JPS63135679A - 電磁弁の動作検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電磁弁の！１ｔＩｌｌｌ１１に係シ、特にｑ！
ｒ穐プラントの安全性及び稼動率を高めるために電磁弁
の健全性をプラント運転中にも確認できる電磁弁の動作
検出装置に関する。

（従来の技術） 例えば原子力発電所の緊急停止系のようなプラントの異
常時のみに作動し、プラントを停止させる系統に便用さ
れる重要な空気作動弁弔電［Ｐは一般に二重ｆヒされ、
しかも常時励磁電流して、不必要なプラント停止を防止
するとともに異常時にはＩ実ｌこ作動させるような構成
となっている。

このような電磁弁はプラントの運転中にも弁の健全性を
確認するため電磁弁の開閉を［認することが重要である
が、二重化された電磁弁を同時に作動させるとプラント
が停止してしまうので磁弁ずつ作動させているが、を磁
片が実際に作動したことの確認ができないのが親犬であ
る。

電磁弁の作ＯＳ認の方法としては、リミットスイッチを
取付ける方法等が考えられるが、弁体が小さいので取付
けが困難であり、ｔた弁の数が多いことの為にこの方法
は採用されていないのが現状である。また、音響センサ
ー等と利用するものもあるがＳ／Ｎ比、信頼性等の問題
がある。

これに対して、特公昭５９−１２１５９号会報には次の
ような電磁弁の制御ｇｌ装置が記載されている。

電磁弁のソレノイドには常に交ｉｔ流が供給されてｂｂ
、ａ７ｖＪ鉄片はソレノイド中に吸引されている。この
状態からｔｆＢ弁の動作？確認する為Ｉこ電流倉停止す
ると、しばらくして可動鉄片はソレノイド中から解放さ
れる。この状轢から再び電流を流し始めると、＠５図に
示すように当初は大きなｔ　Ｒ：ｊ：Ｉｓが流れ、ソレ
ノイドに可動鉄片が吸引すれる。ソレノイドに可動鉄片
が吸収さレルトインダクタンスが増加してソレノイドに
流れる亀山して電磁弁の動作をＮＩ！ｇするものである
。

このようなものにあっては、電流をオフした後に再びオ
ンしなければ動作検出が行なえない（オン故障しか検出
できない）といった問題が生じていた。

（発明が解決しようとする間櫃点） 上述したように従来のリミットスイッチや音響センサー
を取付けたものにかいては、我付けの困難性及び信頼性
の間】があシ、池のものは瞬時に動作検出が行なえない
という欠点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされ念ものでその目的とす
るところは、プラントの運転中にも瞬時に１！磁弁の動
作を確実に確認できる電磁弁の動作検出１ｉｒＩｋを提
供することにある。

〔実ｍ列〕

以下本発明の実ｍ列を図面と参照して説明する。

ここでは原子力発電所の電磁弁の動作検出を一列として
原子炉緊急停止系（スクラム）ｌこついて述べる。

第３図は原子炉緊急停止系の概略構成図であシ。

判断金貸い、その結果の指令？出す論理部１，２からの
信号により、ソレノイド３，４を無励磁にすると電磁弁
５，６が動作し、圧搾空気２３は空気量ｆｆ７ｔ−経由
して図示した空気の排気方向２４に排気される。同時に
配′Ｗ８内の空気も排気方向２４１こ排気され、配管８
内の圧搾空気が喪失する結果、弁９，１０が開かれる。

弁９，１０が開かれると圧縮水２１が弁９１１ｒ、経由
してピストン１１の下部に注入されると共に、ピストン
１１の上部の水が弁１０を経由して排出方向２２へ排水
される。これによってピストン１１は水圧で急激に押上
げられ図示しない制御ａ１１４が炉心に挿入される。

！伝斧５又に６の１個が無励磁にされても、圧搾空気の
流れ方向から配管８内の空気は喪失せず。

制御棒が挿入されることはない。この為に通常は論理部
１又は２の１チヤンネルずつのテス）ｔ−行ない、かつ
論理部１．２の動作の健全性は確認できるものとなりて
いる。

＠４図は、第３図の電磁弁５，６のソレノイドと可動鉄
片との関係を概念的に示した図である。

同図ｔｂ）は励磁された状態を示し、同図（ａ）は無励
磁の状態を示している。ソレノイド３に電ｍｔ流すと可
動鉄片３１は磁気力により吸いつけられて同図１ｂ）ζ
こ示すごとく可動鉄片３１はソレノイド３中に吸引され
る。ソレノイド３に流れている電流としゃ断すればａＪ
勧鉄片３１は解放されて同図（ａ）に示すようになる。

この可動鉄片３１と連動している弁の本体部はそれぞれ
上記に対応して動作する。

次に第１図は１本発明の電ｆｆｉ弁の動作検出装置の一
実施列を示す概略ブロック図である。

交番電源５０よシ供給された電流は論理部１゜２内のト
リップスイッチ５２（プラントに既設のスイッチでスク
ラム信号を制御する）をオンすると、５ＳＲ５１（ソリ
ッド・ステートｅリレー〕が電源電圧の零を立点より導
通状態（オン状態）（第２図のり、ＦＳ参照）により、
コンデンサ５３゜電磁７Ｐ５．６にそれぞれ′ｒＩＬ流
が供給される。したがりて電ｆｆｌ＃５４はｅＴ６２（
カレントトランス）？介して励磁状態（第４図（ｂ）　
）　ＧＣなる。

トリップスイッチ５２をオフするとコンデンサ５３とこ
れに並列に接続される′！！磁弁磁片６のソレノイド３
．４とで形成される共振回路（タンク回路）により、ｔ
−２π〜ｒπＣ（Ｌはソレノイド３．４のインダクタン
ス、Ｃはコンデンサ５３のキャパシタンス〕の周期で減
衰ｓｅｃ第２図Ｃ参照）を起こす。

ｔａ磁弁、６円部のｏ７　＊鉄片部分の停止位置により
、Ｌ（インダクタンス）が変化する。つまり。

トリップスイッチ５２とオフした時点で、可動鉄片３１
がソレノイド３円から完全に出れば（正常な状態コイン
ダクメンスは小となるが、何らかの原因に二９可動鉄片
３１がソレノイド３内に残った場合（異常な状態〕には
インダクタンスは大となる。そこで、あらかじめ正常な
状態の時の振動周波数２πＪＬσ若しくは振動同波数の
ｎ倍のｎπＪＬＣ（ｎ−１，２−３−）を測定してかき
、実際にトリップスイッチ５２ｔ−オフして１測定する
同波数と比較することによりて、１を磁片５．６の動作
ｔａｉ窮することができる。

これを実現するために、トリップスイッチ５２をオフし
た時点（実際には零電位クロスコンパレータ５７により
で変換された零電位の時点）からｔ−ｎπＪ１で（ｎは
１．２．３・・・）後の電流値の零クロス点までの時間
を次に述べる回路により計測する。

検出回路５５は、電磁弁５，６のソレノイド３ｏｔｉ波
形１ｃＴ６２（カレントトランス）に＝シ零￥ｔＣクロ
スコンパレータ５７に都合のよいレベルに変換して出力
する。零電位クロスコンパレータ５７で電流波形（ｓｉ
ｎ波）を矩形波に整形しＡＮＤ回路５９へ送る。一方ト
リップストップ５２からの信号によりて尋安定マルチバ
イブレータ５６？起豐する。この挙安定マルチノくイブ
レータ５６からは測定したい任意時間１ｍｎπｐよりも
わずかに長い時間の単パルスを弛生（第２図Ｆ＃こ示す
）させＡＮＤ回路５９へ送る。さらに１時間を測定する
ための等単時間信号発生器５８から時間基準信号を（第
２図Ｉに示す）ＡＮＤ回路５９へ送る。ＡＮＤ回路５９
へ入力されるこれら３つの（言号のＡＮＤ回路５９から
の出力が測定したい時１Ｅ１１ｔ−ｎπｌ几に相当する
信号である。この信号？デジタルコンバノータ６０を通
すことにより、あらかじめ求めである電磁弁が正常に動
作した時の時間と比較する。そして判別表示回路６１は
、それぞれのデジグルコ／パレータ６０からの警＊（故
＠）信号を一括して制御室等に送ることもできる。

このようにして′ＩＬ源をオフする時のオフ故障が確襄
に検出できる。

次Ｅこ、オン故障噴出について以下に述べる。

まず、トリップステッチ５２をオンするとＣＴ（カレン
トトランス）６２を介してｔａ磁弁、６が励＠大悪にな
る。ｔａ弁が正常の場合は第４図ｆｂ）に示すようにｉ
５Ｔ動鉄片３１がソレノイド３．４内に挿入される。完
全に挿入された状態がインピーダンスが最も大きい状態
である。何らかの原因で可動鉄片がソレノイド３．４外
に残った場合（異常な状態）には、インピーダンスが小
となる。したがりて励磁電流は、第２図のＢに示すよう
に。

電流値が正常時の１直±Ｉ）ｌ　ｚりも大きな［直上Ｉ
ｓとなる。ＣＴ６２の２次信号は噴出口＠５５を通シ適
当なＶベルＣζ変換し九〇ち整流フィルター回路６３に
よυ直流化される。そしてトリップスイッチ５２がオン
時のみ作動するオン異常判別回路６４により、正常時の
電流直Ｉｎと比較して、を磁片の正常異常の判定ｔし判
別表示回路６１へ送９表示と共にｉＦ報信号金出力する
。このような構成にすることによりオフ故障、オン故障
の両者がｆ４災に検出できる。

＠２図は、！１図に示すブロック図の主要部の電流電圧
彼形を示している。なお、第２図中のＡからＩまでの符
号は第１図に示すＡから■の符号に対応しておシ、それ
ぞれのブロック図での観測吸形の位置を示すものである
。

第２図Ａは、トリップスイッチ５２のオンーオブ彼形で
ある。Ｂは、コンデンサ５３とソレノイド３，４からな
る共振回路の電流波形を示して紐シ、Ｃは、共振回路の
減衰振動波形と示して論る。

なか、実線は正常時、破線は異常時を示している。

異常時は、を源？オフして無励磁の状態にしたにもかか
わらず、ソレノイド中に可動鉄片が残ってかυ、可動鉄
片が完全に解放される正常な大棟と比較してインダクタ
ンス示大きく、減衰１動の周波数２πＪＬＣも大きくな
っている。Ｄ、Ｅは、それぞれ異常時、正常時の零電位
クロスコンパＶ　−タ５７七通した矩形波、Ｆは、巣安
定マルチバイブＶ−夕５６の出力波形、Ｇ、Ｈはそれぞ
れかの回路５９を通した異常時と正常時の出力信号波形
。

工は時間基準信号反形である◎ また上述の実施列では、デジタルコンパレータ６０ｔ−
用いて測定した時間と正常時の時間を比較しているが、
カウンター等を用いて基準時間信号発生器５８からの時
間基準信号の周彼数を高くすれば分解能が増し、可動鉄
片３１の途中停止位置の表示も精度良く表示することが
できる。したがりて電磁弁の動作が途中で停止した場合
の故障もｌ；Ｉ認できる。

以上は、原子炉緊急停止系ｔこ採用されている電磁弁ｔ
−列にとりて説明したが、これに限定されるものではな
く電磁弁の動作の判別が必要な装置にはすべて適用でき
ると共に、主蒸気逃し安全弁。

ｒｒｉ流弁Ｃども適用できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、既存の電磁弁に改
造を加えることなく、プラント運転中正ζ瞬時に電磁弁
のオン、オフ動作を鑵実にＦＪ認できるものである。

【図面の簡単な説明】

ｆｇ１図は１本発明の１！磁弁の動作演出装置の一更施
列ｒ示すブロック図、第２図は、第１図のブロック図の
各部のｔ＃１．．１１１１Ｅ［形倉示す改形図。 第３図は、原子力発電所の原子炉緊急停止系の系統図、
＠４図は、ソレノイドと可動鉄片の相関関係を示す概念
図、＠５図は従来列を示す電磁弁の動きと電流の関係を
示す概念図である。 ３．４・・・ソレノイドコイルｓ　５，６・・・電磁弁
。 ３１・・・可動鉄片、５０・・・電源、５１・・・ＳＳ
Ｂ、５３・・・コンデンサー、５５・・・検出回路、５
６・・・単安定マルチバイブレータ、ｌ　５７・−・零
電位クロスコンパレータ（変換手段）、５８・・・基準
信号発生器、５９・・・ＡＮＤ回路（側定手段）、６０
・・・デジタルフンバＶ−タ（第１の比較判別手段）、
６１・・・判別表示回路（表示手段）、６２・・・ＣＴ
、６４・・・オン異常判別回路（第２の比較判別手段）
。 代理人　弁理士　　則　近　Ｍ　右 同　　　　　竹　花　喜久男 第　　３　図 （ａ）　　　　＜ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁弁の本体部に可動に設けられて電磁弁の開閉
   動作を行なう可動鉄片と、この可動鉄片の近傍に設けら
   れたソレノイドコイルと、このソレノイドコイルに励磁
   電流を供給する電源と、この電源のオン−オフを零電位
   クロス点のオン−オフに変換する変換手段と、前記ソレ
   ノイドコイルと並列にコンデンサーを接続して形成され
   る共振回路と、この共振回路の電流値を検出する電流検
   出手段と、前記変換手段により零電位クロス点にてオフ
   した時点から前記共振回路により共振する電流値の任意
   の零電位クロス点までの時間を測定する側定手段と、こ
   の測定手段により測定した時間と、前記電磁弁の正常動
   作時の基準時間とを比較し、前記電磁弁の正常、異常を
   判別する第１の比較判別手段と、前記電源をオフした後
   に再びオンした時点の電流値の大きさと前記電磁弁の正
   常動作時の基準電流値の大きさとを比較し、前記電磁弁
   の正常、異常を判別する第２の比較判別手段とを具備す
   ることを持徴とする電磁弁の動作検出装置。
2. （２）前記第１若しくは第２の比較判別手段により検出
   された正常又は異常信号を表示する表示手段を具備する
   ことを持徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁弁の
   動作検出装置。