(57)【要約】【課題】従来タービン制御に用いる蒸気弁の全開、全閉、バイアスの設定及び動作確認試験などの弁調整作業は人間が手動で内部ロジックを調整しながら何度も弁の開け閉めを行っており非常に時間と手間がかかっていた。【解決手段】蒸気弁１の全開、全閉位置を弁開度センサー２で検出して設定値自動チューニング手段１０に入力し、弁調整装置のレベル変換設定器３及びバイアス設定器９の設定値を計算し、これにより蒸気弁の全開、全閉、バイアスの設定及び動作確認試験などの弁調整作業を自動で行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁の実開度を検出する弁開度センサと、弁の実開度を弁位置制御に用いる信号に変換するレベル変換設定器と、弁開度指令信号を生成する弁位置指令生成手段と、弁位置指令生成手段により生成された弁開度指令信号とレベル変換設定器で変換された信号とから弁位置制御指令信号を生成する手段と、弁位置制御指令信号にバイアス設定値を加えるバイアス設定器と、レベル変換設定器の設定値を計算し、その設定値をレベル変換設定器に書き込む機能と、バイアス設定器の設定値を計算し、その設定値をバイアス設定器に書き込む機能を有する設定値自動チューニング装置とからなる弁調整支援装置。
【請求項２】
設定値自動チューニング装で計算されたレベル変換設定器とバイアス設定器の設定値を前回の設定値と比較し、その差異が予め設定された値の範囲内にあるかどうかを判定する設定データ格納比較警報器を備えた請求項１に記載の弁調整支援装置。
【請求項３】
弁調整後の動作確認試験プログラムを備え、動作確認試験を自動的に行わせる弁試験指令生成装置を備えた請求項１または２いずれかに記載の弁調整支援装置。
【請求項４】
各試験の結果を記録し、帳票に出力できる設定試験記録出力装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の弁調整支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンに付設される蒸気弁の調整及び試験に用いられる弁調整支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電プラントで使用される蒸気タービンは、蒸気発生器から送られてくる作動蒸気によって負荷である発電機を駆動する。このとき、蒸気発生器から蒸気タービンへ供給される蒸気の量は、蒸気タービンの入口に設けられた蒸気弁の開度を調節することにより調整され、負荷に見合った蒸気の量に調整される。
この蒸気弁は全開位置、全閉位置、バイアスの設定及び動作確認、試験などの弁調整作業を必要とする。
【０００３】
従来の弁調整手段の一例を図１９に示す。蒸気タービンに付設される蒸気弁１には弁開度センサー２が設けられ、この弁開度センサー２により蒸気弁１の弁実開度Ｐ１を検出する。この弁実開度Ｐ１の信号はレベル変換設定器３に送られ、弁位置制御に用いるために弁開き始め位置から全開までで０〜１００％となるような弁開度Ｐ２にレベル変換される。
【０００４】
４は表示操作指令手段で、弁位置指令生成装置５に対し弁位置指令信号Ｄ１の生成を指令する。
弁位置指令生成装置５により生成された弁位置指令信号Ｄ１の値から減算器６により前記変換されたレベル変換後弁開度Ｐ２が減算され、弁開度指令信号Ｄ２となる。
【０００５】
弁開度指令信号Ｄ２の値は弁制御ゲイン７によって乗算された後、加算器８によってバイアス設定器９のバイアス設定値が加算されて弁位置制御指令信号Ｄ３となり、蒸気弁１を操作する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなタービン制御に用いる蒸気弁１の全開位置、全閉位置、バイアスの設定は弁開度センサー２の取付け位置やアクチュエータの特性に大きく影響されるので随時調整及び動作確認試験が必要である。
【０００７】
また、現場サイトで蒸気弁１の組み立てを行うと設計通りの弁の全開位置、全閉位置、バイアスにならない場合、また定期検査などで蒸気弁１を分解して組み立てし直した時にも分解前の弁の全開位置、全閉位置、バイアスとのずれが生じる場合があり、このような場合にも調整及び動作確認試験が必要である。
さらに再組み立てをしなくても経年変化や温度変化によって弁の全開位置、全閉位置、バイアスが変化する場合もある。
【０００８】
このように弁の全開位置、全閉位置、バイアスが変化してしまった場合にはそれを補正するために制御装置側で弁の全開位置、全閉位置、バイアスを再設定する必要がある。
【０００９】
従来、弁の全開位置、全閉位置、バイアスの設定及び動作確認試験は、特殊なツールを用いて弁を全閉位置、全開位置まで移動させ、何度も弁の開け閉めを行って弁位置指令値を微調整していき、弁開度センサー２の信号を弁開き始め位置から全開までで０〜１００％となるような変換ができるようにレベル変換設定器３のゲインとオフセット設定値を手計算により求め、制御装置の内部ロジックの設定値を確認、調整しながら手動で行っていた。
【００１０】
また、バイアス設定器９の設定の際にも、一定の弁開度指令信号を出力するように弁位置指令生成装置５を調整し、アクチュエータが整定するように加算するバイアスを手動で計算し、設定していた。
【００１１】
この調整完了後の動作確認試験においても、例えば０％位置から１０％間隔でステップ状に弁開度指令信号を変化させて行うだけでも、いちいち弁位置指令生成装置５の設定値を変更して行わなくてはならず、弁調整作業には多くの時間と手間がかかっていた。
また記録用紙への調整結果および試験結果を記載するのも調整員が手書きで行っており時間と手間がかかると共に誤設定、誤記録を見落とす恐れもあった。
【００１２】
さらにこれらの調整、試験を行えるのは特殊なツールを扱える技術者だけであり、現場での調整作業となり、弁調整作業は効率の悪いものであった。
本発明は以上の課題を解決し、弁調整に係る時間と手間を削減し、省力化を図った弁調整支援装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の弁調整支援装置の発明は、弁の実開度を検出する弁開度センサと、弁の実開度を弁位置制御に用いる信号に変換するレベル変換設定器と、弁開度指令信号を生成する弁位置指令生成手段と、弁位置指令生成手段により生成された弁開度指令信号とレベル変換設定器で変換された信号とから弁位置制御指令信号を生成する手段と、弁位置制御指令信号にバイアス設定値を加えるバイアス設定器と、レベル変換設定器の設定値を計算し、その設定値をレベル変換設定器に書き込む機能と、バイアス設定器の設定値を計算し、その設定値をバイアス設定器に書き込む機能を有する設定値自動チューニング装置とからなることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、蒸気弁の調整に必要な内部のロジックを意識することなく、レベル変換設定器とバイアス設定器の設定値を設定値自動チューニング装置で計算し、その計算結果に基づいてレベル変換設定器とバイアス設定器の設定値を自動的に調整する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明において、図１９に示す従来の弁調整支援装置と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１は本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。図１において、１０は設定値自動チューニング装置で、表示操作指令手段４からの指令を受け、レベル変換設定器３の設定値を計算し、その設定値をレベル変換設定器３に書き込む機能と、バイアス設定器９の設定値を計算し、その設定値をバイアス設定器９に書き込む機能を有する。
その他の構成は図１９に示す従来の弁調整支援装置と同一である。
【００１７】
レベル変換設定器３の設定機能のフローチャートを図１０に示す。調整員はまず図９に示すような表示操作指令手段４を用いて弁の全閉位置決定指令（Ｓ１）に基づき蒸気弁１が全閉位置になるまで閉操作していく。蒸気弁１が全閉したところで、表示操作指令手段４に全閉位置を知らせることにより、設定値自動チューニング装置１０に弁全閉時、つまり０％開度時の弁実開度Ｐ１として格納される（Ｓ２）。
【００１８】
次に表示操作指令手段４を用いて弁の全開位置決定指令（Ｓ３）に基づき蒸気弁１が全開位置になるまで開操作していく。蒸気弁１が全開したところで、表示操作指令手段４に全開位置を知らせることにより、設定値自動チューニング装置１０に弁全開時、つまり１００％開度時の弁実開度Ｐ１として格納される（Ｓ４）。
【００１９】
次に表示操作指令手段４を用いてレベル変換設定器３の設定値計算を設定値自動チューニング装置１０に指示する（Ｓ５）と、設定値自動チューニング装置１０により弁開き始め位置から全開までで０〜１００％となるように変換できるようなレベル変換設定器３のゲインとオフセットの設定値を計算し（Ｓ６）、その計算結果に基づきレベル変換設定器３のゲインとオフセットの設定値が変更される（Ｓ７）。
【００２０】
レベル変換設定器３の設定値の変更が完了すると、次はバイアス設定器９のバイアス設定値を求める操作をする。バイアス設定器９の設定機能のフローチャートを図１２に示す。図１１に示すような表示操作指令手段４に指定する蒸気弁１の開度を入力すると、弁位置指令生成装置５により弁位置指令信号Ｄ１を出力し（Ｓ８）、指定された開度まで蒸気弁１が動作する。指定された開度にて蒸気弁１が整定した時のレベル変換後実開度Ｐ２は弁位置指令信号Ｄ１と同じ値になるはずであるが、実際には弁開度センサー２の取付け位置やアクチュエータの特性により、一般的に一致しないので弁開度指令信号Ｄ２はゼロではなく、弁位置制御指令信号Ｄ３もゼロではない。
【００２１】
弁位置制御指令信号Ｄ３をゼロに補正するためにバイアス設定器９の設定値を決定する。弁開度指令（Ｓ８）に基づきそれに対応した弁位置制御指令信号Ｄ３を記憶し（Ｓ９）、表示操作指令手段４から設定値自動チューニング装置１０にバイアス設定値計算と書き込みを指示する（Ｓ１０）と、設定値自動チューニング装置１０により補正するためのバイアス設定器９の設定値を計算し（Ｓ１１）、その計算結果に基づきバイアス設定器９の設定値が変更され（Ｓ１２）、蒸気弁１の調整は完了する。
【００２２】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、蒸気弁の調整に必要な内部のロジックを意識する必要がなく、従来人間が行っていた調整作業を自動的に行うため弁調整に関する特別な技術、技能を持たない技術者でも弁調整が可能となり、弁調整の時間と手間の大幅な短縮や省力化が図れる。
【００２３】
図２は本発明の第２の実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。図２において、１１は設定データ格納比較警報器で、この設定データ格納比較警報器６はレベル変換設定器３の設定値とバイアス設定器９の設定値を格納し、さらに前回の設定値との差異を計算し、その差異が予め設定された値よりも大きい場合には、表示操作指令手段４に対して警報発生を連絡する機能を有する。
その他の構成は図１に示す本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置と同一である。
【００２４】
本実施の形態におけるレベル変換設定器３の設定機能のフローチャートを図１３に示す。（Ｓ１）〜（Ｓ６）までのレベル変換設定器３の設定値を決定する手段は図１０に示す第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２５】
計算された新しい設定値は設定データ格納比較警報器１１に送られ、前回の設定値との差異を比較され（Ｓ１３）ると共にその差異が表示操作指令手段４に表示され（Ｓ１４）、設定値の変更を実行するかどうかの確認を行う（Ｓ１５）。ここで差異が予め設定された値の範囲内であると判定されれば計算結果を新しい設定値としてレベル変換設定器３に反映させる（Ｓ１６）。逆に差異が予め設定された値の範囲よりも大きいと判定された場合は表示操作指令手段４上に警告が表示されると共に計算結果をレベル変換設定器３に反映させない（Ｓ１７）。
【００２６】
警告の有無に関わらず調整員が設定値の変更を許可すると、設定値自動チューニング装置１０により、レベル変換設定器３のゲインとオフセット設定値が変更される。設定値の変更を許可しなければこの時点で調整は終了する。
【００２７】
レベル変換設定器３の設定値の変更が完了すると、次はバイアス設定器９の設定値を求める操作をする。本実施の形態におけるバイアス設定器９の設定機能のフローチャートを図１４に示す。
（Ｓ８）〜（Ｓ１１）までのバイアス設定器９の設定値を決定する手段は図１２に示す第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００２８】
計算された新しい設定値は設定データ格納比較警報器１１に送られ、前回の設定値との差異を比較される（Ｓ１８）と共にその差異が表示操作指令手段４に表示され（Ｓ１９）、設定値の変更を実行するかどうかの確認を行う（Ｓ２０）。ここで差異が予め設定された値の範囲内であれば計算結果を新しい設定値としてバイアス設定器９に反映させる（Ｓ２１）。逆に差異が予め設定された値の範囲よりも大きい場合は表示操作指令手段４上に警告が表示されると共に計算結果をバイアス設定器９に反映させない（Ｓ２２）。
【００２９】
警告の有無に関わらず調整員が設定値の変更を許可すると、設定値自動チューニング装置１０により、バイアス設定器９の設定値が変更される。設定値の変更を許可しなければこの時点で調整は終了する。
【００３０】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、設定データ格納比較警報器１１により前回の設定値との比較を自動的に行うことにより設定値の誤設定を防止できる。
【００３１】
図３は本発明の第３の実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。図３において、１２は弁試験指令生成装置で、弁調整後のランプ・ステップ確認の各試験に用いる一連の弁操作指令プログラムを予め組み込んでおり、表示操作指令手段４からの各種試験開始指令を受けて弁位置指令生成装置５内の設定値をシーケンシャルに変更する機能を有する。
【００３２】
その他の構成は図１に示す本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置と同一である。
また、レベル変換設定器３の設定値及びバイアス設定器９の設定値を決定する手段は図１０、図１２に示す第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
蒸気弁１の調整完了後は動作確認試験を行うことになるが、その際ランプ・ステップ動作確認の各試験を、予め弁動作試験プログラムを組み込んだ弁試験指令生成装置１２を用いて自動的に行わせる。
【００３４】
例えばランプ試験を行うときには図１５に示すような表示操作指令手段４において、位置制御指令信号の変化率と何％開度まで動作させるかを弁試験指令生成装置１２に設定しておき、表示操作指令手段４から試験開始指令を与えることによって、設定された図１６（ａ）、（ｂ）に示すような試験内容のとおりに弁開度指令Ｄ２を出力する。
【００３５】
ステップ試験を行う時には図１５に示すような表示操作指令手段４において、位置制御指令信号の変化率と何％開度ずつ動作させるかを弁試験指令生成装置１２に設定しておき、表示操作指令手段４から試験開始指令を与えることによって、設定された図１７（ａ）、（ｂ）に示すような試験内容のとおりに弁開度指令Ｄ２を出力する。
【００３６】
このように本発明の第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、動作確認試験の際に行いたい確認試験を選択するだけで試験を行うことができるので、動作確認試験が容易かつ正確に行える。
【００３７】
図４は本発明の第４の実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。本実施の形態においては図１に示す本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置に図２に示す設定データ格納比較警報機１１と、図３に示す弁試験指令生成装置１２とを追加したものであり、作用は図１から図３に示す弁調整支援装置と同様であり、詳細な説明は省略する。
このように本発明の第４の実施の形態においては、前記第１乃至第３の実施の形態におけるのと同様な効果が得られる。
【００３８】
図５は本発明の第５の実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。図５において、１３は設定試験記録出力装置であり、その他の構成は図４に示す本発明の第４の実施の形態による弁調整支援装置と同一である。
【００３９】
本実施の形態においては、蒸気弁１の調整および試験完了後には設定試験記録出力装置１３にそのデータが記録されると共に設定試験記録出力装置１３から新しい設定値と試験結果が図１８（ａ）、（ｂ）に示すように指定された帳票１４に従って出力される。
【００４０】
調整員は出力された帳票１４に示される出力の結果を確認して蒸気弁の調整、試験を完了させる。
このように本発明の第５の実施の形態においては、第１乃至第３の実施の形態の効果に加えて調整、試験の実施記録が自動的に用紙に出力されるので、弁調整装置の誤設定、誤記録が防げ、確実な弁調整が行える。
【００４１】
図６は本発明の第６の実施の形態を示す図で、図１から図５に示す本発明による弁調整支援装置の保護装置の機能を示すフローチャートである。
図６に示すように、まず蒸気弁の調整、動作確認試験を行うときにはシステム側からログイン名とパスワードの入力を求められ（Ｓ２３）、調整員は予め与えられ、登録されているログイン名とパスワードを入力する（Ｓ２４）。
【００４２】
このアクセスの履歴はすべて記録し（Ｓ２５）、後になって、いつ誰が設定値の変更をしたのか、あるいは不正なアクセスがないかを調べることができる。  次に入力されたログイン名とパスワードが登録されていたものと一致しているかを確認し（Ｓ２６）、一致して初めて蒸気弁の調整および試験を行うことができる。
【００４３】
このようにして、蒸気弁の調整、動作確認試験を行う権限を持たないものにはレベル変換設定値とバイアス設定値の変更を許可しないことによって、権限を持たないものから設定値を保護でき、さらに誰が設定値変更を行ったかを追跡することができる。
【００４４】
図７は本発明の第７実施の形態による弁調整支援装置を示すブロック構成図である。図７において、１４は遠隔地操作指令手段で、調整員が現場に出かけることなく遠隔地から操作指令を行いたい場合、専用または公衆回線１５を経由して表示操作指令手段４に指示を出すことができる機能を有する。
その他の構成は図１に示す本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置と同一である。
【００４５】
遠隔地操作指令手段１４は表示操作指令手段４と同じく図９と図１１のようなインターフェースを備え、遠隔地操作指令手段１４に対して行った操作、指令が表示操作指令手段４に伝達されることにより、蒸気弁の調整、試験が可能になる。
【００４６】
このように本発明の第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、蒸気弁の調整作業に複雑な操作を必要としないため遠隔地から行うことができ、調整員が調整の現場に行かなくても弁の調整作業を効率よく行うことができる。
【００４７】
図８は本発明の第８実施の形態を示す図で、操作設定手順を表示操作インターフェース上に逐一表示させる機能を示すフローチャートである。
蒸気弁の調整が開始されると（Ｓ２８）、レベル変換設定器３の設定の手順（Ｓ２９）〜（Ｓ３２）、バイアス設定器９の設定の手順（Ｓ３３）〜（Ｓ３５）、弁動作確認試験の操作手順Ｓ３６、Ｓ３７が表示操作指令手段４に逐一表示されることにより、調整員は手順に従って、間違えることなく弁調整および弁の動作確認試験を行うことが可能となる。
【００４８】
このように本発明の第８実施の形態によれば、指示される操作設定手順に沿って操作していけば弁の調整ができるため、手順が分からない人、初めて弁調整を行う人でも適切な弁調整作業がおこなえる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、弁の実開度を検出する弁開度センサと、弁の実開度を弁位置制御に用いる信号に変換するレベル変換設定器と、弁開度指令信号を生成する弁位置指令生成手段と、弁位置指令生成手段により生成された弁開度指令信号とレベル変換設定器で変換された信号とから弁位置制御指令信号を生成する手段と、弁位置制御指令信号にバイアス設定値を加えるバイアス設定器と、レベル変換設定器の設定値を計算し、その設定値をレベル変換設定器に書き込む機能と、バイアス設定器の設定値を計算し、その設定値をバイアス設定器に書き込む機能を有する設定値自動チューニング装置とにより構成したので、弁調整にかかる時間と手間を削減し、大幅な省力化を図った弁調整支援装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第６実施の形態による保護機能のフローチャート。
【図７】本発明の第７実施の形態による弁調整支援装置のブロック構成図。
【図８】本発明の第８実施の形態を示すフローチャート。
【図９】本発明の第１の実施の形態における表示操作指令手段の一例を示すブロック図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態におけるレベル変換設定機能を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における表示操作指令手段の他の例を示すブロック図。
【図１２】本発明の第１の実施の形態におけるバイアス設定機能を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のレベル変換設定機能を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第２の実施の形態におけるバイアス設定機能を示すフローチャート。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における弁動作確認試験に用いる表示操作指令手段の一例を示すブロック図。
【図１６】本発明の第３の実施の形態におけるランプ試験時の弁操作指令の一例を示すグラフ。
【図１７】本発明の第３の実施の形態におけるステップ試験時の弁操作指令の一例を示すグラフ。
【図１８】本発明の第５の実施の形態における弁動作確認試験の出力帳票の一例を示す説明図。
【図１９】従来の弁調整支援装置を示すブロック構成図。
【符号の説明】
１…蒸気弁、２…弁開度センサー、３…レベル変換設定器、４…表示操作指令手段、５…弁位置指令生成装置、６…減算器、７…弁制御ゲイン、８…加算器、９…バイアス設定器、１０…設定値自動チューニング装置、１１…設定データ格納比較警報器、１２…弁試験指令生成装置、１３…設定試験記録出力装置、１４…遠隔地操作指令手段、１５…専用または公衆回線、Ｄ１…弁位置指令信号、Ｄ２…弁開度指令信号、Ｄ３…弁位置制御指令信号、Ｐ１…弁実開度、Ｐ２…レベル変換後弁開度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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