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JP2005105912A - Multi-coil servo valve controller - Google Patents

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JP2005105912A
JP2005105912A JP2003339225A JP2003339225A JP2005105912A JP 2005105912 A JP2005105912 A JP 2005105912A JP 2003339225 A JP2003339225 A JP 2003339225A JP 2003339225 A JP2003339225 A JP 2003339225A JP 2005105912 A JP2005105912 A JP 2005105912A
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JP
Japan
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servo
value
servo valve
control
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003339225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Ashida
淳 芦田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

【課題】複数コイルサーボ弁の故障制御系を運転中に復帰させる切り替えを、複数コイルサーボ弁の安定動作を損なわずに行う。
【解決手段】サーボ弁を駆動する複数のサーボコイルの駆動電流の制御指令値をそれぞれ生成する複数のコントローラ31〜33と、各コントローラから出力される制御指令値とサーボ弁位置検出フィードバック値27との差に基づいて各サーボコイルの駆動電流をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ18〜20とからなる多重制御系を有する複数コイルサーボ弁の制御装置おいて、各コントローラの出力段にバンプレス復帰手段63を設け、バンプレス復帰手段63は、制御指令値26aとサーボ弁位置検出フィードバック値27とを入力とし、自己の制御系の故障が復旧して多重制御系への復帰指令55が入力されたとき、その復帰指令の入力時におけるサーボ弁位置検出フィードバック値27を初期値として徐々に制御指令値26aに変化する値を出力することを特徴とする。
【選択図】 図1
Switching for returning a failure control system of a multi-coil servo valve during operation is performed without impairing the stable operation of the multi-coil servo valve.
A plurality of controllers 31 to 33 that respectively generate control command values for drive currents of a plurality of servo coils that drive a servo valve, a control command value output from each controller, and a servo valve position detection feedback value 27 In a control apparatus for a multi-coil servo valve having a multiple control system composed of a plurality of servo amplifiers 18 to 20 for controlling the drive current of each servo coil based on the difference between them, a bumpless return means is provided at the output stage of each controller. 63, the bumpless return means 63 receives the control command value 26a and the servo valve position detection feedback value 27 as input, and the failure of its own control system is recovered and the return command 55 to the multiple control system is input. When the return command is input, the servo valve position detection feedback value 27 is gradually set as an initial value to gradually control the control command value 26a. And outputting a changing value.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、複数コイルサーボ弁の制御装置に関する。   The present invention relates to a controller for a multiple coil servo valve.

火力発電や原子力発電のプラントなどにおける主要機器(例えば、タービンなど)を制御するサーボ弁は高い信頼性が要求されることから、サーボ弁を複数のサーボコイルにより駆動制御するサーボ弁が知られている。例えば、3コイルサーボ弁は、個々のサーボコイルに対応させてコントローラを設け、各コントローラの出力をサーボアンプを介して各サーボコイルに出力し、各コイルのアンペアターンの合計でサーボ弁を駆動制御している。このような3重制御系によれば、コントローラ、サーボアンプ及びコイルからなる1系統の制御系に故障が発生した場合でも、残りの正常な2系統によって運転継続を補償することができる。   Servo valves that control main equipment (such as turbines) in thermal power generation and nuclear power generation plants are required to have high reliability. Therefore, servo valves that drive and control servo valves with multiple servo coils are known. Yes. For example, a 3-coil servo valve is provided with a controller corresponding to each servo coil, the output of each controller is output to each servo coil via a servo amplifier, and the servo valve is driven and controlled by the total ampere turn of each coil. doing. According to such a triple control system, even if a failure occurs in one system of the controller, servo amplifier, and coil, the continuation of operation can be compensated by the remaining two normal systems.

しかし、残りの正常な2系統にさらに故障が発生する可能性があるから、速やかにプラントなどを停止して故障系統を復旧することが望ましいが、プラントの運転停止ないし負荷低減(負荷降下)を伴う復旧作業は、プラントの重要度から許容できない場合がある。このような場合、プラントの運転を継続しながら故障系統を修理して、3系統の制御に復旧することになるが、2系統から3系統あるいは1系統から2系統に切り替える復旧時にプラントに変動を与えないことが必要である。つまり、復旧前にサーボコイルに供給されていた駆動電流に、復旧されたコントローラからの駆動電流がいきなり加わると、サーボ弁の開度が例えば増加してプラントの動作が変動するので好ましくない。   However, there is a possibility of further failure in the remaining two normal systems, so it is desirable to quickly stop the plant and restore the failed system, but stop the plant operation or reduce the load (load drop). The accompanying restoration work may not be acceptable due to the importance of the plant. In such a case, the faulty system will be repaired while continuing operation of the plant and the control will be restored to the control of the three systems. It is necessary not to give. That is, if the drive current from the restored controller is suddenly added to the drive current supplied to the servo coil before restoration, the opening of the servo valve increases, for example, and the operation of the plant fluctuates.

そこで、復旧時に各コントローラの設定器の出力を合わせこむタイバック(信号追従)手段を設け、復旧対象のコントローラの設定値を残りの2系統の設定値の平均値にするようにすることが提案されている(例えば、特許文献1)。つまり、健全な2系統により制御されているサーボ弁が所定の位置に制御されていれば、通常、それら2系統の設定値の平均値は零になっていることに鑑み、復旧に係る制御系の駆動電流を零から開始するようにしている。   Therefore, it is proposed to provide a tie-back (signal tracking) means that matches the output of the setting device of each controller at the time of restoration, and to set the setting value of the controller to be restored to the average value of the remaining two systems. (For example, Patent Document 1). In other words, if the servo valves controlled by two sound systems are controlled to a predetermined position, the control system for restoration is usually considered in view of the fact that the average value of the set values of these two systems is zero. The driving current is started from zero.

特開平6−346704号公報JP-A-6-346704

しかしながら、特許文献1に記載の技術によれば、復旧に係る制御系の設定値を、健全な2系統の設定値の平均値から独自の設定値への切り替えを所定時間経過時に行うようにしている。その結果、その切り替え時に健全な2系統の設定値の平均値と復旧に係る制御系の独立した設定値とに差があると、サーボコイルの駆動電流が突変して3コイルサーボ弁の開度が変動してしまうおそれがある。   However, according to the technique described in Patent Document 1, the setting value of the control system for recovery is switched from the average value of the sound setting values of the two systems to the original setting value when a predetermined time elapses. Yes. As a result, if there is a difference between the average value of the sound setting values of the two systems at the time of switching and the independent setting value of the control system related to restoration, the drive current of the servo coil suddenly changes and the three-coil servo valve opens. The degree may vary.

本発明は、複数コイルサーボ弁の故障制御系を運転中に復帰させる切り替えを、複数コイルサーボ弁の安定動作を損なわずに行うことを課題とする。   It is an object of the present invention to perform switching for returning a failure control system of a multiple coil servo valve during operation without impairing the stable operation of the multiple coil servo valve.

本発明は、上記の課題を解決するため、サーボ弁を駆動する複数のサーボコイルの駆動電流の制御指令値をそれぞれ生成する複数のコントローラと、該各コントローラから出力される制御指令値と前記サーボ弁位置検出フィードバック値との差に基づいて前記各サーボコイルの駆動電流をそれぞれ制御する複数のサーボアンプとからなる多重制御系を有する複数コイルサーボ弁の制御装置おいて、各コントローラの出力段にバンプレス復帰手段を設け、該バンプレス復帰手段は、前記制御指令値と前記サーボ弁位置検出フィードバック値とを入力とし、自己の制御系の故障が復旧して前記多重制御系への復帰指令が入力されたとき、該復帰指令の入力時における前記サーボ弁位置検出フィードバック値を初期値として徐々に前記制御指令値に変化する値を出力することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of controllers that respectively generate control command values for drive currents of a plurality of servo coils that drive servo valves, a control command value output from each controller, and the servo In a control apparatus for a multi-coil servo valve having a multiple control system composed of a plurality of servo amplifiers for controlling the drive current of each servo coil based on a difference from a valve position detection feedback value, an output stage of each controller A bumpless return means is provided, and the bumpless return means receives the control command value and the servo valve position detection feedback value as input, and recovers from the failure of its own control system and issues a return command to the multiple control system. When the return command is input, the servo valve position detection feedback value when the return command is input is gradually set to the control command value as an initial value. And outputs the value to reduction.

すなわち、復帰に係るコントローラからは、復帰当初は、バンプレス復帰手段によってサーボ弁位置検出フィードバック値が制御指令値の初期値として出力される。その結果、サーボアンプに入力される制御指令値とサーボ弁位置検出フィードバック値の差は零となり、サーボアンプからサーボコイルには駆動電流が供給されないので、復帰前と同じ状態を保持できる。次いで、入力される制御指令値に徐々に変化する値の制御指令値が出力される。その結果、その増加に応じてサーボアンプからサーボコイルに供給される駆動電流が増加し、復帰に係るコントローラの制御が働き出し、最終的に復帰に係るコントローラの制御系が突変などの外乱を及ぼすことなく、いわゆるバンプレスで多重制御系に組み込まれる。なお、復帰に係るコントローラの制御系が働き出すにつれて、他の健全な制御系は自己のサーボコイルに供給する駆動電流を徐々に減らし、安定して正常な多重系に移行する。   In other words, the servo valve position detection feedback value is output as the initial value of the control command value from the controller related to the return by the bumpless return means at the beginning of the return. As a result, the difference between the control command value input to the servo amplifier and the servo valve position detection feedback value becomes zero, and no drive current is supplied from the servo amplifier to the servo coil, so that the same state as before the return can be maintained. Next, a control command value that gradually changes to the input control command value is output. As a result, the drive current supplied from the servo amplifier to the servo coil increases in response to the increase, and the control of the controller related to recovery starts to work. Without being affected, it is incorporated into the multiple control system by so-called bumpless. As the control system of the controller for recovery starts to work, the other healthy control system gradually reduces the drive current supplied to its own servo coil and stably shifts to the normal multiplex system.

上記の場合において、バンプレス復帰手段は、初期値から制御指令値まで一定率で変化させることができる。また、制御指令値には、サーボ弁の機械的反力にバランスさせるバイアス電流(ヌルバイアス電流)を含ませることができる。   In the above case, the bumpless return means can change at a constant rate from the initial value to the control command value. The control command value can include a bias current (null bias current) that balances the mechanical reaction force of the servo valve.

複数コイルサーボ弁の故障制御系を運転中に復帰させる切り替えを、複数コイルサーボ弁の安定動作を損なわずに行うことができる。   The switching for returning the failure control system of the multiple coil servo valve during operation can be performed without impairing the stable operation of the multiple coil servo valve.

以下、本発明の実施形態を説明する。図1に本発明の特徴部のバンプレス復帰手段に係る一実施の形態の構成図を示し、図2に本発明の3コイルサーボ弁が適用されるガスタービンシステムの全体構成図、図3及び図4に本発明の一実施の形態の3コイルサーボ弁の制御装置の全体構成図を示す。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment relating to a bumpless return means of a characteristic part of the present invention, and FIG. 2 is an overall block diagram of a gas turbine system to which a three-coil servo valve of the present invention is applied. FIG. 4 shows an overall configuration diagram of a control apparatus for a three-coil servo valve according to an embodiment of the present invention.

図2に示すように、ガスタービンシステムは、燃料ポンプ1により供給される燃料と、圧縮機2にて圧縮された高圧の空気を燃焼器3で燃焼し、高温高圧のガスを発生させ、そのエネルギでガスタービン4を高速で回転させ、タービン4に連結された発電機5を駆動して電気エネルギを供給する。ガスタービン4の出力エネルギは燃料流量によって決まり、燃料流量は燃料ポンプ1のバイパス量を制御する3コイルサーボ弁6によって制御できる。   As shown in FIG. 2, the gas turbine system combusts the fuel supplied by the fuel pump 1 and the high-pressure air compressed by the compressor 2 in the combustor 3, and generates high-temperature and high-pressure gas. The gas turbine 4 is rotated at high speed by energy, and the generator 5 connected to the turbine 4 is driven to supply electric energy. The output energy of the gas turbine 4 is determined by the fuel flow rate, and the fuel flow rate can be controlled by a three-coil servo valve 6 that controls the bypass amount of the fuel pump 1.

3コイルサーボ弁6の制御装置は、図3及び4に示すように構成されている。図3に示すように、3コイルサーボ弁6のアクチュエータ11は、弁体を直接駆動する油圧シリンダ12を油圧サーボ弁13を介して油圧駆動される。油圧サーボ弁13は、3つのサーボコイル14、15、16を有してなるトルクモータ17によって制御される。各サーボコイル14、15、16の駆動電流(サーボ電流)は、それぞれサーボアンプ18、19、20からスイッチ21、22、23を介して供給される。各サーボアンプ18、19、20は、減算器25により後述するコントローラから出力される制御指令値26から、サーボ弁の位置検出フィードバック回路24から出力されるサーボ弁位置検出フィードバック値27を引いた差に基づいて各サーボ電流を制御する。サーボ弁の位置検出フィードバック回路24は、油圧シリンダ12の制御量である位置検出信号を取り込み、サーボ弁位置検出フィードバック値27を出力するようになっている。   The control device for the three-coil servo valve 6 is configured as shown in FIGS. As shown in FIG. 3, the actuator 11 of the three-coil servo valve 6 is hydraulically driven via a hydraulic servo valve 13 through a hydraulic cylinder 12 that directly drives the valve body. The hydraulic servo valve 13 is controlled by a torque motor 17 having three servo coils 14, 15 and 16. The drive currents (servo currents) of the servo coils 14, 15, 16 are supplied from the servo amplifiers 18, 19, 20 via switches 21, 22, 23, respectively. Each servo amplifier 18, 19, 20 has a difference obtained by subtracting a servo valve position detection feedback value 27 output from a servo valve position detection feedback circuit 24 from a control command value 26 output from a controller described later by a subtracter 25. Each servo current is controlled based on. The servo valve position detection feedback circuit 24 takes in a position detection signal that is a control amount of the hydraulic cylinder 12 and outputs a servo valve position detection feedback value 27.

サーボアンプ18、19、20に係る制御指令値26は、それぞれ対応するA系、B系、C系の各コントローラ31、32、33によって生成されるようになっているが、図では、B系及びC系のコントローラ32,33の図示を省略している。それらのA系、B系、C系の各コントローラ31、32、33は同一の機能構成を有していることから、A系コントローラ31について説明する。   The control command values 26 relating to the servo amplifiers 18, 19, and 20 are generated by the corresponding A-system, B-system, and C-system controllers 31, 32, and 33, respectively. The illustrations of the C-system controllers 32 and 33 are omitted. Since the A system, B system, and C system controllers 31, 32, and 33 have the same functional configuration, the A system controller 31 will be described.

A系コントローラ31は、速度センサ34及び排気温度センサ35の検出信号を入力し、それぞれの速度設定値36、排気温度設定値37と比較し、それらの検出信号が設定値となるように、速度・負荷制御系38と排気温度制御系39により制御する。これらの速度・負荷制御系38と排気温度制御系39の制御信号は、制御信号選択部43に入力されている。また、A系コントローラ31には、起動、停止、保安時の重要信号40がシーケンス制御系41に入力されている。このシーケンス制御系41の制御信号は、起動制御系42の制御信号と合わせて、制御信号選択部43に入力されている。制御信号選択部43は、入力される制御信号のうちの最も小さい値の制御信号を選択して、制御指令値演算部44に出力する。制御指令値演算部44は入力される制御信号に基づいて制御指令値26を演算して図3の減算器25に出力する。また、制御信号選択部43で選択されなかった制御信号は、制御指令値26のバックアップ信号として保持される。   The A-system controller 31 receives detection signals from the speed sensor 34 and the exhaust temperature sensor 35, compares them with the respective speed setting value 36 and the exhaust temperature setting value 37, and sets the speed so that these detection signals become the setting values. Control is performed by a load control system 38 and an exhaust temperature control system 39. Control signals of the speed / load control system 38 and the exhaust temperature control system 39 are input to the control signal selector 43. In addition, an important signal 40 at the time of start, stop, and security is input to the sequence controller 41 in the A controller 31. The control signal of the sequence control system 41 is input to the control signal selection unit 43 together with the control signal of the activation control system 42. The control signal selector 43 selects the control signal having the smallest value among the input control signals and outputs the selected control signal to the control command value calculator 44. The control command value calculator 44 calculates the control command value 26 based on the input control signal and outputs it to the subtracter 25 in FIG. Control signals that are not selected by the control signal selector 43 are held as backup signals for the control command value 26.

図5に、制御信号選択部43の選択処理に係るフローチャートを示す。まず、ガスタービンは起動指令により起動される(S1)。次いで、自力で回転できる一定速度以上に達するまでは、制御指令値26として起動制御による指令値45を選択する(S2)。この時、速度は設定値まで達していないため、速度/負荷制御による指令値46は、起動制御による指令値45より大きい値となる。同様に、排気温度も設定値まで達していないから(S3)、排気温度制御による指令値47は、速度/負荷制御による指令値46および起動制御による指令値45より大きい値となっている。このため、最小の信号を選択する制御信号選択部43では、起動制御による指令値45が制御指令値26として選択される。次に、ガスタービンが自力回転数まで達すると、設定速度となったため速度/負荷制御による指令値46が選択される。この時の起動制御による指令値45は、速度/負荷制御値による指令値46よりも高い値に設定される。更に、排気温度が設定値よりも高くなると、制御指令値26として、による指令値47が選択される。このようにして選択された制御指令値26は、制御指令値演算部44と減算器25を介してサーボアンプ18に入力される。   FIG. 5 shows a flowchart relating to the selection process of the control signal selection unit 43. First, the gas turbine is started by a start command (S1). Next, the command value 45 by the start control is selected as the control command value 26 until the speed reaches a certain speed that can be rotated by itself (S2). At this time, since the speed does not reach the set value, the command value 46 by the speed / load control is larger than the command value 45 by the start control. Similarly, since the exhaust gas temperature has not reached the set value (S3), the command value 47 by the exhaust gas temperature control is larger than the command value 46 by the speed / load control and the command value 45 by the start control. For this reason, in the control signal selection unit 43 that selects the minimum signal, the command value 45 by the start control is selected as the control command value 26. Next, when the gas turbine reaches its own rotational speed, the set value is reached, and the command value 46 by speed / load control is selected. The command value 45 by the start control at this time is set to a value higher than the command value 46 by the speed / load control value. Further, when the exhaust gas temperature becomes higher than the set value, the command value 47 is selected as the control command value 26. The control command value 26 selected in this way is input to the servo amplifier 18 via the control command value calculation unit 44 and the subtracter 25.

また、A系コントローラ31は、異常検出機能50を有している。異常検出機能50は、コントローラ異常検出機能51と、サーボコイル電流のフィードバック値の診断機能52と、サーポ位置のフィードバック値診断機能53とから構成されている。コントローラ異常検出機能51は、コントローラ自体の異常を検出するCPUの異常診断機能である。サーボコイル電流のフィードバック値の診断機能52は、コントローラの制御指令値26とサーボコイル電流のフィードバック値28を比較して、サーボコイル14又はサーボアンプ18の異常を診断するものである。サーボコイル異常とは、例えば、サーボコイルが断線したときであり、このときのコイル電流のフィードバック値28は0となる。また、サーボアンプ18の故障時は、コイル電流のフィードバック値28は飽和電流値となる。サーポ位置のフィードバック値診断機能53は、制御指令値26とサーボ弁位置検出フィードバック値27を比較して、サーボ位置検出器の異常を診断するものである。異常の時は、制御指令値26とサーボ弁位置検出フィードバック値27は異なった値となる。この異常検出機能50により、Aコントローラ31によって、制御系内の各コンポーネントの異常、例えば、コントローラ異常、サーボアンプ異常、サーボコイル異常、サーボ位置検出異常を診断できる。異常が発見された場合は、サーボアンプの出力側に設けられたスイッチ21を開いて、A系の制御を切り離すようになっている。B系及びC系のコントローラ32,33も同様に構成されている。   Further, the A-system controller 31 has an abnormality detection function 50. The abnormality detection function 50 includes a controller abnormality detection function 51, a servo coil current feedback value diagnosis function 52, and a servo position feedback value diagnosis function 53. The controller abnormality detection function 51 is a CPU abnormality diagnosis function that detects an abnormality of the controller itself. The servo coil current feedback value diagnosis function 52 compares the control command value 26 of the controller with the feedback value 28 of the servo coil current to diagnose an abnormality in the servo coil 14 or the servo amplifier 18. The servo coil abnormality is, for example, when the servo coil is disconnected, and the feedback value 28 of the coil current at this time is zero. Further, when the servo amplifier 18 fails, the coil current feedback value 28 becomes a saturation current value. The servo position feedback value diagnosis function 53 compares the control command value 26 with the servo valve position detection feedback value 27 to diagnose an abnormality of the servo position detector. When abnormal, the control command value 26 and the servo valve position detection feedback value 27 are different from each other. With this abnormality detection function 50, the A controller 31 can diagnose abnormality of each component in the control system, for example, controller abnormality, servo amplifier abnormality, servo coil abnormality, and servo position detection abnormality. When an abnormality is found, the switch 21 provided on the output side of the servo amplifier is opened to disconnect the A-system control. The B-system and C-system controllers 32 and 33 are similarly configured.

次に、本発明の特徴部に係る制御指令演算部44の出力段に設けられたバンプレス復帰手段の構成について、図1を参照して説明する。制御指令演算部44は制御信号選択部43から出力される制御信号に基づいて制御指令値26aを生成し、加算器61においてヌルバイアス設定器62から出力されるヌルバイアス値(例えば、0.6mA)を加算し、制御指令値26bとして出力段に設けられたバンプレス復帰手段63の入力端X1に入力する。また、バンプレス復帰手段63の入力端X2には、サーボ弁の位置検出フィードバック値27が入力されている。また、バンプレス復帰手段63には、異常検出機能50から自己の制御系であるA系コントローラが故障状態から復旧し、多重制御系への復帰指令55が入力されるようになっている。   Next, the configuration of the bumpless return means provided at the output stage of the control command calculation unit 44 according to the characteristic part of the present invention will be described with reference to FIG. The control command calculation unit 44 generates a control command value 26 a based on the control signal output from the control signal selection unit 43, and uses the null bias value (for example, 0.6 mA) output from the null bias setting unit 62 in the adder 61. The value is added and input to the input end X1 of the bumpless return means 63 provided at the output stage as the control command value 26b. A servo valve position detection feedback value 27 is input to the input end X2 of the bumpless return means 63. The bumpless recovery means 63 is configured so that the abnormality detection function 50 restores the A system controller, which is its own control system, from the failure state, and inputs a return command 55 to the multiple control system.

バンプレス復帰手段63は、制御指令演算部44と同様にプログラムによる演算手段により構成されており、正常動作時は、ヌルバイアス値が加算された制御指令値26を単に通過させて減算器25に出力するようになっている。このヌルバイアス値は、サーボ弁の機械的反力にバランスさせるための駆動電流であり、例えば、0.6mAである。一方、バンプレス復帰手段63は、多重制御系に復帰させる復帰指令55が入力されたとき、その復帰指令55に応動してサーボ弁位置検出フィードバック値27を初期値として、徐々に制御指令値26bに変化させて減算器25に出力するようになっている。この徐々に変化させる率は、例えば、0.05%/秒の一定率とすることができるが、これは3コイルサーボ制御系の応答性に応じて、任意の変化率に適宜設定することができる。減算器25には、サーボ弁位置検出フィードバック値27がネガティブフィードバック値として入力されており、制御指令値26bとサーボ弁位置検出フィードバック値27の差がサーボアンプ18に入力される。サーボアンプ18の出力であるサーボ電流は、スイッチ21を介してサーボコイル14に供給される。スイッチ21は、後述する復帰指令55によってONされるようになっている。   The bumpless return means 63 is constituted by a calculation means by a program similar to the control command calculation unit 44. During normal operation, the bumpless return means 63 simply passes the control command value 26 added with the null bias value and outputs it to the subtracter 25. It is supposed to be. The null bias value is a drive current for balancing with the mechanical reaction force of the servo valve, and is 0.6 mA, for example. On the other hand, when a return command 55 for returning to the multiple control system is input, the bumpless return means 63 gradually responds to the return command 55 and uses the servo valve position detection feedback value 27 as an initial value to gradually control the control command value 26b. And is output to the subtracter 25. The rate of gradually changing can be set to a constant rate of, for example, 0.05% / second, but this can be appropriately set to an arbitrary rate of change according to the response of the 3-coil servo control system. it can. A servo valve position detection feedback value 27 is input as a negative feedback value to the subtracter 25, and a difference between the control command value 26 b and the servo valve position detection feedback value 27 is input to the servo amplifier 18. The servo current that is the output of the servo amplifier 18 is supplied to the servo coil 14 via the switch 21. The switch 21 is turned on by a return command 55 described later.

このように構成されるバンプレス復帰手段の動作について、従来法と対比して説明する。図6に従来法による故障制御系統の復帰時のタームチャートを示し、図7に本発明による故障制御系統の復帰時のタームチャートを示す。図6において、(a)、(b)、(c)は、それぞれA系、B系、C系の各サーポアンプ18〜20から出力されるサーボ電流、同図(d)はそれらのサーボ電流の合計、(e)は燃料流量、(e)は排気温度を示している。また、横軸は時間である。いま、図のtlの時においてA系コントローラ31にて異常が発生すると、A系のサーボ電流が0mAになる。その後、A系コントローラ31の電源を切り、異常原因の調査を行って原因が判明した時点で修復を行い、その後に電源を投入してt2時にA系コントローラ31を再スタートさせる復帰指令55が出力され、これによりA系のサーボ電流が瞬時に流れ始める。   The operation of the bumpless return means configured as described above will be described in comparison with the conventional method. FIG. 6 shows a term chart at the time of return of the fault control system according to the conventional method, and FIG. 7 shows a term chart at the time of return of the fault control system according to the present invention. In FIG. 6, (a), (b), and (c) are servo currents output from the A-system, B-system, and C-system servo amplifiers 18 to 20, respectively, and FIG. In total, (e) indicates the fuel flow rate, and (e) indicates the exhaust temperature. The horizontal axis is time. If an abnormality occurs in the A-system controller 31 at time t1, the A-system servo current becomes 0 mA. After that, the A system controller 31 is turned off, the cause of the abnormality is investigated and repaired when the cause is found, and then the power is turned on to output a return command 55 for restarting the A system controller 31 at t2. As a result, the A-system servo current starts to flow instantaneously.

つまり、A系コントローラ31にて異常が発生した時t1において、A系コントローラ31の異常検出機能50が動作し、スイッチ21が開いてサーボアンプ18からサーボコイル14に供給されていたA系のサーボ電流が0mAになる。A系のサーボ電流が0mAになることにより、合計サーボ電流が1.8mAから1.2mAまで下がるため、トルクモータ17の力が弱まり3コイルサーボ弁6が閉方向に動作して燃料が減少する。同時に、サーボ弁位置検出フィードバック値27が下がってくるため、B系のサーボアンプ19及びC系のサーボアンプ20の合計電流が増加し、それまで流れていた合計サーボ電流と同じ電流1.8mAになった時点で制御は安定する。   That is, when an abnormality occurs in the A-system controller 31, the abnormality detection function 50 of the A-system controller 31 operates, the switch 21 opens, and the A-system servo supplied from the servo amplifier 18 to the servo coil 14 is detected. The current becomes 0 mA. When the servo current of the A system becomes 0 mA, the total servo current decreases from 1.8 mA to 1.2 mA. Therefore, the torque of the torque motor 17 is weakened, and the three-coil servo valve 6 operates in the closing direction to reduce the fuel. . At the same time, since the servo valve position detection feedback value 27 is lowered, the total current of the B servo amplifier 19 and the C servo amplifier 20 is increased to 1.8 mA which is the same as the total servo current that has been flowing so far. At that point, the control becomes stable.

その後、異常内容が判明し、その修復が済んだ後に、Λ系コントローラ31をプラント運転状態を継続したまま復旧し、3重制御系に組み込む場合について説明する。図のt2時にA系コントローラ31が復帰されたとすると、その再スタートと共にスイッチ21が閉じられる。このとき、A系のサーボアンプ18からは、他の正常なB系とC系のサーボアンプ19,20と同じ値のサーボ電流が瞬時に供給され、合計サーボ電流が2.7mAに突変する。そのため、トルクモータ17の力が強まり、3コイルサーボ弁6が開方向に急激に動作し、燃料流量が急増して排気温度も増加する。この温度上昇値がガスタービン4のサーマルストレスに深刻な影響を与えるトリップ値に達すると、ガスタービンプラントトリップ(プラントトリップ)に至ってしまう。ガスタービン4の運転状態が、定格負荷運転の場合には、通常、排気温度はトリップ値まで一定の温度差(例えば、22℃)を持った状態で運転しているため、定格負荷運転時にコントローラの復帰を行うと、プラントトリップに至ってしまう。例えば、排気温度のトリップ値が585℃であり、563℃で定格負荷運転している状態のときに、コントローラの再スタートを行って590℃まで温度上昇してしまうと、トリップに至ってしまう。なお、コントローラ復帰時の排気温度の上昇分(サーボ電流の上昇分)は、ガスタ−ビンの負荷(プラントの負荷)が小さいほど少なくなるため、負荷が低いところで復旧作業を行うと、ガスタービンのトリップ値までは上昇しない。   After that, after the contents of the abnormality are found and repaired, the case where the Λ-system controller 31 is restored while continuing the plant operation state and incorporated into the triple control system will be described. If the A-system controller 31 is restored at t2 in the figure, the switch 21 is closed with the restart. At this time, the servo current of the same value as that of the other normal B-system and C-system servo amplifiers 19 and 20 is instantaneously supplied from the A-system servo amplifier 18, and the total servo current suddenly changes to 2.7 mA. . Therefore, the force of the torque motor 17 is increased, the three-coil servo valve 6 operates rapidly in the opening direction, the fuel flow rate increases rapidly, and the exhaust temperature also increases. When this temperature rise value reaches a trip value that seriously affects the thermal stress of the gas turbine 4, a gas turbine plant trip (plant trip) is reached. When the operation state of the gas turbine 4 is rated load operation, the exhaust temperature is usually operated with a certain temperature difference (for example, 22 ° C.) up to the trip value. If it is restored, it will lead to a plant trip. For example, when the exhaust temperature trip value is 585 ° C. and the rated load operation is performed at 563 ° C., if the controller is restarted and the temperature rises to 590 ° C., a trip occurs. Note that the increase in exhaust temperature (servo current increase) when the controller is restored decreases as the gas turbine load (plant load) decreases. It does not increase to the trip value.

本発明は、定格負荷運転時であってもコントローラ復帰時のサーボ電流の突変を抑えて、例えば排気温度の上昇を抑えるため、復旧したコントローラからのサーボ電流を突変させずに、復帰時に徐々に流していくバンプレス復帰手段63をコントローラの出力段に追加したものである。このバンプレス復帰手段63の動作を図1の構成図及び図7のタームチャートを参照して説明する。図7において、(a)はバンプレス復帰手段63の出力、(b)、(c)、(d)は、それぞれA系、B系、C系の各サーポアンプ18〜20から出力されるサーボ電流、同図(e)はそれらのサーボ電流の合計、(f)は燃料流量、(g)は排気温度を示している。また、横軸は時間である。   The present invention suppresses a sudden change in the servo current at the time of controller return even during rated load operation, for example, to suppress an increase in exhaust temperature, so that the servo current from the restored controller is not changed suddenly at the time of return. A bumpless return means 63 that gradually flows is added to the output stage of the controller. The operation of the bumpless return means 63 will be described with reference to the configuration diagram of FIG. 1 and the term chart of FIG. In FIG. 7, (a) is the output of the bumpless return means 63, (b), (c), and (d) are servo currents output from the A-system, B-system, and C-system servo amplifiers 18 to 20, respectively. (E) shows the sum of the servo currents, (f) shows the fuel flow rate, and (g) shows the exhaust temperature. The horizontal axis is time.

バンプレス復帰手段63は、復帰信号55がOFFからONに変化した場合に、制御指令値26b(出力Y)の値をサーボ弁位置検出フィードバック値27(X2)を初期値として、入力された制御指令値26a(X1)の値に一定のレート(例えば、0.05%/s)をもって徐々に、つまりバンプレスに切り替える機能を有する。復帰信号55は、例えば、異常検出手段50からコントローラのイニシャル完了信号として出力される。コントローラ復旧前は、復帰信号55はOFFである。この場合、バンプレス復帰手段63の出力Yは、サーボ弁位置検出フィードバック値と同じ値を出力する。そして、コントローラの復旧操作が行われ、コントローラ内部でイニシャル動作が完了した時点で復帰信号55ONすると、出力Yを徐々に制御指令値26aの値に切替えていく。   When the return signal 55 changes from OFF to ON, the bumpless return means 63 uses the control command value 26b (output Y) as the initial value and the servo valve position detection feedback value 27 (X2) as the initial control. The command value 26a (X1) has a function of gradually switching to the value of the command value 26a (X1) at a constant rate (for example, 0.05% / s), that is, bumpless. For example, the return signal 55 is output from the abnormality detection means 50 as an initial completion signal of the controller. Before restoration of the controller, the return signal 55 is OFF. In this case, the output Y of the bumpless return means 63 outputs the same value as the servo valve position detection feedback value. When the restoration operation of the controller is performed and the return signal 55 is turned ON when the initial operation is completed inside the controller, the output Y is gradually switched to the value of the control command value 26a.

その結果、サーボアンプ18から出力されるサーボ電流は、次のようになる。
(1)復帰前及び復帰時のサーボ電流
=(サーボ弁位置検出フィードバック値27)
−(サーボ弁位置検出フィードバック値27)
=0mA
(2)復帰中のサーボ電流
=(制御指令値26b)−(サーボ弁位置検出フィードバック値27)
=一定レートで徐々に変化する値
(3)復帰完了時のサーボ電流
=(制御指令値26b)−(サーボ弁位置検出フィードバック値27)
復帰完了時のサーボ電流は、実際には、3系統のコントローラの制御がバランスしているはずであるから、ヌルバイアス電流の0.6mAになる。なお、A系コントローラ31が異常となった時は、B系コントローラ32、C系コントローラ33の制御指令値26bはA系コントローラ31が異常となる前の値よりも高くなっている。これは、3コイルで制御していた状態から、残りの2コイルだけで制御しなければならなくなったために、制御指令演算回路44が制御指令値26aを高くするためである。
As a result, the servo current output from the servo amplifier 18 is as follows.
(1) Servo current before and after return = (Servo valve position detection feedback value 27)
-(Servo valve position detection feedback value 27)
= 0mA
(2) Servo current during return = (control command value 26b)-(servo valve position detection feedback value 27)
= Value that gradually changes at a constant rate (3) Servo current at completion of return = (Control command value 26b)-(Servo valve position detection feedback value 27)
The servo current at the completion of the return is actually a null bias current of 0.6 mA because the control of the three systems of controllers should be balanced. When the A system controller 31 becomes abnormal, the control command values 26b of the B system controller 32 and the C system controller 33 are higher than values before the A system controller 31 becomes abnormal. This is because the control command calculation circuit 44 increases the control command value 26a because it has been necessary to control only the remaining two coils from the state in which the control was performed with three coils.

以上のバンプレス復帰手段63の機能により、A系コントローラ31からのサーボ電流は0mAから開始し、一定のレートにてB系コントローラ32及びC系コントローラ33のサーボ電流と同じ値になるまで変化する。そして、A系のサーボ電流が増加することによりB系及びC系のサーボ電流が減少し、結果的に合計電流を一定にするように制御される。そのため、燃料流量の変化は無くなり、排気温度の変化も無くなり、定格負荷運転中であっても復旧作業が可能となる。   The servo current from the A-system controller 31 starts from 0 mA and changes until the same value as the servo currents of the B-system controller 32 and the C-system controller 33 at a constant rate by the function of the bumpless return means 63 described above. . Then, when the A system servo current increases, the B system and C system servo currents decrease, and as a result, the total current is controlled to be constant. Therefore, the fuel flow rate does not change, the exhaust temperature does not change, and the recovery work can be performed even during rated load operation.

以上のように、本実施の形態によれば、3重化コントローラ31、32,33により制御する3コイルサーボ弁制御において、プラントが定格負荷にて運転されている場合でも1制御系の故障の復旧作業が可能となり、復旧作業における制約(プラント停止、プラント負荷降下)を受けずにすむという効果がある。   As described above, according to the present embodiment, in the three-coil servo valve control controlled by the triple controllers 31, 32, 33, even when the plant is operated at the rated load, Restoration work is possible, and there is an effect that it is possible to avoid the restrictions (plant stop, plant load drop) in the restoration work.

本発明の特徴部に係るバンプレス復帰手段及び周辺部の一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one embodiment of the bumpless return means and the peripheral part according to the characteristic part of the present invention. 本発明に係る3コイルサーボ弁が適用されてなる一実施の形態のガスタービンプラントの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a gas turbine plant according to an embodiment to which a three-coil servo valve according to the present invention is applied. 本発明に係る3コイルサーボ弁制御装置のサーボ弁周りの一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one embodiment around the servo valve of the three-coil servo valve control device according to the present invention. 本発明に係る3コイルサーボ弁制御装置のコントローラ周りの一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one Embodiment around the controller of the 3 coil servo valve control apparatus which concerns on this invention. 図4実施の形態の制御信号選択部の選択処理に係るフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart according to the selection process of the control signal selection unit of the embodiment. 従来法による故障制御系統の復帰時の各部の電流等の変化を説明するタームチャートである。It is a term chart explaining the change of the electric current etc. of each part at the time of return of the failure control system by a conventional method. 本発明による故障制御系統の復帰時の各部の電流等の変化を説明するタームチャートである。本発明の一実施例に係る3コイルサーボ弁制御装置の構成を示す図である。It is a term chart explaining the change of the electric current etc. of each part at the time of return of the failure control system by this invention. It is a figure which shows the structure of the 3 coil servo valve control apparatus which concerns on one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

18 サーボアンプ
21 スイッチ
25 減算器
26a、26b 制御指令値
27 サーボ弁位置検出フィードバック値
44 制御指令値演算部
55 復帰指令
61 加算器
62 ヌルバイアス設定器
63 バンプレス復帰手段
18 Servo amplifier 21 Switch 25 Subtractor 26a, 26b Control command value 27 Servo valve position detection feedback value 44 Control command value calculator 55 Return command 61 Adder 62 Null bias setting device 63 Bumpless return means

Claims (3)

サーボ弁を駆動する複数のサーボコイルの制御指令値をそれぞれ生成する複数のコントローラと、該各コントローラから出力される前記制御指令値とサーボ弁位置検出フィードバック値との差に基づいて前記各サーボコイルの駆動電流をそれぞれ制御する複数のサーボアンプとからなる多重制御系を有する複数コイルサーボ弁の制御装置おいて、
前記各コントローラの出力段にバンプレス復帰手段を設け、該バンプレス復帰手段は、前記制御指令値と前記サーボ弁位置検出フィードバック値とを入力とし、自己の制御系の故障が復旧して前記多重制御系への復帰指令が入力されたとき、該復帰指令の入力時における前記サーボ弁位置検出フィードバック値を初期値として徐々に前記制御指令値に変化する値を出力することを特徴とする複数コイルサーボ弁制御装置。
A plurality of controllers that respectively generate control command values for a plurality of servo coils that drive the servo valves, and each servo coil based on a difference between the control command value output from each controller and a servo valve position detection feedback value In a control apparatus for a multiple coil servo valve having a multiple control system composed of a plurality of servo amplifiers that respectively control the drive current of
A bumpless return means is provided at the output stage of each controller, and the bumpless return means receives the control command value and the servo valve position detection feedback value as input, and recovers from the failure of its own control system. When a return command is input to the control system, a value that gradually changes to the control command value is output using the servo valve position detection feedback value at the time of input of the return command as an initial value. Servo valve control device.
前記バンプレス復帰手段は、前記初期値から前記制御指令値まで一定率で変化させることを特徴とする請求項1に記載の複数コイルサーボ弁制御装置。   2. The multi-coil servo valve control device according to claim 1, wherein the bumpless return means changes at a constant rate from the initial value to the control command value. 前記制御指令値は、前記サーボ弁の機械的反力にバランスさせるバイアス電流を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の複数コイルサーボ弁制御装置。   The multi-coil servo valve control device according to claim 1, wherein the control command value includes a bias current that balances a mechanical reaction force of the servo valve.
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