JP2000204905A - 主蒸気加減弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁開度検出器による主蒸気加減弁の開度検出値
の精度を向上させる。 【解決手段】主蒸気加減弁２２の温度を検出する温度検
出器３６と、この温度検出器により検出された主蒸気加
減弁の温度に応じた補正値を出力する補正関数発生手段
３７と、この補正値により差動トランス３３からの弁開
度検出値を補正する演算手段３５，３８とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は火力発電プラントや
原子力発電プラント等において、発電機を駆動するター
ビンへ供給される主蒸気流量を制御する主蒸気加減弁の
開度を制御する主蒸気加減弁の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２はこの種の従来の主蒸気加減弁制御
装置１の概略構成を示すブロック図である。この主蒸気
加減弁制御装置１は、図示しない発電機を駆動するター
ビン２に供給される主蒸気流量を制御する例えば４台の
主蒸気加減弁３の各開度を設定して出力を適宜制御する
出力設定器４を具備している。また、タービン２の実回
転数を検出する図示しない回転数検出器と、その回転数
検出信号（実回転数）を第１の演算器５にフィードバッ
クさせて指令回転数との偏差を求め、偏差があったとき
に、この偏差信号を増幅器６で所定の調定率（例えば１
／０．０４）で増幅し、第２の演算器７で出力設定器４
からの弁開度指令信号に加える回転数フィードバック制
御系と、を具備している。

【０００３】さらに、主蒸気加減弁３の開度を図示しな
い差動トランスにより検出し、この開度検出信号と出力
設定器４により設定された主蒸気加減弁３の開度設定信
号との偏差があったときに、その偏差を解消させるよう
に主蒸気加減弁３の開度を制御させる弁開度フィードバ
ック制御系を具備している。

【０００４】図３はこの主蒸気加減弁３の開閉を操作す
る油圧系の系統図であり、弁開度検出器である差動トラ
ンス８の構成を示している。この差動トランス８は、そ
のソレノイド内を軸方向に移動するコア８ａを、ロッド
９、ディスクダンプ弁１０のレバー１１、主蒸気加減弁
３のばね１２を具備した弁棒１３をそれぞれ介して弁体
１４に連動自在に連結し、弁体１４に連動するコア８ａ
の変位を電気的に検出することにより、主蒸気加減弁３
の開度を検出するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の主蒸気加減弁制御装置１では、タービン２の
運転停止後の再起動時には、その際の主蒸気加減弁３の
温度に応じて差動トランス８の弁開度検出値に誤差が含
まれてしまうという課題がある。

【０００６】すなわち、タービン２の連続運転中は、弁
棒１３、弁体１４および弁箱１５を含む主蒸気加減弁３
全体の温度が例えば約５００℃程度に上昇するが、主蒸
気加減弁３の弁体１４の全閉によりタービン２の運転が
停止すると、主蒸気の流入が停止するので、主蒸気加減
弁２は時間の経過に伴って降温し、例えば２４時間経過
後には約４００℃程度に降温する。このために、弁棒１
３および弁体１４が縮小するが、弁箱１５も縮小し、こ
れら両者の相対的位置関係でレバー１１の図３中左端が
図中上方へ変位し、ロッド７も軸方向図中上方へ変位す
るので、差動トランス８は主蒸気加減弁３の実開度が全
閉であるにも拘らず、あたかも所要開度で開弁している
ように検出してしまう。

【０００７】図４はこのような差動トランス８により検
出されて開度指令にフィードバックされるフィードバッ
ク信号と当該開度指令との相対関係を示すグラフであ
る。通常、主蒸気加減弁３の調整は図４中実線で示すよ
うに主蒸気加減弁３の温度が低い時に行なわれ、例えば
開度指令が０Ｖ、フィードバック信号が１０．０Ｖ、主
蒸気加減弁３の開度０．０％でバランスするように調整
される。しかし、開度指令は主蒸気加減弁３の温度に無
関係であるが、フィードバック信号（開度検出信号）は
差動トランス８により検出しているので、上記したよう
に主蒸気加減弁３の温度によって変動する。例えば図４
中破線で示すように、タービン２の運転停止後のホット
モード時等のように主蒸気加減弁３の温度が高い時は、
開度指令が０Ｖ、フィードバック信号（開度検出信号）
が１０．５Ｖ、加減弁開度が５％となる。つまり、加減
弁開度が５％開いた位置でバランスすることになる。

【０００８】図５はさらにタービン２の再起動モードに
よりタービンの回転数等が変動する状態を示している。
なお、図５の表中「併入時」とは、タービン発電機が系
統に接続される時を示しており、例えば６０Ｈｚのター
ビン発電機では３６００rpm／minの回転数で回転してい
る時に併入される。また、「弁切替時」とは例えば４台
（ＣＶ１，ＣＶ２，ＣＶ３，ＣＶ４）の主蒸気加減弁３
を切り替えるタイミングであり、例えばタービン２の起
動から併入後初負荷まではＣＶ１〜ＣＶ４を同開度で同
時に開弁させるが、その後はＣＶ３とＣＶ４を全閉と
し、ＣＶ１〜ＣＶ２で負荷を取る。

【０００９】ところで、タービン２の運転を停止させる
と、その停止時間（停止後の経過時間）が長くなるに従
って主蒸気加減弁３の温度が漸次降温して行くので、タ
ービン２の再起動時の温度に応じて運転モードもベリー
ホット、ホット、ウォーム等に分けることができる。こ
れら運転モードが相違する場合は、出力設定器４により
主蒸気加減弁３の弁開度を例えば１１％でみな同一に設
定する場合でも、回転数（ｒｐｍ）が定格回転数（例え
ば３６００rpm ）からそれぞれ乖離する状態を示してい
る。つまり、出力設定器４により設定された主蒸気加減
弁３の弁開度指令値が同一であっても、上記したように
タービンの再起動時の主蒸気加減弁３の温度が相違する
場合には、差動トランス８により検出されて開度指令値
にフィードバックされるフィードバック信号が変動して
いるので、フィードバック制御量が相違し、タービン２
の回転数もそれぞれ相違する。したがって、タービンの
再起動時の運転モードに応じて出力設定器４の設定値を
種々調整しなければ目標とする定格回転数を得ることが
できないという課題がある。

【００１０】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、弁開度検出器による主蒸気加減
弁の開度検出値の精度を向上させることができる主蒸気
加減弁の制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ター
ビンに供給される主蒸気流量を制御する主蒸気加減弁の
開度を設定する出力設定手段と、この出力設定手段によ
り設定された弁開度に上記主蒸気加減弁を開閉操作する
主蒸気加減弁操作手段と、上記主蒸気加減弁の開度を検
出する弁開度検出器と、この弁開度検出器により検出さ
れた弁開度検出値と、上記出力設定手段により設定され
た弁開度設定値との偏差を解消させるように上記主蒸気
加減弁操作手段の開閉操作を制御するフィードバック制
御系と、を有する主蒸気加減弁の制御装置において、上
記主蒸気加減弁の温度を検出する温度検出器と、この温
度検出器により検出された上記主蒸気加減弁の温度に応
じた補正値により上記弁開度検出器からの弁開度検出値
を補正する弁開度補正手段と、を設けたことを特徴とす
る主蒸気加減弁の制御装置である。

【００１２】この発明によれば、タービンの運転停止後
再起動する際、このタービンの主蒸気加減弁の弁開度を
検出する弁開度検出器の開度検出値には、その実開度に
対し、この主蒸気加減弁の温度に応じた誤差が発生する
が、この誤差は温度検出器により検出された主蒸気加減
弁の温度に応じた補正値により弁開度補正手段で補正さ
れる。

【００１３】このために、弁開度検出器の弁開度検出値
の精度を向上させることができる。その結果、主蒸気加
減弁の温度に応じて出力設定器の弁開度設定値（開度指
令値）を各々調整することなく、タービンの目標とする
定格回転数を容易に得ることができる。

【００１４】請求項２の発明は、弁開度補正手段は、温
度検出器からの温度検出信号を受けたときに、その温度
に対応する補正値を出力する関数発生手段と、この関数
発生手段からの補正値により弁開度検出器からの弁開度
検出値を補正する演算手段とを有することを特徴とする
請求項１記載の主蒸気加減弁の制御装置である。

【００１５】この発明によれば、主蒸気加減弁の温度を
検出する温度検出器からの温度検出信号が関数発生手段
に入力されると、その温度に対応する補正値が関数発生
手段から演算手段に入力される。演算手段ではこの補正
値により弁開度検出器からの弁開度検出信号が補正され
る。

【００１６】このために、弁開度検出器の弁開度検出値
の精度を向上させることができる。その結果、主蒸気加
減弁の温度に応じて出力設定器の弁開度設定値（指令
値）を各々調整することなく、タービンの目標とする定
格回転数を容易に得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１に
基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施形態に係る主蒸気加
減弁制御装置２１の全体構成図である。この主蒸気加減
弁制御装置２１は、火力発電プラントや原子力発電プラ
ント等において、図示しない発電機等を駆動するタービ
ンへ供給される主蒸気流量を制御する複数台（例えば４
台）の主蒸気加減弁２２の開度を制御するものであり、
主蒸気加減弁２２の開度を制御するための開度指令信号
を電気信号で出力するＥＨＣ盤２３と、このＥＨＣ盤２
３からの電気信号の開度指令信号を油圧に変換するサー
ボ弁２４と、このサーボ弁２４からの油圧により主蒸気
加減弁２２を開弁し、または閉弁する操作を行なう油圧
シリンダー等の主蒸気加減弁操作手段と、を具備してい
る。

【００１９】ＥＨＣ盤２３は、図示しない電源部とデジ
タル制御部とアナログ制御部とを有し、さらに、このデ
ジタル部は、主蒸気加減弁２２の開度を設定する出力設
定手段２５と、図示しないタービンの回転数を起動から
定格回転数（例えば６０Ｈｚのタービン発電機の場合は
３６００rpm／min）まで漸次立ち上げるための回転数指
令信号を順次出力する図示しない回転数設定部と、この
回転数設定部により設定された指令回転数と、図示しな
い回転数検出器により検出されたタービンの実回転数と
の偏差を演算する第１の演算手段２６と、この偏差信号
を所定の調定率（例えば１／０．０４）で増幅する増幅
手段２７と、この増幅手段２７により増幅された正また
は負の回転数偏差信号を上記出力設定手段２５からの開
度指令に加算する第２の演算手段２８とを有する。

【００２０】さらに、この第２の演算手段２８からの開
度指令を、複数台（例えばＣＶ１〜ＣＶ４）の主蒸気加
減弁２２を順次開弁させるための関数に変換する部分流
量関数発生手段２９と、全台（ＣＶ１〜ＣＶ４）の主蒸
気加減弁２２を同開度で同時に開弁させるための関数に
変換する全周流量関数発生手段３０と、これら部分流量
関数と全周流量関数のうち、低値の方を選択して優先的
に出力する低値優先手段３１とを有する。

【００２１】したがって、例えばタービンの起動時に
は、これら両関数発生手段２９，３０に入力される入
力、すなわち出力設定手段２５からの開度指令値は常に
低値であるので、この低入力に対し低値を出力する全周
流量関数が選択される。この理由は、タービンの起動時
には、タービンを、その周方向にほぼ均等に昇温させな
がら起動させる方が効率が向上するので、全台（ＣＶ１
〜ＣＶ４）の主蒸気加減弁２２を同時に同開度で開弁さ
せて、タービンの周方向の例えば４箇所から同時に主蒸
気を供給し、周方向にほぼ均等に昇温させて運転する。
そして、起動してから併入後初負荷後は部分流量関数が
選択されて、例えば２台（ＣＶ３，ＣＶ４）を全閉し
て、残り２台（ＣＶ１，ＣＶ２）で負荷をとるようにな
っている。

【００２２】また、主蒸気加減弁制御装置２１は、低値
優先手段３１からの開度指令を増幅してから上記サーボ
弁２４に与えるパワーアンプ３２をＥＨＣ盤２３のアナ
ログ部に設けている。さらに、このアナログ部には、主
蒸気加減弁２２の開度を検出する弁開度検出器であり、
上記した従来の差動トランス８とほぼ同様の構成の差動
トランス３３により検出された主蒸気加減弁２２の開度
検出信号の交流信号を直流信号に変換するＡＣ／ＤＣコ
ンバータ等の復調器３４と、この復調器３４からの直流
信号の開度検出信号をフィードバック信号として、低値
優先手段３１からの開度指令との偏差を求め、その偏差
をパワーアンプ３２に与える第３のアナログ演算器３５
とをそれぞれ設けている。

【００２３】そして、主蒸気加減弁２２の例えば弁箱に
は、温度検出器３６を設置する一方、ＥＨＣ盤２３の例
えばデジタル部には、補正関数発生手段３７を設けてい
る。この補正関数発生手段３７は、主蒸気加減弁２２の
温度に応じて差動トランス３３により検出された開度検
出値の誤差を補正する補正値が温度に対する関数として
予め入力されており、温度検出器３６からの温度検出信
号を入力したときに、その温度に該当する関数を補正信
号として第４の演算手段３８に与えるものである。第４
の演算手段３８は低値優先手段３１からの開度指令に補
正信号を予め加算しておいて、次の第３のアナログ演算
器３５において、この補正信号を加算した開度指令信号
と、差動トランス３３により検出された主蒸気加減弁２
２の開度検出信号であるフィードバック信号との偏差が
求められるので、この偏差信号には主蒸気加減弁２２の
温度に起因する差動トランス３３の開度検出値の誤差を
補正することができる。

【００２４】次に、この主蒸気加減弁制御装置２１の作
用を説明する。

【００２５】図示しない回転数設定部からの指令回転数
と、タービンの実回転数を検出する図示しない回転数検
出器からの実回転数とは第１の演算手段２６に与えられ
て、ここで両者の偏差が求められる。その偏差があれ
ば、この偏差は増幅手段２７により所定の調定率（例え
ば１／０．０４）で増幅されてから第２の演算手段２８
において、出力設定手段２５により設定された主蒸気加
減弁２５の開度指令に加算される。

【００２６】この開度指令は、部分流量関数発生手段２
９により部分流量関数に変換される一方、全周流量関数
発生手段３０により全周流量関数に変換され、これら両
関数のうち低値の方が低値優先手段３１により選択され
てからパワーアンプ３２により増幅されてサーボ弁２４
に与えられる。

【００２７】サーボ弁２４は入力である開度指令の電気
信号を油圧に変換して図示しない油圧シリンダーを駆動
する。このために、油圧シリンダーにより主蒸気加減弁
２２を開弁または閉弁方向に駆動して、その開度を指令
開度に操作する。

【００２８】この時の主蒸気加減弁２２の実開度は差動
トランス３３により検出され、その開度検出信号は交流
電圧信号であるので、ＡＣ／ＤＣコンバータ等である復
調器３４により直流電圧信号に変換されてから第３のア
ナログ演算器３５に与えられる。

【００２９】また、この時の主蒸気加減弁２２の温度は
温度検出器３６により検出され、その温度検出信号は補
正関数発生手段３７に与えられ、ここで主蒸気加減弁２
２の温度に対応する補正値が第４の演算手段３８に与え
られ、ここで低値優先手段３１からの開度指令信号に予
め与えられる。この補正値を予め加算された開度指令信
号は、次の第３のアナログ演算器３５において、復調器
３４からの開度検出信号との偏差が求められる。

【００３０】ところで、差動トランス３３により検出さ
れる主蒸気加減弁２２の開度検出値には、タービン再起
動時の主蒸気加減弁２２の温度に応じた誤差が含まれて
おり、この開度検出信号がフィードバック信号として復
調器３４を介して第３のアナログ演算器３５に与えられ
るが、このアナログ演算器３５には、タービン再起動時
の主蒸気加減弁２２の温度に起因する差動トランス３３
の開度検出値の誤差を補正する補正値信号が予め加算さ
れた開度指令信号が与えられ、フィードバック信号との
偏差が求められるが、その際に、フィードバック信号の
主蒸気加減弁２２の温度に起因する誤差を補正信号によ
り補正するので、その偏差の精度を向上させることがで
きる。

【００３１】そして、この偏差信号はパワーアンプ３２
により増幅されてからサーボ弁２４で油圧に変換され、
この油圧により駆動される油圧シリンダーにより主蒸気
加減弁２２の開度が制御される。つまり、フィードバッ
ク制御される。

【００３２】したがって、この主蒸気加減弁制御装置２
１によれば、タービン再起動時の主蒸気加減弁２２の温
度に起因する差動トランス３３の開度検出値を、その補
正値により補正するので、この開度検出値に基づく主蒸
気加減弁２２のフィードバック制御の精度を向上させる
ことができる。このために、タービン再起動時の主蒸気
加減弁２２の温度に応じて出力設定手段２５による開度
設定を種々調整せずに、タービンの回転数を定格回転数
等の所要の目標回転数に制御することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、タービン
の運転停止後再起動する際、このタービンの主蒸気加減
弁の弁開度を検出する弁開度検出器の開度検出値には、
その実開度に対し、この主蒸気加減弁の温度に応じた誤
差が発生するが、この誤差は温度検出器により検出され
た主蒸気加減弁の温度に応じた補正値により弁開度補正
手段で補正される。

【００３４】このために、弁開度検出器の弁開度検出値
の精度を向上させることができる。その結果、主蒸気加
減弁の温度に応じて出力設定器の弁開度設定値（指令
値）を各々調整することなく、タービンの目標とする定
格回転数を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る主蒸気加減弁の制御
装置の構成を示すブロック図。

【図２】従来の主蒸気加減弁の制御装置の概略構成を示
すブロック図。

【図３】従来の差動トランスの概略構成を示す油圧系統
図。

【図４】従来の開度指令信号とフィードバック信号との
相対関係を示すグラフ。

【図５】従来のタービン再起動モードとタービン回転数
との相対関係等を表で示す図。

【符号の説明】

２１ 主蒸気加減弁制御装置 ２２ 主蒸気加減弁 ２３ ＥＨＣ盤 ２４ サーボ弁 ２５ 出力設定手段 ２９ 部分流量関数発生手段 ３０ 全周流量関数発生手段 ３３ 差動トランス ３６ 温度検出器 ３７ 補正関数発生手段 ３８ 第４の演算手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービンに供給される主蒸気流量を制御
   する主蒸気加減弁の開度を設定する出力設定手段と、 この出力設定手段により設定された弁開度に上記主蒸気
   加減弁を開閉操作する主蒸気加減弁操作手段と、 上記主蒸気加減弁の開度を検出する弁開度検出器と、 この弁開度検出器により検出された弁開度検出値と、上
   記出力設定手段により設定された弁開度設定値との偏差
   を解消させるように上記主蒸気加減弁操作手段の開閉操
   作を制御するフィードバック制御系と、 を有する主蒸気加減弁の制御装置において、 上記主蒸気加減弁の温度を検出する温度検出器と、 この温度検出器により検出された上記主蒸気加減弁の温
   度に応じた補正値により上記弁開度検出器からの弁開度
   検出値を補正する弁開度補正手段と、を設けたことを特
   徴とする主蒸気加減弁の制御装置。
2. 【請求項２】 弁開度補正手段は、温度検出器からの温
   度検出信号を受けたときに、その温度に対応する補正値
   を出力する関数発生手段と、この関数発生手段からの補
   正値により弁開度検出器からの弁開度検出値を補正する
   演算手段とを有することを特徴とする請求項１記載の主
   蒸気加減弁の制御装置。