JP2004245143A - 蒸気タービン制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸気タービン制御装置で、入口蒸気圧力の低下によるIPR制限動作により蒸気加減弁が絞り込まれて入口蒸気圧力の低下が抑制されたあと、入口蒸気圧力の低下によるIPR制限動作の繰り返しが発生するのを防ぐ。
【解決手段】蒸気タービンの定格速度設定値cと実速度bの偏差から得られた速度指令値eと、負荷設定器24で設定した負荷設定値fとを加算して負荷指令値fを求める。蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値mを求める。また、蒸気タービン入口蒸気圧力hが所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値kを求める。負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する。最低値nに基づいて蒸気加減弁の開度を制御する。圧力指令値が最低値であってしかも圧力指令値が低下している時に、負荷制限値を強制的に圧力指令値に追従させる。
【選択図】 図1
【解決手段】蒸気タービンの定格速度設定値cと実速度bの偏差から得られた速度指令値eと、負荷設定器24で設定した負荷設定値fとを加算して負荷指令値fを求める。蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値mを求める。また、蒸気タービン入口蒸気圧力hが所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値kを求める。負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する。最低値nに基づいて蒸気加減弁の開度を制御する。圧力指令値が最低値であってしかも圧力指令値が低下している時に、負荷制限値を強制的に圧力指令値に追従させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの制御装置および制御方法に関し、特に、蒸気供給系からの入口蒸気圧力が所定値より低下したときに蒸気加減弁を絞り込む入口蒸気圧力低下抑制制御機能を備えた蒸気タービン制御装置およびその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気タービンの入口蒸気圧力が低下した時に蒸気加減弁を絞り込んで入口蒸気圧力の低下を抑制するものとして、例えば特許文献1に記載されているような入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)が知られている。
【0003】
図14は、従来の蒸気タービン制御装置の一例の構成図である。ボイラ1で発生した蒸気は、通常運転時には全開一定の主蒸気止め弁2と、通常運転時の蒸気流量を調節する蒸気加減弁3とを介して蒸気タービン4へ流入する。蒸気タービン4で仕事をしたあとの蒸気は、復水器5で復水され、再びボイラ1へ給水される。蒸気タービン4は発電機6を駆動して発電する。
【0004】
タービンロータ7に直結した速度検出用歯車8に対向して取り付けた電磁ピックアップ9は、タービン回転速度に比例した周波数信号を蒸気タービンの実速度信号aとして検出する。この周波数信号aは周波数検出器10によってパルスに比例したカウント値へ変換され、この変換された実速度信号bと速度設定器21からの速度設定信号cとを加算器22に導き、差し引いた値が速度偏差信号dとして求められる。この速度偏差信号dは速度調定率23にて、速度偏差に対してどの程度の割合でタービン出力を調整するかを演算した速度指令値eとなる。負荷設定器24は、所望のタービン出力を設定されて負荷設定値fとする。速度指令値eと負荷設定値fは加算器52で加算されて負荷指令値gとなる。
【0005】
次に、入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)70では、蒸気タービンの入口蒸気圧力hが圧力検出器26によって検出され、この入口蒸気圧力hと圧力設定器27からの圧力設定信号iとを加算器54に導き、差し引いた値が圧力偏差信号jとして求められる。この圧力偏差信号jを入力信号として関数発生器28からIPR制限値(圧力指令値)kを出力する。この信号kは、入口蒸気圧力hが低下した時に所定の定数により、蒸気加減弁3を絞り込んで入口蒸気圧力hが低下しないようにするためのものである。
【0006】
また、負荷制限器29は、タービンの最大出力の制限値を設定するもので、設定した値は負荷制限値mとなる。負荷指令値gとIPR制限値kと負荷制限値mは低値選択器25に入力されて、これら三つの信号g、k、mの最低値が選択されて流量指令nとして出力される。
【0007】
通常のタービン出力運転は、負荷指令値g>負荷制限値mとなるように負荷設定器24を設定して、負荷制限器29により出力調整する負荷制限運転と、負荷指令値g<負荷制限値mとなるように負荷制限器29を設定して、負荷設定器24により出力調整する負荷設定運転がある。負荷設定運転はタービン速度変動を制御するが、負荷制限運転はタービン速度変動の制御は行なわない。
【0008】
これらいずれの運転状態でも、入口蒸気圧力hが正常(所定値以上)の場合には、IPR制限値kは負荷指令値gおよび負荷制限値mよりも大きな値になっているが、入口蒸気圧力hが低下するとIPR制限値kが絞り込み方向となって、この信号が他の二つの信号g、mよりも小さくなることでIPR制限制御が行なわれる。
【0009】
流量指令nは関数発生器50に入力され、弁開度指令nが作り出される。この弁開度指令nにより蒸気加減弁3の弁開閉度が調節され、蒸気タービン4への流入蒸気量が加減され発電機出力が調整される。
【0010】
【特許文献1】
特公昭62−2123号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来のIPRの場合、蒸気加減弁3を絞り込むと入口蒸気圧力hが高くなりIPR制限が増加されると再び蒸気加減弁3が開方向に働くことになり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作が働くという繰り返しが発生するため、制御困難な現象が起きており、ボイラなどに外乱を与える要因になっている。
【0012】
そこで、本発明では、入口蒸気圧力の低下によりIPR制限動作の作用により蒸気加減弁が絞り込まれて入口蒸気圧力の低下が抑制されたあと、再度入口蒸気圧力が低下してIPR制限動作を行なうことの繰り返しが発生することを防ぐことができる蒸気タービン制御装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題が解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するものであって、請求項1に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0014】
また、請求項2に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0016】
また、請求項4に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0017】
また、請求項5に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0018】
また、請求項6に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0019】
また、請求項7に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力するステップと、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力するステップと、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力するステップと、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択するステップと、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御するステップと、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値または負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させるステップと、を有する蒸気タービン制御方法である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図1〜13を参照して詳細を説明する。これらの図面で、従来技術と共通もしくは類似の部分、または、相互に共通もしくは類似の部分には同一の符号を付して、重複説明は省略する。
【0021】
[第1の実施の形態]
図1は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。図1において、低値選択器25は、図14の場合と同様に、負荷指令値g、IPR制限値kおよび負荷制限値mのうち最も低い値を選択して、流量指令nとして出力する。この実施の形態における低値選択器25はさらに、最も低い値としてIPR制限値kが選択されているときに、IPR制限中信号qを出力する機能を有する。
【0022】
IPR制限値低下中信号発生器(トラッキング信号発生器)30は、IPR制限値kを入力し、IPR制限値kが低下中と判断されたときにIPR制限値低下中信号rを発生する機能を有する。論理積器31は、IPR制限中信号qとIPR制限値低下中信号rを入力し、これらの信号q、rがともに発生している場合に、トラッキング許可信号sを出力する。負荷制限器29は、トラッキング許可信号sが発生したときに、通常手動操作により増減させて設定している負荷制限値mをIPR制限値kにトラッキングさせる機能を有する。
【0023】
次に本実施の形態の作用を、図2を用いて説明する。負荷制限運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷制限値mを選択している。
【0024】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷制限値mより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このため、トラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kに負荷制限値mをトラッキングし始める。
【0025】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、IPR制限値低下中信号rがOFFとなるのでトラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷制限値mはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は、負荷制限器29の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0026】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nは、IPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷制限器29からの負荷制限値mが低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となる。これにより、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0027】
以上の説明で、種々の制御機能は、制御用ハードウェアを組み合わせて実現することも可能であり、また、コンピュータを用いて、ソフトウェアで実現することも可能である。以下の実施の形態でも同様である。
【0028】
[第2の実施の形態]
図3は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第1の実施の形態(図1)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用いる。
【0029】
図4に、シングルショット信号発生器32の具体的な構成例を示す。図示のように、IPR制限値kの前回値を保持した記憶器41からの出力とIPR制限値kの現在値とを加算器58にて差し引いた値を比較器42で比較する。これにより、前回値より現在値が大きくなった時に、記憶器41に保持したIPR制限値kが最低値であることを判定して、シングルショット出力器43にてシングルショット信号uを発生する。
【0030】
図3に示すように,IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号として出力することで、負荷制限器29にIPR制限値kをトラッキングさせる。
【0031】
次に本実施の形態の作用を、図5を用いて説明する。負荷制限運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷制限値mを選択している。
【0032】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷制限値mより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0033】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32によりIPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号のIPR制限値最低信号uとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷制限値mをトラッキングする。
【0034】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷制限値mはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は、負荷制限器29の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0035】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nはIPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷制限器29からの負荷制限値mを低値選択器25で低値選択するので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0036】
[第3の実施の形態]
図6は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第3の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、負荷制限器29は図14に示した従来技術のものと同様であるが、負荷設定器24は、第1の実施の形態(図1)の負荷制限器29と類似のトラッキング機能を有する。すなわち、図6に示すように、低値選択器25は、負荷指令値g、IPR制限値kおよび負荷制限値mのうち最も低い値を選択して流量指令nとして出力する。
【0037】
IPR制限値低下中信号発生器30は、IPR制限値kが低下中と判断したときにIPR制限値低下中信号rを発生する機能を有する。論理積器31は、IPR制限中信号qとIPR制限値低下中信号rとの信号がともに発生している場合にトラッキング許可信号sを出力する。負荷設定器24は、トラッキング許可信号sが発生したときに、通常手動操作により増減させて設定している負荷設定値fをIPR制限値kにトラッキングさせる機能を有する。
【0038】
次に本実施の形態の作用を、図7を用いて説明する。負荷設定運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25でIPR制限値kよりも低値である負荷設定値fを選択している。
【0039】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このためトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷設定値fをトラッキングし始める。
【0040】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点でIPR制限値低下中信号rがOFFとなるので、トラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷設定値fはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0041】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nは、IPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷設定器24からの負荷設定値fを低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0042】
[第4の実施の形態]
図8は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第4の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第3の実施の形態(図6)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用い、IPR制限値最低信号uを出力する。このシングルショット信号発生器32は第2の実施の形態(図3、図4)で説明したものと同様のものである。IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号で出力することで、負荷設定器24にIPR制限値kをトラッキングさせる。
【0043】
次に本実施の形態の作用を、図9を用いて説明する。負荷設定運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷設定値fを選択している。
【0044】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0045】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32により、IPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号のIPR制限値最低信号uとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷設定値fをトラッキングする。
【0046】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷設定値fはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0047】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nはIPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷設定器24からの負荷設定値fを低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0048】
[第5の実施の形態]
図10は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第3の実施の形態(図6)と類似しているが、トラッキング許可信号sがONの時に、IPR制限値kから速度指令値eを加算器56で差し引いた値k−eに負荷設定器24の負荷設定値fをトラッキングさせる点が異なる。
【0049】
次に本実施の形態の作用を、図11を用いて説明する。負荷設定運転で速度指令値eが変動している場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷指令値gを選択している。
【0050】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このためトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kから速度指令値eを差し引いた値k−eに負荷設定値fをトラッキングし始める。このとき、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kに等しい。
【0051】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、IPR制限値低下中信号rがOFFとなるのでトラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷設定値fは、値k−eの最低値のままとなる。よって、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kの最低値のまま維持され、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値を選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0052】
本実施の形態によれば、IPR制限動作中におけるタービン実速度変動によるタービン出力変動を抑制または防止して、IPR制限動作を優先して、蒸気加減弁開度をIPR制限値kに維持することができる。
【0053】
[第6の実施の形態]
図12は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第5の実施の形態(図10)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用い、IPR制限値最低信号uを出力する。このシングルショット信号発生器32は、第2、第4の実施の形態(図3、図4、図8)で説明したものと同様のものである。IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号で出力する。これにより、IPR制限値kから速度指令値eを加算器56で差し引いた値k−eに負荷設定器24の負荷設定値fをトラッキングさせる。
【0054】
次に本実施の形態の作用を、図13を用いて説明する。負荷設定運転で速度指令値eが変動している場合で説明すると、時刻t1の時点で、入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25でIPR制限値kよりも低値である負荷指令値gを選択している。
【0055】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷指令値gより低い値となる。このとき低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0056】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32によりIPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号uとIPR制限中信号qとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kから速度指令値eを差し引いた値k−eに負荷設定値fをトラッキングする。このとき、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kに等しい。
【0057】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷設定値fはk−eの最低値のままとなる。よって、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kの最低値のまま維持され、流量指令nは、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷指令値gを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0058】
本実施の形態によれば、IPR制限動作中におけるタービン実速度変動によるタービン出力変動を抑制して、IPR制限動作を優先して、蒸気加減弁開度をIPR制限値kに維持することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蒸気タービンに供給される主蒸気圧力の低下により一旦蒸気加減弁を絞り込むとその後入口蒸気圧力が回復しても蒸気加減弁を絞り込んだ状態に保持したままとなる。そのため、再度入口蒸気圧力が低下してIPR制限動作が働くという繰り返しが抑制され、余計な負荷変動を抑えることが可能となり、より安定したプラント運転が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第1の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図2】図1の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図3】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図4】図2のシングルショット信号発生器の具体的な構成例を示すブロック図。
【図5】図3および図4の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図6】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第3の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図7】図6の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図8】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第4の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図9】図8の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図10】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図11】図10の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図12】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第6の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図13】図12の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図14】従来の蒸気タービン制御装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…ボイラ、2…主蒸気止め弁、3…蒸気加減弁、4…蒸気タービン、5…復水器、6…発電機、7…タービンロータ、8…速度検出用歯車、9…電磁ピックアップ、10…周波数検出器、21…速度設定器、22…加算器、23…速度調定率、24…負荷設定器、24…負荷設定器、25…低値選択器、26…圧力検出器、27…圧力設定器、28…関数発生器、29…負荷制限器、30…トラッキング信号発生器(IPR制限値低下中信号発生器)、31…論理積器、32…シングルショット信号発生器、41…記憶器、42…比較器、43…シングルショット出力器、50…関数発生器、52…加算器、54…加算器、56…加算器、58…加算器、70…入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)。
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの制御装置および制御方法に関し、特に、蒸気供給系からの入口蒸気圧力が所定値より低下したときに蒸気加減弁を絞り込む入口蒸気圧力低下抑制制御機能を備えた蒸気タービン制御装置およびその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気タービンの入口蒸気圧力が低下した時に蒸気加減弁を絞り込んで入口蒸気圧力の低下を抑制するものとして、例えば特許文献1に記載されているような入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)が知られている。
【0003】
図14は、従来の蒸気タービン制御装置の一例の構成図である。ボイラ1で発生した蒸気は、通常運転時には全開一定の主蒸気止め弁2と、通常運転時の蒸気流量を調節する蒸気加減弁3とを介して蒸気タービン4へ流入する。蒸気タービン4で仕事をしたあとの蒸気は、復水器5で復水され、再びボイラ1へ給水される。蒸気タービン4は発電機6を駆動して発電する。
【0004】
タービンロータ7に直結した速度検出用歯車8に対向して取り付けた電磁ピックアップ9は、タービン回転速度に比例した周波数信号を蒸気タービンの実速度信号aとして検出する。この周波数信号aは周波数検出器10によってパルスに比例したカウント値へ変換され、この変換された実速度信号bと速度設定器21からの速度設定信号cとを加算器22に導き、差し引いた値が速度偏差信号dとして求められる。この速度偏差信号dは速度調定率23にて、速度偏差に対してどの程度の割合でタービン出力を調整するかを演算した速度指令値eとなる。負荷設定器24は、所望のタービン出力を設定されて負荷設定値fとする。速度指令値eと負荷設定値fは加算器52で加算されて負荷指令値gとなる。
【0005】
次に、入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)70では、蒸気タービンの入口蒸気圧力hが圧力検出器26によって検出され、この入口蒸気圧力hと圧力設定器27からの圧力設定信号iとを加算器54に導き、差し引いた値が圧力偏差信号jとして求められる。この圧力偏差信号jを入力信号として関数発生器28からIPR制限値(圧力指令値)kを出力する。この信号kは、入口蒸気圧力hが低下した時に所定の定数により、蒸気加減弁3を絞り込んで入口蒸気圧力hが低下しないようにするためのものである。
【0006】
また、負荷制限器29は、タービンの最大出力の制限値を設定するもので、設定した値は負荷制限値mとなる。負荷指令値gとIPR制限値kと負荷制限値mは低値選択器25に入力されて、これら三つの信号g、k、mの最低値が選択されて流量指令nとして出力される。
【0007】
通常のタービン出力運転は、負荷指令値g>負荷制限値mとなるように負荷設定器24を設定して、負荷制限器29により出力調整する負荷制限運転と、負荷指令値g<負荷制限値mとなるように負荷制限器29を設定して、負荷設定器24により出力調整する負荷設定運転がある。負荷設定運転はタービン速度変動を制御するが、負荷制限運転はタービン速度変動の制御は行なわない。
【0008】
これらいずれの運転状態でも、入口蒸気圧力hが正常(所定値以上)の場合には、IPR制限値kは負荷指令値gおよび負荷制限値mよりも大きな値になっているが、入口蒸気圧力hが低下するとIPR制限値kが絞り込み方向となって、この信号が他の二つの信号g、mよりも小さくなることでIPR制限制御が行なわれる。
【0009】
流量指令nは関数発生器50に入力され、弁開度指令nが作り出される。この弁開度指令nにより蒸気加減弁3の弁開閉度が調節され、蒸気タービン4への流入蒸気量が加減され発電機出力が調整される。
【0010】
【特許文献1】
特公昭62−2123号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来のIPRの場合、蒸気加減弁3を絞り込むと入口蒸気圧力hが高くなりIPR制限が増加されると再び蒸気加減弁3が開方向に働くことになり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作が働くという繰り返しが発生するため、制御困難な現象が起きており、ボイラなどに外乱を与える要因になっている。
【0012】
そこで、本発明では、入口蒸気圧力の低下によりIPR制限動作の作用により蒸気加減弁が絞り込まれて入口蒸気圧力の低下が抑制されたあと、再度入口蒸気圧力が低下してIPR制限動作を行なうことの繰り返しが発生することを防ぐことができる蒸気タービン制御装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題が解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するものであって、請求項1に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0014】
また、請求項2に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0015】
また、請求項3に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0016】
また、請求項4に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0017】
また、請求項5に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0018】
また、請求項6に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、を有する蒸気タービン制御装置である。
【0019】
また、請求項7に記載の発明は、蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力するステップと、前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力するステップと、前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力するステップと、前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択するステップと、前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御するステップと、前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値または負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させるステップと、を有する蒸気タービン制御方法である。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図1〜13を参照して詳細を説明する。これらの図面で、従来技術と共通もしくは類似の部分、または、相互に共通もしくは類似の部分には同一の符号を付して、重複説明は省略する。
【0021】
[第1の実施の形態]
図1は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第1の実施の形態の構成を示すブロック図である。図1において、低値選択器25は、図14の場合と同様に、負荷指令値g、IPR制限値kおよび負荷制限値mのうち最も低い値を選択して、流量指令nとして出力する。この実施の形態における低値選択器25はさらに、最も低い値としてIPR制限値kが選択されているときに、IPR制限中信号qを出力する機能を有する。
【0022】
IPR制限値低下中信号発生器(トラッキング信号発生器)30は、IPR制限値kを入力し、IPR制限値kが低下中と判断されたときにIPR制限値低下中信号rを発生する機能を有する。論理積器31は、IPR制限中信号qとIPR制限値低下中信号rを入力し、これらの信号q、rがともに発生している場合に、トラッキング許可信号sを出力する。負荷制限器29は、トラッキング許可信号sが発生したときに、通常手動操作により増減させて設定している負荷制限値mをIPR制限値kにトラッキングさせる機能を有する。
【0023】
次に本実施の形態の作用を、図2を用いて説明する。負荷制限運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷制限値mを選択している。
【0024】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷制限値mより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このため、トラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kに負荷制限値mをトラッキングし始める。
【0025】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、IPR制限値低下中信号rがOFFとなるのでトラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷制限値mはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は、負荷制限器29の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0026】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nは、IPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷制限器29からの負荷制限値mが低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となる。これにより、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0027】
以上の説明で、種々の制御機能は、制御用ハードウェアを組み合わせて実現することも可能であり、また、コンピュータを用いて、ソフトウェアで実現することも可能である。以下の実施の形態でも同様である。
【0028】
[第2の実施の形態]
図3は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第1の実施の形態(図1)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用いる。
【0029】
図4に、シングルショット信号発生器32の具体的な構成例を示す。図示のように、IPR制限値kの前回値を保持した記憶器41からの出力とIPR制限値kの現在値とを加算器58にて差し引いた値を比較器42で比較する。これにより、前回値より現在値が大きくなった時に、記憶器41に保持したIPR制限値kが最低値であることを判定して、シングルショット出力器43にてシングルショット信号uを発生する。
【0030】
図3に示すように,IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号として出力することで、負荷制限器29にIPR制限値kをトラッキングさせる。
【0031】
次に本実施の形態の作用を、図5を用いて説明する。負荷制限運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷制限値mを選択している。
【0032】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷制限値mより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0033】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32によりIPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号のIPR制限値最低信号uとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷制限値mをトラッキングする。
【0034】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷制限値mはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は、負荷制限器29の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0035】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nはIPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷制限器29からの負荷制限値mを低値選択器25で低値選択するので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0036】
[第3の実施の形態]
図6は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第3の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、負荷制限器29は図14に示した従来技術のものと同様であるが、負荷設定器24は、第1の実施の形態(図1)の負荷制限器29と類似のトラッキング機能を有する。すなわち、図6に示すように、低値選択器25は、負荷指令値g、IPR制限値kおよび負荷制限値mのうち最も低い値を選択して流量指令nとして出力する。
【0037】
IPR制限値低下中信号発生器30は、IPR制限値kが低下中と判断したときにIPR制限値低下中信号rを発生する機能を有する。論理積器31は、IPR制限中信号qとIPR制限値低下中信号rとの信号がともに発生している場合にトラッキング許可信号sを出力する。負荷設定器24は、トラッキング許可信号sが発生したときに、通常手動操作により増減させて設定している負荷設定値fをIPR制限値kにトラッキングさせる機能を有する。
【0038】
次に本実施の形態の作用を、図7を用いて説明する。負荷設定運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25でIPR制限値kよりも低値である負荷設定値fを選択している。
【0039】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このためトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷設定値fをトラッキングし始める。
【0040】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点でIPR制限値低下中信号rがOFFとなるので、トラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷設定値fはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0041】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nは、IPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷設定器24からの負荷設定値fを低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0042】
[第4の実施の形態]
図8は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第4の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第3の実施の形態(図6)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用い、IPR制限値最低信号uを出力する。このシングルショット信号発生器32は第2の実施の形態(図3、図4)で説明したものと同様のものである。IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号で出力することで、負荷設定器24にIPR制限値kをトラッキングさせる。
【0043】
次に本実施の形態の作用を、図9を用いて説明する。負荷設定運転の場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷設定値fを選択している。
【0044】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0045】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32により、IPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号のIPR制限値最低信号uとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONでIPR制限値kに負荷設定値fをトラッキングする。
【0046】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷設定値fはIPR制限値kの最低値のままとなる。よって、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷制限値mを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0047】
本実施の形態によれば、入口蒸気圧力hが回復しても、流量指令nはIPR制限値kの最低値にトラッキングされた負荷設定器24からの負荷設定値fを低値選択器25で低値選択されるので、蒸気加減弁3を開する動作を阻止することが可能となり、再度入口蒸気圧力hが低下してIPR制限動作を繰り返し行なうことを防ぐことができる。
【0048】
[第5の実施の形態]
図10は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第3の実施の形態(図6)と類似しているが、トラッキング許可信号sがONの時に、IPR制限値kから速度指令値eを加算器56で差し引いた値k−eに負荷設定器24の負荷設定値fをトラッキングさせる点が異なる。
【0049】
次に本実施の形態の作用を、図11を用いて説明する。負荷設定運転で速度指令値eが変動している場合で説明すると、時刻t1の時点で入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始め、IPR制限値低下中信号rがONとなる。このとき流量指令nは、低値選択器25で、IPR制限値kよりも低値である負荷指令値gを選択している。
【0050】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷設定値fより低い値となる。このとき、低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなり、IPR制限値低下中信号rとIPR制限中信号qがともにONとなる。このためトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kから速度指令値eを差し引いた値k−eに負荷設定値fをトラッキングし始める。このとき、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kに等しい。
【0051】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、IPR制限値低下中信号rがOFFとなるのでトラッキング許可信号sもOFFとなり、負荷設定値fは、値k−eの最低値のままとなる。よって、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kの最低値のまま維持され、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値を選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので、蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0052】
本実施の形態によれば、IPR制限動作中におけるタービン実速度変動によるタービン出力変動を抑制または防止して、IPR制限動作を優先して、蒸気加減弁開度をIPR制限値kに維持することができる。
【0053】
[第6の実施の形態]
図12は本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、第5の実施の形態(図10)のIPR制限値低下中信号発生器30に代えてシングルショット信号発生器32を用い、IPR制限値最低信号uを出力する。このシングルショット信号発生器32は、第2、第4の実施の形態(図3、図4、図8)で説明したものと同様のものである。IPR制限値最低信号のシングルショット信号uとIPR制限中信号qとの信号がともに発生している場合に、論理積器31からトラッキング許可信号sをシングルショット信号で出力する。これにより、IPR制限値kから速度指令値eを加算器56で差し引いた値k−eに負荷設定器24の負荷設定値fをトラッキングさせる。
【0054】
次に本実施の形態の作用を、図13を用いて説明する。負荷設定運転で速度指令値eが変動している場合で説明すると、時刻t1の時点で、入口蒸気圧力hが低下し始めると、前記IPR制限動作の作用によりIPR制限値kも低下し始める。このとき流量指令nは、低値選択器25でIPR制限値kよりも低値である負荷指令値gを選択している。
【0055】
時刻t2に到達すると、IPR制限値kが負荷指令値gより低い値となる。このとき低値選択器25でIPR制限値kが選択されるので、IPR制限中信号qがONとなる。
【0056】
時刻t3に到達すると、入口蒸気圧力hの低下が止まり、逆に上昇し始める。これによりIPR制限値kも上昇し始める。この時点で、シングルショット信号発生器32によりIPR制限値最低信号uがt3からt4までワンショットONとなる。そして、この信号uとIPR制限中信号qとの論理積であるトラッキング許可信号sがONとなる。トラッキング許可信号sがONで、IPR制限値kから速度指令値eを差し引いた値k−eに負荷設定値fをトラッキングする。このとき、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kに等しい。
【0057】
時刻t4で、トラッキング許可信号sがOFFとなり、負荷設定値fはk−eの最低値のままとなる。よって、負荷指令値g=e+fはIPR制限値kの最低値のまま維持され、流量指令nは、流量指令nは、低値選択25がIPR制限値kの最低値となっている負荷指令値gを選択した値となっている。この値で蒸気加減弁3が制御されているので蒸気加減弁3は絞り込んだままとなり、入口蒸気圧力hは所定値へ回復していく。入口蒸気圧力回復後のタービン出力制御は負荷設定器24の設定を任意変更することにより行なわれる。
【0058】
本実施の形態によれば、IPR制限動作中におけるタービン実速度変動によるタービン出力変動を抑制して、IPR制限動作を優先して、蒸気加減弁開度をIPR制限値kに維持することができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、蒸気タービンに供給される主蒸気圧力の低下により一旦蒸気加減弁を絞り込むとその後入口蒸気圧力が回復しても蒸気加減弁を絞り込んだ状態に保持したままとなる。そのため、再度入口蒸気圧力が低下してIPR制限動作が働くという繰り返しが抑制され、余計な負荷変動を抑えることが可能となり、より安定したプラント運転が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第1の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図2】図1の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図3】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第2の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図4】図2のシングルショット信号発生器の具体的な構成例を示すブロック図。
【図5】図3および図4の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図6】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第3の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図7】図6の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図8】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第4の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図9】図8の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図10】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第5の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図11】図10の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図12】本発明に係る蒸気タービン制御装置の第6の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図13】図12の構成における動作を示すタイミングチャート。
【図14】従来の蒸気タービン制御装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1…ボイラ、2…主蒸気止め弁、3…蒸気加減弁、4…蒸気タービン、5…復水器、6…発電機、7…タービンロータ、8…速度検出用歯車、9…電磁ピックアップ、10…周波数検出器、21…速度設定器、22…加算器、23…速度調定率、24…負荷設定器、24…負荷設定器、25…低値選択器、26…圧力検出器、27…圧力設定器、28…関数発生器、29…負荷制限器、30…トラッキング信号発生器(IPR制限値低下中信号発生器)、31…論理積器、32…シングルショット信号発生器、41…記憶器、42…比較器、43…シングルショット出力器、50…関数発生器、52…加算器、54…加算器、56…加算器、58…加算器、70…入口蒸気圧力低下防止制御装置(IPR)。
Claims (7)
- 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷制限値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力する手段と、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力する手段と、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択する手段と、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御する手段と、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下から上昇に転じた時を始点として、前記負荷設定値を強制的に、圧力指令値から前記速度指令値を差し引いた値に追従させる手段と、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御装置。 - 蒸気タービンの定格速度設定値と実速度の偏差から得られた速度指令値と、負荷設定器で設定した負荷設定値とを加算して負荷指令値を求めてこれを出力するステップと、
前記蒸気タービンの最大出力を制限するように設定する負荷制限値を求めてこれを出力するステップと、
前記蒸気タービンの入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞り込むことを指令するための圧力指令値を求めてこれを出力するステップと、
前記負荷指令値、負荷制限値および圧力指令値のうちの最低値を選択するステップと、
前記最低値に基づいて前記蒸気加減弁の開度を制御するステップと、
前記圧力指令値が前記最低値であってしかも前記圧力指令値が低下している時に、前記負荷制限値または負荷設定値を強制的に前記圧力指令値に追従させるステップと、
を有することを特徴とする蒸気タービン制御方法。
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JP2003036637A JP2004245143A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | 蒸気タービン制御装置および制御方法 |
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JP2003036637A JP2004245143A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | 蒸気タービン制御装置および制御方法 |
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ID=33021665
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014522461A (ja) * | 2011-05-26 | 2014-09-04 | エレクトリシテ・ドゥ・フランス | 化石燃料発電所の多変数調節のための制御システム |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003036637A patent/JP2004245143A/ja not_active Withdrawn
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