JP2011144732A - Turbine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン制御装置に係り、特にタービン起動時は主蒸気止め弁でタービンを制御し、負荷運転時は蒸気加減弁に切替えてタービンを制御するタービン制御装置に関する。 The present invention relates to a turbine control device, and more particularly to a turbine control device that controls a turbine by a main steam stop valve when the turbine is started and switches to a steam control valve during load operation.
タービンに流入する蒸気を制御するタービン制御装置は、タービンに流入する蒸気の量を主蒸気止め弁により制御してタービン起動を行っている。そして、負荷運転になると、主蒸気止め弁から蒸気加減弁への弁切替制御を行って、タービンに流入する蒸気の量が蒸気加減弁により制御するようになっている。 A turbine control device that controls steam flowing into a turbine controls the amount of steam flowing into the turbine by a main steam stop valve to start the turbine. In the load operation, the valve switching control from the main steam stop valve to the steam control valve is performed, and the amount of steam flowing into the turbine is controlled by the steam control valve.
弁切替制御は、タービン起動時における主蒸気止め弁の弁開度と蒸気加減弁の弁開度とが同等になるように、蒸気加減弁を絞り込む制御である。この弁切替制御は負荷を一定に保った状態で実施する必要があるため、電力需要に応じて頻繁に起動停止を行う火力発電プラントにとって望ましくない。 The valve switching control is a control for narrowing down the steam control valves so that the valve opening degree of the main steam stop valve and the valve opening degree of the steam control valve are equal when the turbine is started. Since this valve switching control needs to be performed with the load kept constant, it is not desirable for a thermal power plant that frequently starts and stops according to power demand.
そのため、弁切替制御時の負荷変動をできるだけ抑えたり、弁切替制御にかかる時間を短縮したりする技術が考えられている。このような技術は、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された弁切替制御装置では、弁切替え制御開始直前の主蒸気圧力、主蒸気温度および発電機出力に基づいて、蒸気加減弁が出力変動を発生しない適正弁開度を算出する。そして、算出した弁開度+αまで連続で閉方向に蒸気加減弁を制御することにより、発電機出力、すなわち負荷の変動を抑制している。
For this reason, a technique has been considered in which load fluctuation during valve switching control is suppressed as much as possible, and time required for valve switching control is shortened. Such a technique is described in
しかし、特許文献1に記載の弁切替制御装置では、弁切替制御を負荷運転中に実施しており、弁切替えを安全に実施するために負荷を一定に保つ必要があり、タービンの起動時間短縮の面で問題があった。
However, in the valve switching control device described in
例えば、弁切替制御を系統併入する前の無負荷定格速度運転によるタービン暖機中に実施すると、弁切替えにかかる時間を短縮できるとともに、プラント全体の起動パターンを単純化できる。しかしながら、無負荷定格速度運転中は蒸気量および弁開度が極めて小さいため、弁切替えで最も重要な主蒸気止め弁と蒸気加減弁の切替え点、(以下、「弁切替点」という)を検出することは困難であった。なお、弁切替点は、タービンに流入する蒸気量の制御を支配する弁を、主蒸気止め弁から蒸気加減弁へ換える転換点とも言える。 For example, if valve switching control is performed during turbine warm-up by no-load rated speed operation before entering the system, the time required for valve switching can be reduced and the startup pattern of the entire plant can be simplified. However, during no-load rated speed operation, the steam volume and valve opening are extremely small, so the most important switching point between the main steam stop valve and the steam control valve (hereinafter referred to as the “valve switching point”) is detected. It was difficult to do. The valve switching point can also be said to be a turning point where the valve that controls the amount of steam flowing into the turbine is changed from the main steam stop valve to the steam control valve.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、無負荷定格速度運転によるタービン暖機中に弁切替点を検出して弁切替制御を行うタービン制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a turbine control device that performs valve switching control by detecting a valve switching point during turbine warm-up by no-load rated speed operation.
上記課題を解決するため、本発明は、タービン起動時の無負荷定格速度運転中にタービン第一段後圧力検出器で検出された前記タービンの前記第一段後圧力の時間的変動量を算出し、算出した該時間的変動量が所定値よりも大きくなった時点を弁切替点として検出する弁切替点検出部と、弁切替点において、タービンに流入する蒸気を制御する弁を主蒸気止め弁から蒸気加減弁に切り替えるように、主蒸気止め弁および蒸気加減弁の弁開度をそれぞれ制御する操作量出力部とを備えるものである。
上記構成によれば、タービンの第一段後圧力の変化に基づいて、弁切替を行う点を検出することができる。
In order to solve the above problems, the present invention calculates a temporal variation amount of the pressure after the first stage of the turbine detected by the pressure detector after the first stage of the turbine during no-load rated speed operation at the time of starting the turbine. And a valve switching point detector for detecting when the calculated amount of temporal fluctuation is greater than a predetermined value as a valve switching point, and a valve for controlling steam flowing into the turbine at the valve switching point. An operation amount output unit that controls the valve opening degree of the main steam stop valve and the steam control valve so as to switch from the valve to the steam control valve is provided.
According to the above configuration, it is possible to detect the point at which the valve is switched based on the change in the pressure after the first stage of the turbine.
本発明によれば、無負荷定格速度運転によるタービン暖機中に弁切替制御を行うことができるので、プラント起動時間の短縮およびプラント起動パターンを単純化することができる、という効果がある。 According to the present invention, since valve switching control can be performed during turbine warm-up by no-load rated speed operation, there are effects that the plant start-up time can be shortened and the plant start-up pattern can be simplified.
以下、本発明を実施するための実施形態例について説明する。以下に述べる実施の形態例は、本発明の好適な具体例である。そのため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本発明の範囲は、下記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる各パラメータの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below. The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention. Therefore, various technically preferable limitations are attached. However, the scope of the present invention is not limited to these embodiments unless otherwise specified in the following description. For example, the numerical conditions of each parameter given in the following description are only suitable examples, and the dimensions, shapes, and arrangement relationships in the drawings used for the description are also schematic.
以下の手順で説明を行う。
<本発明の一実施形態例の説明>
1.タービン制御装置の構成
2.タービン制御装置の動作
The description will be made in the following procedure.
<Description of an embodiment of the present invention>
1. 1. Configuration of turbine control device Operation of the turbine controller
<本発明の一実施形態例の説明>
本発明の一実施形態の例を、図1〜図4を参照して説明する。
[1.タービン制御装置の構成]
図1は本発明の一実施形態に係るタービン制御装置の構成を示すブロック図である。
タービン制御装置3は、ボイラ7から蒸気タービン2へ送られる蒸気の量を調節するために、ボイラ7と蒸気タービン2との間に設けられた蒸気加減弁4および主蒸気止め弁5の動作をそれぞれ制御する。蒸気加減弁4は、発電機1と直結した蒸気タービン2への駆動蒸気の量を調整し、主蒸気止め弁5は、蒸気タービン2の起動時に局部的な加熱を分散させるため、この蒸気タービン2の全周に噴射される蒸気の量を調整するものである。なお、本例では、発電機1が無負荷かつ定格速度で運転(以下、「無負荷定格速度運転」)しているときに、これらの弁の切替を行う。
<Description of an embodiment of the present invention>
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[1. Configuration of turbine control unit]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a turbine control device according to an embodiment of the present invention.
The turbine control device 3 controls the operation of the
このタービン制御装置3は、ピークホールド回路10と、弁切替点検出回路101と、操作量出力回路102とから構成される。
The turbine control device 3 includes a
ピークホールド回路10は、タービン第一段後圧力検出器8と接続されている。このタービン第一段後圧力検出器8は、蒸気タービン2内の圧力であるタービン第一段後圧力を検出するとともにその検出結果をタービン第一段後圧力検出信号31として、ピークホールド回路10に出力する。
The
ピークホールド回路10は、図2に示すように、タービン第一段後圧力検出器8から入力されるタービン第一段後圧力検出信号31の最大値を使用した包絡線を検出する。そして、検出したタービン第一段後圧力検出信号31の包絡線をタービン第一段後圧力規定値32として弁切替点検出回路101に出力する。
As shown in FIG. 2, the
弁切替点検出回路101は、ピークホールド回路10から入力されるタービン第一段後圧力規定値32に基づいて、図4にて後述する弁切替点を検出し、その検出結果に応じた弁切替点検出信号を生成する回路である。この弁切替点検出回路101は、一時遅れ回路18と、前回値出力回路11と、比較器12とを含む。
The valve switching
一次遅れ回路18は、ピークホールド回路10から入力されるタービン第一段後圧力規定値32を所定期間遅延させるための一次遅れ要素を生成する。そして、生成した一次遅れ要素とともに、タービン第一段後圧力規定値32を前回値出力回路11に出力する。
The first-
前回値出力回路11は、一次遅れ回路18から入力された一次遅れ要素に応じた期間だけ、一次遅れ回路18から入力されたタービン第一段後圧力規定値32を遅延させてタービン第一段後圧力前回規定値34として比較器12に出力する。
The previous value output circuit 11 delays the turbine first-stage post-stage
比較器12は、前回値出力回路11と接続されており、タービン第一段後圧力前回規定値34が入力されている。さらに、ピークホールド回路10とも接続されており、リアルタイムのタービン第一段後圧力規定値32も入力されている。この比較器12は、タービン第一段後圧力前回規定値34とタービン第一段後圧力規定値32とを比較する。そして、両信号の偏差が所定の規定値より大きい場合に、‘ON’を示す弁切替点検出信号33を、両信号の偏差が所定の規定値以内の場合に、‘OFF’を示す弁切替点検出信号33を操作量出力回路102に出力する。
The
操作量出力回路102は、比較器12から入力される弁切替点検出信号33に基づいて、蒸気加減弁4および主蒸気止め弁5の弁開度をそれぞれ制御する。特に、比較器12から入力される弁切替点検出信号が‘ON’になる、すなわち弁切替点が検出されると、蒸気タービン2に流入する蒸気の量を蒸気加減弁4により制御するために、主蒸気止め弁5から蒸気加減弁4への弁切替制御を行う。
The manipulated
この操作量出力回路102は、切替器13、14、15と、速度制御回路16、17とを備える。
The manipulated
切替器14は、比較器12と接続されており、この比較器12から入力される弁切替点検出信号33に基づいて、蒸気加減弁4の弁開度を調整するための信号を蒸気加減弁4に出力する。具体的には、‘OFF’を示す弁切替点検出信号33が入力されている場合は、切替器13からの出力を蒸気加減弁4に出力し、‘ON’を示す弁切替点検出信号33が入力された後は、速度制御回路16からの出力を蒸気加減弁4に出力する。
The
速度制御回路16は、蒸気加減弁4の弁開度を一定に保つような信号を生成し、切替器14に出力する。
The
切替器13は、弁切替制御開始指令20に基づいて、蒸気加減弁全開操作量21あるいは蒸気加減弁絞り込み操作量22のいずれか一方を選択し、選択した方を切替器14に出力する。
Based on the valve switching
弁切替制御開始指令20は、蒸気加減弁絞り込み操作量22および蒸気加減弁全開操作量21のいずれを、切替器13から切替器14に出力させるのかを制御するための信号である。例えば、切替器13から蒸気加減弁絞り込み操作量22を出力させる場合は、‘ON’を示す弁切替制御開始指令20を切替器13に出力する。一方、切替器13から蒸気加減弁全開操作量21を出力させる場合は、‘OFF’を示す弁切替制御開始指令20を切替器13に出力する。
The valve switching
蒸気加減弁絞り込み操作量22は、蒸気加減弁4を所定量だけ絞り込ませる、すなわち蒸気加減弁4の弁開度を目的値まで小さくする信号である。
The steam control valve narrowing
蒸気加減弁全開操作量21は、蒸気加減弁4を全開に開かせる、すなわち蒸気加減弁4の弁開度を100%にする信号である。
The steam control valve fully-opening
一方、切替器15も、切替器14と同様に比較器12と接続されており、この比較器12から入力される弁切替点検出信号33に基づいて、主蒸気止め弁5の弁開度を調整するための信号を主蒸気止め弁5に出力する。具体的には、‘OFF’を示す弁切替点検出信号33が入力されている場合は、速度制御回路17からの出力を主蒸気止め弁5に出力し、‘ON’を示す弁切替点検出信号33が入力された後は、主蒸気止め弁全開操作量23を主蒸気止め弁5に出力する。
On the other hand, the
速度制御回路17は、蒸気タービン2の回転速度が定格速度になるように主蒸気止め弁5の弁開度を制御する信号を生成し、切替器15に出力する。
The
主蒸気止め弁全開操作量23は、主蒸気止め弁5を全開に開かせる、すなわち主蒸気止め弁5の弁開度を100%にする信号である。
The main steam stop valve full
なお、弁切替制御開始指令20、蒸気加減弁全開操作量21、蒸気加減弁絞り込み操作量22および主蒸気止め弁全開操作量23は、制御部(不図示)で生成されるものとする。
It is assumed that the valve switching
[2.タービン制御装置の動作]
次に、タービン制御装置の動作について図3,4を参照して説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係るタービン制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
図4は、弁切替制御の動作特性を示す波形図である。
図4(a)は、蒸気タービンの回転速度の時系列変動を示す波形図である。
図4(b)は、ピークホールド回路で算出されるタービン第一段後圧力規定値の時系列変動を示す波形図である。
図4(c)は、蒸気加減弁および主蒸気止め弁のそれぞれの弁開度の時系列変動を示す波形図である。なお、各波形図の縦軸は各パラメータの大きさを示しており、横軸は共通の時間軸である。
[2. Operation of turbine control unit]
Next, the operation of the turbine control device will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow of the turbine control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a waveform diagram showing operating characteristics of the valve switching control.
FIG. 4A is a waveform diagram showing time-series fluctuations in the rotational speed of the steam turbine.
FIG. 4B is a waveform diagram showing time-series fluctuations in the specified pressure value after the first stage of the turbine calculated by the peak hold circuit.
FIG.4 (c) is a wave form diagram which shows the time series fluctuation | variation of each valve opening degree of a steam control valve and a main steam stop valve. The vertical axis of each waveform chart indicates the size of each parameter, and the horizontal axis is a common time axis.
まず、図4に示す時刻T0において蒸気タービン2に起動を開始させるために、‘OFF’を示す弁切替制御開始指令20が切替器13に入力される。切替器13に入力された蒸気加減弁全開操作量21は、切替器14に出力される。このとき、タービン第一段後圧力規定値32(図4(b)を参照)はほぼ一定になるので、比較器12では、‘OFF’を示す弁切替点検出信号33が生成され、切替器14,15に出力される。そのため、この時刻T0において、切替器13から入力された蒸気加減弁全開操作量21が切替器14から蒸気加減弁4に出力され、蒸気加減弁4が開き始める。
First, in order to cause the
時刻T1において蒸気加減弁4が全開になる(ステップS1)と、切替器15では、速度制御回路17からの出力が主蒸気止め弁5に出力される。すると、主蒸気止め弁5の弁開度(図4(c)を参照)が目的値となるように、主蒸気止め弁5が徐々に開く(ステップS2)。これにより、蒸気タービン2の回転速度(図4(a)を参照)は、時刻T1において、主蒸気止め弁5の開度に応じた割合で上昇を開始し、主蒸気止め弁5の弁開度が目的値になった直後の時刻T2において、定格速度に到達する(ステップS3)。
When the
時刻T2から所定時間が経過して時刻T3になると、‘ON’を示す弁切替制御開始指令20が切替器13に入力される(ステップS4)。そして、切替器13では、蒸気加減弁全開操作量21に換えて蒸気加減弁絞り込み操作量22が切替器14に出力される。切替器14では、比較器12からまだ‘OFF’を示す弁切替点検出信号33が入力されているので、切替器13から入力された蒸気加減弁絞り込み操作量22が蒸気加減弁4に出力される。すると、蒸気加減弁4が徐々に閉まり、蒸気加減弁4の弁開度が徐々に小さくなる(ステップS5)。
When a predetermined time elapses from time T2 and time T3 is reached, a valve switching
時刻T4において、蒸気加減弁4の弁開度が主蒸気止め弁5の弁開度とほぼ等しくなると、蒸気タービン2に流入する蒸気の量は、蒸気止め弁5だけでなく蒸気加減弁4によっても制限されるようになり、減少する。このとき、ピークホールド回路10では、当該蒸気量の減少に伴なうタービン第一段後圧力規定値32の急激な減少(図4(b)を参照)が検出され、弁切替点検出回路101に出力される。そして、‘ON’を示す弁切替点検出信号33が生成されて、弁切替点検出回路101から切替器14,15に出力される。
When the valve opening degree of the
これにより、切替器14では、切替器13からの出力に換えて速度制御回路16からの出力が蒸気加減弁4に出力され、蒸気加減弁4の弁開度は速度制御回路16からの出力によって制御される。一方、切替器15では、主蒸気止め弁全開操作量23が主蒸気止め弁5に出力され、時刻T5で主蒸気止め弁5が全開になる(ステップS6)。そして、時刻T5以降における蒸気タービン2の回転速度は、蒸気加減弁4のみによって制御することが可能となり、負荷運転が行われる。
As a result, in the
以上説明したように、本実施形態においては、タービン第一段後圧力の変化に基づいて、弁切替を行う点を検出することができる。これにより、無負荷定格速度運転によるタービン暖機中においても弁切替制御を行うことができる。この結果、プラント起動時間の短縮およびプラント起動パターンを単純化することができる、という効果がある。 As described above, in the present embodiment, it is possible to detect the point at which the valve is switched based on the change in the turbine first stage post-pressure. Thereby, valve switching control can be performed even during turbine warm-up by no-load rated speed operation. As a result, there is an effect that the plant activation time can be shortened and the plant activation pattern can be simplified.
なお、上述した一実施形態では、主蒸気止め弁位置と蒸気加減弁位置を直接制御する電気油圧式ガバナを例としているが、適用対象を主蒸気止め弁位置制御とガバナモータに置き換えることで機械式ガバナへの適用も同様に可能である。 In the above-described embodiment, the electrohydraulic governor that directly controls the main steam stop valve position and the steam control valve position is taken as an example, but the application target is replaced by the main steam stop valve position control and the governor motor. Application to governors is possible as well.
また、上述した一実施形態では、無負荷定格速度運転中におけるタービン第一段後圧力規定値を、タービン第一段後圧力検出値の最大値を使用した包絡線で求めているが、タービン第一段後圧力検出値の最小値を使用した包絡線を使用することも同様に可能である。 In the above-described embodiment, the specified pressure value after the first stage of the turbine during the no-load rated speed operation is obtained by an envelope using the maximum value of the detected pressure value after the first stage of the turbine. It is also possible to use an envelope using the minimum value of the pressure detection value after one stage.
また、弁切替え時間を短縮するために、蒸気加減弁4の絞り開始(図4に示す時刻T3)直後に明らかに蒸気加減弁位置が弁切替え点に到達しない場合は、従来の技術である蒸気加減弁位置信号、主蒸気止め弁前後差圧等を併用して蒸気加減弁絞込み速度を変更することも可能である。 Further, in order to shorten the valve switching time, if the steam control valve position does not clearly reach the valve switching point immediately after the start of the throttle of the steam control valve 4 (time T3 shown in FIG. 4), the conventional steam It is also possible to change the steam control valve throttle speed by using the control valve position signal, the main steam stop valve front-rear differential pressure, and the like.
以上、本発明の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。 As mentioned above, although the example of embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment example, Unless it deviates from the summary of this invention described in the claim, other modifications Needless to say, application examples are included.
1…発電機、2…蒸気タービン、3…タービン制御装置、4…蒸気加減弁、5…主蒸気止め弁、7…ボイラ、8…タービン第一段後圧力検出器、10…ピークホールド回路、11…前回値出力回路、12〜15…比較器、16,17…速度制御回路、18…一次遅れ回路、20…弁切替制御開始指令、21…蒸気加減弁全開操作量、22…蒸気加減弁絞り込み操作量、23…弁全開操作量、31…タービン第一段後圧力検出信号、32…タービン第一段後圧力規定値、33…弁切替点検出信号、34…タービン第一段後圧力前回規定値、101…弁切替点検出回路、102…操作量出力回路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記タービン起動時の無負荷定格速度運転中にタービン第一段後圧力検出器で検出された前記タービンの第一段後圧力の時間的変動量を算出し、算出した該時間的変動量が所定値よりも大きくなった時点を弁切替点として検出する弁切替点検出部と、
前記弁切替点において、前記タービンに流入する蒸気を制御する弁を主蒸気止め弁から前記蒸気加減弁に切り替えるように、前記主蒸気止め弁および前記蒸気加減弁の弁開度をそれぞれ制御する操作量出力部と
を備えるタービン制御装置。 In the turbine control device that controls the steam flowing into the turbine by a main steam stop valve at the time of starting the turbine, and controls the steam by a steam control valve at a stage subsequent to the main steam stop valve at the time of load operation,
A time fluctuation amount of the first stage post-pressure of the turbine detected by a turbine first stage post-pressure detector during no-load rated speed operation at the time of starting the turbine is calculated, and the calculated temporal fluctuation quantity is predetermined. A valve switching point detector that detects a point when the value becomes larger than the value as a valve switching point;
Operations for controlling the valve openings of the main steam stop valve and the steam control valve so that the valve for controlling the steam flowing into the turbine is switched from the main steam stop valve to the steam control valve at the valve switching point. A turbine control device comprising: a quantity output unit.
請求項1に記載のタービン制御装置。 The turbine control device according to claim 1, further comprising a peak hold unit that removes a vibration component from the turbine first stage post-pressure detected by the turbine first stage post-pressure detector.
請求項2に記載のタービン制御装置。 The turbine control device according to claim 2, wherein the peak hold unit calculates an envelope of the first-stage post-pressure detected by the turbine first-stage post-pressure detector.
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JP2014227915A (en) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社日立製作所 | Turbine control device and turbine control method |
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