JP2509676B2 - 混圧タ―ビン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は混圧タービン制御装置に関する。

（従来の技術） 従来混圧タービンの制御は抽気タービンの制御と同様
の制御方式が用いられている。このような制御装置の例
として第４図の制御装置がある。

第４図において、1Hは主蒸気配管、1Mは第１混圧蒸気
配管、1Lは第２混圧蒸気配管、2Hは高圧タービン、2Mは
中圧タービン、2Lは低圧タービン、３は発電機、４は回
転数検出器、5Pは第１混圧検出器、６は第２混圧検出
器、CVは加減弁、CV1は第１混圧加減弁、CV2は第２混圧
加減弁、７は制御装置、71C,71A,71S,71L,71Gは速度／
負荷制御系、72C,72L,72Gは第１混圧制限系、73C,73L,7
3Gは第２混圧制限系、74Aは加減弁制御回路、75Aは第１
混圧加減弁制御系、及び76Aは第２混圧加減弁制御系で
ある。

速度／負荷制御系：速度偏差演算回路71Cは、図示され
ていない目標回転数設定器から目標回転数と回転数検出
器４の信号との速度偏差を出力する。

負荷設定器は71Sは、タービンの負荷を制御するため
の設定器であり、設定を増加させるとタービンを通過す
る蒸気量が多くなるよう作用する。

演算回路71Aは、速度偏差演算回路71Cにて求まる速度
偏差と負荷設定器71Sの出力を加算する。

負荷制限器71Lは、負荷の最大値を制限するための設
定器であり、設定を増加させると制限がかかる時の蒸気
量が多くなる。

選択演算回路71Gは、演算回路71Aの出力と負荷制限器
71Lのうち出力の低い方を選択する。負荷制限器71Lの出
力が選択された場合には、負荷制限運転となる。

第１混圧制限系：演算回路72Cは、図示されていない目
標圧力設定器からの目標圧力と第１混圧蒸気圧力検出器
5Pで検出される第１混圧蒸気圧力との偏差から第１混圧
制御信号を作成する。

第１混圧制限器72Lは、設定値を増加させると第１混
圧を高くする方向に加減弁CV,第１混圧加減弁CV1,第２
混圧加減弁CV2を制御する制限設定器である。

選択演算回路72Gは、演算回路72Cの出力と第１混圧制
限器72Lの出力のうち出力の低い方を選択する。

第２混圧制限系：演算回路73Cは、図示されていない目
標圧力設定器からの目標圧力と圧力検出器６の信号との
偏差から第２混圧制御信号を作成する。

第２混圧制限器73Lは、設定値を増加させると第２混
圧を高くする方向に加減弁CV,第１混圧加減弁CV1,第２
混圧加減弁CV2を制御する制限設定器である。

選択演算回路73Gは、演算回路73Cと第２混圧制限器73
Lの出力のうち低い方を選択する。

加減弁制御系：加減弁制御回路74Aは、選択演算回路71
G,72G,73Gに重みをつけて加減弁開度要求信号として出
力する。

第１混圧加減弁制御系：第１混圧加減弁制御回路75A
は、選択演算回路71G,72G,73Gに重みをつけて第１混圧
加減弁開度要求信号として出力する。

第２混圧加減弁制御系：第２混圧加減弁制御回路76A
は、選択演算回路71G,72G,73Gに重みをつけて第２混圧
加減弁開度要求信号として出力する。

（発明が解決しようとする課題） この第４図になる制御装置においては、負荷が変動し
ても抽気圧または混圧が変動しない。また、抽気圧また
は混圧が変動しても負荷が変動しない利点を有するが、
最近、発生蒸気を効率良く利用するために工場の余剰蒸
気を利用する混圧タービンで主蒸気の割合よりも混圧蒸
気の方がはるかに多いものに対しては、加減弁を全閉で
運転してしまうなどの問題があった。

このような運転状態が発生する状況を第５図及び第６
図の動作説明図をもとに説明する。

第５図では加減弁CV、第１混圧加減弁CV1及び第２混
圧加減弁CV2がある開度で運転している状態から第１混
圧蒸気流量を徐々に増加させた場合について示してい
る。混圧蒸気の発生が徐々に多くなり第１混圧が増加す
ると第１混圧を一定に制御しようとして第１混圧加減弁
CV1が徐々に増加する。

この時、選択演算回路72Gの出力が加減弁制御回路74A
と第２混圧加減弁制御回路76Aにも配分されているため
加減弁CVに対しては閉方向に働き、第２混圧加減弁CV2
に対しては開方向に働く。

この時、主蒸気と混圧蒸気の割合が、例えば、主蒸気
10％、第１混圧蒸気50％、第２混圧蒸気40％程度である
と加減弁CVは簡単に全閉迄行ってしまう。

第６図では第５図と同様の運転状態であるところか
ら、第２混圧蒸気の発生が徐々に多くなり第２混圧が増
加すると第２混圧を一定にしようとして第２混圧加減弁
CV2が徐々に増加する。

この時、選択演算回路73Gの出力が加減弁制御回路74A
と第１混圧加減弁制御回路75Aにも配分されているため
加減弁CVは簡単に全閉迄行ってしまう。

加減弁CVが全閉となり混圧蒸気加減弁だけで運転する
というような状態が発生すると、高圧タービンを通過す
る蒸気が遮断されるため、高圧タービンが過熱し、つい
には破損に至る恐れがあり、運転には細心の注意が必要
であった。

本発明は、主蒸気よりも混圧蒸気の方が多い混圧ター
ビンの制御で、混圧蒸気の制御を行っても加減弁が全閉
することがなく、安全に制御を行う混圧タービン制御装
置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、主蒸気よりも混圧蒸気の方が多い混圧ター
ビンの制御で、混圧蒸気の制御を行っても加減弁が全閉
する事の無いように、第１の発明は目標回転数とタービ
ン回転数との速度偏差と負荷設定に基づき求まる出力と
加減弁用に設定されている負荷制限値を取り込み、出力
の低い方を選択する第１低値選択演算回路と、第１の混
圧蒸気の流量または圧力の目標値と実値との偏差から求
まる第１混圧制御信号と第１混圧制限器に設定されてい
る負荷制限値を取り込み出力の低い方を選択する第２低
値選択演算回路と、第２の混圧蒸気の流量または圧力の
目標値と実値との偏差から求まる第２混圧制御信号と第
２混圧制限器に設定されている負荷制限値を取り込み出
力の低い方を選択する第３低値選択演算回路と、第１低
値選択演算回路にて選択され、予め設定された特性を介
した出力と第２低値選択演算回路からの出力を取り込み
出力の高い方を選択し第１混圧加減弁開度要求を出力す
る第２高値選択回路と、第２高値選択回路にて選択さ
れ、予め設定された特性を介した出力と第３低値選択演
算回路からの出力を取り込み出力の高い方を選択し第２
混圧加減弁開度要求を出力する第３高値選択回路と、前
記第２混圧加減弁開度要求が無負荷流量程度以上の場合
に出力を行う比較器と、第１低値選択演算回路にて選択
された出力と前記比較器から出力に基づき出力する最小
開度信号とを取り込み高い方を選択し加減弁開度要求を
出力する第１高値選択回路とを備えたことを特徴とす
る。

そして、第２の発明は目標回転数とタービン回転数と
の速度偏差と負荷設定に基づき求まる出力と加減弁用に
設定されている負荷制限値を取り込み、出力の低い方を
選択する第１低値選択演算回路と、第１の混圧蒸気の流
量または圧力の目標値と実値との偏差から求まる第１混
圧制御信号と前記速度偏差に基づく出力と第１混圧制限
器に設定されている負荷制限値を取り込み出力の低い方
を選択する第２低値選択演算回路と、第２の混圧蒸気の
流量または圧力の目標値と実値との偏差から求まる第２
混圧制御信号と前記速度偏差に基づく出力と第２混圧制
限器に設定している負荷制限値を取り込み出力の低い方
を選択する第３低値選択演算回路と、第１低値選択演算
回路にて選択され、予め設定された特性を介した出力と
第２低値選択演算回路からの出力を取り込み出力の高い
方を選択し第１混圧加減弁開度要求を出力する第２高値
選択回路と、第２高値選択回路にて選択され、予め設定
された特性を介した出力と第３低値選択演算回路からの
出力を取り込み出力の高い方を選択し第２混圧加減弁開
度要求を出力する第３高値選択回路と、前記第２混圧加
減弁開度要求が無負荷流量程度以上の場合に出力を行う
比較器と、第１低値選択演算回路にて選択された出力と
前記比較器から出力に基づき出力する最小開度信号とを
取り込み高い方を選択し加減弁開度要求を出力する第１
高値選択回路とを備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明は、主蒸気よりも混圧蒸気の方が多い混圧ター
ビンの制御で、加減弁が負荷運転中に全閉したりするこ
とが無く、安全に制御出来る。

（実施例） 以下、本発明を第１図に示す一実施例のブロック図に
基づいて更に具体的に説明する。

第１図において第４図と同一符号の物は同一物を示
す。

本実施例の構成を機能で大きく分けると、速度／負荷
制限系，第１混圧制限系，第２混圧制限系，加減弁制御
弁，第1,第２の関数演算回路、第１混圧加減弁制御系，
第２混圧加減弁制御系，比較演算器から構成されてい
る。

速度／負荷制限系は、速度偏差演算回路71C,演算回路
71A,負荷設定器71S,負荷制限器71L,選択演算回路71Gか
ら構成されている。

速度偏差演算回路71Cは、図示されていない目標回転
数設定器からの目標回転数と回転数検出器４の信号との
速度偏差を出力する。

負荷設定器は71Sは、タービンの負荷を制御するため
の設定器であり、設定を増加させるとタービンを通過す
る蒸気量が多くなるよう作用する。

演算回路71Aは、速度偏差演算回路71Cにて求まる速度
偏差と負荷設定器71Sの出力を加算する。

負荷制限器71Lは、負荷の最大値を制限するための設
定器でり、設定を増加させると制限がかかる時の蒸気量
が多くなる。

選択演算回路71Gは、演算回路71Aの出力と負荷制限器
71Lのうち出力の低い方を選択する。負荷制限器71Lの出
力が選択された場合には、負荷制限運転となる。

第１混圧制限系は、演算回路72C,演算回路72A,第１混
圧制限器72L,選択演算回路72Gとから構成されている。

演算回路72Cは、図示されていない目標流量設定器か
らの目標流量設定器と第１混圧蒸気流量検出器５で検出
される第１混圧蒸気流量F1との偏差から第１混圧制御信
号を作成する。

演算回路72Aは、速度偏差演算回路71Cからの速度偏差
と演算回路72Cからの第１混圧制御信号とを加算する。
すなわち、速度偏差演算回路71Cにて求まる速度偏差が
大きくなった場合には、タービン回転数が低下したこと
を意味し、全ての弁を開く方向に作用する。一方、速度
偏差が小さくなった場合には、タービン回転数が上昇し
たことを意味し、全ての弁を閉じる方向に作用する。

第１混圧制限器72Lは、設定値を増加させると第１混
圧を高くする方向に加減弁CV,第１混圧加減弁CV1,第２
混圧加減弁CV2を制御する制限設定器である。

選択演算回路72Gは、演算回路71Aの出力と第１混圧制
限器72Lの出力のうち出力の低い方を選択する。

第２混圧制限系は、演算回路73C,演算回路73A,第２混
圧制限器73L,選択演算回路73Gとから構成されている。

演算回路73Cは、図示されていない目標圧力設定器か
らの目標圧力と圧力検出器６の信号P2との偏差から第２
混圧制御信号を作成する。

演算回路73Aは、速度偏差演算回路71Cからの速度偏差
と演算回路73Cからの第２混圧制御信号とを加算する。
すなわち、速度偏差演算回路71Cにて求まる速度偏差が
大きくなった場合には、タービン回転数が低下したこと
を意味し、全ての弁を開く方向に作用する。一方、速度
偏差が小さくなった場合には、タービン回転数が上昇し
たことを意味し、全ての弁を閉じる方向に作用する。

第２混圧制限回路73Lは、設定値を増加させると第２
混圧を高くする方向に加減弁CV,第１混圧加減弁CV1,第
２混圧加減弁CV2を制御する制限設定器である。

選択演算回路73Gは、演算回路73Aと第２混圧制限器73
Lの出力のうち低い方を選択する。

加減弁制御系は、最小開度制限器74L,演算回路74Gと
から構成されている。

演算回路74Gは、選択演算回路71Gの加減弁制御信号と
最小開度制限器74Lの出力のうち高い方を選択し加減弁
開度要求を出力する。

第１の関数演算回路は、関数演算回路74Fを示し、選
択演算回路71Gの加減弁制御信号を第１混圧加減弁の特
性に補正する。

第２の関数演算回路は、関数演算回路75Fを示し、後
述する第１混圧加減弁制御回路75Gにおいて選択された
第１混圧加減弁開度要求を第２混圧加減弁の特性に補正
する。

第１混圧加減弁制御系は、演算回路75Gを示し、関数
演算回路74Fの出力と選択演算回路72Gの第１混圧制御信
号のうち高い方を選択し第１混圧加減弁開度要求を出力
する。

第２混圧加減弁制御系は、演算回路76Gを示し、関数
演算回路75Fの出力と選択演算回路73Gの第２混圧制御信
号のうち高い方を選択し第２混圧加減弁開度要求を出力
する。

比較演算器76Cは、第２混圧加減弁開度要求が無負荷
流量程度有することを検出する。第２混圧加減弁開度要
求が無負荷流量程度以上ある場合には出力を行い、最小
開度制限器74Lが演算回路74Gに対して加減弁CVの最小開
度以下に加減弁CVが閉まらないように信号を出力する。

第２図は目標流量を増加させて第１混圧蒸気流量F1を
増加させた場合の動作説明図を示し、第３図は第２混圧
蒸気圧力P2が増加した時に圧力を抑えるように制御して
いる動作説明図を示している。

第１図と第２図により第１混圧制御の動作を説明す
る。

加減弁CVが選択演算回路71Gの加減弁制御信号により
制御され、第１混圧加減弁CV1が選択演算回路72Gの第１
混圧制御信号により制御され、第２混圧加減弁CV2が選
択演算回路73Gの第２混圧制御信号により制御されて運
転している。

ここで、第１混圧蒸気の目標流量を増加させた場合、
選択演算回路72Gの出力が増加し第１混圧加減弁CV1開度
が徐々に増加する。

選択演算回路72Gの出力が増加し、第１混圧加減弁CV1
を通過する蒸気流量が第２混圧加減弁CV2で流せる流量
とほぼ等しくなると、選択演算回路72Gの出力は演算回
路75G,関数演算回路75Fを経由して演算回路76Gで選択さ
れる様になる。

これより第１混圧蒸気流量F1が増加すると第２混圧加
減弁CV2の開度も第１混圧制御信号で増加していく。

この時、加減弁CVの開度に対して閉信号を出すことが
無いため、加減弁CVの開度は変化せず、加減弁CVが全閉
で運転される恐れが無い。

第１図と第３図により第２混圧制御の動作を説明す
る。

上記と同様に加減弁CVが選択演算回路71Gの加減弁制
御信号により制御され、第１混圧加減弁CV1が選択演算
回路72Gの第１混圧制御信号により制御され、第２混圧
加減弁CV2が選択演算回路73Gの第２混圧制御信号により
制御されて運転している。

ここで、第２混圧蒸気の圧力P2を増加させた場合、圧
力P2の上昇を抑えるために選択演算回路73Gの出力が増
加し、第２混圧加減弁CV2の開度が徐々に増加し第２混
圧蒸気流量が増加する。

この時、加減弁CVと第１混圧加減弁CV1の開度に対し
て閉信号を出すことが無いため、加減弁CVと第１混圧加
減弁CV1の開度は変化せず、加減弁CVが全閉で運転され
る恐れが無い。

また、第１図からわかる通り、負荷設定器71S等によ
り選択演算回路71Gを経由して出力増加要求を出した場
合、第１混圧加減弁CV1と第２混圧加減弁CV2で流すこと
ができる蒸気流量と加減弁CVで流すことができる蒸気流
量とがほぼ等しくなったところで、第１混圧加減弁CV1
に対しては選択演算回路71G,関数演算回路74F,演算回路
75Gを経由して開信号が出される。

第２混圧加減弁CV2に対しては、選択演算回路71G,関
数演算回路74F,演算回路75G,関数演算回路75F,演算回路
76Gを経由して開信号が出されるので、蒸気は高圧ター
ビン2H、中圧タービン2M、及び低圧タービン2Lをスムー
ズに流れる。

更に、加減弁CVの開度が低く殆ど混圧蒸気でタービン
を運転しているような場合には、系統周波数変動で加減
弁CVに選択演算回路71Gから閉信号が出ても加減弁CV開
度は最小開度制限器74Lによって全閉しないように制御
される。

運転中に負荷遮断が発生しタービンが過速を始めた場
合は、演算回路72A,73Aに入力された速度偏差が小さく
なり、選択演算回路72Gおよび選択演算回路73Gの出力信
号が低下するので、選択演算回路71Gの出力信号によっ
て加減弁CV,第１混圧加減弁CV1及び第２混圧加減弁CV2
の開度が減少し、タービンの過速を防止する。

以上述べた本実施例によれば、第１混圧蒸気圧力や流
量、第２混圧蒸気圧力や流量が変動しても加減弁を増減
させることが無い。

また、加減弁開度が低い状態で運転している時に系統
周波数の変動等で加減弁を閉動作しても最小開度制限器
74Lで加減弁が最小開度より低下しないので高圧タービ
ンの冷却蒸気が確保され高圧タービンが過熱することを
防止できる。また、主蒸気流量が10％程度、第１混圧蒸
気流量が50％程度、第２混圧蒸気流量が40％程度という
ような、混圧蒸気流量が主蒸気流量よりも多い蒸気ター
ビンにおいてタービンの安全確保に非常に効果が大であ
る。

また、速度偏差信号を演算回路72A,73Aにそれぞれ入
力することによって、第１混圧加減弁CV1および第２混
圧加減弁CV2が圧力または流量制御中であっても速度制
御機能を果すことができるので、負荷遮断が発生した場
合においてもタービンの過速を抑えるのに効果が非常に
大である。

また、本実施例での比較演算器76Cの代わりに、演算
回路76Gになる第２混圧加減弁開度要求が小さい値の時
は比例し，大きくなった時は一定値とする関数発生器と
しても効果は同じである。

また、本実施例での演算回路72Cは、図示されていな
い目標流量設定器からの目標流量と第１混圧蒸気流量検
出器５で検出される第１混圧蒸気流量F1との偏差から第
１混圧制御信号を作成しているが、第１混圧蒸気圧力に
基づいて第１混圧制御信号を作成するようにしてもよ
い。同様に、本実施例での演算回路73Cについても、第
２混圧蒸気流量に基づいて第２混圧制御信号を作成する
ようにしてもよい。

また、実施例では２段混圧タービンとしたが、３段混
圧タービンにおいても、第２混圧加減弁の制御回路回路
を第１混圧加減弁の制御回路と同様になし、第３混圧加
減弁の制御回路を第２混圧加減弁の制御回路と同様にな
すことに因って同じ効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べた通り、本発明によれば、主蒸気よりも混圧
蒸気の方が多い混圧タービンの制御で、加減弁が負荷運
転中に全閉したりすることが無く、高圧タービンを通過
する蒸気が確実に確保されるため、高圧タービンが加熱
することが無くなり、安全に制御できる様になる。

また、負荷の殆どを混圧蒸気で制御していても、速度
制御信号が有効であるため負荷遮断等が発生しても効果
的に過速を防止できる等その効果は非常に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例のブロック図、第２図及び
第３図は本発明の実施例の動作説明図、第４図は従来の
混圧タービン制御装置のブロック図、第５図及び第６図
は従来の制御装置の動作説明図である。 71A,72A,73A,……演算回路 71C……速度偏差演算回路 72C,73C……演算回路 71G,72G,73G,74G,75G,76G……選択演算回路 74F,75F……関数演算回路 74L……最小開度制限器 76C……比較演算器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目標回転数とタービン回転数との速度偏差
   と負荷設定に基づき求まる出力と加減弁用に設定されて
   いる負荷制限値を取り込み、出力の低い方を選択する第
   １低値選択演算回路と、第１の混圧蒸気の流量または圧
   力の目標値と実値との偏差から求まる第１混圧制御信号
   と第１混圧制限器に設定されている負荷制限値を取り込
   み出力の低い方を選択する第２低値選択演算回路と、第
   ２の混圧蒸気の流量または圧力の目標値と実値との偏差
   から求まる第２混圧制御信号と第２混圧制限器に設定さ
   れている負荷制限値を取り込み出力の低い方を選択する
   第３低値選択演算回路と、第１低値選択演算回路にて選
   択され、予め設定された特性を介した出力と第２低値選
   択演算回路からの出力を取り込み出力の高い方を選択し
   第１混圧加減弁開度要求を出力する第２高値選択回路
   と、第２高値選択回路にて選択され、予め設定された特
   性を介した出力と第３低値選択演算回路からの出力を取
   り込み出力の高い方を選択し第２混圧加減弁開度要求を
   出力する第３高値選択回路と、前記第２混圧加減弁開度
   要求が無負荷流量程度以上の場合に出力を行う比較器
   と、第１低値選択演算回路にて選択された出力と前記比
   較器から出力に基づき出力する最小開度信号とを取り込
   み高い方を選択し加減弁開度要求を出力する第１高値選
   択回路とを備えたことを特徴とする混圧タービン制御装
   置。
2. 【請求項２】目標回転数とタービン回転数との速度偏差
   と負荷設定に基づき求まる出力と加減弁用に設定されて
   いる負荷制限値を取り込み、出力の低い方を選択する第
   １低値選択演算回路と、第１の混圧蒸気の流量または圧
   力の目標値と実値との偏差から求まる第１混圧制御信号
   と前記速度偏差に基づく出力と第１混圧制限器に設定さ
   れている負荷制限値を取り込み出力の低い方を選択する
   第２低値選択演算回路と、第２の混圧蒸気の流量または
   圧力の目標値と実値との偏差から求まる第２混圧制御信
   号と前記速度偏差に基づく出力と第２混圧制限器に設定
   されている負荷制限値を取り込み出力の低い方を選択す
   る第３低値選択演算回路と、第１低値選択演算回路にて
   選択され、予め設定された特性を介した出力と第２低値
   選択演算回路からの出力を取り込み出力の高い方を選択
   し第１混圧加減弁開度要求を出力する第２高値選択回路
   と、第２高値選択回路にて選択され、予め設定された特
   性を介した出力と第３低値選択演算回路からの出力を取
   り込み出力の高い方を選択し第２混圧加減弁開度要求を
   出力する第３高値選択回路と、前記第２混圧加減弁開度
   要求が無負荷流量程度以上の場合に出力を行う比較器
   と、第１低値選択演算回路にて選択された出力と前記比
   較器から出力に基づき出力する最小開度信号とを取り込
   み高い方を選択し加減弁開度要求を出力する第１高値選
   択回路とを備えたことを特徴とする混圧タービン制御装
   置。