JP2621860B2 - タービンのヘルパ駆動装置 - Google Patents

タービンのヘルパ駆動装置

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JP2621860B2
JP2621860B2 JP61197234A JP19723486A JP2621860B2 JP 2621860 B2 JP2621860 B2 JP 2621860B2 JP 61197234 A JP61197234 A JP 61197234A JP 19723486 A JP19723486 A JP 19723486A JP 2621860 B2 JP2621860 B2 JP 2621860B2
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輝夫 中川
忠男 茂瀬
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、タービンに交流電動機を結合し、所望の分
担比で負荷を駆動するタービンのヘルパ駆動装置に関す
るものである。
(従来の技術) 例えば、大型のコンプレッサは蒸気タービンによって
定速駆動されることが多く、この場合コンプレッサの容
量が増大すると、タービンの設備を交換する必要があ
る。
また、最近は深夜電力が安価になり、深夜運転ではタ
ービン駆動よりも電動機駆動の方が経済的になる傾向も
でてきた。
このため高速運転に有利な交流電動機をタービンに結
合し、電力変換装置を介して交流電動機の出力を所望値
に制御してタービンの負荷の一部を交流電動機に分担さ
せるヘルパモータシステムが提案されている。
上記のヘルパモータシステムでは、タービンは速度基
準を入力とした機械的なガバナによる速度制御が行わ
れ、交流電動機は電力基準を入力とした電力制御が行わ
れる。
(発明が解決しようとする課題) この場合、タービン、負荷機械及び交流電動機の軸速
度はタービンの速度制御によって制御され、交流電動機
には、速度基準とは別に設定される電力基準に応じて電
力が供給されるので、それぞれの基準の関係に十分注意
を払わないとシステムに不具合を生ずる。
例えば、交流電動機の電力基準を一定にしておいてタ
ービンの速度基準を下げると、過渡的に必要な動力が不
足するおそれがあり、また定常的に最も経済性の高いポ
イントで運転したり、或いは最も効率の高いポイントで
運転したい場合には、負荷機械の運転状態に応じて最適
なポイントを調整し直す必要があるが、その作業が面倒
である。
本発明はシステム全体の速度制御を行うとともに、タ
ービンと交流電動機間の動力分担を適正に制御すること
が可能なタービンのヘルパ駆動装置を提供することを目
的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明のタービンのヘルパ駆動装置は、第2動力基準
に応じてタービンを駆動するタービン駆動部と、電力基
準に応じてタービンに結合された交流電動機に供給する
電力を制御する電動機駆動部と、速度基準とタービンの
速度検出値を比較して第1動力基準を出力する速度制御
部と、動力分担指令に基づいて前記第1動力基準を前記
第2動力基準と第3動力基準に分割する分配回路を備
え、前記第3動力基準を前記電力基準として前記交流電
動機をヘルパとして駆動する。
また、前記第2動力基準と前記第3動力基準を入力と
し前記動力分担指令を出力する動力分担指令部を備え、
システムの運転状態に応じて前記動力分担指令を変化さ
せる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図に示す。第1図において、
タービン11、交流電動機12及び負荷機械13のそれぞれの
回転軸はタンデムに結合されている。
タービン11の制御系21は、速度検出器22からの速度帰
還信号S1と速度基準信号R1を比較増幅してタービン11に
供給する動力を調節し速度を制御する速度制御部23と、
タービン11に供給される動力S2を検出する動力検出部24
から成り、交流電動機12の制御系31は、電力基準信号R2
と電力検出回路32からの電力帰還信号を比較増幅して電
動機電力を制御する電力制御回路33から構成されてい
る。
またシステム制御系41は、速度設定器42からの速度基
準信号R3と速度検出器22からの速度帰還信号S1を比較増
幅してシステム全体の動力基準(第1動力基準)R11を
発生する速度制御回路43、電力分担回路44からの動力分
担指令R12に従って第1動力基準R11をタービン側動力基
準(第2動力基準)R13と交流電動機側動力基準(第3
動力基準)R2とに分割する分配回路45、及び第2動力基
準R13とタービンの動力検出部24からのパワー帰還信号S
2とを比較増幅して速度基準信号R1を発生する動力制御
回路46から構成されている。
速度制御回路43及び動力制御回路46は、第2図に示す
ように、抵抗51、52を介して入力される信号の偏差を、
抵抗53、コンデンサ54、演算増幅器55でなる回路で比例
積分演算するように構成される。分配回路45は、第3図
に示すように、掛算器56で第1動力基準R11に電力分担
指令R12を乗算して第3動力基準R2を求めると共に、減
算器57で第1動力基準R11から第3動力基準R2を減じて
第2動力基準R13を求めるように構成される。電力制御
回路33は上記第3動力基準R2を電力基準R2として交流電
動機12に供給される電力を電力基準R2に対応した値に制
御する。
この実施例によれば、電力分担回路44の電力分担指令
R12をタービンと交流電動機の容量比に設定することに
より、第2動力基準R13と第3動力基準R2を容量比に制
御することができ、タービンと交流電動機の定格容量が
大きく違ってもそれぞれの定格に対応した比率で運転す
ることができる。従って、それぞれの機器の容量に上下
限リミットがあっても、通常運転時はリミットにかかる
ことなく運転することができる。
本発明の他の実施例を第4図に示す。この実施例が第
1図と異なるところは、システム制御系41を構成する電
力分担回路(動力分担指令部)44が、タービン側動力基
準(第2動力基準)R13と交流電動機側動力基準(第3
動力基準)R2を入力とし、システムの運転状態に応じて
その時々の最も望ましい動力分担指令R21を発生してい
る点である。この電力分担回路44の各実施例を第5図〜
第7図に示す。
第5図の実施例において、設定器71はタービン及び交
流電動機の容量比にほぼ比例した分担比率を設定する。
設定器72はタービン側動力基準(第2動力基準)R13及
び交流電動機側動力基準(第3動力基準)R2のそれぞれ
の最低動力を設定する。減算器73は交流電動機側動力基
準R2からその最低動力を減算し、関数発生器74は減算結
果が正の値の時は0を出力し、負の時はその値を出力す
る。減算器76はタービン側動力基準R13からその最低動
力を減算し、関数発生器77は減算結果が正の値の時は0
を出力し、負の時はその値を出力する。関数発生器74、
77からの出力信号は減算器75、加算器78を介して設定器
71で設定された分担比率に加算、減算され、動力分担指
令R21として分配回路45に与えられる。
この実施例を用いると、タービン側動力基準R13がそ
の最低動力以下に下がれば、その差分が負となり関数発
生器77から負の信号が出力され加算器78を介して設定器
71で設定された分担比率の信号から減じられ、交流電動
機側動力基準R2が減少してタービン側動力基準R13がそ
の最低動力以下に下がらないように制御される。また、
交流電動機側動力基準R2がその最低動力以下に下がれ
ば、その差分が負となり関数発生器74から負の信号が出
力され減算器74を介して設定器71で設定された分担比率
の信号に加算され、交流電動機側動力基準R2がその最低
動力以下に下がらないように動力分担指令R21が制御さ
れる。これによってタービン及び交流電動機の最低パワ
ーを確保することができるので、最低パワー以下で駆動
することによって生ずる不具合を除去してシステムの安
定な運転を行うことができる。
また、第6図の実施例において、関数発生器81は交流
電動機側動力基準R2から、電動機駆動系の運転に費やし
た駆動エネルギーのコストに関した信号を出力し、関数
発生器82はタービン側動力基準R13からタービン駆動系
の運転に費やした駆動エネルギーのコストに関した信号
を出力する。例えば、それぞれ動力基準R2、R13を所定
期間毎に時間積分することにより、それぞれの駆動エネ
ルギーを求め、それぞれのエネルギー単価を乗じること
により、所定期間毎のそれぞれのコストを求めることが
できる。加算器83は求められたこれらのコストを加算し
て総合コストに関した信号を出力する。制御回路84は総
合コストに関した信号が最小になるように分担比率を調
節する補正信号を出力する。例えば、前回の所定期間に
おいて、分担比率をΔPだけ増加させる補正信号ΔC1を
出力し、今回の総合コストに関した信号が減少する方向
に変化したときは、更に分担比率をΔPだけ増加させる
補正信号ΔC2を出力し、逆に今回の総合コストに関した
信号が増加する方向に変化したときは、分担比率をΔP
だけ減少させる補正信号ΔC2を出力する。この動作を所
定期間毎に繰り返すことにより、システムの駆動エネル
ギーのコストが最小となる負荷分担の動力分担指令R21
が与えられ、経済的な運転を継続させることができる。
また、第7図の実施例において、関数発生器91は交流
電動機側動力基準R2から電動機駆動系の運転に費やした
駆動エネルギーに関した信号を出力し、関数発生器92は
タービン側動力基準R13からタービン駆動系の運転に費
やした駆動エネルギーに関した信号を出力する。例え
ば、動力基準信号R2、R13を所定期間毎に時間積分する
ことにより、それぞれの駆動エネルギーを求めることが
できる。加算器93は求められたこれらの駆動エネルギー
を加算して総合駆動エネルギーに関した信号を出力す
る。制御回路94は総合駆動エネルギーに関した信号が最
小になるように分担比率を調節する補正信号を出力す
る。例えば、前回の所定期間において、分担比率をΔP
だけ増加させる補正信号ΔC1を出力し、今回の総合駆動
エネルギーに関した信号が減少する方向に変化したとき
は、更に分担比率をΔPだけ増加させる補正信号ΔC2を
出力し、逆に今回の総合駆動エネルギーに関した信号が
増加する方向に変化したときは、分担比率をΔPだけ減
少させる補正信号ΔC2を出力する。この動作を所定期間
毎に繰り返すことにより、システムの駆動エネルギーが
最小となる負荷分担の動力分担指令R21が与えられ、効
率の高い運転を継続させることができる。
(発明の効果) 本発明のタービンのヘルパ駆動装置によれば、タービ
ンと電動機の容量比で動力を分担させることができるの
で、通常運転でシステムのリミットにかかることがなく
なり、またタービンと電動機が互いに最低パワーを確保
するように制御されるので、サージングなどシステム不
安定時にも運転継続が可能となり、また、システムの運
転コストを最低とした運転或いはシステムの運転効率を
最高とした運転を継続するようにタービンと電動機の負
荷分担を制御することができ、経済的な運転を行うこと
ができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第2図は
第1図に示す速度制御回路43、動力制御回路46の具体例
を示す構成図、第3図は第1図に示す分配回路44の具体
例を示す構成図、第4図は本発明の他の実施例を示す全
体構成図、第5図〜第7図は第4図に示す動力分担指令
回路44の具体例を示す構成図である。 11……タービン、12……交流電動機 13……負荷機械、21……タービン制御系 31……交流電動機制御系、41……システム制御系 42……速度設定器、43……速度制御回路 44……動力分担指令回路、45……分配回路 46……動力制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂瀬 忠男 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 平田 昭生 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンプレッサ等を駆動するタービンの駆動
    力を補うように回転軸が機械的に結合された交流電動機
    を備え、速度基準と前記タービンの速度検出値を比較し
    て第1動力基準を出力する速度制御部と、動力分担指令
    に基づいて前記第1動力基準を第2動力基準と第3動力
    基準に分割する分配回路と、前記第2動力基準に応じて
    前記タービンを駆動するタービン駆動部と、電力基準に
    応じて前記交流電動機に電力を供給する電動機駆動部を
    備え、前記第3動力基準を前記電力基準として前記交流
    電動機を駆動することを特徴とするタービンのヘルパ駆
    動装置。
  2. 【請求項2】コンプレッサ等を駆動するタービンの駆動
    力を補うように回転軸が機械的に結合された交流電動機
    を備え、速度基準とタービンの速度検出値を比較して第
    1動力基準を出力する速度制御部と、動力分担指令に基
    づいて前記第1動力基準を第2動力基準と第3動力基準
    に分割する分配回路と、前記第2動力基準に応じてター
    ビンを駆動するタービン駆動部と、電力基準に応じてタ
    ービンに結合された交流電動機に供給する電力を制御す
    る電動機駆動部と、前記第2動力基準と前記第3動力基
    準を入力とし前記動力分担指令を出力する動力分担指令
    部を備え、前記第3動力基準を前記電力基準として前記
    交流電動機を駆動すると共に、システムの運転状態に応
    じて前記動力分担指令を変化させることを特徴とするタ
    ービンのヘルパ駆動装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項に記載のタービンの
    ヘルパ駆動装置において、前記動力分担指令部は、ター
    ビン及び交流電動機の最小動力を決定する設定部と、前
    記第2動力基準及び第3動力基準がそれぞれの前記最小
    動力以下となったとき、その偏差に基づいて前記動力分
    担指令を補正する演算部を備え、前記第2動力基準及び
    第3動力基準が最小動力以下とならないように前記動力
    分担指令を変化させることを特徴とするタービンのヘル
    パ駆動装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第2項に記載のタービンの
    ヘルパ駆動装置において、前記動力分担指令部は、前記
    第2動力基準及び第3動力基準に基づいて所定期間毎の
    それぞれの駆動エネルギーを求め、それぞれの駆動エネ
    ルギーの単価を乗じてそれぞれの駆動エネルギーのコス
    トを求め、これらを加算して総合駆動エネルギーのコス
    トを求める演算部と、前記総合駆動エネルギーのコスト
    が最小になるように前記動力分担指令を補正する補正制
    御部を備え、経済的な運転を行うように前記動力分担指
    令を変化させることを特徴とするタービンのヘルパ駆動
    装置。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第2項に記載のタービンの
    ヘルパ駆動装置において、前記動力分担指令部は、前記
    第2動力基準及び第3動力基準に基づいて所定期間毎の
    それぞれの駆動エネルギーを求め、これらを加算して総
    合駆動エネルギーを求める演算部と、前記総合駆動エネ
    ルギーが最小になるように前記動力分担指令を補正する
    補正制御部を備え、効率の高い運転を行うように前記動
    力分担指令を変化させることを特徴とするタービンのヘ
    ルパ駆動装置。
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US07/087,525 US4771606A (en) 1986-08-25 1987-08-20 Helper drive apparatus for turbine drive system
EP87112262A EP0257612B1 (en) 1986-08-25 1987-08-24 Helper drive apparatus for turbine drive system
DE8787112262T DE3779516T2 (de) 1986-08-25 1987-08-24 Zusatzantriebsvorrichtung fuer ein turbinenantriebssystem.
CA000545183A CA1307318C (en) 1986-08-25 1987-08-24 Helper drive apparatus for turbine drive system

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JPS6356129A JPS6356129A (ja) 1988-03-10
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5223005A (en) * 1975-08-16 1977-02-21 Ruhrchemie Ag Process for preparing unsaturated hydrocarbon
JPS6024284A (ja) * 1983-07-19 1985-02-06 Furukawa Electric Co Ltd:The 製缶用銅電極線の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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