JP2999884B2 - 給水ポンプ駆動用タービン制御方法及びその装置 - Google Patents

給水ポンプ駆動用タービン制御方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電プラントの給水ポン
プ駆動用蒸気タービンの制御方法及びその装置に係り、
特に、補助蒸気にてタービンを駆動するのに好適な給水
ポンプ駆動用蒸気タービンの制御方法及びその装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の給水ポンプ駆動用蒸気タ
ービン制御装置のブロック構成図である。給水ポンプ駆
動用タービン1は給水ポンプ2に結合され、高圧加減弁
3,低圧加減弁4を通してタービン1内に導入される蒸
気により発生した回転エネルギにより給水ポンプ2を駆
動し、図示しない発電プラントに給水を循環させるよう
になっている。タービン1の実回転数は検出器5により
検出され更に信号変換器6により演算信号に適した信号
に変換される。一方、給水制御装置7から出力される給
水指令13は信号変換器8によりタービン回転数信号に
変換される。このタービン回転数信号と前記実回転数信
号(信号変換器6の出力信号)との偏差が演算器9によ
りとられ、その偏差がPI演算器10で演算され、その
演算結果である油圧サーボ信号14により電気油圧サー
ボ11が駆動され、リンク機構12を介して高圧,低圧
加減弁4,3が調節される。この制御系を構成するPI
演算器10の制御定数を調整することで、タービンを設
定回転数に維持するようになっている。
【0003】尚、この従来技術に関連するものとして、
例えば特開昭59−29704号がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4は、図3のタービ
ン制御装置の動作を説明するタイミングチャートであ
る。時刻t0から時刻t1直前まで安定した蒸気条件の基
で運転しているときに、時刻t1にて蒸気圧力が異常上
昇を開始し時刻t2で安定したとする。PI演算器10
はこの異常を検知するが、時間遅れがあるために、時刻
t3になって制御ゲインを切り替えることになる。従っ
て、タービン1の回転数は時刻t3まで上昇し、同様に
給水流量16も時刻t3まで上昇する。時刻t3になりP
I演算器10が制御ゲインを切り替えると、切替後の給
水指令13の偏差分だけ急激に制御信号14が急減し、
給水の変動が逆方向に発生して振動し、時刻t5になっ
て安定化する。
【0005】図4に示す従来技術は、蒸気条件の変化の
少ない状態では良好に動作するが、過渡的変化が生じた
場合に、図3で説明したように迅速なる対応ができない
という問題がある。給水ポンプは従来は回転数制御の容
易な電動機で駆動していたが、近年では蒸気タービンで
駆動する方式が増え、いかに設定回転数で回転させるか
の制御が課題となっている。例えば、特開昭59−12
2708号公報記載の従来技術では、複数の蒸気源から
の蒸気を蒸気弁で切り替えて給水ポンプ駆動用蒸気ター
ビンに供給し速度制御を行う場合に、蒸気源対応のバイ
アス値を設定する装置を設け、低圧蒸気から高圧蒸気に
切り替えたときの速度変化を抑制するようにしている。
しかし、この従来技術は、各蒸気源の蒸気圧力等の蒸気
条件が決まっている複数の蒸気源に対して適用できるだ
けである。最近の発電プラントでは、給水ポンプ駆動用
蒸気タービンの起動までも蒸気を用いて行う方向にあ
り、この場合には、蒸気条件の不定な補助蒸気をタービ
ンに供給することになるため、単なる固定的なバイアス
値を設定しただけでは、精度の高い制御は不可能であ
る。この問題を解決する従来技術として、特開昭55−
160103号公報記載のものがある。この従来技術で
は、タービン段落圧力を検出し、この圧力検出値をフィ
ードバックして蒸気加減弁を調整することで、精度の高
い制御を実現している。しかるに、この従来技術は、タ
ービン段落圧力を検出する構成のため、給水ポンプ駆動
用蒸気タービンに圧力センサを取り付けるための穴をタ
ービンケースに穿設する必要がある。従って、新たな設
備にこの制御装置を取り付けることは簡単でも、既存の
設備にこの制御装置を取り付けることが難しいという問
題がある。
【0006】本発明の目的は、精度の高い回転数制御を
可能にししかも既存の設備にも容易に対応可能な給水ポ
ンプ駆動用蒸気タービンの制御方法及びその装置を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、給水制御系
統に給水ポンプ駆動用の蒸気タービンを設置するプラン
トにおいて、給水指令に対応する回転数指令と前記蒸気
タービンの実回転数との偏差を比例積分演算した値にて
前記蒸気タービンに導入する蒸気量を調整するに際し、
前記偏差の値に応じた前記回転数指令上下限値を設定
し、該回転数指令上下限値と前記比例積分演算した値と
から前記蒸気量を調整し回転数を安定に制御すること
で、達成される。
【0008】上記目的はまた、前記偏差の値に応じた前
記回転数指令上下限値を設定し、該回転数指令上下限値
で前記比例積分演算の比例積分ゲインを調整して回転数
を安定に制御することでも、達成される。
【0009】
【作用】給水流量を変化させる要因としては、給水ポン
プの流量特性から、給水出口圧力,給水ポンプ回転数が
挙げられる。給水出口圧力の変化に対する給水流量変動
は給水制御装置側で基本制御を行い、給水ポンプ駆動用
タービン制御装置では、回転数補正制御を行うことで対
応する。給水ポンプ回転数は、駆動側タービンの回転数
により決定され、それはタービン回転エネルギを変化さ
せる高圧加減弁,低圧加減弁並びに各々の蒸気条件で変
化する。即ち、蒸気条件の変化に対して回転数が僅かに
上昇開始した時点で高圧加減弁,低圧加減弁の開度を逆
変化させ、タービン回転数,ポンプ回転数を規定回転数
に保持すれば、給水流量の変動を抑制することが可能と
なる。本発明では、回転数が僅かに上昇開始したこと
を、回転数指令と実回転数との偏差にて知り、この偏差
に応じてバイアス手段にてバイアス値(上下限値)を決
め、このバイアス値により加減弁を逆方向に変化させる
ので、給水変動が小さくなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1(a)は、本発明の一実施例に係る給水ポ
ンプ駆動用蒸気タービン制御装置の構成図である。給水
ポンプ駆動用蒸気タービン1と給水ポンプ2とは連結さ
れており、蒸気タービン1が蒸気により駆動されること
で、給水ポンプ2が駆動されるようになっている。蒸気
タービン1には、高圧蒸気,低圧蒸気が高圧加減弁3,
低圧加減弁4を介して導入され、各加減弁3,4は、電
気油圧サーボ11によりリンク機構12を介して調整さ
れる。尚、高圧蒸気,低圧蒸気の配管のみ図示したが、
低圧蒸気を補助蒸気としても、また、別に補助蒸気用配
管を設けその加減弁を電気油圧サーボ11で制御する構
成でもよい。本実施例の給水ポンプ駆動用蒸気タービン
制御装置は、図3で説明したと同様の主系統の他に、補
正系統を備える。
【0011】主系統では、蒸気タービン1の実回転数が
検出器5により検出され、更に信号変換器6により演算
信号に適した信号に変換される。給水制御装置7から出
力される給水指令13は信号変換器8によりタービン回
転数指令に変換される。このタービン回転数信号と実回
転数信号(信号変換器6の出力信号)との偏差が演算器
9によりとられ、その偏差がPI演算器10で演算さ
れ、その演算結果である信号14が演算器21に出力さ
れる。
【0012】一方、補正系統はバイアス設定器20を備
え、信号変換器8から出力されるタービン回転数指令と
実回転数信号(信号変換器6の出力信号)の偏差に応じ
た上下限値を図1(b)の特性グラフに基づいて設定す
る。例えば目標回転数を5000rpmとしてとき、実
回転数と回転数指令との偏差(図1(b)の横軸)が小
さいときは偏差に比例した上下限値(バイアス値)を設
定し、偏差がある値以上のときは偏差とは無関係の一定
の上下限値(バイアス値)を設定し、これを過渡制御信
号15として出力する。バイアス値とは、偏差を減少さ
せるべく与える偏差と逆極性の値である。
【0013】演算器21は、この過渡制御信号15と、
PI演算器10の出力14とから補正信号を生成して電
気油圧サーボ11に与え、リンク機構12を介して加減
弁3,4を調整する。補正信号の生成としては、例えば
低値側の信号を選択してこれを補正信号とする。
【0014】図2は、図1(a)に示す給水ポンプ駆動
用蒸気タービン制御装置の動作を説明するタイミングチ
ャートである。時刻t1にて蒸気圧力18が異常上昇を
開始し時刻t2で安定したとする。PI演算器10はこ
の異常を検知するが、前述したように時間遅れがあるた
めに、時刻t3になって制御ゲインを切り替えることに
なる。しかし、本実施例の場合、その前の時刻t1〜t2
の時点で、実回転数と回転数指令との偏差が大きくなる
ので、過渡制御信号15により加減弁が閉動作を開始す
る。従って、回転数17の上昇は、圧力異常上昇前の回
転数から過渡制御信号15の設定回転数上限値に抑えら
れる。このため、給水指令13は僅かに減少し、PI演
算器10の出力信号14は、時刻t3にて行われるゲイ
ン切り替えにより給水指令13の偏差分減少する。この
結果、制御偏差が少ないために、給水変動は安定が早
く、時刻t4で全制御並びにプラント状態も上昇した蒸
気圧力で平衡する。
【0015】尚、上述した実施例では、過渡制御信号1
5とPI演算器出力信号14との低値側を選択したが、
過渡制御信号15でPI演算器10の比例積分ゲインを
書換える制御とすることでも同様の効果が得られる。ま
た、バイアス設定器20で上下限値を偏差に応じて設定
したが、偏差に応じた単なる比例制御によりバイアス値
を設定してもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、プラント特性や運用か
ら発生する給水ポンプの回転数変動を防止でき、回転数
制御の最終制御項目である給水系統の適切な給水量の確
保が可能となる。また、圧力センサ等の特別なハードウ
ェアの追加をすることなく、制御盤内の構成のみあるい
はソフトウェアの変更のみで実施できるため、既存設備
にも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る給水ポンプ駆動用蒸気
タービン制御装置の構成図とバイアス設定器の特性グラ
フである。
【図2】図1に示す給水ポンプ駆動用蒸気タービン制御
装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図3】従来の給水ポンプ駆動用蒸気タービン制御装置
の構成図である。
【図4】図4に示す給水ポンプ駆動用蒸気タービン制御
装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
1…給水ポンプ駆動用蒸気タービン、2…給水ポンプ、
3…高圧加減弁、4…低圧加減弁、5…回転数検出器、
6…信号変換器、7…給水制御装置、8…信号変換器、
9…偏差演算器、10…PI演算器、11…電気油圧サ
ーボ、12…リンク機構、13…給水指令、14…PI
演算器出力制御信号、15…過渡制御信号、16…給水
流量、17…回転数、18…蒸気圧力、20…バイアス
設定器、21…補正信号発生器。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 17/24

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水制御系統に給水ポンプ駆動用の蒸気
    タービンを設置するプラントにおいて、給水指令に対応
    する回転数指令と前記蒸気タービンの実回転数との偏差
    を比例積分演算した値にて前記蒸気タービンに導入する
    蒸気量を調整するに際し、前記偏差の値に応じた前記回
    転数指令上下限値を設定し、該回転数指令上下限値と前
    記比例積分演算した値とから前記蒸気量を調整し回転数
    を安定に制御することを特徴とする給水ポンプ駆動用タ
    ービン制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記回転数指令上下
    限値と前記比例積分演算した値の低値側の値にて前記蒸
    気量を調整することを特徴とする給水ポンプ駆動用ター
    ビン制御方法。
  3. 【請求項3】 給水制御系統に給水ポンプ駆動用の蒸気
    タービンを設置するプラントにおいて、給水指令に対応
    する回転数指令と前記蒸気タービンの実回転数との偏差
    を比例積分演算した値にて前記蒸気タービンに導入する
    蒸気量を調整するに際し、前記偏差の値に応じた前記回
    転数指令上下限値を設定し、該回転数指令上下限値で前
    記比例積分演算の比例積分ゲインを調整して回転数を安
    定に制御することを特徴とする給水ポンプ駆動用タービ
    ン制御方法。
  4. 【請求項4】 給水制御系統に給水ポンプ駆動用の蒸気
    タービンを設置するプラントの給水ポンプ駆動用タービ
    ン制御装置であって、給水指令に対応する回転数指令と
    前記蒸気タービンの実回転数との偏差を比例積分演算し
    た値にて前記蒸気タービンに導入する蒸気量を調整する
    制御装置において、前記偏差の値に応じた前記回転数指
    令上下限値を設定するバイアス手段と、該回転数指令上
    下限値と前記比例積分演算した値とから前記蒸気量を調
    整する信号を生成する手段sを備えることを特徴とする
    給水ポンプ駆動用タービン制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記蒸気量を調整す
    る値として前記回転数指令上下限値と前記比例積分演算
    した値の低値側の値を選択する手段を備えることを特徴
    とする給水ポンプ駆動用タービン制御装置。
  6. 【請求項6】 給水制御系統に給水ポンプ駆動用の蒸気
    タービンを設置するプラントにおいて、給水指令に対応
    する回転数指令と前記蒸気タービンの実回転数との偏差
    を比例積分演算した値にて前記蒸気タービンに導入する
    蒸気量を調整する手段と、前記偏差の値に応じた前記回
    転数指令上下限値を設定するバイアス手段と、該回転数
    指令上下限値で前記比例積分演算の比例積分ゲインを調
    整して回転数を安定に制御する手段とを備えることを特
    徴とする給水ポンプ駆動用タービン制御装置。
  7. 【請求項7】 給水ポンプを蒸気タービンにて駆動する
    プラントの給水系統において、請求項4乃至請求項6の
    いずれかに記載の給水ポンプ駆動用タービン制御装置を
    備えることを特徴とする給水系統。
  8. 【請求項8】 給水ポンプを蒸気タービンにて駆動する
    給水系統を備えるプラントにおいて、請求項7記載の給
    水系統を備えることを特徴とするプラント。
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