JP3048482B2

JP3048482B2 - タ−ビン制御装置

Info

Publication number: JP3048482B2
Application number: JP4351133A
Authority: JP
Inventors: 均中村; 登己雄新森; 敏鵜飼
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH06173613A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電プラントのタービ
ン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、原子力発電所におけるタービン
蒸気系統を図７に示す。図において、原子炉１で発生し
た蒸気は、主蒸気止め弁２および蒸気加減弁３を通って
タービン４を駆動させ、復水器５で復水となる。タービ
ン４は駆動によって発電機６を動作させ負荷を得る。ま
た、発生蒸気の一部は、主蒸気止め弁２の入口側からタ
ービンバイパス弁７を通ってタービン４をバイパスして
復水器５に流される。

【０００３】通常は、主蒸気止め弁２を全開とし、蒸気
加減弁３とタービンバイパス弁７の弁開度を調節してタ
ービン速度およびタービン入口蒸気圧力の制御が行われ
る。この場合、タービン入口蒸気圧力およびタービン速
度は、それぞれ主蒸気止め弁２の入口側に設けた圧力検
出器８およびタービン軸に取り付けた速度検出器９によ
って検出される。なお、新型炉では、タービン入口蒸気
圧力の代わりに原子炉ドーム圧力を検出し、蒸気加減弁
３とタービンバイパス弁７の弁開度を調節してタービン
速度および原子炉ドーム圧力の制御が行われる。

【０００４】次に、従来のタービン制御装置の制御系統
を図８に示す。図において、速度設定器１０で設定され
た設定速度信号ｖ１と速度検出器９で検出された実速度
検出信号ｖ２とは、加算器１１で減算処理がされ、速度
偏差信号ｖ３（＝ｖ１−ｖ２）に速度調定率１２を乗じ
た信号が、速度制御指令信号ｖ４として出力される。

【０００５】一方、圧力設定器１３で設定された設定圧
力信号ｖ５と圧力検出器８で検出された実圧力信号ｖ６
は、加算器１４で減算され、圧力偏差信号ｖ７（＝ｖ６
−ｖ５）が位相補償器１５を介し、圧力調定率１６が乗
じられた信号ｖ８に、さらに最大流量制限器１７を介し
て圧力制御指令信号ｖ９として出力される。

【０００６】上記速度制御指令信号ｖ４と圧力制御指令
信号ｖ９は、低値選択器１８に入力され、低い方の指令
信号が選択され、蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０として
出力される。この蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０は、弁
位置変換器１９によって検出された蒸気加減弁実開度信
号ｖ１１と加算器２０で比較され、その偏差信号ｖ１２
（＝ｖ１０−ｖ１１）が弁駆動器２１を介して蒸気加減
弁３の弁開度を蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０に対応し
て制御する。

【０００７】この場合に、蒸気加減弁３は、通常、複数
台設置され、全部の蒸気加減弁３に対して同一の蒸気加
減弁開度指令信号ｖ１０が出力され，蒸気加減弁３は、
全部同一の開度に制御するようになっている。

【０００８】一方、圧力制御指令信号ｖ９と蒸気加減弁
開度指令信号ｖ１０とは加算器２２で減算され、その差
ｖ９−ｖ１０がタービンバイパス弁開度偏差信号ｖ１３
として出力される。次に、タービンバイパス弁開度偏差
信号ｖ１３とバイパス弁オープニングジャッキ設定器２
３のタービンバイパス弁設定開度信号ｖ１４とが高値選
択器２４に入力され、この内で高い信号がタービンバイ
パス弁開度指令信号ｖ１５として出力される。このター
ビンバイパス弁開度指令信号ｖ１５は、弁位置変換器２
５で検出されたタービンバイパス弁実開度信号ｖ１６と
加算器２６で減算され、その偏差信号ｖ１７（＝ｖ１５
−ｖ１６）が弁駆動器２７を介してタービンバイパス弁
７の弁開度をタービンバイパス弁開度指令信号ｖ１５に
対応して制御する。

【０００９】上記制御系統では、通常時に、下記のよう
な圧力制御運転が行われる。

【００１０】まず、圧力制御運転では、設定速度信号ｖ
１を最大流量制限器１７の制限値より低くして、速度制
御指令信号ｖ４が圧力制御指令信号ｖ９より少し高くな
るようにする。これにより、低値の圧力制御指令信号ｖ
９が低値選択されて蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０とな
るようにしている。従って、圧力制御指令信号ｖ９＝蒸
気加減弁開度指令信号ｖ１０となるから、タービンバイ
パス弁開度偏差信号ｖ１３は零となる。このときに、バ
イパス弁オープニングジャッキ設定器２３は、零に設定
されているから、高値選択器２４によって零が高値選択
されて、零のタービンバイパス弁開度指令信号ｖ１５が
加算器２６に出力される。これによって、タービンバイ
パス弁７は全閉となって蒸気加減弁３のみで圧力制御が
行われる。

【００１１】上記した圧力制御運転中に実速度検出信号
ｖ２が上昇すると、速度制御指令信号ｖ４が減少し、こ
の速度制御指令信号ｖ４が圧力制御指令信号ｖ９より低
くなるから、蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０は速度制御
指令信号ｖ４となり、蒸気加減弁３の開度は閉方向に制
御される。このとき、圧力制御指令信号ｖ９＞蒸気加減
弁開度指令信号ｖ１０となるので、タービンバイパス弁
開度偏差信号ｖ１３＞０となり、タービンバイパス弁７
は開方向に制御される。すなわち、蒸気加減弁３の閉動
作によってタービン４に流入する蒸気量が減少し、余剰
蒸気がタービンバイパス弁７に流れ、原子炉１から見た
蒸気流量は一定となり、タービン４の入口蒸気圧力も一
定となる。

【００１２】このように通常の圧力制御運転時には、実
速度や実圧力が変動しても、蒸気加減弁３およびタービ
ンバイパス弁７の開度が制御されることによりタービン
入口圧力は一定に制御される。

【００１３】次に、タービン起動過程における速度制御
について説明する。

【００１４】タービンの速度制御は、タービンに流入す
る蒸気流量を調整することで行っている。タービンを昇
速する起動過程では、タービン本体の構造的な異常を発
見するためのラブチェック速度および高温な蒸気により
発生する熱応力によるタービンの疲労を防ぐための低速
ヒートソーク速度および定格速度の３つの目標速度を選
択できるようになっている。この３つの目標速度の他
に、例えば、熱応力を監視して熱応力に基づき速度保持
が必要となったり、タービンの振動の状況によって速度
保持がされる場合がある。

【００１５】ここで、タービン速度制御中に、ラブチェ
ック速度、低速ヒートソーク速度および定格速度の３つ
の目標速度以外のタービン速度で速度を保持する場合
は、タービン昇降率を制御する昇降率設定回路の高速、
中速、低速、速度保持の中の速度保持を選択するように
なっている。ところが、一般に、タービン本体の共振点
のあるクリティカル速度領域では、タービン保護のため
速度の保持を禁止しており、そのクリティカル速度領域
においては速度保持は選択できないようにしている。

【００１６】図９に、従来のタービン制御装置のクリテ
ィカル速度検出回路、昇降率設定回路、目標速度設定回
路、速度制御回路の構成を示す。

【００１７】図中、速度制御回路４１では、目標速度設
定回路４２から目標速度指令４３を受ける一方、昇降率
設定回路４４からは昇降率指令４５を受け取っている。
目標速度設定回路４２は、全弁閉選択信号４６、ラブチ
ェック速度選択信号４７、低速ヒートソーク速度選択信
号４８、定格速度選択信号４９の入力のいずれかを選択
して、選択された目標速度を目標速度指令４３として出
力している。クリティカル速度検出回路５０は、タービ
ン速度入力信号５１がクリティカル速度領域内にあるな
らば、保持禁止信号５２を出力する。保持選択信号５３
は、保持禁止信号５２のＮＯＴとのＡＮＤを行った後、
昇降率設定回路４４に入力される。昇降率設定回路４４
は前記入力信号および高速選択信号５４、中速選択信号
５５、低速選択信号５６の昇降率選択信号により選択さ
れた昇降率指令４５を出力する。また、昇降率設定回路
４４は、保持禁止信号５２と昇降率設定回路４４の出力
である速度保持中信号５７とのＡＮＤ条件の成立により
高速強制選択信号５８によって高速の昇降率を強制選択
する。

【００１８】上記回路構成で、タービン昇速時に速度保
持を選択して速度保持中に蒸気の変動やタービンの慣性
等によりタービン速度入力信号５１がクリティカル速度
領域に入ったとき、速度保持を解除して、高速の昇降率
を選択して、選択されている目標速度に向かってタービ
ン速度制御をする。これにより、タービン速度がクリテ
ィカル速度領域に入ったとき操作員の判断によらずに自
動的にタービン速度制御がされる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のタービン制御装置では、次のように種々の問題
がある。

【００２０】まず、第一に、図８で説明したタービン制
御装置では、蒸気加減弁３が閉故障で実圧力信号ｖ６が
上昇した場合には、次のような問題が発生する。すなわ
ち、ここでは、便宜上複数台設置された蒸気加減弁３の
内の１弁が閉故障した場合を想定する。蒸気加減弁３の
１弁閉故障によりタービン４への流入蒸気が減少し、実
圧力信号ｖ６が増加することにより蒸気加減弁開度指令
信号ｖ１０は増加し、蒸気加減弁３の開度は開方向に制
御される。その後、実圧力信号ｖ６がさらに増加する
と、圧力制御指令信号ｖ８＞速度制御指令信号ｖ４とな
り、蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０＝速度制御指令信号
ｖ４＝一定となって、蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０は
速度制御指令信号ｖ４に抑えられ、蒸気加減弁３の開度
は一定に制御される。このとき、タービンバイパス弁開
度偏差信号ｖ１３＝圧力制御指令信号ｖ８−速度制御指
令信号ｖ４＞０となり、タービンバイパス弁７の開度は
開方向に制御される。

【００２１】蒸気加減弁３の開度およびタービンバイパ
ス弁７の開度が開方向に制御されても実圧力信号ｖ６が
さらに増加すると、圧力制御指令信号ｖ８＝最大流量制
限値−速度制御指令信号ｖ４＝一定となり、タービンバ
イパス弁７の開度は一定に制御される。従って、蒸気加
減弁３の最大開度は速度制御指令信号ｖ４、すなわち、
設定速度信号ｖ１により抑えられる。また、タービンバ
イパス弁７の最大開度は、最大流量制限値−速度制御指
令信号ｖ４、すなわち、最大流量制限値−設定速度信号
ｖ１によって抑えられる。蒸気加減弁３およびタービン
バイパス弁７を流れる総蒸気流量は、蒸気加減弁３の閉
故障時の蒸気加減弁３の最大開度時蒸気流量＋タービン
バイパス弁７の最大開度時蒸気流量に抑えられる。

【００２２】複数台の蒸気加減弁３の全部が正常な場合
には、原子炉１の発生蒸気量＜正常時の蒸気加減弁３の
最大開度時蒸気流量＋タービンバイパス弁７の最大開度
時蒸気流量が成立するために問題はないが、蒸気加減弁
３の弁閉故障の場合には、蒸気加減弁３の最大開度時蒸
気流量が正常時より小さくなり原子炉１の発生蒸気量＞
蒸気加減弁３閉故障時最大開度時蒸気流量＋タービンバ
イパス弁７の最大開度時蒸気流量となる。このため、余
剰蒸気により原子炉圧力が上昇し原子炉保護インターロ
ックが作動して原子炉スクラムに至るおそれがある。

【００２３】第二には、図８で説明したタービン制御装
置ではタービン負荷遮断時等が発生したとき次の問題が
ある。すなわち、負荷運転中のタービン４と発電機６の
ロータには、常に出力（負荷）の大きさに比例して捩じ
り力が加わるため、ロータの軸系はその捩じ力に応じて
捩じられた状態で回転しており、その捩じり量は発電機
６から遠い部位ほど大きくなっている。このような運転
状態で、負荷遮断により急激に負荷が開放されると、ロ
ータは自身の慣性による復元力で揺動する。このロータ
の揺動がタービン速度に重畳するから、速度検出器９
は、タービン速度信号に振動信号が重畳した信号を検出
する。

【００２４】負荷遮断により、圧力制御運転中に実速度
検出信号ｖ２が設定速度信号ｖ１に対して急上昇したと
すると、速度制御指令信号ｖ４が低下し、速度制御指令
信号ｖ４＜圧力制御指令信号ｖ９となり、蒸気加減弁開
度指令信号ｖ１０が減少して蒸気加減弁実開度信号ｖ１
１も減少する。同時に、タービンバイパス弁開度指令信
号ｖ１５が上昇し、タービンバイパス弁実開度信号ｖ１
６もタービンバイパス弁開度指令信号ｖ１５と共に増大
する。この場合、圧力制御指令信号ｖ９を一定とする
と、蒸気加減弁開度指令信号ｖ１０とタービンバイパス
弁開度指令信号ｖ１５は、大きさが等しいからタービン
の実圧力信号ｖ６の変動が生じない。ところが、負荷遮
断時の急激な負荷開放によるタービン軸の捩じり振動に
よる信号の変化速度は、蒸気加減弁３やタービンバイパ
ス弁７の圧力変化速度より速く、前記信号により蒸気加
減弁３やタービンバイパス弁７を不安定に動作させるか
ら、ときにはハンチング状態を発生させ、正常なタービ
ン速度制御を行うことが困難となる場合がある。

【００２５】第三には、図９に示すタービン起動時のタ
ービン制御装置では、図１０の起動曲線ａ１の如く、定
格速度を選択し、クリティカル速度の上限以上で速度保
持を行い、タービン速度が蒸気の変動等でクリティカル
速度領域に入ったとき速度上昇側にタービン速度が逃げ
るため問題がないが、起動曲線ａ２に示す如く、昇速時
にクリティカル速度領域の下限以下でタービン速度保持
を行わざるを得ない場合がある。このような場合に、蒸
気の変動やタービンの慣性などによりタービン速度がク
リティカル速度領域に入り、しかも、定格速度が選択さ
れていると、高速で定格速度に向かってクリティカル速
度領域を横断しようとする。ところが、タービン速度が
一旦速度保持されているから急に高速のタービン速度に
上昇させることは困難である。従って、クリティカル速
度領域を長時間をかけて横断することとなり、タービン
本体に疲労を与えるためこれを回避する必要がある。こ
のような状況となった場合に、従来のタービン制御装置
では操作員の判断により適切な方向へタービン速度を逃
がす作業が不可欠であった。

【００２６】そこで、本発明は蒸気加減弁の故障時にタ
ービン入口側の圧力上昇を制御すると共に、負荷遮断時
のタービン速度制御の安定を図り、さらに、起動時のタ
ービン速度制御の安全性を向上させるタービン制御装置
を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ター
ビン速度信号とタービン速度設定信号との偏差信号に基
づく速度制御指令信号とタービン入口圧力信号とタービ
ン入口圧力設定信号との偏差信号に基づく圧力制御指令
信号とを低値選択手段に入力して、この低値選択手段に
より選択された低値選択信号に基づく信号によって蒸気
加減弁およびタービンバイパス弁を開閉してタービン速
度制御およびタービン入口圧力制御をするタービン制御
装置において、タービンの第１段圧力あるいはこれに相
当するプロセス量に基づいて生成した蒸気加減弁実流量
信号と低値選択信号とから蒸気加減弁の閉故障等の異常
時に起因する蒸気加減弁の実流量の不足を補うための蒸
気加減弁開度補正信号を生成出力する手段と、この手段
により生成出力される蒸気加減弁開度補正信号と低値選
択信号とから生成される蒸気加減弁開度指令信号によっ
て蒸気加減弁を異常時に全開方向とさせる手段と、蒸気
加減弁開度指令信号が蒸気加減弁の最大開度を設定する
最大開度設定信号より大きくなったときのみ生成出力さ
れる両信号の偏差である蒸気加減弁開度指令偏差信号と
低値選択信号とから蒸気加減弁が最大開度になった後に
タービンバイパス弁を開動作とさせるタービンバイパス
弁制御補正指令信号を生成出力する手段と、圧力制御指
令信号とタービンバイパス弁制御補正指令信号とからタ
ービンバイパス弁を開閉動作させるタービンバイパス弁
開度指令信号を生成出力する手段とを設けるようにした
ものである。

【００２８】請求項２の発明は、タービン速度信号とタ
ービン速度設定信号との偏差信号に基づく速度制御指令
信号とタービン入口圧力信号とタービン入口圧力設定信
号との偏差信号に基づく圧力制御指令信号とを低値選択
手段に入力して、この低値選択手段により選択された低
値選択信号に基づく信号によって蒸気加減弁およびター
ビンバイパス弁を開閉してタービン速度制御およびター
ビン入口圧力制御をするタービン制御装置において、解
列時にのみ動作する切替手段と、この切替手段による動
作時にタービンおよび発電機のロータに解列時に発生す
る特定の振動に起因する重畳した振動信号を速度制御指
令信号から除去するフィルターとを設けるようにしたも
のである。

【００２９】

【００３０】

【作用】請求項１の発明は、タービンの第１段圧力また
はこれに相当するプロセス量から蒸気加減弁実流量信号
が求められ、低値選択信号から蒸気加減弁実流量信号が
減算され、蒸気加減弁補正信号が算出される。そして、
低値選択信号と蒸気加減弁補正信号とが加算され、この
加算信号が蒸気加減弁開度指令信号として蒸気加減弁へ
出力される。一方、蒸気加減弁開度指令信号が最大開度
設定信号より大きいときのみ蒸気加減弁開度指令信号か
ら最大開度設定信号が減算された信号が蒸気加減弁開度
指令偏差信号として出力される。そして、低値選択信号
から蒸気加減弁開度指令偏差信号が減算され、この減算
信号がタービンバイパス弁制御補正指令信号として出力
される。さらに、圧力制御指令信号からタービンバイパ
ス弁制御補正指令信号が減算され、この減算信号がター
ビンバイパス弁開度指令信号としてタービンバイパス弁
へ出力される。これによって、蒸気加減弁が故障したと
きも残りの蒸気加減弁が最大開度に達するまで蒸気加減
弁による負荷制御がされる。さらに、蒸気加減弁が最大
開度に達した後、タービンバイパス弁を開動作としてタ
ービン入口蒸気圧力または原子炉ドーム圧力の上昇が防
止され、安定した圧力制御がされる。

【００３１】請求項２の発明は、タービン速度信号とタ
ービン速度設定信号との偏差信号に基づく信号から解列
時にタービンおよび発電機のロータに発生する特定の振
動に起因する重畳した振動信号がフィルターにより除去
される。従って、解列時にタービンおよび発電機のロー
タに発生する特定の振動に起因する重畳した振動信号に
よりタービン速度制御が不安定になることを防止する。

【００３２】請求項３の発明は、タービン速度信号と保
持禁止信号と速度保持信号と予め設定されたクリティカ
ル速度領域の中心速度からタービン速度信号が中心速度
より高いか低いかを判定される。この判定で高い場合に
クリティカル速度領域より高速側の選択信号を目標速度
設定回路の目標速度指令として選択し、また、低い場合
にクリティカル速度領域より低速側の選択信号を選択
し、目標速度設定回路の目標速度指令とする。従って、
操作員の適切な判断を不要として、クリティカル速度領
域にタービンの速度が入ることを回避し、常に安全な速
度側に迅速に逃がすことができ、タービンの疲労を防ぐ
ことができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３４】図１は、本発明の第１実施例を示すタービ
ン制御装置の構成図である。図８に示す従来例と異なる
点は、圧力検出器２８と圧力流量変換器２９と加算器３
０と加算器３１とＣＶ最大開度設定器３２と加算器３３
と下限リミッタ３４と加算器３５とを追設したことであ
る。

【００３５】ここで、圧力検出器２８は、タービン４の
第１段の圧力を検出してタービン第１段圧力信号ｖ１８
を出力する。圧力流量変換器２９は、タービン第１段圧
力信号ｖ１８に基づいて蒸気加減弁３の実流量に変換し
て蒸気加減弁実流量信号ｖ１９を出力する。

【００３６】加算器３０は、低値選択器１８で低値選択
された低値選択信号ｖ１０から蒸気加減弁実流量信号ｖ
１９を減算して蒸気加減弁開度補正信号ｖ２０を出力す
る。加算器３１は、低値選択信号ｖ１０と蒸気加減弁開
度補正信号ｖ２０を加算して蒸気加減弁開度指令信号ｖ
２１を出力する。ＣＶ最大開度設定器３２は蒸気加減弁
３の最大開度設定信号ｖ２２を出力する。

【００３７】加算器３３は、蒸気加減弁開度指令信号ｖ
２１から最大開度設定信号ｖ２２を減算して蒸気加減弁
開度指令偏差信号ｖ２３を出力する。下限リミッタ３４
は、下限値を零に設定して正極性の信号のみを蒸気加減
弁開度指令偏差信号ｖ２４として出力する。加算器３５
は、低値選択信号ｖ１０から蒸気加減弁開度指令偏差信
号ｖ２４を減算してタービンバイパス弁制御補正指令信
号ｖ２５を出力する。

【００３８】次に、上記構成のタービン制御装置の作用
について説明する。

【００３９】通常の圧力制御運転時には、低値選択信号
ｖ１０と蒸気加減弁実流量信号ｖ１９は一致しているた
め加算器３０から出力される蒸気加減弁開度補正信号ｖ
２０は、零となり加算器３１から出力される蒸気加減弁
開度指令信号ｖ２１は低値選択信号ｖ１０と同一値とな
る。

【００４０】このとき、低値選択信号ｖ１０は、蒸気加
減弁最大開度以下で制御されているため加算器３３から
出力される蒸気加減弁開度指令偏差信号ｖ２３は負極性
の信号となっている。これによつて、下限リミッタ３４
から出力される蒸気加減弁開度指令偏差信号ｖ２４は零
となり、加算器３５から出力されるタービンバイパス弁
制御補正指令信号ｖ２５は、低値選択信号ｖ１０と同一
値となる。つまり、通常の圧力制御運転時には、従来例
に示す構成と同様な作用をする。

【００４１】次に、圧力制御運転時に蒸気加減弁３の閉
故障が発生した場合について説明する。

【００４２】まず、蒸気加減弁３を流れる蒸気量は低値
選択信号ｖ１０に対して減少する。つまり、低値選択信
号ｖ１０に対してタービン第１段圧力信号ｖ１８が減少
し、これに比例して蒸気加減弁実流量信号ｖ１９も減少
する。そして、その減少した分の信号は加算器３０から
出力され、蒸気加減弁開度補正信号ｖ２０として加算器
３１で低値選択信号ｖ１０に加算される。これにより、
残りの正常な蒸気加減弁３による開補正制御により蒸気
加減弁３を流れる総蒸気量が変化しないため圧力制御や
負荷制御の変動が生じない。

【００４３】さらに、正常な蒸気加減弁３による開補正
制御が増加し、低値選択信号ｖ１０と蒸気加減弁実流量
信号ｖ１９の差が増加し、蒸気加減弁開度指令信号ｖ２
１が最大値になると、蒸気加減弁３はそれ以上開かない
ため、蒸気加減弁３による圧力制御は不可能となる。こ
の場合、蒸気加減弁３に流しきれない蒸気量は蒸気加減
弁開度指令信号ｖ２１とＣＶ最大開度設定器３２によっ
て設定されたＣＶ最大開度設定信号ｖ２２との差とな
り、この信号が正極性になるので下限リミッタ３４を通
過して蒸気加減弁開度指令偏差信号ｖ２４として出力さ
れる。そして、蒸気加減弁開度指令偏差信号ｖ２４は加
算器３５により低値選択信号ｖ１０から差し引かれる。
これにより、タービンバイパス弁制御補正指令信号ｖ２
５は蒸気加減弁３にて流しきれない蒸気量を流すような
値となるので、蒸気加減弁３およびタービンバイパス弁
７で全部の原子炉発生蒸気を流すことができタービン入
口蒸気圧力または原子炉ドーム圧力の変動を抑えられ
る。

【００４４】このようにして、蒸気加減弁３の閉故障が
発生した場合でもタービン入口蒸気圧力または原子炉ド
ーム圧力の上昇を防止することができ、タービン入口蒸
気圧力または原子炉ドーム圧力の安定な制御を行うこと
が可能である。また、本実施例の構成においては、蒸気
加減弁３の閉故障のみならず蒸気加減弁３の開故障にお
いても有効である。

【００４５】なお、本実施例では、蒸気加減弁３を通過
する実蒸気量をタービン第１段圧力から求めているが、
複数の蒸気加減弁３の実開度から加算合計して求めても
同様の効果がある。

【００４６】図２は、本発明の第２実施例を示すタービ
ン制御装置の構成図である。図８に示す従来例と異なる
点は、フィルタ３６と速度制御指令信号ｖ４にフィルタ
３６を通すか、あるいは、通常の速度制御回路とするか
を切替えるための切替器３７を設けたことである。この
切替器３７は、解列条件にて動作し、併入条件にて復帰
するように構成されている。

【００４７】次に、上記構成のタービン制御装置の作用
について説明する。

【００４８】まず、通常運転中の併入時には、設定速度
信号ｖ１と実速度検出信号ｖ２との速度偏差信号ｖ３に
速度調定率１２を乗じた速度制御指令信号ｖ４は、切替
器３７を介して、速度制御指令信号ｖ４２として低値選
択器１８に入力され、通常の速度制御回路として制御さ
れる。

【００４９】一方、解列時には、切替器３７が動作し、
速度制御指令信号ｖ４は、フィルタ３６を介し解列時速
度制御指令信号ｖ４１として切替器３７を通って、速度
制御指令信号ｖ４２として低値選択器１８に入力され
る。

【００５０】この結果、負荷遮断時の早い周期の振動信
号を含む速度制御指令信号ｖ４の内で前記速い周期の振
動信号のみがフィルタ３６で遮断され、ゆっくり安定し
た速度制御指令信号ｖ４２として出力される。従って、
急激な負荷変化に起因するタービン、発電機ロータの軸
捩じり振動による早い周期の振動信号が発生しても安定
した圧力制御および速度制御が行われる。

【００５１】図３および図４に本発明のタービン制御装
置の速度制御部の他の実施例を示す。

【００５２】本実施例は、併入時および解列時のいずれ
もフィルタ３６を速度制御部に設けたもので、プラント
負荷運転時にフィルタ３６を速度制御部に入れても問題
ないことを条件とするものである。図３は、実速度検出
信号ｖ２をフィルタ３６に入力するもので、図４は速度
制御指令信号ｖ４をフィルタ３６に入力するものであ
る。つまり、プラント負荷運転上問題ない場合は、実速
度検出信号ｖ２に基づいく信号ラインで、かつ、速度制
御部の低値選択器１８までの間であれば、どこにフィル
タ３６を入れても図２に示す実施例と同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００５３】このように、負荷遮断などの急激な負荷変
化に起因するタービン、発電機ロータの軸捩じり振動に
よる早い周期の振動信号に対して、蒸気加減弁３やター
ビンバイパス弁７の開度制御が追従しないから、負荷遮
断後にタービン速度が安定する時間が短く、安定したタ
ービン速度制御および圧力制御が行われる。

【００５４】なお、本実施例では原子力発電所向けター
ビン制御装置として説明しているが、火力発電所向けタ
ービン制御装置にも適用できることは言うまでもない。

【００５５】図５は、本発明の第２実施例を示すタービ
ン制御装置の構成図である。

【００５６】図９の従来技術と異なる点は、目標速度自
動選択回路５９を追設し、目標速度設定回路４２へ定格
速度強制選択信号６０と低速ヒートソーク速度強制選択
信号６１とを入力するようにした点である。目標速度自
動選択回路５９は、タービン速度入力信号５１と保持禁
止信号５２と速度保持信号５７との入力により、速度保
持中で、かつ、タービン速度入力信号５１がクリティカ
ル速度領域に入った場合、タービン速度入力信号５１が
クリティカル速度領域の中心速度より高いか、低いかを
演算し、高い場合は、定格速度強制選択信号６０を出力
し、また、低い場合は低速ヒートソーク速度強制選択信
号６１を出力することにより目標速度指令４３を自動的
に切替える。

【００５７】上記構成で、図６の起動曲線ｂ１に示すよ
うに、速度保持中にタービン速度入力信号５１がクリテ
ィカル速度領域に入ったとき、目標速度自動選択回路５
９がその中心速度より高いと判定し、定格速度強制選択
信号６０と高速強制選択信号５８とを出力する。これに
よって、速度制御回路４１へ目標速度指令４３が出力さ
れる。従って、タービン速度入力信号５１が定格速度に
向かって高速で上昇して、タービン速度を上昇側に逃が
す。

【００５８】一方、図６の起動曲線ｂ２に示すように、
クリティカル速度領域の下限以下で速度保持を行い、蒸
気の変動やタービンの慣性等によりタービン速度入力信
号５１がクリティカル速度領域に入った場合、目標速度
自動選択回路５９がその中心速度より低いと判定する。
そして、低速ヒートソーク速度強制選択信号６１と高速
強制選択信号５８を出力する。これによって、目標速度
指令４３が速度制御回路４１へ出力され、速度保持が解
除され、タービン速度は低速ヒートソーク速度に向かっ
て高速で下降して安全側に逃がされる。

【００５９】このように、タービン速度保持の状態によ
って、タービン速度がクリティカル速度領域に入った場
合に、タービン速度保持を解除し、その時のタービン速
度がクリティカル速度領域の下限に近い場合は、その時
のタービン速度より低速側の目標速度を演算・選択して
タービン速度を低速側へ逃がすことが可能になる。

【００６０】従って、タービン速度保持中のタービン速
度がクリティカル速度領域に入った場合に、自動的にタ
ービン速度を安全側に制御することができるため、操作
員の正確な判断を要することがなく、タービン本体の疲
労を未然に防ぎ、安全性の向上および経済性の向上を実
現することができる。

【００６１】なお、上記実施例では、予め決められた目
標速度を選択することで昇速制御を行なう場合について
説明したが、これに限ることなく任意に目標速度を設定
することができるタービン制御装置においても、予めク
リティカル速度領域の上下限の外側にクリティカル速度
領域から逃げる際の目標速度を設定しておけば本発明と
同様に実施できる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数の蒸気加
減弁の一部が故障しても蒸気加減弁が最大開度となるま
で蒸気加減弁による負荷制御運転ができる。さらに、蒸
気加減弁が最大開度を超えても蒸気加減弁とタービンバ
イパス弁によりタービン入口蒸気圧力または原子炉ドー
ム圧力を制御できる。

【００６３】請求項２の発明は、解列時にタービンおよ
び発電機のロータに発生する特定の振動に起因する重畳
した振動信号がフィルターにより除去される。従って、
解列時にタービンおよび発電機のロータに発生する特定
の振動に起因する重畳した振動信号によりタービン速度
制御が不安定になることを防止する。

【００６４】請求項３の発明は、操作員の適切な判断を
待つことなく、クリティカル速度領域にタービン速度が
入ることがなく、常に安全な速度側に向かって迅速に逃
がすことができ、タービンの疲労を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すタービン制御装置の
構成図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すタービン制御装置の
構成図である。

【図３】図２に示す本発明の他の実施例を示す第１の速
度制御回路の部分構成図である。

【図４】図２に示す本発明の他の実施例を示す第２の速
度制御回路の部分構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示すタービン制御装置の
構成図である。

【図６】図５のタービン制御装置のタービン速度の挙動
を示す説明図である。

【図７】タービン系統図である。

【図８】従来例を示すタービン制御装置の図１に対応す
る構成図である。

【図９】従来例を示すタービン制御装置の図５に対応す
る構成図である。

【図１０】図９のタービン制御装置のタービン速度の挙
動を示す説明図である。

【符号の説明】

８圧力検出器９速度検出器１０速度設定器１１加算器１２速度調定率１３圧力設定器１４加算器１５位相補償器１６圧力調定率１７最大流量制限器１８低値選択器１９弁位置変換器２０加算器２１弁駆動器２２加算器２３バイパス弁オープニングジャッキ設定器２４高値選択器２５弁位置変換器２６加算器２７弁駆動器２８圧力検出器２９圧力流量変換器３０加算器３２ＣＶ最大開度設定器３３加算器３４下限リミッタ３５加算器３６フィルタ３７切替器４１速度制御回路４２目標速度設定回路４４昇降率設定回路５０クリティカル速度検出回路５９目標速度自動選択回路

フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−59202（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−302107（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−145305（ＪＰ，Ａ) 特公平３−38401（ＪＰ，Ｂ２) 特公平１−56244（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01D 17/24 F01D 19/00 F01D 21/00 F01D 21/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タービン速度信号とタービン速度設定信
号との偏差信号に基づく速度制御指令信号とタービン入
口圧力信号とタービン入口圧力設定信号との偏差信号に
基づく圧力制御指令信号とを低値選択手段に入力して、
この低値選択手段により選択された低値選択信号に基づ
く信号によって蒸気加減弁およびタービンバイパス弁を
開閉してタービン速度制御およびタービン入口圧力制御
をするタービン制御装置において、タービンの第１段圧力あるいはこれに相当するプロセス
量に基づいて生成した蒸気加減弁実流量信号と前記低値
選択信号とから前記蒸気加減弁の閉故障等の異常時に起
因する前記蒸気加減弁の実流量の不足を補うための蒸気
加減弁開度補正信号を生成出力する手段と、この手段により生成出力される前記蒸気加減弁開度補正
信号と前記低値選択信号とから生成される蒸気加減弁開
度指令信号によって前記蒸気加減弁を前記異常時に全開
方向とさせる手段と、前記蒸気加減弁開度指令信号が前記蒸気加減弁の最大開
度を設定する最大開度設定信号より大きくなったときの
み生成出力される両信号の偏差である蒸気加減弁開度指
令偏差信号と前記低値選択信号とから前記蒸気加減弁が
最大開度になった後に前記タービンバイパス弁を開動作
とさせるタービンバイパス弁制御補正指令信号を生成出
力する手段と、前記圧力制御指令信号と前記タービンバイパス弁制御補
正指令信号とから前記タービンバイパス弁を開閉動作さ
せるタービンバイパス弁開度指令信号を生成出力する手
段とを備えたことを特徴とするタービン制御装置。
【請求項２】タービン速度信号とタービン速度設定信
号との偏差信号に基づく速度制御指令信号とタービン入
口圧力信号とタービン入口圧力設定信号との偏差信号に
基づく圧力制御指令信号とを低値選択手段に入力して、
この低値選択手段により選択された低値選択信号に基づ
く信号によって蒸気加減弁およびタービンバイパス弁を
開閉してタービン速度制御およびタービン入口圧力制御
をするタービン制御装置において、解列時にのみ動作する切替手段と、この切替手段による動作時にタービンおよび発電機のロ
ータに解列時に発生する特定の振動に起因する重畳した
振動信号を前記速度制御指令信号から除去するフィルタ
ーとを備えたことを特徴とするタービン制御装置。