JP3272843B2 - タービン制御装置 - Google Patents

タービン制御装置

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JP3272843B2 JP31404793A JP31404793A JP3272843B2 JP 3272843 B2 JP3272843 B2 JP 3272843B2 JP 31404793 A JP31404793 A JP 31404793A JP 31404793 A JP31404793 A JP 31404793A JP 3272843 B2 JP3272843 B2 JP 3272843B2
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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、発電プラントのタービ
ンにおける複数の加減弁またはバイパス弁を順次開閉制
御するタービン制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】原子力発電所におけるタービン制御装置
の一例を図6に示す。 【0003】原子炉1で発生した蒸気は、主蒸気止め弁
2を通り、蒸気加減弁3で流量が制御されてタービン4
に流入する。タービン4へ流入した蒸気は、タービン4
を回転させ、さらに、発電機5を駆動して電力を発生さ
せる。また、起動時あるいは事故時の余剰蒸気は複数の
バイパス弁6A,6B,6Cで流量が分担制御されて、
減温減圧装置7に流入し、減温減圧の後、復水器8でタ
ービンで仕事をした蒸気と共に、凝縮復水される。 【0004】タービン4の実速度信号は、速度検出器9
により検出され、比較器11において速度・負荷設定器
10からの速度設定信号と比較演算される。速度設定信
号と実速度信号の偏差信号は、速度制御部12によって
速度流量要求信号に変換されて、低値選択器13に送ら
れる。 【0005】一方、タービン入口圧力信号は、圧力検出
器14により検出され比較器16において圧力設定器1
5からの圧力設定信号と比較演算される。圧力設定信号
とタービン入口圧力信号との偏差信号は圧力制御部17
により、圧力流量要求信号に変換されて前記速度流量要
求信号と同様に低値選択器13に送られる。 【0006】低値選択器13は、2つの流量要求信号内
でいずれか低値を選択して加減弁流量要求信号として、
これを加減弁制御部18に送る。 【0007】加減弁制御部18では、前記流量要求信号
と加減弁開度検出器19からの加減弁実開度信号との偏
差信号を比較器18aにより演算し、さらに、増幅器1
8bを介して蒸気加減弁3に出力する。これにより、加
減弁制御部18は前記流量要求信号に応じた弁開度にな
るように蒸気加減弁3を制御する。 【0008】また、圧力流量要求信号と加減弁流量要求
信号は比較器20において比較演算され、加減弁流量の
不足分がバイパス弁流量要求信号としてバイパス流量配
分制御部21に送られる。バイパス流量配分制御部21
はバイパス弁流量要求信号に基づき、各弁の流量要求信
号を演算し、これを各バイパス弁制御部22A,22
B,22Cへ送る。各バイパス弁制御部22A,22
B,22Cでは、前記各弁の流量要求信号と各バイパス
弁開度検出器23A,23B,23Cからのバイパス弁
実開度信号との各偏差信号を各比較器32により演算
し、さらに、各弁の増幅器33を介して各バイパス弁6
A,6B,6Cに出力する。これにより、各バイパス弁
制御部22A,22B,22Cは前記各弁流量要求指令
信号に応じて各バイパス弁6A,6B,6Cを制御す
る。 【0009】このようにして、タービン4は所定の速
度、入口蒸気圧力において、蒸気加減弁3およびバイパ
ス弁6A,6B,6Cが所定の流量分担のもとに制御さ
れることとなる。 【0010】なお、通常のプラント運転中は、エネルギ
ーの節減の観点からバイパス弁6A,6B,6Cは閉じ
ていることが望ましく、バイパス設定器24からの一定
の閉バイパス信号が比較器20に付加されてバイパス弁
6A,6B,6Cを閉じておく。 【0011】また、図7は、上記バイパス流量配分制御
部21の詳細を示したもので、25A,25B,25C
は比較器20からのバイパス弁流量要求信号xに応じ
て、それぞれ図2の(a),(b),(c)に示すパタ
ーンと同様に弁指令信号Z1,Z2,Z3を出力する流
量配分パターン発生器である。 【0012】この図7および図2から分かるようにバイ
パス弁6A,6B,6Cの制御は、一定のシーケンス
で、まず、第1弁バイパス弁6Aから開き始め全開後
に、バイパス弁6Bが開き始め全開後に、最終弁として
バイパス弁6Cが開き始めるという開閉制御が行われて
いる。 【0013】一方、タービン主蒸気系統に設けられた複
数の蒸気加減弁の開閉制御の場合も、弁通過時の圧力降
下による熱エネルギーのロスを最小に抑えるため、一つ
の方法として、一定のシーケンスで蒸気加減弁を第1弁
から順次開閉制御する方式も採用されている。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように複数の弁を常に同一順序で順番に開閉制御する
と、蒸気加減弁の場合は、部分噴射時に同一弁ばかりが
頻繁に使用され蒸気配管系統に局部的熱疲労が発生する
という問題点が生じ、また、バイパス弁の場合は、さら
に減温減圧装置7に対して局所的な熱的疲労を増大させ
るという問題点があった。 【0015】このような問題点を解消するため、特公平
3ー68205号公報に「タービン制御装置」が提案さ
れているが、上記提案は、複数の弁の開閉順序を自動的
に順次行う制御方式であり、通常のプラント運転時には
適しているが、必要に応じ任意に開閉順序を変えたい場
合には適さないという問題がある。 【0016】例えば、複数のバイパス系統の内のどれか
1系統の故障等により、その機能が満足できない場合、
機能を満足出来ない系統のバイパス弁を開閉順序の第1
制御弁として使用することは、プラント運転上好ましく
ない。 【0017】この場合、複数の弁の開閉順序の内で最終
制御弁として使用するとなれば、その影響度を最小限に
押さえるため、任意の開閉順序での運用が必要となる。
また、プラントの試運転期間においては、試験運転の観
点から任意の弁による制御や、その他バイパス弁から復
水器までのバイパス系統の任意の使用など、弁開閉順序
の変更ができることが望ましい。 【0018】また、複数の弁を常に同一順序で順番に開
閉制御している場合、第1制御弁のバイパス系統に故障
が発生した場合、その系統の機能を満足できなくなりプ
ラント運転上、特に、原子力プラントにおいては圧力制
御上好ましくないという問題がある。 【0019】そこで、本発明は、複数の弁の開閉順序を
必要に応じて適宜変更すると共に、異常の発生した弁を
最終に開閉する弁となるように変更するタービン制御装
置を提供することを目的とする。 【0020】 【0021】 【0022】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、総統
量要求に応じて複数の弁が順次第1弁から最終弁まで開
弁して行き、前記総流量要求を前記複数の弁で流量配分
して蒸気流量を制御するタービン制御装置において、前
記第1弁から最終弁に対応してそれぞれ設けられ流量要
求と弁指令との特性を予め設定した流量配分パターンを
発生する流量配分パターン発生器と、各弁の弁指令と実
開度との偏差信号に基づいて弁異常信号を出力する異常
検出器と、前記第1弁から最終弁に対応させて前記複数
の弁の開弁順序を設定する複数の組合せを予め設定し、
前記複数の組合せの内から一つを選択するために選択信
号を出力する一方、前記複数の弁のいずれかに前記弁異
常信号が発生したときに前記選択信号に代えて前記弁異
常信号を発生した弁が最終弁となるように別の選択信号
を出力する設定器と、この設定器が出力する前記選択信
号に基づいて前記各々の流量配分パターン発生器の流量
配分パターンに設定された弁指令を対応する弁へ出力す
るように切り換える切換器とを設けるようにしたもので
ある。 【0023】請求項2の発明は、総統量要求に応じて複
数の弁が順次第1弁から最終弁まで開弁して行き、前記
総流量要求を前記複数の弁で流量配分して蒸気流量を制
御するタービン制御装置において、前記複数の弁に対応
してそれぞれ設けられ、流量要求と弁指令との特性を予
め設定した複数の流量配分パターンを定め、この内で選
択信号に対応する流量配分パターンを発生し、対応する
弁へ出力する流量配分パターン発生器と、各弁の弁指令
と実開度との偏差信号に基づいて弁異常信号を出力する
異常検出器と、前記第1弁から最終弁に対応させて前記
複数の弁の開弁順序を設定する複数の組合せを予め設定
し、前記複数の組合せの内から一つを選択するために前
記選択信号を前記流量配分パタ−ン発生器へ出力する一
方、前記複数の弁のいずれかに前記弁異常信号が発生し
たときに前記選択信号に代えて前記弁異常信号を発生し
た弁が最終弁となるように別の選択信号を前記流量配分
パターン発生器へ出力する設定器とを設けるようにした
ものである。 【0024】 【0025】 【0026】 【作用】請求項1の発明は、設定器によって第1弁から
最終弁へ順次開弁させるために複数の流量配分パターン
発生器と複数の弁との対応する複数のパターンの組合せ
を予め設定し、複数のパターンの組合せの内から一つを
選択するために選択信号を出力する一方、複数の弁のい
ずれかに弁異常信号が発生したときに前記選択信号に代
えて弁異常信号を発生した弁が最終弁となるように別の
選択信号を出力する。切換器は選択信号に基づいて各々
の流量配分パターン発生器の流量配分パターンを対応す
る各々の弁へ出力するように切り換える。従って、複数
の弁のいずれかの弁に故障が発生した場合、自動的に最
終弁に移行することにより、単一系統故障に対する影響
を最小限に抑えることができる。 【0027】請求項2の発明は、設定器によって第1弁
から最終弁へ順次開弁させるために流量配分パターン発
生器に定められる複数の流量配分パターンからそれぞれ
対応する弁へ流量配分パターンを選択して出力させるた
めに選択信号を前記流量配分パターン発生器へ出力する
一方、複数の弁のいずれかに弁異常信号が発生したとき
に前記選択信号に代えて弁異常信号を発生する弁が最終
弁となるように別の選択信号を流量配分パターン発生器
へ出力する。従って、複数の弁のいずれかの弁に故障が
発生した場合、自動的に最終弁に移行することにより、
単一系統故障に対する影響を最小限に抑えることができ
る。 【0028】 【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。 【0029】図1は、本発明の第1実施例を示すタービ
ン制御装置に備えるバイパス流量配分制御部の構成図で
ある。図1が従来例を示す図7と同一符号は、同一部分
または相当部分を示し、両者が異なる主な点は、バイパ
ス流量配分制御部21に設定器26と信号切換器27と
を新たに設けたことである。 【0030】ここで、設定器26は、流量配分パターン
発生器25A,25B,25Cの各弁流量要求信号y
1,y2,y3と各弁指令信号z1,z2,z3との対
応を組合せパターンa,b,cとしてパターンa,b,
cのいずれかの選択信号を出力する。信号切換器27
は、パターンa,b,cの選択信号に応じてa,b,c
の切換器を切換えるものである。 【0031】次に、上記構成のバイパス流量配分制御部
21の作用について説明する。 【0032】まず、図6による比較器20より出力され
たバイパス弁流量要求信号xが、流量配分パターン発生
器25A,25B,25Cへ入力される。流量配分パタ
ーン発生器25A,25B,25Cでは、図2に示す如
く、まず、バイパス弁流量要求信号xに応じてそれぞれ
の弁毎に予め設定された各弁流量要求信号y1,y2,
y3が出力される。 【0033】一方、設定器26では、各弁指令信号z
1,z2,z3に対して各弁流量要求信号y1,y2,
y3のどれを適用するのかパターンa,b,cが設定さ
れ、信号切換器27に与えられる。信号切換器27で
は、各弁流量要求信号y1,y2,y3を設定器26で
設定されたパターンa,b,cのいずれかにより各弁指
令信号z1,z2,z3として出力する。 【0034】例えば、設定器26によってパターンaと
選択した場合には、バイパス弁6Aへの弁指令信号z1
は流量配分パターン発生器25Aによる弁流量要求信号
y1となり、バイパス弁6Bへの弁指令信号z2は流量
配分パターン発生器25Bによる弁流量要求信号y2と
なり、バイパス弁6Cへの弁指令信号z3は流量配分パ
ターン発生器25Cによる弁流量要求信号y3となる。 【0035】次に、パターンbの選択の場合には同様
に、流量配分パターン発生器25B(弁流量要求信号y
2)が弁指令信号z1(バイパス弁6A)となり、流量
配分パターン発生器25C(弁流量要求信号y3)が弁
指令信号z2(バイパス弁6B)となり、流量配分パタ
ーン発生器25A(弁流量要求信号y1)が弁指令信号
z3(バイパス弁6C)となる。 【0036】次に、パターンcの選択の場合には同様
に、流量配分パターン発生器25C(弁流量要求信号y
3)が弁指令信号z1(バイパス弁6A)となり、流量
配分パターン発生器25A(弁流量要求信号y1)が弁
指令信号z2(バイパス弁6B)となり、流量配分パタ
ーン発生器25B(弁流量要求信号y2)が弁指令信号
z3(バイパス弁6C)となる。 【0037】このように、設定器26の任意の選択によ
り、各バイパス弁6A,6B,6Cへの各弁指令信号z
1,z2,z3は任意の流量配分パターンとすることが
でき、これにより、バイパス弁6A,6B,6Cは任意
の開閉順序で制御可能となり、さらに、計画的なパター
ン設定により、減温減圧装置7や復水器8も含めて各バ
イパス弁管路系統の局部的熱疲労の分散進減が可能とな
る。 【0038】なお、上記の実施例では、バイパス弁が3
弁の場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず
任意の複数のバイパス弁の場合に適用し得ることは言う
までもない。 【0039】図3は、本発明の第2実施例を示すタービ
ン制御装置に備えるバイパス流量配分制御部の構成図で
ある。図3が図7に示す従来例と異なる主な点は、設定
器26と流量配分パターン発生器28A,28B,28
Cを設けたことである。 【0040】ここで、設定器26は、予め設定されたパ
ターンa,b,cの内で選択されたいずれか一つのパタ
ーン信号を流量配分パターン発生器28A,28B,2
8Cへ出力するものである。流量配分パターン発生器2
8A,28B,28Cは、対応するバイパス弁6A,6
B,6Cへ予め設定された複数のバイパス弁流量要求信
号に対する弁指令信号Zの配分パターンの中から設定器
26からのパターン信号に対応する配分パターンを出力
するものである。 【0041】次に、上記構成のバイパス流量配分制御部
28の作用について説明する。 【0042】まず、図6による比較器20より出力され
たバイパス弁流量要求信号xが、流量配分パターン発生
器28A,28B,28Cへ入力される。流量配分パタ
ーン発生器28A,28B,28Cは設定器26からの
条件により流量制御特性が図4(A),(B),(C)
に示すように、バイパス弁流量要求信号xに対して弁指
令信号zが出力をするまでの不感帯値を可変できる特性
としている。 【0043】例えば、設定器26の選択パターンに対す
る流量配分パターン発生器28A,28B,28Cから
の出力流量特性と各弁指令信号z1,z2,z3との関
係は、次の通りとなる。 【0044】すなわち、設定器26によってパターンa
が選択されると、流量配分パターン発生器28Aは図4
(A)の図示(a)のパターン、流量配分パターン発生
器28Bは図4(B)の図示(a)のパターン、流量配
分パターン発生器28Cは図4(C)の図示(a)のパ
ターンとなる。また、設定器26によってパターンbが
選択されると、流量配分パターン発生器28Aは図4
(A)の図示(b)のパターン、流量配分パターン発生
器28Bは図4(B)の図示(b)のパターン、流量配
分パターン発生器28Cは図4(C)の図示(b)のパ
ターンとなる。また、設定器26によってパターンcが
選択されると、流量配分パターン発生器28Aは図4
(A)の図示(c)のパターン、流量配分パターン発生
器28Bは図4(B)の図示(c)のパターン、流量配
分パターン発生器28Cは図4(C)の図示(c)のパ
ターンとなる。この構成によって、第1実施例と同様の
作用と効果が得られる。 【0045】なお、第2実施例においてバイパス弁が3
弁の場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず
任意の複数のバイパス弁の場合に適用し得ることは言う
までもない。 【0046】また、本発明はバイパス系統のみならずタ
ービン加減弁系統にも適用が可能であり、部分負荷運用
時の加減弁部分の噴射による局部的熱疲労を分散進減化
することが可能である。 【0047】図5は、本発明の第3実施例を示すタービ
ン制御装置に備えるバイパス弁制御部周辺の系統図であ
る。図5が従来例としての図6と異なる主な点は、異常
検出器29A,29B,29Cを新たに設けると共に、
バイパス流量配分制御部21の構成を異にしてバイパス
流量配分パターン発生器30としたことである。 【0048】ここで、異常検出器29A,29B,29
Cは、バイパス弁開度検出器23A,23B,23Cの
各実開度信号と各バイパス弁指令信号z1,z2,z3
との偏差信号が所定値以上のとき各弁毎に異常信号を出
力するものである。 【0049】流量配分パターン発生器30は、異常信号
が入力され第1制御弁(最初に開閉する弁)が異常とさ
れると、第1制御弁を最終弁(最後に開閉する弁)とす
るように切り換えをするものである。 【0050】次に、上記構成の作用について説明する。 【0051】バイパス弁制御部22A,22B,22C
の各比較器32からの各偏差信号が各異常検出器29
A,29B,29Cへ入力される。これによって、各異
常検出器29A,29B,29Cでは、弁ステックや弁
系統故障により各弁指令信号z1,z2,z3に対しバ
イパス弁開度検出器23A,23B,23Cにより検出
された各バイパス弁実開度信号が追従不能となっている
か否かを検出する。そして、各異常検出器29A,29
B,29Cで検出された異常信号が流量配分パターン発
生器30の設定器31に入力される。流量配分パターン
発生器30では、異常信号がその時設定されているパタ
ーンの第1制御弁の場合、自動的に次のパターンへ切換
えを行う。 【0052】さらに、第1実施例および第2実施例の図
1および図3の設定器26を代えて第3実施例の設定器
31として、パターンaで運転中、バイパス弁6A系統
に何らかの故障が発生した場合、自動的にパターンbに
切換え、同様にしてパターンbで運転中、バイパス弁6
B系統に何らかの故障が発生した場合、自動的にパター
ンcに切換え、また、パターンcで運転中、バイパス弁
6C系統に何らかの故障が発生した場合、自動的にパタ
ーンaに切換えが行われる。 【0053】このように、複数あるバイパス系統に於い
て第1制御弁の弁ステックやバイパス系統の故障が生じ
た場合、バイパス弁開閉順序を決めるパターンを自動的
に切換え、故障系統の弁を最終制御弁に移行することに
より、単一系統故障が発生しても圧力制御に影響を与え
ることなくプラント運転が継続できる。 【0054】なお、上記の実施例では、バイパス弁が3
弁の場合を例にとり説明したが、本実施例はこれに限ら
ず任意の複数のバイパス弁の場合に適用し得ることは言
うまでもない。また、第3実施例では、第1制御弁が異
常とされると、第1制御弁を最終弁とするように切り換
えをしているが、第1制御弁に限らず異常の発生した制
御弁を適宜最終弁となるように切り換えることも同様に
実施できる。 【0055】 【0056】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のパターンの組合せの内から一つを選択するために選
択信号を出力する一方、いずれかの弁に弁異常信号が発
生したときに選択信号に代えて異常となった弁が最終弁
となるように別の選択信号を出力する。これにより、選
択信号に基づいて各々の流量配分パターン発生器の流量
配分パターンを対応する各々の弁へ出力するように切り
換える。従って、いずれかの弁に故障が発生した場合、
自動的に最終弁に移行することにより、単一系統故障に
対する影響を最小限に抑えることができる。
【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に
備えるバイパス流量配分制御部の構成図である。 【図2】図1のバイパス流量配分制御部に備える流量配
分パターン発生器の特性図である。 【図3】本発明の第2実施例を示すタービン制御装置に
備えるバイパス流量配分制御部の構成図である。 【図4】図3のバイパス流量配分制御部に備える流量配
分パターン発生器の特性図である。 【図5】本発明の第3実施例を示すタービン制御装置に
備えるバイパス流量配分制御部周辺の構成図である。 【図6】タービン制御装置の系統図である。 【図7】従来例を示すタービン制御装置に備えるバイパ
ス流量配分制御部の構成図である。 【符号の説明】 6A,6B,6C バイパス弁 21 バイパス流量配分制御部 22A,22B,22C バイパス弁制御部 25A,25B,25C 流量配分パターン発生器 27 信号切換器 28A,28B,28C 流量配分パターン発生器 29A,29B,29C 異常検出器 30 流量配分パターン発生器 31 設定器 32 比較器 33 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01D 21/14 F01D 21/14 B G05B 9/03 G05B 9/03 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 17/24 F01D 21/14 G05B 9/03

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【鯖求項1】 総流量要求に応じて複数の弁が順次第1
    弁から最終弁まで開弁して行き、前記総流量要求を前記
    複数の弁で流量配分して上記流量を制御するタービン制
    御装置において、 前記第1弁から最終弁に対応してそれぞれ設けられ流量
    要求と弁指令との特性を予め設定した流量配分パターン
    を発生する流量配分パターン発生器と、各弁の弁指令と
    実開度との偏差信号に基づいて弁異常信号を出力する異
    常検出器と、前記第1弁から最終弁に対応させて前記複
    数の弁の開弁順序を設定する複数の組合せを予め設定
    し、前記複数の組合せの内から一つを選択するために選
    択信号を出力する一方、前記複数の弁のいずれかに前記
    弁異常信号が発生したときに前記選択信号に代えて前記
    弁異常信号を発生した弁が最終弁となるように別の選択
    信号を出力する設定器と、この設定器が出力する前記選
    択信号に基づいて前記各々の流量配分パターン発生器の
    流量配分パターンに設定された弁指令を対応する弁へ出
    力するように切り換える切換器とを備えることを特徴と
    するタービン制御装置。 【請求項2】 総流量要求に応じて複数の弁が順次第1
    弁から最終弁まで開弁して行き、前記総流量要求を前記
    複数の弁で流量配分して蒸気流量を制御するタービン制
    御装置において、 前記複数の弁に対応してそれぞれ設けられ、流量要求と
    弁指令との特性を予め設定した複数の流量配分パターン
    を定め、この内で選択信号に対応する流量配分パターン
    を発生し、対応する弁へ出力する流量配分パターン発生
    器と、各弁の弁指令と実開度との偏差信号に基づいて弁
    異常信号を出力する異常検出器と、前記第1弁から最終
    弁に対応させて前記複数の弁の開弁順序を設定する複数
    の組合せを予め設定し、前記複数の組合せの内から一つ
    を選択するために前記選択信号を前記流量配分パターン
    発生器へ出力する一方、前記複数の弁のいずれかに前記
    弁異常信号が発生したときに前記選択信号に代えて前記
    弁異常信号を発生した弁が最終弁となるように別の選択
    信号を前記流量配分パターン発生器へ出力する設定器と
    を備えることを特徴とするタービン制御装置。
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