JP3324899B2 - タービングランド蒸気圧力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電プラントの蒸気タ
ービングランド蒸気圧力制御装置に係わり、特に、補助
蒸気供給調節弁とグランド蒸気逃し調節弁の開度を調整
して一定圧力に制御する発電プラントにおける蒸気ター
ビングランド蒸気圧力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電プラントに設置されるター
ビングランド蒸気圧力制御装置は、図５に示すように、
高圧タービングランド１と低圧タービングランド２を繋
ぐ、タービングランド蒸気ヘッダ３と、補助蒸気をター
ビングランド蒸気ヘッダ３へ導く補助蒸気供給ライン４
と、補助蒸気量を調節する補助蒸気供給調節弁５と、タ
ービングランド蒸気ヘッダの蒸気を流出させる逃しライ
ン６と、逃し蒸気量を調節するグランド蒸気逃し調節弁
７と、タービングランド蒸気ヘッダ３へタービン主蒸気
を供給するタービングランド主蒸気ライン８と、タービ
ングランド主蒸気量を調節するタービングランド主蒸気
調節弁９と、タービングランド蒸気ヘッダー圧力を検出
する圧力検出器１０と、補助蒸気供給調節弁５とグラン
ド蒸気逃し調節弁７の操作を行う調節計１１と、タービ
ングランド蒸気ヘッダ圧力を検出する圧力検出器１２
と、タービングランド主蒸気調節弁９の操作を行う調節
計１３とから構成されている。

【０００３】通常、蒸気タービンの起動前には復水器内
の真空上昇を行う。このため、蒸気タービンのグランド
部からの空気の浸入を防止する必要がある。蒸気タービ
ンは一般にこの空気の浸入防止のため、一定圧力の蒸気
を用い、タービングランド部に加圧する事でシールして
いる。

【０００４】蒸気タービンが起動し，負荷上昇してくる
と、高圧タービン圧力によりグランド部への蒸気流出量
が増加してくるため、蒸気タービンのグランド蒸気は補
助蒸気供給から逃しへと切替わっていく。

【０００５】以上の動きは、次のようにタービングラン
ド蒸気圧力制御装置により調節される。すなわち、蒸気
タービンの起動前では、タービングランド蒸気は復水器
へ流れ込んでしまうため、タービングランド蒸気ヘッダ
３内の圧力が低下する。このタービングランド蒸気ヘッ
ダ３内圧力を検出している圧力検出器１０の信号によ
り、調節計１１内では一定圧力設定器１１-1と圧力検出
器１０の出力信号とが比較され、偏差分が制御演算器１
１-2により演算され、調節計１１の出力信号として、補
助蒸気供給調節弁５へと送られる。

【０００６】しかしながら、タービングランド蒸気ヘッ
ダ３圧力が低い場合、一定圧力設定器１１-1との偏差が
下降方向へ減少していくため調節計１１の出力信号は減
少し、補助蒸気供給調節弁５の開度を上昇させ、補助蒸
気供給量を増す事によりタービングランド蒸気ヘッダ３
圧力を上昇させる方向へ制御する。タービン負荷が上昇
してくると、高圧タービングランド１部よりの蒸気漏洩
量が増えるため、タービングランド蒸気ヘッダ３内圧力
が上昇する。この圧力上昇は圧力検出器１０により検出
され、調節計１１へと送られる。調節計１１内では一定
圧力設定器１１-1と圧力検出器１０との出力信号とが比
較され、偏差は上昇方向へ増加する。このため制御演算
器１１-2出力も増加し、調節計１１の出力信号としては
増加し、補助蒸気供給調節弁５を閉方向へ動作させ、さ
らにはグランド蒸気逃し調節弁７を開き、タービングラ
ンド蒸気ヘッダ３内圧力を一定圧力に調節する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の発電
プラントは、電力供給量の調整を発電プラント負荷にて
行っており、その頻度が上昇してきている。（毎日起
動、停止運転を行うプラントが増えてきている。） また、殆どのプラントで所内単独運転機能を備えてい
る。この所内単独運転機能とは、発電所自体に何ら異常
なく要求負荷に見合う運転が可能であるにも拘らず、送
電系統側の事故等が原因で送電不可能になった場合、発
電プラントを停止させることなく、火力発電所内単独で
発電プラントを極低負荷で運転させ、送電系統側の事故
等の復旧後に速やかに、発電負荷（タービン負荷）を所
定の要求負荷まで上昇させて、送電を再開させ得るよう
に待機させる機能をいう。

【０００８】発電所はその機能上、一旦発電プラントの
運転を停止させると、次の起動の際、多大な起動損失を
伴なう。このため、送電系統側の不測の事故時等に発電
プラントを停止させることなく極低負荷運転にて安全に
続行可能とする事は、発電プラントの熱経済上特に重要
なことである。

【０００９】所内単独運転への移行指令（以下所内単独
指令という）により、タービンの蒸気加減弁は急速に閉
じる方向に絞り込まれ、蒸気タービンへの主蒸気量は急
速に減少する。このため、高圧タービングランド１より
漏洩していた蒸気量が急激に低下するため、タービング
ランド蒸気ヘッダ３内圧力が急激に低下する。すると、
タービングランド蒸気圧力制御装置は急激に低下した圧
力を回復させる方向へ、グランド蒸気逃し調節弁７を閉
方向へ動かし、補助蒸気供給調節弁５を開方向へ動かす
ことでタービングランド蒸気ヘッダ３圧力を確保するよ
うに動作する。

【００１０】しかし、補助蒸気供給調節弁５及びグラン
ド蒸気逃し調節弁７は、調節計１１の出力信号によって
操作されており、この調節計１１の制御演算器１１-2を
動かしているのがタービングランド蒸気ヘッダ３の圧力
と一定圧力設定器１１-1の設定圧力との偏差であること
から、タービングランド蒸気ヘッダ３の圧力が大きく低
下しないと前記調節弁の動作には至らない。

【００１１】タービングランド蒸気ヘッダ３の圧力が大
きく低下すると、低圧タービングランド２より空気を復
水器が引き込んでしまい、その結果、タービンの運転継
続が不可となり、発電プラントを停止させる事となる。
すなわち、いかに、速やかにグランド蒸気逃し調節弁７
を閉め、補助蒸気供給調節弁５を開き、タービングラン
ド蒸気ヘッダー３内圧力の低下を防ぐかに依存してい
る。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、所内単独運転時や、急激な負荷変化時
に発生するタービングランド蒸気圧力低下を、タービン
グランド蒸気圧力制御装置に先行信号条件を加える事
で、タービングランド蒸気圧力を確保するタービングラ
ンド蒸気圧力制御装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、蒸気タービングランド圧力を
確保するための補助蒸気供給調節弁及びグランド蒸気逃
し調節弁と、タービングランド蒸気圧力を検出する圧力
検出器と、グランド蒸気を一定に保つ圧力調節計と、前
記圧力調節計からの信号により前記両調節弁を開閉させ
るよう構成したタービングランド蒸気圧力制御装置にお
いて、タービン負荷信号によって最適開度に先行移行す
る先行開度演算器と、前記調節計出力と前記先行開度演
算器出力を加算する信号加算器とを備え、前記信号加算
器の出力により負荷変化時のタービングランド蒸気圧力
変動を防止するように制御する事を特徴とする 本発明の請求項２は、請求項１記載のタービングランド
蒸気圧力制御装置において、調節弁の最適開度先行開度
演算信号を、タービン入口蒸気圧力から先行開度演算器
により算出し、調節計出力と先行開度演算出力を信号加
算器により加算することにより負荷変化時のタービング
ランド蒸気圧力変動を防止するするように制御する事を
特徴とする。

【００１４】本発明の請求項３は、請求項１記載のター
ビングランド蒸気圧力制御装置において、所内単独運転
への移行指令及びタービン停止指令により、先行開度演
算器により調節計出力と先行開度演算出力を信号加算器
により加算することにより所内単独運転への移行時及び
タービン停止時のタービングランド蒸気圧力変動を防止
するように制御する事を特徴とする。

【００１５】本発明の請求項４は、請求項３記載のター
ビングランド蒸気圧力制御装置において、先行信号を一
時的に調節計出力値に置替え、その後置替え後の値から
調節信号を初める一時信号置替器による事を特徴とす
る。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１によれば、所内単独運転時や
急激な負荷変化時にはタービングランド蒸気圧力が急激
に低下し、タービングランド蒸気ヘッダの圧力と一定設
定値の偏差による制御演算出力信号だけでは、グランド
蒸気逃し調節弁及び補助蒸気供給調節弁を最適調節弁開
度に即座にもっていく事ができないため、タービングラ
ンド蒸気圧力は一時的に急激に低下し、タービングラン
ド部より空気を引き込みタービン運転継続が不可能とな
ってしまう。

【００１７】このため、常時タービン負荷状態を監視し
て、その負荷状態に合ったグランド蒸気状態を予想（供
給するか、逃すか）し、グランド蒸気逃し調節弁と補助
蒸気供給弁の開度を決定し、動かす事により負荷の急激
な低下時には、速やかにグランド蒸気逃し調節弁を閉
し、補助蒸気調節弁を開する。

【００１８】このように制御することにより、所内単独
運転時や急激な負荷変化時においても、先行的に最適調
節弁開度までもって行くことにによりグランド蒸気圧力
が低下する事なく、運転継続可能とする事ができ、安定
した制御が行える。

【００１９】また、本発明の請求項２によれば、所内単
独運転時や急激な負荷変化時には、高圧タービングラン
ドからの蒸気漏洩量がタービン入口蒸気圧力によって変
化するため、入口蒸気圧力によってタービングランド蒸
気必要流量を演算し、グランド蒸気逃し調節弁及び補助
蒸気供給調節弁の開度を決定し動かす事により、安定し
た制御が行える。

【００２０】さらに、本発明の請求項３または請求項４
によれば、所内単独運転指令やタービン停止指令により
所内単独運転時やタービン停止時におけるグランド蒸気
の逃し調節供給調節の切替を速やかに行うことにより、
所内単独運転時やタービン停止時においても運転状態を
安定あるいは安全に停止させる事ができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の第１実施例（請求項１対応）の構成
図である。なお、既に説明した従来例である図５と同一
部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。

【００２２】同図において、タービン負荷状態はタービ
ン負荷信号２１として先行開度演算器２２へと送られ
る。先行開度演算器２２内では負荷状態に合ったグラン
ド蒸気逃し調節弁７あるいは補助蒸気供給調節弁５の開
度をあらかじめ設定しており、負荷信号２１に合った調
節弁の先行開度指令２３が先行開度演算器２２より出力
される。

【００２３】一方、先行開度指令２３により調節された
グランド蒸気逃し調節弁７あるいは補助蒸気供給調節弁
５にあっても、グランド蒸気ヘッダ３の圧力が変化した
場合に補正を加えるために、圧力検出器１０によりター
ビングランド蒸気ヘッダ３圧力を検出し調節計１１へと
送る。調節計１１内では一定圧力設定器１１-1による設
定値と比較された出力偏差は制御演算器１１-2へと送ら
れ、先行開度信号２３を補う様に加算器２４によって補
正される。

【００２４】ところで、定格負荷時におけるタービング
ランド制御装置の状態は、補助蒸気供給調節弁５が全閉
し、グランド蒸気逃し調節弁７が開いた状態となってい
る。この状態において、所内単独運転指令やタービン停
止指令、あるいは急激な負荷変動が発生すると高圧ター
ビングランド漏洩量が急激に低下し、グランド蒸気圧力
が一時的に急激低下する事となる。この様な場合におい
て、グランド蒸気圧力制御装置は、グランド蒸気圧力を
一定値に保つように動こうとするが間にあわず、グラン
ド蒸気圧力低下によるタービングランド部よりの空気浸
入という事となる。

【００２５】この一連の動作を防止するために、タービ
ン負荷信号２１により先行的にグランド蒸気逃し調節弁
７及び補助蒸気供給調節弁５の調節弁開度を先行開度演
算器２２に設定しておく事により、負荷の急激な変動や
所内単独運転時においても常に適切な蒸気供給あるいは
逃しが可能となる。

【００２６】また、先行開度演算値に多少のずれが生じ
たとしても、タービングランド蒸気ヘッダ３の圧力が、
変化した分の補正は調節計１１が補正し、先行開度信号
２３に加算器２４によって加えられるため、常にグラン
ド蒸気の一定圧力制御が可能となる。

【００２７】上述したように、本実施例によると、ター
ビングランド蒸気圧力制御、すなわち、負荷信号による
先行開度の加算により所内単独運転時や急激な負荷変化
時においても、グランド蒸気圧力の低下を防止して、発
電プラントの停止を保護することができる。

【００２８】図２は本発明の第２実施例（請求項２対
応）の構成図である。なお、上記図１の実施例と同一部
分については同一符号を付して重複説明は省略する。同
図において、タービン入口蒸気圧力を圧力検出器３１に
より検出するタービン入口蒸気圧力信号３２により先行
開度演算器３３内で、入口蒸気圧力に見合ったグランド
蒸気漏洩量をあらかじめ設定しておき、グランド蒸気漏
洩量に見合ったグランド蒸気逃し調節弁７あるいは補助
蒸気供給調節弁５の開度信号を先行開度演算器３３より
出力する。

【００２９】そして、グランド蒸気圧力低下の一連の動
作を防止するため、タービン入口蒸気圧力により高圧タ
ービングランドからの漏洩蒸気量を予測し、グランド蒸
気に必要な蒸気量を保つ様に先行開度演算器３３により
グランド蒸気逃し調節弁７及び補助蒸気供給調節弁５の
調節弁開度を設定しておく事で、負荷の急激な変動や所
内単独運転時においても、常に適切な蒸気供給あるいは
逃しが可能となる。

【００３０】また、先行開度演算値は多少のずれが生じ
たとしても、タービングランド蒸気ヘッダ３の圧力が変
化した分の補正は調節計１１が補正し、先行開度信号３
４に加算器３５によって加えられるため、常にグランド
蒸気の一定圧力制御が可能となる。

【００３１】上述したように、本実施例によると、ター
ビングランド蒸気圧力制御すなわちタービン入口蒸気圧
力による先行開度の加算により所内単独運転時や急激な
負荷変化においても、グランド蒸気圧力の低下防止し
て、発電プラントの停止を保護することができる。

【００３２】図３は本発明の第３実施例の構成図であ
る。なお、上記図１の実施例と同一部分については同一
符号を付して重複説明は省略する。同図において、所内
単独運転指令やタービン停止指令４１により先行開度設
定器４２より信号が出力される。出力された信号は変化
率制限器４３と高値優先器４４へと送られる。変化率制
限器４３内では先行開度設定値までの信号上昇を一定変
化率で変化する様に演算されて出力される。また高値優
先器４４では信号値の高い方を優先出力するため、信号
が増加する方向へと急激変化し、減少する方向へは一定
変化率で変化するようになる。この先行開度信号４５は
減算器４６へ送られ、調節計１１による補正をうける事
となる。

【００３３】グランド蒸気圧力低下の一連の動作を防止
するため、所内単独指令やタービン停止指令４１により
先行的にグランド蒸気逃し調節弁７及び補助蒸気供給調
節弁５の調節弁開度を先行開度設定器４２により設定し
ておくことにより、所内単独運転時やタービン停止時に
おいても常に適切な蒸気供給あるいは逃しが可能とな
る。

【００３４】また、先行開度設定値と調節計１１の制御
演算器１１-2の出力値を減算器４６により操作する事に
より、所内単独運転切替時あるいは、タービン停止時に
おいても一定圧力制御が可能となる様にしたものであ
る。

【００３５】上述したように、本実施例によると、ター
ビングランド蒸気圧力制御すなわち所内単独運転指令や
タービン停止指令による先行開度設定により所内単独運
転時やタービン停止時においてもグランド蒸気圧力の低
下を防止して、発電プラントの停止を保護する事とな
る。

【００３６】図４は、本発明の第４実施例の構成図であ
る。なお、上記図１の実施例と同一部分については同一
符号を付して重複説明は省略する。同図において、所内
単独運転指令やタービン停止指令４１が信号パルス発生
器５１に入力されると、１パルス分のみ先行開度設定信
号５２が発信され、このパルス信号値を一時信号置替器
５３により調節弁開度指令５０におき替える事により、
グランド蒸気逃し調節弁７を閉方向へ動かし、補助蒸気
供給弁５を開方向へ動かす。信号パルス発生器５１の出
力信号が無くなると、一時信号置替器５３は、調節計１
１の制御演算器１１-2出力を先行開度設定に置き替える
ため、調節弁開度指令５４は先行開度設定信号５２より
調節が始まる。

【００３７】グランド蒸気圧力低下の一連の動作を防止
するため、所内単独運転指令やタービン停止指令４１に
より信号パルス発生器５１で設定した所内単独運転時や
タービン停止時の必要調節弁開度を調節計１１の制御演
算器１１-2出力値に置き替える事により、先行的にグラ
ンド蒸気逃し調節弁７及び補助蒸気供給調節弁５の最適
調節弁開度に設定する事ができ、さらには調節計１１の
信号によりタービングランド蒸気ヘッダ３圧力が調節さ
れるため、所内単独運転時やタービン停止時において
も、一定圧力制御が可能となる様にしたものである。

【００３８】上述したように、本実施例によると、ター
ビングランド蒸気圧力制御すなわち、所内単独運転指令
やタービン停止指令による先行開度設定により、所内単
独運転時やタービン停止時においてもグランド蒸気圧力
の低下を防止して、発電プラント停止を保護する事とな
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タービングランド蒸気圧力変動の大きな外乱となる所内
単独運転や急激な負荷変動時においても、タービングラ
ンド蒸気圧力を大きく低下させる事なく、これにより発
電プラントの停止を保護する事ができ、タービングラン
ド蒸気圧力を安定した制御をする事で安定した発電プラ
ント運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図。

【図２】本発明の第２実施例の構成図。

【図３】本発明の第３実施例の構成図。

【図４】本発明の第４実施例の構成図。

【図５】従来のタービングランド蒸気圧力制御装置の構
成図。

【符号の説明】

１…高圧タービングランド、２…低圧タービングラン
ド、３…タービングランド蒸気ヘッダ、４…補助蒸気供
給ライン、５…補助蒸気供給調節弁、６…逃しライン、
７…グランド蒸気逃し調節弁、８…タービングランド主
蒸気ライン、９…タービングランド主蒸気調節弁、１０
…圧力検出器、１１…調節計、１１-1…一定圧力設定
器、１１-2…制御演算器、１２…圧力検出器、１３…調
節計、２１…タービン負荷信号、２２…先行開度演算
器、２３…先行開度指令、２４…加算器、３１…圧力検
出器、３２…タービン入口蒸気圧力信号、３３…先行開
度演算器、３４…先行開度信号、３５…加算器、４１…
タービン停止指令、４２…先行開度設定器、４３…変化
率制限器、４４…高値優先器、４５…先行開度信号、４
６…減算器、５０…調節弁開度指令、５１…信号パルス
発生器、５２…先行開度設定信号、５３…一時信号置替
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−175103（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01D 17/08 F01D 17/10 F01D 17/24 F01D 25/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービングランド圧力を確保するた
   めの補助蒸気供給調節弁及びグランド蒸気逃し調節弁
   と、タービングランド蒸気圧力を検出する圧力検出器
   と、グランド蒸気を一定に保つ圧力調節計と、前記圧力
   調節計からの信号により前記両調節弁を開閉させるよう
   構成したタービングランド蒸気圧力制御装置において、
   タービン負荷信号によって最適開度に先行移行する先行
   開度演算器と、前記調節計出力と前記先行開度演算器出
   力を加算する信号加算器とを備え、前記信号加算器の出
   力により負荷変化時のタービングランド蒸気圧力変動を
   防止するように制御する事を特徴とするタービングラン
   ド蒸気圧力制御装置。
2. 【請求項２】 調節弁の最適開度先行開度演算信号を、
   タービン入口蒸気圧力から先行開度演算器により算出
   し、調節計出力と先行開度演算出力を信号加算器により
   加算することにより負荷変化時のタービングランド蒸気
   圧力変動を防止するように制御する事を特徴とする請求
   項１記載のタービングランド蒸気圧力制御装置。
3. 【請求項３】 所内単独運転への移行指令及びタービン
   停止指令により、先行開度演算器により調節計出力と先
   行開度演算出力を信号加算器により加算することにより
   所内単独運転への移行時及びタービン停止時のタービン
   グランド蒸気圧力変動を防止するように制御する事を特
   徴とする請求項１記載のタービングランド蒸気圧力制御
   装置。
4. 【請求項４】 先行信号を一時的に調節計出力値に置替
   え、その後置替え後の値から調節信号を初める一時信号
   置替器による事を特徴とする請求項３記載のタービング
   ランド蒸気圧力制御装置。