JP3404480B2 - タービン制御装置 - Google Patents
タービン制御装置Info
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Description
に係り、特に、蒸気発生器で発生した蒸気をタービンに
流入し、発電機により系統に電力を供給するタービン制
御装置において、系統事故、自家発電設備の所内運転移
行時等に発電機が残負荷を持つような急激な負荷変動に
対処する技術に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、タービン制御装置として、負荷遮
断等の負荷急減時、タービンが過速するのを防止するた
め、蒸気弁を急閉する機能を有し、系統負荷、所内動力
が残るような系統事故、所内運転移行時は蒸気弁の急閉
により、タービンの過速を防止するが、同時に、蒸気弁
急閉後、残負荷によりタービン速度が急激に減速するこ
とが知られており、これを防止するため、蒸気弁急閉時
間を無用に長くすることのないように、一定時間で制限
し、早期に蒸気弁を再開させる技術が知られている。ま
た、タービン速度を整定させる段階で、負荷設定器を用
いて系統負荷に応じてタービンに入るエネルギーを自動
的に調整することが行われるが、この負荷設定器を急速
に操作すると、タービン速度が急変するので、これを防
止するために、負荷設定値を徐々に増加して出力するこ
とが知られている(特開平4−262003号公報)。 【0003】 【発明が解決しようとする問題点】上記の状況におい
て、系統の残負荷や自家発電設備の所内動力が小さい場
合は、蒸気弁開動作後ある負荷設定値に徐々に変化させ
ることにより、タービン速度を定格速度へ安定に移行で
きる。しかし、系統の残負荷が大きい場合、残負荷と蒸
気弁急閉により、タービン速度は急速に落ちるため、前
述のように負荷設定値を徐々に変化させていたのでは、
タービン速度を上昇させることができない。このため、
低周波運転を招くことがあり、また、低下が著しい場合
は非常停止させてしまうこともある。低周波運転を避け
るため、蒸気弁を急開することが求められているが、タ
ービン速度の低下を防ぐことはできても、その後、ター
ビンの再過速を招くことが予測され、単に急開するだけ
では問題を解決できない。このように、従来の技術は、
残負荷が単に一定でない場合、特に、残負荷が大きい場
合に対して、配慮がなされていなかった。 【0004】本発明の課題は、系統事故、自家発電設備
の所内運転移行時等に発電機が残負荷を持つような急激
な負荷変動に対して、発生する残負荷の大小に拘らず、
負荷喪失時のタービン過速を防止すると共に、早期にタ
ービンを定格速度に導き、タービン速度を安定化するこ
とにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、蒸気発生器で発生した蒸気を蒸気弁を介してタービ
ンに流入させ、タービン速度を蒸気弁の開度により制御
する手段と、負荷遮断等の負荷急減によるタービン過速
防止のための蒸気弁急閉手段を有するタービン制御装置
において、蒸気弁急閉時、タービン速度成分を検出し、
タービン速度変化率を演算する手段と、タービン速度変
化率を監視し、蒸気弁急閉の一定時間後、蒸気弁が急開
され、速度変化率の値がある値に達した時、蒸気弁開度
レートを変更する蒸気弁開度許容変化制限指令を伝達す
る手段と、蒸気弁開度許容変化制限指令により蒸気弁開
度レートを調整する手段を具備する。 【0006】本発明は、蒸気弁急閉の一定時間後、ター
ビン速度早期回復のために蒸気弁を急開する。この時の
タービン速度変化率を監視することによって前記速度変
化率のある値で蒸気弁開度レートを変更する。この蒸気
弁開度レートの変更によりタービン速度の再過速を防止
することができ、さらに、残負荷のある系統において
も、その大小に拘らず、早期にタービン速度を定格値に
導くことができる。 【0007】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する、図1は、本発明の一実施形態によるタ
ービン制御装置を示す。本実施形態は、目標速度設定器
1、減算器2、速度調定率3、加算器4、負荷制限器
5、低値選択回路6、関数発生回路7、減算器8、信号
増幅器9、サーボ弁10、減算器11、PLU検出器1
2、負荷設定変更回路13、負荷設定器14、速度変化
率検出器15、蒸気弁開度許容変化制限指令発生器1
6、蒸気弁開方向速度設定器17、開方向変化率リミッ
タ18からなる。 【0008】本実施形態において、蒸気タービン(図示
せず)の負荷・速度制御は、目標速度設定器1により設
定された定格タービン速度とタービン速度信号Aとの偏
差を減算器2によって求め、この偏差信号に速度調定率
3のゲインを乗算し、加算器4によって負荷設定器14
の値を加算することにより、蒸気流量指令信号Dとして
低値選択回路6に入力される。低値選択回路6におい
て、ある値以上に負荷が掛からないように蒸気弁の開度
を制限する負荷制限器5の信号と、蒸気流量指令信号D
とが比較され、選択された低値信号が関数発生回路7に
入力され、蒸気弁開度指令信号Eに変換される。蒸気弁
開度指令信号Eは、通常運転時の安定性確保のために設
けられた開方向変化率リミッタ18により制限を受けた
後、実蒸気弁開度信号Fと減算器8による偏差信号とな
り、信号増幅器9により増幅された信号がサーボ弁10
に伝達される。 【0009】本実施形態では、タービン発電機(図示せ
ず)が残負荷を持つような急激な負荷喪失する例とし
て、定格負荷運転中、図3、図4の時刻T0において系
統事故が起き、タービン発電機の負荷の一部を喪失する
いわゆる部分負荷遮断が発生した場合について説明す
る。ここで、図3は、PLU動作信号(G)、部分負荷
遮断信号(K)、タービン速度変化率比較器出力及び蒸
気弁開度許容変化制限指令(J)に関するタイムチャー
ト、図4は、蒸気弁一時急閉後におけるタービン速度特
性、タービン速度変化率特性及び蒸気弁開閉特性に関す
るタイムチャートを示す。時刻T0において、部分負荷
遮断が発生すると、タービン出力と系統負荷が不平衡状
態になる。この不平衡状態は、図1において、タービン
出力を表す蒸気圧力信号Bと系統負荷を表す発電機電流
Cの偏差信号により、PLU(パワー ロード アンバ
ランス リレー)検出器12で偏差大として検出され
る。負荷急減によるタービン過速を防止するため、PL
U検出器12から出力されたPLU動作信号Gは、蒸気
弁急閉指令信号Hとして伝達され、図3に示すPLU動
作信号GのONと同時に、蒸気弁(図示せず)を急閉す
る指令となり、図4に示す時刻T0において蒸気弁開度
(%)が急減し、蒸気弁は急閉する。また、PLU動作
信号Gは、負荷設定器14の負荷設定値を変更する負荷
設定変更回路13に入力され、負荷設定器14の負荷設
定値を所内負荷相当に変更する指令を与える。ここで、
タービン発電機が比較的大きな残負荷を持っている場
合、タービン速度(rpm)の変化は、図4に示すよう
に、時刻T0の蒸気弁急閉動作による蒸気流量の減少及
び系統の残負荷によって、上昇から一転下降をはじめ
る。これにより、タービンの過速は抑えられるものの、
残負荷の影響でタービン速度は急速に低下するため、タ
ービンが低周波運転となり、低下が著しい場合は非常停
止となる場合が考えられる。 【0010】本実施形態は、残負荷とタービンへの入力
エネルギーの差が前述したタービン速度低下の変化率に
現れることを利用したものであり、以下のように動作す
る。タービン速度低下中、蒸気弁開速度変更のタイミン
グを計る図1の蒸気弁開度許容変化制限指令発生器16
において、先に入力されていたPLU動作信号Gと、負
荷の一部を喪失したことを知らせる部分負荷遮断信号K
の入力(図3)により、図2(蒸気弁開度許容変化制限
指令発生器16の内部回路図)のAND回路21が作動
する。AND回路21の作動により、フリップフロップ
回路(以下、FFと呼ぶ。)20がSetされ、蒸気弁
開度許容変化制限指令信号(Set指令)Jが図3の制
限値”小”から制限値”大”に変化し、図1の蒸気弁開
速度変更の設定をする蒸気弁開方向設定器17に伝達さ
れ、蒸気弁開度指令Eの開方向動作速度を制限する開方
向変化率リミッタ18に通常の制限より大きい開方向制
限値を与える。ここで、図3の時刻T1において、PL
U動作信号Gが解除されると、蒸気弁の開動作が可能に
なるが、開方向変化率リミッタ18に入力される蒸気弁
開度指令信号Eは通常より早い速度で開方向に動作する
ため、図4の蒸気弁開度(%)に示す実線のように、蒸
気弁を急速に開し、タービン速度が著しく低速するのを
防止する。ここで、図4において、蒸気弁の開速度小の
開度レートを設定した場合は、二点鎖線で示すような蒸
気弁開速度となり、タービン速度(rpm)は二点鎖線
で示す低周波運転速度となり、一方、開速度大の開度レ
ートを設定し、一定のままであれば、タービンは破線の
ように再過速し、場合によってはトリップに至る可能性
もある。そこで、タービンの再過速を回避するため、タ
ービンの速度変化率を検出する速度変化率検出器15に
おいて、タービン速度Aからタービン速度変化率を測定
し、タービン速度変化率信号Iを出力する。タービン速
度変化率信号Iは、タービン速度の微分値であり、図4
のようにタービン速度の変化率に応じて変化する。この
タービン速度変化率信号Iは、図2の速度変化率比較器
24において速度変化率設定器23により蒸気弁開度レ
ート変更のタイミングを設定した値”タービン速度変化
率=0”と同値であるか比較、監視し、タービン速度変
化率=0の時刻T2において、図2の速度変化率比較器
24はタービン速度変化率信号I=0になったことを受
け、図3のAND回路22に”1”を出力する。ここで
先に入力されていたFF回路20のSet信号とPLU
動作NOT信号によりAND回路22が作動し、FF2
0はResetされ、蒸気弁開方向速度設定器17に蒸
気弁開度許容変化制限指令信号(Rset信号)を伝達
する。蒸気弁開方向速度設定器17はReset信号を
受け、蒸気弁開度レートを変更する指令信号を開方向変
化率リミッタ18に与え、蒸気弁開度レートを下げる。
この動作により、必要以上の蒸気をタービンに供給する
ことを抑制し、タービン速度の再過速を防止する。その
結果、図4のタービン速度特性(実線)に示すように、
早期にタービン定格速度の回復を図ることができる。 【0011】なお、本実施形態では、タービン速度変化
率を測定するために、タービン速度Aを適用している
が、本来、タービンの速度成分が含まれる信号であれ
ば、その変化率を測定することが可能であるため、例え
ば図1の減算器2において出力された偏差信号、また
は、速度調停率3において出力された信号でもよい。ま
た、本実施形態では、タービン速度が上昇に転じる点
(タービン速度変化率=0)で変化率制限値を切り替え
ているが、速度変化率に対して変化率制限値を予め設定
しておいてもよい。 【0012】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
系統事故、自家発電設備の所内運転移行時等に発電機が
残負荷を持つような急激な負荷変動に対して、発生する
残負荷の大小に拘らず、タービン速度変化率によって蒸
気弁開度レートの変更を行うことにより、安定なタービ
ン速度、負荷制御を行うことができる。また、負荷急減
によるタービン過速防止のため、蒸気弁を急閉動作した
一定時間後、蒸気弁を急速に開動作させることにより、
タービン低周波運転を防止すると共に、蒸気弁開度レー
トの変更により、タービンの再過速を防止し、早期にタ
ービンを定格速度に回復することができ、さらに、残負
荷のある系統においても、その大小に拘らず、早期にタ
ービン速度を定格値に導くことができる。
生器の詳細図 【図3】本発明におけるPLU動作信号(G)、部分負
荷遮断信号(K)、タービン速度変化率比較器出力及び
蒸気弁開度許容変化制限指令(J)に関するタイムチャ
ート 【図4】蒸気弁一時急閉後におけるタービン速度特性、
タービン速度変化率特性及び蒸気弁開閉特性に関するタ
イムチャート 【符号の説明】 15…速度変化率検出器、16…蒸気弁開度許容変化制
限指令発生器、17…蒸気弁開方向速度設定器、18…
開方向変化率リミッタ、20…フリップフロップ、23
…速度変化率設定器、24…速度変化率比較器 H…蒸気弁急閉指令信号、I…タービン速度変化率信
号、J…蒸気弁開度許容変化制限指令信号、K…部分負
荷遮断信号
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 蒸気発生器で発生した蒸気を蒸気弁を介
してタービンに流入させ、タービン速度を前記蒸気弁の
開度により制御する手段と、負荷遮断等の負荷急減によ
るタービン過速防止のための蒸気弁急閉手段を有するタ
ービン制御装置において、前記蒸気弁急閉時、タービン
速度成分を検出し、タービン速度変化率を演算する手段
と、前記タービン速度変化率を監視し、前記蒸気弁急閉
の一定時間後、前記蒸気弁が急開され、前記速度変化率
の値がある値に達した時、蒸気弁開度レートを変更する
蒸気弁開度許容変化制限指令を伝達する手段と、前記蒸
気弁開度許容変化制限指令により蒸気弁開度レートを調
整する手段を具備することを特徴とするタービン制御装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33648297A JP3404480B2 (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | タービン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33648297A JP3404480B2 (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | タービン制御装置 |
Publications (2)
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JPH11153003A JPH11153003A (ja) | 1999-06-08 |
JP3404480B2 true JP3404480B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18299597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33648297A Expired - Fee Related JP3404480B2 (ja) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | タービン制御装置 |
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-
1997
- 1997-11-20 JP JP33648297A patent/JP3404480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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