JP6684453B2 - 蒸気タービン発電機の抽気制御方法及びその制御装置 - Google Patents
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Description
タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気する蒸気タービン発電機において、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の変動に対応するために設けられている大気放出弁に手動弁を使用している場合、発電機負荷及び入口蒸気流量を目安に、予め余裕を持った開度に調節するために、過剰な蒸気の大気放出が発生すること、又、手動弁のために、発電機負荷や抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動には対応できないおそれがあった。
一方、大気放出弁を前記特許文献1、2に開示されている、自動制御方式の調節弁に置き換え、該調節弁を抽気圧力で制御する方法では、大気放出弁の開閉で抽気圧力が変動するため、同じく抽気圧力で制御されている蒸気加減弁や抽気減弁等の制御に影響が出てこれらの制御を安定して行うことができないという問題があった。
その蒸気タービン発電機の抽気制御方法は、蒸気タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気されるように構成され、かつ蒸気タービンの抽気出口に蒸気流量計と、抽気ラインに自動制御方式の大気放出弁を備えた蒸気タービン発電機において、蒸気タービン発電機の有する発電機出力に対する入口蒸気流量と抽気蒸気量の特性に基づいて発電機負荷に応じた抽気蒸気量の設定値を演算して求め、この設定値に基づいて前記大気放出弁により、余剰蒸気を独立して制御する方法であり、又、前記蒸気タービン発電機の抽気制御方法において、図6に示す前記発電機出力と抽気蒸気量の設定値の関係より、抽気が不要な領域(A領域)、既存の抽気制御が安定しない領域(B領域)、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要がある領域(C領域)を設定し、抽気が不要な領域(A領域)では、抽気蒸気量を0T/Hrに設定し、既存の抽気制御が安定しない領域(B領域)では、排気量を一定とし、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要がある領域(C領域)では、抽気蒸気量が発電機負荷に比例するよう設定する方法である。
ここで、「B領域」は発電機出力に応じて、入口蒸気流量は増加するが、抽気蒸気量は、一定量が送気される領域で、既存の抽気制御が安定しない領域でもある。また、「C領域」は、発電機出力に応じて、入口蒸気流量は増加し、抽気蒸気量も合わせて増加する領域で、発電機出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要がある領域でもある。図中の点線ラインと実線の差異が抽気蒸気量を示している。
即ち、蒸気タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気するタービン発電機において、発電機出力に対する抽気蒸気量はタービンの特性により決まるため、発電機出力と抽気蒸気量の関係から求めた近似式を使用し大気放出弁を自動制御することができるが、タービンに供給される蒸気には、シリカや塩化物イオン等の不純物やガスが含まれており、タービンへのスケール付着や復水器の真空度低下等により復水器の能力低下をきたし、排気側への抜けが悪くなるとタービンの発電機出力を維持するためには抽気蒸気量の増加が必要となる。そのような状況において、前記近似式にて大気放出弁を自動制御し運転を継続した場合、演算結果から得られる抽気蒸気量の設定値が実際の抽気蒸気量を下回ることで大気放出量が不足し抽気蒸気圧力が上昇、抽気蒸気量が不足し発電機出力を維持できなくなる可能性がある。それを防ぐためには、プログラムされた演算式を見直し、大気放出弁の自動制御を停止し書き換える必要がある。又、複数のタービンを保有する工場においては、それぞれのタービンの特性に合わせ近似式を導き出し、タービン毎に異なる演算式をプログラムする必要がある。
この本発明の抽気制御方法は、蒸気タービンの特性に合わせて前記変更できる折れ線の各頂点となる発電機出力と抽気蒸気量の組み合わせをパラメータとして複数点設定することを好ましい態様とするものである。
又、本発明に係る蒸気タービン発電機の抽気制御装置は、上記タービンの中間段に設けられた抽気出口より蒸気を抽気し工場へ送気する抽気ライン(蒸気送気配管)と、前記抽気ラインに設置された抽気出口からの抽気蒸気量を計測するための蒸気流量計と、前記抽気ラインの前記蒸気流量計より工場側の前記抽気ラインから分岐して設けられ、抽気した蒸気を大気に排出する自動制御方式の制御器付き大気放出弁とを備える機器部と、前記蒸気タービンの発電機から送られる発電機出力と、前記工場へ送られる工場の蒸気使用量を入力する入力部と、前記発電機出力と前記蒸気流量計から計測される抽気蒸気量をパラメータにして予め求めた前記蒸気タービンの特性に合わせて変更できる折れ線の各頂点となる「発電機出力と抽気蒸気量の組み合わせによる頂点座標」及び「隣接頂点間の傾き」を、パラメータとして格納したデータベース領域と、前記パラメータの特性に基づいて前記発電機出力に応じて演算して求めた設定抽気蒸気量と、前記工場の蒸気使用量に基づいた前記大気放出弁を制御するための命令信号を発生させ、前記命令信号を出力する演算ユニットと、前記演算ユニットから出力された命令信号を、前記大気放出弁の制御器へと出力する出力部と、前記発電機出力と、前記工場の蒸気使用量と、前記設定抽気蒸気量と、前記命令信号を、同期して格納する操業データ領域とを含む演算・制御装置を有することを特徴とする蒸気タービン発電機の抽気制御装置である。
即ち、発電機出力と前記蒸気流量計から計測される抽気蒸気量との関係から求めた近似式を直接プログラムせず、発電機出力と前記蒸気流量計から計測される抽気蒸気量をパラメータとして入力し、近似した折れ線の各頂点及び傾きを変更する。具体的には、例えば図3に示すように、蒸気タービン1の特性に合わせ折れ線の各頂点となる発電機出力と蒸気流量計から計測される抽気蒸気量の組み合わせをパラメータとしてP1からP10までの10点を設定する。実際の発電機出力とP1からP10に設定された発電機出力を該当する区間が見つかるまで順次比較し、対応する区間が見つかると2点間をつなぐ線分との交点となる値を設定抽気蒸気量として演算し、その結果を、大気放出弁12を制御する抽気蒸気量制御の設定値に出力する。例えば、実際の発電機出力がP7とP8間にあるとき、P7を始点、P8を終点とする線分との交点となる値Aを設定抽気蒸気量として抽気蒸気量制御の設定値に出力し、この設定値と設定工場蒸気使用量に基づいて前記大気放出弁12により、余剰蒸気を独立して制御することができる。
図4において、100は抽気制御装置(一点鎖線で囲まれた範囲)、1Aは抽気出口、10は抽気制御装置の演算・制御装置、12aは大気放出弁12の制御器、101は入力部、102出力部、103は演算ユニット、104はデータベース領域、105は操業データ領域、EQは抽気制御装置の機器部、Sは命令信号、Pは発電機出力、Uは工場の蒸気使用量、Tは抽気蒸気量の設定値(設定抽気蒸気量とも称す)である。
1A 抽気出口
1−1 高圧段
1−2 低圧段
2 蒸気加減弁
2−1 蒸気導入口
3 抽気減弁
4 抽気圧力計
5 回転計
6 調速機
7 復水器
8 抽気ライン
9 蒸気流量計
10 演算・制御装置
12 大気放出弁
12a 大気放出弁の制御器
100 抽気制御装置
101 入力部
102 出力部
103 演算ユニット
104 データベース領域
105 操業データ領域
EQ 抽気制御装置の機器部
S 命令信号
P 発電機出力
U 工場の蒸気使用量
T 抽気蒸気量の設定値(設定抽気蒸気量)
Claims (3)
- 蒸気タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気されるように構成され、かつ蒸気タービンの抽気出口に、前記抽気出口からの抽気蒸気量を計測するための蒸気流量計と、抽気ラインに自動制御方式の大気放出弁を備え、発電機出力に応じた設定抽気蒸気量を求めて前記大気放出弁を制御するための演算制御装置を有する蒸気タービン発電機の抽気制御方法であって、
蒸気タービンの特性から導く設定抽気蒸気量にて前記大気放出弁を自動制御する際に、前記発電機出力と、前記蒸気流量計から計測される抽気蒸気量との関係を、変更できる折れ線の各頂点及び傾きをパラメータとして設定し、前記パラメータの特性に基づいて前記発電機出力に応じて演算して求めた設定抽気蒸気量と、設定工場蒸気使用量に基づいて前記大気放出弁により、余剰蒸気を独立して制御することを特徴とする蒸気タービン発電機の抽気制御方法。 - 蒸気タービンの特性に合わせて前記変更できる折れ線の各頂点となる発電機出力と抽気蒸気量の組み合わせをパラメータとして複数点設定することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン発電機の抽気制御方法。
- 蒸気タービンの中間段に設けられた抽気出口より蒸気を抽気し工場へ送気する抽気ライン(蒸気送気配管)と、
前記抽気ラインに設置された前記抽気出口からの抽気蒸気量を計測するための蒸気流量計と、
前記抽気ラインの前記蒸気流量計より工場側の前記抽気ラインから分岐して設けられ、抽気した蒸気を大気に排出する自動制御方式の制御器付き大気放出弁とを備える機器部と、
前記蒸気タービンの発電機から送られる発電機出力と、前記工場へ送られる工場の蒸気使用量を入力する入力部と、
前記発電機出力と前記蒸気流量計から計測される抽気蒸気量をパラメータにして予め求めた前記蒸気タービンの特性に合わせて変更できる折れ線の各頂点となる「発電機出力と抽気蒸気量の組み合わせによる頂点座標」及び「隣接頂点間の傾き」を、パラメータとして格納したデータベース領域と、
前記パラメータの特性に基づいて前記発電機出力に応じて演算して求めた設定抽気蒸気量と、前記工場の蒸気使用量に基づいた前記大気放出弁を制御するための命令信号を発生させ、前記命令信号を出力する演算ユニットと、
前記演算ユニットから出力された命令信号を、前記大気放出弁の制御器へと出力する出力部と、
前記発電機出力と、前記工場の蒸気使用量と、前記設定抽気蒸気量と、前記命令信号を、同期して格納する操業データ領域とを含む演算・制御装置を有することを特徴とする蒸気タービン発電機の抽気制御装置。
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