JPH01117697A - 蒸気タービンの初期負荷取り回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気式調速機を使用する蒸気タービンの制
御装置に係り、特に電気式調速機の負荷調節ループにお
ける初期負荷量を適正に設定するための初期負荷取り回
路に関する。

〔従来の技術〕

−ｍに、タービン発電機は、タービンによる昇速過程を
経て定格速度に達し、系統に併入された時そのまま暫時
放置しておくと、系統周波数の変動によって系統に併入
されたばかりのタービン発電機が逆電力（モータリング
）となって系統解列を起生し、再度系統への併入操作を
繰り返さなければならなくなる可能性がある。

このようなタービン発電機の系統への併入操作は、万一
失敗すると発電機や主変圧器に損傷を与える危険性を内
在している重要な操作であり、従って不要な操作は極力
避けなければならない。

このような観点から、従来例えば蒸気タービンの速度制
御を行う電気式調速機において、第３図に示すような初
期負荷取り回路を設けて、タービン発電機の系統への併
入直後のモータリングを防止している。すなわち、第３
図は、電気式調速機の負荷調節ループを示すもので、参
照符号１０は出力関節器、１２は弁開度調節器、１４は
電池変換器、１６は主サーボ、１日は制御弁、２０は蒸
気タービンをそれぞれ示す、前記出力調節器１０には、
タービン発電機の出力設定値Ｐｓと出力検出値Ｐｄが入
力されると共に、初期負荷取り回路２２で設定される初
期負荷量設定値が入力されるよう構成される。なお、出
力調節器１０から出力される弁開度設定値に対して、主
サーボ１６によって制御される制御弁１８の弁開度検出
値がフィードバックされるよう構成されている。しかる
に、前記初期負荷取り回路２２は、初期負荷量設定器２
４を備え、またタービン発電機の系統への併入を行うた
めの主遮断器（図示せず）と連動する接点２６と、ター
ビン２０の出力検出器（図示せず）と連動する接点２８
と、これら接点２６．２８の閉成により付勢される補助
リレー３０とを備え、この補助リレー３０と共働する常
開接点３０ａを前記初期負荷量設定器２４の出力ライン
に設けた構成からなる。

このように構成された初期負荷取り回路２２は、タービ
ン発電機が定格速度となって主遮断器を投入することに
より系統へ併入されると、主遮断器と連動する接点２６
が閉成して補助リレー３０が付勢される。これにより、
接点３０ａが閉じて初期負荷量設定器２４で設定された
負荷量（通常は全負荷時の２〜５％程度）を出力設定値
Ｐｓに付加する。この場合、系統への併入直後の出力設
定値Ｐｓは殆んど零であるから、タービン発電機は初期
負荷量設定器２４で設定された値をとることになる。従
って、このような初期負荷取り回路２２を使用した場合
の発電機負荷の時間推移を示せば、第４図に示す通りで
ある。

また、従来の初期負荷取り回路２２を設ける制御方式と
して、第５図に示すように、出力関節器１０の出力側に
カウンタ３２を設け、このカウンタ３２を介して弁開度
調節器１２の設定値信号を形成するよう構成したものが
知られている。この場合、初期負荷取り回路２２は、そ
の初期負荷量設定値を前記カウンタ３２に与える０例え
ば、前記初期負荷量設定値によって前記カウンタ３２の
内容を５％アップするように書き替える。このようにし
て、タービン発電機の初期負荷取り制御を行うことがで
きる。そして、この時の発電機負荷の時間推移は、第６
図に実線で示すようになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、前述した従来の初期負荷取り回路を使用した
制御方式において、第３図に示す方式では、第４図に示
す特性からも明らかなように、初期負荷取り時の発電機
負荷の立上りは突変的であり、また発電機負荷が上昇し
ていき、出力検出器と連動する接点２８（例えば、実出
力≧１０％を動作点とする）が動作すると、初期負荷取
り回路２２からの初期負荷量設定値の出力がオフされる
ので、発電機負荷がその設定値分急減し、その点から再
び出力設定値Ｐｓに基づき発電機負荷が上昇することに
なる。また、第５図に示す方式では、出力設定値Ｐｓに
対しタービン発電機出力のフィードバックはなく、オー
ブンループ制御方式のため、例えば変圧運転方式などの
ように蒸気圧力の変動が大きい場合には、その圧力の変
動によって第６図に破線で示されるように、初期負荷取
りの負荷量設定（直が変化することになる。

このように、従来の初期負荷取り回路を使用した側御方
式によれば、タービン発電機の系統への併入に際して発
電機負荷の立上りが２峻であり、また発電機負荷が上昇
して初期負荷取りを解除する際に発電機負荷が変動した
り、さらに蒸気圧力の変動等により初期負荷取り時の初
期負荷量設定値が変化する等、発電機負荷特性が不安定
となる難点がある。

そこで、本発明の目的は、蒸気タービンの速度制御を行
う電気式調速機の負荷調節ループにおいて、初期負荷取
り時の発電機負荷特性の立上りをソフトにし、初期負荷
取りからプラント指令による負荷取りへのバンプレスな
切り替えを可能にすると共に、蒸気圧力変動等に左右さ
れることなく常に一定の値の初期負荷取り時の負荷量設
定を達成することができる蒸気タービンの初期負荷取り
回路を提供するにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明に係る蒸気タービンの初期負荷取り回路は、定格
速度に達したタービン発電機の系統への併入に際し、蒸
気タービンの速度制御系における出力指令値にタービン
発電機の実出力が所定値に達するまで所要の初期負荷量
設定値を付加して速度制御を行うよう構成した蒸気ター
ビンの初期負荷取り回路において、 初期負荷量設定器と、この初期負荷量設定器で設定され
た初期負荷量設定値と出力検出値との偏差を入力してこ
れを積分し初期負荷量指令値を出力するソフトスタータ
と、前記出力指令値と、前記初期負荷量指令値とを入力
してその高値を選択出力する高値選択器とを備えること
を特徴とする。

前記の初期負荷取り回路において、出力指令値が初期負
荷量指令値と一致したことを検出して所定の信号を出力
するコンパレータと、このコンパレータの出力信号とタ
ービン発電機の実出力が所定値を超えた際に出力する信
号とを入力して所定の信号を出力するＡＮＤゲートと、
タービン発電機を系統へ併入する際に操作する主遮断器
の投入信号をセット信号として入力すると共に前記ＡＮ
Ｄゲートの出力信号をリセット信号として入力しソフト
スタータの動作開始とその停止を制御するフリップフロ
ップとを設けることができる。

〔作用〕

本発明に係る蒸気タービンの初期負荷取り回路によれば
、タービン発電機が定格速度に達してこれを系統へ併入
するに際し、併入直後は出力検出値は零であることから
、ソフトスタータに対し初期負荷量設定値が入力され、
所要の積分出力が得られ、高値選択器を介して前記初期
負荷量設定値に基づく速度制御系への適正な制御用信号
を出力することができる。この場合、タービン発電機の
実出力が所定値を超えた際には、この信号に基づいて前
記ソフトスタータの積分動作を停止して初期負荷取り回
路の機能を停止させ、出力指令値のみによって速度制御
系の制御をモータリング等を起生ずることなく円滑に達
成することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る蒸気タービンの初期負荷取り回路の
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説−
明する。

第１図は、本発明に係る初期負荷取り回路の一実施例を
示す蒸気タービンの速度制御を行う電気式調速機の系統
図である。なお、説明の便宜上第３図および第５図に示
す従来装置と同一の構成部分には同一の参照符号を付し
て説明する。第１図において、本実施例の電気式調速機
は、タービン発電機の出力設定値Ｐｓを入力して弁開度
設定値を出力する出力調節器１０の出力側にカウンタ３
２を接続し、このカウンタ３２と弁開度調節器１２との
間に初期負荷取り回路３４を接続したことを特徴とする
ものである。

しかるに、本実施例の初期負荷取り回路３４は、初期負
荷量設定器３６と、比例積分動作特性（ＰＩ特性）また
は積分動作特性（Ｉ特性）を有するソフトスタータ３８
と、上限リミッタ４０と、高値選択器４２とを備え、こ
の高値選択器４２に対し前記カウンタ３２の出力が入力
され、またこの高値選択器４２の出力が前記弁開度調節
器１２へ入力されるよう接続配置される。しかるに、前
記初期負荷取り回路３４は、初期負荷量設定器３６で設
定された設定値（例えば、全負荷に対する２〜５％程度
）とタービン発電機の出力検出値Ｐｄとの偏差を求めて
これをソフトスタータ３８へ入力する。このソフトスタ
ータ３８は、タービン発電機の系統への併入に際し主遮
断器の投入措今によってセットされるフリップフロップ
４４の出力信号に基づいて積分動作を開始し、上限リミ
ッタ４０を介して高値選択器４２へ供給される。しかし
、初期の段階では出力調節器１０の出力レベルは未だ小
さいため、高値選択器４２では初期負荷量指令値を選択
してこれを出力し、次いで出力調節器１０の出力指令値
が徐々に大きくなり、初期負荷量指令値を超えると、こ
の出力が高値選択器４２により選択されて弁開度調節器
１２に対し弁開度設定値として供給される。この間にお
ける高値選択器４２による出力信号の切替えはバンプレ
スに行われる。なお、上限リミッタ４０は、例えば何ら
かの理由で出力検出値Ｐｄの信号が出力されなかった際
、初期負荷量設定値が過大とならないように、規定値に
制限する機能を有する。このようにして、タービン発電
機の出力検出値が所定値（例えば、実出力が１０％以上
）を超えると、初期負荷取り回路３４は、負荷調節ルー
プから不要となる。そこで、本実施例においては、上限
リミッタ４０から出力される初期負荷量指令値とカウン
タ３２から出力される出力指令値との偏差から、初期負
荷量指令値≦出力指令値の条件で“１”信号を出力する
コンパレータ４６を設ける。また、このコンパレータ４
６の出力と前記タービン発電機の実出力が所定値を超え
たか否かの判別信ず（例えば、実出力≧１０％で“１”
信号を出力する）とを入力するＡＮＤゲート４８を設け
、このＡＮＤゲート４８の出力を前記フリップフロップ
４４へ入力してこれをリセットするよう構成する。従っ
て、前記コンパレータ４６、ＡＮＤゲート４８およびフ
リップフロップ４４の動作により、ソフトスタータ３８
の出力は零となり、初期負荷取り回路３４はその機能を
停止する。

従って、前述したように動作する本実施例における初期
負荷取り回路３４の発電機負荷特性は、第２図に示すよ
うになる。第２図の実線で示される特性からも明らかな
通り、本発明によれば、タービン発電機の系統への併入
に際しての発電機負荷の立上りは、ソフトスタータ３８
の機能によりスムーズとなり、タービン発電機の実出力
が所定値を超える際の発電機負荷特性もバンプレスとな
る。

このようにして、弁開度調節５１２へ出力される弁開度
設定値は、フィードバックされた弁開度検出値との偏差
として入力され、所要の弁開度指令値を出力して電油変
換器１４を介して主サーボ１６を制御して制御弁１８の
弁開度操作を行い、蒸気タービン２０の速度制御が達成
される。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
初期負イ：η量設定器に対し、タービン発電機の出力検
出値（系統への併入直後は零である）を偏差を求める信
号として入力し、積分動作特性を有するソフトスクータ
および初期負荷量指令値または出力指令値のうち高値を
選択して出力する高値選択器を設けることにより、ター
ビン発を機の系統への併入に際しての発電機負荷特性の
立上りをソフトにし、當に安定した一定の初期負荷量設
定値を保持することができ、蒸気タービンの円滑な速度
制御を達成することができると共にタービン発電機の系
統への併入操作もモータリングを生じることなく安定か
つスムーズに達成することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した蒸気タービンの初期負荷取り制御に限定さ
れることな（、他の原動機（例えば水車、ディーゼル、
ガスタービン等）による発電プラントへの応用も可能で
あり、その他事発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気タービンの初期負荷取り回路
の一実施例を示す蒸気タービンの速度制御を行う電気式
調速機の系統図、第２図は第１図に示す初期負荷取り回
路による発電機負荷特性線図、第３図は従来の初期負荷
取り回路を備えた電気式調速機の系統図、第４図は第３
図に示す初期負荷取り回路による発電機負荷特性線図、
第５図は従来の初期負荷取り回路を備えた電気式調速機
の別の構成例を示す系統図、第６図は第５図に示す初期
負荷取り回路による発電機負荷特性線図である。 １０、、、出力調節器　　　１２．、、弁開度調節器１
４、、、電油変換器　　　１６．　、　、主サーボ１８
、　、　、制御弁　　　　　２０．、、タービン２２）
、、初期負荷取り回路 ２４、、、初期負荷量設定器 ２６、、、接点（主遮断器） ２８、、、接点（出力検出器） ３０、、、　？ｉｌｉ助リレー　　　３０ａ　、、、接
点３２）、、カウンタ　　　３４．、、初期負荷取り回
路３６、、、初期負荷量設定器 ３８、、、ソフトスタータ　４０．、、上限リミッタ４
２）、、高値選択器　　４４．、、フリップフロップ４
６、、、コンパレータ　　４８．、、ＡＮＤゲートＰｓ
、、、出力設定値　　　Ｐｄ、、、出力検出値特許出願
人　　富士電機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）定格速度に達したタービン発電機の系統への併入
   に際し、蒸気タービンの速度制御系における出力指令値
   にタービン発電機の実出力が所定値に達するまで所要の
   初期負荷量設定値を付加して速度制御を行うよう構成し
   た蒸気タービンの初期負荷取り回路において、 初期負荷量設定器と、この初期負荷量設定 器で設定された初期負荷量設定値と出力検出値との偏差
   を入力してこれを積分し初期負荷量指令値を出力するソ
   フトスタータと、前記出力指令値と、前記初期負荷量指
   令値とを入力してその高値を選択出力する高値選択器と
   を備えることを特徴とする蒸気タービンの初期負荷取り
   回路。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の初期負荷取り回路に
   おいて、出力指令値が初期負荷量指令値と一致したこと
   を検出して所定の信号を出力するコンパレータと、この
   コンパレータの出力信号とタービン発電機の実出力が所
   定値を超えた際に出力する信号とを入力して所定の信号
   を出力するＡＮＤゲートと、タービン発電機を系統へ併
   入する際に操作する主遮断器の投入信号をセット信号と
   して入力すると共に前記ＡＮＤゲートの出力信号をリセ
   ット信号として入力しソフトスタータの動作開始とその
   停止を制御するフリップフロップとを設けてなる蒸気タ
   ービンの初期負荷取り回路。