JPH01187304A - 蒸気タービン制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はタービンバイパス系を有する蒸気タービンプラ
ントの制御装置に係り、特に、蒸気タービンの起動時お
よび停止時におけるタービン負荷の変動防止を主に図っ
た蒸気タービン制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、石炭火力発電所の蒸気タービンプラントにター
ビンバイパス系を設けると、石炭ボイラーの起動時間を
短縮することができる等、発電所全体の有効運用を図る
ことができるが、近年では、造水プラント等のように大
量のプロセス蒸気を必要とする工業プラントへ油気を供
給する゛大容量抽気タービンでもタービンバイパス系を
有する蒸気タービンプラントの採用が増加している。

この場合のタービンバイパス系の採用はボイラーが石油
ボイラーであるので、その主目的は、蒸気タービンの起
動時間の短縮等のためではなく、造水ブラント等の主目
的プロセスへの蒸気供給にあり、この造水ブラン１〜で
は蒸気タービンがむしろ附属設備であるとも言えるので
、タービンバイパス系を有する蒸気タービンは石炭火力
発電所に比較し厳しい使用条件下にある。

このようなタービンバイパス系を備えた油気タービンプ
ラントの一例は第３図に示すように構成され、ボイラー
１の加熱器１ａで発生させた主蒸気を主蒸気止め弁２お
よび蒸気加減弁３を経て蒸気タービンの高圧タービン４
に導入するようになっている。

高圧タービン４に導入されて仕事をした蒸気量逆止弁５
を経て再びボイラー１の再熱器１ａに戻り、ここで再熱
された後に、再熱蒸気として再熱蒸気止め弁６ａおよび
インターセプト弁６ｂを組合せた組合せ再熱弁６を通っ
て蒸気タービンの中圧タービン７に導入される。

中圧タービン７に導入された蒸気量ここで仕事を行なっ
て油気加減弁８を経て低圧タービン９に流入して、ざら
に仕事をし、この後復水器１ｏで６団されて復水に凝縮
されてから、復水ポンプ１１、低圧ヒータ１２、脱気器
１３、給水ポンプ１４および高圧ヒータ１５を順次通過
し、再びボイラー１に給水される。

高圧タービン４、中圧タービン７および低圧タービン９
の共通の軸には発電機１６が連結されている。一方、中
圧タービン７で仕事を行なった蒸気の一部（ｉ、逆止弁
１７を介装した抽気管１８により脱気器１３に抽気され
、残りの蒸気量、逆止弁１９を経て集合ヘッダー２０に
導入され、供給弁２１ａ、２１ｂを通って造水プラント
２２ａ。

２２ｂに供給される。

また、主蒸気止め弁２の上流側と逆止弁５の下流側とは
高圧タービン４をバイパス覆るために高圧バイパス弁２
３を有する高圧バイパス管２４によって接続されており
、組合せ再熱弁６の上流側と逆止弁１９の下流側および
復水器１０とは、それぞれ中圧バイパス弁２５を有する
中圧バイパス管２６、および低圧バイパス弁２７を有づ
る低圧バイパス管２８によ）で接続されている。

低圧バイパス管２８は組合せ再熱弁６、中圧タービン７
、抽気加減弁８および低圧タービン９からなる蒸気系統
に対するタービンバイパス系を高圧バイパス管２４と中
圧バイパス管２５と共に形成している。

ここでボイラー１がすでに起動を終了していれば、蒸気
タービンの起！１１前であっても、中圧バイパス弁２５
を有する中圧バイパス管２６を介して集合ヘッダー２０
に蒸気を供給することが可能でありボイラー１と各ター
ビンバイパス系２４，２５．２８のミテ、造水７う：ｚ
ｌ−２２ａ、２２ｂ（７）運転が出来るようになってい
る。

ところで、一般にタービンバイパス系２４，２５．２８
を有する蒸気タービンでは、蒸気タービンの起動時にお
いて、高圧タービン４に主蒸気を、また中圧タービン７
に再熱蒸気を同時に流入させ、徐々に蒸気タービンの回
転を上背させて負荷運転に移行させる。

この場合、通常高圧タービン４と中圧タービン７への蒸
気供給債は、高圧タービン４の車室内の風損による温度
上昇を防止するために、中圧タービン７よりも高圧ター
ビン４の車室の方に導入蒸気が多く流れるような流量比
率で蒸気加減弁３及びインターセプト弁６ｂの弁開度が
蒸気タービンｉ、ＩＩ　ｔｌｌ装置により制御される。

従来の蒸気タービン制御装置は第４図に示すように構成
され、速度検出回路３１により蒸気タービンの回転数を
検出して電気信号に変換した後、負荷υ１１１１装置３
２に接続された速度・負荷設定回路３３からのタービン
負荷設定信号をＡＪＪＤ算器３４ａにて加算して偏差を
求め、この偏差信号の一部を蒸気加減弁制御回路３５に
与え、蒸気加減弁３の弁開度をＩｌ制御するようになっ
ている。

また、所要の速度調定率を持ったＡ　７１］算器３４ａ
からの偏差信号の一部は蒸気加減弁３にて得られる高圧
タービン流入蒸気量と、インターセプト弁６ｂにて得ら
れる中圧タービン流入蒸気量との流量比率を決定する流
Ｉδ比率回路３６を有する流量比率υ１′ａ系３７に与
えられ、加算器３８にて常開接点３９を介したインター
セプト弁全開バイアス設定器４０からのインターセプト
弁全開パイアスＳ４０が加算されるようになっている。

常開接点３９は、第３図で示す高圧バイパス弁２３が全
閉したときに出力されるＨＰバイパス弁全閉信号Ｓ２３
と低圧バイパス弁２７が全閉したときに出力されるＬＰ
バイパス弁全開信号３２７とのＡＮＤをとるＡＮＤ回路
４１からの出力を受けたときに閉じるように構成されて
おり、高圧および低圧バイパス弁２３．２７の両方が全
開状態の時だけ常１ｍ　ＩＩ点３９が閉じ、インターセ
プト弁６ｂを全問させるインター廿ブト弁全開バイアス
３４０が加算器３８に与えられるようになっている。

加算器３８からの信号は所要の速度調定率を持ったＢ加
ｆｊ固３４ｂからの全開信号とともに低値優先回路４２
に与えられ、やがてインターセプト井制御回路４３にて
インターセプト弁６ｂの弁開度が制御される。

ここで低値優先回路４２は複数の入力信号のうち、低値
信号を優先させて出力するものであるが、高、低圧両バ
イパス弁２３．２７が全閉されるタービン起動時及び停
止時には常開接点３９がＯＮ動作（ｌｅａ）　して、イ
ンターセプト弁全開バイアス３４０が加算器３８に与え
られるため、ＢｊＸｌ算器３４ｂからの全開信号が優先
されるようになっている。

一方、高、低圧バイパス弁２３．２７が開放されるター
ビン起動時には、ＡＮＤ回路４１のＡＮｌ）条件不成立
により常開接点３９がＯＮ動作しないため、流量比率回
路３６側からの信号が低値となって侵先ザるので、この
ときには、蒸気加減弁３とインターセプト弁６ｂがａ量
比率の関係を持ちながら連動して制御される。

しかし、この流量比率制御運転途中にて常開接点３９が
ＯＮ動作すると、Ｂ加算器３４ｂからの全開信号が低値
優先回路４２で優先して出力され、インターセプト弁６
ｂは、流量比率に関係なく全開となり、また反対にター
ビン停止時においては、その逆動作となってインターセ
プト弁６ｂが全開から任意流量比の弁開度となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の蒸気タービン制御装置
を有する発電所では蒸気タービンの起動及び停止過程に
おいて、タービン負荷変動が大きく、給電系の外乱とな
る等の問題がある。

すなわち、従来の蒸気タービン制御装置を有する発電所
において、このプラントの主目的が前述のごとく造水で
あるような場合には、造水ブラン１−２２ａ、２２ｂ側
に常時安定した蒸気供給を行なう必要があり、特に造水
プラント２２ａ、２２ｂ側が一定負荷運転中における蒸
気タービンのタービンバイパス系を用いた停止過程にお
いては、蒸気圧力、流量の変動を防止すべく、出力制御
の容易な石油ボイラーを使用して、極低負荷までの運転
が出来るようにしているため、不特定の負荷帯でタービ
ンバイパス運用が開始されるので、常［７ｉｌｌ！点３
９がＯＦＦ　（開）に復帰し、インターセプト弁全開バ
イアス３４０の加算器３８への出力が停止され、急激に
流量比率制御運転に入るために、インターセプト弁６ｂ
が急閉してしまい、蒸気タービンの負荷変動が大ぎく、
かつタービン負荷設定値に対して無関係にインターセプ
ト弁６ｂが流量比率制御のために弁開度を絞り込むので
中圧タービン７の流入蒸気量が減少し、その分だけ負荷
減少が発生し、発電所の給電系に外乱を発生させるとい
う欠点があった。またタービン起動過程においてもまっ
たく同様にタービン負荷変化を発生させる欠点があった
。

すなわら、このようにタービンバイパス系を有する蒸気
タービンではボイラー１の再熱器１ｂからの再熱蒸気を
中圧タービン７等に案内する再熱蒸気ラインに圧力が常
に加圧され、高圧タービン４の排気部に設買された逆止
弁５の影響もあり、無負荷から任意負荷の間は＾圧ター
ビン４内部に、風損により昇温する車室を冷却するため
に蒸気を流し、過熱を防止する必要がある。

この場合の蒸気導入量は主蒸気側を比率１とすると、例
えば再熱蒸気側を比率０．５とするように、常に高圧タ
ービン４側へ導入される主蒸気の導入量を多くする。

しかし、蒸気タービンの負荷分担率は主蒸気（高圧ター
ビン４）対再熱蒸気（中圧タービン７と低圧タービン９
との合計）は例えば約３対７の関係にあり、再熱蒸気ラ
イン、すなわち、インターセプト弁６ｂにより制御され
る蒸気ωの方が負荷に対する貢献度が大きい。

したがって、インターセプト弁６ｂの開度制御により流
量比率制御運転を実施している場合、タービン負荷設定
値に対する実負荷は必ずしも一定とはならず、各バイパ
ス弁２３．２５．２７の開閉によりインターセプ１〜弁
６ｂがタービン負荷とは無関係に動作すると、タービン
負荷に変動を引き起すことになる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は安全に、かつタービン負荷変化のない蒸気ター
ビンの起動・停止が可能な蒸気タービンｖ１ｍ＋装置を
促供することにある。

〔発明の構成〕

（５！題を解決するための手段） 本発明は、タービン起動のみならずタービン停止に際し
て高圧タービンの過熱による事故を未然に防止できるよ
うに、高圧タービンと中圧タービンとへの流入蒸気量比
率を考慮しながら、タービン起動・停止時におけるター
ビン負荷の変動分を補償する補償分を流量比率制御系に
予め写えるフィードフォワード回路を設けたちのである
。すなわら本発明は、ボイラで発生した蒸気に高圧、中
圧、低圧タービンをそれぞれバイパスさけるタービンバ
イパス系を有する蒸気タービンの起動と停止時に、上記
高圧タービンへの流入蒸気間を上記中圧タービンへの流
入蒸気量よりも所要比率で多くさせる流量比率制御をタ
ービン負荷設定値との偏差に基づいて行なう流量比率制
御系を有する溝気タービンυ１１１１装置において、上
記蒸気タービンの起動および停＋Ｌ時に、その際のター
ビン負荷の変動分を上記流量比率制御系のタービンの荷
設定値に予じめ写えるフィードフォワード回路を設けた
ことを特徴とする。

（作用） 蒸気タービンの起動および停止時にはタービン負荷が変
動しようとするが、その変動分を補ｊへする補償分がフ
ィードフォワード回路により流量比率制御系に予め与え
られるので、タービン負荷の変動が防止される。

したがって本発明によれば、タービン負荷変動に伴なう
発電所の給電系の外乱等を防止することができ、蒸気タ
ービンの運転性の向上を図ることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。なお、第１図および第２図中、第３図および第
４図と共通する部分には同一符号を付して、その重複し
た部分の説明は省略する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、図にお
いて、高圧タービン４、中圧タービン７および低圧ター
ビン９を有する蒸気タービンは高圧、中圧、低圧バイパ
ス管２４，２６．２８よりなるタービンバイパス系を備
えている。

このようなタービンバイパス系を有する蒸気タービンで
は前述したようにインターセプト弁６ｂの開度制御によ
りタービン負荷の変動を生ずるが、その対策としてはイ
ンターヒブト弁全開バイアスＳ４０をランプ信号とし、
作動速度にリミッタ−を設け、インターセプ１−弁６ｂ
の開閉動作を緩慢に（ることであり、その設定を負荷制
御１１装貿３２により行なわ「る方法がある。

＋Ｊ／Ｊわち、負荷制御装置３２は自動０荷調整装置で
あり、タービン負荷を監視しながら一定どなるように常
に負荷設定回路３３のタービン０荷設定（白を調整して
おり、その調整作動速度よりインターセプト弁６ｂの開
閉動作速度をｄくすれば十分に負荷ｆｉｌｌ　Ｉｌｌ装
置３２によりタービン負荷の変動を防止することができ
る。

しかし、負荷′＃１１　ｔｌｌ装置３２は常時かかる動
作をｂ＜ｔっておらず、サービスしていない場合もある
ので、上記方法は有効とは言えない。

しかも、負荷制御装置３２によるタービン負荷の増減お
よび負荷一定動作の２つの負荷制御運転時にも完全に対
応しなければならないので、本発明では第１図で示すフ
ィードフォワード回路５１を設けている。

このフィードフォワード回路５１は流母比率制御運転移
行時のインターセプト弁６ｂの絞りによるタービン負荷
の低下分を定数にとして予め計算して設定している固定
定数設定器５２に、第１の乗算ム５３、常閉接点５４、
第２の乗算器５５をこの順に順次直列に接続している。

第１の乗算器５３は、インターセプト弁６ｂを介装する
再熱蒸気ラインの再熱蒸気圧力を検出する検出器からの
検出値により固定定数設定器５２からの固定定数Ｋを補
正するようになっている。

常閉接点５４は常開接点３９と逆ＩＪＪ作を行なうもの
であり、ＨＰバイパス弁全開信号３２３とＬＰバイパス
弁全開信号Ｓ２７とのＡＮＤをとるＡＮＤ回路４１のＡ
ＮＤ条件成立時に、ＡＮＤ回路４１からの出力により可
動接点を開放させてＯＦＦし、ＡＮＤ条件不成立時、す
なわち、高圧バイパス弁２３および低圧バイパス弁２７
の一方が開放されているときには可動接点を閉じてＯＮ
Ｌ、固定定数設定器５２からの固定定数Ｋを第２の乗算
器５５に写えるようになっている。

第２の乗算器５５は速度・負荷設定回路３３の出力側を
Ａ加算器３４ａの入力側の一端に接続する信号線の途中
に介在され、固定定数設定器５２からの固定定数Ｋを第
１の乗算器５３にて再熱蒸気圧力により補正し、速度・
負荷設定回路３３からのタービン負荷設定値に乗算して
、Ａ加算器３４ａに写えることにより流量比率制御系３
７に写えるようになっている。

したがって、高圧および低圧バイパス弁２３゜２７が共
に全閉されず、いずれか一方が開放されているときには
ＡＮＤ回路４１のＡＮＤ条件が不成立となるので、常開
接点３９は閉じずに開放され、インターセプト弁全開バ
イアス設定器４０からインターセプト弁全開バイアスＳ
４０が加締器３８には与えられない。

このために、インターセプト弁６ｂの開度は流量比率回
路３６で設定された流量比に基づいて制御され、流量比
制御運転が行なわれる。

この流量比制御運転移行時には前述したようにタービン
負荷が減少するが、再熱蒸気圧力により補正された固定
定数設定器５２の固定定数Ｋが第２の乗算器５５におい
て、速度・負荷設定回路３３からの出力のタービン負荷
設定値に乗算されるので、タービン負荷設定値自体を増
加させようとする。

その結果、見かけ上はタービン負荷設定値の増加に伴な
って蒸気タービンの出力も増大するようになるが、実際
はインターセプト弁６ｂによる中圧、低圧タービン７．
９の出力低下分を蒸気加減弁３の開度制御による高圧タ
ービン４の出力上昇分で補償することになる。

したがって本実施例によれば、蒸気タービンの起動およ
び停止時のタービン負荷の変動を防止し、給電系の外乱
等を未然に防止することができる。

しかし、このような実施例では速度・負荷設定回路３３
からのタービン負荷設定値に固定定数設定器５２からの
固定定数に等を乗算するので、流量比率回路３６の一定
の流量比により流量比率制御１１１運転している場合に
はタービン負荷の変化を防止することができるので、流
量比率回路３６の入力信号が第１図中、ａ点からｂ点ま
での区間にある場合にはタービン実負荷が増大する恐れ
がある。

寸なわら、第１図で示す流量比率回路３６はその入力信
号ａ点までは任意流お比率でありながら、入力信号す点
では流量比が１＝１となるように設定しており、入力信
号ａ点から同す点の間は流量比率が任息流聞比率から１
：１に戻ろうとする区間であり、この区間でも固定定数
Ｋが作用するとなると、実際のタービン負荷が増大して
しまう恐れがある。

そこで、第２図で示ず本発明の伯の実施例では第１図で
示す実施例の固定定数設定器５２の入力側を特性関数器
６１を介して速度・負荷設定回路３３の出力側に接続し
、特性関数器６１を第１図で示ず流ｄ比率回路３６の流
量比率関数を逆転させ、流Ｍ比率回路３６の流量比率が
変化した区間において、固定定数にの出力を自動的に調
整するように構成している。

したがって、本実施例によれば流ω比率回路３６の人力
信号が第１図中、ａ点からｂ点までの区間にあって、流
量比率が１：１に戻ろうとする区間ではこの流量比率の
逆数を特性関数器６１より固定室ａ設定器５２に与え、
その固定定数Ｋを自動的に調整することができるので、
実負荷の増大を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、蒸気タービンの起動およ
び停止時に、その際のタービン負荷の変動分を補償する
補償分を流量比率υ１１１１系のタービン負荷設定値に
予め写えるフィードフォワード回路を有するので、ター
ビン起動時の負荷上昇運転およびタービン停止時の負値
降下運転のいずれの場合においても、急激な負荷変動や
流量比率制御Ｉ運転における負荷減少を防止することが
できる。

その結果、蒸気タービンプラントの運転性の向上を図る
ことができると共に、負荷変動による給電系への外乱等
を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気タービン制御装置の一実／Ｉ
！！例のブロック図、第２図は本発明の他の実施例の上
部ブロック図、第３図はタービンバイパス系を有する蒸
気タービンプラントの一般的構成を示すブロック図、第
４図は従来の蒸気タービン制御装置のブロック図である
。 ３・・・蒸気加減弁、４・・・高圧タービン、６ｂ・・
・インター廿ブト弁、７・・・中圧タービン、９・・・
低圧タービン、２３・・・高圧バイパス弁、２４・・・
高圧バイパス管、２５・・・中圧バイパス弁、２６・・
・中圧バイパス管、２７・・・低圧バイパス弁、２８・
・・低圧バイパス管、３１・・・速度検出回路、３６・
・・流ｔｎ比率回路、３７・・・左回比率制御系、４０
・・・インターセ”７１〜弁全開バイアス設定器、５１
・・・フィードフォワード回路、５２・・・固定定数、
５３・・・第１の東ね器、５４・・・常開接点、５５・
・・第２の乗算器。 出願人代理人　　波　多　野　　　　久第１図 Ａ）ＪＤ　１回路 ４１よす

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ボイラで発生した蒸気に高圧、中圧、低圧タービンを
   それぞれバイパスさせるタービンバイパス系を有する蒸
   気タービンの起動と停止時に、上記高圧タービンへの流
   入蒸気量を上記中圧タービンへの流入蒸気量よりも所要
   比率で多くさせる流量比率制御をタービン負荷設定値と
   の偏差に基づいて行なう流量比率制御系を有する蒸気タ
   ービン制御装置において、上記蒸気タービンの起動およ
   び停止時に、その際のタービン負荷の変動分を補償する
   補償分を上記流量比率制御系のタービン負荷設定値に予
   じめ写えるフィードフォワード回路を設けたことを特徴
   とする蒸気タービン制御装置。