JPH02271004A - 低圧タービンバイパス弁制御装置 - 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システムを有する再熱蒸気タ
ービンの低圧タービンバイパス弁制御装置ニ係り、特Ｇ
、、　Ｐ　ＣＢ　（ＦＡＳＴ　ＣＵＴ　ＢＡＣＫＪ時オ
ヨび負荷遮断時に低圧タービンバイパス弁を再熱蒸気管
への流入、流出蒸気伍を相殺するように駆動して、再熱
器の加圧防止を図るようにした先行制御形のタービンバ
イパス弁制御装置に関する。

（従来の技術） ボイラにより発生する蒸気を原動ツノとする火力タービ
ン発電機においては、その効率を高めかつ排気の湿り度
を一定に保ってタービンの内部損失を抑え、低圧部の羽
根浸食を抑えるために、再熱再生サイクルを構成するの
が一般的な系統構成である。

また、タービンバイパスシステムは、タービンが負荷遮
断した場合やトリップ（危急停止）した場合のボイラ保
護の目的と、タービンの停止後タービンの残余熱が高い
状態からタービンを再起動する場合に、予めボイラを起
動してタービンバイパスシステムを通って蒸気を流し、
タービン流入蒸気温度を上げ、タービンとの温度差を少
なくすることにより、タービンの熱応力を低減させター
ビン熱疲労寿命を改善する目的で設置される。

第２図はタービンバイパスシステムを有する発電プラン
］・の系統構成図である。なお、タービン内の膨張の途
中から蒸気の一部分を抽出しボイラの給水加熱を行なわ
せる再生サイクルに関する図示は省略する。

第２図において、ボイラ１の過熱器２で発生した蒸気は
、主蒸気管３を介して主蒸気止め弁４および蒸気加減弁
５を通って高圧タービン６に流入し、ここで膨張して仕
事をした後、逆止弁７を右する低温再熱管８を通ってボ
イラ１の再熱器９で再熱される。

再熱器９を出た蒸気は、高温再熱管１０を介して再熱蒸
気止め弁１１およびインターセプト弁１２を通って中圧
タービン１３、さらには図示しない経路を通って低圧タ
ービン１４．１４’　に流入し、ここで膨張して仕事を
した後、復水器１５に導かれ、復水に戻される。復水は
、復水系統（図示せず）、ボイラ給水ポンプ１６、給水
系統（図示せず）を経て再びボイラ１に還流される。

主蒸気管３の主蒸気止め弁４の上流側からは、高圧ター
ビン６を迂回して高圧タービンバイパス弁１７を有する
高圧タービンバイパスライン１８が逆止弁７下流側の低
温再熱管８を介して再熱器９に連通される。また、高温
再熱管７０の再熱蒸気止め弁１１＠から中圧タービン１
３および低圧タービン１４．１４’を迂回して低圧ター
ビンバイパス弁１９を有する低圧タービンバイパスライ
ン２０が復水器１５に直接連通される。

発電機２１は、高圧タービン６、中圧タービン１３およ
び低圧タービン１４．１４’　によって駆動され、発生
する電力は遮断器２２を介して外部ネットワークに供給
される。なお、符号２３は主蒸気安全弁、２４は再熱蒸
気安全弁を示し、それぞれ主蒸気管３、再熱Ｗ８，１０
Ｊ３よびこれに接続される各機器に過大圧力が掛らない
ように保護している。

また、主蒸気管３には主蒸気圧力発信器２５、主蒸気温
度検出器２６が接続され、高温再熱管１０には再熱蒸気
圧力発信器２７、再熱蒸気温度検出器２８が接続され、
高圧タービンバイパスライン１８には流量計２９、高圧
タービンバイパス弁下流側圧力発信器３０、高圧タービ
ンバイパス弁下流側温度検出器３１が接続され、高圧タ
ービン６には高圧タービン第１・段落圧力発信器３２が
接続され、中圧タービン１３には中圧タービン再熱蒸気
流入室（リヒートボウル）圧力発信器３３が接続される
。

第４図は従来のタービンバイパス弁制御装置の一例を示
す系統構成図である。第４図において、高圧タービンバ
イパス弁１７は、主蒸気圧力発信器２５により検出され
た主蒸気圧力信号と主蒸気圧力設定器３５の圧力設定信
号との偏差を加算器３６で演算した後、圧力演算装置３
７でＲ適な制御になるよう調整した比例Ｐ１積分Ｉ、微
分りの演算を行なって高圧タービンバイパス弁１７の弁
駆動装置３８を介して駆動される。タービン通常運転時
は、高圧タービンバイパス弁１７を使用しないように弁
閉バイアス３９をインターロック装置４０のリレーを励
磁して接点４１を接続し、バイアスを加算器３６に負荷
して、高圧タービンバイパス弁１７を全開に保持する。

負荷遮断時等に高圧タービンバイパス弁１７を使用する
場合には、インターロック装置４０のリレーを無励磁に
して接点４１を切り離し、弁閉バイアス３９が加算器３
６に負荷しないようにする。

一方、低圧タービンバイパス弁１９は、高圧タービン第
１段落圧力発信器３２により検出された高圧タービン第
１段落圧力信号がタービン負荷に比例することおよび再
熱蒸気圧力も高低圧タービンバイパス弁１７．１９を通
って蒸気が流れないタービン通常運転中はタービン負荷
に比例するという特性を利用して、高圧タービン第１段
落圧力発信器３２により検出された高圧タービン第１段
落圧力信号から再熱蒸気圧力の紐定値を作るために圧力
設定関数器４３によって再熱蒸気圧力ないしは僅かに高
い圧力を演算すると共に上下限を定めて再熱蒸気圧力設
定信号とし、この信号と再熱蒸気圧力発信器２７により
検出された再熱蒸気圧力信号との偏差を加算器３６で演
算した後、圧力演算装置３７で最適な制御になるように
調整した比例Ｐ、積分Ｉ、微分りの演算を行なった後、
低圧タービンバイパス弁１９の駆動装置３８によって駆
動される。弁閉バイアス３９、接点４１は構成および作
用共に高圧タービンバイパス弁１７のｌ１ｌ１１１ＩＩ
の場合と同様であるため、重複説明を省略する。

（発明が解決しようとする課題） 従来のタービンバイパス弁制ｍ装置におけるＰ　ＣＢ　
（ＦＡＳＴ　ＣＵＴ　ＢＡＣＫ　）　時Ｆ３ヨＵ負荷遮
断時（Ｄ負荷急減に対する制御を第５図に示す。送電系
統におけるトラブル等により発電機負荷が急減した場合
、タービン制御装置（図示せず）はタービン過速防止の
ために蒸気加減弁５およびインターセプト弁１２を絞る
。これと同時に、ボイラ制ｉ装向においても、発生蒸気
ｍを減らすために燃料やボイラ給水量を絞り込む（ＰＣ
Ｂ）。

しかし、ボイラ１は加熱器２および再熱器９の残余熱容
量が大きく、また残存する大組の蒸気によってＰＣＢ前
の出力を過渡的に出し続ける傾向にあるため、主蒸気圧
力が過渡的に上昇し、高圧タービンバイパス弁１７は圧
力制御を開始する。

高圧タービンバイパス弁１７からの蒸気は再熱器９に流
入し、これにより再熱蒸気圧力も過渡的に上冒し、その
結果低圧タービンバイパス弁１９も開いて圧カシＩＩｌ
］を開始する。

この場合、低圧タービンバイパス弁１９は、高圧タービ
ン第１段落圧力発信器３２の圧力信号から演算したター
ビン負荷に見合った設定圧力より再熱蒸気圧力が高い圧
力になってから開ぎ始めるため、Ｆ１ａ時や負荷遮断時
に高圧タービンバイパス弁１７が問いた後も低圧タービ
ンバイパス弁１９の開き方が遅くなり、その結果再熱蒸
気圧力が過渡的に高くなり過ぎ、再熱蒸気安全弁２４が
作動してしまうことがあった。

このため、タービンバイパス弁急開装置を付属したもの
も提案されているが、これはＦ１ａ時や負荷遮断時に設
定圧力より実圧力が一定値以上高くなった場合にタービ
ンバイパス弁１９の弁駆動装置３８の例えば電磁弁に直
接働き掛けて、タービンバイパス弁１９を単に全開して
安全弁の役割を持たせ、実圧力が設定圧力より低下した
反転信号により電磁弁を復帰して通常の圧力制御に戻す
ものである。しかし、このような急開装置では全開、全
開を繰り返す場合や部分負荷運転中の急開でボイラトリ
ップに至るそれもあるので、通常圧力Ｉ！Ｉ　ＷＪのま
まで先行予知制御を取り入れた低圧タービンバイパス弁
制御装置が要望されている。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、再熱蒸
気圧力が上昇または下降する以前に再熱蒸気管への流入
、流出蒸気の偏差を相殺するように直接低圧タービンバ
イパス弁を駆動する先行予知圧力制御を行なうことによ
り、Ｆ１ａ時や負荷遮断り、￥のようなタービン負荷急
減時に過渡的に再熱蒸気圧力が異常上昇したり、安全弁
が作動したりすることのない安全な低圧タービンバイパ
ス弁制＠装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ボイラ制御’ｌｌ装置からのボイラ負荷信号
を圧力設定関数器を介して再熱蒸気圧力設定値とし、こ
の再熱蒸気圧力設定値と再熱蒸気実圧力との偏差を圧力
演算装置で演算し、この圧力演算装置からの低圧タービ
ンバイパス弁開度制御信号を第１加算器に入力する一方
、高圧タービン第１段落圧力検出器からの高圧タービン
流量信号と、高圧タービンバイパスライン流量計もしく
は高圧タービンバイパス弁開度発信器、主蒸気圧力発信
器、主蒸気温度検出器、高圧タービンバイパス弁下流側
圧力発信器および高圧タービンバイパス弁下流側温度検
出器からの信号を入力して演算を行なう流ｆＩｋ演算装
置からの高圧タービンバイパス弁流量信号と、中圧ター
ビン再熱蒸気流入室圧力発信器からの中／低圧タービン
流量信号とを第２加算器に入力して再熱情への流入、流
出蒸気の偏差を求め、この偏差信号を流量／開度変換器
に入力して入力時の高温再熱蒸気温度と前記圧力設定関
数器からの再熱蒸気圧力設定値をパラメータとして低圧
タービンバイパス弁１７ｉ１度制御信号に変換し、この
低圧タービンバイパス弁開度制御信号をゲイン調節器を
介して前記第１加算器に入力してｖａ記圧力演ｔｎａ装
からの低圧タービンバイパス弁開度！＋７　ＷＪ倍信号
加算し、この第１加算器からの低圧タービンバイパス弁
開痘制御信号をタービン負荷急減時に高圧タービンバイ
パス弁が聞くと同時に接続するリレー接点を介して低圧
タービンバイパス弁駆動装置に入力し、この低圧タービ
ンバイパス弁駆動装置により再熱管への流入、流出蒸気
の偏差を相殺するように低圧タービンバイパス弁を駆動
したものである。

（作用） 本発明によれば、ＦＣＢ時および負荷遮断時等のタービ
ン負荷急減時に高圧タービンバイパス弁が開くと同時に
、低圧タービンバイパス弁が再熱蒸気管への流入蒸気と
流出蒸気の変化に即応して自動的に再熱蒸気圧力をボイ
ラ負荷に応じて制ｒｌＡ′１ｊることができる。したが
って、再熱然気圧力が上昇（あるいは下降）する以前に
出入流量の変化を先行して取り入れた先行ｆ［１ｌＪｔ
［Ｉを行なうことができる。

また、一般的にＦＣＢ時および負荷遮断時においては、
ボイラの持つ保有熱容量；Ｂよび蓄圧効果が大きいこと
により、タービン負荷の急減に対応してボイラ負荷を急
減させることができずに、ボイラが過渡的に余＄ＩＭ気
を発生させる。この過渡時においてボイラ再熱器の蒸気
圧力を、タービン負荷に見合った状態とすることは適当
ではない。

このため、ボイラ負荷に見合った適正な圧力設定を与え
、これにより適正な低圧タービンバイパス弁υ１６１１
を行なうことができる。

（実施例） 本発明に係る低圧タービンバイパス弁１１Ｊ　ｉｌｌ装
置の一実施例について添付図面を参照して説明する。

第１図において、第２図および第４図と同一部分につい
ては同一の符号を付して重複説明を省略する。

第１図において、ボイラ制御装置４５のボイラ負荷信号
を圧力設定関数器Ｉ器４６により再熱蒸気圧力設定値と
し、加算器３６で再熱蒸気圧力発信器２７の実圧力信号
と比較し、その偏差を圧力演算装置３７で演口し、その
出力で第１加算器としての加算器４７、リレー接点４８
Ｊ３よび加算２Ｓ４９を介して、低圧タービンバイパス
弁１９の弁駆動装置３８を駆動プる。

一方、高圧タービン第１段落圧力発信７ｊｉ３２の高圧
タービン負荷相当信号を負荷／流伊変換器５０を介して
高圧タービン流量信号に変換して加紳器５１に加算する
。また、高圧タービンバイパスライン１８に設けた流量
計２９力日らの高圧タービンバイパス弁流量信号を加綽
器５１に加算する。

高圧タービンバイパスライン１８に流量計２９がない場
合には、高圧タービンバイパス弁１７の弁部ｔＩＪ装置
３８に設置した差動トランス等の高圧タービンバイパス
弁開度発信器５２の弁開度信号と、主蒸気圧力発信器２
５の主蒸気圧力信号と、高圧タービンバイパス弁下流側
圧力発信器３０の圧力信号と、主蒸気管３に設置した主
蒸気温度検出器２６からの主蒸気温度検出信号と、高圧
タービンバイパス弁下流側温度検出器３１の温度検出信
号とから高圧タービンバイパス弁１７の流量を演算する
流量演算装置５３からの高圧タービンバイパス弁流量信
号を加算器５１に加算する。

また、中圧タービン再熱蒸気流入室圧力発信器３３の出
力する中／低圧タービン負荷相当信号を負荷／流量変換
器５４で中／低圧タービン流量信号に変換して加算器５
１で減搾する。

加算器５１で演算する再熱管８．１０への流入と流出蒸
気流ｍの偏差信号は、流量／開度変換器５５に送られ、
ここで再熱蒸気温度検出器２８の再熱蒸気温度と、前記
圧力設定関数器４６の再熱蒸気圧力設定値をパラメータ
として低圧タービンバイパス弁１９の開度を演算し、低
圧タービンバイパス弁開度Ｍ　Ｉｌｌ信号をゲイン調節
器５６を介して前記加算器４７に加算する。

なお、高圧タービンバイパス弁１７が開いた条件で低圧
タービンバイパス弁１つの上記ｔ／ＩｗＪ系を自動（Ａ
ＵＴＯ）にするように、高圧タービンバイパス弁１７の
弁駆動装置３８に設置した高圧タービンバイパス弁１７
の開き始めを検出するリミットスイッチ等の位置検出器
５７からの信号をリレー回路５８に入力し、高圧タービ
ンバイパス弁１７が聞き始めると、リレー接点５９によ
り弁閉バイアス６０を切り離し、リレー接点６１により
圧力演算装置３７のリセットワインドアップ防止装置を
切り離し、リレー接点４８により加Ｃ）器４７と４９を
接続して、圧力演算装置３７．ｆブよび流ｍ／聞度変換
器５５からの低圧タービンバイパス弁開度υｌ１２１Ｉ
信号を低圧タービンバイパス弁１９の弁駆動装置３８側
へ連絡する。

次に上記実施例の作用について説明する。

再熱管８，１０の圧力を制御するに際し、再熱管８，１
０への流入蒸気量を、高圧タービン６を通って流入する
分については高圧タービン第１段落圧力発信器３２によ
って検知し、高圧タービンバイパス弁１７を通って流入
する分については流量計２９もしくは高圧タービンバイ
パス弁開度発信器５２、主蒸気圧力発信器２５、高圧タ
ービンバイパス弁下流側圧力発信器３０、主蒸気温度検
出器２６、高圧タービンバイパス弁下流側温度検出器３
１の各出力を流示紡搾装首５３で演律して検知し、再熱
管８，１０からの流出蒸気Ｒは中／低圧タービン１３．
１４．１４’　を通って流出するのを中圧タービン再熱
蒸気流入室圧力発信器３３により検知し、検知した信号
をそれぞれ流量相当信号に揃えて流出、流入蒸気量のバ
ランス状態を加算器５１により演算して偏差を求める。

そして、Ｆ１ａ時や負荷遮断時等のタービン負荷急減時
において過渡的にその偏差が生じた場合に、流量／開度
変換器５５により、そのときのボイラ負荷に応じた再熱
蒸気圧力設定値を圧力設定関数器４６により検知すると
共に、そのときの再熱蒸気温度を再熱蒸気温度検出器２
８により検知しつつ低圧タービンバイパス弁１９の開度
を演算し、圧力？ｊｉｙ１Ｎ装置３７をバイパスして、
直接低圧タービンバイパス弁１９をその弁駆動装置３８
を介して駆動し、再熱情８．１０流入、流出然気間の偏
差を相殺するように低圧タービンバイパス弁１９を開閉
し、この低圧タービンバイパス弁１９を流れる再熱管８
，１０からの流出蒸気量を加減する。

したがって、第３図に示すように、ＦＣＢ時Ｊ′３よび
負ｖＪ遮断時等のタービン負荷急減時に、高圧タービン
バイパス弁１７が聞くと同時に低圧タービンバイパス弁
１９が再熱管８，１０への流入蒸気と流出蒸気の変化に
即応して自動的に再熱蒸気圧力をボイス負荷に応じて制
御することができ、再熱蒸気圧力が上昇（あるいは下降
〉する以ｎηに出入流堡の変化を先行して取り入れた先
行制御を行なうことができる。

このように上記実施例によれば、再熱管８，１０に対す
る流入、流出蒸気量のアンバランス（偏差）により直接
、その偏差を相殺するように低圧タービンバイパス弁１
９を制御するから、従来のように流入、流出然気のアン
バランスにより再熱管８，１０の圧力が上昇または下降
してから圧力演算装置３７が作ｆｈ　して、低圧タービ
ンバイパス弁１９を制ｍ！する場合に比較して、遥かに
早い低圧タービンバイパス弁１９の制御が可能になる。

特に、高温再熱管１０、再熱器９、低湿再熱管８の容量
が大きく、流入、流出蒸気量にアンバランスがあった場
合、圧力が上界し過ぎ、または下降し過ぎて、低圧ター
ビンバイパス弁１９をモリ御しても、その容積に蓄積さ
れた蒸気量の偏差（アンバランス）分の総量が大きく、
これを直ちに除去するのに時間が１１）るような場合に
有効である。

本実施例は、再熱管８，１０、再熱器９への蒸気の流入
、流出ωの偏差を常に監視し、その偏差により直接低圧
タービンバイパス弁１９を駆動して、直ちに偏差を相殺
することができ、圧力が上昇または下降する以前に制御
を行なう先行予知制御を行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、再熱蒸気圧力が上昇または下降する以
前に再熱管への流入、流出蒸気の偏差を相殺するように
、直接低圧タービンバイパス弁を駆動する先行予知圧力
制御を行なうことができ、ＰＣＢや負荷遮断時のような
タービン負荷急減時に過渡的に再熱蒸気圧力が異常上昇
したり、安全弁が作動したりすることのない安全な低圧
タービンバイパス弁制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る低圧タービンバイパス弁制御］装
置の一実施例を示す系統構成図、第２図はタービンバイ
パスシステムを有する発電システ、ムを示す系統構成図
、第３図は上記実施例の作用を説明する図、第４図は従
来のタービンバイパス弁制罪装置の一例を示す系統構成
図、第５図は従来のタービンバイパス弁制御装置の作用
を説明する図である。 １７・・・高圧タービンバイパス弁、１９・・・低圧タ
ービンバイパス弁、２５・・・主蒸気発信器、２６・・
・主蒸気温度検出器、２７・・・再熱蒸気圧力発信器、
２８・・・再熱蒸気温度検出器、２９・・・流量計、３
０・・・高圧タービンバイパス弁下流側圧力発信器、３
１・・・高圧タービンバイパス弁下流側温度検出器、３
２・・・高圧タービン第１段落圧力発信器、３７・・・
圧力演算装置、３８・・・弁駆動装置、４５・・・ボイ
ラυＩ＠装置、４６・・・圧力設定関数器、４７・・・
加篩器、４８・・・リレー接点、５０・・・負荷／流伍
変換器、５１・・・加算器、５２・・・高圧タービンバ
イパス弁開度発信器、５３・・・流量演算装置、５４・
・・負荷／流量変換器、５５・・・流Ｍ／聞度変換器、
５６・・・ゲイン：ＪＪＷＪ器、５７・・・位２検出器
、５８・・・リレー回路。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第１図 １゜ 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ制御装置からのボイラ負荷信号を圧力設定関数器
   を介して再熱蒸気圧力設定値とし、この再熱蒸気圧力設
   定値と再熱蒸気実圧力との偏差を圧力演算装置で演算し
   、この圧力演算装置からの低圧タービンバイパス弁開度
   制御信号を第１加算器に入力する一方、高圧タービン第
   １段落圧力検出器からの高圧タービン流量信号と、高圧
   タービンバイパスライン流量計もしくは高圧タービンバ
   イパス弁開度発信器、主蒸気圧力発信器、主蒸気温度検
   出器、高圧タービンバイパス弁下流側圧力発信器および
   高圧タービンバイパス弁下流側温度検出器からの信号を
   入力して演算を行なう流量演算装置からの高圧タービン
   バイパス弁流量信号と、中圧タービン再熱蒸気流入室圧
   力発信器からの中／低圧タービン流量信号とを第２加算
   器に入力して再熱管への流入、流出蒸気の偏差を求め、
   この偏差信号を流量／開度変換器に入力して入力時の高
   温再熱蒸気温度と前記圧力設定関数器からの再熱蒸気圧
   力設定値をパラメータとして低圧タービンバイパス弁開
   度制御信号に変換し、この低圧タービンバイパス弁開度
   制御信号をゲイン調節器を介して前記第１加算器に入力
   して前記圧力演算装置からの低圧タービンバイパス弁開
   度制御信号と加算し、この第１加算器からの低圧タービ
   ンバイパス弁開度制御信号をタービン負荷急減時に高圧
   タービンバイパス弁が開くと同時に接続するリレー接点
   を介して低圧タービンバイパス弁駆動装置に入力し、こ
   の低圧タービンバイパス弁駆動装置により再熱管への流
   入、流出蒸気の偏差を相殺するように低圧タービンバイ
   パス弁を駆動したことを特徴とする低圧タービンバイパ
   ス弁制御装置。