JPH0245601A

JPH0245601A - タービン制御装置

Info

Publication number: JPH0245601A
Application number: JP19450488A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nakamura; 均中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1990-02-15

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、タービン制御装置に係り、特に系統周波数の
上昇によってタービン速度が上昇した際における蒸気発
生器の圧力上昇によるトリップを防止し得るようにした
タービン制御装置に関するものである。

（従来の技術）第５図は、一般的な発電プラントの主管系統を示したも
のである６蒸気発生Ｉｌ＃ｌで発生した蒸気は主蒸気管
２を経由し、加減弁４でその量が制御されてタービン５
に流入する。そして、このタービン５で仕事をした蒸気
は復水器Ｌ１で復水される。

また、蒸気発生器１で発生した蒸気のうち加減弁４を経
由してタービン５に流入しなかった蒸気は。

バスバス弁１０を経由して直接復水器１１に流入する。

さらに、タービン５には発電機７が同軸に連結されてお
り、発電機７で発生した電力はしゃ断器８を介して系統
９に供給される。一方、圧力センサ３により主蒸気圧力
を、また速度センサ６によりタービン速度を夫々検出す
るようになっており。

これらの各検出値は上記加減弁４、バイパス弁ｌＯの開
度を制御する際に使用されるパラメータとなるものであ
る。

次に、上述の加減弁４．バイパス弁１０を制御する制御
装置の一例について第６図に従って説明する。加算器２
５では、圧力センサ３で検出された主蒸気圧力Ａと圧力
設定器２０で設定された圧力設定値Ｂとの偏差が演算さ
れる。そして、この偏差に増幅器２１でゲインに工を乗
じたものが圧力制御信号Ｅとなる。ここで、１／に０は
一般に圧力調定率と用される。一方、加算ｉ２６で演算
して得られる速度設定値りと速度センサ６で検出された
タービン速度Ｃとの偏差は、増幅器２２でゲインに２を
乗じられ、その出力である速度制御信号Ｇと負荷設定器
２３で設定された負荷設定値Ｈとを加算器２７で加算し
たものが速度負荷制御信号Ｆとなる。ここで、１／に２
は一般に速度調定率と呼ばれており、例え低値選択器２
４によって圧力制御信号Ｅと速度負荷制御信号Ｆのうち
の低値の方が選択され、これが加減弁流量要求信号しど
なる。そして、圧力制御信号Ｅからこの加減弁流量要求
信号りを差引いたものがバイパス弁流量要求信号にとな
る。

さてかかる制御装置において、発電プラントの通常運転
時には、通例負荷設定値Ｈは実負荷よりも１０％上に設
定されるため、圧力制御信号Ｅの方が速度負荷制御信号
Ｆよりも小さくなり、加減弁流量負荷制御信号りは圧力
制御信号Ｅに等しくなり、バイパス弁流量要求信号には
零となる。すなわち、蒸気発生器１で発生した蒸気は全
て加減弁４を通ってタービン５に流入し、バイパス弁１
０は全閉とするような制御が行なわれる。

次に、このような状態において系統事故等が発生して系
統周波数が上昇し、それにつれてタービン速度Ｃが上昇
した場合を考えてみる。いま、負荷設定値Ｈは実負荷よ
りも１０％上に設定されておン速度Ｃと加減弁流量要求
信号りとの関係を図示すると第７図のようになる。すな
わち、タービン速度Ｃが１００．錦を越えるまでは、負
荷設定値Ｈが実負荷よりも１０％上に設定されているた
め、加減弁流量要求信号しは１００％のままで変わらな
いが。

タービン速度Ｃがｔｏｏ、ｓ％を越えた時点から加減弁
流量要求信号りが下り始め、タービン速度Ｃが１０１．
７５％となった時点で加減弁流量要求信号りは７５％と
なり、　さらにタービン速度Ｃがｔｏｓ、ｓ％となった
時点で加減弁流量信号りは０％となる。換言すると、バ
イパス弁１０の容量が２５％の場合には、タービン速度
が１０１．７５％を越えると、加減弁４の絞りをバイパ
ス弁１０が吸収しきれなくなり、蒸気発生器１の圧力が
次第に上昇して蒸気発生器１はトリップに至る。

上述したように現状の制御装置では、電力系統に事故が
発生して系統周波数が１０１．７５％を越えると、バイ
パス容量が２５％である発電プラントは蒸気発生器１の
圧力が上昇して蒸気発生器１がトリップし、発電プラン
トが停止してしまう。特に、発電プラントが原子力発電
プラントである場合。

その再起動には火力発電プラントに比べて長時間を要し
、電力供給上支障を生ずることになる。そしてかかる問
題は、今後全発電能力に占める原子力発電プラントの比
重が高まるにつれてますます深刻化するものと考えられ
る。

そこで最近では、第８図に示すように制御装置を楕成し
、増幅器２２の後段に第９図のような入出力特性を有す
る関数器３２を設け、タービン速度Ｃが１０１．７５％
［：（１００−ｆ、）％］を越えた時点で一旦加減弁流
量要求償号りを絞ることをやめ、それ以上速度が上昇す
ると保安上問題が生じるような速度［（１００−ｆ３）
％］に到達するまでの間は加減弁流量要求信号りを一定
値とし、タービン速度Ｃが（１００−ｆａ）％を越えた
時点で再び加減弁４を絞るような方式が考えられてきて
いる。

（発明が解決しようとする課題）かかる方式によって、確かに蒸気発生器１の不要なトリ
ップは防止することはできるが、この方式の問題点は負
荷設定値Ｈが実負荷よりも何％上であるかによって、タ
ービン速度ＣがＬＯＬ、７５％の時の加減弁流量要求信
号りが絞られるかが異なることであり、その様子を第１
０図に示している。すなわち、実負荷Ｑ１に対して負荷
設定値Ｈが”ＯｌとＸＯＺの場合で図示のように異なり
、特にタービン速度Ｃがｆ２とｆ、の範囲では例えばＱ
２□でバイパス弁ＩＯ全開まで加減弁４を絞るとすると
、負荷設定値ＨがＱ。１の場合にはバイパス弁ＩＯ全開
に対して（Ｌｔ　　Ｑｚｚ）分余裕のある位置で加減弁
４の絞りみをタービン速度Ｃがｆ３となるまで行なわな
いこととなり、プラントの運転上余剰となった蒸気を吸
収するというバイパス弁１０の能力を十分活用できない
ことになる。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明では、蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの
流入量を制御する加減弁と、上記蒸気発生器で発生した
蒸気のうちタービンへ流入しない蒸気の復水器への流入
量を制御するバイパス弁と。

主蒸気圧力と設定圧力との比較結果ならびにタービン速
度と設定速度との比較結果に基づいて前記加減弁および
バイパス弁の開度を制御することによりタービン速度お
よびタービン入口蒸気圧力を制御する制御装置とを備え
て構成されるタービン制御装置において、負荷設定値と
圧力制御信号との偏差を検出する加算手段と、その加算
器に入力するバイアス手段と、前記加算手段からの出力
をパラメータとした、タービン速度に対する速度制御指
令値を非線形となるための関数器とを設け、系統周波数
が上昇してバイパス弁が全開となるまで速度ではタービ
ン速度に比例した指令値とし、これ以上のタービン速度
上昇では指令値を一定にしてバイパス弁が全開となる加
減弁開度を一定に保つことによりタービン入口蒸気圧力
を一定に保つ。そして、さらに系統周波数が上昇してタ
ービン発電機及び発電所内の設備が許容し得る値を越え
たときには、再びタービン速度に比例して加減弁を閉め
系統周波数上昇による蒸気発生器の圧力上昇を抑制して
上記発生器の非常停止を防止できるようにしたことを特
徴とする。

（作　　用）これにより、タービン発電機および発電所内設備の許容
し得る周波数までの系統周波数異常上昇に対し、発電所
を停止させることなく安全に運転を継続して電力系統の
健全性を保つことが可能となる。

（実　施　例）以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実
施例に係るタービン制御装置の構成図を示したものであ
る。図中、前述した第８図と同一符号は、同−又は相当
部分を示し、第８図の構成と異なる点は、負荷設定値Ｈ
と圧力制御信号Ｅとの偏差を検出する加算器１３と加算
機１３に加えるバイアス１４と、第８図の関数器３２に
換え、加算器１３の出力信号である偏差信号Ｍをパラメ
ータとして入力する関数器１２を設えている点である。

この構成で、加算器１３の入力信号の１つであるバイア
ス１４の値は、バイパス弁１０の容量を設定する。つま
り一般的に知られている２５％バイパスプラントでは２
５％となる。

又このバイパス１４の目的は、バイパス弁ＩＯの容量を
設定することにより、パスバス弁１０全開までは、前述
したように系統周波数上昇に対して加減弁１０は絞り込
むことができ、蒸気発生器１の圧力上昇もまねくことは
な゛いため、関数器１２の特性を入力に対して比例した
直線型特性の出力としておくために設けたものである。

関数器１２は、第８図の関数器３２と異る特性として、
一つは偏差信号Ｍをパラメータとして入力することによ
り、第３図に示すＭｌ又は１Ｍ２を変化させる特性をも
つことである。又、もう一つは、バイパス弁１０が全開
となった時点で、第４図に示す加減弁流量要求信号りを
絞ることをやめ、それ以上タービン速度Ｃが上昇し保安
上問題が生じるようなタービン速度ｆ３に到達すると、
いかなる追従値になっている場合でも再び加減弁流量信
号りを絞る込むような、つまり保安上問題が生じるよう
なタービン速度ｆｔ点の特性は、いかなる場合も変えな
いような特性とするため、第３図に示す速度制御信号Ｇ
に対する関数器出力Ｊの特性を１００ｆ、。

又は１００ｆ、□から１０Ｏｆ、までは一定値とした後
１００ｆ。

から再び速度制御信号Ｇに比例した関数器出力、■とな
るような特性を持つことにある。

ここで前述した偏差信号Ｍの補足説明をすると、〔負荷
設定値Ｈ−圧力制御信号Ｅ〕は、一般に原子炉プラント
では、圧力制御運転となっていることから、加減弁流量
要求信号りに対する負荷設定値Ｈとなり、つまり負荷設
定器の追従値となる。

これは第４図、加減弁流量要求信号りで示すし、に対す
るり。、又はり。２となる１次にバイアス１４値は、前
述したようにバイパス弁１０の容量を設定していること
から、バイパス弁の全開相当の加減弁流量要求信号とな
る。つまり、偏差信号Ｍを第４図でいい変えろと、加減
弁流量要求信号しに示す。ＬＯＩ又はり。７からＬ２ま
での加減弁流量要求信号（Ｌｏ、又はり、、−ＬＤとな
る。

以上から、例えばバイパス容量２５％プラントを相定し
た場合、第４図に示すＬ０特性は、一般に言う追従値０
％の特性を示し、この場合、偏差信号Ｍは、〔負荷設定
値Ｈ＝圧力制御信号Ｅ〕となっていることから、バイア
ス１４の一２５％値だけとなり、第３図に示す（１００
ｆ、。９Ｍ。）から（１００ｆ、、　Ｍ。）を通るよう
な関数となり、第４図で示す（Ｌ、、　ｆ２．）から（
Ｌ、、ｆ３）を通るＬ０特性となる。

又、第４図に示すし、特性は、一般に言う追従値〔Ｌｏ
ｌ−し、〕％の特性を示し、　この場合偏差信号Ｍは、
　（Ｌｏｔ　　Ｌｔ）　　２５％値となり第３図に示す
（１００ｆ７１．Ｍ□）から（１００ｆ、　、町）を通
るような関数となり、第４図で示す（Ｌｉ−ｆｉ、）か
ら（Ｌａ、　ｆ３）を通るＬ１特性となる。

上述したように本実施例によれば、負荷設定値Ｈが１２
１１１１　ｇｏｌと異なる場合においても、系統周波数
の上昇に伴って加減弁４が絞り込まれ、バイパス弁１０
が全開となった時点つまり第２図中の加減弁流量要求信
号りが２２となった時点で、速度調定率を切換え加減弁
４の開閉を一定に保ち、系統周波数がｆｊまでつまりタ
ービン速度Ｃがｆ、まで上昇した時点で、再度速度調定
率を切換え加減弁４の絞り込みが行なわれることになる
。

従って、系統周波数上昇時にバイパス弁１０が全開とな
る時点で加減弁４の開度を発電プラントの許容し得る周
波数まで一定とすることにより、タービン入口蒸気圧力
を一定に保つことができる。

また、系統周波数の異常上昇によってタービン入口圧力
高から蒸気発生器１停止に到るのであるが。

この停止に到る上限周波数が本実施例では従来よりも高
い値となるため、発電プラント停止頻度を減少すなわち
稼動率を向上させることができろ。

さらに、その制御方式としてバイパス弁容量を有効的に
生かすことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、系統周波数が上昇
してバイパス弁が全開となるまでタービン速度に比例し
た指令値としてこれ以上の実速度上昇では指令値を一定
にしてバイパス弁が全開となる加減弁開度を一定に保つ
ことによりタービン入口蒸気圧力を一定に保つ。そして
、さらに系統周波数が上昇してタービン発電機及び発電
所内の設備が許容し得る値を越えたときには、再び実速
度に比例して加減弁を閉め系統周波数上昇による蒸気発
生器の圧力上昇を抑制し、発電所を停止させることなく
安全に運転を継続して電力系統の健全性を保つことが可
能な極めて信頼性の高いタービン制御装置が提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示すブロック構成図、第
２図および第３図は同実施例における作川を説明するた
めの特性図、第３図は第１図における関数器の入出力特
性を示す特性図、第５図は一般的な発電プラントの主管
系統を示すブロック構成図、第６図は従来のタービン制
御装置の一例を示すブロック構成図、第７図は第６図に
おける作用を説明するための特性図、第８図は従来のり
−ビン制御装置の一例を示すブロック構成図、第９図は
第８図における関数器の入出力特性を示す特性図、第１
０図は第８図における作用を説明するための特性図であ
る。１・・・蒸気発生器、　　　　２・・・主蒸気管、３・
・・圧力センサ、　　　４・・・加減弁、５・・・ター
ビン、　　　　　６・・・速度センサ、７・・・発電機
、　　　　　　８・・・しゃ断器。９・・・系統、　　　　　　１０・・・バイパス弁、１
１・・・復水器、　　　　　１２．３２・・・関数器、
１３、２５．２６．２７．２８・・・加減弁。１４・・・バイアス、２０・・・圧力設定器、２１、２
２・・・増幅器、　　　２３・・・負荷設定器、２４・
・・低蒸選択器。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第図と第図第　５第図１　　　　；ｌｏｏ、５　　ｕ；ｔ、’７５第図

Claims

【特許請求の範囲】

蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの流入量を制御
する加減弁と、前記蒸気発生器で発生した蒸気のうちタ
ービンへ流入しない蒸気の復水器への流入量を制御する
バイパス弁と、主蒸気圧力と設定圧力との比較結果なら
びにタービン速度と設定速度との比較結果に基づいて前
記加減弁およびバイパス弁の開度を制御することにより
タービン速度およびタービン入口蒸気圧力を制御する制
御装置とを備えて構成されるタービン制御装置において
、負荷設定値と圧力制御信号との偏差を検出する加算手
段と、この加算手段に一定の信号を加えるバイアス手段
と、前記加算手段の出力する偏差をパラメータとするこ
とで、タービン速度に対する速度制御指令値を非線形と
なるための関数器とを設け、系統周波数上昇時、前記バ
イパス弁が全開となるまでタービン速度に比例して指令
値とし、これ以上の実速度上昇では指令値を一定にして
バイパス弁が全開となる加減弁開度を一定に保つことに
よりタービン入口蒸気圧力を一定に保ちさらに系統周波
数が上昇してタービン発電機及び発電所内の設備が許容
し得る値を越えたときには、再び実速度に比例して加減
弁を制御することを特徴とするタービン制御装置。