JPH0286903A - 地熱蒸気タービンバイパス制御装置 - 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） 本発明は地熱蒸気タービンバイパス制御装置に係り、特
に蒸気タービンの非常停止事故が発生した場合において
も、駆動用蒸気の圧力変動を抑制し、他の蒸気タービン
の運転に及ぼす影響を低減した地熱蒸気タービンバイパ
ス制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の地熱蒸気タービンプラントの概略系統およびその
バイパス制御装置について、第５図および第６図を参照
して説明する。

第５図は地熱蒸気タービンプランＩ・の概略構成を示す
系統図であり、タービンに供給する蒸気量を調整する加
減弁１と、蒸気タービン２の蒸気入口第１段の圧力を検
出する第１段旺力検出器３と、蒸気タービン２に直結さ
れた発電機４と、タービン２から排出された蒸気を冷却
水５によって冷却して復水６とする復水器７と、蒸気井
戸からの蒸気を直接復水器７に案内するバイパス管８と
、バイパス管８に介装され、バイパス蒸気量を調整する
バイパス弁９と、バイパス管８における主蒸気の圧力を
検出する主蒸気圧力検出器１０などから構成される。

蒸気井戸から採取された駆動用蒸気は、加減弁１で流量
を調整された後に蒸気タービン２に送給される。送給さ
れた蒸気は蒸気タービン２に回転力を付与した後に、自
らは復水器７に案内され、ここで冷却水５と熱交換する
ことにより冷却されて復水６となって排出される。蒸気
タービン２の回転エネルギは、発電機４によって電気エ
ネルギーに変換される。

蒸気タービン２等に異常が発生した場合、加減弁１が急
閉されて蒸気タービン２が非常停止する。

このとき蒸気井戸からの蒸気を急激に減少させることは
困難であるため、バイパス弁９が開放され、蒸気はバイ
パス管８を通り直接復水器７に導かれ、復水６として排
出される。

一方第６図は従来のバイパス制御装置の構成を示すブロ
ック図であり、主蒸気検出器１０は、蒸気井戸からの蒸
気圧力を検出する。主蒸気圧力検出器１０からの検出信
号および圧力設定器１１からの圧力設定信号は、比較器
１２で比較され、その偏差信号が圧力調節器１３に入力
される。比較器１４には、圧力調節器１３からの調節信
号と、バイパス弁開度検出器１５からの実開度信号とが
入力され、両信号に偏差を生じた場合には、その偏差信
号が調節器１６に出力される。調節器１６は、比較器１
４からの偏差信号に対応するバイパス弁操作信号をバイ
パス弁操作器１７に出力し、バイパス弁操作器１７によ
ってバイパス弁９の開度が調節される。すなわちバイパ
ス弁９の開度は、主蒸気圧力と圧力設定値との偏差を解
消するように制御されている。

このようなバイパス制御装置を備える地熱蒸気タービン
プラントにおいて、何らかの原因で蒸気タービン２が非
常停止した場合、主蒸気の加減弁１が全閉し、蒸気ター
ビン２への蒸気流入が阻止されるため、蒸気井戸からの
蒸気圧力が徐々に上昇する。蒸気の圧力上昇は、主蒸気
圧力検出器１Ｏによって検出され、タービンバイパス制
御装置が動作し、前記手順に従ってバイパス弁９の開度
は、主蒸気圧力と圧力設定値との偏差を解消するように
調整される。従って蒸気井戸からの蒸気圧ツノは、設定
値に保持されるのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来の地熱蒸気タービンバイパス制御装置
によれば、加減弁が急閉止した後に、蒸気井戸からの蒸
気圧力が上昇して初めて動作する機構のため、制ｍ＋動
作の応答が遅く、過渡的に蒸気の圧力が大きく変動する
という問題点があった。

一方、蒸気タービンが非常停止した状態を検出して、バ
イパス弁を急速に全開するように構成することも可能で
ある。しかしこの場合は蒸気の圧力が下がり過ぎて他の
蒸気タービンの運転操作に支障をきたす場合が多い。

いずれにしろ、地熱蒸気タービンプラントにおいては、
単一の蒸気井戸から採取した蒸気を、複数の蒸気タービ
ンに分配して運転される場合が多い。そのため安定した
運転状態を確保するためには、蒸気井戸から採取する蒸
気の圧力変動は極力抑制する必要がある。１台の蒸気タ
ービンが非常停止することによって蒸気の圧力変動が起
こり、他の蒸気タービンの運転状態が不安定になる場合
が多いからである。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、蒸気タービンの非常停止に伴う蒸気圧力の変動を可
及的に抑制し、常に安定した状態で運転を行うことがで
きる地熱蒸気タービンバイパス制御装置を提供すること
を目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明は蒸気タービンに供給
する地熱蒸気流量を調整する加減弁と、蒸気タービンの
非常停止時に地熱蒸気を直接復水器に案内するバイパス
弁とを備えた地熱蒸気タービンバイパス制御装置におい
て、蒸気タービンの非常停止直前における蒸気流量また
は加減弁開成を記憶する記憶回路と、記憶回路の出力に
対応し、非常停止直前にお（ブる蒸気流量と等しいバイ
パス蒸気流量を与えるバイパス弁開度指令信号を出力す
る関数発生器とを備え、非常停止時に上記バイパス弁開
度指令信号によりバイパス弁を急開するバイパス弁急開
回路を設けたことを特徴とする。

（作用） 上記構成に係る地熱蒸気タービンバイパス制御装置によ
れば、蒸気タービンが何らかの原因で非常停止した場合
、非常停止直前における蒸気流量または加減弁開度を記
憶した記憶回路から蒸気流量信号または加減弁開度信号
が関数発生器に出力される。関数発生器はこの出力信号
に対応して、非常停止直前における蒸気流量または加減
弁開度に対応する蒸気流量と等しいバイパス蒸気流量を
与えるバイパス弁開度信号を出力する。そしてバイパス
弁は、非常停止時に蒸気タービンを流れる蒸気量に対応
する開度に急開される。

従って非常停止からの時間遅れもなく、蒸気井戸からの
蒸気のバカ変動を迅速かつ効果的に抑制することができ
る。そのため常に安定した状態で蒸気タービンを運転す
ることができる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について、添付図面を参照して説
明する。第１図は本発明に係る地熱蒸気タービンバイパ
ス制御装置の第１実施例を示したブロック図である。な
お第５図および第６図に示す従来例と同一要素には同一
符号を付してその説明は省略する。

第１図に示す地熱蒸気タービンバイパス制御装置は、蒸
気タービンに供給する地熱蒸気流量を調整する加減弁と
、蒸気タービンの非常停止時に地熱蒸気を直接復水器に
案内するバイパス弁９とを備えた地熱蒸気タービンバイ
パス制御装置において、蒸気タービンの非常停止直前に
おけるタービン蒸気流量を規制するタービン第１段圧力
を記憶する記憶回路としての積分器１８と、積分器１８
の出力に対応し、非常停止直前における蒸気流量と等し
いバイパス蒸気流量を与えるバイパス弁開度指令信号１
９を出力する関数発生器２０とを備え、非常停止時に上
記バイパス弁開度指令信号１９によりバイパス弁９を急
開するバイパス弁急開回路２１を設けて構成される。

また上記バイパス弁急開回路２１は、第１段圧力検出器
３からの圧力信号と積分器１８からの出力信号とを比較
する比較器２２と、タービン非常停止検出器２３の検出
信号により動作し、蒸気タビン運転時に開、停止時に開
となる開閉器２４と、バイパス弁開度指令信号１９およ
び調節器１６からの出力信号のうち、いずれか高値信号
をバイパス弁操作器１７に出力する高値選択器２５と、
積分器１８の信号を減じる負の値を出力する信号発生器
２６と、バイパス弁開度検出器１５からの信号およびバ
イパス弁開度指令信号１９を比較する比較検出器２７と
、比較検出器２７からの偏差信号が＋のとき閉動作し、
−のとき開動作する開閉器２８とを備える。

上記構成の第１実施例において、蒸気タービンを流れる
蒸気量は第１段圧力検出器３によって計測される。第１
段圧力検出器３からの圧力信号３０は比較器２２に入力
される。比較器２２には記憶回路としての積分器１８か
らの積分信号２９も入力され、比較器２２は上記圧力信
号３０と積分信号２９との偏差を算出し、その偏差信号
は開閉器２４を経て積分器１８に入力される。

ここで開閉器２４は、タービン非常停止検出器２３から
停止信号が出力された場合に開となり、その場合、比較
器２２からの信号は積分器１８に入力されない。反対に
タービンが正常に運転されており、タービン非常停止検
出器２３から信号が出力されない場合に、開閉器２４は
閉となり、比較器２２からの信号は積分器１８に入力さ
れる。

積分器１８から出力される積分信号２９は、関数発生器
２０に入力される。関数発生器２０は、蒸気タービンの
第１段圧力として、記憶された蒸気流量と同じバイパス
蒸気流量を与えるバイパス弁開度指令信号１９を出力す
る。

この関数発生器１８の出力特性は、第２図に示すように
、第１段蒸気圧力の変化に対して直線的に増減するバイ
パス弁開度を与える。

関数発生器２０からのバイパス弁開度指令信号１９は、
バイパス弁９の調節器１６からの調節信号とともに高値
選択器２５に入力される。高値選択器２５は、いずれか
高値の信号を制御信号３１としてバイパス弁操作器１７
に出力する。

また関数発生器２０からのバイパス弁開度指令信号１９
およびバイパス弁開度検出器１５からの実際の開度信号
は比較検出器２７に入力される。

バイパス弁開度検出器１５からの信号出力が、関数発生
器２０からの、バイパス弁開度指令信号１９と同じか、
それ以上になった場合に比較検出器２７から、信号が出
力される。比較検出器２７からの信号が出ツノされると
、開閉器２８は閉となり、信号発生器２６からの信号が
積分器１８に入力される。この信号発生器２６には、積
分器１８の出力信号を減じる負の値が設定されている。

比較検出器２７からの出力信号は、積分器１８の出力が
ゼロとなるまで継続的に出力される。

上記のような構成による第１実施例は次のように機能す
る。蒸気タービンが正常に運転され、タービン非常停Ｊ
ト検出器２３からの検出信号が出力されていない場合に
は、積分器１８から出力される積分信号２９は、タービ
ンの第１段圧力検出器３からの圧力信号３０と一致する
ように、比較器２２からの偏差信号が積分器１８に入力
される。

一方蒸気タービンが故障等により非常停止し、タービン
非常停止検出器２３から停止信号が出力された場合、開
閉器２４が開放されるため、積分器１８の出力信号２９
は、その時点における出力値を保持し、変化しなくなる
。すなわち、蒸気タービンのタービン非常停止検出器２
３から信号が出力された直前におけるタービン第１段斤
力検出各３の圧力に相当する蒸気量の信号が、積分器１
８に記憶され、積分信号２９どして出力される。

積分器１８から出力された積分信号２９は、関数発生器
２０に入力され、関数発生器２０は、蒸気タービンの第
１段圧力に相応するバイパス弁開度指令信号１９を高値
選択器２５に出力づる。

一方調節器１６からの信号は零となり、バイパス弁を閉
とする信号が高値選択器２５に出力される。そのため、
高値選択器２５では、関数発生器２０からのバイパス弁
開度指令信号１９が選択されて、バイパス弁操作器１７
へ出力される。

従って、蒸気タービンが故障し、タービン非常停止検出
器２３から停止信号が出力された直前の蒸気タービン第
１段における蒸気の圧力、流量と等しくなるような開度
にバイパス弁９が急開される。

そしてバイパス弁９が急開された後、バイパス弁開度検
出器１５からの検出信号が、関数発生器２０からのバイ
パス弁開度指令信号１９と等しくなったとぎ、比較検出
器２７からの信号が出力される。比較検出器２７からの
信号が出力されると、開閉器２８が閉動作することによ
り、信号発生器２６の信号が積分器１８に入力される。

その１こめ積分信号１８が減算されて、関数発生器２０
から高値選択器２５に入力されるバイパス弁開度指令信
号１９も減少する。

このように第１実施例に係る地熱蒸気タービンバイパス
制仰装冒によれば、蒸気タービンが故障して停止した場
合、タービン非常停止検出器２３からの停止信号が出力
された直前において、タービンを流れていた蒸気流量を
与える開度にバイパス弁９が急開される。したがって、
従来装置のような動作遅れを解消することができる。ま
たバイパス弁急開後は、徐々に従来のバイパス制御に移
行し、蒸気の大きな圧力変動を生じることがない。

そのため蒸気井戸からの蒸気の圧力変動を抑制すること
が可能となり、複数の蒸気タービンを並行して運転して
いる場合においても、一部の蒸気タービンの非常停止に
よる他の蒸気タービンへの影響を小さくすることが可能
となり、常に安定した運転を継続することができる。

次に本発明の第２実施例について、第３図を参照して説
明する。第３図に示す実施例は、蒸気タビンの非常停止
前の運転状態を加減弁開度で検出記憶し、その加減弁開
度にお（）るタービン蒸気流量と等しいバイパス蒸気流
量を与えるバイパス弁開度を与えるように構成したもの
である。

すなわちバイパス弁急開回路２１ａの比較器２２に、ハ
ｌ減弁聞度検出器３２の検出信号を人力するように構成
した点を除いて、バイパス弁急開回路２１ａは、第１実
施例に示すバイパス弁急開回路２１と同一の構成を有す
る。

ここで加減弁開度検出器３２は、本来、加減弁制御装置
の一部であり、蒸気タービンの出力調整を行うために設
けられる。すなわち加減弁開度検出器３２からの検出信
号と、加減弁設定器３３からの設定信号は、比較器３４
で比較され、その偏差信号は調節器３５に入力される。

調節器３５は比較器３４からの偏差信号を解消する方向
に加減弁開度指令信号を加減弁操作器３６に出力する。

そのため加減弁１の開度は、加減弁開度検出器３２から
の検出信号と加減弁設定器３３からの設定信号とが一致
するように制御される。

第２実施例に係る地熱蒸気タービンバイパス制御装置に
おいても、加減弁開度を記憶する積分器１８を設け、ま
た積分器１８の出力に対応するバイパス弁開度指令信号
１９を出力する関数発生器２０を設け、蒸気タービンの
非常停止時にバイパス弁操作器１７を直接操作し、バイ
パス弁を急開するバイパス弁急開回路２１ａを設けてい
るため、バイパス弁９は、第１実施例と同様な手順動作
によって非常停止直前の加減弁開度に対応するタービン
蒸気流量と等しいバイパス蒸気流量を与える開度に迅速
に調整される。そのため蒸気井戸からの蒸気圧力の変動
が抑制され、安定した運転を実施することができる。

次に本発明の第３実施例について、第４図を参照して説
明する。なお第１図、第３図に示す第１実施例および第
２実施例と同一要素には同一符号を付してその説明は省
略する。

第３実施例に係る地熱蒸気タービンバイパス制御装置は
、第１実施例における関数発生器２０の出力であるバイ
パス弁開度指令信号１９を主蒸気圧力値によって補正す
る回路を付加したものである。

ところで第２図に示す第１段蒸気圧力とその圧力に対す
るバイパス弁開度との直線的な関係は、主蒸気圧力が設
計基準圧力と等しいときに成立するものである。しかし
実際には地熱蒸気の発生状況の変化等によって主蒸気圧
力と設計基準圧力とが一致せず、タービン停止前の蒸気
流量と停止後のバイパス蒸気流量とが大きく相違してし
まう場合がある。例えば主蒸気圧力が設計基準圧力より
高い場合は、バイパス弁９を流れる蒸気量はより多くな
り、一方設計基準圧力より低い場合は、バイパス蒸気流
量は低くなる。そのためバイパス弁９の開度制御の精度
が低下し、蒸気井戸からの蒸気の圧力変動が起こり易く
なり、タービンの運転が不安定になるおそれがある。

そこで第３実施例においては、第１実施例の構成に加え
て、主蒸気圧力検出器１０からの検出信号を基準圧力設
定器３７からの設定信号により除算する除算器３８と、
除算器３８からの出力信号によって、関数発生器２０か
らのバイパス弁開度指令信号１９を除算する除算器３９
を設けてバイパス弁急開回路２１ｂを構成している。

上記構成を有する第３実施例において、第１段圧力検出
器３およびバイパス弁開度検出器１５からの検出信号に
基づいて関数発生器２０がバイパス弁開度指令信号１９
を出力するまでの回路の動作は第１実施例と全く同一で
ある。

また関数発生器２０は、タービン第１段圧力として積分
器１８に記憶された蒸気流量と、等しいバイパス蒸気流
量を与えるバイパス弁開度を第２図に示す相関グラフよ
り算出し、バイパス弁開度指令信号１９として出力する
。除算器３８は、主蒸気圧力検出器１０によって検出さ
れた主蒸気圧力を基準圧力設定器３７により設定された
基準圧力で除算する。また除算器３９は、関数発生器２
０からのバイパス弁開度指令信号１９を、前記除算器３
８からの出力信号によって除算する。除算器３９からの
バイパス弁開度指令補正信号４０は、バイパス弁の調節
器１６からの信号とともに高値選択器２５に入力される
。高値選択器２５は上記のいずれか高値信号をバイパス
弁操作器１７に出力する。

一方除算器３９からの、バイパス弁開度指令補正信号４
０は、バイパス弁開度検出器１５からの実際のバイパス
弁開度信号とともに比較検出器２７に入力される。バイ
パス弁開度検出器１５からの開度信号が、除算器３９か
らのバイパス弁開度指令補正信号４０と同等か、それ以
上の値となった場合に、比較検出器２７から信号が出力
される。

比較検出器２７からの信号が出力されると開ｍ器２８は
閉となり、信号発生器２６からの信号が積分器１８に入
力される。信号発生器２６には、積分器１８の信号を減
じる負の値が設定されている。

比較検出器２７からの信号は、積分器１８の出力がゼロ
となるまで出力が継続する。

蒸気タービンが正常番こ運転されており、タービン非常
停止検出器２３から停止信号が出力されていない場合、
積分器１８から出力される信号が、タービンの第１段圧
力検出器３からの検出信号と一致するように、比較器２
２からの偏差信号が積分器１８に入力される。

蒸気タービンが故障等により非常停止し、タビン非常停
止検出器２３から信号が出力されると、開閉器２４が開
くため、積分器１８の出力信号は、その停止直前の信号
を保持し、変化しなくなる。

すなわちタービン非常停止検出器２３から停止信号が出
力された直前におけるタービン第１段圧力検出器３の圧
力に対応する信号が積分器１８に記憶され、出力される
。積分器１８から出力された信号は、関数発生器２０に
入力され、関数発生器２０はバイパス弁開度指令信号１
９を出力する。

次に、本実施例においては、関数発生器２０から出力さ
れたバイパス弁開度指令信号１９を、主蒸気圧力と設計
基準圧力との偏差の大小によって補正する。すなわち、
除算器３８によって主蒸気圧力検出器１６からの検出信
号を、基準圧力設定器３７からの設定信号により除算し
、さらに除算器３９によって関数発生器２０からのバイ
パス弁開度指令信号１９を除算器３８からの出力によっ
て除算したバイパス弁開度指令補正信号４０を高値選択
器２５に出力する。

この補正操作により、主蒸気圧力が設計基準圧力より大
きく変化した場合においても、非常停止直前のタービン
の蒸気流量に相応するバイパス弁開度指令補「信号４０
が、高値選択器２５に高精度で入力される。

一方、調節器１６からの出力信号は、通常ゼロとなって
おり、バイパス弁９を閉止する信号が出力される。その
ため高値選択器２５においては、除算器３９からの信号
が選択されてバイパス弁操作器１７に出力される。従っ
て、タービン非常停止検出器２３から停止検出信号が出
力された直前の蒸気タービン蒸気流量に対応するバイパ
ス蒸気流量を与えるようにバイパス弁９が直ちに所定開
度に開弁される。

バイパス弁が開弁後、バイパス弁開度検出器１５からの
検出信号が、除算器３９からのバイパス弁開度指令補正
信号４０と等しくなったとき、比較検出器２７からの信
号によって開閉器２８が閉となり、信号発生器２６から
の信号が積分器１８に入力される。そのため積分器１８
からの信号は低減され、除算器３９から高値選択器２５
に入力されるバイパス弁開度指令補正信号４０も減少す
る。こうしてバイパス弁９が急開された後は、徐々に従
来のバイパス制御に移行する。

このように第３実施例に係る地熱蒸気タービンバイパス
制御装置においても、蒸気タービンが非常停止した直前
における蒸気タービン蒸気流量に等しいバイパス蒸気流
量を与える開度にバイパス弁が急開されるため、従来装
置のような動作遅れによる蒸気圧力の変動が少なく、常
に安定した運転を継続することができる。

特に第３実施例では、タービン第１段圧力とバイパス弁
開度とから算出したバイパス弁開度指令信号１９を、さ
らに主蒸気圧力と設計圧力とによって補正しているため
、主蒸気圧力の変動があった場合においても、より精度
の高いバイパス制御を行うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り、本発明に係る地熱蒸気タビンバイパス
制御装置によれば、蒸気タービンが何らかの原因で非常
停止した場合、非常停止直前における蒸気流量または加
減弁開度を記憶した記憶回路から蒸気流量信号または加
減弁開度信号が関数発生器に出力される。関数発生器は
この出力信号に対応して、非常停止直前におりる蒸気流
量または加減弁開度に対応する蒸気流量と等しいバイパ
ス蒸気流量を与えるバイパス弁開度信号を出力する。そ
してバイパス弁は、非常停止時に蒸気タービンを流れる
蒸気量に対応する開度に急開される。

従って非常停止からの時間遅れもなく、蒸気井戸からの
蒸気の圧力変動を迅速かつ効果的に抑制することができ
る。そのため常に安定した状態で蒸気タービンを運転す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は本発明において使用する関数発生器の出力特性を示ず
グラフ、第３図は本発明の第２実施例を示すブロック図
、第４図は本発明の第３実施例を示すブロック図、第５
図は従来の地熱蒸気タビンプラントの概略構成を示す系
統図、第６図は従来のバイパス制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービンに供給する地熱蒸気流量を調整する加減弁
   と、蒸気タービンの非常停止時に地熱蒸気を直接復水器
   に案内するバイパス弁とを備えた地熱蒸気タービンバイ
   パス制御装置において、蒸気タービンの非常停止直前に
   おける蒸気流量または加減弁開度を記憶する記憶回路と
   、記憶回路の出力に対応し、非常停止直前における蒸気
   流量と等しいバイパス蒸気流量を与えるバイパス弁開度
   指令信号を出力する関数発生器とを備え、非常停止時に
   上記バイパス弁開度指令信号によりバイパス弁を急開す
   るバイパス弁急開回路を設けたことを特徴とする地熱蒸
   気タービンバイパス制御装置。