JPH03151503A - タービン制御装置及びタービン過速度検出器 - Google Patents

タービン制御装置及びタービン過速度検出器

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JPH03151503A
JPH03151503A JP28925789A JP28925789A JPH03151503A JP H03151503 A JPH03151503 A JP H03151503A JP 28925789 A JP28925789 A JP 28925789A JP 28925789 A JP28925789 A JP 28925789A JP H03151503 A JPH03151503 A JP H03151503A
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JP
Japan
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turbine
steam
speed
control device
acceleration
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JP28925789A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Takahashi
康弘 高橋
Takumi Kawai
河合 巧
Sadao Yanagida
柳田 貞雄
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は、タービンの過速度検出及び抑制手段に係り、
特に、蒸気加減弁を急閉又は急開するに好適なタービン
制御装置及びタービン過速度検出器に関する。
〔従来の技術〕
従来のタービン制御装置においては、特開昭63−20
1303号公報に記載のように、発電機出力検出値に応
じてオンオフされる電磁弁を、蒸気加減弁制御油圧回路
の蒸気圧力調節器と直列に組み込み、負荷遮断時は、@
磁弁を介して蒸気加減弁を急閉させてタービン速度を制
御していた。
また、事業用タービン制御装置では、変流器で検出した
発電機電流と、タービン出力信号である圧力検出器で検
出した高圧タービン排気圧信号の偏差が40%以上であ
る時に、負荷遮断が発生したことを検知するパワーロー
ドアンバランスリレー (Power Load Un
balance Re1ay)回路を備え、パワーロー
ドアンバランスリレー回路が動作したことにより、蒸気
加減弁の急閉電磁弁を励磁し、蒸気加減弁を急閉させて
いた。
な゛お、この種の装置として関連するものに、例えば特
開昭62−261606号公報、特開昭63−7150
3号公報及び特開昭63−94002号公報等が挙げら
れる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のタービン制御装置あっては、負荷遮断時のタービ
ン過速度トリップを防止することを目的として、負荷遮
断を検出するために、発電機出力検出器、変流器及び圧
力検出器等を設け、また蒸気加減弁を急閉させる電磁弁
を必要としていたため、タービン制御装装置の低廉化の
点について考慮されておらず1機器類の定期点検を要す
る等、タービン制御装置のコストアップという問題点が
あった・ 本発明の目的は、負荷遮断を検出するための検出器、及
び蒸気加減弁を急閉させる電磁弁を不要とし、装置の低
廉化及び保守時間を削減できるタービン制御装置及びタ
ービン過速度検出器を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記の目的を達成するため、本発明に係るタービン制御
装置は、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業
に用いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン
制御装置おいて、タービン速度からタービンの過速度を
判定して蒸気加減弁を急閉しタービンの過速度トリップ
を防止するとともに、過速度の抑制後に蒸気加減弁の急
閉を解除する加速度リレー回路を設けた構成とする。
そして、加速度リレー回路は、タービン速度を微分して
タービン加速率を算出する微分器と、タービンが定格速
度以上であることを判定する比較器と、開度要求信号を
切替える切替器とからなる構成である。
また、加速度リレー回路の出力信号は、蒸気加減弁に直
接入力されるとともに、蒸気加減弁を、負荷遮断時に急
閉又は再併入時に急閉を解除させる構成でもよい。
さらに、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業
に用いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン
制御装置において、負荷遮断時に蒸気加減弁を急閉して
タービンが減速するまで保持し、その減速を検出して蒸
気加減弁の急閉を解除する加速度リレー回路を設けた構
成とする。
そして、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業
に用いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン
制御装置において、タービン速度の急激な変化からター
ビンの故障を判定してタービントリップ信号を出力させ
る加速リレー回路を設けた構成である。
また、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に
用いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制
御装置において、タービン速度からタービン加速率を算
出し、タービン起動昇速時に熱応力限界を超えるタービ
ン加速率で昇速していることを警報装置に信号出力する
加速度リレー回路を設けた構成である。
さらに、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業
に用いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン
制御装置において、タービン速度からタービン加速率を
算出してタービン負荷の急激な負荷低下を判定し、蒸気
加減弁開度を所定値に制御する信号を出力する加速度リ
レー回路を設けた構成である。
そしてタービン過速度検出器においては、タービン速度
を入力して微分しタービン加速率を算出する微分器と、
タービンが定格速度以上であることを判定する比較器と
を具備した構成とする。
〔作用〕
本発明によれば、タービン制御装置に加速度リレー回路
を設けたため、タービン速度信号を微分することにより
タービン加速度を求め、このタービン加速度を規定値以
上で、かつタービン速度が定格速度以上の場合は、蒸気
加減弁開度指令信号を瞬時に全開信号に切換え、蒸気加
減弁を急閉させる。タービン速度が定格速度以上である
条件がAND条件であるため、タービン起動、昇速時に
加速度リレー回路が誤動作することがない。
(実施例〕 本発明の一実施例を第1図を参照しながら説明する。
産業用タービン概略の蒸気系統は第1図下部に示すよう
に、ボイラ1で発生した蒸気は、主塞止弁2を経由して
高圧加減弁(蒸気加減弁)3を通り、高圧タービン5a
で膨張して仕事をした後、低圧加減弁(蒸気加減弁)4
に至る。この間に一部の蒸気は油気蒸気5bとしてプロ
セス作業に利用される。低圧加減弁4を通った蒸気は低
圧タービン6aで膨張して仕事した後、排気蒸気6aと
してプロセス作業に利用される。そして、低圧タービン
6aと直結した発電機7により電力が供給される。
タービン制御装置11は、タービン速度及びタービン負
荷だけでなく、産業用タービンの特徴であるプロセス作
業に用いる油気蒸気圧力及び排気蒸気圧力を制御する目
的のため、タービン速度検出器8aで検出したタービン
速度信号8b、油気蒸気圧力検出器9aで検出した油気
圧力信号9b及び排気蒸気圧力検出気10aで検出した
排気圧力信号10bを入力し、高圧加減弁開度指令信号
37b及び低圧加減弁開度指令39bを出力して、高圧
加減弁3及び低圧加減弁4の開度を制御する。
次に、タービン制御装置11の制御について説明する。
タービン速度制御のため入力したタービン速度信号8b
と、制御用計算器又は運転具からの指令によりタービン
速度設定器12aより出力されたタービン速度設定信号
とを減算器13aに入力し。
タービン速度偏差信号13bを算出する。このタービン
速度偏差信号13bを速度調定率比例演算器14aに入
力してタービン速度制御信号14bを算出し、さらに負
荷設定器15aより出力された負荷設定信号15bを加
算器16aで加算し、タービン速度・負荷制御信号16
bを算出する。
また、排気蒸気圧力を制御するため入力した排気圧力信
号10bと、排気圧力信号気19aより出力された排気
圧力設定信号19bとを減算器20aに入力し、排気圧
力偏差信号20bを算出する。この排気圧力偏差信号2
0bを圧力調定率比例演算器21bに入力し、排気圧力
制御信号21bを算出する。産業用タービンでは、発電
よりもプロセス作業用蒸気を優先する場合が多いため、
負荷設定器15aの設定を定格負荷とし、タービ。
ン速度・負荷制御信号16bを排気圧力制御信号21b
より高値としておき、低値選択器17aでて排気圧力制
御信号21bを優先して、タービン負荷信号17bとし
ている。ここで低値選択としている理由は、低値選択の
方がより蒸気加減弁を閉める方向のため、タービンの暴
走を防止する。
すなわち、タービン保護となるからである。
一方、油気蒸気圧力を制御するため入力した抽気圧力信
号9bと、油気圧力設定器22aより出力された抽気圧
力設定信号22bとを減算器23aに入力し、油気圧力
偏差信号23bを算出する。
この油気圧力偏差信号23bを圧力調定率比例演算器2
4aに入力し、油気圧力制御信号24bを算出する。さ
らに、油気蒸気5bを増加するには高圧加減弁3を開い
て低圧加減弁4を閉じ1反対に油気蒸気を減少するには
高圧加減弁3を閉じて低圧加減弁4を開ければよいため
、タービン負荷信号17bに抽気圧力制御信号24bを
加算器18aで加え、高圧加減弁開度要求信号18bを
また、タービン負荷信号17bから油気圧力制御信号2
4bを減算器25bで引き、低圧加減弁開度要求信号2
5bを求める。
加速度リレー回路30は、タービン速度信号8bを微分
器31aに入力してタービン加速度信号31bを求め、
比較器32aでタービン加速度が規定値(この規定値の
求め方については後述する。
)以上の場合はタービン過速度と判定し、タービン過速
度検出信号32bを求める。一方、比較器33aはター
ビン速度信号8bを入力し、タービン速度が定格速度以
上であることを判定し、定格速度到達信号33bを出力
し、論理積判定器34aでタービン過速度検出信号32
bとの論理積をとることによりタービン起動昇速時との
誤検出するのを防止する。論理積判定器34aの出力で
あるタービン過速度判定信号34bは瞬時動作限時復帰
タイマー35aに入力され、過速したタービンが減速を
始めるまで(通常、1〜2秒間)保持される。瞬時動作
限時復帰タイマー35aの出力である加減弁全閉指令信
号35aがONの場合。
すなわち負荷遮断によるタービン過速度が検出された場
合、信号切替器37aにより、高圧加減弁開度指令信号
37bは高圧加減弁開度要求信号18bから、全開信号
発生器36aからの出力である全閉指令信号36bに切
替り、高圧加減弁3を急閉させ、信号切替器39aによ
り、低圧′7!■減弁開度指令信号36bは低圧加減弁
開度要求信号25bから、全開信号発生器38aの出力
である全閉指令信号38bに瞬時に切替り、低圧加減弁
4を急閉させる。
ここで、タービン過速度規定値の求め方について説明す
る。
まず負荷遮断後の瞬時最大速度SMをタービンのエネル
ギーバランスから求める。瞬時最大速度の回転エネルギ
ーをER,定格速度時の回転エネルギーをEs、負荷遮
断後に蒸気加減弁の遅れ動作に対し、タービンに流入す
る蒸気エネルギーをEv、負荷遮断時にタービン及び蒸
気管内にある蒸気エネルギーをETとすればエネルギー
バランスは(1)式となる。
ER:ES+EV十ET   ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・  (1)従って、Es、Ev、E7よ
りERを算出し、タービン及び発電機の慣性モーメント
GD2kg/rrfがわかれば、瞬時最大速度SMは(
2)式となる。
次に、瞬時最大速度SMが算出できれば、瞬時最大速度
へ至るまでの時間でSMを割ることにより、タービン過
速度判定の規定値が得られる。ここで、規定値は必ずタ
ービントリップ速度未満である。なお、加速度リレー回
路30は前記のEvをできるだけ少なくするため蒸気加
減弁を高速で閉めるものである。
本実施例によれば、負荷遮断時のタービン過速度をター
ビントリップ(タービン緊急停止)速度以内に抑制する
ことができるので、タービン過速度トリップを防止し、
かつ再併入のためのタービン起動・昇速までの操作及び
時間が不要となり、つまり、プラントを停止させないた
め、電力及びプロセス作業用蒸気を短時間で復旧できる
効果がある。
次に1本発明の他の実施例を説明する。
それぞれの他の実施例は、前記加速度リレー回路に具備
されるそれぞれの手段の少なくともひとつを有する下記
の加速度リレー回路を設けて構成されている。
すなわち、タービン速度の急激な変化からタービンの故
障を判定してタービントリップ信号を出力させる構成、
そして、タービン速度からタービン加速度を算出し、タ
ービン起動昇速時に熱応力限界を超えるタービン加速率
で昇速していることを警報装置(図示しない)に信号出
力する構成、またタービン速度からタービン加速率を算
出してタービン負荷の急激な負荷低下を判定し、蒸気加
減弁開度を所定値に制御する信号を出力する構成である
一方、タービン過速度検出器は、タービン速度を入力し
て微分しタービン加速率を算出する微分器と、タービン
は定格速度以上であることを判定する比較器とを具備し
た構成である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、タービン制御装置に加速度リレー回路
を設けることにより、タービン過速度の専用検出器及び
蒸気加減弁を急閉するための電磁弁等が不要になって保
守時間が削減できるとともに、コストが低減できる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。 3・・高圧加減弁(蒸気加減弁)、 4・・・低圧加減弁(蒸気加減弁)、 8b・・・タービン速度信号、 11・・・タービン制御装置、 3o・・・加速度リレー回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に用
    いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制御
    装置おいて、前記タービン速度からタービンの過速度を
    判定して前記蒸気加減弁を急閉し前記タービンの過速度
    トリップを防止するとともに、前記過速度の抑制後に前
    記蒸気加減弁の前記急閉を解除する加速度リレー回路を
    設けたことを特徴とするタービン制御装置。 2、加速度リレー回路は、タービン速度を微分してター
    ビン加速率を算出する微分器と、タービンが定格速度以
    上であることを判定する比較器と、開度要求信号を切替
    える切替器とからなることを特徴とする請求項1記載の
    タービン制御装置。 3、加速度リレー回路の出力信号は、蒸気加減弁に直接
    入力されるとともに、該蒸気加減弁を、負荷遮断時に急
    閉又は再併入時に該急閉を解除させることを特徴とする
    請求項1又は2記載のタービン制御装置。 4、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に用
    いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制御
    装置において、負荷遮断時に蒸気加減弁を急閉してター
    ビンが減速するまで保持し、その減速を検出して前記蒸
    気加減弁の前記急閉を解除する加速度リレー回路を設け
    たことを特徴とするタービン制御装置。 5、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に用
    いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制御
    装置において、前記タービン速度の急激な変化からター
    ビンの故障を判定してタービントリップ信号を出力させ
    る加速リレー回路を設けたことを特徴とするタービン制
    御装置。 6、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に用
    いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制御
    装置において、前記タービン速度からタービン加速率を
    算出し、タービン起動昇速時に熱応力限界を超える前記
    タービン加速率で昇速していることを警報装置に信号出
    力する加速度リレー回路を設けたことを特徴とする タ
    ービン制御装置。 7、タービン速度、タービン負荷及びプロセス作業に用
    いる蒸気圧力を蒸気加減弁により制御するタービン制御
    装置において、前記タービン速度からタービン加速率を
    算出して前記タービン負荷の急激な負荷低下を判定し、
    蒸気加減弁開 度を所定値に制御する信号を出力する加
    速度リレー回路を設けたことを特徴とするタービン制御
    装置。  8、タービン速度を入力して微分しタービン加速率を算
    出する微分器と、タービンが定格速度以上であることを
    判定する比較器とを具備したことを特徴とするタービン
    過速度検出器。
JP28925789A 1989-11-07 1989-11-07 タービン制御装置及びタービン過速度検出器 Pending JPH03151503A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1870565A1 (de) * 2006-06-23 2007-12-26 Siemens Aktiengesellschaft Vermeidung unzulässig hoher Drehzahlen an Turbosätzen

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