JPH03267512A - 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、ガスタービンサイクルおよび蒸気タービンサ
イクルが排熱回収ボイラを介して結合されているコンバ
インド発電プラントに設置される蒸気タービン制御装置
に関する。

（従来の技術） コンバインド発電プラントの蒸気サイクルは、第４図に
示すようになっている。排熱回収ボイラ１はガスタービ
ンからの排熱エネルギーにより蒸気を発生するもので、
この排熱回収ボイラ１内の高圧ドラム２および低圧ドラ
ム３で発生した蒸気を蒸気タービン４の高圧蒸気加減弁
５および低圧蒸気加減弁６を各々通し蒸気タービン４に
供給する。そして、蒸気エネルギーを蒸気タービン４の
回転エネルギーに変換し、蒸気タービン４と同一軸で連
結されている発電機７から電気を出力するように構成さ
れている。

また、高圧ドラム２および低圧ドラム３で発生した蒸気
は、高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６の手前に
設けられている高圧蒸気バイパス弁８および低圧蒸気バ
イパス弁９により直接復水器１０に供給できるように構
成されている。第５図は。

このような蒸気サイクルの高圧蒸気加減弁５および低圧
蒸気加減弁６の制御ブロック図である。なお、高圧と低
圧の制御ブロックの内容は、実質的に同等であるため、
第５図では便宜上蒸気加減弁の制御ブロックとして表現
している。実際には高圧用と低圧用が設けられる。蒸気
加減弁の制御ブロックは、第５図に示すように速度制御
器１１の出力信号と負荷制御器１２の出力信号を加算し
た信号と、負荷制限器１３の出力信号とを各々底値選択
器１４に入力し、選択された信号を蒸気加減弁開度設定
信号にするように構成されている。負荷制御器１２は設
定器１５の出力信号と積分器１６の出力信号との偏差を
変化率制限器１７に通し、その出力信号を積分器１６に
入力し、その出力信号を負荷制御器１２の出力信号にな
るように構成されている。負荷制限器１３は負荷制御器
１２の出力信号に極性がプラスのバイアス信号を加算し
た値に追従しており、通常、低値選択器１４で選択され
ることはない。

このように構成された蒸気タービン４の運転は、ガスタ
ービン起動後、排熱回収ボイラ１の入口ダンパを徐々に
開き、排熱回収ボイラ１に入るガスタービン排熱ガス量
を増やし、高圧ドラム２および低圧ドラム３内の水を徐
々に蒸発させる。その後、高圧ドラム２から出力される
高圧蒸気の状態が蒸気タービン４を起動させうる状態に
なったならば、高圧蒸気加減弁５の速度制御器１１の出
力を増加させる。これにより、定格速度に到達すると、
発電機７を電力系統に併入し、初負荷を確保するまでの
起動を負荷制御器１２にて行なう。この蒸気タービン４
の起動の間、高圧蒸気バイパス弁８および低圧蒸気バイ
パス弁９は、図示はしてないが。

高圧ドラム２および低圧ドラム３の出口圧力が所定値に
維持されるように制御されている。この所定値は、蒸気
タービン４の起動後、高圧蒸気バイパス弁８および低圧
蒸気バイパス弁９が確実に全閉するようにするため、高
圧ドラム２および低圧ドラム３の定格圧力値よりも多少
高い値に設定されている。つまり、高圧蒸気加減弁５が
開くことに伴い、高圧ドラム２の出口蒸気圧力が降下し
ようとするので、これを補償するべく高圧蒸気バイパス
弁８が閉まっていく。

蒸気タービン４が初負荷保持完了すると、高圧蒸気加減
圧５および低圧蒸気加減弁６の負荷制御器１２内の設定
器１５を全開に設定する。そうすると、変化率制限器１
７で設定されている変化率で負荷制御器１２の出力信号
が増加し、高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６が
徐々に開いていく。そして全開もしくは相当値に到達す
ると、蒸気タービン４の起動は完了する。

この蒸気タービン４の負荷上昇の間、高圧蒸気バイパス
弁８および低圧蒸気バイパス弁９は、高圧蒸気加減弁５
および低圧蒸気加減弁６が開くことに伴ない、高圧ドラ
ム２および低圧ドラム３の出口蒸気圧力が降下しようと
するのを補償するべく、徐々に閉まっていく、そして、
高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６が全開もしく
は相当値に到達する前に全閉する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような蒸気タービン制御装置では、高圧
蒸気バイパス弁８および低圧蒸気バイパス弁９が全閉し
てから高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６が全開
もしくは相当値に到達するまでの間、高圧ドラム２およ
び低圧ドラム３の出口蒸気圧力は、どこからも制御され
ないので、高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６が
開くことに伴い、定格圧力値よりも多少高い値から徐々
に降下していた。高圧蒸気バイパス弁８および低圧蒸気
バイパス弁９が全閉する時期は、排熱回収ボイラ１の起
動進行状態によって左右され、起動進行が遅れると、高
圧ドラム２および低圧ドラム３の出口蒸気圧力を維持し
ようとして早目に全閉するので、制御されない時間が長
くなっていた。

すなわち、排熱回収ボイラ１の状態によっては、高圧ド
ラム２もしくは低圧ドラム３の出口圧力が異常に低下し
たり、急低下することがあった。このような状態が発生
すると、図示していない給水流量の調節により高圧ドラ
ム２および低圧ドラム３の水位を制御しているドラム水
位制御への外乱となり、場合によっては、高圧ドラム２
もしくは低圧ドラム３の水位が異常に高くなったり、異
常に低くなるという問題があった。ドラム水位が異常に
高くなった場合は蒸気が湿り傾向となり、蒸気タービン
４の翼を損傷することがあるため蒸気タービン４を緊急
停止させる必要があり、ドラム水位が異常に低くなった
場合は、高圧ドラム２もしくは低圧ドラム３が空だき状
態になるため排熱回収ボイラ１の入熱を遮断し、蒸気タ
ービン４を停止させる必要があった。

本発明は高圧蒸気バイパス弁８もしくは低圧蒸気バイパ
ス弁９が全閉した後、排熱回収ボイラ１の起動進行状態
に応じて蒸気タービン４の負荷上昇を行うとともに、排
熱回収ボイラ１の状態が異常になった時それを抑制させ
るようにして、蒸気サイクルの安定した運転を行なうこ
とのできる蒸気タービン制御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、蒸気タービンが定格回転数になるように蒸気
加減弁に開度指令を与える速度制御器と、蒸気タービン
が定格回転数になった後蒸気バイパス弁が全開となるま
で所定の変化率で蒸気加減弁に開度指令を与える第１の
負荷制御手段と、蒸気バイパス弁全開後蒸気加減弁が全
開となるまで排熱回収ボイラの出口蒸気圧力の変化率に
基づいてその出口蒸気圧力が急変しないような開度指令
を与える第２の負荷制御手段とを備えている。

（作用） 本発明では、蒸気タービン４起動後、高圧蒸気加減弁５
もしくは低圧蒸気加減弁６が全開に到達する前に高圧蒸
気バイパス弁８もしくは低圧蒸気バイパス弁９が全開に
なったとき、高圧蒸気加減弁５もしくは低圧蒸気加減弁
６の設定器１５および変化率制限器１７による負荷制御
器１２の出力信号の増加を停止させ、その後の排熱回収
ボイラ１の起動進行により上昇する高圧ドラム２および
低圧ドラム３の出力蒸気圧力の変化率により高圧蒸気加
減弁５もしくは低圧蒸気加減弁６の負荷制御器１２の出
力信号の増加率を調整することにより加減弁を開けて、
全開まで起動させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は本発明に
よる蒸気加減弁制御ブロックを示す構成図であり１図中
、第５図に示した従来例と同一相当部分には同一符号を
付し説明は省略する。従来例と異なる点は、従来の負荷
制御器１２の機能を第１の負荷制御手段１２Ａとし、新
たに第２の負荷制御手段１２Ｂを設けた点である。すな
わち、第２の負荷制御手段１２Ｂを設け、排熱回収ボイ
ラ出口蒸気圧力の実測信号を入力し、この値と積分器１
８の出力信号の偏差を変化率制限器１９に入力し、出力
される信号を積分器１８に入力し、出力される信号を圧
力設定値とした点と、この圧力設定値と排熱回収ボイラ
出口蒸気圧力の実測信号との偏差信号と、変化率制限器
１７から出力される信号とをスイッチ２０により切替え
るようにした点である。この構成は、高圧蒸気加減弁５
および低圧蒸気加減弁６について実質上同一であり、実
際は、各々に設けられる。排熱回収ボイラ１の出口蒸気
圧力は、高圧蒸気加減弁５の場合、高圧ドラム出口蒸気
圧力であり、低圧蒸気加減弁６の場合、低圧ボイラ出口
蒸気圧力である。

以上の構成により、蒸気タービン起動後、高圧蒸気加減
弁５もしくは低圧蒸気加減弁６が全開に到達する前に、
高圧蒸気バイパス弁８もしくは低圧蒸気バイパス弁９が
全開になった場合、スイッチ２０の入力を変化率制限器
１７の出力信号から、圧力設定値と実測圧力信号との偏
差信号に切替える。

これにより、第２の負荷制御手段１２Ｂの機能が生かさ
れる。いま、排熱回収ボイラ１の起動進行に伴い排熱回
収ボイラ出口蒸気圧力が徐々に上昇してくると、積分器
１８の遅れ時間分だけ圧力設定値である積分器１８の出
力信号の上昇が遅れ、実測圧力信号との偏差信号がプラ
ス信号となる。このため、積分器１６にプラス信号が入
力され、積分器１６の出力信号が増加し、加減弁開度も
増加する。この状態が続くと、高圧蒸気加減弁５もしく
は低圧蒸気加減弁６が全開に到達し、蒸気タービンが起
動完了する。

一方、高圧蒸気バイパス弁８もしくは低圧蒸気バイパス
弁９が全開になった後、排熱回収ボイラ出口蒸気圧力が
急低下したとすると、変化率制限器１９の入力信号がマ
イナス側に大きい値になり、変化率制限器１９のマイナ
ス側制限値を越えることになる。この場合、積分器１８
の入力信号は、変化率制限器１９のマイナス側制限値と
なり、積分器１８の出力信号の低下が、実測圧力信号の
低下に比べ大きく遅れる。このため、圧力設定値である
積分器１８の出力信号と実測圧力信号との偏差がマイナ
ス側に大きい値になり、積分器１６の出力信号を急低下
させ加減弁を急閉させる。これにより排熱回収ボイラ出
口蒸気圧力の急低下を抑制することができる。排熱回収
ボイラ出口蒸気圧力が急上昇した場合は、これと反対の
動きをし、急上昇をすることができる。

以上のように、高圧蒸気バイパス弁８もしくは低圧蒸気
バイパス弁９が全閉した後、排熱回収ボイラ１の起動進
行状態に応じて蒸気タービンを制御することができ、ま
た、排熱回収ボイラ１の起動状態が異常になって出口蒸
気圧力が急変化した場合においてもこの急変化を抑制す
ることができる。次に、第２図は本発明の他の一実施例
を示した蒸気加減弁制御ブロックを示す構成図である。

第１図のものと異なる点は、排熱回収ボイラ出口蒸気圧
力の実測信号を微分器２１に入力し、出力される信号を
関数発生器２２に入力し、出力される信号と変化率制限
器１７の出力信号とをスイッチ２０で切替えるようにし
た点である。関数発生器２２の入出力の関係を示す関数
特性を第３図に示す。この構成により、排熱回収ボイラ
出口蒸気圧力の実測信号の変化率が、第３図のＡ点もし
くはＢ点を越えない範囲であれば、加減弁をゆるやかに
動かし、Ａ点もしくはＢ点を越える場合は加減弁を急速
に動かす。この実施例でも第１図に示す実施例と同等の
効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、蒸気タービンの起動後、
高圧蒸気加減弁もしくは低圧蒸気加減弁が全開に到達す
る前に、高圧蒸気バイパス弁もしくは低圧蒸気バイパス
弁が全閉した場合、その後の排熱回収ボイラ１の起動進
行状態に応じて蒸気タービンの負荷上昇を行なうので、
安定した制御が行える。また、排熱回収ボイラの起動状
態が異常になり、出口蒸気圧力が急変した場合、この急
変化を第２の負荷制御手段にて抑制させるように動作す
るので、蒸気サイクルの安定した運転を行なうことがで
きる。すなわち、高圧ドラムもしくは低圧ドラムの水位
が異常に高くなったり低くなったりすることによる蒸気
タービンの停止を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御ブロック構成図、
第２図は本発明の他の一実施例を示す制御ブロック構成
図、第３図は、本発明の関数発生器の特性を示す特性図
、第４図はコンバインド発電プラントの構成を示す構成
図、第５図は従来例を示すブロック構成図である。 １・・・排熱回収ボイラ、２・・・高圧ドラム、３・・
・低圧ドラム、４・・・蒸気タービン、５・・・高圧蒸
気加減弁、６・・・低圧蒸気加減弁、７・・・発電機、
８・・・高圧蒸気バイパス弁、９・・低圧蒸気バイパス
弁、１０・・・復水器、１１・・・速度制御器、１２・
・・負荷制御器、１３・・・負荷制限器、１４・・・低
値選択器、１５−・・設定器、１６・・積分器、１７・
・・変化率制限器、１８・・・積分器、１９・・・変化
率制限器、２０・・・スイッチ、２１・・・微分器、２
２・・・関数発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービンサイクルおよび蒸気タービンサイクルが排
   熱回収ボイラを介して結合され、前記排熱回収ボイラか
   らの蒸気を蒸気タービンに導くための蒸気加減弁および
   前記排熱回収ボイラからの蒸気を復水器にバイパスさせ
   るための蒸気バイパス弁を調節して前記蒸気タービンを
   制御する蒸気タービン制御装置において、前記蒸気ター
   ビンが定格回転数になるように前記蒸気加減弁に開度指
   令を与える速度制御器と、前記蒸気タービンが定格回転
   数になった後前記蒸気バイパス弁が全閉となるまで所定
   の変化率で前記蒸気加減弁に開度指令を与える第１の負
   荷制御手段と、前記蒸気バイパス弁全閉後前記蒸気加減
   弁が全開となるまで前記排熱回収ボイラの出口蒸気圧力
   の変化率に基づいてその出口蒸気圧力が急変しないよう
   な開度指令を与える第２の負荷制御手段とを備えたこと
   を特徴とする蒸気タービン制御装置。