JPH0350084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は、タービン起動制御方法に係り、特に
タービン入口作動流体の状態量が起動と共に変化
し、発生する熱応力が変化するようなタービンの
起動制御方法に関する。 〔発明の背景〕 発電プラントを例としてタービンの起動を大ま
かに分けると、第１図に示されるように昇速、初
負荷ステージ（区間）、負荷上昇ステージ（区
間）に分けられる。同図において、曲線１はタ
ービンの速度の変化を、曲線２はタービン負荷の
変化を、曲線３はタービン入口蒸気圧力の変化
を、曲線４はタービン入口蒸気温度の変化をそれ
ぞれ表わしている。 タービンの起動制御方法としては、昇速、初負
荷運転ステージ（）に、タービン通気時点の第
１段後蒸気温度と第１段後ケーシング内壁メタル
温度との差で定義されるミスマツチ温度を関数と
して、各昇速段階での所要時間を与える「タービ
ン推奨起動時間線図」を採用し、又負荷上昇ステ
ージ（）ではメタル温度変化量と寿命消費率か
ら許容メタル温度変化率を求める「タービンメタ
ル温度変化率制限曲線」を採用して起動する制御
方法が広く知られている。 しかし、この起動制御方法は、昇速初負荷運転
ステージ（）に採用する「タービン推奨起動時
間線図」が、一般的にボイラ特性上起動過程で、
蒸気条件が予定値よりずれるということを考慮し
てマージンを設定しているため、通気から目標負
荷に至る起動時間が必要以上に長時間になりがち
であり、起動時間の最短化が望まれる中間負荷火
力発電プラント等では何らかの改善が要求されて
いた。 すなわち従来は、起動時間の短縮というのは初
負荷保持完了から目標負荷に達するまでの時間、
すなわち第１図でいう負荷上昇ステージ（）の
所要時間の短縮が主なねらいであつた。それは起
動時間の短縮がそれほど厳しいものではなく、前
記ステージ（）で対応できていた。 しかし最近では、前記ステージ（）だけでは
応じきれなくなり前記ステージ（）を含めた起
動時間の短縮が要求されるようになつてきた。ま
たボイラ点火からタービン起動までの所要時間の
短縮も要求されている。それは起動時間短縮の目
的が給電要求に対する速応性の向上にあることも
事実である。 また、従来前述のようなニーズもあつて、目標
負荷への到達を急速に行なわせるために、昇速率
又は負荷上昇率を逐次最適化して起動させる方式
が知られている。つまり、タービン速度及び負荷
の変化を考慮しながらタービン入口蒸気の状態量
を予測し、これに基づいて熱応力を計算して、予
測演算周期ごとに予測応力値が許容応力値を満足
する範囲において、最大の昇速率又は、負荷上昇
率を選択決定しながら起動させるようにしたもの
である。 しかしこの方式によると早過ぎた場合などがあ
り、給電指令の時刻待ちということがおこりかね
ない。このような場合は燃料が無駄に消費されて
しまうということが発生し、好ましいことではな
い。 また、この方式によると予測演算周期ごとに起
動パターンが変更されてしまうことになるので、
目標速度到達時刻、負荷併入時刻、目標負荷到達
時刻等が定まらないという不都合がある。このこ
とは、一般的に発電プラントにおいては中央給電
指令所より負荷併入時刻、あるいは目標負荷到達
時刻が指定され、運用されるのが常識であるが、
この起動方式が適用できないか、あるいは早めに
目標点までもつて行き、時間待ちによつて合せる
ようにしなければならず、最短化して起動しても
機械を必要以上に厳しく起動する結果となり、又
燃料が無駄に消費されるという欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、タービンを必要以上に厳しく
起動することなく最短にて起動し（燃料消費も無
駄なく起動して負荷併入）目標負荷到達等の目標
時刻を満足させることのできるタービン起動制御
方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、タービンの通気時のメタル温度から
一義的にタービン入口作動流体通気温度目標値
と、タービン通気から目標負荷までの一連の起動
の起動パターンを決定し、該起動パターンに従つ
てタービンを起動し入口作動流体の状態量が計画
値よりずれる等にてタービンに発生する熱応力が
計画寿命消量に相当する値を逸脱した場合、該熱
応力の発生形態（圧縮応力又は引張応力）に応じ
てタービン速度又は、負荷を保持する等の起動パ
ターン修正制御を行なうことに特徴がある。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 第２図〜第３図に本発明が適用された一実施例
を示す（発電プラントでタービンロータの表面熱
応力を計画寿命消費に相当する値以内に納まるよ
う管理している例）。 第２図フローチヤートは、タービン通気時の第
１段後ケーシング内壁メタル温度から一義的にタ
ービン入口蒸気通気温度目標値とタービン通気か
ら目標負荷までの一連の起動の起動パターンを決
め、これに基づいてタービンを起動して行く手順
であり、第３図フローチヤートは、タービン起動
により発生したロータ表面熱応力が、計画寿命消
費に相当する値以内か否か、又発生応力形態が、
圧縮応力か引張応力かを判断して前記タービンの
起動パターンを修正制御していく手順である。 第２図フローチヤートに示されたように、ステ
ツプ101ではタービン起動直前の第１段後ケーシ
ング内壁メタル温度が検出され、ステツプ102及
び103では、ステツプ101で得られたタービンメタ
ル温度から、それぞれタービン入口蒸気通気温度
目標及び、タービン通気から目標負荷までの一連
の起動の起動パターンが決定される。ここで、ス
テツプ102のタービン入口蒸気通気温度目標値の
決定は、第４図の通りである。通常この曲線の計
画は、独立に行なわず、後述の起動パターンの計
画と関連づけて行なわれる。すなわち、タービン
起動過程に発生する熱応力の度合は、起動過程の
タービン入口蒸気条件の変化とタービン昇速率、
負荷上昇率との関係のみならず、タービン通気時
点のタービン第１段後ケーシング内壁メタル温度
と第１段後蒸気温度との温度差が関係して決まる
ことから、通気時点の第１段後蒸気温度を導くこ
ととなるタービン入口蒸気通気温度の目標値の計
画は、起動パターンの計画と切り離して考えるこ
とはできないことを意味している（通気時点の第
１段後蒸気温度は、厳密にはタービン入口蒸気通
気圧力と温度から与えられるが、圧力は通常併入
後しばらくは一定圧力と考えてよく、温度のみ考
えれば十分である。）。 さらに、ステツプ103の起動パターンの決定は、
第１表に示す通りである。ここで、T₁〜T_oはタ
ービン第１段後ケーシング内壁メタル温度の区分
であり、同一起動パターンにて起動することが可
能なメタル温度の範囲である。通常この区分は７
〜９つに区分される。 又、S₁、S₂、S₃は昇速率、t₁₀₀₀、t₃₀₀₀、t₃₆₀₀は
各速度での速度保持時間、Ｌは初負荷、R₁、
R₂、R₃は負荷上昇率そしてtL、t₂₅、t₅₀は各負
荷での負荷保持時間であり、これらの値は通常プ
ラントの計画起動曲線に基づ

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンの起動制御方法において、タービン
   通気時点のケーシング内壁メダル温度から一義的
   に決定した起動パターンに基づきタービンを起動
   し、ロータに作用する熱応力があらかじめ定めら
   れた許容応力値を超えた場合、その熱応力が圧縮
   応力か引張応力かを判定し、前記熱応力が圧縮応
   力でかつその圧縮応力があらかじめ定められた保
   持運転開始値に達したとき、その時の運転状態を
   保持し、前記圧縮応力値の保持運転解除値に達し
   たとき再び起動パターンに沿つて起動運転をおこ
   ない、前記熱応力が引張応力のとき、その時の運
   転状態を保持せずに起動パターンに沿つて起動運
   転をおこなうことを特徴とするタービン起動制御
   方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載において、前
   記保持運転解除応力値の絶対値は前記保持運転開
   始値の絶対値よりも小さい値に設定することを特
   徴とするタービン起動制御方法。 ３ 前記特許請求の範囲の範囲第１項記載におい
   て、前記起動パターンはタービン第１段後ケーシ
   ング内壁温度に基づいて定められた起動パターン
   であることを特徴とするタービン起動制御方法。 ４ 前記特許請求の範囲第１項記載において、前
   記ロータ表面の熱応力が圧縮応力か引張応力かを
   第１段後ケーシング内壁メタル温度の変化率で判
   定し、前記タービン通気時点の第１段後蒸気温度
   と第１段後内壁メタルとのミスマツチ温度を計算
   することなく、前記内壁メタル温度のみで、一義
   的に昇速、負荷上昇の起動パターンを決定するこ
   とを特徴とするタービン起動制御方法。 ５ 前記特許請求の範囲第４項記載において、前
   記第１段後ケーシング内壁メタル温度のみで、ミ
   スマツチ温度を計算することなく、タービン入口
   蒸気通気温度目標値を決定し、ボイラ昇温により
   入口蒸気温度が前記目標値に到達時点でタービン
   を起動することを特徴とするタービン起動制御方
   法。