JPH0368204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はタービン制御装置に係り、特に抽気復
水タービンに於いて抽気圧力を効果的に制御する
事により円滑なタービン負荷への対応も行なうに
好適なタービン制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に、抽気復水タービンは、タービンの抽気
蒸気を有効利用する産業用の蒸気タービンとして
多く用いられている。一方、最近では発電を主目
的としながら、併せて大容量の蒸気を要する海水
を淡化する造水プラントに対して蒸気の供給も行
なう形式の発電プラントの建設が国際的に増加し
ている。この場合、造水プラントと併せて建設さ
れる抽気復水タービンは、電力及び蒸気共に安定
した供給を行なう事が要求される。更に、電力を
主目的とした抽気復水タービンに於いては、蒸気
タービンの高性能化に対する要求も強い。

一般的な抽気復水タービンに於いては、第１図
の運転特性図に示す如く、抽気圧ExtPが一で、
最大抽気定格出力Lmax時に最大効率が得られる
ように設計され、部分負荷における効率はある程
度無視されている。ちなみに、第１図に於いて縦
軸は抽気圧力、横軸はタービン負荷である。しか
し、電力を主目的とした抽気復水タービンに於い
ては、電力需要に合わせた運用が多くなり、部分
負荷における性能を無視することはできなくなつ
ている。従つて、このような目的で建設される抽
気復水タービン、発電プラントに於いては、中間
負荷でのみ抽気タービンに内蔵した抽気加減弁に
よる抽気圧制御を行ない、中間負荷以上では抽気
加減弁を全開とし、抽気圧力を上げて運転するこ
とが行なわれている。

従来の抽気復水タービンのように、最大抽気定
格出力が得られるように抽気加減弁及び抽気段以
降の低圧タービンを大きくすると、最大抽気定格
出力で運転される時以外は常に抽気加減弁で絞り
制御を行なつている状態となり、抽気加減弁の絞
りによる圧力損失が蒸気タービンの性能を低下さ
せることになつてしまう。また、造水プラントで
必要とする蒸気圧力は２〜３Kg／cm²ｇ程度であ
り、この蒸気件で低圧タービンを設計した場合、
低圧タービンが大きくなるばかりか、高性能が期
待できないこととなつてしまう。これに対して、
第２図の運転特性図に示す如く、中間負荷以上で
抽気加減弁を全開させ、抽気圧力を定格抽気圧以
上に上げて運転できるように低圧タービンを計設
してやれば、抽気加減弁の絞り損失をなくすこと
ができ、併せて低圧タービン性能向上を図ること
ができる。なお、中間負荷以上での抽気は、造水
プラント側に設けた減圧弁によつて造水プラント
に必要な２〜３Kg／cm²の圧力に減圧して使用すれ
ばよい。

〔背景技術の問題点〕

以上述べた如く、中間負荷でのみ抽気圧力を低
圧タービン入口前に設けた抽気加減弁と高圧ター
ビン入口側に設けた蒸気加減弁とによつて制御す
る抽気復水タービンにおいては、抽気圧の制御方
式を従来と変えない限り以下に列挙する様な問題
が生じる。

(1) 抽気加減弁が全開した状態から蒸気タービン
の負荷上昇を行なうと、高圧タービン入口側の
蒸気加減弁からの蒸気流入量が増え、抽気段の
圧力上昇が起こる。この圧力上昇を抽気圧力制
御装置が検出すると、抽気圧の上昇を阻止する
ために蒸気加減弁を閉じ、抽気加減弁を開くよ
うに作用する。しかしながら、抽気加減弁は負
荷上昇前から全開しており、開くことはできな
い。つまり抽気圧力の上昇を阻止するために蒸
気加減弁の開度を元の開度まで絞り込むことに
なる。以上のように、抽気圧力制御装置の圧力
設定値をそのままにして、抽気加減弁を全開し
た後で負荷上昇を行なおうとすると、抽気圧力
制御装置によつて負荷上昇を押さえこまれ、負
荷上昇が不可能となる。

(2) 一方、抽気加減弁を全開したことを条件に抽
気圧力設定値を上げてしまう方法もあるが、抽
気圧設定をステツプ状に上げてしまうと抽気加
減弁による絞り制御が行なわれることもあり、
前述した性能向上の目的を達し得なくなる。ま
た、ステツプ状に圧力設定値を変化させること
は抽気圧力制御に対して大きな外乱を与えるこ
とになり好ましくない。

(3) 抽気圧力設定値を蒸気タービンの運転状態に
応じて変化させることも出来るが、この場合の
設定値は蒸気タービンの出力と抽気流量の関数
となり、非常に複雑で実用上好ましくない。

〔発明の目的〕

従つて、本発明の目的は上記従来技術の欠点を
解消し、抽気加減弁が全開する前は抽気圧力、タ
ービン負荷が互いに干渉しないように抽気復水タ
ービンを制御し、抽気加減弁が全開した後は抽気
圧制御を自動的に停止させ、抽気圧の上昇がター
ビンの負荷上昇に影響を及ぼすことのないように
抽気復水タービンを制御する事により、効率的な
抽気復水タービンの制御を可能ならしめたタービ
ン制御装置を提供することである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成する為に、本発明は、抽気系に
接続された蒸気タービンへの抽気圧力を調節する
抽気加減弁と、この抽気加減弁の開度調節を行な
う為の抽気圧力制御手段と、抽気加減弁の開度を
検出する開度検出手段と、蒸気タービンの中間負
荷以下では一定の、中間負荷以上では負荷に応じ
た抽気圧力制御信号を発生する信号発生手段と、
抽気圧力制御信号を受け、これに追従またはこれ
を保持する記憶手段と、この記憶手段の出力信号
をオン・オフする開閉手段と、信号発生手段から
の信号と開閉手段からの信号をそれぞれのレベル
に基いて選択し、制御信号として抽気圧力制御手
段に送出する選択手段と、開度検出手段の出力に
基いて、蒸気タービン負荷が中間以上で抽気加減
弁が全開した事を条件に記憶手段を保持側に制御
し、それ以外の時は追従側に制御する第１の制御
手段と、蒸気加減弁が全開した場合に開閉手段を
オン状態に保持し、蒸気加減弁が全開以下となつ
た場合は記憶手段の出力が抽気圧力制御信号に等
しくなつた事を条件に開閉手段のオン状態を解除
して、オフ状態とする第２の制御手段とを備えた
事を特徴とするタービン制御装置を提供するもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。

第３図は本発明の一実施例に係るタービン制御
装置のブロツク図である。

同図構成に於いて、ボイラー１で発生した蒸気
は、主蒸気止め弁２、蒸気加減弁を経て高圧ター
ビン４に入る。高圧タービン４で仕事した蒸気の
一部は高圧タービン排気から逆止弁５、仕切弁６
を介して図示しない造水プラントへ抽気される。
残りの高圧タービン４の排気はクロスオー管７に
設けた抽気加減弁８を経て低圧タービン９に流入
する。低圧タービン９で仕事をした蒸気は復水器
１０に導かれ復水される。高圧タービン４及び低
圧タービン９から成る蒸気タービンは発電機１１
を駆動し発電させる。

蒸気タービンのロータに直結して取付られた速
度検出用歯車１２と、これに対向して取付けられ
た電磁ピツクアツプ１３とによつて、蒸気タービ
ンの実回転数がタービンの回転数に比例した周波
数信号として検出される。この周波数信号は、周
波数／電圧変換器１４で周波数に比例したアナロ
グ信号に変換される。タービンの実回転数は加算
器１５によつて速度設定器１６からの設定信号と
比較演算される。加算器１５の出力である速度誤
差信号は速度制御回路１７で速度調定率に合つた
速度制御信号に変換される。この速度制御信号は
低値優先回路１８によつて負荷制限器１９からの
制限信号と比較され、いずれか低い信号が優先さ
れ、蒸気加減弁及び抽気加減弁の開度要求信号と
して出力される。低値優先回路１８の出力の一方
は、加算器２０で抽気圧力制御回路３０の出力信
号を低値優先回路３１、高値優先回路３３、係数
器４７を通して得られる蒸気加減弁開度要求信号
と加算され、蒸気加減弁開度信号とされる。この
蒸気加減弁開度信号は加算器２１よつて蒸気加減
弁の実開度信号と比較され、その誤差信号はパワ
ー増幅器２２によつて電流増幅される。パワー増
幅器２２の出力は電油変換器２３で電気信号から
機械的ストローク信号に変換される。このストロ
ーク信号は蒸気加減弁油筒２４に与えられ、ここ
で蒸気加減弁３を駆動できる操作力に増幅され、
蒸気加減弁３を蒸気加減弁開度要求信号に等しい
開度に調節する。電油変換器２３の機械的ストロ
ーク信号は差動トランス２５よつて検出され、復
調器２６で復調された後で蒸気加減弁実開度信号
として加算器２１に負帰還される。

一方、高圧タービン４の排気である抽気圧力
は、圧力検出器２７によつて抽気圧力に比例した
アナログ信号として検出される。抽気圧力検出器
２７の出力である実抽気圧力信号は加算器２８に
よつて抽気圧力設定器２９からの設定信号と比較
演算される。抽気圧設定信号と実抽気圧信号との
誤差信号は、抽気圧力制御回路３０によつて抽気
圧力調定率に合つた抽気圧力制御信号に変換され
る。ちなみに、抽気圧力制御の場合、位相の進み
遅れ等の補償機能を加え、抽気圧制御の安定化を
図る如き構成としてもよい。

さて、抽気圧力制御回路３０の出力である抽気
圧力制御信号の一方は低値優先回路３１によつて
抽気制限器３２からの制限信号と比較され、いず
れか低い方の値が選択され出力される。更に、低
値優先回路３１の出力の一方は、高値優先回路３
３で記憶回路らの抽気加減弁開度信号と比較さ
れ、いずれか高い方の値が選択され出力される。
高値優先回路３３の出力の一方は係数器４７を介
して加算器２０に入力され、負荷制御系からの蒸
気加減弁開度信号と加算される。高値優先回路３
３の出力のもう一方は、加算器３４にて負荷制御
系からの抽気加減弁開度信号を係数器４８を介し
て加算され、抽気加減弁開度信号に変換される。

ちなみに、係数器４７の設定される定数は、抽
気圧力制御が負荷制御に干渉しないように、抽気
圧制御信号の変化よる抽気加減弁の変化に対する
負荷の変化量と抽気圧制御信号の変化による蒸気
加減弁の変化に対する負荷の変化量の絶対値が等
くなるように設定されている。一方、係数器４８
に設定される定数は、負荷制御が抽気圧制御に干
渉しないように、負荷制御信号の変化による蒸気
加減弁の流量変化が抽気加減弁の流量変化に等く
なるように設定されている。

加算器３４の出力の一方は加算器３５にて抽気
加減弁の実開度信号と比較演算される。加算器３
５の出力である抽気加減弁開度誤差信号はパワー
増幅器３６で電力増幅され、電油変換器３７に入
力される。電油変換器３７は抽気加減弁開度要求
信号を、これに比例した機械的ストローク信号に
変換し、抽気加減弁油筒３８に送出する。ストロ
ーク信号は抽気加減弁油筒３８で操作力を増幅さ
れ、抽気加減弁８を抽気加減弁開度要求信号と等
しい開度に制御する。電油変換器３７の出力であ
る機械的ストローク信号は、差動トランス３９に
てストロークを検出され、復調器４０にてアナロ
グ信号に変換され、抽気加減弁の実開度信号とし
て加算器３５に負帰還される。

抽気圧力制御回路３０の出力のもう一方は、接
点４２を介してアナログメモリ４３に入力され
る。つまり、接点４２が閉じている間アナログメ
モリ４３は抽気圧力制御回路３０の出力に追従し
これを記憶する。アナログメモリ４３の出力は接
点４４を介して高値優先回路３３に与えられ、低
値優先回路３１の出力として得られた抽気圧力制
御信号と比較され、いずれか高い方の制御信号が
抽気圧力制御信号として送出される。なお、接点
４２は加算器３４の出力側に設けられた抽気加減
弁開度要求信号が全開であることを検出する開度
検出器４１によつて開閉制御される。つまり、抽
気加減弁８が全開しない状態では接点４２が閉
じ、アナログメモリ４３は抽気圧力制御回路３０
の出力と同じ値を記憶しこれを出力する。一方、
抽気加減弁８の開度が全開に達すると、開度検出
器４１が動作して接点４２を開き、アナログメモ
リ４３は接点４２が開く直前の値を記憶しそのま
ま保持する。

また、接点４４は低値優先回路３１の出力信号
とアナログメモリ４３の出力信号を加算器４５で
比較し、その誤差が零であることを検出する検出
器４６からの接点信号と、抽気加減弁８が全開で
あることを検出する開度検出器４１の接点信号に
よつて動作するセルフホールド機能を有するリレ
ー回路４９によつて操作される。つまり、接点４
４は抽気加減弁８が全開すると閉じ、低値優先回
路３１の出力とアナログメモリ４３の出力が等し
く、抽気加減弁８が全開以下の開度で開くことに
なる。

第４図は第３図に示したリレー回路４９の詳細
な構成を示す回路構成図である。同図に於いて、
接点４１ａは抽気加減弁８の開度検出器４１によ
つて操作される。つまり、抽気加減弁８の開度が
全開になると接点４１ａが閉じる。接点４１ａが
閉じるとリレーＡ，Ｂが励磁され、接点４２が開
くと共に接点５０が閉じる。接５０が閉じること
により、リレーＣ及びリレーＤが励磁される。リ
レーＣが励磁されると、接点５０と並列関係にあ
る接点５１が閉じる。接点５１に直列の接点４６
ｂは低値優先回路３１の出力とアナログメモリ４
３の出力が等しいことを検出する検出器４６の出
力接点であり、両出力が等しい場合に開き、それ
以外は閉じている。つまり、リレーＤは接点５０
が閉じるか、接点４６ｂと接点５１の両方が閉じ
ることによつて励磁され、接点４４を閉じる。

以上の動作を要約すると次のようになる。

抽気加減弁８が全開状態に達するところまで
は、アナログメモリ４３は接点４２を通して供給
される抽気圧力制御信号に自動追従しその値を記
憶し続ける。抽気加減弁８が全開するとアナログ
メモリ４３の自動追従は停止し、追従直前の値を
記憶する。抽気加減弁８が全開していない状態で
は、アナログメモリ４３の出力は接点４４で高値
優先回路３３と切り離されており、この間高値優
先回路３３は抽気圧力制御回路３０の出力である
抽気圧力制御信号を優先させている。抽気加減弁
８が全開し接点４４が閉じると、アナログメモリ
４３と抽気圧力制御回路３０の出力とは高値優先
回路３３によつて比較される。つまり、抽気加減
弁８が全開した時、それ以上タービン負荷を増加
させると実抽気圧力が上昇するため、抽気圧力制
御回路３０の出力は減少することになる。しかし
ながら、アナログメモリ４３は抽気加減弁８が全
開する直前の値を記憶しており、高値優先回路３
３はアナログメモリ４３の出力を優先させる。つ
まり、抽気圧力制御回路３０からの蒸気加減弁３
及び抽気加減弁８への開度要求信号は抽気加減弁
８が全開する直前の値に保持される。つまり、従
来技術では出来なかつた抽気加減弁８の全開後の
タービン負荷上昇が、抽気圧力制御回路３０の動
作によつて可能となる。即ち、抽気加減弁８が全
開している状態で抽気の需要が増加し抽気圧力が
設定値以下に低下した場合は、抽気圧力制御回路
３０の出力が増加する。この出力がアナログメモ
リ４３の出力より大きくなると、高値優先回路３
３は抽気圧力制御回路３０の出力を優先させて送
出し、この信号に基いて抽気圧力制御が行なわれ
る。従つて、抽気圧力が設定値以下に下がること
は無い。また、この状態で抽気加減弁８が全開以
下に絞られた場合、アナログメモリ４３の出力が
抽気圧力制御回路３０の出力に追従し始める。こ
の場合、アナログメモリ４３の出力と抽気圧力制
御回路３０の出力が等しい状態でアナログメモリ
４３の出力側接点４４が開くため、切替えに伴な
う衝撃は全く発生しない。

なお、上述の如き制御動作を行なわせる事によ
り、基本的に第２図の抽気圧力制御特性図に示す
如き制御特性を得ることが出来る。第２図中、２
点鎖線で示す抽気圧力は抽気加減弁８が全開した
後の無抽気量に於ける抽気圧力の上昇状態を示
し、１点鎖線で示す抽気圧力は抽気加減弁８が全
開した後の最大抽気量に於ける抽気圧力の上昇状
態を示す。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明におけるタービン制御
装置に於いては、蒸気タービンが中間負荷以下、
つまり抽気加減弁が全開すまでの負荷状態では抽
気圧力を一定に制御し、しかも負荷制御とお互い
に干渉しない様に制御することを可能としてい
る。一方、中間負荷以上のタービン負荷、つまり
抽気加減弁が全開での負荷状態においては、抽気
圧力制御の制御信号を抽気加減弁が全開する直前
の値に保持し、タービンの負荷制御に干渉しない
様に制御することを可能としている。また、中間
負荷以上のタービン負荷、つまり抽気加減弁が全
開での負荷状態において、抽気の需要によつて実
抽気圧力が抽気圧力設定値以下に低下した場合
も、タービンの負荷制御に優先して抽気圧力制御
を行なう事により抽気需要を満足することを可能
としている。このように、本発明によれば、ター
ビン負荷制御と抽気圧力制御を効果的かつ自動的
に、しかもお互いに干渉ない様に行なう事を可能
ならしめたタービン制御装置を実現する事が出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な抽気復水タービンにおける抽
気圧力の制御特性図、第２図は低圧タービンの性
能向上に適した抽気圧力の制御特性図、第３図は
本発明の一実施例に係るタービン制御装置のブロ
ツク図、第４図は第３図に示したリレー回路の回
路構成図である。 １……ボイラー、３……蒸気加減弁、４……高
圧タービン、８……抽気加減弁、９……低圧ター
ビン、１７……速度制御回路、１８……低値優先
回路、３０……抽気圧力制御回路、３１……低値
優先回路、３３……高値優先回路、４１……開度
検出器、４３……アナログメモリ、４９……リレ
ー回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抽気系に接続された蒸気タービンへの抽気圧
   力を調節する抽気加減弁と、この抽気加減弁の開
   度調節を行なう為の抽気圧力制御手段と、前記抽
   気加減弁の開度を検出する開度検出手段と、蒸気
   タービンの中間負荷以下では一定の、中間負荷以
   上では負荷に応じた抽気圧力制御信号を発生する
   信号発生手段と、前記抽気圧力制御信号を受け、
   これに追従またはこれを保持する記憶手段と、こ
   の記憶手段の出力信号をオン・オフする開閉手段
   と、前記信号発生手段からの信号と前記開閉手段
   からの信号をそれぞれのレベルに基いて選択し、
   制御信号として前記抽気圧力制御手段に送出する
   選択手段と、前記開度検出手段の出力に基いて、
   蒸気タービン負荷が中間以上で前記抽気加減弁が
   全開した事を条件に前記記憶手段を保持側に制御
   し、それ以外の時は追従側に制御する第１の制御
   手段と、前記蒸気加減弁が全開した場合に前記開
   閉手段をオン状態に保持し、前記蒸気加減弁が全
   開以下となつた場合は前記記憶手段の出力が前記
   抽気圧力制御信号に等しくなつた事を条件に前記
   開閉手段のオン状態を解除してオフ状態とする第
   ２の制御手段とを備えた事を特徴とするタービン
   制御装置。 ２ 前記選択手段が、２つの入力信号のうち、レ
   ベルの高い方の信号を優先して出力する高値優先
   回路を含んでいる事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のタービン制御装置。