JPH0370088B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本願発明は負荷しや断時にタービンが異常な速
度に上昇することを防止するとともに、系統動揺
時等の負荷の変動によつてインタセプト弁が不所
望に急閉しないようなタービンの制御装置に関す
る。

〔発明の背景〕

第２図は、タービン制御システムの概要を示し
たものである。ボイラ１で発生した蒸気は、主蒸
気止め弁２、加減弁３を通つて蒸気タービン１０
に供給される。タービン１０は通常高圧タービン
１１、中圧タービン１２、低圧タービン１３より
構成されている。蒸気は、高圧タービン１１で仕
事をした後、再熱器１６で再び温度をあげられて
再熱蒸気止弁１７、インタセプト弁１８を通つて
さらに中圧タービン１２、低圧タービン１３で仕
事をし復水器１９で水となる。蒸気の仕事はター
ビン１０により回転運動に変えられ発電機２０を
回し、発電機により発生した電力を電力系統に供
給する。

タービン制御装置２２は、タービン回転数、負
荷などを制御する。タービン１０の回転軸にとり
つけられている歯車１４の回転数を速度検出器１
５により検出する。また、タービンの負荷は、電
力変換器２１により検出される。これらの検出さ
れた信号は、制御装置２２の入力部２３に送ら
れ、演算部２５で処理される。演算部２５では、
タービンの回転数、負荷などを制御するため、主
蒸気止め弁２、加減弁３，２６など複数弁の弁位
置を演算し、その位置になるよう各弁を駆動す
る。弁の駆動信号は出力部２４により、主蒸気止
め弁駆動ユニツト５、加減弁駆動ユニツト７，２
８など各弁の駆動ユニツトに送られ弁を駆動す
る。弁の動きは主蒸気止め弁位置検出器４、加減
弁位置検出器６，２７など各弁の位置検出器によ
り検出され、制御装置２２の入力部２３にフイー
ドバツクされて、弁の位置を定位化する。

第３図は、制御装置２２の制御内部の一部を示
したものである。タービン回転数は速度検出器１
５により検出される。検出された実速度信号Ｎ
は、速度設定器３１で設定される設定速度信号
N₀と比較部３２で比較され、その変差量ΔN
（ΔN＝N₀−Ｎ）は調定率演算部３３に伝えられ
る。調定率演算部３３では、あらかじめ設定され
た速度調定率に相当したゲインをかけられて、加
算部３５に伝えられる。加算部３５では負荷設定
器３４で設定された信号P₀を加え、負荷信号P_G
をつくる。速度調停率δは速度（発電機が電力系
統と接続され同期運転を行つているときは、系統
の周波数に相当する。）が設定値（定格値）から
何％ずれると全負荷変化させるかという値であ
る。例えば、５％の調定率とは、５％の速度偏差
があれば、100％の負荷を変えることを意味する。
いま、100％負荷運転中に系統周波数（速度）が
５％上昇したと仮定すると、周波数を安定に保つ
ために０％迄負荷を絞る。

負荷信号P_Gは、負荷制御器３６で設定された
負荷制限値P_Lと低値優先回路３７で比較され、
低い方の信号が最終負荷信号Ｐとなる。この負荷
信号Ｐは、負荷分配部３８，４２で各弁の負担量
に応じて配分されて、各弁の流量を決定し、各弁
の弁位置を制御する。負荷分配部３８，４２は通
常第７図で示すように分配される。即ち、Ｐの増
加に伴いインタセプト弁１８が開し、全開位置で
加減弁３が開するように分配される。負荷分配部
３８の出力は比較部３９で弁位置フイードバツク
信号と比較され、その偏差信号は、調節制御部４
０により弁駆動信号に変えられて弁駆動ユニツト
７により加減弁３を調整する。加減弁３の動きは
位置検出器６により検出され、位置変換部４１を
経て、フイードバツクされ弁位置を安定に制御す
る。通常、弁は複数個であり、他の加減弁も同様
に制御する。即ち、前記負荷分配部４２の出力は
比較部４３で弁位置フイードバツク信号と比較さ
れ、その偏差信号は、調節制御部４４により弁駆
動信号に変換されて弁駆動ユニツト２８によりイ
ンタセプト弁１８を調整する。このインタセプト
弁１８の動きは、位置検出部２７により、位置変
換部４５を至て、フイードバツクされ弁位置を安
定に制御する。なお、低値優先回路３７で負荷信
号P_Gが優先されているときは、調速運転と呼ば
れ負荷制限信号P_Lが優先されているときは、負
荷制限運転と呼ばれている。

ところで多くの発電所は、通常調速運転を行い
系統周波数の安定化に寄与している。第４図は、
周波数と負荷の関係を表わしたもので、横軸に負
荷Ｐ、縦軸にタービン回転数Ｎをとつている。負
荷信号P_Gは直線５１で負荷制限信号P_Lは直線５
２で表わせる。ここで、直線５１の傾きが速度調
定率である。回転数が定格値N₀のときは、負荷
はP₀であるが周波数がN₂まで低下すると直線５
１に沿つて負荷を増大させ負荷P₂をとる。さら
に周波数がN₁まで増加すると直線５１に沿つて
負荷をP₁まで減少させようとする。

タービンへの蒸気流量と負荷の間に不平衡が生
じた時はタービン回転数即ち速度の変化は非常に
早いものとなり、速度を一定にするよな前述の基
本の制御系に対し制御動作の早いものが必要で特
に、負荷しや断時はタービンの安全の為、速度変
化を検出し、わずかな時間で蒸気流量をしや断
し、タービンの異常な速度上昇を防止する必要が
ある。この方法として、タービン回転数の加速度
即ち単位時間当りの速度の変化が一定値以上にな
つた事を検出する加速度検出回路４６により急閉
電磁弁４７を動作させ、制御系とは別に、インタ
セプト弁１８を急閉させている。第５図は加速度
検出回路４６の詳細で、微分回路４８による回転
数Ｎの加速度Ａと加速度設定器４９からの設定加
速度A₀の２信号を比較器５０が入力し実加速度
Ａが設定加速度A₀より大きい時のみ信号Ｑを出
力して前述の如くインタセプト弁１８を急閉させ
ている。本公知例については特公昭49−38204号
公報がある。タービン制御にはさらに速度が上昇
した時は、プラントを停止させてしまう非常調速
機が動作する速度（通常定格回転数の110％）が
設けられている。即ちこの速度に達しない限りプ
ラントとしては運転継続可能である。

ここでタービンが所定の負荷で運転中に電力系
統に事故が発生した事等により発電機出力が急増
急激をする変動（系統動揺）等があると、タービ
ン回転数が変化する為、加速度の変化となつて現
われる。従つて変動の仕方によつては、不用意に
加速度検出回路が動作してしまうことになる。

即ち負荷しや断時は第６図ロで示すように負荷
Ｒが急減するとタービン回転数Ｎが上昇するのに
伴い加速度Ａも上昇し、回転数が一定になると加
速度Ａは下降する。一方系統動揺時は第６図イで
示すように回転数Ｎの変化に伴つて加速度Ａが変
化するが、回転数Ｎが特別異常な速度に上昇して
いないにもかかわらず加速度Ａは設定加速度A₀
に達しうる。この為、加速度検出回路が動作して
急閉電磁弁４７を動作させることにより、タービ
ンへの蒸気流量を必要以上に絞り込んでしまうこ
とになる。これはしいてはプラント停止に至る。

〔発明の目的〕

本発明は負荷しや断時にバルブを急閉させる
が、負荷の変動に対しては急閉動作することを防
く簡単な装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、インタセプト弁を有する蒸気タービ
ンの制御装置において、負荷しや断時に前記イン
タセプト弁を急閉させるべき指令信号を作成する
第１の手段と、前記タービンの速度が定格速度以
上の所定の設定値を越えたことを示す信号を作成
する第２の手段と、前記第１及び第２の手段から
信号が出力されたことを条件として前記インタセ
プト弁の急閉を実行させる手段とを有し、負荷の
変動によつてインタセプト弁が不所望に急閉しな
いことを特徴とする。前記第１の手段は第１図イ
の微分回路４８、加速度設定器４９および比較器
５０に相当し、前記第２の手段は第１図イの速度
設定器６１および比較器６２に相当し、インタセ
プト弁の急閉を実行させる手段は第１図イの論理
和回路６３に相当する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図イは本発明実施例の１つで第５図の加速
度検出回路の構成に速度設定器６１、比較器６２
及び論理和回路６３を追加したものである。ター
ビン回転数Ｎと速度設定器６１の出力信号N_Sは
比較器６２で比較器される。タービン回転数Ｎが
設定速度N_Sよりも大きい時のみ、比較器６２の
出力が論理和回路６３を通して加速度検出回路４
６の出力Ｑとなる。

ここで速度設定器６１の信号N_Sを定格値N₀と
比べN_S＞N₀となる適切な値に設定すると、第６
図イで示す負荷変動時は、たとえ設定加速度A₀
を越えても回転数ＮがN_Sを越えていなければバ
ルブを急閉させることは防げることが可能であ
る。ここで言及するまでもなく回転数ＮがN_Sを
越えれば急閉されることになるが特に問題はな
い。一方この様な回路構成で第６図ロのような負
荷しや断に対しては、従来よりバルブが閉される
時刻は遅れることになるが、この時の最大上昇速
度が非常調速機動作の範囲に達しない様なN_Sを
設定する限り問題はない。

又、第１図ロも実施例の１つであり第１図イの
構成にＰ設定回路６４とＰ比較回路６５を追加し
たものである。Ｐ比較回路６４は第３図で示す信
号ＰとＰ設定回路６４の出力信号P_Sを比較しＰ＜
P_Sならこの結果は論理和回路６３に加えられる。
ここでP_Sは次の様に設定される。

タービンが加減弁３に入る蒸気の圧力が一定な
定圧運転の場合は、第４図で示した様に定格運転
時のみならずどんな負荷帯においても同一の調定
率で加減弁３は動作する。従つて、第７図で示し
た様に速度が上昇すると制御系により加減弁３が
閉動作を始め、タービンへの蒸気流量をインタセ
プト弁１８のみならず加減弁３にても押える事に
なり、いずれの負荷帯にてもその状態に応じた最
大速度までしか上昇しない様に制御される。この
制御動作を利用すればインタセプト弁１８の動作
範囲はさらに限定される。又この動作範囲を設定
する為の回路としては、前述の如く、各負荷帯に
おいて調定率で定まつた以上の速度に達する時は
必ず第３図の信号Ｐは加減弁３を全閉する値以下
になつているはずであることを利用し、信号Ｐと
所定の値とを比較することにより、回路構成が可
能である。本実施例は以上のことを利用したもの
で、第１図ロのP_Sは加減弁３が全閉される値に設
定される。本実施例によるインタセプト弁の範囲
を示したのが第８図のＥ部である。

本図は調定率５％として横軸に負荷、縦軸に回
転数をとつている。低負荷帯では速度設定値N_S
以上になるとインタセプト弁１８は動作するが、
高負荷帯ではその負荷に応じた速度以上になると
動作する。本方式は加減弁３を閉させてからイン
タセプト弁を閉めることになる為、インタセプト
弁１８を加減弁３より先に閉させ、高圧タービン
１１のみに蒸気を流入させる前実施例より、ター
ビンにさらによいものとなる。

又本実施例では第１図ロに示す速度設定器６１
と速度比較器６２は必ずしも必要としない。なぜ
ならば本回路による制限範囲は、負荷変動の少な
い低負荷帯のみであることによる。以上より本発
明は、運転状態（負荷状態）に応じて可変となる
回転数条件を付加することにより、急閉動作を防
ぐことができる。

さらに第１図ハは実施例の１つであり、タービ
ンへの蒸気圧がかわる変圧運転のプラントに応用
される。変圧運転では加減弁開度すなわち、蒸気
流量が負荷に比例しない。従つて前項の実施例に
よる信号Ｐは使えない。本図は第５図の構成に第
１図イでの論理和回路６３を追加さらに関数発生
器６６を追加したものである。関数発生器６６の
入力である信号Ｘは、発電機２０の出力Ｒ等が利
用できる。変圧運転では発電機出力と蒸気流量す
なわち加減弁３の開度との関係は第９図の様に示
される。高負荷帯では調定率に従がつて加減弁３
が開閉動作するが、中間負荷帯では開度一定であ
る。このことは中間負荷帯では動作点Ｄと同一の
速度上昇がないと加減弁３が全閉しないことを意
味する。これを図にしたのが第１０図である。こ
の特性そのものを関数発生器６６の特性とする
と、加減弁３を閉したあと、インタセプト弁１８
を閉させることになり、変圧運転の場合において
も、前項実施例と同一の効果が得られる。又逆に
本実施例に応用して、関数発生器６６の特性を第
１１図の点線のようにすれば定圧運転にも応用で
きる。

本実施例によるインタセプト弁１８の動作は第
１１図のＥの様になる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明装置は従来と同様に、
タービンの過速防止を図れると共に、電力系統の
動揺に対してバルブを急閉させることがなく、運
転継続が可能となる。この為系統の弱い発電所の
場合でも電力系統事故等による障害に関係なく、
連続運転が可能であり、プラントの稼働率の大巾
に向上できるので本発明実施による効果は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図はタービ
ンプラントとその制御装置の概略構成図、第３図
は従来のタービン制御装置の概略構成図、第４図
は速度調定率の説明図、第５図は加速度検出回路
を示す図、第６図は負荷しや断、負荷変動時の速
度変動を示す図、第７図と第９図は負荷とバルブ
開度の特性図、第８図、第１０図、第１１図は電
気出力と速度の関係を示す図である。 ６１……速度設定器、６２……比較器、６３…
…論理和回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インタセプト弁を有する蒸気タービンの制御
   装置において、負荷しや断時に前記インタセプト
   弁を急閉させるべき指令信号を作成する第１の手
   段と、前記タービンの速度が定格速度以上の所定
   の設定値を越えたことを示す信号を作成する第２
   の手段と、前記第１及び第２の手段から信号が出
   力されたことを条件として前記インタセプト弁の
   急閉を実行させる手段と、を有することを特徴と
   するタービン制御装置。