JPH04130235A - 蒸気タービン装置およびその制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力や火力の発電プラントに用いられる蒸
気タービン装置およびその制御方法に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービン装置には高圧タービンと低圧タービンとが
設けられ、高圧タービンでタービンを回転させた後の排
気蒸気を加熱器に通し、ここで、その排気蒸気を高圧タ
ービン入口蒸気の一部で再加熱してから、低圧タービン
へ送り低圧タービンを回転させるようにしている。

このような蒸気タービンを制御する従来の装置としては
、特開昭６２−２３７０１２号公報に開示されているよ
うに、加熱器入口の被加熱蒸気温度を検出し、この検出
温度により加熱器の伝熱管メタル温度、若しくは低圧タ
ービンのメタル温度にマツチングした初期設定温度を演
算し、この時の初期設定温度を記憶保持して、この温度
に対応する飽和蒸気圧力を加熱蒸気通気時の設定圧力と
する機能を持つ演算器を設け、いかなる運転状態からの
加熱蒸気通気に対しても、通気時の加熱蒸気温度と伝熱
管メタル温度、若しくは低圧タービンメタル温度との温
度差が小さくなるように加熱蒸気量を制御するものが知
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術では、加熱器の伝熱管の温
度を検出し、この検出値をタービン制御の制御信号に用
いているため、飽和温度追従圧力制御方式という非常に
複雑な制御方式を採用しなければならない、すなわち、
飽和温度追従圧力制御方式では、複雑な制御ロジックを
必要とするため、その制御ロジックの回路を組むと回路
構成が非常に複雑となり、コスト的に不利であるととも
に、制御時間も長くなってしまうどう欠点がある。

本発明の目的は、加熱器への加熱蒸気量を制御する場合
において、制御ロジックの単純化と制御時間の短縮化を
図ることができる蒸気タービン装置およびその制御方法
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の蒸気タービン装置
は、蒸気を発生する蒸気源と、該蒸気源からの主蒸気が
持つ熱エネルギを回転エネルギに変換する高圧タービン
と、前記主蒸気の流量を加減する蒸気加減弁と、高圧タ
ービン入口蒸気の一部を加熱源として前記高圧タービン
からの排気蒸気を再加熱する加熱器と、再加熱した前記
排気蒸気が持つ熱エネルギを回転エネルギに変換する低
圧タービンと、前記加熱器への加熱蒸気量を加減する加
熱蒸気制御弁と、該加熱蒸気制御弁の後圧を検出する加
熱蒸気圧力検出器と、タービン速度とタービン入口蒸気
圧力に基づいて前記蒸気加減弁の開度を調節し、タービ
ン出力を制御する出力制御装置と、前記タービンの運転
モードを選択する運転モード選択器と、前記加熱器の伝
熱管のひずみを検出するひずみ検出器と、前記加熱蒸気
圧力検出器とひずみ検出器からの検出信号、前記出力制
御装置からの出力要求信号および前記運転モ−ド選択器
からの運転モード信号を取込んで、前記加熱蒸気制御弁
の開度を調節し、前記加熱器へ流れる加熱蒸気量を制御
する湿分分離加熱制御装置と、を具備したものである。

また、本発明は、前述の蒸気タービン装置を発電プラン
ト設置したことである。

さらに、本発明の制御方法は、蒸気源からの主蒸気で高
圧タービンを回転させるとともに、その高圧タービンか
らの排気蒸気を加熱器に通して高圧タービン入口蒸気の
一部で再加熱し、この再加熱した排気蒸気で低圧タービ
ンを回転させる際に。

前記高圧タービンからの排気蒸気を再加熱する加熱蒸気
の圧力と前記加熱器の伝熱管のひずみとを検出し、それ
らの検出信号と、高圧タービン入口蒸気の流量を調節し
てタービン出力を制御する出力制御装置からの出力要求
信号と、運転モードを選択する運転モード選択器からの
運転モード信号とに基づいて、前記加熱蒸気の流量を制
御することである。

〔作用〕

上記構成によれば、蒸気源からの主蒸気は高圧タービン
を回転させた後、排気蒸気となって高圧タービンから排
気され、この排気蒸気は加熱器に送られて、ここで高圧
タービン入口蒸気の一部により再加熱された後、低圧タ
ービンへ送られ低圧タービンを回転させる。この場合、
高圧タービンからの排気蒸気を再加熱する加熱蒸気の圧
力は加熱蒸気圧力検出器で検出され、加熱器の伝熱管ひ
ずみはひずみ検出器で検出されて、それらの検出信号は
湿分分離加熱器制御装置に入力される。また、高圧ター
ビン入口蒸気の流量を調節してタービン出力を制御する
出力制御装置からの出力要求信号、更に運転モードを選
択する運転モード選択器からの運転モード信号も湿分分
離加熱器制御装置に入力される。そして、湿分分離加熱
器制御装置では、ひずみ検出器からの検出信号を圧力信
号に変換し、この圧力信号と、出力制御装置からの出力
要求信号と、運転モード選択器からの運転モード信号と
から圧力設定信号を演算し、その圧力設定信号と加熱蒸
気圧力検出器からの圧力検出信号との信号偏差に基づい
て加熱蒸気制御弁の弁開度を制御する。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の蒸気タービン装置の全体構成を示して
いる。図に示すように、本発明の蒸気タービン装置は、
蒸気を発生する蒸気発生器１９と、蒸気の持つ熱エネル
ギをロータの回転エネルギに変換する高圧タービン２１
と、高圧タービン２１へ流入する蒸気量を加減し、出力
および入口蒸気圧力を制御する蒸気加減弁２ｏと、高圧
タービン２１の排気蒸気を高圧タービン入口蒸気の一部
を用いて再加熱する加熱器２２と、再加熱された蒸気の
持つ熱エネルギをロータの回転エネルギに変換する低圧
タービン２３と、低圧タービン２３の排気蒸気を冷却す
る復水器２４と、この復水器２４から送られてくる復水
を昇温し、蒸気発生器１９へ供給する給水加熱器２５と
、加熱器２２への加熱蒸気の流量を制御する加熱蒸気制
御弁５と、加熱器２２で凝縮したドレンを回収するドレ
ンタンク２６と、ドレンタンク２６のドレンを給水加熱
器２５へ排出するドレン弁２７及び同上ドレンを復水器
２４へ排出するドレン弁２８と、タービンの運転モード
を選択する運転モード選択器４と、タービン速度とター
ビン入口蒸気圧力を検出し、タービンの出力を制御する
出力制御装置２と、出力制御装置２からの出力要求信号
７により蒸気加減弁２０を制御する蒸気加減弁制御装置
２９と、加熱蒸気制御弁５の後圧を検出する加熱蒸気圧
力検出器１と、加熱器２２の伝熱管２２Ａのひずみを検
出するひずみゲージ（ひずみ検出器）３と、このひずみ
ゲージ３よりのひずみ検出信号８、出力制御装置２より
の出力要求信号７、加熱蒸気圧力検出器１よりの圧力検
出信号６、運転モード選択器４よりの運転モード信号９
をそれぞれ取り込んで、加熱蒸気制御弁５の開閉を制御
する湿分分離加熱器制御装置１８と、から構成されてい
る。

蒸気発生器１９で発生した蒸気は、蒸気加減弁２０で流
量制御された後、高圧タービン２１に流入する。高圧タ
ービン２１で仕事した蒸気は、加熱器２２の伝熱管２２
Ａの外側を流れる被加熱蒸気となり、伝熱管２２Ａ内を
流れる加熱蒸気により再加熱されて低圧タービン２３へ
導入される。

一方、蒸気発生器１９の出口蒸気の一部は、加熱蒸気制
御弁５で流量制御され、加熱蒸気として加熱器２２へ導
かれ、加熱器２２において被加熱蒸気と熱交換しながら
伝熱管２２Ａ内を流れて、加熱器２２の出口の設けられ
たドレンタンク２６へ流出する。ドレンタンク２６内の
ドレンは、ドレン弁２７を介して給水加熱器２５へ、ま
たはドレン弁２８を介して復水器２４へそれぞれ排出さ
れる。そして、低圧タービン２３で仕事をした蒸気は復
水器２４へ導入されて復水となり、さらに給水加熱器２
５で加熱されて蒸気発生器１９へ供給される。　タービ
ンの出力は、運転モード選択器４よりの運転モード信号
９を入力信号として運転モードに適合したタービン出力
を制御する出力制御装置２で制御される。出力制御装置
２は、高圧タービン入口蒸気圧力およびタービン速度を
検出し、高圧タービン２１人口の蒸気加減弁２０の開度
を調節して流入蒸気量を調節することにより、タービン
出力を制御している。また、低圧タービン２３の入口蒸
気温度は、加熱器２２の伝熱管２２Ａ内を流れる加熱蒸
気流量を調節することにより制御されている。この加熱
蒸気流量の調節は、伝熱管２２Ａ内の蒸気圧力に比例す
る特性を持つひずみゲージ３からの検出信号を湿分分離
加熱器制御装置１８が取込み、加熱蒸気制御弁５の開閉
制御をすることにより行われる。

次に湿分分離加熱器制御装置１８の詳細を説明する。湿
分分離加熱器制御装置１８は、第２図に示すように、出
力制御装置２よりの出力要求信号７を入力し、加熱器２
２の加熱蒸気圧力として常に必要な圧力である要求設定
圧力信号１２を演算する設定圧力演算器１０と、ひずみ
ゲージ３からひずみ検出信号８を入力し、加熱蒸気圧力
として常に必要な圧力であるひずみ換算圧力信号１３を
演算するひずみ圧力変換器１１と、運転モード選択器４
よりの運転モード信号９により、要求設定圧力信号１２
及びひずみ換算圧力信号１３のうちいずれかの信号を、
起動モードにおいては低値優先、停止モードにおいては
高値優先を選択し本制御装置の圧力設定信号３０として
出力する設定圧力信号切換器１４と、圧力設定信号３０
と圧力検出器１からの圧力検出信号６との偏差信号３１
を演算する減算！１１５と、偏差信号３１に基づいて設
定圧力に加熱器２２の加熱蒸気圧力が制御されるように
加熱蒸気制御弁５に信号制限器１７を介して安定した弁
開度信号３２を伝達する比例積分演算器１６と、から構
成されている。

このような構成の湿分分離加熱器制御装置１８によるひ
ずみ信号制御方式では、加熱器２２の伝熱管２２Ａのひ
ずみを直接測定して制御信号とするため、従来の被加熱
蒸気入口温度を測定する飽和温度追従制御方式に比較し
て、制御方式が単純化され、タービン制御装置の信頼性
の向上につながる。

また、上記ひずみ信号制御方式によると制御時間を短縮
化することもできる。以下にその理由について第３図を
用いて説明する。

第３図は本実施例でのひずみ信号制御方式と、従来の飽
和温度追従圧力制御方式と、さらに参考のために従来の
タービン出方制御方式とを、負荷と圧力について比較し
たものである０図から分かるように、ひずみ信号制御方
式は、飽和温度追従圧力制御方式やタービン出力制御方
式に比べて傾きが大きく、負荷が増加すれば圧力も直ち
に増加して反応時間が速い。つまり、ひずみ信号制御方
式では、他の制御方式よりも制御時間が短く、効率の良
い制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、加熱器の伝熱管
のひずみを検出し、その検出信号も加熱蒸気制御弁の開
度を制御する制御信号の１つとしているので、制御が単
純化されて蒸気タービン制御装置の信頼性を向上させる
ことができるとともに、蒸気タービン装置の起動時間も
短縮でき、効率の良い制御を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービン装置の全体構成図、第２
図は湿分分離加熱器制御装置のブロック図、第３図は蒸
気タービンを制御する種々の方式についてその特性を示
した説明図である。 １・・・加熱蒸気圧力検出器、２・・・出力制御装置、
３・・・ひずみゲージ、４・・・運転モード選択器、５
・・・加熱蒸気制御弁、１０・・・設定圧力演算器、１
１・・・ひずみ圧力変換器、 １４・・・設定圧力信号切換器、 １８・・・湿分分離加熱器制御装置、 １９・・・蒸気発生器、２０・・・蒸気加減弁、２１・
・・高圧タービン、２２・・・加熱器、２２Ａ・・・伝
熱管、２３・・・低圧タービン、２４・・・復水器、２
５・・・給水加熱器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気を発生する蒸気源と、該蒸気源からの主蒸気が
   持つ熱エネルギを回転エネルギに変換する高圧タービン
   と、前記主蒸気の流量を加減する蒸気加減弁と、高圧タ
   ービン入口蒸気の一部を加熱源として前記高圧タービン
   からの排気蒸気を再加熱する加熱器と、再加熱した前記
   排気蒸気がもつ熱エネルギを回転エネルギに変換する低
   圧タービンと、前記加熱器への加熱蒸気量を加減する加
   熱蒸気制御弁と、該加熱蒸気制御弁の後圧を検出する加
   熱蒸気圧力検出器と、タービン速度とタービン入口蒸気
   圧力に基づいて前記蒸気加減弁の開度を調節し、タービ
   ン出力を制御する出力制御装置と、前記タービンの運転
   モードを選択する運転モード選択器と、前記加熱器の伝
   熱管のひずみを検出するひずみ検出器と、前記加熱蒸気
   圧力検出器とひずみ検出器からの検出信号、前記出力制
   御装置からの出力要求信号および前記運転モード選択器
   からの運転モード信号を取込んで、前記加熱蒸気制御弁
   の開度を調節し、前記加熱器へ流れる加熱蒸気量を制御
   する湿分分離加熱器制御装置と、を具備する蒸気タービ
   ン装置。 ２、請求項１記載の蒸気タービン装置において、前記ひ
   ずみ検出器は、ひずみゲージであることを特徴とする蒸
   気タービン装置。 ３、請求項２記載の蒸気タービン装置において、前記ひ
   ずみゲージは、前記伝熱管のＵ字状部に取付けられてい
   ることを特徴とする蒸気タービン装置。 ４、請求項１記載の蒸気タービン装置において、前記湿
   分分離加熱器制御装置は、前記ひずみ検出器からのひず
   み信号を圧力信号に変換するひずみ圧力変換器と、前記
   出力制御装置より入力した出力要求信号から要求設定圧
   力信号を演算して出力する設定圧力演算器と、前記運転
   モード選択器からの運転モード信号により、前記圧力変
   換器から圧力信号と前記設定圧力演算器からの要求設定
   圧力信号とを比較して圧力設定信号を出力する設定圧力
   信号切換器とを備え、前記加熱蒸気圧力検出器からの検
   出信号と前記設定圧力信号切換器からの圧力設定信号と
   の信号偏差に基づいて前記加熱蒸気制御弁の開度を制御
   することを特徴とする蒸気タービン装置。 ５、請求項１〜４のいずれかに記載の蒸気タービン装置
   を設置した発電プラント。 ６、蒸気源からの主蒸気で高圧タービンを回転させると
   ともに、その高圧タービンからの排気蒸気を加熱器に通
   して高圧タービン入口蒸気の一部で再加熱し、この再加
   熱した排気蒸気で低圧タービンを回転させる際に、前記
   高圧タービンからの排気蒸気を再加熱する加熱蒸気の圧
   力と前記加熱器の伝熱管のひずみとを検出し、それらの
   検出信号と、高圧タービン入口蒸気の流量を調節してタ
   ービン出力を制御する出力制御装置からの出力要求信号
   と、運転モードを選択する運転モード選択器からの運転
   モード信号とに基づいて、前記加熱蒸気の流量を制御す
   る蒸気タービン装置の制御方法。