JPH04134102A - 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、タービン制御装置に係り、特に加減弁強制閉
機構発生時、蒸気加減弁およびタービンバイパス弁の制
御に好適なタービン制御装置に関する。

（従来の技術） 第４図は、−数的な発電プラントの主管系統を示したも
のである。図示するように、蒸気発生器１で発生した蒸
気は主蒸気管２を経由し、加減弁３でその量が制御され
てタービン４に流入する。

そして、このタービン４で仕事をした蒸気は復水器５で
復水される。また、蒸気発生器１で発生した蒸気のうち
加減弁３を経由してタービン４に流入しなかった蒸気は
、バイパス弁６を経由して直接復水器５に流入する。さ
らに、タービン４には発電機７が同軸に連結されており
、この発電機７で発生した電力は遮断器８を介して系統
９に供給される、 一方、圧力センサ１０により主蒸気圧力が、また速度セ
ンサ］１によりタービン速度との各々が検出されるよう
になっている。

これらの各検出値は上記加減弁３、バイパス弁６の開度
を制御する際に使用されるパラメータとなるものである
。

次に、上記した加減弁３、バイパス弁６を制御するディ
ジタル制御装置内のコントローラの一例について第５図
に示すブロック構成図に従って説明する。

まず、加算器２０では、圧力センサ１０で検出された主
蒸気圧力Ａと圧力設定＠２１で設定された圧力設定値Ｂ
との偏差が演算される。そして、この偏差に増幅器２２
でゲインに１を乗じたものが圧力制御信号Ｅとなる。こ
こで、１／に１は一般に圧力調定率と呼ばれており、例
えば、（２，１ｋｇ／ｆｆ１）／（１００％負荷）のよ
うな値が使用される。

一方、加算器２３で演算して得られる速度設定値りと速
度センサユ１で検出されたタービン速度Ｃとの偏差は、
増幅器２４でゲインに２を乗じられる。そして、その出
力である速度制御信号Ｆと負荷設定器２５で設定された
負荷設定値、■とを加算器２６で加算したものが速度負
荷制御信号Ｇとなる。ここで、１／に２は一般に速度調
定率と呼ばれており、例えば、（５％定格速度）／（１
００％負荷）のような値が使用される。

次に、低値選択器２７によって圧力制御信号Ｅと速度負
荷制御信号Ｇのうちの低い値の方が選択され、これが加
減弁流量要求信号りとなる。そして、加算器２８によっ
て、圧力制御信号Ｅからこの加減弁流量要求信号りを差
引いたものがバイパス弁流量要求信号にとなる。

ところで、このようなタービン制御装置においては、一
般に以下のような制御機能を備えている。

まず、一つは、タービン保安機能で、これは、タービン
、発電機等が故障した場合タービンを安全にトリップさ
せるタービントリップ機能である。

もう一つは、負荷遮断によるタービン出力と、発電機負
荷の不均衡発生時タービンのオーバースピードを押さえ
るため加減弁３および低圧タービンを有する場合はその
流入蒸気量を調整する組合せ中間弁を強制的に急閉させ
るパワーロードアンバランス機能である。

さらに具体的に説明すると、タービントリップ機能は、
プラント異常等の加減弁強制閉機構発生により、非常油
圧力を低下させ機械的に加減弁３を急閉させるものであ
る。パワーロードアンバランス機能では、加減弁３の制
御油圧力な低下させ加減弁３を急閉させるために設けら
れた急速作動電磁弁を動作させることによりタービント
リップ同様加減弁３が急閉動作するものである。

なお、上記した加減弁３を急閉する動作をさせるために
第６図に示すように、タービントリップ信号またはパワ
ーロードアンバランス信号のいずれか一方の入力により
Ｃ■急閉信号を出力して加減弁３が急閉するようにロジ
ック回路が設けられている。

一方、バイパス弁６にも加減弁３と同様に制御油圧力を
低下させバイパス弁６を急閉させるために急速作動電磁
弁は設けられている。ところが、このバイパス弁６は、
タービントリップ信号またはパワーロードアンバランス
信号では、直接、急速作動電磁弁を動作させず、通常の
制御演算の結果により行われる。すなわち、タービント
リップ信号またはパワーロードアンバランス信号により
負荷設定器２５の負荷設定値Ｊをクリアする。

これにより、加算器２６で加算された速度負荷制御信号
Ｇは圧力制御信号Ｅより低い値となり、この圧力制御信
号Ｇの値が低値選択器２５から加減弁流量要求信号りと
して出力される。従って、加減弁流量要求信号りは低い
値となるから、加算器２８の偏差出力であるバイパス弁
流量要求信号には高い値となる。

このバイパス弁流量要求信号には図示しない変換部を介
してバイパス弁作動信号Ｍとして第７図に示すバイパス
弁制御回路に入力される。

このバイパス弁制御回路は、ハード構成によるフィード
バックサーボ回路を形成している。

この回路では、通常時にバイパス弁６に付属するサーボ
弁３０の弁位置を検出する弁位置検出器３１のバイパス
弁開度信号Ｎと上記バイパス弁入力信号Ｍとの偏差が加
算器３２で演算される。この結果はバイパス弁位置制御
偏差Ｐとしてサーボアンプ３３に入力され、このサーボ
アンプ３３の出力によりサーボ弁３０が制御される。

ところで、前記したようにタービントリップまたはパワ
ーロードアンバランスの加減弁強制閉機構が発生すると
、バイパス弁制御回路のバイパス弁入力信号Ｍが高い値
となり、サーボ弁３ｏを駆動させようとする。しかし、
サーボ弁３０の機械的遅れによりバイパス弁開度信号Ｎ
は一時的に現状の位置の値を維持しているから、この閉
回路の加算器３２によって演算されたバイパス弁位置制
御偏差Ｐの値が増大し、開方向に飽和する。このバイパ
ス弁開方向飽和を検出器３４が検出する。

この検出器３４の検出信号により図示しない恥動部を介
して急速作動電磁弁を励磁させバイパス弁６を急開させ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近年、制御装置がアナログ制御装置から
ディジタル制御装置化されるに従い、ディジタル制御装
置特有のデータ入出力時間および演算時間の遅れにより
以下の問題が生じるようになった。

かかる問題について第８図を参照して説明する。

タービントリップ時およびパワーロードアンバランス時
加減弁３は、急速作動電磁弁により、図に示すように、
時刻ｔ１で急閉しはじめ、ｔ４で全閉となる。しかし、
バイパス弁６が急開になるためには次の時間を要する。

まず、タービントリップおよびパワーロードアンバラン
ス信号がディジタル制御装置内のコントローラに入力さ
れ、負荷設定器２５の出力Ｊを零にクリアする。そして
。

コントローラ内部でバイパス弁流量要求信号Ｋを演算後
、そのバイパス弁流量要求信号Ｋをコントローラから出
力するための遅れ時間ｔ：：−ｔ１分が必要である。

さらに、コントローラからバイパス弁流量要求信号Ｋを
図示しない変換部でバイパス弁作動信号Ｍに変換してハ
ードで構成されるバイパス弁制御回路に入力するために
ｔ：＋−ｔｚの時間を要する。

これにより、ハードで構成される演算部の検出器３４に
よりバイパス弁開方向飽和を検出し、これに伴いバイパ
ス弁６の急速作動電磁弁が動作するため、急開し始める
のは、結局ｔ３の時点となる。つまり、タービントリッ
プおよびパワーロードアンバランスの条件発生時、加減
弁３は、第６図で説明したロジック回路によりそれとほ
ぼ同時に急閉する。

しかし、バイパス弁６は、ｔ３−ｔｘ＝　（（ｔｚ−ｔ
ｌ）＋　（ｔ３−ｔｚ））の時間遅れで急開することに
なる。

この遅れにより、加減弁３とバイパス弁６との開度（流
量）不均衡が生じ、主蒸気圧力Ａが上昇させ、これが原
子炉側への外乱となるため、原子炉運転上好ましくない
という問題があった。

そこで１本発明は、このような問題を解決するため、加
減弁強制閉機構発生により加減弁が急閉する場合にも、
主蒸気圧力の変動をおさえることにより、原子炉側への
外乱をより小さくするディジタル型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） 上記した問題を解決するため本発明は、加減弁が全閉し
たと想定した場合のバイパス弁全開流量相当を圧力制御
信号から検出器が検出する。

この検出器出力と、タービントリップまたはパワーロー
ドアンバランスのＡＮＤ条件でバイパス弁強制開機構を
動作させる。そして、タービントリップ時またはパワー
ロードアンバランス時には、加減弁急閉とバイパス弁急
開を同時に作動させる構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、タービントリップ時およびパワーロ
ートアンバランス時加減弁が急閉動作してからバイパス
弁が急開動作するまでの遅れ時間がなくなる。これによ
り、不要なタービン入力蒸気圧力の変動を防止すること
ができ、原子炉側への影響を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すタービン制御装置内の
コントローラのブ■コック構成図、また、第２図は加減
弁およびバイパス弁を動作させるロジック回路の構成図
である。

第１−図において、前述した第５図と同一符号は同−又
は相当部分を示し、第５図と異なる点は、加減弁が全閉
したと想定した場合のバイパス弁全開流量相当を主蒸気
圧力Ａと設定圧力Ｂとの比較結果に基ずく圧力制御信号
Ｅから検出する検出器２９−１〜２９−ｎ備えている点
である。

即ぢ、本実施例ではバイパス弁６はＩ）個のＴＢＶ１弁
〜ＴＢＶｎ弁から構成され、このＴ　Ｂ　Ｖ　１弁−−
Ｔ　Ｂ　Ｖ　ｎ弁の全部または一部によって加減弁コ３
が全閉した場合のバイパス弁６の全流入量を分担するよ
うになっている。そして、先行的にタービントリップま
たはパワーロードアンバランスの加減弁強制閉機構の発
生を予測し加減弁全開、つまり加減弁流量要求信号り、
　＝　０とな−）だときのバイパス弁開度すなわちバイ
パス弁流量要求信号Ｋを算出するために圧力制御信号Ｅ
の出力回路に検出器を備えている７これにより、先行的
にタービントリップまたはパワーロードアンバランスの
条件発生時のバイパス弁開度を決定している。

例えば、バイパス弁が１００％流量を負担すべく８弁咎
有するものと１、で、今５０％流量で加減弁が開度しタ
ービン出力運転しているものとすれば、対応する圧力制
御信号Ｅにより４つのバイパス弁を開とするように対応
して設置される４つの検出器が作動する。このようにし
て、バイパス弁１弁全開相当流量の圧力制御信号Ｅが出
力されている時には、Ｔ　Ｂ　Ｖ　１弁用検出器２９−
１が検出信号を出力する。また、バイパス弁２弁全開相
当流量の圧力制御信号Ｅが出力されているときにはＴＢ
ＶＩ弁およびＴＢＶｚ弁用検出器２９−１および２９−
２弁が検出信号を出力し、さらに、バイパス弁ｎ弁相当
流量の圧力制御信号Ｅが出力されている時には、ＴＢＶ
Ｉ弁〜ＴＢＶｎ弁用検出器２９〜ｘへ−２９−ｎが検出
信号を出力するように構成されている。

本実施例では、第２図に示すように、タービントリップ
信号またはパワーロードアンバランス信号を加減弁急閉
信号とすると共に、これらの信号と、前述の各ＴＢＶ１
弁〜Ｔ　Ｂ　Ｖ　ｎ弁用検出器２９−１＝２９−ｎによ
り検出された各信号とのＡＮ　Ｄをとる各ＡＮＤ回路と
これらＡＮＤ回路出力信号を一定時間のみ発生させる各
シングルショット回路とを備え、これらシングルショッ
ト回路出力を各バイパス弁の急開信号としている。

次に、第１図および第２図においで説明した本実施例の
制御動作を第３図に示すタイムチャートを番照して説明
する。

通常の圧力制御運転中、圧力制御信号Ｅが低値選択器２
７により選択さ九、加減弁流量要求信号Ｌ＝：＝圧力制
御信号Ｅとして加減弁３の開度制御を行っている。

この状態において、バイパス弁１弁全開相当流量が圧力
制御信号Ｅに流れている時には、ＴＢＶ１弁用検出器２
９−１が検出信号を出力する。このようにして、圧力制
御信号Ｅに応じて順次ＴＢＶ弁用検出器が検出信号を出
力して、バイパス弁ｎ弁相当流量が圧力制御信号Ｅに流
れている時には、Ｔ　Ｂ　Ｖ　ｎ弁用検出器２９−ｎが
検出信号を出力する。そして、Ｔ　Ｂ　Ｖ　１弁用検出
器２９−１〜ＴＢＶｎ弁用検出器２９−ｎによって検出
されたＴＢＶＩ弁〜ＴＢＶｎ弁全開流量相当の各信号は
、第２図に示すロジック回路に入力される。

これにより、タービントリップ信号またはパワロードア
ンバランス信号が発生すると、まずＣ■急閉信号が出力
する。この動作と同時に、検出器２９−１〜２９−ｎに
よって検出された各信号と、タービントリップ信号また
はパワーロードアンバランス信号のＡ　Ｎ　Ｉ）動作に
より対応するｌ″Ｂ■１弁〜ＴＢＶｎ弁に対してシング
ルショット回路を経てＴＢＶ急開信号を一定時間発生さ
せる。

このＴＢＶ急開信号により加減弁急速作動電磁弁がｔ１
時に励磁するのと同時にバイパス弁な、速作動電磁弁が
励磁し、加減弁３およびバイパス弁６が同時に動作を開
始し、ｔ４時に加減弁３の閉と同時にバイパス弁６が開
となる。

以上説明したように、通常の圧力制御運転のときにター
ビントリップまたはパワーロードアンバランス条件が発
生すると、加減弁閉動作に遅れることなくバイパス弁開
動作が行われ、主蒸気圧力の変動をおさえることができ
る。

なお、第２図のＴＢＶ急開指令の必要性は、過渡応答時
におけるコントローラの遅れ分の補償であり初期的なも
のである。つまり、第１図に示す制御装置内のコントロ
ーラの演算では、タービントリップ時またはパワーロー
ドアンバラン、ス時負荷設定信号Ｊが０となり、このた
め、速度負荷信号ＧがＯとなる。そして、低値選択器２
７により加減弁流量指令りが０となって、バイパス弁流
量指令Ｋが発生することにより検出器３４が動作するま
での時間が必要となるからである。そこで、その時間を
十分カバーできる時間だけＴＢＶ急開指令を発生させる
ため、シングルショット回路を設けている。しかし、Ｔ
ＢＶ急開指令はロジック回路から出力しっばなしとして
もよく、必ずしも、シングルショット回路を設ける必要
はない。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、タービントリップ
およびパワーロードアンバランスの加減弁強制閉機構発
生時に加減弁の閉動作に遅れることなく、バイパス弁が
開動作するから、主蒸気圧力の変動をおさえることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービン制御装置内のコントロー
ラのブロック構成図、第２図は同装置内の加減弁および
バイパス弁を動作させるロジック回路の構成図、第３図
は同装置の加減弁およびバイパス弁の動作状態を示すタ
イムチャート、第４図は発電プラントの主管系統図、第
５図は従来例を示すタービン制御装置内のコントローラ
のブロック構成図、第６図は加減弁を動作させるロジッ
ク回路の構成図、第７図はバイパス弁制御回路のブロッ
ク構成図、第８図は、従来例を示す加減弁およびバイパ
ス弁の動作状態を示すタイムチャートである。 １・・・蒸気発生器、３・・・加減弁、４・・・タービ
ン、６・・・バイパス弁、　２９−１．２９−ｚ、　２
９−ｎ−検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの流入量を制
   御する加減弁と、前記蒸気発生器で発生した蒸気のうち
   タービンをバイパスさせる蒸気量を制御するバイパス弁
   と、主蒸気圧力と設定圧力との比較結果ならびにタービ
   ン速度と設定速度との比較結果に基づいて前記加減弁お
   よびバイパス弁の開度を制御することによりタービン速
   度およびタービン入口蒸気圧力を制御する制御手段と、
   加減弁急閉条件の発生により加減弁強制閉機構を動作さ
   せる手段とを備えて構成されるタービン制御装置におい
   て、加減弁が全閉したと想定した場合のバイパス弁全開
   流量相当を主蒸気圧力と設定圧力との比較結果からなる
   圧力制御信号から検出する検出器と、この検出器出力と
   前記加減弁急閉条件とのＡＮＤ条件でバイパス弁強制開
   機構を動作させる手段とを設けたことを特徴とするター
   ビン制御装置。