JPH04262003A - 蒸気タービン制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの負荷し
ゃ断後の回転数降下および急変動が防止可能な蒸気ター
ビン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば火力発電所においては、石油・油
・ガスなどの燃料を燃焼して発生させた高温高圧の蒸気
によりタービン（以下、蒸気タービンと呼ぶ）を回転駆
動し、この蒸気タービンに直結された発電機により発電
された電力を所内負荷および電力系統に供給している。 ところで、従来の蒸気タービン制御装置としては図６に
示すような構成のものがある。

【０００３】図６において、１Ｈは図示しないボイラよ
り高温高圧の蒸気が加減弁ＣＶを通して供給される高圧
タービン、１Ｌはこの高圧タービン１Ｈの回転軸に直結
され、高圧タービン１Ｈから排気される中間蒸気が湿分
分離器３およびインターセプト弁ＩＶを通して供給され
る低圧タービン、２はこの低圧タービン１Ｌに直結され
て回転駆動される発電機で、この発電機２の出力電力は
図示しない電力系統および所内負荷に供給される。

【０００４】また、４−１は回転数要求回路、４−２は
この回転数要求回路４−１から入力される回転数要求信
号と高圧タービン１Ｈの回転軸に取付けられた回転数検
出歯車５Ｇを介して回転数検出器５Ｓにより検出される
タービン回転数とを比較演算してその偏差を求める比較
演算回路である。

【０００５】さらに、４−３は所内負荷および電力系統
の負荷に応じた値を設定する負荷設定器、４−４は比較
演算回路４−２で求められた偏差信号と負荷設定器４−
３に設定された負荷設定信号が信号切替器６−１を介し
て入力される速度負荷演算回路、４−５はこの速度負荷
演算回路４−４の出力信号が入力され、加減弁ＣＶの開
度を制御する加減弁（以下ＣＶと称する）開度制御回路
、４−６は速度負荷演算回路４−４の出力信号が入力さ
れ、インターセプト弁ＩＶの開度を制御するインターセ
プト弁（以下ＩＶと称する）開度制御回路である。

【０００６】一方、図７は急激な負荷変動時に加減弁Ｃ
Ｖの急閉と信号切替器６−１を負荷設定器４−３側から
アース側に切替えるための出力負荷アンバランス信号発
生部を示すものである。図７において、６−２は発電機
出力をタービン負荷として検出する図示しない負荷検出
器からの負荷検出信号が入力され、急激な負荷しゃ断時
等の負荷変化を検出する変化率大検出回路である。

【０００７】また、６−３は図６に示す高圧タービン１
Ｈから排気される中間蒸気圧力を検出する出力検出器６
−４の出力検出信号と負荷検出器からの負荷検出信号と
の偏差を求める偏差演算回路、６−５は偏差演算回路６
−３で求められた偏差信号が入力される偏差大検出回路
である。

【０００８】さらに、６−６は変化率大検出回路６−２
の出力信号が入力されるオア回路、６−７はこのオア回
路６−６の出力信号と偏差大検出回路６−５の出力信号
が入力されるアンド回路で、このアンド回路６−７の出
力をオア回路６−６に入力している。そして、このアン
ド回路６−７はそのアンド条件が満たされると出力負荷
アンバランス信号（以下、ＰＬＵ信号と呼ぶ）を発生し
、図６の信号切替器６−１をアース側に切替えると共に
、加減弁ＣＶを急閉するものである。次にこのように構
成された従来の蒸気タービン制御装置の動作を説明する
。

【０００９】まず、負荷の変動が小さい通常時は、図７
に示す出力負荷アンバランス信号発生部よりＰＬＵ信号
は出力されず、信号切替器６−１は負荷設定器４−３側
に接続されている。

【００１０】この時の蒸気タービンの制御は、回転数要
求回路４−１の出力である回転数要求信号と回転数検出
器５Ｓで検出されたタービンの回転数信号とが比較演算
回路４−２に入力されてその偏差が求められ、この偏差
信号と負荷設定器４−３の出力である負荷設定信号とが
速度負荷演算回路４−４に入力される。そして、この速
度負荷演算回路４−４の出力信号はＣＶ開度制御回路４
−５およびＩＶ開度制御回路４−６に入力されることに
より、これら両制御回路４−５，４−６は加減弁ＣＶお
よびインターセプト弁ＩＶを操作し、高圧タービン１Ｈ
、低圧タービン１Ｌに流入する蒸気流量が制御される。 したがって、高圧タービン１Ｈ、低圧タービン１Ｌは回
転数および負荷を要求信号に一致するように制御される
。

【００１１】このような状態にあるとき、負荷が急にし
ゃ断されると、タービンの回転数も急に上昇するため、
加減弁ＣＶおよびインターセプト弁ＩＶを閉じて、ター
ビンの回転数が上昇しないよう動作する。しかし、これ
だけではタービンの回転数が上昇してから加減弁ＣＶお
よびインターセプト弁ＩＶが閉じるため、回転数の上昇
を抑え切れない。

【００１２】そこで、このとき図７に示すＰＬＵ信号発
生部では変化率大検出回路６−２で負荷の変動を検出し
、偏差大検出回路６−５で中間蒸気圧力の出力検出信号
と負荷検出信号との偏差が大きいことを検出することで
ＰＬＵ信号を発するので、このＰＬＵ信号によりタービ
ンの回転数が上昇する前に加減弁ＣＶを急閉し、またＰ
ＬＵ信号により信号切替器６−１をアース側に切替えて
負荷設定信号を０とすることによりタービン回転数の上
昇を抑えるようにしている。

【００１３】このＰＬＵ信号を利用した負荷急変時の制
御によれば、タービン負荷が全てしゃ断された場合には
、タービンの回転数も緩やかに低下するので、インター
セプト弁ＩＶを開いて中間蒸気を低圧タービン１Ｌに流
入することにより、回転数の低下も止まる。また、イン
ターセプト弁ＩＶが開くことによりタービンの中間蒸気
が徐々に放出されて出力負荷偏差大がリセットされると
、ＰＬＵ信号もリセットされるため、加減弁ＣＶが開き
、タービンの回転数が整定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、タービンが発
電所の負荷を取ったまま電力系統の負荷がしゃ断された
場合には、しゃ断直後はタービン回転数が上昇するが、
所内負荷が残っているため、タービンの回転数は直ぐに
減少し始める。この時の制御装置の動作を図８に示す。

【００１５】いま、図８において、ｔ１　時点で電力系
統負荷がしゃ断されると、タービンの回転数は一旦上昇
する。しかし、所内負荷が残っているため、タービンの
回転数は直ぐに減少となる。この時、タービン回転数の
低下を止めるためにｔ２　時点でインターセプト弁ＩＶ
を開くが、タービン回転数の低下は止まらずなお減少し
続け、出力として用いた中間蒸気圧力が低下してＰＬＵ
信号がリセットされるｔ３時点に達するまで加減弁ＣＶ
を開くことができない。

【００１６】したがって、所内負荷の大きさによって出
力の低下よりタービンの回転数の低下が速く、加減弁Ｃ
Ｖを開く前にタービンの回転数が定格回転数を下回る場
合には、タービンの回転数が急激に定格回転数まで上昇
するため、タービンの回転数に大きな外乱が生じてしま
う。また、タービンの回転数の低下がはなはだしい場合
には、ＰＬＵ信号のリセットが間に合わず、タービンが
非常停止してしまう場合も考えられる。

【００１７】本発明はの目的は、タービンが所内負荷を
もったまま電力系統の負荷がしゃ断された場合でも、タ
ービンの回転数に大きな外乱や異常な回転数降下を発生
することがなく、タービンの回転を安定に制御すること
ができる蒸気タービン制御装置を提供するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、発電機を回転駆動する蒸気タービンにタービ
ン蒸気弁を通して供給される蒸気流量を制御して前記蒸
気タービンをタービン回転数要求信号および負荷設定信
号に一致するように制御する蒸気タービン制御装置にお
いて、前記発電機の出力をタービン負荷として検出され
た負荷検出信号が入力され、この負荷検出信号の急変を
検出する負荷急変検出手段と、前記蒸気タービンの途中
の段差圧力をタービン出力として検出されたタービン出
力検出信号と前記負荷検出信号の偏差が所定値よりも大
きいことを検出する偏差大検出手段と、前記負荷急変検
出手段により負荷の急変が検出され、且つ前記偏差大検
出手段によりタービン出力検出信号と前記負荷検出信号
の偏差が所定値よりも大きいことが検出されると一定時
間だけ出力信号を発生して前記タービン蒸気弁を急閉す
る信号出力手段とを備えた構成とするものである。

【００１９】また、発電機を回転駆動する蒸気タービン
にタービン蒸気弁を通して供給される蒸気流量を制御し
て前記蒸気タービンをタービン回転数要求信号および負
荷設定信号に一致するように制御する蒸気タービン制御
装置において、前記発電機の出力をタービン負荷として
検出された負荷検出信号が入力され、この負荷検出信号
の急変を検出する負荷急変検出手段と、前記蒸気タービ
ンの途中の段差圧力をタービン出力として検出されたタ
ービン出力検出信号と前記負荷検出信号の偏差が所定値
よりも大きいことを検出する偏差大検出手段と、前記負
荷急変検出手段により負荷の急変が検出され、且つ前記
偏差大検出手段によりタービン出力検出信号と前記負荷
検出信号の偏差が所定値よりも大きいことが検出される
と一定時間だけ出力信号を発生する信号出力手段と、こ
の信号出力手段より発生する出力信号が与えられ前記負
荷設定信号を零から目標負荷設定値に変化させる変化率
制限手段とを備えた構成とするものである。

【００２０】

【作用】このような構成の蒸気タービン制御装置にあっ
ては、タービン負荷の急変により信号出力手段から発生
する出力信号によりタービン蒸気弁が急閉しても一定時
間経過すると出力信号の発生がリセットされるので、そ
の後においてはタービン蒸気弁の制御が可能となる。し
たがって、蒸気タービンが所内負荷を取ったまま電力系
統の負荷がしゃ断された場合でも、蒸気タービンの回転
数が一旦上昇した後減少してもその時点でタービン蒸気
弁の制御が可能なので、タービン回転数の低下が防止で
き、タービン回転数を目標値に安定に制御することがで
きる。

【００２１】また、タービン負荷の急変により信号出力
手段から発生する出力信号を変化率制御手段に与えて負
荷設定信号を零とし、タービン蒸気弁の制御が開始され
ると負荷設定信号を目標設定値に変化させることが可能
となるので、タービン回転数に大きな外乱を発生するこ
とがなく、目標回転数に安定に移行させることができる
。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。

【００２３】図１および図２は本発明に係る蒸気タービ
ン制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、同
図において、図６および図７と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる点についての
み述べる。

【００２４】本実施例では、図１に示すようにＰＬＵ信
号が入力されると負荷設定値を所内負荷に相当する値に
可変可能な負荷設定器４−３とし、この負荷設定器４−
３で設定された負荷設定信号を信号切替器６−１を介し
て変化率制限回路４−７に入力し、この変化率制限回路
４−７の出力信号を速度負荷演算回路４−４に与えるよ
うにしたものである。

【００２５】また、ＰＬＵ信号発生部としては、図２に
示すようにアンド回路６−７の出力信号を第１のシング
ルショット回路７Ａに入力し、その出力をＰＬＵ信号と
すると共に、このＰＬＵ信号を第２のシングルショット
回路７Ｂに入力し、その出力信号を図１の変化率制御回
路４−７に与えると共に、信号切替器６−１の切替信号
とするものである。

【００２６】ここで、第１のシングルショット回路７Ａ
は、アンド回路６−７の出力信号が入力されるオンディ
レイタイマ７−１、このオンディレイタイマ７−１の出
力信号を反転するノット回路７−２、アンド回路６−７
の出力信号とノット回路７−２の出力信号のアンド条件
を取るアンド回路７−３から構成されている。また、第
２のシングルショット回路７Ｂは第１のシングルショッ
ト回路７Ａから入力したＰＬＵ信号を、予め定められた
幅のパルスを出力するものである。

【００２７】次にこのように構成された蒸気タービン制
御装置の作用を述べるに、ここではタービンが発電所の
所内負荷を取ったまま電力系統の負荷がしゃ断された場
合を図３に示すタイムチャートを用いて説明する。

【００２８】いま、図３のｔａ　時点でタービン負荷が
しゃ断されると、図２の変化率大検出回路６−２の出力
信号が“１”となり、また偏差大検出回路６−５の出力
信号も“１”となるので、アンド回路６−６はそのアン
ド条件が満たされ、その出力信号“１”が第１のシング
ルショット回路７Ａに入力される。

【００２９】すると、この第１のシングルショット回路
７Ａはある定められた時間だけＰＬＵ信号を発生すると
同時に、第２のシングルショット回路７ＢからもＰＬＵ
信号より時間幅の長いパルス幅の出力信号が発生する。

【００３０】したがって、タービンの回転数が上昇する
前に、第２のシングルショット回路７Ｂの出力信号によ
り信号切替器６−１をアース側に切替えて負荷設定信号
を０にし、またＰＬＵ信号により直接加減弁ＣＶが急閉
されるので、タービン回転数の上昇が抑えられる。さら
に、このときＰＬＵ信号により負荷設定器４−３は所内
負荷に相当する値に設定される。

【００３１】この場合、タービン出力として中間蒸気圧
力信号を用いているため、加減弁ＣＶが急閉してもター
ビン出力信号はまだ大きな値であるが、加減弁ＣＶが全
閉するに必要な時間経過するとシングルショット回路７
Ａが動作し、ｔｂ　時点でＰＬＵ信号がリセットする。

【００３２】ここで、タービンが発電所の所内負荷を取
ったまま電力系統の負荷がしゃ断された場合には、電力
系統の負荷しゃ断直後はタービンの回転数が上昇するが
、所内負荷が残っているため、直ぐに回転数が減少し始
め、ｔｃ　時点でインターセプト弁ＩＰが開くが、ター
ビンの回転数はなお減少し続ける。そして、加減弁ＣＶ
が開き始める回転数までタービンの回転数が低下すると
、この時点ではすでにＰＬＵ信号がリセットされている
ので、加減弁ＣＶは直ちに開き始める。

【００３３】このとき、第２のシングルショット回路７
ＢはＰＬＵ信号の発生から一定時間後のｔｄ　時点でリ
セットされる。この第２のシングルショット回路７Ｂが
リセットされると、信号切替器６−１が負荷設定器４−
３側に戻るので、負荷設定器４−３の負荷設定信号が変
化率制御回路４−７に与えられる。また、変化率制御回
路４−７は第２のシングルショット回路７Ｂがリセット
されることで、負荷設定器４−３より入力される負荷設
定信号を徐々に目標負荷設定に向けて増加させ、その出
力信号を速度負荷演算回路４−４に与えられる。

【００３４】したがって、そのときの速度負荷演算回路
４−４の出力信号によりＣＶ開度制御回路４−５および
ＩＶ開度制御回路４−６により加減弁ＣＶおよびインタ
ーセプト弁ＩＰの開度が制御されるので、タービンの回
転数の低下が防止され、タービン回転数に外乱を発生す
ることなく目標回転数に向かって安定に整定することが
でき、回転数を安定に目標値に制御することができる。

【００３５】上記実施例ではＰＬＵ信号発生部の構成と
して変化率大検出回路６−２の出力と、偏差大検出回路
６−５の出力のアンド条件をとるアンド回路６−７の後
段にシングルショット回路７Ａを設ける場合について述
べたが、図４に示すように偏差大検出回路６−５の出力
をシングルショット回路７Ａに入力し、このシングルシ
ョット回路７Ａの出力と変化率大検出回路６−２の出力
をアンド回路６−７に入力してそのアンド条件が満たさ
れたときＰＬＵ信号を発生させる構成としても前述同様
の作用効果が得られるものである。

【００３６】また、シングルショット回路７Ａは、オン
ディレイタイマ７−１、ノット回路７−２、アンド回路
７−３により構成するようにしたが、入力信号が継続し
ている場合には予め定められたパルスを出力し、入力信
号がなくなると出力もなくなるものであればどのような
回路構成であってもよい。

【００３７】さらに、シングルショット回路７Ａとして
、図５に示すようにインターセプト弁ＩＶの開き始め回
転数以下の条件を検出する図示しない条件検出器の検出
信号をオンディレイタイマ７−１の出力とアンド回路７
−４によりアンド条件をとった後にノット回路７−２に
入力するようにしてもよい。このようにすればタービン
回転数が低下したときに、さらに確実にＰＬＵ信号をリ
セットすることができる。

【００３８】さらにまた、シングルショット回路７Ｂを
用いずにシングルショット回路７Ａより出力されるＰＬ
Ｕ信号をシングルショット回路７Ｂの出力の代りに用い
てもよい。上記各実施例はハード構成により説明したが
、計算機等のソフトウエアで構成するようにしても良い
ことは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ター
ビンが所内負荷をもったまま電力系統の負荷がしゃ断さ
れた場合でも、タービンの回転数に大きな外乱や異常な
回転数降下を発生することがなく、タービンの回転を安
定に制御することができる蒸気タービン制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蒸気タービン制御装置の一実施例
を示すブロック回路図。

【図２】同実施例におけるＰＬＵ信号発生部の構成を示
すブロック回路図。

【図３】同実施例の作用を説明するためのタイムチャー
ト。

【図４】本発明の他の実施例におけるＰＬＵ信号発生部
のすブロック回路図。

【図５】本発明の異なる他の実施例におけるＰＬＵ信号
発生部のブロック回路図。

【図６】従来の蒸気タービン制御装置の構成例を示すブ
ロック回路図。

【図７】同装置におけるＰＬＵ信号発生部の構成を示す
ブロック回路図。

【図８】同装置の作用を説明するためのタイムチャート
。

【符号の説明】

１Ｈ……高圧タービン、１Ｌ……低圧タービン、２……
発電機、３……湿分分離器、４−１……回転数要求回路
、４−２……比較演算回路、４−３……負荷設定器、４
−４……速度負荷演算回路、４−５……ＣＶ開度制御回
路、４−６……ＩＶ開度制御回路、５Ｓ……回転数検出
器、６−１……信号切替器、６−２……変化率大検出回
路、６−３……偏差演算回路、６−４……中間蒸気圧力
を検出する出力検出器、６−５……偏差大検出回路、６
−６……オア回路、６−７……アンド回路、７Ａ，７Ｂ
……シングルショット回路、７−１ー…オンディレイタ
イマ、７−２……ノット回路、７−３……アンド回路、
ＣＶ……加減弁、ＩＶ……インターセプト弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発電機を回転駆動する蒸気タービンに
   タービン蒸気弁を通して供給される蒸気流量を制御して
   前記蒸気タービンをタービン回転数要求信号および負荷
   設定信号に一致するように制御する蒸気タービン制御装
   置において、前記発電機の出力をタービン負荷として検
   出された負荷検出信号が入力され、この負荷検出信号の
   急変を検出する負荷急変検出手段と、前記蒸気タービン
   の途中の段差圧力をタービン出力として検出されたター
   ビン出力検出信号と前記負荷検出信号の偏差が所定値よ
   りも大きいことを検出する偏差大検出手段と、前記負荷
   急変検出手段により負荷の急変が検出され、且つ前記偏
   差大検出手段によりタービン出力検出信号と前記負荷検
   出信号の偏差が所定値よりも大きいことが検出されると
   一定時間だけ出力信号を発生して前記タービン蒸気弁を
   急閉する信号出力手段とを備えたことを特徴とする蒸気
   タービン制御装置。
2. 【請求項２】　　発電機を回転駆動する蒸気タービンに
   タービン蒸気弁を通して供給される蒸気流量を制御して
   前記蒸気タービンをタービン回転数要求信号および負荷
   設定信号に一致するように制御する蒸気タービン制御装
   置において、前記発電機の出力をタービン負荷として検
   出された負荷検出信号が入力され、この負荷検出信号の
   急変を検出する負荷急変検出手段と、前記蒸気タービン
   の途中の段差圧力をタービン出力として検出されたター
   ビン出力検出信号と前記負荷検出信号の偏差が所定値よ
   りも大きいことを検出する偏差大検出手段と、前記負荷
   急変検出手段により負荷の急変が検出され、且つ前記偏
   差大検出手段によりタービン出力検出信号と前記負荷検
   出信号の偏差が所定値よりも大きいことが検出されると
   一定時間だけ出力信号を発生する信号出力手段と、この
   信号出力手段より発生する出力信号が与えられ前記負荷
   設定信号を零から目標負荷設定値に変化させる変化率制
   限手段とを備えたことを特徴とする蒸気タービン制御装
   置。