JPH042762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本願は、本願と同一の出願人に譲渡されててい
る同一の発明者により本願と同日付けで出願する
他２件の特許願（対応の米国特許願明細書のシリ
アル番号は562507号および562508号）（マイクロ
プロセツサを基礎とする抽気型蒸気タービンの制
御に関する発明）に関連するものであり、同上特
許願明細書の開示内容は本明細書においても参考
のために援用する。 本発明は蒸気タービン制御装置に係り、特に抽
気型蒸気タービンのための制御方法および装置に
関する。 多くの工業もしくは産業上の環境における共通
の様相として、十分なプロセス蒸気および電力が
同時に供給可能であることが要求されている。こ
れと関連して、抽気タービンを用いれば、抽気弁
の使用により、、流入蒸気の一部分をプロセス蒸
気用ヘツダに指し向けることが可能である。この
ような抽気タービンは、平衡で安定な仕方で上記
のような要件を正確に満す能力があるところか
ら、プロセス蒸気および電力を同時に必要とする
ような工業もしくは産業環境内で広く用いられて
いる。しかしながら、所与の工業もしくは産業プ
ラント（工場）においては、この種の要件は時間
的に変動し、そのため、このような要件を満たす
ために用いられる抽気タービン制御装置は臨機応
変に相応に応答しなければならない。 抽気タービンの産業上の使用においては、フロ
ント・エンド（前端部）の抽気タービン制御弁お
よび抽気弁の適切な調節が要求される。このよう
な調節は周知の弁位置制御ループ技術を用いて行
われている。 制御ループは、タービン運転の所望レベルを表
す信号およびタービン運転の現在レベルを表す信
号を含む信号の組合せにより設定される。従来の
アナログコントローラ（制御装置）は、制御ルー
プで、上記２つの信号を比較して、これら信号間
に不一致があつた場合にこれら信号を平衡化する
のに必要とされるレベルにタービン運転を自動的
に設定するように動作する。制御ループにおける
信号要素の特定の組合せには、システム・エンジ
ニアによつて用いられる制御ストラトジ（方策）
が反映している。いくつかの制御ループの組合せ
による動作で、制御システム設計で採用されてい
る全体的な制御ストラトジもしくは理念が実現さ
れる。 現在用いられている抽気タービンの大部分のも
のは、鋼の圧延、精練、製紙、汚水処理プラント
等の産業分野で用いられており、従来において
は、抽気タービンによつて発生される電力は副産
物であつて、実際上は必要不可欠ではなかつた。
これらの領域における抽気タービンの主たる使用
目的は、プロセス蒸気（工場用蒸気）を利用可能
にすることにあつた。 抽気プロセス蒸気は、プラント内の補助加熱
器、炉加熱装置および建物の加熱装置等のような
加熱装置へ供給されるよう使用される。それはま
た蒸気駆動ポンプを付勢するようにも使用され、
さらに、コークス急冷や、圧延機を出る際の高温
金属ストリツプの急冷のような製鋼圧延加工と関
連する種々の急冷プロセスにおいても使用され
る。 従来の抽気タービン制御装置は、電力出力もし
くはメガワツト制御を犠性にしてプロセス蒸気抽
気制御を重要視していた。すなわちメガワツト出
力が所与のプロセス蒸気抽気要求と予盾しないレ
ベルに逸脱しかつ浮動するのを許容し、その間に
きちんとした抽気制御を達成していた。抽気弁制
御装置を介したプロセス蒸気抽気レベルにおける
先の調節によつて逸脱した後、メガワツト出力を
所望のレベルに戻すために、しばしばオペレータ
は局部制御モードにおいて複雑で時間がかかる精
緻な弁再調節手順を行つていた。この再調節手順
における主たる困難は、プロセスの擾乱を回避す
るように、言い換えるならば円滑に切換えるよう
に、この再調節を行うことの必要性にあつた。 オペレータの再調節手順は次のような事実によ
りさらに錯綜化されていた。即ち、演算増幅器、
コンデンサ、ダイオードおよび抵抗器等のような
離散的な電子要素に依存する従来のアナログ制御
回路システムにより導入されるドリフトに起因し
て設定を再調節する必要によりさらに錯綜化され
ていたのである。このようなアナログ回路は、時
間が経るに伴い且つまた温度の変動で、校正値か
らドリフトし易い。 エネルギコスト、人件費および設備費の絶え間
ない増加で、旧式の抽気タービン制御ストラトジ
もしくは制御方式の不適切性は増々顕著になつて
きている。これと関連して、産業エネルギ管理方
式を採用することにより、運転費用の軽減が可能
であろう。このような最適化装置は、フロント・
エンド・プラント・ボイラ制御部に、工場全体に
対する蒸気圧、蒸気流量および電気エネルギ要件
を与えるように構成されている。最適化を達成す
るためには、ボイラ制御部は、抽気タービン制御
システムに対し、抽気蒸気圧および（または）流
量および（または）メガワツト出力の所要のレベ
ルを伝送することができなければならない。抽気
タービン制御装置もしくはシステムに全てのいろ
いろなプロセス設定点を自動的に送信するように
ボイラ制御装置を遠隔制御装置として使用するた
めには、上記のようなそれらプロセス設定点に応
答して、オペレータの介入を必要とすることな
く、円滑な仕方で動作レベルを変えることができ
る抽気タービン制御装置を設けることが必要であ
る。抽気タービンはこの場合、特に電力が電力需
要設備に販売されて配電されるという共同発電的
な意味において、より重要な要素となる。従つて
今やメガワツト出力のよりきちんとした制御が従
来よりも一層重要な機能となつている。 上の説明から明らかなように、従来の抽気ター
ビン制御装置においては、先に述べたような抽気
タービンの能力を完全もしくは十分に利用し得な
い制御ストラトジもしくは制御方式が採られてい
た。従つて、複数の利用可能な制御ループから、
特定の制御ストラトジを反映する特定の制御ルー
プまたは制御ループの組合せを選択する方法が望
まれている。また、プロセス蒸気および電気エネ
ルギ要件を満たすように抽気タービンの能力を十
分に利用する単純な抽気タービン制御方法が望ま
れている。さらに、プロセス蒸気抽出モード中
に、蒸気抽出要件の緻密な制御およびメガワツト
出力修正によるメガワツト出力の緻密な制御を達
成することにより抽気タービンをより効果的に使
用することが可能な抽気タービン制御装置が望ま
れている。さらに、また、回路要素の校正値での
ドリフトが無く、それにより周期的な保守要件が
軽減される制御ループを備えた抽気タービン制御
装置を設けることが望ましい。さらに、オペレー
タが一旦遠隔モードを選択したならば、それ以
後、オペレータの介入を必要とすることなく、遠
隔発生された最適化設定点信号を受けて該設定点
信号に従い動作もしくは運転レベルを調節するこ
とができる抽気タービン制御装置を設けることも
望ましい。また、このような制御装置は、より良
好で安定な抽気タービン制御と関連するより円滑
なボイラ運転により、フロント・エンド・ボイラ
（front end boiler）の燃料費の軽減を実現でき
ることが望ましい。 抽気型蒸気タービン発電装置には、予め定めら
れた制御ストラトジを選択し、遠隔発生されたか
またはオペレータにより選択されたかのいずれか
の設定点信号と、タービンの運転レベルを表す信
号とに従つて適切な弁位置制御信号を発生するこ
とにより、対応の弁位置制御ループを実現するた
めのマイクロプロセツサを基礎とするコントロー
ラが設けられる。特定の制御ストラトジが開示さ
れており、それは、フイードバツク・ループから
のメガワツト設定点信号に、フイードフオワード
抽気弁設定点信号ならびにメガワツト基準信号を
加算し、その加算値をタービン制御弁に印加して
抽気動作中のきちんとしたメガワツト制御を可能
とすることによつて、タービン運転の抽気モード
中のメガワツト出力を自動的に補償するようにし
ている。 第１図を参照するに、この図には、従来の抽気
型蒸気タービン制御装置１０が示されており、そ
れにおいて、抽気タービン１２にはボイラ（図示
せず）から一対の上側および下側の制御弁１６を
介して抽気タービン１２の高圧（HP）区間１４
に流入する蒸気が固定の温度および圧力で供給さ
れる。この蒸気はHPタービン羽根すなわち高圧
タービン羽根を駆動して、HP区間１４の第７番
目の段から工業用プロセス蒸気ヘツダ１８ならび
に抽気タービン１２の低圧（LP）区間２０へと
流れる。 蒸気が用いられるプラントもしくは工場プロセ
スに供給される最大のプロセス蒸気流量は、抽気
弁２２の最小開度に対応する。しかしながら抽気
弁２２は、運動しているLP（低圧）タービン羽根
の濃い蒸気雰囲気における摩擦によつて発生する
熱を抑制する目的で、抽気タービン１２のLP区
間２０への冷却蒸気流量を維持するために完全に
は閉ざされない。タービン軸には、工場もしくは
プラント・プロセスで使用するため、或いは場合
により電力需要設備に販売するための電力を発生
するために、発電機２４が結合されている。 抽気タービン１２は慣用の仕方で起動され、そ
して負荷を装荷した後に、発電機２４はメガワツ
ト出力を発生し、そして抽気弁２２は、初期のシ
ステム運転モードにおいては抽気基準信号３４が
無いためそれに対応し広く開かれている。それ
故、抽気弁の誤差信号２９はこの場合ゼロであ
り、加算器２５において制御弁設定点信号２６に
寄与しない。典型的には電空弁サーボおよびサー
ボ駆動ループであり弁制御装置すなわち弁コント
ローラ２７は、オペレータ・パネル３０からのメ
ガワツト基準信号２８に等しい制御弁設定点信号
２６に従つて制御弁１６を開ループ態様に位置付
ける。 抽気弁設定点信号制御装置３２は、タービン動
作のプロセス蒸気抽気モード内で、蒸気基準信号
３４で表される性能レベルを作るためにオペレー
タ・パネル３０とインターフエイスする。抽気弁
設定点信号３６は抽気弁２２を位置付けるための
弁制御装置すなわち弁コントローラ３８に与えら
れる。工業用プロセス蒸気ヘツダ１８上の蒸気圧
力／流量トランスジユーサ４０は、安定な抽気運
転を維持するために抽気弁設定点信号制御装置３
２にフイードバツク信号４２を提供する。 前述したように、この配列はきちんとした抽気
制御を達成するが、メガワツト出力の負の結果を
持つてそれを行う。抽気動作に入る前に存在する
メガワツト出力は、一度プロセス蒸気の抽気要求
が抽気弁設定点信号制御装置３２によつて行なわ
れると、このプロセス蒸気抽気要求と調和したレ
ベルに偏奇しかつ浮動する傾向にある。換言すれ
ば、入力蒸気のエネルギは、入力蒸気が他のプラ
ントの使用に対して抽気されないという範囲に対
してのみ、タービンによつて電気エネルギに変換
される。 抽気動作における変化に対してメガワツト出力
をおおざつぱに修正するために１つの試みが行な
われる。抽気弁誤差信号２９は、制御弁設定点信
号２６を調節するように加算器２５においてフイ
ードフオワード信号として使用される。フイード
フオワード信号はメガワツトのフイードバツクが
ないのでこれを行うことは全くない。 この発明は、抽気蒸気およびメガワツト出力要
求を満足させる、抽気タービンを運転するための
マイクロプロセツサを基礎にした制御装置を提供
することにある。この発明は、２つの選択可能な
メガワツト制御ループを提供し、その１つが、よ
りきちんとしたメガワツト制御が所望であると
き、抽気蒸気要求が見合うという理由で使用中に
置かれ得る。これら２つのメガワツト制御ループ
の各々は制御値に寄与する別々の型を提供する。
抽気蒸気が取られないということを意味する、抽
気タービンが全復水モードにある間、これらメガ
ワツト制御の使用中の１つをもつて、制御弁設定
点信号はメガワツト誤差信号がゼロであるような
レベルに設定される。もし抽気制御ループが使用
中でよりきちんとしたメガワツト制御が所望なら
ば、第２のメガワツト制御ループが、抽気弁設定
点信号およびメガワツト基準信号と連絡してメガ
ワツト設定点信号をトリム信号として使用し、プ
ロセス蒸気抽気動作から生じたメガワツト出力に
おける望ましくない変化を補償するように、抽気
修正された制御弁設定点信号を発生する。 第２図には、本発明に従つて実施される抽気タ
ービン制御システムのオペレータ用パネル５０の
部分の詳細が示されている。このパネル５０は、
システムの異常を表示する表示デイスプレイ５
２、いくつかのデイジタル読出しデイスプレイ、
所望システム動作レベルを指示する群５４および
実際のシステム動作レベルを指示する群５６、弁
位置パネルメータ５８ならびにメガワツト制御、
抽気制御および手動制御のための一連の制御プツ
シユボタン６０を備えている。制御プツシユボタ
ン６０により、オペレータは、システム運転モー
ドを選択し、選択されたモードにおける所望の運
転もしくは動作レベルを設定することができる。 第３図は、この発明に従つて行われる抽気ター
ビン制御装置７０の好ましい実施例を示す。２つ
の信号制御装置７２および７４は、抽気タービン
制御弁１６を位置付けるために、制御弁設定点信
号７５を弁制御装置７６に最終的に発生するよう
に設けられており、制御弁設定点信号制御装置７
２は、抽気制御ループが使用中でなくかつメガワ
ツト制御ループが使用中である時に使用され、双
方モード制御弁設定点信号修正制御装置７４は、
抽気制御およびメガワツト制御ループの双方が使
用中である時に使用される。この発明によつて与
えられるいくつかの所定の独特の制御ストラトジ
（計画もしくは方策）の各々に従つて、閉ループ
制御弁設定点信号７８または修正モード依存制御
弁設定点信号８０のいずれかが制御弁設定点信号
７５として使用されるよう選択される。この選択
は、第２の制御装置、すなわち制御弁設定点信号
選択制御装置８２の動作状態に依存する。 制御弁設定点信号選択制御装置８２の動作状態
は、制御モード選択器８４によつて決定される。
制御モード選択器８４は、２つの信号制御装置７
２および７４によつてそれぞれ発生される２つの
有用な制御弁設定点信号７８および８０の間の選
択を決定する論理制御信号８６を発生する。制御
弁設定点信号選択制御装置８２はこの論理制御信
号８６を使用して、制御弁設定点信号７８または
８０のいずれが、他方の制御弁設定点信号８０ま
たは７８を除外して弁制御装置７６を実際に駆動
するかを決定する。使用されない設定点信号７８
または８０を発生する信号制御装置７２または７
４は、一方の制御ストラトジ（制御計画）から他
方の制御ストラトジへの衝撃のない切換を提供す
るように、通常の追跡モードで動作する。 制御弁設定点信号選択制御装置８２は、切換機
能制御ブロツク８８を使用する。切換機能制御ブ
ロツク８８は１つまたは２つのアナログ入力の切
換のためのアルゴリズムを有している。１つのモ
ード信号の論理状態に基づいて、切換機能制御ブ
ロツク８８は２つのアナログ入力信号の一方をア
ナログ出力信号として出力する。モード信号を高
論理状態にある時、入力１上の信号が出力信号と
して出力される。モード信号が低論理状態にある
時、入力２上の信号が出力信号として出力され
る。この方法で、制御弁設定点信号選択制御装置
８２は、さらに説明されるように、オペレータ用
パネル５０および制御モード選択器８４を介して
オペレータによつて選ばれる所望の制御ストラト
ジを行う。 抽気蒸気流量または圧力を調節するための抽気
弁２２の制御は、独立の制御装置、すなわち抽気
弁設定点信号制御装置９０を通して行われ、該制
御装置９０は抽気基準信号９１に応答する。弁制
御装置９２、蒸気圧力または流量センサ９４およ
び抽気フイードバツク信号９５を使用した抽気フ
イードバツク制御ループが使用される。抽気制御
ループの信号要素、すなわち抽気弁設定点信号９
６は、以後さらに説明される特定の制御ストラト
ジ（制御計画もしくは方策）に従つて２つのメガ
ワツト制御ループの一方の動作を修正するために
使用される。 制御モード選択器８４は、オペレータ用パネル
５０において為されるプツシユボタン選択に応答
して２つの論理制御信号８６および９８を発生す
る。“メガワツトループ使用中および抽気ループ
不使用中”（MWINEXTOUT）論理制御信号８
６は選択制御器８２の動作状態を決定し、“双方
ループ使用中”（BOTH LOOPS）論理制御信号
９８は、双方モード制御弁設定点信号修正制御装
置７４の修正モードを決定し、これらすべてはこ
こに説明される所定の制御ストラトジに従つてい
る。 第３図を参照して抽気タービン制御装置７０の
動作を説明する。抽気タービン１２から取られる
抽気蒸気がほんのわずかであるかもしくは全くな
いと言う抽気タービン動作を仮定すると、発電機
２４はメガワツトを発生している。取られている
抽気蒸気がないので、オペレータ用パネル６０上
のプツシユボタン群１００においてどんな抽気制
御ループも選択されていない。それ故、“抽気ル
ープ使用中”EXTIN論理制御信号１０１が今低
論理状態にある。もしオペレータがこの時点でメ
ガワツト制御ループを使用中に置くことを選ぶな
らば、オペレータ用パネル６０（第２図参照）上
のプツシユボタン１０２の選択が、“メガワツト
制御ループ使用中”（MWIN）論理制御信号１０
３を高論理状態にする。制御モード選択器８４
は、MWINEXTOUT論理制御信号８６が高論理
状態となるように双方の論理制御信号１０１およ
び１０３を読取る。これは第１の動作状態を設定
する。この場合、制御弁設定点信号選択制御装置
８２の切換機能制御ブロツク８８は入力１をその
出力として切換、それ故制御弁設定点信号７５
は、今や制御弁設定点信号制御装置７２から引き
出される閉ループ制御弁設定点信号７８に等し
い。該制御装置７２は、オペレータ用パネル５０
からのメガワツト基準信号１０４によつて表わさ
れるメガワツト出力要求、メガワツト・トランス
ジユーサ１０６からのメガワツトフイードバツク
信号１０５、および弁制御装置もしくは弁コント
ローラ７６を使用したメガワツトフイードバツク
制御ループ内にある。 示されているように抽気基準信号９１およびメ
ガワツト基準信号１０４はオペレータ用パネルに
とつて発生される。好ましい実施例において抽気
基準信号９１およびメガワツト基準信号１０４は
遠隔制御装置（図示せず）によつて発生されるこ
とができ、該遠隔制御装置は、抽気フイードバツ
ク信号９５によつて表わされる現存の抽気蒸気レ
ベルおよびメガワツトフイードバツク信号１０５
によつて表わされる現存のメガワツト出力を追跡
し、そして等価の抽気基準信号および等価のメガ
ワツト基準信号をそれぞれ発生し、それ故遠隔制
御モードへの変遷の際衝撃のない切換を達成す
る。この同じ方法は遠隔制御モードから局部制御
モードへ戻る際にも衝撃のない切換を達成するよ
う使用される。 オペレータが、すでに使用中であるメガワツト
制御ループに加えて抽気制御ループを使用中に置
くことを選ぶ時、オペレータ用パネル５０（第２
図参照）上のいくつかの抽気制御ループ使用中プ
ツシユボタン１００のいずれかのプツシユボタン
選択が制御モード選択器８４によつて読み取ら
れ、それ故MWINEXTOUT論理制御信号８６の
論理状態を低論理状態とし、他方BOTH
LOOPS論理制御信号９８を高論理状態とする。
この場合は第２の動作状態を設定する。 この場合においてBOTH LOOPS論理制御信
号９８は双方モード制御弁設定点信号修正制御装
置７４の修正モードを制御し、修正モード依存制
御弁設定点信号８０の発生を開始する。この同じ
オペレータの選択に基づいて、MWINEXTOUT
論理制御信号８６は制御弁設定点信号選択制御装
置８２のモード信号を低論理状態に設定する。 制御弁設定点信号選択制御装置８２は次に、そ
の制御装置８２に与えられる２つの設定点信号７
８および８０から修正モード依存制御弁設定点信
号８０を選択するように動作し、それ故修正モー
ド依存制御弁設定点信号８０を実際の制御弁設定
点信号７５として切換、それは次に弁制御装置７
６に与えられる。制御弁設定点信号選択制御装置
８２のこの動作は第２のメガワツト制御ループを
設定し、制御弁設定点信号装置７２を双方モード
制御弁設定点信号修正制御装置７４と置き換え
る。第２のメガワツト制御ループは抽気動作の間
メガワツト出力のよりきちんとした制御を提供す
る。 双方モード制御弁設定点信号修正制御装置７４
における修正モード依存制御弁設定点信号８０の
発生は３つの信号入力の３つの結合に基づいてい
る。それら入力信号は、抽気弁設定点制御装置９
０からの抽気弁設定点信号９６と、オペレータ用
パネル５０からのメガワツト基準信号１０４と、
そしてメガワツトトランスジユーサ１０６からの
メガワツトフイードバツク信号１０５とである。 動作中、抽気蒸気に対する需要の増加は、抽気
タービン１２の低圧部分２０への蒸気流量を減少
することによつて抽気タービン１２に影響を与え
る。次に抽気タービン１２のメガワツト出力に降
下もしくは低下が生じ、そして双方モード制御弁
設定点信号修正制御装置７４はこれを、メガワツ
ト基準信号１０４とメガワツトフイードバツク信
号１０５との比較によつてその双方修正モードの
最初において検知し、メガワツト誤差信号１０８
を発生する。このメガワツト誤差信号１０８はこ
れら２つの信号間の差であり、それはデルタもし
くは差機能制御ブロツク１１０によつて決定され
る。 メガワツト誤差信号１０８はPID機能制御ブロ
ツク１１２に与えられ、このブロツク１１２はメ
ガワツト誤差信号１０８の比例、積分、微分関数
に基づいたメガワツト設定点信号１１４を発生す
るように動作する。メガワツト設定点信号１１４
は次に切換機能制御ブロツク１１６の入力１に与
えられ、そこからその信号は、BOTH LOOPS
論理制御信号９８がモード信号を高論理状態に設
定してしまつているので出力される。加算機能制
御ブロツク１１８はメガワツト設定点信号１１４
をメガワツト基準信号１０４と抽気弁設定点信号
９６との双方に加算し、それ故修正モード依存制
御弁設定点信号８０を発生する。加算機能制御ブ
ロツク１１８のアルゴリズムはその３つのアナロ
グ入力の合計に等しいアナログ出力を発生し、そ
れらアナログ入力の各々は、桁成分（gain
terms）を有している。この桁成分は、互いに対
して異つている入力を重み付けするように使用さ
れる。 前述したようにこれは、抽気弁設定点信号９６
が２つの提供されたメガワツト制御ループの一方
の動作を修正するように使用されるという特定の
制御ストラトジである。上述の例においては抽気
蒸気需要における増加は抽気弁設定点信号９６に
おける増加によつて表わされ、該信号９６は、双
方修正モード制御弁設定点信号制御装置７４の加
算器１１８によつてフイードフオアード態様で使
用される。 加算器１１８において信号を結合すると、制御
弁設定点信号７５が双方モード制御弁設定点信号
修正制御装置７４からの修正モード依存制御弁設
定点信号８０から引き出されるので、よりきちん
としたメガワツト制御をもたらす。抽気弁設定点
信号９６を加算器１１８においてフイードフオア
ード信号として使用することによつて、修正モー
ド依存制御弁設定点信号８０は抽気修正され、そ
して抽気蒸気需要の増加の結果として生じるであ
ろう電力の発生の低下の予想において蒸気タービ
ン動作の修正制御を開始する。 もしオペレータがトリム（trim）信号として
メガワツト設定点信号１１４を使用することな
く、抽気タービンを動作することを選んだなら
ば、オペレータ用パネル５０上のメガワツト制御
ループ不使用中プツシユボタン１２０の選択が
MWIN論理制御信号１０３を低論理状態にし、
これは制御モード選択器８４によつて読み取ら
れ、それ故MWINEXTOUT論理制御信号８６を
低論理状態とする。制御弁設定点信号選択制御装
置８２のモード信号も低論理状態となり、それ故
修正モード依存制御弁設定点信号８０は制御弁設
定点信号７５として選択される。 この場合抽気制御ループプツシユボタン１００
の状態に関係なく、制御モード選択器８４は低論
理状態にあるBOTH LOOPS論理制御信号９８
を発生し、これらは切換機能制御ブロツク１１６
上のモード信号を設定し、それ故アナログ値発生
器機能制御ブロツク１２２によつて発生される無
効入力である入力２をその出力として出す。 双方モード制御弁設定点信号修正制御装置７４
のこの第２の修正モードにおいて、メガワツト設
定点信号１１４は加算機能制御ブロツク１１８に
寄与せず、２つの信号結合の一方が加算機能制御
ブロツク１１８において使用され、各結合は、修
正モード依存制御弁設定点信号８０をその出力と
して発生する２つの修正サブモードの一方に対応
する。もし抽気制御ループが選択されたという理
由で抽気弁設定点信号制御装置９０が動作してい
るならば、メガワツト基準信号１０４および抽気
弁設定点信号９６が開ループ修正態様で修正モー
ド依存制御弁設定点信号８０を発生するように使
用される。もし抽気弁設定点信号制御装置９０が
動作しておらず抽気がないならばメガワツト基準
信号１０４だけが使用される。後者の場合におい
て、修正モード依存制御弁設定点信号８０は実際
に開ループ制御弁設定点信号だけであり、何もな
いので抽気動作のための修正を持たない。これら
の場合のいずれかがメガワツト出力に亘る開ルー
プ制御を提供し、それらの間の差が抽気弁設定点
信号９６からのフイードフオアードの寄与がある
かないかを示し、それは抽気制御ループの動作に
依存する。双方の場合におけるメガワツト出力の
正確さは制御弁カムの目盛付け、機械的連結、そ
して位置サーボループのプリント配線カードに依
存する。この目盛付けは、その目盛付けにおける
何らかの不正確さを補償するであろうメガワツト
フイードバツク誤差信号の助けもなく、制御弁設
定点信号７５の値を制御弁１６の実際の位置に変
換するよう試みる。しかしながらもし抽気動作が
あるならば、抽気弁設定点信号９６のフイードフ
オアードの寄与は今だ抽気動作に対するおおざつ
ぱな補償を制御弁１６に提供する。 本発明の好ましい実施例によるタービン制御装
置においては、Westinghouse Electric
Corporation社によつて販売されている「MTCS
−20^TM」型タービン制御装置のような、プロセス
環境で用うるに適したアナログおよびデイジタル
変換能力を有する入／出力インターフエースおよ
び単一ボードの16ビツトマイクロプロセツサが用
いられる。このマイクロプロセツサベースのター
ビン制御装置には、起動が容易であること、なら
びに保守要件が軽減されることと共に、構成要素
の校正値におけるドリフトがないと言う固有の利
点がある。 典型的なMTCS−20^TMタービン制御装置のハー
ドウエア構造２００が第４図に示されている。こ
のMTCS−20^TMタービン制御装置においては６つ
のプリント配線基板もしくはカードを有し、かつ
Westinghouse社製のＱ−line Ｉ／Ｏを有する、
標準のWDPF^TM多重母線 シヤシ構造２０２が用
いられる。なおこれらは総て、本出願人に譲渡さ
れている一連のHouser他の米国特許願Ser.
Nos.51272ないし51279に開示されているもので
あり、これら特許願の内容は参考のために本明細
書においても援用する。なお、これら特許願の関
連の部分は、MTCS−20^TMタービン制御装置が現
在Westinghouse社によりデータのハイウエイに
接続されていない単独のコントローラとして市販
されているところから、「drop overview」のサ
ブタイトルで扱われている部分である。なお「多
重母線 」は、Intel Corporation社の登録商標
であり、そしてMTCS−20^TMおよびWDPF^TMは
Westinghouse Electric Corporation社の登録商
標であり、そして「Ｑ−line」は、
Westinghouse Electric Corporation社より市販
されている一連のプリント配線カードである。 ２つの機能プロセツサ２０４および２０６は、
MTCS−20^TMタービン制御装置に第１レベルの冗
長度を与える。一次プロセツサ２０４は制御ルー
プの実行に当り、他方、二次プロセツサ２０６の
通常の機能は、制御装置のチユーニング、制御ル
ープのリスチングおよび制御パラメータの表示で
ある。一次プロセツサ２０４が故障した場合に
は、二次プロセツサ２０６が自動的に制御ループ
の実行を開始し、一次プロセツサ２０４は切り離
される。これら２つのボードもしくは基板にはま
た、２組のアルゴリズム・ライブラリが設けられ
ているが、これについては追つて説明する。 「 Multibus（多重母線）−DIOB」インターフ
エース・カード２０７は、Ｉ／Ｏ系（入／出力
系）に対しプロセツサのアクセスを与える。「Ｑ
−Line」Ｉ／Ｏ母線２０８は、該母線２０８の
任意の箇所における任意の型のプリント配線カー
ドの混用を可能にする。これらカードはＩ／Ｏ
（入／出力）クレート２１０内に設けられておつ
てアナログ或いはデイジタル入力または出力或い
はそれらの任意の組合せとすることができ、多数
の種類の信号に順応することができる。MTCS
−20^TMタービン制御装置２００において、これら
カードはフイールドＩ／Ｏ（入／出力）信号群２
１２、技術者もしくはエンジニアの診断パネル２
１４、オペレータ用パネル５０および手動系もし
くは手動システム２１５に対しインターフエース
を与える。 MTCS−20^TMタービン制御システム２００の２
つのメモリもしくは記憶要素は別々の機能を果
す。共用メモリボード２１６は、２つの機能プロ
セツサ２０４および２０６間における通信を可能
にする128KのRAM（ランダム アクセス メモ
リ）ボードである。蓄電池支援RAMボード２１
８は16Kのメモリボードであり、このボード上に
は制御ループのためのソフトウエア応用プログラ
ムが格納されている。このメモリの内容は、蓄電
池電力の消耗後３時間まで保持される。 「 Multibus」シヤシ２０２における最後の
カードはRS−232Cインターフエース・ボード２
２０であり、これは、制御ループのためのソフト
ウエア応用プログラムの持久的な記憶に用いられ
るカセツト・レコーダ２２２にインターフエース
すると共に、制御ループの入力、変更およびチユ
ーニングに用いられるキーボード／プリンタ２２
４にインターフエースする。 「MTCS−20^TM」タービン制御装置２００にお
ける冗長度の第２レベルはアナログ系である手動
系もしくは手動システム２１５である。この手動
システム２１５によりデイジタル系の故障に対す
る保護が与えられる。なおデイジタル系が故障し
た場合には、手動システム２１５が自動的にター
ビン制御動作に投入される。また、この手動シス
テム２１５により、技術者がデイジタル制御ルー
プを交換している間にプラントのオペレータは制
御を維持することができ、その場合オペレータ
は、デイジタル系による制御が行われていた時に
用いられたのと同じオペレータ用パネル５０から
手動でパネル制御および抽気弁１６および２２を
位置決めすることができる。また手動システム２
１５はタービン速度を常時監視し、過速状態の場
合には、制御を司つている系もしくはシステムに
関係なくタービン弁を閉じる。 ２つのＩ／Ｏクレート２１０はそれぞれ、12枚
までの、Westinghouse社製の「Ｑ−Line」Ｉ／
Ｏポイント（入／出力点）カードを保持すること
ができる。これらカードは周期的にソフトウエア
によつてポーリングされ、全てのプロセス情報は
個々の入／出力点カード上に設けられているレジ
スタ内に保持される。これらレジスタは、メモリ
アクセスを介してデータを得、そしてメモリ記憶
命令によりデータを出力するデイジタル系に対す
る記憶場所と見做すことができる（即ちメモリ写
像Ｉ／Ｏ）。したがつて、システムには常に最新
のプロセス情報が利用可能であり、そして時間応
答が、介在データ処理或いはバツフアリングによ
つて低下することはない。 技術者の診断パネル２１４には３つのポイント
カードが割当てられる。このパネル２１４は技術
者が診断警報の状態をモニタし、デイジタル系の
モードを制御しそして２つの任意の系の信号出力
を表示することを可能にする３つのモジユールか
ら構成されている。エンジニアの診断パネル２１
４に設けられているモード制御モジユールによ
り、技術者もしくはエンジニアは、制御プログラ
ムをロードし、ループにおけるアルゴリズムをチ
ユーニングし、或いはまたパラメータを表示モジ
ユール上に表示することができる。なおモード制
御モジユールは、２位置キー鎖錠スイツチ２２６
により、許可されていない者の使用に対し安全も
しくは保護を与える。 フイールドＩ／Ｏ信号群２１２は、第３図に示
されているセンサもしくはトランスジユーサ９４
および１０６のようなフイールド機器と、抽気タ
ービンおよび関連の蒸気を流す配管系に配設され
ているフイールド・アクチユエータとを含むフイ
ールドＩ／ＯハードウエアからのＩ／Ｏ（入／出
力）信号から構成されている。表示器出力信号群
２２８は、システムの異状を示し、そして典型例
においては、管理室その他の複数の表示器パネル
に結合される。アナログ入力信号群２２８は分離
して設けられておつて、直接に手動システム２１
５に結合され、それによりデイジタル制御系が脱
落した場合に手動制御のための基本的に重要な信
号が利用可能になつている。制御弁信号群２３２
は、弁制御装置７６および９２（第３図）に接続
されるサーボ・アクチユエータに供給される弁サ
ーボ位置ループ信号或いは該サーボ・アクチユエ
ータから供給される弁サーボ位置ループ信号を含
む。 第３図の制御ループに対するソフトウエア応用
プログラムは、モジユール機能制御ブロツクの使
用を基礎とするソフトウエア応用プログラム・ア
ルコリズムの形態で「MTCS−20^TM」マイクロプ
ロセツサに与えられる。機能制御ブロツクは、典
型的なアナログもしくはデイジタル制御ループが
実行する必要のあるタスクを交換するように設計
されている。利用可能な機能制御ブロツクの群も
しくは集合は、アルゴリズム・ライブラリを形成
し、演算ブロツク、制限ブロツク、制御ブロツ
ク、Ｉ／Ｏ（入／出力）ブロツク、（手動設定点入
力および制御のための）自動／手動ブロツクおよ
び他のいろいろなブロツクを含む。このいろいろ
なブロツクの範疇には、アナログおよびデイジタ
ル値の発生、多項関数の発生、モード信号の論理
状態に基づく２つのアナログ信号のうちの一方の
ゲート、時間遅延等々の機能が含まれる。 「MTCS−20^TM」タービン制御装置は、応用プ
ログラムを形成するために、行ベースで機能制御
ブロツクの対話式入力が可能なように設計されて
いる。応用もしくはアプリケーシヨン・プログラ
ムの各行は、機能制御ブロツク番号、該機能制御
ブロツクに対応する（アルゴリズム・ライブラリ
からの）アルゴリズム名および当該アルゴリズム
に対する引き数または入力を形成する各パラメー
タ場所からなる。オペレータによつて選択されア
プリケーシヨン・プログラムの行上にリスチング
された各機能制御ブロツクは唯一の出力を有する
タスク特定ブロツクであり、このようにして、高
度の融通性ならびに交換の容易性が保証される。
翻訳装置もしくはトランスレータは、オペレータ
によつて機能制御ブロツクが入力された順序で該
機能制御ブロツクを取り扱い、オペレータが理解
する機能制御ブロツクのアルゴリズム名を、予め
特定されてオペレータによつて選択される順序
で、一連のデータ・ブロツクに翻訳もしくは変換
し、このようにして各データ・ブロツクは、ブロ
ツク番号、アルゴリズム番号、当該特定のアルゴ
リズムが要求するパラメータ数と同じ数の記憶場
所を有する。トランスレータはまた、オペレータ
により入力されたデータの構文もしくはシンタツ
クスをチエツクし、それにより、インタプリタに
よるブロツク・シーケンシヤルな実行時間解釈が
可能なようにアプリケーシヨン・プログラムを予
め処理する。インタプリタは、機能プロセツサで
アプリケーシヨン・プログラムを実行して、トラ
ンスレータが創成した一連のデータ・ブロツクに
対し作業する。インタプリタはアプリケーシヨ
ン・プログラムの行に対応するアルゴリズムをそ
れらの入力された順序で呼び出す。またインタプ
リタは各アルゴリズムによつて発生された応答
を、アプリケーシヨン・プログラム内の後のブロ
ツクで使用するためにメモリ内の正しい記憶場所
にロードする。実時間インタプリタの使用により
コンパイルが不要になり、それにより時間が節減
されると共に汎用性が増加し、プログラミングが
容易になる。制御ループの完全サイクル時間は、
使用者により選択可能である。 以下に掲げる資料Ａには、本発明で使用するの
に好ましいアルゴリズム・ライブラリ・セツトが
示されている。また資料Ｂには、本発明で使用す
るのに好ましいアプリケーシヨン・プログラム・
リスチングが示されている。さらに資料Ｃには、
上記アプリケーシヨン・プログラム・リスチング
で用いられるデイジタルおよびアナログ入力／出
力ラベルのDIOBアドレスを求めるためのアドレ
ス・ラベル変換テーブルが示されている。さら
に、資料Ｄには、上記好ましいアルゴリズム・ラ
イブラリにおける特定のアルゴリズムに対して用
いられる一群のＱ−Lineカード種が納められて
いる。

【表】 ↓
OUT

【表】 資料Ａ−３ DIOBからの入力アナログ値 動 作 出力は、アナログ アドレス ラベルによつて
指示される特定のDIOBアドレスにおける特定種
のカードの値に等しい。 変 数 変 数 記 述 Ａ−ADDR
アナログ入力アドレス ラベル（資料Ｃ参照） CARDTP カード種（資料Ｄ参照） OUT アナログ値 チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。 資料Ａ−４ DIOBに対する出力アナログ値 動 作 入力アナログ値は、アナログ アドレス ラベ
ルによつて指示される特定のCIOBアドレスの特
定種のカードに出力される。 変 数 変 数 記 述 IN1 アナログ値 Ａ−ADDR
アナログ出力アドレス ラベル（資料Ｃ参照） CARDTP
カードの種類または型（資料Ｄ参照） チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 このアルゴリズムは数学的表現では記述されな
い。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。

【表】

【表】

【表】

【表】 ↓
OUT

【表】

【表】 ↓
OUT

【表】 ↓
OUT

【表】 資料Ａ−10 DIOBからの入力デイジタル信号 動 作 出力は、デイジタル アドレス ラベルによつ
て指示される特定DIOBアドレスのデイジタル信
号の値に等しい。 変 数 変 数 記 述 Ｄ−ADDR
デイジタル アドレス ラベル（資料Ｃ参照） OUT デイジタル信号 チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。 資料Ａ−11 DIOBに対する出力デイジタル信号 動 作 入力デイジタル信号は、デイジタル アドレス
ラベルによつて指示される特定DIOBアドレス
に出力される。 変 数 変 数 記 述 IN1 デイジタル信号 Ｄ−ADDR
デイジタル アドレス ラベル（資料Ｃ参照） チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。 資料Ａ−12 棒グラフＡでのアナログ値表示 動 作 入力アナログ値はオペレータ パネルで棒グラ
フＡで表示される。 変 数 変 数 記 述 IN1 アナログ値 OUT 棒グラフＡで表示 チユーニング定数 チユーニング定数 簡略記号 記 述 IN1 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。 資料Ａ−13 棒グラフＢでのアナログ値の表示 動 作 入力アナログ値はオペレータ パネルで棒グラ
フＢで表示される。 変 数 変 数 記 述 IN アナログ値 OUT 棒グラフＢで表示 チユーニング定数 チユーニング定数 簡略記号 記 述 IN1 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。

【表】 を用いて実現される。

【表】 ↓
OUT
資料Ａ−16 デイジタル信号のハードウエア状態 動 作 出力信号は、入力信号のハードウエア状態が不
良である場合にセツトされそうでなければリセツ
トされる。 変 数 変 数 記 述 IN1 デイジタル信号 OUT デイジタル信号 チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 このアルゴリズムは数学的に記述されない。 プログラミング言語 このアルゴリズムはASSEMBLYプログラミン
グ言語を用いて実現される。

【表】 ↓
OUT

【表】 らデツドバンドを差し引いたものより小さくなけ
ればならない。

【表】 を用いて実現される。

【表】

【表】 ↓
OUT

【表】

【表】 ↓
OUT

【表】

【表】 を用いて実現される。

【表】 ↓ または
OUT
資料Ａ−24 掛算／割算器 動 作 出力は、最初の２つの入力の積を第３の入力で
除した商に等しい。 変 数 変 数 記 述 IN1 アナログ値 IN2 アナログ値 IN3 アナログ値 OUT アナログ値 チユーニング定数 このアルゴリズムではチユーニング定数は用い
られない。 数学的表現 OUT＝（IN1×IN2）／IN3 プログラミング言語 このアルゴリズムはPASCALプログラミング
言語を用いて実現される。

【表】

【表】 または

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの入口蒸気制御弁および制御
   弁を調節することによつて抽気蒸気およびメガワ
   ツト出力要求を満足させる、抽気蒸気タービン発
   電装置を運転するための方法であつて、 前記メガワツト出力要求が存在し前記抽気蒸気
   要求が存在しないことに対応する第１の運転状態
   か、もしくは前記メガワツト出力要求および前記
   抽気蒸気要求の双方が存在することに対応する第
   ２の運転状態かを決定し、 前記第１の運転状態にある場合には、前記メガ
   ワツト出力要求および前記発電装置内にあるメガ
   ワツト出力レベルに従つて第１の制御弁設定点信
   号を決定し、この第１の制御弁設定点信号に従つ
   て前記入口蒸気制御弁を動作させ、 前記第２の運転状態にある場合には、 (a) 前記抽気蒸気要求および前記発電装置内にあ
   る抽気蒸気レベルに従つて、抽気弁設定点信号
   を決定し、 (b) 前記メガワツト出力要求、前記発電装置内に
   あるメガワツト出力レベル、および前記抽気弁
   設定点信号の所定の関数に従つて、第２の制御
   弁設定点信号を決定し、 (c) 前記抽気弁設定点信号に従つて前記抽気弁を
   動作させ、そして (d) 前記第２の制御弁設定点信号に従つて前記入
   口蒸気制御弁を動作させる、 ようにした抽気蒸気タービン電力発電装置を運転
   するための方法。 ２ 抽気蒸気およびメガワツト出力要求を満足さ
   せる、抽気蒸気タービン発電装置を運転するため
   の制御装置であつて、 少なくとも１つのタービン入口蒸気制御弁と、 タービン抽気弁と、 前記タービン入口蒸気制御弁を位置付けるため
   の第１の弁制御装置手段と、 前記タービン抽気弁を位置付けるための第２の
   弁制御装置手段と、 メガワツト出力の現在のレベルに対応したメガ
   ワツト・フイードバツク信号を発生するためのメ
   ガワツト出力トランスジユーサ手段と、 抽気蒸気の現在のレベルに対応した抽気フイー
   ドバツク信号を発生するためのセンサ手段と、 前記メガワツト出力要求が存在しかつ前記抽気
   蒸気要求が存在しないことに対応した第１の運転
   状態、ならびに前記メガワツト出力要求および前
   記抽気蒸気要求の双方が存在することに対応した
   第２の運転状態を決定するための制御モード選択
   器手段と、 オペレータの選択に従つて、前記制御モード選
   択器手段の動作を決定するための少なくとも１つ
   の信号を発生するオペレータ用パネル手段と、 前記第１の運転状態では第１の制御弁設定点信
   号を選択し、前記第２の運転状態では第２の制御
   弁設定点信号を選択して、この選択された制御弁
   設定点信号が前記第１の弁制御装置手段を動作さ
   せるようにする制御弁設定点信号選択制御装置手
   段と、 前記メガワツト出力要求および前記メガワツ
   ト・フイードバツク信号に従つて前記第１の制御
   弁設定点信号を決定し、この第１の制御弁設定点
   信号を前記制御弁設定点信号選択制御装置手段に
   接続する制御弁設定点信号制御装置手段と、 前記抽気蒸気要求および前記抽気フイードバツ
   ク信号に従つて抽気弁設定点信号を決定し、この
   抽気弁設定点信号で前記第２の弁制御装置手段を
   動作させる抽気弁設定点信号制御装置手段と、 前記メガワツト・フイードバツク信号、前記メ
   ガワツト出力要求、および前記抽気弁設定点信号
   の所定の関数に従つて前記第２の制御弁設定点信
   号を決定し、この第２の制御弁設定点信号を前記
   制御弁設定点信号選択制御装置手段に接続する制
   御弁設定点信号修正制御装置手段と、 を備えた抽気蒸気タービン発電装置を運転するた
   めの制御装置。