JPH0545841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タービンの再熱器に係り、特に、
急速起動及び日負荷変化巾の大きい蒸気タービン
に使用することに好適な蒸気タービン再熱器加熱
蒸気圧力制御装置に関する。

〔発明の背景〕

蒸気タービン再熱器加熱蒸気量を制御する方法
として、例えば、特開昭58−106311号公報に示さ
れるように、加熱蒸気の供給管からの出口蒸気温
度を制御する場合、加熱温度流量制御弁の出口蒸
気圧力を検出器で検出し、この検出値を第二の関
数発生器で温度変換させて流量制御弁の出口飽和
蒸気温度を求める。次に、この飽和蒸気温度を第
二の減算器に出力し、加熱器のターミナルデイフ
アレンスで差し引くことにより、低圧タービン入
口蒸気温度を求める。次いで、この温度と第一関
数発生器からの目標温度と第一の減算器で減算
し、その偏差に従つてPI制御器を介して流量制
御弁の開度を制御する方法が知られている。

この方法は、加熱蒸気流量制御弁の出口圧力の
検出値から換算される温度と目標温度を比較し、
その偏差に従つて制御弁の開度を調整することに
より、低圧タービン入口蒸気温度のきめ細かい制
御を可能とするものであるが、負荷変化の大きさ
によつて、その都度、目標温度の設定を行なう必
要があつた。又、制御装置起動時であつても圧力
変動を極力小さく抑える方が望ましい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、再熱器及び低圧タービンの過
冷却、過熱、大きな温度変化による過大な熱応力
を防止し、かつ、起動時間の短縮を図る再熱器過
熱蒸気圧力制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、タービン出力要求信号により過熱蒸
気圧力設定値を算出する設定圧力演算器と、低圧
タービンのメタル温度検出信号により設定圧力と
同レベルの飽和圧力を算出するための飽和蒸気温
度の変化率を算出する変化率演算器とを設け、負
荷変化が大きい場合も、再熱器及び低圧タービン
の熱応力の発生を最小にすると共に、低圧タービ
ンのメタル温度が高い場合には、起動時間を短か
くすることを特徴とする。

また、本発明は、任意の負荷状態から加熱蒸気
圧力制御装置を起動する起動器と、低圧タービン
のメタル温度に加熱蒸気圧力設定値に対する飽和
蒸気温度がより速く、かつ、スムーズに達するよ
うな温度変化率を算出する初期温度変化率演算器
とを設け、加熱蒸気の初期通気時の再熱器及び低
圧タービンの熱応力の増大を防止することを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。本系統は、
蒸気を発生する蒸気発生器１、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３、高圧タービン３へ流入する蒸気量を加減
しタービンの速度及び出力、入口蒸気圧力等を制
御する蒸気加減弁２、高圧タービン３の排気蒸気
をタービン入口蒸気の一部を用いて再熱する再熱
器４、再熱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５、低圧タービ
ン５の排気を復水する復水器６、復水を昇温し蒸
気発生器１へ給水する給水加熱器７、再熱器４へ
の加熱蒸気の流量を制御する加熱蒸気制御弁８、
再熱器４で凝縮したドレンを回収するドレンタン
ク１０、トレンタンク１０のドレンを給水加熱器
７へ排出するドレン弁１１及び同上ドレンを復水
器６へ排出するドレン弁１２、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１３、出力制御装置１３よ
りの出力要求信号１７により蒸気加減弁２を制御
する蒸気加減弁制御装置１４、加熱蒸気量制御弁
８の後圧を検出する加熱蒸気圧力検出器１６、低
圧タービン５のメタル温度を検出する温度検出器
１８、出力制御装置１３よりの出力要求信号１７
と加熱蒸気圧力検出器１６よりの圧力検出信号１
９及び前記温度検出器１８よりの温度検出信号９
とを入力信号として加熱蒸気量制御弁８を開閉制
御する加熱蒸気圧力制御装置１５より構成され
る。

蒸気発生器１で発生した蒸気は、蒸気加減弁２
で流量を制御された後、高圧タービン３に流入す
る。高圧タービン３で仕事をした蒸気は、再熱器
４で再加熱され、低圧タービン５に導かれる。低
圧タービン５で仕事をした蒸気は復水器６へ導か
れて復水となる。復水は給水加熱器７で加熱さ
れ、蒸気発生器１へ供給される。一方、蒸気発生
器１の出口蒸気の一部は、加熱蒸気量制御弁８で
流量調整された後、再熱器４に流入し、高圧ター
ビン出口蒸気（被加熱蒸気）と熱交換し、ドレン
化してドレンタンク１０へ導かれる。ドレンタン
ク内のドレンは、ドレン弁１１、若しくはドレン
弁１２を通つて給水加熱器７、または、復水器６
へ排出される。

本タービンの出力は、出力制御装置１３で制御
される。出力制御装置１３は高圧タービン入口蒸
気圧力及びタービン速度を検出し、高圧タービン
の入口に設置された蒸気加減弁２の開度を調節し
て流入蒸気量を制御することにより、タービン出
力を制御している。次に、再熱器４の加熱蒸気量
制御は加熱蒸気圧力制御装置１５によつて行なわ
れる。その制御ブロツク図を第２図に示す。加熱
蒸気圧力制御装置１５は、出力制御装置１３より
の出力要求信号１７と温度検出器１８よりの温度
検出信号９とを入力し任意の負荷状態から出力要
求信号１７及び温度検出信号９を出力する起動器
２０と、起動器２０よりの出力要求信号２１を入
力し、再熱器４の加熱蒸気圧力設定値信号２３を
演算出力する設定圧力演算器２２と、圧力設定値
信号２３と同レベル飽和蒸気圧力信号２４を飽和
蒸気温度信号２５によつて演算出力する飽和蒸気
圧力演算器２６と、圧力設定値信号２３と飽和蒸
気圧力信号２４とを比較し、圧力偏差信号２７と
設定圧力切替信号２８とを出力する比較器２９
と、起動器２０よりの温度検出信号３０と設定圧
力切替信号２８及び飽和蒸気温度信号２５とを入
力し飽和蒸気温度信号２５を算出するための温度
変化率信号３１を演算出力する変化率演算器３２
と、温度変化率信号３１を入力し飽和蒸気温度信
号２５を出力する積分器３３と、設定圧力切替信
号２８により圧力設定値信号２３か飽和蒸気圧力
信号２４かいずれかの信号を本圧力制御装置の圧
力設定信号３４として出力する信号切替器３５
と、圧力設定信号３４と圧力検出器１６からの信
号１９との偏差信号３６を演算する減算器３７
と、偏差信号３６に基づいて設定圧力に検出圧力
が制御されるように制御弁８に弁開度信号３９を
伝達する比例積分演算器３８とにより構成され
る。又、起動器２０は第３図に示すように出力要
求信号１７と制御装置起動設定器４１からの信号
４２とを入力し、制御装置起動信号４３を発振す
る起動信号発振器４４と、起動信号４３により停
止負荷設定器４５からの信号４６か、出力要求信
号１７か、いずれかの信号を設定圧力演算器２２
へ出力する切替器４７と、起動信号４３により停
止温度設定器４８からの信号４９か温度検出信号
９かいずれかの信号を変化率演算器３２へ出力す
る切替器５０とにより構成されている。さらに、
変化率演算器３２は、第４図に示すように、比較
器２９よりの圧力偏差信号２７により飽和蒸気温
度変化率保持信号５１を演算する演算器５２と、
低圧タービンのメタル温度検出信号３０と積分器
３３よりの飽和蒸気温度信号２５との偏差信号５
３を算出する減算器５４と、減算器５４よりの信
号５３を入力しタービンのメタル温度に飽和蒸気
温度がより速く、かつ、スムーズに近づくような
温度変化率を算出する初期温度変化率演算器５５
と、演算器５５よりの信号５６と温度変化率設定
器５７からの信号５８とにより起動時の温度変化
率を最適に増幅させる掛算器５９と、掛算器５９
からの信号６０と飽和蒸気温度変化率保持信号５
１とを入力し、タービン出力要求信号の変化に応
じて最適な温度変化率信号３１を出力する掛算器
６１とにより構成されている。

このように構成された加熱蒸気圧力制御装置１
５を用いると、起動器２０に設けた停止負荷設定
器４５の停止負荷信号４６をあらかじめ調整して
圧力検出器１６からの圧力検出信号１９と同じで
若しくは少し高めに圧力設定信号２３を設定でき
るので、制御装置起動時の制御不具合、つまり、
低負荷領域での加熱蒸気量の一時的な増加による
再熱器４及び低圧タービンの熱応力発生を最小に
することが可能となる。また、タービン出力があ
る程度高いところ、例えば、15％負荷で本圧力制
御装置を起動する場合、圧力設定信号２３はター
ビン出力に見合つた信号を起動時ステツプ状に発
振するが、比較器２９からの設定圧力切替信号２
８によつて圧力設定信号２３と飽和蒸気圧力信号
２４のうち小さい方の信号を減算器３７の入力信
号３４として選択し、かつ、この飽和蒸気圧力信
号２４を変化率演算器３２からの信号により積分
器３３を用いて算出する飽和蒸気温度信号２５が
定められた温度変化率に従つてゆるやかに変化す
るようにしてあるので、起動時の制御性が極めて
良好となる。さらに圧力設定信号２３が負荷上昇
パターンにより急激となる時も、変化率演算器３
２により温度の変化率をある制限値以内に抑えら
れる機能をもつているので、再熱器４の出口被加
熱蒸気温度の変化率を任意の値に制御することが
可能となる。つまり、タービン出力信号が直線的
に増加する時に、この被加熱蒸気温度をほぼ直線
的に増加させることができるので、負荷変化が大
きい場合でも、再熱器４及び低圧タービンの熱応
力発生を最小にすることができる。

一方、本制御装置１５は、先述のように、変化
率演算器３２により、タービンのメタル温度に飽
和蒸気温度がより速く、かつ、スムーズに近づく
ような温度変化率を算出する機能をもつので、タ
ービンのメタル温度が高い場合には、タービン出
力要求信号に追従して圧力設定信号３４が増加す
るので、メタル温度にこの圧力設定値に対応する
飽和温度が近づくまではタービン出力要求信号の
変化率を増加させることが可能となる。従つて、
再熱器４では低負荷時程、タービン出力変化率に
対する被加熱蒸気温度変化率の割合が大であるの
で、本発明は起動時間の短縮には極めて効果が大
きい。

また、前述のように、飽和蒸気温度変化率保持
信号５１を演算することにより、負荷上昇でも降
下でも設定圧力に不連続性が生じないので制御性
が向上する利点をもつ。しかし、負荷降下時の変
化率が任意に設定できるので、急速な負荷の降下
にも十分制御性を発揮できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷変化が大きい場合、及
び、再熱器へ加熱蒸気を通気する場合でも、再熱
器及び低圧タービンの熱応力の発生を最小にし、
低圧タービンのメタル温度が高い場合には、起動
時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の再熱タービンプラ
ントの系統図、第２図は本発明の一実施例の加熱
蒸気圧制御装置のブロツク図、第３図は本発明の
実施例の加熱蒸気圧力制御装置の起動器を示すブ
ロツク図、第４図は本発明の実施例の加熱蒸気圧
力制御装置の変化率演算器を示すブロツク図であ
る。 １……蒸気発生器、２……蒸気加減弁、８……
加熱蒸気制御弁、１３……出力制御装置、１４…
…蒸気加減弁制御装置、１５……加熱蒸気圧力制
御装置、１６……加熱蒸気圧力検出器、１８……
タービンメタル温度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気源、この蒸気源からの主蒸気の持つ熱エ
   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調整する蒸気加減弁と、
   前記高圧タービンの入口蒸気の一部を加熱源とし
   て前記高圧タービンの排気を再熱する再熱器と、
   再熱した蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換
   する低圧タービンと、前記再熱器の加熱蒸気量を
   加減する加熱蒸気制御弁と、前記蒸気加減弁の開
   度を調整しタービン出力を制御する出力制御装置
   と、前記加熱蒸気制御弁の開度を制御し加熱蒸気
   量を加減する加熱蒸気圧力制御装置とからなる蒸
   気タービンにおいて、 前記加熱蒸気圧力制御装置に、 タービン出力要求信号により前記再熱器の加熱
   蒸気圧力設定値を算出する設定圧力演算器と、 前記低圧タービンのメタル温度検出信号により
   前記加熱蒸気圧力設定値と同レベルの飽和蒸気圧
   力を算出するための飽和蒸気温度の変化率を算出
   する変化率演算器とを設けたことを特徴とする蒸
   気タービン再熱器加熱蒸気圧力制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、 前記加熱蒸気圧力制御装置に、 任意の負荷状態から前記加熱蒸気圧力制御装置
   を起動する起動器を設けたことを特徴とする蒸気
   タービン再熱器加熱蒸気圧力制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において 前記変化率演算器は、前記飽和蒸気温度により
   前記飽和蒸気圧力を算出する演算器と、前記飽和
   蒸気圧力と前記圧力設定値とを比較することによ
   り得られた信号により前記飽和蒸気温度の変化率
   保持信号を算出する演算器と、前記低圧タービン
   の前記メタル温度検出信号と前記飽和蒸気温度と
   の偏差信号を算出する減算器と、この減算器から
   の出力信号により前記低圧タービンのメタル温度
   に前記飽和蒸気温度がより速く、かつ、スムーズ
   に近づくような温度変化率を算出する初期温度変
   化率演算器とから構成されることを特徴とする蒸
   気タービン再熱器加熱蒸気圧力制御装置。