JPH0751886B2 - Control method for steam turbine - Google Patents

Control method for steam turbine

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JPH0751886B2
JPH0751886B2 JP20721785A JP20721785A JPH0751886B2 JP H0751886 B2 JPH0751886 B2 JP H0751886B2 JP 20721785 A JP20721785 A JP 20721785A JP 20721785 A JP20721785 A JP 20721785A JP H0751886 B2 JPH0751886 B2 JP H0751886B2
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steam
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intercept
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昭 片山
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はディジタル制御方式を使用した電気・油圧式蒸
気タービン制御方式に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electric / hydraulic steam turbine control system using a digital control system.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

火力または原子力発電プラント等の蒸気タービンプラン
トでは、ボイラあるいは原子炉で発生した熱エネルギー
を蒸気を介して蒸気タービンに導き、これに連結された
発電機を回転させて電気エネルギーを出力させるように
している。
In a steam turbine plant such as a thermal power plant or a nuclear power plant, heat energy generated in a boiler or a nuclear reactor is guided to a steam turbine through steam, and a generator connected to this is rotated to output electric energy. There is.

第4図は蒸気タービンプラントの一例として、1台の高
圧タービンと3台の低圧タービンとを備えた原子力発電
プラントにおける蒸気系統の要部を示している。
FIG. 4 shows, as an example of a steam turbine plant, a main part of a steam system in a nuclear power plant including one high-pressure turbine and three low-pressure turbines.

同図において、原子炉1で発生した蒸気は主蒸気止め弁
2および蒸気加減弁3を通して高圧タービン4に入り、
ここで仕事をした後、湿分分離器5で除湿され、中間蒸
気止め弁6およびインターセプト弁7を備えた3本の蒸
気管内を分流して3台の低圧タービン8に入り、蒸気エ
ネルギーを回転エネルギーに変換した後、復水器9に導
入され復水となる。
In the figure, the steam generated in the reactor 1 enters the high pressure turbine 4 through the main steam stop valve 2 and the steam control valve 3,
After working here, it is dehumidified in the moisture separator 5, splits in the three steam pipes equipped with the intermediate steam stop valve 6 and the intercept valve 7, enters the three low pressure turbines 8 and rotates the steam energy. After being converted into energy, it is introduced into the condenser 9 and becomes condensed water.

高圧タービン4および各低圧タービン8の回転エネルギ
ーは発電機10に伝達され、電気エネルルギーに変換され
て電力系統へ出力される。
Rotational energy of the high-pressure turbine 4 and each low-pressure turbine 8 is transmitted to the generator 10, converted into electric energy and output to the electric power system.

原子炉1と復水器9の間には、通常、高圧タービン4や
低圧タービン8等をバイパスして、主蒸気止め弁2の上
流側と復水器9の間を直結するバイパスラインが設けら
れている。このバイパスラインは発電機10の負荷しゃ断
時に各蒸気タービンの回転数が上昇しないよう原子炉1
の発生蒸気を直接復水器9へ落す為に設けられたもの
で、その途中にはバイパス弁11が介挿されている。
Between the reactor 1 and the condenser 9, a bypass line is normally provided, which bypasses the high-pressure turbine 4 and the low-pressure turbine 8 and directly connects the upstream side of the main steam stop valve 2 and the condenser 9. Has been. This bypass line is installed in the reactor 1 so that the rotation speed of each steam turbine does not rise when the load of the generator 10 is cut off.
It is provided in order to directly drop the steam generated in the condenser 9 to the condenser 9, and a bypass valve 11 is inserted in the middle thereof.

上述のように構成した蒸気タービン系統において、蒸気
加減弁3、インターセプト弁7、バイパス弁11の制御装
置としては、従来は機械式制御方式のものが多用されい
ていたが、近年は蒸気タービンの大容量化、自動化に対
応すると共に、同一電力系統に連係された他プラントと
の協調化等に呼応するため、機械式制御方式から電気・
油圧の制御方式に移行する傾向にあり、最近はさらに、
ノイズに対する信頼性向上、機能の複雑化への対応、お
よび調整・保守の容易性をもとめるニーズに応えるた
め、アナログ演算回路を主とした電気・油圧式制御方式
からディジタル演算回路を主体とした電気・油圧式制御
方式への移行が伸展しつつある。
In the steam turbine system configured as described above, as a control device for the steam control valve 3, the intercept valve 7, and the bypass valve 11, a mechanical control system has been widely used in the past. In addition to capacity and automation, in order to respond to cooperation with other plants linked to the same electric power system, etc.
There is a tendency to shift to a hydraulic control system, and recently,
In order to meet the needs for improved reliability against noise, response to complicated functions, and ease of adjustment / maintenance, electrical / hydraulic control methods mainly for analog arithmetic circuits to electrical circuits mainly for digital arithmetic circuits・ Transition to hydraulic control system is expanding.

第5図は蒸気加減弁3の弁位置制御系の構成例を示すも
ので、蒸気加減弁3を駆動する油圧シリンダー12には蒸
気加減弁急速作動電磁弁3a、蒸気加減弁サーボ弁3bおよ
び蒸気加減弁しゃ断弁3cを介して高圧制御油ラインHと
ドレン油ラインDが接続されており、また油圧シリンダ
ー12内を上下動するピストンロッドには蒸気加減弁3の
開度を検出する開度検出器3dが連結されている。
FIG. 5 shows a configuration example of a valve position control system of the steam control valve 3. The hydraulic cylinder 12 that drives the steam control valve 3 includes a steam control valve rapid actuation solenoid valve 3a, a steam control valve servo valve 3b, and a steam control valve. The high pressure control oil line H and the drain oil line D are connected via the regulator valve shutoff valve 3c, and the piston rod that moves up and down in the hydraulic cylinder 12 detects the opening degree of the steam regulator valve 3. The device 3d is connected.

インターセプト弁7の弁位置制御系の構成も上述の蒸気
加減弁3におけると同様である。すなわち、第5図中に
かっこ書きしたよう に、蒸気加減弁急速作動電磁弁3aをインターセプト弁急
速作動電磁弁7aに、蒸気加減弁サーボ弁3bをインターセ
プト弁サーボ弁7bに、蒸気加減弁しゃ断弁3cをインター
セプト弁しゃ断弁7cに、また蒸気加減弁3の開度検出器
3dをインターセプト弁7の開度検出器7dに変更すればイ
ンターセプト弁7の油圧シリンダー制御系統が構成され
る。
The structure of the valve position control system of the intercept valve 7 is the same as that of the steam control valve 3 described above. That is, as shown in parentheses in Fig. 5, the steam control valve rapid actuation solenoid valve 3a is used as the intercept valve quick actuation solenoid valve 7a, the steam control valve servo valve 3b is used as the intercept valve servo valve 7b, and the steam control valve shutoff valve is used. 3c to intercept valve shutoff valve 7c, and steam regulator valve 3 opening detector
If 3d is changed to the opening detector 7d of the intercept valve 7, a hydraulic cylinder control system of the intercept valve 7 is constructed.

バイパス弁11の弁位置制御系は第6図に示すように、油
圧シリンダー13と、高圧制御油ラインHおよびドレン油
ラインD間の油量を制御するバイパス弁急速作動電磁弁
11aと、バイパス弁サーボ弁11bと、高圧制御油ラインH
配管の途中に連結したアキュムレータ14とからなる。11
dは開度検出器を示す。
The valve position control system of the bypass valve 11 is, as shown in FIG. 6, a bypass valve quick-acting solenoid valve that controls the amount of oil between the hydraulic cylinder 13 and the high-pressure control oil line H and the drain oil line D.
11a, bypass valve servo valve 11b, and high pressure control oil line H
It consists of an accumulator 14 connected in the middle of the pipe. 11
d indicates an opening detector.

第7図はアナログ演算回路で構成した電気・油圧式制御
方式の蒸気タービン制御装置の負荷しゃ断時におけるオ
ーバースピード抑制機能を説明するブロック図で、回路
としては主蒸気加減弁3の急閉を司どるパワーロードア
ンバランス回路15インターセプト弁7の急閉を司どるイ
ンターセプト弁急閉回路16、および主蒸気加減弁3の急
開により発生する主蒸気の圧力上昇を抑制するためにバ
イパス弁11を急開させるバイパス弁急開回路17を備えて
いる。
FIG. 7 is a block diagram for explaining the overspeed suppressing function at the time of load interruption of the steam turbine control device of the electric / hydraulic control system configured by the analog arithmetic circuit. The circuit controls the rapid closing of the main steam control valve 3. Power load unbalance circuit 15 The intercept valve abrupt closing circuit 16 that controls the abrupt closing of the intercept valve 7, and the bypass valve 11 abruptly in order to suppress the pressure rise of the main steam caused by the abrupt opening of the main steam control valve 3. The bypass valve rapid opening circuit 17 for opening is provided.

第7図において、負荷しゃ断発生20と同時に負荷(発電
機電流)急減検出回路21が作動し、パワーロードアンバ
ランス回路作動負荷検出回路23との論理積22を成立さ
せ、パワーロードアンバランス信号を発生させるため、
蒸気加減弁急速作動電磁弁3aは励磁され、蒸気加減弁3
を急閉させる。
In FIG. 7, at the same time as the load cutoff occurrence 20, the load (generator current) sudden decrease detection circuit 21 operates to establish a logical product 22 with the power load unbalance circuit operation load detection circuit 23, and the power load unbalance signal is output. To raise
The steam control valve rapid actuation solenoid valve 3a is excited, and the steam control valve 3
To close.

また、パワーロードアンバランス回路15の出力信号は負
荷設定器24にも入力しており、パワーロードアンバラン
ス回路15の論理積成立と同時に負荷設定器出力を“クリ
ア”とする。なお、負荷設定器24の出力信号と蒸気加減
弁3およびインターセプト弁7の開度との間には密接な
関連性があるが、本発明には直接関係しないので説明は
省略する。
The output signal of the power load unbalance circuit 15 is also input to the load setting device 24, and the output of the load setting device is cleared when the logical product of the power load unbalance circuit 15 is established. Although there is a close relationship between the output signal of the load setting device 24 and the opening degrees of the steam control valve 3 and the intercept valve 7, the description thereof is omitted because it is not directly related to the present invention.

一方、負荷しゃ断発生20と同時に蒸気タービンの回転数
は急上昇25する。この信号は演算器26にて負荷設定器24
の出力信号クリアと加算されてインターセプト弁急閉信
号となり、後述する条件28を満足するか否かをチェック
され、満足しているときは、インターセプト弁7の油圧
シリンダー12(第5図)に連結されているインターセプ
ト弁サーボ弁7bを閉方向に作動させる。
On the other hand, at the same time when the load is cut off 20, the rotational speed of the steam turbine rapidly increases 25. This signal is sent from the calculator 26 to the load setter 24
Is added to the output signal clear of the intercept valve to become the intercept valve rapid closing signal, and it is checked whether or not the condition 28 described later is satisfied, and if satisfied, it is connected to the hydraulic cylinder 12 of the intercept valve 7 (Fig. 5). The operated intercept valve servo valve 7b is operated in the closing direction.

このサーボ弁7bの閉方向動作と共に油圧シリンダー12も
閉方向に作動するが、閉方向信号が急激なため、開度検
出器7dによって検出される実開度は追従できず、条件2
8、すなわち |インターセプト弁開度要求信号−実開度信号|>α α:予め設定された偏差値 を成立させる。その結果、条件28とインターセプト弁急
閉回路作動負荷検出回路29の論理積30が成立し、インタ
ーセプト弁急速作動電磁弁7aが励磁され、インターセプ
ト弁7は急閉する。
The hydraulic cylinder 12 also operates in the closing direction when the servo valve 7b operates in the closing direction, but the actual opening detected by the opening detector 7d cannot be followed because the closing direction signal is abrupt, and the condition 2
8, i.e. | intercept valve opening request signal-actual opening signal |> α α: Establishes a preset deviation value. As a result, the logical product 30 of the condition 28 and the intercept valve rapid closing circuit actuation load detection circuit 29 is established, the intercept valve rapid actuation solenoid valve 7a is excited, and the intercept valve 7 is rapidly closed.

また、バイパス弁11も、負荷設定器クリア信号24により
蒸気加減弁3への開度要求信号が瞬時に零になるため、
バイパス弁開度要求信号が急増31し、条件32、すなわち |バイパス弁開度要求信号−実開度信号|>β β:予め設定された偏差値 とし、バイパス弁急開回路17を成立させ、バイパス弁急
速作動電磁弁11aを励磁させ、その結果バイパス弁11は
急開する。
In addition, in the bypass valve 11 as well, the load setting device clear signal 24 causes the opening request signal to the steam control valve 3 to instantly become zero.
The bypass valve opening request signal suddenly increases 31, condition 32, that is, | bypass valve opening request signal-actual opening signal |> β β: a preset deviation value, and the bypass valve rapid opening circuit 17 is established. The bypass valve rapid actuation solenoid valve 11a is excited, and as a result, the bypass valve 11 is rapidly opened.

なお、ディジタル制御方式の、電気・油圧式制御装置と
アナログ式の電気・油圧式制御装置の蒸気タービン制御
に対する考え方は基本的には同一であるが、ディジタル
制御方式ではサンプリング周期を有するため制御系にむ
だ時間要素が含まれる点で大きく相違する。
The concept of the electric / hydraulic control device and the analog electric / hydraulic control device of the digital control system for steam turbine control is basically the same, but the digital control system has a sampling cycle and therefore has a control system. The difference is that the dead time element is included.

例えば、サンプリング周期がt1m secの場合、ディジタ
ル制御方式特有の入力・演算のため、トータル的にはt1
×(2〜3)m secのむだ時間要素が含まれることに注
意する必要があり、特に蒸気タービンの負荷しゃ断時の
ような過渡的な変化の場合にはこのむだ時間要素は無視
できない結果を招く。
For example, if the sampling period is t 1 msec, the total t 1
It should be noted that a dead time element of × (2 to 3) m sec is included, and especially in the case of transient changes such as when the load of the steam turbine is cut off, this dead time element has a result that cannot be ignored. Invite.

ディジタル制御方式の場合、負荷しゃ断時における蒸気
加減弁3の弁閉鎖特性は、パワーロードアンバランス回
路15から途中信号経路に演算処理機能が介入しないON−
OFF信号による信号伝達であるため、閉動作開始までの
間にむだ時間要素は介入しないが、インターセプト弁急
閉回路16およびバイパス弁急開回路17には遅れ要素が介
入するため、それらの閉鎖特性や開方向特性には遅れが
生じることになる。
In the case of the digital control method, the valve closing characteristic of the steam control valve 3 at the time of load cutoff is that the calculation processing function does not intervene in the signal path on the way from the power load unbalance circuit 15 to ON-
Since the signal is transmitted by the OFF signal, the dead time element does not intervene before the closing operation starts, but the delay element intervenes in the intercept valve rapid closing circuit 16 and the bypass valve rapid opening circuit 17, so their closing characteristics There will be a delay in the open direction characteristics.

第8図は時刻T1に負荷しゃ断が発生した場合における発
電機負荷50、パワーロードアンバランス回路信号15、タ
ービン回転数25、蒸気加減弁開度3、インターセプト弁
開度7、主蒸気圧力51およびバイパス弁開度11の変化の
様子を示している。なお、同図中、実線はアナログ制御
方式の場合を、破線はディジタル制御方式の場合を示
す。
FIG. 8 shows a generator load 50, a power load unbalanced circuit signal 15, a turbine speed 25, a steam control valve opening 3, an intercept valve opening 7, a main steam pressure 51 when a load cutoff occurs at time T 1 . The change in the bypass valve opening 11 is shown. In the figure, the solid line shows the case of the analog control system, and the broken line shows the case of the digital control system.

この図から明らかなように、インターセプト弁7および
バイパス弁11はむだ時間要素の影響分t1×(2〜3)m
secずつ閉または開動作の開始が遅れることとなり、そ
の結果、タービン回転数25と主蒸気圧力51のピーク値は
ディジタル制御方式の方がアナログ制御方式の場合より
も高くなっている。
As is clear from this figure, the intercept valve 7 and the bypass valve 11 are affected by the dead time component t1 × (2-3) m
The start of the closing or opening operation is delayed by sec, and as a result, the peak values of the turbine speed 25 and the main steam pressure 51 are higher in the digital control method than in the analog control method.

このような問題点を解決する一つの手段として第9図の
制御ブロック図に示す回路が案出された。
As one means for solving such a problem, a circuit shown in the control block diagram of FIG. 9 has been devised.

この回路はパワーロードアンバランス回路15の出力を蒸
気加減弁急速作動電磁弁3aに入力させ、これを励磁して
蒸気加減弁3を急閉させると共に、パワーロードアンバ
ランス回路15の出力を論理回路33,34においてインター
セプト弁急閉回路16またはバイパス弁急開回路17の出力
に加算し、これらの論理和回路の出力をインターセプト
弁急速作動電磁弁7a,バイパス弁急速作動電磁弁11aに入
力させ、インターセプト弁7とバイパス弁11を急閉、急
開させることによってむだ時間要素の影響を取除くよう
にしたものである。
This circuit inputs the output of the power load unbalance circuit 15 to the steam control valve rapid actuation solenoid valve 3a, excites this to rapidly close the steam control valve 3, and outputs the output of the power load unbalance circuit 15 to a logic circuit. Addition to the output of the intercept valve rapid closing circuit 16 or the bypass valve rapid opening circuit 17 in 33, 34, the output of these OR circuits is input to the intercept valve rapid actuation solenoid valve 7a, bypass valve rapid actuation solenoid valve 11a, The intercept valve 7 and the bypass valve 11 are rapidly closed and opened to remove the influence of the dead time factor.

しかしながら、第9図の方式では、次に述べるように油
圧システムおよび油圧シリンダーに悪影響を与えるおそ
れがあった。
However, the system of FIG. 9 may adversely affect the hydraulic system and the hydraulic cylinder as described below.

第10図はディジタル式の蒸気タービン制御方式に第9図
の制御ブロック図を適用した場合における発電機負荷5
0、パワーロードアンバランス回路信号15、タービン回
転数25、蒸気加減弁3、インターセプト弁7、バイパス
弁11の弁開度、急速作動電磁弁3a,7a,11aの励磁信号、
サーボ弁3b,7b,11bへの開閉信号および高圧制御油ライ
ンH、ドレン油ラインDの油圧変化の様子を示したもの
である。
Fig. 10 shows the generator load when the control block diagram of Fig. 9 is applied to the digital steam turbine control system.
0, power load unbalance circuit signal 15, turbine speed 25, steam control valve 3, intercept valve 7, valve opening degree of bypass valve 11, exciting signals of quick-acting solenoid valves 3a, 7a, 11a,
The figure shows how the open / close signals to the servo valves 3b, 7b, 11b and the hydraulic pressure of the high pressure control oil line H and the drain oil line D are changed.

同図において、時刻T1にて発電機の負荷しゃ断が発生し
たとすると、各弁の急速作動電磁弁3a,7a,11aはパワー
ロードアンバランス回路15からの信号を受け、むだ時間
要素をもつことなく作動しているので、蒸気加減弁3、
インターセプト弁7およびバイパス弁11は時刻T2以降、
各々急閉または急開を開始する。
In the same figure, if a load cutoff of the generator occurs at time T 1 , the quick-acting solenoid valves 3a, 7a, 11a of the respective valves receive a signal from the power load unbalance circuit 15 and have a dead time element. Since it is operating without any action, the steam control valve 3,
Intercept valve 7 and the bypass valve 11 is time T 2, and later,
Start quick closing or quick opening respectively.

しかしながら、ここで注目すべきことは各サーボ弁3b,7
b,11bに開閉信号が入力されるタイミングと、それに伴
う制御油圧の過渡的な変化である。
However, it should be noted here that each servo valve 3b, 7
They are the timing when the opening / closing signal is input to b and 11b and the transitional change of the control hydraulic pressure accompanying it.

例えば、蒸気加減弁3の場合、蒸気加減弁急速作動電磁
弁3aの作動により時刻T2で蒸気加減弁3は閉動作を開始
し、時刻T3には全閉しているが、蒸気加減弁サーボ弁3b
への信号(この信号はタービン回転数設定信号と実回転
数信号との偏差信号により算出されるものであり、ター
ビン回転数の上昇に対してはサーボ弁3bへ閉方向信号を
入力する。)は時刻T2〜T3間には開信号のままとなって
いる。
For example, in the case of the steam control valve 3, the steam control valve 3 starts to close at time T 2 due to the operation of the rapid operation solenoid valve 3a of the steam control valve, and is fully closed at time T 3 , but the steam control valve 3 Servo valve 3b
Signal (this signal is calculated by the deviation signal between the turbine speed setting signal and the actual speed signal, and a closing direction signal is input to the servo valve 3b in response to an increase in turbine speed). Remains an open signal between times T 2 and T 3 .

これはディジタル制御方式が本質的に備えるむだ時間要
素の影響を受けるために生じるものであるが、このよう
なサーボ弁3bの閉方向への動作遅れは、第5図に示す高
圧制御油Hを蒸気加減弁サーボ弁3bおよび油圧シリンダ
ー12を経てドレン油化させる。その結果、第10図中のH3
で示す様に高圧制御油ラインの油圧は過渡的に低下し、
場合によっては蒸気タービンが有する油圧システム容量
以上の必要油量を増大させ、油圧システムとしての機能
を喪失させるおそれがある。
This is caused by the influence of the dead time element essentially provided in the digital control method, but such a delay in the operation of the servo valve 3b in the closing direction causes the high pressure control oil H shown in FIG. The oil is drained through the steam control valve servo valve 3b and the hydraulic cylinder 12. As a result, H 3 in FIG.
As shown in, the hydraulic pressure of the high pressure control oil line transiently drops,
In some cases, the amount of oil required may exceed the hydraulic system capacity of the steam turbine, and the function of the hydraulic system may be lost.

インターセプト弁7においても上述の蒸気加減弁3にお
けると同様に、高圧制御油ラインの油圧H7が大幅に降下
し、油圧システムとしての機能を果せなくなる懸念があ
る。
Similarly to the steam control valve 3, the intercept valve 7 has a possibility that the hydraulic pressure H 7 of the high-pressure control oil line is significantly reduced, and the function of the hydraulic system may not be achieved.

蒸気加減弁しゃ断弁3cとインターセプト弁しゃ断弁7cは
高圧制御油Hがサーボ弁3b、7bより油圧シリンダー12を
経てドレン油化されるのを防止するために設置されてい
るものであるが、オリフィス12a(第5図)により作動
が遅れるため高圧制御油Hのしゃ断機能を瞬時に果せな
いのが実状である。
The steam control valve shutoff valve 3c and the intercept valve shutoff valve 7c are installed in order to prevent the high pressure control oil H from being turned into drain oil from the servo valves 3b and 7b through the hydraulic cylinder 12, but the orifice Since the operation is delayed due to 12a (Fig. 5), the interrupting function of the high pressure control oil H cannot be achieved instantaneously.

次にバイパス弁11における油圧変化を第6図と第10図を
参照して説明すると、時刻T1にはバイパス弁急速作動電
磁弁11aに励磁信号が入力され、高圧制御油Hはこの電
磁弁11aを経て油圧シリンダー13の下部に入り込む。ま
た、油圧シリンダー13の上部の高圧制御油ラインはバイ
パス弁急速作動電磁弁11aを経てドレン化され、弁を開
方向に作動させる。
Next, the change in hydraulic pressure in the bypass valve 11 will be described with reference to FIGS. 6 and 10. At time T 1 , an excitation signal is input to the bypass valve rapid actuation solenoid valve 11a, and the high pressure control oil H is supplied to this solenoid valve. It goes under the hydraulic cylinder 13 via 11a. Further, the high-pressure control oil line above the hydraulic cylinder 13 is drained through the bypass valve rapid actuation solenoid valve 11a to operate the valve in the opening direction.

しかしながら、時刻T2〜T3間におけるバイパス弁サーボ
弁11bへの信号は閉信号であるため、高圧制御油Hは油
圧シリンダー13の下部へ流れ込むと同時にバイパス弁サ
ーボ弁11bを経てドレン化され、バイパス弁11の急開時
間を遅らせることになる。
However, since the signal to the bypass valve servo valve 11b between times T2 and T3 is a closed signal, the high-pressure control oil H flows into the lower part of the hydraulic cylinder 13 and is simultaneously drained through the bypass valve servo valve 11b. It will delay the opening time of 11.

一方、油圧シリンダー13上部の油はバイパス弁サーボ弁
11bの開動作が発生した場合、バイパス弁急速作動電磁
弁11aとサーボ弁11bと合せてその油をドレン化するので
あるが、サーボ弁11bの開動作の遅れによりバイパス弁
急速作動電磁弁11aのみにより油を逃がすことになる。
すなわち、油圧シリンダー13の上部側の油の逃げ遅れが
急開時間遅れの要因となる。
On the other hand, the oil above the hydraulic cylinder 13 is bypass valve servo valve.
When the opening operation of 11b occurs, the oil is drained together with the bypass valve rapid operation solenoid valve 11a and the servo valve 11b.However, due to the delay of the opening operation of the servo valve 11b, only the bypass valve rapid operation solenoid valve 11a. This will allow the oil to escape.
That is, the delay in the escape of the oil on the upper side of the hydraulic cylinder 13 causes the delay in the rapid opening time.

一般に、バイパス弁の高圧制御油ラインには制御油圧の
過渡的低下を防止する目的でアキュムレータ14が設置さ
れており、従って高圧制御油ラインH11は蒸気加減弁3
やインターセプト弁7の油圧システムラインのような油
圧降下現象は発生しないが、逆に高圧制御油のドレン油
化を発生させるため、ドレン油ラインDの高圧化を招く
こととなる。通常ドレン油ラインの設計圧力はこのよう
な異常事態を想定していないので、時には機器の損傷や
油漏れ等をきたすおそれがある。
Generally, an accumulator 14 is installed in the high pressure control oil line of the bypass valve for the purpose of preventing a transient decrease in control oil pressure, and therefore the high pressure control oil line H 11 is connected to the steam control valve 3
Although the oil pressure drop phenomenon like the oil pressure system line of the intercept valve 7 does not occur, on the contrary, since the drain oil of the high pressure control oil is generated, the pressure of the drain oil line D is increased. Normally, the design pressure of the drain oil line does not assume such an abnormal situation, and therefore, there is a possibility of causing equipment damage or oil leakage.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は背景技術における上述のごとき欠点を除去すべ
くなされたもので、ディジタル制御方式を採用した蒸気
タービンの制御方式において、負荷しゃ断時における蒸
気加減弁、インターセプト弁の急閉およびバイパス弁の
急開をアナログ制御方式の場合と同等に実施し得、しか
もサーボ弁への急閉、急開信号にむだ時間要素を介入さ
せることなく、油圧システムおよび機器を安全に運用し
得る蒸気タービンの制御方式を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks in the background art, and in a control system of a steam turbine that adopts a digital control system, a steam control valve, a rapid closing of an intercept valve, and a rapid bypass valve when a load is cut off. A steam turbine control system that can be opened in the same way as in the case of an analog control system, and that can safely operate hydraulic systems and equipment without intervening time delay factors in the servo valve's rapid closing and rapid opening signals. The purpose is to provide.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の蒸気タービン制御方式は、上述の目的を達成す
るため、ディジタル制御方式による電気・油圧式蒸気タ
ービン制御方式において、開度要求信号による作動して
蒸気加減弁とインターセプト弁を急閉させ、バイパス弁
を急開させる弁位置制御系に、蒸気タービン出力と負荷
急減を条件として作動するパワーロードアンバランス回
路によりサーボ弁閉バイパス信号を加算することを特徴
とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine control system of the present invention, in the electric / hydraulic steam turbine control system by the digital control system, operates by the opening degree request signal to rapidly close the steam control valve and the intercept valve, It is characterized in that a servo valve closing bypass signal is added to a valve position control system for rapidly opening the bypass valve by a power load unbalance circuit that operates under the conditions of steam turbine output and sudden load reduction.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(a)は蒸気加減弁の弁位置制御系にパワーロー
ドアンバランス回路15を付加した実施例を示すもので、
制御対象からの信号60は、ディジタル入力演算出力回路
61を通り、弁位置制御回路62へ向けて弁開度要求信号63
を出力する。この信号63は演算器64のおいて後述の閉バ
イアス71と加算され、得られた信号65は弁位置フィード
バック信号66と演算器67において比較演算され、増幅器
68で増幅され、さらにサーボ弁増幅器69において再び増
幅された後、蒸気加減弁サーボ弁3bを制御して蒸気加減
弁油圧シリンダー12の位置決めを行う。パワーロードア
ンバランス回路15からの信号はリレー70に入力され、リ
レー接点を介して閉バイアス71を演算決64に伝達する。
従って弁開度要求信号65はパワーロードアンバランス回
路15の作動と同時に閉レベルまで下げられることにな
る。
FIG. 1 (a) shows an embodiment in which a power load unbalance circuit 15 is added to the valve position control system of the steam control valve.
The signal 60 from the controlled object is the digital input operation output circuit.
A valve opening request signal 63 is passed through 61 to the valve position control circuit 62.
Is output. This signal 63 is added to a later-described closed bias 71 in an arithmetic unit 64, and the obtained signal 65 is compared with a valve position feedback signal 66 in an arithmetic unit 67 to obtain an amplifier.
After being amplified by 68 and further amplified by the servo valve amplifier 69, the steam control valve servo cylinder 3b is controlled to position the steam control valve hydraulic cylinder 12. The signal from the power load unbalance circuit 15 is input to the relay 70, and the closed bias 71 is transmitted to the calculation decision 64 via the relay contact.
Therefore, the valve opening request signal 65 is lowered to the closed level at the same time as the operation of the power load unbalance circuit 15.

第2図(a)は時刻T1に負荷しゃ断が生じた場合の発電
機負荷50、パワーロードアンバランス回路信号15、弁開
度要求信号63、信号65、およびリレー70の作動を説明す
るもので、破線は従来方式の場合を、また実線は本発明
方式の場合を示している。
FIG. 2 (a) illustrates the operation of the generator load 50, the power load unbalance circuit signal 15, the valve opening request signal 63, the signal 65, and the relay 70 when a load cutoff occurs at time T 1 . Here, the broken line shows the case of the conventional method, and the solid line shows the case of the method of the present invention.

第1図(b)は本発明をインターセプト弁7またはバイ
パス弁11の弁位置制御系に適用した例を示すもので、第
1図(a)におけると同一部分は同一の符号で示されて
いる。この場合は弁開度要求信号65と弁位置フィードバ
ック信号66との偏差信号が所定レベルに達すると作動す
る比較器72が増幅器68の出力側に設置されており、この
比較器72からの信号が第7図におけるインターセプト弁
7の条件28、すなわち |開度要求信号−実開度信号|>α と、バイパス弁11の条件32、すなわち |開度要求信号−実開度信号|>β に相当し、各々の弁の急速作動電磁弁を励磁させ急閉さ
せることとなる。
FIG. 1 (b) shows an example in which the present invention is applied to a valve position control system of an intercept valve 7 or a bypass valve 11, and the same parts as in FIG. 1 (a) are denoted by the same reference numerals. . In this case, a comparator 72 that operates when the deviation signal between the valve opening request signal 65 and the valve position feedback signal 66 reaches a predetermined level is installed at the output side of the amplifier 68, and the signal from this comparator 72 is Corresponds to the condition 28 of the intercept valve 7 in FIG. 7, that is, | opening request signal-actual opening signal |> α, and the condition 32 of the bypass valve 11, that is | opening request signal-actual opening signal |> β Then, the quick-acting electromagnetic valves of the respective valves are excited to close them rapidly.

この実施例においては、パワーロードアンバランス回路
15の作動と同時に第1図(a)にて説明したと同様にイ
ンターセプト弁サーボ弁7bへの閉信号が発生すると共
に、比較器72も時間遅れすることなく作動するため、第
9図におけるインターセプト弁急閉回路16およびバイパ
ス弁急開回路17の作動も負荷しゃ断直後に行なわれ、従
ってパワーロードアンバランス回路15との信号と合せて
これらを急閉または急開させることとなり、作動時間を
短縮できる。
In this embodiment, a power load unbalance circuit
At the same time as the operation of 15, the closing signal to the intercept valve servo valve 7b is generated in the same manner as described in FIG. 1 (a), and the comparator 72 also operates without a time delay, so that the intercept in FIG. The quick valve closing circuit 16 and the bypass valve rapid opening circuit 17 are also operated immediately after the load is cut off.Therefore, they are closed or opened rapidly together with the signal from the power load unbalance circuit 15, which shortens the operating time. it can.

第2図(b)は従来方式(鎖線)と、本発明による第1
図(b)の制御方式(実線)における差を表したもので
あるが、従来方における比較器72の作動時刻がT2である
のに対して(実際には弁をパワーロードアンバランス回
路15からの信号を受けた弁急速作動電磁弁3a,11aが作動
し急閉させているため、サーボ弁への開信号65が全閉と
なって始めて作動することになり、補助的役割が十分に
行なわれていない)、本発明によれば、サーボ弁7b(11
b)への信号は負荷しゃ断T1と同時に全閉レベルまで到
達するので、比較器72の動作点も遅れを発生することな
く作動することとなり、補助的役割を十分果しているこ
ととなる。
FIG. 2B shows the conventional method (chain line) and the first method according to the present invention.
The difference in the control method (solid line) in FIG. 7B is shown. While the operation time of the comparator 72 in the conventional method is T 2 , (actually, the valve is the power load unbalance circuit 15). The quick actuating solenoid valves 3a, 11a that received a signal from the actuating valve are actuated and are being closed rapidly, so the actuation will start only when the open signal 65 to the servo valve is fully closed. According to the present invention, the servo valve 7b (11
Since the signal to b) reaches the fully-closed level at the same time as the load interruption T 1, the operating point of the comparator 72 also operates without delay and thus plays a sufficient auxiliary role.

第1図(c)は本発明を弁位置制御系の増幅器68の2次
側に適用した例を示す。この場合、サーボ弁7b(11b)
への位置制御信号は増幅器68からの出力信号に閉バイア
ス信号71が加算器64にて加算されるため、パワーロード
アンバランス回路15の作動と同時に閉信号となり、サー
ボ弁7b,11bを閉状態とさせインターセプト弁7の油圧シ
リンダー12、バイパス弁11の油圧シリンダー13を閉方向
に動作させる。
FIG. 1 (c) shows an example in which the present invention is applied to the secondary side of the amplifier 68 of the valve position control system. In this case, servo valve 7b (11b)
As the position control signal to the output signal from the amplifier 68 is added with the closing bias signal 71 in the adder 64, it becomes a closing signal at the same time as the operation of the power load unbalance circuit 15, and the servo valves 7b and 11b are closed. Then, the hydraulic cylinder 12 of the intercept valve 7 and the hydraulic cylinder 13 of the bypass valve 11 are operated in the closing direction.

第3図は、本発明を弁位置制御系に適用した場合のター
ビン回転数、各弁の弁開度急速作動電磁弁励磁信号、サ
ーボ弁への開閉信号、および各部の油圧変化の挙動を第
10図と比較して表したものであるが、前記理由によりサ
ーボ弁3b,7b,11bの閉状態が負荷しゃ断発生時刻T1とほ
ぼ同時に確保されていることが理解できる。
FIG. 3 shows the behavior of the turbine speed, the valve opening rapid actuation solenoid valve excitation signal of each valve, the opening / closing signal to the servo valve, and the hydraulic pressure change of each part when the present invention is applied to the valve position control system.
Although it is shown in comparison with FIG. 10, it can be understood that the closed states of the servo valves 3b, 7b, 11b are secured almost at the same time as the load cutoff occurrence time T 1 for the reason described above.

パワーロードアンバランス回路15のONと同時に蒸気加減
弁3、インターセプト弁7は各々の急速作動電磁弁3a,7
aにより全閉させられ、またバイパス弁11はバイパス弁
急速作動電磁弁11aとサーボ弁11bとにより全閉させられ
ることとなる。
At the same time when the power load unbalance circuit 15 is turned on, the steam control valve 3 and the intercept valve 7 are the quick-acting solenoid valves 3a, 7 respectively.
The bypass valve 11 is fully closed by a, and the bypass valve 11 is fully closed by the bypass valve rapid operation solenoid valve 11a and the servo valve 11b.

従来方式においては時刻T2までサーボ弁3b,7bへの開度
要求信号が開状態であり、またサーボ弁11bへのそれが
閉状態であったのに対して本発明によれば、すでにこれ
らの信号レベルは最終目的である閉または開レベルとな
っている。
Servo valve 3b up to time T 2, in the conventional method, the opening request signal to 7b are in an open state, also it to the servo valve 11b is according to the present invention whereas was closed, previously these The signal level of is the closed or open level which is the final purpose.

このため急速作動電磁弁3a,7a,11aの作動後、弁が閉ま
たは開方向に向かう時刻には、蒸気加減弁3およびイン
ターセプト弁7の制御油がしゃ断弁、サーボ弁を経、さ
らに油圧シリンダーを通りドレン化する油経路は存在し
ないこととなる。
Therefore, after the quick-acting solenoid valves 3a, 7a, 11a are actuated, at the time when the valves move toward the closing or opening direction, the control oil for the steam control valve 3 and the intercept valve 7 passes through the cutoff valve, the servo valve, and the hydraulic cylinder. There will be no oil path through which the oil is drained.

このため制御油H3,H7、H11急激な落ち込みもなく、また
バイパス弁ドレン油Dの急激な上昇も発生しておらず、
ドレンラインDの高圧化を招く恐れも無くなる。
Therefore, the control oils H 3 , H 7 , and H 11 did not fall sharply, and the bypass valve drain oil D did not rise sharply.
There is no fear of causing the drain line D to have a high pressure.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は上述のように従来の弁位置制御系にパワーロー
ドアンバランス信号にて作動するサーボ弁閉バイアス系
を加算することによりデジタル制御系の持つ基本的なむ
だ時間要素を解消し、負荷しゃ断と同時に蒸気加減弁、
インターセプト弁、バイパス弁の各サーボ弁を閉または
開状態にすることが可能となるばかりでなく、サーボ弁
の遅れにより発生する制御油の過渡的な落ち込みやドレ
ンラインの過渡的な高圧化を防止することができ、信頼
性の高い蒸気タービン制御システムを提供することが可
能となる。
As described above, the present invention eliminates the basic dead time element of the digital control system by adding the servo valve closing bias system that operates with the power load unbalance signal to the conventional valve position control system, thus eliminating the load interruption. At the same time steam control valve,
Not only it is possible to close or open each servo valve of intercept valve and bypass valve, but also to prevent transient drop of control oil and transient high pressure of drain line caused by delay of servo valve. Therefore, it is possible to provide a highly reliable steam turbine control system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明を適用した弁位置制御系統を例示するも
ので、第1図(a)は蒸気加減弁への適用例を、同図
(b)はインターセプト弁またはバイパス弁への適用例
を、また同図(c)は同図(b)の変形例を示すグラ
フ、第2図(a),(b)は本発明方式の作動を従来例
と対比して示すグラフ、第3図は本発明の作動説明図、
第4図は本発明が適用される蒸気タービンプラントの蒸
気系統の要部を例示する系統図、第5図は蒸気加減弁お
よびインターセプト弁の制御系統図、第6図はバイパス
弁の制御系統図、第7図は従来のアナログ制御方式にお
ける蒸気タービンオーバースピード抑制機能ブロック
図、第8図はディジタル制御方式による負荷しゃ断時の
むだ時間要素を説明するグラフ、第9図はディジタル制
御方式による負荷しゃ断時における蒸気タービンオーバ
ースピード抑制機能ブロック図、第10図は従来のディジ
タル制御方式による負荷しゃ断時の各制御要素の作動説
明図である。 1……原子炉、2……主蒸気止め弁、3……蒸気加減
弁、3a……蒸気加減弁急速作動電磁弁、3b……蒸気加減
弁サーボ弁、3c……蒸気加減弁しゃ断弁、3d,7d,11d…
…開度検出器、4……高圧タービン、5……湿分分離
器、6……中間蒸気止め弁、7……インターセプト弁、
7a……インターセプト弁急速作動電磁弁、7b……インタ
ーセプト弁サーボ弁、7c……インターセプト弁しゃ断
弁、8……低圧タービン、9……復水器、10……発電
機、11……バイパス弁、11a……バイパス弁急速作動電
磁弁、11b……バイパス弁サーボ弁、12,13……油圧シリ
ンダー、15……パワーロードアンバランス回路、16……
インターセプト弁急閉回路、17……バイパス弁急開回
路、71……開バイアス、H……高圧制御油ライン、D…
…ドレン油ライン。
FIG. 1 illustrates a valve position control system to which the present invention is applied. FIG. 1 (a) is an application example to a steam control valve, and FIG. 1 (b) is an application example to an intercept valve or a bypass valve. FIG. 3 (c) is a graph showing a modified example of FIG. 2 (b), FIGS. 2 (a) and 2 (b) are graphs showing the operation of the method of the present invention in comparison with a conventional example, and FIG. Is an operation explanatory view of the present invention,
FIG. 4 is a system diagram illustrating a main part of a steam system of a steam turbine plant to which the present invention is applied, FIG. 5 is a control system diagram of a steam control valve and an intercept valve, and FIG. 6 is a control system diagram of a bypass valve. , FIG. 7 is a block diagram of a steam turbine overspeed suppressing function in a conventional analog control system, FIG. 8 is a graph explaining a dead time element at the time of load cutoff by a digital control system, and FIG. 9 is a load cutoff by a digital control system. FIG. 10 is a block diagram of a steam turbine overspeed suppressing function at the time of operation, and FIG. 10 is an operation explanatory view of each control element at the time of load interruption by the conventional digital control method. 1 ... Reactor, 2 ... Main steam stop valve, 3 ... Steam control valve, 3a ... Steam control valve rapid-acting solenoid valve, 3b ... Steam control valve servo valve, 3c ... Steam control valve shutoff valve, 3d, 7d, 11d ...
… Openness detector, 4 …… High pressure turbine, 5 …… Moisture separator, 6 …… Intermediate steam stop valve, 7 …… Intercept valve,
7a …… Intercept valve Rapid actuation solenoid valve, 7b …… Intercept valve Servo valve, 7c …… Intercept valve shutoff valve, 8 …… Low pressure turbine, 9 …… Condenser, 10 …… Generator, 11 …… Bypass valve , 11a …… By-pass valve quick-acting solenoid valve, 11b …… By-pass valve servo valve, 12,13 …… Hydraulic cylinder, 15 …… Power load unbalance circuit, 16 ……
Intercept valve rapid closing circuit, 17 ... Bypass valve rapid opening circuit, 71 ... Open bias, H ... High pressure control oil line, D ...
… Drain oil line.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ディジタル制御方式による電気・油圧式蒸
気タービン制御方式において、開度要求信号により作動
して蒸気加減弁とインターセプト弁を急閉させ、バイパ
ス弁を急開させる弁位置制御系に、蒸気タービン出力と
負荷急減を条件として作動するパワーロードアンバラン
ス回路によりサーボ弁閉バイアス信号を加算することを
特徴とする蒸気タービンの制御方式。
1. An electric / hydraulic steam turbine control system based on a digital control system, comprising a valve position control system which operates in response to an opening request signal to rapidly close a steam control valve and an intercept valve and to rapidly open a bypass valve, A control method for a steam turbine, characterized in that a servo valve closing bias signal is added by a power load unbalance circuit that operates under the conditions of steam turbine output and sudden load reduction.
【請求項2】弁位置制御系が開度要求信号により作動す
る増幅器、サーボ弁、油圧シリンダー、および弁開度検
出器とからなり、パワーロードアンバランス回路信号お
よびサーボ弁閉バイアス信号を前記弁位置制御系の増幅
器出力側に加算することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の蒸気タービンの制御方式。
2. A valve position control system comprises an amplifier operated by an opening request signal, a servo valve, a hydraulic cylinder, and a valve opening detector, and a power load unbalance circuit signal and a servo valve closing bias signal are sent to the valve. The control system for a steam turbine according to claim 1, wherein the addition is made to the output side of the amplifier of the position control system.
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