JPH0771208A - タービンバイパス弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、制御モードの切り換え時の
制御応答性の良いタービンバイパス弁制御装置を提供す
ることにある。 【構成】 本実施例は、加算器７にて主蒸気圧力信号Ｓ
２から主蒸気圧力基準信号Ｓ３を減算し、偏差圧力信号
Ｓ４を出力する。そして、比例回路21にて偏差圧力信号
Ｓ４にゲインを乗じゲイン信号Ｓ６を出力し、比例回路
22、積分回路23にて演算し比例信号Ｓ７、積分信号Ｓ８
を出力する。そして、加算回路25で比例信号Ｓ７と積分
信号Ｓ８から加算信号Ｓ９を出力し、加算信号Ｓ９を積
分回路24で積分し、圧力操作信号Ｓ５を出力するが、上
限制限回路26の信号が入力された場合には増方向の積分
停止、下限制限回路27の信号が入力された場合には減方
向の積分停止、その時入力される値の信号を圧力操作信
号Ｓ５として出力し、タービンバイパス弁31の開度を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンに供給さ
れる主蒸気量をタービンバイパス弁を調節することによ
り制御するタービンバイパス弁制御装置。

【０００２】

【従来の技術】従来のタービンバイパス弁制御装置を図
を参照して説明する。図３は、従来のタービンバイパス
弁制御装置の構成図である。圧力変換器１は、ボイラ２
と蒸気タービン３に設けられている蒸気加減弁４のボイ
ラ２側の圧力検出器５により検出される主蒸気圧力帰還
値Ｓ１を取り込み、主蒸気圧力信号Ｓ２に変換する。

【０００３】圧力設定器６は、プラントの運転状態に応
じた主蒸気圧力基準信号Ｓ３を設定している。加算器７
は、主蒸気圧力信号Ｓ２から主蒸気圧力基準信号Ｓ３を
減算し、偏差圧力信号Ｓ４を出力する。

【０００４】圧力制御部20は、速度形比例／積分コント
ローラと呼ばれるものであり比例回路21，22、積分回路
23，24、加算回路25、上限制限回路26、下限制限回路27
から構成されており、偏差圧力信号Ｓ４を入力し、上記
回路を介し偏差圧力信号Ｓ４の偏差の拡大を抑制し、主
蒸気圧力信号Ｓ２を主蒸気圧力基準信号Ｓ３に追従させ
るよう圧力操作信号Ｓ５を出力する。

【０００５】圧力制御部20内での偏差圧力信号Ｓ４の演
算処理を以下説明する。比例回路21は、入力される偏差
圧力信号Ｓ４に一定のゲインを乗じてゲイン信号Ｓ６を
出力する。

【０００６】比例回路22は、入力されるゲイン信号Ｓ６
を時間微分処理し、比例信号Ｓ７を出力する。積分回路
23は、入力されるゲイン信号Ｓ６を積分処理し、積分信
号Ｓ８を出力する。

【０００７】加算回路25は、微分信号Ｓ７と積分信号Ｓ
８を加算して加算信号Ｓ９を出力する。積分回路24は、
入力される加算信号Ｓ９を時間積分を行い、積分動作を
実行し圧力操作信号Ｓ５を出力するが、後述する上限制
限回路26からの信号が入力された場合には増方向の積分
処理を停止し、また下限制限回路27の信号が入力された
場合には減方向の積分処理を停止する。

【０００８】上限制限回路26は、加算信号Ｓ９に対する
上限値が設定されており、加算信号Ｓ９が上限値に到達
した場合のみ増方向積分停止信号Ｓ10を積分回路24に出
力するとともに、その時入力されている信号を下限制限
回路27に出力する。

【０００９】下限制限回路27は、加算信号Ｓ９に対する
下限値が設定されており、加算信号Ｓ９が下限値に到達
した場合に減方向積分停止信号Ｓ11を積分回路24に出力
するとともに、その時入力されている信号を出力し、こ
の信号を圧力操作信号Ｓ５として出力し弁開度制御器30
を介し、タービンバイパス弁31の開度を制御する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
タービンバイパス弁制御装置は、図３で示されてる比例
回路22での演算アルゴリズムは微分で与えられるため、
比例信号Ｓ７は偏差圧力信号Ｓ４が階段状に変化する場
合、つまり制御モードが変化し連続した変化状態でない
場合には偏差圧力信号Ｓ４の変化する方向にパルス状の
信号となって出力される。

【００１１】また、積分回路23での演算アルゴリズムは
減算（１／Ｔl ）で与えられるため、積分信号Ｓ８は、
偏差圧力信号Ｓ４と相似した信号として出力される。そ
して、加算回路25で、比例信号Ｓ７と積分信号Ｓ８を加
算して得られる加算信号Ｓ９も偏差圧力信号Ｓ４の極性
とは逆の状態になる場合が生じる。（後述する。）この
加算信号Ｓ９は、積分回路24で積分演算されて圧力操作
信号Ｓ５として出力されるが、上限制限回路26および下
限制限回路27により積分動作が停止状態であって、上限
制限回路26および下限制限回路27の各上限値および下限
値が 100％、０％に設定されている場合（プラントによ
り設定値は異なる。）には、圧力操作信号Ｓ５は偏差圧
力信号Ｓ４に急激な変化が生じた時点から偏差圧力信号
Ｓ４の極性が示す制御の極性方向とは逆の極性信号を示
すことで、予期しないタービンバイパス弁31の開閉動作
を引き起こす場合がある。

【００１２】以下、図４のタイムチャートを参照して説
明する。図４の（Ａ）は、「主蒸気圧力信号Ｓ２、主蒸
気圧力基準信号Ｓ３、偏差圧力信号Ｓ４」の３信号の制
御特性を示すタイムチャートである。

【００１３】まず、時刻Ｔ１で偏差圧力信号Ｓ４がステ
ップ状に変化した場合を考える。この偏差圧力信号Ｓ４
の急激な変化は時刻Ｔ１以前の制御モードによるもので
ある。

【００１４】つまり、時刻Ｔ１以前には図３に示すター
ビンバイパス弁31は全閉状態にある。しかも、蒸気ター
ビン３の起動が完了していないために主蒸気圧力基準信
号Ｓ３の値に変化はなく蒸気加減弁４の開度は大きくな
るために、結果としてタービンバイパス弁31の開度を調
節することによる蒸気加減弁４の開度制御は、タービン
バイパス弁31が全閉に到達した時点からでは行えない。

【００１５】そのため、蒸気加減弁４の開度により主蒸
気圧力帰還値Ｓ１は継続して減少する。主蒸気圧力信号
Ｓ２は、時刻Ｔ１まで主蒸気圧力基準信号Ｓ３に追従で
きず減少し続けるため、偏差圧力信号Ｓ４は時刻Ｔ１ま
で拡大し続ける。

【００１６】そして、蒸気タービン３が起動完了となっ
た時刻Ｔ１より、主蒸気圧力基準信号Ｓ３は主蒸気圧力
信号Ｓ２を基準にして、この主蒸気圧力基準信号Ｓ３に
所定の値を加算した値となる。これらのことが、偏差圧
力信号Ｓ４に急激な変化を引き起こす。

【００１７】時刻Ｔ１にて、偏差圧力信号Ｓ４に急激な
変化が生じると、図４の（Ｂ）に示すように比例回路22
から出力される比例信号Ｓ７は所定時間幅を有するパル
ス状の正の出力となる。

【００１８】なお、この状態でも図４の（Ａ）に示すよ
うに偏差圧力信号Ｓ４は負の出力のままである。図４の
（Ｄ）には、図４の（Ｂ）に示す比例信号Ｓ７と図４の
（Ｃ）に示す積分信号Ｓ８を加算した加算信号Ｓ９のタ
イムチャートを示している。なお、この加算信号Ｓ９は
積分信号Ｓ８の絶対値の大きさにもよるが時刻Ｔ１では
正のパルス状の出力となる。

【００１９】その結果、図４の（Ａ）に示される主蒸気
圧力信号Ｓ２が主蒸気圧力基準信号Ｓ３より小さいため
タービンバイパス弁31が開動作を行う必要がない。しか
しながら、図４の（Ｄ）での加算信号Ｓ９の正のパルス
状の出力により図４の（Ｅ）に示すように圧力操作信号
Ｓ５が「０」より大きくなるためタービンバイパス弁31
が開動作を行ってしまう。

【００２０】そのため、主蒸気圧力が降下してしまうタ
ービンバイパス弁31の制御が不能となる状態が生じる。
本発明の目的は、制御モード切り換え時においても制御
応答性の良いタービンバイパス弁制御装置を提供するこ
とにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、発電プラント内に有する給水ボ
イラから蒸気タービンに供給される主蒸気量をタービン
バイパス弁を調節して制御するタービンバイパス弁制御
装置において、前記蒸気タービンに供給される主蒸気量
と予め設定されている設定主蒸気量との偏差量に所定の
ゲインを乗じて出力する比例演算手段と、前記比例演算
手段から出力される信号をそれぞれ所定の比例／積分特
性に従い処理する演算手段と、前記偏差量が第１下限設
定値より小さい場合に信号を出力する第１判定手段と、
前記タービンバイパス弁を調節する信号が第２下限設定
値より小さい場合に信号を出力する第２判定手段と、前
記第１および第２判定手段より２信号が出力された場合
には、前記演算手段から出力される信号の代わりに零信
号を、前記第１および第２判定手段より２信号が出力さ
れない場合には前記演算手段から出力される信号を入力
し、積分動作に従い処理し、前記タービンバイパス弁を
調節する信号を出力する積分演算手段と、前記積分演算
手段から出力される信号と設定値とを比較し、この設定
値の上限値に到達した場合には前記積分演算手段に増方
向の積分動作を停止させ、この設定値の下限値に到達し
た場合には前記積分演算手段に減方向の積分動作を停止
させる信号を出力するとともに、前記積分演算手段から
出力される信号を前記タービンバイパス弁を調節する信
号として出力する比較手段とから構成される。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１または請求項
２において前記比例演算手段から出力される信号をそれ
ぞれ所定の比例／積分／微分特性に従い処理する演算手
段とを有する。

【００２３】

【作用】以上のように、本発明は蒸気タービンに供給さ
れる主蒸気量と予め設定されている設定主蒸気量との偏
差量と演算手段にて所定の比例／積分／微分特性に従い
処理され出力される信号の状態を監視し、偏差量の急激
な変化が生じた場合にこの偏差量と演算手段にて所定の
比例／積分／微分特性に従い処理され出力される信号の
代わりに「零値」に切り換えることによりタービンバイ
パス弁の誤動作を防止し、適正な制御を行う。

【００２４】

【実施例】図１は、本実施例のタービンバイパス弁制御
装置の構成図である。圧力変換器１は、ボイラ２と蒸気
タービン３に設けられている蒸気加減弁４のボイラ２側
の圧力検出器５により検出される主蒸気圧力帰還値Ｓ１
を取り込み、主蒸気圧力信号Ｓ２に変換する。

【００２５】圧力設定器６は、プラントの運転状態に応
じた主蒸気圧力基準信号Ｓ３が設定されている。加算器
７は、主蒸気圧力信号Ｓ２から主蒸気圧力基準信号Ｓ３
を減算し、偏差圧力信号Ｓ４を出力する。

【００２６】圧力制御部20は、速度形比例／積分コント
ローラと呼ばれるものであり比例回路21，22、積分回路
23，24、加算回路25、上限制限回路26、下限制限回路2
7、常時閉接点28ａ、常時開接点28ｂ、下方信号検出回
路29ａ、下方信号検出回路29ｂ、論理積演算回路31から
構成されており、偏差圧力信号Ｓ４を入力し、上記回路
による偏差圧力信号Ｓ４の偏差の拡大を抑制し、主蒸気
圧力信号Ｓ２を主蒸気圧力基準信号Ｓ３に追従させるよ
う圧力操作信号Ｓ５を出力する。

【００２７】圧力制御部20内での偏差圧力信号Ｓ４の演
算処理を以下説明する。比例回路21は、入力される偏差
圧力信号Ｓ４に一定のゲインを乗じてゲイン信号Ｓ６を
出力する。

【００２８】比較回路22は、入力されるゲイン信号Ｓ６
を時間微分処理し、比例信号Ｓ７を出力する。積分回路
23は、入力されるゲイン信号Ｓ６を積分処理し、積分信
号Ｓ８を出力する。

【００２９】加算回路25は、比例信号Ｓ７と積分信号Ｓ
８を加算して加算信号Ｓ９を出力する。積分回路24は、
入力される加算信号Ｓ９を時間積分を行い積分動作を実
行し、圧力操作信号Ｓ５を出力するが、後述する上限制
限回路26からの信号が入力された場合には増方向の積分
処理を停止し、また下限制限回路27の信号が入力された
場合には減方向の積分処理を停止する。

【００３０】上限制限回路26は、加算信号Ｓ９に対する
上限値が設定されており、加算信号Ｓ９が上限値に到達
した場合のみ増方向積分停止信号Ｓ10を積分回路24に出
力するとともに、上限値に相当する信号を下限制限回路
27に出力する。

【００３１】下限制限回路27は、加算信号Ｓ９に対する
下限値が設定されており、加算信号Ｓ９が下限値に到達
した場合に減方向積分停止信号Ｓ11を積分回路24に出力
するとともに、上限値に相当する信号を出力し、この信
号を圧力操作信号Ｓ５として出力し弁開度制御器30を介
し、タービンバイパス弁31の開度を制御する。

【００３２】下方信号検出回路29ａは、偏差圧力信号Ｓ
４を入力し設定値と比較して設定値より小ならばＯＮ信
号を出力する。図２で示すように本実施例では「設定値
＝−Ｌ」としている。

【００３３】下方信号検出回路29ｂは、圧力操作信号Ｓ
５を入力し設定値と比較して設定値より小ならばＯＮ信
号を出力する。図２で示すように本実施例では「設定値
＝０」としている。

【００３４】論理積演算回路32は、下方信号検出回路29
ａ，29ｂから出力される２信号の論理積演算を行い、偏
差圧力信号Ｓ４と圧力操作信号Ｓ５がそれぞれの設定値
より小の場合のみＯＮ信号を出力する。

【００３５】そして、論理積演算回路32からＯＮ信号が
出力された場合は常時閉接点28ａが閉じて常時閉接点28
ｂが開くことにより加算回路25からの加算信号Ｓ９の代
わりに「零値」が積分回路24に入力される。

【００３６】以下、図２のタイムチャートを参照して説
明する。図２の（Ａ）は、「主蒸気圧力信号Ｓ２、主蒸
気圧力基準信号Ｓ３、偏差圧力信号Ｓ４」の３信号の制
御特性を示すタイムチャートである。

【００３７】まず、時刻Ｔ１で偏差圧力信号Ｓ４がステ
ップ状に変化した場合（制御モードを切換えた場合）を
考える。この偏差圧力信号Ｓ４の急激な変化は時刻Ｔ１
以前の制御モードによるものである。

【００３８】つまり、時刻Ｔ１以前には図１に示すター
ビンバイパス弁31は全閉状態にある。しかも、時刻Ｔ１
以前は蒸気タービン３の起動が完了していないために主
蒸気圧力基準信号Ｓ３の値に変化はなく蒸気加減弁４の
開度は大きくなる。

【００３９】時刻Ｔ１にて、偏差圧力信号Ｓ４に急激な
変化が生じると、図２の（Ｂ）に示すように比例回路22
から出力される比例信号Ｓ７は所定時間幅を有するパル
ス状の正の出力となる。

【００４０】なお、この状態でも図２の（Ａ）に示すよ
うに偏差圧力信号Ｓ４は負の出力のままである。図２の
（Ｄ）には、図２の（Ｂ）に示す比例信号Ｓ７と図２の
（Ｃ）に示す積分信号Ｓ８を加算した加算信号Ｓ９のタ
イムチャートを示している。なお、この加算信号Ｓ９は
積分信号Ｓ８の絶対値の大きさにもよるが時刻Ｔ１にて
正のパルス状の出力となる。

【００４１】そこで、この時点では図２の（Ａ）に示さ
れるように偏差圧力信号Ｓ４は設定値＝−Ｌより小さい
ため図１の下方信号検出回路29ａはＯＮ信号を出力す
る。また、同様に図２の（Ｄ）で示されるように加算信
号Ｓ９は設定値＝０より小さいため図１の下方信号検出
回路29ｂはＯＮ信号を出力する。

【００４２】そして、論理積演算回路32は常時閉接点28
ａおよび常時閉接点28ｂにＯＮ信号を出力することで、
積分回路24に「零値」が置換されることで図２の（Ｅ）
に示す圧力操作信号Ｓ５は制御モード切換え時である時
刻Ｔ１以降でも前回値を保持することが可能となる。

【００４３】その結果、図２の（Ｄ）での加算信号Ｓ９
の正のパルス状の出力により図２の（Ｅ）に示すように
圧力操作信号Ｓ５が「０」より大きくなることが無くな
り、タービンバイパス弁31の不要な開動作を防止するこ
とができる。

【００４４】本実施例では、比較回路21から出力される
ゲイン信号Ｓ６を比例回路22、積分回路23にて演算処理
しているが、更に微分回路を設けて３つの回路で演算処
理された信号を加算回路25で加算して、加算信号Ｓ９と
して使用しても良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、タービンバイパス弁の
制御モードの切り換えの際に生じる制御不能状態を防止
し、信頼性の良い制御応答性に優れたタービンバイパス
弁制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のタービンバイパス弁制御装置の構成
図。

【図２】本実施例のタービンバイパス弁制御装置のタイ
ムチャート。

【図３】従来のタービンバイパス弁制御装置の構成図。

【図４】従来のタービンバイパス弁制御装置のタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１…圧力変換器、２…ボイラ、３…蒸気タービン、４…
蒸気加減弁、５…圧力検出器、６…圧力設定器、７…加
算器、20…圧力制御部、21，22…比例回路、23，24…積
分回路、25…加算回路、26…上限制限回路、27…下限制
限回路、28ａ…常時開接点、28ｂ…常時閉接点、29ａ，
29ｂ…下方信号検出回路、30…弁開度制御器、31…ター
ビンバイパス弁、32…論理積演算回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電プラント内に有する給水ボイラから
   蒸気タービンに供給される主蒸気量をタービンバイパス
   弁を調節して制御するタービンバイパス弁制御装置にお
   いて、 前記蒸気タービンに供給される主蒸気量と予め設定され
   ている設定主蒸気量との偏差量に所定のゲインを乗じて
   出力する比例演算手段と、 前記比例演算手段から出力される信号をそれぞれ所定の
   比例／積分特性に従い処理する演算手段と、 前記偏差量が第１下限設定値より小さい場合に信号を出
   力する第１判定手段と、 前記タービンバイパス弁を調節する信号が第２下限設定
   値より小さい場合に信号を出力する第２判定手段と、 前記第１および第２判定手段より２信号が出力された場
   合には、前記演算手段から出力される信号の代わりに零
   信号を、前記第１および第２判定手段より２信号が出力
   されない場合には前記演算手段から出力される信号を入
   力し、積分動作に従い処理し、前記タービンバイパス弁
   を調節する信号を出力する積分演算手段と、 前記積分演算手段から出力される信号と設定値とを比較
   し、この設定値の上限値に到達した場合には前記積分演
   算手段に増方向の積分動作を停止させ、この設定値の下
   限値に到達した場合には前記積分演算手段に減方向の積
   分動作を停止させる信号を出力するとともに、前記積分
   演算手段から出力される信号を前記タービンバイパス弁
   を調節する信号として出力する比較手段と、 から構成されることを特徴とするタービンバイパス弁制
   御装置。
2. 【請求項２】 請求項１または請求項２において前記比
   例演算手段から出力される信号をそれぞれ所定の比例／
   積分／微分特性に従い処理する演算手段とを有すること
   を特徴とするタービンバイパス弁制御装置。