JPS5813726B2 - タ−ビンの回転数制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は，タービン出力トルクと発電機負荷トルクの
平衡が破れてタービン回転数が所定回転数以上に上昇し
た場合、蒸気調整弁が頻繁に開閉し、タービン回転数が
ハンチング状態となることを防止するようにしたタービ
ンの回転数制御装置に関する。

従来の蒸気タービンの回転数制御装置としては、メイン
ガバナと補助ガバナが並列に設置されており、メインガ
バナは常時回転数制御のために作動している。

これに対し、補助ガバナは、回転数の加速度、回転数の
速度が設定値を越えた場合のみ作動し、蒸気調整弁に全
閉信号を送り，この蒸気調整弁を全閉させる。

その結果，蒸気量が急減し．蒸気タービンの回転上昇を
防止するものである。

この一連の動作を第１図のフローチャートおよび第２図
の時間対回転数偏差の関係を示す図を併用してさらに詳
述する。

まず、第１図において、蒸気タービンの回転数を検出す
ると、フロー１ではその回転数の加速度が設定値より犬
か否かの比較を行なう。

もし、設定値より犬ならば、蒸気調整弁全閉信号をオン
にし、この蒸気調整弁を全閉にする。

また、設定値より小さい場合には蒸気調整弁を開のまま
の状態にする。

一方、フロー２では、蒸気タービンの回転数の速度が大
か否かを比較して、設定値よりも犬であると、蒸気調整
弁全閉信号をオンにして、この蒸気調整弁を全閉にする
。

また、設定値よりも小の場合には、蒸気調整弁を開のま
まの状態にする。

しかし、このような蒸気タービンの回転数制御装置では
、発電機負荷遮断時の回転数上昇に際し、第２図に示す
ような不都合を生じる。

すなわち、蒸気調整弁が第２図において、ａＩＣ７６７
ｇの点で開、ｂ，ｄ，ｆ，ｈの点で閉となり、合計４回
全閉、全開を繰り返すことになる。

このため、運転員はあたかも蒸気タービンがハンチング
していると錯覚しかねない。

また、最悪の場合はトリップさせるおそれもある。

この発明は、上記の点にかんがみなされたもので、ター
ビンの回転数検出装置と、該タービンの回転数から回転
加速度および回転速度を演算する装置と、該回転加速度
および回転速度を設定値と比較し設定値を超えた場合に
前記タービンの蒸気調整弁を閉止する信号を発生する装
置と、該閉止信号によって前記タービンへの蒸気の供給
を制限する装置からなるタービンの回転数制御装置にお
いて、該閉止信号の発生時刻とその直前の閉止信号の発
生時刻との時間間隔を測定し、該時間間隔があらかじめ
定められた所定時間より短かい場合は前記閉止信号が出
力されないようにしたｔ秒間再動作防止回路を有するこ
とを要旨とすることにより、蒸気タービンの回転数の安
定な整定を得ることのできるタービンの回転数制御装置
を提供することを目的とする。

次に、図面を参照してこの発明のタービンの回転数制御
装置の実施例について説明するが、具体的な実施例の説
明に先立ち、まずＪこの発明の理解を容易にするために
、第３図のフローチャートによりこの発明の動作の流れ
を概述することにする。

蒸気タービンの回転数を検出すると、この回転数はフロ
ー３で回転数の加速度が設定値より大か否かを比較する
。

もし、設定値より大ならば、フロー５で前回の弁全閉信
号が出てからｔ秒経過しているか否かを判断し、経過し
ていれば、蒸気調整弁全閉信号をオンにして、蒸気調整
弁を全閑にする。

また、ｔ秒経過していなければ、蒸気調整弁は開のまま
の状態を保持する。

一方、フロー４で、蒸気タービンの回転数の速度が設定
値より大か否かを比較し、設定値より犬ならば、フロー
５で前回の弁全閉信号が出てからｔ秒間経過しているか
否かを判断する。

そして、ｔ秒間経過していると、前述の場合と同様にし
て、蒸気調整弁全閉信号をオンにして、この蒸気調整弁
を全閉にする。

また、ｔ秒経過していないと、蒸気調整弁は開のままで
ある。

この第３図と第１図を比較しても明らかなように、この
発明では、第３図におけるフロー５の部分、すなわち、
蒸気調整弁が全閉作動してから次回の全閉作動までの時
間間隔をｔ秒とすることが可能な要素が新たに付加され
ているものである。

次に、上記要素が付加されたこの発明のタービンの回転
数制御装置の具体的な実施例を説明すると、第４図はそ
の一実施例の構成を示すブロック図である。

この第４図において、１１は６−夕である。

このロータ１１の回転数は回転数検出装置１２で検出さ
れるようになっている。

回転数検出装置１２の出力は微分器１３および比較装置
１４（ロジックシグナルで作動する）に送出するように
なっている。

微分器１３の出力は比較装置１５（ロジックシグナルで
作動する）を通してオア回路１６に送出するようになっ
ており、比較装置１４の出力もこのオア回路１６に送出
するようになっている。

オア回路１６の出力はｔ秒間再動作防止回路１７に送出
されるようになっており、このｔ秒間再動作防止回路１
７もロジックシグナルで作動するものであり、この部分
が第３図におけるフロー５に相当するものである。

ｔ秒間再作動防止回路１７の出力はリレー１８を制御す
るようになっている。

このリレー１８が作動することｋより、蒸気調整弁１９
が制御され、それによって、蒸気ライン２０に流れる蒸
気の流通量を制御するようになっている。

蒸気ライン２０は上記ロータ１１へ蒸気を供給するため
のものである。

なお、この第４図において、太線は蒸気ライン２０であ
って、細い実線は電気ライン、一点鎖線は高圧油ライン
を示すものである。

次に以上のように構成されたこの発明のタービンの回転
数制御装置の動作について説明する。

まず、高温高圧の蒸気がロータ１１の翼に作用し、ロー
タ１１が高速回転する。

このロータ１１の回転数は回転数検出装置１２で検出さ
れ、回転数検出装置１２の出力信号は微分器１３および
比較装置１４に送出される。

微分器１３では、回転数検出装置１２の出力信号、すな
わち、ロータ１１の回転数の速度変化を微分して加速度
を検出する。

この加速度は比較装置１５に送出され、比較装置１５で
は、あらかじめ設定された加速度と微分器１３で検出さ
れた加速度とを比較する。

その比較の結果、微分器１２で検出された加速度が大で
あるときは、比較装置１５はロジックシグナル「１」を
発生する。

一方、比較装置１４では、あらかじめ設定された回転速
度と回転数検出装置１２で検出された回転速度とを比較
し、回転数検出装置１２で検出された回転速度の方が大
である場合にはロジックシグナル「１」を発生する。

このようにして、比較装置１５，１４のいずれか一方、
または両方にロジックシグナル「１」が発生していれば
、オア回路１６の出力端にはロジックシグナル「１」を
発生する。

このオア回路１６の出力端に発生されたロジックシグナ
ル「１」がｔ秒間再動作防止回路１７に送出される。

このｔ秒間再動作防止回路１７では、オア回路１６で発
生されたロジックシグナル「１」が同じオア回路１６で
前回に発生されたロジックシグナル「１」からｔ秒間経
過しているかどうかを調べ、ｔ秒間経過している場合に
のみ、ロジックシグナル「１」を発生する。

ｔ秒間再動作防止回路１７で発生されたロジックシグナ
ルが「１」の場合、このロジックシグナル「１」でリレ
ー１８が作動する。

リレー１８が作動することにより、蒸気調整弁１９を全
閉するように制御する。

リレ−１８が、蒸気調整弁１９を全閉させるように作動
すると、高圧油が蒸気調整弁１９に作用して、この蒸気
調整弁１９を急閉鎖し、ロータ１１への流入蒸気を遮断
する。

このように、第４図に示すこの発明のタービンの回転数
制御装置を構成することにより、従来のタービンの回転
数制御装置では、発電機負荷遮断時に蒸気調整弁の頻繁
な開閉により回転変動が大きくかつ整定か遅かったのに
対し、この発明では、蒸気調整弁１９の開閉を１回に抑
え、蒸気タービンの回転数の安定な整定を得ることが可
能となる。

この発明のタービンの回転数制御装置を適用した実プラ
ントの解析結果と、ｔ秒間再動作防止回路１７を有しな
い従来のタービンの回転数制御装置を適用した実プラン
トの解析結果とを第５図および第６図に示す。

第５図は従来の場合であって、第６図はこの発明を適用
した場合である。

ただし、第５図と第６図とでは時間軸目盛が異なってい
る。

この第５図および第６図のａ＝ｆはそれぞれタービン速
度、発電機負荷、制御信号、ガバナ弁開度（ＧＶ開度）
、第ＩＩＣＶリフト、第２ＩＣＶリフトを示すものであ
る。

さて、第７図は第４図の実施例におけるｔ秒間再動作防
止回路１７の具体的な実施例を示すブロック図である。

この第７図において、２１は２人力のアンドゲ一トであ
る。

このアンドゲート２１の第１の入力端には、ｔ秒間再動
作防止を施す前の蒸気調整弁制御信号Ａ（第８図Ａ）が
導入されるようになっており、第２の入力端には、フリ
ツプ・フロツプ回路（以下、Ｆ／Ｆと云う）２２の出力
がインバータ２３を通して導入されるようになっている
。

アンドゲ一ト２１の出力はＦ／Ｆ２４のセット端子Ｓに
送出するようになっており、このＦ／Ｆ２４の出力端は
ｔ。

秒無駄時間発生回路２５の入力端に接続されており、こ
のＦ／Ｆ２４の出力端より制御信号Ｂ（第８図Ｂ）を出
力するようになっている。

制御信号Ｂはｔ秒間再動作防止回路１７を通過した実際
に蒸気調整弁１９を制御する信号である。

上記ｔ。秒無駄時間発生回路２５の出力端は２人力のア
ンドゲート２６の第１の入力端に接続されている。

このアンドゲート２６の第２の入力端はｔ秒無駄時間発
生回路２７の出力端よりインバータ２７を通して接続さ
れている。

アンドゲ一ト２６の出力端はＦ／Ｆ２２のセット端子Ｓ
に接続され、このＦ／Ｆ２２のリセット端子Ｒはｔ秒無
駄時間発生回路２７の出力端に接続されている。

Ｆ／Ｆ２２の出力端はＦ／Ｆ２４のリセット端子Ｒに接
続されているとともに、ｔ秒無駄時間発生回路２７の入
力端に接続されている。

次に、この第７図のｔ秒間再動作防止回路の動作につい
て説明する。

アンドゲ一ト２１において、第１の入力端に蒸気調整弁
制御信号Ａが導入され、Ｆ／Ｆ２２の出力（初期状態で
は「０」）が「０」で、インバータ２３の出力が「１」
であると、アンドゲート２１の出力は「１」であり、そ
の他の場合は、アンドゲート２１の出力は「０」である
。

いま、アンドゲ一ト２１の出力が「１」で、Ｆ／Ｆ２４
のリセット端子Ｒが「０」であるならば、Ｆ／Ｆ２４の
出力は［１」となり、また、アンドゲ一ト２１の出力が
「０」で、Ｆ／Ｆ２４のリセット端子Ｒが「１」ならば
、Ｆ／Ｆ２４の出力は「Ｏ」で、他の場合はＦ／Ｆ２４
のリセット端子Ｒが優先してＦ／Ｆ２４の出力が決定さ
れる。

Ｆ／Ｆ２４の出力が「１」となると、この出力はＩｏ秒
無駄時間発生回路２５に送出される。

このｔｏ秒無駄時間発生回路２５にＦ／Ｆ２４の「１」
の出力が導入されると、ｔｏ秒遅らせて、アンドゲート
２６の第１の入力端にＦ／Ｆ２４の出力を伝送する。

このアンドゲート２６はｔ。秒無駄時間１発生回路２５
の出力およびインバータ２８の出力がともに「１」の場
合にのみ、出力端に出力「１」が現われ、その他の場合
は全て出力は「０」である。

アンドゲ一ト２６の出力はＦ／Ｆ２２のセット端子Ｓに
送出されるが、このＦ／Ｆ２２においフては、セット端
子Ｓが「１」、リセット端子Ｒが「０」ならば、Ｆ／Ｆ
２２の出力は「１」となり、また、セット端子Ｓが「Ｏ
ｊ、リセット端子Ｒが「１」ならば、Ｆ／Ｆ２２の出力
は「０」であり、その他の場合はリセット端子Ｒが優先
してＦ／Ｆ２２の出力が決定される。

このＦ／Ｆ２２の出力が「１」になると、この出力はＦ
／Ｆ２４のリセット端子Ｒに送出されるとともに、ｔ秒
無駄時間発生回路２７にも送出される。

Ｆ／Ｆ２４はＦ／Ｆ２２の出力「１」が導入されると、
このＦ／Ｆ２４はリセットされ、また、ｔ秒無駄時間発
生回路２７にＦ／Ｆ２２の出力「１」が導入されると、
このｔ秒無駄時間発生回路２７はＦ／Ｆ２２の出力「１
」をｔ秒間遅らせてＦ／Ｆ２２のリセット端子Ｒおよび
インバータ２８に送出する。

これにより、Ｆ／Ｆ２２がリセットされるとともに、ア
ンドゲ一ト２６の出力は「０」となる。

また、Ｆ／Ｆ２２の出力「１」はインバータ２３にも送
出され、したがって、アンドゲ一ト２１の出力を「０」
とする。

以上詳述したように、この発明のタービンの回転数制御
装置によれば、タービンの回転数検出装置と、該タービ
ンの回転数から回転加速度および回転速度を演算する装
置と、該回転加速度および回転速度を設定値と比較し設
定値を超えた場合に前記タービンの蒸気調整弁を閉止す
る信号を発生する装置と、該閉止信号によって前記ター
ビンへの蒸気の供給を制限する装置からなるタービンの
回転数制御装置において、該閉止信号の発生時刻とその
直前の閉止信号の発生時刻との時間間隔を測定し、該時
間間隔があらかじめ定められた所定時間より短かい場合
は前記閉止信号が出力されないようにしたｔ秒間再動作
防止回路を有してなることを要旨としているので、蒸気
調整弁の開閉を１回に抑え、タービン回転数の安定な整
定を得ることができる利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンの回転数制御装置の動作を説明
するためのフローチャート、第２図は従来のタービンの
回転数制御装置における時間対回転数偏差の関係を示す
図、第３図はこの発明のタービンの回転数制御装置の概
略的動作の説明を行なうためのフローチャート、第４図
はこの発明のタービンの回転数制御装置の一実柳例の構
成を示すブロック図、第５図ａ〜第５図ｆはそれそれ従
来のタービンの回転数制御装置を適用した実プラントに
ついての解析結果を示す図、第６図ａ〜第６図ｆはこの
発明のタービンの回転数制御装置を適用した実プラント
についての解析結果を示す図、第７図は第４図のターヒ
ツの回転数制御装置におけるｔ秒間再動作防止回路の詳
細な構成を示すブ叱ンク図、第８図Ａは第７図のｔ秒間
再動作防止回路に導入される蒸気調整弁制御信号を示す
図、第８図Ｂは第７図のｔ秒間再動作防止回路から導出
される実際に蒸気調整弁を制御する制御信号を示す図で
ある。 １１胃川ロータ、１２…冑回転数検出装置、１３……微
分器、１４，１５冑…比較装置、１７一胃ｔ秒間再動作
防止回路、１８…＝リレー、１９山…蒸気調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービンの回転数検出装置と，該タービンの回転数
   から回転加速度および回転速度を演算する装置と、該回
   転加速度および回転速度を設定値と比較し設定値を超え
   た場合に前記タービンの蒸気調整弁を閉止する信号を発
   生する装置と、該閉止信号によって前記タービンへの蒸
   気の供給を制限する装置からなるタービンの回転数制御
   装置において、該閉止信号の発生時刻とその直前の閉止
   信号の発生時刻と時間間隔を測定し、該時間間隔があら
   かじめ定められた所定時間より短かい場合は前記閉止信
   号が出力されないようにしたｔ秒間再動作防止回路を設
   けてなるタービンの回転数制御装置。