JPS5820364B2 - Steam turbine load control method - Google Patents
Steam turbine load control methodInfo
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- JPS5820364B2 JPS5820364B2 JP51032615A JP3261576A JPS5820364B2 JP S5820364 B2 JPS5820364 B2 JP S5820364B2 JP 51032615 A JP51032615 A JP 51032615A JP 3261576 A JP3261576 A JP 3261576A JP S5820364 B2 JPS5820364 B2 JP S5820364B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は蒸気タービンの負荷制量方式に係り、特にボイ
ラーの主蒸気温度制御とタービンの噴射モード制菌の協
調により大幅な負荷追従性能の向上が可能な制御方式に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a load control system for a steam turbine, and more particularly to a control system that can significantly improve load following performance by coordinating boiler main steam temperature control and turbine injection mode control. .
従来、蒸気タービンの噴射方式は全周噴射と部分噴射の
2方式が用いられていた。Conventionally, two injection systems have been used for steam turbines: full-circle injection and partial injection.
全周噴射は全ての蒸気加減弁を均等に絞るため絞り調速
とも呼ばれ、部分噴射は各蒸気加減弁を順次開閉するた
めノズル調速とも呼ばれている。Full-circle injection is also called throttle control because all steam control valves are equally throttled, and partial injection is also called nozzle control because each steam control valve is opened and closed sequentially.
全周噴射あるいは部分噴射モードがタービン性能に与え
られる影響としては、タービン効率と負荷追従性が考え
られる。Turbine efficiency and load followability are considered to be the effects of full-circle injection or partial injection mode on turbine performance.
タービン効率については50%負荷状態では部分噴射の
方が1〜3%高い。Regarding turbine efficiency, partial injection is 1-3% higher at 50% load.
負荷追従性に関しては第1図の第1没後蒸気温度特性図
に示すようにタービン負荷LAが100%から50%ま
で低下すると第1没後蒸気温度TI ST は全周噴
射特性TFと部分噴射特性TPではそれぞれΔTF−2
6℃、ΔTP=76℃だけ低下するため熱応力の点で全
周噴射の方が負荷追従性が高いことになる。Regarding load followability, as shown in the first post-death steam temperature characteristic diagram in Fig. 1, when the turbine load LA decreases from 100% to 50%, the first post-death steam temperature TIST changes between the full-circumference injection characteristic TF and the partial injection characteristic TP. Then, ΔTF−2
Since the temperature decreases by 6°C and ΔTP=76°C, full-circle injection has higher load followability in terms of thermal stress.
したがって従来のタービン運転方式では蒸気流量の少な
い昇速時および低負荷時には全周噴射で運転してタービ
ンの極部加熱を防止し、所定負荷以上では常に効率の高
い部分噴射で運転していた。Therefore, in conventional turbine operation systems, when the steam flow rate is small and the load is low and the speed is increasing, the turbine is operated with all-round injection to prevent extreme heating of the turbine, and when the load exceeds a predetermined load, the turbine is always operated with highly efficient partial injection.
しかし従来の全周噴射は加減弁を全て全開にし、主蒸気
止弁の開度を調節して蒸気流量を制御していた。However, in conventional all-round injection, the steam flow rate was controlled by keeping all control valves fully open and adjusting the opening degree of the main steam stop valve.
そのため弁切替システムを設け、第1図の■−■間では
全ての蒸気加減弁を全開のままタービンを昇速し、負荷
上昇させる。For this purpose, a valve switching system is provided, and between (1) and (2) in Fig. 1, the turbine is sped up with all steam control valves fully open to increase the load.
また所定の負荷レベルO■−■間で負荷保持した状態で
弁切替を行ない、主蒸気止弁は全開し、蒸気加減弁は部
分噴射の状態に移行し、以後は常に■−■間で部分噴射
運転を行なっていた。In addition, the valves are switched while maintaining the load between the predetermined load levels O■-■, the main steam stop valve is fully opened, the steam control valve is shifted to the partial injection state, and from then on, the partial injection is always performed between O■-■. It was running an injection operation.
この弁切替システムにおける従来の弁切替方式には2方
式がある。There are two conventional valve switching methods in this valve switching system.
第1の方式は開度差方式ともいわれ、加減弁を閉じ始め
て主蒸気止弁との開度差が予め設定した値に達した時に
主蒸気止弁を全開する方法である。The first method is also called a differential opening method, and is a method in which the main steam stop valve is fully opened when the adjustment valve starts to close and the difference in opening between the main steam stop valve and the main steam stop valve reaches a preset value.
第2の方式は差圧方式ともいわれ、加減弁を閉じ始めて
主蒸気止弁の前後差圧が予め計画した値に達した時に主
蒸気止弁を全開する方法である。The second method is also called a differential pressure method, and is a method in which the control valve begins to close and the main steam stop valve is fully opened when the differential pressure across the main steam stop valve reaches a predetermined value.
しかし以上の2方式は、いずれも任意の負荷レベルで負
荷変動中に負荷に外乱を与えることなく速かに切替える
とは不可能であり、ましてや熱応力を考慮して全周噴射
と部分噴射の中間モードで運転することはできなかった
。However, in both of the above two methods, it is impossible to quickly switch between load fluctuations at any load level without causing disturbance to the load, and even more so, considering thermal stress, it is impossible to switch between full-circle injection and partial injection. It was not possible to drive in intermediate mode.
したがって一度部分噴射モードに切替えてしまうと第1
図に示すように部分噴射特性TP上の■−■間で部分噴
射モードの運転を続行するため、熱応力による寿命消費
の問題から負荷変化率は部分噴射モードの温度特性に左
右されていた。Therefore, once you switch to partial injection mode,
As shown in the figure, since operation in the partial injection mode is continued between ■ and ■ on the partial injection characteristic TP, the load change rate has been influenced by the temperature characteristics of the partial injection mode due to the problem of life consumption due to thermal stress.
一方、ボイラ制菌系に対しても同じ理由すなわち負荷変
動中にボイラから発生する蒸気(主蒸気)の温度変動に
よる第1没後蒸気温度の変動を抑制するために主蒸気温
度許容変動限界を設けていた。On the other hand, for the boiler antibacterial system, a main steam temperature permissible fluctuation limit is set for the same reason, that is, to suppress fluctuations in the steam temperature after the first cooling due to temperature fluctuations in the steam (main steam) generated from the boiler during load fluctuations. was.
このためボイラはこの変動限界を守って運転するために
負荷変化率が制限されていた。For this reason, the load change rate of the boiler has been limited in order to operate within this fluctuation limit.
しかし何らかの原因で、この変動限界を越えた場合には
負荷変化率を修正したり、タービンを停止するなどの処
置をしていた。However, if for some reason this fluctuation limit was exceeded, measures were taken such as adjusting the load change rate or stopping the turbine.
本発明の目的は、蒸気タービンの負荷変動に伴なう第1
没後蒸気温度の変動を極力抑えボイラから発生する、主
蒸気の温度変動が第1没後蒸気温度の変動となって現わ
れるのを防止することにより負荷追従性の向上を図るた
めの噴射モード制御と主蒸気温度側脚を効果的に結合し
た蒸気タービン負荷制御方式を提供するにある。The purpose of the present invention is to
Injection mode control and main control are used to improve load followability by minimizing fluctuations in the post-death steam temperature and preventing temperature fluctuations in the main steam generated from the boiler from appearing as fluctuations in the primary post-death steam temperature. The present invention provides a steam turbine load control system that effectively combines steam temperature side legs.
本発明は、タービン負荷に対する第1没後蒸気温度の特
性が部分噴射時と全周噴射時とでは大巾に異なることに
着目し、負荷変化時には両噴射を適度に混合させて第1
没後蒸気温度を極カ一定に保つことにより負荷追従性を
向上せんとするものである。The present invention focuses on the fact that the characteristics of the first post-death steam temperature with respect to the turbine load are significantly different between partial injection and full-circumference injection, and when the load changes, both injections are appropriately mixed and the first
The aim is to improve load followability by keeping the steam temperature extremely constant after cooling.
更に本発明では、負荷変化に伴なう主蒸気温度の変動が
第1没後蒸気温度の変動となって現われないように上記
両噴射の混合比を制卸し、且つボイラ側脚系の主蒸気温
度設定値を修正することにより、ボイラの負荷追従能力
を大巾に向上せんとするものである。Furthermore, in the present invention, the mixing ratio of both injections is controlled so that fluctuations in the main steam temperature due to load changes do not appear as fluctuations in the steam temperature after the first cooling, and the main steam temperature of the boiler side leg system is controlled. The aim is to significantly improve the boiler's load following ability by modifying the set values.
上記目的を達成するために、本発明ではタービンへの負
荷指令に応じて蒸気加減弁を全周噴射モードで操作する
ためのカム特性発生手段と部分噴射モードで操作するた
めのカム特性発生手段を個個に準用し、両カム特性発生
手段の出力にそれぞれ全周噴射率αおよび部分噴射率β
(但しβ−1−α)を乗じた値を加算して最終的に蒸気
加減弁の開度パターンすなわち噴射モードを決定する。In order to achieve the above object, the present invention provides cam characteristic generating means for operating the steam control valve in full-circle injection mode and cam characteristic generating means for operating it in partial injection mode in response to a load command to the turbine. Applied mutatis mutandis to each individual, the output of both cam characteristic generating means is the full-circle injection rate α and the partial injection rate β, respectively.
(However, β-1-α) is added to finally determine the opening degree pattern of the steam control valve, that is, the injection mode.
この噴射モードはタービン負荷の低下時は第1没後蒸気
温度が変動しないように噴射モードを部分噴射から全周
噴射寄りに修正してゆき、負荷が定常状態となった後に
第1段蒸気温度の許容変化を考慮して部分噴射モードに
もどす。In this injection mode, when the turbine load decreases, the injection mode is modified from partial injection to full-circle injection so that the steam temperature after the first stage does not fluctuate, and after the load reaches a steady state, the first stage steam temperature changes. Return to partial injection mode considering the allowable change.
部分噴射モードにて負荷上昇がある場合には部分噴射モ
ードのままとし、中間モードにて負荷上昇がある場合に
は第1没後蒸気温度が変動しないように噴射モードを部
分噴射寄りに修正し、完全に部分噴射モードに達した後
は部分噴射モードのまま負荷上昇を続ける。If there is a load increase in the partial injection mode, the partial injection mode remains the same, and if there is a load increase in the intermediate mode, the injection mode is modified to be closer to the partial injection so that the steam temperature does not fluctuate after the first cooling. After reaching the partial injection mode completely, the load continues to increase while remaining in the partial injection mode.
さらに低負荷領域では静的負荷に対しても噴射モードを
全周噴射モード寄りに修正することによりタービンの極
部加熱を防止する。Furthermore, in the low load region, even under static loads, the injection mode is modified to be closer to the all-round injection mode to prevent extreme heating of the turbine.
また、噴射モードにより定まる許容負荷変化率を運転状
態に応じて選択設定することにより全負荷領域にわたり
常に最大の負荷追従性を得る。Further, by selecting and setting the allowable load change rate determined by the injection mode according to the operating state, maximum load followability is always obtained over the entire load range.
さらに負荷動中の主蒸気温度の変動が第1段蒸気温度の
変動となって現われないように、噴射モード制御とボイ
ラ制御系の主蒸気温度制量とを協調させる。Furthermore, the injection mode control and the main steam temperature control of the boiler control system are coordinated so that fluctuations in the main steam temperature during load operation do not appear as fluctuations in the first stage steam temperature.
これにより主蒸気温度の許容変動幅を広げることができ
負荷追従性の大幅向上が可能となった。This has made it possible to widen the permissible fluctuation range of main steam temperature and significantly improve load followability.
以下、本発明を電力系統につながれた事業用発電プラン
トの制御システムに適用した場合について説明する。Hereinafter, a case will be described in which the present invention is applied to a control system for a commercial power generation plant connected to an electric power system.
第2図は本発明の実施例である制菌機能の全体構成を示
すものである。FIG. 2 shows the overall configuration of the antibacterial function which is an embodiment of the present invention.
ここで全周/部分噴射協調側脚手段12はタービンの負
荷変動に応じて全周噴射モードと部分噴射モードを併用
して噴射モードを制御し、さらに負荷変化率も運転モー
ドに応じて適応修正する機能を有する。Here, the full circumference/partial injection coordination side leg means 12 controls the injection mode by using both the full circumference injection mode and the partial injection mode according to the load fluctuation of the turbine, and also adaptively corrects the load change rate according to the operation mode. It has the function of
負荷変化率設定手段3で設定される負荷変化率βRと目
標負荷設定手段4で設定される目標負荷LROはプログ
ラム負荷変化手段5に与えられ、目標負荷LROに達す
るまでランプ状に瞬時負荷指令値L’ROが発゛生され
る。The load change rate βR set by the load change rate setting means 3 and the target load LRO set by the target load setting means 4 are given to the program load change means 5, and the instantaneous load command value is changed in a ramp-like manner until the target load LRO is reached. L'RO is generated.
このL’ROと第1段後圧力検出手段18の検出値P1
sT に比例係数に1 を乗じて得られたタービン負荷
信号LAの偏差を入力とする比例積分調節手段6の出力
は負荷信号発生手段7に与えられろ。This L'RO and the detection value P1 of the first stage post-pressure detection means 18
The output of the proportional-integral adjusting means 6, which inputs the deviation of the turbine load signal LA obtained by multiplying sT by a proportional coefficient of 1, is given to the load signal generating means 7.
負荷信号発生手段7は発電機が系統につながれているた
め定格速度N8と速度検出手段8にて検出する実速度N
Aとの偏差と調定率δNとで定まる負荷指令値LRを発
生する。Since the generator is connected to the grid, the load signal generating means 7 uses the rated speed N8 and the actual speed N detected by the speed detecting means 8.
A load command value LR determined by the deviation from A and the adjustment rate δN is generated.
このLRに対して全周噴射用カム特性発生手段9と部分
噴射用カム特性発生手段10は、それぞれの噴射モード
に対応した蒸気加減弁の弁位置指令aFAとaPAを発
生し、ボイラ・タービン協調側脚手段110乗算手段1
4,15にわたす。For this LR, the full-circle injection cam characteristic generating means 9 and the partial injection cam characteristic generating means 10 generate valve position commands aFA and aPA of the steam control valve corresponding to the respective injection modes, and coordinate the boiler and turbine. Side leg means 110 Multiplying means 1
4, 15.
なお13は噴射率修正手段、16は主蒸気温度制卸手段
、18は第1段後圧力検出手段であり、これらについて
は後述する。Note that 13 is an injection rate correction means, 16 is a main steam temperature control means, and 18 is a first-stage post-pressure detection means, which will be described later.
また1γはボイラである。Further, 1γ is a boiler.
第3図に全周噴射用および部分噴射用のカム特性発生手
段9,100カム特性を示しであるが、本実施例では合
弁の非線形性を補正するために非線形特性とした。FIG. 3 shows the cam characteristics of the cam characteristic generating means 9,100 for full-circle injection and partial injection, and in this embodiment, non-linear characteristics were used to correct the non-linearity of the joint venture.
次に負荷変動中に第1没後蒸気温度を極カ一定に保持す
るための全周/部分噴射協調制菌手段12における噴射
モード制菌方式を説明する。Next, an injection mode sterilization method in the full circumference/partial injection cooperative sterilization means 12 for keeping the first steam temperature at an extremely constant level during load fluctuations will be described.
第2図において全周噴射率αと部分噴射率βの関係を
α+β−1(0乙α41.0乙β乙1)・・・・・・・
・−(1)とする。In Figure 2, the relationship between the all-round injection rate α and the partial injection rate β is α + β-1 (0 α41.0 β β 1).
- (1).
また噴射率修正手段13による修正結果α′、 β′も
α′十β’−1(0,<α′41.04β′乙1)・・
・・・・・・・(2)の関係とする。Also, the correction results α' and β' by the injection rate correction means 13 are also α'10β'-1 (0,<α'41.04β'Otsu1)...
......The relationship is as shown in (2).
このときに蒸気加減弁の弁位置信号aCCは
aCC−α’aFA+β’aPA °=”−−−(3
]となり、蒸気加減弁の開度パターンはα′が大きいほ
ど全周噴射モードに、βが大きいほど部分噴射モードに
近くなる。At this time, the valve position signal aCC of the steam control valve is aCC-α'aFA+β'aPA °=”---(3
], and the larger α' is, the closer the opening pattern of the steam control valve is to the full-circle injection mode, and the larger β is, the closer it is to the partial injection mode.
但し、α′とβ牡後に説明するが主蒸気温度TMSが定
格温度TMSOの場合には噴射率の修正はなく、それぞ
れαとβに等しい。However, as will be explained later, when the main steam temperature TMS is the rated temperature TMSO, there is no correction of the injection rate, and α' and β are equal to α and β, respectively.
第4図aは負荷変動中に噴射モードを制御して第1没後
蒸気温度T15T の変動を最小限に抑えたときのT1
5T の軌跡を示し、bはこのときの噴射モード(全周
噴射率)の推移を示す。Figure 4a shows T1 when the injection mode is controlled during load fluctuations to minimize fluctuations in the first steam temperature T15T.
5T is shown, and b shows the transition of the injection mode (all-round injection rate) at this time.
いまタービン負荷LAがLlからL2に変化する場合を
考える。Now consider the case where the turbine load LA changes from Ll to L2.
状態■から■まではTtST を一定に保つようにα
をα1からα2まで修正し、負荷変化が完了した後部分
噴射モードの状態■まで熱応力的に許される最大の温度
変化率でもどす。From state ■ to ■, α is set to keep TtST constant.
is corrected from α1 to α2, and after the load change is completed, the temperature is returned to the partial injection mode state ■ at the maximum rate of temperature change allowed in terms of thermal stress.
また定常負荷状態ではタービン効率の高い部分噴射モー
ドで運転する。Also, under steady load conditions, the turbine operates in partial injection mode with high turbine efficiency.
■−■間でT15T の軌跡が水平となるようなα、β
の値は次のようにして決定する。α, β so that the locus of T15T becomes horizontal between ■-■
The value of is determined as follows.
いま全周噴射モードと部分噴射モードでのT18Tの軌
跡を直線で近似し、それぞれTF(LA)、TP(LA
)として次式で表わす。Now, the trajectory of T18T in full-circle injection mode and partial injection mode is approximated by a straight line, and TF (LA) and TP (LA
) is expressed by the following formula.
ここで
TR:全負荷時の第1没後蒸気温度
TFO:無負荷時全周噴射モードの第1没後蒸気温度
Tpo :無負荷時部分噴射モードの第1没後蒸気温
度
またTF(LA)とTP(LA)間の温度変化量がαに
対して線形上仮定すると、状態■での第1没後蒸気温度
To(Ll)は次式で表わされる。Here, TR: First post-summative steam temperature at full load TFO: First post-summative steam temperature in no-load full-circle injection mode Tpo: First post-summative steam temperature in no-load partial injection mode Also, TF(LA) and TP( Assuming that the amount of temperature change between LA) is linear with respect to α, the first steam temperature To(Ll) in state (2) is expressed by the following equation.
第1没後蒸気温度T。Steam temperature T after the first lapse.
(L2)がT。(Ll)と等しくなるための状態■での
全周噴射率α2は次式%式%
なお、L2の値としては目標負荷の設定値LROを用い
る。(L2) is T. The all-round injection rate α2 in state (3) to be equal to (Ll) is expressed by the following formula (%). Note that the set value LRO of the target load is used as the value of L2.
次にα1からα2まで噴射モードを負荷変化率に合わせ
て修正するためのαの変化率を求める。Next, the rate of change of α for correcting the injection mode in accordance with the rate of load change from α1 to α2 is determined.
となる。becomes.
LlからL2までの負荷変化に要する時間Δtは IT 丁 + で表わされる。The time Δt required for the load change from Ll to L2 is IT + It is expressed as
ただしβ、は負荷変化率設定値である。However, β is the load change rate setting value.
したがってαの変化率(dα/dt)1はとなる全周/
部分噴射協調制量の制−周期をτとすればα、βの出力
値は
となる。Therefore, the rate of change of α (dα/dt)1 becomes the whole circumference/
If the control period of the partial injection cooperative control is τ, the output values of α and β are as follows.
次回の計算では、ここで決定したα、βを新たにα1、
β1として計算する。In the next calculation, the α and β determined here will be changed to α1,
Calculate as β1.
以上は負荷降下の場合について述べたが、負荷上昇の場
合も全く同様である。The above has been described for the case of a load drop, but the same applies to the case of a load increase.
次に定常負荷状態となった場合について説明する。Next, a case where a steady load state is reached will be explained.
第4図に示すように状態■あるいは■から部分噴射モー
ドに移行するには負荷変動が完了したことを確認しなげ
ればならない。As shown in FIG. 4, in order to shift to the partial injection mode from state ① or ②, it is necessary to confirm that the load change has been completed.
しかしガバナフリー幅程度の小さな負荷変動に対して全
周/部分噴射協調制量を続けると効率の低い全周噴射モ
ード附近で長時間運転する可能性がある。However, if full-circle/partial injection coordinated control is continued for small load fluctuations such as the governor free width, there is a possibility that the engine will operate for a long time near the low-efficiency all-circle injection mode.
これを防止するためには最大ガバナフリー幅程度の不感
帯ΔLを設けて、次式を満足するときのみ全周/部分噴
射協調制量を行なうことにする。In order to prevent this, a dead zone ΔL approximately equal to the maximum governor free width is provided, and full-circle/partial injection coordination control is performed only when the following equation is satisfied.
部分噴射モードに移行するときのαの変化率は次のよう
にして決定する。The rate of change of α when shifting to the partial injection mode is determined as follows.
まず熱応力的に許容される温度変化率を(dT18T/
dt)maXとすると状態■から■に移行する場合の所
要時間Δt′はとなるからαの変化率(dα/dt)2
はとなる。First, the rate of temperature change that is permissible in terms of thermal stress is (dT18T/
dt) ma
Hato becomes.
したがって部分噴射モードへの移行において− α−β
の出力値は
となる。Therefore, in the transition to partial injection mode − α − β
The output value of is .
次に低負荷時噴射モード制限方法について説明する。Next, a method for limiting injection mode at low load will be explained.
低負荷時にはボイラにおける蒸発現象が不安定であり、
また部分噴射モードで運転するとタービンの極部加熱を
まねく。At low loads, the evaporation phenomenon in the boiler is unstable,
Also, operating in partial injection mode will lead to extreme heating of the turbine.
したがって低負荷領域では静的にも噴射モードを修正す
ることによりプラントの安全性を確保しなければならな
い。Therefore, in the low load region, plant safety must be ensured by statically modifying the injection mode.
そのために設けたのが第4図aに示す状態■−■の直線
TLである。For this purpose, the straight line TL shown in FIG. 4A is provided.
このTLに相当する全周噴射率をαLとすると となる。If the all-round injection rate corresponding to this TL is αL, then becomes.
全周/部分噴射協制■手段12はの状態で00式あるい
は06)式で計算されたαがとなる場合には
として噴射モードを制限する。Full/Partial Injection Coordination (2) The means 12 limits the injection mode when α calculated by formula 00 or formula 06) becomes .
また下限LLt以下の負荷ではα−1とおいて全周噴射
モードで運転する。Further, when the load is below the lower limit LLt, α-1 is set to operate in the all-round injection mode.
したがって第4図において状態■で負荷変化が完了した
後、部分噴射モードに向って噴射モードが移行されるが
、状態04になると噴射モードの修正は停止される。Therefore, in FIG. 4, after the load change is completed in state (3), the injection mode is shifted to the partial injection mode, but when state 04 is reached, the modification of the injection mode is stopped.
次に運転状態に応じた負荷変化率修正方法について説明
する。Next, a method for correcting the load change rate according to the operating state will be explained.
噴射モードの制御により第1没後蒸気温度が描く軌跡は
基本的に次の5種類の組合わせとなる。By controlling the injection mode, the locus drawn by the steam temperature after the first lapse basically becomes the following five types of combinations.
(1)水平軌跡
(2)TFに沿って上昇、下降する軌跡
(31’rLに沿って上昇する軌跡
(4)TPに沿って上昇する軌跡
(5)垂直軌跡
上記の(5)を除いた全ては負荷変化が伴なうものであ
る(1)の場合は軌跡の温度勾配は零であるが、ボイラ
の負荷変動限界で負荷変化率が規定される。(1) Horizontal trajectory (2) Trajectory that ascends and descends along TF (Trajectory that rises along 31'rL (4) Trajectory that rises along TP (5) Vertical trajectory Excluding (5) above In case (1), all of which involve load changes, the temperature gradient of the trajectory is zero, but the load change rate is defined by the boiler's load change limit.
また(2)、(3)、(4)は負荷変化に対する軌跡の
温度勾配が異なるため、それぞれに対して最大許容負荷
変化率が熱応力的に定まる。In addition, since (2), (3), and (4) have different temperature gradients of trajectories with respect to load changes, the maximum allowable load change rate is determined for each in terms of thermal stress.
これをそれぞれβR1,βR2?βR3jβR4とし、
運転状態に応じて選択設定することによりタービン負荷
追従性は大幅に向上する。βR1 and βR2 respectively? βR3jβR4,
By selecting and setting according to the operating condition, the turbine load followability can be greatly improved.
この負荷変化率修正方式は第5図に示す論理判断により
負荷変化率βRi(i=1〜4)を決定して第2図に示
す負荷変化率設定手段3に設定する。This load change rate correction method determines the load change rate βRi (i=1 to 4) by the logical judgment shown in FIG. 5, and sets it in the load change rate setting means 3 shown in FIG.
即ち第5図でボイラ負荷L1 が下限値LLtより小さ
くないか否か、上限値LL2より大きくないか否かを夫
々ステップ51.52で判定し、又ボイラ負荷L2がL
lより小さくないか否かをステップ53.54で判定し
、更に全周噴射率αが第4図の直線TLに相当する全周
噴射率α。That is, in FIG. 5, it is determined in steps 51 and 52 whether the boiler load L1 is not smaller than the lower limit value LLt and whether it is not larger than the upper limit value LL2.
It is determined in steps 53 and 54 whether the all-round injection rate α is not smaller than l, and the all-around injection rate α corresponds to the straight line TL in FIG.
より太き(ないか否かをステップ56でαが1より小さ
くないか否かをステップ55,57で又αが0より大き
くないか否かをステップ58で夫々判定し、夫夫の判定
結果に応じてβR1乃至βR4のいづれかを出力する。It is determined in step 56 whether or not α is smaller than 1, and in step 58 whether α is not larger than 0. One of βR1 to βR4 is output depending on the value.
しかし、ここで選択設定したβ8□はタービン自体の最
大許容負荷変化率であり、運転状態によってはボイラの
制菌特性上定まる最大負荷変化率も考慮しなければなら
ない。However, β8□ selected and set here is the maximum allowable load change rate of the turbine itself, and depending on the operating condition, the maximum load change rate determined by the boiler's antibacterial characteristics must also be taken into consideration.
したがって負荷変化率設定手段3では外部から設定され
る負荷変化率とβR7とを比較し、低値を選択して最終
的にβ□を決定する。Therefore, the load change rate setting means 3 compares the load change rate set from the outside with βR7, selects the lower value, and finally determines β□.
次に負荷変動時の主蒸気温度の変動分を噴射モード制御
により吸収し、第1没後蒸気温度の変動を防止する方法
について説明する。Next, a method will be described in which fluctuations in main steam temperature at the time of load fluctuations are absorbed by injection mode control to prevent fluctuations in first post-cooling steam temperature.
第6図に示すようにL’ ROが時間に対して図示のよ
うに変化した時主蒸気温度TMSは設定値TMSHに対
してTMStのように変動し、第1没後蒸気温度は第7
図に示すT15T のように変動する。As shown in FIG. 6, when L' RO changes over time as shown, the main steam temperature TMS changes as TMSt with respect to the set value TMSH, and the first steam temperature changes as shown in FIG.
It fluctuates as T15T shown in the figure.
これはタービンにとって好ましくない現象であるから従
来はボイラ側脚系に対して、この変動幅を±10℃程度
以下となるような制菌条件をタービン側から要求してい
た。Since this is an unfavorable phenomenon for the turbine, conventionally the turbine side has required antibacterial conditions for the boiler side leg system to keep this fluctuation range to about ±10°C or less.
第2図に示す噴射率修正手段13は、この変動分を噴射
率を修正することにより吸収するためのものである。The injection rate correction means 13 shown in FIG. 2 is for absorbing this variation by correcting the injection rate.
しかし第1図に示すように負荷L1.L3間、R4,R
2間では温度変動分だけ全周噴射モード寄りに噴射モー
ドを修正すれば吸収できるが、負荷L3.L4間のよう
に噴射モード側脚では吸収できない部分ができる。However, as shown in FIG. 1, the load L1. Between L3, R4, R
2, it can be absorbed by modifying the injection mode closer to the all-round injection mode by the temperature fluctuation, but when the load L3. There is a part like between L4 that cannot be absorbed by the injection mode side leg.
すなわち部分噴射モードでは第1没後蒸気温度の上げ方
向には町制御、下げ方向には不可制量となる。That is, in the partial injection mode, the amount of control is controlled in the direction of increasing the steam temperature after the first lapse, and the amount of control is not controlled in the direction of decreasing it.
したがって負荷L3. L、間でも可制菌とするには、
第6図に示すように主蒸気温度設定値に負のバイアスΔ
TRを与えて、主蒸気温度がTMS2となるように新た
な設定値TMSRを定格値TMSOに対して、
TMSR=TMSO+ΔT ・・・・・・・・・・・
・(社)として第2図のボイラの主蒸気温度制量手段1
6に与える。Therefore, load L3. To make it a controllable bacterium even between L.
As shown in Figure 6, a negative bias Δ is applied to the main steam temperature set value.
Given TR, set a new set value TMSR to the rated value TMSO so that the main steam temperature becomes TMS2, TMSR=TMSO+ΔT...
・Main steam temperature control means 1 of the boiler shown in Figure 2 as a company
Give to 6.
このとき第1没後蒸気温度は第7図に示すTl5Tと゛
なるから噴射モード制御により負荷変化領域L1.L2
間で主蒸気温度の変動分を吸収できる。At this time, the first post-cooling steam temperature becomes Tl5T shown in FIG. 7, so the load change region L1. L2
Fluctuations in main steam temperature can be absorbed between
そのためには主蒸気温度変動分ΔTMS=TMSOTM
S ”=−”°(23)を全周噴射率の修正分ΔαB
に換算すればよい。For that purpose, main steam temperature fluctuation ΔTMS = TMSOTM
S ”=-”° (23) is the correction amount ΔαB of the all-round injection rate
You can convert it to .
いまΔαBを求めるために瞬時負荷要求信号L’ RO
をタービン負荷とみなすと、L’ROにおけるT とT
との温度差ΔTFPは
P
100−L′R6
ΔTFP −(TFOT”po)□
00
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(24)である
から、L′、。Now, in order to find ΔαB, the instantaneous load request signal L' RO
is regarded as the turbine load, T and T at L'RO
The temperature difference ΔTFP between the two is P 100 - L'R6 ΔTFP - (TFOT"po)□ 00 (24), so L'.
においてΔTMS だげ吸収す(るためのΔαBは となる。ΔαB for absorbing ΔTMS at becomes.
なお(25)式のに2は主蒸気温度と第1没後蒸気温度
の比例系数である。Note that 2 in equation (25) is a proportional series of the main steam temperature and the first post-decay steam temperature.
以上を伝達関数で表示すると第8図のようになる。When the above is expressed as a transfer function, it becomes as shown in Fig. 8.
このときの噴射モードの変化を示したのが第9図である
。FIG. 9 shows the change in the injection mode at this time.
以上は部分噴射モードにある状態について述べたが、全
ての噴射モードについても第1没後蒸気温度を可側脚に
するためには第10図に示すように主蒸気温度の設定値
修正方向を決定すればよい。The above has been described for the state in partial injection mode, but in order to make the first post-depletion steam temperature possible in all injection modes, the direction in which the main steam temperature setting value is corrected is determined as shown in Figure 10. do it.
すなわち主蒸気温度設定値に正のバイアスを与える場合
には(2句式においてTMSO<TMSとなるからΔα
Bは負の値となり、部分噴射寄りに噴射モードが修正さ
れ、主蒸気温度の変動分を吸収することができる。In other words, when giving a positive bias to the main steam temperature set value (because TMSO<TMS in the two-clause formula, Δα
B becomes a negative value, the injection mode is corrected toward partial injection, and fluctuations in main steam temperature can be absorbed.
以上述べた主蒸気温度設定値TMSRを決定する機能を
全周/部分噴射協調側(財)手段12における負荷変化
率修正用の論理判断機能に結合したのが第11図に示す
ものである。FIG. 11 shows a system in which the function of determining the main steam temperature set value TMSR described above is combined with the logical judgment function for correcting the load change rate in the full-circle/partial injection coordination side (corporate) means 12.
即ち第11図でステップ151乃至158は第5図のス
テップ51乃至58に対応するものであり、この他に1
L2L1+がΔLより小さくないか否かを判定するステ
ップ150、L2がLlより小さくないか否かを判定す
るステップ159が含まれ、これらの判定結果に基づい
て3通りのTMSRの値の1つが出力される。That is, steps 151 to 158 in FIG. 11 correspond to steps 51 to 58 in FIG.
Step 150 of determining whether L2L1+ is not smaller than ΔL and Step 159 of determining whether L2 is not smaller than Ll are included, and one of three TMSR values is output based on the results of these determinations. be done.
また第12図に全周/部分噴射協調側(財)手段12と
噴射率修正手段13を結合した処理の流れを示す。Further, FIG. 12 shows a flow of processing in which the full-circle/partial injection coordination side (goods) means 12 and the injection rate correction means 13 are combined.
本発明の第1の効果としては、いかなる負荷変化要求に
対しても熱応力を考慮した最大限の負荷追従性を発揮す
ることができ、従来方式と比較して大幅に負荷追従性を
向上できることである。The first effect of the present invention is that it is possible to exhibit maximum load followability in consideration of thermal stress for any load change request, and it is possible to significantly improve load followability compared to conventional methods. It is.
第2の効果としては全負荷領域にわたって、安定な負荷
制菌が可能で、プラントの安全性、信頼性が向上するこ
とである。The second effect is that stable load control is possible over the entire load range, improving plant safety and reliability.
特に第1の効果を500MW級タービンにおいて、低サ
イクル寿命消費率を0.03%/回として従来方式と定
量的に比較すると次のようになる。In particular, the first effect is quantitatively compared with the conventional method in a 500 MW class turbine with a low cycle life consumption rate of 0.03%/cycle as follows.
(1)25%負荷から100%負荷までの負荷変化に対
しては、負荷追従性は約33倍となる。(1) When the load changes from 25% load to 100% load, the load followability is approximately 33 times greater.
(2)100%負荷から25%負荷までの負荷変化に対
しては、負荷追従性は約7.5倍となる。(2) When the load changes from 100% load to 25% load, the load followability is approximately 7.5 times greater.
本発明によりこのように負荷追従性の大幅向上およびプ
ラントの安全性、信頼性の向上が可能となった理由は、
次の3点を実現したためである。The reason why the present invention has made it possible to significantly improve load followability and improve plant safety and reliability is as follows.
This is because the following three points were achieved.
(1)全周/部分噴射協調側■による第1没後蒸気温度
の変動防止。(1) Preventing fluctuations in steam temperature after the first lapse by full-circle/partial injection coordination side ■.
(2)噴射モードに応じた負荷変化率修正。(2) Load change rate correction according to injection mode.
(3)主蒸気温度側脚と全周/部分噴射協調側(財)の
協調によるボイラ負荷変動限界の拡大。(3) Expansion of the boiler load fluctuation limit through cooperation between the main steam temperature side leg and the full-circle/partial injection coordination side (foundation).
以上本発明を事業用発電プラントで系統につながれてい
る場合について説明したが、必ずしも事業用でなくとも
適用可能であり、単独負荷に接続された自家用発電設備
にも本発明はそのまま適用できる。Although the present invention has been described above in the case of a commercial power generation plant connected to a grid, it is not necessarily applicable to a commercial power generation plant, and the present invention can also be applied as is to a private power generation facility connected to a single load.
また発電設備としてではなく石油パイプライン用ポンプ
や船舶などのメカニカルドライブ用蒸気タービンにも適
用可能である。Furthermore, it can be applied not only to power generation equipment but also to steam turbines for mechanical drives such as pumps for oil pipelines and ships.
また蒸気加減弁の数は4個として説明したが2個以上で
あれば何個でも本発明を適用できることは明らかである
。Furthermore, although the number of steam control valves has been described as four, it is clear that the present invention can be applied to any number of steam control valves as long as there are two or more.
本発明ではタービン負荷として第1段後圧力p、 s’
rを検出し、これをタービン負荷に換算した値LAある
いはプログラム負荷変化手段5の出力L’ROを用いて
いるが、発電機負荷を直接測定した値や負荷指令値LR
を用いても多少精度は落ちるが本発明の意図した効果は
十分得られる。In the present invention, the turbine load is the pressure after the first stage p, s'
r is detected and converted into a turbine load, which is the value LA or the output L'RO of the program load changing means 5. However, the value obtained by directly measuring the generator load or the load command value LR is used.
Although the precision is somewhat degraded, the intended effects of the present invention can still be obtained.
また実施例ではタービン負荷LAと目標負荷LROとの
偏差に対して不感帯ΔLを設けているが、このΔLの大
きさを調整することにより全周/部分噴射協調制卸の感
度調整が可能である。Furthermore, in the embodiment, a dead zone ΔL is provided for the deviation between the turbine load LA and the target load LRO, but by adjusting the size of this ΔL, it is possible to adjust the sensitivity of the full circumference/partial injection cooperative control. .
例えばΔLをガバナフリ幅以上とすれば系統周波数の変
動によるタービン負荷変動に感応しなくなる。For example, if ΔL is set to be equal to or greater than the governor free width, it will not be sensitive to turbine load fluctuations due to fluctuations in system frequency.
また低負荷時の噴射モード制限用として設けた第4図a
に示す直線TLは負荷LLI t LL2間で直線的に
制限する必要はなく、タービン効率あるいは極部加熱の
度合に応じて曲線的に制限しても本発明の本質を変える
ことなく、容易に適用可能である。In addition, Fig. 4a is provided to limit the injection mode at low loads.
The straight line TL shown in the figure does not need to be limited linearly between loads LLI and LL2, and can be easily applied without changing the essence of the present invention even if it is limited curved according to the turbine efficiency or the degree of local heating. It is possible.
さらに第4図aに示すように第1没後蒸気温度特性TF
およびTPはタービン負荷LAに対して線形近似してい
るが、実際の特性は非線形をもつための精度の高い噴射
モード制卸が必要な場合には、この非線形性を(4)、
(5)式の代りに用いればよい。Furthermore, as shown in Fig. 4a, the first post-cooling steam temperature characteristic TF
and TP are linear approximations to the turbine load LA, but the actual characteristics have nonlinearity, so if highly accurate injection mode control is required, this nonlinearity can be expressed as (4).
It may be used instead of equation (5).
また本実施例では第6図および第11図に示すように主
蒸気温度の設定値をステップ状に修正しているが、側脚
の安定性が問題となる場合は連続的に例えばランプ状に
修正してもよい。Furthermore, in this embodiment, the set value of the main steam temperature is corrected in a stepwise manner as shown in FIGS. You may modify it.
第1図は代表的な全周噴射時および部分噴射時の第1最
後蒸気温度特性を示す図、第2図は本発明の詳細な説明
するための全体機能構成を示すブロック図、第3図は第
2図における全周噴射用カム特性および部分噴射用カム
特性を示す部分図、第4図は本発明における全周/部分
噴射協調側(財)による噴射モードの基本軌跡を示す図
、第5図は負荷変化率修正のための論理判断機能を示す
フロー図、第6図、7,8,9,10図はボイラ・ター
ビン協調側脚の基本的な考え方を説明するだめの図、第
11図は主蒸気温度設定値の修正方式を示す図、第12
図はボイラ・タービン協調開園機能における噴射率決定
機能と負荷変化率修正機能と主蒸気温度設定値修正機能
に関する処置の流れを示す図である。
符号の説明、3・・・・・・負荷変化率設定手段、4・
・・・・・目標負荷設定手段、5・・・・・−プログラ
ム負荷変化手段、6・・・・・・比例積分調節手段、7
・・・・・・負荷信号発生手段、8・・・・・・速度検
出手段、9・・・・・・全周噴射用カム特性発生手段、
10・・・・・・部分噴射用カム特性発生手段、11・
・・・・・ボイラ・タービン協調制卸手段。
lθFig. 1 is a diagram showing the first final steam temperature characteristics during typical full-circle injection and partial injection, Fig. 2 is a block diagram showing the overall functional configuration for explaining the present invention in detail, and Fig. 3 is a partial diagram showing the cam characteristics for all-round injection and the cam characteristics for partial injection in FIG. 2, FIG. Figure 5 is a flowchart showing the logical judgment function for modifying the load change rate, Figures 6, 7, 8, 9, and 10 are diagrams that explain the basic concept of the boiler-turbine coordination side leg. Figure 11 is a diagram showing the method of correcting the main steam temperature set value, Figure 12
The figure is a diagram showing the flow of measures regarding the injection rate determination function, load change rate correction function, and main steam temperature set value correction function in the boiler-turbine cooperative opening function. Explanation of symbols, 3...Load change rate setting means, 4.
...Target load setting means, 5...-Program load changing means, 6...Proportional integral adjustment means, 7
... Load signal generation means, 8 ... Speed detection means, 9 ... Cam characteristic generation means for all-round injection,
10... Partial injection cam characteristic generating means, 11.
...Boiler/turbine cooperative control means. lθ
Claims (1)
して蒸気タービンに導き、蒸気タービンに接続した負荷
を駆動する設備において、ボイラか。 ら発生する蒸気温度を制御する制御基の蒸気温度設定値
を負荷変動時に修正し、かつ蒸気タービンの第1没後蒸
気温度が負荷変化に対して描(2本の軌跡に挾まれる領
域で全周噴射と部分噴射の比率を負荷変動時に修正する
ことを特徴とする蒸気タービンの負荷制量方式。[Claims] 1. A boiler in equipment that guides steam generated from a boiler to a steam turbine through a plurality of steam control valves to drive a load connected to the steam turbine. The steam temperature setting value of the control unit that controls the steam temperature generated from A steam turbine load control system characterized by adjusting the ratio of circumferential injection and partial injection when the load fluctuates.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51032615A JPS5820364B2 (en) | 1976-03-26 | 1976-03-26 | Steam turbine load control method |
US05/734,017 US4120159A (en) | 1975-10-22 | 1976-10-19 | Steam turbine control system and method of controlling the ratio of steam flow between under full-arc admission mode and under partial-arc admission mode |
CA273,424A CA1071735A (en) | 1976-03-26 | 1977-03-08 | Steam turbine control system and method |
GB12101/77A GB1553059A (en) | 1975-10-22 | 1977-03-22 | Steam turbine control system and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51032615A JPS5820364B2 (en) | 1976-03-26 | 1976-03-26 | Steam turbine load control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS52115901A JPS52115901A (en) | 1977-09-28 |
JPS5820364B2 true JPS5820364B2 (en) | 1983-04-22 |
Family
ID=12363749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51032615A Expired JPS5820364B2 (en) | 1975-10-22 | 1976-03-26 | Steam turbine load control method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5820364B2 (en) |
CA (1) | CA1071735A (en) |
-
1976
- 1976-03-26 JP JP51032615A patent/JPS5820364B2/en not_active Expired
-
1977
- 1977-03-08 CA CA273,424A patent/CA1071735A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1071735A (en) | 1980-02-12 |
JPS52115901A (en) | 1977-09-28 |
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