JPS5835206A - タ−ビンバイパス制御方法 - Google Patents

タ−ビンバイパス制御方法

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JPS5835206A
JPS5835206A JP13262981A JP13262981A JPS5835206A JP S5835206 A JPS5835206 A JP S5835206A JP 13262981 A JP13262981 A JP 13262981A JP 13262981 A JP13262981 A JP 13262981A JP S5835206 A JPS5835206 A JP S5835206A
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turbine bypass
pressure
turbine
pressure turbine
control device
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JPS618245B2 (ja
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Atsushi Takita
滝田 敦
Akira Sugano
彰 菅野
Kunio Ito
伊藤 邦男
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/105Final actuators by passing part of the fluid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力発電所のタービンバイパス制御装置に係
わ9、特に低圧タービンバイパス弁誤動作時のタービン
保@を確実に行うタービンバイパス制御装置に関する。
近年、省エネルギーの必要性から、従来はペースロード
用として運用されていた大容量火力発電所に対しても1
8単位での始動・停止(D88)が要求され、起動時間
の短縮が強く求められている。そこでこの要$ヲ解決す
る丸めに、タービンバイパスシステムが採用されるよう
になってきて、? おり、以下にそのような従来のシステムについて述べる
第1図はタービンバイパスシステムの概略構成図を示す
ものでボイ23(主蒸気発生器4.再熱器5を内R>、
主蒸気弁6.高圧タービン7、再熱雇気弁12.中低圧
タービン13(以下単に低圧タービンと云う)9発電材
14.復水器15(ポンプ16,2.給水装置1)等の
主機の構成は、従来の火力発電システムと同様であるが
、主蒸気を高圧タービン7を通さないで再熱器5に流入
させる高圧タービンバイパス弁(以下HPBVと表わす
)10.及びその出口にスプレ水を注入し蒸気温度制御
を行う高圧タービンバイパススプレ弁(以下HP8Pと
表わす)11を設け、更に再熱蒸気を低圧タービン13
を通、さすに復水器15に流入させる低圧タービンバイ
パス弁(以下LPBVと表わす)’、17及びその出口
にスプレ水を注入し蒸気温度の■御を行う低圧タービン
バイパススプレ弁(以下LPSPと表わす)18を有し
ている。
タービンバイパス制御装置20は、プラント自動制御装
置19と協11をと9ながらこれらのHPBVl 0、
HP8P11 、LPBV17.LP8P18t−制御
し、プラント起動時間の短縮を図り、更に送電系統事故
時には、ボイラ3からの発生蒸気をタービン7゜13を
通さずに復水器15に流入させることにより、ボイラを
トリップすることなく、安全にプラントの運転を継続さ
せるようにするものである。
第2図は従来のタービンバイパス制御装置の概略構成を
示す図で、高圧タービンバイパス制御系と低圧タービン
バイパス制御系から成っている。
前者は、まずプラント自動制御装置19内の負荷1要求
値30を、あらかじめプログラムされたノ(ターンを発
生する関数発生器31に入力して主蒸気圧力設定値が作
成される。この出力と主蒸気圧力検出器21の出力は減
算器32で比V省れ、PI調節器33に入力され、主蒸
気圧力がその設定値に保たれるようにHPBVIOが操
作される。ここで切曹器50の出力は主蒸気圧力設定)
(イアスを与えるものであり、起動時及びFe2時には
設定器51の0にバイアスが選択される。但しPCBと
は、発電機負荷が急激になくなった時に、トりツブさせ
ることな−くボイラを急に最低にしぼり込み、再起動を
容易にする方式のことを云う。一方、起動終了から通常
負荷運転中は設定器52の+αにバイアスが選択され、
HPBVIGは+αにバイアスにより全閉状態となり、
主蒸気圧力制御はプラント自動制御装置19に移行する
更に、HPBVIGの出口温度設定器35の出力とその
検出器22の出力は減算器34にて比較され、その出力
はPI調節器36に入力される。この出力にHPBVI
Oの開度信号44を先行信号として加算器37によって
加え、HP8P11 の操作信号とする。
次に1低圧タービンバイパス制御系では、関数発生器3
3はタービン第1段後圧力38を入力し、低圧タービン
入口圧力設定値を生成する。この設定値と低圧タービン
入口圧力検出器23の出力は減算器39で比較され、P
I)14節器40に入力されLPBv17の操作信号と
なる。乗算器42は低圧タービン入口圧力検出器23の
出力とLP BY 17の開度41を入力し、近似的K
LPBV17の流量を算出する。乗算器54は低圧ター
ビン入口圧力検出器23の出力と再熱蒸気温度検出器2
4を入力し、近似的KLPBV17の出口蒸気エンタル
ピを計算する。乗算器43は乗算器42及び54の出力
を入力し、近似的なLPBV17の通過熱量を計算し、
その熱量に比例し九スプレ量を注入するようLPSPl
g 全操作する、これはLPBV17 O出口蒸気温度
の検出が不正確であるため、温度フィードバックを使用
しない方法としているものである。
第3図はタービンバイパス運転曲線を示すもの  。
で、起動時9通常運転時、及びPCB時の代表的な動作
例である。
以上が従来のタービンバイパスシステムの制御Klと運
用であるが、このシステムに付加され九バイ、パス弁1
0.17の誤動作に伴なう主機の破損等について次に述
べるような問題がある。
第4図はとの問題点をまとめて示したもので、まずHP
BVIO誤動作開時(閉動作時スティックを含む)は、
再熱器5に流入する蒸気が増え低圧タービン入口圧力が
上昇するが、LPBV17 により圧力制御が作動する
。一方主蒸気圧力は低下し、ユニツ))リップ(システ
ム全体の緊急停止)に・ 至ろう HPBVIOi@動作閉時(開動作時スティックを含む
)は主蒸気圧力高でやはりユニットトリップに至る。
以上の2つの場合、すなわちHPBVIOの誤聞。
閉時には何らかの異常検出手段により異常が検出され、
主機を損傷することなくユニットトリップに至らしめる
ことが可能である。
ところがLPBV17の誤動作開(閉操作時スティック
を含む)時には、高圧タービン7の排気圧が低下し、高
圧タービン最終段負荷が過大となり、タービン翼が破損
するという問題が発生する。このとき同時に発電機出力
が低下するのでCvが開方向に操作され、更に高圧ター
ビン最終段負荷を増加させる方向にある。ここで高圧排
気圧は一定でなく、変圧特性を示すので、圧力スイッチ
により直接検出することは不可能である。を九温度。
振動等の2次的要因によりLPBV17誤動作開に誤動
横開タービン最終段負荷過大を検出することもてきない
。しかもタービンバイパス弁はPO2時の腎急動作に対
応すべく高圧油圧駆動装置を有するので、誤動作竺の開
閉速度が速く、誤動作に対する検出及び処置は緊急かつ
適切でなければならないが、これが従来装置では不可能
であった。
また、LPBV1?誤動作閉(開操作時スティックを含
む)時には、高圧タービン排気圧が高くなり、風損によ
り高圧排気室温支が上昇し、伸差が発生するつこの場合
には、発電機出力が増加しCvが閉方向に操作されるの
で、排気室温度上昇はやや緩和される方向にある。
しかし、これらのLPBV17の誤動作開閉は、   
 ゛タービンに損傷を与える恐れが大きく、シかもLP
BV17誤動作開を誤動横開する方法も前述のようにな
く、何らかの対策が必要とされていた。
本発明は上記した従来技術の問題点にかんがみてなされ
たもので、その目的は、タービンバイパスを有する火力
発電所において低圧タービンバイパス弁の誤動作を的確
に検出する機能を有することによ、D、LPBV誤動作
誤動作−ビンの損傷を防止する機能管備えたタービンバ
イパス制御装置を提供することにある。
本発明の特徴は、低圧タービン入口圧力の負荷に対する
変化特性に着目し、この特性から許容範囲以上にずれ九
ことによ#)LPBYの誤動作開または閉を検出すると
ともに、LPBV誤動作開時にはHPBVを強制的に開
操作し、誤動作閉時には高温再熱蒸気を大気放出するこ
とによりタービンを保験できるようにしたことである。
以下、本発明の詳細な説明する。まず負荷りと低圧ター
ビン入口圧力Pの関係について述べると、低圧タービン
の蒸気流量F bypt はほぼ限界流量に従って流れ
ている。すなわち FL F ? =A菫Cマ 0CマLデ 1P真厘であ
る。但し、AICマはインターセプト弁開度、Pg厘は
再熱圧力(中低圧タービン入口圧力Pと”はぼ同じ)、
ramは再熱蒸気比重量、及びTeamは再熱蒸気温度
である。そして負荷りはほぼこの  。
蒸気流量F■!に比例するから、ある負荷Lo1以上で
はP#−1LKはぼ比例し、第5図の折線0厘のような
特性となる。そこで第5図の曲線C4より上方をLPB
Yの誤動作検出法9曲1g4 Cs より下方を誤動伸
開範囲と設定すると、任意の負荷りに対してこれらの誤
動作が検出できる。すなわち誤動作開の時は第4図で述
べたように高圧排気圧が高くなり、低圧タービン入口圧
力(再熱蒸気系の圧力)Pが高くなるので曲線C4より
上にあることでこれが検出され、一方誤動作開の時は逆
に圧力Pの低下でこれが検出できる。なおこの検出圧P
としては、高圧タービン出口から再熱器5t−経て低圧
タービン13の入口もしくはLPBV17 を経て復水
器15に至る再熱配管のいずれかの位置の圧力でかえる
こともできる。
この本発明における誤動作検出法を適用した実施例を第
6図に示す。同図において、関数発生器60は負荷(発
電機出力)Lを入力し、第5図の曲線C1より下方の斜
線で示すLPBV誤動作開検出範囲(トリップレベル)
を設定し、減算器62により低圧タービン入口圧力Pと
比較し、低圧タービン入力圧力Pがトリップレベルに入
ったことを比較器63で検出する。この場合オア回路を
経てユニットトリップインターロック盤72を作動させ
、速やかにタービンをトリップさせ、保護する。ま圧減
算器65で設定器64の値αを引き、第5図の曲線C1
に相当するとζろで比較器66を作動させ、上述の曲線
clのトリップレベルよシαに早く保護レベルに入った
ことを検出して、タービンバイパス制御系73にょDH
PBvlOtLPBv17の流量に見合った開度まで強
制的に開けて高圧タービンを保護する。
そのと亀のHPBVIOの強制開度A II F lマ
は次式により求められる。
Cv L P s v  Pm I Ax p s v xx□ Cv、yzpsv  PMI ・・・・・・(2) 但し、AbrmvはLPBY開度、CWIPmVはHP
BV流量係数、Cwt、rsvはLPBY流量係数、P
Mlは主蒸気圧力、Pawは再熱圧力、rumは主蒸気
比重量、r■は再熱蒸気比重量、TMIは主蒸気温度、
及びTin は再熱蒸気温度である。
1世様にして、関数発生器61、減算器67、比較器6
9によ、tl LPBY誤動作閉(トリップレベル;第
5図曲線C4よシ上方)を検出し、タービンをトリップ
させて高圧タービンの保護を行う。更に設定器68、減
算67G、比較器71によりトリップレベルよシβに早
く保護レベル(第5図曲ItaC,)に突入したことを
検出する。この場合は第7図に示したように、高温再熱
ラインに設定したRHリリーフ弁80を開けるように操
作して高温再熱蒸気を大気に放出し、高圧排気室圧力上
昇を押え、風損による高圧排気室温度上昇を防止する。
このRHIJリーフ弁80弁膜0場所は、低温再熱ツイ
ン(高圧タービン7の出口から再熱器5の間)でもよい
が、この場合にはRHリリーフ弁80が作動すると再熱
器5が過熱焼損する恐れがあるので、RHリリーフ弁8
0の設置場所としては第7図のような高温再熱2イン(
再熱器5の出力@)が最適である。tた、再熱器5の機
械式逃し弁の動作圧力設定は一定であるOK対し、高圧
排気室圧力、低圧メーピン入口圧力は、負荷とともに変
化する変圧特性であるから、機械式逃し弁により保護す
ることは不可能である。
なお、−LPBVty誤動作がタービンに破傷を与えな
一低負荷域(第5図のL<L@ )では、上記の保−動
作は除外する。
また、LPBY誤動作検出レベルを負荷信号をもとに作
成しているが、これは負荷LKI[する信号、例えばタ
ービン第1段後圧力で代えることも可能である。更に低
圧タービン入ロ圧力設一定値そのものから作成すること
も可能である。
以上のように、本発明によれば、LPBVO誤動作開閉
tいかなる負荷や運転状況に於いても適確かつ迅速に検
出でき、LPBY誤動作開時には、HPBVを最適な開
直に強制開してタービンを保咥し、XJPBv−動作閉
時には、システム上最適な場所に設けられ九RHIJI
J−7弁より蒸気を大気に、放出することKよりタービ
ンを保嚢することが可能となる。更にこれらの保護動作
が不十分であった場合には、タービンを速やかにトリッ
プさせ、機器の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はタービンバイパスシステムの概略構成を示す図
、第2図は従来のタービン?(イノ(ス制御装置の概略
を示す図、第3図はタービンノ(イノくス運転曲線の例
を示す図、第4図はタービンIくイノくス誤動作時の問
題点の説明図、第5図は本発明におけるLPBV誤動作
検出範囲の説明図、第6図は本発明の実施例を示す図、
第7図はRH!J!J−フ弁あ設置場所の説明図である
。 5・・・再熱器、7・・・高圧タービン、10・・・高
圧タービンバイパス弁、13・・・低圧(中低圧)ター
ビン、17・・・低圧タービンバイパス弁、20・・・
タービンバイパス制御装置、60.61・・・関数発生
器、64.68・・・設定器、62,65,67.70
・・・。 減算器、6B、66.69.71・・・比較器、80・
・・R,Hリリーフ弁。 算2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 タービンバイパスシステムを有する火力発電プラ
    ントのタービンバイパス制御装置において、低圧タービ
    ンバイパス弁の誤動作を負荷の状態と、再熱蒸気配管内
    の蒸気圧とを監視して検出する第、  10手段と、そ
    の出力によりタービンの破損を防止するべく上記タービ
    ンバイパスシステムを作動させる第2の手段とを備えた
    ことを特徴とするタービンバイパス制御装置。 2 前記第2の手段が、前記低圧タービンバイパス弁の
    誤動作開時に、高圧タービン最終段の過大負荷による翼
    破損を防止するに必要な開度まで高圧タービンバイパス
    弁を強制的に関する機能を備えたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のタービンバイパス制御装置。 & 前記第2の手段が、前記低圧タービンバイパス弁の
    誤動作閉時に、高圧排気室の風損による温度上昇を防止
    するに適した位置に設定されたRHリリーフ弁から余分
    な高温再熱蒸気を大気に放出搭せる機能を備えたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のタービンバイパ
    ス制御装置。 4、前記fl!1の手段における前記再熱配管内の蒸気
    圧を、中低圧タービンの入口蒸気検出センナの検出値と
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のター
    ビンバイパス制御装置。
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JPS618245B2 JPS618245B2 (ja) 1986-03-13

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