JPS586041B2 - Load addition method for turbine power plant - Google Patents

Load addition method for turbine power plant

Info

Publication number
JPS586041B2
JPS586041B2 JP8204078A JP8204078A JPS586041B2 JP S586041 B2 JPS586041 B2 JP S586041B2 JP 8204078 A JP8204078 A JP 8204078A JP 8204078 A JP8204078 A JP 8204078A JP S586041 B2 JPS586041 B2 JP S586041B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stress
turbine
load
rotor
predicted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP8204078A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5510035A (en
Inventor
佐藤美雄
松本弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8204078A priority Critical patent/JPS586041B2/en
Publication of JPS5510035A publication Critical patent/JPS5510035A/en
Publication of JPS586041B2 publication Critical patent/JPS586041B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンの制御システムに係り、特に昇速
および負荷変化に併なって発生するロー夕の応力を許容
値以下に抑え、安全かつ急速な負荷併入を可能にする負
荷併入方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control system for a steam turbine, and in particular, suppresses stress in the rotor that occurs due to speed increases and load changes to below an allowable value, and enables safe and rapid load addition. This article relates to a load merging method.

蒸気タービンの起動および負荷変化時にはタービンの肉
厚部に発生する熱応力による疲労すなわち寿命消費を許
容値以内に抑制する必要がある。
When starting a steam turbine and changing load, it is necessary to suppress fatigue, that is, life consumption, due to thermal stress generated in the thick portion of the turbine to within an allowable value.

このため安全でしかも急速な起動および負荷変化を実現
するには発生する熱応力を精度良く求め制御することが
重要である。
Therefore, in order to achieve safe and rapid startup and load changes, it is important to accurately determine and control the generated thermal stress.

タービンの運転中に着目すべき応力発生箇所は高圧およ
び中圧タービンの高温高速の洩れ蒸気にさらされる第1
段後ラビリンスパッキン部のロー夕表面およびボア(中
心孔)である。
During turbine operation, stress generation points should be noted at the first point of the high-pressure and intermediate-pressure turbine, which is exposed to high-temperature, high-speed leakage steam.
These are the rotor surface and bore (center hole) of the post-stage labyrinth packing.

しかし、ロータは回転体であり、応力ないし応力計算の
もととなる温度分布を実測することは困難である。
However, the rotor is a rotating body, and it is difficult to actually measure the stress or the temperature distribution that is the basis for stress calculation.

従来は実測した第1段後ケーシング内壁メタル温度をロ
ー夕表面温度と見做したり、第1段後の蒸気温度および
圧力の実測値から応力を計算する方法をとっていた。
Conventionally, the actually measured inner wall metal temperature of the casing after the first stage has been regarded as the rotor surface temperature, or the stress has been calculated from the actually measured values of the steam temperature and pressure after the first stage.

しかし、前者ではケーシングとロータの相関性に問題が
あり、後者では流量が小さい無負荷運転時および低負荷
時の計測精度が問題となる。
However, the former has a problem with the correlation between the casing and the rotor, and the latter has a problem with measurement accuracy during no-load operation and low load when the flow rate is small.

また別の方法として従来はタービンへの通気直前の主蒸
気条件およびタービンメタル温度に応じて起動スケジュ
ールを決定する方法が提案されている。
As another method, a method has conventionally been proposed in which the startup schedule is determined according to the main steam conditions immediately before ventilation to the turbine and the turbine metal temperature.

しかし、この方法では起動過程で主蒸気条件が予定値か
らずれることを見込んだマージンをもった起動スケジュ
ールを作成するため、起動時間は必要以上に長くなりが
ちであった。
However, in this method, the startup time tends to be longer than necessary because the startup schedule is created with a margin that takes into account that the main steam conditions may deviate from the scheduled values during the startup process.

したがって、従来の方法では1回の起動に許される寿命
消費を効果的に使った急速起動や、許容応力を忠実に守
った急速負荷変化を実現することは困難であった。
Therefore, with conventional methods, it has been difficult to achieve a rapid start-up that effectively utilizes the life consumption allowed for one start-up or a rapid load change that faithfully adheres to the allowable stress.

そこで、変化する主蒸気条件のもとにおいても1回の起
動に許される寿命消費量を有効に利用し、安全かつ急速
な起動を可能ならしめ、かつ許容応力を忠実に守った急
速負荷変化を可能とするために起動時には昇速率、負荷
運転時には負荷変化率を制御パラメータとし、この制御
パラメータの仮定値に対応させてタービンの所定部の熱
応力を予測し、これを許容応力と比較して最適な制御パ
ラメータを決定することが提案された。
Therefore, even under changing main steam conditions, we have made effective use of the life consumption allowed for one startup, enabled safe and rapid startup, and achieved rapid load changes that faithfully adhere to the allowable stress. In order to make this possible, we use the speed increase rate at startup and the load change rate at load operation as control parameters, predict the thermal stress in a given part of the turbine in accordance with the assumed values of these control parameters, and compare this with the allowable stress. It was proposed to determine the optimal control parameters.

ところで、タービン発電所の負荷併入の際にはボイラ燃
焼料がステップ状に変化するので負荷併入後のタービン
入口蒸気条件の変化は大きく、とくに再熱蒸気温度の上
昇が太きい。
By the way, when a load is added to a turbine power plant, the boiler combustion charge changes in a stepwise manner, so the turbine inlet steam conditions change significantly after the load is added, and in particular, the rise in reheat steam temperature is large.

したがって負荷併入時の条件によっては多犬な応力が発
生するおそれがあるので負荷併入にあたって併入後の応
力を正確に予測し、これが制限値以内であることを確認
して始めて負荷併入を許すことが望ましい。
Therefore, depending on the conditions at the time of adding a load, there is a risk that multiple stresses may be generated. It is desirable to allow.

ところが、再蒸蒸気温度の上昇は主蒸気温度に対して一
次遅れで追従する傾向にあり、したがって負荷併入によ
る発生応力も負荷併入からかなり遅れた時点で最大値に
達し、しかも最大値までに達する時間は負荷併入時の蒸
気条件により様々である。
However, the rise in resteaming steam temperature tends to follow the main steam temperature with a first-order lag, and therefore the stress generated due to the addition of a load reaches its maximum value quite late after the addition of the load, and even reaches its maximum value. The time it takes to reach this point varies depending on the steam conditions at the time of load addition.

したがって応力を予測するといってもどの程度先の時点
まで予測して負荷併入の可否を判断するかが問題となり
、余裕を見込んで予測時間を長くとり過ぎると応力予測
計算のための計算機の負担が増太し、また結果的に負荷
併入可否の判断が遅れて急速な起動が出来ないという欠
点を生じる。
Therefore, even if stress is to be predicted, the problem is how far into the future should the prediction be made to determine whether or not to add a load.If the prediction time is taken too long to allow for a margin, it will put a burden on the computer for stress prediction calculations. This increases the size of the load, and as a result, there is a delay in determining whether or not load can be added, resulting in a disadvantage that rapid startup is not possible.

逆に予測時間を短かく設定すると誤まった判断のもとで
負荷併入が行なわれ、タービンの寿命を消費してしまう
おそれがある。
On the other hand, if the prediction time is set short, load addition may be performed based on incorrect judgment, which may end up consuming the life of the turbine.

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、その
目的は応力予測計算のための計算機の負担を小さくして
しかも十分な応力予測行ない、夕−ビンの寿命消費を効
果的に用いた急速な起動を行なうこさが可能なタービン
制御方法を提供するにある。
The present invention was made in view of these problems, and its purpose is to reduce the burden on the computer for stress prediction calculations, perform sufficient stress prediction, and effectively utilize the life consumption of the bin. An object of the present invention is to provide a turbine control method that allows rapid startup.

本願発明の第1の特徴は、負荷併入にあたり、主蒸気温
度現在値、及び再熱蒸気温度現在値とから現時点で負荷
併入し初負荷保持した場合に応力のピーク値が現われる
までの時間をあらかじめ予測し、この予測時間経過後ま
での応力の将来値を順次予測してこれらの予測値が応力
制限値以内であるときタービン発電機の負荷併入を許す
ようにしたところにある。
The first feature of the present invention is the time taken from the current value of the main steam temperature and the current value of the reheat steam temperature until the peak value of stress appears when the load is added at the current moment and the initial load is maintained. is predicted in advance, future values of stress are sequentially predicted after the elapse of this predicted time, and when these predicted values are within the stress limit value, load addition to the turbine generator is allowed.

本願発明の第2の特徴は、負荷併入するにあたり、現時
点で負荷併入し初負荷保持した場合の負荷併入後の応力
を所定時間刻み幅で順次予測し、これを応力の極太値が
現われるまで繰り返し、この極太値が応力制限値以内で
あるとき負荷併入を許すようにしたところにある。
The second feature of the present invention is that when adding a load, the stress after adding the load is sequentially predicted at a predetermined time interval when the load is added at the current time and the initial load is maintained, and This is repeated until the stress appears, and when this extreme value is within the stress limit value, the load is allowed to be added.

第1図は本発明の実施例としてデイジタル計算機を用い
た場合の熱応力予測タービン制御システム100とこれ
に関連する制御システムおよびプラントとの入出力信号
の関係を示す。
FIG. 1 shows the relationship of input and output signals between a thermal stress prediction turbine control system 100 and related control systems and plants when a digital computer is used as an embodiment of the present invention.

本図は高圧タービン200の第1段後ラビリンスパッキ
ン部1および中圧タービン300の第1段後ラビリンス
パッキン部2を示す。
This figure shows the first stage rear labyrinth packing part 1 of the high pressure turbine 200 and the first stage rear labyrinth packing part 2 of the intermediate pressure turbine 300.

ここは両タービンともにこを高温高圧の蒸気が高速で洩
れるため蒸気一メタル間の熱授受が最も激しい箇所であ
る。
This is the location where the heat transfer between the steam and the metal is most intense, as high-temperature, high-pressure steam leaks from both turbines at high speed.

この熱授受により、この付近のロータは半径方向に温度
分布を生じ、ロータの表面およびボア(中心孔)3に大
きな熱応力が発生する。
This heat transfer causes a temperature distribution in the radial direction of the rotor in this vicinity, and a large thermal stress is generated in the rotor surface and bore (center hole) 3.

本発明の制御システム100の基本機能は、起動時ある
いは負荷変化時に発生する熱応力が制限値以下となり、
その 条件のもとで許される最適昇速率4をガバナ10
に、あるいは最適負荷変化率6をALR(Automa
ticLoad Regulator)7に設定値とし
て与えることである,。
The basic function of the control system 100 of the present invention is that the thermal stress generated at startup or load change is below a limit value,
The optimal speed increase rate 4 allowed under those conditions is determined by the governor 10.
or by setting the optimum load change rate 6 to ALR (Automatic
ticLoad Regulator) 7 as a setting value.

ALRには出力を代えする信号として例えば第1段後圧
力信号PHtがフィードバックされている。
For example, the first stage post-pressure signal PHt is fed back to the ALR as a signal for changing the output.

ALD7からは瞬時目標負荷9をガバナ10に与える。An instantaneous target load 9 is applied to the governor 10 from the ALD 7 .

ガバナ10には速度信号Nがフィードバックされている
A speed signal N is fed back to the governor 10.

このガバナは最終的に加減弁11の位置制御用としてア
クチュエータ12へ弁位置指令13を与える。
This governor ultimately provides a valve position command 13 to the actuator 12 for controlling the position of the regulating valve 11.

本発明の制御システム100は熱応力の点から負荷併入
の可能性を判断し、同期併入機能14へ併入許可指令1
5を与える。
The control system 100 of the present invention determines the possibility of load addition from the point of view of thermal stress, and sends the synchronous addition permission command 1 to the synchronous addition function 14.
Give 5.

本実施例は、このラビリンスパッキン部1,2の熱伝達
特性とロータに発生する熱応力の予測計算に基づいて以
下に述べる方法でタービンの急速起動および急速負荷追
従性能を実現するものである。
This embodiment realizes rapid start-up and rapid load follow-up performance of the turbine using the method described below based on the heat transfer characteristics of the labyrinth packing parts 1 and 2 and predictive calculation of the thermal stress generated in the rotor.

第2図は本発明の実施例である熱応力予測タービン制御
システム100における処理手順を示すものである。
FIG. 2 shows a processing procedure in a thermal stress prediction turbine control system 100 that is an embodiment of the present invention.

まず、タービン通気前に初期温度分布決定機能(以下、
簡単のため「機能」の表示を省略する。
First, the initial temperature distribution determination function (hereinafter referred to as
For simplicity, the display of "functions" is omitted.

他の計算予測、決定機能についても同じ。The same applies to other calculation prediction and decision functions.

)101にてロータの初期温度分布を推定する。) 101, the initial temperature distribution of the rotor is estimated.

ここではロー夕とメタルの肉厚が同程度で温度分布が似
た傾向を示す部分、例えば高圧タービンでは第1段後ケ
ーシング、φ圧タービンでは蒸気室の内外壁メタル温度
の実測値から温度分布を推定する。
Here, the temperature distribution is determined from the actual measured values of the temperature of the inner and outer wall metals of the steam chamber in the casing after the first stage in a high-pressure turbine, and the inner and outer walls of the steam chamber in a φ-pressure turbine. Estimate.

次の応力制限値決定102では起動モード(ベリーホッ
ト、ホット、ウオーム、コールド等の状態での起動)に
対応したロータの許容寿命消費から定まる応力制限値を
決定する。
In the next stress limit value determination step 102, a stress limit value determined from the allowable life consumption of the rotor corresponding to the startup mode (startup in very hot, hot, warm, cold, etc.) states is determined.

ここで決定する応力制限値は後で述べるように急速再起
動時および計算機制御途中使用時などに計算機を即時オ
ンライン化するときの温度分布初期値推定誤差を補なう
ために起動当初は低い値を設定する。
The stress limit value determined here is a low value at the beginning of startup in order to compensate for the error in estimating the initial value of temperature distribution when the computer is immediately brought online during a rapid restart or during use of computer control, as will be described later. Set.

予測時間決定103は、どの程度先まで応力を予測して
制御すべきかを決定する。
Prediction time determination 103 determines how far in advance the stress should be predicted and controlled.

この予測時間はボイラ発生蒸気条件およびタービン起動
シーケンスに応じて適切な値に決定され、とくにタービ
ン昇速後、負荷併入にあたっては後に詳しく述べるよう
な値とされる。
This predicted time is determined to be an appropriate value depending on the steam conditions generated by the boiler and the turbine startup sequence, and is set to a value that will be described in detail later, especially after the turbine speeds up and when load is added.

蒸気条件変化率学習104は現在のボイラ動特性がター
ビンの運転状態に対してどのような状態にあるかを把握
する機能である。
Steam condition change rate learning 104 is a function for grasping the state of the current boiler dynamic characteristics relative to the operating state of the turbine.

具体的には、タービン入口蒸気条件(主蒸気温度、圧力
および再熱蒸気温度)が、タービン速度あるいは負荷の
変化に対し、どのような割合で変化したかを実測値から
把握することである。
Specifically, it is to understand from actual measurements at what rate the turbine inlet steam conditions (main steam temperature, pressure, and reheat steam temperature) change with respect to changes in turbine speed or load.

この学習結果は後で述べる蒸気条件予測106で利用す
る。
This learning result is used in steam condition prediction 106, which will be described later.

運転モード判定105では、遮断器16のON/OFF
状態より速度制御モードであるか負荷制御モードである
かを判断し、前者であれば速度制御系160に、後者で
あれば負荷制御系140に処理の流れを切替える。
In the operation mode determination 105, ON/OFF of the circuit breaker 16 is determined.
Based on the state, it is determined whether the mode is speed control mode or load control mode, and if it is the former, the flow of processing is switched to the speed control system 160, and if it is the latter, the flow of processing is switched to the load control system 140.

速度制御系160において、現在応力推定161はロー
タ応力の現在値を推定する。
In the speed control system 160, the current stress estimation 161 estimates the current value of the rotor stress.

この機能は第1段後蒸気条件計算107、ロータ表面熱
伝達率計算108、ロータ温度分布計算109、ロータ
熱応力計算110、および遠心応力を考慮したロ=タ応
力計算111の各機能を有する。
This function has the following functions: first stage post-steam condition calculation 107, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110, and rotor stress calculation 111 considering centrifugal stress.

現在応力レベルチェック162では推定した現在応力が
制限値以下であるか否かを判断する。
In the current stress level check 162, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

このとき応力が1箇所でも制限値を越していれば原則と
して速度を保持する。
At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the speed is maintained as a general rule.

次の計算モード判断163では今回の計算が予測計算に
基づく最太昇速率の探索もしくは併入許可判断を実施す
る時期か否かを判断し、その時期であれば定格速度到達
判断180に処理を渡し、否であればこの処理機能をバ
イパスして次の危険速度判断164に処理を渡す。
In the next calculation mode judgment 163, it is judged whether or not the current calculation is the time to search for the maximum speed increase rate based on the predicted calculation or to perform the annex permission judgment. If not, this processing function is bypassed and the process is passed to the next critical speed judgment 164.

この場合、現在応力推定161の処理周期はτ,であり
、最犬昇速率探索170の処理周期はτ2であり、τ2
−nTτ1(nT:整数)の関係にある。
In this case, the processing cycle of the current stress estimation 161 is τ, and the processing cycle of the best dog acceleration rate search 170 is τ2.
-nTτ1 (nT: integer).

次に定格速度到達判断180ではタービン速度Nが定格
速度N。
Next, in the rated speed attainment determination 180, the turbine speed N is the rated speed N.

付近に達しているか否かを判断し、達していれば併入許
可判断190に処理を渡し、否ならば未だ昇連中である
ので最太昇速率探索170に処理を渡す。
It is determined whether or not the vehicle has reached the vicinity, and if it has, the processing is passed to the annexation permission judgment 190, and if not, the process is passed to the maximum acceleration rate search 170 since the vehicle is still being promoted.

最太昇速率探索170は昇速率仮定171、応力予測1
72、予測応力レベルチェック173、予測時間到達判
断174の各処理機能で構成されている。
Maximum acceleration rate search 170 uses acceleration rate assumption 171 and stress prediction 1
72, predicted stress level check 173, and predicted time arrival judgment 174.

さらに応力予測172は蒸気条件予測106、第1段後
蒸気条件計算101、ロータ表面熱伝達率計算108、
ロータ温度分布計算109、口−夕熱応力計算110、
ロータ応力計算111の各処理機能で構成されている。
Further, the stress prediction 172 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 101, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, mouth-evening heat stress calculation 110,
It is composed of each processing function of rotor stress calculation 111.

この最太昇速率探索170は予め準備した昇速率[N1
,N2,・・・Nx、・・・Np(rpm/%)]のう
ち、太きい順に昇速率仮定171で仮定し、この場合に
発生する応力の将来値を予測する。
This maximum acceleration rate search 170 is performed using a previously prepared acceleration rate [N1
, N2, . . . Nx, .

まず、第1段後蒸気条件も含めてτ1後の応力を予測す
る。
First, the stress after τ1 is predicted, including the steam conditions after the first stage.

この予測応力が制限値以下であれば更にτ1後を予測す
る。
If this predicted stress is less than the limit value, further prediction is made after τ1.

これを繰返すことにより、既に決定されている予測時間
まで全ての応力が制限値を越すことがなければ仮定した
昇速率を応力上とりうる最太昇速率とする。
By repeating this process, if all stresses do not exceed the limit values until the predetermined predicted time, the assumed speed increase rate is set as the maximum possible speed increase rate based on the stress.

しかし、τ1刻みで応力を予測してゆく過程で予測時間
に到達する前に予測値が制限値を越した場合は1ランク
低い昇速率を仮定し、再び現時点からτ1刻みで予測計
算を進める。
However, in the process of predicting stress in τ1 increments, if the predicted value exceeds the limit value before reaching the prediction time, a one rank lower acceleration rate is assumed, and the prediction calculation proceeds again in τ1 increments from the current time.

この結果、予測応力が制限値をこさなければ、この昇速
率を採用する。
As a result, if the predicted stress does not exceed the limit value, this acceleration rate is adopted.

危険速度判断164は現在速度が危険速度領域にあるか
否かを判断する機能である。
The dangerous speed judgment 164 is a function that judges whether the current speed is in the dangerous speed region.

最適昇速率決定165は、最太昇速率探索170により
探索された最太昇速率をガバナ10に設定する機能をも
つが、タービンの現在速度が危険速度領域にある場合は
昇速率を変更せず、前回の昇速率で昇速を続行させる機
能を有する。
The optimal speed increase rate determination 165 has a function of setting the maximum speed increase rate found by the widest speed increase rate search 170 to the governor 10, but if the current speed of the turbine is in the critical speed region, the speed increase rate is not changed. , has the function of continuing the speed increase at the previous speed increase rate.

さらに本機能は現在応力推定値が制限値以上となった場
合は、最太昇速率の探索結果に関係なく速度を保持する
が、現在速度が危険速度領域にある場合は前回き同一昇
速率で昇速を続行させる。
Furthermore, if the current stress estimate exceeds the limit value, this function will maintain the speed regardless of the search result for the maximum acceleration rate, but if the current speed is in the critical speed area, the same acceleration rate as the previous one will be maintained. Continue accelerating.

併入許可判断190では、まず初負荷併入仮定191に
て現時点で初負荷併入を行なったことを仮定し、次に併
入後の応力の将来値を予測する。
In the annexation permission determination 190, it is first assumed that the initial load annexation has been carried out at the present time in the initial load annexation assumption 191, and then the future value of stress after annexation is predicted.

まず先に説明した応力予測172のステップと同様なス
テップにより応力予測192にてτ1経過後の応力を予
測し、次に予測応力レベルチェック193にて予測応力
が応力制限値を越えるか否かを判断し、越えた場合には
初負荷併入判断の処理を打ち切って次の処理同期を待つ
First, the stress prediction 192 predicts the stress after τ1 has elapsed using steps similar to the stress prediction 172 described above, and then the predicted stress level check 193 checks whether the predicted stress exceeds the stress limit value. If it exceeds the limit, the initial load addition judgment process is terminated and the next processing synchronization is waited for.

越えない場合には予測時間到達判断194にて予測時間
に到達したか否かを判断し、到達していない場合には上
記の応力予測、予測応力レベルチェックの処理をくり返
し、τ1刻みの応力予測を行う。
If the predicted time has not been exceeded, it is determined whether the predicted time has been reached in the predicted time arrival judgment 194, and if the predicted time has not been reached, the stress prediction and predicted stress level check processes described above are repeated, and the stress is predicted in τ1 increments. I do.

予測応力が応力制限値を越えないまま予測時間に到達し
た場合には併入許可195により併入許可指令15が出
され、同期併入機能14により併入の条件がそろった時
にしゃ断器16が閉じられる。
If the predicted stress reaches the predicted time without exceeding the stress limit value, the merging permission command 15 is issued by the merging permission 195, and the synchronous merging function 14 activates the breaker 16 when the merging conditions are met. Closed.

したがって次の処理周期では負荷制御系140に処理が
移行される。
Therefore, in the next processing cycle, the processing is transferred to the load control system 140.

負荷制御系140において現在応力推定141はロータ
応力の現在値を推定する機能である。
In the load control system 140, the current stress estimation 141 is a function of estimating the current value of rotor stress.

この機能は第1段後蒸気条件計算107、ロータ表面熱
伝達率計算108、ロータ温度分布計算109、ロータ
熱応力計算110、ロータ応力計算111の各機能で構
成されていて、これらは全て速度制御系160と共用す
る機能である。
This function consists of the following functions: first stage post-steam condition calculation 107, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110, and rotor stress calculation 111, all of which are used to control speed. This is a function shared with the system 160.

現在応力レベルチェック142では推定した現在応力が
制限値以下であるか否かを判断する。
In the current stress level check 142, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

このとき応力が1箇でも制限値を越していれば負荷を保
持する。
At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the load is maintained.

計算モード判断143では今回の計算が予測計算に基づ
く最大負荷変化率の探索を実施する時期か否かを判断し
、その時期であれば最大負荷変化率探索150に処理を
渡し、否であればこの処理機能をバイパスして次の最適
負荷変化率決定144に処理を渡す。
In the calculation mode judgment 143, it is judged whether the current calculation is the time to search for the maximum load change rate based on the predicted calculation, and if it is the time, the process is passed to the maximum load change rate search 150; otherwise, This processing function is bypassed and processing is passed to the next optimum load change rate determination 144.

この場合、現在応力推定141の処理周期はτ1であり
、最大負荷変化率探索150の処理周期はτ2であり、
τ2=nTτ1(ロT:整数)の関係にある。
In this case, the processing cycle of the current stress estimation 141 is τ1, the processing cycle of the maximum load change rate search 150 is τ2,
The relationship is τ2=nTτ1 (T: integer).

最大負荷変化率探索150は負荷変化率仮定151、応
力予測152、予測応力レベルチェック153、予測時
間到達判断154の各処理機能で構成されている。
The maximum load change rate search 150 is composed of the following processing functions: load change rate assumption 151, stress prediction 152, predicted stress level check 153, and predicted time arrival determination 154.

さらに応力予測152は蒸気条件予測106、第1段後
蒸気条件計算107、ロータ表面熱伝達率計算108、
ロータ温度分布計算109、ロータ熱応力計算110、
ロータ応力計算111の各処理機能で構成されていて、
これらは全て速度制御系と共用する機能である。
Furthermore, the stress prediction 152 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110,
It consists of each processing function of rotor stress calculation 111,
These are all functions shared with the speed control system.

この最大負荷変化率探索150は予め準備した負荷変化
率〔+Lt,±L2,…±Lx…Lp(%/O))のう
ち、大きい順に負荷変化率仮定151で仮定し、この場
合に発生する応力の将来値を予測する。
This maximum load change rate search 150 assumes a load change rate assumption 151 in descending order of load change rates [+Lt, ±L2, ...±Lx...Lp (%/O))] prepared in advance, and occurs in this case. Predict future values of stress.

この最大負荷変化率の探索手順は前述の最太昇速率探索
手順七同様である。
This maximum load change rate search procedure is similar to the maximum speed increase rate search procedure 7 described above.

最適負荷変化率決定144は最大負荷変化率探索150
により探索された最大負荷変化率をALR7に設定する
機能をもつが、主蒸気温度あるいは再熱蒸気温度が規定
値以下の場合には負荷保持のための信号すなわち負荷変
化率零をALR7に設定する。
Optimum load change rate determination 144 is maximum load change rate search 150
It has a function to set the maximum load change rate found by .

また本機能は現在応力推定値が制限値以上となった場合
は最大負荷変化率探索結果に関係なく負荷を保持させる
機能をもつ。
This function also has the function of holding the load regardless of the maximum load change rate search result if the current stress estimate value exceeds the limit value.

探索信号発生145はタービン起動時の負荷上昇制御に
おいて、前記蒸気条件変化率学習104での学習機能に
柔軟性をもたせて負荷上昇を速かに行なうための機能で
ある。
The search signal generation 145 is a function for quickly increasing the load by giving flexibility to the learning function in the steam condition change rate learning 104 in the load increase control at the time of turbine startup.

以上概説したように応力制限値決定102、予測時間決
定103、速度制御系160あるいは負荷制御系140
の各機能を周期τ1で動作させれば、タービン起動およ
び通常負荷運転の制御が実行される。
As outlined above, stress limit value determination 102, prediction time determination 103, speed control system 160 or load control system 140
If each function is operated at the period τ1, control of turbine startup and normal load operation is executed.

この繰返し動作はシステム停止判断112にシステム停
止の要求があるまで続行される。
This repetitive operation continues until the system stop judgment 112 requests a system stop.

次に上記各機能の詳細を順を追って説明する。Next, the details of each of the above functions will be explained in order.

まずロータの初期温度分布決定101について第3図、
第4図により説明する。
First, regarding the initial temperature distribution determination 101 of the rotor, FIG.
This will be explained with reference to FIG.

第3図はラビリンスパッキン部1のロータ40およびケ
ーシング41を軸方向からみた断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of the rotor 40 and casing 41 of the labyrinth packing section 1 viewed from the axial direction.

ただし、中圧タービンについてはケーシング41の代り
に蒸気室壁に着目するが、考え方は同じであるから、こ
こでは高圧タービンに関してのみ説明する。
However, regarding the intermediate pressure turbine, attention will be paid to the steam chamber wall instead of the casing 41, but since the concept is the same, only the high pressure turbine will be described here.

いま第3図に示すTHoO,THOI,T5,TbtT
i(J=1〜m)はそれぞれケーシング外壁メタル温度
、ケーシング内壁メタル温度、ロータ表面洗度、ロータ
ボア温度、ロータをm個の仮想同軸F筒状に分割した場
合の各円筒の温度とする。
THoO, THOI, T5, TbtT shown in FIG.
i (J=1 to m) is the casing outer wall metal temperature, the casing inner wall metal temperature, the rotor surface cleanliness, the rotor bore temperature, and the temperature of each cylinder when the rotor is divided into m virtual coaxial F cylinders.

ロータの温度分布を実測することは困難であるが、その
初期値を精度良く求めることは急速起動及び名速負荷変
化を目的さする本システムにとって特に重要である。
Although it is difficult to actually measure the temperature distribution of the rotor, it is particularly important to accurately determine its initial value for this system, which aims at rapid startup and rapid load changes.

第4図はこの初期温度分布決定101の具体的処理内容
を示す。
FIG. 4 shows the specific processing contents of this initial temperature distribution determination 101.

本システムが動作開始すると、実測したケーシング内外
壁温度THeIpTHOOから、ロータ内部の半径方向
の温度分布を推定する。
When this system starts operating, it estimates the temperature distribution in the radial direction inside the rotor from the actually measured casing inner and outer wall temperatures THeIpTHOO.

この場合,TsTbは Ts−THcI ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・(1)Tb=THaI+k
T(THao−THOI)……(2)とみなす。
In this case, TsTb is Ts-THcI ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(1) Tb=THaI+k
T(THao-THOI)...(2) is considered.

上式(2)のkTはタービンの形状で定まる定数である
kT in the above equation (2) is a constant determined by the shape of the turbine.

内部の温度分布は、このT8,とTbを一次補間して求
まる値とみなし、次式で表わされる。
The internal temperature distribution is regarded as a value determined by linear interpolation of T8 and Tb, and is expressed by the following equation.

また、同図中のBはロータ内部半径方向の温度勾配の大
小を示す変数である。
Further, B in the figure is a variable indicating the magnitude of the temperature gradient in the radial direction inside the rotor.

勾配が大きい場合には温度分布推定の誤差も大きくなる
If the gradient is large, the error in estimating the temperature distribution will also be large.

ケーシング内外壁温度差が規定値ΔTよりも太きいとき
はB−1、小さいときはB=Oとする。
When the temperature difference between the inner and outer walls of the casing is larger than the specified value ΔT, it is set as B-1, and when it is smaller, it is set as B=O.

また現在速度Naが規定値Nsよりも大きい場合は、温
度差が小さくとも推定誤差が大きくなる可能性があるた
めB=1とする。
Furthermore, if the current speed Na is greater than the specified value Ns, B=1 because there is a possibility that the estimation error will become large even if the temperature difference is small.

このBの値は次の処理機能である応力制限値決定102
にて参照するためのものである。
This value of B is determined by the next processing function, stress limit value determination 102.
This is for reference only.

応力制限値決定102はロー夕表面応力およびボア応力
に対する制限値を決定する機能である。
Stress limit value determination 102 is a function to determine limit values for rotor surface stress and bore stress.

この機能を第5図を用いて説明する。This function will be explained using FIG.

いまタービンを時刻t1で起動したとする。Assume that the turbine is started at time t1.

1,におけるロータ初期温度分布の勾配が小さい場合、
即ちB=Oの場合には応力制限値は、プラント運転員か
ら設定された値(ロータ表面に対しては±σLS,ロー
タボアに対しては±σLB)で一定とする。
If the slope of the initial rotor temperature distribution at 1 is small,
That is, when B=O, the stress limit value is constant at the value set by the plant operator (±σLS for the rotor surface, ±σLB for the rotor bore).

しかし勾配が大きい場合、νDちB=1の場合には応力
制限値は初期温度分布の推定誤差を考慮して第5図のご
とく最太Δσだけプラント運転員から設定された値より
差引いて安全を期す。
However, if the slope is large, νD or B = 1, the stress limit value can be safely determined by subtracting the maximum thickness Δσ from the value set by the plant operator, as shown in Figure 5, taking into account the estimation error of the initial temperature distribution. I hope.

このΔσとしては初期応力の推定誤差を補償するために
必要な値を選ぶ。
As this Δσ, a value necessary to compensate for the estimation error of the initial stress is selected.

温度分布の推定誤差は起動後時間の経過と共に小さくな
るため、Δσは徐々に小さくしてゆき時刻t2ではΔσ
一〇とする。
Since the estimation error of temperature distribution becomes smaller as time passes after startup, Δσ gradually decreases until Δσ becomes smaller at time t2.
Let it be ten.

次に予測時間決定103について説明する。Next, prediction time determination 103 will be explained.

この予測時間決定が本発明の主要部分である。This predictive time determination is the main part of the invention.

予測時間tpの決定で重要となるのが併入直後の再熱蒸
気温度TRHの挙動である。
What is important in determining the predicted time tp is the behavior of the reheat steam temperature TRH immediately after the addition.

併入時にはボイラの燃料量がステップ状に増加するため
、第6図に示すように特に再熱蒸気温度が急激に上昇し
、主蒸気温度TMSに対してほぼ一次遅れで追従する傾
向がある。
Since the amount of fuel in the boiler increases in a stepwise manner at the time of joining, the reheat steam temperature particularly rises rapidly as shown in FIG. 6, and tends to follow the main steam temperature TMS with approximately a first-order lag.

そのため併入後は初期負荷保持しても、中圧タービンの
ロータ応力はしばらく上昇し続ける可能性がある。
Therefore, even if the initial load is maintained after joining, the rotor stress of the intermediate pressure turbine may continue to increase for a while.

したがって併入前にはこの現象を定量的に予測し、その
結果発生する応力が制限値を越さないことを確認した後
、併入許可指令15を同期併入機能14に与えることに
する。
Therefore, before joining, this phenomenon is quantitatively predicted, and after confirming that the resulting stress does not exceed the limit value, the joining permission command 15 is given to the synchronous joining function 14.

そのためには同図に示すように、併入後に初期負荷保持
したときの発生応力がピーク点を示す時点tpが必要最
短予測時間となり、最低この時点までは予測しなければ
ならない。
For this purpose, as shown in the figure, the shortest prediction time required is the time point tp at which the stress generated when the initial load is maintained after joining is at its peak, and predictions must be made at least up to this point.

このtpをボイラおよびタービンの動特性から求めると
次式で表わすことができる。
When this tp is determined from the dynamic characteristics of the boiler and turbine, it can be expressed by the following equation.

ここにa,b,c,d:定数 TMSA:主蒸気温蔗現在値 TRHA:再熱蒸気温度現在値 なお、 ΔTMR=TMSA−TRHA………………(5)とお
くと、ΔTMRに対するtpの関係は第7図に示すよう
になる。
Here, a, b, c, d: Constants TMSA: Current value of main steam temperature TRHA: Current value of reheat steam temperature In addition, ΔTMR=TMSA-TRHA………………(5) If we set ΔTMR, tp for ΔTMR. The relationship is shown in FIG.

すなわち、この実施例によれば、タービン発電機の負荷
併入にあたり、まず現時点で負荷併入し初負荷保持した
場合の発生応力か極太値になるまでの時間tpを主蒸気
温度と再熱蒸気温度とから予測し、この時間tpを予測
時間としてこの時間経過後までの発生熱応力を順次予測
し、予測応力が応力制限値以内であったとき併入許可指
令15が与えられて同期併入機能14により同期併入が
行なわれる。
That is, according to this embodiment, when adding a load to the turbine generator, first calculate the time tp until the generated stress reaches an extremely thick value when the load is added at the current moment and the initial load is maintained by calculating the main steam temperature and the reheat steam. Temperature is predicted, and the generated thermal stress is sequentially predicted by using this time tp as the prediction time until after the elapse of this time, and when the predicted stress is within the stress limit value, the annexation permission command 15 is given and synchronous annexation is performed. Function 14 performs a synchronous join.

したがって、必要最小限の応力予測の計算により併入許
可の判断を正確に行なうこと?でき、急速でかつタービ
ン寿命消費を有効に催ったタービン起動が可能となる。
Therefore, is it necessary to accurately determine permission for annexation by calculating the minimum necessary stress prediction? This makes it possible to start up the turbine quickly and effectively conserve turbine life.

併入後の予測時間について第8図を用いて説明する。The predicted time after merging will be explained using FIG. 8.

併入後の再熱蒸気温度の変化は併入前にイ測した動特性
を示すものと考えられる。
The change in reheated steam temperature after the addition is considered to be indicative of the dynamic characteristics measured before the addition.

したがって予測時間tpも第8図に示すように、併入直
領に決定した予測時間tpを用いて、時間の経城と共に
減少させる。
Therefore, as shown in FIG. 8, the predicted time tp determined for the annexed territory is used and is decreased as time passes.

併入後tPoの時点では通割負荷運転時と同じ予測時間
tPLまで短縮する。
At the time tPo after the combination, the predicted time is shortened to tPL, which is the same as during continuous load operation.

次に蒸気条件変化率学習104について説明する。Next, the steam condition change rate learning 104 will be explained.

ここで学習の対象とするのは速度あるいは負荷の変化量
に対する主蒸気温度TMS、主蒸気圧力PMS、再熱蒸
気温度TBHの3つの状態量の変化量である。
What is studied here is the amount of change in three state variables, main steam temperature TMS, main steam pressure PMS, and reheat steam temperature TBH, with respect to the amount of change in speed or load.

いずれも同様の方法で学習するから、第9図では主蒸気
温度の場合を例に説明する。
Since both methods are learned in the same way, the case of main steam temperature will be explained as an example in FIG. 9.

また、この学習方法は昇速時も全く同様の方法で行なう
が、ここでは負荷上昇時について説明する。
Further, this learning method is carried out in exactly the same manner when the speed is increased, but here, the case when the load is increased will be explained.

応力の高精度予測はタービン入口蒸気条件を高精度に予
測することから始まる。
Accurate stress prediction begins with highly accurate prediction of turbine inlet steam conditions.

しかし、この蒸気条件はタービンの運転状態と密接な関
係にあり、この相関性を動特性モデルとして一義的に表
現することは簡単でない。
However, this steam condition is closely related to the operating state of the turbine, and it is not easy to uniquely express this correlation as a dynamic characteristic model.

そこで第9図に示すように現時点tと過去nτ1(n:
整数)の間に変化した負荷ΔLと主蒸気温度ΔTMSの
比を変化率としてのように学習する。
Therefore, as shown in Fig. 9, the current time t and the past nτ1(n:
The ratio of the load ΔL and the main steam temperature ΔTMS that changed during the period (integer) is learned as a rate of change.

これにより任意の負荷変化率に対する主蒸気温度の変化
率を予測することができる。
This makes it possible to predict the rate of change in main steam temperature for any rate of load change.

次に遮断器16がOFFの状態にある場合、すなわち速
度制御系160の各処理機能について具体的に説明する
Next, each processing function of the speed control system 160 when the circuit breaker 16 is in the OFF state will be specifically explained.

まず現在応力推定161について説明する。First, the current stress estimation 161 will be explained.

この処理機能は前述のように、負荷制御系でも共用する
第1段後蒸気条件計算10γ、ロータ表面熱伝達率計算
108、ロータ温度分布計算109、口−夕熱応力計算
110、ロータ応力計算111の各処理機能から構成さ
れている。
As mentioned above, this processing function is also used in the load control system: first stage steam condition calculation 10γ, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, mouth-evening heat stress calculation 110, rotor stress calculation 111. It consists of each processing function.

以下順を追って説明する。A step-by-step explanation will be given below.

第1段後蒸気条件計算107は任意の主蒸気条件および
タービン速度、昇速率、負荷および再熱蒸気温度から高
圧および中圧タービンの第1段後蒸気温度、圧力を計算
する機能である。
The first-stage post-steam condition calculation 107 is a function that calculates the first-stage post-steam temperature and pressure of the high-pressure and intermediate-pressure turbines from arbitrary main steam conditions, turbine speed, speed increase rate, load, and reheat steam temperature.

昇速時および低負荷時など蒸気流量の小さい運転状態で
は高圧および中圧タービンの第1段後蒸気温度、圧力を
高精度で測定することは困難である。
It is difficult to measure the steam temperature and pressure after the first stage of high-pressure and intermediate-pressure turbines with high accuracy in operating conditions where the steam flow rate is small, such as during speed increase and low load.

また実測値に頼っていては精度の高い予測は望めない。Also, if you rely on actual measurements, you cannot expect highly accurate predictions.

第10図はこれを解決するためにボイラ発生蒸気条件と
タービンの運転状態から一義的に推定するための計算手
順を示す。
FIG. 10 shows a calculation procedure for uniquely estimating from the steam conditions generated by the boiler and the operating state of the turbine to solve this problem.

この推定方法は、主蒸気温度TMS、圧力PMS、再熱
蒸気温度TRH、速度N、昇速率役、負荷Lを入力変数
とすることにより、起動から通常負荷運転まで一貫して
使用できる。
This estimation method can be used consistently from startup to normal load operation by using main steam temperature TMS, pressure PMS, reheat steam temperature TRH, speed N, speed increase factor, and load L as input variables.

ただし、中圧タービン第1段後蒸気温度は安全のために
第1段による温度降下はないものとして再熱蒸気温度の
実測値きする。
However, for safety reasons, the steam temperature after the first stage of the intermediate pressure turbine is the actual value of the reheated steam temperature assuming that there is no temperature drop due to the first stage.

なお第10図で使用している記号の意味は次の通りであ
る。
The meanings of the symbols used in FIG. 10 are as follows.

N :速度 (rpm)N
o :定格速度 (rpm)N
:昇速率 (rpm/分)L
:負荷 (%)Lr:定格
蒸気条件下での等価負荷 (%)L1:全周噴射と
混合噴射の境界負荷 (%)L2:部分噴射と混合噴
射の境界負荷 (%)TMS :主蒸気温度
(℃)TRH:再熱蒸気温度
(℃)TMsa:定格主蒸気温度
(’C)T1’:L’に対する高圧タービン
第1段後蒸気温度(℃) ΔTo:主蒸気温度と高圧タービンボウル内蒸気温度と
の温度落差 (℃)ΔTRo:定格蒸気
条件でのΔTo (℃)THI:高圧ター
ビン第1段後蒸気温度 (℃)TI1:中圧タービン
第1段後蒸気温度 (℃)PMS :主蒸気圧力
(ata)PIO :無負荷運転
相当の高圧タービン第1段後蒸気圧力
(ata)PHt :定格負荷時高圧タービン第
1段後蒸気圧力 (
ata)PIIR:定格負荷時中圧タービン第1段後蒸
気圧力 (ata
)PH+ :高圧タービン第1段後蒸気圧力 (at
a)PIt :中圧タービン第1段後蒸気圧力 (a
ta)K1:加減弁絞り率(部分噴射時は常にK1=0
とする) (ata)K2:
高圧タービン第1段落による減温係数KNL :定格
速度時無負荷損失相当の高圧タービン第1段後蒸気圧力
(ata)KAO :加速相当の高圧タ
ービン第1段後蒸気圧力 (ata
/(rpm)2/分)k :無負荷損失指数 ロータ表面熱伝達計算108の処理内容は第11図に示
すように、第1段後ラビリンスパッキン部1を洩れる蒸
気からの乱流熱伝達に着目する。
N: Speed (rpm) N
o: Rated speed (rpm) N
: Increase rate (rpm/min) L
: Load (%) Lr: Equivalent load under rated steam conditions (%) L1: Boundary load between full-circle injection and mixed injection (%) L2: Boundary load between partial injection and mixed injection (%) TMS: Main steam temperature
(℃)TRH: Reheat steam temperature
(℃) TMsa: Rated main steam temperature
('C) T1': Steam temperature after the first stage of the high pressure turbine (°C) relative to L' ΔTo: Temperature drop between main steam temperature and steam temperature in the high pressure turbine bowl (°C) ΔTRo: ΔTo at rated steam conditions (°C) ) THI: Steam temperature after the first stage of the high-pressure turbine (°C) TI1: Steam temperature after the first stage of the intermediate-pressure turbine (°C) PMS: Main steam pressure
(ata) PIO: Steam pressure after the first stage of high pressure turbine equivalent to no-load operation
(ata)PHt: Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine at rated load (
ATA) PIIR: Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine at rated load (ATA
)PH+: Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine (at
a) PIt: Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine (a
ta) K1: Adjustment valve throttling rate (K1 = 0 at all times during partial injection)
) (ata)K2:
Temperature reduction coefficient KNL due to the first stage of the high pressure turbine: Steam pressure after the first stage of the high pressure turbine equivalent to no-load loss at rated speed
(ata) KAO: Steam pressure after the first stage of high-pressure turbine equivalent to acceleration (ata
/(rpm)2/min)k: No-load loss index The processing content of the rotor surface heat transfer calculation 108 is as shown in Fig. 11. Pay attention.

ただし、第11図では高圧タービンについて示したが、
中圧タービンについても同様の手順で熱伝達率を求める
However, although Fig. 11 shows a high-pressure turbine,
The heat transfer coefficient for the intermediate pressure turbine is determined using the same procedure.

本図で使用している記号の意味は次の通りである。The meanings of the symbols used in this figure are as follows.

N:速度 (rpm)TH1
:高圧タービン第1段後蒸気温度 (℃)PH1:高
圧タービン第1段後蒸気圧力 (ata)λ1sT:高
圧タービン第1段後蒸気熱伝達率(kCa4/m・℃・
SeC) ν,sT:高圧タービン第1段後蒸気動粘性係数(m2
/sec) γIST:高圧タービン第1段後蒸気比重量(kg/m
3)FSL:ラビリンスパッキン部洩れ流量(kg/s
ec)FSLV:ラビリンスパッキン部体積洩れ流量(
m3/sec) UAX :ラビリンスパッキン部軸方向洩れ流量(m
/SeC) URD :ラビリンスパッキン部ロータ表面速度(m
/SeC) U :ラビリンスパッキン部合成洩れ流速(m/se
c) Re:レイノルズ数 Nu :ヌツセルト数 K :ロー夕表面熱伝達率(kcat/m2・℃・s
ec)KO:タービンの形状で決まる定数 δ :ラビリンスパッキンの間隙 (m)d
:ロータ表面直径 (m)2 :
ラビリンスパッキンのフィン数 A :ラビリンスパッキンの間隙面積 (m2)r
s:ロー夕表面半径 (m)PH2:
高圧タービン第2段後圧力 (ata)ただし、第
11図において第1段後と第2段後の圧力比(P2/P
I)はタービンの運転状態すなわち速度、昇速率、負荷
が変化しても、ほぼ一定とみなし得るから、実際には定
数として計算する。
N: Speed (rpm) TH1
: Steam temperature after first stage of high pressure turbine (℃) PH1: Steam pressure after first stage of high pressure turbine (ata) λ1sT: Steam heat transfer coefficient after first stage of high pressure turbine (kCa4/m・℃・
SeC) ν, sT: Steam kinematic viscosity coefficient after the first stage of the high-pressure turbine (m2
/sec) γIST: Steam specific weight after the first stage of the high-pressure turbine (kg/m
3) FSL: Labyrinth packing leakage flow rate (kg/s
ec) FSLV: Labyrinth packing volume leakage flow rate (
m3/sec) UAX: Labyrinth packing axial leakage flow rate (m
/SeC) URD: Labyrinth packing rotor surface speed (m
/SeC) U: Labyrinth packing composite leakage flow velocity (m/se
c) Re: Reynolds number Nu: Nutsselt number K: Rotor surface heat transfer coefficient (kcat/m2・℃・s
ec) KO: Constant determined by turbine shape δ: Labyrinth packing gap (m) d
: Rotor surface diameter (m)2 :
Number of fins A of labyrinth packing: Gap area of labyrinth packing (m2) r
s: Low surface radius (m) PH2:
Pressure after the second stage of the high pressure turbine (ata) However, in Figure 11, the pressure ratio after the first stage and after the second stage (P2/P
Since I) can be considered to be approximately constant even if the operating state of the turbine, ie, the speed, acceleration rate, and load change, it is actually calculated as a constant.

次に、ロータ温度分布計算109について第12図を用
いて説明する。
Next, the rotor temperature distribution calculation 109 will be explained using FIG. 12.

ロータ内部の熱移動は半径方向のみからなる一次元流と
みなしうるから、第12図に示すようにロータをm個の
仮想円筒に分割し、各円筒間の熱収支に着目して温度分
布を求める。
Since the heat movement inside the rotor can be regarded as a one-dimensional flow consisting only of the radial direction, the rotor is divided into m virtual cylinders as shown in Fig. 12, and the temperature distribution is calculated by focusing on the heat balance between each cylinder. demand.

熱収支計算の時間刻み幅をτ1とするとQf,Sはτ1
間に蒸気からロータ表面へ伝達される熱量、Qs,tは
ロータ表面から最外層の円筒中心部へ伝達される熱量、
QJtj+tは』番目の円筒からj+1番目の円筒に伝
達される熱量である。
If the time step size of heat balance calculation is τ1, Qf,S is τ1
Qs,t is the amount of heat transferred from the steam to the rotor surface during that time, and Qs,t is the amount of heat transferred from the rotor surface to the outermost cylinder center,
QJtj+t is the amount of heat transferred from the 'th cylinder to the j+1th cylinder.

ただし、ボアにおいては断熱状態であるから常にQm,
m+t=Oとなる。
However, since the bore is in an adiabatic state, Qm is always
m+t=O.

いま、現在時刻をtとすると時刻t一τ1からtまでの
τ,間に各円筒間で生ずる熱移動量は、それぞれ次のよ
うに表わされる。
Now, assuming that the current time is t, the amount of heat transfer that occurs between each cylinder during the time t - τ1 to t is expressed as follows.

Qf,s(t)−2πrsK(t)(THI(t)−T
s(f−τ1))τ1 (7)・・・・・・・・・・・
・(8) ここでλやはロータ材の熱伝導率である。
Qf,s(t)−2πrsK(t)(THI(t)−T
s(f-τ1))τ1 (7)・・・・・・・・・・・・
・(8) Here, λ is the thermal conductivity of the rotor material.

Qf,S(t)=Qs,1(t)の関係からTs(t−
T)は次式で表わされる。
From the relationship Qf,S(t)=Qs,1(t), Ts(t-
T) is expressed by the following formula.

ここで、r′=4r2+3Δr W(t)=ΔrK(t)/λM J番目の円筒に蓄積される熱量ΔQj(t)はΔ(J(
t)=Qj−t,j(t) Qj,j+t(t)
・・・・・・・・(13)と表わされるからj番目の円
筒の温度Tjは次式で表わされる。
Here, r'=4r2+3Δr W(t)=ΔrK(t)/λM The amount of heat ΔQj(t) accumulated in the J-th cylinder is Δ(J(
t)=Qj-t,j(t) Qj,j+t(t)
Since it is expressed as (13), the temperature Tj of the j-th cylinder is expressed by the following equation.

Tj(t)=T(t−r1)+ΔQj(t)/VjρM
CM・・−・・・(14)ここで、V1:j番目の円筒
の単位長当りの体積 ρM:ロータ材の密度 CM:ロータ材の比熱 また、ロータボア温度Tb(t)は温度分布を2次式で
近似することにより次式で表わされる。
Tj(t)=T(t-r1)+ΔQj(t)/VjρM
CM...(14) Here, V1: Volume per unit length of the j-th cylinder ρM: Density of the rotor material CM: Specific heat of the rotor material Also, the rotor bore temperature Tb(t) is the temperature distribution By approximating with the following equation, it is expressed by the following equation.

以上述べた本処理機能の詳細手順を示すのが第13図で
ある。
FIG. 13 shows the detailed procedure of this processing function described above.

次にロータ熱応力計算110について説明する。Next, rotor thermal stress calculation 110 will be explained.

ロータの熱応力すなわちロータ表面熱応力σSTおよび
ロータボア熱応力σBTは、前述のロータ温度分布計算
109により得られた温度分布をもとに、次式で表わさ
れる。
The rotor thermal stress, that is, the rotor surface thermal stress σST and the rotor bore thermal stress σBT, is expressed by the following equation based on the temperature distribution obtained by the rotor temperature distribution calculation 109 described above.

ここで、E:ロータ材のヤング率 α:ロータ材の線膨張率 ν:ロータ材のポアソン比 Ts:ロータ表面温度 Tb:ロータボア温度 TM:ロータ体積平均温度 なお、ロータ体積平均温度TMは次式で表わされる。Here, E: Young's modulus of rotor material α: Linear expansion coefficient of rotor material ν: Poisson's ratio of rotor material Ts: Rotor surface temperature Tb: rotor bore temperature TM: Rotor volume average temperature Note that the rotor volume average temperature TM is expressed by the following equation.

次に、遠心応力も考慮したロータ応力計算111につい
て説明する。
Next, rotor stress calculation 111 that also takes centrifugal stress into consideration will be explained.

遠心応力はタービン速度Nの自乗に比例するから、定格
速度をNo、定格速度時のボア遠心応力をσBORとす
ると、速度Nのときにボアに働く遠心応力σBcは次式
で表わされ句したがってボア応力σBは σB:σBT+σBe………………………(20)とな
る。
Since centrifugal stress is proportional to the square of the turbine speed N, if the rated speed is No and the bore centrifugal stress at the rated speed is σBOR, then the centrifugal stress σBc acting on the bore at speed N is expressed by the following equation. The bore stress σB is σB:σBT+σBe (20).

なお、ロータ表面においては表面形状による応力集中が
あり、熱応力の作用方向が軸方向となる。
Note that stress concentration occurs on the rotor surface due to the surface shape, and the direction of action of thermal stress is the axial direction.

遠心応力が円周方向であることを考えると両者は互に直
角方向に作用する。
Considering that the centrifugal stress is in the circumferential direction, both act in directions perpendicular to each other.

したがって、ロー夕表面応力については寿命消費が問題
きなる熱応力のみを考慮すればよく、ロータ表面応力σ
8は σS:σ釘 (21)となる。
Therefore, regarding the rotor surface stress, it is only necessary to consider the thermal stress for which life consumption is a problem, and the rotor surface stress σ
8 becomes σS:σnail (21).

以上で現在応力推定161に関する説明は完了したこと
になる。
This completes the explanation regarding the current stress estimation 161.

次の現在応力レベルチェック162は、上記のσ8,σ
8が前述の応力制限値決定102で設定された応力制限
値を上まわっているか否かを判定する機能である。
The next current stress level check 162 is as follows: σ8, σ
8 is a function for determining whether or not the stress limit value set in the stress limit value determination 102 described above is exceeded.

次の計算モード判断163は、今回の計算は予測計算に
基づく最太昇速率の探索を実施する時期か否かを判定す
る機能である。
The next calculation mode determination 163 is a function of determining whether or not the current calculation is the time to perform a search for the maximum acceleration rate based on the predicted calculation.

即ちn回に一度の割で予測計算を行なうように指定した
場合は、n回のうちn−1回は最犬昇速率探索170を
バイパスさせる働きを本処理機能19はもつ。
That is, when it is specified that the predictive calculation is to be performed once every n times, the processing function 19 has the function of bypassing the best speed increase rate search 170 for n-1 times out of n times.

次に最大昇速率探索170について説明する。Next, the maximum acceleration rate search 170 will be explained.

この処理機能は現在時刻を基準きして、予測時間決定1
03で決定された予測時間t,後までのロータ表面およ
びロータボアに発生する応力を時間刻み幅(τ1)で予
測してゆき、その都度、応力制限値と比較し、この間の
応力が制限値を越えない最大の昇速率を探索する機能で
ある。
This processing function uses the current time as a reference to determine the predicted time.
The stress generated on the rotor surface and rotor bore after the prediction time t determined in step 03 is predicted in time step width (τ1), and each time it is compared with the stress limit value, and the stress during this period exceeds the limit value. This function searches for the maximum acceleration rate that cannot be exceeded.

ここでいう昇速率とは昇速率仮定171により、予め準
備された複数個の昇速率の中から選択されるものである
The acceleration rate here is selected from a plurality of acceleration rates prepared in advance based on the acceleration rate assumption 171.

この複数個の昇速率は昇速率仮定171により、大きい
方から順番に応力予測172に渡される。
The plurality of acceleration rates are passed to the stress prediction 172 in order from the largest one based on the acceleration rate assumption 171.

この応力予測172の処理機能により、まず現在時刻よ
りτ1後のロータ表面およびボアの応力を予測し、予測
応力レベルチェック173で応力制限値と比較される。
The processing function of the stress prediction 172 first predicts the stress on the rotor surface and bore after τ1 from the current time, and compares it with the stress limit value in the predicted stress level check 173.

ここでの比較結果、両者の応力が制限値以下であれば応
力予測172にもどり、更にτ1後の応力を予測する。
As a result of this comparison, if both stresses are less than the limit value, the process returns to the stress prediction 172 and further predicts the stress after τ1.

このようにして、ある昇速率仮定値Nxに対してτ1間
隔でtP後まで応力を予測し、制限値と比較してゆくが
、もしロータ表面応力あるいはボア応力のどちらかが制
限値を越した場合には、処理を昇速率仮定171にもど
し、昇速率仮定値を変更し、同様に応力を予測する。
In this way, the stress is predicted at intervals of τ1 until after tP for a given acceleration rate assumption Nx, and compared with the limit value, but if either the rotor surface stress or the bore stress exceeds the limit value. In this case, the process is returned to the acceleration rate assumption 171, the assumed acceleration rate value is changed, and the stress is similarly predicted.

この場合、昇速率の仮定は大きい順になされ、予測時間
到達判断174では昇速率仮定値に対する応力予測値が
全予測期間ipに渡って制限値を越さない場合には、こ
のときの仮定した昇速率を最太昇速率として決定し、探
索を完了する。
In this case, the assumption of the acceleration rate is made in ascending order, and in the prediction time arrival judgment 174, if the stress predicted value for the assumed acceleration rate value does not exceed the limit value over the entire prediction period ip, the assumption of the acceleration rate at this time is The speed rate is determined as the maximum speed increase rate and the search is completed.

全ての昇速率仮定値に対して、応力が制限値を越す場合
は昇速率零を最太昇速率探索結果とする。
If the stress exceeds the limit value for all the assumed values of the acceleration rate, the acceleration rate of zero is set as the thickest acceleration rate search result.

なお、応力予測172の処理内容は前述の現在応力推定
161のそれに準じたものである。
Note that the processing content of the stress prediction 172 is similar to that of the current stress estimation 161 described above.

異なる点はタービン入口蒸気条件として、現在値でなく
予測値を用いる点、速度は現在値でなく昇速率仮定値に
対応して予測値を用いている点である。
The difference is that the turbine inlet steam condition uses a predicted value instead of the current value, and the speed uses the predicted value corresponding to the assumed speed increase rate instead of the current value.

このタービン入口蒸気条件を予測するためには、第9図
および(6)式で説明したように負荷変化量に対する蒸
気条件の変化量の比を学習した結果を利用する。
In order to predict this turbine inlet steam condition, the result of learning the ratio of the amount of change in the steam condition to the amount of load change is used as explained in FIG. 9 and equation (6).

すなわち昇速率の仮定値Nxに対する主蒸気温度の時間
変化率を求めると次式で表わされる。
That is, the time rate of change of the main steam temperature with respect to the assumed value Nx of the speed increase rate is expressed by the following equation.

危険速度判断164は現在のタービン速度が危険速度領
域にあるか否かを判断する機能であり、この判断結果は
次の最適昇速率決定165において重要な意味をもつ。
The critical speed determination 164 is a function of determining whether the current turbine speed is in the critical speed region, and the result of this determination has an important meaning in the next optimal speed increase rate determination 165.

なお、この最適昇速率決定165については既に述べた
とおりである。
Note that this optimum acceleration rate determination 165 has already been described.

以上説明したように、最適昇速率の設定はロτ1毎にガ
バナ10に対してなされるが、応力の現在値は周期τ1
で監視し、これが制限値を越した場合は速度保持が行な
われるため、予測時には考慮されなかった外乱等による
タービン入口蒸気条件の変動に対しても、タービン昇速
制御は安全に行なわれる。
As explained above, the optimum acceleration rate is set for the governor 10 every τ1, but the current value of the stress is set for the period τ1.
If the limit value is exceeded, the speed is maintained, so turbine speed increase control is performed safely even in the face of fluctuations in the turbine inlet steam conditions due to disturbances that were not taken into account at the time of prediction.

次に遮断器16がONの状態にある場合、すなわち負荷
制御系140の各処理機能について具体的に説明する。
Next, each processing function of the load control system 140 when the circuit breaker 16 is in the ON state will be specifically explained.

負荷制御系140において現在応力推定141現在応カ
レベルチェック142、計算モード判断143、最大負
荷変化率探索150の各処理方法は基本的には速度制御
系160のそれぞれの処理機能161,162,163
,170と同様である。
In the load control system 140, the processing methods of current stress estimation 141, current stress level check 142, calculation mode judgment 143, and maximum load change rate search 150 are basically performed by the respective processing functions 161, 162, 163 of the speed control system 160.
, 170.

ただ、速度制御系140では昇速率が最大値探索の対象
となるのに対し、負荷制御系160では負荷変化率が最
大値探索の対象となるだけのちがいである。
However, the only difference is that in the speed control system 140, the speed increase rate is the target of the maximum value search, whereas in the load control system 160, the load change rate is the target of the maximum value search.

最大負荷変化率探索150における負荷変化率仮定15
1は、負荷要求LRが現在負荷に対して負荷上昇要求で
あれば、予め準備した複数の負荷変化率のうち大きなも
のから順に仮定し、逆に負荷降下要求であれば、小さな
(負の変化率が大きな)ものから順に仮定してゆく。
Load change rate assumption 15 in maximum load change rate search 150
1 assumes that if the load request LR is a load increase request for the current load, it is assumed in order from the largest load change rate among multiple load change rates prepared in advance; Assumptions are made in descending order of the ratio.

次に最適負荷変化率決定144について説明する。Next, the optimum load change rate determination 144 will be explained.

本処理機能144は次の2つの機能を有している。This processing function 144 has the following two functions.

1つは最大負荷変化率探索150でτ1の周期で探索さ
れた負荷変化率をALR7に設定し、これを修正してゆ
き、もしnτ1間の途中で現在応力が応力制限値を越し
た場合は直に負荷保持する機能であり、いま1つは、主
蒸気条件に応じて負荷に上限を設ける負荷制限機能は主
蒸気温度あるいは再熱蒸気温度が低い状態で大きな負荷
をとった場合の低圧タービン最終段ブレードのエロージ
ョンを防止するための機能である。
One is to set the load change rate found in the maximum load change rate search 150 at a cycle of τ1 to ALR7 and correct it. If the current stress exceeds the stress limit value during nτ1, Another function is to directly hold the load, and the other is the load limiting function, which sets an upper limit on the load depending on the main steam conditions. This function is to prevent erosion of the final stage blade.

この負荷制限方法は第14図、第15図に示すように、
低圧タービン最終段湿り度の制限値より、主蒸気温度お
よび再熱蒸気温度の下限値を求め、この両制限値を満足
できなければ負荷を保持する方法である。
This load limiting method is as shown in Figures 14 and 15.
In this method, the lower limit values of the main steam temperature and the reheat steam temperature are determined from the limit value of the final stage humidity of the low-pressure turbine, and if both limit values cannot be satisfied, the load is maintained.

すなわち、第14図は主蒸気温度による負荷制限であり
、主蒸気圧力PMSにみあった下限値TMSL2以上の
主蒸気温度がなければ負荷保持をする。
That is, FIG. 14 shows load limitation based on the main steam temperature, and if the main steam temperature does not exceed the lower limit value TMSL2 matching the main steam pressure PMS, the load is maintained.

また第15図は再熱蒸気温度による負荷制限であり、負
荷Lにみあった下限値TRHL以上の再熱蒸気温度がな
ければ負荷保持をする。
Further, FIG. 15 shows load limitation based on the reheat steam temperature, and if the reheat steam temperature does not exceed the lower limit value TRHL that matches the load L, the load is maintained.

次に探室信号発生145について説明する。Next, the search room signal generation 145 will be explained.

蒸気条件変化率予測方法としては、第9図および(6)
式に示すような方法で蒸気条件変化率を学習し、これに
基づき将来値を予測する方法をとっている。
As a method for predicting the rate of change in steam conditions, Figure 9 and (6)
The method used is to learn the rate of change in steam conditions using the method shown in the formula and predict future values based on this.

しかし、ボイラに何らかの外乱が入り、蒸気条件が急上
昇した場合には(6)式から明らかなように、蒸気条件
の変化率を正常時よりも大きく学習し、記憶することに
なる。
However, if some kind of disturbance occurs in the boiler and the steam conditions suddenly rise, as is clear from equation (6), the rate of change in the steam conditions will be learned and stored at a rate greater than that under normal conditions.

このような場合には、応力を実際よりも大きく予測する
ことになり、実際の応力が制限値に対して十分小さいに
もかかわらず、長時間負荷保持現象を生じ、負荷上昇が
不可能さなる恐れがある。
In such a case, the stress will be predicted to be higher than the actual one, and even though the actual stress is sufficiently small compared to the limit value, a long-term load retention phenomenon will occur, making it impossible to increase the load. There is a fear.

探索信号発生145は、この現象を防止する機能である
The search signal generation 145 is a function to prevent this phenomenon.

この具体的方法は第16図に示すような探索信号ΔLE
Xを負荷に重畳させて、その時の蒸気条件の変化を(6
)式と同様に学習する。
This specific method uses the search signal ΔLE as shown in FIG.
By superimposing X on the load, the change in steam conditions at that time is expressed as (6
) in the same way as the formula.

この場合、探索信号により新たに学習した変化率(ΔT
Ma/ΔL EX)により、既に学習している変化率(
ΔTMS/ΔL)を修正する。
In this case, the rate of change (ΔT
Ma/ΔL EX), the rate of change that has already been learned (
ΔTMS/ΔL).

その修正方法は次式で示されるように重み係数βを用い
る。
The correction method uses a weighting coefficient β as shown in the following equation.

次に、この探索信号ΔLEXは最大負荷変化率探索周期
nτ1と同じ周期で発生させるが、その変化率 は次のようにして決定し、ALR7に設定する。
Next, this search signal ΔLEX is generated at the same period as the maximum load change rate search period nτ1, and its change rate is determined as follows and set in ALR7.

いま、高・中圧タービンのロータ表面およびボアの現在
応力を制限値で正規化した値のうち、絶対値が最大とな
るものをσMNと定義する。
Now, among the values obtained by normalizing the current stress on the rotor surface and bore of the high/intermediate pressure turbine by the limit value, the value having the maximum absolute value is defined as σMN.

すなわち次式で表わされる。That is, it is expressed by the following equation.

ここに、σLs:ロー夕表面応力制限値 σLB:ロータボア応力制限値 σHS:高圧タービンロータ表面応力 σ1s:中圧タービンロータ表面応力 σHB:高圧タービンロータボア応力 σ1B:中圧タービンロータボア応力 このσMNに応じて、第17図に示すような探索信号の
変化率LBXRを決定する。
Here, σLs: Rotor surface stress limit value σLB: Rotor bore stress limit value σHS: High pressure turbine rotor surface stress σ1s: Medium pressure turbine rotor surface stress σHB: High pressure turbine rotor bore stress σ1B: Medium pressure turbine rotor bore stress This σMN Accordingly, the rate of change LBXR of the search signal as shown in FIG. 17 is determined.

蒸気条件変化率学習104では、上記のように探索信号
による学習値修正機能をもっているが、それ以外に、学
習値を時間の経過とつれて忘れてゆく、いわゆる忘却特
性を持たせている。
The steam condition change rate learning 104 has a learning value correction function using a search signal as described above, but it also has a so-called forgetting characteristic in which the learning value is forgotten over time.

すなわち、新たに学習が行なわれるまでは次式で示す忘
却特性に従って、蒸気条件の学習値は忘却される。
That is, until new learning is performed, the learned value of the steam condition is forgotten according to the forgetting characteristic shown by the following equation.

(26),(27)式に従って、周期τ1で学習結果を
修正してゆけば、時定数τ1をもった忘却特性となる,
タービン起動時の併入後から低負荷域までは、負荷上昇
に対するタービン入口蒸気条件の応答、特に再熱蒸気温
度の昇温特性が大きく変化する。
According to equations (26) and (27), if the learning results are corrected with a period of τ1, a forgetting characteristic with a time constant of τ1 will be obtained.
The response of turbine inlet steam conditions to a load increase, especially the temperature increase characteristics of reheat steam temperature, changes significantly from the time of combustion at turbine startup until the low load range.

具体的には昇温の時定数が大きく変化する。Specifically, the time constant of temperature rise changes significantly.

このような場合にも蒸気条件変化率の学習機能を効果的
に利用するには、操作周期すなわち最適負荷変化率のA
LRへの設定周期の時定数の変化に対応させて、修正す
る必要がある。
In order to effectively utilize the steam condition change rate learning function in such cases, it is necessary to adjust the operation cycle, that is, the optimum load change rate A
It is necessary to make corrections in response to changes in the time constant of the period set to LR.

これを実現するために負荷制御系140の計算モード判
断143に第18図に示す機能をもたせる。
In order to realize this, the calculation mode determination 143 of the load control system 140 is provided with the function shown in FIG.

すなわち、低負荷域では最大負荷変化率探索周期0τ1
よりも大きくすることにより、大きな時定数をもつ蒸気
条件の応答を確実に学習した後、最大負荷変化率探索1
50を動作させる方法である。
In other words, in the low load region, the maximum load change rate search period is 0τ1
After learning the response of steam conditions with a large time constant by increasing the maximum load change rate search 1.
50.

第19図に本発明の他の実施例を示す。FIG. 19 shows another embodiment of the present invention.

この実施例は予測時間決定103′、及び併入許可判断
190′の部分が第2図と異なり、他の部分処理内容は
第2図に示したものと全く同様である。
This embodiment differs from FIG. 2 in the prediction time determination 103' and the annexation permission determination 190', but the other partial processing contents are exactly the same as those shown in FIG.

本実施例では併入許可判断を行なうとき、あらかじめ応
力予測の予測時間を決定せず、τ1周期刻みで応力予測
、及び予測応力レベルチェックを行なってゆき、予測応
力が実際に極太値に達したこ吉とを確認するまでこの処
理を繰り返して併入許可指令を発するようにしたもので
ある。
In this example, when making a decision to permit annexation, the prediction time for stress prediction is not determined in advance, and the stress prediction and predicted stress level check are performed every τ1 cycle, and the predicted stress actually reaches an extremely large value. This process is repeated until Kokichi is confirmed, and an order to permit annexation is issued.

まずタービンの昇速中に速度Nが定格速度NO付近に到
達すると予測時間決定103′では十分に大きな予測時
間を設定する。
First, when the speed N reaches around the rated speed NO during speed-up of the turbine, a sufficiently large prediction time is set in prediction time determination 103'.

(実際にはこの予測時間は無効とされる)。(In reality, this predicted time is considered invalid).

併入許可判断190lではまず初負荷併入仮定191に
て現時点で初負荷併入を行なったことを仮定し、次いで
応力予測192にて併入後の応力の将来値を予測する。
In the annexation permission determination 190l, it is first assumed in the initial load annexation assumption 191 that the initial load annexation has been carried out at the present time, and then the future value of stress after the annexation is predicted in the stress prediction 192.

次に予測応力が応力制限値を越えるか否かを予測応力レ
ベルチェック193で判断し、越えた場合には併入許可
判断の処理を中断して次の処理周期を待う。
Next, a predicted stress level check 193 determines whether the predicted stress exceeds the stress limit value, and if the predicted stress exceeds the stress limit value, the annexation permission determination process is interrupted and the next process cycle is waited.

越えない場合には応力極太値到達判断196にて予測応
力が極太値に達したか否かを判断し、達していない場合
には上記の応力予測192の処理に戻ってτ1刻みの応
力予測、及び予測応力レベルチェックの処理をくり返す
If the predicted stress does not exceed the maximum value, it is determined whether the predicted stress has reached the maximum value in the stress maximum value reaching judgment 196, and if the predicted stress has not reached the maximum value, the process returns to the stress prediction 192 described above and the stress is predicted in τ1 increments. and repeat the process of checking the predicted stress level.

応力極太値到達判断196は次のような判断を行なう。The stress maximum value reaching determination 196 makes the following determination.

いま、併入時をt工とすれば、併入後nτ1後の再熱蒸
気温度の予測値TRH(t■−nτ1)は次式で与えら
れる。
Now, assuming that the time of addition is t, the predicted value TRH (t■-n[tau]1) of the reheated steam temperature after n[tau]1 after the addition is given by the following equation.

TRH(t■+nrl)=TRH(tI)+(TMsI
TRH(tI))(I−e−/nτl/tC)・・・・
・(28)したがって、併入後の応力がピークとなるn
pは次式を満足する最小のnの値である。
TRH(t■+nrl)=TRH(tI)+(TMsI
TRH (tI)) (I-e-/nτl/tC)...
・(28) Therefore, n at which the stress after joining is at its peak
p is the minimum value of n that satisfies the following equation.

ただし、 σIS:中圧タービンロータ表面応力 σIB:中圧タービンロータボア応力 σLS:ロータ表面応力制限値 σLB:ロータボア応力制限値 そこで応力極太値到達判断196では(29)式を満足
するか否かを判断する。
However, σIS: Intermediate-pressure turbine rotor surface stress σIB: Intermediate-pressure turbine rotor bore stress σLS: Rotor surface stress limit value σLB: Rotor bore stress limit value Therefore, in the judgment 196 to reach the extreme stress value, it is determined whether the equation (29) is satisfied or not. to decide.

予測応力が応力制限値を越えないまま応力極太値に達し
た場合には併入許可195により併入許可指令15が出
され、しゃ断機16が閉じられる。
If the predicted stress reaches the maximum stress value without exceeding the stress limit value, the annex permission command 15 is issued by the annex permission 195, and the breaker 16 is closed.

初負荷併入後は予測時間決定103′は第2図103と
同様に予測時間を徐々に短縮させる。
After the initial load is added, the prediction time determination 103' gradually shortens the prediction time in the same manner as in FIG. 2 103.

以上の説明でわかるとおり、本発明では初負荷併入にあ
たり、応力の極大値までを予測し、それ以後の無駄な予
測をしないため、予測に必要な計算量を最小限に抑える
ことができ、計算機の負荷を軽減できるとともに、ター
ビン寿命消費を有効に用いた急速な負荷併入が可能とな
り、タービンの急速起動を可能とすることができる。
As can be seen from the above explanation, the present invention predicts the stress up to the maximum value when applying the initial load and does not make unnecessary predictions after that, so the amount of calculation required for prediction can be minimized. The load on the computer can be reduced, and the load can be added quickly by effectively using the turbine life consumption, making it possible to start up the turbine quickly.

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

第1図は本発明の熱応力予測タービン制御システムとこ
れに関連する制御システムおよびプランLとの入出力信
号の関係を示す、第2図は本発明の制御システムにおけ
る処理手順を示す、第3図はタービン第1段後のローク
およびケーシングの断面とその温度状態を示す、第4図
はロータの初期温度分布の決定方法を示す、第5図はロ
ータ表面およびボアに対する応力制限値を示す、第6図
は負荷併入直後のタービン入口蒸気温度の動特性と熱応
力の関係を示す、第7図は併入前予測時間を示す、第8
図は併入後予測時間を示す、第9図は蒸気条件変化率の
学習方法を示す、第10図は第1段後蒸気条件の推定方
法を示す、第11図はラビリンスパッキン部の熱伝達率
の計算方法を示す、第12図はロー夕の仮想分割円筒間
の熱収支の考え方を示す、第13図はロータ温度分布の
具体的計算手順を示す、第14図は負荷制限のための主
蒸気温度の下限値を示す、第15図は負荷制限のための
再熱蒸気温度の下限値を示す、第16図は探索信号を示
す、第17図は探索信号の変化率の決定方法を示す、第
18図は操作周期の決定方法を示す、第19図は本発明
の他の実施例を示すフローチャートである。 100・・・・・・熱応力予測タービン制御システム、
200・・・・・・高圧タービン、300・・・・・・
中圧タービン、400・・・・・・低圧タービン、50
0−・・・・・発電機、1・・・・−・高圧第1段後ラ
ビリンスパッキン部、2−・・・・・中圧第1段後ラビ
リンスパッキン部、3・・・・・・ボア(中心孔)、4
・−・・・最適昇速率、6・・・・・一最適負荷変化率
、7・・・・・・ALR、8・・・・・・瞬時目標速度
、9・・・・・・瞬時目標負荷、10・・・・・・ガバ
ナ、11・・・・・・加減弁、12・・・・・・アクチ
ュエータ、13・・・・・・弁位置指令、14・・・・
・・同期併入機能、15・・・・・・併入許可指令、1
6・・・・・・遮断器、17・・・・・・遮断器ON/
OFF状態、18・・・・・・負荷要求値、19・・・
・・・速度、20・・五・主蒸気、2,1・・・・・・
再熱蒸気、22・・・・・・加減弁位置、23・・・・
・・主蒸気圧力、24・・・・・・主蒸気温度、25・
・・・・・再熱蒸気温度、26・・・・・・高圧第1段
後ケーシング外壁温度、27・・・・・・高圧第1段後
ケーシング内壁温度、28・・・・・・高圧第1段後蒸
気圧力、29・・・・・・中圧蒸気室外壁温度、30・
・・・・・中圧蒸気室内壁温度、40・・・・・・ケー
シング、41・・・・・・ロー夕、140・・・・・・
負荷制御系、160・・・・・・速度制御系、150・
・・・・最大負荷変化率探索、1701・・・・・・最
太昇速率探索、101・・・・・・初期温度分布決定、
102・・・・・・応力制限値決定、103,103’
・・・・・・予測時間決定、104・・・・・・蒸気条
件変化率学習、105・・・・・・運転モード判断、1
06・・・・・・蒸気条件予測、107・・・・・・第
1段後蒸気条件計算、108・・・・・・ロータ表面熱
伝達率計算、109・・・・・・ロータ温度分布計算、
110・・・・・・ロータ熱応力計算、111・・・.
.・ロータ応力計算、112・・・・・ウステム停止判
断、141・・・・・・現在応力推定、142・・・・
・・現在応力レベルチェック、143・・・・・・計算
モード判断、144・・・・・・最適負荷変化率決定、
145・・・・・・探索信号発生、151・・・・・・
負荷変化率仮定、152・・・・・・応力予測、153
・・・・・・予測応力レベルチェック、154・・・・
・・予測時間到達判断、161・・・・・・現在応力推
定、162・・・・・・現在応力レベルチェック、16
3・・・・・・計算モード判断、164・・・・・・危
険速度判断、165・・・・・・最適昇速率決定、17
1・・・・・・昇速率仮定、172・・・・・・応力予
測、173・・・予測応力レベルチェック、174・・
・・・・予測時間到達判断、180・・・・・・定格速
度到達判断、190,191’−・・−・・併入許可判
断、191・・・・・・初負荷併入仮定、192・・・
・・・応力予測、193・・・・・・予測応力レベルチ
ェック、194・・・・・・予測時間到達判断、195
・・・・・・併入許可、196・・・・・・応力極太値
到達判断。
FIG. 1 shows the input/output signal relationship between the thermal stress prediction turbine control system of the present invention, the related control system, and Plan L, FIG. 2 shows the processing procedure in the control system of the present invention, and FIG. The figure shows the cross section of the rotor and casing after the first stage of the turbine and its temperature state. Figure 4 shows the method for determining the initial temperature distribution of the rotor. Figure 5 shows the stress limit value for the rotor surface and bore. Figure 6 shows the relationship between the dynamic characteristics of turbine inlet steam temperature and thermal stress immediately after load addition, Figure 7 shows the predicted time before load addition, and Figure 8
The figure shows the predicted time after joining, Figure 9 shows the learning method of the steam condition change rate, Figure 10 shows the estimation method of the steam condition after the first stage, and Figure 11 shows the heat transfer of the labyrinth packing part. Fig. 12 shows the concept of heat balance between the virtual divided cylinders of the rotor. Fig. 13 shows the specific calculation procedure for the rotor temperature distribution. Fig. 14 shows the method for calculating the rotor temperature distribution. Figure 15 shows the lower limit of main steam temperature. Figure 15 shows the lower limit of reheat steam temperature for load limiting. Figure 16 shows the search signal. Figure 17 shows the method for determining the rate of change of the search signal. FIG. 18 is a flowchart showing a method of determining the operation cycle, and FIG. 19 is a flowchart showing another embodiment of the present invention. 100...Thermal stress prediction turbine control system,
200... High pressure turbine, 300...
Medium pressure turbine, 400...Low pressure turbine, 50
0-... Generator, 1...- High pressure first stage rear labyrinth packing section, 2-... Medium pressure first stage rear labyrinth packing section, 3... Bore (center hole), 4
---Optimal acceleration rate, 6--Optimal load change rate, 7--ALR, 8--Instantaneous target speed, 9--Instantaneous target Load, 10...Governor, 11...Adjustment valve, 12...Actuator, 13...Valve position command, 14...
... Synchronous annexation function, 15... annexation permission command, 1
6... Breaker, 17... Breaker ON/
OFF state, 18... Load request value, 19...
...Speed, 20...5.Main steam, 2,1...
Reheat steam, 22... Control valve position, 23...
・・Main steam pressure, 24・・・・Main steam temperature, 25・
... Reheat steam temperature, 26 ... High pressure first stage rear casing outer wall temperature, 27 ... High pressure first stage after casing inner wall temperature, 28 ... High pressure Steam pressure after 1st stage, 29... Medium pressure steam chamber outer wall temperature, 30.
...Intermediate pressure steam indoor wall temperature, 40...Casing, 41...Lower temperature, 140...
Load control system, 160...Speed control system, 150.
... Maximum load change rate search, 1701... Maximum acceleration rate search, 101... Initial temperature distribution determination,
102... Stress limit value determination, 103, 103'
...Determination of predicted time, 104...Steam condition change rate learning, 105...Operation mode judgment, 1
06...Steam condition prediction, 107...1st stage post-steam condition calculation, 108...Rotor surface heat transfer coefficient calculation, 109...Rotor temperature distribution calculation,
110... Rotor thermal stress calculation, 111...
..・Rotor stress calculation, 112...Ustem stop judgment, 141...Current stress estimation, 142...
...Current stress level check, 143...Calculation mode judgment, 144...Optimum load change rate determination,
145... Search signal generation, 151...
Load change rate assumption, 152... Stress prediction, 153
...Predicted stress level check, 154...
... Judgment of arrival of predicted time, 161 ... Current stress estimation, 162 ... Current stress level check, 16
3... Calculation mode judgment, 164... Critical speed judgment, 165... Optimal acceleration rate determination, 17
1...Acceleration rate assumption, 172...Stress prediction, 173...Predicted stress level check, 174...
... Judgment of reaching predicted time, 180... Judgment of reaching rated speed, 190, 191'-... Judgment of permission to join, 191... Initial load assumption, 192 ...
... Stress prediction, 193 ... Predicted stress level check, 194 ... Judgment of arrival of predicted time, 195
... Permission to annex, 196 ... Judgment that the stress has reached the maximum value.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 タービン駆動用作動流体発生源と、これから発生す
る作動流体の流量を制御する弁と、該流体によって動作
するタービンと、これと機械的に接続された発電機から
なる発電設備に適用され、作動流体の状態変化により該
タービンに発生する応力を計算し、該計算応力に応じて
運転する発電設備の制御システムにおいて、タービン速
度が定格速度に達したとき負荷併入後にタービンロータ
に発生する応力を予測する手段と、該予測応力が制限値
以内であるとき前記発電機への負荷併入の許可を発する
手段を有し、該タービン駆動用作動流体の状態により負
荷併入後の発生応力が極太値に達する時間を算出し、こ
の時間を前記応力予測の予測時間とすることを特徴とす
るタービン発電所の負荷併入方法。 2 タービン駆動用作動流体発生源と、これから発生す
る作動流体の流量を制御する弁と、該流体によって動作
するタービンと、これと機械的に接続された発電機から
なる発電設備に適用され、作動流体の状態変化により該
タービンに発生する応力を計算し、該計算応力に応じて
運転する発電設備の制御システムにおいて、タービン速
度が定格速度に達したさき負荷併入後所定時間刻み幅で
のタービンロータ応力の将来値を順次予測する手段を有
し、該応力の予測値が極太値に達し且つ該極太値が制限
値以内であるとき前記発電機への負荷併入を許可するこ
とを特徴とするタービン発電機の負荷併入方法。
[Claims] 1. A power generation system consisting of a working fluid generation source for driving a turbine, a valve that controls the flow rate of the working fluid generated from the source, a turbine operated by the fluid, and a generator mechanically connected to the turbine. In a control system for power generation equipment, which is applied to equipment and calculates the stress generated in the turbine due to changes in the state of the working fluid, and operates the turbine according to the calculated stress, when the turbine speed reaches the rated speed, the turbine is means for predicting the stress generated in the rotor; and means for issuing permission to add load to the generator when the predicted stress is within a limit value; A method for adding load to a turbine power plant, characterized in that the time when the subsequent generated stress reaches an extremely large value is calculated, and this time is used as the predicted time for the stress prediction. 2 Applicable to power generation equipment consisting of a working fluid generation source for driving a turbine, a valve that controls the flow rate of the working fluid generated from the source, a turbine operated by the fluid, and a generator mechanically connected to the turbine. In a control system for power generation equipment that calculates the stress generated in the turbine due to changes in the state of the fluid and operates the turbine according to the calculated stress, the turbine is operated at a predetermined time interval after the turbine speed reaches the rated speed and after the load is applied. It has a means for sequentially predicting future values of rotor stress, and when the predicted value of the stress reaches an extremely large value and the extremely large value is within a limit value, the load addition to the generator is permitted. How to add load to a turbine generator.
JP8204078A 1978-07-07 1978-07-07 Load addition method for turbine power plant Expired JPS586041B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8204078A JPS586041B2 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Load addition method for turbine power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8204078A JPS586041B2 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Load addition method for turbine power plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5510035A JPS5510035A (en) 1980-01-24
JPS586041B2 true JPS586041B2 (en) 1983-02-02

Family

ID=13763397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8204078A Expired JPS586041B2 (en) 1978-07-07 1978-07-07 Load addition method for turbine power plant

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS586041B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0552427U (en) * 1991-12-17 1993-07-13 小松フォークリフト株式会社 Lubrication structure in mission equipment

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2521517Y2 (en) * 1988-09-30 1996-12-25 アルプス電気株式会社 Automatic gain control circuit
CN1058768C (en) * 1998-02-26 2000-11-22 新华控制技术(集团)有限公司 Digital control system for high pressure fire-resistant fluid of 200 MW turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0552427U (en) * 1991-12-17 1993-07-13 小松フォークリフト株式会社 Lubrication structure in mission equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5510035A (en) 1980-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2774301B2 (en) Method and apparatus for controlling the gap
JPS581243B2 (en) How to operate a turbine
JP5193197B2 (en) Gas turbine operating method and gas turbine for carrying out the method
JPH0561502A (en) Plant control system
JPH0521241B2 (en)
JP3673017B2 (en) Steam turbine start control device
US10100679B2 (en) Control system for managing steam turbine rotor stress and method of use
RU2193671C2 (en) Turbine control device and method to control turbine loading cycle
JPS586041B2 (en) Load addition method for turbine power plant
CN106948890A (en) A kind of method of warming up suitable for high pressure combined launch Turbo-generator Set
US6522990B1 (en) Methods and apparatus for reducing temperature overshoot
JPH0160721B2 (en)
JPS5825842B2 (en) Turbine startup method based on thermal stress prediction calculation
JPS581245B2 (en) Rotor stress prediction turbine control system
JPS6149481B2 (en)
JPS5932642B2 (en) Rotor stress prediction turbine control system
JPS6059402B2 (en) Rotor stress prediction turbine control system
JPS6053161B2 (en) Turbine minimum life consumption scheduled start-up method
JPS6047802A (en) Turbine monitor control system for estimating rotor stress
JPS6079106A (en) Starting control method for turbine
JP2678216B2 (en) Thermal power plant startup operation support device
Yang et al. A prediction method of temperature distribution and thermal stress for the throttle turbine rotor and its application
JPS6396401A (en) Power plant starter
JPS6017205A (en) Turbine control method
JPS5867906A (en) Method for controlling thermal stress of a rotor