JPS59115404A - 蒸気タ−ビンにおける蒸気弁の開度位置制御装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はサーボ弁と電磁弁を並列設置して蒸気弁の急速
動作を可能にした、蒸気タービンにおける蒸気弁の開度
位置制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

蒸気タービンにおける主蒸気止め弁および再熱蒸気止め
弁の主目的は、緊急時に急速閉鎖して蒸気タービンへの
流入蒸気を遮断することＫあるが、タービン起動時の回
転数制御および低負荷時の負荷制御にも使用される。

蒸気タービンの負荷制御をノズルガバニングにより行な
う場合、分割されたノズルとこれに対応する蒸気加減弁
を順次閉いて行くが、この蒸気加減弁でタービンを起動
すると、最初に開く弁だげでタービン回転数と負荷を制
御することになり、タービンケーシングは蒸気の流れる
部分だけが局所的に加熱され、厳しい熱応力を受ける。

この熱応力を緩和するための運転方法として全周噴射運
転法があり、これには主蒸気止め弁の主弁に副弁を内蔵
させる方法と、全ての蒸気加減弁を同時に開いて行なう
方法とがある。

また、石炭だきボイラに再熱蒸気タービンを組合せて使
用する場合、再熱蒸気タービンの負荷変動対策として、
タービンバイパスシステムが設ケられることが多い。こ
のタービンバイパスシステムは、タービン起動時に、主
蒸気を主蒸気ラインから再熱ラインを通して復水器へバ
イパスするもので、タービンが起動する前に、再熱ライ
ンの圧力はある程度、上昇する。従って、タービン起動
と同時に再熱蒸気止め弁、インタセプト弁および再熱ラ
インの制御弁を開くと、タービンバイパスシステムから
の蒸気が制御弁を通して蒸気タービンに流入し、タービ
ンを暴走させることになるので、これを避けるため、再
熱蒸気止め弁の主弁にも副弁を内蔵させ、この副弁の開
度位置を主蒸気止め弁の開度に合せて制御することによ
って、タービン起動時の回転数および負荷を制御するよ
うにしている。

上記した主蒸気止め弁の副弁と、再熱蒸気止め弁の副弁
はいずれも、タービン起動時におけるタービン回転数制
御と、低負荷時の負荷制御を行なうだけのものであり、
蒸気加減弁やインターセプト弁のように負荷遮断時の急
速閉鎖や、単独運転時のタービン回転数制御を行なうも
のではないから、それほど速い制御性を必要としない。

このため、これらの蒸気弁ではアクチェータを直接サー
ボ弁で開閉制御するようにしている。

第１図は全周噴射および部分噴射運転機能を有する復水
蒸気タービンの制御装置を示している。

同図において、ボイラ１で発生した蒸気は、副弁を有す
る主蒸気止め弁２またはこれをバイパスする主蒸気止め
弁（副弁なし）３を通り、蒸気加減弁４を経て蒸気ター
ビン５に導入され、これを回転させて発電機６を駆動す
る。蒸気タービン５で仕事を終えた蒸気は復水器７にお
いて凝縮され、図示を省略したラインを通して再びボイ
ラ１に導入される。

蒸気タービン５０回転数は、それに直結した検出歯車８
と電磁ピックアップ９によって検出され、周波数／電圧
変換器１０により電圧信号に変換された後、速度設定器
１１からの信号と共に加算器１２にインプットされる。

加算器１２の出力端に生ずる誤差信号は主蒸気止め弁速
度設定車回路１３と蒸気加減弁速度段定率回路１４を経
た後、夫々、全周噴射／部分噴射切替バイアス回路１５
からの信号と共に加算器１６　、１７において加算され
る。上記バイアス回路１５は部分噴射運転時には加算器
１６に向けてバイアス信号を出力し、主蒸気止め弁２を
全開させる。また、全周噴射運転時には加算器１７に向
けてバイアス信号を出力して蒸気加減弁４を全開させる
ものである。

加算器１６の出力と弁テスト信号発生参加の出力は低値
優先回路２１でいずれか一方を選択され、開度指令信号
Ａとして加算器ｎにおいて実際の弁開度位置信号Ｂと比
較される。この加算器２２の出力端に生ずる誤差信号は
プリアンプｎでゲイン調整された後、パワーアンプ別に
おいてサーボ弁の駆動に必要な電流信号に増幅された後
、サーボ弁部に入力され、アクチェータがを駆動して主
蒸気止め弁２の副弁の開度位置を制御する。また、主蒸
気止め弁２の開度は位置検出用差動トランス２７によっ
て検出され、復調器部で交流信号から直流信号に変換さ
れた後、弁開度位置信号Ｂとして加算器乙に負帰還され
る。四は主蒸気止め弁３のアクチェータを示す。

一方、加算器１７の出力は負荷制限器間の出力と共に低
値優先回路３１に導かれ、その出力は加算器３２、プリ
アンプ３３、パワーアンプあ、サーボ弁３５を経てアク
チェータ３６に入力され、蒸気加減弁４を制御する。ま
た、蒸気加減弁４の実際の開度位置は差動トランス３７
によって検出され、復調器あにより直流信号圧変換され
た後、加算器３２に負帰還される。

〔背景技術の問題点〕

上述したように従来のタービン制御装置においては、サ
ーボ弁５の出力によってアクチェータ部を駆動すること
により、主蒸気止め弁２の開度を制御するようにしてい
る。

この場合、蒸気タービンの容量が大きくなるにつれて蒸
気弁のアクチェータの容量も大きくなり、従ってサーボ
弁も大容量のものが必要となるが、　　　゛サーボ弁の
容量をあまり太き（することは、その性能上、好ましく
ない。

また、通常のタービン起動時の回転数、負荷制御に際し
ては現用のサーボ弁容量で十分であるが、蒸気弁の弁テ
スト時にはサーボ弁の容量が小さいとボイラに悪影響を
与えることになる。すなわち、一般に蒸気弁の開閉テス
トに際しては数％の負荷変動を生じ、これによってボイ
ラに影響を及ぼすことになる。このボイラへの影響を最
小限とするには蒸気弁の開→閉および閉→開動作を４〜
１０秒に押えることが望ましいが現用のサーボ弁ではこ
の時間内で開閉動作を完了させることができない。

〔発明の目的〕

そこで本発明は背景技術における上述の如き不都合を除
去すべくなされたもので、サーボ弁の大容量化を伴なう
ことなく、弁テスト時の開閉時間の短縮化を可能にした
蒸気タービンにおける蒸気弁の開度位置制御装置を提供
することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明の装置は、上記目的を達成するため、蒸気タービ
ンの蒸気弁を駆動するアクチェータに制御油を導入し、
あるいはそれから制御油を排出するサーボ弁に並列して
電磁弁を設置し、タービン起動時の昇速制御や負荷上昇
等の正常制御時にはサーボ弁のみによってアクチェータ
を制御し、弁テスト時のように急速開閉を必要とする場
合にはサーボ弁と電磁弁とを同時に作動させて制御油の
アクチェータへの導入あるいはそれからの排出を行なわ
せるよう構成したことを主たる特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、第２図を参照して本発明の詳細な説明する。なお
、同図中、第１図における部品と同一部品にはそれらと
同じ符号を付しである。

第２図において、主蒸気止め弁２に対する開度指令信号
Ａは加算器ｎにおいて、実際の弁開度位置信号Ｂと比較
され、その誤差信号はプリアンプおで制御上必要なゲイ
ンに調整された後、パワーアンプ冴に入力され、サーボ
弁５の駆動に適した電流信号に変換されてサーボ弁部の
ムービングコイル２５ａにインプットされる。

パワーアンプＵの出力は、弁テスト時のように大きな開
度指令値が入力された場合には検出器４０ａ、４０ｂの
いずれかを飽和させ、接点回路４１ａ。

４１ｂを閉路させる。これらの接点回路は電源４２と電
磁弁４３のコイル４３ａ、４３ｂ間に介挿されており、
検出器４０ａが飽和した時はコイル４３ａを励磁し、検
出器４０ｂが飽和した時はコイル４３ｂを励磁して電磁
弁４３を作動させる。４４ａ、４４ｂは弁テスト時の弁
開閉時間調整用のオリフィスを示す。

電磁弁４３とサーボ弁５は制御油Ｐ。とアクチェータ部
のピストン２６ａ下面の間に並列して接続されている。

アクチェータのピストン２６ａは閉鎖用ばね２６ｂによ
り下方へ向うバイアスを加えられており、制御油Ｐ。が
アクチェータ内に導入されると、ばね２６ｂの力に打勝
って上昇する。このピストン２６ａの動きはピストンロ
ッド２６ｃに連結した位置検出用差動トランス２７によ
って検出され、復調参列で交流信号から直流信号に変換
された後、実際の弁開度位置信号Ｂとして加算器２２に
インプットされる。

上述のように構成した本発明の蒸気弁の開度位置制御装
置において、タービン起動時の昇速制御や負荷上昇等の
正常制御時には、サーボ弁５によってアクチェータ部を
制御する。

すなわち、パワーアンプ冴からサーボ弁５のムービング
コイル２５ａに弁開方向の信号が与えられると、制御油
Ｐ。はサーボ弁のスプール弁２５ｂを通ってアクチェー
タ部に流れ込みピストン２６ａを押上げ、ピストンロッ
ド２６ｃに直結した主蒸気止め弁の副弁を開く。この場
合、ピストン２６ａの位置は位置検出用差動トランスｎ
によって電気信号に変換され、復調器路を介して加算器
２２に負帰還されるので、ピストン２ｔ３ａひいては主
蒸気止め弁の副弁は開度指令信号Ａに応じた開度に保持
される。

開度指令信号Ａが減少した場合には、パワーアンプＵの
電流値は減少し、サーボ弁５のスプール弁２５ｂは上記
と反対方向へ動き、アクチェータ２６内の制御油はスプ
ール弁２５１）を通してドレンに流れるので、副弁は閉
鎖用ばね２６ｂの作用により閉方向へ移動する。

次に、弁テスト時等において、開度指令値が全閉から全
開へ大きく変化した場合には、パワーアンプＵの電流値
は検出器４０ａの設定値を越して飽和状態に達し、接点
回路４１ａが閉路するので、電磁弁４３のコイル４３ａ
が励磁され、スプール弁４３ｃが動作して制御油Ｐ。は
電磁弁４３を通してアクチェータに流入する。その際、
パワーアンプＵの出力によってサーボ弁５のムービング
コイル２５ａには弁開方向の信号が与えられているので
、制御油Ｐｏはサーボ弁５を通してもアクチェータかに
流入し、ピストン２６ａを押上げる。

一方、開度指令値が全開から全閉へ大きく変化した場合
には、パワーアンプ別の電流が検出器４０ｂの設定値を
越えて飽和状態に達し、接点回路４１ｂが閉路するので
、電磁弁４３のコイル４３ｂは励磁され、スプール弁４
３ｃの動作によってアクチェータが内の制御油Ｐ。はス
プール弁４３ｃを通してドレン側へ排除される。その際
、パワーアンプＵの出力によってサーボ弁５のムービン
グコイル２５ｂには弁開方向の信号が与えられているの
で、アクチェータが内の制御油はサーボ弁５を通しても
ドレン側へ排除される。従って、ピストン２６ａひいて
は主蒸気止め弁の副弁は短時間のうちに全閉する。

このように、本発明装置においては、精度の高い制御性
が要求される微小開度の制御はサーボ弁によって高精度
制御を行ない、弁テスト時のように迅速な開閉動作が要
求される場合には、サーボ弁の電流値を検出し、その電
流値が規定値を越えたことを条件としてサーボ弁に並列
設置した電磁弁を作動させることにより、サーボ弁と電
磁弁を同時作動させるものであるから、ボイラに悪影響
を及ぼすことなく、短時間で主蒸気止め弁の副弁を開閉
することができる。

なお、以上の説明では、本発明を主蒸気止め弁の開度位
置制御に適用する例につき述べたが本発明はこれに限定
されるものではなく、再熱蒸気止め弁等の開度位置制御
にも適用できる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によればサーボ弁の容量を大きく
することなく、弁テスト時等に必要とされる規定の開閉
時間を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は復水蒸気タービンの制御装置を例示する系統図
、第２図は本発明装置の要部の実施例を示す系統図であ
る。 １・・・ボイラ、２，３・・・主蒸気止め弁、４・・・
蒸気加減弁、５・・・蒸気タービン、６・・・発電機、
７・・・復水器、８・・・検出歯車、９・・・電磁ピッ
クアップ、１０・・・変換器、１１・・・速度設定器、
１２　、１６　、１７　、２２゜３２・・・加算器、１
．３　、１４・・・速度段定率回路、１５・・・バイア
ス回路、加・・・弁テスト信号発生器、２１　、３１・
・・低値優先回路、乙、３３・・・プリアンプ、ｕ、３
４・・・パワーアンプ、５，３５・・・サーボ弁、２６
．３６・・・アクチェータ、２７　、、３７・・・位置
検出用差動トランス、あ、３８・・・復調器、４０ａ、
４．Ｏｂ・・・検出器、４１ａ、４１Ｊ・・・接点回路
、４２・・・電源、４３・・・電磁弁、４４ａ・、４４
ｂ・・・オリフィス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンの蒸気弁を駆動するアクチェータと、
   これに制御油を導入排出させるサーボ弁と、このサーボ
   弁に並列設置され前記蒸気弁の急速開閉に際して前記サ
   ーボ弁と同時作動を行なう電磁弁とからなる蒸気タービ
   ンにおける蒸気弁の開度位置制御装置。 ２、アクチェータのピストンの位置に応じた出力を生ず
   る位置検出用差動トランスと、このトランスの出力に基
   いて得られる弁開度位置信号および開度指令信号の誤差
   を出力する加算器と、この加算器出力を増幅してサーボ
   弁に制御信号を出力するパワーアンプと、このパワーア
   ンプの出力が規定値を越えて増加または減少した際に作
   動する１対の検出器と、これらの検出器の出力によって
   作動して電磁弁に制御信号を入力させる１対の接点回路
   とを備えたことを特徴とする蒸気タービンにおける蒸気
   弁の開度位置制御装置。