JPS5947601A - 自動バンプレス切替装置 - 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】 本発明は、自動バンプレス切替装置に関し、特に、たと
えばＬＮＧ冷熱利用発電プラントの制御においてプラン
ト起動時の前圧制御から起動後の背圧制御への制御モー
ド切替を制御信号に不連続変化を生じさせないで自動移
行させることのできるバンプレス切替装置に関する。

第１図は本発明装置を適用する制御対象の一例を示すも
ので代表的な発電ブラントの・階成例を示す。第１図に
おいて、参照符号■は液流体供給管、２は流量調節弁、
３は蒸発器、４はタービン入口配管、５はガバナ弁、６
はタービン、７はノくイノくス弁、８はタービン排気配
管、９は発電機、、ｌＯは流量負荷、１１はタービン前
圧検出器、１２む上前圧制御用ＰＩ制御器、１３はター
ビン背圧検出器、１４はＰ１制御器、１５は制御モート
切替装置、１６は流量調整弁用操作機、１７はガ・くす
弁用操作機、１８はバイノくス弁用操作機、１９は背圧
制御用ＰＩ制御器である。

第１図のプラントの動作について説明する・タービン６
の作動流体の供給源は、液流体供給管１である。液流体
は流量調節弁２を通して蒸発器３に送出され、ガス化さ
れた後タービン入口配管４に導かれる。通常運転におい
ては、タービン入口配管４内のガスはガノくす弁５を通
じてタービン６に作動流体として供給され、タービン６
は発電機９を駆動する・ タービン６が起動以前の運用にお（・て（ま、タービン
人口側配管４内のガスは〕（イノ（ス弁７を通じてター
ビン排気配管８に送出される。要するにガスは流体負荷
１０の要求に応じて常に送１Ｂ続？テさ）ｔろ。

続いて、制御系について説明する。

タービン入口配管４内のガス圧力を定められた値Ｋ　制
御するためにタービン前圧検出器１１を設け、これより
発生される前記検出信号（まＰＩ　ｉｌＪ御器１２なら
びにＰＩ制御器１９に送出される。ＰＩ制御器１２なら
びにＰＩ制御器１９の出カイ言号Ｇま制御モード切替装
置１５に送出される。

一方、タービン排気配管８内のガス圧力を定められた値
に制御するためにタービン背圧検出器１３を設け、これ
より発生される背圧検出信号な′！、Ｐ■制御器１４に
送出される。ＰＩ制御器１４の出力信号は制御モード切
替装置１５に送出される。ここで、制御モードとは前圧
制御および背圧宙１］御の２つの場合を云う。

「前圧制御」は、制御モード切替装置？Ｊ、１５の内部
で要求流量に見合う液流量制御信号を発生させ、該信号
を流量調節弁用操作器１６に送出し、こσ〕操作−１６
によって流量調節弁２の流量を一定に制御せしめる。ま
た、この条件のもとでクーピン前圧を一定に制御するこ
とが目的である。

タービン前圧を一定に制御する手段としてしま制御モー
ド切替装置１５においてＰ　Ｉ　ｊｔｉｌｌ　（ｎ１１
器１２より送入された制御信号をガノくす弁用操作器１
７或〜・はバイパス弁用操作器１８に送出するよう接続
せしめ（別途切替装置による）、タービン前圧力；目標
値よりも低下する際は操作器１７によりガノくす弁５を
、或いは操作器１８によってノくイノくス弁７をいずれ
も閉じる方向に操作せしめタービン入口配管４の内圧を
一定に制御する。

したがって、タービン排気配管８の内圧は上流からの流
入と流量負荷１０への流出との偏差にもとづいて変動す
るがそれを問題としなし・場合に適用する。

たソし、制御モード切替装置１５にお〜・てＰＩ制御器
１４かも送入される信号を操作器１６に接続せしめれば
、背圧制御にも拡張できる。

他方、「背圧制御」は、タービン排気配管８の内圧を一
定に制御することを目的とする。

これを達成する手段として、制御モード切替装置１５に
おいてＰＩ制御器１４より送入された制御信号を操作器
１７或いは操作器１８に送出するよう接続せしめ（別途
切替装置による）、タービン背圧が目標より低下する際
は、操作器１７によリガバナ弁５を或いは操作器１８に
よりバイパス弁７をいずれも開く方向に操作せしめター
ビン排気配管８の内圧を一定に制御する。

したがって、タービン入口配管４の内圧は流量調節弁２
からの流入とガバナ弁５或いはバイパス弁７からの流出
との偏差によって変動するため、制御モード切替装置１
５においてＰＩ制御器１９より送入される制御信号を操
作器１６に送出するよう接続せしめ、タービン前圧が目
標値よりも低下する際は、操作器１６により流量調節弁
２を開く方向に操作せしめ、タービン前圧を一定に制御
する。

第２図は制御モード切替装置１５の特に、ガノ（す弁５
を閉止し、バイノくス弁７のみによってタービンバイパ
ス運転を行なっている場合の構成例を示している。第２
図において、参照符号２０しま切替スイッチ、２１は制
御モード指令器、２２をま手動調節器、２３は切替スイ
ッチ、２４は自動・手動指令器を示している。

今、第１図のシラ／トの運転状態は、１）ＩＳ記制御モ
ードにあると仮定する。

前記制御用ＰＩ制御器１２の出力信号は切替スイッチ２
０の端子ｆに、ＰＩ制御器１４σ）出力信号は切替スイ
ッチ２０の端子すにそれぞれ送出される。切替スイッチ
２０は制御モード指令器２１から送入されるモード切替
信号により「前圧制御」では端子ｆに印加された信号を
、「背圧制御」ならば端子すに印加゛された信号を二者
択一して出力端子ａに出力する。

切替スイッチ２３は自動・手動指令器２４から送入され
る切替信号により、「自動」のときは切替スイッチ２０
から送入される制御信号・へ「手動」のときは手動調節
器２２から送入される制御信号を二者択一してバイパス
弁用操作器１８に送出する。

以上の要素相互間の従来の結合関係により、当初の前圧
制御モードから背圧制御モードに移行する際は手動調節
段階を含む次の手順で行う必要があり、応々にして制御
対象の応答特性により手動調整の難易が左右されたり、
２ケ所以上の操作端に関して同時に切替不能であったり
の不具合があった。

（１）手動調節器２２の出力を、切替スイッチ２゜から
出力する前圧制御の自動制御信号と一致するように合わ
せ、自動・手動指令器２４を「自動」から「手動」に選
択する。

（２）切替先に予定されたＰＩ制御器１４の出力が、手
動調節器２２によるバイパス弁７の操作にもとづく制御
効果によって手動調節器２２の出力ｍと殆んど一致する
よう手動調節器２２を（１）に引続いて調節する。

（３）信号が一致した時点で制御モード指令器２１を背
圧制御モードに選択し、切替スイッチ２０の出力にＰｌ
ｆ制御器１４の出力を接続せしめる。

（４）自動・手動指令器２４を「手動」から「自動」に
選択し、切替スイッチ２３の出力ｃｓに目動制御信号ａ
を接続せしめ、本格的な背圧ＲｊｌＪ御モードの運転に
移行する。

このような手動介入の多い運転モード移行方法を行う理
由は、切替スイッチによって操作器１８に送出する制御
信号が不連続的に急変することを防ぐ「バンプレス切替
」を意図することによる。

本発明は上記の多くの手動操作を自動化して運転を容易
ならしめ、かつ同時に２ケ所以上の操作端に関して連動
的に切替を可能とした装置を目的とする。

以下第３図ないし第５図に例示した本発明の好適な実施
例について詳述する。

第３図にはバイパス弁７に関連する本発明切替装置１０
０の具体的構成例を示したが流量調整弁２に関連する装
置も同一構成を有しているので詳細は省略しである。ま
た第３図において第１図および第２図と同一または同等
の要素は同一参照符号で示しである。

第３図において、参照符号３ｏはレートリミッタ、３１
は偏差器、３２は絶対値発生器、３３は誤差設定器、３
４は比較器、３５はフリップフロップ要素、３６はＡＮ
Ｄ要素、：３７は切替スイッチ、３８は反転微分器、ｉ
ｏｏは切替回路である。

作用について、バイパス弁７に関連し、制御モードを「
前圧制御モード」から「背圧制御モード」へ切替える場
合を例にして説明する・ 制御モード指令器２１は「前圧」および「背圧」と名付
けられた選択用の押ボタンを有し、いずれを押す場合も
ワンショット信号を発生し、この信号を切替スイッチ２
０およびフリップフロップ要素３５のセラＩ・端子Ｓに
それぞれ送出する。切替スイッチ２０は入力端子ｆがら
入力端子すに切替り、当初ＰＩ制御器１２の出力を出力
端子ａに接続していた状態がらＰＩ制御器１４の出力を
出力端子ａに接続する状態に瞬時的に変わる。

一方、フリップ７０ツブ要素３５の出力は、制御モード
指令器２１からのワンショット信号にもとづいて「ＯＮ
」の状態となり、ＡＮＤ要素３６の下段端子に出力信号
を送出する。先述の切替スイッチ２０が出力する制御信
号は切替スイッチ３７の移行完了側の入力１１，１子Ｎ
、レートリミッタ３０の入力端子、および偏差器３１の
（＋）側端子にそれぞれ送出される。

レートリミッタ３０は第４図に示したように、入力信号
ｅｉおｊζび出力信号Ｃ８を受ける偏差器４０と、リミ
ツク伺倍率器４１と、積分器４２とを備えている。

偏差器４０は、入力信号ｅ、と積分器４２の出力信号ｅ
。を入力として受け、両者の偏差を演算し、偏差信号な
レートリミッタ付き倍率器４１に送出する。

レートリミッタ向き倍率器４１ば、その入力信号を少な
くとも１０倍以上の適当に定めた倍率で増巾した後、増
巾した信号値が正または負の予め設定したりミツ１〜値
を超える場合はリミット値に等しい信号を出力する要素
である。

積分器４２は、ＩＪ　ミッタ付き倍率器４１の出力信号
を受け、これを時間に関して積分し、結果を出力信号Ｃ
８とじて偏差器４０にフィードバックすると同時にレー
トリミッタ出力信号として関係する他の要素、即ち本発
明においては偏差器３１および切替スイッチ３７に送出
する。

積分器４２における時間に関する積分演算は予め設定す
る「積分時間Ｔ」によって行われるので第４図の入力信
号ｅｉが例えば正の方向に急速に変化し、偏差器４ｏの
出力信号がリミッタ利き倍率器４１の有する比例帯の範
囲外、即ち正のリミット値となるときは、積分器４２の
出力信号ｅ。

は時間経過に比例して正の方向に増加し、いずれ入力信
号ｅ、と出力信号ｅ。が近接して偏差信号が小さくなり
前記比例帯の範囲内になると積分器４２の出力信号は、
次式による変化となる。

したがって、積分器４２の出力信号ｅ。は、これがレー
トリミッタの入力信号Ｃｔに一致する値まで増加した時
点で変化を終る（第５図参照）０レートリミッタ：３０
の出カイ言号Ｃ８＆ｊ、切替スイッチ３７の移行中側端
子Ｍおよび前述の偏差器３１の（−）側端子に送出され
る。偏差器３１は２つの入力信号の差を演算し、出力信
号を絶対値発生器３２に送出する。この差の演算は偏差
器：３１の代りにレートリミッタ３０の偏差器４０を用
いてもよい。

一対値発生器゛′（ま入力信号″絶対イ１″！、を拐Ｉ
算し・出力信号を誤差設定器３３に設定された比較対象
信号と共に比較器３４０入力として送出される。

比較器３４は、前記２つの入力信号の大きさを比較し、
絶対値発生器３２の出力が誤差設定器３３の出力より犬
のときは「ＯＮ」の出力信号を、小のときはｒ　ＯＦＦ
　Ｊの出力信号をＡＮＤ要素３６の上段端子に送出する
。

ＡＮＤ要素３６は２つの入力信号がいずれも「ＯＮ」の
とき「ＯＮ」の出力信号を、いずれか又は両方がｒ　Ｏ
ＦＦ　Ｊならば、ｒ　ＯＦＦ　Ｊの出力信号な切替スイ
ッチ３７に対し駆動用信号として送出する。また、同時
に反転微分器３８の入力としても送出する。

反転微分器３８は、入力となる論理信号の反転信号を発
生すると共にそれがｆ−ＯＦＦ　Ｊがら「ＯＮ」に変化
する場合にのみワンショットのパルスを発生し、同パル
スをフリップンロップ要素３５のリセット端子Ｒに印加
し、フリップフｌコツプ要素３５がセットの状態（出力
が「ｏＮ」の状態）にあれば、これをリセッＩ−（解除
して次のセットに備える）する。

切替スイッチ３７は、　ＡＮＤ要素３　［ｉから送入さ
れる駆動信号が「ｏＮ」のときレートリミッタ３゜から
の入力信号を出力端子ｃｓに接続し、ｒ　ＯＦＦ　Ｊの
ときは切替スイッチ２ｏからの入力信号を出力端子ｃｓ
に接続する。

切替スイッチ３７の出力信号は操作器１８の入力として
送出され、バイパス弁７を相当開度に操作せしめる。

第３図下段の、もう−組の切替口・路Ｚｏｏは、流量調
節弁２に関連して制御モード切替が行われることを示す
ものであるが、構成が同じなので特に説明は省略する。

前述の本発明の要素構成における作用により、例えば制
御モード指令器２１を「前圧制御」から「背圧制御」に
選択すると、切替スイッチ２０により直ちにＰＩ制御器
１４の出力信号が選択されるが、このときレートリミッ
タ３０の出力は、当初は前圧制御用ｐＨ制御器１２の出
力を保持しているため偏差器；３１の出力の絶対値は誤
差設定器２３の出力よりも大となり、へＮＤ要素３６の
出力はＯＮとなるから切替スイッチ３７ばレートリミッ
タ３０の側（Ｍ側）に切替えられ、したがって、切替ス
イッチ３７の出力は急変しない。その後レ−ｌ−’）　
ミッタ３（）の出力が徐々にＰＩ制御器１４の出力に限
りなく接近する。この時点に至って、偏差器３１の出力
の絶対値はいずれ誤差設定器３３の出力より小と１よる
のでＡＮＤ要素３６はＯＦＦ　Ｋなり、切替スイッチ３
７はＮ側端子に送入された切替スイッチ２０の出力、即
ちＰＩ制御器１４の出力を操作器１８に送出することと
なり、制御モード切替は自動的にバンプレスに完了する
。

゛この「制御モード自動移行」は、逆に「背圧」から「
前圧」に切替える際も同等の効果を有する。

第６図に本発明による移行状態を示す。

誤差設定器３３は切替指令発生の瞬間において操作器１
８に伝達される制御信号が不連続となる度合を調節する
効果を有する。

フリップフロップ要素３５および反転微分器３８は、制
御モード切替完了后において当該ＰＩ制御器の出力がレ
ー１．　！Ｊ　ミッタ３ｏの出力より速く変化する場合
に、偏差器３１の出力の絶対値が過渡的に犬となって切
替スイッチ３７を頻繁に切替作動せしめることを防止す
る効果を有す。しがしながら、制御対象によっては、あ
えて操作器１８に操作速度制限を与える場合もある故、
その場合はフリップフロップ要素３５、反転微分器３８
を省略すればむしろ効果をあげることが可能である。

切替指令を与えた直後より、レートリミッタ３゜の出力
が連続的に変化する過程は手動制御を理想的に行うのと
等価な自動化効果をもたらし、即ち従来の個人差を解消
する効果がある。

本発明によれば、制御対象が大規模で同時に２ケ所以上
の相互干渉の強い制御ループを切換える必要がある場合
に何ら問題なく適用でき完全な自動化の効果が得られる
。

第２図の従来の手動介入を要する方法で同時に２ケ所以
上の切替を行うには熟達した２名以上の人が必要であり
、場合によっては一時的に制？Ｍｌ　ｆｆｉ’Ｊ象が不
安定になる不具合を生じる。

第３図の切替スイッチ２０，０２０は「制御モード」の
数に応じて切替段数を増せば「多モード切替」に対応で
きることは勿論である。

また本発明は、操作端を共用して２つ以上の制御モード
の自動切替力１機能的または性能的に必要とされる各種
自動制御装置、又は２重化制御装置における故障側から
正常側への自動切替装置等にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の制御対象例である発電ブラントを
示す図、第２図は従来の切替装置の構成例を示す図、第
３図は本発明による切替装置の構成例を示す図、第４図
はレートリミッタの構成例を示す図、第５図はレートリ
ミッタの特性を示す図、第６図は本発明装置による制御
モード切替時の操作端入力の変化状態を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一操作端用の２以上の制御信号の中から選択された１
   つの制御信号を受けて入力に対する出力の経時比例変化
   特性を有するレートリミッタと、このレートリミッタの
   入出力の偏差かうｆｌｉｌＪ　御モード切替移行を検知
   する手段と、前記制御モード切替移行の検知時は前記レ
   ートリミッタの出力を、非検知時は前記１つの制御信号
   を前記操作端へ供給するよう切替える手段とを備えてい
   ることを特徴とする制御信号の自動バンプレス切替装置
   。