JPS597965B2 - 電気ガバナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービンの速度、負荷制御を行う電気ガ
バナに関し、特に負荷制御を開ループにて運転するモー
ドと閉ループにて運転するモードとのスムーズな切替え
をおこなう電気ガバナに関するものである。

一般に蒸気タービンの速度、負荷制御には次の２つのモ
ードがある。

すなわちその１つは、第１図に示す如く、速度設定信号
５１とタービン実回転数フィードバック信号５２の偏差
を調定率設定器１を経た後、負荷設定信号５３と加算し
て負荷要求信号５４とし、ガバナ弁コントローラ２を経
てガバナ弁３の開度を制御しタービン４の出力及び回転
数を制御する。これは、負荷制御に注目すれば開ループ
である。ところが、弁開度と蒸気流量との間に非線形の
関係があるため、負荷設定信号５３と実際のタービン出
力Ｔ。

とは比例の関係とならず、その時の弁の開度により実効
上の調定率が異なることになり、ガバナの効果上好まし
くない。従つて他のモードでは、第２図に示す如くター
ビン出力フィードバック（実際にはタービン調速段出口
圧力等をフィードバックする）を追加して負荷制御につ
いても閉ループとし、上記非線形性を改善している。

これらの２つのモードは、タービンの負荷運転中任意に
バンプレス（動揺無し）に切り替えられることが要求さ
れる。従来、上記２つのモードの切替えは第３図に示す
電気ガバナにより行われていた。

第３図において、Ｓ３は負荷設定信号、Ｓ４は負荷要求
信号、２はガバナ弁コントローラ、３はガバナ弁、４は
タービン、ＴＯはタービン出力、５はモードを切替る接
点、６はフイードバツクゲインを設定するフイードバツ
クコントローラ、７はガバナ弁コントローラ２及びフイ
ードバツクコントローラ６のゲインをコントロールする
ゲインコントローラ、Ｓ５は負荷換算速度偏差信号であ
る。次に動作について説明する。

第３図の制御系を正規化して考えると、ガバナ弁３及び
タービン４のゲインは１となる。ガバナ弁コントローラ
２及びフイードバツクコントローラ６は共に比例特性を
持つており、それぞれのゲインをＧ，Ｈとする。ゲイン
コントローラ７は、ゲインＧ及びＨを一＋Ｈ＝１Ｇ となるように連動して変化させる。

このシステムを開ループにて運転中は、接点５を開とす
る。

次に閉ループ運転に切替える際には、ゲインコントロー
ラによりＧ＝１とすることによりＨ＝０となり、この状
態にて接点５を閉とする。闘次にゲインコントローラ６
によりゲインＧを次第に増大させると、それに伴いＨも
次第に増大し１に近づきフイードバツクループが次第に
効果を発揮しはじめる。たとえばＧ＝１０の時Ｈ＝０．
９である。このようにして急激な変化を起さないで、
冫すなわちバンプレスにモードの切替えが可能であり、
かつタービン出力は、定常偏差を持たず負荷要求信号と
一致する。しかし、このような従来の電気ガバナでは、
ガバナ弁コントローラ２が比例特性のものであり、 ５
閉ループにしたところでＯ型の制御系である為、ゲイン
コントローラにより±＋Ｈ−１とし負荷要Ｇ求信号に対
する定常偏差をゼロにはしているが、ガバナ弁コントロ
ーラ２以降に入る外乱Ｎｌ，Ｎ２に対する定常偏差は依
然存在するという欠点があ３つた。

また、切り替えによりタービン出力ＴＯは、負荷設定値
との誤差分だけかならず変化するため、厳密な意味での
バンプレストランスフアとはならない欠点があつた。

さらに、±＋Ｈ−１なる関係４ゝ Ｇを高精度にて実現
するのはむづかしく、精度が悪ければモード切り替え時
のシヨツタが出るという欠点もあつた。

本発明は、上記のような従来の電気ガバナの欠点を除去
するためになされたもので、閉ループ運転時はガバナ弁
コントローラに、比例＋積分特性を持たせることにより
外乱に対する定常偏差をゼロとし、モード切り替えには
、手動運転用に設置されている手動コントローラを利用
し、これを通常ガバナ弁コントローラに追従させておき
一旦手動コントローラに切り替えることにより、タービ
ン出力変動なしにモードをスムーズに切り替えることの
できる電気ガバナを提供することを目的とする。

以下この発明の実施例を説明する。第４図は、本発明の
一実施例を示すプロツク図である。

第４図において、Ｓ３は負荷設定信号、Ｓ４は負荷要求
信号、２は開ループ運転時は比例特性、閉ループ運転時
は比例＋積分特性を持つガバナ弁コントローラ、３はガ
バナ弁、４はタービン、ＴＯはタービン出力、Ｎｌ，Ｎ
２は混入が想定される外乱、８は通常運転時にガバナ弁
コントローラ２の出力に追従している手動コントローラ
、９はガバナ弁コントローラ２と手動コントローラ８の
出力偏差を検出する自動、手動偏差検出アンプ、１０は
負荷設定信号を発生する負荷設定回路、１１は負荷要求
信号Ｓ４とタービン出力Ｔ。のフイードバツクとの偏差
を検出する負荷偏差検出アンプ、１２は開ループ運転よ
り閉ループ運転に切り替える際のバンプレストランスフ
ア時に、負荷設定回路１０の出力Ｓ３を負荷偏差がなく
なるまで修正する第１のバンプレス検出口ジツク、１３
は開ループ運転より閉ループ運転に切り替える際のバン
プレストランスフア時にガバナ弁コントローラ２の出力
を強制的に手動コントローラ８の出力に一致させるバン
プレスアンプ、１４は通常自動運転時に手動コントロー
ラ８の出力をガバナ弁コントローラ２の出力に追従させ
、また閉ループ運転より開ループ運転に切り替える際の
バンプレス時に負荷設定回路１０の出力Ｓ３を自動一手
動偏差がなくなるまで修正する第２のバンプレス検出ロ
ジツク、１５Ａ，１５Ｂは手動運転時動作する接点、１
６Ａ〜１６Ｄは閉ループ運転時に動作する接点、１７Ａ
〜１７Ｄはバンプレストランスフアが行われている間動
作する接点である。この構成において、開ループ自動運
転時には、各接点１５Ａ，１５Ｂ，１６Ａ〜１６Ｄ，１
７Ａ〜１７Ｄは第４図に示す状態にある。

このときの動作は第１図に示したシステムと全く同様で
あり、負荷設定信号Ｓ３が開ループでタービン４の出力
となる。このとき手動コントローラ８の出力はガバナ弁
コントローラ２の出力に追従しており、またガバナ弁コ
ントローラ２は比例特性を持つ。次に、開ループ運転か
ら閉ループ運転に移る場合には、ガバナ弁コントローラ
２は比例から比例＋積分特性に切り替わり、同時に各接
点１６Ａ〜１６Ｄは第４図に示す状態より切り替わる。
このときタービン出力ＴＯのフイードバツク信号と負荷
要求信号Ｓ４との差が負荷偏差検出アンプ１１にて検出
され、この差は、第１のバンプレス検出ロジツク１２に
より各接点１７Ａ〜１７Ｄを励磁し、第４図に示す状態
より切り替える。また、負荷偏差がなくなる方向に負荷
設定信号Ｓ３を変化させる信号を負荷設定回路１０に与
える。すなわち、負荷要求信号Ｓ４がタービン出力Ｔ。
のフイードバツク信号に一致するよう負荷設定信号を変
化させる。この動作は、両者の差がなくなるまで続けら
れる。一方、接点１７Ａが励磁されることにより、ガバ
ナ弁３へは手動コントローラ８の出力が与えられ、通常
運転中手動コントローラ８はガバナ弁コントローラ２の
出力に追従しているため、バンプレストランスフアによ
りこの切り替えが行われても手動コントローラ８は閉ル
ープ運転となる直前の値を保つており、接点１７Ａによ
る切り替えは、ガバナ弁３への出力には変化を与えない
。また、バンプレストランスフアが行われている時、ガ
バナ弁コントローラ２と手動コントローラ８の偏差は、
自動一手動偏差検出アンプ９により偏差が検出され、こ
の偏差はバンプレスアンプ１３によりガバナ弁コントロ
ーラ２にフイードバツクされる。これは、ガバナ弁コン
トローラ２の積分特性を使つてガバナ弁コントローラ２
の出力を手動コントローラ８の出力に一致させる動作を
行うもので、負荷要求信号Ｓ４がその時のタービン出力
Ｔ。のフイードバツク信号に一致するよう変化している
間中たえずこのバンプレスアンプ１３による修正が行わ
れる。従つて負荷偏差検出アンプ１１の出力がＯとなつ
た時、すなわち負荷要求信号Ｓ４がタービン出力Ｔ。の
フイードバツク信号と一致したときは、ガバナ弁コント
ローラ２の入力信号の総和はゼロとなり、かつ、ガバナ
弁コントローラ２の出力は手動コントローラ８の出力と
一致した値に保たれており、この状態で接点１７Ａ〜１
７Ｄは第４図に示される状態にもどり、バンプレストラ
ンスフアは終了し、ガバナ弁３へは、ガバナ弁コントロ
ーラ２の出力が与えられる。これ以降は、ガバナ弁コン
トローラ２の比例＋積分特性によつて閉ループ運転が行
われる。次に、閉ループ運転から開ループ運転に切り替
える場合には、各接点１６Ａ〜１６Ｄは第４図に示す状
態に切り替わり、またガバナ弁コントローラ２は比例特
性となる。

このとき、ガバナ弁コントローラ２の出力が急激に変化
することになり、この直前の値を保つている手動コント
ローラ８の出力との間に出力差が生じる。この差は、手
動一自動偏差検出アンプ９により検出され、第２のバン
プレス検出口ジツク１４に与えられる。第２のバンプレ
ス検出口ジツク１４は、接点１７Ａ〜１７Ｄを励磁し第
４図に示される状態より切り替る。またガバナ弁コント
ローラ２と手動コントローラ８との出力偏差がなくなる
方向に負荷設定信号Ｓ３を変化させる信号を負荷設定回
路１０に与える。従つてこのときも切り替えが行われた
直後には、ガバナ弁３へは一度手動コントローラ８の出
力が与えられ、自動一手動コントローラ９の出力偏差が
なくなつてからバンプレストランスフアモードが解かれ
、各接点１７Ａ〜１７Ｄは第４図に示す状態に切り替わ
り、ガバナ弁コントローラ２に移されることになる。こ
のとき閉ループ運転−から開ループ運転となり接点１７
Ａ〜１７Ｄが励磁されるまでの間は、ガバナ弁３へはガ
バナ弁コントローラ２の出力が与えられているが、時間
的には非常に短くすぐにバンプレストランスフアに移る
ため、実際の弁開度は変化しない。以上の動作により、
開ループ運転、閉ループ運転の切り替え時には、いづれ
もこのバンプレストランスフア動作により、その直前の
値に弁開度を一致させてから切り替え後の動作に移り変
わるため、切り替えによるシヨツクはほとんどゼロとな
る。

なお、上記実施例ではガバナ弁コントローラ２の特性を
比例特性と比例＋積分特性との切り替えの場合について
説明したが、一次遅れ特性と比例＋積分特性との切り替
え、あるいは、進み遅れ特性（たとえば△ニニニニ）と
、比例＋積分特性との１ ＋ＲＴｊＱ佃ハ扶÷１ｒつ′
ハγ太Ｍ洋のＳノス子人１ｒＴ宋壬目で央る。

これらの場合には、閉ループ運転から開ループ運転への
切り替え時のバンプレストランスフアの際に、一次遅れ
特性あるいは進み遅れ特性の持つ時間遅れが問題となる
が、自動一手動偏差検出アンプ９の出力がゼロとなつて
から一定時間バンプレス状態を保持するタイマー特性を
第２のバンプレス検出口ジツク１４に持たせることによ
り、スムーズなバンプレストランスフアが実現できる。
以上のように、本発明によれば、ガバナ弁コントローラ
を、閉ループ運転時に比例＋積分特性を持つものとした
ため、負荷制御系全体としてＩ型の制御系となり、ガバ
ナ弁コントローラ以降に混入すると想定される外乱Ｎｌ
，Ｎ２に対する定常偏差をゼロにすることが可能となり
、きわめて精度の高い負荷制御が達成される。また、モ
ード切り替えには、手動運転用に設置されている手動コ
ントローラを利用しこれを介して切り替えを行うようシ
ステムを構成したので、どのような負荷偏差のある場合
にもタービンの出力を変動させることなく安定で精度の
高い電気ガバナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従米のタービンの速度負荷制御において開ル
ープにて負荷庸制御を行う場合の電気ガバナのプロツク
図、第２図は、タービンの速度負荷制御において閉ルー
プにて負荷制御を行う場合の電気ガバナのプロツク図、
第３図は、従来のバンプレス電気ガバナのプロツク図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開ループモード時は比例制御を、閉ループモード時
   は比例および積分特性をもつ自動運転時制御用のガバナ
   弁コントローラと、手動運転時およびモード切替時にガ
   バナ弁を制御する手動コントローラと、モード切り替え
   時にガバナ弁への入力を前記ガバナ弁コントローラより
   前記手動コントローラに切り替える切替装置と、開ルー
   プモードより閉ループモードへの切り替えの際負荷設定
   とフィードバックとの偏差を検出し負荷設定を修正する
   と共にその偏差が零になつたとき切り替えをもとに戻す
   手段と、前記ガバナ弁コントローラと前記手動コントロ
   ーラとの出力が等しくなるようガバナ弁コントローラの
   出力を修正する装置と、閉ループモードより開ループモ
   ードへの切り替えの際には前記ガバナ弁コントローラと
   前記手動コントローラとの出力が等しくなるよう負荷設
   定を修正し、一致したとき前記切替装置による切り替え
   をもとに戻すと共に、自動運転時には前記手動コントロ
   ーラの出力を前記ガバナ弁コントローラの出力に追従さ
   せる装置とを備えたことを特徴とする電気ガバナ。 ２ ガバナ弁コントローラに、開ループモード時は一次
   遅れ特性を、閉ループモード時は比例および積分特性を
   持たせたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電気ガバナ。 ３ ガバナ弁コントローラに、開ループモード時は進み
   遅れ特性を、閉ループモード時は比例および積分特性を
   持たせたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   電気ガバナ。