JPS60187702A - 発電プラントのタ−ビン出力制御方法および装置 - Google Patents

発電プラントのタ−ビン出力制御方法および装置

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JPS60187702A
JPS60187702A JP59041972A JP4197284A JPS60187702A JP S60187702 A JPS60187702 A JP S60187702A JP 59041972 A JP59041972 A JP 59041972A JP 4197284 A JP4197284 A JP 4197284A JP S60187702 A JPS60187702 A JP S60187702A
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02Arrangement of sensing elements
    • F01D17/04Arrangement of sensing elements responsive to load

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、発電プラントのタービン出力制御方法および
装置に係り、特に発電機を所外系統から切シ離した時に
、安定的にかつ速やかに所内単独運転に移行させるため
に好適外発電プランI・のタービン出力制御方法および
装置に関する。
〔発明の背景〕
第1図に、一般的な再熱タービンを備えた発電プラント
を示す。
この第1図に示す発電プラントでは、ボイラ1で発生し
た蒸気は主蒸気管2、加減弁3を通って高圧タービン4
に供給され、この高圧タービン4でトルクを発生する。
前記高圧タービン4で仕事をした蒸気はボイラ1に戻さ
れ、再熱器5で再び加熱され、再熱蒸気管6、インタセ
プト弁7を通り、中低圧タービン8に流れ、この中低圧
タービン8でトルクを発生する。これらのタービンによ
シ発電機9が駆動され、この発電機9から電力が発生す
る。中低圧タービン8から出た排気は、コンデンサ10
で凝縮して水とな9、復水ポンプ11、低圧ヒータ12
、給水ポンプ13、高圧ヒータ14などを通り、再びボ
イラ1に入り、火炉水壁15で加熱され、蒸気を発生す
る。その蒸気はドラムボイラの場合、ドラム16から過
熱器17でさらに加熱され、ボイラ1からの発生蒸気と
なり、もとに戻る。
ところで、タービン出力の制御を行う場合、最も一般的
に用いられるのは電子油圧式ガバナで、その原理を第2
図に示す。
この第2図に示す電子油圧式ガバナは、タービン定格速
度Rからタービン速度Fを減算する減算器20と、この
減算器20で計算された速度偏差21と速度調定率りと
を乗算する乗算器22と、この乗算器22で計算された
ガバナ偏差23と出力設定値りとを加算する加算器24
とを備えており、前記加算器24から加減弁とインタセ
プト弁の制御信号Cを出力するようになっている。
これを式で表わすと、次のようになる。
C=L+(R−F ) xD この電子油圧式ガバナでは、所外系統の負荷が増加し、
周波数が低下すると、つまり(R,−F)が正になると
、出力設定値りよ’)(R−F)XDだけ出力が増加し
、負荷増加に対応した制御を実施する。逆の場合、つま
シ負荷が減少した場合も同様である。
前記第2図中のLは出力設定値であるが、実際の意味は
弁の開度設定値と考えるべきであって、厳密な意味での
出力設定値ではない。つまり、主蒸気の圧力、温度が変
化すると出力は変化する。
この出力を一定に保持するには、自動負荷調整装置が必
要になる。
第3図に、自動負荷調整装置を有する電子油圧式ガバナ
を示す。
この第3図に示す自動負荷調整装置は、ガバナ偏差23
と出力設定値りとを加算することによって得られた制御
信号Cから発電機出力Gを減、算する減算器25と、こ
の減算器25で計算された制御信号と@電機出力との偏
差Xを比例積分するPI演算器26と、このpI演痒器
26の出力Δyの積分器27とを備えており、前記積分
器27から加減弁とインタセプト弁の制御信号C′に出
力するように構成されている。すなわち、第2図に示す
電子油圧式ガバナに、加減弁と・インタセプト弁の制御
信号Cから発電機出力Gを減算し、1) I演算器26
で/JIt算し、積分器27で積分する機能が追加され
ている。前記PI演算器26の代わりにPID演算器が
使用される場合もあるが、ここではPI6X算器を使用
するものとし、シアノ)もPI演算器26に速度形のも
のを用いるものとして、以下ディジクル演算(サンプリ
ング制御)について説明する。
いま、Cを厳密な意味での出力設定値と規定しく以下、
このCを出力設定値と称する】発電機出力Gとの偏差t
X(時系列的には・・・xi+11XllX Ill 
++・+・) % P I演算器26の出力をΔy(時
系列的には・・・Δyt−x * Y+ + ’/I+
x−)とすると。
J)’+=Kp(x置−XI−* )+x+ JT/k
cIとなる。
ここで、Kか:比例ゲイン Kx=積分ゲイン ΔT:サンプリング周期 である。
前記積分器27では、C′=ΣΔyIを計算し、加減弁
とインタセプト弁の制御信号を発生する。
ところで、前記自動負荷調整装置付き電子油圧式ガバナ
では、所外系統事故などにより、発電機が所外系統から
切り離された場合、負荷が急減する。その場合は、電磁
弁により加減弁とインタセプト弁を急閉し、オーバスピ
ードを防止する。しかし、ある時間が経過した後はリセ
ットし、電磁弁の動作する前の制御状態に戻し、連続制
御に入る必要がある。何故なら、電磁弁ビより加減弁と
インタセプト弁を全閉しておくと、タービン機械入力が
零となり、所内負荷相当の出力を必要としているので、
回転数が急に減少し、周波数が低下するからである。連
続制御に戻った場合、比例積分値を電磁弁動作の前の状
態のまま放置すると、加減弁とインタセプト弁が急開し
、オーバスピードが発生する。寸だ、比例積分値を零ク
リアすると比例積分値を所内負荷相当分まで上昇させる
のに時間がかかり、アンダスピードになる。しかも、所
内単独運転になった場合、所内負荷は小さく、かつ所外
系統からの作用がなく、弁の制御信号に対する出力変化
の感度が極めて高くなり、制御が不安定になる。
以上の説明から分かるように、従来技術では所外系統事
故などにより5発電機を所外系統から切り離した時に、
制御が不安定になる欠点があバ所内単′独運転に良好に
移行するには長時間を要する欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、発電機を所外系統から切り離した時に
、速やかに安定的な所内単独運転に移行させ得る発電プ
ラントのタービン出力制御方法を提供するにあり、他の
目的は前記方法を確実に実施し得る発電プラントのター
ビン出力制御装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の1番目の発明は、発電機を所外系統から切り離
した時に、出力設定値と発電機出力との偏差を積分器に
所内負荷相当の弁開度値を初期値としてセットすること
、前記積分器に、出力設定値と発電機出力との偏差と、
通常運転時のゲインよシも小さい所内単独運転時のゲイ
ンとの乗算値を挿入し、前記積分器から加減弁とインタ
セプト弁の制御信号を出力するようにしたことに特徴を
有するもので、この構成によハ発電機を所外系統から切
シ離した時に、速やかに安定的な所内単独運転に移行さ
せることができたものである。
また、本発明の2番目の発明は、出力設定値と発電機出
力との偏差と、ゲインとを乗算する乗算器と、通常運転
時のゲインと、これよりも小さい所内単独運転時のゲイ
ンとを選択的に前記乗算器に挿入する切り替え器と、前
記乗算器から出力される乗算値を取り込みかつ加減弁と
インタセプト弁の制御信号を出力する積分器と、所内単
独運転時に、前記乗算器へ所内単独運転時のゲインを挿
入すべく前記切り替え器を切り替え、かつ所内単独負荷
相当の弁開度値を初期値として取シ込むべく前記積分器
を作動させる制御手段とを備えていることに特徴を有す
るもので、この構成により、前記方法を確実に実施する
ことができたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図および第5図により説
明する。
その第4図は、本発明方法を実施するための装置の一例
を示すもので、自動負荷、1IiII整装置を有する電
子油圧式ガバナにおいて、乗算器28と、ゲインの切り
替え器29と、積分器30と、前記切9替え器29およ
び積分器30を制御する制御器31とを備えている。
前記乗算器28は、出力設定値Cと発電機出力Gとの偏
差Xを比例積分するPI演算器26の出力Δyとゲイン
とを取り込んで乗算し、積分器30に゛挿入するように
なっている。
前記切ジ替え器29は、通常運転時のゲインG1と、所
内単独運転時のゲインG2とを選択的に前記乗算器28
に挿入するように構成されている。
通常運転時のゲインG!と、所内単独運転時のゲインG
2とは、Gl >02に設定されている。
そして、前記ゲインG1とゲインG2との比は、全体の
タービン・発電機群の総慣性モーメント対所内単独運転
時に運転されるタービン・発電機の慣性モーメントの比
としてめられる。すなわち、例えば通常運転時における
全体のタービン・発電機群の慣性モーメント−100K
W * 5ec3.所内単独運転時に運転されるタービ
ン・発電機の慣性モーメン)=20KW・5eC3とす
る時1通常運転時のゲインGlに対して所内単独運転時
のゲインG2は175等に設定される。
前記制御器31は、所内単独運転検出信号LRを受けた
時、乗算器28に所内単独運転時のゲインG2を挿入す
べく前記切9替え器29を切り替え、かつ所内単独負荷
相当の弁開度値L1を初期値として取り込むべく前記積
分器30を作動させる。
前記積分器30は、通常運転時にはPI演算器26の出
力Δyに通常運転時のゲインGlを乗算した値を取り込
んで加減弁とインタセプト弁の制御信号C“を出力し、
所内単独運転時にはPI演算器26の出力Δyに所内単
独運転時のゲインG2を乗算した値を取り込み、これに
前記所内単独負荷相当の弁開度値L1をセットした加減
弁とインタセプト弁の制御信号C′′を出力するように
なっている。
なお、この第4図に示す実施例の他の構成については、
前記第3図に示すものと同様であシ、同じ部分には同じ
符号を付けて示し、これ以上の説明を省略する。また、
前記PI演算器26に代えてPID演算器を使用する場
合があることも、前述したところと同様である。
次に、前記実施例のタービン出力制御装置の作用に関連
して本発明方法の一例を説明する。
制御器31に所内単独運転検出信号Liftが入って来
ると、前記制御器31は切り替え器29を、乗算器28
へ所内単独運転時のゲインG2を挿入すべく切り替え、
かつ積分器30を、所内単独負荷相当の弁開度値Llを
取り込むべく作動させる。
これにより、前記乗算器28はPI演算器26の出力Δ
y1すなわち出力設定値Cと発電機出力Gとの偏差の積
分値と、通常運転時のゲインGlよシも小さい所内単独
運転時のゲインG2とを乗算し、この乗算値を積分器3
0に送り込む。
前記積分器30では、前記乗算値に所内単独負荷相当の
弁開度値Llをセットし、加減弁とインタセプト弁の制
御信号C“を出力する。
第5図は、所内単独運転に入った時に、ゲインを変えな
い場合と、ゲインを通常運転時のゲインGl よりも小
さい所内単独運転時のゲインG2に変えた場合の、ター
ビンの定格回転数に対する実際の回転数の変化を示すも
ので、この第5図中、SlおよびS2はゲインを変えな
い場合を示し、S3はゲインを小さくした場合を示し、
なおPは所定単独運転に入った時の所内負荷分の発電機
出力を示す。この図から分かるように、ゲインを変えな
い場合にはタービンの回転数の整定か遅くなるか、また
は発散し、オーバスピードとなる危険がある。これに対
して、ゲインを小きくすると、タービンの回転数が速や
かに安定化する。
また、積分器30に所内単独負荷相当の弁開度値L1を
セットし、電磁弁の急閉がリセットされた後の弁開度制
御に備えることによp1弁の制御信号に対する出力変化
の過敏を解消でき、制御を安定化することができる結果
、所内単独運転にスムーズに移行させることが可能とな
る。
通常運転時に移行した時は、制御器31によシ切9替え
器29が乗算器28へ通常運転時のゲインG1を挿入す
べく切り替えられ、また積分器30が所内単独負荷相当
の弁開度値L1を取り込まないようにセットされる。
したがって、この通常運転時には、乗算器28ではPI
演算器26の出力Δyと通常運転時のゲインG1が乗算
され、その乗算値が積分器30に送り込まれ、積分器3
0では前記乗算値のみに基づいた制御信号C//を出力
する。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の1番目の発明によれば、発電機を
所外系統から切シ離した時に、出力設定値と発電機出力
との偏差を積分する積分器に所内負荷相当の弁開度値を
初期値としてセットするようにしているので、所内単独
運転にスムーズに移行させ得る効果があり、また発電機
を所外系統から切り離した時に、出力設定値と発電機出
力との偏差と、通常運転時のゲインよりも小さい所内単
独運転時のゲインとの乗算値を前記積分器に挿入し、加
減弁とインタセプト弁の制御信号を作るようにしている
ので、速やかに所内単独運転に移行させ得る効果がある
さらに、本発明の2番目の発明によれば、出力設定値と
発電機出力との偏差と、ゲインとを乗算する乗算器と、
通常運転時のゲインと、これよりも小さい所内単独運転
時のゲインとを選択的に前記乗算器に挿入する切シ替え
器と、前記乗算器から出力される乗算値を取り込みかつ
加減弁とインタセプト弁の制御信号全出力する積分器と
、所内単独運転時に、前記乗算器へ所内単独運転時のゲ
インを挿入すべく前記切り替え器を切り替え、かつ所内
単独負荷相当の弁開度値全初期値として取り込むべく前
記積分器を作動させる制御手段とを備えているので、前
記方法を確実に実施し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は再熱タービンの概略系統図、第2図は電子油圧
式ガバナの従来技術を示す系統図、第3図は自動負荷調
整機能を有する電子油圧式ガバナの従来技術を示す系統
図、第4図は本発明方法を実施するための装置の一例を
示す系統図、第5図は発電機を所外系統から切り離した
時のタービン回転数について従来技術と本発明とを地絞
して示した図である。 F・・・タービン速度、R・・・タービン定格速度、D
・・・速度調定率、L・・・弁の開度設定値としての出
力設定値、C・・・出力設定値、20・・・タービン速
度とタービン足格速度の減算器、21・・・速度偏差、
22・・・速度偏差と速度調定率との乗算器、23・・
・ガバナ偏差、24・・・ガバナ偏差と出力設定値との
加算器、G・・・発電機出力、X・・・出力設定値と発
電機出力との偏差、Δy・・・同偏差の比例積分値、2
5・・・出力設に値と発’a;hv出力との加算器、2
6・・・出力設定値と発電機出力との偏差のPI演算器
bG1・・・通常・運転時のゲイン、G2・・・所内単
独運転時のゲイン4L1・・・所内単独負荷相当の弁開
度値、L R・・・所内単独・里転仮出’fti号、C
“・・・加減弁とインタセプト升の制御46号、28・
・・P I演算器の出力とゲインとの乗算器、29・・
・ゲインの切り替え器、30・・・乗算値と所内単独負
荷相当の弁開度値を取多込み制御信号を出力する積分器
、31・・・制御器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電子油圧式ガバナによシ加減弁とインタセプト弁を
    制御する発電プラントのタービン出力制御方法において
    、発電機を所外系統から切シ離した時に、出力設定値と
    発電様出力との偏差を積分する積分器に所内負荷相当の
    弁開IW値を初期値としてセットするとともに、前記イ
    (1分器に、出力設定値と発電機出力との偏差と、通常
    運転時のゲインよりも小さい所内単独運転時のゲインと
    の乗算値を挿入し、前記積分器から加減弁とインタセプ
    ト弁の制御信号を出力するようにしたこと全特徴とする
    発電プリントのタービン出力1b制御方法。 2、電子油圧式ガバナを備えた発電プラントの出力制御
    装置において、出力設定値と発電機出力との偏差と、ゲ
    インとを乗算する乗算器と、通常運転時のゲインと、こ
    れよシも小さい所内単独運転時のゲインとを選釈的に前
    記乗算器に挿入する切り替え器と、前記乗算器から出力
    される乗算値を取り込みかつ加減弁とインタセプト弁の
    制御信号を出力する積分器と、所内単独運転時に、前記
    乗算器へ所内単独運転時のゲインを挿入すべく前記切夛
    替え器を切り替え、かつ所内単独負荷相当の弁開度値を
    初期値として取シ込むべく前記積分器を作動させる制御
    手段とを備えていることを特徴とする発電プラントのタ
    ービン制御装置。
JP59041972A 1984-03-07 1984-03-07 発電プラントのタ−ビン出力制御方法および装置 Granted JPS60187702A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01117697A (ja) * 1987-10-29 1989-05-10 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タービンの初期負荷取り回路
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US20140024898A1 (en) * 2009-08-10 2014-01-23 Gyrus Acmi, Inc. Endoscope Riveted Deflection Section Frame

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