JPS6047802A - Turbine monitor control system for estimating rotor stress - Google Patents

Turbine monitor control system for estimating rotor stress

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JPS6047802A
JPS6047802A JP15490783A JP15490783A JPS6047802A JP S6047802 A JPS6047802 A JP S6047802A JP 15490783 A JP15490783 A JP 15490783A JP 15490783 A JP15490783 A JP 15490783A JP S6047802 A JPS6047802 A JP S6047802A
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JP
Japan
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stress
turbine
rotor
speed
load
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JP15490783A
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Japanese (ja)
Inventor
Naganobu Honda
本田 永信
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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)

Abstract

PURPOSE:To operate a turbine according to a program, by obtaining and displaying a successive retaining time from a stress estimation obtained by means for preditcing a stress occuring in a turbine rotor, when the operating state of turbine is retained. CONSTITUTION:A turbine monitor control system 100 for thermal stress is utilized to monitor a thermal stress occuring on the surface of rotor and a bore 3 in the vicinity of labyrinth packing portions 1, 2 provided rearwardly of first stages in high and medium pressure turbines 200, 300 receiving the greatest amount of heat. The system 100 is further utilized to preset a governor 10 at an optimum speed raising ratio 4 and an automatic load regulator 7 at an optimum load varying ratio, so that a thermal stress may be made lower than a limit value. When a thermal stress including predicted value exceeds an allowable limit to shift into a speed or load controlling mode, a time needed to bring the thermal stress lower than the allowable limit, that is, a successive retaining time is obtained and outputted to a time displaying means 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タニビンの制御システムに係り、特に昇速
および負荷変化に伴なって発生するロータの応力を許容
値以下に抑え、安全かつ急速起動ならびに急速負荷変化
を可能にする制御システムに、関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a control system for a steam tanibin, and in particular, suppresses stress in the rotor that occurs due to speed increase and load change to below a permissible value, and enables safe and rapid startup. and a control system that enables rapid load changes.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

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.

このため特に昇速および負荷変化時にはロータの応力あ
るいは予測応力に基づいた昇速率、負荷変化率により運
転を行なっている。この際発生するロータ応力らるいは
予測応力が許容値全縮える場合には昇速率、負荷変化率
を零にして速度、負荷を保持している。
For this reason, especially during speed increase and load change, operation is performed using a speed increase rate and a load change rate based on rotor stress or predicted stress. If the rotor stress generated at this time or the predicted stress is completely reduced to the allowable value, the speed increase rate and load change rate are set to zero to maintain the speed and load.

しかし、速度、負荷を保持した場合保持を継続する時間
がわからず運転計画をたてることが困難でおった。
However, when the speed and load are held, it is difficult to make an operation plan because it is difficult to know how long the speed and load will continue to be held.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は計画的な運転を遂行するため保持運転に
移行した場合応力あるいは予測応力が許容値以下になる
時間を明示する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for specifying the time when stress or predicted stress becomes less than a permissible value when shifting to holding operation to carry out planned operation.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は前記目的を達成するため応力の予測値が許容値
以下になるまで予測値を計算し、応力の現在値が許容値
を越えている場合には現時点から予測応力が許容値以下
になる迄の時間をめ、現在値が許容値以下でも予測応力
値が許容値を越えて保持を行っている場合には予測応力
値が許容値を越えている時間をめて、七の時間を運転員
に知らしめることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention calculates the predicted value of stress until it becomes below the allowable value, and if the current value of stress exceeds the allowable value, the predicted stress becomes below the allowable value from this point onwards. If the predicted stress value exceeds the allowable value and is maintained even if the current value is below the allowable value, calculate the time during which the predicted stress value exceeds the allowable value, and then operate for 7 hours. It is characterized by informing employees.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の災類例としてディジタル計算機を用い
た場合の熱応力予測タービン監視制御システム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。本図は高圧タービン200の第1没
後ラビリンスパツキン部1および中圧タービン300の
第1段後うビリンスハッキン部2を示す。ここは両ター
ビンともここを高温高圧の蒸気が高速で洩れるため蒸気
−メタル間の熱授受が最も激しい1所である。この熱授
受によシ、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。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
値以下となシ、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A L 
R(Automatic :1oad l(egula
tor ) 7に設定値として与えることである。AL
Rには出力を代表する信号として、例えば第1段後圧力
信号PH1がフィードバックされている。ALR7から
は瞬時目標負荷9をガバナ10に与える。ガバナ10に
は速度信号Nがフィードバックされている。このガバナ
は最終的に加減弁41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。
FIG. 1 shows the relationship of input and output signals between a thermal stress prediction turbine monitoring and control system 100 and related control systems and plants when a digital computer is used as a disaster example of the present invention. This figure shows the first post-stage labyrinth hacking part 1 of the high-pressure turbine 200 and the first post-stage labyrinth hacking part 2 of the intermediate-pressure turbine 300. This is the one place where the heat exchange between the steam and the metal is most intense because high-temperature, high-pressure steam leaks at high speed through both turbines. Due to this heat exchange, a temperature distribution occurs 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. The basic function of the control system 100 of the present invention is to ensure that the thermal stress generated at startup or load change is below a limit value, and the optimum acceleration rate 4 allowed under that condition.
to the governor 10, or the optimum load change rate 6 to A L
R(Automatic: 1 oad l(egula
tor) 7 as a setting value. AL
For example, the first stage post-pressure signal PH1 is fed back to R as a signal representative of the output. An instantaneous target load 9 is applied to the governor 10 from the ALR 7. A speed signal N is fed back to the governor 10. This governor ultimately gives a valve position command 13 to the actuator 12 for controlling the position of the regulating valve 41.

本発明の制御監視システム100は熱応力(予測値を含
む)が許容値を越え速度あるいは負荷の保持制御に移行
した場合熱応力が許容値以下になる迄に要する時間(予
測値)15を時間明示機能14に与える。
The control monitoring system 100 of the present invention calculates the time (predicted value) 15 required for the thermal stress to fall below the allowable value when the thermal stress (including the predicted value) exceeds the allowable value and shifts to speed or load holding control. It is given to the explicit function 14.

第2図は本発明の熱応力予測タービン監視制御システム
100における処理手順を示すものである。
FIG. 2 shows a processing procedure in the thermal stress prediction turbine monitoring and control system 100 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。他の計算予測、決定
機能についても同じ。)101にてロータの初期温度分
布を推定する。ここではロータ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没後ケーシング、中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。
First, the initial temperature distribution determination function (hereinafter referred to as
For simplicity, the display of functions is omitted. The same applies to other calculation prediction and decision functions. ) 101, the initial temperature distribution of the rotor is estimated. Here, the temperature distribution is estimated from the actual measured values of the metal temperature of the inner and outer walls of the first post-death casing in a high-pressure turbine and the steam chamber in an intermediate-pressure turbine, where the rotor and metal wall thickness are similar and the temperature distribution tends to be similar. do.

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
対応した一一夕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 overnight allowable life consumption corresponding to the startup mode (startup in states such as very hot, hot, warm, and cold) is determined.

予測時間決定103では、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。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
値に決定される。
In prediction time determination 103, it is determined how far in advance stress should be predicted and controlled. This predicted time is determined to be an appropriate value depending on the steam conditions generated by the boiler and the turbine startup sequence.

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。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
速度あるいは直荷の変化に対し、どのような割合で変化
したか全実測値から把握することである。この学習結果
は後で述べる蒸気条件予測106で利用する。
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. Specifically, the turbine inlet steam conditions (
The objective is to understand from all actual measured values the rate at which the main steam temperature, pressure, and reheat steam, temperature) change with respect to changes in turbine speed or direct load. 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0N10FF
状態より速度制御モードであるが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nば負イd工制釧系140に処理の流nを切替える。
In operation mode determination 105, 0N10FF of circuit breaker 16
It is determined from the state whether the mode is speed control mode or load control mode, and if the former, the processing flow is switched to the speed control system 160, and if the latter, the processing flow is switched to the negative 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。この機能は第1没後蒸気条
件計算1o7、ロータ表面熱伝達率計算108、ロータ
温度分布計算1o9、ロータ熱応力計算110、および
遠心応力を考慮したロータ応力計算111の各イ残能を
有する。
In the speed control system 160, the current stress estimation 161 estimates the current value of the rotor stress. This function has the following functions: first steam condition calculation 1o7, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 1o9, 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全判断する。このとき応力が1
@所でも制限値を越していれは原則として速度を保持す
る。
In the current stress level check 162, it is fully determined whether the estimated current stress is below a limit value. At this time, the stress is 1
As a general rule, the speed will be maintained even at @ places if the limit value is exceeded.

次の計算モード判断163では今回の計算が予測計算に
基づく最大昇速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昇速率探索170に処理を渡し
、否でちればこの処理機能をバイパスして次つ危険速度
判断164に処理を渡す。この場合、現在応力推定16
1の処理周期はτ1でおり、最大昇速率探索170の処
理周期はτ!でちり、τ2==n7τ1 (nT ’:
整数)の関係にある。
In the next calculation mode judgment 163, it is judged whether the current calculation is the time to search for the maximum acceleration rate based on the predicted calculation, and if it is the time, the process is passed to the maximum acceleration rate search 170; The tobacco processing function is bypassed and the next processing is passed to the critical speed judgment 164. In this case, the current stress estimate 16
The processing cycle of 1 is τ1, and the processing cycle of maximum acceleration rate search 170 is τ! Dechiri, τ2==n7τ1 (nT':
integer) relationship.

最大昇速率探索170は昇速率仮定171、応力予測1
72、予Th1l応カッベルチェツク173、予測時間
到達判断174の各処理機能で構成されている。さらに
応力予測172は蒸気条件予測106、第1没後蒸気条
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る。この最
大昇速率探索170は予め準備した昇速率[Nl、Nt
 。
Maximum acceleration rate search 170 uses acceleration rate assumption 171 and stress prediction 1
72, pre-Th1l response check 173, and predicted time arrival judgment 174. Furthermore, the stress prediction 172 is composed of processing functions such as a steam condition prediction 106, a first post-death steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, a rotor temperature distribution calculation 109, a rotor thermal stress calculation 110, and a rotor stress calculation 111. There is. This maximum acceleration rate search 170 is performed using a previously prepared acceleration rate [Nl, Nt
.

・・・・・・Nx・・・・・・Np (rpm/分)〕
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。まず、第1没後
蒸気条件も含めてTl後の応力を予ff111する。こ
の予測応力が制限値以下であれば更にτ1後全予測する
・・・・・・Nx・・・・・・Np (rpm/min)]
Among them, the acceleration rate assumption 171 is assumed in descending order, and the future value of the stress that will occur in this case is predicted. First, the stress after Tl including the first post-death steam condition is pre-ff111. If this predicted stress is less than the limit value, further prediction is performed after τ1.

こnを繰返すことにより、既に決定さ九ている予測時間
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
昇速率全応力上とりつる最大昇速率とする。しかし、τ
1刻みで応力金子側してゆく過程で予測時間に到達する
前に予測値が制限1直を越した場合は1ランク低い昇速
率全仮定し、再び現時点からTl刻みで予測計算を進め
る。Q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。
By repeating this process, if all the stresses do not exceed the limit values until the predicted time that has already been determined, the assumed acceleration rate is set to the maximum acceleration rate that can be achieved over the total stress. However, τ
If the predicted value exceeds the limit of 1 shift before reaching the predicted time in the process of decreasing the stress in steps of 1, the entire acceleration rate is assumed to be one rank lower, and the prediction calculation is performed again in steps of Tl from the present time. As a result of Q, if the predicted stress does not exceed the limit value, this acceleration rate is adopted.

危、吹速度判@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 critical blowing speed check @164 is a function that determines whether the current speed is in the critical speed range.

最適昇速率決定165は、最大昇速率探索170により
探索された最大昇速率をガバナー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。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、最大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
は前回と同一昇速率で昇速を続行さ亡る。
The optimal speed increase rate determination 165 has a function of setting the maximum speed increase rate searched by the maximum speed increase rate search 170 in the governor 10, but if the current speed of the turbine is in the critical speed region, the speed increase rate is not changed and the previous speed increase rate is set. It has the function of continuing speed increase at a speed increase rate of . 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, it will increase the speed at the same acceleration rate as before. Continue to speed up.

速度保持時間計算180は速度を保持した場合再び昇速
を開始する迄の時間を計算し時間明示機能14に計算時
間を設定する機能をもっている。
The speed holding time calculation 180 has a function of calculating the time until the speed increases again when the speed is maintained, and setting the calculation time in the time specification function 14.

昇速か完了し、遮断器16が閉じ、負荷併入されると運
転モードは速度制御系160から負荷制御系140に移
行される。
When the speed increase is completed, the circuit breaker 16 is closed, and a load is added, the operation mode is transferred from the speed control system 160 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。この機能は第1没
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11o
10−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。
In the load control system 140, the current stress estimation 141 is a function of estimating the current value of rotor stress. This function includes first post-destruction steam condition calculation 107 and rotor surface heat transfer coefficient calculation 108.
, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 11o
It is composed of the various functions of the 10-ta stress calculation 111, and these are all functions that are shared with the speed control 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が全判断する。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。
In the current stress level check 142, it is determined whether the estimated current stress is less than or equal to the limit value. At this time, the stress is 1
If the limit value is exceeded at any 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イRj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。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であシ、τ2−==n
Tτ1(nT:整数)の関係にある。
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 negative Rj change rate search 150; If so, this processing function is bypassed and the process is passed to the next optimum load change rate determination 144. 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, and τ2−==n
There is a relationship of Tτ1 (nT: 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。さら
に応力予測152は蒸気条件予測106、第1没後蒸気
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。この最大負
荷変化率探索150は予め準備した負荷変化率〔±Ll
 、±L2+・・・±Lx・・・±LP (%/分)〕
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。この最大負
荷変化率の探索手順は前述の最大昇速率手順と同様であ
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. Furthermore, the stress prediction 152 is composed of the following processing functions: steam condition prediction 106, first post-death 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. These are all functions shared with the speed control system. This maximum load change rate search 150 is performed using the load change rate [±Ll] prepared in advance.
, ±L2+...±Lx...±LP (%/min)]
Among these, the load change rate assumption 151 is assumed in descending order, and the future value of the stress that will occur in this case is predicted. This maximum load change rate search procedure is similar to the maximum speed increase rate procedure described above.

最適負荷変化率決定144は最大負荷変化率探索150
によシ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kALR7に設定する。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。
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 ALR7 to ALR7, but if the main steam temperature or reheat steam temperature is below the specified value, the signal for load maintenance, that is, the load change rate is set to zero kALR7. do. 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.

負荷保持時間計算190は負荷を保持した場合再び負荷
変化を開始する迄の時間を計算し時間明示機能14に計
算時間を設定する機能をもっている。
The load holding time calculation 190 has a function of calculating the time until the load starts changing again when the load is held, and setting the calculation time in the time specification function 14.

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や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.

以上説明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τl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。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址
で続行される。
As explained 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 a period τl, control of turbine startup and normal load operation is executed. This repetitive operation continues until the system shutdown determination 112 indicates a request for system shutdown.

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.

ますロータの初期温度分布決定101について第3図、
第4図によシ説明する。第3区はジ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。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
でちるから、ここでは高圧タービンに関してのみ説明す
る。
Fig. 3 for determining the initial temperature distribution of the mass rotor 101;
This will be explained with reference to FIG. The third section is a cross-sectional view of the rotor 40 and casing 41 of the dibiline packing section 1 viewed from the axial direction. 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THCO、T)ICI 、 T 、 
Tb 。
THCO, T)ICI, T, shown in Figure 3 now.
Tb.

Tj (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、ロータ表面温度、ロ
ータボア温度、ロータfm個の仮想同軸円筒状に分割し
た場合の各円筒の1度とする。
Tj (j=1 to m) is the casing outer wall metal temperature, the casing inner wall metal temperature, the rotor surface temperature, the rotor bore temperature, and 1 degree for each cylinder when the rotor is divided into fm virtual coaxial 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
初期値を精度良くめることは急速起動及び急速負荷変化
を目的と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 set the 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THcx 、 Ty+co から、ロータ内部の
半径方向の温度分布を推定する。この場合、TS、Tb
は、 T、=T■cI・・・・・・・・・(1)Tb=THc
++kT(Tico Ticx) −−・・・(2)と
みなす。上式(2)のkTはタービンの形状で定まる定
数である。内部の温度分布は、このTs とTbk−次
補間してまる値とみなし、次式で表わされる。
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 THcx and Ty+co. In this case, TS, Tb
is, T,=T■cI・・・・・・・・・(1)Tb=THc
++kT (Tico Ticx) --- (2) is assumed. kT in the above equation (2) is a constant determined by the shape of the turbine. The internal temperature distribution is regarded as a value obtained by interpolating Ts and Tbk-order, 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。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。ケーシング内外壁温度差が規定
値ΔTよシも太きいときはB−1、小さいときはB=O
とする。また現在速度Nαが規定値N9 よp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。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。
Further, B in the figure is a variable indicating the magnitude of the temperature gradient in the radial direction inside the rotor. If the gradient is large, the error in estimating the temperature distribution will also be large. When the temperature difference between the inner and outer walls of the casing is larger than the specified value ΔT, B-1, and when it is smaller, B = O.
shall be. Furthermore, if the current speed Nα is larger than the specified value N9, the estimation error may become large even if the temperature difference is small, so B=1. This value of B is for reference in the next processing function, stress limit value determination 102.

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・隈能について具体的に説明す
る。
Next, when the circuit breaker 16 is in the OFF state, that is, each process and function of the speed control system 160 will be specifically explained.

まず現在応力推定161について説明する。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没後蒸
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の各処理機能から構成されている。
First, the current stress estimation 161 will be explained. As mentioned above, this processing function is also used in the load control system, including the first post-death 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. It consists of functions.

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

第1没後蒸気条件計算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没後蒸気温度、圧力を計算
する機能である。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没後
蒸気温度、圧力を高精度で測定することは困難である。
The first post-death steam condition calculation 107 is a function that calculates the first post-death 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. In operating conditions where the steam flow rate is small, such as during speed increase and low load, it is difficult to measure the first post-death steam temperature and pressure of the high-pressure and intermediate-pressure turbines with high accuracy.

また実測値に頼っていては精度の高い予測は望め方い。Also, relying on actual measurements makes it difficult to make highly accurate predictions.

第5図はこ九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。この推定方法は、主蒸気温度TMS 、圧力P
Ms、再熱蒸気温度Tua、速度N1昇速率K、負荷り
を入力変数とすることによp、起動から通常負荷運転ま
で一貫して使用できる。
FIG. 5 shows a calculation procedure for uniquely estimating from the steam conditions generated by the boiler and the operating state of the turbine in order to solve this problem. This estimation method is based on main steam temperature TMS, pressure P
By using Ms, reheat steam temperature Tua, speed N1, acceleration rate K, and load as input variables, p can be used consistently from startup to normal load operation.

ただし、中圧タービン第1没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
実測値とする。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。
However, for safety reasons, the steam temperature after the first stage of the intermediate pressure turbine is assumed to be the actual value of the reheat steam temperature assuming that there is no temperature drop due to the first stage. The meanings of the symbols used in FIG. 10 are as follows.

N :速度 (「戸) No:定格速度 (聯) 肉 −昇速率 (隼/分) L :負荷 (%) L′ :定格蒸気条件下での等価負荷 (%)Ll :
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 (%)TM11:主蒸気温度
 (c) TRH:再熱蒸気温度 (U) TMSR:定格主蒸気温度 (c) Tt’:L’に対する高圧タービン第1没後蒸気温度 
(c) 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 (r) ΔTRO:定格蒸気条件でのΔTo (tZ’)Tul
 :高圧タービン第1没後蒸気温度 (c)T!、:中
圧タービン第1没後蒸気温度 (tjPMs、:主蒸気
圧力 (ata) PXo:無負荷運転相当の高圧タービン第1没後蒸気圧
力 (ata) P旧R:定格負荷時高圧タービン第1没後蒸気圧力 (
ata) PtlB:定格負荷時中圧タービン第1没後蒸気圧力 
(at’a) Pal:高圧タービン第1没後蒸気圧力(ata) PH:中圧タービン第1段後蒸気圧力 (ata) Kl :加減弁絞シ率(部分噴射時は常にに1=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没後蒸気
圧力 (ata) KAc:加速相当の高圧タービン第1没後蒸気圧力 (
ata/(聯)2/分) k :無負荷損失指数 ロータ狡面熱伝達計算108の処理内容は第6図に示す
ように、第1没後ラビリンスパツキン部1を洩れる蒸気
からの乱流熱伝達に着目する。ただし、第6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四
球の手順で熱伝達率をめる。本図で使用している記号の
意味は次の通シである。
N: Speed (“door”) No: Rated speed (Union) Meat - Speed increase rate (Hayabusa/min) L: Load (%) L’: Equivalent load under rated steam conditions (%) Ll:
Boundary load between full-circle injection and mixed injection (%) L2: Boundary load between partial injection and mixed injection (%) TM11: Main steam temperature (c) TRH: Reheat steam temperature (U) TMSR: Rated main steam temperature (c ) Tt': High-pressure turbine first post-death steam temperature relative to L'
(c) ΔTo: Temperature drop between the main steam temperature and the steam temperature in the high-pressure turbine bowl (r) ΔTRO: ΔTo (tZ') Tul under rated steam conditions
: High-pressure turbine first post-death steam temperature (c) T! ,: Intermediate pressure turbine first post-death steam temperature (tjPMs,: Main steam pressure (ata) PXo: High-pressure turbine first post-death steam pressure equivalent to no-load operation (ata) P former R: High-pressure turbine first post-death steam at rated load pressure (
ata) PtlB: Steam pressure after the first sinking of the intermediate pressure turbine at rated load
(at'a) Pal: Steam pressure after the first stage of the high pressure turbine (ATA) PH: Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine (ATA) Kl: Adjustment valve throttling rate (always set to 1 = 0 during partial injection) (ata) K2: Temperature reduction coefficient KNL due to the first stage of high-pressure turbine:
High-pressure turbine first post-death steam pressure equivalent to no-load loss at rated speed (ata) KAc: High-pressure turbine first post-depletion steam pressure equivalent to acceleration (
ata/(Unit)2/min) k: No-load loss index The processing contents of the rotor sloppy heat transfer calculation 108 are as shown in FIG. Focus on. However, although FIG. 6 shows a high-pressure turbine, the heat transfer coefficient is also calculated using the four-ball procedure for an intermediate-pressure turbine. The meanings of the symbols used in this diagram are as follows.

N :速度 (嘔) TFI!:高圧タービン第1没後蒸気温度 (c)Pa
l :高圧タービン第1没後蒸気圧力(ata) λIIIT :高圧タービン第1没後蒸気熱伝導率(1
01/yi −C−(8)) ν1[IT :高圧タービン第1股後蒸気動粘性係数(
rr? / Sem1 ) γIIIT :高圧タービン第1没後蒸気比重量(縁/
m゛) FSL’:ラビリンスパツキン部洩れ流量(Ky/ge
o) FsLv:ラビリンスパッキン部体積洩れ流量(デ/(
8)) UAX:ラビリンスパッキン部軸方向洩れ流速(m/(
8)) URD:ラビリンスパツキン部ロータ表面速度Cm1通
) U :ラビリンスパッキン部合成洩れ流速Cm/Sec
) R:フイノルズ数 N1:ヌツセルト数 K ニロータ表面熱伝達率 (kcal/m7・C−(
8))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 (rn) Z :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tt (m’)rs
:ロータ表面半径 (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
/Pi)はタービンの運転状態すなわち速度、昇速率、
負荷が式化しても、はぼ一定とみなし得るから、実際に
は定数としで計算する。
N: Speed (vomit) TFI! : High-pressure turbine first post-death steam temperature (c) Pa
l: Steam pressure after high pressure turbine first death (ATA) λIIIT: Steam thermal conductivity after high pressure turbine first death (1
01/yi -C-(8)) ν1[IT: High-pressure turbine first crotch rear steam kinematic viscosity coefficient (
rr? /Sem1) γIIIT: High-pressure turbine 1st post-death steam specific weight (edge/
m゛) FSL': Labyrinth packing leakage flow rate (Ky/ge
o) FsLv: Labyrinth packing volume leakage flow rate (de/(
8)) UAX: Labyrinth packing axial leakage flow velocity (m/(
8)) URD: Labyrinth packing rotor surface speed Cm1) U: Labyrinth packing combined leakage flow speed Cm/Sec
) R: Winolds number N1: Nutsselt number K Nirotor surface heat transfer coefficient (kcal/m7・C-(
8)) Ko: Constant determined by the turbine shape δ: Gap of labyrinth packing (m) d - Rotor surface diameter (rn) Z: Number of fins of labyrinth packing A: Gap surface of labyrinth packing tt (m') rs
: Rotor surface radius (m) PH2: Pressure after the second stage of the high pressure turbine (ata) However, in Fig. 11, the pressure ratio after the first stage and after the second stage (P2
/Pi) is the operating state of the turbine, i.e. speed, speed increase rate,
Even if the load is expressed as a formula, it can be considered to be approximately constant, so it is actually calculated as a constant.

次に、ロータ温度分布計算109について第7図を用い
て説明する。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つるから、第7図に示すようにロー
タ’6m個の仮想円筒に分割し、各円筒間の熱収支に着
目して温度分布をめる。熱収支計算の時間刻み幅をτl
とするとQt、sはT1間に蒸気からロータ表面へ伝達
される熱量、QGI+はロータ表面から最外層の円筒中
心部へ伝導さnる熱量、Qj+ 1+1はj番目の円筒
からj+14目の円筒に伝導される熱量である。ただし
、ボアにおいては断熱状態であるから常にQ。、。。1
=0となる。いま、現在時刻をtとすると時刻を一τl
からt マでの71間に各円筒間で生ずる熱移動量は、
そ牡ぞれ次のように表わされる。
Next, the rotor temperature distribution calculation 109 will be explained using FIG. 7. The heat movement inside the rotor is considered to be a one-dimensional flow consisting only of the radial direction, so the rotor is divided into 6m virtual cylinders as shown in Figure 7, and the temperature distribution is calculated by focusing on the heat balance between each cylinder. Melt. The time step size for heat balance calculation is τl
Then, Qt, s is the amount of heat transferred from the steam to the rotor surface during T1, QGI+ is the amount of heat transferred from the rotor surface to the center of the outermost cylinder, and Qj+ 1+1 is the amount of heat transferred from the jth cylinder to the j+14th cylinder. It is the amount of heat conducted. However, since the bore is in an insulated state, Q is always present. ,. . 1
=0. Now, if the current time is t, the time is 1τl
The amount of heat transfer that occurs between each cylinder during the period from t to 71 is
Each is expressed as follows.

Qt 、r (t)−2πrt K(t) (T)It
(t)−T3 (t−T1))τl・・・・・・・・・
(4) ・・・・・・・・・(舌) ・・・・・・・・・(す ・・・・・・・・・ (+?〕 Q□+−=+t(j)=O・・・・・・・・・(9)こ
こでλMはロータ材の熱伝導率である。
Qt , r (t)−2πrt K(t) (T)It
(t)-T3 (t-T1))τl・・・・・・・・・
(4) ・・・・・・・・・(tongue) ・・・・・・・・・(su・・・・・・・・・ (+?) Q□+-=+t(j)=O (9) Here, λM is the thermal conductivity of the rotor material.

Qf、5(t)−Qy、t(t) の関係からTs(t
−T)は次式で表わされる。
From the relationship Qf,5(t)-Qy,t(t), Ts(t
-T) is expressed by the following formula.

、、、、、、、、、(’0 ここでr’ =4 r2+3Δr W(t)=ΔrK(t)/λM 」番目の円筒に蓄積される熱量ΔQ s (t)はΔQ
j(t)=Qj−t 、 +(t) 、 Q+ 、 +
+t (t) ・・・・・・・・・(1りと表わされる
からj番目の円筒の温度TIは次式で表わさ才しる T+(t)−T+(t−It)+ΔQ」(t)/v+ρ
UCM・・・・・・・・・(11〕 ここでvj :j番目の円筒の単位長当りの体積ρ■−
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。
, , , , , , ('0 where r' = 4 r2 + 3Δr W(t) = ΔrK(t)/λM) The amount of heat ΔQ s (t) accumulated in the 'th cylinder is ΔQ
j(t)=Qj−t, +(t), Q+, +
+t (t) ・・・・・・・・・(Since it is expressed as 1, the temperature TI of the j-th cylinder is expressed by the following formula.T+(t)−T+(t−It)+ΔQ”(t )/v+ρ
UCM・・・・・・・・・(11) Here, vj: Volume per unit length of the j-th cylinder ρ■−
Rotor material density CM−rotor material specific heat Also, the rotor bore temperature Tb(t) is expressed by the following equation by approximating the temperature distribution by a quadratic equation.

以上述べた不処理機能の詳細中l1llNを示すのが第
8図である。
FIG. 8 shows details of the non-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光面熱応力σ8丁および
ロータボア熱応力σBTは、11■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
わさする。
The rotor thermal stress, that is, the rotor optical surface thermal stress σ8 and the rotor bore thermal stress σBT, are expressed by the following equations based on the temperature distribution obtained by the rotor temperature distribution calculation 109 described in 11.

ココで E :ロータ材のヤング率 α :ロータ材の線膨張率 ν :ロータ材のボアノン比 T6: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nる。Here E: Young's modulus of rotor material α: Linear expansion coefficient of rotor material ν: Boannon ratio of rotor material T6: 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.

TM=ΣT+(rl”−rl”+1)/(”js”−r
)) +・−・・・(l!;)1−を 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。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’kNo、定格速度定格速度速心応力
をσBCRとすると、速度Nのときにボアに働く遠心応
力σBcは次式で表わされる。
TM=ΣT+(rl"-rl"+1)/("js"-r
)) +...(l!;)1- Next, rotor stress calculation 111 that also takes centrifugal stress into consideration will be explained. Since the centrifugal stress is proportional to the square of the turbine speed N, the centrifugal stress σBc acting on the bore at the speed N is expressed by the following equation, where σBCR is the rated speed 'kNo' and the rated speed core stress is σBCR.

したがりてボア応力σBは σB−σBT+σBC・・・・・・・・・(17)とな
る。7tお、ロータ表面においては表面形状による応力
集中がらυ、熱応力の作用方向が軸方向となる。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。したがって、ロータ表面応力については寿
命消費が問題となる熱応力のみを考慮す九ばよく、ロー
タ表面応力σBは σ B = σ8T ・・・・・・・・・Clsノとな
る。
Therefore, the bore stress σB is σB−σBT+σBC (17). 7t Also, on the rotor surface, stress is concentrated due to the surface shape υ, and the direction of action of thermal stress is the axial direction. Considering that the centrifugal stress is in the circumferential direction, both act in directions perpendicular to each other. Therefore, regarding the rotor surface stress, it is sufficient to consider only the thermal stress for which life consumption is a problem, and the rotor surface stress σB becomes σ B = σ8T . . . Cls.

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σS、σ
Bが前述の応力制限値決定102で設定された応力制限
値を上寸わっでいるか否かを判定する機能である。
The next current stress level check 162 is performed using the above σS, σ
This is a function to determine whether or not B exceeds the stress limit value set in the stress limit value determination 102 described above.

次の計算モード判IIfr163は、今回の計算は予測
計算に基づく最大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。即ち0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図のうちn −1回は
最大昇速率探索170をバイパスさせる動きを本処理機
能19はもつ。・次に最大昇速率探索170について説
明する。
The next calculation mode judgment IIfr 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. In other words, if it is specified that the prediction calculation is to be performed once every 0 times, the processing function 19 has the ability to bypass the maximum acceleration rate search 170 n -1 times out of n diagrams. - Next, the maximum acceleration rate search 170 will be explained.

この処理機能は現在時刻を基準として、予測時間測針1
03で決定された予測時間tP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。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。この複数個の昇速率は昇速率仮定171にょシ
、大きい方から順番に応力予測172に渡される。この
応力予測172の処理機能により、丑ず現在時刻よυτ
1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。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1.72にもどシ、更にrl後の応力全予測する。こ
のようにして、ある昇速率仮定値Nxに対して71間隔
で1P後まで応力を予測し、jjijl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。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
値期間1P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大昇速率として決定し、探索を
完了する。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大昇速率探索結果とする。な
お、応力予測172の処理内容は前述の現在応力推定1
61のそれに準じたものである。異なる点はタービン入
口蒸気条件として、現在籠でなく予測fI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。
This processing function uses the current time as a reference and predicts the predicted time pointer 1.
The stress occurring on the rotor surface and rotor bore until after the predicted time tP 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 is a function that searches for the maximum acceleration rate. The acceleration rate here is based on the acceleration rate assumption 171,
This is selected from a plurality of acceleration rates prepared in advance. The plurality of acceleration rates are passed to the acceleration rate assumption 171 and to the stress prediction 172 in order from the highest to the highest. With the processing function of this stress prediction 172, it is possible to change the current time to υτ.
The stress on the rotor surface and bore after 1 is predicted and compared with the stress limit value in a predicted stress level check 173. As a result of this comparison, if the stress of both is less than the limit value, the stress prediction is returned to 1.72, and then the entire stress after rl is predicted. In this way, the stress is predicted at 71 intervals until after 1P for a given acceleration rate assumption value Nx, and compared with the jjijl limit value, but if either the rotor surface stress or the bore stress exceeds the limit value. In this case, the process is performed based on the acceleration rate assumption 171
Return to normal, change the assumed acceleration rate, and predict the stress in the same way. In this case, the assumption of the acceleration rate is made in ascending order, and in the predicted time arrival judgment 174, if the stress prediction value for the assumed acceleration rate value does not exceed the limit value over the period 1P, the assumed acceleration rate at this time is set to the maximum value. Decide as the acceleration rate and complete the search. If the stress exceeds the limit value for all the assumed values of the acceleration rate, the acceleration rate is set to zero as the maximum acceleration rate search result. Note that the processing content of the stress prediction 172 is the above-mentioned current stress estimation 1.
It is similar to that of 61. The difference is that the predicted fI is used instead of the current cage as the turbine inlet steam condition;
The point is that the speed is not the current value but a predicted value corresponding to the assumed value of the acceleration rate.

このタービン入口蒸気条件を予測するためには、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。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めると次式で表わさ九る。
In order to predict the turbine inlet steam conditions, we learned the ratio of the amount of change in steam conditions to the amount of load change. Use the results. That is, the time rate of change in main steam temperature with respect to the assumed value Nx of the speed increase rate is expressed by the following equation.

・・・・・・・・・ ぐIQ) 次に速度保持時間計算180について第9図によシ説明
する。まず速度保持判定181では速度保持の要否を判
定し速度保持をしない場合には速度保持計算180の処
理は終了である。速度を保持する場合には予測応力計算
182で応力の予測値の計算を行なう。本計算は第2図
の応力予測172と同様蒸気条件予測106、第1没後
蒸気条件計算107、ロータ表面伝達率計算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る。予
測応力判定183では予測応力が許容値以下かどうか判
定し、予測応力が許容値以下になる迄予測応力針418
2を(りか乱す。
. . . GuIQ) Next, the speed holding time calculation 180 will be explained with reference to FIG. First, in speed retention determination 181, it is determined whether or not speed retention is necessary, and if speed retention is not required, the processing of speed retention calculation 180 ends. If the speed is maintained, a predicted stress value is calculated in predicted stress calculation 182. This calculation is similar to the stress prediction 172 in FIG. Consists of processing functions. In the predicted stress determination 183, it is determined whether the predicted stress is below the allowable value, and the predicted stress needle 418 is turned until the predicted stress becomes below the allowable value.
2 (disturb).

速度保持時間算出184は第10図に示すように予測応
力計算のサンプリング周期をτとすると0丁の時点で応
力が許容値を越え予測応力値が(n+3)τの時点で許
容値以下になった場合3丁が保持時間の推定値となる。
In the speed holding time calculation 184, as shown in Fig. 10, if the sampling period for the predicted stress calculation is τ, the stress exceeds the allowable value at the time of 0th block and falls below the allowable value at the time of the predicted stress value (n+3)τ. In this case, the estimated holding time is 3 guns.

また予測応力値が許容値を越えて保持となった場合には
第11図のように最小昇速率にて予測した予測応力値が
許容値を越えている時間を保持時間として考えることが
出来る。保持時間出力機能185は時間明示機能14に
保持時間を出力する。
In addition, when the predicted stress value exceeds the allowable value and is held, the time during which the predicted stress value predicted at the minimum acceleration rate exceeds the allowable value can be considered as the holding time, as shown in FIG. The retention time output function 185 outputs the retention time to the time specification function 14.

時間明示機能は発光ダイオード、プラズマディスプレー
を使用したディジタル表示器、タイプライタによる印字
、CRTディスプレーによる表示等各種使用して時間を
明示するものである。
The time display function indicates the time using various methods such as a digital display using a light emitting diode or plasma display, printing by a typewriter, or display using a CRT display.

ボイラからの蒸気条件は通常計画値からずれるため保持
時間の計算は運転状況に対応出来るよう保持運転中はく
り返し計算する必要がある。
Since the steam conditions from the boiler usually deviate from the planned values, it is necessary to calculate the holding time repeatedly during the holding operation so that it can correspond to the operating conditions.

以上説明したように応力が許容1直を越え保持運転に移
行した時には保持を行なう時間の推定値を時々刻々明ら
かにし運転員に知らしめることが出来る。特に、ボイラ
側の蒸気温度、圧力により応力が許容値以下となる時間
は変化するため、常時現時刻からの必要保持時間を予測
計算して得ることが出来、運転を計画的に遂行可能とな
る。
As explained above, when the stress exceeds the allowable one shift and the shift is made to the holding operation, the estimated value of the holding time can be revealed moment by moment and notified to the operator. In particular, since the time required for stress to be below the allowable value changes depending on the steam temperature and pressure on the boiler side, the required holding time can be calculated and calculated from the current time at any time, making it possible to carry out operations in a planned manner. .

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1
5カレベルチエツク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めそれぞれの処理機能161,162,1
63,170と同様である。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。
In the load control system 140, current stress estimation 141, current 1
The processing methods of 5-level level check 142, calculation mode judgment 143, and maximum load change rate search 150 are basically the processing functions 161, 162, and 1 of the speed control system 160, respectively.
63,170. 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.

負荷保持時間計算190は速度保持時間計算と同様の機
能をもっている。
The load holding time calculation 190 has the same function as the speed holding time calculation.

次に最適負荷変化率決定144について説明する。最大
負荷変化率探索150でτ!の周期で探索された負荷変
化率kALR7に設定しこれを修正してゆき、もし17
1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る。
Next, the optimum load change rate determination 144 will be explained. τ at maximum load change rate search 150! Set the load change rate kALR7, which is searched at the cycle of , and modify it.
If the current stress exceeds the stress limit value during the first period, this function immediately holds the load.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、タービン入口条件に始−まシ、ロータ
応力の予測に基づいて、タービンの昇速率および負荷変
化率を逐次最商化すると同時に保持運転に移行した際応
力予測値に基づいた現時刻からの保持継続時間を実時間
で得ることが出来、運転員に効果的に今後の運転予定を
明示するため、計画的な運転を遂行出来る。
According to the present invention, starting from the turbine inlet conditions, the speed increase rate and load change rate of the turbine are successively optimized based on the prediction of the rotor stress, and at the same time, when transitioning to holding operation, the stress prediction value is The holding duration from the current time can be obtained in real time, and the future operation schedule can be effectively shown to the operator, so that planned operation can be carried out.

【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・惚視制御システ
ムとこれに関連する制御システムおよびプラントとの入
出力信号の関係を示す。第2図は本発明の監視制御シス
テムにおける処理手順を示す。 第3図はタービン第1段後のロータ、−、?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′!、S度分布の決定方法を示す。第5図は第1没後
蒸気条件の推定方法を示す。第6図はラビリンスパツキ
ン部の熱伝達率の計算方法を示す。 第7図はロータの仮想分割円節間の熱収支の考え方を示
す。第8図はロータ温度分布の具体的計算手順を示す。 第9図は保持時間計算にかける処理手順を示す。第10
図は現在の応力が許容値を越えた場合の保持時間、第1
1図は予測値を越えた場合の保持時間を示す。 100・・・熱応力予測タービン制御システム、2o。 ・・・高圧タービン、300・・・中圧タービン、4o
。 ・・・低圧タービン、500・・・発電機、1・・・高
圧第1没後ラビリンスパツキン部、2・・・中圧第1没
後ラビリンスパツキン部、3・・・ボア(中心孔)、4
・・・最適昇速率、6・・・最適負荷変化率、7・・・
ALR。 8・・・瞬時目標速度、9・・・瞬時目標負荷、io・
・・ガバナ、11・・・加減弁、12・・・アクチュエ
ータ、13・・・弁位置指令、14・・・時間明示機能
、15・・・保持時間、16・・・遮断器′、17・・
・遮断器0N10 F F状態、18・・・負荷要求値
、19・・・速度、20・・・主蒸気、21・・・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
・・・高圧箱1段後ケーシング外壁温度、2・7・・・
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
・・・ロータ、140・・・負荷制御系、160・・・
速度制御系、150・・・最大負荷変化率探索、170
・・・最大昇速率探索、180・・・速度保持時間、1
90・・・負荷保持時間計算、101・・・初期温度分
布決定、102・・・応力制限値決定、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、106・・・蒸気条件予測、1
07・・・第1没後蒸気条件計算、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・・・システム停+h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、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、1
54・・・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、163・・
・計算モード判断、164・・・危険速度判断、165
・・・最適昇速率決定、171・・・昇速率仮定、17
2・・・応力予測、173川予測応力レベルチエツク、
174・・・予測時間到達判断、181・・・速度保持
判定、182・・・予測応力計算、183・・・予測応
力判定、184・・・速度保持時間算出、185・・・
猶3図 め4図 人 第7 図 茅10国 庇力
FIG. 1 shows the relationship of input/output signals between the thermal stress predictive turbine/visual control system of the present invention, the related control system, and the plant. FIG. 2 shows a processing procedure in the supervisory control system of the present invention. Figure 3 shows the rotor after the first stage of the turbine, -,? and the cross section of the casing and its temperature state. Figure 4 shows the initial stage of the rotor! , a method for determining the S degree distribution is shown. FIG. 5 shows a method for estimating the first post-decay steam condition. FIG. 6 shows a method for calculating the heat transfer coefficient of the labyrinth packing. FIG. 7 shows the concept of heat balance between the virtual divided circular nodes of the rotor. FIG. 8 shows a specific calculation procedure for rotor temperature distribution. FIG. 9 shows the processing procedure for calculating retention time. 10th
The figure shows the holding time when the current stress exceeds the allowable value, the first
Figure 1 shows the retention time when the predicted value was exceeded. 100...Thermal stress prediction turbine control system, 2o. ...High pressure turbine, 300...Intermediate pressure turbine, 4o
. ...Low pressure turbine, 500... Generator, 1... High pressure first post-subdued labyrinth packing part, 2... Medium pressure first post-subdued labyrinth packing part, 3... Bore (center hole), 4
...optimum speed increase rate, 6...optimum load change rate, 7...
A.L.R. 8... Instantaneous target speed, 9... Instantaneous target load, io・
... Governor, 11... Adjustment valve, 12... Actuator, 13... Valve position command, 14... Time display function, 15... Holding time, 16... Circuit breaker', 17...・
- Breaker 0N10 F F status, 18...Load request value, 19...Speed, 20...Main steam, 21...Reheat steam, 22...Adjustment valve position, 23...Main steam pressure,
24...Main steam temperature, 25...Reheat steam temperature, 26
...Temperature of the outer wall of the casing after the first stage of the high-pressure box, 2.7...
Temperature of casing inner wall after high pressure 1st stage, 28...High pressure 1st
Post-stage steam pressure, 29... Medium pressure steam chamber outer wall temperature, 30.
... Medium pressure steam indoor wall temperature, 40 ... Casing, 41
...Rotor, 140...Load control system, 160...
Speed control system, 150...Maximum load change rate search, 170
...Maximum acceleration rate search, 180...Speed holding time, 1
90... Load holding time calculation, 101... Initial temperature distribution determination, 102... Stress limit value determination, 103... Prediction time determination, 104... Steam condition change rate learning, 105
...Operation mode judgment, 106...Steam condition prediction, 1
07... First 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... System stop+h judgment, 141...
- Current stress estimation, 142...Current stress level check, 143...Calculation mode judgment, 144...Optimum load change rate determination, 151...Load change rate assumption, 152...
・Stress prediction, 153...Predicted stress level check, 1
54... Judgment of arrival of predicted time, 161... Current stress estimation, 162... Current stress level check, 163...
・Calculation mode judgment, 164... Critical speed judgment, 165
...Optimum acceleration rate determination, 171...Acceleration rate assumption, 17
2... Stress prediction, 173 river predicted stress level check,
174... Predicted time arrival judgment, 181... Speed retention judgment, 182... Predicted stress calculation, 183... Predicted stress judgment, 184... Speed retention time calculation, 185...
3rd figure, 4th figure, 7th figure, 10th country protection power

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、タービン駆動用作動流体発生源と、こn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fl制御システムにおいて、タービ
ンロータに発生する応力を予測する手段を有し、タービ
ンの運転状態が保持された場合該応力予測値から保持継
続時間をめる手段を有することを特徴とするロータ応力
予測タービン監視制御システム。
1. 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 this source, a turbine operated by the fluid, and a generator mechanically connected to this. In the fl control system of power generation equipment, which calculates the stress generated in the turbine due to a change in the state of the working fluid and operates according to the calculated stress, it has a means for predicting the stress generated in the turbine rotor, and the turbine 1. A rotor stress prediction turbine monitoring and control system comprising means for determining a holding duration time from the stress predicted value when the operating state is maintained.
JP15490783A 1983-08-26 1983-08-26 Turbine monitor control system for estimating rotor stress Pending JPS6047802A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100370116C (en) * 2006-08-21 2008-02-20 上海发电设备成套设计研究院 Online computing and controlling method for steam turbine high and medium pressure rotator equivalent stress

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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