JPS6053161B2 - Turbine minimum life consumption scheduled start-up method - Google Patents

Turbine minimum life consumption scheduled start-up method

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JPS6053161B2
JPS6053161B2 JP5888878A JP5888878A JPS6053161B2 JP S6053161 B2 JPS6053161 B2 JP S6053161B2 JP 5888878 A JP5888878 A JP 5888878A JP 5888878 A JP5888878 A JP 5888878A JP S6053161 B2 JPS6053161 B2 JP S6053161B2
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JP
Japan
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stress
turbine
load
rotor
steam
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弘 松本
美雄 佐藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンの起動方法に係り、タービンの
起動を指定時間通りに完了させ、かつ昇速−および負荷
上昇に伴なつて発生するロータの応力による金属の寿命
消費量を最小に抑えることを可能にする起動方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for starting a steam turbine, in which the startup of the turbine is completed in a specified time, and the life span of metal is reduced due to the stress in the rotor that occurs as the speed increases and the load increases. Concerning the starting method that makes it possible to minimize the amount.

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, ie, life consumption, due to thermal stress generated in the thick portion of the turbine to within an allowable value.

このため安全かつ急速起動を実現するには発生する熱応
力の精度良く求め、制御することが重要である。一方、
電力系統に属する各発電所のタービンは、中央給電指令
所など外部から指定された時刻通りに起動を完了するこ
とも電力系統の経済運用および安定性確保の面からも要
請されている。しかし、タービンの起動所要時間と寿命
消費量は相反する性格をもつ。すなわち、寿命消費量を
抑えれば起動所要時間は長くなり、寿命消費量を大きく
とれは起動所要時間は短かくなる。このため起動完了時
刻を予め知り、これが指定時刻(以下定刻と略す)に対
して余裕のある限り寿命消費量を低く抑えた起動方式、
すなわち起動完了時刻の定刻化とともに、寿命消費の最
小化方式の確立が望まれる。 タービンの起動時、着目
すべき応力発生箇所は高圧および中圧タービンの高温高
速の洩れ蒸気にさらされる第1段後ラビリンスパッキン
部のロータ表面およびボア(中心孔)である。
Therefore, in order to achieve safe and rapid startup, it is important to accurately determine and control the generated thermal stress. on the other hand,
From the standpoint of economic operation and stability of the power system, it is also required that the turbines of each power plant belonging to the power system complete startup on time specified by an external source such as a central power dispatch center. However, the time it takes to start up a turbine and its lifetime consumption have contradictory characteristics. In other words, if the lifetime consumption is suppressed, the time required for starting will become longer, and if the lifetime consumption is increased, the required starting time will be shortened. For this reason, we use a startup method that knows the start-up completion time in advance and keeps the life consumption as low as possible with respect to the specified time (hereinafter referred to as the fixed time).
In other words, it is desired to establish a method for minimizing the life consumption, as well as setting a regular start-up completion time. When the turbine is started, stress generation points that should be noted are the rotor surface and bore (center hole) of the first stage rear labyrinth packing, which are exposed to high-temperature, high-velocity leaked steam from the high-pressure and intermediate-pressure turbines.

しかし、ロータは回転体であり、応力ないし応力計算の
もとになる温度分布を実測することは困難である。 従
来の起動方式はタービンヘの通気直前の主蒸気条件およ
びタービンメタル温度に応じて起動スケジュールを決定
し、これれに従つた昇速および負荷上昇制御がなされて
いた。しかし、この方法では起動過程で主蒸気条件が予
定値からずれることを見込んだマージンをもつて起動ス
ケジュールを作成するため、起動時間は必要以上に長く
なりがちであつた。また、従来の別の方法としては、起
動過程で実測した第1段後ケーシング内壁メタル温度を
ロータ表面温度と見做したり、第1段後の蒸気温度およ
び圧力の実測値からロータ表面温度を求めてロータ応力
を計算し、これに応じて昇速率および負荷変化率を逐次
修正する方法をとつていた。
However, the rotor is a rotating body, and it is difficult to actually measure the stress or the temperature distribution that is the basis for stress calculation. In conventional startup methods, a startup schedule is determined according to the main steam conditions and turbine metal temperature immediately before ventilation to the turbine, and speed and load increases are controlled in accordance with this schedule. However, in this method, the startup time is likely to be longer than necessary because the startup schedule is created with a margin that takes into account that the main steam conditions may deviate from the scheduled values during the startup process. Another conventional method is to consider the inner wall metal temperature of the casing after the first stage actually measured during the startup process as the rotor surface temperature, or to calculate the rotor surface temperature from the actual measured values of steam temperature and pressure after the first stage. The method used was to calculate the rotor stress by calculating the rotor stress, and to adjust the speed increase rate and load change rate accordingly.

しかし、前者ではケーシングとロータの相関性の把握が
困難であり、後者では流量が小さい無負荷運転時および
低負荷時の計測精度が問題となる。このように、従来の
方法では、いづれも許容寿命消費量を効果的に使つてい
るとはいえない。まして、指定された起動完了時刻を守
り、かつ寿命消費量を最小化することはできなかつた。
本発明はタービン起動の上記従来方式の欠点をなくし、
指定された起動完了時刻通りに起動を完了し、しかもロ
ータの寿命消費を最小に抑えることを可能ならしめるタ
ービンの起動方法を提供するにある。
However, in the former case, it is difficult to understand the correlation between the casing and the rotor, and in the latter case, measurement accuracy becomes a problem during no-load operation with a small flow rate and during low-load operation. In this way, it cannot be said that the conventional methods utilize the allowable lifetime consumption effectively. Furthermore, it has not been possible to meet the specified start-up completion time and to minimize the lifetime consumption.
The present invention eliminates the drawbacks of the above conventional methods of turbine starting,
To provide a method for starting a turbine, which enables starting to be completed on time at a specified starting completion time and furthermore, minimizing the life consumption of a rotor.

本発明の起動方法は前記目的を達成するために、オンラ
インターピン起動制御系およびプラントの動特性モデル
を内蔵し、まずタービン通気前に両モデルを動作させて
、許容寿命消費量に対応した応力争1限値のもとでの起
動完了時刻を子測する。
In order to achieve the above object, the start-up method of the present invention incorporates an online turpin start-up control system and a plant dynamic characteristic model, and first operates both models before ventilating the turbine to achieve stress conflict corresponding to the allowable life consumption. 1. Measure the start-up completion time under one limit value.

この予測値が指定時刻よりも早ければ応力制限値を前回
よりも低い値に設定して再び起動完了時刻を予測する。
このようにして予測時刻が指定値の近傍となるまで収束
計算し、収束したときの応力制限値を最終的な制限値と
して実際に起動を開始し、起動過程で昇速率および負荷
変化率を逐次最適化することに特徴を有する。以下、本
発明の実施例を説明する。
If this predicted value is earlier than the designated time, the stress limit value is set to a lower value than the previous time and the startup completion time is predicted again.
In this way, the calculation is converged until the predicted time becomes close to the specified value, and the actual startup is started using the stress limit value at the time of convergence as the final limit value, and the acceleration rate and load change rate are sequentially adjusted during the startup process. It is characterized by optimization. Examples of the present invention will be described below.

第1図は本発明の実施例としてディジタル計算機を用い
た場合の最小寿命消費定刻起動システム100とこれに
連動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段後ラビ
リンスパッキン部1および中圧タービン300の第1段
後ラビリンスパッキン部2についても明示する。ここは
両タービンとも高温高圧の蒸気が高速で洩れるため、蒸
気とメタル間の熱授受が最も激しい箇所である。この熱
授受により、この付近のロータは半径方向に温度勾配を
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。本発明の起動システム100の基本機
能は、中央給電指令所など外部から指定された起動完了
時刻TRを守り、かつロータの寿命消費が最小となる応
力制限値を起動開始前に決定し、この制限値のもとで実
際にタービンを起動し、昇速および負荷上昇の過程で発
生する応力が制限値以下となり、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ALR(AutOmaticlOOdReg
ulatOr)7に目標値として逐次設定することによ
り、最小寿命消費定刻起動を実現することである。
FIG. 1 shows the relationship of input/output signals between a minimum life consumption scheduled start-up system 100, a control system interlocked therewith, and a plant when a digital computer is used as an embodiment of the present invention. This figure also clearly shows the first stage rear labyrinth packing part 1 of the high pressure turbine 200 and the first stage rear labyrinth packing part 2 of the intermediate pressure turbine 300. This is where high-temperature, high-pressure steam leaks at high speed from both turbines, so heat exchange between the steam and the metal is most intense. This heat exchange causes a temperature gradient 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 starting system 100 of the present invention is to observe the starting completion time TR specified from an external source such as a central power dispatch center, and to determine the stress limit value that minimizes the life consumption of the rotor before starting starting, and to set this limit. The turbine is actually started under the specified value, and the stress generated during the process of speed increase and load increase is below the limit value, and the governor 10 is set to the optimum speed increase rate 4 allowed under those conditions, or the optimum Load change rate 6 is calculated by ALR (AutoOmaticlOOdReg
By sequentially setting ulatOr)7 as a target value, scheduled start-up with minimum life consumption is realized.

なおAl.Rには出力を代表する信号として例えば高圧
第1段後蒸気圧力PHlの検出信号28がフィードバッ
クされている。
Note that Al. For example, a detection signal 28 of the steam pressure PHL after the high-pressure first stage is fed back to R as a signal representative of the output.

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11の位置制御用として
アクチュエータ12へ弁位置指命13を与える。また本
発明の起動システム100は併入後の発生する応力を予
測して負荷併入の可能性を判断し、同期併入機能14へ
併入許可指令15を与える。なお、第1図中の他の部分
を説明すると、400は低圧タービン、500はタービ
ンど連結された発電機、16は発電機と電力系統をしや
断するしや断器、17はしや断器オン・オフ状態信号、
18は中央給電所から送られる負荷要求信号、20は高
圧タービンに導びかれる主蒸気、21は中圧タービンに
導びかれる再熱蒸気、22は加減弁位置検出信号、23
は主蒸気圧力検出信号、24は主蒸気温度検出信号、2
5は再熱蒸気温度検出信号、26〜30はそれぞれ高圧
第1段後ケーシング外壁温度、高圧第1段ケーシング内
壁温度、高圧第1段後蒸気圧力、中圧蒸気室外壁温度、
中圧蒸気室内壁温度の検出信号、31は中央給電指令所
から送られた起動完了時刻TRの指示信号である。次に
本発明の最小寿命消費定刻起動システム100の詳細に
ついて説明する。
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 11. Furthermore, the starting system 100 of the present invention predicts the stress that will occur after the combination, determines the possibility of load combination, and issues a combination permission command 15 to the synchronous combination function 14. In addition, to explain other parts in FIG. 1, 400 is a low-pressure turbine, 500 is a generator connected to the turbine, 16 is a disconnector that disconnects the generator from the power system, and 17 is a disconnector. Disconnector on/off status signal,
18 is a load request signal sent from the central power supply station, 20 is main steam guided to a high pressure turbine, 21 is reheat steam guided to an intermediate pressure turbine, 22 is a control valve position detection signal, 23
is the main steam pressure detection signal, 24 is the main steam temperature detection signal, 2
5 is a reheat steam temperature detection signal, 26 to 30 are high pressure first stage rear casing outer wall temperature, high pressure first stage casing inner wall temperature, high pressure first stage rear steam pressure, medium pressure steam room outer wall temperature,
The detection signal 31 of the medium-pressure steam indoor wall temperature is an instruction signal of the start-up completion time TR sent from the central power supply control center. Next, details of the minimum life consumption scheduled activation system 100 of the present invention will be explained.

第2図は本システム100の処理手順を示すもので、以
下順に説明する。本システムが作動を開始すると、まず
起動完了時刻設定機能(以下、簡単のため1機能ョの表
示を省略する。他の計算、予測、修正等の機能について
も省略する)181は外部から指定された起動完了時刻
TRをシステム内部に取り込む。次に応力制限値初期値
設定181は起動モードに応じて運転員から与えられる
応力制限値σしを初期値σし。としてシステムに取り込
む。ただし、σLOは4つの応力着目箇所に対して、そ
れぞれ与えられるものとする。収束計算回数カウンタリ
セット183は後に示す収束計算の繰返し回数のカウン
タ内容を640゛1にリセットする機能である。まず、
収束計算回数カウンタ184は内容に1を加え今回の計
算が1回目の計算であることを記憶する。プラント状態
値入力185は応力制限値σしの条件下ての起動完了時
刻予測値τを起動完了時刻予測250で予測するために
必要となるプラント状態の初期値を入力する。起動完了
時刻予測250でτを予測し、このiが指定時刻TRに
対して許容誤差±Δtの範囲に納まるか否かを定刻性判
断187で判断する。許容誤差範囲に納まれば実際にタ
ービンは熱応予測タービン制御システム50により起動
を開始される。否であれば時刻比較188で指定時刻T
Rよりも遅くなるか否かを判断する。否の場合は更に応
力制限値を低く抑えたときの起動完了時刻を予測するた
めに応力制限値σLを修正する。この場合、最初の修正
であれば応力制限値修正196で、2回目以降の修正て
あれば応力制限値修正197で応力制限値を修正する。
但し、この修正は4つの応厘着目箇所に対して同様の考
え方で行なわれる。この収束計算は無限に繰返されない
ように収束計算打切判断191を設けて繰返し回数は1
。で打切ることに.する。しかし、応力比較189およ
び時刻比較188により応力制限値σLが初期値σLO
よりも低い値でTR以前の起動が不可能と判断した場合
は、指定されたσLOでは定刻起動が不可能である旨を
メッセージ出力198で出力する。この場.合、運転員
により応力制限値の初期σ,。をもとの値よりも大きな
値に修正されるか、あるいは起動完了の指定時刻TRを
延ばすなどの起動条件の変更が行なわれる。したがつて
起動条件変更199に対して一般に運転員がその機能を
果たす。な・お、変数格納193は前々回の変数を格納
し、変数格納194は前回の変数を格納する機能である
。以上説明した最小寿命消費定刻起動システム100に
おける応力制限値の修正方法について第3,4,5図を
用いて説明する。
FIG. 2 shows the processing procedure of this system 100, which will be explained in order below. When this system starts operating, the startup completion time setting function 181 (hereinafter, one function will be omitted for simplicity. Other functions such as calculation, prediction, and correction will also be omitted) is specified from the outside. The startup completion time TR is imported into the system. Next, the stress limit value initial value setting 181 sets the stress limit value σ given by the operator according to the startup mode to an initial value σ. into the system as . However, it is assumed that σLO is given to each of the four stress points. The convergence calculation number counter reset 183 is a function for resetting the counter content of the number of repetitions of convergence calculation to 640゛1, which will be described later. first,
The convergence calculation number counter 184 adds 1 to the content and stores that the current calculation is the first calculation. The plant state value input 185 inputs an initial value of the plant state necessary for the start-up completion time prediction 250 to predict the start-up completion time prediction value τ under the stress limit value σ. The startup completion time prediction 250 predicts τ, and the punctuality determination 187 determines whether this i falls within the range of tolerance ±Δt with respect to the specified time TR. If the error falls within the allowable error range, the turbine is actually started by the thermal response predictive turbine control system 50. If not, time comparison 188 specifies the specified time T.
Determine whether it is slower than R. If not, the stress limit value σL is corrected in order to predict the startup completion time when the stress limit value is further suppressed. In this case, if it is the first correction, the stress limit value is corrected in stress limit value correction 196, and if it is a second or subsequent correction, the stress limit value is corrected in stress limit value correction 197.
However, this modification is carried out using the same concept for the four points of interest. In order to prevent this convergence calculation from being repeated infinitely, a convergence calculation termination judgment 191 is provided, and the number of repetitions is 1.
. I decided to discontinue it. do. However, stress comparison 189 and time comparison 188 show that the stress limit value σL is equal to the initial value σLO.
If it is determined that startup before TR is impossible with a value lower than , a message output 198 is output to the effect that scheduled startup is impossible with the specified σLO. This place. In this case, the initial stress limit value σ, is determined by the operator. is corrected to a value larger than the original value, or the activation conditions are changed, such as by extending the specified time TR for activation completion. Therefore, the starting condition change 199 is generally performed by the operator. Note that the variable storage 193 is a function to store variables from the previous time, and the variable storage 194 is a function to store variables from the previous time. A method of correcting the stress limit value in the minimum life consumption scheduled start-up system 100 described above will be explained using FIGS. 3, 4, and 5.

第3図に示す破線、1点鎖線および実線の3組の曲線は
、それぞれ応力制限値σ1,σ2,σしとこれに対応し
たタービン起動曲と発生応力の予測値を示す。
Three sets of curves, a broken line, a dashed-dotted line, and a solid line, shown in FIG. 3 indicate the stress limit values σ1, σ2, and σ, the corresponding turbine startup music, and predicted values of generated stress, respectively.

本図において、まず応力制限値σ1に対する起動完了時
刻予測値〒1を求めると指定時刻TRの許容誤差内に納
まらないため、応力制限値を修正してσ2として再び起
動完了時刻を予・測する。このσ2に対する予測値了2
もまたTRの許容誤差内に納まらないため次の応力制限
値σ,を決定する。応力制限値修正方式は第4図に示す
ようにσ1に対するτ1とσ2に対するI2との関係か
らTRに対しては次式に示す比例補間による。このよう
にして修正したσしに対する起動完了時刻予測値1が第
3図に示すように指定値Tmlこ対して許容誤差以内と
なれば、このときのσ,が最終的な応力制限値となり、
実際に熱応力予測タービン制御システムにより起動制御
が開始される。
In this figure, first, when the predicted startup completion time value 〒1 is calculated for the stress limit value σ1, it does not fall within the tolerance of the specified time TR, so the stress limit value is corrected and the startup completion time is predicted/measured again as σ2. . The predicted value for this σ2 is
is also not within the allowable error of TR, so the next stress limit value σ is determined. As shown in FIG. 4, the stress limit value correction method is based on the relationship between τ1 for σ1 and I2 for σ2, and proportional interpolation as shown in the following equation is used for TR. If the predicted start-up completion time value 1 for the corrected σ is within the allowable error with respect to the specified value Tml as shown in FIG. 3, then σ at this time becomes the final stress limit value,
Start-up control is actually started by the thermal stress prediction turbine control system.

以上説明した手順により最小寿命消費定刻化を図ること
ができるが、次に起動完了時刻予測250について第5
図を用いて説明する。
The minimum life consumption schedule can be achieved by the procedure explained above, but next, the fifth
This will be explained using figures.

第5図に示す起動完了時刻予測250の処理機能のうち
、ALRモデル207、ガバナモデル210、プラント
モデル211、起動経過時刻記憶212、目標負荷到達
判断213を除いた処理機能は、第6図に示す熱応力予
測タービン制御システム50と全く同じであり、処理内
容も入出力信号が前者はモデルとの入出力であるのに対
し、後者は実機との入出力であるという以外に差異はな
いため同一機能ブロックは同一番号で示した。
Among the processing functions of the startup completion time prediction 250 shown in FIG. 5, the processing functions excluding the ALR model 207, governor model 210, plant model 211, startup elapsed time storage 212, and target load attainment judgment 213 are shown in FIG. The thermal stress prediction turbine control system 50 shown in FIG. Identical functional blocks are indicated by the same numbers.

したがつて同一機能については、後で詳細を説明すると
し、ここではその他の部分について説明する。応力制限
値σ,のもとて最適な昇速率および負荷変化がそれぞれ
速度制御系160および負荷制御系140で逐次決定さ
れ、昇速率はガバナモデル210に、負荷変化率はAL
Rモデル207にそれぞれ目標値として設定される。
Therefore, the same functions will be explained in detail later, and other parts will be explained here. The optimum speed increase rate and load change based on the stress limit value σ are sequentially determined by the speed control system 160 and load control system 140, respectively, and the speed increase rate is determined by the governor model 210, and the load change rate is determined by AL.
Each of these values is set as a target value in the R model 207.

この目標値は起動が完了するまで周期的に最適修正され
る。このガバナモデル210およびALRモデルの出力
信号はプラントモデル211に入力されプラント起動の
動特性が摸擬される。起動経過時刻記憶212は起動が
完了したときの時刻すなわち起動完了時刻予測値1求め
るためのものである。この起動完了を判定する機能が目
標負荷到達判断213である。以上、最小寿命消費定刻
起動システム100おける定刻化の原理と最小寿命消費
量に対応した応力制限値の決定方法について詳細を説明
した。
This target value is periodically optimally corrected until startup is complete. The output signals of the governor model 210 and the ALR model are input to the plant model 211 to simulate the dynamic characteristics of plant startup. The activation elapsed time storage 212 is for determining the time when the activation is completed, that is, the predicted activation completion time value 1. The function that determines the completion of this startup is the target load attainment determination 213. The principle of scheduling in the minimum life consumption scheduled start-up system 100 and the method for determining the stress limit value corresponding to the minimum life consumption amount have been described in detail above.

上記実施例は定刻起動のもとでの寿命消費の最小化を特
徴としているが、逆に寿命消費量をそのまま、すなわち
応力制限値がσし。のままとすれば起動完了時刻は早め
ることができるわけで、この特徴を利用することもでき
る。すなわち、起動完了予測時間を中央給電指令所に連
絡することにより、中央給電指令所では電力系統の経済
運用上、各プラントの起動および負荷指令を修正するこ
とができる。本起動システムが実現性の高いものである
根拠を明確にするために、熱応力予測タービン制御シス
テムについて、更に詳細を説明する。
The above embodiment is characterized by minimizing the life consumption under scheduled start-up, but conversely, the life consumption remains the same, that is, the stress limit value is set to σ. If you leave it as is, the startup completion time can be brought forward, and you can also take advantage of this feature. That is, by notifying the central power dispatch center of the predicted start-up completion time, the central power dispatch center can modify the start-up and load commands of each plant for economical operation of the power system. In order to clarify the basis for the high feasibility of this startup system, the thermal stress predictive turbine control system will be explained in more detail.

第6図は本発明の熱応力予測タービン制御システム50
における処理手順を示すものである。
FIG. 6 shows a thermal stress prediction turbine control system 50 of the present invention.
This shows the processing procedure in.

まず、タービン通気前に初期温度分布決定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段後ケーシング、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。次の応力制限値決定102では先に説明し
た手順により最終的に修正された応力制限値σしを基本
的には用いて値を決定する。さら゛に詳しく述べると、
急速再起動時および計算機を即時オンライン化するとき
の温度分布初期値推定誤差を補なうために起動当初は与
えられた応力制限値σ5よりも低い値を設定する。この
具体的なやり方は後に第9図により説明する。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。
First, before turbine ventilation, the initial temperature distribution of the rotor is estimated in initial temperature distribution determination 101. Here, the temperature distribution is determined from the actual measured values of the temperatures of the inner and outer wall metals of the casing after the first stage in high-pressure turbines and the steam chamber in intermediate-pressure turbines, in areas where the rotor and metal wall thickness are about the same and the temperature distribution tends to be similar. presume. In the next stress limit value determination step 102, the stress limit value σ which has been finally corrected by the procedure described above is basically used to determine the value. To explain in more detail,
In order to compensate for an error in estimating the initial value of temperature distribution during rapid restart and when immediately bringing the computer online, a value lower than the given stress limit value σ5 is set at the beginning of startup. This specific method will be explained later with reference to FIG. In prediction time determination 103, it is determined how far in advance stress should be predicted and controlled.

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。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。
This predicted time is determined to be an appropriate value depending on the steam conditions generated by the boiler and the turbine startup sequence. 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.

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負荷の
変化に対し、どのような割合で変化したかを実測値から
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。運転モード判定105では、
遮断器16の0N/OFF状態より速度制御モードであ
るか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、後者であれば負荷制御系140に処
理の流れを切替える。
Specifically, it is to understand from actual measurements at what rate the turbine inlet steam conditions (main steam temperature, pressure, and reheat steam temperature) change with respect to changes in turbine speed or load. This learning result is used in steam condition prediction 106, which will be described later. In the driving mode determination 105,
It is determined whether the mode is the speed control mode or the load control mode based on the ON/OFF state of the circuit breaker 16, and if the former, the process flow is switched to the speed control system 160, and if the latter, the process flow is switched to the load 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。
In the speed control system 160, the current stress estimation 161 estimates the current value of the rotor stress.

この機能は第1段後蒸気条件計算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、および遠心応力を考慮したロータ応
力計算111の各機能を有する。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
かを判断する。
This function has the following functions: first stage post 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 considering centrifugal stress. In the current stress level check 162, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

このとき応力が1箇所でも制限値を越していれば原則と
して速度を保持する。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、否であればこの処理機能をバイ
パスして次の危険速度判断164に処理を渡す。
At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the speed is maintained as a general rule. 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; This processing function is bypassed and the processing is passed to the next critical speed judgment 164.

この場合、現在応力推定161の処理周期はτ1であり
、最大昇速率探索170の処理周期はτ2であり、τ2
=NTτ1 (nτ:整数)の関”係にある。最大昇速
率探索170は昇速率仮定171、応力予測172、予
測応力レベルチェック173、予測時間到達判断174
の各処理機能で構成されている。
In this case, the processing cycle of the current stress estimation 161 is τ1, the processing cycle of the maximum acceleration rate search 170 is τ2, and the processing cycle of the maximum acceleration rate search 170 is τ2.
= NTτ1 (nτ: integer)
It consists of each processing function.

さらに応力予測172は蒸気条件予測106、第1段後
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〔良,
役・2,・・・・・阻・・・・・・丸(Rpm/分)〕
のうち、大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段後
蒸気条件も含めてτ1後の応力を予測する。この予測応
力が制限値以下であれば更にτ1後を予測する。これを
繰返すことにより、既に決定され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
を応力上とりうる最大昇速率とする。しかし、τ1刻み
で応力を予測してゆく過程で予測時間に到達する前に予
測値が制限値を越した場合は1ランク低い昇速率を仮定
し、再び現時点からτ1刻みで予測計算を進める。この
結果、予測応力が制限値をこさなければ、この昇速率を
済用する。危険速度判断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。
Furthermore, the stress prediction 172 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110,
It is composed of each processing function of rotor stress calculation 111.
This maximum acceleration rate search 170 is performed using a previously prepared acceleration rate [good,
Role ・2, ... hindrance ... circle (Rpm/min)]
Among these, the acceleration rate assumption 171 is assumed in ascending order, and the future value of the stress that will occur in this case is predicted. First, the stress after τ1 is predicted, including the steam conditions after the first stage. If this predicted stress is less than the limit value, further prediction is made after τ1. By repeating this, if all the stresses do not exceed the limit values until the predicted time that has already been determined, the assumed speed increase rate is set as the maximum possible speed increase rate based on the stress. However, in the process of predicting stress in τ1 increments, if the predicted value exceeds the limit value before reaching the prediction time, a one rank lower acceleration rate is assumed, and the prediction calculation proceeds again in τ1 increments from the current time. As a result, if the predicted stress does not exceed the limit value, this acceleration rate is used. The dangerous speed judgment 164 is a function that judges whether the current speed is in the dangerous speed region.

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読行させる機
能を有する。
The optimal speed increase rate determination 165 has a function of setting the maximum speed increase rate found 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 a function to read the speed increase at the speed increase rate.

さらに本機能は現在応力推定値が制限値以上となつた場
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せる。昇速が完了し、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。
Furthermore, if the current stress estimate exceeds the limit value, the speed will be maintained regardless of the search result for the maximum acceleration rate, but if the current speed is in the critical speed range, the speed will be increased at the same acceleration rate as before. Continue speed. When the speed increase is completed, the circuit breaker 16 is closed, and the load is added, the operation mode changes to the speed control system 160.
from there 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。
In the load control system 140, the current stress estimation 141 is a function of estimating the current value of rotor stress.

この機能は第1段後蒸気条件計算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。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かを判断する。
This function consists of the following functions: first stage post-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, all of which are used to control speed. This is a function shared with the system 160. In the current stress level check 142, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

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。計算モード判断143では今回の計算が予測計
.算に基つく最大負荷変化率の探索を実施する時期は否
かを判断し、その時期であれば最大負荷変化率探索15
0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。
At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the load is maintained. In the calculation mode judgment 143, the current calculation is a predictor. Determine whether it is time to search for the maximum load change rate based on the calculation, and if it is the time, perform the maximum load change rate search 15.
If not, this processing function is bypassed and the process is passed to the next optimum load change rate determination 144.

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であり、
τ2=NTτ1(nτ:整数)の関係にある。最大負荷
変化率探索150は負荷変化率仮定151、応力予測1
52、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。
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,
The relationship is τ2=NTτ1 (nτ: integer). Maximum load change rate search 150 uses load change rate assumption 151 and stress prediction 1
52, predicted stress level check 153, and predicted time arrival judgment 154.

さらに応力予測152は蒸気条件予測106、第1段後
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てある。この最
大負荷変化率探索150は予め準備した負荷変・化率〔
仁,F,2,・・・・仁・・・・・・(.p(%/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
負荷変化率探索手順は前述の最大昇速率探索手順と同様
である。最適負荷変化率決定144は最大負荷変化率探
索150により探索された最大負荷変化率をAL.R7
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
わち負荷変化率零をALR7に設定する。
Furthermore, the stress prediction 152 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110,
It consists of each processing function of rotor stress calculation 111,
All of these functions are shared with the speed control system. This maximum load change rate search 150 is performed using the load change rate prepared in advance [
Jin, F, 2, ... Jin... (.p (%/min)
], the load change rate assumption 151 is assumed in descending order,
Predict the future value of stress that will occur in this case. This maximum load change rate search procedure is similar to the maximum speed increase rate search procedure described above. The optimum load change rate determination 144 uses the maximum load change rate found by the maximum load change rate search 150 as AL. R7
However, if the main steam temperature or reheat steam temperature is below a specified value, a signal for load maintenance, that is, a load change rate of zero, is set in ALR7.

また本機能は現在応力推定値が制限値以上となつた場合
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。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かに行なう
ための機能である。
This function also has the function of holding the load regardless of the maximum load change rate search result if the current stress estimate exceeds the limit value. 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.

以上概説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τ1て動作させれば、タービン起動の制
御が実行される。
As outlined 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 τ1, turbine startup control is executed.

この繰返し動作はシステム停止判断112にシステム停
止の要求があるまで続行される。次に上記機能の詳細を
順を追つて説明する。
This repetitive operation continues until the system stop judgment 112 requests a system stop. Next, details of the above functions will be explained step by step.

まずロータの初期温度分布決定101について第7図、
第8図により説明する。第7図はラ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
であるから、ここでは高圧タービンに関してのみ説明す
る。いま第7図に示すTHCO,THCl,T,,T,
,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、ロータをm個の仮想同軸円筒状に分割し
た場合の各円筒の温度とする。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求める
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
ムにとつて特に重要である。第8図はこの初期温度分布
決定101の具体的処理内容を示す。
First, regarding the initial temperature distribution determination 101 of the rotor, FIG.
This will be explained with reference to FIG. FIG. 7 is a sectional view of the rotor 40 and casing 41 of the labyrinth 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. THCO, THCl, T,,T, shown in Figure 7 now.
, Tj (j=1 to m) are the casing outer wall metal temperature, the casing inner wall metal temperature, the rotor surface temperature, the rotor bore temperature, and the temperature of each cylinder when the rotor is divided into m virtual coaxial cylinders. Although it is difficult to actually measure the temperature distribution of the rotor, it is particularly important to accurately determine its initial value for this system, which aims at rapid startup and rapid load changes. FIG. 8 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THCl,THCOから、ロータ内部の半径方向
の温度分布を推定する。
When this system starts operating, it estimates the radial temperature distribution inside the rotor from the actually measured casing inner and outer wall temperatures THC1 and THCO.

この場合、T,,Tbはとみなす。In this case, T,,Tb are considered as.

上式(3)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Tbを一次補間して求
まる値とみなし、次式で表わされる。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。
KT in the above equation (3) is a constant determined by the shape of the turbine. The internal temperature distribution is regarded as a value determined by linear interpolation of Ts and Tb, and is expressed by the following equation. Also, B in the same figure
is a variable indicating the magnitude of the temperature gradient in the radial direction inside the rotor.

勾配が大きい場合には温度分布推定のの誤差も大きくな
る。ケーシング内外壁温度差が規定値ΔTよりも大きい
ときはB=1、小さいときはB=0とする。また現在速
度N1が規定値N,よりも大きい場合は、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。応力制限値決定
102はロータ表面応力およびボア応力に対する制限値
を決定する機能である。
When the gradient is large, the error in estimating the temperature distribution also becomes 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=0. Furthermore, if the current speed N1 is larger than the specified value N, 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. Stress limit value determination 102 is a function to determine limit values for rotor surface stress and bore stress.

この機能を第9図を用いて説明する。いまタービンを時
尊,で起動したとする。
This function will be explained using FIG. 9. Let us now assume that the turbine is started at Tokison.

t1におけるロータ初期温度分布の勾配が小さい場合、
即ちB=0の場合には応力制限値は、先に述べた応力推
定値修正の段階で最終的に修正された値(ロータ表面に
対して±σL,、ロータボアに対しては±σLB)で一
定とする。しかし勾配が大きい場合、即ちB=1の場合
には応力制限値は初期温度分布の推定誤差を考慮して第
9図のごとくΔσだけ最終的に修正された値より差引い
て安全を期す。このΔσとしては初期応力の推定誤差を
補償するために必要な値を選ぶ。温度分布の推定誤差は
起動後時間の経過と共に小さくなるため、Δσは徐々に
小さくしてゆき時刻ちではΔσ=0とする。次に予測時
間決定103について説明する。
If the slope of the initial rotor temperature distribution at t1 is small,
In other words, when B=0, the stress limit value is the value that was finally corrected in the stress estimation value correction step mentioned above (±σL for the rotor surface, ±σLB for the rotor bore). It is assumed to be constant. However, when the slope is large, that is, when B=1, the stress limit value is subtracted from the final corrected value by Δσ as shown in FIG. 9 to ensure safety, taking into account the estimation error of the initial temperature distribution. As this Δσ, a value necessary to compensate for the estimation error of the initial stress is selected. Since the temperature distribution estimation error becomes smaller as time passes after startup, Δσ is gradually decreased until Δσ=0 at the end of the time. Next, prediction time determination 103 will be explained.

予測時間Tpの決定で重要となるのが併入直後の再熱蒸
気温度TRHの挙動である。併入時にはボイラの燃料量
がステップ状に増加するため、第10図に示すように特
に再熱蒸気温度が急激に上昇し、主蒸気温度TM,に対
してほぼ一次遅れで追従する傾向がある。そのため併入
後は初負荷保持しても、中圧タービンのロータ応力はし
ばらく上昇し続ける可能性がある。したがつて併入前に
はこの現象を定量的に予測し、その結果発生する応力が
制限値を越さないことを確認した後、併入許可指令15
を同期併入機能14に与えることにする。そのためには
同図に示すように、併入後に初負荷保持したときの発生
応力がピーク点を示す時点T2が必要最短予測時間とな
り、最低この時点までは予測しなければならない。この
Tpをボイラおよびタービンの動特性から求めると次式
で表わすことができる。ここにA,b,c,d:定数 TMO:主蒸気温度現在値 TRHA:再熱蒸気温度現在値なお、 とおくと、ΔTMRに対するT,の関係は第11図に示
すようになる。
What is important in determining the predicted time Tp is the behavior of the reheated steam temperature TRH immediately after the addition. When the boiler is joined, the amount of fuel in the boiler increases in a stepwise manner, so as shown in Figure 10, the reheat steam temperature in particular rises rapidly and tends to follow the main steam temperature TM with almost a first-order lag. . Therefore, even if the initial load is maintained after joining, the rotor stress of the intermediate pressure turbine may continue to increase for a while. Therefore, before annexation, this phenomenon should be quantitatively predicted, and after confirming that the resulting stress does not exceed the limit value, annexation permission order 15.
is given to the synchronous merging function 14. For this purpose, as shown in the same figure, the shortest prediction time required is time T2, at which the stress generated when the initial load is held after joining is at its peak, and predictions must be made at least up to this point. When this Tp is determined from the dynamic characteristics of the boiler and turbine, it can be expressed by the following equation. Here, A, b, c, d: Constants TMO: Current value of main steam temperature TRHA: Current value of reheat steam temperature If it is assumed, the relationship between T and ΔTMR will be as shown in FIG. 11.

併入後の予測時間について第12図を用いて説明する。The predicted time after merging will be explained using FIG. 12.

併入後の再熱蒸気温度の変化は併入前に予測した動特性
を示すものと考えられる。したがつて予測時間Tpも第
12図に示すように併入直前に決定した予測時間TpO
を用いて、時間の経過と共に減少させる。併入後TpO
の時点では通常負荷運転時と同じ予測時間TPLまで短
縮する。次に蒸気条件変化率学習104について説明す
る。ここで学習の対象となるのは速度あるいは変化量に
対する主蒸気温度TM,、主蒸気圧力PM,、・再熱蒸
気温度TRHの3つの状態量の変化量である。いずれも
同様の方法で学習するから、第13図では主蒸気温度の
場合を例に説明する。また、この学習方法は昇速時も全
く同様の方法で行なうが、ここでは負荷上昇時について
説明する。応力の高精度予測はタービン入口蒸気条件を
高精度に予測することから始まる。しかし、この蒸気条
件はタービンの運転状態と密接な関係にあり、この相関
性を動特性モデルとして一義的に表現することは簡単で
はない。そこで第113図に示すように現時点tと過去
nτ1 (n:整数)の間に変化した負荷σしと主蒸気
温度ΔTMSの比を変化率としてのように学習する。
It is thought that the change in reheated steam temperature after incorporation shows the dynamic characteristics predicted before incorporation. Therefore, the predicted time Tp is also the predicted time TpO determined immediately before the annexation, as shown in FIG.
and decrease over time. TpO after annexation
At the point in time, the predicted time is shortened to TPL, which is the same as during normal load operation. Next, the steam condition change rate learning 104 will be explained. What is studied here is the amount of change in three state quantities: main steam temperature TM, main steam pressure PM, and reheat steam temperature TRH, with respect to speed or amount of change. Since both methods are learned in the same way, the case of main steam temperature will be explained as an example in FIG. 13. Further, this learning method is carried out in exactly the same manner when the speed is increased, but here, the case when the load is increased will be explained. Accurate stress prediction begins with highly accurate prediction of turbine inlet steam conditions. However, this steam condition is closely related to the operating state of the turbine, and it is not easy to uniquely express this correlation as a dynamic characteristic model. Therefore, as shown in FIG. 113, the ratio of the load σ and the main steam temperature ΔTMS that changed between the current time t and the past nτ1 (n: integer) is learned as a rate of change.

これにより任意の負荷変化率に対する主蒸気温度の変化
率を予測することができる。次に遮断器16が0FFの
状態にある場合、すなわち速度制御系160の各処理機
能について具,体的に説明する。
This makes it possible to predict the rate of change in main steam temperature for any rate of load change. Next, when the circuit breaker 16 is in the 0FF state, that is, each processing 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。First, the current stress estimation 161 will be explained.

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段後蒸気条件計算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。以下順を追つて説明する。第1段後蒸気条件
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段後蒸気温度、圧力を計算する機能てある
As mentioned above, this processing function includes the first stage post-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, which are also used in the load control system. It consists of processing functions. A step-by-step explanation will be given below. The first-stage post-steam condition calculation 107 is a function for calculating the first-stage post-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.

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段後蒸気温度、圧力を
高精度で測定することは困難である。また実測値に頼つ
ていては精度の高い予測は望めない。第14図はこれを
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
態から一義的に指定するための計算手順を示す。この指
定方法は、主蒸気温度TMSl圧力PMSl再熱蒸気温
度TRHl速度N1昇速率内、負荷Lを入力変数とする
ことにより、昇速から負荷運転まで一貫して使用できる
。ただし、中圧タービン第1段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14図で使用している記号の意
味は次の通りである。N :速度 (Rpm) NO:定格速度 (Rpm) 会 :昇速率 (Rpm/分) L :負荷 (%) L″ :定格蒸気条件下ての等価負荷 (%)L1 :
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 (%)TMS:主蒸気温度 (
℃)TRH:再熱蒸気温度 (℃) TMSR定格主蒸気温度 (%) T1″ :L″に対する高圧タービン第1段後蒸気温
度(℃)ΔTO:主蒸気温度と高圧タービンボウル
内蒸 気温度との温度差 (℃)ΔTRO:定格蒸
気条件でのΔTO(℃)THl:高圧タービン第1段後
蒸気温度 (℃) T,l:中圧タービン第1段後蒸気温度 (℃) PM,:主蒸気圧力 (Ata) Pl。
It is difficult to measure the steam temperature and pressure after the first stage of high-pressure and intermediate-pressure turbines with high accuracy in operating conditions where the steam flow rate is small, such as during speed increase and low load. Also, if you rely on actual measurements, you cannot expect highly accurate predictions. FIG. 14 shows a calculation procedure for uniquely specifying the boiler generated steam conditions and the turbine operating conditions in order to solve this problem. This specification method can be used consistently from speed increase to load operation by using main steam temperature TMS1 pressure PMS1 reheat steam temperature TRH1 speed N1 within the increase rate and load L as input variables. 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 reheated steam temperature assuming that there is no temperature drop due to the first stage. The meanings of the symbols used in FIG. 14 are as follows. N: Speed (Rpm) NO: Rated speed (Rpm) A: Speed increase rate (Rpm/min) L: Load (%) L″: Equivalent load under rated steam conditions (%) L1:
Boundary load between full-circle injection and mixed injection (%) L2: Boundary load between partial injection and mixed injection (%) TMS: Main steam temperature (
℃) TRH: Reheat steam temperature (℃) TMSR rated main steam temperature (%) T1″: Steam temperature after the first stage of high pressure turbine for L″
degree (°C) ΔTO: Temperature difference between the main steam temperature and the steam temperature in the high-pressure turbine bowl (°C) ΔTRO: ΔTO at rated steam conditions (°C) THL: Steam temperature after the first stage of the high-pressure turbine (°C) T, l: Steam temperature after the first stage of intermediate pressure turbine (°C) PM,: Main steam pressure (Ata) Pl.

:無負荷運転相当の高圧タービン第1段後 蒸気圧
力 (Ata)PHlR:定格負荷時高圧タービン第1
段後蒸気圧 力(Ata)P,lR:定格負荷時中
圧タービン第1段後蒸気圧 力(Ata)PHl:
高圧タービン第1段後蒸気圧力 (Ata) P,l:中圧タービン第1段後蒸気圧力 (Ata)K
1 :加減弁絞り率(部分噴射時は常にK1=0
とする) (Ata)K2:高圧タービン第1段落に
よる減温係数KNし:定格速度時無負荷損失相当の高圧
タービン 第1段後蒸気圧力 (Ata)KAC:
加速相当の高圧タービン第1段後蒸気圧力 (A
ta/(Rpm)2/分)k :無負荷損失指数 ロータ表面熱伝達計算108の処理内容は第15図に示
すように、第1段後ラビリンスパッキン部1を洩れる蒸
気からの乱流熱伝達に着目する。
: Steam pressure after the first stage of high pressure turbine equivalent to no-load operation (Ata) PHlR: First stage of high pressure turbine at rated load
Steam pressure after stage (Ata) P, lR: Steam pressure after first stage of intermediate pressure turbine at rated load (Ata) PHL:
Steam pressure after the first stage of the high pressure turbine (Ata) P, l: Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine (Ata) K
1: Adjustment valve throttling rate (K1=0 at all times during partial injection)
(Ata)K2: Temperature reduction coefficient due to the first stage of the high-pressure turbine KN: Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine equivalent to no-load loss at rated speed (Ata)KAC:
Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine equivalent to acceleration (A
ta/(Rpm)2/min)k: No-load loss index The processing content of the rotor surface heat transfer calculation 108 is as shown in FIG. Focus on.

ただし、第15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同様の手順で熱伝ノ達を求める
。本図で使用している記号の意味は次の通りである。N
:速度 (Rpm)THl
:高圧タービン第1段後蒸気圧力 (℃) PHl:高圧タービン第1段後蒸気圧力 (Ata) Xl,T:高圧タービン第1段後蒸気伝導率Kcaf/
m●℃●Sec)ν1,τ:高圧タービン第1段後蒸気
動粘性係数 (d/Sec)γ1,T:高圧タービン
第1段後蒸気比重量 (Kg/771′)F$L :
ラビリンスパツキン部洩れ流量 (K9/ Sec)F
SLV:ラビリンスパツキン部体積洩れ流量 (イ/
Sec)UAX:ラビリンスパツキン部軸方向洩れ流速
(m/Sec)URO:ラビリンスパッキン部ロー
タ表面速度 (m/Sec)U :ラビリンスパツキ
ン部合成洩れ流速 (m/Sec) Reレイノズル数 Nu:ヌツセルト数 K :ロータ表面熱伝達率 (Kca′/d・℃・Se
c)KO:ターピンの形状で決まる定数 δ :ラビリンスパツキンの間隙 (m)d :ロータ
表面直径 (m) Z :ラビリンスパツキンのフィン数 A :ラビリンスパツキンの間隙面績 (イ)R,:ロ
ータ表面半径 (m)PH2:高圧タービン第2段後圧
力 (Ata)ただし、第15図において第1段後と第
2段後の圧力比(P2/P1)はタービンの運転状態す
なわち速度、昇速率、負荷が変化しても、ほぼ一定とみ
なし得るから、実際には定数として計算する。
However, although Fig. 15 shows a high-pressure turbine,
The heat transfer rate for the intermediate pressure turbine is determined using the same procedure. The meanings of the symbols used in this figure are as follows. N
:Speed (Rpm)THl
: Steam pressure after first stage of high pressure turbine (℃) PHL: Steam pressure after first stage of high pressure turbine (Ata) Xl,T: Steam conductivity after first stage of high pressure turbine Kcaf/
m●℃●Sec) ν1, τ: Steam kinematic viscosity coefficient after first stage of high-pressure turbine (d/Sec) γ1, T: Specific weight of steam after first stage of high-pressure turbine (Kg/771') F$L:
Labyrinth packing leakage flow rate (K9/Sec)F
SLV: Labyrinth packing volumetric leakage flow rate (I/
Sec) UAX: Labyrinth packing axial leakage flow velocity (m/Sec) URO: Labyrinth packing rotor surface speed (m/Sec) U: Labyrinth packing combined leakage flow velocity (m/Sec) Re Nozzle number Nu: Nutsselt number K : Rotor surface heat transfer coefficient (Kca'/d・℃・Se
c) KO: Constant determined by the shape of the turpin δ: Gap between labyrinth packing (m) d: Rotor surface diameter (m) Z: Number of fins of labyrinth packing A: Gap surface ratio of labyrinth packing (a) R,: Rotor surface Radius (m) PH2: Pressure after the second stage of the high pressure turbine (Ata) However, in Fig. 15, the pressure ratio after the first stage and after the second stage (P2/P1) is determined by the operating state of the turbine, that is, the speed, speed increase rate, Even if the load changes, it can be considered almost 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16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うるから、第16図に示すようにロ
ータをm個の仮想円筒に分割し、各円筒間の熱収支に着
目して温度分布を求める。熱収支計算の時間刻み幅をτ
1とするとQl,Sはτ1間に蒸気からロータ表面へ伝
達され−る熱量Q,,lはロータ表面から最外層の円筒
中心部へ伝導される熱量、Ql,,ilはj番目の円筒
からJ+1番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.n,..
+1=0となる。いま、現在時刻をtとすると時刻t−
τ1からtまでのτ1間に各円筒間で生ずる熱移動量は
、それぞれ次のように表わされる。ここでλMはロータ
材の熱伝導率である。
Next, the rotor temperature distribution calculation 109 will be explained using FIG. 16. Since the heat movement inside the rotor can be regarded as a one-dimensional flow consisting only of the radial direction, the rotor is divided into m virtual cylinders as shown in Fig. 16, and the temperature distribution is calculated by focusing on the heat balance between each cylinder. demand. The time step size for heat balance calculation is τ
1, Ql,S is the amount of heat transferred from the steam to the rotor surface during τ1, Q,,l is the amount of heat transferred from the rotor surface to the center of the outermost cylinder, and Ql,,il is the amount of heat transferred from the j-th cylinder This is the amount of heat conducted to the J+1st cylinder. However, since the bore is in an insulated state, Q. n,. ..
+1=0. Now, if the current time is t, then the time t-
The amount of heat transfer that occurs between each cylinder during τ1 from τ1 to t is expressed as follows. Here, λM is the thermal conductivity of the rotor material.

Q,,s(t)=Qs,l(t)の関係からTf3(t
″一丁)は次式で表わされる。
From the relationship Q,,s(t)=Qs,l(t), Tf3(t
``1-cho'' is expressed by the following formula.

ここでビニ4r2+3ΔR j番目の円筒に蓄積される熱量ΔQ,(t)はと表わさ
れるからj番目の円筒の温度T,は次式で表わされる。
Here, the amount of heat ΔQ,(t) accumulated in the j-th cylinder is expressed as 4r2+3ΔR, so the temperature T of the j-th cylinder is expressed by the following equation.

ここで、■j:j番目の円筒の単位長当りの体積
ρM:ロータの密度 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。
Here, ■j: Volume per unit length of the j-th cylinder
ρM: Density of the rotor CM: Specific heat of the rotor material Further, the rotor bore temperature Tb(t) is expressed by the following equation by approximating the temperature distribution with a quadratic equation.

以上述べた本処理機能の詳細手順を示すのが第17図で
ある。次にロータ熱応力計算110について説明する。
FIG. 17 shows the detailed procedure of this processing function described above. Next, rotor thermal stress calculation 110 will be explained.

ロータの熱応力すなわちロータ表面熱応力σSTおよび
ロータボア熱応力σ8,は、前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
れる。
The rotor thermal stress, that is, the rotor surface thermal stress σST and the rotor bore thermal stress σ8, is expressed by the following equation based on the temperature distribution obtained by the rotor temperature distribution calculation 109 described above.

ここでE:ロータ材のヤング率 α:ロータ材の線膨張率 ν:ロータ防のポアソン比 Ts: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は次式で衷わされる。Here, E: Young's modulus of rotor material α: Linear expansion coefficient of rotor material ν: Poisson's ratio of rotor protection Ts: Rotor surface temperature Tb: rotor bore temperature TM: Rotor volume average temperature Note that the rotor volume average temperature TM is determined by the following equation.

L=.ΣT,(R,2−R2,+1)/(Rs2−R,
2) J−1 ・・・(
19)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。
L=. ΣT, (R, 2-R2, +1)/(Rs2-R,
2) J-1...(
19) Next, rotor stress calculation considering centrifugal stress 111
I will explain about it.

遠心応力はタービン速度Nの自乗に比例するから、定格
速度をN。、定格速度時のボア遠心応力をσ8。8とす
ると、速度Nのときにボアに働く遠心応力σBOは次式
で表わされる。
Since centrifugal stress is proportional to the square of the turbine speed N, the rated speed is N. If the bore centrifugal stress at the rated speed is σ8.8, the centrifugal stress σBO acting on the bore at the speed N is expressed by the following equation.

したがつてボア応力σ。Therefore, the bore stress σ.

はとなる。Hato becomes.

なお、ロータ表面においては表面形状による応力集中が
あり、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。したがつて、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ればよく、ロータ表面
応力σ5はとなる。
Note that stress concentration occurs on the rotor surface due to the surface shape, 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, which causes a problem of life consumption, and the rotor surface stress σ5 is as follows.

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σ,,σ
8が前述の応力制限値決定102で設定された応力制限
値を上まわつているか否かを判定する機能である。
The next current stress level check 162 is the above σ,,σ
8 is a function for determining whether or not the stress limit value set in the stress limit value determination 102 described above is exceeded.

次の計算モード判断163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。
The next calculation mode determination 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.

即ちn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回は最大昇速探索170をバ
イパスさせる働きを本処理機能19はもつ。次に最大昇
速率探索170について説明する。
That is, when it is specified that the predictive calculation is to be performed once every n times, the present processing function 19 has the function of bypassing the maximum acceleration search 170 for 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、予測時間決定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
。ここて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により、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、まず現在時刻よりτ1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。ここての
比較結果、両者の応力が制限値以下であれは応力予測1
72にもどり、更に71後の応力を予測する。このよう
にして、あるる昇速率仮定値?xに対してT1間隔でT
p後まで応力を予測し、制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ては昇速率仮定値に対する応力予測値が全予測期
間TPに渡つ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161
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、現在値でなく予測値を用いる点、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。このタービン入口蒸気条件を予測するため
には、第13図および(7)式で説明したように負荷変
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Hxに対する主蒸気温
度の時間変化率を求めると次式で表わされる。危険速度
判断164は現在のタービン速度が危険速度領域にある
か否かを判断する機能であり、この判断結果は次の最適
昇速率決定165において重要な意味をもつ。
This processing function uses the current time as a reference to determine the predicted time 1.
The stress generated on the rotor surface and rotor bore until after the prediction time Tp determined in step 03 is predicted with a time step width τ1, and each time, the stress generated is compared with the stress limit value, and the maximum stress during this period will not exceed the limit value. This is a function to search for the acceleration rate. The speed increase rate referred to here is selected from a plurality of speed increase rates prepared in advance based on the speed increase rate assumption 171. The plurality of acceleration rates are passed to the stress prediction 172 in order from the largest one based on the acceleration rate assumption 171. The processing function of the stress prediction 172 first predicts the stress on the rotor surface and bore after τ1 from the current time, and compares it with the stress limit value in the predicted stress level check 173. As a result of this comparison, if the stress of both is below the limit value, stress prediction 1
Return to step 72 and further predict the stress after step 71. In this way, what is the assumed value of the acceleration rate? T at intervals of T1 for x
The stress is predicted until after p and compared with the limit value, but if either the rotor surface stress or the bore stress exceeds the limit value, the process is returned to the acceleration rate assumption 171 and the acceleration rate assumption value is and similarly predict the stress. In this case, the assumption of the acceleration rate is made in descending order, and if the predicted stress value for the assumed acceleration rate value does not exceed the limit value over the entire prediction period TP, the prediction time arrival judgment 174 is made based on the assumption at this time. Determine the acceleration rate as the maximum 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. In addition,
The processing content of the stress prediction 172 is the above-mentioned current stress estimation 161.
It is similar to that of . The difference is that the turbine inlet steam condition uses a predicted value instead of the current value, and the speed uses the predicted value corresponding to the assumed speed increase rate instead of the current value. In order to predict this turbine inlet steam condition, the result of learning the ratio of the amount of change in steam condition to the amount of load change is used, as explained in FIG. 13 and equation (7). That is, the time change rate of the main steam temperature with respect to the assumed value Hx of the speed increase rate is expressed by the following equation. The critical speed determination 164 is a function of determining whether the current turbine speed is in the critical speed region, and the result of this determination has an important meaning in the next optimal speed increase rate determination 165.

なお、この最適昇速率決定165については既に述べた
とおりである。以上説明したように、最適昇速率の設定
はnτ1毎にガバナ10に対してなされるが、応力の現
在値は周期τ1で監視し、これが制限値を越した場合は
速度保持が行なわれるため、予測時には考慮されなかつ
た外乱等によるタービン入口蒸気条件の変動に対しても
、タービン昇速制御は安全に行なわれる。次に遮断器1
6が0N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。
Note that this optimum acceleration rate determination 165 has already been described. As explained above, the optimum speed increase rate is set for the governor 10 every nτ1, but the current stress value is monitored at the cycle τ1, and if this exceeds the limit value, the speed is maintained. Turbine speed increase control can be performed safely even when the turbine inlet steam conditions change due to disturbances that were not taken into account at the time of prediction. Next, circuit breaker 1
6 is in the 0N state, that is, the load control system 140
Each processing function will be specifically explained.

負荷制御系140において現在応力推定141、現在応
力レベルチェック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のそれぞれの処理機能161,162,16
3,170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て、負荷制御
系160でか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。最大負荷変化率探索150における負
荷変化率仮定151は予め準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てゆく。
In the load control system 140, the processing methods of current stress estimation 141, current stress level check 142, calculation mode judgment 143, and maximum load change rate search 150 are basically performed by the respective processing functions 161, 162, and 16 of the speed control system 160.
Same as 3,170. 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. The load change rate assumption 151 in the maximum load change rate search 150 is assumed in order from the largest load change rate among a plurality of predetermined load change rates.

次に最適負荷変化率決定144について説明する。Next, the optimum load change rate determination 144 will be explained.

本処理機能144は2つの機能を有してい3る。1つは
最大負荷変化率探索150でγ1の周期で探索された負
荷変化率をALR7に設定し、これを修正してゆき、も
しnτ1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り、いま1つは、主蒸気条
件に応じて4負荷に上限を設ける負荷制限機能は主蒸気
温度あるいは再熱蒸気温度が低い状態で大きな負荷をと
つた場合の低圧タービン最終段ブレードのエロージヨン
を防止するための機能である。
This processing function 144 has two functions. One is to set the load change rate found in the maximum load change rate search 150 at a cycle of γ1 to ALR7 and correct it. If the current stress exceeds the stress limit value during the period nτ1, Another function is to directly hold the load.The other is the load limiting function, which sets an upper limit of 4 loads depending on the main steam conditions. This function is to prevent erosion of the final stage blades of the turbine.

この負荷制限方法は第18図、第19図に示すように、
主蒸気温度および再熱蒸気温度の下限値を求め、この両
制限値を満足てきなければ負荷を保持する方法である。
すなわち、第18図は主蒸気温度による負荷制限であり
、主蒸気圧力PMSにみあつた下限値TMsL以上の主
蒸気温度がなければ負荷保持をする。また第19図は再
熱蒸気温度による負荷制限であり、負荷Lにみあつた下
限値TRHL以上の再熱蒸気温度がなければ負荷保持を
する。] 次に探索信号発生145について説明する。
This load limiting method is as shown in Figures 18 and 19.
In this method, the lower limit values of the main steam temperature and the reheat steam temperature are determined, and if both of these limit values are not satisfied, the load is maintained.
That is, FIG. 18 shows the load limitation based on the main steam temperature, and the load is maintained unless the main steam temperature exceeds the lower limit value TMsL that meets the main steam pressure PMS. Further, FIG. 19 shows load limitation based on the reheat steam temperature, and if there is no reheat steam temperature equal to or higher than the lower limit value TRHL that meets the load L, the load is maintained. ] Next, search signal generation 145 will be explained.

蒸気条件変化率予測方法としては、第13図および(7
)式に示すような方法で蒸気条件変化率を学習し、これ
に基づき将来値を予測する方法をとつている。しかし、
ボイラに何らかの外乱が入り、蒸門気条件が急上昇した
場合には(7)式から明らかなように、蒸気条件の変化
率を正常時よりも大きく学習し、記憶することになる。
このような場合には、応力を実際よりも大きく予測する
ことになり、実際の応力が制限値に対し十分小さいにも
か・かわらす、長時間負荷保持現象を生じ、負荷上昇が
不可能となる恐れがある。探索信号発生145は、この
現象を防止する機能である。この具体的方方法は第20
図に示すような探索信号ΔLEXを負荷に重畳させて、
その時の蒸気条件の変化を(7)式と同様に学習する。
この場合、探索信号により新たに学習した変化率(ΔT
M,/ΔLEx)により、既に学習している変化率(Δ
TM3/ΔL)を修正する。その修正方法は次式で示さ
れるように重み係数βを用いる。次に、この探索信号Δ
LEXは最大負荷変化率探索周期nτ1と同じ周期て発
生させるが、その変化率は次のようにして決定し、AL
R7に設定する。
As a method for predicting the rate of change in steam conditions, Figure 13 and (7)
) The rate of change in steam conditions is learned using the method shown in the formula below, and future values are predicted based on this. but,
If some kind of disturbance occurs in the boiler and the steam condition suddenly increases, as is clear from equation (7), the rate of change in the steam condition will be learned and stored to a greater extent than in normal times.
In such a case, the stress will be predicted to be higher than the actual one, and even though the actual stress is sufficiently small compared to the limit value, a long-term load retention phenomenon will occur, making it impossible to increase the load. There is a risk that it will happen. The search signal generation 145 is a function to prevent this phenomenon. This specific method is the 20th
By superimposing the search signal ΔLEX as shown in the figure on the load,
The change in steam conditions at that time is learned in the same way as equation (7).
In this case, the rate of change (ΔT
M, /ΔLEx), the already learned rate of change (Δ
TM3/ΔL). The correction method uses a weighting coefficient β as shown in the following equation. Next, this search signal Δ
LEX is generated at the same period as the maximum load change rate search period nτ1, but the change rate is determined as follows, and AL
Set to R7.

いま、高・中圧タービンのロータ表面およびボアの現在
応力を制限値で正規化した値のうち、絶対値が最大とな
るものをσ.と定義する。すなわち次式て表わされる。
ここにσLS:ロータ表面応力制限値 σLB:ロータボア応力制限値 σH,:高圧タービンロータ表面応力 σ1,:中圧タービンロータ表面応力 σHB:高圧タービンロータボア応力 σ18:中圧タービンロータボア応力 このσ1に応じて、第21図に示すような探索信号の変
化率(.EXRを決定する。
Now, among the values obtained by normalizing the current stress on the rotor surface and bore of the high/intermediate pressure turbine by the limit value, the one with the maximum absolute value is called σ. It is defined as That is, it is expressed by the following formula.
Here, σLS: Rotor surface stress limit value σLB: Rotor bore stress limit value σH,: High pressure turbine rotor surface stress σ1,: Medium pressure turbine rotor surface stress σHB: High pressure turbine rotor bore stress σ18: Medium pressure turbine rotor bore stress This σ1 Accordingly, the rate of change (.EXR) of the search signal as shown in FIG. 21 is determined.

蒸気条件変化率学習104では、上記のように探索信号
による学習値修正機能をもつているが、それ以外に、学
習値を時間の経過とつれて忘れてゆく、いわゆる忘却特
性を持たせている。
The steam condition change rate learning 104 has a learning value correction function using a search signal as described above, but it also has a so-called forgetting characteristic in which the learning value is forgotten over time. .

すなわち、新たに学習が行なわれるまでは次式で示す忘
却特性に従つて、蒸気条件の学習値は忘却される。(2
7),(28)式に従つて、周期τ1で学習結果を修正
してゆけば、時定数γ1をもつた忘却特性となる。
That is, until new learning is performed, the learned value of the steam condition is forgotten according to the forgetting characteristic shown by the following equation. (2
7) and (28), if the learning result is corrected at a period τ1, a forgetting characteristic with a time constant γ1 is obtained.

タービン起動時の併入後から低負荷域までは、負荷上昇
に対するタービン入口蒸気条件の応答、特に再熱蒸気温
度の昇温特性が大きく変化する。具体的には昇温の時定
数が大きく変化する。このような場合にも蒸気条件変化
率の学習機能を効果的に利用するには、操作周期すなわ
ち最適負荷変化率のAL.Rへの設定周期を時定数の変
化に対応させて、修正する必要がある。これを実現する
ために負荷制御系140の計算モード判断143に第2
2図に示す機能をもたせる。すなわち、低負荷域ては最
大負荷変化率探索周期をnτ1よりも大きくすることに
より、大きな時定数をもつ蒸気条件の応答を確実に学習
した後、最大負荷変化率探索150を動作させる方法で
ある。本発明によれば (1)指定された起動完了時刻を忠実に守つた起動がで
きるため、中央給電指令所による電力系統の経済運用計
画に安定かつ敏速に応えることができる。
The response of turbine inlet steam conditions to a load increase, especially the temperature increase characteristics of reheat steam temperature, changes significantly from the time of combustion at turbine startup until the low load range. Specifically, the time constant of temperature rise changes significantly. In order to effectively utilize the steam condition change rate learning function even in such a case, the operation cycle, that is, the AL. It is necessary to correct the setting cycle for R in response to changes in the time constant. In order to realize this, the calculation mode judgment 143 of the load control system 140 is
Provide the functions shown in Figure 2. That is, in the low load region, the maximum load change rate search period is made larger than nτ1 to ensure that the response of steam conditions with a large time constant is learned, and then the maximum load change rate search 150 is operated. . According to the present invention, (1) startup can be performed while faithfully observing the designated startup completion time, so it is possible to respond stably and promptly to the economic operation plan of the power system by the central power dispatch center.

(2)与えられた起動所要時間を有効に利用してロータ
の寿命消費を最小とする起動が可能となるため、それだ
け急速起動性能も向上する。
(2) Since it is possible to start the rotor while minimizing the life consumption of the rotor by effectively utilizing the given start-up time, the rapid start-up performance is improved accordingly.

(3)急速起動性能の向上によりプラントの起動損失を
低減できる。
(3) Plant startup loss can be reduced by improving rapid startup performance.

(4)ロータ応力の安定な制御が可能となり、ロータ寿
命を精度良く管理できる。
(4) Stable control of rotor stress is possible, and rotor life can be managed with precision.

(5)中央給電指令所は各プラントからの起動完了予測
時刻の連絡を受けて、各プラントへの起動および負荷指
令を修正することにより電力系統をより経済的に運用で
きる。
(5) The central power dispatch center can operate the power system more economically by correcting the start-up and load commands to each plant upon receiving notification of the predicted start-up completion time from each plant.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例の最小寿命消費定刻起動システ
ムと、これに連動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ブロック図、第2図は実施例に
おける最小寿命消費定刻起動システムの基本機能とその
処理手順を示すフローチャート、第3図は起動完了時刻
の予測とロータ寿命消費の最小化方法を図解したタイム
チャート、第4図は定刻起動と最小寿命消費を実現する
ために収束計算による応力制限値の決定方法を図解した
特性図、第5図は実施例における最小寿命消費定刻起動
システムにおける起動完了時刻予測機能の処理手順を示
すフローチャート、第6図は本発明の実施例の最小寿命
消費定刻起動システムにおける熱応力予測タービン制御
システムの処理手順を示すフローチャート、第7図はタ
ービン第1段後ロータおよびケーシングの断面とその温
度状態を示す断面図、第8図はロータの初期温度分布の
決定方法を示すフローチャート、第9図はロータ表面お
よびボアに対する応力制限値を示す特性図、第10図は
負荷併入直後のタービン入口蒸気温度の動特性と熱応力
の関係を示す特性図、第11図は併入前予測時間を示す
特性図、第12図は併入後予測時間を示す特性図、第1
3図は蒸気条件変化率の学習方法を示す特性図、第14
図は第1段後蒸気条件の推定方法を示フローチャート、
第15図はラビリンスパッキン部の熱伝達率の計算方法
を示すフローチャート、第16図はロータの仮想分割円
筒間の熱収支の考え方を示す概E念図、第17図はロー
タ温度分布の具体的計算手順を示すフローチャート、第
18図は負荷制限のための主蒸気温度の下限値を示すフ
ローチャート、第19図は負荷制限のための再熱蒸気温
度の下限値を示す特性図、第20図は探索信号を示す特
性図、第21図は探索信号の変化率の決定方法を示す特
性図、第22図は操作周期の決定方法を示す特性図であ
る。 100・・・最小寿命予測タービン起動システム、20
0・・・高圧タービン、300・・・中圧タービン、4
00・・・低圧タービン、500・・・発電機、1・・
・高圧第1段後ラビリンスパッキン部、2・・・中圧第
1段後ラビリンスパッキン部、3・・・ボア(中心孔)
、4・・・最適昇速率、6・・・最適負荷変化率、7・
・・ALRl9・・・瞬時目標負荷、10・・・ガバナ
、11・・・加減弁、12・・・アクチュエータ、13
・・・弁位置指令、14・・・同期併入機能、15・・
・併入許可指令、16・・化や断器、17・・化や断器
ON/OFF状態信号、18・・・負荷要求信号、16
・・・速度検出信号、20・・・主蒸気、21・・・再
熱蒸気、22・・・加減弁位置検出信号、23・・・主
蒸気圧力検出信号、24・・・主蒸気温度検出信号、2
5・・・再熱蒸気温度検出信号、26・・・高圧第1段
後ケーシング外壁温度検出信号、27・・・高圧第1段
後ケーシング内壁温度検出信号、28・・・高圧第1段
後蒸気圧力検出信号、29・・・中圧蒸気室外壁温度検
出信号、30・・・中圧蒸気室内壁温度検出信号、31
・・・起動完了時刻指示信号。
Fig. 1 is a block diagram showing the relationship between the minimum life consumption scheduled start-up system according to the embodiment of the present invention, the control system interlocked therewith, and the input/output signals with the plant, and Fig. 2 is the minimum life consumption scheduled start-up system according to the embodiment. A flowchart showing the basic functions of the system and its processing procedures. Figure 3 is a time chart illustrating how to predict the start-up completion time and minimize rotor life consumption. Figure 4 is a time chart illustrating how to predict the start-up completion time and minimize rotor life consumption. A characteristic diagram illustrating the method for determining stress limit values by convergence calculation, FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the start-up completion time prediction function in the minimum life consumption scheduled start-up system in the embodiment, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. Flowchart showing the processing procedure of the thermal stress prediction turbine control system in the minimum life consumption scheduled start-up system of A flowchart showing the method for determining the initial temperature distribution, Figure 9 is a characteristic diagram showing the stress limit values for the rotor surface and bore, and Figure 10 shows the relationship between the dynamic characteristics of the turbine inlet steam temperature and thermal stress immediately after load is added. Characteristic diagram, Figure 11 is a characteristic diagram showing the predicted time before merging, Figure 12 is a characteristic diagram showing the predicted time after merging, Figure 1
Figure 3 is a characteristic diagram showing the learning method for the steam condition change rate, No. 14.
The figure is a flowchart showing a method for estimating the steam conditions after the first stage.
Figure 15 is a flowchart showing the method for calculating the heat transfer coefficient of the labyrinth packing part, Figure 16 is a conceptual diagram showing the concept of heat balance between the virtual divided cylinders of the rotor, and Figure 17 is a concrete diagram of the rotor temperature distribution. A flowchart showing the calculation procedure, FIG. 18 is a flowchart showing the lower limit of main steam temperature for load limiting, FIG. 19 is a characteristic diagram showing the lower limit of reheat steam temperature for load limiting, and FIG. 20 is a flowchart showing the lower limit of main steam temperature for load limiting. FIG. 21 is a characteristic diagram showing a method of determining the rate of change of the search signal, and FIG. 22 is a characteristic diagram showing a method of determining the operation cycle. 100...Minimum life expectancy turbine starting system, 20
0...High pressure turbine, 300...Intermediate pressure turbine, 4
00...Low pressure turbine, 500...Generator, 1...
・High pressure first stage rear labyrinth packing part, 2... Medium pressure first stage rear labyrinth packing part, 3... Bore (center hole)
, 4... Optimum speed increase rate, 6... Optimum load change rate, 7.
...ALRl9...Momentary target load, 10...Governor, 11...Adjustment valve, 12...Actuator, 13
... Valve position command, 14... Synchronous addition function, 15...
- Combination permission command, 16... conversion or disconnection, 17... conversion or disconnection ON/OFF status signal, 18... load request signal, 16
...speed detection signal, 20...main steam, 21...reheat steam, 22...control valve position detection signal, 23...main steam pressure detection signal, 24...main steam temperature detection signal, 2
5... Reheat steam temperature detection signal, 26... Casing outer wall temperature detection signal after high pressure first stage, 27... Casing inner wall temperature detection signal after high pressure first stage, 28... After high pressure first stage Steam pressure detection signal, 29... Medium pressure steam room outer wall temperature detection signal, 30... Medium pressure steam indoor wall temperature detection signal, 31
...Start-up completion time instruction signal.

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、これから発生す
る作動流体の流量を制御する弁と、該流体によつて動作
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、該計算応力が応力制
限値以下となるように発電設備の状態推移の変化率を規
定しながら該タービンを制御する制御手段を有する発電
設備の起動方法において、仮定した応力制限値に対応し
た起動完了時刻を予測する第1のステップと、予じめ設
定された起動完了予定時刻と前記第1のステップによつ
て予測された起動完了時刻との関係により応力制限値を
決定する第2のステップとを備え、決定された応力制限
値に従がつて前記制御手段がタービン起動を開始するこ
とを特徴とするタービンの最小寿命消費定刻起動方法。
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 the source, a turbine operated by the fluid, and a generator mechanically connected to this. , comprising a control means for calculating the stress generated in the turbine due to a change in the state of the working fluid, and controlling the turbine while defining a rate of change in the state transition of the power generation equipment so that the calculated stress is equal to or less than a stress limit value. A method for starting power generation equipment includes a first step of predicting a start-up completion time corresponding to an assumed stress limit value, and a start-up predicted based on a preset expected start-up completion time and the first step. a second step of determining a stress limit value in relation to a completion time, the control means starting the turbine in accordance with the determined stress limit value; starting method.
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