JPS6120686B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロセスへの蒸気の供給を主目的とし
た自家発電用蒸気タービンの制御装置に係わり、
特に抽気タービン及び多段抽気復水タービンの制
御に関するものである。

買電単価と自家発電単価を比較した場合、昼間
は自家発電単価が買電より安く、夜間は買電が自
家発電より安い状態にあり、自家発電の経済的な
運用方法としては昼間時はできるかぎり自家発電
で電力を賄い、夜間時はプロセスへ蒸気を送る目
的だけとしできるだけ買電を用いるようにするの
が好ましい。

このような経済的な運用をするためには、昼間
時にタービンの入口蒸気流量を最大で運転し、夜
間時は復水流量最小で運転しなければならない。

しかしながら、従来の抽気タービンの制御装置
では、抽気流量の変動は入口蒸気流量と復水流量
に変動をきたし、また正常な抽気圧力制御の機能
をもたせるためには抽気流量の変動を賄えるだけ
主蒸気流量と復水流量とに余裕をもたせて運転し
なければならない。この余裕が自家発電における
不経済な運用となつている。

これを第１図の従来の抽気タービンの制御装置
により説明する。ボイラ１にて発生した蒸気は主
蒸気止め弁２、蒸気加減弁３を介して電圧タービ
ン４に入る。ここで仕事し膨張した蒸気の一部は
工場送気として抽気され、残りは抽気加減弁５を
介して低圧タービン６に入る。ここで仕事し膨張
した蒸気は復水器７に流入する。高圧タービン４
及び低圧タービン６での仕事量は発電機８を回運
させ発電する。

タービンロータ１０に直結された歯車１１と、
これに対向して取付けた速度検出器１２によつて
検出された周波数信号は、Ｆ／Ｖ検出器１３にて
タービン回転数に比例したアナログ信号に変換さ
れる。この速度信号は加算器１４にて速度設定器
１５からの速度設定信号と比較し、誤差信号は速
度制御演算回路１６にて速度調定率に合つた速度
制御信号が作りだされる。この速度制御信号は低
値優先回路１７にて負荷制御器１８からの制御信
号と比較される。速度制御の場合の負荷製限信号
は100％負荷であり、従つて速度制御信号が優先
する。この速度制御信号は定数１９を介し加算器
２０にて抽気圧力制御信号（後述する）と加算さ
れて蒸気加減弁制御回路２１の入力となる。ここ
で電力増幅された制御信号は電油変換器２２にて
機械的な信号に変換され、蒸気加減弁油筒２３の
位置を制御する。蒸気加減弁油筒２３は前記蒸気
加減弁３の弁開度を制御し、蒸気タービンへの流
入蒸気量を変える。

一方、前記低値優先回路１７からの制御信号は
定数２４を介して加算器２５の一方の入力とな
る。この加算器２５の他方の入力として抽気加減
弁制御信号（後述する）が与えられ、これと前記
定数２４からの制御信号が加減算された制御信号
は抽気加減弁制御回路２６の入力となる。ここで
電力増幅した制御信号は電油変換器２７の入力と
なる。電油変換器２７は電気信号を機械的信号に
変換し、この機械的信号は抽気加減弁油筒２８の
入力となりこの抽気加減弁油筒２８の位置を制御
する。抽気加減弁油筒２８は蒸気加減弁５の開度
を制御し、低圧タービン６への蒸気の流入量を変
え蒸気タービンの回転数を制御する。

一方、タービン抽気の圧力は圧力検出器２９に
て検出され、この抽気圧力信号は加算器３０にて
抽気圧力設定器３１からの抽気圧力設定値と比較
され、ここで誤差信号が求められる。この誤差信
号は抽気圧力制御回路３２にて圧力調定率に添つ
た抽気圧力制御信号を作りだす。この抽気圧力制
御信号は低値優先回路３３で抽気制限器３４の抽
気制限値と比較される。抽気圧力制御の状態での
抽気制限値は100％抽気量であり、抽気圧力制御
信号が低値優先回路３３の出力となる。この抽気
圧力制御信号の一方は定数３５を介して加算器２
０の入力となり、他方は定数３６を介して加算器
２５の入力となる。

速度制御の場合、タービンの回転数が上昇する
と速度誤差信号は減少し速度制御信号が減少す
る。この速度制御信号の減少は蒸気加減弁３と抽
気加減弁５の弁開度を減少させ、高圧タービン４
及び低圧タービン６への蒸気流入量を減少させる
ことになり、これによりタービンの出力は減少し
タービン回転数が下がる。前記定数１９と定数２
４は蒸気加減弁３の流量変化と抽気加減弁５の流
量変化が等しくなるように設定されており、抽気
圧力制御には影響されない。

抽気圧力制御の場合、抽気圧力が上昇すると抽
気誤差信号が減少し、抽気圧力制御信号が減少す
る。抽気圧力制御信号の減少は蒸気加減弁制御信
号を減少させて蒸気加減弁３の開度を減少させ、
高圧タービン４への蒸気流入量を減少させる。逆
に抽気加減弁制御信号は増加することになり、抽
気加減弁５の弁開度を増加させ低圧タービン６へ
の蒸気流入量が増加する。蒸気加減弁流量の減少
及び抽気加減弁流量の増加はいずれも抽気流量を
減少させる方向であり、抽気圧力は減少する。前
記定数３５，３６は抽気流量の変動に対してター
ビンの出力の変動を避けるように設定される。

このように、従来の抽気復水タービンの制御装
置は抽気流量の変動により必らず主蒸気流量と復
水流量が変動することになり、この変動分だけ余
裕を持たせた運転が必要となり、この余裕が不経
済運転となつている。

本発明はこの点にかんがみ、主蒸気流量及び復
水流量に余裕を持たすことなく、正常な抽気圧力
制御の機能を満たす蒸気タービンの制御装置を提
供することを目的とする。

このため本発明では、抽気流量の変動において
も主蒸気流量又は復水流量のいずれかのみに変動
を与え、いずれか一方は一定流量運転を可能にす
るものであり、自家発電単価が買電単価より安い
昼間時では主蒸気流量を最大として抽気流量の変
動は全て復水流量の変動とする。また自家発電単
価が買電単価より高い夜間時は復水流量を極力少
なくいわゆるミニマム流量運転を行ない、抽気流
量の変動は全て主蒸気流量の変動とする。

このような運転を可能にするためには、第１図
に示す定数３５及び３６を以下のように変更すれ
ばよい。すなわち、主蒸気流量最大運転の場合は
抽気圧力制御から蒸気加減弁制御への信号を零と
すればよく、この場合、定数３５を零とする。又
復水流量のミニマム運転の場合は抽気圧力制御か
ら抽気加減弁制御への信号を零にすればよく、定
数３６を零にすればよい。

しかしながら、この定数３５，３６を零にする
と最大抽気量が確保できなくなり、この場合抽気
制限器３４の制限幅を拡げる必要が生じる。又制
限幅を拡げることによつて抽気流量は確保できる
が抽気圧力の変動が大きくなる問題点が生じる。
この問題点を解決するためには定数３５あるいは
３６を大きくしなければならない。主蒸気流量最
大運転の場合は定数３５を零とするとともに定数
３５の減少した分を定数３６に加えてやればよ
い。又復水流量ミニマム運転する場合は、定数３
６を零にするとともに定数３５に定数３６の減少
分を加えてやればよい。

本発明は、従来の抽気復水運転に加え、主蒸気
流量最大運転および復水流量ミニマム運転を可能
にしたものであり、これらの運転を同時に行うこ
とによつて自動的に主蒸気流量最大運転あるいは
復水流量ミニマム運転へ移行でき、省力化をも加
え合わせた蒸気タービンの制御装置である。

第２図により本発明実施例を説明する。第２図
で第１図と同一符号は同一機能のものなのでそれ
らの説明は省略する。低値優先回路３３の出力で
ある抽気圧力制御信号は可変定数３５を介して加
算器２０の入力となり、速度制御信号と加え合わ
されて蒸気加減弁制御信号を作り出している。一
方、抽気圧力制御信号は可変定数３６を介して加
算器２５の入力となり、速度制御信号と加え合わ
されて抽気加減弁制御信号を作り出している。加
算器２０の出力である蒸気加減弁制御信号は加算
器３７にて主蒸気流量最大設定器３８からの設定
値と比較し誤差信号は上下限リミツタ３９の入力
となり、誤差信号の上下限をリミツトする。リミ
ツタ３９の出力は選択回路４０で主蒸気流量最大
運転あるいは復水流量ミニマム運転あるいは除外
のいずれかが選択されることになる。主蒸気流量
最大運転が選択され現在の運転が主蒸気流量が最
大に達していないと加算器３７からは主蒸気流量
を最大にする方向の誤差信号が出る。この誤差信
号は選択回路４０を通つてパルス発生器４１の入
力となり、パルス発生器４１から主蒸気流量を増
加させる方向のパルス信号が発する。このパルス
信号は速度設定器１５を駆動するパルスモータ４
２の入力となり、パルスモータ４２にて速度設定
器１５の設定値を増加させ、主蒸気流量最大とす
る。主蒸気流量が主蒸気流量最大設定器３８の設
定値と等しくなると加算器３７の出力は零とな
り、主蒸気流量最大運転となる。

加算器２５の出力である抽気加減弁制御信号は
加算器４３にて復水ミニマム流量設定器４４から
の設定値と比較し、誤差信号は上下限リミツタ４
５を介して選択回路４０の入力となる。ここで復
水器ミニマム流量運転が選択されるとその誤差信
号はパルス発生器４１の入力となり、主蒸気流量
最大運転同様速度設定器１５駆動用パルスモータ
４２にパルス信号が入り、速度設定値を変更する
ことによつて複水ミニマム流量運転となる。運転
モード選択回路４６は主蒸気流量最大運転、復水
ミニマム流量運転と従来の抽気復水運転を選択で
きる。

第３図は運転モード選択回路４６及び可変定数
３５，３６の実回路の一例である。この回路にお
いて、可変定数３５及び３６は定数を零にする場
合と定数を大きくする場合とでの回路は別々であ
り、２個の可変抵抗を連動させることによつて行
なつている。まず定数３５においては可変抵抗３
５ａ、演算抵抗３５ｂ，３５ｅ及び可変抵抗３５
ｄ、それと演算増幅器３５ｃによつて構成してい
る。また定数３６は可変抵抗３６ａ，３６ｄ、演
算抵抗３６ｂ，３６ｅ、それと演算増幅器３６ｃ
とから構成されている。前記可変抵抗３５ａと３
６ｄは２連式可変抵抗器を用いており、この２連
式可変抵抗器はマイクロモータ４６ａの駆動によ
りその抵抗値を調整可能にしている。又可変抵抗
３６ａと３５ｄは同様に２連式抵抗器を用いてお
り、これらはマイクロモータ４６ｂの駆動により
その抵抗値を調整可能にしている。

前記可変抵抗３５ｄと３６ｄの可動接片の位置
すなわち抵抗値最大、抵抗値最小位置を検出する
マイクロスイツチ４６ｅ，４６ｆ，４６ｃ，４６
ｄを備え、これらの接点４６fs，４６es，４６
ds，４６csをマイクロモータ４６ｂと接点Ca₁，
Cb、マイクロモータ４６ａと接点Aa₂，Ａ_bとの
間にそれぞれ直列に設けてある。

運転モード選択回路４６は選択スイツチＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄにて構成し、選択スイツチＡは常開接
点Aa₁，Aa₂、常閉接点Ａ_bを有し、選択スイツチ
Ｂは常開接点Ｂ_a、常閉接点Ｂ_bを有し、選択スイ
ツチＣは常開接点Ｃ_a1，Ｃ_a2、常閉接点Ｃ_bを有
し、選択スイツチＤは常開接点Ｄ_a、常閉接点Ｄ_b
を有している。前記常開接点Ａ_a1の端子ｘ−ｘは
第２図の選択回路４０に主蒸気流量最大運転する
ための切替え信号を与えるものであり、前記常開
接点Ｃ_a2の端子ｙ−ｙは第２図の選択回路４０に
復水流量ミニマム運転するための切替え信号を与
えるものである。

次に第３図の構成の具体的な作用について説明
する。

(1) 従来の抽気復水運転から主蒸気流量最大運転
を行う場合 選択スイツチＡの選択により常開接点Ａ_a2が
閉じてマイクロモータ４６ａが正転方向に回転
し、これにより可変抵抗３５ａの可動接片が接
地電位側に移動してその抵抗値が最小（零）と
なり、可変抵抗３６ｄはその可動接片が接地電
位側とは逆方向に移動してその抵抗値が最大と
なる。このとき可変抵抗３６ｄの可動接片がマ
イクロスイツチ４６ｃに当り、この接点４６cs
が開きマイクロモータ４６ａは停止する。

(2) 主蒸気流量最大運転から従来の抽気復水運転
を行う場合 選択スイツチＢの選択により常開接点Ｂ_aが
閉じてマイクロモータ４６ａは逆転方向に回転
し、これによりその可動抵抗３５ａの可動接片
が移動してその抵抗値が最大となり、可変抵抗
３６ｄの可動接片は元の位置に移動してその抵
抗値が最小となる。このとき可変抵抗３６ｄの
可動接片がマイクロスイツチ４６ｄに当り、こ
の接点４６dsが開きマイクロモータ４６ａは
停止する。

(3) 従来の抽気復水運転から復水流量ミニマム運
転を行う場合 選択スイツチＣの選択により、常開接点Ｃ_a1
が閉じてマイクロモータ４６ｂが正転方向に回
転し、これにより可変抵抗３６ａの抵抗値が最
小となり、可変抵抗３５ｄの抵抗値は最大とな
る。このとき可変抵抗３５ｄの可動接片がマイ
クロスイツチ４６ｅに当り、この接点４６esが
開き、マイクロモータ４６ｂは停止する。

(4) 復水流量ミニマム運転から従来の抽気復水運
転を行う場合 選択スイツチＤの選択により常開接点Ｄ_aが
閉じてマイクロモータ４６ｂは逆転方向に回転
し、これにより可変抵抗３６ａの抵抗値は最大
となり、可変抵抗３５ｄの抵抗値は最小とな
る。このとき可変抵抗３５ｄの可動接片がマイ
クロスイツチ４６ｆに当り、この接点４６fsが
開きマイクロモータ４６ｂは停止する。

前記選択スイツチＡを選択したとき常開接点Ａ
_a1は閉じ、また選択スイツチＣを選択したとき常
開接点Ｃ_a2が閉じ、このとき第２図のリミツタ４
５からの出力がパルス発生器４１に入力される。
これにより主蒸気流量最大運転および復水器ミニ
マム運転時の抽気流量の変動に対する抽気圧力の
変動は、速度設定器１５の設定値を変化させるこ
とによつて抽気圧力を一定に保つように制御され
る。

前記の説明では、抽気復水タービンについて行
なつたが、多段抽気復水タービンにおいても同様
の効果を得ることができることは明らかであり、
切替えにタイマーを設ければ昼間と夜間の運転モ
ードの切替えを自動的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の抽気復水タービンの制御装置の
ブロツク図、第２図は本発明の一実施例のブロツ
ク図、第３図は同実施例における可変定数と運転
モード選択回路の実回路例である。 １……ボイラ、２……主蒸気止め弁、３……蒸
気加減弁、４……高圧タービン、５……抽気加減
弁、６……低圧タービン、７……復水器、８……
発電機、１６……速度制御演算回路、３２……抽
気圧力制御回路、３５，３６……可変定数、３８
……主蒸気流量最大設定器、４４……復水流量ミ
ニマム設定器、４０……選択回路、４６……運転
モード選択回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 抽気復水タービンあるいは多段抽気復水ター
   ビンにおいて、抽気加減弁制御信号及び蒸気加減
   弁制御信号系に設けられこれら信号を抽気流量の
   変動に対してタービン出力の変動を避けるよう決
   定する定数を可変とし、主蒸気流量最大運転の場
   合は蒸気加減弁制御信号系定数を零とすると共に
   この定数の減少分を抽気加減弁制御信号に加え合
   わせ、復水流量ミニマム運転の場合は抽気加減弁
   制御信号系定数を零とすると共にこの定数の減少
   分を蒸気加減弁制御信号に加え合わせ、主蒸気流
   量最大運転時には抽気流量の変動は全て復水流量
   の変動とし、また復水流量ミニマム運転時には抽
   気流量の変動は全て主蒸気流量の変動とするよう
   にした蒸気タービンの制御装置。 ２ 主蒸気流量最大運転、復水流量ミニマム運転
   を通常の抽気運転中に切換選択できるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンの制御
   装置。