JPS6133354B2 - - Google Patents

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JPS6133354B2
JPS6133354B2 JP53042562A JP4256278A JPS6133354B2 JP S6133354 B2 JPS6133354 B2 JP S6133354B2 JP 53042562 A JP53042562 A JP 53042562A JP 4256278 A JP4256278 A JP 4256278A JP S6133354 B2 JPS6133354 B2 JP S6133354B2
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steam pressure
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JP53042562A
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Masao Abe
Hiroyuki Narita
Toshio Nishimuro
Hirobumi Furukoshi
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン高速バルブ制御により系統安
定度の向上を図るようにした発電プラントの制御
装置において、特にタービン高速バルブ制御動作
後も火力ユニツトを安定に運転継続し得るように
した発電プラントの制御装置に関する。
近年建設される火力発電所、原子力発電所にお
ける火力ユニツトの単機容量はますます大容量化
しており、さらに発電所立地問題から電力消費地
より遠く離れた地点に発電所が建設される傾向に
ある。このため送電系統は長距離、大容量化する
傾向にある。これらがあいまつて、今後系統の安
定度は悪くなる傾向にあり、最近系統の安定度が
クローズアツプされてきている。
そこで系統安定度向上の対策の1つとして「タ
ービン高速バルブ制御」が提案されている。ここ
で言う「タービン高速バルブ制御」(以下このこ
とをEVAと呼ぶ)とは、系統事故が発生し、発
電機出力が急減した時に、できる限り速くタービ
ントルクを減らすためにタービンのインターセプ
ト弁を急速に全閉し、中、低圧タービンへ流入す
る蒸気をしや断するシステムのことである。な
お、全閉されたインターセプト弁は適宜の時限後
全開される。
第1図はこのような火力ユニツトの蒸気流入経
路を示すもので、1は再熱器2を備えたボイラ、
3はボイラ1から主蒸気止め弁4、加減弁5を通
して蒸気が供給される高圧タービン、6は高圧タ
ービン3の背圧蒸気が再熱器2、再熱蒸気止め弁
7およびインターセプト弁8を通して給される中
圧タービン、9は中圧タービン6の背圧蒸気が供
給される低圧タービンで、この低圧タービン9の
背圧蒸気は復水器へ導びかれている。これら高
圧、中圧および低圧タービン3,6および9は機
械的に直結され、発電機10を回転駆動するため
のものである。
従つて、第1図に示すような火力ユニツトの蒸
気流入経路において、今、系統事故が発生すると
第2図bに示すようなEVA信号が発生し、この
信号によりインターセプト弁8は同図cに示す如
くその開度が全開状態から急速に全閉状態とな
り、中圧タービン6への蒸気の流入をしや断す
る。
なお、第2図aは系統故障状況を示している。
第2図は系統事故発生時のEVA信号、インタ
ーセプト弁開度等の代表的な例であるが、EVA
としては一層急激にタービントルクを減らすため
に第1図の加減弁5をも急開―閉するものも含ま
れる。
ところで、系統事故発生時にEVAが動作した
場合の電力系統およびボイラ、タービンの挙動を
検討した結果、系統事発生後しばらくの間(数10
秒)、発電機出力、タービン回転数、周波数が短
時間周期で大きく動揺することが予想されてい
る。第3図にこれらの状態量の代表的な応答例を
示す。このため、従来の制御装置の機能では上記
したような短時間周期の外乱に対して考慮されて
いないため、ボイラ、タービンの安定制御に不安
がある。すなわち、第4図は従来の発電プラント
の制御装置におけるユニツトマスタの制御回路の
一例を示すもので、以下その機能を具体的に説明
する。第4図において、出力要求指令(たとえば
中央給電指令)Aが出されると、この中央給電指
令Aは発電所内出力指令設定器出力への切換可能
な切換リレー11、負荷設定器12の出力が与え
られている変化率制限器13を通して加算器14
に加えられ、ここで中央給電指令Aに対してユニ
ツトに周波数調整容量を持たせるため関数発生器
15を通して与えられる周波数偏差(発電機出力
と系統周波数の差)Bを修正信号として加えて出
力基本指令Cを得る。この基本指令Cは加算器1
6に加えられ、ここでタービン入口圧力設定器1
7とタービン入口圧力とを引算器18に与えて求
められた主蒸気圧力偏差Dを前記出力基本指令C
の修正信号として比例演算器19を通して加えら
れる、さらに、この加算器16により主蒸気圧力
偏差Dを加えて修正された出力基本指令Cは、掛
算器20に加えられ、ここで発電機出力と前記出
力基本指令Cとを引算器21に与えて求められた
発電機出力偏差Eを修正信号として積分器22を
通して加えられ、ボイラマスタ指令Fを得る。こ
のボイラマスタ指令によりボイラへの燃料流量、
給水流量等を制御し、負荷変化に追従するように
している。
一方、タービンマスタ指令Gは前記主蒸気圧力
偏差Dと比例演算器23、制限器24を通して得
られる前記発電機出力偏差Eとを加算器25によ
り加算し、これを比例積分器26を通して得てい
る。このタービンマスタ指令Gはタービン加減弁
制御装置に与えられ、タービン加減弁を開閉する
ようにしている。
なお、タービン加減弁は主として主蒸気圧力
(またはタービン入口圧力)を制御しているが、
発電機出力偏差Eが生じた場合には主蒸気圧力
(またはタービン入口圧力)設定値を発電機出力
偏差Eに応じて見かけ上変化させ、発電機出力の
応答性を向上させるようにしている。
このように従来の発電プラントの制御装置は出
力要求指令A、周波数、発電機出力、主蒸気圧力
の変化量に対応してボイラ、タービンを制御して
いる。したがつて、系統事故が発生し、EVAが
動作した場合には第3図のように発電機出力、周
波数、主蒸気圧力等が短時間周期で大きく変動す
るため、制御装置より前記各操作端への制御信号
も短時間周期で大きく変化する。このことによ
り、ボイラ、タービン機器にとつては大きな外乱
となると同時に制御装置としても不安定な状態と
なり、ボイラ、タービン機器にとつて好ましくな
い。
一方、タービンは独自の調速機構を有してお
り、タービン回転数が変動すると、タービン加減
弁を開閉する機能を持つている。系統事故発生時
には機械入力(=タービントルク)と電気出力と
にアンバランスが生じ、タービン回転数が上昇す
るとタービン加減弁はタービン調速機構により絞
り込まれ、その結果主蒸気圧力は上昇する。また
前述のようなボイラ、タービン制御装置では、主
蒸気圧力が上昇してくるため、タービン加減弁を
開動作させる信号を出すことになる。以上のよう
に系統事故発生時にはタービン調速機構と制御装
置の機能が相反する動作信号となる。
また従来の制御装置では、主蒸気圧力、発電機
出力等の偏差が規定値以上になつた場合、通常の
制御モードより実際の発電機出力に追従するモー
ドに自動切替を行なうことがある。この場合、タ
ービン加減弁に対する制御装置からの信号は固定
され、ボイラに対しては実際の発電機出力を基本
とした指令信号が与えられる。しかし系統事故発
生時には発電機出力、周波数等が短時間周期で変
動するため、制御装置が実際の発電機出力追従モ
ードに切換る可能性があり、この場合、前述のよ
うに発電機出力が短時間周期で大きく動揺してい
るため、ボイラへの制御指令も短時間周期で変動
するこのとになる。しかし時定数の大きいボイラ
ではこの制御指令に追従することは不可能であ
る。
以上のことからも明らかなように従来の発電プ
ラントの制御装置では、EVA動作時のような短
時間周期で大きく動揺する周波数、発電機出力、
タービン回転数、主蒸気圧力の外乱に対しては特
に考慮されていないため、EVA動作時にはボイ
ラ、タービン等の機器の安定制御が難しい欠点が
ある。
本発明は上記のような欠点を除去し、電力系統
の故障発生によりタービン高速バルブ制御が行な
われた場合に生ずる大きな外乱の影響を受けるこ
となく、発電プラントを安定に継続運転すること
ができる発電プラントの制御装置を提供しようと
するものである。
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第5図は本発明による発電プラントの制御装
置におけるユニツトマスタ制御回路の一例を示す
もので、第4図と同一部分には同一記号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分について
述べる。すなわち、第5図においては常時中央給
電指令Aに追従し系統事故時EVA動作直前の値
を保持するサーボフオロア27を設け、その出力
をEVA動作時のインターロツク指令により切換
動作する切換リレー11のa側端に加える。この
サーボフオロア27には常時切換リレー28のb
側端を通して操作ステーシヨン29の出力が加え
られ、またEVA動作後のインターロツクリセツ
ト時に切換リレー28のa側端を通して発電機出
力が加えられるようになつている。また周波数調
整容量を持たせるために関数発生器15を通して
加算器14に与えられる周波数偏差をEVA動作
時カツトするための切換リルー30を設ける。こ
の切換リレー30はEVA動作時のインターロツ
ク指令によりb側端からa側端に切換動作して周
波数偏差信号経路を接地するようにしてある。さ
らに引算器21から得られる発電機出力偏差Eを
EVA動作時カツトするための切換リレー31を
設け、また引算器18から得られる主蒸気圧力偏
差DをEVA動作時カツトするための切換リレー
32を設ける。これら切換リレー31,32は
EVA動作時のインターロツク指令によりb側端
からa側端に切換動作して夫々の信号経路を接地
することにより加算器25、比例積分器26を通
して得られるタービンマスタ指令をカツトするも
のである。一方、EVA動作時b側端からa側端
に切換動作しインターロツクリセツト時再びb側
端に戻る切換リレー33とこの切換リレー33が
a側端に切換えられているとき掛算器20の出力
に追従しインターロツクリセツト時その直前の値
を保持するサーボフオロア34を設ける。さらに
EVA動作時には掛算器20の出力をボイラマス
タ指令Fとして通しインターロツクリセツト時b
側端からa側端に切換動作してサーボフオロア3
4に保持されている値をボイラマスター指令Fと
して通す切換リレー35を設ける。この切換リレ
ー35はEVA動作時のインターロツクをリセツ
トした後再びb側端に戻るものである。また、イ
ンターロツクリセツト時b側端からa側端に切換
動作する切換リレー36を切換リレー31を通し
て積分器22に加えられる発電機出力偏差信号経
路に設ける。さらに切換リレー35のb側端と出
力端との間に引算器37を設け、切換リレー35
のb側端と出力端の信号値に偏差があれば、その
偏差を切換リレー36のa側端に加えるようにし
てある。そしてこの引算器37の偏差信号経路に
モニタスイツチ38を接続し、その偏差の有無を
確認できるようにしてある。
次に上記のように構成された発電プラントの制
御装置の作用について述べる。電力系統に故障が
なく発電プラントが正常に運転されている場合に
は切換リレー11,30,31,32,33,3
5,36はすべてb側端に接続された状態にあ
り、したがつてこの時のボイラマスタ指令Fおよ
びタービンマスタ指令Gは第4図と全く同様の信
号処理がなされて送出されており、これら両指令
によりボイラへの燃料流量、給水流量等が負荷変
動に追従するように制御され、またタービン加減
弁も開閉制御されている。このような状態で発電
プラントが運転制御されているとき、電力系統に
事故が発生しEVA動作指令が発せられると、サ
ーボフオロア27はその直前の中央給電指令Aを
保持するとともに切換リレー11,30,31,
32がb側端からa側端にそれぞれ切換動作す
る。これら切換リレー11,30,31,32に
切換指令を与える回路としては例えば第6図に示
ようにEVA動作時の信号をオア回路ORを通し、
またリセツト信号をノツト回路NOT1を通し、さ
らに信号組合せ完了信号をノツト回路NOT2を通
してアンド回路ANDにそれぞれ加え、このアン
ド回路ANDの論理積条件が満されると切換リレ
ー11,30,31,32にb側端からa側端に
切換える旨の切換指令を送出するロジツク回路が
用いられる。切換リレー11がb側端からa側端
に切換わると、サーボフロア27に保持されてい
るEVA動作直前の中央給電指令値が変化率制限
器13を通して加算器14に加わる。しかしこの
時には、切換リレー30がb側端からa側端に切
換えられているので、プラントに周波数調整容量
を持させるために使用されている周波数信号がカ
ツトされ、加算器14からサーボフオロア27の
保持出力が出力基本指令Cとして出される。そし
てこの時の出力基本指令Cは掛算器20より切換
リレー35を通しボイラマスタ指令となつて送出
される。また切換リレー31,32もb側端から
a側端に切換えられているので、引算器21から
得られる発電機出力偏差がカツトされるとともに
引算器18から得られる主蒸気圧力偏差Dもカツ
トされ、したがつて比例積分器26から送出され
るタービンマスタ指令Gがカツトされタービン加
減弁制御装置を固定する。
次にEVA動作後プラント状態量が整定したこ
とを条件にこれらのインターロツクをリセツトす
る場合の作用について述べる。まずEVA動作時
においては切換リレー33はb側端からa側端に
切換つており、サーボフオロア34はこの切換リ
レー33を通して加えらる掛算器20の出力に追
従している。このような状態にあるときプラント
状態量が整定したことを例えば第7図に示すよう
なロジツク回路で検出するとインタロツクリセツ
ト指令が出力される。すなわち、このロジツク回
路は、|発電機出力の偏差|<Δ1で発電機出力
の変化率〓0のとき論理積条件が満たされるアン
ド回路AND1、|タービン回転数(周波数)|<
Δ2でタービン回転数(周波数)の変化率〓0の
とき論理積条件が満たされるアンド回路AND2、
|主蒸気圧力の変化|<Δ3で主蒸気圧力の変化
率〓0のとき論理積条件が満たされるアンド回路
AND3、|再熱蒸気圧力の偏差|<Δ4で再熱蒸
気圧力の変化率〓0で論理積条件が満たされるア
ンド回路AND4と、これら各アンド回路AND1〜
AND4の出力が論理値“1”のとき、インターロ
ツクリセツト指令を送出するアンド回路AND5か
ら構成されている。したがつて、このようなロジ
ツク回路により発電機出力、周波数、主蒸気圧、
タービン回転数、再熱蒸気圧力等のプラント状態
量の変化率、偏差の大きさ等の検出信号をもとに
プラント状態量が整定たことが判定されると、イ
ンターロツクリセツト指令が出され、切換リレー
33がa側端からb側端に切換動作する。する
と、サーボフオロア34は掛算器20の出力に追
従する動作をやめて切換リレー33が切換わる直
前の掛算器20の出力を保持する。同時に切換リ
レー35もインターロツクリセツト指令によりb
側端よりa側端に切換わり、ボイラへのマスタ指
令は切換リレー33,35が切換わる直前の掛算
器20の出力信号となる。したがつて、このとき
ボイへのマスタ指令は切換リレー33,35が切
換動作しても信号はジヤンプすることはない。
一方、切換リレー28はインターロツクリセツ
ト指令によりb側端からa側端に切換わり、この
ときの発電機出力がプラントの出力指令となるの
であるが、ここで実際の発電機出力とサーボフオ
ロア34で保持されたボイラへのマスタ信号との
間に偏差があるか否かを引算器37で求める。も
し両者の間に偏差があれば、引算器37から出力
される偏差信号により切換リレー36をb側端か
らa側端に切換え掛算器20により修正し、両者
を一致させる。ここでモニタスイツチ38により
両信号が一致したことを確認し、しかる後EVA
動作時に出された切換指令をリセツトすることに
より切換リレー11,30,31,32をa側端
からb側端に戻し、ボイラマスタ指令の制御とし
て通常の制御モードに移行させる。またタービン
加減弁に対する信号はすでにEVA動作時に一定
値に保持されているので、プラントの整定後、上
記信号の組合せが完了したらインターロツクをリ
セツトして切換リレー35,36をa側端からb
側端に戻すことにより、タービンマスタ指令の制
御として通常の制御に移行させる。
上記のようにすることにより、プラントが整定
したのち、自動的に通常制御モードへ移行でき、
さらにそのときの整定発電機出力はEVA動作前
の発電機出力と異なつていても支障なく移行でき
る。
なお、上記実施例では、系統故障時に発せられ
るEVA動作指令によりボイラへの基本指令を
EVA動作前の値に保持する手段として中央給電
指令に追従するサーボフオロア27を用いたが、
これをボイラ、タービン主制御部において出力指
令増減禁止インターロツクするようにしてもよ
い。またタービン加減弁位置指令を固定する手段
としてタービン加減弁位置操作用のステーシヨン
をインターロツクにより手動モードに切換えると
か、タービン加減弁指令作成のための調節計の入
力偏差を0%にするようにしてもよい。さらにイ
ンターロツクのリセツト手段としては上記実施例
以外にある時限後自動的にリセツトするようにし
たり、プラント状態量(例えば発電機出力、主蒸
気出力、周波数等)が整定後、運転員が手動リセ
ツト動作(例えばリセツト用の押し釦操作)によ
りリセツトするようにしてもよい。
この他本発明はその要旨を変更しない範囲内で
種々変形して実施できることは勿論である。
以上述べたように本発明によれば、電力系統の
故障発生によりタービン高速バルブ制御が行なわ
れた場合の大きな外乱に対してその影響を受ける
ことなく、しかも発電プラントを停止することな
く安定に継続運転することができる発電プラント
の制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は火力ユニツトの蒸気流入経路を説明す
るための系統図、第2図は系統事故発生時の
EVA信号、インターセプト弁開度等の関係の一
例を示す図、第3図はEVA動作時のプラント状
態量の代表的な応答例を示す図、第4図は従来の
発電プラントの制御装置の一例を示すブロツク回
路図、第5図は本発明による発電プラントの制御
装置の一実施例を示すブロツク回路図、第6図は
EVA動作時送出される第5図に示す切換器の切
換指令を得るロジツク回路図、第7図は同じくプ
ラント整定の判断とインターロツクリセツト指令
を得るためのロジツク回路図である。 11,28,30〜33,35,36……切換
リレー、12……負荷設定器、13……変化率設
定器、14,16,25……加算器、15……関
数発生器、17……設定器、18,21,37…
…引算器、19,23……比例演算器、20……
掛算器、22……積分器、24……制限器、26
……比例積分器、27,34……サーボフオロ
ア、29……操作ステーシヨン、38……モニタ
スイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 系統事故発生時高圧タービンから中圧タービ
    ン又は低圧タービンへ流入する蒸気をしや断する
    インターセプト弁に対して急速全閉指令を与える
    タービン高速バルブ制御機能を有し、且つプラン
    トの出力要求指令に対して発電機出力と系統周波
    数とから求められた周波数偏差で修正して出力基
    本指令を得、この出力基本指令に対してタービン
    入口圧力設定値とタービン入口圧力から求められ
    た主蒸気圧力偏差で修正し、さらに前記出力基本
    指令と発電機出力とから求められた発電機出力偏
    差で修正してボイラマスタ指令を得る第1の制御
    系と、前記主蒸気圧力偏差と前記発電機出力偏差
    とを加算してタービンマスタ指令を得る第2の制
    御系とを備えてタービン、ボイラを制御するよう
    にした発電プラントの制御装置において、前記タ
    ービン高速制御機能により前記インターセプト弁
    に全閉指令が発せられると前記第1の制御系に対
    しては前記周波数偏差及び発電機出力偏差の入力
    をそれぞれカツトし、前記第2の制御系に対して
    は前記主蒸気圧力及び発電機圧力偏差の入力をそ
    れぞれカツトするカツト手段と、常時は前記プラ
    ントの出力要求指令に追従し前記タービン高速制
    御機能により前記インターセプト弁に全閉指令が
    発せられるとその動作直前の値を保持する第1の
    保持手段と、前記インターセプト弁に全閉指令が
    発せられると前記第1の制御系に入力されるプラ
    ントの出力要求指令をカツトして前記第1の保持
    手段に保持された出力に切換える第1の切換手段
    と、前記タービン高速制御機能により前記インタ
    ーセプト弁が全閉動作後プラントの状態を示す主
    要パラメータ(発電機出力、タービン回転数、系
    統周数、主蒸気圧力、再熱蒸気圧力等)が整定さ
    れたことを検出するとインターロツクリセツト指
    令を出力する検出手段と、前記インターセプト弁
    の全閉時には前記出力基本指令を前記主蒸気圧力
    偏差で修正した出力に追従し前記検出手段により
    主要パラメータの整定が検出されるとその検出直
    前の値を保持する第2の保持手段と、前記検出手
    段よりインターロツクリセツト指令が出力される
    とボイラマスタ指令として前記出力基本指令を前
    記主蒸気圧力偏差で修正した出力から前記第2の
    保持手段に保持された出力に切換える切換手段
    と、前記検出手段よりインターロツクリセツト指
    令が出力され前記第1の制御系及び第2の制御系
    への発電機出力の入力カツトが解除されるとこの
    発電機出力と前記第2の保持手段により保持され
    た出力との間に偏差があるか否かを求め偏差があ
    れば前記出力基本指令を前記主蒸気圧力偏差で修
    正した出力と第2の保持手段に保持された出力と
    の偏差信号により該保持出力を修正し両者が一致
    したことを確認すると前記第1の制御系への前記
    周波数偏差及び発電機出力偏差の入力カツト及び
    前記第2の制御系への前記主蒸気圧力及び発電機
    出力偏差の入力カツトをそれぞれ解除して通常の
    制御モードに移行させる手段とを設けるようにし
    たことを特徴とする発電プラントの制御装置。
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