JPS6139043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は、タービン制御装置に関するもので、
とくに、ごみ処理プラント、セメントプラント、
デイーゼルプラントなどのプロセスから発生する
蒸気あるいはガスなどのように、流量が時間的に
変動する駆動流体を複数台のタービンに通して電
力を回収するプラントにおけるタービンの制御装
置に関するものである。 従来の２台以上のタービンを系統に併入して運
転する方法としては、次の第１図ないし第３図に
示すようなものである。 まず、第１図に示す方法では、発電機ａを駆動
するタービンｂごとにその回転速度に応じた回転
数信号を発生する電磁ピツクアツプｃと電子ガバ
ナｄとを設け、さらに、自動負荷分担装置ｅを設
けて、発電機ａからの負荷信号に応じて電子ガバ
ナｄを介して機械式ガバナ付きアクチユエータｆ
を作動させ、加減弁ｇを調整している。すなわ
ち、２台のタービンｂとも、調整モードで系統へ
併入し、自動負荷分担装置ｅにより各タービンｂ
の出力が等しくなるように制御している。そし
て、この場合の駆動流体ラインｈの流量の変動
は、タービン入口側の逃し弁ｉで吸収している。
この場合、タービンｂの入口圧力制御が行なわれ
ていないため、駆動流体の流量の変動に応じて常
に逃し弁ｉから駆動流体を逃しておく必要があ
り、駆動流体の全流量を有効に利用できないとい
う欠点があり、また各タービンｂへの不均等な負
荷割れを押えるために、高価な自動負荷分担装置
ｅが必要であり、したがつて、設備費を高くする
要因となる。なお第１図のｊは買電母線を示した
ものである。 つぎに、第２図に示す方法では、やはり、各タ
ービンｂごとに電磁ピツクアツプｃと電子ガバナ
ｄを設け、また駆動流体ラインｈ中に圧力伝送器
ｋを設けて、この圧力伝送器ｋからの圧力信号を
同図の右のほうの電子ガバナｄに入力させてい
る。すなわち、２台のタービンｂとも、系統へ併
入したのち、同図の左のほうのタービンｂ（第１
号機）は調速運転（一定負荷運転）し、右のほう
のタービンｂ（第２号機）は調圧運転を行なう方
式である。したがつて、この方式では、第２号機
の出力は駆動流体の流量に左右されるため、両号
機の負荷割れは大きくなり、総合効率が低下す
る。また流体量が減少すると、圧力が低下して第
２号機の加減弁ｇが全閉してモーターリング現象
をおこす可能性がある。 さらに、第３図に示す方法では、やはり、各タ
ービンｂごとに電磁ピツクアツプｃと電子ガバナ
ｄを設け、また駆動流体ラインｈ中に圧力伝送器
ｋを設けて、この圧力伝送器ｋからの圧力信号を
各電子ガバナｄに入力させている。すなわち、２
台のタービンｂとも、系統へ併入したのち、圧力
伝送器ｋからの信号により各々のタービンｂを各
別に制御する方式である。したがつて、各号機へ
の制御信号ｎとｍでそれぞれの加減弁ｇを制御す
るので、その制御量の差によつて圧力のハンチン
グ現象が生じ、制御がむずかしい。また各加減弁
ｇのそれぞれの直前に圧力伝送機ｋを設けた場合
にも、上記と同じ現象が生じる。 本考案は、上述のような発電機を駆動するター
ビンの制御システムにおいて、２台以上のタービ
ンを１つの電子ガバナで制御することにより、系
統との並列運転中に負荷割れが殆んど生じない調
圧運転または調速運転をすることができ、流体エ
ネルギーを効率的に動力に変換する制御装置を提
供することを、その目的とするものである。 このため、本考案の構成は、駆動流体ラインに
対して並列状に配置されている各タービンの入口
側に各別に設けられてそれぞれのタービンへの駆
動流体の流量を加減する加減弁と、それぞれの前
記加減弁を作動せしめるように該加減弁ごとに設
けられたアクチユエータと、買電母線に対して並
列状に配置されていて前記それぞれのタービンに
よつて駆動される発電機とを備えた複数台の発電
機駆動用タービンを制御する装置において、前記
駆動流体の圧力に応じた圧力信号と各タービンの
回転速度に応じた回転数信号を入力信号として受
けるとともに圧力設定器と速度設定器からの設定
信号と比較して作り出されるそれぞれのタービン
の制御信号を切換える切換回路から前記アクチユ
エータを介してそれぞれの前記加減弁を作動させ
て前記各タービンの出力を制御する機能を有する
１つの電子ガバナを備えていることを特徴として
いる。 以下、本考案の一実施例について、第４図を参
照しながら説明する。 第４図において、１はタービン、２は該タービ
ン１によつて駆動される発電機、３は機械式ガバ
ナ付きアクチユエータ、４は前記タービン１の入
口側に設けられた該アクチユエータ３によつて作
動せしめられて該タービン１への駆動流体の流量
を加減する加減弁、５は圧力伝送器、６は電子ガ
バナ、７は速度設定器、８は圧力設定器、９は電
磁ピツクアツプ、１０は高値優先装置、１１は一
方のシリーズ運転指令発信器、１２は他方のシリ
ーズ運転指令発信器、１３は切換回路、１４は駆
動流体ライン、１５は買電母線である。また１６
と１７はアンド回路、１８はオア回路、１９はア
ンド回路、２０はオア回路、２１と２２と２３は
アンド回路、２４と２５はオア回路、５０は調圧
系制御信号ラインである。 なお第４図の左のほうのタービン１を第１号機
とし、右のほうのタービン１を第２号機とする
と、前記電子ガバナ６は１つのものであるが、第
１号機制御部と第２号機制御部とを内蔵してお
り、５１はその第１号機制御部からの制御信号ラ
イン、５２はその第２号機制御部からの制御信号
ラインである。また前記発信器１１はその第２号
機制御部からの制御信号で両方のタービン１を制
御する切替スイツチの役目をし、前記発信器１２
はその第１号機制御部からの制御信号で両方のタ
ービン１を制御する切替スイツチの役目をする。
さらに、２６は上述の第１号機の単独運転指令ス
イツチ、２７は上述の第２号機の単独運転指令ス
イツチである。 第４図に示すように構成されたタービン制御装
置においては、前述のように、電子ガバナ６は２
台分の制御機能を有する１つのものであつて、駆
動流体の圧力に応じた圧力信号（圧力伝送器５か
ら高値優先装置１０を通つて発信される信号）と
タービン１の回転速度に応じた回転数信号（電磁
ピツクアツプ９から発信される信号）を入力信号
として受け、圧力設定器８と速度設定器７からの
設定信号と比較して、切換回路１３から各アクチ
ユエータ３を介してそれぞれの加減弁４を作動さ
せて、各タービン１の出力を制御する。すなわ
ち、後述するように、買電系統と２台のタービン
１の並列運転時に、ハンチング現象の生じないシ
ステムとするため、１台の電子ガバナ６で２台の
アクチユエータ３を駆動するのである。これによ
り、各アクチユエータ３は同一の信号で加減弁４
を作動させるため、各タービン１とも、ほぼ同じ
出力が得られる。この状態で運転モードを調圧モ
ードが調速モードへ移行すると、第１号機（第４
図で左のほうのタービン１）および第２号機（第
４図で右のほうのタービン１）の両号機のほぼ同
一の出力一定制御が得られる。したがつて、後述
するように、上述のいずれの運転モードでも、自
動負荷分担装置が不要となる。また各号機を単独
制御することもできる。 いま、第４図の左のほうのタービン１と発電機
２を第１号TGとし、右のほうのタービン１と発
電機２を第２号TGとし、各種運転モードの組合
せを表で示せば、第１表のとおりである。

【表】

【表】 なお第１表で、〇印は当該制御が可能であるこ
とを示し、×印はそれが不可能であることを示し
ている。そして、モードＤ−１の調圧モードは第
１号TGと第２号TGの両方とし、モードＤ−２の
調速モードは第１号TGか第２号TGのいずれか１
つにして他の１つは調圧モードとし、モードＤ−
３の調速モードおよびモードＤ−４の調圧モード
ならびにモードＤ−５の調速モードは第１号TG
と第２号TGの両方とする。 さらに、切換回路１３の作用について詳しく説
明する。 (1) シリーズ運転（電子ガバナ６の第１号機制御
部の制御信号で両方のタービン１を制御する方
式）の場合は、スイツチとして作動するシリー
ズ運転発信器１２をオンにする。ここで、前記
第１号機制御部の制御信号（制御信号ライン５
１）は、該発信器１２からオア回路２５を通つ
て、アンド回路１６に入る信号によりアンド回
路１７に入る。このとき、スイツチとして作動
するスリーズ運転指令発信器１１は選択されな
いので、ノツトによりアンド回路１７が成立す
る。そして、この信号は２つの分岐され、１つ
はオア回路１８を通つて第１号機のアクチユエ
ータ３（第４図で左のほう）へ出力される。一
方、該発信器１２はオンであり、アンド回路１
９が成立するので、上記の信号は同時にオア回
路２０を通つて第２号機のアクチユエータ３
（第４図で右のほう）へ出力される。これによ
り、電子ガバナ６に内蔵されている第１号機制
御部の制御信号（制御信号ライン５１）によ
り、両方のタービン１を同一信号で制御でき
る。また電子ガバナ６に内蔵されている第２号
機制御部の制御信号（制御信号ライン５２）で
両方のタービン１を制御する方式のシリーズ運
転は、スイツチとして作動するシリーズ運転指
令発信器１１をオンにすることにより、同様に
制御できる。 (2) 単独運転（電子ガバナ６の第１号機制御部の
制御信号で左方のタービン１のみを制御する方
式）の場合は、第１号機の単独運転指令スイツ
チ２６をオンにする。ここで、第１号機制御部
の制御信号（制御信号ライン５１）は、アンド
回路１６に入る。一方、該スイツチ２６をオン
にしたことで、オア回路２５を経てアンド回路
１６に信号が入るので、回路が成立する。この
信号はアンド回路１７とオア回路１８を経て第
１号機のアクチユエータ３（第４図で左のほ
う）へ出力される。また第２号機についても、
第２号機の単独運転指令スイツチ２７をオンに
することにより、上記と同様にして第２号機の
アクチユエータ３（第４図で右のほう）へ出力
される。これらのロジツクにおいて、オア回路
１８と２０に入力される一方の信号は、シリー
ズ運転（前記発信器１１と１２）を選択してい
ないために、成立しない。このようにして、各
号機の単独運転が成立する。 つぎに、第４図に示したタービン制御装置によ
り、負荷割れの少ない調圧運転ができる理由は、
次のとおりである。すなわち、複数台のタービン
１を制御する場合、１つの高値優先装置１０から
得られる現在地信号と、１つの圧力設定器８の設
定信号とから構成される圧力制御信号は、ただ１
つ作られる。この信号を同時に各アクチユエータ
３に与えることによつて、各加減弁４は、基本的
に同じ開度となり、その結果各タービン１の出力
も、ほぼ同一となる。したがつて、各タービン１
が発生する出力の僅かな差は、弁システムを構成
する部品の組合せ精度およびタービン内部効率の
ごく僅かな差により生ずる範囲内におさまる。 また第４図に示したタービン制御装置による
と、買電系統と複数台のタービンの並列運転時に
生じがちなハンチング現象がおこることがないこ
との理由は、次のとおりである。まず、通常、１
つの検出部からの信号を、その系内に存在する２
つの制御系にフイードバツク信号として入力する
場合、２つの制御系は相互に干渉をおこす。たと
えば、第３図に示した例で説明する。いま、２台
のタービン発電機とも系統に併入されているとす
る。各タービンｂの加減弁ｇは入口圧力を一定に
すべく、個々の電子ガバナｄで制御を行なう。こ
こで問題になるのは、それぞれの電子ガバナｄの
それ自体の静特性および動特性の相違である。す
なわち、同一時点で同一レベルの制御信号が個々
の電子ガバナｄから出されるという期待は、むり
である。とくに、ごみ処理プラントにおいては、
蒸気量の時間的変動が著しく、この変動に個々の
電子ガバナｄが独立した制御信号を出して加減弁
ｇを動かすため、複数の加減弁ｇがこの変動に追
従することは、ほとんど不可能に近い。さらに、
弁リフトと出力の関係は、直線状でなく、曲線状
であるため、アクチユエータｆからの信号の僅か
な差が弁リフトの位置によつては、それ以上の出
力差が生じさせる場合もあり、また両号機の曲線
形特性を全く一致させることは、加工、組立、運
転特性上、不可能に近い。このように、２つの制
御信号が存在すると、圧力のハンチング現象がお
こりがちであることは明白である。これに対し、
第４図に示したタービン制御装置では、電子ガバ
ナ６の第１号機制御部と第２号機制御部から出る
信号を切換回路１３で切換えて１つの制御信号に
することにより、上述の諸問題を解決している。 また第４図に示したタービン制御装置では、系
統からの解列〜調速への移行は、次のステツプを
経て行なわれる。まず、解列指令により、買電母
線１５につながる遮断器は開となり、発電機２は
系統から切離される。この指令により、同時に、
電子ガバナ６の内部でその直前まで生かしていた
調圧系制御信号を、速度系制御信号に切換える。
この切換えは電子ガバナ６の内部のロジツク回路
で瞬時に行なわれる。つまり、調圧系制御信号ラ
イン５０の信号は、前記遮断器が入つている場合
にのみ、調速、調圧モード切換えスイツチ（図示
せず）の調圧への切換えが可能となり、調圧系制
御信号ラインの５０の信号が生かされる回路にな
つている。したがつて、系統から解列すると、制
御モードが調圧→調速に瞬時に移行させることが
できる。 さらに、前記第１表において、個別制御とは、
１つの電子ガバナ６に内蔵されている個々の対応
する制御部の信号による単独制御方式であり、シ
リーズ制御とは、いずれか一方の制御部の信号で
他のタービン１も同時に制御する制御方式であ
る。また制御対象による分類としては、速度を制
御する調速モードと、圧力を制御する調圧モード
に区分される。第１表で明らかなように、モード
Ａ，Ｂ，Ｃは、発電機２が系統に併入されない
で、所内の負荷を負う運転パターンに適用され
る。この場合は、タービン１の速度を優先的に制
御する必要があるため、速度を制御しない調圧モ
ードは存在しなく、調速モードのみが存在する。
またモードＤは両号機とも系統に併入した場合、
モードＥは第１号機を系統に併入した場合、モー
ドＦは第２号機を系統に併入した場合のモードで
ある。 上述のように、本考案は、駆動流体ラインに対
して並列状に配置されている各タービンの入口側
に各別に設けられてそれぞれのタービンへの駆動
流体の流量を加減する加減弁と、それぞれの前記
加減弁を作動せしめるように該加減弁ごとに設け
られたアクチユエータと、買電母線に対して並列
状に配置されていて前記それぞれのタービンによ
つて駆動される発電機とを備えた複数台の発電機
駆動用タービンを制御する装置において、前記駆
動流体の圧力に応じた圧力信号とタービンの回転
速度に応じた回転数信号を入力信号として受ける
とともに圧力設定器と速度設定器からの設定信号
と比較して作り出されるそれぞれのタービンの制
御信号を切換える切換回路から前記アクチユエー
タを介してそれぞれの加減弁を作動させて前記各
タービンの出力を制御する１つの電子ガバナを備
えているから、負荷割れに少ない調圧運転がで
き、高価な自動負荷分担装置が不要となり、設備
費を低減することができるうえ、１つの電子ガバ
ナで複数の加減弁のアクチユエータを駆動させる
ので、買電系統と複数台のタービンの並列運転時
に生じがちなハンチング現象がおこることがな
く、かつ、全タービンを調圧運転することもでき
るので、効率のよい運転ができ、しかも、系統か
ら解列すると、制御モードが調圧から調速に瞬時
に移行させるようにすることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービン制御装置の説明図、第
２図は同じくもう１つの説明図、第３図は同じく
さらにもう１つの説明図、第４図は本考案の一実
施例の説明図である。 １……タービン、２……発電機、３……機械式
ガバナ付きアクチユエータ、４……加減弁、５…
…圧力伝送器、６……電子ガバナ、７……速度設
定器、８……圧力設定器、９……電瞬ピツクアツ
プ、１０……高値優先装置、１１，１２……シリ
ーズ運転指令発信器、１３……切換回路、１４…
…駆動流体ライン、１５……買電母線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 駆動流体ラインに対して並列状に配置されてい
   る各タービンの入口側に各別に設けられてそれぞ
   れのタービンへの駆動流体の流量を加減する加減
   弁と、それぞれの前記加減弁を作動せしめるよう
   に該加減弁ごとに設けられたアクチユエータと、
   買電母線に対して並列状に配置されていて前記そ
   れぞれのタービンによつて駆動される発電機とを
   備えた複数台の発電機駆動用タービンを制御する
   装置において、前記駆動流体の圧力に応じて圧力
   信号と各タービンの回転速度に応じた回転数信号
   を入力信号として受けるとともに圧力設定器と速
   度設定器からの設定信号と比較して作り出される
   それぞれのタービンの制御信号を切換える切換回
   路から前記アクチユエータを介してそれぞれの前
   記加減弁を作動させて前記各タービンの出力を制
   御する機能を有する１つの電子ガバナを備えてい
   ることを特徴とする、タービン制御装置。