JPS6185505A - 変圧プラント用蒸気タ−ビン負荷ランバツク方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、変圧プラント用蒸気タービン負荷う／バンク
方法、及びその装置に関する。本発明は、ある規定負荷
領域において主蒸気圧力を変化させることにより負荷の
増減を行なう変圧プラントにおいて、負荷を、急速に絞
り込むランバック運転（て適用して利用することができ
る。

〔発明の背景〕

近年グランド効率向上の目的で、変圧グランドが多く採
用きれるようになった。このような変圧プラントにおい
ては、発電所内補機及び・電力系統（外線）Ｋおける事
故の際など、ランバック運転が行なわれる。このランバ
ック運転を、より安定な状態で行なう為、負荷急速絞り
込みが必要であり、この技術の一層の開発が望壕れてい
る。特にそれらの中でも最も絞り込み量が大きくプラン
トの安定制御が困難な、所内単独運転（Ｆａｓｔ　Ｃｕ
ｔＢａｃｋ；ＦＣＢ）は、一般に負荷１４定格負荷の２
〜３％程度の為、絞少込みの速さ及びタービン速度の安
定性が運転の成否のポイントとなる。

第１区に、従来から用いられている蒸気タービンプラン
トの一例を示す。ボイラー１で加熱された蒸気はまず主
蒸気として主蒸気管２を通）、保安升である主蒸気止め
弁８及び主蒸気流量を制御する蒸気加減弁４（以下ＣＶ
と称す）を介して高圧タービン５に流入する。高圧ター
ビン５の各段落で仕事をした蒸気は低温再熱管６を通り
、ボイラー１′／ｃ突される。ポイ５−１で再加熱され
た蒸気は高温再熱蒸気管７を１１す、再熱蒸気止め弁８
及びインターセプト弁９を介して中圧タービン１０に流
入する。中圧タービン１０の各段落で仕事をした蒸気は
クロスオーバ管１１をＡ９、低圧タービン１２に流入し
、更に仕事を行なった後復水器１４で復水される。以上
一連の過程で蒸気が仕事をすることにより得られる運動
エネルギが発電機１３により電気エネルギに変換され、
送電される。復水器１４からの復水はボイラーフィード
ポンプ１５、ヒータ１６等の補機を介して、昇圧・熱回
収され、ボイラー１に戻り、また加熱される。以上述べ
た蒸気タービンプラントにおいて、近年プラント効率向
上を目的に変圧プラントが採用されるようになった。変
圧プラントとは、ある負荷領域において主蒸気圧力を変
える（変圧）させることにより、負荷の増減を行ない、
Ｃｖやノズル、段落による絞り損失等を最小限に押え、
プラット全体の効率向上を図るプラント運用方法である
。第２図に変圧プラントにおける変圧特性の−ｆｌＪ＆
示す。変圧プラントにおいては、規定負荷Ｌ１までは主
蒸気圧力は最低圧Ｐ、に保たれ、Ｌｌから変圧終了負荷
Ｌ２１での領域では主蒸気圧は負荷に対応する関数でＰ
ｉからＰ２まで変化する。

変圧終了負荷Ｌ２頃上の負荷帯では主蒸気圧力は定格主
蒸気圧力Ｐ２一定となる。この変圧プラント（でおける
ＣＶ開度、出力（負荷）、主蒸気圧力の関係を第３図に
示す。但し、図ではＣＶ開方式の一例として、３アトミ
ツ７ヨン方式（即ち扁１゜２　ＣＶを同時に開いて行く
方式）を示している。

第２区でも説明した如く、変圧開始負荷Ｌ１以下の負荷
帯では主蒸気圧力は最低圧Ｐ＋一定である。

このような主蒸気圧力の低い領域では、Ｃｖは犬きく開
くことによシ負荷をとる方向に動き、変圧開始点では図
中Ａ点の如く数十−開度に達する。

負荷ＬＩからＬ３にかけての負荷帯では主蒸気圧力はＰ
ｌからＰ２に変化し、その圧力変化にほぼ比例した形で
負荷が上昇する。この負荷帯では、負荷は主蒸気圧力の
上昇（あるいは下降）により増加する（あるいは減少す
る）ので、ＣＶ開度は負荷変化過程で主蒸気圧力１！ｔ
制御に先行し、微／ｊ％な開閉を除けば、はぼ変圧開始
点の開度（図中Ａ点）に保持される。負荷がＬ２となり
主蒸気圧力が定格主蒸気圧力Ｐ２に到達すると、以降の
負荷帯では再びＣｖ開度を変化させることにより、負荷
制御が行なわれる。図では、Ｌ２以上の負荷をとるため
Ｃ■開度が増え、Ｂ点において定格負荷に違したことを
一例として示している。以上述べた変圧プラントにおけ
る変圧パターン（負荷と変圧領域、最低主蒸気圧力の関
係）は、各々のプラントの運転目的、ボイラー特性等に
より計画されるものであり、種々のパターンが現在便用
さｊＬでいる。

一方蒸気タービンは運転の為種々の補機を必要とするが
、それらの補機は総て一定の容量を有しており、特に蒸
気タービンの運転にかかせず、かつ容量的に複数台設置
され、各々の合計容量で定格負荷をとりうるような補機
の場合、設置さＩしている複数のうち一台が何らかの原
因で停止（トリップ）した場合、急速に蒸気タービン負
荷を絞り込まねば、補機が過負荷運転になるという問題
がある。この過負荷運転防止の為、ＣＶを急速に絞夛込
むことにより蒸気タービン負荷を急減させる運転が負荷
う７パンクである。第４図に負荷ランバック時の蒸気タ
ービンの負荷特性を示す。負荷Ｌ＋　で運転していたプ
ラントが、Ａ点にてボイラーフィードポンプ、再循環ポ
ンプ等の補機の一台がトリップした場合、または発電機
の固定子が各種制限値以上の運転となった場合は図のア
、イに示す如く急速にそれらの補機の容量制限内の負荷
Ｌ２　、Ｌ３まで蒸気タービン負荷を減少させる必要が
ある。またこれらの負荷ランバックの内、最も負荷絞り
込み量の大きいのが図中つに示す所内単独運転（以下Ｐ
ＣＢと称すンである。発電所外線に落雷等があり主遮断
器が開いた場合、プラントをトリップさせると再起動ま
でに時間がさがる。

従ってこのような外線事故の場合、所内負荷のみを蒸気
タービンが負担する低負荷運転（通常定格負荷の数％）
を継続し、外線復旧、再併入を行なう運転がＰＣＢであ
る。ＰＣＢを行なう為には、給水量を急速に絞り込み給
水変動をおさえると共に、所内系統周波数を安定させる
為、蒸気タービン負荷を急速に絞り込む必要がある。

このような負荷ランバックを行なう場合、従来電子油圧
式ガバナ（以下ＥＨＧと称す）を使用しているプラント
が行なっている基本ブロックを第５図に示す。補機イン
ターロック回路１７で補機の運転状態は常時監視されて
おり、補機のトリップ、あるいは遮断器開が生じた場合
、その信号により負荷設定器１８の設定負荷が変化する
。この設定負荷信は各種補機のランバック負荷、あるい
は遮断器開によるＦ’ＣＢ負荷で各々異なる。この設定
負荷と実負荷検出器１９との信号の偏差信号によシ、Ｃ
ｖ開度設定器２０を介してＣｖ開度信号がサーボ弁２１
等の油圧アクチュエータに入力され、偏差が零になるま
でＣＶ２２を絞り込む。

このような負荷偏差による絞り込みの他、速度偏差によ
シ設定負荷まで絞り込む方法もあるが、いｒれにせよ、
負荷、速度の偏差を監視しつつ行なう適４制御の為、Ｃ
Ｖ絞り込み速度が遅くよって、補機トリップによるラン
バックの場合は短時間の過負荷運転により補機寿命消費
を増加させる。また該記ＦＣＢのような場合周波数変動
が大きく、更に主俟気流量絞り遅れによるプラント給水
制御外読影■等の問題を生じさせる。

第６図に一例として該記従来例によシ、Ｊｌｉ’ＣＢを
行なった場合の負荷、ＣＶ開度、タービ／回転数の変化
を示す。ＰＣＢがＡ点くで発生し九場合、Ｃｖは負荷、
速度偏差により絞り込まれる。この為、タービン速度上
昇に追従し、絞り込みが行なわれる為、回転数の上昇を
十分におさえることは困難でちり、図中回転数特性に示
す如く所内系統周波数が変動する。この周波数変動が著
しい場合、所内４圧の変化、位相遅れの増加等により補
機運転が困難になることもあり、場合によって蒸気流量
の絞り込み遅れによる給水・ボイラー制御への外乱・ボ
イラートリップによるユニット停止という事例が生じる
こともある。以上の如〈従来例のような偏差による絞り
込みは、絞り込み速度が遅く、周波数変動、給水系統へ
の外乱が大きいという問題があった。

また、機械油圧式ガバナ（以下ＭＨＧと称す）において
は、２次スピードリレー、サーボモータ等のＣＶ駆動部
のロンドにリミットスイッチを設置し、そのリミットス
イッチが切れるまでランバック信号により速度−負荷調
節器（同期装置）または負荷制限器を絞り込み、ＣＶを
閉させる方法がとられている。この方式の場合のＣＶ絞
り込み特性を第７図に示す。いうまでもなくリミットス
イッチの設定は固定式の為、図に示す如＜ＰＣＢ前の負
荷（図中Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ）に関係なく絞ｐ込み位置は固
定（図中λ点ンとなり、その結果絞り込み後の負荷はＬ
となる。この方法ではＣＶ絞り込み位置が固定式の為、
変圧プラントにおいてはランバック前の負荷によυ主蒸
気圧力が異なるので、絞り込み終了後の出力が変化する
という大きな問題がある。すなわち変圧プラントの場合
、ジンバック、ＰＣＢが発生した場合、主蒸気圧力はボ
イラー給水制御の関係から一定時間、発生前の圧力に保
持される。このため、ＣＶ絞り込み位置が固定の場合、
主蒸気圧力によりタービン出力変化し、その結果第８図
に示すようなＰＣＢの如く外線系統より切り離される運
転を行なうとランパック終了後の整定回転数が定格回転
数に保てず、所内電源電圧、周波数の変化、位相遅れ等
に工りモータ、ポンプに影響を与え、それが大きい場合
補機停止、ユニットトリップに到ることがあった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の背景下なされたもので、その目的とする
所は、以上の如〈従来ＥＨＧ、ＭＨＧの両方適用可能な
変圧プラントにおける最適負荷ランパック方法及びその
装置を提供することにある。

即ち本発明は、ある規定負荷領域において主蒸気圧力を
変化させることによシ、蒸気タービン負荷を増減させる
変圧プラントにおける負荷を急速に絞り込むランパック
運転において、ランパック運転時の過渡的な蒸気タービ
ン速度の変動を最小限に押えるのみならず、主蒸気流量
しいては給水流量変動をも低減しうる、蒸気タービンの
負荷う／バッタ方法及びその装置を提供せんとするもの
である。

〔発明の概要〕

本発明は、変圧プラントにおいて、蒸気加減弁急速絞り
ごみを要する運転状況、即ち例えば負荷ランパック運転
や所内単独運動（ＰＣＢ）が必要な状況が、補機または
電力系統外線の事故などが発生した場合、２ンパツク運
転開始直前運転状況を示すパラメータ（例えば負荷）に
より、あらかじめ設定しておいた関数により絞り込み終
了時の蒸気加減弁目標開度を求め、その位置まで強制的
に急速に蒸気加減弁を絞り込むものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について述べる。本実施例は変
圧プラントにおける負荷ランパックすなわち負荷の急速
絞り込みに関するもので、特にＣＶ絞９込み動作開始前
のタービン負荷により、ＣＶ絞り込み目標を変え、絞り
込み後のタービン負荷、回転数をランパック時の主蒸気
圧力に関係なく一定に保つように、本発明を具体化した
ものであるう以下図を用い本実施例の詳細を説明する。

第９図にて、本発明における変圧時のＣＶ絞す込み目標
設定方法を例示する。ここではＣＶの絞り込みを急速に
行なう為、ランパック、ＰＣＢ開始と同時に目標ＣＶ開
度まで強制的に急速絞り込みを行なうが、それらのう／
バック、ＦＣＢ前の負荷すなわち主蒸気圧力により目標
絞り位置を変化させる。ランパック終了負荷は各々の補
機容量により、またＦ’ＣＢ負荷は所内電源系統により
一義的に決められる。すなわち各々のケースに対する絞
り込み後の負荷は、プラント計画時点で決められている
。図中ア、イは補機ランパックの場合を、つはＰＣＢの
場合を示し、ア、イ、つのケースの絞り込み終了後の負
荷はＬｓ　、Ｌ４、（以上補機容量から決定される負荷
）及びＬｓ　　（所内電源系統によシ決定される負荷）
である。例としてＰＣＢ　（図中つ）のケースをと９あ
げる。この場訃、変圧領域（Ｌｌ　とＬ２の間の負荷帯
）の任意の負荷Ｌ′Ｓで運転中、Ｉ’ＣＢが発生し、Ｃ
Ｖ急急速絞込みを行なうものとする。その場合、絞り込
み時のＣｖ開度目標はＬｒに対応するＸ点のＣ■開度Ｃ
となる。一方負荷Ｌ２以上の領域、すなわち第２図中主
蒸気圧力がＰ２で一定の領域でＰＣＢが生じた場合のＣ
ｖ絞ジ込み目標開度はＣｒ一定に、Ｌｌ以下の負荷帯す
なわち第２図中主蒸気圧力が最低圧力Ｐｌで一定の領域
でＦ’ＣＢが生じた場合のＣＶ絞や込み目標開度はＣ１
一定となる。

このようにして得られるＣＶ絞り込み目標まで、Ｃｖを
急閉させることにより、タービン負荷は所定のＰＣＢ負
荷ＬＢ　　（例えばＸ点・負荷Ｌ　／、でＦＣＢが生じ
た場合は、Ｌ′からＬｌまで）まで急減され、しかもＦ
ＣＢ前の負荷に関係なく、絞り込み終了後の負荷はＬｌ
一定となる。同様の絞９込み方法はア、イの負荷ランパ
ック時にも適用さｎ、例えば変圧領域の任意の点（ｙ点
、ランバンク前負荷Ｌｌ及び２点、ランパック前負荷Ｌ
′３）で負荷ランバックを行なう場合のランパック終了
時の目標Ｃｖ開度はｙ点に対応するＢ点、２点に対応す
るＡ点というようにして得られ、各々ランバック、終了
後の負荷は、ランバック前の主蒸気圧とは無関係に各々
の補機の容量により決定される負荷Ｌ４　、Ｌ３一定と
なる。ランバックが必要となる補機容量及び所内負荷は
プラント計画段階で明らかであるから、あらかじめ図中
ア、イ、つの叩く各々の絞り込みのケースで主蒸気圧力
の変化を考慮した、Ｃｖ絞り込み目標位置の関数を計画
するのは極めて容易である。

以上の方法を用いてＣｖ絞り込みを行なった場合のＣｖ
絞り込み特性を第１０図に示す。例えばＰＣＢを行なっ
た場合、ＰＣＢ直前の負荷が定格主蒸気圧力Ｐ２一定領
域の負荷であるＡ、Ｂの場合、該第２図中の関数で得ら
れるＣｖ開度Ｐまで急速に絞り込まれる。変圧域Ｃ，Ｄ
でＰＣＢが生じた場合同様に各々Ｑ、几までＣｖが絞ら
れ、最低主蒸気圧力の負荷帯Ｅ、ＦでＦ’ＣＢが生じた
場合は、ＳまでＣｖは急速に絞り込まれる。このように
Ｆ’ＣＢ発生直前の負荷（主蒸気圧）を考慮し、Ｃｖ絞
り込み目標を変えることによシ、ＰＣＢ後の負荷は該第
９図中のＬ５一定に保つことが可能となる。

第１１図に本発明をＥＨＧＫ適用した場合の基本ブロッ
クを示す。補機インターロック回路１７によりう／パッ
クあるいはＰＣＢ発生が検出されるとその信号が演算機
２３に入る。演算機２３はランバック、Ｆ’ＣＢの覆類
とＦ’ＣＢ前の負荷信号を関数発生器２４に送り、関数
発生機２４にてＣｖ絞り込み目標負荷が得られる。この
位置信号はサーボ弁印加電圧演算機２５に入力され、Ｃ
ｖ絞り込み目標位置は印加電圧（変換されるこの電圧信
号がサーボ弁２１に加えられＣＶ２２は目標位置まで急
速に絞り込まれる。

ＭＨＧの場合の基本ブロックを第１２図に示す。

関数発生器２４まではＥＨＧと同様でちるが、そこから
出たＣＶ位置信号はゲイン２４を加えられスピードリレ
ー位置に変換される。スピードリレー位置位置はスピー
ドリレーに設置された差動トランス２７により検出され
る実スピードリレー位置信号との偏差信号となり、絞り
込み制御装置２８に入力される。ＭＨＧの場合、Ｃｖ絞
り込みは負荷制限器または速度−負荷調整装置（同期装
置）により行なわれるので、この絞り込み制御装置２８
は具体的には負荷制限器または速度−負荷調整装置の電
流制御回路でおる。すなわちスピードリレー位置偏差が
ゼロになり絞り込み制御装置２８内の回路スイッチが切
れるまで、同装置２８は負荷制限器または速度−負荷調
整装置のモータ２９へ電流を加える。その結果ＣＶ２２
は目標Ｃｖ開度まで急閉される。

尚該ブロック回ではＣｖ位置検出及びＣＶ絞υ込み目標
をスピードリレー位置として規定したが、Ｃｖ開度を一
義的に規定できる機器例えば二次スピードリレーストロ
ーク、負荷制限器位置、速度−負荷調整装置位置等で制
御しても同様の効果が得られるのはいうまでもない。

本実施例によれば、変圧プラントにおいて負荷ランバッ
クまたはＰＣＢが発生し、ＣＶ急速絞り込みを行なう場
合、第１３図に示す如くあらかじめ決められたＣｖ目標
開度まで急速にＣｖ急速絞り込みが行なえる為、タービ
ン回転数の上昇が最低におさえられると共に１整定回転
数も定格回転数となる為、プラント内補機、ボイラー給
水制御への外乱を最小とすることが可能となる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、変圧プラントにおいて負
荷ジンバックまたはＰＣＢが発生し、Ｃｖ急速絞り込み
を行なう必要が生じた場合、あらかじめ決められたＣＶ
目標開度まで急速にＣｖ急速絞り込みが行なえる為、タ
ービン回転数の上昇が最低におさえられる。′また、整
定回転数も定格回転数となる。従ってプラント内補機、
ボイラー給水制御への外乱を最小にできるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来からの蒸気タービンプラントの概略系統で
ある。第２図は、変圧プラントの変圧特性を示す。第３
図は、変圧プラントのＣｖ開度と負荷・主蒸気圧力の関
係を示す。第４図は、負荷ランバック、Ｆ’ＣＢ時の負
荷変化を示す。第５図は、従来のＥＨＧの基本ランバッ
クブロックを示す。第６図は従来の負荷ランバック時の
緒特性（ＥＨＧ）を示す。第７図は、従来ＭＨＧのラン
パック時ＣＶ開度特性を示す。第８図は、従来負荷ラン
バック時の緒特性（ＭＨＧ）を示す。第９図は、本発明
のランバック、ＰＯ２時のｃ　Ｖ校り込み目標設定を説
明するための図である。第１０図は、同じ＜Ｆｅ２時の
場合のＣｖ絞り込み状況を示す図でるる。第１１図は、
本発明適用のＥＨＧ基本ブロック図、第１２図は本発明
適用のＭ　ＨＧ基本ブロック図である。第１３図は、本
発明による負荷う／パック、Ｆｅ３後の緒特性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、規定負荷帯において主蒸気圧力を変化させることに
   より蒸気タービン負荷を増減する変圧プリントにおいて
   、蒸気加減弁急速絞り込みを要する運転状況が生じた場
   合、それらの運転が発生する直前の運転状態を示すパラ
   メータにより、蒸気加減弁絞り込み目標位置を設定する
   とともに、これにより該運転状況急速絞り込みを行なう
   ことを特徴とする変圧プラント用蒸気タービン負荷ラン
   バック方法。 ２、パラメータは負荷、主蒸気圧力、出力、再熱蒸気圧
   のいずれか、またはこれらの組合せである特許請求の範
   囲第１項記載の負荷ランバック方法。 ３、規定負荷帯において主蒸気圧力を変化させることに
   より蒸気タービン負荷を増減する変圧プラントにおいて
   、蒸気加減弁急速絞り込みを要する運転状況が生じた場
   合、それらの運転が発生する前の蒸気タービン負荷によ
   り、蒸気加減弁絞り込み目標を決定し、この目標位置ま
   で蒸気加減弁用電油変換器への印加電圧を変化させ、蒸
   気加減弁を急速に絞り込む構成としたことを特徴とする
   変圧プラント用蒸気タービン装置。 ４、規定負荷帯において主蒸気圧力を変化させることに
   より蒸気タービン負荷を増減する変圧プラントにおいて
   、蒸気加減弁急速絞り込みを要する運転状況が生じた場
   合、それらの運転が発生する前の蒸気タービン負荷によ
   り、蒸気加減弁絞り込み目標を決定し、この目標位置ま
   で蒸気加減弁開度を規定可能な制御機器の位置偏差を検
   出しつつ、偏差が零になるまで蒸気加減弁を急速絞り込
   みすることを特徴とする変圧プラント用蒸気タービン装
   置。