JPS6187902A - タービン制御装置 - 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〕 本発明は負荷しゃ断時のタービンの異常な速度に上昇す
ることを防止するタービン制御の過速防止装置に係り、
特に負荷側のしゃ断のみならず変動時にも好適な過速の
防止ができる装置に関する。

〔発明の背景〕

第２図は、タービン制御システムの概要を示したもので
ある。ボイラ１で発生した蒸気は、主蒸気止め弁２、加
減弁３を通って蒸気タービン１０に供給される。タービ
ン１０は通常高圧タービン１１、中圧タービン１２、低
圧タービン１３より構成されている。蒸気は、高圧ター
ビン１１で仕事をした後、再熱器１６で再び温度をあげ
られて再熱蒸気止弁１７、インタセプト弁１８を通って
さらに中圧タービン１２、低圧タービン１３で仕事をし
復水器１９で水となる。蒸気の仕事はタービン１０によ
り回転運動に変えられ発電機２０を回し１発電機により
発生した電力を電力系上に供給する。

タービン制御装置２２は、タービン回転数、負荷などを
制御する。タービン１ｏの回転軸にとりつけられている
歯車１４の回転数を速度検出器１５により検出する。ま
た、タービンの負荷は、電力変換器２１により検出され
る。これらの検出された信号は、制御装置２２の久方部
２３に送られ、演算部２５で処理される。演算部２５で
は、タービンの回転数、負荷などを制御するため、主蒸
気止め弁２、加減弁３，２６など複数弁の弁位置を演算
し、その位置になるよう各回を駆動する。

弁の駆動信号は出力部２４により、主蒸気止め弁駆動ユ
ニット５、加減弁駆動ユニット７．２８など各回の駆動
ユニットに送られ弁を駆動する。弁の動きは主蒸気止め
弁位置検出器４、加減弁位置検出器６，２７など各回の
位置検出器により検出され、制御装置２２の入力部２３
にフィードバックされて、弁の位置を定位化する。

第３図は、制御装置２２の制御内部の一部を示したもの
である。タービン回転数は速度検出器１５により検出さ
れる。検出された実速度信号Ｎは、速度設定器３１で設
定される設定速度信号Ｎ６と比較部３２で比較され、そ
の偏差量ΔＮＣＡＮ＝Ｎｏ−Ｎ）は調定率演算部３３に
伝えられる。調定率演算部３３では、あらかじめ設定さ
れた速度調定率に相当したゲインをかけられて、加、具
部３５に伝えられる。加算部３５では負荷設定器３４で
設定された信号Ｐ０を加え、負荷信号Ｐ。

をつくる。速度調定率δは速度（発電機が電力系統と接
続され同期運転を行っているときは、系統の周波数に相
当する。）が設定値（定格値）から何％ずれると全負荷
変化させるかという値である。

例えば、５％の調定率とは、５％の速度偏差があれば、
１００％の負荷を変えることを意味する。

いま、１００％負荷運転中に系統周波数（速度）が５％
上昇したと仮定すると、周波数を安定に保つためにＯ％
迄負負荷絞る。

負荷記号Ｐ０は、負荷制限器３６で設定された負荷制限
値Ｐ１と低値優先回路３７で比較され。

低い方の信号が最終負荷信号Ｐとなる。この負荷信号Ｐ
は、負荷分配部３８．４２で各回の負担量に応じて配分
されて、各回の流量を決定し、各回の弁位置を制御する
。負荷分配部３８．４２は通常第７図で示すように分配
される。即ち、Ｐの増加に伴いインタセプト弁１８が関
し、全開位置で加減弁３が開するように分配される。負
荷分配部３８の出力は比較部３９で弁位置フィードバッ
ク信号と比較され、その偏差信号は、調節制御部４０に
より弁駆動信号に変えられて弁駆動ユニット７により加
減弁３を調整する。加減弁３の動きは位置検出器６によ
り検出され、位置変換部４１を経て、フィードバックさ
れ弁位置を安定に制御する。通常、弁は複数個であり、
他の加減弁も同様に制御する。即ち、前記負荷分配部４
２の出力は比較部４３で弁位置フィードバック信号と比
較され、その偏差信号は、調節制御部４０により弁駆動
信号に変換されて弁駆動ユニット２８によりインタセプ
ト弁１８を調整する。このインタセプト１８の動きは、
位置検出部２７により１位置変換部４５を至で、フィー
ドバックされ弁位置を安定に制御する。なお、低値優先
回路３７で負荷信号Ｐ０が優先されているときは、調速
運転と呼ばれ負荷制限信号Ｐ、が優先されているときは
、負荷制限信号と呼ばれている。

ところで多くの発電所は、通常調速運転を行い系統周波
数の安定化に寄与している。第４図は、周波数と負荷の
関係を表わしたもので、横軸に負荷Ｐ、縦軸にタービン
回転数Ｎをとっている。負荷信号Ｐ０は直線５１で負荷
制限信号Ｐ、は直線５２で表わせる。ここで、直線５１
の傾きが速度調定率である。回転数が定格値Ｎ０のとき
は、負荷はＰｏであるが周波数がＮ２まで低下すると直
線５１に沿って負荷を増大させ負荷Ｐ２　をとる６さら
に周波数がＮ１　まで増加すると直線５１に沿って負荷
をＰｉまで減少させようとする。

タービンへの蒸気流量と負荷の間に不平衡が生じた時は
タービン回転数即ち速度の変化は非常に早いものとなり
、速度を一定にするような前述の基本の制御系に対し制
御動作の早いものが必要で特に、負荷しゃ断時はタービ
ンの安全の為、速度変化を検出し、わずかな時間で蒸気
流量をしゃ断し、タービンの異常な速度上昇を防止する
必要がある。この方法として、タービン回転数の加速度
即ち単位時間当りの速度の変化が一定値以上になった事
を検出する加速度検出回路４６により急閉電磁弁４７を
動作させ、制御系とは別に、インタセプト弁１８を急閉
させている。第５図は加速度検出回路４６の詳細で、微
分回路４８による回転数Ｎの加速度Ａと加速度設定器４
９からの設定加速度Ａ。の２信号を比較器５０が入力し
実加速度Ａが設定加速度へ〇より大きい時のみ信号Ｑを
出力して前述の如くインタセプト弁１８を急閉させてい
る。本公知例については特公昭４９−３８０２４がある
。タービン制御にはさらに速度が上昇した時は、プラン
トを停止させてしまう非常調速機が動作する速度（通常
定格回転数の１１０％）が設けられている。即ちこの速
度に達しない限りプラントとしては運転継続可能である
。

ここでタービンが所定の負゛荷で運転中に電力系統に事
故が発生した事等により発電機出力が急増急減をする変
動（系統動揺）等があると、タービン回転数が変化する
為、加速度の変化となって現われる。従って変動の仕方
によっては、不用意に加速度検出回路が動作してしまう
ことになる６即ち負荷しゃ断時は第６図（ロ）で示すよ
うに負荷Ｒが急減するとタービン回転数Ｎが上昇するの
に伴い加速度Ａも上昇し１回転数が一定になると加速度
Ａは下降する。一方系統動揺時は第６図（イ）で示すよ
うに回転数Ｎの変化に伴って加速度Ａが変化するが、回
転数Ｎが特別異常な速度に上昇していないにもかかわら
ず加速度Ａは設定加速度Ａ０に達しうる。この為、加速
度検出回路が動作して急閉電磁弁４７を動作させること
により、タービンへの蒸気流量を必要以上に絞り込んで
しまうことになる。これはしいてはプラント停止に至る
。

〔発明の目的〕

本発明は負荷しゃ断時にバルブを急閉させるが、負荷の
変動に対しては急閉動作することを防ぐ簡単な装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はタービンの回転数条件で加速度検出を制限して
、負荷の変動の急閉動作を防ぐようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図（イ）は本発明実施例の１つで第５図の加速度検
出回路の構成に速度設定器６１、比較器６２及び論理和
回路６３を追加したものである。

タービン回転数Ｎと速度設定器６１の出力信号Ｎ６は比
較器６２で比較器される。タービン回転数Ｎが設定速度
Ｎ、よりも大きい時のみ、加速度比較器６１の出力が論
理和回路６３を通して加速度検出回路４６の出力Ｑとな
る。

ここで速度設定器６１の信号Ｎ８を定格値Ｎ、。

と比べＮ、＞Ｎｏとなる適意な値に設定すると、第６図
（イ）で示す負荷変動時は、たとえ設定加速度Ａ。を越
えても回転数ＮがＮ８を越えていなければバルブを急閉
させることは防げることが可能である。ここで言及する
までもなく回転数ＮがＮ８を越えれば急閉されることに
なるが特に問題はない。一方この様な回路構成で第６図
（ロ）のような負荷しゃ断に対しては、従来よりバルブ
が閉させる時刻は遅れることになるが、この時の最大上
昇速度が非常調速様動作の範囲に達しない様なＮ８を設
定する限り問題はない。

又、第１図（ロ）も実施例の１つであり第１図（イ）の
構成にＰ設定回路６４とＰ比較回路６５を追加したもの
である。Ｐ設定回路６４は第３図で示す信号ＰとＰ設定
回路６４の出力信号Ｐ８を比較しｐ＜ｐ、ならこの結果
は論理和回路６３に加えられる。ここでＰ、は次の様に
設定される。

タービンが加減弁３に入る蒸気の圧力が一定な定圧運転
の場合は、第４図で示した様に定格運転時のみならずど
んな負荷帯においても同一の調定率で加減弁３は動作す
る。従って、第７図で示した様に速度が上昇すると制御
系により加減弁３が閉動作を始め、タービンへの蒸気流
量をインタセプト弁１８のみならず加減弁３にても押え
る事になり、いずれの負荷帯にてもその状態に応じた最
大速度までしか上昇しない様に制御される。この制御動
作を利用すればインタセプト弁１８の動作範囲はさらに
限定され喝。又この動作範囲を設定する為の回路として
は、前述の如く、各負荷帯において調定率で定まった以
上の速度に達する時は必ず第３図の信号Ｐは加減弁３を
全閉する値以下になっているはずであることを利用し、
信号Ｐと所定の値とを比較することにより、回路構成が
可能である。本実施例は以上のことを利用したもので、
第１図（ロ）のＰ、は加減弁３が全閉される値に設定さ
れる。本実施例によるインタセプト弁の範囲を示したの
が第８図のＥ部である。

本図は調定率５％として横軸に負荷、縦軸に回転数をと
っている。低負荷帯では速度設定値Ｎ。

以上になるとインタセプト弁１８は動作するが、高負荷
帯ではその負荷に応じた速度以上になると動作する。本
方式は加減弁３と閉させてがらインタセプト弁を閉める
ことになる為、インタセプト弁１８を加減弁３より先に
閉させ、高圧タービン１１のみに蒸気を流入させる前実
施例より、タービンにさらによいものとなる。

又本実施例では第１図（ロ）に示す速度設定器６１と速
度比較器６２は必ずしも必要としない。

なぜならば本回路による制限範囲は、負荷変動の少ない
低負荷帯のみであることによる。以上より本発明は、運
転状態（負荷状態）に応じて可変となる回転数条件を付
加することにより、急閉動作を防ぐことができる。

さらに第１図（ハ）は実施例の１つであり、タービンへ
の蒸気圧がかわる変圧運転のプラントに応用される。変
圧運転では加減弁開度すなわち、蒸気流量が負荷に比例
しない。従って前項の実施例による信号Ｐは使えない。

本図は第５図の構成に第１図（イ）での論理和回路６３
を追加さらに関数発生器６６を追加したものである。関
数発生器６６の入力である信号Ｘは、発電機２０の出力
Ｒ等が利用できる。変圧運転では蒸気流量すなわち加減
弁３の開度との関係は第９図の様に示される。高負荷帯
では調定率に？Ｌか゛つて加減弁３が開閉動作するが、
中間負荷帯では開度一定である。

このことは中間負荷帯では動作点りと同一の速度上昇が
ないと加減弁３が全閉しないことを意味する。これを図
にしたのが第１０図である。この特性そのものを関数発
生器６６の特性とすると、加減弁３を閉したあと、イン
タセプト弁１８を閉させることになり、変圧運転の場合
においても、前項実施例と同一の効果が得られる。文通
に本実施例に応用して、関数発生器６６の特性を第１０
図の点線のようにすれば定圧運転にも応用できる。

本実施例によるインタセプト弁１８の動作は第１１図の
Ｅの様になる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明装置は従来と同様に、タービン
の過速防止を図れると共に、電力系統の動揺に対してバ
ルブを急閉させることがなく、運転継続が可能となる。

この為系統の弱い発電所の場合でも電力系統事故等によ
る障害に関係なく、連続運転が可能であり、プラントの
稼働率の大巾に向上できるので本発明実施による効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図はタービンプラン
トとその制御装置の概略構成図、第３図は従来のタービ
ン制御装置の概略構成図、第４図は速度謂定率の説明図
、第５図は加速度検出回路を示す図、第６図は負荷しゃ
断、負荷変動時の速度変動を示す図、第７図と第９図は
負荷とバルブ開度の特性図、第８図、第１０図、第１１
回は電気出力と速度の関係を示す図である。 ６１・・・速度設定器、６２・・・比較器、６３・・・
論理和Ｎ＋、／ 第　１　ｚ （ハ） ｅｉｍ αジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンの回転数を検出して、検出速度の加速
   度を演算する微分器、加速度が設定値以上であることを
   検出してバルブを急閉させる比較器よりなるタービン制
   御の過速防止装置において、タービンの回転数条件を付
   加し負荷の変動では急閉しないような手段を設けたこと
   を特徴としたタービン制御装置。 ２、第１項記載の特許請求の範囲において、回転数条件
   のかわりに運転状態に応じて可変となる回転数条件を付
   加し、急閉動作を防ぐような手段を設けたことを特徴と
   したタービン制御装置。