JPS62131798A - 発電装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は蒸気供給設備における高圧蒸気系統と低圧蒸気
系統との間の連絡配管に、従来の一般的な減圧弁に代え
て蒸気タービン発電機を設置し、これにより電気エネル
ギーを取り出すことによって、エネルギーの有効活用を
図りながら所望の減圧効果を得るようにした発電装置に
関する。

〔従来技術とその問題点〕

第４図は、減圧弁１を介して高圧蒸気配管２から低圧蒸
気配管３へ蒸気を送り込んでいる従来の蒸気系統の概略
構成図である。減圧弁１は付属の弁開度操作器１１を介
して圧力調節器１２により操作される。この例では圧力
検出器１３が低圧蒸気配管３に設けられている。したが
って圧力調節器１２は圧力検出器１３によって検出され
る低圧側の蒸気圧力を設定値に保つよう操作器１１を介
して減圧弁１の開度を調整する。

このような一般的な減圧弁１を使用した場合には高圧側
の蒸気エネルギーが減圧弁１にて消費されるのでエネル
ギー損失となる。

〔発明の目的〕

本発明は、このような減圧弁に代えて蒸気タービン発電
機を設置して電気エネルギーを取り出すことにより、エ
ネルギーの有効活用を図りながら所望の減圧効果を得よ
うとするものであり、しかもその場合に所望の減圧効果
を損うことなく蒸気タービン発′シ機の回転数を一定に
保って安定な運転を継続できるようにすることを目的と
する。

〔発明の要点〕

上記目的は、本発明によれば、高圧蒸気系統と低圧蒸気
系統との間の連絡配管に挿入設置されて通過する蒸気に
より駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンの通
過蒸気量を増減するために蒸気タービンと直列に挿入さ
れたｉｇ整弁と、高圧蒸気系統もしくは低圧蒸気系統に
おける蒸気圧力を所定値に保つべく前記調整弁を操作す
る制御手段と、前記蒸気タービンに結合された誘導発ば
機と、この誘導発電機を励磁するためのコンデンサと、
誘導発電機の出力・電力を商用周波数の交流４力に変換
して取り出すための静止形周波数変換装置と、静止形周
波数変換装置を介して取り出される、誘導発電機の出力
電力を増減することにより蒸気タービンの回転数を所定
値に保つ制御手段とからなる発電装置によって達成され
る。

〔実施例〕

第１図は本発明による発電装置の実施例を示す概略構成
図である。

高圧蒸気配管２と低圧蒸気配管３との間の連絡配管には
、この連絡配管の一部をなすように蒸気タービン４が挿
入配置され、この蒸気タービン４の蒸気通過量の調整を
可能にする大口弁４１が直列挿入されている。蒸気ター
ビン４に結合された発電機５は高周波誘導発に機であり
、これの電気出力端子には励磁用コンデンサ６が接続さ
れている。

誘導発電機５の電気出力を商用周波数の交流電力に変換
して取り出すため（こ静止形周波数変換装置７が設けら
れていて、ここでは商用の電力系統８に連系されている
。この場合に、静止形周波数変換装置ｉｔ７はダイオー
ド整流器７１．平滑リアクトル７２および他励アイリス
タインバータフ３から構成することができる。

ム、口弁４１の弁開度操作器１１は圧力調節器１２によ
って制御される。圧力調節器１２は圧力検出器１３によ
って検出される低圧側の蒸気圧力を設定値に保つように
操作器１１を介して大口弁４１の弁開度を操作する。さ
らに、静止形周波数変換装置７を介して取り出され電力
系統８に供給される発電機５の電気出力を増減すること
により蒸気タービン４の回転数を所定値に保つために、
蒸気タービン４に設けられた回転数検出器４２の出力信
号ζこ応じて静止形周波数変換装置７を制御する制御装
置９が設けられている。

制御装置９は例えば第２図のように構成することができ
る。すなわち、第１図における回転数検出器４２からの
回転数検出値−が図示されていない回転数設定器からの
回転数設定値ｎ、と共に比較器９１に導かれ、その比較
結果として得られる回転数制御偏差に応じて回転数調節
器９２が出力電力設定値Ｐ、を指令する。この出力′４
力設定値Ｐ８は、例えば他励インバータ７３の交流側に
設けられた（図示されていない）出力電力検出器からの
出力電力（有効電力）検出値Ｐｄと共に比較器９３に導
かれる。その比較結果書られる出力電力制御偏差に応じ
て出力−力、１４節器９４が点弧角調整器９５に対して
他励インバータ７３のため点弧角を指令する。点弧角調
整器はその点弧角指令に従って他励インバータ内の個々
のサイリスタのためのゲートパルスＧＰを発生する。

第１図において、蒸気タービン４および発電機５は減圧
弁の代用として設置されるので小形化が要求される。そ
のため、定格回転数は１５．００Ｏｒｐｍ〜２０，００
Ｏｒｐｍが適当であり、これは発電機５の周波数では４
００〜５００１１ｚとなることから、一般負荷へ供給す
るには商用周波数（５０ｔｌｚまたは６０Ｈｚ）への変
換が必要であり、これが靜市形周波数変換装！ｉ１７が
設置される所以である。また、タービン４は配管の一部
として設置されるため調速機は省略されている。

このような前提に立ち、第１図の構成の制御形態を考え
てみると、以下のようになる。まず、圧力制御が主体と
なるので、低圧蒸気配管２の圧力を所定値に保つように
、圧力調節器１２は圧力検出器１３の検出信号に応じて
一操作器１１を介して大口弁４１の弁開度を調整する。

タービン４の回転数は、系統の周波数に依存することが
できないので、蒸気通過により発生するタービン出力ト
ルクと発電機５の電気出力とがバランスする動作点に定
まる。

言い方を換えれば発電機の電気出力が一定である場合に
はタービンの回転数が大きく変化することになる。

第３図に誘導発１を機の励磁特性を示す。定格回転数に
おける無負荷飽和特性曲線をＢ１、そのときのコンデン
サの励磁特性曲線をＡＩとすると、この場合における発
電機電圧はＶｌとなる。ここで回転数が上昇すると、そ
れぞれＢ、→Ｂ、　、　Ａ、→Ａｔとなり、電圧はＶ、
に上昇する。逆に回転数が低下すると電圧はＢ、→Ｂ３
＋Δ１→Ａ、となり、電圧はＶ、に低下する。

本図は発電機電圧が４からＶ、まで大きく変化すること
を示すものである。

仮に定格出力で運転しているときに低圧蒸気系統におけ
る蒸気負荷が減った場合を考えると、この場合には圧力
上昇を抑制すべく大口弁４１の一度は閉方向に操作され
るので、電気負荷（発電機５からインバータを介して系
統８に供給される電力）がもしも一定であるとするとタ
ービン４の回転数は大きく低下してゆくことになる。発
電機の出力電圧はＢ３図の■、よりもさらに下がること
があり、極端な場合はＡ３とＢ３との交点が無くなり発
電機の出力が出なくなるような不都合が発生する（発４
設備としては停止となる。鬼この対策としては入口舟１
の開度変化にしたがって発電機出力（インバータ出力）
を変化させればよい。本発明はこの点に着目して上記不
都合を解消するものである。

すなわち、例えば圧力制御系により大口弁４１の開度が
減少方向に操作されたとすると、タービン４の出力トル
クは減少する。その結果タービンの回転数は低下する。

回転数検出器４２はその回転数を検出して制御装置９に
伝送する。制＠装置９は速やかにインバータ７３のサイ
リスタ点弧角を調整してインバータ出力電力を減少させ
る。それによりタービン発電機の電気負荷が減少し、タ
ービン４の回転数は上昇させられて所定値に再び戻され
る。この操作を第２図に例示した如き制御装置９にて自
動制御することにより、タービンの回転数１４を定常的
に設定値ｎｌｌに保つことができる。したがって、第３
図の電圧特性としては定格回転数における無負荷飽和曲
線Ｂ１とこれに対応するコンデンサ励磁特性曲線Ａ１の
みを考慮して、これに電気出力の変化によるレギュレー
ションを加味するだけでよ＜、シたがってタービン発′
ｔｉＬ機の定電な運転の継続を容易に実現することがで
きる。

タービンの回転数設定値ｎ、は例えば２０．ＯＯＯｒｐ
ｍに設定される。回転数調節器９２は、一般的なＰＩＤ
調節器で構成されていて、制御偏差入力（ｎｏ　　ｎａ
）に応じて発電機出力（インバータ出力）を増減し、回
転数１４を目標値ｎ８に保つ。この場合第２図に示した
如く回転数制御のマイナループに電力制御を行なうとよ
い。このマイナループの電力制御はインバータ出力電流
制御に置き換えてもよい。

〔効果〕

以上のように、本発明によれば、減圧弁に代えて蒸気タ
ービンと誘導発電機の組み合せを採用することにより、
エネルギーの有効活用を図りながら減圧効果を得ること
ができ、蒸気タービンの通過蒸気量を増減する調整弁に
よる圧力制御と電気出力の増減による回転数制御とによ
り、減圧効果を損うことなくタービン回転数を一定に保
って安定な運転を継続させることができる。回転数が一
定に保たれることから蒸気タービンの責務が軽減される
ので安価な蒸気タービンを使用することができ、高周波
誘導発電機とインバータとの組み合せにより、低コスト
のコンパクトな省エネルギー発４設備を容易に実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例の概略構成図、第２図は第
１図の実施例の部分詳細図、第３図は本発明を説明する
ための誘導発電機特性図、第４図は従来装置の実施例を
示す概略構成図である。 ２・・・高圧蒸気配管、３・・・低圧法気配・ｄ１４・
・・蒸気タービン、５・・・誘導発電機、６・・・励磁
用コンデンサ、７・・・静止形周波数変換装置、８・・
・電力系統、９・・・制御装置、４１・・・調整弁（大
口弁）、４２・・・回転数検出器、１１・・・弁開度操
作器、１２・・・圧力調節器、１３・・・圧力検出器。 ？４図 才１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高圧蒸気系統と低圧蒸気系統との間の連絡配管に挿
   入設置されて通過する蒸気により駆動される蒸気タービ
   ンと、この蒸気タービンの通過蒸気量を増減するために
   蒸気タービンと直列に挿入された調整弁と、高圧蒸気系
   統もしくは低圧蒸気系統における蒸気圧力を所定値に保
   つべく前記調整弁を操作する制御手段と、前記蒸気ター
   ビンに結合された誘導発電機と、この誘導発電機を励磁
   するためのコンデンサと、誘導発電機の出力電力を商用
   周波数の交流電力に変換して取り出すための静止形周波
   数変換装置と、静止形周波数を介して取り出される誘導
   発電機の出力電力を増減することにより蒸気タービンの
   回転数を所定値に保つ制御手段とからなる発電装置。