JPS62153507A - タ−ビン制御装置 - Google Patents

タ−ビン制御装置

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JPS62153507A
JPS62153507A JP29600485A JP29600485A JPS62153507A JP S62153507 A JPS62153507 A JP S62153507A JP 29600485 A JP29600485 A JP 29600485A JP 29600485 A JP29600485 A JP 29600485A JP S62153507 A JPS62153507 A JP S62153507A
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はタービン制御装置に係り、特にタービン起動時
に蒸気条件に対応した蒸気量を制御できるようにしたタ
ービンバイパス系統を備えたタービン制御装置に関する
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般にタービンバイパス系統を火力発電プラントに採用
する場合には、起動時間の短縮等が評価され、最近では
造水プラント等のように大量のプロセス蒸気を必要とす
る工業プラントへ抽気を供給する大容量抽気タービンで
もタービンバイパス系統の採用が増加している。この場
合にタービンバイパス系統の採用は、蒸気タービンの起
動時間の短縮等のためではなく、造水プラント等の主目
的プロセスへの蒸気供給のためであり、蒸気タ−ビンは
むしろ造水プラントの附属装置であるとも言えるので、
タービンバイパス系統を含めた蒸気タービンは一般の火
力プラントに比較して厳しい使用条件下にある。第3図
は上記のタービンバイパス系統を備えた抽気タービンプ
ラントの概略構成を示“す系統図であって、再熱器1a
を有するボイラー1で発生した蒸気は、主蒸気止め弁2
および蒸気加減弁3を経て高圧タービン4に導入され、
この高圧タービン4で仕事を行なった然気は逆止弁5を
経て再びボイラー1にもどり、再熱された後に再熱蒸気
弁6aおよびインタセプト弁6bを有する組合せ再熱弁
6を通って中圧タービン7に導入される。このようにし
て中圧タービン7に導入された蒸気は、ここで仕事を行
なって抽気加減弁20を経て低圧タービン21に流入し
て仕事を行ない、その後復水器23で復水され、復水ポ
ンプ24、低圧ヒーター25、給水ポンプ10および高
圧ヒーター11を順次通過して再びボイラー1にもどる
。高圧タービン4、中圧タービン7、および低圧タービ
ン21に共通の軸に発電機22が連結されている。
一方、中圧タービン7で仕事を行なった蒸気の一部は、
逆止弁8を介して抽気され、その抽気された蒸気の一部
が脱気器91.:供給されるとともに、残りの蒸気tよ
逆止弁16を経て集合ヘッダー17に導入され、供給弁
18a、18bを通って造水プラント19a、19bに
供給される。また、主蒸気止め弁2の上流側と逆止弁5
の下流側とは高圧タービン4をバイパスするために高圧
バイパス弁13を有する高圧バイパス管12によって接
続されており、組合せ再熱弁6の上流側と逆止弁16の
下流側および復水器23とは、それぞれ中圧バイパス弁
15を有する中圧バイパス管14、および低圧バイパス
弁25を有する低圧バイパス管26によって接続されて
いる。低圧バイパス管26は、組合せ再熱弁6、中圧タ
ービン7、抽気加減弁20および低圧タービン21から
なる蒸気系統に対するバイパス路を形成している。
ざらに他の抽気タービン100から抽気された蒸気は、
集合ヘッダー170に導入され供給弁180a、180
bを通って造本プラント190a、190bに供給され
る。集合ヘッダー17と集合ヘッダー170が仕切弁1
71を介して接続されていることにより、この仕切弁1
71を任意に操作することにより造水プラントの運用が
それぞれ単独であったり、またどららからの油気タービ
ンが電力需要低下、定期点検あるいは事故等の理由で停
止中でも仕切弁171を聞くことにより集合ヘッダーか
ら蒸気が供給されるので、1台の蒸気タービンで2つの
プラント分の造水プラントの同時運用ができる。なお、
ボイラー1がすでに起動を終了していれば、タービンの
起動前であっても中圧バイパス弁15を有する中圧バイ
パス管14を介して集合ヘラグーに蒸気を供給すること
が可能であり、ボイラーにタービンバイパス系統のみで
造本プラントだけの運転ができる。
ところで、一般にタービンバイパス系統を有する蒸気タ
ービンでは、蒸気タービンの起動時において、高圧ター
ビンに主蒸気を、また中圧タービンに再熱蒸気を同時に
流入させ、徐々に蒸気タービンの回転速度を上昇さけて
負荷運転へと移行させる。この場合、通常、高圧タービ
ンと中圧タービンへの蒸気供給間は、高圧タービン車室
内の」損による温度上昇を防止するため、冷却蒸気どし
て高圧タービン側の方が多く流れるように流量化率が考
慮されており、かつそれらの蒸気圧力は、高圧・低圧の
各バイパス系統により常に一定条件に制御される。
ところで、プラントの主目的が前述のごとく造水である
ような場合には、タービンバイパス系統を利用してター
ビンの起動前より先に造水プラントのみを起動する場合
や、2つの造本プラントを同時に運転する場合等には、
そのたびごとに蒸気タービンの起動に全く無関係に主蒸
気a3よび高温再熱蒸気の圧力・温度が決定される。ま
た、これらの圧力・温度はその時の進水プラントの要求
負荷に応じて変化するので、蒸気タービンの起動蒸気条
件が一定とならず、不確定な状態でタービン起動をしな
ければならないので、時には高圧タービンへの蒸気間が
不足し、高圧タービンの最終段が過熱して破損したりす
る欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような欠点を除去するために、主蒸気およ
び高温再熱蒸気条件がプロセス側に対応して変化しても
、その状況下での最適な蒸気タービンの起動条件を選択
して安全に蒸気タービンの起動を行なえる蒸気タービン
制御装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、タービン起動に際して高圧タービンに流入す
る主蒸気量が所定値以下に減少しないように、ボイラー
からの主蒸気の圧力および再熱器からの再熱蒸気の圧力
に従って、タービン起動時における高圧タービンへの流
入主蒸気および中圧タービンへの流入再熱蒸気の流量化
を制御する手段を設【ノたことを特徴とするものであっ
て、蒸気タービンの起動時における煩雑な起動操作を行
なうことなく、しかも起動時における高圧タービンの過
熱による事故を未然に防止できるようにしたものである
〔発明の実施例] 以゛下、第1図J3よび第2図を参照して本発明の一実
施例についてJ1明づる。なお、上図中箱3図と同一部
分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。
高圧タービン4の回転速度は、速度検出歯車200aお
よび磁気ピックアップ200bを右する速度検出器20
0によって検出され、周波数/電圧変換器201を介し
て加n器202に与えられる。この高圧タービン4の回
転速度信号と速度負荷設定器203からの設定信号との
差、すなわち速度偏差信号が加算器202で形成され、
インタセプト弁の速度調定回路204、主蒸気加減弁の
速度調定回路205および主蒸気止め弁の速度調定回路
206に与えられる。この速度調定回路206の出力信
号は加算器210に与えられる。
この加口器210には全周噴射/部分噴射バイアス回路
209からのバイアス信号も入力され、その和信号と、
負荷制限器212からの信号が低値優先回路213に入
力される。低値優先回路213の出力信号と定数回路2
07からの信号が加算器216で加nされ、その和信号
は、加算器242a、増幅器242b、電力増幅器24
2C1電気・油圧変換器242d、差動トランス242
eおよび復調器242fから成っている弁位置制御回路
242に与えられる。速度調定回路205の出力信号と
全周噴射/部分噴射バイアス回路209からのバイアス
13号は、加算器208で加算され、その出力信号は負
荷制限器212からの信号と共に低値優先回路211に
入力され、その低値出力が加算器215に与えられる。
この加の器215には定数回路225からの信号も入力
され、その出力信号は前述の弁位置制御回路242と同
様構成の弁位置制御回路243に与えられる。
論理回路237からの信号を受ける関数発生器238の
出力信号は、全開バイアス回路226から低圧バイパス
弁25が全開のときに閉じるスイッチ241を介して与
えられる信号と共に加n器240に入力される。加算器
240の出力信号と速度調定回路204からの信V)は
、低値優先回路239に入力され、この低値+、堤売先
回路39の出力信号は弁位置制御回路244に与えられ
る。造水プラントに供給される再熱蒸気の圧力信号は、
圧力検出器217を介して加算器218に与えられる。
この加算器218には抽気圧設定器219からの設定信
号も入力され、その偏差信号が抽気圧力制限回路220
を介して低値優先回路221に与えられる。低値優先回
路221には抽気制限Z222からの信号も人力され、
その出力信号と定数回路224の信号との偏差が加算器
223で演口される。定数回路224には切換スイッチ
214を介して低値優先回路211または213の出力
信号が選択的に人力される。加算器223から出力され
る偏差信号は弁位置制御回路245に与えられる。切換
スイッチ214は、全周噴射/部分噴射バイアス回路2
09による全周哨111)1 /部分噴射の暗転切換に
より切換え03作りる。弁位置制御回路242,243
,244.245はそれぞれ油筒2461,247,2
48.249を介して主蒸気止め弁2、蒸気加減弁3、
インクセブト弁6b、抽気加減弁20の開度を制御2′
llする。
論理回路237は、第2図に示すごとく、ボイラー1か
らの主蒸気圧力と再熱器1aからの再熱蒸気圧力に従っ
て高圧タービン1への流入蒸気mと中圧タービン7への
流入蒸気量の比率を決定するために設けられているもの
であるが、その具体例については後述する。弁位置制御
回路243、弁位置制御回路244および弁位置制御回
路245の構成は、弁位置制御回路242と同じであり
、それぞれ加算器、増幅器、電力増幅器、電気・油圧変
換器、差動トランスおよび復調器から成っている。
さて、タービンの起動パターンには大別して次の3種が
ある。
(A>  コールドスタート 当該プラントがタービンバイパス系統を備え、かつ抽気
を用いる工業プラント、例えば造水ブランl−を備えて
いながらも、これらを運用、運転することなく、最初に
単なる再熱タービンとして蒸気タービンを起動する起動
パターン。
(B)  ホットスタート(1) タービンバイパス系統を用いて自己の有する造本プラン
トがすでに運転状態にあり、その後自己の蒸気タービン
を起動する起動パターン。
(C)  ホットスタート(2) タービンバイパス系統を用いて、自己プラントのボイラ
ー1台だけで、自己の造水プラントおよび他の造水プラ
ントの2つを運転しながら、その後自己の蒸気タービン
を起動する起動パターン。
ここでホットスタート(1)、(2)は何もプラント起
動の一過程として造水ブラン!・を先に運転するばかり
でなく、蒸気タービンのトリップ動作後の再起動の場合
でも、タービンバイパス系統を用いて造水プラント側を
連続運転している場合には、適用されることは詳細説明
をするまでもない。
以下、各起動パターンごとに順に第1図の装置の動作を
説明する。
(A)  コールドスタート コールドスタートの場合はタービンバイパス系統を用い
ずに、すなわち各バイパス弁はづべて全開状態にしてタ
ービン起動を行なうのであり、高圧タービン4と中圧タ
ービン7への蒸気供給量の比率を考慮する必要はなく、
このときの流量化率は1:1である。この場合に然気タ
ービンの回転速度(負荷)を制御するため、まず高圧タ
ービン4に連結している速度検出器200によってター
ビン回転速度に比例した周波数信号が得られる。
この信号は、周波数/電圧変換器201により周波数に
比例したアナログ信号に変換される。このアナログ信号
は、実回転速度信号であり、加算器202によって速度
負何設定器203がらの設定信号と比較演算されて速度
偏差信号が形成され、この速度偏差信号は3つに分岐さ
れる。そのうちの1つは、蒸気加減弁3用の速度調定回
路205に与えられ、ここで速度調定率に合った速度制
御信号が形成される。また他の1つは、生瀬気止め弁2
用の速度調定回路206に与えられ、ここで速度調定率
に合った速度制御信号が形成される。
これらの速度制御信号は、その絶対割合により全周噴射
運転と部分噴射運転の切換えを行なうための全周噴射/
部分噴射バイアス回路209からのバイアス信号と加算
器208および加算器210で加算されて、低値優先回
路211および低値優先回路213の入力となる。そし
てこれらの低値優先回路211.213では、負荷制限
器212からの制限信号と比較演粋され、低値を有する
信号が出力されてその後加n器215.216で抽気圧
力制御系からの制御信号と加え合わされた後に、蒸気加
減弁3もしくは主蒸気止め弁2の制御信号となって弁位
置制御回路243もしくは弁位置制御回路242へ入力
される。
一方、低値優先回路211および低値優先回路213の
出力は、全周噴射/部分噴射バイアス回路209による
全周噴射/部分噴射の運転切換えで動作するスイッチ2
14を介して定数回路224を経て加算器223にも供
給される。定数回路224は、速度制御系からの蒸気加
減弁3もしくは主蒸気止め弁2の弁開度信号と抽気加減
弁20の開度信号との流量変化を等しくするために設け
られているものである。
弁位置制御回路242,243,244゜245は、第
1図に示すようにいずれも同一構成を持っているので、
代表して主蒸気止め弁2用のらのについて説明すると、
加0器216からの主蒸気止め弁2用の制御信号は、加
算器242aで電気・油圧変換器242dの出力から導
出される主蒸気止め弁2の実開度信号と比較演算されて
開度誤差信号として取り出される。この開度誤差信号は
増幅器242bで主蒸気止め弁位置制御の最適ループゲ
インをもって調節された後に電力増幅器242Cで電力
増幅され電気・油圧変換器242dに伝達される。この
電気・油圧変換器242dの機械的出力信号は、1つに
は主蒸気止め弁2用の油筒246の入力信号となり、こ
の油筒246により油圧増幅されて主蒸気止め弁2の弁
開度を制御する。他方、電気・油圧変換器242dの機
械的出力信号は、電気・油圧変換器242dに直結した
差動トランス242eによって位置信号に変換され、復
調器242fで電気信号に復調された後に加算器242
aに主蒸気止め弁2の実1;11度信号として与えられ
る。
以上により構成される閉ループの弁位置制御回路242
は、加算器242aに入力される開度指令値と実開度と
が等しくなるように主蒸気止め弁2の弁開度を制御する
ことになる。また、加算器215および加算器216の
出力は、弁位置制御回路242および弁位置制御回路2
43に入力されるが、全周噴射/部分噴射バイアス回路
209の操作により任意の負荷以上では回転速度(負荷
)制御は蒸気加減弁3側に移行しており、主蒸気止め弁
2と蒸気加減弁3とが同時に制御状態になることはない
。また速度偏差信号の分岐された3つのうち残りの1つ
は、インターセプト弁りb用の速度調定回路204に伝
達され低値優先回路239の入力信号となる。この低値
優先回路239には、後述のポットスタート時に使用さ
れる制御回路からの信号と、低圧バイパス弁25が全開
のときに閉じるスイッチ241を介して与えられるイン
ターセプト弁全開バイアス信号との和の信号が入力され
、これらの2つの入力信号が低値優先の比較演算が行な
われ、その結果として蒸気加減弁3に先行してインター
セプト弁6bを開くための制御信号となってインターセ
プト弁6bの弁位置制御回路244へ出力される。
次に抽気圧力制御系について説明すれば、タービン装置
から造水プラントへの抽気圧力は圧力検出器217によ
って抽気圧力に比例したアナログ信号として検出される
。この検出信号は、加Q器218によって抽気圧力設定
器219からの設定信号と比較演算される。加算器21
8から出力される抽気圧力偏差信号は、抽気圧力制御回
路220に伝達され、抽気圧力調定率に対応した抽気圧
力制御信号となる。この抽気圧力制御信号は低値優先回
路221に伝達され、ここで抽気制限器222からの制
限信号と低値優先のための比較演σが行なわれる。この
低値優先回路222の出力は、定数回路225および定
数回路207を経て然気加減弁3および主蒸気止め弁2
の制御系の加算器215および加算器216に入力され
、抽気圧力制御系からの弁開度指令値として流量変化を
等しくするために比較演算される。また低値優先回路2
21からの出力は、加算器223で前述のような速度制
御系からの、すなわち定数回路224からの抽気加減弁
開度指令値と加え合わされて抽気加減弁開度信号が形成
され、抽気加減弁20の弁位置制御回路245へ出力さ
れる。
以上のようにタービンバイパス系統を備え、かつ造水プ
ラントを備えていながら、蒸気タービンの起動前にこれ
らを運用、運転することなく、単なる再熱タービンとし
て蒸気タービンを起動する場合には、低圧バイパス弁2
5が全開であることを条件にインターセプト弁6bが速
度調定率に対応し蒸気加減弁3に先行して開弁するので
、高圧タービン4と中圧タービン7の蒸気流入量が等し
くなる。
(B)  ホットスタート(1)、(2〉次にホットス
タートの場合について説明すれば、この場合にはタービ
ンバイパス系統を用いて蒸気タービンの起動前から造水
プラント側に蒸気供給を行なっており、タービンバイパ
ス運転であることから、前述したように高圧タービン4
と中圧タービン7との間の蒸気流量化率を考慮しな【プ
ればならない。しかし、造水プラント側の要求蒸気量に
従い低圧タービンバイパス弁25で制御される高温再熱
蒸気圧力と、高圧バイパス弁13で制御される主蒸気圧
力が変化1−るので、蒸気流mの比率もしくは絶対値を
蒸気タービンごとに、しかも起動ごとに見直しする必要
が生ずる。
ここで、主蒸気および高温再熱然気の圧力の概略を検討
すると、低圧バイパス弁25で制tllされる高温再熱
蒸気圧力は、中圧バイパス弁15で造水ブラン1へに供
給する蒸気量が自己の造水プラント1台の運転と、他を
含めた2台の運転のときとでは、ずでに設置されている
中圧バイバース弁を用いて蒸気量の増加に対応するので
、中圧バイパス弁15の面側圧力すなわち高温再熱蒸気
圧力を上昇させればよい。このため、結果的には低圧バ
イパス弁25の圧力制御設定値を自己造水プラントを1
台運転時(以下説明上、P  =7にと記号化する)と
他を含めた2台運転時(以下説明上、P  =14にと
記号化する)の2種類が必要である。一方、主蒸気圧力
(ま、タービンを起動する時のボイラーの運転状態から
定格条件時(以下632明上、PH1=140にと記号
化する)と昇圧運転時(以下説明上、PH2=140に
と記号化する。定格条件以下)に大別される。これらの
4種類の各蒸気圧tJの組合Uによりホラi・スター1
− (1)と、ホットスタート(2)のときの制御態様
について説明する。なお、ホットスタート(1)とホッ
トスタート(2)では、運転される造水プラントの数8
の違いのみであり、以下の説明ですべてが含まれるので
特別に区別しない。またホットスタートの場合には、イ
ンターセフ1〜弁6bの制御以外は、特に変更となる部
分がないので、その変更となるところだけを説明する。
インターセプト弁6bの制御信号は、インターセプト弁
6bの速度調定回路204からの出力と、全周噴射と部
分噴射の運転切換えにより動作づるスイッチ214を介
して論理回路237、関数発生器238および加算器2
40を経た主蒸気止め弁2もしくは蒸気加減弁3側から
の信号が低値優先回路239に入力される。ここで、加
算n240の出力信号は、低圧バイパス弁25が運転状
態であるのでスイッチ241がオンされず関数発生器2
38側からの制御信号そのものとなる。また低値優先回
路239に入力される速度調定回路204からの制御信
号と、加算器240からの制御信号とでは、復音が常に
低値となるように構成されている。すなわら、論理回路
237は、前述の主蒸気および高温再熱蒸気の圧力条件
により第2図に示すように高圧タービン4を冷却するに
十分なようにit rlされた流量化率の選択を行ない
、その選択された流昂比率に対応した主蒸気に係る数値
としての制御信号が関数発生器238に出力される。こ
の関数発生器238の出力信号は、主蒸気止め弁2もし
くは蒸気加減弁3とインターセブ(〜弁6bの流量特性
の関数であり、論理回路237からの入力信号を受けて
インターセプト弁6bの制御信号に変換するが、第2図
によれば流h1比率が3:1゜2:1であることら高圧
タービン4側を基準に変換されるので、中圧タービン7
側の実出力は1/3もしくは2/1の低値となって加算
器240に入力される。このため、低値優先回路239
では常に加算器240側が低値となる。
このような論理回路237と関数発生器238による制
御方式によれば、ホットスタート(1)およびホットス
タート(2)′C−は、その流量化は、異なるが、常に
主蒸気止め弁2もしくは蒸気加減弁3の制御信号を基に
インターセプ[・弁6bの制御信号が形成されるので、
これらの主蒸気止め弁2もしくは蒸気加減弁3とインタ
ーセプト弁6bとは連動して開閉動作を行なうこ、とに
なり、任愈の負荷においてタービンバイパス運転終了、
1′なわち低圧バイパス弁25が全閉してスイッチ24
1がオンし、インターセプト弁の全開バイアス回路22
6からの全開バイアス信号が印加されるまで前述の′&
仙量関係持続される。
〔発明の効果〕
本発明は上述のように構成したので、タービンの起動条
件が不確定でも高圧タービンに流入する主蒸気mをター
ビンの起動時における蒸気条件で適切に選択することが
でき、蒸気タービンの起動時における複雑な起動操作が
不要となり、しかも起動時における高圧タービンの過熱
による重大な事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のタービン制御装置の一実施例を示タブ
ロック図、第2図は高圧タービンと中圧タービンとの流
量化を決定する論理回路のロジック図、第3図は本発明
を適用する蒸気タービンの概略系統図である。 2・・・主蒸気止め弁、3・・・蒸気加減弁、4・・・
高圧タービン、6・・・組合せ再熱弁、6a・・・再熱
蒸気止め弁、6 b−・・インターセプト弁、19a、
19b。 1.90a、190b・・・造水プラント、203−・
・速度・負荷設定器、205・・・蒸気加減弁速度調定
回路、209・・・全噴射/部分11f’2 !:Fl
バイアス回路、226・・・全開バイアス回路、240
・・・加Q器、242.243,244,245・・・
弁位置制御回路、242a・・・加口器、242b・・
・増幅器、242C・・・電力増幅器、242d・・・
電気・油圧変換器、242e・・・差動トランス、24
2f・・・復調器、237・・・論理回路、238・・
・関数発生器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ボイラーからの主蒸気により主蒸気弁を介して高圧ター
    ビンを運転する主蒸気系統と、前記高圧タービンからの
    蒸気を再熱器を介して得られた再熱蒸気により再熱蒸気
    弁を介して中圧タービンを運転する再熱蒸気系統と、前
    記主蒸気弁および前記高圧タービンをバイパスする第1
    のバイパス系統と、前記再熱蒸気弁および前記中圧ター
    ビンをバイパスする第2のバイパス系統と、前記再熱器
    からの再熱蒸気が供給される工業用プラントとを有する
    タービン装置を制御するタービン制御装置において、タ
    ービン起動に際して前記高圧タービンに流入する主蒸気
    量が所定値以下に減少しないように、前記ボイラーから
    の主蒸気の圧力および前記再熱器からの再熱蒸気の圧力
    に従って、タービン起動時における前記高圧タービンへ
    の流入主蒸気および前記中圧タービンへの流入再燃蒸気
    の流量化を制御する手段を設けたことを特徴とする蒸気
    タービン制御装置。
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