JPS62210205A - タ−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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、タービン制御装置に係り、特に系統周波数の
上昇によってタービン速度が上昇した際における蒸気発
生器の圧力上昇によるトリップを防止し得るようにした
タービン制御装置に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］ 第４図は、一般的な発電プラントの主管系統を示したも
のである。第４図において、蒸気発生器１で発生した蒸
気は主蒸気管２を経由し、加減弁４でその量が制御され
て′タービン５に流入する。

そして、このタービン５で仕事をした蒸気は復水器１１
で復水される。また、上記蒸気発生器１で発生した蒸気
のうち加減弁４を経由してタービン５に流入しなかった
蒸気は、バイパス弁１０を経由して直接復水器１１に流
入する。さらに、上記タービン５には発電機７が同軸に
連結されており、発電機７で発生した電力はしゃ断器８
を介して系統９に供給される。一方、圧力センサ３によ
り主蒸気圧力を、また速度センサ６によりタービン速度
を夫々検出するようになっており、これらの各検出値は
上記加減弁４、バイパス弁１ｏの開度を制御する際に使
用されるパラメータとなるものである。

次に、上述の加減弁４、バイパス弁１ｏを制御する制御
装置の一例について第５図に従って説明する。すなわち
第５図において、加算器２５では、圧力センサ３で検出
された主蒸気圧力Ａと圧力設定器２０で設定された圧力
設定値Ｂとの偏差が演算される。そして、この偏差に増
幅器２１でゲインに１を乗じたものが圧力制御信号Ｅと
なる。ここで、１／に１は一般に圧力調定率と呼ばれて
おり、 一方、加算器２６で演算して得られる、速度設定値りと
速度センサ６で検出されたタービン速度Ｃとの偏差は、
増幅器２２でゲインに２を乗じられ、その出力である速
度制御信号Ｇと負荷設定器２３で設定された負荷設定値
Ｈとを加算器２７で加算したものが速度負荷制御信号Ｆ
となる。ここで、１／に２は一般に速度調定率と呼ばれ
ており、例だ、低値選択器２４によって圧力制御信号Ｅ
と速度負荷制御信号Ｆのうちの低値の方が選択され、こ
れが加減弁流量要求信号３０となる。そして、圧力制御
信＠Ｅからこの加減弁流量要求信号３゜を差引いたもの
がバイパス弁流量要求信号２９となる。

さてかかる制御装置において、発電プラントの通常運転
時には、通例負荷設定値Ｈは実負荷よりも１０％上に設
定されるため、圧力制御信号Ｅの方が速度負荷制御信号
Ｆよりも小さくなり、加減弁流量要求信号３０は圧力制
御信号Ｅに等しくなり、バイパス弁流量要求信号２つは
零となる。すなわち、蒸気発生器１で発生した蒸気は全
て加減弁４を通ってタービン５に流入し、バイパス弁１
０は全開とするような制御が行なわれる。

次に、このような状態において系統事故等が発生して系
統周波数が上昇し、それにつれてタービン速度Ｃが上昇
した場合を考えてみる。いま、負荷設定値Ｈは実負荷よ
りも１０％上に設定されてタービン速度Ｃと加減弁流量
要求信号３０との関係を図示すると、第６図のようにな
る。すなわち、タービン速度Ｃが１００．５％を越える
までは、負荷設定値Ｈが実負荷よりも１０％上に設定さ
れているため、加減弁流量要求信号３０は１００％のま
まで変わらないが、タービン速度Ｃが１００．５％を越
えた時点から加減弁流量要求信号３０が下り始め、ター
ビン速度Ｃが１０１．７５％となった時点で加減弁流量
要求信号３０は７５％となり、さらにタービン速度Ｃが
１０５．５％となった時点で加減弁流量信号３０は０％
となる。換言すると、バイパス弁１０の容量が２５％の
場合には、タービン速度が１０１．７５％を越えると、
加減弁４の絞りをバイパス弁１０で吸収しきれなくなり
、蒸気発生器１の圧力が次第に上昇して蒸気発生器１は
トリップに至る。

上述したように現状の制御装置では、電力系統に事故が
発生して系統周波数が１０１．７５％を越えると、バイ
パス容量が２５％である発電プラントは蒸気発生器１の
圧力が上昇して蒸気発生器１がトリップし、発電プラン
トが停止してしまう。

特に、発電プラントが原子力発電プラントである場合、
その再起動には火力発電プラントに比べて長時間を要し
、電力供給上支障を生ずることになる。そしてかかる問
題は、今後全発電能力に占める原子力発電プラントの比
重が高まるにつれてますます深刻化するものと考えられ
る。

そこで最近では、第７図に示すように制御装置を構成し
、増幅器２２の後段に第８図のような入出力特性を有す
る関数発生器３１を設け、タービン速度Ｃが１０１．７
５％［（１００−ｆｌ）％１を越えた時点で一旦加減弁
流量要求信号３ｏを絞ることをやめ、それ以上速度が上
昇すると保安上問題が生じるような速度（１００−ｆ２
）％に到達するまでの間は加減弁流量要求信号３０を一
定値とし、タービン速度Ｃが（１００−ｆ２）％を越え
た時点で再び加減弁４を絞るような方式が考えられてき
ている。

かかる方式によって、確かに蒸気発生器１の不要なトリ
ップは防止することはできるが、この方式の問題点は負
荷設定値Ｈが実負荷よりも何％上であるかによって、タ
ービン速度Ｃが１０１．７５％の時の加減弁流量要求信
号りが絞られるかが異なることであり、その様子を第９
図に示している。

すなわち、実負荷Ｊ１１に対して負荷設定値Ｈが１０１
とＪｌａ　２の場合で図示のように異なり、特にタービ
ン速度Ｃがｆ２とｆａの範囲では例えばＪ１２２でバイ
パス弁１ｏ全開まで加減弁４を絞るとすると、負荷設定
値Ｈが１．ａ　１の場合にはバイパス弁１０全開に対し
て（１２１−Ｊ１２２　）分余裕のある位置で加減弁４
の絞りみをタービン速度Ｃがｆａとなるまで行なわない
こととなり、プラントの運転上余剰となった蒸気を吸収
するというバイパス弁１０の能力を十分活用できないこ
とになる。

［発明の目的］ 本発明は上記のような問題点を解決するために成された
もので、その目的はタービン発電機および発電所内設備
の許容し得る周波数までの系統周波数異常上昇に対し、
発電所を停止させることなく安全に運転を継続して電力
系統の健全性を保つことが可能なタービン制御装置を提
供することにある。

「発明の概要コ 上記目的を達成するために本発明では、蒸気発生器で発
生した蒸気のタービンへの流入量を制御する加減弁と、
上記蒸気発生器で発生した蒸気のうちタービンへ流入し
ない蒸気の復水器への流入量を制御するバイパス弁と、
主蒸気圧力と設定圧力との比較結果ならびにタービン速
度と設定速度との比較結果に基づいて前記加減弁および
バイパス弁の開度をｉｌｌ　１２１１することによりタ
ービン速度およびタービン入口蒸気圧力を制御する制ｗ
Ｊ装置とを備えて構成されるタービン制御装置において
、系統周波数上昇時、上記バイパス弁が全開するまでは
当該系統周波数の上昇に応じて一定の速度調定率で上記
加減弁の開度を絞り込み、上記バイパス弁が全開したな
らば速度調定率を切換え、上記系統周波数の上昇が許容
値を超えるまでの間は上記加減弁の開度を一定に保持す
る手段を備えることにより、系統周波数上昇による蒸気
発生器の圧力上昇を抑制して上記発生器の非常停止を防
止できるようにしたことを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明によるタービンＩｌｌ　ｗＪ装置
の構成例をブロック的に示すものであり、前述した第５
図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。また、第２図
は第１図によるタービン速度Ｃに対する加減弁流ｍ要求
信号りの関係を示すものである。

すなわち第１図において、判定器１５はバイパス弁流量
要求信号Ｋがバイパス弁全開位ｌとなった時、つまり第
２図においてタービン速度Ｃが定格速度ｆｏから「３ま
で上昇し、加減弁流量要求信号りが実負荷Ｊ１１からバ
イパス容量分絞り込まれた場合に動作するものである。

そして、この判定Ｂ１５の動作によって、メモリー１８
がその時の速度負荷制御信号Ｆ１を記憶し、速度負荷制
御信号Ｆ２としてその値を出力するようになっている。

また、同時に、加算器１７へ加えられていた正値のバイ
アスを、Ｏにクリアするようになっている。一方、判定
器１５が動作する前、つまり第２図のタービン速度がｆ
ａからｆ２の範囲では、メモリー１８の出力は初期状態
っまり０であり、直接選択器１２により速度負荷制御信
号Ｆ１を優先し、また低値選択器１３により速度負荷制
御信号Ｆ７が優先されないように、加算器１７に正値の
バイアスＦ６を印加して速度負荷制御信号Ｆ３を優先す
るようになっている。なお第１図において、１４は加算
器１６で演算して得られる上記タービン速度Ｃと許容上
限速度設定信号Ｆ４との偏差にゲインに３を乗じ、かつ
その出力を上記加算器１７へその加算要素として加える
増幅器を示すものである。

次に、かかるタービン制御装置における作用につ（（で
、特にタービン速度Ｃの上昇に対する加減弁流量要求信
号りの関係を士体として具体的に説明する。

まず、いまタービン５を定格速度ｆｏ、負荷Ｊ１１、負
荷設定値Ｊｌｒｈにて運転中に系統周波数の上昇が生じ
た場合、タービン速度Ｃがｆ２となるまでは速度負荷制
御信号Ｆとして、上述のように加算器２７からの速度負
荷制御信号Ｆｌが選択される。また、圧力制御信号Ｅは
この範囲ではＪｌｌ一定である。したがって、加減弁流
量要求信号りとしては低値選択器２４により、タービン
速度Ｃ＜ｆｌでは圧力制御信号Ｅが、また、ターごン速
度Ｃ＞ｆ　１では速度負荷制御信号Ｆ１がそれぞれ選択
される。

次に、系統周波数が上昇してタービン速度Ｃがｒｌから
ｆ２に上がるにつれ、第２図のように加減弁流量要求信
号しは速度負荷制御信号Ｆ１によって減少し、これに伴
ってバイパス弁流量要求信号１くは増加し、タービン速
度Ｃがｆ２となった時点でバイパス弁全開分の指令値と
なる。この場合、前述のように判定器１５が動作し、速
度負荷制御信号Ｆ２としてその時の速度負荷制御信号Ｆ
１の値１２が与えられる。また速度負荷制御信号Ｆ７に
関しては、タービン発電機および発電所内設備によって
決まる許容上限速度設定信号Ｆ４とタービン速度Ｃとの
偏差を加算器１６により演算し、これを増幅器１４でに
３倍した後に加算器１７にて速度負荷制御信号Ｆ２とバ
イアスＦ６を加えることにより算出される。この場合、
許容上限速度設定信号Ｆ４をｆ３とし、またバイアスＦ
６は判定器１５の動作後加算器１７に入力されないこと
を考えると、速度負荷制御信号Ｆ７は第２図のようにな
る。

以上から、タービン速度Ｃがｆ２からｆ３の範囲では、
速度負荷制御信号Ｆとして高値選択器１２および低値選
択器１３によって速度負荷制御信号Ｆ２が選択され、タ
ービン速度がｔ３よりも大きくなると速度負荷制御信号
Ｆ７が、Ｌ２よりも小さくなるため、低値選択器１３に
より速度負荷制御信号Ｆとして選択される。なお、ター
ビン速度Ｃがｆ２以上においては圧力制御信号Ｅは第２
図の位置を示すため、加減弁流量要求信号としては低値
選択器２４により速度負荷制御信号Ｆが選択される。

上述したように本実施例によれば、負荷設定値Ｈが１０
　ｔ　、　Ｊｌａ　２と異なる場合においても、系統周
波数の上昇に伴って加減弁４が絞り込まれ、バイパス弁
１０が全開となった時点つまり第２図中の加減弁流量要
求信号りが１２となった時点で、速度調定率を切換え加
減弁４の開度を一定に保ち、系統周波数がｔ３までつま
りタービン速度Ｃがｆ３まで上昇した時点で、再度速度
調定率を切換え加減弁４の絞り込みが行なわれることに
なる。

従って、系統周波数上昇時にバイパス弁１０が全開とな
る時点で加減弁４の開度を発電プラントの許容し得る周
波数まで一定とすることにより、タービン入口蒸気圧力
を一定に保つことができる。

また、系統周波数の異常上昇によってタービン入口圧力
高から蒸気発生器１停止に到るのであるが、この停止に
到る上限周波数が本実施例では従来よりも高い値となる
ため、発電プラント停止頻度を減少すなわち稼動率を向
上させることができる。

ざらに、その制御方式としてバイパス弁容量を有効的に
生かすことができる。

「発＾果］ 以上説明したように本発明によれば、蒸気発生器で発生
した蒸気のタービンへの流入量を制（財）する加減弁と
、前記蒸気発生器で発生した蒸気のうちタービンへ流入
しない蒸気の復水器への流入量を制御するバイパス弁と
、主蒸気圧力と設定圧力との比較結果ならびにタービン
速度と設定速度との比較結果に基づいて前記加減弁およ
びバイパス弁の開度を制御することによりタービン速度
およびタービン入口蒸気圧力を制御する制御装置とを備
えて構成されるタービン制御装置において、系統周波数
上昇時、上記バイパス弁が全開するまでは当該系統周波
数の上昇に応じて一定の速度調定率で前記加減弁の開度
を絞り込み、上記バイパス弁が全開したならば速度調定
率を切換え、上記系統周波数の上昇が許容値を超えるま
での間は上記加減弁の開度を一定に保持する手段を備え
るようにしたので、タービン発電機および発電所内設備
の許容し得る周波数までの系統周波数異常上昇に対し、
発電所を停止させることなく安全に運転を継続して電力
系統の健全性を保つことが可能な極めて信頼性の高いタ
ービン制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図および第３図は同実施例における作用を説明するため
の特性図、第４図は一般的な発電プラントの主管系統を
示すブロック構成図、第５図は従来のタービン制御装置
の一例を示すブロック構成図、第６図は第５図における
作用を説明するための特性図、第７図は従来のタービン
制御装置の一例を示すブロック構成図、第８図は第７図
における関数発生器の入出力特性を示す図、第９図は第
７図における作用を説明するための特性図である。 １・・・蒸気発生器、２・・・主蒸気管、３・・・圧力
センサ、４・・・加減弁、５・・・タービン、６・・・
速度センサ、７・・・発電機、８・・・しゃ断器、９・
・・系統、１ｏ・・・バイパス弁、１１・・・復水器、
１２・・・高値選択器、１３．２４・・・低値選択器、
１４．２１．２２・・・増幅器、１５・・・判定器、１
６．１７，２５．２６゜２７．２８・・・加算器、２ｏ
・・・圧力設定器、２３・・・負荷設定器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの流入量を制御
   する加減弁と、前記蒸気発生器で発生した蒸気のうちタ
   ービンへ流入しない蒸気の復水器への流入量を制御する
   バイパス弁と、主蒸気圧力と設定圧力との比較結果なら
   びにタービン速度と設定速度との比較結果に基づいて前
   記加減弁およびバイパス弁の開度を制御することにより
   タービン速度およびタービン入口蒸気圧力を制御する制
   御装置とを備えて構成されるタービン制御装置において
   、系統周波数上昇時、前記バイパス弁が全開するまでは
   当該系統周波数の上昇に応じて一定の速度調定率で前記
   加減弁の開度を絞り込み、前記バイパス弁が全開したな
   らば速度調定率を切換え、前記系統周波数の上昇が許容
   値を超えるまでの間は前記加減弁の開度を一定に保持す
   る手段を備えて成ることを特徴とするタービン制御装置
   。