JPS622123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、蒸気タービンへの入口蒸気圧力低下
による冷気もしくは水の流入を防止するために前
記入口蒸気圧力が所定値よりも低下した時蒸気加
減弁を絞り込む入口蒸気圧力低下防止制御装置を
設けた蒸気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〕

火力発電プラントにおけるボイラ故障や地熱発
電プラントにおけるフラツシヤ井戸側の故障によ
つて蒸気タービンの入口蒸気圧力が急激に低下す
る場合があり、この圧力低下が起こると蒸気ター
ビンに冷気もしくは水が流入するおそれがある。
この冷気もしくは水の流入を防止するために前述
の入口蒸気圧力低下防止制御装置（以下これを
「IPR」と称する）を設けることはすでに提案さ
れている。

このIPRは、蒸気タービンの入口蒸気圧力を一
般的には主蒸気止め弁の前の配管部分で検出し、
その検出圧力が所定値よりも低下したら蒸気加減
弁を絞り込む信号を発し、蒸気加減弁を絞り込ん
でも圧力が回復しない場合はさらにそれ以下のあ
る所定値までの圧力低下により蒸気加減弁を無負
荷開度まで絞り込むようにするもので、その一具
体例を第１図に示す。

第１図においてまず主系統を説明すればボイラ
１からの主蒸気は主蒸気止め弁２および蒸気加減
弁３を介して高圧タービン４に供給される。蒸気
加減弁３はタービン発電機負荷に見合つた蒸気量
を高圧タービン４に供給する。高圧タービン４で
仕事をした蒸気は再熱器５で加熱され、再熱蒸気
止め弁６およびインタセプト弁７を介して中圧タ
ービン８に流入する。ここで仕事した蒸気はさら
にクロスオーバ管８Ａを介して低圧タービン９に
流入する。低圧タービン９で仕事した蒸気は復水
器１０へと流れ込み、復水される。図示の蒸気タ
ービンはくし形のものであつて、高圧タービン
４、中圧タービン８および低圧タービン９が一軸
上に構成され、その軸出力により発電機１１が駆
動される。

以上の主系統に対して、IPRを含む制御部は次
のように構成されている。まず速度制御部である
が、まず蒸気タービンの軸に直結した速度検出用
歯車１２とその外周面に対向して配設した速度検
出用ピツクアツプ１３とによつてタービン回転速
度に比例した周波数信号を蒸気タービンの実際速
度信号として得る。この周波数信号は周波数／電
圧変換器１４によつて周波数に比例したアナログ
電圧信号に変換される。速度／負荷設定器１５か
らの速度／負荷設定信号と周波数／電圧変換器１
４からのタービン実際速度信号とが加算器１６に
導かれ、両速度の偏差に相当する信号が速度／負
荷偏差信号として出力される。この偏差信号は速
度調定率回路１７およびインタセプト弁調定率回
路２３に導かれる。速度調定率回路１７は入力偏
差信号に基づいて調速率に合つた蒸気加減弁３の
開度を得るための開度信号を作り出し、低値優先
回路１８に入力する。この低値優先回路１８には
さらに負荷制限器１９からの負荷制限信号および
IPR３０Ａからの制限信号も入力され、３入力信
号のうちで最も低値の信号が出力される。この出
力信号は電力増幅器２０によつて電力増幅され、
電油変換器２１に入力される。電油変換器２１に
入力された電気信号は機械的信号に変換され、そ
れにより蒸気加減弁油筒２２のパイロツト弁を操
作し、蒸気加減弁３の開度を所望の開度信号に合
うように制御する。

調定率回路２３は加算器１６からの偏差出力に
基づいてインタセプト弁開度信号を作り出す。こ
の開度信号は電力増幅器２４によつて電力増幅さ
れ、電油変換器２５によつて機械的信号に変換さ
れる。電油変換器２５からの機械的開度信号によ
つてインタセプト弁油筒２６のパイロツト弁が操
作され、要求開度信号に合つた開度にインタセプ
ト弁７が制御される。以上が速度制御部である。

次にIPR３０Ａの部分について説明する。まず
主蒸気止め弁２の入口側で主蒸気圧力Poを圧力
検出器２７によつて検出する。この実際圧力信号
はIPR３０Ａの圧力設定器２８からの設定圧力信
号と共に加算器２９に導かれる。この設定圧力は
一般に主蒸気圧力Poが定格値Ｐ_Rの80％（Ｐ_B）
まで低下した状態で蒸気加減弁３が無負荷開度
CV_N相当となるようにセツトされる。加算器２９
は実際圧力と設定圧力との間の偏差が正の時の
み、すなわち上記設定値の場合は主蒸気圧力Po
が定格値Ｐ_Rの80％（Ｐ_B）以上である時のみ、そ
の偏差信号を出力する。偏差信号は圧力調定率回
路３０に入力される。圧力調定率回路３０は入力
偏差信号に基づいて、主蒸気圧力Poが定格値Ｐ_R
の90％（Ｐ_A）に低下したところで蒸気加減弁３
を全開CVoから絞り始め、80％（Ｐ_B）の圧力で
蒸気加減弁３が無負荷開度CV_Nとなり、それ以下
に圧力が低下しても同一無負荷開度CV_Nを保持す
るような蒸気加減弁開度信号を作り出す（第２図
参照）。この開度信号は蒸気加減弁３を無負荷開
度CV_N以下に絞り込まないようにリミツト回路３
１を通しIPR３０Ａの出力信号として除外回路３
３に入力される。除外回路３３は、主蒸気圧力を
下げてタービンを始動するときIPR３０Ａの上述
の機能を除外する必要があるために設けられてい
る回路部分である。この除外回路３３を通つた蒸
気加減弁開度信号は低値優先回路１８に入力され
る。

第１図のIPR３０Ａの動作を第３図を参照しな
がら説明する。主蒸気圧力Poがt₁時点で低下し始
め、t₂時点で定格値の90％相当値Ｐ_Aまで低下す
るとIPR３０Ａの出力Ａは蒸気加減弁３の開度信
号を全開CVoから減少し始める。t₃時点で出力Ａ
が速度制御部（つまり速度調定率回路１７）ある
いは負荷制限器１９からの制限信号Ｂよりも小さ
くなると低値優先回路１８の作用により出力Ａが
蒸気加減弁３の開度信号となり、蒸気加減弁３の
開度CVは、この時点t₃から減少し始める。この
絞り込み動作によつて主蒸気圧力Poの低下が止
まり、ボイラ側の故障回復等によつて主蒸気圧力
Poが上昇し始めると、IPR３０Ａの出力Ａも増加
し始め、蒸気加減弁開度CVも上昇（すなわち蒸
気加減弁３も開放）していく。t₄時点で出力Ａは
速度制御部あるいは負荷制限器１９からの制限信
号Ｂよりも大きくななり、蒸気加減弁３の開度信
号は出力Ｂに移行し、蒸気加減弁３はこの時点で
動きが止まる。t₅時点で主蒸気圧力Poが90％（Ｐ
_A）に達すると、IPR３０Ａの出力Ａは全開CVo
信号となり、t₆時点で主蒸気圧力Poが定格値に到
達し、以後この状態を継続する。

〔背景技術の問題点〕

第１図に示す従来のIPR３０Ａは蒸気加減弁３
の入口蒸気圧力に応じて蒸気加減弁３を直線特性
で絞り込むものであり、入口蒸気圧力が回復すれ
ば当然蒸気加減弁３を開くことになる。しかし、
蒸気加減弁３の入口蒸気圧力の低下はボイラやフ
ラツシヤタンクあるいは他の装置部分の故障によ
つて生ずる場合が多く、そのような場合、故障原
因を明らかにしないままで圧力の回復と共に蒸気
加減弁３を開いて蒸気タービンの負荷を増加させ
たのでは再度同様なトラブルを繰返すおそれがあ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述の欠点を除去し、入口蒸気
圧力の低下に際してIPRの作用により蒸気加減弁
を絞り込んだ後、圧力が回復したときに生じ得る
上述のトラブルを未然に防止し得る蒸気タービン
制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、蒸気ター
ビンの入口蒸気圧力が低下した時、IPRによつて
蒸気加減弁を無負荷開度まで絞り込むための構成
はそのままとし、その後入口蒸気圧力が回復して
もIPRの機能を無効として蒸気加減弁を無負荷開
度に保持し、入口蒸気圧力低下の原因を究明して
問題が無いと判断された時に手動で蒸気加減弁を
開き、元の正常運転状態に復帰させるようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

第４図および第５図は本発明の一実施例を示す
ものである。ここで第１図と同じ構成部分は同じ
符号で示されている。第４図は装置の全体構成を
ブロツク図で表現したものであり、第５図はその
要部の、より詳細な回路構成を示すものである。
この装置の特徴は、IPR３０Ａの出力段をなすリ
ミツト回路３１と除外回路３３との間に低値優先
回路３２を介挿し、この低値優先回路３２にリミ
ツト回路３１の出力信号のほかに後述の自動追従
回路３４Ａの出力信号を入力し、両入力信号のう
ちの低値すなわち低レベルのものを除外回路３３
に導くようにしたことにある。

IPR３０Ａにおいては、定電圧源２８ａおよび
その定電圧を分圧するポテンシヨメータ２８ｂか
ら成る圧力設定器２８から電圧の形で与えられる
設定圧力信号と、圧力検出器２７からの検出信号
との偏差の信号が加算器２９を介して圧力調定率
回路３０に入力される。加算器２９および圧力調
定率回路３０は演算増幅器３０ａを中心として一
体的に構成され、演算増幅器３０ａとその入力側
に設けられた演算抵抗２９ａ，２９ｂ、帰還回路
に設けられた演算抵抗３０ｂ、および出力側に設
けられたインバータ３０ｃから成つている。演算
増幅器３０ａおよび演算抵抗２９ａ，２９ｂ，３
０ｂによつて両入力の偏差をもとにして圧力調定
率の演算を行う。リミツト回路３１は蒸気加減弁
全開（第２図CVo）および無負荷開度（第２図
CV_N）のレベルを設定するのに用いられる。リミ
ツト回路３１の出力信号は低値優先回路３２に入
力されるが、この低値優先回路３２へのもう一つ
の入力を得るために自動追従回路３４Ａが設けら
れている。

この自動追従回路３４Ａでは、まず演算増幅器
３４ｄと加算入力用演算抵抗３４ａ，３４ｂ、帰
還回路に設けられた演算抵抗３４ｃ、および演算
抵抗３４ｂに直列に設けられたインバータ３４ｅ
により加算器３４が構成され、ここでIPR３０Ａ
の出力信号つまりリミツト回路３１の出力信号と
後述の積分器４０の出力信号との差が演算され
る。その演算結果を表わす信号は互いに並列に接
続されたブレーク接点３５，３６を介して加算器
３７の一方の入力端に導かれ、その他方の入力端
には手動設定器３９からの圧力設定信号が手動ス
イツチ３８（例えば押しボタンスイツチ）を介し
て導かれる。手動設定器３９は、圧力設定器２８
と基本的には同一構成を持つており、定電圧源３
９ａとその定電圧を分圧するポテンシヨメータ３
９ｂとから成つている。加算器３７および積分器
４０は演算増幅器４０ａを中心とし、それに加算
入力用演算抵抗３７ａ，３７ｂおよび積分コンデ
ンサ４０ｂを付加して構成されている。

積分器４０の出力信号は、すでに述べたように
加算器３４に導かれると共に、自動追従回路３４
Ａの出力として低値優先回路３２の第２の入力と
して用いられ、さらに比較器４１の第１の入力と
して用いられる。比較器４１の第２の入力として
リミツト回路３１の出力信号が用いられる。比較
器４１は、積分器４０の出力とリミツト回路３１
の出力とを比較し、後者が前者よりも小さいとき
は接点３５を閉じたままとし、主蒸気圧力が上昇
し、リミツト回路３１の出力が増加し始めると前
者よりも後者の方が大きくなることにより接点３
５を開く。

接点３６は比較器４２によつて開閉制御され
る。比較器４２は、低値優先回路３２の出力と速
度調定率回路１７の出力とを比較し、後者よりも
前者の方が大きければ接点３６を閉じ、その逆の
場合は接点３６を開く。

第４図および第５図の装置の動作を接点３５，
３６の動作に着目してまとめると次のようにな
る。

（モード１） 主蒸気圧力Poが定格値の90％（Ｐ
_A）以上でリミツト回路３１の出力が上限値に
あるとき、すなわちIPRが実質的に働かない場
合は、接点３５，３６ともに閉じており、積分
器４０はリミツト回路３１の出力に等しくなる
ように追従動作する。

（モード２） 主蒸気圧力Poが定格値の90％（Ｐ
_A）以下に低下し、リミツト回路３１の出力が
速度制御部の速度調定率回路１７または負荷制
限器１９からの制限信号よりも小さくなると比
較器４２によつて接点３６が開かれる。しか
し、この状態でも、積分器４０を含む追従回路
が動作している限り積分器４０の出力がリミツ
ト回路３１の出力よりも小さくなることはない
ので、接点３５は閉じたままであり、積分器４
０はリミツト回路３１の出力に追従し続ける。

（モード３） 主蒸気圧力Poが回復し、リミツト
回路３１の出力が増加方向に変化すると積分器
４０の出力はリミツト回路３１の出力よりも小
さくなり、比較器４１は接点３５を開く。これ
により積分器４０の入力が断たれることになる
ので、積分動作は停止する。そのため低値優先
回路３２および１８の出力信号は積分器４０の
出力信号に等しくなり、蒸気加減弁３の開度を
絞つたままの一定状態に保つことになる。

（モード４） 主蒸気圧力が回復し、手動によつ
て蒸気加減弁を開く場合は、手動スイツチ３８
を閉じる。手動スイツチ３８を閉じている間は
積分器４０が積分動作をし続け、蒸気加減弁３
は積分器４０の出力に従つて徐々に開く。

（モード５） 積分器４０の出力が速度制御部の
速度調定率回路１７からの制限信号、あるいは
負荷制限器１９からの制限信号よりも大きくな
ると、低値優先回路１８の作用により、蒸気加
減弁３の開度信号は速度調定率回路１７あるい
は負荷制限器１９からの制限信号へと移行し、
この状態で比較器４２は接点３６を閉じ、積分
器４０は加算器３４の出力に追従動作し始め
る。積分器４０の出力とリミツト回路３１の出
力とが等しい状態になると、比較器４１は接点
３５を閉じ、これで正常運転時の状態に回復す
る。

第４図および第５図の装置における主蒸気圧力
低下時の動作は第１図の装置の動作と同一であ
り、したがつて、主蒸気圧力Po、出力Ａ、出力
Ｂおよび蒸気加減弁３の開度CVの相互関係は第
６図に示す通り、時点t₁，t₂，t₃を経てそれぞれ
極小値となるところまでは第３図と同一である
（モード２参照）。しかし、ｔ´_４時点で主蒸気圧力
Poが回復し始め、それに応じてIPR３０Ｂの出力
Ａが増加し始めても積分器４０の動作は停止して
いるので、蒸気加減弁の開度信号は積分器４０の
出力Ｃとなり（モード３参照）、ｔ´_５時点で主蒸気
圧力Poは定格値の90％（Ｐ_A）まで回復し、出力
Ａは蒸気加減弁100％開度信号（CVo）となる。
ｔ´_６時点で手動スイツチ３８を閉じて積分器４０
を積分動作させ、蒸気加減弁開度信号を増加させ
る（モード４）。t₇時点で積分器４０の出力Ｃが
速度制御部あるいは負荷制限器１９からの制限信
号Ｂに達すると蒸気加減弁３の開度信号は出力Ｂ
に移行する。この時点から積分器４０の出力Ｃは
IPR３０Ｂの出力に追従し始め、t₈時点で追従動
作が完了する（モード５）。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、蒸気ター
ビンに供給される主蒸気圧力の低下によりいつた
ん蒸気加減弁を絞り込むと、以後主蒸気圧力が回
復しても蒸気加減弁を絞り込んだ状態に保持する
ことができ、その間に圧力低下の原因を究明し、
問題ないことを確認した上で、主蒸気圧力を確認
しながら蒸気加減弁を開くことができ、したがつ
て、ボイラやフラツシヤの故障等によつて起こり
得る冷気や水の蒸気タービンへの流入を防止し、
かかる冷気や水の流入による二次災害を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の入口蒸気圧力低下防止制御装置
付蒸気タービン制御装置のブロツク図、第２図は
第１図における入口蒸気圧力低下防止制御装置の
特性を示す線図、第３図は第１図の装置の動作特
性を説明するための線図、第４図は本発明の一実
施例を示すブロツク図、第５図は第４図の装置の
要部の具体構成例を示す結線図、第６図は第４図
の装置の動作特性を説明するための線図である。 ３……蒸気加減弁、４……高圧タービン、３０
Ａ……入口蒸気圧力低下防止制御装置、１３……
速度検出用ピツクアツプ、１５……速度／負荷設
定器、１６，２９，３４，３７……加算器、１７
……速度調定率回路、１８，３２……低値優先回
路、１９……負荷制限器、２７……圧力検出器、
２８……圧力設定器、３０……圧力調定率回路、
３１……リミツト回路、３３……除外回路、３４
Ａ……自動追従回路、３５，３６……ブレーク接
点、３８……手動スイツチ、３９……手動設定
器、４０……積分器、４１，４２……比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気タービンが所定の回転速度となるような
   蒸気加減弁開度信号を出力する速度制御回路と、
   入口蒸気圧力の低下による蒸気タービンへの冷気
   もしくは水の流入を防止するために前記入口蒸気
   圧力が所定値よりも低下した時に蒸気加減弁を絞
   り込む制御信号を出力する入口蒸気圧力低下防止
   制御装置とを備えた蒸気タービン制御装置におい
   て、前記入口蒸気圧力が低下して回復した時に前
   記入口蒸気圧力低下防止制御装置による前記蒸気
   加減弁の開動作を阻止する第１の手段と、前記入
   口蒸気圧力の回復時に、絞り込まれた蒸気加減弁
   を手動制御により開くための第２の手段とを設け
   たことを特徴とする蒸気タービン制御装置。 ２ 前記第１の手段は、前記入口蒸気圧力低下防
   止制御装置の出力制御信号を記憶する積分器を含
   む自動追従回路と、この自動追従回路に記憶され
   た信号と前記入口蒸気圧力低下防止装置の出力制
   御信号とのうちの低値の信号を通過させる第１の
   低値優先回路とを含んでおり、この第１の低値優
   先回路の出力信号と速度制御回路からの蒸気加減
   弁開度信号と負荷制限器からの制限信号とのうち
   の最低値の信号を通過させる第２の低値優先回路
   の出力信号により蒸気加減弁の開度を制御するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気
   タービン制御装置。 ３ 前記第１の手段は、前記積分器の入力側に直
   列に設けられた第１のブレーク接点と、この第１
   のブレーク接点に並列に接続された第２のブレー
   ク接点と、前記入口蒸気圧力低下防止制御装置の
   出力信号のレベルと前記自動追従回路に記憶され
   た信号のレベルとを比較し、前者が後者よりも高
   い時に前記第１のブレーク接点を開路する第１の
   比較器と、前記第１の低値優先回路の出力信号レ
   ベルと前記速度制御回路の出力信号レベルとを比
   較し、前者が後者よりも低い時に前記第２のブレ
   ーク接点を開路する第２の比較器とを含んでお
   り、前記第１のブレーク接点と第２のブレーク接
   点とが共に開路することにより前記積分器の積分
   動作が停止して前記自動追従回路の自動追従機能
   が停止されるようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の蒸気タービン制御装置。