JPS62258106A - タービンバイパス系統 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は出力発電プラント及びガスタービンと蒸気ター
ビンの複合サイクルプラントのタービンバイパス系統の
減温制御装置で、減温制御の１手段として、タービンバ
イパス弁の開度信号を制御装置にとり込む場合の制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

火力発電プラント及びガスタービンと蒸気タービンの複
合サイクルプラント（以下単に複合サイクルプラントと
略）では蒸気発生装置であるボイラと蒸気タービンとの
マツチングを図り、プラントの運用性を高めるため、タ
ービンバイパス系統が設置される場合が多い、タービン
バイパス系統はボイラで発生した蒸気をタービンに導入
できない場合、その余剰蒸気（発生蒸気の一部又は全量
）を直接復水器にバイパスさせる機能を有する。タービ
ンバイパス系統にはバイパス蒸気量を制御するタービン
バイパス弁と復水器への流入蒸気の温度を下げるための
減温器が設置される。一般的には復水器の受入条件とし
て、蒸気を飽和点近くまで減温するよう要求される場合
が多い。この減温の制御方法には各種の方法があるが、
主なものは。

（１）減温後の蒸気温度を一定に保つように注水量を制
御する方法、（２）減温後の蒸気温度は制御せず単に蒸
気温度を規定値以下に下げるため注水弁を０Ｎ−ＯＦＦ
操作する方法、（３）減温後の蒸気温度を一定値には制
御しないができるだけこれに近い状態とするためタービ
ンバイパス弁前側の蒸気圧力・温度及び弁開度等の信号
により注水弁を予め定めた演算（制御）手段により制御
する方法、等である タービンバイパス弁の開度信号によって注水弁を制御す
る公知例としては、実開昭６０−１５２００４号公報が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕 前記（１）の制御方法は一般に減温後の蒸気温度を検出
し、制御目標値との偏差より制御演算して注水弁開度を
制御する方式がとられるが、タービンバイパス弁が急開
した場合には注水が遅れる現象があり、これに対処する
ため、制御装置にタービンバイパス弁の開度信号をとり
込み、これに対応して注水弁を所定開度まで強制的に開
く手段を追加する方法が試みられている。しかし、この
タービンバイパス弁開度に基く注水弁の強制間は蒸気タ
ービンが全負荷をとっている時トリップし蒸気タービン
負荷が低い時点でのタービントリップ時及びプラント起
動停止時等におけるタービンバイパス運転時等には注水
量が過度になる問題点を有していた。減温器に過度の注
水がなされると余剰水はドレンとなって復水器に注入し
、二ローション発生の要因ともなり好ましくない。

本発明の目的は上記の問題点を解決する制御装置を提供
することにある。特に制御装置への入力信号を増加する
事なくこれを達成することにある。

具体的には前記（３）の制御方式と組合わせれば、−タ
ービンバイパス弁前側の蒸気圧力及び蒸気温度の入力を
追加する必要があるが、これを入力することなく・これ
に近似の制御性を得ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

タービンバイパイ弁統が運転されるのは主にプラント起
動・停止時と蒸気タービンの負荷遮断時である。タービ
ンバイパス弁前側の蒸気条件（圧このため、同一タービ
ンバイパス弁開度における必要注水量は負荷遮断時に比
べ起動時は１１５〜１／２程度に低下する。起動待必要
注水量が低下する原因の１つは蒸気温度が低い事による
が、蒸気圧力の低下によりタービンバイパス弁部の差圧
が低下し、相対的にタービンバイパス弁の弁開度が増加
する事にも起因している。この現象は変圧プラントで部
分食荷時蒸気圧力を低下させた場合にも生ずる。

必要注水量が同一タービンバイパス弁開度に対し、起動
時と負荷遮断信号巾に異る事に対処するため、タービン
バイパス弁開度信号に応じて、注水弁を強制的に開く開
度を複数回に分割して開き、過度の注水をさけるように
したものである１例えば、１００％負荷遮断時、タービ
ンバイパイ弁が９０％開の時注水弁が８０％開必要なの
に対し。

起動時には同一タービンバイパス弁開度（９０％−開）
に対し、注水弁必要開度は２０％であると仮゛一定する
。この場合、通常のタービンバイパス運転時には起動用
の注水弁開度を強制間し、負荷遮断時タービンバイパス
弁が急開した時にはタービンバイパス弁が開き始めた後
、短時間内に減温器後の蒸気温度が急上昇する現象を利
用して、ロジックより負荷遮断信号を作り、この信号に
より、負荷遮断時の注水必要増分（タービンバイパス弁
９０％の時には、残り６０％（＝８０％−２０％））を
加算するようにする。これによって、従来、単にタービ
ンバイパス弁開度信号により負荷遮断時必要注水弁開度
分も強制間したのに比べ、起動時の注水量は大巾に低下
し、過度の注水流入を防止できる。

また、負荷遮断信号は外部より入力すれば、簡単に得ら
れるが、設備費の増加となるので、本発明においては、
前述のように負荷遮断時には減温器後の蒸気温度が急上
昇する現象を利用してロジック的に制御装置内で負荷遮
断信号を作り、入力信号の点数を増加する事なく所期の
目的を果す方法を確立した。

、〔作用〕 タービンバイパス減温制御に対し減温器後流の蒸気温度
を一定に制御するためのフィードバック制御を構成し、
タービンバイパス弁急開時の注水遅れを補償するため、
タービンバイパス弁開度に応じ注水弁を強制的に開く先
行制御を付加したものにおいて、注水弁の先行制御によ
る弁開分も複数回に分割する手段を採用したことにより
、プラント起動時における運用時にも注水量も適切にお
さえ、温度の注水が流入するのを防止できる。負荷遮断
時には先行制御分としての注水弁開度増を行い注水遅れ
を防止する。尚、負荷遮断信号はタービンバイパス弁が
開き始めてから短時間内に減温器後流の蒸気温度が上昇
する現象により、制御装置内のロジックによりこれを作
り出しているため、外部よりの信号として入力する必要
はなく、設備費の増加を防止している。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第６図はタービンバイパス系統を有する火力発電）プラ
ントの構成を示す系統図である。本発明は火力発電プラ
ントの他、複合サイクルプラントにも適用されるが、こ
こでは火力発電プラントを例にとって説明する。

蒸気発生装置であるボイラ１によって蒸気が発生され、
主塞止弁２及び加減弁３を介して高圧り、−ビン４に送
られ、蒸気のもつエネルギーを回転エネルギーに変換し
仕事をする。高圧タービン４を出た蒸気は高圧排気逆止
弁５を介して、再びボイラ１に送り戻されて再加熱され
るにの再熱蒸気は再熱蒸気管６に設置された再熱蒸気弁
７を介して中圧タービン８．低圧タービン９に順次送ら
れ仕事をする。仕事を終えた蒸気は復水器１０で冷却し
て凝縮させ、復水を得る。復水は復水ポンプ１１で昇圧
され、給水加熱器、脱気器、給水ポンプ（図示省略）等
を介してボイラーに送られる。

ボイラーの発生蒸気は高圧タービンバイパス弁１２を介
して、高圧排気逆止弁５の下流側にバイパスすることが
できるように高圧タービンバイパス系統系統が設けられ
ている。この高圧タービンバイン 、ヘス弁１２は蒸気変換弁が採用されることが多く。

注水弁１３を介して減温用水を弁部にとり込み、高圧タ
ービンで仕事を終えた蒸気と同等の温度まで減温する。

この系統を一般に高圧タービンバイパス系統と呼んでい
る。

また、ボイラーで再熱された蒸気は再熱蒸気管６より分
岐して中圧タービン８及び低圧タービン９をバイパスし
て直接復水器１に導入することができるように低圧ター
ビンバイパス系Ｍ（本発明では、蒸気発生装置よりの蒸
気を直接復水器に導入するタービンバイパス系統を発明
の対象としているので、この低圧タービンバイパス系統
を単にタービンバイパス系統と呼んでいる）が設置され
ている。この系統には蒸気量を加減するためのタービン
バイパス弁１４とその蒸気を減温するための減温器１５
が直列に設置されている。また復水器１の内部には、エ
ネルギーダンパ１６を設け、バイパス蒸気が復水器内の
他の構造物を損傷しないようにしている。減温器１５に
は復水ホンブ１′１の吐出側より復水を抽出して注水弁
１７を介□して減温用冷却水を導入するようになってい
る。

タービンバイパス弁１４は再熱蒸気管６の系統の圧力を
圧力検出器２１で検出し、タービンバイパス弁制御装置
２２を介して制御される。タービンバイパス弁制御装置
２２はプラント起動時のボイラとタービンの蒸気条件の
マツチング、通常運転時の過大圧力防止、蒸気タービン
トリップ時の緊急開等各種の機能をもつものが設置され
る場合が多い。

タービンバイパス系統の減温制御は減温器１５の後流側
の温度を温度検出器２３にて検出し、タービンバイパス
減温制御装置２４を介して、注水弁１７を制御する方式
がとられている。尚、タービンバイパス弁１４急開時の
注水遅れを補償するため、タービンバイパス弁制御装置
２２の出力信号をタービンバイパス減温制御装置２４の
入力信号としてとり込んでいる。

第１図は第６図のタービンバイパス減温制御装置ｌ！２
４の制御ロジックを示す系統図であり、本発明の一実施
例を示す。

温度検出器２３（第６図）で検出した減温後蒸気温度を
減算器３１にとり込み、制Ｗａ定値をセットした信号発
生器（ＳＧ）３２よりの値より減算し設定値に対する温
度偏差Ｔｅを求める。これを制御演算器（ＰＩＤ）３３
に送り、比例、積分。

微分の制御動作演算を行い、注水弁１７への開度指令信
号を出力する。これによって注水弁１７の弁開度が調節
され、注水量が増減し、減温器の後流での蒸気温度が変
化する。この制御ループはフィードバック制御を構成し
ているが、タービンバイパス弁１４が急開した時には減
温器後流で温度検出した後、所定の制御演算により注水
弁１７を開くため、注水遅れを生ずる開運がある。この
ため、タービンバイパス弁開度信号（第６図の場合はタ
ービンバイパス制御装置２２よりのタービンバイパス弁
１４への開度指令信号を入力しているが、タービンバイ
パス弁１４に弁開度発信器を取付し、実弁開度信号を入
力する場合もある）を入力し、タービンバイパス弁開度
に応じた必要注水弁開度を先行的に開く手段がとられて
いる。

タービンバイパス弁開度信号により第１段先行開信号発
生器（ＦＧｌ）４１で第３図に示す注水弁先行量開度信
号を作る。これはプラント起動時に必要とする注水弁開
度を先行的に与えるものである。同様に第２段先行開信
号発生器（ＦＧｚ）４２にて第４図に示す負荷遮断時注
水弁先行間増分の信号を作る。第５図（Ｆ　Ｇｘ＋　Ｆ
　Ｇｚ）は第３図（ＦＧＩ）と第４図（ＦＧＺ）の合計
出力を表すす図で、負荷遮断時の注水尖先行間開度を示
す。注水弁１７の必要弁開度はタービンバイパス弁１４
の流量特性（弁開度に対する流量の増加特性）や流水弁
１７の流量特性またこれ等の弁筒後の運転圧力等システ
ム運転条件により変化するが、本図では簡単にタービン
バイパス弁９０％開の時、注水弁８０％開が必要とし、
その他の弁開度に対してはこれに比例するものとした。

第４図（ＦＧｚ）は第５図（ＦＧ工＋ＦＧｚ）より第３
図（ＦＧＩ）分を差引いたものとしてこれを定めている
。

一方、タービンバイパス弁開度信号と減算器３１の出力
である温度偏差Ｔｓを入力して負荷遮断信号発生器４３
（詳細は第２図により後述）にて負荷遮断信号を作りこ
れを出力する。切替器（Ｔ１）４５は負荷遮断信号存在
時には第２段先行開信号発生器（ＦＧｚ）４２の出力を
とり込み、負荷遮断信号不存時にはＯ信号４４をとり込
んでこれを出力する。加算器（Σ１）４６では第１段先
行開信号発生器（ＦＧｚ）４１の出力と切替器（Ｔ１）
４５よりの出力を加算して、これを出力する。これによ
って、加算器（Σ工）４６の出力は通常時には第１段先
行開信号器（ＦＧｚ）４１の出力である第３図のプラン
ト起動時の注水弁先行量開度信号を出力し、負荷遮断時
には第２段先行開信号発生器（ＦＧｚ）４２の出力であ
る第４図の負荷遮断時注水弁先行開増分を追加加算して
出力し、負荷遮断時の必要注水弁開度（第５図）を確保
する。

加算器（Σ１）４６の出力は加算器（Σｚ）５１に送ら
れ、制御演算器（ＰＩＤ）３３の出力と加算される。加
算器（Σ２）５１の出力は手動操作時の操作信号５３と
の切替器（Ｔｚ）５２を介して注水弁１７への弁開指令
信号として送られる。尚、切替器（Ｔｚ）５２の出力は
制御演算器（Ｐ　Ｉ　Ｄ）３３にもタイバツクライン５
４にて接続し１手動操作時や負荷遮断信号がリセットし
注水弁１７への弁開指令信号が大巾に変化しようとした
時、急激な変化をやわらげバンプレスに移行させる機能
はもたせている。また、弁開指令信号が０〜１００％の
制御範囲を大巾に逸脱しないようリセットワインドアッ
プ防止の機能も付加している。

第２図は第１図の負荷遮断信号発生器４３の詳細を示す
ロジック図である。

減温後の蒸気温度偏差Ｔｏを入力して、スイッチ６１に
よりＯ’Ｃ以下（減温後蒸気温度が制御設定値以上）で
ＯＮの信号を作る。タービンバイパス弁開度信号を入力
して、スイッチ６２により１％以上でＯＮの信号を作る
。この信号を時限後ＯＦＦ回路６６（瞬時ＯＮで時限後
０ＦＦ）に送る。時限後ＯＦＦ回路６６はタイマ６３と
ＮＯＴ回路６４とＡＮＤ回路６５で構成される。スイッ
チ６２の出力信号をタイマ６３に送り２０秒後にＯＮす
る信号を得る。この信号をＮＯＴ回路６４を介して出力
するとスィッチ６２ＯＮ後２０秒間ＯＮする信号を得る
。スイッチ６２の出力信号とＮＯＴ回路６４の出力信号
をＡＮＤ回路６５を介して出力するとスイッチ６２ＯＮ
（タービンバイパス弁開）で瞬時ＯＮし、２０秒後にＯ
ＦＦする信号を得る。すなわち、時限後ＯＦＦ回路６６
の出力はタービンバイパス弁開度２０秒間ＯＮの出力を
出す、この出力信号とスイッチ６１の出力信号をＡＮＤ
回路６７に送る。ＡＮＤ回路６７の出力信号がＯＮとな
るのはタービンバイパス弁１４が開き始めてから２０秒
以内に減温後の蒸気温度がタービンバイパス減温制御の
設定温度に達する事を意味し、これによって負荷遮断が
発生した事を判断する一ＡＮＤ回路６７の出力信号ＯＮ
を負荷遮断信号として、ホールド回ｗＩ７１で信号保持
する。ホールド回路７１はＯＲ回路６８とワイプアウト
回路６９とワイプアウト回路の出力信号をＯＲ回路６８
に帰環させる信号帰環ライン７０にて構成される。一方
、タービンバイパス弁開度信号をスイッチ７２に送り、
０％以下でＯＮする信号を作る。ホールド回路７１で信
号保持した負荷遮断信号はスイッチ７２のＯＮ信号にて
リセットしワイプアウト回路６９で信号を０ＦＦ）する
。

すなわち、負荷遮断信号はタービンバイパス弁１４が全
開に復帰した時点でこれをリセットする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービンバイパス弁の開度信号に応じ
て注水弁を先行量する時、これを複数回に分けて弁を開
くようにしたので、常に適切な注水量を注入することが
でき、過度の冷却水が注入されるのを防止する効果があ
り、これによってタービンバイパス系統の運転がより安
全にできるようになる。

また、タービンバイパス弁開度信号と減温器の蒸気温度
の信号により、負荷遮断信号を作り出し。

これによって前記注水弁の先行量を段階的に行うように
したので、新たな入力信号の追加が不要となり、設備費
低減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すタービンバイパス減温
制御装置の制御ロジックを示す系統図、第２図は負荷遮
断信号発生器の詳細を示すロジック図、第３図、第４図
、第５図は注水弁先行量を２段階で与えた場合の弁開特
性図、第６図はタービンバイパス系統を有する火力発電
プラントの構成を示す系統図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気発生装置とその発生蒸気のエネルギーを回転エ
   ネルギーに変換する蒸気タービンとその蒸気タービンで
   仕事を終えた排蒸気を冷却して凝縮させ復水を得る復水
   器を備えた発電プラントにおいて、蒸気発生装置より蒸
   気タービンへの蒸気配管より分岐して、直接復水器へ蒸
   気を導くタービンバイパス系統を設け、その配管ライン
   にタービンバイパス弁とこれと直列的に減温器を設け、
   減温制御の１手段として、タービンバイパス弁の定開度
   の信号またはタービンバイパス弁の開度指令信号を制御
   装置にとり込み、タービンバイパス弁の開度信号に応じ
   減温器への冷却水流量を調整する注水弁の開度を制御す
   るようにしたタービンバイパス減温制御装置において、
   タービンバイパス弁の開度信号に応じ注水弁の開度を複
   数段階に分けて増加させる信号を作る演算器を備えたこ
   とを特徴とするタービンバイパス減温制御装置。