JPS6227243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抽気タービンの限界制御運転時の制
御方法の改良に関する。

従来の抽気タービンの通常の制御方法および低
圧蒸気加減弁が全閉となる限界運転時の制御方法
を、第１図に示す系統図によつて説明する。同図
において、１は高圧タービン、２は低圧タービ
ン、３は低圧タービン２の排気ライン、４は発電
機、５は高圧蒸気加減弁、６は低圧蒸気加減弁、
７は抽気ライン、８はタービン主軸に連結された
調速機、ｎは該タービン主軸の回転数で、該調速
機８はその回転数に応じて調速制御一次信号P₁を
調速制御二次信号P₂に変換し、該調速制御二次信
号P₂（以下単に調速制御信号という。）が、上記
高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６に伝え
られ、それらの各蒸気加減弁５，６を同時に開方
向又は閉方向に作動させるようになつている。な
お、９は上記抽気ライン７に接続された抽気レギ
ユレータを示す。更に抽気ラインは、抽気レギユ
レータ９からの抽気制御信号Ｐ_A，Ｐ_Bによつても
制御される。

いま、工場側が抽気ライン７の蒸気をより多く
使用するようになると、この蒸気量は増大し、こ
の抽気ライン７の蒸気圧力は低下するので、この
抽気圧力をほぼ一定に制御するために、抽気レギ
ユレータ９は、高圧蒸気加減弁５を開方向へ、低
圧蒸気加減弁６を閉方向へ作動させる抽気制御信
号Ｐ_A，Ｐ_Bを発する。これにより抽気ライン７へ
流れる蒸気量は増大され、抽気圧力の低下は微量
となり、ほぼ一定に保つ制御動作が行なわれる。
こうして、抽気ライン７の蒸気流量の増加分だけ
抽気蒸気は増える。（この量はちようど高圧蒸気
加減弁５で増えた蒸気量と、低圧蒸気加減弁６で
減少した蒸気量の和に等しい。）ここで、上記の
如く一応抽気流量増に対する制御動作を完了させ
る。

さらに抽気量を増やす必要が生じると、抽気レ
ギユレータ９は低圧蒸気加減弁６が全閉となるま
では、通常の抽気制御ができる。ここまでは高圧
蒸気加減弁５が開または閉、低圧蒸気加減弁６が
同時に高圧蒸気加減弁５とは反対方向に閉または
開の動作を抽気量の増減に応じて繰り返して、タ
ービン出力をほぼ一定に保ちながら正常な抽気制
御が行なわれる。

従つて、タービン出力を一定に保ちながら抽気
制御を行なうための抽気制御信号Ｐ_A／Ｐ_Bによつ
て、高圧蒸気加減弁５と低圧蒸気加減弁６とを同
時に互いに開・閉逆方向に作動させる。例えば高
圧蒸気加減弁５が開、低圧蒸気加減弁６が閉方向
の場合について説明すると、高圧蒸気加減弁５開
分によつて高圧タービン１の出力が増える。低圧
蒸気加減弁６閉分によつて低圧タービン２の出力
は減るが、これらの出力の増と減の変化がほぼ同
じになるような、高圧蒸気加減弁５と低圧蒸気加
減弁６の開閉量としながら抽気制御が行なわれる
ように計画されている。また、タービン出力を変
える場合は、調速制御信号P₂を変えると高圧蒸気
加減弁５および低圧蒸気加減弁６は、いずれも開
方向または閉方向に同時に作動し、蒸気量もそれ
ぞれほぼ同量増大または減少されるように計画さ
れているから、抽気量を変えることなく、タービ
ン出力を増加または減少できる。（このとき多少
の抽気量の変化はあるが、抽気レギユレータ９が
同時に作動して抽気量は一定に保たれる。）この
ように、調速制御信号P₂によつてタービン出力が
変えられるが、さらにタービン出力を減少させる
必要が生じて、調速制御信号P₂によつて高圧蒸気
加減弁５および低圧蒸気加減弁６をそれぞれ閉方
向に作動させて、タービン出力を減少させ低圧蒸
気加減弁６が全閉となるまでは、通常の調速制御
信号P₂による制御ができる。ここまでは高圧蒸気
加減弁５と低圧蒸気加減弁６が調速制御信号P₂に
よつて同時に閉または開動作をするから、抽気量
を一定に保ちながら正常な調速制御が行なわれ
る。

抽気タービンの抽気制御および調速制御の正常
な作動は前記の如くであるが、低圧蒸気加減弁６
が全閉状態となつて、さらに抽気量を増やす必要
があるときには、抽気レギユレータ９からの抽気
制御信号Ｐ_A／Ｐ_Bによつて、高圧蒸気加減弁５は
開方向に作動できるが、低圧蒸気加減弁６は全閉
であるから作動できないため、タービン出力を一
定に保ちながらの正常な抽気制御はできなくな
る。また、低圧蒸気加減弁６が全閉状態となつ
て、逆にタービン出力を減少させる必要があると
きには、調速制御信号P₂によつて高圧蒸気加減弁
５は閉方向に作動できるが、低圧蒸気加減弁６は
上記と同じく全閉であるから作動できない。この
ため抽気量を一定に保ちながらの正常な調速制御
はできなくなる。これらいずれの場合もここでい
う限界運転状態となる。即ち、低圧蒸気加減弁６
が全閉となり高圧蒸気加減弁５のみが作動できる
運転状態である。

この限界運転状態になると、正常な抽気制御運
転や正常な調速制御運転ができなくなるだけでな
く、後述するように、抽気制御運転や調速制御運
転もできなくなるような制御の不安定状態（以下
ハンチング現象という。）を起す場合がある。こ
のハンチング現象を防止するのが本発明の目的で
ある。このハンチング現象となるのは、第３図中
のタービン性能曲線と限界運転ライン図のＤ〜Ｅ
間のラインである。

第３図に示すタービン性能曲線と限界運転ライ
ン図を参照し限界運転について説明する。同図の
横軸はタービン出力（Ｎ_G）であり、横軸と縦軸
の交点が零出力で、右側が出力の増加側である。
縦軸は高圧タービンの蒸気量（Ｇ_H）であり、縦
軸と横軸の交点が高圧タービン蒸気量零で、上側
が蒸気量の増加側である。タービン最大出力はＡ
〜Ｂ間のラインであり、抽気量零のときのタービ
ン出力と高圧タービン蒸気量の関係はＢ〜Ｃ間の
直線ラインである。抽気量G₁が一定のときのタ
ービン出力と高圧蒸気量の関係は、Ｄ〜A₁間の
ラインであり、抽気量がそれぞれG₂，G₃，G₄と
増大後、一定に保持するときのタービン出力と高
圧蒸気量の関係は、それぞれK₂〜A₂，K₃〜Ａ，
Ｅ〜Ｆ間のラインで示される。低圧タービンへの
蒸気量は高圧タービン蒸気量から抽気量を差し引
いた蒸気量であり、低圧タービンへの蒸気量が同
一であるのは、Ｄ〜Ｅ，F₀〜Ｆ，A₀〜Ａで示さ
れる線上であり、その蒸気量は、Ｂ〜Ｃラインと
交わるD₀点、F₀点、A₀点に相等する高圧タービ
ン蒸気量と同じである。このようにしてタービン
性能曲線が画かれている。低圧蒸気加減弁６が全
閉となる限界運転ラインは、Ｄ〜K₂〜K₃〜Ｅ間
であり、このライン上では高圧タービン蒸気量が
ほぼ全量抽気され、低圧タービンへの蒸気量はタ
ービン内部での洩れ蒸気が流れるだけである。こ
の限界ライン上では、正常な抽気制御運転も正常
な調速制御運転も低圧蒸気加減弁６が全閉のため
できない。

第４図は、高圧蒸気加減弁５を作動させるサー
ボモータ特性曲線である。横軸に調速制御信号P₂
をとり、縦軸に高圧蒸気加減弁サーボモータリフ
トｌ_Hをとる。高圧蒸気加減弁サーボモータを作
動させる抽気制御信号Ｐ_AのそれぞれＰ_A0，Ｐ_A
１，Ｐ_A2，Ｐ_A3，Ｐ_A4が一定のときの作動線をｃ
〜ｂ，ｄ〜a₁，k₂〜a₂，k₃〜ａ，ｅ〜ｆで示す。
なお第３図のタービン性能曲線と限界運転ライン
図のＡ，A₂，A₁，Ｂ，A₀，F₀，Ｃ，Ｄ，K₂，
K₃，Ｅ，Ｆの各点は第４図の高圧蒸気加減弁サ
ーボモータ特性曲線のａ，a₂，a₁，ｂ，a₀，f₀，
ｃ，ｄ，k₂，k₃，ｅ，ｆ点に対応した点である。
例えば、第３図のタービン性能曲線と限界運転ラ
イン図のＡ点で運転しているときの高圧蒸気加減
弁サーボモータは、第４図の高圧蒸気加減弁サー
ボモータ特性曲線上のａ点の位置にあり、このａ
点を維持する調速制御信号P₂と抽気制御信号Ｐ_A3
によつてａ点の高圧蒸気加減弁サーボモータリフ
トｌ_Hが保たれる。

第５図は、低圧蒸気加減弁６は作動させるサー
ボモータ特性曲線である。横軸に調速制御信号P₂
をとり、縦軸に低圧蒸気加減弁サーボモータリフ
トｌ_Lをとる。低圧蒸気加減弁サーボモータを作
動させる抽気制御信号Ｐ_BのそれぞれＰ_B0，Ｐ_B
１，Ｐ_B2，Ｐ_B4が一定のときの作動線をc′〜b′，
d′〜a₁′，k₂′〜a₂′，e′〜f′で示す。第３図のタ
ー
ビン性能曲線と限界運転ライン図のＡ，A₂，
A₁，Ｂ，A₀，F₀，Ｃ，Ｄ，K₂，K₃，Ｅ，Ｆの各
点は第５図の低圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲
線のa′，a₂′，a₁′，b′，a₀′，f₀′，c′，d′，k₂
′，
k₃′，e′，f′点に対応した点であり、同時に第４図
の高圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲線のａ，
a₂，a₁，ｂ，a₀，f₀，ｃ，ｄ，k₂，k₃，ｅ，ｆ点
にも対応した点である。例えば、第３図のタービ
ン性能曲線と限界運転ライン図のＡ点で運転して
いるときの高圧蒸気加減弁サーボモータは、第４
図の高圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲線上のａ
点の位置にあり、同時に第５図の低圧蒸気加減弁
サーボモータ特性曲線上のa′点にある。このa′点
を維持する調速制御信号P₂（このときの高圧蒸気
加減弁サーボモータへの調速制御信号P₂と同じ信
号値）と抽気制御信号Ｐ_B3によつてa′点の低圧蒸
気加減弁サーボモータリフトｌ_Lが保たれる。

前記の低圧蒸気加減弁６が全閉となる限界運転
について、第３図のタービン性能曲線と限界運転
ライン図、第４図の高圧蒸気加減弁サーボモータ
特性曲線および第５図の低圧蒸気加減弁サーボモ
ータ特性曲線で説明すると、例えば抽気量が増加
して低圧蒸気加減弁６が全閉となる限界運転点は
第３図、第４図、第５図に示す。“イ”の矢印と
交わるk₃，k₃，k₃′点である。またタービン出力
が減少して限界運転となるときには、第３図、第
４図、第５図に示す“ロ”の矢印と交わるk₃，
k₃，k₃′点である。

従来の抽気タービンの限界運転時の制御状況に
ついて、発電機４の送電電力系統が工場外の電力
会社の買電系統と接続されているとき（これを発
電機並列運転という）について述べる。このとき
の抽気制御信号Ｐ_A／Ｐ_Bは抽気量の増減に応じて
変化するが、調速制御信号P₂は発電機４が並列運
転のため、タービン回転数は買電系統によつて拘
束されるから、常にほぼ一定であり、タービン出
力を変える場合には運転者の操作によつて調速制
御信号P₂値を移動させることによる。

発電機４が並列運転時に、工場送気の抽気量が
増加してくると、例えば第３図のタービン性能曲
線と限界運転ライン図の矢印イの場合には、高圧
蒸気加減弁５は開方向へ、低圧蒸気加減弁６は閉
方向へと抽気レギユレータ９からの抽気制御信号
Ｐ_A／Ｐ_Bによつて作動する。このとき高圧蒸気加
減弁サーボモータへの制御信号は、第４図の高圧
蒸気加減弁サーボモータ特性曲線上の矢印イであ
り、調速制御信号P₂は変らないが、抽気制御信号
Ｐ_AはＰ_A1からＰ_A2，Ｐ_A3の方向へ変化する。ま
た第５図の低圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲線
上でも矢印イであり、抽気制御信号Ｐ_BはＰ_B1か
らＰ_B2の方向へ変化する。さらに抽気量が増える
と高圧蒸気加減弁５は開方向へ作動し、低圧蒸気
加減弁６は全閉となる。この位置が、例えば第３
図のタービン性能曲線と限界運転ライン図の限界
運転ライン上の矢印イの先端のK₃点である。こ
のとき、第４図の高圧蒸気加減弁サーボモータ特
性曲線上では矢印イの先端のk₃点であり、また第
５図の低圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲線上で
も矢印イの先端のk₃′点であり、低圧蒸気加減弁
６の全閉位置である。このk₃′点で低圧蒸気加減
弁６が全閉になると、この低圧蒸気加減弁６を作
動させるサーボモータから、低圧蒸気加減弁６の
全閉信号Ｐ_Cが発せられる。全閉信号Ｐ_Cは、抽気
レギユレータ９が電気―空気―油圧式の場合は電
気信号が発せられ、抽気レギユレータ９が油圧式
の場合は、低圧蒸気加減弁６のサーボモータピス
トンの作動油のうち低圧蒸気加減弁６が全閉とな
つたときに、作動油圧が低下する側の油圧が全閉
信号Ｐ_Cとして使用される。この低圧蒸気加減弁
６を作動させるサーボモータから全閉信号Ｐ_Cが
発せられたことによつて、抽気レギユレータ９の
作動は、この位置に静止する。（この位置は、第
３図ではK₃点、第４図ではk₃点、第５図では
k₃′点である。）これによつて発電機並列運転中の
調速信号P₂は一定であり、抽気レギユレータ９も
全閉信号Ｐ_Cによつて作動を停止したので、ター
ビンの出力および抽気量は、第３図のタービン性
能曲線と限界運転ライン図の限界運転ライン上の
K₃点に固定されたことになる。従つて工場側が
さらに抽気ライン７の蒸気を必要とする場合に
は、他の蒸気源例えば抽気ライン７へのバイパス
ラインから、タービンからの抽気量では不足する
蒸気が供給され、抽気ライン７の蒸気圧力を保持
することになる。

もし、抽気量が減少して抽気ライン７の抽気圧
力が限界運転に入つた時点に戻れば、低圧蒸気加
減弁６を作動させるサーボモータから発せられた
全閉信号Ｐ_Cは解除となり、再び抽気レギユレー
タ９は作動を始める。（各種特性曲線図第３図、
第４図、第５図の矢印イとは反対方向に作動す
る。）また抽気量が限界運転に入る位置まで戻つ
てから、調速制御信号P₂を運転者がタービン出力
を増加する側に移動させれば、調速制御信号P₂に
よる制御作動が始まる。（各種特性曲線図第３
図、第４図、第５図の矢印ロとは反対方向に作動
する。） 次に、発電機４が並列運転時に運転者が調速制
御信号P₂をタービン出力減少方向に操作した場合
には、例えば第３図のタービン性能曲線と限界運
転ライン図の矢印ロの方向へ、第１図の抽気ライ
ン７の抽気量を維持しながらタービン出力が減少
する。（第４図、第５図のそれぞれ矢印ロの方向
に移動する。）さらに運転者がタービン出力を減
少させる操作をして調速制御信号P₂を変化させる
と、抽気レギユレータ９からの抽気制御信号Ｐ
_A／Ｐ_Bは抽気量が変らないから変化はなく、高圧
蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁６はともに閉
方向に作動して、低圧蒸気加減弁６は全閉とな
る。この位置が各種特性曲線（第３図、第４図、
第５図）のそれぞれ矢印ロの先端のK₃，k₃，
k₃′点である。この限界運転ライン上に達する
と、前記の抽気量が増加し、この限界運転ライン
に達して、低圧蒸気加減弁６が全閉となつたとき
と同じく、低圧蒸気加減弁６を作動させるサーボ
モータから全閉信号Ｐ_Cが発せられる。この全閉
信号Ｐ_Cは前記同様の信号であるから、抽気レギ
ユレータ９の作動は、この位置に静止する。

従つて、さらにタービン出力を減少させようと
調速制御信号P₂を操作すると、高圧蒸気加減弁５
が閉方向に作動するので、抽気量が減少すること
になる。

もし工場側の都合で抽気量が減少するときは、
前記と同様に全閉信号Ｐ_Cが解除されて、再び各
種特性曲線（第３図、第４図、第５図）の矢印ロ
の反対方向に作動し始める。またタービン出力を
増加させるため、調速制御信号P₂をタービン出力
増方向に操作すると各種特性曲線（第３図、第４
図、第５図の矢印ロ）の反対方向に移動して、調
速制御信号P₂と抽気レギユレータ９からの抽気制
御信号Ｐ_A／Ｐ_Bは、それぞれ制御作動を始める。

発電機４の送電電力系統が工場外の電力会社の
買電系統と接続されているときの正常な抽気とタ
ービンの出力制御および限界運転ライン上の制御
作動は、上記の如くであるが、発電機４の送電電
力系統が工場外の電力会社の買電系統と接続され
ず、この発電機のみが工場負荷電力を発生させな
がらの運転制御するとき（これをタービン発電機
工場単独負荷運転または単に発電機単独運転とい
う。）、この場合にはタービン軸系の調速機８が、
タービン発電機の回転を制御することになる。こ
のようなタービン発電機が工場単独負荷運転とな
るときに限界運転に入つたときには、第１図の系
統図に示す従来の制御方法では不具合作動となる
ことがしばしばある。発電機並列運転時には前記
の如く発電機４の送電電力系統が工場外の電力会
社の買電系統と接続されているから、このタービ
ン発電機の回転は買電系統と同期であり、ほぼ一
定に保たれている。従つて、このときのタービン
の調速制御信号P₂は運転者が操作したときにのみ
変化するが、通常は一定であり、抽気レギユレー
タ９が抽気ライン７の制御動作をしている。しか
し工場単独負荷運転に移行した場合には、タービ
ンの制御は常に調速機８による調速制御と抽気レ
ギユレータ９による抽気制御を同時に制御するこ
とになり、この状態で抽気量が増加するか、ター
ビン出力が低下して限界運転ラインに突入する
と、調速機８と抽気レギユレータ９が、低圧蒸気
加減弁６からの全閉信号Ｐ_Cを介して乱調現象を
起すことにもなる。

例えば、発電機４が単独運転時に工場送気の抽
気量が増加して、第３図のタービン性能曲線と限
界運転ライン図の矢印イの場合に同図のK₃点に
達すると、前記の如く低圧蒸気加減弁６が全閉と
なり、同弁６を作動させるサーボモータから全閉
信号Ｐ_Cが発せられ、抽気レギユレータ９の作動
がこの位置に静止することになるのであるが、工
場の発電負荷はこのタービン発電機にかかつてお
り、この発電負荷も常に一定とは限らず変動して
いる。このため、抽気量が増加するときにタービ
ン出力も変化しているので、第３図のタービン性
能曲線と限界運転ライン図のK₃点（他の各種特
性曲線第４図、第５図のk₃点およびk₃′点）に矢
印イの如く直線的に到達するとは限らず、タービ
ン出力の変動を伴いながら限界運転ラインに到達
する。従つて、タービン出力が減少すれば、抽気
量が変化しなくとも前記第３図の矢印ロ方向の動
きが加わるので、限界運転ラインに入つたり出た
りしながら、上記k₃点に到達することになる。こ
のように限界運転ラインに入る毎に低圧蒸気加減
弁６が全閉するから、同弁６を作動させるサーボ
モータから全閉信号Ｐ_Cが発せられ、限界運転ラ
インからタービンの運転条件がはづれれば全閉信
号Ｐ_Cが解除されることになる。調速機８からの
調速制御信号P₂と抽気レギユレータ９からの抽気
制御信号Ｐ_A／Ｐ_Bが低圧蒸気加減弁６を作動させ
るサーボモータからの全閉信号Ｐ_Cを介してのハ
ンチング現象が発生することとなる。一度このハ
ンチング現象が起きると、高圧蒸気加減弁５およ
び低圧蒸気加減弁６の作動は、正常な制御作動時
の数倍以上になるので、このためにタービンの回
転と抽気量が必要以上に変動して、いわゆるハン
チング現象がハンチング現象を作るので、タービ
ン軸系の調速機８と抽気レギユレータ９からなる
タービンの制御系が異常発振状態となり、タービ
ンの運転を続けることさえ不能となる。

また、発電機４が工場単独負荷運転時に工場の
電力負荷が減少して、第３図のタービン性能曲線
と限界運転ライン図の矢印ロの方向に（他の各種
特性曲線第４図、第５図の矢印ロの方向に）変化
して限界運転ラインK₃点（他の各種特性曲線第
４図、第５図のk₃点およびk₃′点）に到達する場
合にも前記の抽気量が増加するときと同じく、電
力負荷は増減しながら減少することがある。また
抽気量も増減を繰り返しているので、前記の抽気
量増加時に限界運転ラインに到達する場合と同じ
ように、タービンの調速機８と抽気レギユレータ
９および低圧蒸気加減弁６を作動させるサーボモ
ータから発せられる低圧蒸気加減弁６の全閉信号
Ｐ_Cからなるタービンの制御系の制御動作のハン
チング現象が発生して、前記同様の制御系の異常
発振状態となることがしばしばである。

このような抽気タービンの制御系のハンチング
現象を防ぐためには、限界運転ラインに突入しな
いような、抽気量とタービン出力の範囲で運転制
御することが必要である。また低圧蒸気加減弁６
を作動させるサーボモータから低圧蒸気加減弁６
が全閉となつたときに発する全閉信号Ｐ_Cが出た
ら抽気レギユレータ９をこの位置で作動を停止さ
せて、以後低圧蒸気加減弁６が開となつても、再
び低圧蒸気加減弁６が全閉となる恐れのない運転
状態となるまで、抽気レギユレータ９を静止し
て、抽気制御信号Ｐ_A／Ｐ_B値を変化させないよう
にすれば、タービンの制御は調速機８からの調速
制御信号P₂のみによる制御となるから、前記のハ
ンチング現象は起きず、工場の電力は確保でき
る。

しかし、低圧蒸気加減弁６の全閉信号Ｐ_Cが発
せられると、抽気レギユレータ９の作動を静止す
ることによつて、制御系のハンチング現象を防止
して工場の電力負荷は確保できるが、このとき落
雷とか、工場負荷への送電系統の事故によつて、
発電機４が解列して無負荷状態になる場合には、
タービン軸系の調速機８が正常に作動しても、タ
ービン軸系の大幅な回転上昇となり、抽気量が多
いほどこの回転上昇は大となるので、過速トリツ
プするなどタービン発電機の軸系にとつて好まし
くない現象が避けられない。例えば、第３図のタ
ービン性能曲線と限界制御ライン図のK₃点（第
４図、第５図ではk₃点とk₃′点）で抽気レギユレ
ータ９の作動を全閉信号Ｐ_Cによつて静止させて
いる制御状態で、発電機４の送電系統の事故によ
り解列したため、タービン発電機が突然無負荷に
なつた場合には、タービンの回転は急上昇し、調
速制御信号P₂は高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気
加減弁６を同時に閉方向に作動させるように変化
するが、抽気レギユレータ９は全閉信号Ｐ_Cが発
せられた位置で静止しているから、高圧蒸気加減
弁５は第４図の高圧蒸気加減弁サーボモータ特性
曲線のk₃点から抽気制御信号Ｐ_AはＰ_A3値で一定
のため、高圧蒸気加減弁５のサーボモータは第４
図のａ〜k₃ラインの延長ライン上の作動となり、
調速制御信号P₂が大幅に上昇しなければ、タービ
ンのほぼ無負荷位置ｃ点（第４図）まで高圧蒸気
加減弁５のサーボモータを閉方向に作動させるこ
とはできない。このときの回転上昇が、タービン
の過速度トリツプ装置の設定範囲を越えるとき
は、この装置が作動してタービン発電機は停止す
る。この現象は発電機４の負荷が無負荷にならな
くても、大幅な負荷減少時に抽気制御信号Ｐ_A／
Ｐ_Bが一定値に静止されているときには起きる可
能性がある。

実際には、発電機４の単独負荷運転の場合の限
界運転時および発電機４の送電電力系統が解列し
て無負荷となるときの制御系のハンチング現象を
防ぐための従来の方法は、前記の如くタービン出
力および抽気量を限界運転ラインに突入しない範
囲で、タービンを運転すると同時に、解列無負荷
となつたときには、低圧蒸気加減弁６が全閉して
全閉信号Ｐ_Cが発せられると、抽気レギユレータ
９を無抽気位置（第３図では抽気量G₀、第４図
ではＰ_A0、第５図ではＰ_B0位置）に移動させて、
この位置で抽気レギユレータ９を静止させる方法
がとられている。この方法によつて、発電機４が
並列運転時に、工場抽気量が増加して限界運転ラ
インに突入しても、また運転者が調速機８を操作
してタービン出力を減少させて限界運転ラインに
突入するときにも、いずれも低圧蒸気加減弁６の
全閉信号Ｐ_Cによつて抽気レギユレータ９はこの
ときの作動位置に静止するから、制御系のハンチ
ング現象は起きない。発電機４が工場単独運転時
には、前記の如くタービン出力と抽気量を限界運
転ラインに突入しない範囲で運転すると同時に、
もし発電機４が解列無負荷となつた場合には、前
記の如く抽気レギユレータ９を無抽気位置に移動
させて静止すれば、制御系のハンチング現象は防
止される。

従来の抽気タービンの限定制御運転時の制御方
法は以上の如くであるが、発電機４の工場負荷単
独運転時には、限界運転ラインに突入すると、制
御系のハンチング現象を起すことは回避困難であ
り、タービンの出力と抽気量が、限界運転ライン
に突入しない範囲とする運転上の管理をしなけれ
ばならない。従来の抽気タービンの限界制御時の
制御方法には、このような大きな欠点がある。

本発明は、上記従来の制御方法の欠点を解消す
ることを目的として提案されたものである。

本発明の抽気タービンの限界運転時の制御方法
を、第２図に示す系統図によつて説明する。同図
において、１は高圧タービン、２は低圧タービ
ン、３は低圧タービン２の排気ライン、４は発電
機、５は高圧蒸気加減弁、６は低圧蒸気加減弁、
７は抽気ライン、８はタービン軸の調速機、ｎは
タービン軸の回転数、P₂は調速制御信号、９は抽
気レギユレータをそれぞれ示し、これら部材（前
記号）の構成、作用および相互の関係は、低圧蒸
気加減弁６の全閉時の全閉信号Ｐ_Cを抽気レギユ
レータ９に送らないようにした点以外は上記の各
部（記号１〜９）は、上記第１図の従来方法にお
けるものとほぼ同様である。１０はタービン軸系
の調速機８からの調速制御信号P₂を限界制御信号
Ｐ_Kに変換する限界制御信号変換手段であり、（詳
細は第６図、第７図で説明する。）、１１は該限界
制御信号Ｐ_Kと抽気レギユレータ９からの抽気制
御信号Ｐ_Aとを比較選択する手段であり、例えば
油圧式制御の第２図に示す例の場合はＰ_AとＰ_Kの
うちわずかでも油圧の低いものが高圧蒸気加減弁
５側に自動的に制御信号としてつながり、タービ
ンの限界制御運転に際して高圧蒸気加減弁５を制
御する抽気制御信号Ｐ_Aに代わつて限界制御信号
Ｐ_Kが高圧蒸気加減弁５の開度を制御する。

第３図のタービン性能曲線と限界運転ライン図
によつて限界制御信号Ｐ_Kについて説明する。

上記限界制御信号Ｐ_Kは、D₀〜Ｄ〜K₂〜K₃〜Ｅ
を結ぶライン上の限界運転ラインとほぼ一致する
ように設定されており、このライン上で低圧蒸気
加減弁６は全閉となつており、あるタービン出力
でこのライン上より高圧タービンへの蒸気量が増
加したり、ある高圧タービンへの高圧蒸気量でこ
の限界運転ラインよりタービン出力が減少しよう
とするときには、抽気制御信号Ｐ_Aに代わつて限
界制御信号Ｐ_Kが高圧蒸気加減弁５を作動させる
ことになる。第４図の高圧蒸気加減弁サーボモー
タ特性曲線には、それぞれの制御信号P₂，Ｐ_A，
Ｐ_Kと高圧蒸気加減弁５を作動させるサーボモー
タリフトｌ_Hとの関係が示される。第５図の低圧
蒸気加減弁サーボモータ特性曲線には、それぞれ
の制御信号P₂，Ｐ_Bと低圧蒸気加減弁６を作動さ
せるサーボモータリフトｌ_Lとの関係が示され
る。低圧蒸気加減弁６が全閉となる限界運転時の
低圧蒸気加減弁６のサーボモータの位置は、
d₀′〜d′〜k₂′〜k₃′〜e′のライン上である。

次に第６図の限界制御信号変換手段１０につい
て説明する。同図は油圧制御式のときの変換手段
の例であつて、テコと力によるモーメントのバラ
ンスを作動原理とした、いわゆるホースバランス
式油圧変換装置である。同図において、３１は調
速制御信号P₂を受けるベローズ、３２は限界制御
信号Ｐ_Kを発生するカツプ弁、３３はカツプ弁の
弁座、３４はオリフイス、３５は支点、３６は板
バネ、３７はテコの作用をするレバー、３８は限
界制御信号Ｐ_Kの設定値を調整するバネ、３９は
調速制御信号P₂を伝達する配管、４０は限界制御
信号Ｐ_Kへの高圧油の供給配管である。例えばい
ま、調速制御信号P₂が高圧側に変化すると、ベロ
ーズ３１のレバー３７を押す力が変化し、レバー
３７にかかる力は上からのバネ３８と、下からの
カツプ弁３２とベローズ３１とのバランスがくず
れ、ベローズ３１の力の変化がレバー３７の支点
３５を軸とする力のモーメントの釣り合いの（フ
オースバランス）原理によつて、カツプ弁３２に
かかる下向きのレバー３７よりの力が変化する。
この力の変化に相当するだけ限界制御信号Ｐ_Kも
変化する。この調速制御信号P₂の変化と限界制御
信号Ｐ_Kの変化はほぼ直線的に逆比例関係にな
る。

第７図のP₂―Ｐ_K特性曲線は、限界制御信号変
換手段１０の特性を示したものである。この例で
は調速制御信号P₂と限界制御信号Ｐ_Kとは逆比例
関係となつている。第７図の特性を第４図の高圧
蒸気加減弁サーボモータ特性曲線上に移すと、限
界制御信号Ｐ_Kは、第４図ではd₀〜ｄ〜k₂〜k₃〜
ｅを結ぶ限界運転ライン上の調速制御信号P₂と抽
気制御信号Ｐ_Aと限界制御運転ライン上のd₀〜ｄ
〜k₂〜k₃〜ｅラインの交わる各点の抽気制御信号
Ｐ_A値と一致させている。第４図において、例え
ば矢印ロの方向にタービンの運転条件が変化し
て、k₃点に達すると、高圧蒸気加減弁５の制御
は、第２図の系統図で説明すると、高圧蒸気加減
弁５を作動させていた調速制御信号P₂と抽気制御
信号Ｐ_Aから、調速制御信号P₂と限界制御信号Ｐ_K
とによつて、高圧蒸気加減弁５の開度が制御され
るようになる。また、例えば第４図の高圧蒸気加
減弁サーボモータ特性曲線の矢印イの方向にター
ビンの運転条件が変化する場合にも、上記と同様
にk₃点に達すると、高圧蒸気加減弁５を作動させ
る制御信号は、調速制御信号P₂と抽気制御信号Ｐ
_Aから調速制御信号P₂と限界制御信号Ｐ_Kに移行す
る。これらいずれの場合にも、高圧蒸気加減弁５
の作動を制御する信号は、調速制御信号P₂と、こ
の調速制御信号P₂を限界制御信号変換手段１０に
よつてつくられた限界制御信号Ｐ_Kになる。この
ときの限界運転時には、低圧蒸気加減弁６は全閉
状態であるから、このときの抽気タービンの制御
系は調速制御信号P₂による制御状態となる。これ
によつて従来の抽気タービンの限界運転時の制御
方法の欠点を解消することができる。

本発明につき、発電機４の送電電力系統が工場
外の電力会社の買電系統と接続されて運転する、
発電機４の並列運転の場合（これを単に発電機４
の並列運転とよぶ、以下同様）と、発電機４の送
電電力系統が工場の電力負荷のみの発電機４の工
場単独負荷運転の場合（これを単に発電機４の単
独負荷運転とよぶ、以下同様）について、具体的
に抽気タービンの限界制御運転時の制御方法につ
いて説明する。

発電機４が並列運転のとき、抽気量が増加して
きて限界運転となる場合には、第３図のタービン
性能曲線と限界運転ライン図で、例えば矢印イの
方向にタービンの運転条件が変化して（第４図、
第５図でも矢印イの方向）、さらに抽気量が増加
すると、高圧蒸気加減弁５はさらに開となるが、
低圧蒸気加減弁６は全閉する。この点が第３図の
K₃点（第４図、第５図ではk₃，k₃′点）になる。
ここで高圧蒸気加減弁５を作動させている抽気制
御信号Ｐ_Aは第４図のＰ_A3値となり、限界制御信
号Ｐ_Kは、第４図のK₃点と交わるＰ_A3値であるか
ら、抽気制御信号Ｐ_Aも限界制御信号Ｐ_Kも同じ値
のＰ_A3値となる。さらにわずかでも抽気量が増え
るときには、高圧蒸気加減弁５を作動させている
抽気制御信号Ｐ_Aは、第４図のＰ_A3値からＰ_A4値
の方に変位するので、抽気制御信号Ｐ_Aと限界制
御信号Ｐ_Kとを比較選択する手段１１が作動して
高圧蒸気加減弁５を作動させる制御信号はＰ_Aか
らＰ_Kに入れ替わる。発電機４は発電機並列運転
のために、タービンの回転は買電電力系統によつ
て一定に保たれているから、調速制御信号P₂は一
定であり、この調速制御信号P₂から限界制御信号
変換手段１０によつてつくられた限界制御信号Ｐ
_Kも一定であるので、高圧蒸気加減弁５は第３図
のK₃点で停止する。（第４図、第５図では、k₃点
とk₃′点で停止する。）タービンの性能曲線上矢印
イは、タービン出力時の抽気量はK₃点が最大抽
気量であるから、さらに工場側に多くの抽気蒸気
を必要とする場合は、他の蒸気源から送気する
か、タービンの出力を増加させる必要がある。も
しタービン抽気量が第３図のK₃点より減少した
場合は、上記と逆の方向の制御動作となつて、限
界制御信号Ｐ_Kが比較選択手段１１を介して、抽
気制御信号Ｐ_Aと入れ替つて、高圧蒸気加減弁５
を作動する正常な抽気制御運転に戻る。

次に発電機４が並列運転のとき、運転者が調速
機８を操作し、調速制御信号P₂を変化させてター
ビン出力を減少させて限界運転となる場合には、
第３図のタービン性能曲線と限界運転ライン図
で、例えば矢印ロの方向にタービンの出力を変化
させて（第４図、第５図でも矢印ロの方向）低圧
蒸気加減弁６が全閉となる限界運転ライン上に達
すると、（第３図のK₃、第４図のk₃、第５図の
k₃′）抽気制御信号Ｐ_Aと限界制御信号Ｐ_Kとは同
じ値になり、さらにわずかでもタービン出力を減
少する側に運転者が調速機８を操作すると、抽気
制御信号Ｐ_Aと限界制御信号Ｐ_Kの比較選択手段１
１を介して、限界制御信号Ｐ_Kが高圧蒸気加減弁
５側につながる。このため高圧蒸気加減弁５は、
抽気レギユレータ９の作動から除外される。さら
に運転者がタービンの出力を減少する側に調速機
８を操作すると、第４図に示す調速制御信号P₂は
タービン出力の減少側へ移動するので、限界制御
信号Ｐ_Kも第７図P₂―Ｐ_K特性曲線の如く、この限
界制御信号Ｐ_Kは調速制御信号P₂の変化に伴つ
て、抽気量が減少する側に変化する。このためタ
ービンの運転は、限界運転ライン上に限界制御信
号Ｐ_Kが定められているから、第３図のタービン
性能曲線と限界運転ライン図の限界運転ライン
（第４図、第５図も同じ限界運転ライン）上をタ
ービンの出力が減少する側に移動する。この運転
者の調速機８の操作によつて、タービン抽気量も
減少するが、すでに限界運転ライン上で運転され
ているので（抽気レギユレータ９の制御作動はタ
ービンの制御系から抽気制御信号Ｐ_Aが除外され
ている）、抽気量の減少分は他の蒸気源から工場
抽気ラインへ送気されることになる。（従来方法
で限界ラインに達した場合にその位置で抽気レギ
ユレータ９を静止させているとき、運転者が上記
と同じ操作をすると、第４図の高圧蒸気加減弁サ
ーボモータ特性曲線上ではａ〜k₃の延長線上をタ
ービン出力減側へ移動する。） 次に、発電機４が単独負荷運転のとき、抽気量
が増加して限界運転となる場合には、第３図のタ
ービン性能曲線と限界運転ライン図で、例えば、
矢印イの方向にタービンの運転条件が変化して
（第４図、第５図でも矢印イの方向）さらに抽気
量が増加すると、前記の場合と同じく抽気制御信
号Ｐ_Aは限界制御信号Ｐ_Kの比較選択手段１１を介
して限界制御信号Ｐ_Kと入れかわる。このとき低
圧蒸気加減弁６は全閉であるから、抽気制御信号
Ｐ_Bが低圧蒸気加減弁６を閉側に作動させようと
しても、同弁６は全閉のままである。従つて抽気
制御信号Ｐ_Aが限界制御信号Ｐ_Kと入れかわつた後
は、第３図のK₃点（第４図、第５図ではk₃，
k₃′点）にとどまつた運転となる。限界制御信号
Ｐ_Kは調速制御信号P₂によつてつくられたもので
あるから、この限界運転ライン上の制御は、実質
的には調速制御信号P₂のみによる運転となる。従
つて従来の限界制御方法のような制御系のハンチ
ング現象は起きない。

また、発電機４の単独負荷運転のとき、発電機
４の工場単独負荷が減少して、第３図のタービン
性能曲線と限界運転ライン図の例えば、矢印ロの
方向に発電機４の工場単独負荷が減少して、限界
運転ラインに突入して限界運転となつた場合（第
４図、第５図のk₃，k₃′点）には、低圧蒸気加減
弁６は全閉となり、高圧蒸気加減弁５の抽気制御
信号Ｐ_Aは、限界制御信号Ｐ_Kと同値となる。さら
に工場単独負荷が低下すると、抽気制御信号Ｐ_A
は比較選択手段１１を介して限界制御信号Ｐ_Kと
入れかわる。これによつて抽気タービンの制御系
は、前記と同じく実質的には調速信号P₂のみの制
御となり、第３図の限界運転ラインに沿つてター
ビン出力が移行し（第４図、第５図も同じく限界
運転ライン）、抽気量も減少する。この減少した
抽気量は、他の蒸気源から工場の抽気ラインへ送
られることになる。このようにして、工場単独負
荷が減少した第３図の限界運転ライン上の運転と
なる。この運転は上記の如く実質的には調速制御
信号P₂のみによる制御になるので、従来の工場単
独負荷運転時のような制御系のハンチング現象は
起きない。

発電機４が並列運転のときに、送電系が解列し
て無負荷となる場合および発電機４が工場単独運
転時に同じく送電系が解列して無負荷となる場合
には、第３図のタービン性能曲線と限界運転ライ
ン図の、例えばＣ点か、Ｇ点かＤ点（第４図では
ｃ点、ｇ点、ｄ点、第５図ではe′点、g′点、
d′点）の運転になる。第３図でＣ点のときは、工
場抽気量が零となるときで、抽気制御信号Ｐ_A／
Ｐ_Bは第４図Ｐ_A0、第５図のＰ_B0の抽気量下限時
の値になつて抽気制御作動を停止するから、この
Ｃ点を保持する調速制御信号P₂値を保ちながらタ
ービンの調速制御運転を続ける。

発電機４が解列無負荷になつた場合に、第３図
の、例えばＧ点のときは、工場へ少量の抽気を送
気しながらの発電機４の無負荷運転であるから、
抽気制御は作動中であり、第４図のｇ点、第５図
のg′点に相当する抽気制御信号Ｐ_A／Ｐ_Bが高圧蒸
気加減弁５と低圧蒸気加減弁６の抽気制御作動を
しており、同時に調速機８からは発電機４の無負
荷で少量の工場抽気を送気しながら第３図のＧ点
を保持する調速制御信号P₂値を保ちながらタービ
ンの調速運転を続ける。

発電機４が解列無負荷になつた場合に、第３図
の例えばＤ点（第４図のｄ点、第５図のd′点）の
ときは、工場の抽気ラインはこのＤ点よりも多く
の抽気量を必要としているが、発電機４の負荷が
零となつたために限界運転になつたのであり、こ
の場合も前記と同様に、抽気制御信号Ｐ_AはＤ点
に相当する限界制御信号Ｐ_K値に比較選択手段１
１を介して入れかわるので、タービンの制御はＤ
点を維持する調速制御信号P₂と、この調速制御信
号P₂によつてつくられた限界制御信号Ｐ_Kによつ
て、高圧蒸気加減弁５が低圧蒸気加減弁６が全閉
のまま調速制御信号P₂によつて制御される。

このように、発電機４が並列運転時から無負荷
となつた場合も、発電機４が単独運転時に無負荷
となつた場合も、いずれも制御系のハンチング現
象を起すことなく、調速機８と抽気レギユレータ
９による制御または調速機８と限界制御信号変換
手段１０による制御が制御系のハンチング現象を
起すことなくできる。

以上の如く、本発明の制御方法は、上記のよう
な構成、作用を具有するものであるから、本発明
によれば前記の従来方法の欠点を解消し、抽気タ
ービンの限界制御運転時に制御系にハンチング現
象の発生するおそれのない制御方法を実現できる
という実用的効果を挙げることができる。

また、抽気復水タービンのタービンプラントの
発電機出力に対する熱消費率（またはタービンプ
ラントの熱効率）が一番よいのは、低圧タービン
が復水式であり、本発明の限界運転ラインでター
ビンの安定運転ができることは省エネルギーの実
用的効果も大きい。

なお、実施例にて説明したものは、制御信号系
が油圧式のものについてであつたが、本発明はか
かる実施例に局限されることなく、電気式など本
発明の精神を逸脱しない範囲で種々の制御装置へ
の適用や種々の改変がなされうるものであること
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法の一例の系統図、第２図は本
発明の一実施態様の系統図である。第３図はター
ビン性能曲線と限界運転ライン図、第４図は高圧
蒸気加減弁を作動させるサーボモータ特性曲線、
第５図は低圧蒸気加減弁サーボモータ特性曲線で
ある。第６図は限界制御信号変換手段１０、第７
図は限界制御信号変換手段の特性曲線（P₂―Ｐ_K
特性曲線）である。 １：高圧タービン、２：低圧タービン、３：低
圧タービン２の排気ライン、４：発電機、５：高
圧蒸気加減弁、６：低圧蒸気加減弁、７：抽気ラ
イン、８：タービン軸系の調速機、９：抽気レギ
ユレータ、１０：限界制御信号変換手段、１１：
限界制御信号Ｐ_Kと抽気レギユレータ９からの制
御信号Ｐ_Aとを比較選択する手段（油圧式自動切
替弁）、P₂：調速制御信号、Ｐ_A／Ｐ_B：抽気制御
信号、Ｐ_C：低圧蒸気加減弁６の全閉信号、３
１：調速制御信号P₂を受けるベローズ、３２：限
界制御信号を発生するカツプ弁、３３：カツプ弁
の弁座、３４：オリフイス、３５：支点、３６：
板バネ、３７：テコの作用をするレバー、３８：
限界制御信号Ｐ_Kの設定値を調整するバネ、３
９：調速制御信号P₂を伝達する配管、４０：限界
制御信号Ｐ_Kへの高圧油の供給配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧蒸気供給ラインに高圧蒸気加減弁および
   低圧蒸気供給ラインに低圧蒸気加減弁とを有する
   抽気タービンにおいて、上記２つの蒸気加減弁の
   うち上記低圧蒸気加減弁が全閉となる抽気タービ
   ンの限界制御運転に際し、タービン軸系の調速機
   からの調速制御信号P₂を、限界制御信号への変換
   手段により限界制御信号Ｐ_Kに変換し、同限界制
   御信号Ｐ_Kと抽気レギユレータから上記高圧蒸気
   加減弁を制御する抽気制御信号Ｐ_Aを比較選択す
   る手段により、上記限界制御信号Ｐ_Kと上記抽気
   制御信号Ｐ_Aとを比較し、選択された上記限界制
   御信号Ｐ_Kにより上記高圧蒸気加減弁の開度を制
   御することを特徴とする抽気タービンの限界制御
   運転時の制御方法。