JPS623283B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービンの制御装置に関するも
ので特に変圧運転を行なう場合における負荷制限
器に係る。

本発明は、この負荷制限器に自動追従機能を持
たせ、変圧運転時の蒸気圧力の急激な変動に対し
て、速やかに蒸気加減弁を閉め込み、蒸気タービ
ンを保護することを特徴としている。

変圧運転時の蒸気加減弁は全開しているのが一
般的であり、蒸気加減弁を全開することによつ
て、蒸気加減弁の絞り損失の低減により蒸気ター
ビン効率の向上を計つている。

しかし、どのような状態においても、この変圧
運転が有効ではなく、ボイラの故障等における急
激な入口蒸気圧力の変動に対しては、速やかに蒸
気加減弁を絞り込み、蒸気タービンへ冷気の流入
を阻止しなければならない。

従来、このような役目を持たせるために、入口
蒸気圧の低下防止装置を設置していた。しかし、
入口蒸気圧力低下防止装置は、一定圧力運転時に
おける圧力低下防止に対しては非常に有効である
が、変圧運転の場合には常に圧力が変動すること
になり、圧力低下防止装置の作動点以下で運転さ
れることもあり、このような場合には入力蒸気圧
力低下防止装置は作動除外されて運転されること
になり、変圧運転下における入口蒸気圧力低下防
止装置は余り有効であるとは言えない。

また、従来の負荷制限器の自動追従機能は、要
求負荷信号に負荷制限信号を追従させることによ
つて、急激な負荷変動を避けることを目的として
いるため、変圧運転時のように蒸気加減弁が全開
状態で運転されている場合は、負荷信号と蒸気加
減弁の開度の関連はなく、要求負荷信号に負荷制
限信号を追従させても無意味である。

しかし、さきに述べたようにボイラの急激な圧
力変動に対して、蒸気タービンの制御装置がなん
らの応動もしないのでは、蒸気タービンへの冷気
の流入による損傷あるいはボイラの故障を発生さ
せることになり、問題視しなければならないこと
は一目瞭然である。

本発明は、以上の点に鑑み、負荷制限器の負荷
制限信号を蒸気タービンの入口蒸気圧力と第１段
落蒸気圧力から作り出され蒸気圧力の変動を抑え
るに必要な必要蒸気加減弁開度信号に自動追従さ
せ、通常運転時はこの信号はカツトしておき、圧
力変動が大きい場合にのみ、この追従信号が新し
い負荷制限信号として作動し、蒸気加減弁を絞り
込み蒸気タービンへの冷気の流入を防止する蒸気
タービンの制御装置を提供するものである。

第１図は、従来の電気―油圧式蒸気タービンの
制御装置のブロツク図を示す。

以下の図面について、同一符号は同一もしくは
相当部分を表わす。

第１図において、ボイラ１から発生した蒸気
は、蒸気止め弁２、蒸気加減弁３を介して蒸気タ
ービン４へ流入する。蒸気タービン４で仕事をし
た蒸気は復水器５で復水され、再びボイラ１へ給
水をして用いる。

蒸気タービン４は発電機６を駆動し発電する。
タービンロータ７に直結した速度検出用歯車８に
対向して取付けた電磁ピツクアツプ９は、タービ
ン回転数に比例したパルス信号として検出され
る。

このパルス信号はＦ（周波数）／Ｖ（電圧）変
換器１０にてアナログ量へと変換され、比較器１
１にて速度設定器１２からの速度／負荷設定信号
と比較する。

この速度誤差信号は速度調定率回路１３にて速
度調定率に合つた弁開度信号として低値優先回路
１４へ送られる。この低値優先回路１４では負荷
制限器１５からの負荷制限信号と比較され、いず
れか低い値が弁開度指令値として加算器１６へ送
り込まれる。

この加算器１６へは蒸気加減弁開度信号が負帰
還されており、弁開度指令値に合つた弁開度とな
る。加算器１６の誤差信号はパワーアンプ１７に
てパワー増幅され、サーボ弁１８を駆動する。

サーボ弁１８は蒸気加減弁油筒１９へ圧油を供
給し、蒸気加減弁油筒１９の開度調整を行なう。
蒸気加減弁油筒１９は蒸気加減弁３を開閉し、蒸
気タービンへの流入蒸気量を加減し、蒸気タービ
ンの回転数もしくは負荷を制御する。

蒸気加減弁油筒１９の動きは差動トランス２０
にて検出され、復調器２１にてアナログ信号へ変
換して、加算器１６へ負帰還している。

負荷制限器１５は電動機２２にて駆動され、遠
隔制御される。遠隔スイツチ２３はタービン制御
盤等に設置される。

第２図は、第１図の制御装置に追設した従来の
負荷制限自動追従装置の略線図である。

第２図において、速度調定率回路１３からの弁
開度信号と負荷制限器１５からの負荷制限信号は
加算器２４にて比較され、その誤差信号に追従幅
を調整するためのバイアスがバイアス発生回路２
５から加えられている。

加算器２４の誤差信号はパルス発生回路２６に
入り、誤差信号がある間、負荷制限器１５を駆動
する電動機２２に制御信号を送り続ける。

負荷制限信号が弁開度信号にバイアス発生回路
２５からの信号を加え合わせた値と等しい状態に
なると、加算器２４の出力は零となり追従が完了
する。

なお、２０１はＦ／Ｖ変換器１０からのタービ
ン実回転数、２０２は加算器１６へ与える加減弁
開度信号である。

第３図は、第２図の従来の追従装置が作動した
場合の特性を示し、横軸に時間t.縦軸に弁開度信
号２０２を表わす。

第３図において、要求弁開度信号３０１が急激
に変化すると、負荷制限信号３０２は、パルス発
生器２６のパルス間隔によつてその傾きは決定さ
れ上昇する。

この間の蒸気タービンの制御は負荷制限運転と
なり、要求弁開度信号３０１に負荷制限信号３０
２が等しくなると、タービンの制御は再び要求弁
開度信号３０１による制御へと移行する。

以上のように、従来の負荷制限自動追従は、要
求弁開度による制御がされている状態でのみ有効
であり、変圧運転のように蒸気弁を全開して行な
う場合は、このような機能を持たせることは不可
能である。

本発明は、以上の点に鑑み、変圧運転に適した
負荷制限自動追従機能を持たせる蒸気タービンの
制御装置を提供することを目的とする。

第４図は、本発明の一実施例のブロツクダイア
グラムである。

第４図において、蒸気タービンの入口蒸気圧力
は検出器２８によつて検出し、係数器２９を介し
て加算器３２の入力となる。また、蒸気タービン
第１段落の蒸気圧力は検出器３０によつて検出
し、係数器３１を介して加算器３２の入力とな
る。

加算器３２で入口蒸気圧力から第１段落圧力を
減算し、その圧力差より定数器３３を介して蒸気
加減弁の必要開度を求める。

この蒸気加減弁の必要開度とは、変圧運転時に
圧力変化があつた場合でも、蒸気タービン４の運
転に差し支えない程度の圧力が確保されるように
変化させる弁開度をいう。

加算器３２から定数器３３を介して必要蒸気加
減弁開度信号が、第４図に一点鎖線で囲つて示す
本発明の要旨とする負荷制限閉ループ回路Ｃへ与
えられる。

この負荷制限閉ループ回路Ｃは、加算器３４、
常閉接点４２Ｂ、積分器３６、常閉（押釦）スイ
ツチ接点３８、比較器４３、負荷制限器１５、常
開接点４２Ａ、低値優先回路４４から構成され
る。

蒸気加減弁の必要開度をあらわす必要蒸気加減
弁開度信号は、負荷制限器１５の負荷制限信号と
加算器３４で比較されるが、このとき追従幅の調
整に用いるバイアス信号もバイアス発生回路３５
から加算器３４へ加えられる。

加算器３４からの誤差信号は接点４２Ｂを介し
て積分器３６の入力となる。積分器３６で誤差信
号は積分され、比較器４３の入力となる。

比較器４３で負荷制限器１５からの負荷制限信
号より積分器３６の積分値が減ぜられ、比較器４
３の出力は必要蒸気加減弁開度信号に追従幅が加
えられた新しい負荷制限信号となる。

この新しい負荷制限信号は接点４２Ａを介して
低値優先回路４４の入力となり、負荷制限器１５
の出力と比較される。

もつとも、接点４２Ａが開かれている（オフ）
のときは、接点４２Ａからの低値優先回路４４へ
の入力は無視され、負荷制限器１５からの入力の
みが次の低値優先回路１４へ出力される。

なお、スイツチ接点（押釦）３８は常閉である
から、これを人為的に開く（オフ）ことで、自動
追従が除外される。

一方、入口蒸気圧力の変化率は微分器３９によ
つて検出され、この変化率は比較器４０にて、変
化率設定器４１からの設定信号と比較され、入口
蒸気圧力の変化率が設定値に達するとリレー回路
４２が働き、接点４２Ａを閉じ、接点４２Ｂを開
き、新しい負荷制限信号は低値優先回路４４に
て、負荷制限器１５からの負荷制限値に優先し
て、負荷制限信号となり、必要蒸気加減弁開度ま
で蒸気加減弁を絞り込み、入口蒸気圧力の急激な
変化を和らげる。

入口蒸気圧力の変化率は微分器によつて求めて
おり、入口蒸気圧力の変化が小さくなると直ぐリ
セツトすることになる。これを防止するために、
リレー回路４２の中にホールド回路を設けてい
る。

第５図は、このホールド回路の略線図である。

第５図において、比較器４０が作動すると、接
点ｃが閉じ、リレーRy１，Ry２は励磁し、接点
ａが閉じ接点ｂを介しリレーRy１，Ry２は励磁
されることになり、比較器４０がリセツトし接点
ｃが開いても、リレーRy１，Ry２は励磁された
まゝとなる。このホールド回路を解除するために
は、解除ボタンｂを押す。２９，３１は必要蒸気
加減弁開度をより正確に求めるための係数器であ
り、蒸気圧力に対すパラメータとなる。

第６図は、本発明による特性曲線を表わし、横
軸は時間ｔ、折線６０１は蒸気加減弁開度、直線
６０２は負荷制限信号、曲線６０３は負荷制限自
動追従回路出力、曲線６０４は入口蒸気圧力でＡ
はその変化率の大なる点、曲線６０５は第１段落
蒸気圧力をそれぞれ示している。

第６図において、Ａ点で変化率が大となり、負
荷制限自動追従回路の出力が負荷制限信号に優先
して負荷制限信号となり、蒸気加減弁を負荷制限
信号の要求開度まで絞り込む。この蒸気加減弁を
絞り込むことによつて、入口蒸気圧力はある程度
回復することを表示している。

以上のように、本発明の負荷制限自動追従装置
を蒸気タービンの制御装置に加えることによつ
て、変圧運転時におけるボイラの故障等による急
激な圧力変動に対して負荷制限が働き、蒸気加減
弁を適当な値まで絞り込み、蒸気タービンの急激
な温度変化に対しての悪影響を避けるとともに、
蒸気加減弁の開度を一定に保つことによつて、あ
る程度負荷の変動をも一定とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気―油圧式蒸気タービンの制
御装置のブロツク図、第２図は第１図の制御装置
に追設した従来の負荷自動追従装置の略線図、第
３図は第２図の従来の追従装置が作動した場合の
特性図、第４図は本発明の一実施例のブロツクダ
イアグラム、第５図はそのホールド回路の略線
図、第６図は本発明による特性曲線図である。 １…ボイラ、２…蒸気止め弁、３…蒸気加減
弁、４…蒸気タービン、５…復水器、６…発電
機、７…タービンロータ、８…速度検出用歯車、
９…電磁ピツクアツプ、１０…Ｆ（周波数）／Ｖ
（電圧）変換器、１１，４０，４３…比較器、１
２…速度設定器、１３…速度調定率回路、１４…
低値優先回路、１５…負荷制限器、１６，２４，
３２，３４…加算器、１７…パワーアンプ、１８
…サーボ弁、１９…蒸気加減弁油筒、２０…差動
トランス、２１…復調器、２２…電動機、２３…
遠隔スイツチ、２５，３５…バイアス発生回路、
２６…パルス発生回路、２７，３８…スイツチ接
点、２８，３０…検出器、２９，３１…係数器、
３３…定数器、３６…積分器、３９…微分器、４
１…変化率設定器、４２…リレー回路で４２Ａは
そのａ接点・４２Ｂはそのｂ接点、４４…低値優
先回路、Ry１，Ry２…リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 変圧運転する蒸気タービンにおいて、 蒸気タービンの入口蒸気圧力と蒸気タービンの
   第１段落の蒸気圧力をそれぞれ検出し、両者の差
   分から必要蒸気加減弁開度信号を算出する回路
   と、 入口蒸気圧力の変化率が設定値に達するまで
   は、設定された負荷制限信号と追従幅の和に必要
   蒸気加減弁開度信号を比較して誤差信号を求め、
   この誤差信号を積分する積分器と、 入口蒸気圧力の変化率が設定値を越えると、設
   定された負荷制限信号から積分器の積分値を減じ
   た新しい負荷制限信号を導出する回路と、 を具備することを特徴とする蒸気タービンの制御
   装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、 蒸気タービン入口蒸気圧力の蒸気圧力変化率を
   求める微分器と、 この蒸気圧力変化率と変化率設定器からの設定
   値とを比較する比較器とを備え、 蒸気圧力変化率が設定値に達するとリレー回路
   が動作し、前記新しい負荷制限信号を導出する回
   路は変圧運転から必要蒸気加減弁開度信号に自動
   追従した負荷制限運転へ自動的に切替えることを
   特徴とする蒸気タービンの制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項あるいは第２項に記載
   のものにおいて、 通常の変圧運転時は設定された負荷制限信号に
   よつて蒸気加減弁を全開として運転し、蒸気ター
   ビン入口蒸気圧力が急激に変動した場合は前記新
   しい負荷制限信号によつて蒸気加減弁を必要蒸気
   加減弁開度まで絞り込み、入力蒸気圧力変化を最
   小限に押える ことを特徴とする蒸気タービンの制御装置。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載のものにおい
   て、 前記比較器の作動によつて動作するリレー回路
   を介して前記積分器の入力信号をカツトし、必要
   蒸気加減弁開度信号への自動追従を停止させるこ
   とを特徴とする蒸気タービンの制御装置。