JPS628604B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抽気圧制御の解列機構を有する抽気
タービンプラントの制御装置に関するものであ
る。

周知のように、抽気タービンプラントは蒸気発
生器から供給される蒸気によりタービンを回して
発電機を駆動するとゝもに、タービンを通過する
蒸気の一部を抽出して所望のプロセスへ送り、利
用するものであるが、抽気タービンの高圧又は低
圧調速弁のいずれかの開度がその制限値に達した
場合、蒸気流量を制御できる操作手段すなわち調
速弁はいずれか一つになるため、制御量も一つに
限定される。このような場合は、抽気圧制御を解
列させ、重要度の高いタービンの回転数制御を優
先させて制御する必要がある。

本発明の目的は上記抽気圧制御の解列機能を簡
単な機構により実現し、かつ有効に作動させるこ
とにある。以下、図面により詳細に説明する。

第１図は本発明による抽気タービンプラント制
御装置の一実施例のブロツク図である。初め該抽
気タービンプラント制御装置の基本動作を説明
し、その後、本発明の特徴的動作を説明する。

第１図において、抽気タービン設備１００は蒸
気発生器２００から供給される一定圧力の蒸気を
高圧調速弁１０１、高圧タービン１０２、低圧調
速弁１０３、低圧タービン１０４を通過せしめて
復水器１０５に導き、発電機１０６を駆動して発
電機出力Ｗを発生させると共に、高圧タービン１
０２を通過する蒸気流量Ｇ_Hの一部を抽気し、そ
の抽気流量Ｇ_Eをプロセスへ送り利用するもので
ある。一方、抽気タービン制御装置９９は、抽気
タービンプラントの外乱である電力負荷および抽
気負荷の変化に対して高圧および低圧調速弁１０
１，１０３を操作し、制御量であるタービン発電
機１０６の回転数Ｎおよび抽気圧力Ｐ_Eを常に
各々の設定値に保つように制御する。たとえば、
電力負荷が増大し、タービン１０２，１０４の回
転数ＮがΔＮだけ低下した場合には、高圧調速弁
１０１をΔＸ_Nおよび低圧調速弁１０３もΔｙ_Nだ
け開き、抽気流量Ｇ_Eに変動を得えないように、
従つて抽気圧力Ｐ_Eには影響を与えずに回転数Ｎ
をもとの設定値にもどすことを可能にし、また、
抽気負荷が増大し、抽気圧力Ｐ_EがΔＰ_Eだけ低下
した場合には、高圧調速弁１０１をΔＸ_Pだけ開
くとゝもに低圧調速弁１０３をΔｙ_Pだけ閉じ
て、発電機出力Ｗを変えることなく、従つて回転
数Ｎに影響を与えずに抽気圧力Ｐ_Eをもとの値に
復帰させるように制御する。

具体的には、抽気タービン設備１００に付設し
た回転数検出器１０７で検出された回転数Ｎと回
転数設定器１で設定された設定値Ｎ_Sとは回転数
調節計２にて比較減算した後、比例および積分
（必要に応じて比例、積分、微分）演算を施して
出力信号Ｅ_Nを出力する。この信号Ｅ_oを係数増巾
器３ａで増巾した信号と、抽気圧調節計１２の出
力信号Ｅ_Pを係数増巾器３ｂで増巾した信号とを
次段の加算器３ｎで加算し、その出力信号Ｅ_Hを
高圧調節弁１０１の開度ｘを電気的に制限する高
圧調速弁開度制限器４に入力して、高気調速弁開
度指令信号Exを出力し、次段以後の電気油圧サ
ーボ機構５を介して高圧調速弁１０１を操作す
る。一方、抽気圧検出器１０８にて検出された抽
気圧Ｐ_Eと抽気圧設定器１１で設定された抽気圧
設定値Ｐ_ESとは抽気圧調節計１２にて比較減算さ
れ、これに更に後述する２つの解列信号Ｅ_Aおよ
びＥ_Bを加算した後、比例、積分（必要に応じて
比例、積分、微分）演算を施して出力信号Ｅ_Pを
出力する。この信号Ｅ_Pは二つに分岐し、一方は
前述の係数増巾器３ｂの入力となり、他方は係数
増巾器３ｄで増巾し、かつ符号変換された後、前
述の回転数調節計２の出力信号Ｅ_Nを係数増巾器
３ｃで増巾した信号と一緒に次段の加算器３ｐで
加算されて信号Ｅ_Lを出力し、この信号Ｅ_Lを、低
圧調節弁１０３の開度ｙを電気的に制限する低圧
調速弁開度制限器１４に入力して低圧調速弁開度
指令信号Ｅ_yを出力し、次段以後の電気油圧サー
ボ機構１５を介して低圧調速弁１０３を操作す
る。こゝで、係数増巾器３ａ，３ｂと加算器３
ｎ、及び係数増巾器３ｃ，３ｄと加算器３ｐは互
いに非干渉に各々独立に演算を行う所謂非干渉演
算部３を構成している。

すなわち、抽気タービン制御装置９９では非干
渉演算部３の機能により、回転数Ｎが設定値Ｎ_S
からずれた場合には、高圧調速弁１０１および低
圧調速弁１０３を同方向に操作して抽気圧制御系
に影響を与えることなく回転数Ｎの修正動作を行
い、また、抽気圧Ｐ_Eが設定値Ｐ_ESからずれた場
合には、高圧調速弁１０１および低圧調速弁１０
３を互に逆方向に操作して回転数制御系に影響を
与えることなく抽気圧力Ｐ_Eの修正動作を行う。

高圧調速弁開度制限器４の機能は、電気油圧サ
ーボ機構５を通して後段の高圧調速弁１０１の開
度の上昇を制限し、高圧タービン１０２に流入す
る蒸気流量の上限を制限するためのものである。
第２図ａは高圧調速弁開度制限器４の特性であ
り、前段からの信号Ｅ_Hに対し、出力信号Ｅ_Xは ０≦Ｅ_H≦Ｅ_HUの範囲でEx＝Ｅ_H Ｅ_H＞Ｅ_HUの範囲でEx＝Exmax（一定） のように制限される。なお、Ｅ_HUは予め定めた閾
値である。

低圧調速弁開度制限器１４の機能は、電気油圧
サーボ機構１５を通して後段の低圧調速弁１０３
の開度の下限および上限を規制し、低圧タービン
１０４に流入する蒸気流量の上限および下限を制
限するためのものである。第２図ｂは低圧調速弁
開度制限器１４の特性であり、前段からの信号Ｅ
_Lに対し、出力信号Eyは ０≦Ｅ_L≦Ｅ_LDの範囲でEy＝Eymin（一定） Ｅ_LD≦Ｅ_L≦Ｅ_LUの範囲でEy＝Ｅ_L Ｅ_L＞Ｅ_LUの範囲でEy＝Eymax（一定） のように制限される。こゝで下限側の制限は、タ
ービン運転中に低圧調速弁１０３を全開にする
と、低圧タービン１０４内の蒸気が過熱し、ター
ビンを損傷させるのを防ぐためにもうけたもので
ある。なお、Ｅ_LD、Ｅ_LUは予め定めた閾値であ
る。

ところで、高圧調速弁開度制限器４の入力信号
Ｅ_Hが大となり、出力信号Exが高圧調速弁最大開
度信号Exmaxに達した場合、または低圧調速弁
開度制限器１４の入力信号Ｅ_Lが大となり、出力
信号Eyが低圧調速弁最大開度信号Eymaxとなる
か、または低圧調速弁開度制限器１４の入力信号
Ｅ_Lが小となり、出力信号Eyが低圧タービン１０
４の最小蒸気流量を確保するに必要な値、すなわ
ち低圧調速弁最小開度信号Eyminに達した場合に
は、抽気タービン制御装置９９は操作量すなわち
蒸気流量を調整し得る調速弁が高圧又は低圧調速
弁のいずれか一つに限定されるため、回転数Ｎお
よび抽気圧Ｐ_Eの二つの制御量を同じに一つの操
作量で制御することは制御論理上不可能である。
このように、どちらか一つの調速弁が制限に達し
て蒸気流量の制御能力をなくした場合、抽気ター
ビンプラントでは抽気圧制御を解列させて、重要
度の高い回転数制御のみを行う必要がある。

本発明では、上記抽気圧制御の解列を簡単な機
構で実現している。以下、それを説明する。

第１図において、２０が解列信号調整器で、高
圧系解列信号調整器２１および低圧系解列信号調
整器２２よりなり、その機能はタービン発電機１
０６の出力、すなわち、抽気タービンの回転負荷
の変化またはプロセスで必要な蒸気流量が変化
し、抽気流量Ｇ_Eが変化した結果、高圧又は低圧
の調速弁開度指令信号Ex又はEyが各々の制限領
域に入つた場合、すなわち高圧調速弁１０１又は
低圧調速弁１０３が上限又は下限に達した場合、
自動的に抽気圧制御を解列させて、回転数制御の
みを行うようにするものである。

解列信号調整器２０の動作を詳細に説明する
に、高圧系解列信号調整器２１では、高圧弁開度
制限器４の入出力信号Ｅ_HおよびExを入力して次
の演算を実施し、信号Ｅ_Aを出力する。

Ｅ_A＝−Ｋ_A（Ｅ_H−Ex）但しＫ_Aはゲイン すなわち、出力信号Ｅ_Aは、第２図ａから ０≦Ｅ_H≦Ｅ_HUなる範囲にあるとき Ｅ_A＝０（〓Ex＝Ｅ_H） また、Ｅ_H＞Ｅ_HUなる範囲にあるときには Ｅ_A＝−Ｋ_A（Ｅ_H−Exmax） となる。こゝにおいて、（Ｅ_H−Exmax）なる量
は、制御上から要求する高速調速弁１０１の開度
に対して実開度の上限が制限されることに相当
し、ひいては高圧タービン１０２の出力の不足分
に比例する信号である。

次に、低圧系解列信号調整器２２は、低圧調速
弁開度制限器１４の入出力信号Ｅ_LおよびEyを入
力して、次の演算を実施し、信号Ｅ_Bを出力す
る。

Ｅ_B＝Ｋ_B（Ｅ_L−Ey） 但しＫ_Bはゲイン すなわち、出力信号Ｅ_Bは、第２図ｂから Ｅ_LD≦Ｅ_L≦Ｅ_LUなる範囲にあるとき Ｅ_B＝０（〓Ey＝Ｅ_L） また、０≦Ｅ_L＜Ｅ_LUなる範囲にあるときには Ｅ_B＝Ｋ_B（Ｅ_L−Eymin） また、Ｅ_L＜Ｅ_LUの範囲にあるとき Ｅ_B＝Ｋ_B（Ｅ_L−Eymax） となる。こゝにおいて、（Ｅ_L−Eymin）なる量
は、制御上から要求する低圧調速弁１０３の開度
に対して実開度が開きすぎていることに相当し、
低圧タービン１０４の出力の過剰分に比例する信
号であり、また（Ｅ_L−Eymax）は低圧タービン
１０４の出力の不足分に比例する信号である。

上記解列信号調整器２０の出力信号Ｅ_Aおよび
Ｅ_Bは抽気圧調節計１２の入力に加算される。こ
れによつて、たとえば抽気タービンプラントの高
圧調速弁１０１および低圧調速弁１０３がともに
制限領域に入らず運転しているとき、電力負荷が
大となり、回転数Ｎが低下しはじめると、通常で
は信号Ｅ_Nが増大し、非干渉演算部３を介して高
圧調速弁１０１および低圧調速弁１０３を適当な
比率で両弁の開度を増大させることにより、抽気
圧に影響を与えないように回転数Ｎを設定値Ｎ_S
に復帰させるべく制御される。

しかし、電力負荷がさらに増大し、それに従つ
て信号Ｅ_Hがさらに増大し、例えばＥ_H＝Ｅ_H1とな
つた場合（第２図ａ参照）、高圧調速弁開度指令
信号Exが高圧調速弁最大開度信号Exmaxに抑え
られる。これは結果として高圧調速弁１０１の開
度がΔEx（＝Ｅ_H−Exmax）に比例した分不足し
ていることになり、この分高圧タービン１０２に
流入する蒸気流量が不足し、所望の出力増加が得
られないことになる。この場合、高圧系解列信号
調整器２１では、前述のＥ_A＝−Ｋ_A（Ｅ_H1−
Exmax）なる演算を行い、信号Ｅ_Aを出力する。
この信号Ｅ_Aは、抽気圧調節計１２、係数増巾器
３ｄ、加算器３ｐ、低圧調速弁開度制限器１４、
電気油圧サーボ機構１５を経由して低圧調速弁１
０３を開方向に操作し、前述の高圧調速弁１０１
の開度制限による高圧タービン１０２の出力不足
分を低圧調速弁１０３の開度を増加させ、低圧タ
ービン１０４の出力を増大させて補ない、回転数
Ｎを設定置Ｎ_Sに保つべく制御する（こゝで高圧
系解列信号調整器２１で行われる演算の中の係数
Ｋ_Aは高圧タービン１０２の出力不足分と低圧タ
ービン１０４での出力補充分を一致させるための
調整係数である）。この結果、回転数制御は確保
されるが、抽気圧制御はできなくなり解列され
る。

同様に、低圧調速弁開度指令信号Eyが制限領
域に入つた場合も、低圧調速弁１０３の作動範囲
の不足分を高圧調速弁１０１を作動させ補うこと
により、抽気圧制御を解列させ、回転数制御を行
うことができる。

すなわち、信号Ｅ_LがＥ_L＜Ｅ_LD又はＥ_L≧Ｅ_LU
となつた場合、低圧調速弁指令信号Eyが低圧調
速弁最小開度信号Eymin又は低圧調速弁最大開度
信号Eymaxに抑えられる。これは結果として、
低圧調速弁１０３の開度がΔEy（＝Ｅ_L−Eymin
又はＥ_L−Eymaxのいずれか）に比例した分、過
剰又は不足していることにより、この分低圧ター
ビン１０４に流入する蒸気流量が過剰又は不足
し、所望の出力減少又は増加が得られないことに
なる。この場合、低圧系解列信号調整器２２で
は、前述のＥ_B＝Ｋ_B（Ｅ_L−Eymin）又はＥ_B＝
（Ｅ_L−Eymax）なる演算を行い、信号Ｅ_Bを出力
する。この信号Ｅ_Bは、抽気圧調節計１２、係数
増巾器３ｂ加算器３ｎ、高圧調速弁開度制限器
４、電気油圧サーボ機構５を経由して、高圧調速
弁１０１を閉方向又は開方向に操作し、前述の低
圧調速弁１０３の開度制限による低圧タービン１
０４の出力過剰又は不足分を、高圧調速弁１０１
の開度を減少又増加させ、高圧タービン１０２の
出力を減少又は増大させて補い、回転数Ｎを設定
値Ｎ_Sに保つべく制御する。（こゝで低圧系解列信
号調整器２２で行われる演算の中の係数Ｋ_Bは、
低圧タービン１０４の出力過剰分又は不足分を高
圧タービン１０２での出力で補正するための調整
係数である。）この結果、回転数制御は確保され
るが、抽気圧制御はできなくなり解列される。

以上説明した如く、本発明によれば、高圧およ
び低圧調速弁の各開度制限器の入力信号と出力信
号の差をとり、これを抽気圧調節計の入力に加算
することにより、簡単にかつ有効に抽気圧制御を
解列させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の抽気タービンプラント制御装
置の一実施例を示すブロツク図、第２図は第１図
における高圧および低圧調速弁開度制限器の特性
を示す図である。 １…回転数設定器、２…回転数調節計、３…非
干渉演算部、４…高圧調速弁開度制限器、５…電
気油圧サーボ機構、１１…抽気圧設定器、１２…
抽気圧調節計、１４…低圧調速弁開度制限器、１
５…電気油圧サーボ機構、２０…解列信号調整
器、９９…抽気タービン制御装置、１００…抽気
タービン設備、１０１…高圧調速弁、１０２…高
圧タービン、１０３…低圧調速弁、１０４…低圧
タービン、１０５…復水器、１０６…発電機、１
０７…回転数検出器、１０８…抽気圧検出器、２
００…蒸気発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気発生器から供給される蒸気により高圧お
   よび低圧ターピンを駆動するとゝもに高圧タービ
   ンを通過する蒸気の一部を抽出して所望のプロセ
   スへ送る抽気タービンプラントにおいて、前記タ
   ービンの回転数と予め設定された回転数とを比較
   減算する回転数調節計と、前記抽出した蒸気の抽
   気圧と予め設定された抽気圧とを比較減算する抽
   気圧調節計と、前記回転数調節計と抽気圧調節計
   の出力をそれぞれ加算する第１および第２加算器
   からなる非干渉演算部と、前記第１加算器の出力
   にもとづいて高圧タービン用調速弁の作動範囲の
   制限された開度信号を出力する高圧調速弁開度制
   限器と、前記第２加算器の出力にもとづいて低圧
   タービン用調速弁の作動範囲の制限された開度信
   号を出力する低圧調速弁開度制限器と、前記高圧
   および低圧調速弁開度制限器の各々の入力信号と
   出力信号の差を検出して前記抽気圧力調節計に印
   加する解列信号調整器とを具備し、高圧調速弁ま
   たは低圧調速弁のいずれかの開度が制限値に達し
   た場合、抽気圧制御を解列して回転数制御を優先
   して制御することを特徴とする抽気タービンプラ
   ント制御装置。