JPS63120806A - タ−ビン制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、低圧タービンバイパス弁を有する蒸気タービ
ンバイパスシステムのタービン制御装置に関する。

（従来の技術） 第３図に一般的なタービンバイパスシステムの構成図を
示す。同図において、ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気
止め弁２．蒸気加減弁３を介して高圧タービン４に供給
され、その排気蒸気は高圧排気逆止弁５．再熱器６．再
熱蒸気弁７を介して中圧タービン８に供給される。また
、その排気蒸気は低圧タービン９を通って復水器１０に
排気される。

一方、主蒸気圧力を所定の圧力に調節するために、主蒸
気止め弁２の手前から高圧タービンバイパス弁１１を通
して再熱器６の入口に蒸気を落す高圧タービンバイパス
ラインが設けられる。しかし、この蒸気はボイラから発
生した高温高圧の蒸気であるため、注水弁１２から高圧
タービンバイパス弁１１に注水し、減温、減圧してから
落すようにしている。

また、再熱蒸気圧を所定の圧力に調節するために、再熱
蒸気弁７の手前から低圧タービンバイパス弁１３を通し
、減温器１４で減温して復水器１０に落す低圧タービン
バイパスラインが設けられる。この蒸気の減温は復水ブ
ースターポンプ１５の吐出から導かれた復水をスプレー
弁１６を通して減温器に流入させることによって行なわ
れる。

主蒸気圧力検出器１７は主蒸気止め弁２の手前。

再熱蒸気圧力検出器１８は再熱蒸気弁７の手前に設けら
れてそれぞれ蒸気圧を検出している。また、タービン速
度検出器１９は高圧タービン４の軸からその回転速度を
検出している。

このようなタービンバイパスシステムの制御を行なう従
来のタービン制御装置の一例を第４図に示す、同図にお
いて、速度設定器２０で設定されるタービンの速度設定
値ｖ１とタービン速度検出器１９により検出したタービ
ン実速度ν２は加算器２１に入力され、これにより得ら
れる速度誤差ｖ３は係数器２２に入力される。係数器２
２はその速度誤差ｖ３に対してどのくらいの割合で弁開
度を変化させるかという定数である速度調定率に基づい
て蒸気加減弁開度指令ｖ４を出力する。

流量比関数器２３はタービン起動時の一定期間、中圧タ
ービン８への蒸気流量を抑制するために。

第５図（ａ）に示すように蒸気加減弁開度指令ｖ４がＶ
　４　＜ｖ　４　（１）の区間では、低レベルで上昇す
る再熱蒸気弁開度指令ｖ５を出力する。そして、ｖ４（
１）を越えた点からは急速にそのレベルを上昇させ再熱
蒸気弁７を開くようにし、Ｖ　４　＞ｖ　４　（２）で
全開となるような、再熱蒸気弁開度指令ｖ５を出力する
。

一方、速度設定値ｖ１は再熱蒸気圧設定関数器２４に入
力される。再熱蒸気圧関数設定器２４は、上記タービン
起動時の一定期間再熱蒸気圧を極力低く設定するために
、第５図（ｂ）に示すように速度設定値ｖ　１＞ｖ　ｔ
　（１）の区間は一定レベルで、そしてｖ　ｓ　＞ｖ　
１（１）になるとＶｌの値に応じて上昇する再熱蒸気圧
設定値ｖ６を出力する。そして、この設定値ｖ６と圧力
検出器１８により検出した再熱蒸気圧力ｖ７とを加算器
２５に入力し、圧力誤差ｖａを得ている。開度調節器２
６はこの圧力誤差ｖ８を入力し低圧タービンバイパス弁
開度指令ｖ９を出力する。なお、圧力検出器１７により
検出されるボイラ１からの主蒸気圧力をＶＩＯとする。

第６図は１通常状態でこのタービン制御装置によりター
ビンを起動したときの各状態変化を示したものである。

すなわち、まずボイラに点火して蒸気を発生させ、主蒸
気圧力Ｖｌ（ｌが起動時の所定の初期圧力ｖ１ｏ（０）
となるように高圧タービンバイパス弁１１の開度を調節
する０次に、主蒸気止め弁２を全開にし、速度設定器２
０を操作して速度設定値ｖ１を第６図に示すように徐々
に上昇させる。

上記速度設定値ｖ１の上昇に対してタービン実速度ｖ２
の上昇が遅れるので、加算器２１が出力する速度誤差ｖ
３も徐々に上昇する。このため、係数器２２が出力する
蒸気加減弁開度指令ｖ４も徐々に上昇し、蒸気加減弁３
が徐々に開かれる。

ところで、このときバイパスされた主蒸気が高圧タービ
ンバイパス弁１１より出ているため、高圧タービン４の
排気側は圧力が高くなる。これにより、高圧タービン４
の内部圧力が上昇し、高圧タービンロータの風損により
排気温度が異常に上昇しようとする不都合が生じる。こ
の温度はタービンを起動後速度の上昇に応じて上昇して
ゆき、定格運転の速度範囲に到達点したとき最高温度と
なり。

これ以降の速度上昇では排気温度が逆に減少して行くも
のである。そこで、上記排気温度の異常上昇を防止する
ために次のようにしている。すなわち、第５図（ｂ）に
示す速度設定値Ｖｌのｖ　１（１）の点は、上記定格運
転の速度範囲の始めの点を示しており、ｖ　ｔ　＜ｖ　
ｓ　（１）の区間では再熱蒸気圧設定値ｖ６を可能な限
り低下させて一定値にしている。

この区間においては、実際の再熱蒸気圧ｖ７は。

この再熱蒸気圧設定値ｖ６に対してかなり大きい値にな
る。このため、加算器２５は正の大きい圧力誤差ｖａを
出力し、開度調節器２６はそれに応じた低圧バイパス弁
開度指令ｖ９を出力するので、低圧バイパス弁１３は大
きく開く、これにより、再熱蒸気圧力ｖｔが上記設定値
ｖ６まで下げられることになる。

第６図の時間ヒエは上記速度設定値ｖｒ＝ｖｉ（１）に
なる時点であり、タービン実速度ｖｚが上記定格運転の
速度範囲に入った時点を示している。このように、ター
ビン起動から排気温度上昇が緩和される上記定格運転速
度範囲に達するまでの間は再熱蒸気圧力ｖ７が第６図に
示すように低い圧力で保持されるようになる。これによ
り、高圧タービン４の排気側の蒸気圧が低圧になり、上
記排気温度の異常上昇が防止される。

また、タービン実速度ｖ２の低い区間では、中圧タービ
ン８への蒸気量を高圧タービン４に比べて少なくしなけ
れば過大トルクが発生し、正常に起動されない。そこで
１次のようにしている。すなわち、第５図（ａ）　、　
（ｂ）に示すように速度設定値ｖ　ｔ　＝ｖ　ｔ　（１
）となるとき、通常の運転状態では。

蒸気加減弁開度指令ｖ　ａ　＝ｖ　４　（１）となる、
そこで。

ｖ４＝０〜Ｖ　４　（１）区間では、再熱蒸気弁開度指
令ｖ５は低レベルで徐々に上昇させる。これにより、こ
の区間では中圧タービン８への流入蒸気量が抑制されて
所定トルクで正常に起動されるようになる。

一方、上記速度範囲に達するまでの間に図示せぬ発電機
側の系統が併列される。そして、速度設定値ｖ１が上記
速度範囲に入ってｖ　ｓ　（１）を越えると、再熱蒸気
圧設定値ｖ６は速度設定値ｖ１に応じて上昇し、再熱蒸
気圧力ｖ７もこれに応じて上昇するようになる。また、
再熱蒸気弁開度指令ｖｓは急速に上昇して、再熱蒸気弁
７は全開される。

再熱蒸気弁７が全開されると、高圧タービン４と中圧タ
ービン８との蒸気流量は等しくなり、定常運転に入るこ
とになる。この後、主蒸気圧力ＶＩＧは所定の圧力に高
められる。この上昇区間では速度の上昇を一定に保つた
めに一旦速度設定値ｖ１を同図に示すように低下させる
が、その後図示するように再び上昇させてゆく。

このようにタービン起動時には、蒸気加減弁開度指令ｖ
　ａ　ｕｔｖ　ａ　（１）になるまでの区間、再熱蒸気
弁７を絞って中圧タービン８への流入蒸気量を抑制する
ことにより、所定の駆動トルクを取り出して正常に起動
するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、タービン起動後システムが事故発生したのち
復旧した場合など、−旦停止させて再起動を行なうよう
な場合、主蒸気圧力ｖ＋ｏは。

例えば第７図に示すようにすでに高い圧力ｖ＋ｏ（１）
で供給されている。そこで、このように主蒸気圧力ＶＩ
Ｏが高い場合に、所定の蒸気流量を高圧タービン４に供
給するためには、第７図に示すように速度設定値Ｖ１を
低レベルで徐々に上昇するようにして蒸気加減弁開度指
令ｖ４を低くし、蒸気加減弁３の開度を絞る必要がある
。

ところが、蒸気加減弁開度指令Ｖ４が低くなると、この
値に基づいて前記のように設定される再蒸気弁開度指令
ｖｓが同図に示すように低レベルで徐々に上昇するよう
になり、再熱蒸気弁７の開度は必要以上に絞られる。再
熱蒸気弁７の開度が絞られると、再熱蒸気圧力ｖｔは低
圧タービンバイパス弁１３によって一定圧力に制御され
ているため、低圧タービンバイパス弁１３への蒸気流量
が増加し、中圧タービン８から低圧タービン９への蒸気
流入量が減少する。すると、タービンの仕事量のうち２
７３程度を受けもっている中圧タービン８と低圧タービ
ン９の仕事量が減少し駆動トルクが低くなるため、同図
に示すようにタービン実速度ｖ２が定格運転速度範囲に
達するまで１時間ｔ２という長い時間を要するという問
題があった。

本発明は、常に高い駆動トルクが得られるタービン制御
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） このため本発明は、蒸気加減弁開度指令と主蒸気圧力と
再熱蒸気圧力とに基づいて再熱蒸気弁開度を制御するよ
うにしたものである。

（作用） 主蒸気圧力が通常状態と異なる場合においても、上記中
圧タービン蒸気量は、実際の高圧タービン流入蒸気量に
応じて正しく設定されると共に。

再熱蒸気圧力が変化した場合にも、上記設定した一定の
中圧タービン蒸気量が実際に中圧タービンに流入するよ
うになる。

（実施例） 以下、本発明のタービン制御装置を第３図に示したター
ビンバイパスシステムに適用した場合を例にとり、その
実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るタービン制御装置のブ
ロック構成図である。１ｍにおいて、第４図と異なる点
は、流量比関数器２３の代わりに、高圧タービン流量関
数器２７と、流量比係数器２８と、再熱蒸気弁関数器２
９とを配設した点であり、その他のブロックは第４図と
同様なのでそれらの説明は省略する。

第３図に示した高圧タービン４に流入する蒸気量は蒸気
加減弁３および主蒸気圧力ＶＩＯに比例する。

そこで、高圧タービン流量関数器２７は、係数器２２の
出力である蒸気加減弁開度指令ｖ４と、圧力検出器１８
により検出される主蒸気圧力ｖｔｏとを入力し、次式に
より高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌを算出して出力する
。

ｖ　ｓ　ｓ　＝ｋ　ｔ　Ｘｖ　ａ　Ｘｖ　ｔ　ｏ　　　
　　−・・＝−（Ｌ）ここで、ｋｘは定数である。

第５図（ａ）で説明したように、タービン起動時その速
度が定格運転速度範囲に達するまでの間は。

高圧タービン４への流入蒸気量に対して、中圧タービン
８への流入蒸気量を制限する必要がある。流量比係数器
２８は、上記高圧タービン流入蒸気量ｖｔｔを入力し、
その値に基づいて中圧タービン８に供給すべき蒸気量を
設定し、中圧タービン蒸気量Ｖ１２を示す信号を出力す
る。

再熱蒸気弁関数器２９は、中圧タービン８へ流入する蒸
気量が上記中圧タービン蒸気量ＶＩ２になるように再熱
蒸気弁７の開度を制御するものである。このとき１例え
ば上記中圧タービン蒸気量Ｖ１２が一定のとき、再熱蒸
気圧力ｖ７の高さに応じて再熱蒸気弁７の開度を絞る必
要がある。そこで、再熱蒸気弁関数器２９は上記中圧タ
ービン蒸気量Ｖ１２と、圧力検出器１８により検出され
る再熱蒸気圧力ｖｔとにより、再熱蒸気弁開度指令ｖ３
を次式により算出して出力する。

ｖｓ＝ｋ　　２　（ｖｔ　　２／Ｖ７）　　　　　　　
　　　　　　　−−（２）ここで、ｋ２は定数である。

この再熱蒸気弁開度指令ｖ５により、再熱蒸気弁７の開
度が制御される。

いま、タービンを再起動する場合で、第２図に示すよう
に主蒸気圧力ｖｔｏがすでに高い圧力ｖ＋ｏ（２）に設
定されていたとする。ここで、第７図で説明した場合と
同様に速度設定値ｖ１を低レベルで徐々に上昇するよう
に速度設定器２０を操作する。

この操作による速度設定値ｖｔとタービン実速度ｖ２と
の速度誤差ｖ３に応じて、係数器２２から蒸気加減弁開
度指令ｖ４が出力され、蒸気加減弁３が徐々に開かれる
。このとき、タービン流量関数器２７は上記したように
蒸気加減弁開度指令ｖ４と主蒸気圧力ｖｔｏとに基づい
て高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌを算出している。この
高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌは第２図に示すように速
度設定値ｖ１に応じて上昇する。そして、流量比係数器
２８は、その高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌに基づいて
中圧タービン８に供給すべき中圧タービン流入蒸気量Ｖ
１２を算出する。この流量比係数器２８は、タービン実
速度ｖ２が定格運転の速度範囲に到達するまでの期間に
おいて、中圧タービン８への蒸気量を抑制するためのも
ので、第５図（ａ）と類似の特性を有している。このた
めに、上記高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌが、予め設定
した一定値Ｖｌｌ（１）に対して、ｖ＋　ｔ　＜ｖｓ　
Ｉ（１）の区間、上記中圧タービン流入蒸気量ＶＩ２は
低レベルで出力され、またＶｌ　ｓ　＞ｖｔ　ｔ　（１
）になるとそのレベルは急上昇し、高圧タービン流入蒸
気量Ｖｌｌと等しくなるものである。そして、再熱蒸気
弁関数器２９はその中圧タービン流入蒸気−１ｖｔ２が
確保されるように、再熱蒸気圧カシアに応じて再熱蒸気
弁開度指令ｖ５を出力し、再熱蒸気弁７の開度を調節し
ている。

このように主蒸気圧力ｖｔｏが高い場合には。

所定の蒸気量を高圧タービン４に供給するために、蒸気
加減弁３の開度が絞られる。ところが、上記のように主
蒸気圧力ＶＩＯに基づいて実際の高圧タービン４への蒸
気流量が算出されると共に、これに基づいて中圧タービ
ン８への所定の蒸気流量が設定される。このため、高圧
タービン４と中圧タービン８．低圧タービン９への蒸気
流量比は常に所望の状態に設定されるようになる。

これにより、起動時のタービンの駆動トルクは増大し、
タービン実速度ｖ２は第２図に示すように。

第６図で示した通常の起動時の場合と同様に短時間で上
昇させることができる。

このように、蒸気加減弁開度指令ｖ４と主蒸気圧力ＶＩ
Ｏとに基づいて高圧タービン流入蒸気量Ｖｌｌを求め、
この値より中圧タービン流入蒸気量Ｖ１２を設定し、こ
の中圧タービン流入蒸気量Ｖ１２と再熱蒸気圧カシアと
に基づいて再熱蒸気弁開度を調節することにより、ター
ビン起動時に主蒸気圧力ｖｔｏがすでに高く設定されて
いる場合においても、高圧タービン４．中圧タービン８
．低圧タービン９の各タービンに対して所定の蒸気流量
を供給できるので、常に高い駆動トルクが得られるよう
になる。また、再熱蒸気弁７の開度は再熱蒸気圧力ｖ７
に応じて調節するので、何らかの原因で再熱蒸気圧力Ｖ
７が変動しても上記各タービンへの所定の蒸気流量は安
定して供給される。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、再熱蒸気弁の開度は、蒸
気加減弁の開度と主蒸気圧力および再熱蒸気圧力とに基
づいて設定するようにしたので。

タービン起動時に主蒸気圧力が通常起動時と異なる場合
においても、常に高い駆動トルクを得ることができる。

また、タービン起動中に再熱蒸気圧力が変化しても高圧
、中圧、低圧各タービンへの蒸気流量を安定に維持する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るタービン制御装置のブ
ロック構成図、第２図はそのタービン制御装置の起動時
における各状態の変化を示すグラフ図、第３図はタービ
ンバイパスシステムの構成図、第４図は従来のタービン
制御装置のブロック構成図、第５図（ａ）は第４１！！
ｌの流量比関数器の特性を示すグラフ図、第５図（ｂ）
は再熱蒸気圧設定関数器の特性を示すグラフ図、第６図
は第４図のタービン制御装置の通常の起動時における各
状態の変化を示すグラフ図、第７図はそのタービン制御
装置の主蒸気圧力が高い場合の起動時における各状態の
変化を示すグラフ図である。 １・・・ボイラ、２・・・主蒸気止め弁、３・・・蒸気
加減弁、４・・・高圧タービン、５・・・高圧排気逆止
弁、６・・・再熱器、７・・・再熱蒸気弁、８・・・中
圧タービン、９・・・低圧タービン、１０・・・復水器
、１１・・・高圧タービンバイパス弁、１２・・・注水
弁、１３・・・低圧タービンバイパス弁、１４・・・減
温器、１５・・・復水ブースターポンプ、１６・・・ス
プレー弁、１７・・・主蒸気圧力検出器、１８・・・再
熱蒸気圧力検出器、１９・・・タービン速度検出器１，
２０・・・速度設定器、　２１．２５・・・加算器、２
２・・・係数器、２３・・・流量比関数器、２４・・・
再熱蒸気圧設定関数器、２６・・・開度調節器、２７・
・・高圧タービン流量関数器、２８・・・流量比係数器
、２９・・・再熱蒸気弁関数器。 １四 も、イ 第２図 ｒｖｑ　　　　　へ−’ （ｂ） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧および低圧バイパスラインを有するタービン
   バイパスシステムの蒸気加減弁と、再熱蒸気弁と、低圧
   バイパス弁とを設定された速度設定値に基づいて開閉制
   御するタービン制御装置において、再熱蒸気弁の開度を
   、蒸気加減弁の開度と、主蒸気の圧力と、再熱蒸気の圧
   力とに基づいて決定する演算手段を設けたことを特徴と
   するタービン制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載において、上記演算手
   段は、蒸気加減弁開度指令と主蒸気圧力信号を入力して
   高圧側タービン流入蒸気量相当信号を算出する第１の関
   数発生手段と、この第１の関数発生手段からの信号を入
   力して低圧側タービンに流入させる目標蒸気流量相当信
   号を算出する流量比係数手段と、この流量比係数手段の
   信号と再熱蒸気圧力信号を入力して再熱蒸気弁開度指令
   を算出する第２の関数発生手段から成ることを特徴とす
   るタービン制御装置。