JPS63212705A

JPS63212705A - タ−ビン先行非常制御方法

Info

Publication number: JPS63212705A
Application number: JP4296787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikeda; 啓池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-05
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH081124B2

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〕本発明はタービンの制御方法に係り、特に大容量、軽量
な蒸気タービンに好適なタービン先行非常制御方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来のタービン制御装置は特公昭４４−１６０４３号に
示される様に、制御弁を閉鎖する速度制御装置と停止弁
を閉鎖する非常制御装置とより成る。第６図は上記公知
文献（特公昭４４−１６０４３号）の第２ａ図を収録し
たもので作動説明図である。我国において過速度トリッ
プ設定値４８は定格速度の１．１１倍（１１１％）以下
と法令によって規定されており過速度トリップ設定値と
しては通常１１０〜１１１％（範囲は設定公差）が採用
されている。

また、近年、タービン発電機の単機容量は増大するにも
かかわらず、最終段長翼等の技術進歩により、同一出力
のタービンでも車室数を減らす傾向にある。例えば、３
５０ＭＷ〜５００ＭＷクラスでは従来は低圧タービンは
複流Ｘ２車室が常識とされていたが近年では、複流×１
車室が採用されるに至っている。この様な車室の減少に
より同−出力機のタービン発電機ロータの慣性モーメン
トは小さくなり、結果として、第６図（前記公知例の第
２ａ図）に示された正常過速度尖頭速度４６は前記過速
度トリップ設定値ぎりぎりとなってきている。従って第
６図（第２ａ図）に示された様に過速度トリップ設定値
４８と正常過速度尖頭速度４６との間にトリップ先行設
定値４９を設定する間隙が現実には無い、また、たとえ
、トリップ先行設定値４９を前記過速度トリップ設定値
４８の下限に設定したとしても近年の大容量、軽量のタ
ービンにおいては図中トリップ先行尖頭速度５０が、目
的とする所要の値１２０％を超えてしまい、目的を達し
得ないことがわかってきた。これを防止するために、前
記公知例の第３ａ図に示される様にトリップ先行設定値
５９を途中出力より下げる（６１）ことは考えられる。

しかしながら、これによれば、高出力からの負荷遮断に
おいては、正常過速度尖頭速度４６よりもトリップ先行
設定値６１の方が低くなってしまい、制御弁の正常動作
により尖頭速度４６が過速度トリップ設定値４８以下に
抑えられている。換言すれば、速度制御装置十制御弁が
正常に動作しているにもかかわらず、非常制御装置によ
って制御されているいわゆる異常時用の停止弁を閉鎖し
てしまうこととなり、制御弁と停止弁の使い方を混合し
てしまうこととなる。停止弁はあくまでも制御弁のバッ
クアップとして、「タービンを安全に停止すること」を
目的で設置されたものであり、停止弁の閉鎖＝異常時と
判断される。

更に、前記の公知例では、前記の様に、速度制御装置が
正常であるにも拘らずトリップ先行装置が動作してしま
い、停止弁を閉鎖してしまった場合には、速度が過速度
トリップ設定値４８以下に抑えられたことで停止弁を再
開することとしている。これは、停止弁を制御弁として
使用していることであり本来の弁の目的に合致していな
い。また、このために、公知例中、第２図、第３図中の
トリップ先行装置のリレー３７を追加して自動り一セッ
トを行わせている。本来は、手動リセットを行うまでは
完全に閉鎖して蒸気流入を絶つべき停止弁に、この様な
機能を追加することにより、弁の本来持つ保護機能の信
頼性を低下させることとなる。

以上の様に、公知例においては、現実的にトリップ先行
設定値を設定困難なこと及び、制御弁の正常動作時に異
常時用の停止弁を閉鎖してしまうこと、また、停止弁の
機構中に、開閉を行なう機構を追加したことによる保護
機構の信頼性が低下するという問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明した従来技術における非常制御技術においては
、タービンの回転速度が制限速度を越えると非常制御装
置を作動させて停止弁を閉塞作動せしめる。

ところが、停止弁は制御弁と直列に接続されて、いるの
で、制御弁が閉止すれば停止弁を必ずしも閉塞せしめる
必要が無い。

制御弁が閉じれば、停止弁が開いていてもタービンへの
作動流体供給は停止され、タービンの負荷状態の如何に
拘らず、必ず減速するからである。

而して、制御弁を閉じて（若しくは絞って）タービンを
減速させた場合、タービン回転速度が制御速度以内に低
下した後、正常運転状態に戻って稼働を続行できる。

ところが、早まって停止弁を閉じてしまうと、タービン
を一旦停止させないと運転を再開できない。

吹上の事情から諒解し得る如く、タービンの回転速度が
許容範囲を越えたのに制御弁が閉じないというような異
常事態が発生した場合は停止弁の閉塞作動が是非とも必
要であるが、制御弁が閉止されれば、早まって停止弁を
閉塞作動せしめないことが望ましい。

本発明の目的は、停止弁の閉塞作動が必要な場合に限っ
て閉塞作動せしめ、停止弁の作動を必要としない場合に
は停止弁の閉塞作動を見合わせる先行非常制御方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためには、速度制御装置及び制御
弁が正常動作時には、停止弁を閉鎖せず、異常動作時の
み停止弁を閉鎖する様にすればよい。

従来の非常制御装置は、この異常動作を、動作の結果で
あるタービン速度の上昇のみで検出していたが、これで
は間にあわないため、制御弁の動作と速度とを組合わせ
ることにより目的を達成することとした。

〔作用〕

負荷遮断時にタービン速度が上昇すると、制御弁は予め
決められた速度で全閉する様に制御される。従ってこの
速度で制御弁が閉鎖したか否かを検出し、閉鎖していな
い場合に停止弁を急閉することにより、公知例について
説明した前記の問題点を解決出来る。また、制御弁の制
御回路上に弁急開回路を持つものについては、弁急開信
号が発生したにも拘らず弁が閉鎖しなかった場合にも停
止弁を急閉することとすれば１問題点の解決に一層役立
つこととなる。

〔実施例〕

第４図は、本発明方法の１実施例における適用対象であ
る再熱蒸気タービンプラントの系統図である。

本例のプラントは、蒸気発生器１１．主蒸気止め弁（以
下、ＭＳＶと略記す）１２、蒸気加減弁（ＣＶ）１３、
高圧タービン１４、再熱器１５゜再熱蒸気止め弁（Ｒ８
Ｖ）１６、インタセプト弁（ｒｃＶ）１７．中圧タービ
ン１８、低圧タービン１９、復水器２０、非常制御装置
２１．速度制御装置２２及び先行非常制御装置２３より
成る。

蒸気発生器１１で発生した蒸気はＭＳＶ１２、ＣＶ１３
を通り高圧タービン１４で仕事をした後、再熱器１５で
再熱され、Ｒ８Ｖ１６、ＩＣＶ１７を通って中圧タービ
ン１８、低圧タービン１９を流通して仕事をした後、復
水器２０に至って復水する。、４種の弁のうちＭＳＶ１
２、Ｒ８Ｖ１６はいわゆる停止弁であり、非常制御装置
２１若しくは、先行非常制御装置２３の働きにより異常
時に弁を急閉してタービンの損傷を防止する。また、Ｃ
Ｖ１３とＩＣＶ１７はいわゆる制御弁であり、速度制御
装置２２の働きにより高圧タービン１４、中圧タービン
１８に流入する蒸気量をそれぞれ調整し、タービン出力
、速度を制御している。

次に第５図で、前記速度制御装置２２の動作を説明する
。本第５図は、横軸にタービン速度、縦軸にＣＶ１３．
ＩＣＶ１７の弁開度をとっている。

図中、実線はタービン出力＝１００％（定格出力）の状
態を、破線は５０％の状態を示している。タービン出力
１００％の状態では、ＣＶ１３は定格速度（１００％）
では１００％開度であり、負荷遮断等により速度が上昇
するとそれを抑える様に弁は閉まり、１０５％で全閉と
なる。ＣＶ１３が全開となったところでＩＣＶ１７を閉
め始め、１０７％で全開とする。この様な制御動作にて
弁を閉鎖しタービン速度の上昇を防止する。また、５０
％出力の場合には図中破線で示す様に定格速度（１００
％）ではＣｖ１３は５０％開度であり、速度上昇ととも
に弁を示鎖し１０２．５％で全閉とする。

また１、：：：でＩｃＶ１７を閉め始め、１０４．５％
で全開とする。即ち、ＣＶ１３、ＩＣＶ１７とも弁開度
Ｖｓ　、タービン速度の変化率は出力に拘らず一定であ
り、ＣＶ１３の定格速度における開度（言いかえればこ
れはタービン出力に等しい）によって特性が図中左右に
ずれるのみである。結局、１００％出力では、ＣＶ制御
速度上限＝１０５−％、ＩＣＶ制御速度上限＝１０７％
である。また５０％出力ではＣｖ制御速度上限＝　１０
２．５％、ＩＣＶ制御速度上限＝１０４．５％である。

次に、第１図を用いて非常制御装置２１及び本発明の要
点である先行非常制御表［２３について説明する０図の
横軸は負荷遮断直前のタービン出力をまた、縦軸はター
ビン速度を示している。まず、非常制御装置２１は、非
常調速機、バックアップガバナ及びその他の信号（例え
ば、復水器真空度低下、制御油正伝下等）により、ＭＳ
Ｖ１２、Ｒ８Ｖ１６は急閉し、タービンの損傷を防止す
る。

ここでは、本発明に直接関連のあるタービン過速防止機
能のみを詳述する。タービン過速防止機能として非常制
御装置２１内に設けられているものとしては、通常、非
常調速機及びバックアップガバナがある。非常調速機は
機械式の偏心リング形が一般的であり、バックアップガ
バナは、そのタービンの速度制御装置２２の形式によっ
て機械式及び電気式がある。ここで各々の設定値は、非
常調速機は定格速度の１１０〜１１１％、バックアップ
ガバナは１１１〜１１１．５　　％（もしくは１１１．
５〜１１２％）が一般的である。各々が動作した場合の
到達速度を図中８及び９に示しである。近年の大容量、
軽量タービンにおいては、図中に示した様に遮断前出力
が大きい部分においては、到達速度がタービンの強度よ
り決定されるタービン過速度上限値７を上回ってしまう
という問題がある。そこで先行非常制御装置２３が必要
となる。第１図中、１及び３は、前述した、Ｃｖ及び工
Ｃｖの制御速度上限を示している。本来ならばこの速度
で両弁は各々全開となるはずであるが、制御回路若しく
は弁口体に異常が発生すると閉鎖しない弁が出てくる。

これを弁の実開度で検出し、前記制御速度上限１，３を
成る程度超えた速度で前記ＣＶ１３もしくはＩＣＶ１７
が閉鎖していない場合、各々ＭＳＶ１２、もしくはＲ８
Ｖ１６に急閉指令を出し、非常制御装置によると同様の
方法で弁を急閉して速度上昇を抑えることとする。この
時の到達速度を第１図中に１０で示している。前記ター
ビン過速度上限値７を十分下回っており、良好な結果が
得られることがわかる。

次に、この制御ロジックを第３図を用いて説明する。Ｍ
ＳＶ全弁急閑の条件は、タービン速度がＣｖ制御速度上
限＋α以上及び、Ｃｖ全弁全閉以外としている。また、
Ｒ３Ｖ全弁急閑の条件は、タービン速度がＩＣＶ制御速
度上限＋β以上及びＩＣｖ全弁全開以外としている。こ
こでタービン速度条件のα、βは、それぞれ、ＣＶ、Ｉ
ＣＶの制御動作の遅れを考慮したものである。また、Ｃ
Ｖ、ＩＣＶともに通常複数具備されているので“全弁″
という表現を用いている。

本実施例によれば、制御弁の異常動作時にのみ停止弁を
急閉させることが出来るばかりでなく、制御弁の制御範
囲と関連させて先行非常制御装置を動作させるために、
必要とされる最も低い速度で停止弁を急閉することが出
来、使達速度を最も低く抑えられる。また、停止弁の急
閉は、非常制御装置と同様の方法で行なうため、停止弁
閉鎖装置の信頼性を損なうこともない。以上の様な効果
がある。

本発明の他の実施例を第２図を用いて説明する近年の蒸
気タービンの中には、発電機出力と負荷の不平衡、ター
ビンの加速度等を検出してＣＶ１３゜ＩＣＶ１７等の制
御弁を急閉する制御回路を有するものがある。この様な
タービンにおいては、通常前記ＣＶ、ＩＣＶの制御速度
上限以前に、ＣＶ。

ＩＣＶを急閉することとなる。従って、この急閉信号発
生時に、ＣＶ、ＩＣＶの弁異常有無を判定すれば、さら
に到達速度を低く抑えることが可能である。図中、ＣＶ
急閉動作とＩＣＶ急閉動作がそれぞれ示している。タイ
マーはｃｖ、ｒｃｖの急閉に要する時間遅れを考慮した
ものである。

本実施例によれば、制御弁急閉により弁異常を判定する
ため、異常の早期発見が可能であり、到達速度を低く抑
えられるという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷遮断によるタービン過速時に、制
御弁に異常に生じたことを速かに検出し。

停止弁を急閉することによってタービンの到達速度をタ
ービン過速度上限値以下に抑えられ、さらに、不要の時
に停止弁を閉鎖すること、及び、停止弁の閉鎖回路に不
要の装置を追加し信頼性を損なうことを防止出来るとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の負荷遮断前出力Ｖｓ、ター
ビン速度の説明図、第２図は本発明のその他の実施例の
制御ロジック図、第３図は本発明の一実施例の制御ロジ
ック図、第４図は本発明の一実施例を説明する為の系統
図、第５図は速度制御装置の機能説明図である。第６図
は公知技術の説明図である。１・・・加減弁制御速度上限、２・・・主蒸気止め弁急
開速度、３・・・インタセプト弁制御速度上限、４・・
・中間（再熱）蒸気止め弁急開速度、５・・・非常調速
様作動速度域、６・・・バックアップガバナ作動速度域
、７・・・タービン過速度上限値、８・・・非常調速機
作励時到達速度、９・・・バックアップガバナ作動時到
達速度、１０・・・先行非常制御装置作動時到達速度、
１１・・・蒸気発生器、１２・・・主蒸気止め弁（ＭＳ
Ｖ）、１３・・・蒸気加減弁（ＣＶ）、１４・・・高圧
タービン、１５・・・再熱器、１６・・・再熱蒸気止め
弁（ＲＳ　Ｖ）、１７・・・インタセプト弁（ＩＣＶ）
　、１８・・・中圧タービン、１９・・・低圧タービン
、２０・・・復水器、２１・・・非常制御装置、２２・
・・速度制御装置、２３・・・先行非常制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】１、タービンに流入する作動流体を制御する制御弁及び
該制御弁を制御する速度制御装置、並びに停止弁及び該
停止弁を作動せしめる非常制御装置を備えたものにおい
て、タービン回転速度が速度制御装置の制御速度上限以
上となつたとき、前記制御弁が閉鎖しない場合に限つて
停止弁を閉塞作動せしめることを特徴とするタービン先
行非常制御方法。２、前記の制御弁が閉鎖しない場合の判断は、タービン
回転速度が制御速度以上となつた時点の後、速度制御装
置の応答所要時間を終過した後に制御弁が閉鎖していな
いことを検知して停止弁を閉塞作動せしめるものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のタービ
ン先行非常制御方法。３、前記の速度制御装置は制御弁を急閉せしめる補助制
御機能を備えたものであり、この補助制御機能部分の動
作にも拘らず制御弁が閉塞しない場合に限つて停止弁を
示塞作動せしめることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のタービン先行非常制御装置。