JPH02221604A - 発電プラント制御方法及び装置並びに発電プラント - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電プラントに係り、特に、負荷遮断時等に生
じる蒸気タービンの過速を防止するに好適な発電プラン
ト制御方法及び装置並びにこの装置を備える発電プラン
トに関する。

〔従来の技術〕

第８図は、クロスコンパウンド型発電プラントの構成図
である。この発電プラントは、高圧タービン１と中圧タ
ービン２とで軸３を回転させて発電機４を駆動し、低圧
タービン５，６で軸７を回転させて発電機８を駆動する
０図示しないボイラからの主蒸気止弁９を介して供給さ
れる蒸気は、蒸気加減弁（高圧タービン用制御弁）１０
で流量が制御されて高圧タービン１に入り、仕事をする
。

高圧タービン１から流出した蒸気は、再熱器１１で再熱
され、再熱蒸気止弁１２、インターセプト弁（中圧ター
ビン用制御弁）１３を介して中圧タービン２に入り、仕
事をする。中圧タービン２から流出した蒸・気は、クロ
スオーバー管１４を通って低圧タービン５，６に入り、
仕事をした後、図示しない復水器に入って復水される。

制御装置１５は、軸３あるいは軸７（両軸は同期がとら
れる様になっている、）の回転速度を図示しない速度検
出器で検出し、この検出値に応じて各制御弁１０．１３
の開度を制御し、タービン速度を制御するように機能す
る。

第７図は、前述した制御弁１１．１３　（以下、制御弁
とのみ言う、）の制御機能図である。制御弁は、その開
度を微調整できるサーボ弁１６と、開度をオン・オフ的
に制御する急閉電磁弁１７とを備えている。制御装置１
５（第８図）から制御弁開度指令１８がサーボ弁１６に
出力されている場合は、サーボ弁１６はその指令に従っ
て制御され、タービンに供給される蒸気流が調整されて
タービン速度が制御される。負荷が遮断されてタービン
速度が上昇し過速状態になると、制御装置１５から制御
弁急閉指令１９が急閉電磁弁１７に出力され、該電磁弁
１７の作用により制御弁の油圧シリンダから急速に制御
油が排出されて制御弁が急閉し、タービンへの蒸気の供
給が遮断される。

第１０図は、制御装置１５にて実行される従来の制御弁
急閉手順を示すブロック線図である。

タービンの定格速度に相当する速度規定信号が信号発生
器２０から出力され、速度検出器２１からタービンの実
際の速度に応じた速度検出信号が出力される。調定率演
算器２２は両速度信号の偏差に応じた負荷信号を作成し
、この負荷信号は負荷設定優あるいはガバナ設定器２３
からの負荷設定信号と合計され、弁開度設定器２４によ
り制御弁開度指令が作成される。弁開度検出器２５は実
際の弁開度を検出し、この弁開度検出値と前記弁開度指
令との偏差が取られ、比較器２６は、この偏差と規定値
とを比較し、偏差が規定値以上の場合には制御弁急閉指
令１９を急閉電磁弁１７に出力する。

尚、従来技術に関連するものとして、特公昭４４−２９
９２７号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、定圧の蒸気タービン発電プラント（以
下、低圧プラントという、）では有効である。しかし、
変圧の蒸気タービン発電プラント（以下、変圧プラント
という、）に適用した場合には１部分負荷時で負荷遮断
等が起きた時の弁開度が大きくなり、タービン速度が過
速状態になるという問題がある。この問題を第９図を参
照して説明する。

第９図（ａ）は、定圧プラントにおけるタービン速度と
負荷設定との関係を示すグラフである。定圧プラントで
は、負荷に関わらず常に主蒸気圧力は一定のため、制御
弁の開度設定（負荷設定）と負荷とは比例関係にある。

従って、部分負荷における負荷設定の位置は本図に示す
様に低く、負荷遮断時にタービン速度が上昇したとして
も、低い速度（本図中のａ点）でインターセプト弁の弁
開度設定が下がり、従来技術による弁急開が行われる。

第９図（ｂ）は、変圧プラントにおけるタービン速度と
負荷設定との関係を示すグラフである。変圧プラントで
は、部分負荷時は主蒸気圧力が低い。

このため、制御弁開度制御弁が定圧プラントに比べて大
きくなる。従って、高い速度にならないと（図中のｂ点
）、インターセプト弁の開度設定が下がらない、これに
より、必然的に、負荷遮断時等にタービン速度の上昇が
大きくなる。

本発明の第１の目的は、変圧プラントにも適用できる過
速防止のための発電プラント制御方法を提供することに
ある。

本発明の第２の目的は、変圧プラントにも適用できる過
速防止のための発電プラント制御装置を提供することに
ある。

本発明の第３の目的は、過速防止を図った発電プラント
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１．第２の目的は、過速規定値を負荷に応じて設
定しておき、実際の速度検出値がそのときの負荷に対応
する速度設定値以上になったとき制御弁を急閉すること
で、達成される。

上記第３の目的は、上記第２の目的を達成する発電プラ
ント制御装置を発電プラントに設けることで、達成され
る。

〔作　用〕

制御弁を急閉するか否かを判定する速度規定値を負荷に
応じて設定するので、部分負荷のように負荷が小さいと
きは低い速度で制御弁が急閉されるようになり、タービ
ンの部分負荷等での速度の過速が防止される。

尚、制御弁を急閉させる場合、直接に急閉信号を制御弁
に送出するようにしてもよく、また、急閉するか否かを
判定する偏差規定値を変更し、あるいは偏差規定値と比
較する偏差の方を大きくすることで、急閉させても良い
。

また、本発明の制御装置をプラントに装備することで、
発電プラントの形式、定圧プラントか変圧プラント、あ
るいは−軸型かクロスコンパウンド型かのによらず全て
の発電プラントでタービンの過速を防止できる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を第１＠から第６を参照し
て説明する。尚、第１０図で説明した箇所と重複する部
分は、同一符号を付してその説明を省略する。また、本
実施例は第８図の発電プラントに適用した例として説明
するが、前述した様に、他の形式の発電プラントに本発
明を適用できることはいうまでもない。

第１図は１本発明の第１実施例に係る制御方法を実施す
る制御手順を示すブロック線図である。

本実施例では、先ず、運転中の負荷が全負荷時のＸ％以
上であるか否かを判定する（３０）。この値又としては
、制御弁急閉制御を行ってもタービン速度の上昇は小さ
く、この制御を行うと無駄な制御になると判断できる値
が予め制御装置の図示しない記憶手段に格納されている
。

次に、速度検出器が検出したタービン速度の検出値と、
制御装置の図示しない記憶手段に予め格納しである速度
規定値とを比較し、速度検出値が速度規定値以上である
か否かを判定する（３１）。

速度規定値の関数設定の例として、低負荷においては系
統の通常状態での変動を考慮しそれより若干高い設定と
し、高負荷では他の制御弁急閉機構と組み合わせること
で規定速度を高くする等の方法が考えられる。例えば本
実施例では、速度規定値を、第１図に示す様に、負荷が
ある値となるまでは一定値をとり、負荷がその値以上に
なると負荷の増加に応じて上昇する値をとるように予め
設定している。速度規定値の負荷依存状態は、本発明を
適用する発電プラントに応じて異なるので。

発電プラントの形式や負荷に応じて速度規定値を設定す
る。

以上の２つの判定３０．３１により、負荷がＸ％以上で
、且つ、速度検出値がそのときの負荷に応じた速度規定
値以上の時、制御弁急閉指令１９を急閉電磁弁１７に送
出し、タービンへの蒸気の供給を遮断する。これにより
、部分負荷時等において負荷遮断等を行ったとしても、
タービンへの蒸気の供給が遮断されるので、タービン速
度の過速が防止される。また、負荷が極低負荷（１％以
下）のときはこの急閉制御は行わないので、無駄な制御
の実行は回避される。

上述した実施例では、速度規定値を負荷に応じて設定し
ている。しかし、速度規定値を負荷に応じて設定する場
合の特別な例として、速度規定値を一定値とすることで
もよい、この特別な例を用いた本発明の第２実施例を第
２図で説明する。この実施例では、判定３１′で、速度
検出値がタービン定格速度のｙ％以上になっているか否
かを判定している。そして１判定３０での時の負荷が全
負荷のＸ％以上となり、且つ１判定３１′で速度検出値
が定格速度のｙ％以上となった場合に、制御弁急閉指令
１９を急閉電磁弁１７に送出している。このように、速
度検出値と比較する速度規定値を一定値としても、第１
実施例と同様の効果がある。

上述した第１実施例及び第２実施例では、直接に制御弁
急閉指令１９を急閉電磁弁１７に送出したが、例えば第
１０図で説明した制御弁機構を備える発電プラントにお
いては、直接に急閉指令を送らなくても、別の方法で急
閉させることが可能である。

この例を以下に説明する。

第３図は、本発明の第３実施例の制御手順を示すブロッ
ク線図であり、第１実施例のブロック線図と第１０図の
ブロック線図を組み合わせたものである０本実施例では
、負荷が全負荷のＸ％以上で且つ速度検出値が負荷に応
じた速度規定値以上のとき、負荷設定つまり制御弁やガ
バナの設定値を瞬間的あるいは極めて短時間で下げ（こ
の操作をランバックという、）る（３２）、このように
すると、比較器２６で比較する偏差規定値の比較対象と
なる制御弁（ガバナ）設定値と実際の制御弁開度値（ガ
バナ値）との偏差が大きくなり、偏差規定値以上となる
。従って、これにより制御弁急閉指令１９が急閉電磁弁
１７に送出される。

第４図は、本発明の第４実施例に係る制御手順を示すブ
ロック線図であり、第２図の第２実施例に係るブロック
線図と第１０図のブロック線図を組み合わせたものであ
る。この場合でも第３実施例と同様である。

第３実施例及び第４実施例では負荷設定をランバックさ
せたが、勿論、負荷設定の方をランバックさせるのでは
なく、比較器で比較する偏差規定値の方を小さくし、偏
差がこの小さくした側糸規定値以上となるようにしても
同様であることはいうまでもない。

第５図は、本発明の第５実施例に係る制御手順を示すブ
ロック線図である６本実施例では、第３実施例（第３図
）の制御手順に加え、制御弁（ガバナ）開度偏差が規定
値以上であった場合°で、且つ負荷がＸ％以上の場合で
も負荷設定のランバックを行うようにしている。）のよ
うな負荷ランバックを追加すると、速度条件（判定３０
で速度検出値が速度規定値以上と判定される）よりも早
く制御弁開度偏差条件が成立（制御弁開度偏差〉偏差規
定値）するような運転条件のもとでは、負荷遮断後等の
タービン速度の安定化過程で、タービン速度を定格速度
近くまですぐに下がるので、プラント運用が容易となる
。つまり、本実施例では。

速度条件による負荷設定のランバックで制御弁急閉制御
と負荷遮断後の速度安定化制御との両者を制御し、制御
弁開度条件による負荷設定のランバックでより一層の速
度安定化を図るようにしている。

第６図は１本発明の第６実施例に係る制御手順を示すブ
ロック線図である。本実施例では、第４実施例（第４図
）の制御手順に加え、制御弁（ガバナ）開度偏差が規定
値以上であった場合で、且つ、負荷がＸ％以上の場合で
も負荷設定のランバックを行うようにしている。このよ
うな負荷設定のランバックを行うのは、第５実施例と同
様である。

〔発明の効果〕

本発明の制御方法及び装置によれば、タービン速度を直
接の制御弁急閉条件としているので、発電プラントの運
用条件とは無関係にいかなる場合でも蒸気タービンの過
速を有効に防止することができる。従って、本発明の制
御装置を備える発電プラントでは、いかなる運転状態に
おいても過速状態となる事態を回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る制御手順を示すブロ
ック線図、第２図は本発明の第２実施例に係る制御手順
を示すブロック線図、第３図は本発明の第３実施例に係
る制御手順を示すブロック線図、第４図は本発明の第４
実施例の制御手順を示すブロック線図、第５図は本発明
の第５実施例に係る制御手順に係るブロック線図、第６
図は本発明の第６実施例に係る制御手順を示すブロック
線図、第７図は制御弁の機能構成図、第８図はクロスコ
ンパウンド型蒸気タービンの構成図、第９図（ａ）、　
（ｂ）は従来技術の問題点を説明する特性グラフ、第１
０図は従来技術における制御手順を示すブロック線図で
ある。 １・・・高圧タービン、２・・・中圧タービン、３，７
・・・軸、４，８・・・発電機、５，６・・・低圧ター
ビン、９・・・主蒸気止弁、１０・・・蒸気加減弁（高
圧タービン用の制御弁）、１１・・・再熱器、１２・・
・再熱蒸気止弁、１３・・・インターセプト弁（中圧タ
ービン用の制御弁）、１５・・・制御装置、１７・・・
急閉電磁弁、１９・・・制御弁急閉指令、２３・・・負
荷設定、２５・・・制御弁設定開度、２６・・・制御弁
開度の偏差と偏差規定値とを比較する比較器、３０・・
・負荷判定、：Ｈ，３１’・・・速度判定、２３・・・
負荷設定ランバック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する発電プラント制御方法において
   、負荷の関数として予め設定されている速度規定値より
   実際のタービン速度が上昇した場合に、前記制御弁を急
   閉することを特徴とする発電プラント制御方法。 ２、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する方法であって、前記制御弁の実
   際の開度値と設定開度値との偏差が規定値以上になった
   場合に前記制御弁を急閉させる発電プラント制御方法に
   おいて、負荷の関数として予め設定されている速度規定
   値より実際のタービン速度が上昇した場合に、前記偏差
   の規定値を小さくすることを特徴とする発電プラント制
   御方法。 ３、請求項２において、偏差の規定値を小さくする代わ
   りに、負荷設定の弁開度値をランバックさせて前記偏差
   の方を大きくすることを特徴とする発電プラント制御方
   法。 ４、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する方法であって、前記制御弁の実
   際の開度値と設定開度値との偏差が規定値以上になった
   場合に前記制御弁を急閉させる発電プラント制御方法に
   おいて負荷の関数として予め設定されている速度規定値
   より実際のタービン速度が上昇したとき、あるいは、制
   御弁の実際の開度値と設定開度値との偏差が規定値以上
   になったとき、負荷設定の弁開度値をランバックさせる
   ことを特徴とする発電プラント制御方法。 ５、請求項１乃至請求項４のいずれかにおいて、負荷の
   関数として予め設定する速度規定値は一定値をとること
   を特徴とする発電プラント制御方法。 ６、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する発電プラント制御装置において
   、負荷の関数として設定されている速度規定値を格納し
   た記憶手段と、実際のタービン速度を検出するの速度検
   出装置と、その時の負荷の値に応じた速度規定値を前記
   記憶手段から読み出し前記速度検出装置の検出値と比較
   し該検出値が前記速度規定値より大きい場合に前記制御
   弁に急閉信号を送出する制御手段とを備えて成ることを
   特徴とする発電プラント制御装置。 ７、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する装置であって、前記制御弁の実
   際の開度値と設定開度値との偏差を求め該偏差と偏差規
   定値とを比較し該偏差が該偏差規定値以上になった場合
   に前記制御弁に急閉信号を送出して該制御弁を急閉させ
   る発電プラント制御装置において、負荷の関数として設
   定されている速度規定値を格納した記憶手段と、実際の
   タービン速度を検出する速度検出装置と、その時の負荷
   の値に応じた速度規定値を前記記憶手段から読み出し前
   記速度検出装置の検出値と比較し該検出値が前記速度規
   定値よりも大きい場合に前記偏差規定値を小さくする制
   御手段とを備えて成ることを特徴とする発電プラント制
   御装置。 ８、請求項７において、制御手段は、偏差規定値を小さ
   くする代わりに、負荷設定の弁開度値をランバックさせ
   て前記偏差を大きくすることを特徴とする発電プラント
   制御装置。 ９、蒸気タービンに供給する蒸気流を制御弁にて制御し
   タービン速度を制御する装置であって、前記制御弁の実
   際の開度値設定開度値との偏差を求め該偏差と偏差規定
   値とを第１比較手段で比較し該偏差が該偏差規定値以上
   になった場合に前記制御弁に急閉信号を送出して該制御
   弁を急閉させる発電プラント制御装置において、負荷の
   関数として設定されている速度規定値を格納した記憶手
   段と、実際のタービン速度を検出する速度検出装置と、
   その時の負荷の値に応じた速度規定値を前記記憶手段か
   ら読み出し前記速度検出装置の速度検出値と比較する第
   ２比較手段と、該第２比較手段の比較結果により前記速
   度検出値が前記速度規定値より大きくなったとき或るい
   は前記第１比較手段により前記偏差が前記偏差規定値以
   上になったときに負荷設定の弁開度値をランバックさせ
   る制御手段とを備えて成ることを特徴とする発電プラン
   ト制御装置。 １０、請求項６乃至請求項９において、負荷に応じて設
   定する速度規定値は一定値をとることを特徴とする発電
   プラント制御装置。 １１、蒸気タービンと、該蒸気タービンにより駆動され
   る発電機と、前記蒸気タービンに供給される蒸気流を制
   御しタービン速度を制御する制御弁と、該制御弁に制御
   信号を送出する請求項６乃至請求項１０記載の発電プラ
   ント制御装置とを備えて成ることを特徴とする発電プラ
   ント。