JPH03267509A - 再熱式蒸気タービンの制御方法 - 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、火力発電プラント等に使用される再熱式蒸気
タービンの制御方法、特にタービン起動時の制御方法に
関する〇 〔従来の技術〕 再熱式蒸気タービンはボイラからの高温の主蒸気が供給
される高圧タービンと、この高圧タービンで膨脹して仕
事をして低温になった排気蒸気な再熱器に導き、この再
熱器で再熱された高温の蒸気が供給される中圧タービン
と、この中圧タービンからの排気蒸気が導かれ、高真空
まで膨脹して仕事をする低圧ターピ／とから構成さｔ、
低圧タービンには復水器が接続されている〇 このような再熱式蒸気タービンは第５図に示す系統を有
するものが知られており、図に基づいてタービンの制御
方法について説明する。第５図においてボイラ１０を出
た主蒸気は、主蒸気管１、主蒸気止め弁１３．蒸気加減
弁１４を経て高圧タービン１５に入り、膨張して仕事を
した後、低温再熱逆止め弁１６、低温再熱蒸気管２を経
て再熱器１１に入り、再熱された後、高温再熱蒸気管３
、再熱蒸気止め弁１７およびインタセプト弁１８を経て
、中圧タービン１９および低圧タービン加に入り、膨張
して仕事をした後、復水器乙に流入する。

一方、起動時にボイラの運転を容易にするため。

および寛力系軌の事故の際にも、そのユニットだけで単
独運転を継続することを可能とするように、タービン・
バイパス装置を設置する場合が多い。

すなわち第５図において起動時はボイラから発生した主
蒸気は、高圧タービンバイパス弁１２で減圧減温された
後、再熱器１１と高温再熱蒸気管３を通り、さらに低圧
バイパス管５、低圧バイパス弁乙にて減圧減温された後
、復水器ρに流入するりこの際、タービンが未だ再熱蒸
気をほとんど呑み込まない状態であるところの無負荷若
しくは低負荷では、再熱器圧力および再熱蒸気管内圧力
は、低圧バイパス弁によって１ｏｋｌ？／ｉ前後の一定
値に制御される・ タービン負荷が上昇して来ると、再熱器１１を出た再熱
蒸気は再熱蒸気止め弁１７およびインタセプト弁１８を
経て、多量に中圧タービン１９および低圧タービン加に
流入するようになるので、低圧バイパス弁おを通過する
蒸気流量は次第に減少して、やがてゼロになり低圧バイ
パス弁おは全閉する。

ここで、第６図に示すように、低圧バイパス弁の圧力制
御設定値２５（無次元で表示）を中圧タービン入口圧力
２６（無次元で表示）よりも同一タービン出力（無次元
で表示）に対して若干高くなるように与えて置けは、負
荷遮断またはタービントリップのようにタービン出力が
急減した場合には、直ちに低圧バイパス弁るが開いて、
再熱器１１からの再熱蒸気を呑み込んでくれる。

このように、低圧バイパス装置のあるプラントでは、蒸
気タービンの制御弁すなわち蒸気加減弁とインタセプト
弁とは、低圧バイパス装置のことを無視して勝手な開度
な取らせることは不適当であり、それぞれの開度が相互
に一定の関係を保ちながら変化するように、一つのガバ
ナから一括シて制御するところの、いわゆる「連動制御
」方式とする必焚がある。そうしないと、低圧バイパス
弁により、再熱蒸気管系の圧力を一定に保つことが困難
になるからである。

「連動制御」方式におけるガバナの主要構成を第７９お
よび第８図に、前段演算部からの流量制御信号と、蒸気
加減弁およびインタセプト弁の開度指令値との相互関係
の一例を第９図に示す・第７図において蒸気タービンの
回転速＃２７．負荷としての発電機出力３．蒸気タービ
ンの蒸気圧力四の信号はガバナ加に入力され、蒸気加減
弁１４とインタセプト弁１８の開度が制御される。ガバ
ナＩは回転速度ｎ９発電機出力あ、蒸気圧力四とが入力
されて流量制御信号を出力する前段演算部３１と、この
前段演算部３１からの流量制御信号に応じて蒸気流量が
流れるように弁開度指令信号を出力する弁開度指令演算
部あと、この弁開度指令演算部おからの出力信号により
蒸気加減弁１４とインタセプト弁１８との開度なフィー
ドバック制御する蒸気加減弁用開度調節部３７とインタ
セプト弁用開度調節部３９とから構成されている。

弁開度指令演算部あは第８図に示すように前段演算部３
１からの流量制御信号３２が蒸気加減弁特性設定部４１
と加算器Ｉを介してインタセプト弁特性設定部４３とに
入力され、蒸気加減弁特性設定部４１からは蒸気加減弁
開度指令値４２を出力し、一方インタセプト弁開度特性
設定部４３からは加算器間にて流量制御信号！とバイア
ス回路４０からのバイアス値とか加算されて蒸気加減弁
１４の開き始ぬからバイアスしてインタセプト弁１８か
開き始ぬるインタセプト弁開度指令値Ｉを出力する。

このようにして蒸気加減弁とインタセプト弁とは第９図
に示すようにその開き始めをすらし、すなわちバイアス
値梠を有してバイアスして蒸気加減弁の開度特性４６と
インタセプト弁の一度特性４７とに従って連動して制御
される。

なお、「連動制御」方式は低圧バイパス装置を持たない
再熱式蒸気タービン中ユニットにおいても採用は可能で
あり、そうした実施例もある。

「連動制御」方式の再熱式蒸気タービンでは、蒸気加減
弁とインタセプト弁の開度が、相互に一定の関係に保た
れているので、高圧タービンを流れる蒸気流量と、中圧
タービンおよび低圧タービンを流れる蒸気流量は、ある
定まった相互関係を保っている。

しかしながら、この二つの蒸気流量の相互関係を一定の
ままにして置くと、硬直的で融通性に乏しく、支障の生
ずる場合がある。例えは、タービン本体が熱い状態から
起動する場合（ホットスタートという）とか、全負荷運
転中に突然発電機が無負荷になったような場合には、タ
ービン本体各部は既に充分熱い状態にあるが、もし、高
圧タービンに流れる蒸気流量が者しく少ないようであれ
ば内部効率が低下し、高圧タービン排気温度が過度に上
昇して危険な状態になる。このような不都合を避けるた
めには、高圧タービンに多い目の蒸気流量を流して排気
温度の上昇を抑制する必要がある・これを目的として、
高圧タービン排気温度、高圧タービン排気圧力、出力、
蒸気流量、高圧部単室圧力などを検出して、これ郷が通
常の限界を超えているか否かを、限界値信号発生器を経
由して判別し、ガバナの調整状態の設定変更を自動的に
行う方法が知られている０（％公昭６２−８６０３号公
報参照）０ 上記のような場合でも、−船釣に中圧タービン／低圧タ
ービンについては、その部分の冷却に必要な最小限の蒸
気流量が確保されれば充分であるので、高圧タービンの
排気温度異常上昇の防止の点で問題かないように、基準
的な高圧タービン蒸気流量と中圧タービン／低圧タービ
ン蒸気流量の比率関係としては、ベリーホット状態を前
提として決めて置くのが一般的な方法である・〔発明が
解決しようとする課題〕 上記のように、高圧タービンと中圧タービン／低圧ター
ビンとに流れる蒸気流量の基準的な調整状態、すなわち
ベリーホット状態を前提として、中圧タービン／低圧タ
ービンに流れる蒸気流量を少なくしであるようなガバナ
の設定状態のままでは、特に冷たい状態から起動するコ
ールドスタートでは、中圧タービンのウオーミングが不
充分にしか行われず、なかなか暖まらないため、長い起
動時間を要することになる。中圧タービンは、寸法が大
きい上に、高温の蒸気を処理する責務を負うので、ウオ
ーミングは最も困難な部類に滅するからである・ これに対して、自動的に設定変更を行う従来の方法では
、中圧タービンのウオーミングは考慮対象外であったの
で、これに対して適切に対処できない憾みがあった。ま
た、検出のＩｌｌ応性な確保するために、各種の量を計
測する必要があることと、その後に複雑な判断・処理回
路とを必要とすることも問題であった〇 本発明の目的は、タービン起動待タービンの暖機状態に
応じて蒸気加減弁と連動制御されるインタセプト弁を適
切な開度特性により開にすることにより起動−間を短か
くすることのできる再熱式蒸気タービンの制御方法を提
供することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記課題を解決するために、本発明によればボイラから
の蒸気が蒸気加減弁によりその蒸気量を制御して供給さ
れる高圧タービンと、このタービンからの排気蒸気が再
熱器に導かれ、この再熱器からの蒸気がインタセフ゛ト
弁によりその蒸気量を制御して供給される中圧タービン
と低圧タービンを備え、蒸気加減弁とインタセプト弁と
を連動して制御する＃Ｌ童副制御信号よりベリーホット
のタービンの暖機状忽時インタセプト弁の開き始めを蒸
気加減弁の開き始めよりバイアスするバイアス値を有し
て蒸気加減弁とインタセプト弁とをそれぞｔの開度特性
に従って連動して開閉させる再熱式蒸気タービンの制御
方法において、タービンの起動時、タービンの暖機状態
により予め求められた前記バイアス値より小さいバイア
ス値で開き始める開度特性に従ってインタセプト弁を開
にし、所定のタービン回転速度でインタセプト弁の開度
を前記ベリーホット時の開度特性に従うようにするもの
とする。

〔作　用〕

ベリーホットのタービンの基準暖機状態ではインタセプ
ト弁の開き始めを蒸気加減弁の開き始めよりずらしたバ
イアス値を持たせたインタセプト弁と蒸気加減弁との一
度特性に従って両弁は連動制御により開閉されてタービ
ンの起動および運転が行なわれるが、タービン起動時に
はベリーホット以外の、例えはコールド、ウオーム等の
タービンの暖機状態ではタービンの暖機状態を考慮して
予め求められた前記バイアス値より小さいバイアス値で
開き始めるインタセプト弁の開度特性により、蒸気加減
弁とインタセプト弁とを連動して開にしてボイラからの
蒸気をタービンに供給してタービン車軸を回転する０そ
して回転速度が所定の回転速度になったときに、インタ
セグト弁の開度特性をベリーホット時の開度特性に従う
ようにするＯ このようにすることにより、暖機し難い中圧タービンは
充分に暖機され、この暖機状態でタービンはヘリ−ホッ
ト時の開度特性に従ってインタセプト弁と蒸気加減弁と
を連動制御してタービンは定格回転数に到達し、運転さ
れる。

なお、インタセプト弁の開度特性の変更を所定の回転速
度で行なうのは、回転速度が定格値よりも遥かに低いう
ちに完了するようにすれは、遠心力による応力がまだ大
きくならないうちに、熱応力が最も危険な値に達する段
階を通過することができて好都合である・このようにし
て、起動時間をなるべく短く保ち、しかも、タービン不
休に生ずる応力を低く保つことも同時に可能となるから
である。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明するり
第１図は本発明の実施例による再熱式蒸気タービンの制
御方法を適用したときの蒸気加減弁とインタセプト弁と
の開度特性を、横軸にタービンに供給される蒸気流量を
制御する流量制御信号（無次元表示）、すなわち第７図
の前段演算部からの流量制御信号を、縦軸に蒸気加減弁
、インタセプト弁の開度指令値（無次元表示）、すなわ
ち第７図の弁開度指令演算部あからの開度指令値をとっ
て示している。図において刃は蒸気加減弁の開度特性、
５１はベリーホット状態におけるインタセプト弁の開度
特性であり、前述のようにインタセプト弁の開き始ぬは
蒸気加減弁の開き始めよりずれるバイアス値ａを有して
いる。

５２バタービンのコールド状態でのインタセプト弁の一
度特性であり、バイアス値すを有し、また５３はウオー
ム状態のインタセプト弁の一度特性であり、バイアス値
Ｃを有している。なお、バイアス１［ａ＊　ｂｔ　Ｃは
第７図のバイアス回路４ｏにより設定される。また、イ
ンタセプト弁のコールド。

ウオーム時の開度特性５２　、５３はベリーホット時の
開度特性５１をバイアス値す、ｃを持たせて平行移動し
たものである。

タービンの起動、運転は第１図の開度特性に従って蒸気
加減弁、インタセプト弁を流量制御信号による連動制御
により開閉して行なわれる＠タービンの起動時には蒸気
加減弁が開度特性Ｉに従って先づ開き始め、インタセプ
ト弁は暖機状態により予め求められた開度特性、例えは
コールド時には蒸気加減弁の開き始めよりバイアス値す
だけずれて開き始める開度特性５２に従って開き、ボイ
ラからの蒸気を蒸気加減弁およびインタセプト弁により
蒸気量を制御してタービンに供給し、タービン車軸を回
転する。そして回転速度が定格回転速度より低い所定の
回転速度に達したら、インタセプト弁の開度は第８図の
バイアス回路和によりバイアス値を（ａ−ｂ）だけ変更
してベリーホット時の開度特性５１に従うようにする・
この変更操作以後、インタセプト弁はベリーホット時の
インタセプト弁の開度特性５１に従い、一方蒸気加減弁
は開度特性間に従って開き、蒸気がタービンに供給され
てタービンは定格回転速度になり、運転されるＯ なお、上記のインタセプト弁の開度特性の変更は第４図
に示す起艶曲線シのヒートソーク運転終了後のＡ時間か
ら８時間の間で行なわれる。この場合、この変更は、タ
ービンの他の制御と干渉を起こさないように遅い変化率
で動作する開ループ制御を用いて行なわれる〇 コノヨうにすることにより、タービンのコールド時暖機
し難い中圧タービンを充分暖機することができ、起動時
間が短縮される。なおコールド以外の状態、例えはウオ
ーム時にはバイアス値Ｃを有する開度特性団に従ってイ
ンタセプト弁を開にする等、タービンの暖機状態により
バイアス値を適宜定給、所定回転速度でベリーホット時
の開度特性になるようにバイアス値を変更することによ
り前述と同じ効果が得られる〇 第２図は本発明の異なる実施例による再熱式蒸気タービ
ンの制御方法を適用する蒸気加減弁とインクセズト弁と
の開度特性を示す図である・図においてはベリーホット
時のインタセプト弁の開度特性５１と蒸気加減弁の開度
特性間は第１図のものと同じであるが、コールドやウオ
ーム時等のインタセプト弁の開度特性は、インタセプト
弁のベリーホット時の開き始めから前述のようにバイア
スして開き始める傾斜したコールド時の開度特性ヌ。

ウオーム時の開度特性団にする・ 上記の開度特性に従ってタービン起動待蒸気加減弁に連
動して開になるインタセプト弁の開動作は、暖機状態に
より開度特性ヌまたは５５に従って行なわれ、所定のタ
ービンの回転速度でベリーホット時のインタセプト弁の
開度特性５１Ｋｆ更するのは前述と同じようにして行な
われる＠第３図は第２図の蒸気加減弁とインタセプト弁
との開度特性を得るためのブロック囚である。図におい
て流量制御信号３２は前述のように蒸気加減弁特性設定
部４１に入力されて蒸気加減弁開度指令値４２を出力す
ることと、バイアス回路和からのバイアス値と加算器あ
で加算され、この加算結果かインタセプト弁開度特性設
定部４３に入力されるのは同じであり、異なるのは下記
の通りである。

流量制御信号３２は加算器３７に入力される・加算器３
７ではインタセプト弁特性設定部おから出力する開度特
性と異なる開度特性を前述のようにタービンの暖機状態
によりバイアスするバイアス値を出力する第２のバイア
ス回路柘からのバイアス値と流量制御信号３２とが加算
される。そして加算器３７からの出力信号が第２のイン
タセプト弁特性設定部４６に入力され、この特性設定部
栃から前述の寸。

ようバイアスされたタービンの暖機状態に応じた開度特
性、例えば第２図に示す開度特性図、５５が出力される
０この°開度特性とインタセプト弁特性設定部４３から
出力される開度特性とが高値撰択ゲート４７に入力され
、流量制御信号３２に対応するインタセプト弁特性設定
部４３と第２のインタセプト弁特性設定部４６とからの
うち高値のものがインタセプト弁開度指令値祠として出
力され、インタセプト弁はこの開度指令値■により開度
が制御されるＯ したがってタービン超絶時、タービンの暖機状態、例え
はコールド時においては流量制御信号３２により第２の
バイアス回路４５でコールド状態に対応してバイアスさ
れた第２のインタセプト弁特性設定部４６から出力され
る開度特性シが高値撰択ゲート４７により撰択され、イ
ンタセプト弁の開度はこの開度特性ヌに従って制御され
てタービンの回転速度が上昇する。そして前述のように
ヒートソーク運転終了時に第２のバイアス回路朽により
ベリーホット時の開度特性５１の方にバイアス値な変更
すれは、高値撰択ゲート４７によりインタセプト弁特性
設定部４３から出力される開度特性５１に従ってインタ
セプト弁の開度は蒸気加減弁の開度と連動して制御され
、さらに回転速度を上昇させ、定格速度に至り、運転さ
れる。なお、コールド時以外の暖機状態、例えはウオー
ム時は開度特性５（第２図参照）に従って前述のように
制御される〇〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれはタービ
ンの起動時タービンの暖機状態に応じてインタセプト弁
の開き始めをベリーホット時の開き始めよりバイアスし
た適切な予め求められた開度特性に従ってインタセプト
弁を蒸気加減弁と連動して開にしてタービン内を流れる
蒸気によりタービン車軸を昇速し、所定の回転速度にな
ったら、ベリーホット時のインタセプト弁の開度特性に
従ってインタセプト弁を開にするようにしたことにより
、中圧タービンの温度が低い場合には、ここに流れる蒸
気流量を多くすることができ、このウオーミングが充分
性われ、起動時間の短縮を図ることができる・また、そ
の過程が、まだ回転速度の低い中に完了し、以後は高圧
タービン通過蒸気流量を多くするので、通常懸念される
ような高圧タービン排気温度の異常上昇は避けることが
できるＯ また、運転員はタービン起動前のタービン本体の温度か
ら判断してとるべきインタセプト弁の開度特性を撰べは
よいので、従来の自動式の場合と同様に操作が簡単であ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による再熱式蒸気タービンの制
御方法における蒸気加減弁とインタセプト弁の開度特性
を示す図、第２囚は本発明の異なる実施例による再熱式
蒸気タービンの制御方法における蒸気加減弁とインタセ
プト弁の開度特性を示す図、第３図は第２図の開度特性
を与える再熱式蒸気タービンの制御ブロック図、第４図
は第１図、第２図における再熱式蒸気タービンのタービ
ン車軸の回転速度を示す図、第５図は再熱式蒸気タービ
ンの系統図、第６図は第５図の再熱式蒸気タービンの系
統における低圧バイパス弁の設定圧力を示す図、第７図
は第５図の再熱式蒸気タービンにおける制御ブロック図
、第８図は第７図の弁開度指令演算部のブロック図、第
９図は第５−の再熱式蒸気タービンの蒸気加減弁とイン
タセプト弁との開度特性を示す図であるＯ ＩＯ：ボイラ、１１：再熱器、１４：蒸気加減弁、１５
：＆圧タービン、１８：インタセプト升、１９：中圧タ
ービン、２０：低圧タービン０ ２つ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ボイラからの蒸気が蒸気加減弁によりその蒸気量を
   制御して供給される高圧タービンと、このタービンから
   の排気蒸気が再熱器に導かれ、この再熱器からの蒸気が
   インタセプト弁によりその蒸気量を制御して供給される
   中圧タービンと低圧タービンを備え、蒸気加減弁とイン
   タセプト弁とを連動して制御する流量制御信号により、
   ベリーホットのタービンの暖機状態時、インタセプト弁
   の開き始めを蒸気加減弁の開き始めよりバイアスするバ
   イアス値を有して蒸気加減弁とインタセプト弁をそれぞ
   れの開度特性に従って連動して開閉させる再熱式蒸気タ
   ービンの制御方法において、タービンの起動時、タービ
   ンの暖機状態により予め求められた前記バイアス値より
   小さいバイアス値で開き始める開度特性に従ってインタ
   セプト弁を開にし、所定のタービン回転速度でインタセ
   プト弁の開度を前記ベリーホット時の開度特性に従うよ
   うにすることを特徴とする再熱式蒸気タービンの制御方
   法。