JPS5812443B2 - タ−ビンセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数の蒸気加減弁を具えるタービンを電気油圧
式制御方式で制御するタービン制御装置に関する。

一般に、蒸気タービンの制御装置においては、蒸気発生
装置からの高温高圧蒸気を複数個の蒸気加減弁を通じて
タービンに導入するに際して、蒸気加減弁によって流入
する蒸気量を制御し、夕一ビンの回転数及び出力の制御
を行う。

特にタービンの起動時には、複数個の蒸気加減弁の全て
を全閉状態から徐々に開放して、いわゆる絞り調速を行
ない、これに続いて出力が所定の値まで上昇したとき、
以後蒸気加減弁を出力に応じて順次全開するいわゆるノ
ズル調速を行なう。

そして、タービン制御装置は絞り調速からノズル調速へ
と各蒸気加減弁の開度な切換えるための制御系統を具え
ている。

この制御系統においては、各蒸気加減弁が運転中に所望
の運転特性を維持するようにするために、回転数制御部
又は負荷制御部からの主制御流量要求信号を受けるとと
もに各蒸気加減弁の開度一蒸気流量特性を補正し、この
補正信号により弁位置制御部を介して各蒸気加減の開度
を所定の値に修正制御する様になされている。

しかるに、この場合、同一の主制御流量要求信号に対す
る絞り調速時及びノズル調速時の各蒸気加減弁の開度特
性がそれぞれ異るため、絞り調速制御状態からノズル調
速制御状態へ弁開度を切換えるに際して、この切換を急
速に行えば、蒸気加減弁の中で開度が急激に増大するも
のがある。

もし蒸気加減弁の開度が急激に増大すればこれを通じて
高温高圧の蒸気が急激にタービンに流入し、この為にノ
ズルボックス、タービンケーシング等に熱的衝撃を与え
、その結果タービンに損傷を与えるおそれがある。

このような恐れを回避するための従来技術として特許第
６２７１２６号（特公昭４５−１４４８６号）があるが
、これによればアナログ的な制御回路に接点が入るため
、回路構成がかなり複雑となるのを避けられないばかり
か、増幅器その他の要素のオフセットの程度によっては
切換時に若干の衝撃が入りやすい。

又切換の前後では蒸気流量の変化がないが、切換中にお
いては蒸気流量一定制御を実施していないため、蒸気流
量に変動が生じてタービン出力に変動の生じるおそれが
ある。

以上の点を考慮して本発明は、絞り調速運転状態及びノ
ズル調速運転状態間の切換時に各蒸気加減弁の開度を、
主制御流量要求の変化に応動させながら且つ急激な変化
をさせない様にし、かくして安全な調速制御を維持した
状態においてタービンの各部に高温高圧蒸気による熱衝
撃を与えることなく運転し得る様にしたタービン制御装
置を得ることを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を説明する。

第１図は２個の蒸気加減弁を具えた蒸気タービンに本発
明のタービン制御装置を適用した一実施例を示すブロッ
ク図である。

蒸気タービン１は、発電機２を駆動するもので、第１及
び第２の蒸気加減弁３Ａ，３Ｂを通じて導入される蒸気
によって、速度設定用ポテンショメータ４からの設定出
力に応じた速度で駆動される。

すなわちポテンショメータ４の設定出力ａは加算器５に
おいて発電機２の出力軸側に設けられた速度検出器６の
速度検出出力ｂと比較され、その比較結果に基づき主制
御部７にて速度偏差εに応じた主制御流量要求信号Ｃを
得るようになされている。

そしてこの主制御流量要求信号Ｃは加算器１４Ａにて帰
還信号発生装置の帰還信号ｄと加算される。

この帰還信号発生装置は後述する高値選択回路１３Ａお
よび加算器１１Ａ，１２Ａとから構成されるものであり
、上述の帰還信号ｄは高値選択回路１３Ａの出力信号で
ある。

加算器１４Ａで得られた偏差は弁位置駆動部１５Ａに与
えられ、これによって蒸気加減弁３Ａが制御されるよう
になっている。

この蒸気加減弁３Ａの弁位置は第１の蒸気加減弁位置検
出器（以下第１の弁位置検出器８Ａを呼ぶ）により検出
される。

この第１の弁位置検出器８Ａの出力信号は絞り調速用関
数発生器９Ａ、ノズル調速関数発生器１０Ａおよび後述
する増指令発生装置の関数発生器２０Ａに入力される。

関数発生器９Ａは第１蒸気加減弁３Ａを絞り調速制御す
るために必要な主制御流量要求信号一弁開度特性すなわ
ち絞り調速用帰還信号を得るためのものであり、また関
数発生器１０Ａは第１蒸気加減弁をノズル調速制御する
ために必要な主制御流量要求信号一弁開度特性すなわち
ノズル調速用帰還信号を得るためのものであり、これら
の特性は第２図ａ，ｂにそれぞれ示す通りである。

次に上述した帰還信号発生装置の加算器１１Ａは関数発
生器９Ａの出力にバイアス信号をかげるための加算器で
ある。

加算器１１Ａにて関数発生器９Ａの出力信号にバイアス
信号をかけるバイアス設定器１６は絞り調速制御時にバ
イアス量を零とするように制御され、絞り調速制御一ノ
ズル調速制御切換時に増加方向へ制御されるようになっ
ている。

一方、帰還信号発生装置のもう一方の加算器１２Ａは関
数発生器１０Ａの出力にバイアスク設定器１８の出力を
減じるための加算器である。

このバイアス設定器１８は絞り調速制御時に出力すなわ
ちバイアス量が最大となるように、そしてノズル調速制
御時に出力すなわちバイアス量が零となるように制御さ
れるようになっている。

帰還信号発生装置の高値選択回路１３Ａは加算器１１Ａ
の出力と加算器１２Ａの出力のうちで高い方の信号すな
わち蒸気加減弁３Ａが見掛け上開らいた側の信号を選択
して前述の加算器１４Ａへ帰還するように動作する。

８Ｂ〜１５Ｂは全て第２の蒸気加減弁に関するものであ
り、それぞれ対応する第１の蒸気加減弁制御要素８Ａ〜
１５Ａと同一の機能を有する。

すなわち８Ｂは弁位置検出器、９Ｂは絞り調速用関数発
生器、１０Ｂはノズル調速用関数発生器１１Ｂ，１２Ｂ
は加算器、１３Ｂは高値選択回路、１４Ｂは加算器、１
５Ｂは弁位置駆動部である。

なお関数発生器９Ｂは９Ａと同じ特性を有しているが、
関数発生器１０Ｂは関数発生器１０Ａと同一特性ではな
《、関数発生器１０Ａの特性を増加方向にＳだけシフト
させた特性となっている。

第２図ｃ，ｄにそれぞれの関数発生器９Ｂ，１０Ｂの特
性を示す。

一方、バイアス設定装置はバイアス設定器１６とこれを
連動操作するモータ１７、およびパイアス設定器１８と
これを連動操作するモータ１９とから構成される。

また増指令発生装置は関数発生器２０Ａ，２０Ｂと加算
器２１および電圧検出器２２とから構成される。

関数発生器２０Ａ，２０Ｂは夫々横軸に対応する第１又
は第２の蒸気加減弁位置信号を受けてこの開度の時の縦
軸に対応する第１弁又は第２弁の蒸気流量信号を発生す
る。

加算器２１は主制御流量要求信号Ｃと第１弁及び第２弁
を通してタービンに流入する蒸気流量の和との差ε３を
算出する。

電圧検出器２２は加算器２１の出力ε３が正（ε３＞Ｏ
）即ち要求蒸気量が大きい時に、増指令を出力する。

スイッチ２３，２４は共に連動する選択スイッチであり
、これらが絞り調速制御側に選択されると、電圧検出器
２２に出力があればスイッチ２３、モータ１９を介して
バイアス設定器１８を増方向に操作し、逆にモータ１７
には選択スイッチ２４を通して減指令が与えられる。

また選択スイッチ２３，２４がノズル調速制御側に選択
されたときは、電圧検出器２２に出力があれば増指令が
スイッチ２３を介してモータ１７に加わり、このとき減
指令はスイッチ２４を介してモータ１９に加わる。

次に本発明の動作について説明する。

上述の構成において、いま絞り調速状態で主制御流量要
求信号Ｃとしては定格の半分の開度相当で運転している
場合を例にとる。

この場合、絞り調速−ノズル調速の選択スイッチ２３
，２４は絞り調速を選択されており、バイアス設定器１
６の出力は零、バイアス設定器１８の出力は増方向一杯
のバイアスを発している。

この状態においては加算器１１Ａ，１２Ａの出力は第３
図ａのようになり、加算器１１Ｂ，１２Ｂの出力は同図
ｂのようになる。

つまり加算器１１Ａの出力は加算器１２Ａの出力より大
きく、加算器１１Ｂの出力は加算器１２Ｂの出力により
大きい。

従って高値選択回路１３Ａの出力は関数発生器９Ａの出
力となり、高値選択回路１３Ｂの出力は関数発生器９Ｂ
の出力となり各蒸気加減弁３Ａ，３Ｂは絞り調速用関数
発生器９Ａ，９Ｂの帰還信号を使用して制御されている
。

いま、選択スイッチ２３ ，２４をノズル調速制御側に
切換えたとすると、減指令がスイッチ２４を通してモー
タ１９に加わり、バイアス設定器１８を零方向に操作す
る。

この結果、加算器１２Ａ，１２Ｂへのバイアス信号がし
だいに小さくなっていく。

なお、この場合、蒸気加減弁３Ａ，３Ｂはまだ操作され
る以前であるから、加算器２１の出力の変化はなく、ε
３＝０である。

つまり電圧検出器２２は増指令を出力していない。

従ってモータ１７にはまだ増指令は入力されていないか
ら、加算器１１Ａ，１１Ｂへのバイアス信号は零のまま
である。

ところでモータ１９の回転によりバイアス設定器１８の
出力が減少し、加算器１２Ａ，１２Ｂの出力がしだいに
増加していくと、まず加算器１２Ｂの出力が加算器１１
Ｂの出力と等しくなる。

そして、さらにバイアス設定器１８のバイアス値を減少
させると加算器１２Ｂの出力が加算器１１Ｂの出力より
大きくなり、加算器１２Ｂの出力が高値選択回路１３Ｂ
の出力となる。

この状態では第２の蒸気加減弁３Ｂの制御は関数発生器
１０Ｂの特性により制御されていることになるが、この
場合の高値選択回路１３Ｂを通して加算器１４Ｂへ行く
帰還信号は切換える以前の加算器１１Ｂよりの帰還信号
より増加している。

即ち同一の蒸気加減弁開度に対して帰還信号が大きく見
える。

したがって、同一の制御流量要求信号Ｃに対して高値選
択回路１３Ｂの出力を帰還として蒸気加減弁３Ｂを制御
するのであるから、帰還信号が増加した分だけ第２の蒸
気加減弁３Ｂの実際の開度は小さくなるように制御され
る。

そして、この弁開度の減少の影響は弁位置検出器８Ｂ、
関数発生器２０Ｂを通して加算器２１の偏差出力を増加
させることになる。

この結果、電圧検出器２２を通してバイアス増指令がバ
イアス設定器１６に与えられるので、加算器１１Ａ，１
１Ｂの出力を減少させる。

ここで加算器１１Ｂの出力よりも加算器１２Ｂの出力の
方が大きいので、加算器１４Ｂへの帰還信号にはバイア
ス設定器１６の変化の影響はない。

ところが、加算器１１Ａの出力が減少した結果第１の蒸
気加減弁３Ａの開度が見掛げ上減少したようになり、加
算器１４Ａ１弁位置駆動部１５Ａを通して第１の蒸気加
減弁３Ａを当初よりも開くことになる。

このようにしたバイアス設定器１６の増操作は加算器２
１の出力が零となるまで継続する。

選択スイッチ２４を通して減指令をさらに与えてい《と
、同様の手順をくり返すことにより第２弁３Ｂはしだい
に閉方向に移動し、逆に第１弁３Ａはしだいに開方向へ
移動していく。

そしてついには、バイアス設定器１８のバイアスは零、
バイアス設定器１６のバイアスは増方向一杯となり、加
算器１２Ａの出力は加算器１１Ａの出力より大きく、加
算器１２Ｂの出力は加算器１１Ｂの出力より大きくなり
、制御は急激な弁開度変化を伴うことなく完全にノズル
調速制御に移ったことになり、しかも切換の前後及び途
中もタービンへの流入蒸気量は変わらず理想的な切換え
が行なえる。

今説明の容易なるため、主制御流量要求信号Ｃとしては
定格の半分の開度相当で絞り調速からノズル調速への移
行時について説明したが、同様の手順により主制御流量
要求信号の大小、切換方向の如何にかかわらず衝撃のな
い切換が可能である。

また上述の実施例の説明では絞り調速運転からノズル調
速制御運転への切換えについてであるが、この逆の切換
モードｎ合でも、蒸気加減弁に急激な弁開度変化を起す
ことなく切換えることができる。

次に第４図に示すものは加算器２１の帰還信号作成部に
ついての他の一実施例である。

すなわち、主制御流量要求信号Ｃからタービン１の機械
的出力に比例する信号（高圧タービン第１段落圧力）を
差引くようにしたものである。

また第５図に示すものは主制御流量要求信号Ｃから発電
機２の電気出力を差引く場合である。

２５は電力検出器である。

なお図示はしないが中圧タービンの中間段圧力を信号ｂ
から差引くようにしてもよい。

第６図に示すものは主制御流量要求信号Ｃを基準とする
代りに関数発生器２０Ａ，２０Ｂの出力和を基準とした
場合の実施例である。

２６は２０Ａ，２０Ｂの出力を加算する加算器、２７は
２６の出力を記憶しておく記憶装置である。

２８は絞り調速選択時閉成する接点、２９はノズル調速
用バイアスが増加方向一杯で開放する接点、３０はノズ
ル調速選択時閉成する接点、３１は絞り調速用バイアス
が増方向一杯で開放する接点、そして３２は制御リレー
であり、３２ａ１，３２ａ２はその出力接点である。

更に第６図の加算器２０Ａ，２０Ｂの出力和を用いる代
りに発電機２の出力を基準にしてもよく、あるいはター
ビン高圧車室第１段落圧力、中圧段圧力を用いてもよい
。

第７図はバイアス設定装置として、バイアス設定器１６
，１８をモータ１７，１９で操作する代りに、２つの電
気的積分器３３，３４を用いた場合の実施例である。

図中ＯＰは直流演算増幅器、Ｒは入力抵抗、Ｃはコンデ
ンサ、ＺＤはりミツターとして作用するツエナーダイオ
ードＲＨ１，ＲＨ２はポテンショメータ、３５は切換ス
イッチである。

この実施例ではモータ１７，１９を必要としないため正
確なバイアス量が得られると共に、保守も非常に楽であ
る。

なお、図示はしないが、加算器１１Ａ，１２−Ａ……１
２Ｂをそれぞれ関数発生器９Ａ，１０Ａ……１０Ｂの入
力側に置き換えてもよい。

前述の如く本発明によれば、絞り調速制御状態からノズ
ル調速制御状態への切換えを、切換スイッチ２３ ，２
４を切換えることによりなし得るが、本発明によれば、
高値選択回路によって運転モードを切換えるようにした
ことにより、蒸気加減弁を急激な弁開度変化を伴うこと
なく切換え得、しかもこの切換え途中においてもタービ
ンへの流入蒸気量の制御をしているので、これをほぼ一
定値に維持し得、熱衝撃の発生を未然に防止し得る。

又主制御部、弁位置制御系統、回転数偏差検出部を含む
回転数制御のための閉ループは切換前、切換途中、切換
後のいずれの場合も常に動作状態とされているので、ど
の時点においても負荷しゃ断等の緊急事態が生じてもタ
ービンを過速することなく、運転を安全に続行させるこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す図、第２図ａ〜ｄは
関数発生器９Ａ〜１０Ｂの特性を示す図、第３図ａ，ｂ
は加算器１１Ａ〜１２Ｂの出力を示す図、第４図ないし
第１図は本発明の他の一実施例をそれぞれ示す図である
。 ９Ａ，９Ｂ……絞り調速用関数発生器、１０Ａ，１０Ｂ
……ノズル調連用関数発生器、１１Ａ〜１２Ｂ……加算
器、１４Ａ〜１４Ｂ……高値選択回路、１６，１８……
バイアス設定値、１７，１９……モータ、２３，２４…
…選択スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の蒸気加減弁の弁開度を帰還し主制御流量要
   求信号に基づいて制御しタービンの調速制御を絞り調速
   運転からノズル調速運転へ、又はその逆へ切換えるよう
   になされた電気式タービン制御装置において、前記蒸気
   加減弁の弁開度を蒸気流量に変換して絞り調速用帰還信
   号を求める絞り．調速用関数発生器と、前記蒸気加減弁
   の各々に流れる蒸気流量が所定の配分になるように前記
   弁鯛度に基づいてノズル調速用帰還信号を求めるノズル
   調速用関数発生器と、前記蒸気加減弁の各々を通して実
   際にタービンに供給されている蒸気流量に相当する信号
   が前記主制御流量要求信号に満たないときは増指令を出
   す増指令発生装置と、絞り調速運転およびノズル調速運
   転との切換を行う選択スイッチと、この選択スイッチに
   より選択された方の調速帰還信号には所定の値から零に
   なる方向のバイアス信号を、一方選択されない方の調速
   帰還信号には前記増指令に基づいて零から所定の値にな
   る方向のバイアス信号をそれぞれ与えるバイアス設定装
   置と、前記バイアス信号をそれぞれの調速用帰還信号が
   減少する方向に与えその結果いずれか大きい方の調速用
   帰還信号を前記主制御流量要求信号に対する帰還信号と
   して出力する帰還信号発生装置とを具備したことを特徴
   とするタービン制御装置。