JPS581245B2 - Rotor stress prediction turbine control system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンの制御システムに係り、特に昇速
および負荷変化に伴なって発生するロータの応力を許容
値以下に抑え、安全かつ急速起動ならびに急速負荷変化
を可能にする制御システムに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control system for a steam turbine, and in particular, suppresses stress in the rotor that occurs due to speed increase and load change to below a permissible value, and enables safe and rapid startup and rapid load change. Concerning control systems.

蒸気タービンの起動および負荷変化時にはタービンの肉
厚部に発生する熱応力による疲労すなわち寿命消費を許
容値以内に抑制する必要がある。When starting a steam turbine and changing load, it is necessary to suppress fatigue, that is, life consumption, due to thermal stress generated in the thick portion of the turbine to within an allowable value.

このため安全でしかも急速な起動および負荷変化を実現
するには発生する熱応力を精度良く求め制御することが
重要である。Therefore, in order to achieve safe and rapid startup and load changes, it is important to accurately determine and control the generated thermal stress.

タービンの運転中に着目すべき応力発生箇所は高圧およ
び中圧タービンの高温高速の洩れ蒸気にさらされる第１
段後ラビリンスパッキン部のロータ表面およびボア（中
心孔）である。During turbine operation, stress generation points should be noted at the first point of the high-pressure and intermediate-pressure turbine, which is exposed to high-temperature, high-speed leakage steam.
These are the rotor surface and bore (center hole) of the post-stage labyrinth packing part.

しかし、ロータは回転体であり、応力ないし応力計算の
もととなる温度分布を実測することは困難である。However, the rotor is a rotating body, and it is difficult to actually measure the stress or the temperature distribution that is the basis for stress calculation.

従来は実測した第１段後ケーシング内壁メタル温度をロ
ータ表面温度と見做したり、第１段後の蒸気温度および
圧力の実測値から応力を計算する方法をとっていた。Conventionally, the actually measured inner wall metal temperature of the casing after the first stage has been regarded as the rotor surface temperature, or the stress has been calculated from the actually measured values of the steam temperature and pressure after the first stage.

しかし、前者ではケーシングとロータの相関性に問題が
あり、後者では流量が小さい無負荷運転時および低負荷
時の計測精度が問題となる。However, the former has a problem with the correlation between the casing and the rotor, and the latter has a problem with measurement accuracy during no-load operation and low load when the flow rate is small.

また別の方法として従来はタービンへの通気直前の主蒸
気条件およびタービンメタル温度に応じて起動スケジュ
ールを決定する方法が提案されている。As another method, a method has conventionally been proposed in which the startup schedule is determined according to the main steam conditions immediately before ventilation to the turbine and the turbine metal temperature.

しかし、この方法では起動過程で主蒸気条件が予定値か
らずれることを見込んだマージンをもった起動スケジュ
ールを作成するため、起動時間は必要以上に長くなりが
ちであった。However, in this method, the startup time tends to be longer than necessary because the startup schedule is created with a margin that takes into account that the main steam conditions may deviate from the scheduled values during the startup process.

したがって、従来の方法では１回の起動に許される寿命
消費を効果的に使った急速起動や、許容応力を忠実に守
った急速負荷変化を実現することは困難であった。Therefore, with conventional methods, it has been difficult to achieve a rapid start-up that effectively utilizes the life consumption allowed for one start-up or a rapid load change that faithfully adheres to the allowable stress.

本発明の目的は変化する主蒸気条件のもとにおいても１
回の起動に許される寿命消費量を有効に利用し、安全か
つ急速な起動を可能ならしめ、かつ許容応力を忠実に守
った急速負荷変化を可能ならしめる蒸気タービンの制御
方式を提供するにある。The purpose of the present invention is to
To provide a control method for a steam turbine that makes effective use of the life consumption allowed for each startup, enables safe and rapid startup, and enables rapid load changes while faithfully observing allowable stress. .

本発明のタービン制御方式は前記目的を達成するために
起動時には昇速率、負荷運転時には負荷変化率を制御パ
ラメータとし、この制御パラメータの仮定値に対応させ
てタービンの所定部の熱応力を予測し、これを許容応力
と比較して最適な制御パラメータを決定することを前提
とし、昇速時および低負荷時など特に蒸気流量の小さい
運転状態では高圧タービン第１段後蒸気温度、圧力を高
精度で測定することは困難である。In order to achieve the above object, the turbine control method of the present invention uses the speed increase rate at startup and the load change rate at load operation as control parameters, and predicts the thermal stress at a predetermined part of the turbine in accordance with the assumed value of this control parameter. This is based on the premise that the optimal control parameters are determined by comparing this with the allowable stress, and the steam temperature and pressure after the first stage of the high-pressure turbine are determined with high accuracy during operating conditions where the steam flow rate is particularly low, such as during speed increase and low load. is difficult to measure.

また実測に頼っていては精度の高い予測は望めない。Also, if you rely on actual measurements, you cannot expect highly accurate predictions.

本発明はこれを解決するためにタービン入口蒸気条件（
主蒸気温度、圧力）およびタービンの運転状態（速度、
昇速率、負荷）から一義的に推定できる点に特徴を有す
る。In order to solve this problem, the present invention has developed the turbine inlet steam condition (
main steam temperature, pressure) and turbine operating conditions (speed,
It is characterized by the fact that it can be uniquely estimated from the acceleration rate and load).

第１図は本発明の実施例としてデイジタル計算機を用い
た場合の熱応力予測タービン制御システム１００とこれ
に関連する制御システムおよびプラントとの入出力信号
の関係を示す。FIG. 1 shows the relationship of input and output signals between a thermal stress prediction turbine control system 100 and related control systems and plants when a digital computer is used as an embodiment of the present invention.

本図は高圧タービン２００の第１段後ラビリンスパッキ
ン部１および中圧タービン３００の第１段後ラビリンス
パッキン部２を示す。This figure shows the first stage rear labyrinth packing part 1 of the high pressure turbine 200 and the first stage rear labyrinth packing part 2 of the intermediate pressure turbine 300.

ここは両タービンともここを高温高圧の蒸気が高速で洩
れるため蒸気一メタル間の熱授受が最も激しい箇所であ
る。In both turbines, high-temperature, high-pressure steam leaks through this area at high speed, so heat exchange between the steam and the metal is most intense.

この熱授受により、この付近のロータは半径方向に温度
分布を生じ、ロー夕の表面およびボア（中心孔）３に大
きな熱応力が発生する。This exchange of heat causes a temperature distribution in the radial direction of the rotor in this vicinity, and a large thermal stress is generated on the surface of the rotor and the bore (center hole) 3.

本発明の制御システム１００の基本機能は、起動時ある
いは負荷変化時に発生する熱応力が制限値以下となり、
その条件のもとで許される最適昇速率４をガバナ１０に
、あるいは最適負荷変化率６をＡＬＲ（ Ａｕｔ ｏｍ
−ａｔｉｃ Ｌｏａｄ ＲｅｇｕＬａｔｏｒ）γに設
定値として与？ることである。The basic function of the control system 100 of the present invention is that the thermal stress generated at startup or load change is below a limit value,
The optimum speed increase rate 4 allowed under the conditions is sent to the governor 10, or the optimum load change rate 6 is sent to the ALR (Auto om
-atic Load ReguLator) Is it given as a setting value to γ? Is Rukoto.

ＡＬＲには出力を代表する信号として例えば第１段後圧
力信号ＰＩ１がフィードバックされている。For example, the first stage post-pressure signal PI1 is fed back to the ALR as a signal representative of the output.

ＡＬＲ７からは瞬時目標負荷９をガバナ１０に与える。An instantaneous target load 9 is applied to the governor 10 from the ALR 7.

ガバナ１０には速度信号Ｎがフィードバックされている
。A speed signal N is fed back to the governor 10.

このガバナは最終的に加減弁１１の位置制御用としてア
クチュエータ１２へ弁位置指令１３を与える。This governor ultimately provides a valve position command 13 to the actuator 12 for controlling the position of the regulating valve 11.

本発明の制御システム１００は熱応力の点から負荷併人
の可能性を判断し、同期併入機能１４へ併入許可指令１
５を与える。The control system 100 of the present invention determines the possibility of a load being combined in terms of thermal stress, and sends a permission command 1 to the synchronous combination function 14.
Give 5.

本発明は、このラビリンスパッキン部１，２の熱伝達特
性とロータに発生する熱応力の予測計算に基づいて以下
に述べる方法でタービンの急速起動および急速負荷追従
性能を実現するものである。The present invention realizes rapid start-up and rapid load follow-up performance of a turbine using the method described below based on the heat transfer characteristics of the labyrinth packing parts 1 and 2 and predictive calculation of thermal stress generated in the rotor.

第２図は本発明の熱応力予測タービン制御システム１０
０における処理手順を示すものである。FIG. 2 shows a thermal stress prediction turbine control system 10 of the present invention.
This shows the processing procedure in 0.

まず、タービン通気前に初期温度分布決定機能（以下、
簡単のため「機能」の表示を省略する。First, the initial temperature distribution determination function (hereinafter referred to as
For simplicity, the display of "functions" is omitted.

他の計算予測、決定機能についても同じ。The same applies to other calculation prediction and decision functions.

）１０１にてロータの初期温度分布を推定する。) 101, the initial temperature distribution of the rotor is estimated.

ここではロークとメタルの肉厚が同程度で温度分布が似
た傾向を示す部分、例えば高圧タービンでは第１段後ケ
ーシング、中圧タービンでは蒸気室の内外壁メタル温度
の実測値から温度分布を推定する。Here, the temperature distribution is determined from the actual measured values of the temperature of the inner and outer wall metals of the casing after the first stage in a high-pressure turbine, and the steam chamber in an intermediate-pressure turbine, in areas where the wall thickness of the rotor and metal are similar and the temperature distribution tends to be similar. presume.

次の応力制限値決定１０２では起動モード（ベリーホッ
ト、ホット、ウオーム、コールド等の状態での起動）に
対応したロータの許容寿命消費から定まる応力制限値を
決定する。In the next stress limit value determination step 102, a stress limit value determined from the allowable life consumption of the rotor corresponding to the startup mode (startup in very hot, hot, warm, cold, etc.) states is determined.

ここで決定する応力制限値は後で述べるように急速再起
動時および計算機制御途中使用時などに計算機を即時オ
ンライン化するときの温度分布初期値推定誤差を補なう
ために起動当初は低い値を設定する。The stress limit value determined here is a low value at the beginning of startup in order to compensate for the error in estimating the initial value of temperature distribution when the computer is immediately brought online during a rapid restart or during use of computer control, as will be described later. Set.

予測時間決定１０３では、どの程度先まで応力を予測し
て制御すべきかを決定する。In prediction time determination 103, it is determined how far in advance stress should be predicted and controlled.

この予測時間はボイラ発生蒸気条件およびタービン起動
シーケンスに応じて適切な値に決定される。This predicted time is determined to be an appropriate value depending on the steam conditions generated by the boiler and the turbine startup sequence.

蒸気条件変化率学習１０４は現在のボイラ動特性がター
ビンの運転状態に対してどのような状態にあるかを把握
する機能である。Steam condition change rate learning 104 is a function for grasping the state of the current boiler dynamic characteristics relative to the operating state of the turbine.

具体的には、タービン入口蒸気条件（主蒸気温度、圧力
および再熱蒸気温度）が、タービン速度あるいは負荷の
変化に対し、どのような割合で変化したかを実測値から
把握することである。Specifically, it is to understand from actual measurements at what rate the turbine inlet steam conditions (main steam temperature, pressure, and reheat steam temperature) change with respect to changes in turbine speed or load.

この学習結果は後で述べる蒸気条件予測１０６で利用す
る。This learning result is used in steam condition prediction 106, which will be described later.

運転モード判定１０５では、遮断器１６のＯＮ／ＯＦＦ
状態より速度制御モードであるか負荷制御モードである
かを判断し、前者であれば速度制御系１６０に、後者で
あれば負荷制御系１４０に処理の流れを切替える。In the operation mode determination 105, ON/OFF of the circuit breaker 16 is determined.
Based on the state, it is determined whether the mode is speed control mode or load control mode, and if it is the former, the flow of processing is switched to the speed control system 160, and if it is the latter, the flow of processing is switched to the load control system 140.

速度制御系１６０において、現在応力推定１６１はロー
タ応力の現在値を推定する。In the speed control system 160, the current stress estimation 161 estimates the current value of the rotor stress.

この機能は第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱
伝達率計算１０８、ローク温度分布計算１０９、ロータ
熱応力計算１１０、および遠心応力を考慮したロータ応
力計算１１１の各機能を有する。This function has the following functions: first stage post-steam condition calculation 107, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110, and rotor stress calculation 111 considering centrifugal stress.

現在応力レベルチェック１６２では推定した現在応力が
制限値以下であるか否かを判断する。In the current stress level check 162, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

このとき応力が１箇所でも制限値を越していれば原則と
して速度を保持する。At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the speed is maintained as a general rule.

次の計算モード判断１６３では今回の計算が予測計算に
基づく最大昇速率の探索を実施する時期か否かを判断し
、その時期であれば最大昇速率探索１７０に処理を渡し
、否であればこの処理機能をバイパスして次の危険速度
判断１６４に処理を渡す。In the next calculation mode judgment 163, it is judged whether the current calculation is the time to search for the maximum acceleration rate based on the predicted calculation, and if it is the time, the process is passed to the maximum acceleration rate search 170; This processing function is bypassed and the processing is passed to the next critical speed judgment 164.

この場合、現在応力推定１６１の処理周期はτ１であり
、最大昇速率探索１７０の処理周期はτ２であり、τ２
＝ｎＴτｔ（ｎＴ”整数）の関係にある。In this case, the processing cycle of the current stress estimation 161 is τ1, the processing cycle of the maximum acceleration rate search 170 is τ2, and the processing cycle of the maximum acceleration rate search 170 is τ2.
= nTτt (nT'' integer).

最大昇速率探索１７０は昇速率仮定１７１、応力予測１
７２、予測応力レベルチェック１７３、予測時間到達判
断１７４の各処理機能で構成されている。Maximum acceleration rate search 170 uses acceleration rate assumption 171 and stress prediction 1
72, predicted stress level check 173, and predicted time arrival judgment 174.

さらに応力予測１７２は蒸気条件予測１０６、第１段後
蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱伝達率計算１０８、
ロータ温度分布計算１０９、ロータ熱応力計算１１０、
ロータ応力計算１１１の各処理機能で構成されている。Furthermore, the stress prediction 172 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110,
It is composed of each processing function of rotor stress calculation 111.

この最大昇速率探索１７０は予め準備した昇速率（穴，
， Ｍ２， ・・・内ｘ・・・Ｎｐ （ ｒｐｍ／
分）〕のうち、大きい順に昇速率仮定１７１で仮定し、
この場合に発生する応力の将来値を予測する。This maximum acceleration rate search 170 is performed using a previously prepared acceleration rate (hole,
, M2, ...internal x...Np (rpm/
minutes)], the acceleration rate assumption 171 is assumed in ascending order,
Predict the future value of stress that will occur in this case.

まず、第１段後蒸気条件も含めてτ１後の応力を予測す
る。First, the stress after τ1 is predicted, including the steam conditions after the first stage.

この予測応力が制限値以下であれば更にτ１後を予測す
る。If this predicted stress is less than the limit value, further prediction is made after τ1.

これを繰返すことにより、既に決定されている予測時間
まで全ての応力が制限値を越すことがなければ仮定した
昇速率を応力上とりうる最大昇速率とする。By repeating this, if all the stresses do not exceed the limit values until the predicted time that has already been determined, the assumed speed increase rate is set as the maximum possible speed increase rate based on the stress.

しかし、τ１刻みで応力を予測してゆく過程で予測時間
に到達する前に予測値が制限値を越した場合は１ランク
低い昇速率を仮定し、再び現時点からτ１刻みで予測計
算を進める。However, in the process of predicting stress in τ1 increments, if the predicted value exceeds the limit value before reaching the prediction time, a one rank lower acceleration rate is assumed, and the prediction calculation proceeds again in τ1 increments from the current time.

この結果、予測応力が制限値をこさなければ、この昇速
率を採用する。As a result, if the predicted stress does not exceed the limit value, this acceleration rate is adopted.

危険速度判断１６４は現在速度が危険速度領域にあるか
否かを判断する機能である。The dangerous speed judgment 164 is a function that judges whether the current speed is in the dangerous speed region.

最適昇速率決定１６５は最大昇速率探索１７０により探
索された最大昇速率をガバナ１０に設定する機能をもつ
が、タービンの現在速度が危険速度領域にある場合は昇
速率を変更せず、前回の昇速率で昇速を続行あせる機能
を有する。The optimal speed increase rate determination 165 has a function of setting the maximum speed increase rate found by the maximum speed increase rate search 170 in the governor 10, but if the current speed of the turbine is in the critical speed region, the speed increase rate is not changed and the previous speed increase rate is set. It has a function to continue accelerating at the accelerating rate.

さらに本機組は現在応力推定値が制限値以上となった場
合は、最大昇速率の探索結果に関係なく速度を保持する
が、現在速度が危険速度領域にある場合は前回と同一昇
速率で昇速を続行させる。Furthermore, if the current stress estimate exceeds the limit value, the machine will maintain the speed regardless of the search result for the maximum acceleration rate, but if the current speed is in the critical speed range, it will increase the speed at the same acceleration rate as before. Continue speed.

昇速か完了し、遮断器１６が閉じ、負荷併入されると運
転モードは速度制御系１６０から負荷制御系１４０に移
行される。When the speed increase is completed, the circuit breaker 16 is closed, and a load is added, the operation mode is transferred from the speed control system 160 to the load control system 140.

負荷制御系１４０において現在応力推定１４１はローク
応力の現在値を推定する機能である。In the load control system 140, the current stress estimation 141 is a function of estimating the current value of Rourke stress.

この機能は第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱
伝達率計算１０８、ロータ温度分布計算１０９、ロータ
熱応力計算１１０、ロータ応力計算１１１の各機能で構
成されていて、これらは全て速度制御系１６０と共用す
る機能である。This function consists of the following functions: first stage post-steam condition calculation 107, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110, and rotor stress calculation 111, all of which are used to control speed. This is a function shared with the system 160.

現在応力レベルチェック１４２では推定した現在応力が
制限値以下であるか否かを判断する。In the current stress level check 142, it is determined whether the estimated current stress is below a limit value.

このとき応力が１箇でも制限値を越していれば負荷を保
持する。At this time, if the stress exceeds the limit value at even one point, the load is maintained.

計算モード判断１４３では今回の計算が予測計算に基づ
く最大負荷変化率の探索を実施する時期か否かを判断し
、その時期であれば最大負荷変化率探索１５０に処理を
渡し、否であればこの処理機能をバイパスして次の最適
負荷変化率決定１４４に処理を渡す。In the calculation mode judgment 143, it is judged whether the current calculation is the time to search for the maximum load change rate based on the predicted calculation, and if it is the time, the process is passed to the maximum load change rate search 150; otherwise, This processing function is bypassed and processing is passed to the next optimum load change rate determination 144.

この場合、現在応力推定１４１の処理周期はτ１であり
、最大負荷変化率探索１５０の処理周期はτ２であり、
τ２＝ｎＴτ１（ｎＴ”整数］の関係にある。In this case, the processing cycle of the current stress estimation 141 is τ1, the processing cycle of the maximum load change rate search 150 is τ2,
The relationship is τ2=nTτ1 (nT” integer).

最大負荷変化率探索１５０は負荷変化率仮定１５１、応
力予測１５２、予測応力レベルチェック１５３、予測時
間到達判断１５４の各処理機能で構成されている。The maximum load change rate search 150 is composed of the following processing functions: load change rate assumption 151, stress prediction 152, predicted stress level check 153, and predicted time arrival determination 154.

さらに応力予測１５２は蒸気条件予測１０６、第１段後
蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱伝達率計算１０８、
ロータ温度分布計算１０９、ロータ熱応力計算１１０、
ロータ応力計算１１１の各処理機能で構成されていて、
これらは全て速度制御系と共用する機能である。Furthermore, the stress prediction 152 includes a steam condition prediction 106, a first stage post-steam condition calculation 107, a rotor surface heat transfer coefficient calculation 108,
Rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110,
It consists of each processing function of rotor stress calculation 111,
These are all functions shared with the speed control system.

この最大負荷変化率探索１５０は予め準備した負荷変化
率〔±Ｌ１，±Ｌ２ ，・・・士ら・・・十ＬＰ（ψ冗
のうち、大きい順に負荷変化率仮定１５１で仮定し、こ
の場合に発生する応力の将来値を予測する。This maximum load change rate search 150 is based on load change rates prepared in advance [±L1, ±L2, . Predict the future value of stress that will occur.

この最大負荷変化率の探索手順は前述の最大昇速率探索
手順と同様である。The procedure for searching for this maximum load change rate is similar to the procedure for searching for the maximum acceleration rate described above.

最適負荷変化率決定１４４は最大負荷変化率探索１５０
により探索された最大負荷変化率をＡＬＲγに設定する
機能をもつが、主蒸気温度あるいは再熱蒸気温度が規定
値以下の場合には負荷保持のための信号すなわち負荷変
化率零をＡＬＲ７ に設定する。Optimum load change rate determination 144 is maximum load change rate search 150
It has a function to set the maximum load change rate found by .

また本機能は現在応力推定値が制限値以上となった場合
は最大負荷変化率探索結果に関係なく負荷を保持させる
機能をもつ。This function also has the function of holding the load regardless of the maximum load change rate search result if the current stress estimate value exceeds the limit value.

探索信号発生１４５はタービン起動時の負荷上昇制御に
おいて。Search signal generation 145 is performed during load increase control during turbine startup.

前記蒸気条件変化率学習１０４での学習機能に柔軟性を
もたせて負荷上昇を速かに行なうための機能である。This is a function to provide flexibility to the learning function in the steam condition change rate learning 104 to quickly increase the load.

以上概説したように応力制限値決定１０２、予測時間決
定１０３、速度制御系１６０あるいは負荷制御系１４０
の各機能を周期τ１で動作させれば、タービン起動およ
び通常負荷運転の制御が実行される。As outlined above, stress limit value determination 102, prediction time determination 103, speed control system 160 or load control system 140
If each function is operated at the period τ1, control of turbine startup and normal load operation is executed.

この繰返し動作はシステム停止判断１１２にシステムス
停止の要求があるまで続行される。This repetitive operation is continued until the system stop judgment 112 issues a request to stop the system.

次に上記各機能の詳細を順を追って説明する。Next, the details of each of the above functions will be explained in order.

まずロータの初期温度分布決定１０１について第３図、
第４図により説明する。First, regarding the initial temperature distribution determination 101 of the rotor, FIG.
This will be explained with reference to FIG.

第３図はラビリンスパッキン部１のロータ４０およびケ
ーシング４１を軸方向からみた断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the rotor 40 and casing 41 of the labyrinth packing section 1 viewed from the axial direction.

ただし、中圧タービンについてはケーシング４１の代り
に蒸気室壁に着目するが、考え方は同じであるから、こ
こでは高圧タービンに関してのみ説明する。However, regarding the intermediate pressure turbine, attention will be paid to the steam chamber wall instead of the casing 41, but since the concept is the same, only the high pressure turbine will be described here.

いま第３図に示すＴＨＯｏ ｌ ＴＨＯ １ ｙ Ｔ
ｃ３， ＋ Ｔｂ ｐ Ｔ（ｊ−１〜ｍ）はそれぞれケ
ーシング外壁メタル温度、ケーシング内壁メタル温度、
ロータ表面温度、ロータボア温度、ロータをｍ個の仮想
同軸円筒状に分割した場合の各円筒の温度とする。THOo l THO 1 y T shown now in Figure 3
c3, + Tb p T (j-1 to m) are the casing outer wall metal temperature, the casing inner wall metal temperature, and
The rotor surface temperature, the rotor bore temperature, and the temperature of each cylinder when the rotor is divided into m virtual coaxial cylinders.

ロータの温度分布を実測することは困難であるが、その
初期値を精度良く求めることは急速起動及び急速負荷変
化を目的とする本システムにとって特に重要である。Although it is difficult to actually measure the temperature distribution of the rotor, it is particularly important to accurately determine its initial value for this system, which aims at rapid startup and rapid load changes.

第４図はこの初期温度分布決定１０１の具体的処理内容
を示す。FIG. 4 shows the specific processing contents of this initial temperature distribution determination 101.

本システムが動作開始すると、実測したケーシング内外
壁温度ＴＨｃ１，ＴＨｃｏから、ロータ内部の半径方向
の温度分布を推定する。When this system starts operating, it estimates the temperature distribution in the radial direction inside the rotor from the actually measured casing inner and outer wall temperatures THc1 and THco.

この場合、’ｒ，，’ｒｂは ＴＳ−ＴＨＯＩ （１）Ｔｂ＝
ＴＨＣｌ十ＫＴ（ＴＨＣｏ−ＴＨＣ１）（２）とみなす
。In this case, 'r,,'rb are TS-THOI (1)Tb=
It is considered as THC10KT (THCo-THC1) (2).

上式（２）のＫＴはタービンの形状で定まる定数である
。KT in the above equation (2) is a constant determined by the shape of the turbine.

内部の温度分布は、このＴ８とＴｂを一次補間して求ま
る値とみなし、次式で表わされる。The internal temperature distribution is expressed by the following equation, regarding T8 and Tb as values determined by linear interpolation.

また、同図中のＢはロータ内部半径方向の温度勾配の大
小を示す変数である。Further, B in the figure is a variable indicating the magnitude of the temperature gradient in the radial direction inside the rotor.

勾配が大きい場合には温度分布推定の誤差も大きくなる
。If the gradient is large, the error in estimating the temperature distribution will also be large.

ケーシング内外壁温度差が規定値ΔＴよりも太きいとき
はＢ＝１、小さいときはＢ＝Ｏとする。When the temperature difference between the inner and outer walls of the casing is larger than the specified value ΔT, B=1, and when it is smaller, B=O.

また現在速度Ｎ が規定値Ｎ，よりも大きい場合は、温
度差が小さくとも推定誤差が大きくなる可能性があるた
めＢ＝１とする。Furthermore, if the current speed N is larger than the specified value N, the estimation error may become large even if the temperature difference is small, so B=1.

このＢの値は次の処理機能である応力制限値決定１０２
にて参照するためのものである。This value of B is determined by the next processing function, stress limit value determination 102.
This is for reference only.

応力制限値決定１０２はロータ表面応力およびボア応力
に対する制限値を決定する機能である。Stress limit value determination 102 is a function to determine limit values for rotor surface stress and bore stress.

この機能を第５図を用いて説明する。This function will be explained using FIG.

いまタービンを時刻ｔ１ で起動したとする。Assume that the turbine is started at time t1.

ｔ１ におけるロータ初期温度分布の勾配が小さい場合
、即ちＢ＝０の場合には応力制限値は、プラント運転員
から設定された値（ローク表面に対しては±σＬＳ、ロ
ータボアに対しては±σＬＢ）で一定とする。If the slope of the initial rotor temperature distribution at t1 is small, that is, B = 0, the stress limit value is set by the plant operator (±σLS for the rotor surface, ±σLB for the rotor bore). ) is constant.

しかし勾配が大きい場合、即ちＢ＝ｉの場合には応力制
限値は初期温度分布の推定誤差を考慮して第５図のごと
く最大Δσだけプラント運転員から設定された値より差
引いて安全を期す。However, when the slope is large, that is, when B = i, the stress limit value is set by subtracting the maximum Δσ from the value set by the plant operator as shown in Figure 5 to ensure safety, taking into account the estimation error of the initial temperature distribution. .

このΔσとしては初期応力の推定誤差を補償するために
必要な値を選ぶ。As this Δσ, a value necessary to compensate for the estimation error of the initial stress is selected.

温度分布の推定誤差は起動後時間の経過と共に小さくな
るため、Δσは徐徐に小さくしてゆき時刻ｔ２ではΔσ
一〇とする。Since the estimation error of temperature distribution becomes smaller as time passes after startup, Δσ gradually decreases, and at time t2, Δσ
Let it be ten.

次に予測時間決定１０３について説明する。Next, prediction time determination 103 will be explained.

予測時間ｔｐの決定で重要となるのが併入直後の再熱蒸
気温度ＴＲＨの挙動である。What is important in determining the predicted time tp is the behavior of the reheat steam temperature TRH immediately after the addition.

併入時にはボイラの燃料量がステップ状に増加するため
、第６図に示すように特に再熱蒸気温度が急激に上昇し
、主蒸気温度ＴＭＳに対してほぼ一次遅れで追従する傾
向がある。Since the amount of fuel in the boiler increases in a stepwise manner at the time of joining, the reheat steam temperature particularly rises rapidly as shown in FIG. 6, and tends to follow the main steam temperature TMS with approximately a first-order lag.

そのため併入後は初負荷保持しても、中圧タービンのロ
ータ応力はしばらく上昇し続ける可能性がある。Therefore, even if the initial load is maintained after joining, the rotor stress of the intermediate pressure turbine may continue to increase for a while.

したがって併入前にはこの現象を定量的に予備し、その
結果発生する応力が制限値を越さないことを確認した後
、併入許可指令１５を同期併入機能１４に与えることに
する。Therefore, before joining, this phenomenon should be prepared quantitatively, and after confirming that the resulting stress does not exceed the limit value, the joining permission command 15 is given to the synchronous joining function 14.

そのためには同図に示すように、併入後に初負荷保持し
たときの発生応力がピーク点を示す時点ｔｐが必要最短
予測時間となり、最低この時点までは予測しなければな
らない。For this purpose, as shown in the figure, the shortest prediction time required is the time point tp at which the stress generated when the initial load is held after joining becomes the peak point, and predictions must be made at least up to this point.

このｔｐをボイラおよひタービンの動特性から求めると
次式で表わすことができる。When this tp is determined from the dynamic characteristics of the boiler and turbine, it can be expressed by the following equation.

ここにａ，ｂ，ｃ，ｄ；定数 ＴＭＳＡ：主蒸気温度現在値 ＴＲＨＡ：再熱蒸気温度現在値 なお、 ΔＴＭＲ＝Ｔ’ＭＳＡ ＴＲＨＡ （５）
とおくと、ΔＴＭＲに対するｔｐの関係は第７図に示す
ようになる。where a, b, c, d; constant TMSA: current value of main steam temperature TRHA: current value of reheat steam temperature; ΔTMR=T'MSA TRHA (5)
Then, the relationship between tp and ΔTMR is as shown in FIG.

併入後の予測時間について第８図を用いて説明する。The predicted time after merging will be explained using FIG. 8.

併入後の再熱蒸気温度の変化は併入前に予測した動特性
を示すものと考えられる。It is thought that the change in reheated steam temperature after incorporation shows the dynamic characteristics predicted before incorporation.

したがって予測時間ｔｐも第８図に示すように、併入直
前に決定した予測時間ｔＰｏ を用いて、時間の経過と
共に減少させる。Therefore, as shown in FIG. 8, the predicted time tp is also decreased with the passage of time using the predicted time tPo determined immediately before merging.

併入後ｔｐｏの時点では通常負荷運転時と同じ予測時間
ｔＰＬまで短縮する。At the time tpo after joining, the predicted time is shortened to the same predicted time tPL as during normal load operation.

次に蒸気条件変化率学習１０４について説明する。Next, the steam condition change rate learning 104 will be explained.

ここで学習の対象とするのは速度あるいは負荷の変化量
に対する主蒸気温度ＴＭｓ１主蒸気圧力ＰＭｓ１再熱蒸
気温度ＴＲ，Ｈの３つの状態量の変化量である。What is studied here is the amount of change in three state variables: main steam temperature TMs, main steam pressure PMs, and reheat steam temperature TR, H with respect to the amount of change in speed or load.

いずれも同様の方法で学習するから、第９図では主蒸気
温度の場合を例に説明する。Since both methods are learned in the same way, the case of main steam temperature will be explained as an example in FIG. 9.

また、この学習方法は昇速時も全く同様の方法で行なう
が、ここでは負荷上昇時について説明する。Further, this learning method is carried out in exactly the same manner when the speed is increased, but here, the case when the load is increased will be explained.

応力の高精度予測はタービン入口蒸気条件を高精度に予
測することから始まる。Accurate stress prediction begins with highly accurate prediction of turbine inlet steam conditions.

しかし、この蒸気条件はタービンの運転状態と密接な関
係にあり、この相関性を動特性モデルとして一義的に表
現することは簡単でない。However, this steam condition is closely related to the operating state of the turbine, and it is not easy to uniquely express this correlation as a dynamic characteristic model.

そこで第９図に示すように現時点ｔと過去ｎτ１（ｎ＝
整数）の間に変化した負荷ΔＬと主蒸気温度ΔＴＭＳの
比を変化率さしてのように学習する。Therefore, as shown in Fig. 9, the current time t and the past nτ1 (n=
The ratio of the load ΔL and the main steam temperature ΔTMS that changed during the period (integer) is learned as a rate of change.

これにより任意の負荷変化率に対する主蒸気温度の変化
率を予測することかできる。This makes it possible to predict the rate of change in main steam temperature for any rate of load change.

次に遮断器１６がＯＦＦの状態にある場合、すなわち速
度制御系１６０の各処理機能について具体的に説明する
。Next, each processing function of the speed control system 160 when the circuit breaker 16 is in the OFF state will be specifically explained.

まず現在応力推定１６１について説明する。First, the current stress estimation 161 will be explained.

この処理機能は前述のように、負荷制御系でも共用する
第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱伝達率計算
１０８、ロータ温度分布計算１０９、ロータ熱応力計算
１１０、ロータ応力計算１１１の各処理機能から構成さ
れている。As mentioned above, this processing function includes the first stage post-steam condition calculation 107, rotor surface heat transfer coefficient calculation 108, rotor temperature distribution calculation 109, rotor thermal stress calculation 110, and rotor stress calculation 111, which are also used in the load control system. It consists of processing functions.

以下順を追って説明する。A step-by-step explanation will be given below.

第１段後蒸気条件計算１０７は任意の主蒸気条件および
タービン速度、昇速率、負荷および再熱蒸気温度から高
圧および中圧タービンの第１段後蒸気温度、圧力を計算
する機能である。The first-stage post-steam condition calculation 107 is a function that calculates the first-stage post-steam temperature and pressure of the high-pressure and intermediate-pressure turbines from arbitrary main steam conditions, turbine speed, speed increase rate, load, and reheat steam temperature.

昇速時および低負荷時など蒸気流量の小さい運転状態で
は高圧および中圧タービンの第１段後蒸気温度、圧力を
高精度で測定することは困難である。It is difficult to measure the steam temperature and pressure after the first stage of high-pressure and intermediate-pressure turbines with high accuracy in operating conditions where the steam flow rate is small, such as during speed increase and low load.

また実測値に頼っていては精度の高い予測は望めない。Also, if you rely on actual measurements, you cannot expect highly accurate predictions.

第１０図はこれを解決するためにボイラ発生蒸気条件と
タービンの運転状態から一義的に推定するための計算手
順を示す。FIG. 10 shows a calculation procedure for uniquely estimating from the steam conditions generated by the boiler and the operating state of the turbine to solve this problem.

この推定方法は、主蒸気温度ＴＭＳＮ圧力ＰＭ８％再熱
蒸気温度ＴＲＨ）速度Ｎ、昇速率内、負荷Ｌを入力変数
とすることにより、起動から通常負荷運転まで一貫して
使用できる。This estimation method can be used consistently from startup to normal load operation by using main steam temperature TMSN pressure PM 8% reheat steam temperature TRH) speed N, speed increase rate, and load L as input variables.

ただし、中圧タービン第１段後蒸気温度は安全のために
第１段による温度降下はないものとして再熱蒸気温度の
実測値とする。However, for safety reasons, the steam temperature after the first stage of the intermediate pressure turbine is assumed to be the actual value of the reheated steam temperature assuming that there is no temperature drop due to the first stage.

なお第１０図で使用している記号の意味は次の通りであ
る。The meanings of the symbols used in FIG. 10 are as follows.

Ｎ ：速度 （ｒｐｍ）Ｎｏ：定
格速度 （ｒｐｍ）良 ：昇速率
（ｒｐｍ／分）Ｌ ：負荷
（％）Ｌ′：定格蒸気条件下での等価負荷（
％）Ｌ１：全周噴射と混合噴射の境界負荷（％）Ｌ２：
部分噴射と混合噴射の境界負荷（％）ＴＭＳ ：主蒸
気温度 （℃）ＴＲＨ ’再熱蒸気
温度 （’Ｃ）ＴＭＳＲ’定格主蒸気温度
（゜Ｃ）Ｔ′：Ｌ′に対する高圧タービン
第１段 後蒸気温度 （℃） ΔＴｏ：主蒸気温度と高圧タービンボウ ル内蒸気温度との温度落差 （’Ｃ） ΔＴＲ，Ｏ ：定格蒸気条件でのΔＴｏ （℃）Ｔ
Ｈ１ ：高圧タービン第１段後蒸気温度（℃）ＴＩＩ
’中圧タービン第１段後蒸気温度（℃）ＰＭＳ ’
主蒸気圧力 （ａｔａ）ＰＩＯ ’無負
荷運転相当の高圧タービン第１段後蒸気圧力 （
ａｔａ） ＰＨ＋Ｒ，”定格負荷時高圧タービン第１段後蒸気圧力
（ａｔａ） ＰＨｔＲ，’定格負荷時中圧タービン第１段後蒸気圧力
（ａｔａ） ＰＨＩ ’高圧タービン第１段後蒸気圧力（ａｔａ）
Ｐ１，：中圧タービン第１段後蒸気圧力（ａｔａ）Ｋ１
：加減弁絞り率（部分噴射時は常 にＫ１−０とする） （ａｔａ）Ｋ２：高圧タ
ービン第１段落による減温係数ＫＮＬ ”定格速度時
無負荷損失相当の高圧タービン第１段後蒸気圧力（ａｔ
ａ） ＫＡＯ ’加速相当の高圧タービン第１段後蒸気圧力
（ａｔａ／（ｒｐｍ）２／分）Ｋ ：無負荷損失指数 ロー夕表面熱伝達計算１０８の処理内容は第１１図に示
すように、−第１段後ラビリンスパッキン部１を洩れる
蒸気からの乱流熱伝達に着目する。N: Speed (rpm) No: Rated speed (rpm) Good: Speed increase rate
(rpm/min) L: Load
(%) L': Equivalent load under rated steam conditions (
%) L1: Boundary load between all-round injection and mixed injection (%) L2:
Boundary load (%) for partial injection and mixed injection TMS: Main steam temperature (℃) TRH 'Reheat steam temperature ('C) TMSR' Rated main steam temperature
(°C) T': Steam temperature after the first stage of the high-pressure turbine relative to L' (°C) ΔTo: Temperature drop between the main steam temperature and the steam temperature in the high-pressure turbine bowl ('C) ΔTR,O: Under rated steam conditions ΔTo (℃)T
H1: Steam temperature after the first stage of high pressure turbine (℃) TII
'Steam temperature after first stage of intermediate pressure turbine (℃) PMS'
Main steam pressure (ata) PIO 'Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine equivalent to no-load operation (
ata) PH+R, "Steam pressure after the first stage of the high pressure turbine at rated load
(ata) PHtR, 'Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine at rated load
(ata) PHI 'Steam pressure after the first stage of high pressure turbine (ata)
P1,: Steam pressure after the first stage of the intermediate pressure turbine (ATA) K1
: Control valve throttling rate (always K1-0 during partial injection) (ata) K2: Temperature reduction coefficient KNL by the first stage of the high-pressure turbine ``Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine equivalent to no-load loss at rated speed ( at
a) Steam pressure after the first stage of the high-pressure turbine equivalent to KAO' acceleration (ata/(rpm)2/min) K: No-load loss index Rotor surface heat transfer calculation 108 processing details are as shown in FIG. - Focus is on turbulent heat transfer from steam leaking through the labyrinth packing part 1 after the first stage.

ただし、第１１図では高圧タービンについて示したが、
中圧タービンについても同様の手順で熱伝達率を求める
。However, although Fig. 11 shows a high-pressure turbine,
The heat transfer coefficient for the intermediate pressure turbine is determined using the same procedure.

本図で使用している記号の意味は次の通りである。The meanings of the symbols used in this figure are as follows.

Ｎ ：速度 （ｒｐｍ）ＴＨ１
：高圧タービン第１段後蒸気温度（℃）ＰＨ１ ”高
圧タービン第１段後蒸気圧力（ａ ｔａ）λＩＳＴ”高
圧タービン第１段後蒸気熱伝導率（ ）ｃ４／ｍ ・０
Ｃ ゜ｓｅｃ ） ν１ＳＴ’高圧タービン第１段後蒸気動粘性係数（ｍ’
／ｓｅｃ） γ１ｓＴ：高圧タービン第１段後蒸気比重量（ｋｇ／ｍ
３） ＦＳＬ ’ラビリンスパッキン部洩れ流量（ｋｇ／ｓ
ｅｃ） ＦＳＬＶ’ラビリンスパッキン部体積洩れ流量（ｍ″／
ｓｅｃ ） ＵＡＸ ’ラビリンスパッキン部軸方向洩れ流速（ｍ
／ｓｅｃ） ＵＲＤ ：ラビリンスパッキン部ロータ表面速度（ｍ
／ｓｅｃ） Ｕ ：ラビリンスパッキン部合成洩れ流速（ｍ／ｓｅ
ｃ） Ｒｅ ：レイノルズ数 ＮＩ．１：ヌツセルト数 Ｋ ：ロータ表面熱伝達率（ｋａＯＩＶｍ２・℃・ｓ
ｅｃ）Ｋｏ：タービンの形状で決まる定数 δ ：ラビリンスパッキンの間隙 （ｍ）ｄ ：
ロー夕表面直径 （ｍ）Ｚ ：ラビリン
スパッキンのフィン数 Ａ ：ラビリンスパッキンの間隙面積（ ｍ２）ｒｓ
’ロータ表面半径 （ｍ）ＰＨ２
’高圧タービン第２段後圧力 （ａｔａ）ただし、第
１１図において第１段後と第２段後の圧力比（ Ｐ２／
Ｐ，）はタービンの運転状態すなわち速度、昇速率、負
荷が変化しても、ほぼ一定とみなし得るから、実際には
定数として計算する。N: Speed (rpm) TH1
: Steam temperature after the first stage of the high pressure turbine (℃) PH1 "Steam pressure after the first stage of the high pressure turbine (a ta) λIST" Steam thermal conductivity after the first stage of the high pressure turbine ( ) c4/m ・0
C ゜sec ) ν1ST' Steam kinematic viscosity coefficient after the first stage of high-pressure turbine (m'
/sec) γ1sT: Steam specific weight after the first stage of the high-pressure turbine (kg/m
3) FSL 'Labyrinth packing leakage flow rate (kg/s
ec) FSLV' labyrinth packing volume leakage flow rate (m''/
sec) UAX' Labyrinth packing axial leakage flow velocity (m
/sec) URD: Labyrinth packing rotor surface speed (m
/sec) U: Labyrinth packing composite leakage flow velocity (m/sec)
c) Re: Reynolds number NI. 1: Nutsselt number K: Rotor surface heat transfer coefficient (kaOIVm2・℃・s
ec) Ko: Constant determined by the shape of the turbine δ: Gap between labyrinth packing (m) d:
Rotor surface diameter (m) Z: Number of fins of labyrinth packing A: Gap area of labyrinth packing (m2) rs
'Rotor surface radius (m) PH2
'Pressure after the second stage of the high pressure turbine (ATA) However, in Figure 11, the pressure ratio after the first stage and after the second stage (P2/
P, ) can be considered to be approximately constant even if the operating state of the turbine, ie, the speed, acceleration rate, and load change, so it is actually calculated as a constant.

次に、ロータ温度分布計算１０９について第１２図を用
いて説明する。Next, the rotor temperature distribution calculation 109 will be explained using FIG. 12.

ロータ内部の熱移動は半径方向のみからなる一次元流と
みなしうるから、第１２図に示すようにロータをｍ個の
仮想円筒に分割し、各円筒間の熱収支に着目して温度分
布を求める。Since the heat movement inside the rotor can be regarded as a one-dimensional flow consisting only of the radial direction, the rotor is divided into m virtual cylinders as shown in Fig. 12, and the temperature distribution is calculated by focusing on the heat balance between each cylinder. demand.

熱収支計算の時間刻み幅をτ１とするとＱｆ，ｓはτ１
間に蒸気からロータ表面へ伝達される熱量、Ｑ，，１は
ロータ表面から最外層の円筒中心部へ伝達される熱量、
Ｑｊ，ｊ＋ｔはｊ番目の円筒からｊ＋１番目の円筒に伝
導される熱量である。If the time step size for heat balance calculation is τ1, then Qf,s is τ1
The amount of heat transferred from the steam to the rotor surface during that period, Q,,1 is the amount of heat transferred from the rotor surface to the outermost cylinder center,
Qj,j+t is the amount of heat conducted from the j-th cylinder to the j+1-th cylinder.

ただし、ボアにおいては断熱状態であるから常にＱｍｌ
ｍ＋］−〇となる。However, since the bore is in an adiabatic state, Qml is always
m+]-〇.

いま、現在時刻をｔとすると時刻ｔ一τ１からｔまでの
τ１間に各円筒間で生ずる熱移動量は、それぞれ次のよ
うに表わされる。Now, assuming that the current time is t, the amount of heat transfer that occurs between each cylinder during τ1 from time t-τ1 to t is expressed as follows.

Ｑ（ ， ，（ｔ）−２πｒ弧ｔ）（ ＴＨ１（ｔ）
Ｔ，（ ｔ−τ１ ） ）τ１ （７）ここでλＭは
ロータ材の熱伝導率である。Q( , , (t)−2πr arc t)( TH1(t)
T, (t-τ1) )τ1 (7) Here, λM is the thermal conductivity of the rotor material.

Ｑ （ ． ，（ｔ）＝ Ｑ ，， １（ｔ）の関係か
らＴｓ（ｔ一τ）は次式で表わされる。From the relationship Q(., (t)=Q,, 1(t)), Ts(t-τ) is expressed by the following equation.

ここでｒ’＝４ｒ２＋３Δｒ Ｗ（ｔ）一Δｒ Ｋ（ ｔＶλＭ ｊ番目の円筒に蓄積される熱量ΔＱ Ｊ （ ｔ ）は
ΔＱ Ｊ （ ｔ）一Ｑ・−１ ・（ｔ｝− Ｑ
＋１ （ｔ） （１３）と表わされるからＪ
番目の円筒の温度Ｔｊは次式で表わされる。Here, r'=4r2+3ΔrW(t)−ΔrK(tVλM The amount of heat accumulated in the jth cylinder ΔQJ(t) is ΔQJ(t)−Q・−1・(t}−Q
Since it is expressed as +1 (t) (13), J
The temperature Tj of the th cylinder is expressed by the following equation.

Ｔ．（ｔ）＝Ｔ （ｔ−Ｔ，）＋ΔＱ・（ｔ）／ｖｐＭ
ＣＭＱ４）ここで、■，：Ｊ番目の円筒の単位長当りの
体積ρＭ二ロータ材の密準 ＣＭ二ロータ材の比熱 また、ロータボア温度Ｔｂ（ｔ）は温度分布を２次式で
近似することにより次式で表わされる。T. (t)=T (t-T,)+ΔQ・(t)/vpM
CMQ4) Here, ■,: Volume per unit length of the J-th cylinder ρM Dense CM of the two-rotor material Specific heat of the two-rotor material Also, the rotor bore temperature Tb(t) can be calculated by approximating the temperature distribution using a quadratic equation. It is expressed by the following formula.

以上述べた本処理機能の詳細手順を示すのが第１３図で
ある。FIG. 13 shows the detailed procedure of this processing function described above.

次にロータ熱応力計算１１０について説明する。Next, rotor thermal stress calculation 110 will be explained.

ロークの熱応力すなわちロータ表面熱応力σＳＴおよび
ロータボア熱応力σＢＴは、前述のロータ温度分布計算
１０９により得られた温度分布をもとに、次式で表わさ
れる。The rotor thermal stress, that is, the rotor surface thermal stress σST and the rotor bore thermal stress σBT, are expressed by the following equations based on the temperature distribution obtained by the rotor temperature distribution calculation 109 described above.

ここで、Ｅ ：ローク材のヤング率 α ：ロータ材の線膨張率 ν ：ロータ材のポアソン比 Ｔ，二ローク表面温度 Ｔｂ：ロークボア温度 ＴＭ：ローク体積平均温度 なお、ロータ体積平均温度ＴＭは次式で表わされる。Here, E: Young's modulus of Rourke material α: Linear expansion coefficient of rotor material ν: Poisson's ratio of rotor material T, Nilok surface temperature Tb: Roke bore temperature TM: Roke volume average temperature Note that the rotor volume average temperature TM is expressed by the following equation.

次に、遠心応力も考慮したロータ応力計算１１１につい
て説明する。Next, rotor stress calculation 111 that also takes centrifugal stress into consideration will be explained.

遠心応力はタービン速度Ｎの自乗に比例するから、定格
速度をＮ。Since centrifugal stress is proportional to the square of the turbine speed N, the rated speed is N.

、定格速度時のボア遠心応力をσＢＯＲとすると、速度
Ｎのときにボアに働く遠心応力σＢｅは次式で表わされ
る。, If the bore centrifugal stress at the rated speed is σBOR, then the centrifugal stress σBe acting on the bore at the speed N is expressed by the following equation.

したがってボア応力σＢは σＢ：σＢＴ＋σＢ Ｃ（２０） となる。Therefore, the bore stress σB is σB: σBT+σB C(20) becomes.

なお、ロータ表面においては表面形状による応力集中が
あり、熱応力の作用方向が軸方向となる。Note that stress concentration occurs on the rotor surface due to the surface shape, and the direction of action of thermal stress is the axial direction.

遠心応力が円周方向であることを考えると両者は互に直
角方向に作用する。Considering that the centrifugal stress is in the circumferential direction, both act in directions perpendicular to each other.

したがって、ロータ表面応力については寿命消費が問題
となる熱応力のみを考慮すればよく、ロータ表面応力σ
Ｓは ａＳ−（７ＳＴ（２１） となる。Therefore, regarding the rotor surface stress, it is only necessary to consider the thermal stress for which life consumption is an issue, and the rotor surface stress σ
S becomes aS-(7ST(21)).

以上で現在応力推定１６１に関する説明は完了したこと
になる。This completes the explanation regarding the current stress estimation 161.

次の現在応力レベルチェック１６２は、上記のσＳ，σ
Ｂが前述の応力制限値決定１０２で設定された応力制限
値を上まわっているか否かを判定する機能である。The next current stress level check 162 is performed using the above σS, σ
This is a function to determine whether or not B exceeds the stress limit value set in the stress limit value determination 102 described above.

次の計算モード判断１６３は、今回の計算は予測計算に
基づく最大昇速率の探索を実施する時期か否かを判定す
る機能である。The next calculation mode determination 163 is a function of determining whether or not the current calculation is the time to perform a search for the maximum acceleration rate based on the predicted calculation.

即ちｎ回に一度の割で予測計算を行なうように指定した
場合は、ｎ回のうちｎ−１回は最大昇速率探索１７０を
バイパスさせる働きを本処理機能１９はもつ。That is, when it is specified that predictive calculation is to be performed once every n times, the processing function 19 has the function of bypassing the maximum acceleration rate search 170 n-1 times out of n times.

次に最大昇速率探索１７０について説明する。Next, the maximum acceleration rate search 170 will be explained.

この処理機能は現在時刻を基準として、予測時間決定１
０３で決定された予測時間ｔｐ後までのロータ表面およ
びロータボアに発生する応力を時間刻み幅（τ１）で予
測してゆき、その都度、応力制限値き比較し、この間の
応力が制限値を越えない最大の昇速率を探索する機能で
ある。This processing function uses the current time as a reference to determine the predicted time 1.
The stress occurring on the rotor surface and rotor bore until after the predicted time tp determined in step 03 is predicted in time steps (τ1), and each time the stress is compared with the stress limit value, and the stress during this period exceeds the limit value. This is a function that searches for the maximum acceleration rate.

ここでいう昇速率とは昇速率仮定１７１により、予め準
備された複数個の昇速率の中から選択されるものである
。The acceleration rate here is selected from a plurality of acceleration rates prepared in advance based on the acceleration rate assumption 171.

この複数個の昇速率は昇速率仮定１７１により、大きい
方から順番に応力予測１７２に渡される。The plurality of acceleration rates are passed to the stress prediction 172 in order from the largest one based on the acceleration rate assumption 171.

この応力予測１７２の処理機能により、まず現在時刻よ
りτ１後のロータ表面およびボアの応力を予測し、予測
応力レベルチェック１７３て応力制限値と比較される。The processing function of this stress prediction 172 first predicts the stress on the rotor surface and bore after τ1 from the current time, and compares it with the stress limit value in the predicted stress level check 173.

ここでの比較結果、両者の応力が制限値以下であれは応
力予測１７２にもどり、更にτ１後の応力を予測する。As a result of the comparison here, if both stresses are less than the limit value, the process returns to the stress prediction 172 and further predicts the stress after τ1.

このようにして、ある昇速率仮定値台ｘに対してτ１間
隔てｔｐ後まで応力を予測し、制限値と比較してゆくが
、もしロータ表面応力あるいはボア応力のどちらかが制
限値を越した場合には、処理を昇速率仮定１７１にもど
し、昇速率仮定値を変更し、同様に応力を予測する。In this way, stress is predicted at intervals of τ1 until after tp for a given acceleration rate assumed value table x, and compared with the limit value.If either the rotor surface stress or the bore stress exceeds the limit value, If so, the process is returned to the acceleration rate assumption 171, the assumed acceleration rate value is changed, and stress is similarly predicted.

この場合、昇速率の仮定は大きい順になされ、予測時間
到達判断１７４では昇速率仮定値に対する応力予測値が
全予測期間ｔｐに渡って制限値を越さない場合には、こ
のときの仮定した昇速率を最大昇速率として決定し、探
索を完了する。In this case, the assumption of the acceleration rate is made in ascending order, and in the predicted time arrival judgment 174, if the stress predicted value for the assumed acceleration rate value does not exceed the limit value over the entire prediction period tp, the assumption of the acceleration rate at this time is Determine the speed rate as the maximum speed increase rate and complete the search.

全ての昇速率仮定値に対して、応力が制限値を越す場合
は昇速率零を最大昇速率探索結果とする。If the stress exceeds the limit value for all the assumed values of the acceleration rate, the acceleration rate is set to zero as the maximum acceleration rate search result.

なお、応力予測１７２の処理内容は前述の現在応力推定
１６１のそれに準じたものである。Note that the processing content of the stress prediction 172 is similar to that of the current stress estimation 161 described above.

異なる点はタービン入口蒸気条件として、現在値でなく
予測値を用いる点、速度は現在値でなく昇速率仮定値に
対応して予測値を用いている点である。The difference is that the turbine inlet steam condition uses a predicted value instead of the current value, and the speed uses the predicted value corresponding to the assumed speed increase rate instead of the current value.

このタービン入口蒸気条件を予測するためには、第９図
および（６）式で説明したように負荷変化量に対する蒸
気条件の変化量の比を学習した結果を利用する。In order to predict this turbine inlet steam condition, the result of learning the ratio of the amount of change in the steam condition to the amount of load change is used as explained in FIG. 9 and equation (6).

すなわち昇速率の仮定値穴Ｘに対する主蒸気温度の時間
変化率を求めると次式で表わされる。That is, when the time rate of change of the main steam temperature with respect to the assumed value hole X of the speed increase rate is determined, it is expressed by the following equation.

危険速度判断１６４は現在のタービン速度が危険速度領
域にあるか否かを判断する機能であり、この判断結果は
次の最適昇速率決定１６５において重要な意味をもつ。The critical speed determination 164 is a function of determining whether the current turbine speed is in the critical speed region, and the result of this determination has an important meaning in the next optimal speed increase rate determination 165.

なお、この最適昇速率決定１６５については既に述べた
とおりである。Note that this optimum acceleration rate determination 165 has already been described.

以上説明したように、最適昇速率の設定はｎτ１毎にガ
バナ１０に対してなされるが、応力の現在値は周期τ１
で監視し、これが制限値を越した場合は速度保持が行な
われるため、予測時には考慮されなかった外乱等による
タービン入口蒸気条件の変動に対しても、タービン昇速
制御は安全に行なわれる。As explained above, the optimum acceleration rate is set for the governor 10 every nτ1, but the current value of stress is
If the limit value is exceeded, the speed is maintained, so turbine speed increase control is performed safely even in the face of fluctuations in the turbine inlet steam conditions due to disturbances that were not taken into account at the time of prediction.

次に遮断器１６がＯＮの状態にある場合、すなわち負荷
市１］御系１４０の各処理機能について具体的に説明す
る。Next, when the circuit breaker 16 is in the ON state, that is, each processing function of the load control system 140 will be specifically explained.

負荷制御系１４０において現在応力推定１４１、現在応
力レベルチェック１４２、計算モード判断１４３、最大
負荷変化率探索１５０の各処理方法は基本的には速度制
御系１６０のそれぞれの処理機能１６１ ，１６２，１
６３，１７０と同様である。In the load control system 140, the processing methods of current stress estimation 141, current stress level check 142, calculation mode judgment 143, and maximum load change rate search 150 are basically performed by the respective processing functions 161, 162, 1 of the speed control system 160.
63,170.

ただ、速度制御系１４０では昇速率が最大値探索の対象
となるのに対し、負荷制御系１６０では負荷変化率が最
大値探索の対象となるだけのちがいである。However, the only difference is that in the speed control system 140, the speed increase rate is the target of the maximum value search, whereas in the load control system 160, the load change rate is the target of the maximum value search.

最大負荷変化率探索１５０における負荷変化率仮定１５
１は、負荷要求ＬＲ，が現在負荷に対して負荷上昇要求
であれば、予め準備した複数の負荷変化率のうち大きな
ものから順に仮定し、逆に負荷降下要求であれば、小さ
な（負の変化率が大きな）ものから順に仮定してゆく。Load change rate assumption 15 in maximum load change rate search 150
1 assumes that if the load request LR is a load increase request for the current load, it is assumed in order from the largest load change rate among multiple load change rates prepared in advance, and conversely, if it is a load decrease request, a small (negative) Assumptions are made in descending order of the rate of change.

次に最適負荷変化率決定１４４について説明する。Next, the optimum load change rate determination 144 will be explained.

本処理機能１４４は次の２つの機能を有している。This processing function 144 has the following two functions.

１つは最大負荷変化率探索１５０でτ１の周期で探索さ
れた負化変化率をＡＬＲ７に設定し、これを修正してゆ
き、もしｎτ１間の途中で現在応力が応力制限値を越し
た場合は直に負荷保持する機能であり、いま１つは、主
蒸気条件に応じて負荷に上限を設ける負荷制限機能は主
蒸気温度あるいは再熱蒸気温度が低い状態で大きな負荷
をとった場合の低圧タービン最終段ブレードのエロージ
ョンを防止するための機能である。One is to set the negative change rate searched at the period of τ1 in the maximum load change rate search 150 in ALR7 and correct it, and if the current stress exceeds the stress limit value during the period nτ1. is a function that directly holds the load, and the other is a load limiting function that sets an upper limit on the load depending on the main steam conditions. This function is to prevent erosion of the final stage blades of the turbine.

この負荷制限方法は第１４図、第１５図に示すように、
低圧タービン最終段湿り度の制限値より、主蒸気温度お
よび再熱蒸気温度の下限値を求め、この両制限値を満足
できなければ負荷を保持する方法であんすなわち、第１
４図は主蒸気温度による負荷制限であり、主蒸気圧力Ｐ
ＭＳにみあった下限値ＴＭＳＬ以上の主蒸気温度がなけ
れば負荷保持をする。This load limiting method is as shown in Figures 14 and 15.
The lower limit values of the main steam temperature and reheat steam temperature are determined from the limit value of the final stage humidity of the low-pressure turbine, and if both limit values cannot be satisfied, the load holding method is used.
Figure 4 shows the load limitation based on the main steam temperature, and the main steam pressure P
If the main steam temperature does not exceed the lower limit value TMSL that meets the MS, the load will be maintained.

また第１５図は再熱蒸気温度による負荷制限であり、負
荷Ｌにみあった下限値ＴＲ，ＨＬ以上の再熱蒸気温度が
なければ負荷保持をする。Further, FIG. 15 shows load limitation based on the reheat steam temperature, and if the reheat steam temperature does not exceed lower limit values TR and HL that match the load L, the load is maintained.

次に探索信号発生１４５について説明する。Next, search signal generation 145 will be explained.

蒸気条件変化率予測方法としては、第９図および（６）
式に示すような方法で蒸気条件変化率を学習し、これに
基づき将来値を予測する方法をとっている，しかし、ボ
イラに何らかの外乱が入り、蒸気条件が急上昇した場合
には（６）式から明らかなように、蒸気条件の変化率を
正常時よりも大きく学習し、記憶することになる。As a method for predicting the rate of change in steam conditions, Figure 9 and (6)
The rate of change in steam conditions is learned using the method shown in equation (6), and future values are predicted based on this.However, if some disturbance occurs to the boiler and the steam conditions suddenly increase, equation (6) As is clear from this, the rate of change in steam conditions is learned and memorized to a greater extent than in normal times.

このような場合には、応力を実際よりも大きく予測する
ことになり、実際の応力が制限値に対して十分小さいに
もかかわらず、長時間負荷保持現象を生じ、負荷上昇が
不可能となる恐れがある。In such a case, the stress will be predicted to be higher than the actual one, and even though the actual stress is sufficiently small compared to the limit value, a long-term load retention phenomenon will occur, making it impossible to increase the load. There is a fear.

探索信号発生１４５は、この現象を防止する機能である
。The search signal generation 145 is a function to prevent this phenomenon.

この具体的方法は第１６図に示すような探索信号ΔＬＥ
Ｘを負荷に重量させて、その時の蒸気条件の変化を（６
）式と同様に学習する。This specific method uses the search signal ΔLE as shown in FIG.
Let X be the weight of the load, and the change in steam conditions at that time is expressed as (6
) in the same way as the formula.

この場合、探索信号により新たに学習した変化率（ΔＴ
ＭＳ／ΔＬＥＸ）により、既に学習している変化率（Δ
ＴＭＳ／ΔＬ）を修正する。In this case, the rate of change (ΔT
MS/ΔLEX), the already learned rate of change (Δ
TMS/ΔL).

その修正方法は次式で示されるように重み係数βを用い
る。The correction method uses a weighting coefficient β as shown in the following equation.

次に、この探索信号ΔＬＥＸは最大負荷変化率探索周期
ｎτ１ と同じ周期で発生させるが、その変化率 は次のようにして決定し、ＡＬＲ７に設定する。Next, this search signal ΔLEX is generated at the same period as the maximum load change rate search period nτ1, and its change rate is determined as follows and set in ALR7.

いま、高・中圧タービンのロータ表面およびボアの現在
応力を制限値で正規化した値のうち、絶対値が最大とな
るものをσＭＮと定義する。Now, among the values obtained by normalizing the current stress on the rotor surface and bore of the high/intermediate pressure turbine by the limit value, the value having the maximum absolute value is defined as σMN.

すなわち次式で表わされる。That is, it is expressed by the following equation.

ここに、σＬＳ’ローク表面応力制限値 σＬＢ’ロークボア応力制限値 σＨｓ：高圧タービンロータ表面応力 σＩｓ”中圧タービンロータ表面応力 σＨＢ”高圧タービンロータボア応力 σＩＢ”中圧タービンロータボア応力 このσＭＮに応じて、第１７図に示すような探索信号の
変化率ＬＥＸＲを決定する。Here, σLS' Roke surface stress limit value σLB' Roke bore stress limit value σHs: High pressure turbine rotor surface stress σIs"Intermediate pressure turbine rotor surface stress σHB"High pressure turbine rotor bore stress σIB"Intermediate pressure turbine rotor bore stress According to this σMN Then, the rate of change LEXR of the search signal as shown in FIG. 17 is determined.

蒸気条件変化率学習１０４では、上記のように探索信号
による学習値修正機能をもっているが、それ以外に、学
習値を時間の経過とつれて忘れてゆく、いわゆる忘却特
性を持たせている。The steam condition change rate learning 104 has a learning value correction function using a search signal as described above, but it also has a so-called forgetting characteristic in which the learning value is forgotten over time.

すなわち、新たに学習が行なわれるまでは次式で示す忘
却特性に従って、蒸気条件の学習値は忘却される。That is, until new learning is performed, the learned value of the steam condition is forgotten according to the forgetting characteristic shown by the following equation.

（２６） ， （２７）式に従って、周期τ１で学習結
果を修正してゆけば、時定数τＦをもった忘却特性とな
る。If the learning result is corrected at a period τ1 according to equations (26) and (27), a forgetting characteristic with a time constant τF is obtained.

タービン起動時の併入後から低負荷域までは、負荷上昇
に対するタービン入口蒸気条件の応答、特に再熱蒸気温
度の昇温特性が大きく変化する。The response of turbine inlet steam conditions to a load increase, especially the temperature increase characteristics of reheat steam temperature, changes significantly from the time of combustion at turbine startup until the low load range.

具体的には昇温の時定数が大きく変化する。Specifically, the time constant of temperature rise changes significantly.

このような場合にも蒸気条件変化率の学習機能を効果的
に利用するには、操作周期すなわち最適負荷変化率のＡ
ＬＲへの設定周期を時定数の変化に対応させて、修正す
る必要がある。In order to effectively utilize the steam condition change rate learning function in such cases, it is necessary to adjust the operation cycle, that is, the optimum load change rate A
It is necessary to correct the setting period for LR in response to changes in the time constant.

これを実現するために負荷制御系１４０の計算モード判
断１４３に第１８図に示す機能をもたせる。In order to realize this, the calculation mode determination 143 of the load control system 140 is provided with the function shown in FIG.

すなわち、低負荷域では最大負荷変化率探索周期をｎτ
１よりも大きくすることにより、大きな時定数をもつ蒸
気条件の応答を確実に学習した後、最大負荷変化率探索
１５０を動作させる方法である。In other words, in the low load region, the maximum load change rate search period is nτ
This is a method of operating the maximum load change rate search 150 after reliably learning the response of steam conditions with a large time constant by setting the value to be larger than 1.

本発明によれば （１）タービン入口蒸気条件の予測に始まり、ロータ応
力の予測に基づいて、タービンの昇速率および負荷変化
率を逐次最適化しているため、許容応力を忠実に守った
安全な起動および負荷運転が可能となり、起動時間の短
縮および負荷追従性能を向上させることができる。According to the present invention, (1) starting from the prediction of the turbine inlet steam conditions, the turbine speed increase rate and load change rate are sequentially optimized based on the prediction of the rotor stress, so the safe Start-up and load operation are possible, reducing start-up time and improving load following performance.

（２）昇速時および低負荷時など特に蒸気流量の小さい
運転状態では高圧タービン第１段後蒸気温度、圧力を精
度良く実測することが困難であるが、本発明によるとタ
ービン入口蒸気条件（主蒸気温度、圧力）およびタービ
ンの運転状態（速度、昇速率、負荷）から一義的に高精
度の推定ができ、しかも昇速時および負荷運転時に一貫
して適用できる。(2) It is difficult to accurately measure the steam temperature and pressure after the first stage of the high-pressure turbine especially in operating conditions where the steam flow rate is small, such as during speed increase and low load. However, according to the present invention, the turbine inlet steam conditions ( Highly accurate estimation can be made from the main steam temperature, pressure) and turbine operating conditions (speed, acceleration rate, load), and can be consistently applied during speed increase and load operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の熱応力予測タービン制御システムとこ
れに関連する制御システムおよびプラントとの入出力信
号の関係を示す。 第２図は本発明の制御システムにおける処理手順を示す
。 第３図はタービン第１段後のロータおよびケーシングの
断面とその温度状態を示す。 第４図はロータの初期温度分布の決定方法を示す。 第５図はロータ表面およびボアに対する応力制限値を示
す。 第６図は負荷併入直後のタービン入口蒸気温度の動特性
と熱応力の関係を示す。 第７図は併入前予測時間を示す。 第８図は併入後予測時間を示す。第９図は蒸気条件変化
率の学習方法を示す。 第１０図は第１段後蒸気条件の推定方法を示す。 第１１図はラビリンスパッキン部の熱伝達率の計算方法
を示す。 第１２図はロークの仮想分割円筒間の熱収支の考え方を
示す。 第１３図はロータ温度分布の具体的計算手順を示す。 第１４図は負荷制限のための主蒸気温度の下限値を示す
。 第１５図は負荷制限のための再熱蒸気温度の下限値を示
す。 第１６図は探索信号を示す。 第１７図は探索信号の変化率の決定方法を示す。 第１８図は操作周期の決定方法を示す。 １００・・・・・・熱応力予測タービン制御システム、
２００・・・・・・高圧タービン、３００・・・・・・
中圧タービン、４００・・・・・・低圧タービン、５０
０・・・・・・発電機、１・・・・・・高圧第１段後ラ
ビリンスパッキン部、２・・・・・・中圧第１段後ラビ
リンスパッキン部、３・・・・・・ボア（中心孔）、４
・・・・・・最適昇速率、６・・・・・・最適負荷変化
率、７・・・・・・ＡＬＲ１Ｂ・・・・・・瞬時目標速
度、９・・・・・・瞬時目標負荷、１０・・・・・・ガ
バナ、１１・・・・・・加減弁、１２・・・・・・アク
チュエータ、１３・・・・・・弁位置指令、１４・・・
・・・同期併入機能、１５・・・・・・併入許可指令、
１６・・・・・・遮断器、１７・・・・・・遮断器ＯＮ
／ＯＦＦ状態、１８・・・・・・負荷要求値、１９・・
・・・・速度、２０・・・・・・主蒸気、２１・・・・
・・再熱蒸気、２２・・・・・・加減弁位置、２３・・
・・・・主蒸気圧力、２４・・・・・・主蒸気温度、２
５・・・・・・再熱蒸気温度、２６・・・・・・高圧第
１段後ケーシング外壁温度、２７・・・・・・高圧第１
段後ケーシング内壁温度、２８・・・・・・高圧第１段
後蒸気圧力、２９・・・・・・中圧蒸気室外壁温度、３
０・・・・・・中圧蒸気室内壁温度、４０・・・・・・
ケーシング、４１・・・・・・ロータ、１４０・・・・
・・負荷制御系、１６０・・・・・・速度制御系、１５
０・・・・・・最大負荷変化率探索、１７０・・・・・
・最犬昇速率探索、１０１・・・・・・初期温度分布決
定、１０２・・・・・・応力制限値決定、１０３・・・
・・・予測時間決定、１０４・・・・・・蒸気条件変化
率学習、１０５・・・・・・運転モード判断、１０６・
・・・・・蒸気条件予測、１０７・・・・・・第１段後
蒸気条件計算、１０８・・・・・・ロータ表面熱伝達率
計算、１０９・・・・・・ロータ温度分布計算、１１０
・・・・・・ロータ熱応力計算、１１１・・・・・・ロ
ータ応力計算、１１２・・・・・・システム停止判断、
１４１・・・・・・現在応力推定、１４２・・・・・・
現在応力レベルチェック、１４３・・・・・・計算モー
ド判断、１４４・・・・・・最適負荷変化率決定、１４
５・・・・・・探索信号発生、１５１・・・・・・負荷
変化率仮定、１５２・・・・・・応力予測、１５３・・
・・・・予測応力レベルチェック、１５４・・・・・・
予測時間到達判断、１６１・・・・・・現在応力推定、
１６２・・・・・・現在応力レベルチェック、１６３・
・・・・・計算モード判断、１６４・・・・・・危険速
度判断、１６５・・・・・・最適昇速率決定、１７１・
・・・・・昇速率仮定、１７２・・・・・・応力予測、
１７３・・・・・・予測応力レベルチェック、１７４・
・・・・・予測時間到達判断。FIG. 1 shows the relationship of input and output signals between the thermal stress predictive turbine control system of the present invention, the related control system, and the plant. FIG. 2 shows the processing procedure in the control system of the present invention. FIG. 3 shows the cross section of the rotor and casing after the first stage of the turbine and the temperature state thereof. FIG. 4 shows a method for determining the initial temperature distribution of the rotor. FIG. 5 shows the stress limits for the rotor surface and bore. FIG. 6 shows the relationship between the dynamic characteristics of the turbine inlet steam temperature and thermal stress immediately after load addition. FIG. 7 shows the predicted time before merging. FIG. 8 shows the predicted time after merging. FIG. 9 shows a method of learning the rate of change in steam conditions. FIG. 10 shows a method for estimating the steam conditions after the first stage. FIG. 11 shows a method for calculating the heat transfer coefficient of the labyrinth packing part. FIG. 12 shows Roark's concept of heat balance between virtual divided cylinders. FIG. 13 shows a specific calculation procedure for rotor temperature distribution. FIG. 14 shows the lower limit value of main steam temperature for load limiting. FIG. 15 shows the lower limit of reheat steam temperature for load limiting. FIG. 16 shows the search signal. FIG. 17 shows a method for determining the rate of change of the search signal. FIG. 18 shows a method for determining the operation cycle. 100...Thermal stress prediction turbine control system,
200... High pressure turbine, 300...
Medium pressure turbine, 400...Low pressure turbine, 50
0... Generator, 1... High pressure first stage rear labyrinth packing part, 2... Medium pressure first stage rear labyrinth packing part, 3... Bore (center hole), 4
...Optimum speed increase rate, 6...Optimum load change rate, 7...ALR1B...Momentary target speed, 9...Momentary target load , 10... Governor, 11... Adjustment valve, 12... Actuator, 13... Valve position command, 14...
... Synchronous annexation function, 15... annexation permission command,
16... Breaker, 17... Breaker ON
/OFF state, 18...Load request value, 19...
...Speed, 20...Main steam, 21...
...Reheat steam, 22...Adjustment valve position, 23...
...Main steam pressure, 24...Main steam temperature, 2
5...Reheat steam temperature, 26...High pressure first stage casing outer wall temperature, 27...High pressure first stage
Temperature of inner wall of casing after stage, 28... Steam pressure after high pressure first stage, 29... Temperature of outer wall of intermediate pressure steam chamber, 3
0... Medium pressure steam indoor wall temperature, 40...
Casing, 41... Rotor, 140...
...Load control system, 160...Speed control system, 15
0... Maximum load change rate search, 170...
・Search for the highest speed increase rate, 101... Initial temperature distribution determination, 102... Stress limit value determination, 103...
... Prediction time determination, 104... Steam condition change rate learning, 105... Operation mode judgment, 106.
... Steam condition prediction, 107 ... First stage steam condition calculation, 108 ... Rotor surface heat transfer coefficient calculation, 109 ... Rotor temperature distribution calculation, 110
...Rotor thermal stress calculation, 111...Rotor stress calculation, 112...System stop judgment,
141...Current stress estimation, 142...
Current stress level check, 143... Calculation mode judgment, 144... Optimum load change rate determination, 14
5... Search signal generation, 151... Load change rate assumption, 152... Stress prediction, 153...
...Predicted stress level check, 154...
Predicted time arrival judgment, 161...Current stress estimation,
162...Current stress level check, 163.
...Calculation mode judgment, 164...Dangerous speed judgment, 165...Optimum acceleration rate determination, 171.
...Acceleration rate assumption, 172...Stress prediction,
173...Predicted stress level check, 174.
... Judgment of reaching the predicted time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ タービン駆動用作動流体発生源と、これから発生す
る作動流体の流量を制御する弁と、該流体によって動作
するタービンと、これと機械的に接続された発電機から
なる発電設備に適用され、作動流体の状態変化により該
タービンに発生する応力を計算し、該計算応力に応じて
運転する発電設備の制御システムにおいて、タービンロ
ータに発生する応力を推定する手段、該応力推定値に応
じてタービンを運転する手段を有し、該タービンの第１
段後流体圧力に比例するとみなした負荷Ｌを該タービン
入口流体圧力ＰＭＳおよび温度ＴＭＳによりＰＭＳとＴ
ＭＳの定格状態で補正した補正値Ｌ′を求め、第１段後
流体温度Ｔ１′をＬ′の関数として求め、該弁が微小開
度における該弁の前後流体温度落差ΔＴｏを求め Ｌ／
で定まる該弁の絞り率Ｋ１を求め、タービン速度Ｎの関
数として該第１段落減温係数Ｋ２を求め、タービン昇速
率内とＮおよびＴＭＳの関数として無負荷相当第１段後
流体圧力ＰＩＯを求め、ＴＩ’ ＋ Ｋｌ ｓ Ｋ２
ｔ ＴＭＳ ｒΔＴｏの関数として該第１段後流体温度
ＴＨｌを求め、ＬとＰＩＯの関数として該第１段後流体
圧力ＰＨ＋を求めることを特徴とするタービン制御シス
テム。1 Applicable to power generation equipment consisting of a working fluid generation source for driving a turbine, a valve that controls the flow rate of the working fluid generated from the source, a turbine operated by the fluid, and a generator mechanically connected to the turbine. In a control system for a power generation facility that calculates the stress generated in the turbine due to a change in the state of the fluid and operates according to the calculated stress, means for estimating the stress generated in the turbine rotor, and a means for estimating the stress generated in the turbine rotor, and means for operating a first of the turbines.
The load L, which is assumed to be proportional to the post-stage fluid pressure, is expressed as PMS and T by the turbine inlet fluid pressure PMS and temperature TMS.
Find the correction value L' corrected under the rated state of the MS, find the fluid temperature T1' after the first stage as a function of L', and find the fluid temperature drop ΔTo before and after the valve when the valve is at a minute opening.L/
Find the throttling rate K1 of the valve, which is determined by Find, TI' + Kl s K2
t TMS A turbine control system characterized in that the after-first stage fluid temperature THl is determined as a function of rΔTo, and the after-first stage fluid pressure PH+ is determined as a function of L and PIO.