JPS6128802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、発電用ボイラー又は原子炉における
給水ポンプがトリツプ（停止）したとき、上記発
電用ボイラーがタービン等の発電設備を停止する
ことなく、残りの正常な給水ポンプで取り得る負
荷に対応した主蒸気圧力に降下するようにした給
水ポンプの負荷ランバツク装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 最近の蒸気発電設備では、発電効率を上げるた
めに、タービンの流入蒸気圧力を変化させること
により、負荷を変化させるいわゆる変圧運動を行
う設備が提案されており、定格負荷附近では、超
臨界圧力運転を行い、低負荷では蒸気発電設備全
体がもつとも効率よく運転できる圧力としてい
る。

一般に、変圧運転火力発電設備は、第１図に示
されるように、復水器１から復水ポンプ２によつ
て送水された復水は、低圧給水加熱器３および脱
気器４を経て互いに並列に設けられた各給水ブス
ターポンプ５ａ，５ｂに送給され、その給水ブー
スターポンプ５ａ，５ｂ及び各給水ポンプ６ａ，
６ｂで順に加圧され、主蒸気圧力に相当する給水
圧力に保持される。この各給水ポンプ６ａ，６ｂ
で吐出された給水は高圧給水加熱器７によつてさ
らに加熱され、これが次のボイラー８に給水さ
れ、このボイラー８の熱交換作用で蒸気となり、
この蒸気が発電機９に直結したタービン１０に蒸
気加減弁１１を通して供給され、ここでタービン
１０を回転して仕事を行い、このタービン１０に
連結された発電機９により発電し、他方、仕事を
了えた蒸気は再び上記復水器１に還流するように
なつている。

このように、上記ボイラー８で生成される蒸気
は、このボイラー３への燃料の投入量によつて蒸
気発生量を調整すると同時に、蒸気加減弁１１に
よつてその流量および圧力の調整が行われてい
る。従つて、この主蒸気圧力に配管等の損失を加
えた圧力が、上記各給水ポンプ６ａ，６ｂの吐出
圧力となる。

しかして、上記ボイラー８の出口蒸気圧力、つ
まり、蒸気加減弁１１の入口圧力は、給水ポンプ
６ａ，６ｂの吐出圧力によつて決定される。又、
この給水ポンプ６ａ，６ｂの吐出圧力、主蒸気圧
力と給水ポンプ６ａ，６ｂの吐出流量又は発電負
荷との関係は、第２図で示される。

即ち、上記第２図において曲線ｃは、蒸気加減
弁１１の入口蒸気圧力を示し、曲線ｂは給水ポン
プ６ａ，６ｂの各給水圧力曲線であつて、この給
水圧力曲線ｂと入口蒸気圧力曲線ｃとの圧力差ａ
は、給水ポンプ６ａ，６ｂの出口から蒸気加減弁
１１までの配管等の圧力損失である。又上記給水
ポンプ６ａ，６ｂの回転数はｎで表わされる。

従つて、上述した複数の給水ポンプ６ａ，６ｂ
の１台（例えば給水ポンプ６ａ）が、何等から原
因により、異常トリツプを生じた場合、残りの正
常な給水ポンプ６ｂを保護するために、自動的に
運転を停止するようになつている。即ち、上記各
給水ポンプ６ａ，６ｂが正常に運転されていると
き、つまり、第２図のイ点で運転されていたと仮
定する。この状態では、各給水ポンプ６ａ，６ｂ
が同一容量で負荷を持つているので、１台分の流
量は、上記第２図のロ点の1/2の容量となる。
又、この吐出圧力は２台共同じであるから、ハ点
の吐出圧力となる。一方、このときの給水ポンプ
６ａ，６ｂの回転数は曲線noとなつている。

ところが、上記給水ポンプ６ａ，６ｂのうち１
台が異常トリツプを発生すると、吐出流量が急激
に少くなる関係上、残りの１台の給水ポンプ６ｂ
でトリツプ前の吐出流量（ロ点）を取つてやらな
ければならない。

しかしながら、正常な給水ポンプ６ｂに与えら
れる指令は、直ちにロ点の流量を維持するように
与えられるが、このような瞬間的な動作に対し
て、この正常な給水ポンプ６ｂは追随して作動し
きれない。

さらに、この給水ポンプ６ｂにも、定格に対し
て数％程度の過負荷は認められるもの、大幅な過
負荷運転は許容されず、大幅な過負荷になつた場
合、この正常な給水ポンプ６ｂは機械的な過負荷
となつて運転の停止を余儀なくされる。

これは上記ボイラー８に給水を停止することに
なるので、最終的には発電設備全体を停止するこ
とになり、発電設備の機能を停止しなければなら
ない等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述した欠点を解消するために、発
電用ボイラー又は原子炉における複数の給水ポン
プを備えた変圧発電設備において、ランバツクに
よるタービンの負荷及び圧力制御回路、および
給水ポンプのトリツプ時における流量設定回路
を設け、複数の給水ポンプのうち、１台の給水ポ
ンプが異常トツプしたとき、蒸気加減弁及び給水
ポンプの各流量調節弁を制御し、これにより残り
の正常な給水ポンプで取り得る発電負荷まで主蒸
気圧を変化させるようにしてタービンを制御する
ようにし、併せて発電設備全体を停止することな
く継続して運転するようにした給水ポンプトリツ
プ時の負荷ランバツク装置を得ることを目的とす
るものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明す
る。

第３図及び第４図において、符号２１は、ター
ビン出力設定器であつて、このタービン出力設定
器２１からの出力設定信号は上・下限設定器２２
ａの設定信号によつて調節される上・下限リミツ
ター２２及び変化率設定器２３ａの設定信号によ
つて調節される変化率制限器２３に順次加えら
れ、この変化率制限器２３の出力信号は、加算器
２５において偏差補正器２４の補正信号によつて
補正されるようになつている。又、上記変化率制
限器２３の出力信号は、比較器２７にも入力さ
れ、そこで発電機９の出力発信器２６からの出力
信号と比較され、その偏差信号が補正バランス器
２８を経て調節器３２に加えられ、上記調節器３
２の出力信号によつて蒸気加減弁１１が制御され
るようにしてある。上記補正バランス器２８に
は、蒸気加減弁１１の入口蒸気圧力を設定する主
蒸気圧力設定器２９及び蒸気加減弁入口蒸気圧力
を検出する主蒸気圧力発信器３０との出力信号を
比較する比較器３１からの偏差信号が入力されて
おり、前記比較器２７からの出力信号が補正され
る。

他方、前記加算器２５には、給水流量設定回路
が接続されている。この給水流量設定回路は
燃料給水量演算器３３、温度補正器３４からの信
号が入力される乗算器３５、第１クロスリミツト
３６、変化率制限器３７及び第２クロスリミツト
３８とから構成されており、前記加算器２５から
の出力信号にもとずいて給水ポンプの総給水流量
設定信号が算出され、切換スイツチ５０ｃを介し
て比較器３９に入力される。上記比較器３９には
給水ポンプからのボイラに供給される総給水流量
信号も入力されており、上記給水流量設定器か
ら出力された設定信号と比較され、その偏差信号
が調節器４０に入力されるようにしてある。上記
調節器４０からの出力信号はそれぞれ自動切換ス
イツチ４２ａ，１２ｂを介して比較器４３ａ，４
３ｂに入力され、両比較器４３ａ，４３ｂにおい
て各給水ポンプからの吐出流量信号とそれぞれ比
較され、各偏差信号が調節器４４ａ，４４ｂを経
て給水ポンプの流量調節弁４１ａ，４１ｂに加え
られ、その開度制御が行なわれる。

一方、前記タービン出力設定器２１と上・下限
リミツター２２との間には第１のトリツプ自動切
換スイツチ７４ａを備えたランバツクによるター
ビン１０の負荷及び圧力制御回路が接続されて
いる。この負荷及び圧力制御回路はボイラ８へ
の給水流量からタービンの出力設定信号を求める
第１の関数発生器４５と、このタービンの出力設
定信号から蒸気加減弁１１の入口蒸気圧力設定値
を求める第２の関数発生器４６を有しており、こ
の負荷及び圧力制御回路は、給水ポンプ６ａ或
は６ｂのトリツプ時に、第１のトリツプ自動切換
スイツチ４７ａで上記出力設定器２１からの出力
設定信号を絶ち、第１の関数発生器４５の信号
を、上・下限リミツター２２に送信すると同時
に、第２のトリツプ自動切換スイツチ４７ｂで前
記主蒸気圧力設定器２９からの入力信号を絶つと
共に、上記第２の関数発生器４６の出力信号を比
較器３１へ送信し、この比較器３１及び比較器２
７からの両偏差信号を補正バランス器２８を介し
て調節器３２に送信し、その調節器３２から出力
される制御信号により、蒸気加減弁１１を制御す
るようになつている。

つまり、上記給水ポンプ６ａが異常トリツプす
ると、第１および第２のトリツプ自動切換スイツ
チ４７ａ，４７ｂが切換えられ、第１の関数発生
器４５からの出力信号がタービン出力設定信号と
して上、下限リミツター２２に入力され、一方第
２の関数発生器４６からの出力信号が主蒸気圧力
設定信号として比較器３１に印加され、両設定信
号にもとずいて蒸気加減弁１１が制御される。

他方、前記給水流量設定回路の第２クロスリ
ミツト３８からの信号を供給しや断する切換スイ
ツチ５０ｃと前記比較器３９との間には給水ポン
プ６ａ又は６ｂのトリツプによる流量設定回路
が接続されている。即ち、このトリツプによる流
量設定回路は、給水ポンプの吐出ヘツダー圧力
検出器４８の出力信号を受信して各給水ポンプの
最大流量設定信号をそれぞれ出力する最大流量設
定器４９ａ，４９ｂ及びその設定器から設定信号
を前記比較器３９に入力する切換スイツチ５０
ａ，５０ｂで構成されており、このトリツプによ
る流量設定回路は、例えば給水ポンプ６ａがト
リツプすると、切換スイツチ５０ｃで給水流量設
定回路からの給水流量設定信号を絶つとと同時
に、切換スイツチ５０ａがonし、給水ポンプ６
ｂの最大流量設定器４９ｂからの設定信号が前記
比較器３９に入力され、これにより正常に作動し
ている給水ポンプ６ｂの給水流量が最大流量にな
るように上記給水ポンプ６ｂの流量調節弁４１ｂ
が制御される。

このようにして、本発明は、紛数の給水ポンプ
のうち、１又は２以上が異常トリツプをすると、
残りの正常な給水ポンプで送給し得る給水流量に
対応して主蒸気圧力設定信号および出力設定信号
が変更され、円滑にしかも迅速にタービンの負荷
降下（変圧運転ランバツク）が生ずるようにし、
変圧発電設備全体を停止することなく継続して運
転することができる。

これを第４図に示すグラフについて説明すると
次のようになる。

即ち、給水ポンプ６ａの１台が停止すると、同
時に、変圧運転ランバツクに移行される。つま
り、給水ポンピ６ａの１台がトリツプしたことが
検出されると直ちに、主蒸気圧力の設定値が残り
の給水ポンプ６ｂの回転数NOに相当する圧力ト
になるように降下させられると共に、正常な給水
ポンプ６ｂに余裕のあるときにはその最大給水流
量を供給するよう給水ポンプ６ｂの回転数が上昇
される。

しかして、或る給水ポンプがトリツプすると、
同時に、残つた正常な給水ポンプはNOの回転数
であるから、NOと吐出圧力曲線ｂとの交つた
（ト点）に圧力が変化して吐出圧力（チ点）にな
るので、これに対応する主蒸気圧力（リ点）にな
るように、主蒸気圧力の設定値が変えられ、また
給水ポンプの吐出流量はヌ点となる。

そこで、正常な給水ポンプの回転数に余裕があ
るときは、回転数を上げるように操作されるの
で、主蒸気圧力の降下と給水ポンプの上昇した回
転数に相当する主蒸気圧力が合致した点でバラン
スし、この合致点で主蒸気圧力の降下及び負荷降
下が停止し、負荷ヌ点よりさらに高い負荷で運転
することができる。即ち、主蒸気圧力がニ点の圧
力から、主蒸気圧力曲線ｃに沿つて下り、残つた
給水ポンプの回転数がNOからＮ＋１にかわつた
時の給水ポンプの吐出圧力に対応する主蒸気圧力
に一致すると、ル点がバランス点となりオ点の発
電負荷となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明において、ボイラ
に給水される給水流量からタービン出力設定値を
求め、タービン出力設定信号を出力する第１の関
数発生器と、上記第１の関数発生器によるタービ
ン出力設定値から蒸気加減弁の入口蒸気圧力設定
信号を出力する第２の関数発生器と、互いに並列
に接続された複数の給水ポンプのいずれかがトリ
ツプしたとき作動し、タービン出力設定信号をタ
ービン出力設定器による設定信号から上記第１の
関数発生器の出力信号に切換える第１のトリツプ
自動切換スイツチと、上記給水ポンプのトリツプ
時に作動し、主蒸気圧力設定信号を主蒸気圧力設
定器による設定信号から上記第２の関数発生器か
らの出力信号に切換える第２のトリツプ自動切換
スイツチと、各給水ポンプの吐出ヘツダー圧力検
出器からの給水圧力信号によつて各給水ポンプの
最大流量設定信号をそれぞれ出力する最大流量設
定器と、上記給水ポンプのトリツプ時に作動し、
給水ポンプの給水流量設定信号を給水流量設定器
からの設定信号からトリツプしていない給水ポン
プに対応する上記最大流量設定器からの出力信号
に切換える切換スイツチ装置とを設けたので、或
る給水ポンプがトリツプした場合には、残りの正
常な給水ポンプで供給し得る給水流量に応じてタ
ービン出力設定値および主蒸気圧力設定値が変更
され、それらの設定値に対応してタービンの出力
すなわち主蒸気加減弁の開度が制御される。した
がつて、発電設備全体を停止することなく継続運
転できるばかりでなく、発電設備の運転効率を向
上できる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、変圧運転火力発電設備の系統図、第
２図は、第１図における発電設備の給水ポンプの
吐出圧力及び吐出流量との関係を示す図、第３図
は、本発明による給水ポンプトリツプ時の負荷ラ
ンバツク装置の系統図、第４図は、本発明による
給水ポンプの吐出圧力と吐出流量との関係を示す
図である。 １…復水器、２…復水ポンプ、４…脱気器、６
ａ，６ｂ…給水ポンプ、７…高圧給水加熱器、８
…ボイラー、１０…タービン、１１…蒸気加減
弁、２１…タービン出力設定器、２２…上・下限
リミツター、４１ａ，４１ｂ…流量調節弁、４５
…第１の関数発生器、４６…第２の関数発生器、
４７ａ…第１のトリツプ自動切換スイツチ、４７
ｂ…第２のトリツプ自動切換スイツチ、４８…給
水ポンプ吐出圧力検出器、４９ａ，４９ｂ…最大
流量設定器、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…切換スイ
ツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラに給水される給水流量からタービン出
   力設定値を求め、タービン出力設定信号を出力す
   る第１の関数発生器と、上記第１の関数発生器に
   よるタービン出力設定値から蒸気加減弁の入口蒸
   気圧力設定信号を出力する第２の関数発生器と、
   互いに並列に接続された複数の給水ポンプのいず
   れかがトリツプしたとき作動し、タービン出力設
   定信号をタービン出力設定器による設定信号から
   上記第１の関数発生器の出力信号に切換える第１
   のトリツプ自動切換スイツチと、上記給水ポンプ
   のトリツプ時に作動し、主蒸気圧力設定信号を主
   蒸気圧力設定器による設定信号から上記第２の関
   数発生器からの出力信号に切換える第２のトリツ
   プ自動切換スイツチと、各給水ポンプの吐出ヘツ
   ダー圧力検出器からの給水圧力信号によつて各給
   水ポンプの最大流量設定信号をそれぞれ出力する
   最大流量設定器と、上記給水ポンプのトリツプ時
   に作動し、給水ポンプの給水流量設定信号を給水
   流量設定器からの設定信号からのトリツプしてい
   ない給水ポンプに対応する上記最大流量設定器か
   らの出力信号に切換える切換スイツチとを有する
   ことを特徴とする、給水ポンプトリツプ時の負荷
   ランバツク装置。