JPS62159703A - タ−ビンの制御装置 - 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】 【発明の属する技術分野】

本発明は、タービンの負荷遮断時におけるタービン車軸
の異常な回転数の上昇を防止するタービンの制ｍ装置に
関する。

【従来技術とその問題点】

近年、タービンおよびこれに結合される回転機械、たと
えば発電機を結合したタービン回転体の慣性モーメント
の出力に対する割合が小さくなっている。このため負荷
遮断時におけるタービン回転体の回転数が大きく上昇す
る。しかし上昇した回転数はタービン回転体の安全性を
保証する規定の回転数以下でなければならない。このた
め通常の調速装Ｗの他にロードシエデイングリレーを違
加して負荷変動速度を検出して加減弁を急速に閉方向に
移動させ、回転数の異常上昇をを防止している。以下図
面を用いて従来技術を説明する。 第３図は従来のタービンとしての蒸気タービンの制御装
置の系統図である０図においてタービンの車軸ｌにはガ
バナインペラ２と圧油供給源である主油ポンプ３とが取
付けられ、タービン回転体の回転数をガバナインペラ２
によって油圧（以下−次油圧という）として検出し一次
油圧管路１０を経て調速装置２０のベロー２１の下部空
間２１ａに伝達している。また主油ポンプ３の吐出油の
圧油は操作油圧管路１１を経てサーボモータ３０のパイ
ロット弁３１に導かれている。なお、この圧油は管路１
２に設けられた絞り　１２ａを経由し二次油圧管路１３
を経て従動ピストン装置２２の従動ピストン２２ａの空
間２２ｃとパイロット弁３１の底部空間３１ａに導かれ
ている。 従動ピストン２２ａは従動ピストン装置２２の上板に固
定されたスプリング２２ｂと接続ささており、従動ピス
トン２２ａの先端軸２２ｄは流路を介して従動ピストン
２２ａの空間２２ｃと連通し、側面に開口する孔２２ｅ
を設けている。そして調速装２２０の側壁７に固定され
、ビンシラインド２３ａを支点にして上下に移動可能な
レバー２３が設けられ、レバー２３の先端にスリーブ２
４を取付ている。スリーブ２４は従動ピストン２２ａの
先端軸２２ｄを遊挿し、かつ側壁を貫通する孔２４ａが
設けられている。 レバー２３の、ベロー２１と反対側の上部にはばね２５
が配され、ばね２５の上部には回転数設定装置２６の軸
２６ａが取付られている。またばね２５の下部はレバー
２３を介してベロー２１に固定された軸２１ｂに接続さ
れ、ベロー２１の動きと同時にレバー２３とばね２５は
上下に動くようにしている。サーボモータ３０には油圧
シリンダ３２が設けられ、ピストン３３が油圧シリンダ
３２内を二分し、空間３２ａと３２ｂとを形成している
。ピストン３３の軸３４は回動軸５０ａを備えたレバー
５０を介して著気加減弁４１の弁軸４１ａに連結されて
おり、レバー５０と弁軸４１ａとの連結点５０ｂをばね
４２により押圧している。 パイロット弁３１は油圧シリンダ３２の空間３２ａと３
２ｂとに圧油を給排するそれぞれの管路３５ａと３５ｂ
とを介して接続されてる。そしてパイロット弁３１の上
部はばね３６により押圧され、ピストン３３のストロー
クに応じてフィードバックレバー３７によりそのばね力
が定められる。なおパイロット弁３１はケーシング内を
上下に移動可能であり、下部空間３１ａの油圧（１！を
述する二次油圧）により移動して油圧シリンダ３２の空
間３２ａと３２ｂとの一方に圧油を供給し、他方から圧
油を排出してピストン３３を移動させる。この時フィー
ドバックレバー３７によるばね３６の力によりパイロッ
ト弁３１は元の位置に戻り、圧油の給排が停止されピス
トン３３の位置が定められる。また二次油圧管路１３か
ら分岐した管路１４にロードシエデーイングリレ−（図
示せず）の出力信号により弁の開閉動作を行う電磁弁５
が設けられている。ロードシエデイングリレーは周知の
ようにタービンの負荷変動速度を検出して、この値が所
定値以上のとき出力信号を出し、所定値以下の場合には
出力信号を出さない、 つぎにこのような構成んによりタービン回転体の制御に
ついて説明する。タービンの負荷が増加してタービン回
転体の回転数が低下するとガバナインペラ２から生じる
一次油圧は残少する。そしてこの−次油圧は管路１０を
経て調速機２０のベロー２１に加わり、ばね２５の力と
釣合った位置までベロー２１は下方に下る。したがって
レバー２３も下方に下がり、その先端のスリーブ２４も
下方に下がる。 ところでタービン負荷がある一定値である場合、その回
転数に応じた一次油圧がベロー２１にかかり、回転数設
定装置２６により設定された回転数に応じたばね２５の
力と釣合ってレバー２３の位置が定められ、先端にある
スリーブ２４の孔２４ａと従動ピストン２２ａの先端軸
２２ｄの孔２２ｅとは、従動ピストン２２ａの空間２２
ｃの油圧がばね２２ｂとのばね力と釣合うようにランプ
して油が排出する隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓから油
が矢印のように排出されて空間２２ｃの油圧（以下二次
油圧という）が定められる。この二次油圧により後述す
るようにサーボモータ３０゜レバー５０を介して蒸気加
減弁４１の開度が定められる。 しだがって回転数が低下すると、スリーブ２４が下がっ
てこの隙間Ｓが小さくなり二次油圧は上昇する。そして
この上昇した二次油圧はばね２２ｂを引張ることにより
、再び隙間Ｓは大きくなり、ばね２２ｂの力と釣合った
前より高い二次油圧が保持される。 この二次油圧は二次油圧管路１３を経てパイロット弁３
１の下部の空間３１ａに伝えられ、ばね３６の力に抗し
て上部にパイロット弁３１を移動させる。この移動によ
り作動油圧管路１１を経た圧油はパイロ・７ト弁３１の
環状の溝と管路３５ａ、　３５ｂとの連通により油圧シ
リンダ３２の一方の上部の空間３２ｂに圧油が流入し、
他方の下部の空間３２ａの圧油が排出され、ピストン３
３は下方に移動する。 したがってピストン軸３４に連結するレバー５０は回動
軸５０ａで回動して蒸気加減弁４１は開方向に移動する
。この際フィードバックレバー３７の作用により、前述
のように蒸気加減弁４１の位置、すなわち芸気加減弁４
１の開度が定まり、所定の負荷と回転数に調整すことが
できる。 なおタービンの負荷が減少するときには上述と逆に一次
油圧は上昇し、これに見合った二次油圧が減少し、この
二次油圧によりパイロ７）弁３１は下方に移動し、油圧
シリンダ３２の下方空間３２ａに圧油が流入し、上部空
間３２ｂの圧油は排出され、ピストン３２は上方に移動
して加減弁４１を閉方向に移動して、フィードバックレ
バー３７の作用により加減弁の位置が制御され、所定の
負荷または回転数に調整される。 ところで負荷が急激に喪失、すなわち負荷遮断されたと
きには上述のように加減弁は閉方向に移動するが、ロー
ドシェデイングリレーの出力信号を電磁弁５に与えて電
磁弁５を開にし、調速装置２０を経由せずに直接管路１
３の二次油圧を零にして蒸気加減弁’４１を閉にするこ
とにより閉時間を短縮してタービン回転体の回転数の異
常上昇を防止している。なおロードシェデイングリレー
の出力信号は負荷変動速度が所定値を超えた場合に出さ
れるので、負荷変動速度が所定値以下になれば出力信号
はなくなり、電磁弁５は閉になり、通常の調速装置２０
の作動によりタービンの回転数が制御される。 第４図は上記の制御系統を示すブロック図である０本ブ
ロック図により上記で説明した制御系統を概括的に説明
する０図においてタービン回転体はタービン１５に発電
機１６を結合して構成されている。タービン回転体の回
転数はガバナインペラ２により油圧（−次油圧）に変喚
されて一次油圧管路１０を経て調速装置２０に伝達され
る。調速装置２０では前述のように回転数に応じた二次
油圧となって管路１４を経てサーボモータ３０のパイロ
ット弁に伝達され、この二次油圧の大きさによってサー
ボモータ３０の油圧シリンダのピストンに連結する蒸気
加減弁４１の開閉を行いタービン回転体の回転数また５
よ負荷を制御ｌシている。 発電ａｔ６からの出力を出力変換器１７を介して負荷変
動速度の大きさにより出力信号を出すロードシエデイン
グリレ−４を設けている。これにより負荷遮断時負荷変
動速度が所定の値より大きいときは出力信号を電磁弁５
に与え、電磁弁５を開にして管路１４の二次油圧を排出
して零にし、サーボモータ３０により加減弁４１を急速
に閉にして回転数の異常上昇を防止する。しかしながら
、このように電Ｅｆｔ弁５が作動後、電磁弁からパイロ
ット弁迄の伝達遅れ時間及びバイロフト弁の動作時間が
制御上は死時間となり、この間タービンへの蒸気流入は
続けられる結果、このエネルギは回転体の加速を助長す
るという欠点を有することとなる。 なお負荷変動速度が所定の値以下になったら電磁弁５は
ロードシェデイングリレーからの出力信号はなくなり閉
になり、通常の調速装置２０によりサーボモータ３０を
介して回転数が制御される。 しかしながら近年タービン回転体の慣性モーメントの出
力に対する割合が小さくなり、上記のようなロードシェ
デイングリレーにより電（１弁を作動させ、調速装置を
経由せずに二次油圧を低下させても、なお蒸気加減弁の
閉動作になるまでの死時間が大きく、この時間にタービ
ンの芸気流人が続き、タービン回転体の回転数上昇を助
長し、安全上尾められる規定上昇回転数以下に抑えるこ
とが困難になっている。

【発明の目的］ 本発明は、前述のような点に鑑みタービン回転体の負荷遮断時、回転数上昇を所定の値以下に抑えることのできるタービンの制御装置を提供することを目的とする。 【発明の要点】

上記の目的は本発明によれば、サーボモータのシリンダ
内室がピストンによって、上下２室に画成された空間に
それぞれ連通する第１および第２の管路を設け、上室に
連通ずる第１の管路は第１の１を磁弁を介して排油管路
に接続し、下室に連通ずる第２の管路は第２の１ｔｍ弁
を介して、サーボモータ作動油管路に接続されるように
構成するとともに、第１および第２の電磁弁が、ロード
シェデイングリレーの１８号で共に開と作動するように
することによって達成される。

【発明の実施例】

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明の実施例による蒸気タービンの制御装置
の系統図である。なお第１図において第２図の従来例と
同一部品には同じ符号を付している。第１図においてタ
ービン車軸１．ガバナインペラ２．主油ポンプ３．　ａ
ｌｉ！！装ｆｆ２０．９−ボモータ３０．レバー５０．
蒸気加減弁４１等の構成。 制御は従来技術と同じなので説明を省略する０本実施例
では２次油圧管路１３より分岐し、ロードシェデイング
リレーからの信号により作動する電磁弁５を介して、圧
油を放出する管路１４を廃し、代わりに油圧シリンダ３
２内をピストン３３により二分された空間のうち、加減
弁４１を閉じるために圧油が流入する空間３２ａに一端
を連通し、他端が圧油供給源である作動油圧管路１１に
接続され、かつ電磁弁１８ａを備えている管路１８と、
油圧シリンダ３２内の圧油を排出する他の空間３２ｂに
一端を連結し、他端が排油管路に接続されかつ電磁弁１
９ａを備えた管路１９とが設けられている。そして１ｌ
ｌｉｆｆ弁１８ａと　１９ａとはロードシエデイングリ
レーの負荷変動速度が所定値より大きいときに生じる出
力信号をうけて開になるようにしている。 したがって負荷遮断をしたとき、負荷変動速度が所定値
を超えたとき、ロードシェディングリレーが出力信号を
出すと、電磁弁１８ａ、　１９ａは同時に開になる。こ
のため圧油はサーボモータ３０のパイロット弁３１を経
由せずに直接管路１８を経て油圧シリンダ３２の下部の
空間３１ａに電磁弁１８ａを経て流入するとともに、一
方上部の空間３２ｂの圧油は電磁弁１９ａを経て管路１
９から急速に排出管路へ排出される。 このためピストン３２は上昇し、ピストンの軸に連結さ
れたレバー５０を介して蒸気加減弁４１を急速に閉方向
に移動させる。 負荷変動速度が所定値以下になればロードシェデイング
リレーの出力信号無くなり電磁弁１８ａ、　１９ａはと
もに閉となる。したがって調速装置２ｏにより通常のタ
ービンの回転数制御が行われる。 第２図は上記の制御系統のブロック図であり、図におい
てタービン１５．発ｉ４ｔ！１６．ガバナインペラ２．
調速装置２０．サクボモータ３０．加減弁４１゜出力変
換器１７．ロードシュディングリレー４等の構成、制御
は第４図の従来例と同一なので発明を省略する。図にお
いてサーボモータ３０の油圧シリンダがピストンにより
二分される空間にそれぞれ連通し、それぞれそ電磁弁１
８ａ、　１９ａを備えた管路１８゜１９とを設けている
。そしてロードシェディン　グリレー４の出力信号によ
り電磁弁１８ａ、　１９ａを同時に開閉できるようにし
ている。 したがって負荷遮断時、負荷変動速度が所定値を超えた
ため出されるロードシェデイングリレーの出力信号によ
り電磁弁１８ａ、　１９ａは開になり、圧油は直接サー
ボモータの油圧シリンダの二空間の一方に供給され、他
方から排出され、蒸気加減弁を急速に閉方向に移動させ
る。 なお負荷変動速度が所定値以下になれば電磁弁１８ａ。 １９ａは閉となり、通常の回転数制御が行われる。 以上のように制御することにより負？ｆｉ遮断時には蒸
気加減弁を閉にするサーボモータピストンの下部の空間
には直接圧油が流入し、上部の空間は圧油が排出するこ
とが同時に行わせる結果蒸気加減弁の閉動作を短時間に
終了させることが可能となる。したがって従来のように
電磁弁からサーボモータのパイロット弁までの伝達遅れ
時間およびパイロット弁の動作時間とからなる制御上の
死時間がなくなりこの分だけタービン内に流入する痕気
は少なべなり、回転数の上昇を所定値に抑えることがで
きる。

【発明の効果】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば従来の
制御圧油回路から圧油放出のための管路を廃し、代わり
に蒸気加減弁の開閉を行うサーボモータの油圧シリンダ
のピストンの上部、下部の空間に、負荷遮断時ロードシ
ェデイングリレーの出力信号により同時に開となる電磁
弁を備えた二管路を設け、一方の管路を圧油供給源に接
続し、他方を圧油の排出管路として接続することによっ
て、蒸気加減弁を閉方向に移動させるように圧油の流入
、排出を同時に行わせることにより、従来のように負荷
遮断時電磁弁からサーボモータのパイロット弁までの伝
達時間遅れとパイロット弁の動作時間との死時間がなく
なるので、この分だけ蒸気加減弁の閉止時間が短縮され
タービンに流入する蒸気量を減少させることができる。 このためタービン回転体の回転数上昇は安全止定められ
る所定値以下に抑えることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１［Ｍは本発明の実施例によるタービンの制御装置の
系統図、第２図は第１図の系統ブロック図、第３図は従
来のタービンの制御ＴＪ装置の系統図、第４図は第３図
の系統図の系統ブロック図である。 ２：ガバナインペラ、３：主油ポンプ、４：ロードシェ
デイングリレー５＝電磁弁、１５：タービン、１８．１
９＝管路、１８ａ、　１９ａ　：電磁弁、２０：調速装
置、３０：サーボモータ、３１：パイロット弁、３２：
油圧シリンダ、３２ａ、　３２ｂ　：空間、３３：ピス
トン、４１：加減弁。 ・２丙゛人４．．ｊ二　ｄ）　口　　　ンー′酊３し′
第１図 １υ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービン軸とともに回転する主油ポンプとガバナイ
   ンペラとによって生ずる油圧を、前者の油圧は蒸気加減
   弁を操作する操作油圧としてサーボモータへ、後者の油
   圧は一次油圧として調速装置へ伝達するため、それぞれ
   設けられた作動油管路及び１次油圧管路と、前記サーボ
   モータと前記調速装置との間を従動ピストンを介して連
   動する２次油圧管路と、発電機に備えられた出力検出器
   の信号に応答するロードシェデイングリレーとを備えて
   いるタービンの制御装置において、前記サーボモータの
   シリンダ内室のピストンによって上下２室に画成された
   空間にそれぞれ連通する第一および第二の管路を設け、
   上室に連通する第一の管路は第一の電磁弁を介して排油
   管路へ接続し、下室に連通する第二の管路は第二の電磁
   弁を介して前記作動油管路に接続されるように構成する
   とともに、前記第一および第二の電磁弁が、前記ロード
   シェデイングリレーの信号で共に開と作動するようにし
   たことを特徴とする蒸気タービンの制御装置。