JPH01190902A - 蒸気タービンの調速装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸気タービンの回転速度を検出すると共に、検
出した回転速度に慕づいて蒸気加減弁を開閉制御して、
該蒸気タービンの回転速度を所定の値に保たせる機能を
有する調速装置に係り、特に、発電プラント用蒸気ター
ビンの回転速度制御に好適なものである。

〔従来の技術〕

従来より蒸気タービンの調速装置として機械油圧式ガバ
ナ（以下ＭＨＧと略す）及び電子油圧式ガバナ（以下Ｅ
ＨＧと略す）が広く採用されている。ＭＨＧはタービン
の速度を、例えば遠心力などを利用して機械式にとらえ
、その機械的な変位をレバー機構や油圧装置によって増
幅して蒸気加減弁の開度を制御する。一方、ＥＨＧはタ
ービンの速度を電気的なパルス信号としてとらえ、これ
をＥＨＧ盤内にて演算処理し、電気／油圧変換器を介し
て油圧装置に制御信号を送り上記のＭＨＧ同様蒸気加減
弁の開度を制御する・ 前述したＭ’ＨＧは、その制御機構のほぼ全てを機械的
な要素から構成されているので堅牢であり保守点検も容
易である。異常の原因解明及びその対策もまた容易であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

蒸気タービンプラント全体としての信頼性をより向上さ
せるには、調速装置を２系統設け、その内の１系統はバ
ックアップとして待機させておく事が望ましいが、ＭＨ
Ｇを２組設けることは装置の複雑化、大形化を招くこと
になるので一般的には採用されていない。

一方、ＥＨＧの制御機構の大部分は電子回路や電気部品
から構成されているので、ＭＨＧに比べて応答性や、他
の自動化機器、コンピュータ等とのインターフェイスに
優れている。しかしながら電源の喪失、断線、電気的な
ノイズ、電子部品の劣化等のトラブルによりＭＨＧより
も信頼性が劣る。この為、ＥＨＧはその全部又は重要回
路の一部を多重化する必要がある。一般的には２重化と
し、１系統を通常の制御に使用し、残る１系統をバック
アップとして待機させ、１系統異常時においてバックア
ップ系統への移行をタービンの運転を停止することなく
行なっている。高価な電子部品から構成されるＥＨＧの
２重化は蒸気タービンのコストアップの一要因となって
いる。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、ＭＨＧガ
バナの堅牢性やメンテイナンス性を備えかつＥＨＧガバ
ナの応答性やインタフェイス性を兼ね備えた、安価で高
性能、高信頼性の調速装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の調速装置は、１系
統のＥＨＧと１系統のＭＨＧとを併設すると共に、その
油圧シリンダを共用させる。かつ、上記２系統のガバナ
の一方を常時作動させ、他方を予備として待機させてお
く。

〔作用〕

上記の如＜ＥＨＧやＭＨＧとを併設し、常時はＥＨＧを
作動させてＭＨＧを休止させておくと、ＥＨＧの応答性
やインタフェイス性が発揮される。

而して、ＥＨＧの短所である信頼性に劣るという問題は
、高信頼性のＭＨＧがバックアップする。

更に、ＥＨＧとＭＨＧとは油圧シリンダを共用している
ので、構成部品点数が少なく、製造コストも安い。また
、２系統のガバナを設けて、その一方は常時休止してい
るのでメンテイナンスも容易である。

ＥＨＧ及びＭＨＧにおいて双方共通する構成機器は、油
圧によって蒸気流量加減弁の開度を制御する油圧シリン
ダである。ＥＨＧの場合、油圧シリンダは電気信号を油
圧に変換する電気／油圧変換装置（以下、サーボ弁と略
す）によって制御される。一方、回転振子を用いたＭＨ
Ｇの場合、油圧シリンダは回転振子の遠心力を直線運動
に変換する回転パイロット弁とその変位という機械的な
信号によって制御される。

本発明は、上記双方の信号と油圧シリンダの間に別の簡
単なパイロット弁を設け、油圧シリンダへの油圧はこの
パイロット弁を介して送油され、又は排出される。通常
の運転中、油圧シリンダへの圧油はＭＨＧの回転パイロ
ット弁及び本発明の構成機器の一つであるパイロット弁
を経て送油される。通常の運転中はＥＨＧによってパイ
ロット弁を制御する。この間ＭＨＧの回転パイロット弁
は制御範囲から除外される。ＥＨＧが故障したとき、パ
イロット弁は自動的に制御範囲から除外され、代わって
回転パイロット弁による制御に移行する。

〔実施例〕

第１図を用いて本発明の実施例の全体構成を説明する。

蒸気発生器（図示せず）で作られた蒸気は、非常用の止
め弁２７．蒸気制御井室２６、及びこれに内蔵される加
減弁２５を経て蒸気タービン（図示せず）に流入する。

加減弁２５の駆動装置は、油圧シリンダ２８．油圧ピス
トン２９．スプリング３０及び弁棒２４から構成される
。上記のピストン２９は、シリンダ２８へ圧油が送りこ
まれるとスプリング３０を圧縮させて加減弁２５を開き
タービンへの蒸気量を増加（負荷上昇）させる、蒸気量
を減少（負荷減少）させるときは、この動きと逆になる
。

電子油圧式ガバナ（ＥＨＧ）は、タービン車軸５６にと
りつけられた回転歯車５７．速度ピックアップ５５．Ｅ
ＨＧ盤５３．油圧リレー５０・リレーピストン４９．差
動トランス６０．サーボ弁５１、レバー３１，３４，３
６，４７．　　レバーリンク３２，３５，４６．レバー
支点３３．４８゜電気配線５２，５４．６１及び油管５
１ｂ、５１ｃから構成される。

機械油圧式ガバナ（ＭＨＧ）は、速度／負荷調節装置４
．ウオーム１１．ウオームホイール５゜電動機１０９回
転振子１５９回転パイロット弁１４、スリーブ１３．レ
バー６．９，１７，２１゜２３、レバーリンク７．１６
，１８，２２．レバー支点８，２０及び油管１９ｂ、４
３から構成される。

ＥＨＧとＭＨＧとの互いの制御の干渉を防止すると共に
ＥＨＧ故障時にはＭＨＧ制御に移行して連続的に制御機
能を遂行させる装置は、油圧リレー３８．油圧リレー４
２．三方切換弁４４．差動トランス７０．電気配線５８
，６２．７１及び油管４１ａ、４１ｂから構成される。

次に、第１図、第２図及び第３図を用いて本発明の実施
例の動作について説明する。前述の如く、通常運転中の
制御はＥＨＧによって遂行される。

回転歯車５７は円周上に歯車を有している。速度検出用
ピックアップ５５は、一定時間内に通過する歯車の凹凸
の数によって回転速度を検知し、これをパルス信号とし
てＥＨＧ盤５盤内３内圧に変換した後、予め組み込まれ
たプログラムに従って演算処理し、電気配線５２を経て
サーボ弁５１を駆動する。サーボ弁５１は、電気信号を
油圧に変換し、油管５１ｂ又は同５１ｃを経て油圧リレ
ー５ｏ内のリレーピストン４９の位置を決める。仮りに
タービンの回転速度が降下したとすればリレーピストン
４９は上昇し、レバー４７及び３６を介して油圧リレー
３８及び同４２内のパイロット弁４ｏを上昇させる。こ
の結果油圧リレー４２の油孔４２ｂが開き油管１９ｂ及
び４３を経て油圧シリンダ２８へ圧油が供給される。圧
油はスプリング３ｏを圧縮させてピストン２９を上昇さ
せ。

加減弁２５の弁開度を増加させる。上昇する弁棒２４は
レバー３１．レバーリンク３２．レバー３４、レバーリ
ンク３５及びレバー３６を介してパイロット弁４０を油
孔４２ｂを完全に閉塞させる位置で弁開度の増加を停止
し一つの制御動作が完了する。逆にタービンの速度が上
昇した場合は上記と逆の制御動作がなされる。

タービンがＥＨＧによって制御されている間、ＭＨＧは
ＥＨＧに対する干渉を防止するためにその制御が除外さ
れていなければならない、これは油管１９ａの圧油がシ
リンダ２８に到達する径路に設けたＭＨＧの回転パイロ
ット弁１４が油孔１３ａを常に開いている状態を作らね
ばならない。

このための手段として速度／負荷調節器４とレバー９と
を用いて、スリーブ１３を、速度の変化に応じて上下す
るパイロット弁１４の動きに対して、ある一定のオフセ
ット量を保ちながら自動的に追従させる。このオフセッ
ト量は後述するＭＨＧへの制御移行時、タービンへの流
入蒸気量の変動を最小限とするために必要である。

速度検出器５５によって検出された速度はオフセット量
を保持するに必要な信号をＥＨＧ盤５３にて演算処理し
、電気配線５８を介してパルス信号として電動機１０へ
送る。電動機軸によって回転されるウオーム１１は速度
／負荷調節器４にとりつけられたウオームギヤ５を駆動
する。調節器４の上部には雄ネジが形成されていて、ブ
ラケット２に設けた雌ネジに螺合されている。これによ
リウオームギャ５の回転は調節器４の上下運動に変換さ
れ、レバーリンク７及びレバー９を介してスリーブ１３
の位置を決定する。差動トランス７ｏは、与えられた信
号によってスリーブ１３に正しい位置が得られたことを
ＥＨＧ盤５３にフィードバックする。

Ｅ　Ｈ，Ｇの制御が何らかの原因で不能となった時。

その信号は電気配線６２を介して三方切換弁４４を作動
させる。第２図はこのときの状態を示す。

切換弁４４及び油管４１ｂを介してリレーピストン３９
を下方に押しつけていた圧油は切換弁４４から排出され
る。この結果、圧縮されていたスプリング３７の復元力
によってパイロット弁４ｏは急速に上昇し、油孔４２ｂ
を全開させる。油圧シリンダ２８への圧油は、油管１９
ｂ及び同４３を経て加減弁２５を全開させようとする。

ピストン２９の上昇動作は復元機構を構成するレバー２
３゜レバーリンク２２．レバー２１．レバーリンク１８
、レバー１７．レバーリンク１６及びレバー９によって
スリーブ１３を上昇させ、油孔１３ａを閉塞しようとす
る。一方、タービンの流入蒸気量の増加によってその回
転速度は上昇するので回転振子１５は外側へ開き回転パ
イロット弁を下方に動作させる。この動作も又、油孔１
３ａを閉塞させる。この閉塞に要する時間は、既にオフ
セット量としてスリーブ１３がパイロット弁１４の位置
に追従しているので短時間で達成できる。油孔（１３ａ
及び同１３ｃ）が完全に閉塞し、一方の油孔（４２ｂ及
び同４２ｄ）が完全に開いた状態をもってＭＨＧへの制
御を移行が完了する。即ち、唱 油管１９ａの圧油の油圧シリンダ２８への供給（若しく
は排出）の制御量は、パイロット弁１４の位置及びスリ
ーブ１３の位置の相対関係によって得られる油孔１３ａ
及び１３ｃの開度如何となり、タービンの速度（又は負
荷）の制御はＭＨＧによって行なわれる。この間、故障
したＥ　ＨＧの修理を行うことが出来るのでメンテイナ
ンス性が良い。

第３図は、ＥＨＧからＭ　Ｉ−Ｉ　Ｇへ制御が移行した
ときに生じるタービン負荷の変動の様子をガバナ特性図
上に示したものである。縦軸は速度／負荷調節装置４の
設定位置を表わし、横軸はタービンの回転速度を示す、
縦軸の上限（０％）は、低速ストッパー、下限（１００
％）は高速ストッパ３によってそれぞれ与えられる。Ｅ
ＨＧ制御による負荷“Ａ　１１点が、オフセットを有し
て常に追従していたＭＨＧによって、負荷“Ｂ”点に移
行しΔＬの負荷上昇が与えられた状態を示す。

〔発明の効果〕

本発明の蒸気タービン調速機は、簡単な構成で応答性が
良く、シかも信頼性が高いという、優れた実用的効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調速装置の１実施例を設けた蒸気
タービン設備全体の構成機器の配置及び各機器の動作を
示す系統図である。第２図はＥＨＧが故障してＭＨＧ制
御に移行するときの切換装置の動作を示す説明図である
。第３図は切換によって生ずる負荷の変動を示す特性図
表である。 ３９・・・リレーピストン、４０・・・パイロット弁。 ４１ｂ・・・油管、４４・・・三方切換弁、６２・・・
電気配線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンの回転速度を検出すると共に、検出し
   た回転速度に基づいて、該蒸気タービンに主蒸気を供給
   する管路に設けた蒸気加減弁の開度を自動的に制御して
   、該蒸気タービンの回転速度を所定値に保たしめる調速
   装置において、（ａ）前記の蒸気加減弁を開閉駆動する
   油圧シリンダを設けると共に、 （ｂ）上記油圧シリンダに供給される圧油を制御する電
   子油圧式ガバナを設け、かつ、 （ｃ）上記電子油圧式ガバナのパイロット弁の上流側に
   、機械式ガバナのパイロット弁を設け、（ｄ）正常運転
   時は上記双方のガバナの内の何れか一方のパイロット弁
   を作動せしめると共に他方を休止せしめる構造とし、 （ｅ）上記一方のガバナが正常に作動しなくなつた時、
   その制御機能を他方のガバナに代替せしめるように構成
   したことを特徴とする、蒸気タービンの調速装置。