JPH01216005A - タービン制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタービン制御装置に係り、特にインターセプト
弁の誤動作防止に配慮したタービン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービンにより、発電機、ポンプ等を駆動する場合
のタービンの速度を制御する手段として機械油圧式ガバ
ナ（ＭＩＩＧ）や電気油圧式ガバナ（ＥＨＧ）が知られ
ている。また、負荷遮断等の場合にタービン速度が過大
になるのを防ぐために、蒸気管にインターセプト弁を設
けるとともにこれを制御する手段を備えることが行われ
ている０ＭＨＧと併設されるインターセプト弁において
は、この弁に指示される閉速度（タービン同転速度上昇
率に対応する）がある定められた値（ダッシュポット動
作点）より大きい場合に弁を急閉させるダッシュポット
機構を備えている。

第４図に、インターセプト弁を備えた蒸気タービン発電
機の系統図の概要の１例を示す、ボイラ１で生成された
蒸気は、主蒸気止め弁２．加減弁３を通って蒸気タービ
ンｌＯに供給される。タービン１０は、通常、高圧ター
ビン１１．中圧タービン１２゜および低圧タービン１３
からなっていて、蒸気は高圧タービン１１で仕事をした
後、再熱器１６で再熱・昇温され、再熱蒸気止め弁１７
．急閉機構であるダッシュポットを備えたインタープト
弁１８を通ってさらに中圧タービン１２、低圧タービン
１３で仕事をし、復水器１９で水になる。蒸気の仕事は
タービン１０で回転運動に変えられて発電機２０を回し
１発ａ−機２０で発生された電力は、送電線を通じて電
力供給系統に供給される。

第７図に機械油圧式ガバナによりタービンを制御すると
きのインタセプト弁の動作特性を示す。

通常運転時の制御においては、タービン速度の設定値に
対する検出されたタービン速度の偏差の大きさに基づい
てスピードリレーが作動するが、前記設定値に比べ検出
されたタービン速度が上昇すると、スピードリレースト
ロークは減少し、検出されたタービン速度が低下すると
スピードリレーストロークは増加する。スピードリレー
ストロークが増加するに従い、まずインタセプト弁１８
が全開となり、その後、加減弁３が開かれる。

タービンの回転速度変化率が小さい場合は、答弁の開度
は、第６図の実線ＢおよびＣに沿って変化するが、負荷
遮断時等のように、タービンの速度上昇率がダッシュポ
ット動作点の値より大きくなると、インターセプト弁は
、ダッシュポット特性により、加減弁が全閉する前に破
線Ａに沿って急速に閉じられ、タービンの過速度発生が
防止される。このダッシュポット動作点となるタービン
の速度上昇率（速度変化率）は１ＭＨＧの場合。

回転数変化に対する油圧系および機構部の感度および応
答性を考慮して設定されている。

次に機械油圧式ガバナを電気油圧式ガバナに変更し、速
度検出部および演算部を電子化した電子式タービン制御
装置の動作を、第４図により説明する。タービン制御器
ｆｉ２２は、タービン１０の回転数、負荷などを制御す
る。タービン１０の回転数は、タービン１０の回転軸に
装着された歯車１４を介して速度検出器１５により検出
され、タービン１０の負荷は１発電機２０の出力側に結
合された電力変換器２１により検出される。検出された
回転数および負荷の信号は、制御装置！２２の入力部２
３に送られ、演算部２５で処理される。演算部２５では
、タービンｌＯの回転数、負荷などを制御するため、ダ
ッシュポットを備えたインターセプト弁１８、加減弁３
など、複数の弁の開度を演算し、その開度になるように
答弁を駆動する弁駆動信号を出力する。前記弁駆動信号
は出力部２４により、インターセプト弁駆動ユニット９
．加減弁駆動ユニット７など答弁の駆動ユニットに送ら
れ、弁を駆動する。弁の動きは、インターセプト弁開度
検出器８．加減弁開度検出器６など答弁の開度検出器に
より検出され、制御器Ｍ２２の入力部２３にフィードバ
ックされて、弁の開度が判定される。

第５図は、制御装置２２の構成の１部を示したものであ
る。速度検出器１５により検出されたタービン回転数は
、実速度信号Ｎとして比較部３２へ入力され、速度設定
器３１で設定されて比較部３２へ入力される設定速度信
号Ｎ０と比較される。比較部３２は、その偏差量ΔＮ（
ΔＮ＝Ｎ、−Ｎ）を演算し。

調定率演算部３３に出力する。

ΔＮは調定率演算部３３で、あらかじめ設定された速度
調定率に相当したゲインをかけられて、加算部３５に伝
えられる。加算部３５では負荷設定器３４で設定された
信号Ｐ０を加え、負荷信号Ｐａをつくる。速度調定率８
は速度（発電機が電力系統と接続され同期運転を行って
いるときは、系統の周波数に相当する。）が設定値（定
格値）から何％ずれると全負荷変化させるかという値で
ある０例えば、５％の調定率とは、５％の速度偏差があ
れば、１００％の負荷を変えることを意味する。即ち、
１００％負荷運転中に系統周波数（速度）が５％上昇し
たと仮定すると１周波数を安定に保つためにＯ％迄負負
荷絞る。

負荷信号ＰＧは、負荷制御器３６で設定された負荷制限
値ＰＬと低値優先回路３７で比較され、低い方の信号が
最終負荷信号Ｐとなる。負荷信号Ｐは、負荷分配部３８
．４２等で答弁の分担量に応じて配分されて、弁開度信
号となって答弁の開度（流量）を決定し、答弁の弁開度
を制御する。第６図ではこれ以降の部分はインターセプ
ト弁１８に対するもののみ示し、他は省略しているが、
同じ構成である。負荷分配部３８の出力（弁開度信号）
は比較部３９でインターセプト弁開度検出器８から出力
される弁開度フィードバック信号Ｕと比較され、その偏
差信号は、調節制御部４０により弁駆動信号Ｓｖに変え
られて弁駆動ユニット９によりインターセプト弁１８の
開度を調整する。インターセプト弁１８の開度は、開度
検出器８により検出され、位置変換部４１を経て弁開度
フィードバック信号Ｕとしてフィードバックされ上述の
比較部３９に与えられる。

なお低値優先回路３７で負荷信号Ｐａが優先されている
ときは調速運転と呼ばれ、負荷制限値ＰＬが優先されて
いるときは負荷制限運転と呼ばれている。

電子式タービン制御装置における前記最終負荷信号Ｐが
、第６図に示したＭＨＧにおけるスピードリレーストロ
ークに相当し、上記各種演算ののち、弁駆動信号Ｓｖと
してインターセプト弁１８に与えられるが、この弁駆動
信号は、タービン回転数に対応しており、その弁閉方向
の変化率がダッシュポット動作点より大きい値であると
、ダッシュポットを備えたインターセプト弁は、そのダ
ッシュポット特性により、加減弁３が全開するまえに第
６図の破線Ａに沿って急速に閉じる。弁駆動信号Ｓｖは
、前述のようにタービン回転数を示す実速度信号Ｎに基
づいて算出されており、弁駆動信号Ｓｖの弁閉方向の変
化率はタービン回転数の上昇率に対応しているから、タ
ービン回転数がダッシュポット動作点より大きい値で増
加するとき、インターセプト弁が急閉してタービンの過
速度を防止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ダッシュポットつきインターセプト弁を備えたタービン
の速度制御手段が、機械油圧式ガバナがら電気油圧式ガ
バナに変更された場合、速度検出部および演算部が電子
化され、タービンの速度変化に対し、ＭＨＧの場合のス
ピードリレーに相当する制御信号の応答が早くなるとと
もに感度が鋭敏になり、ＭＨＧにおいてダッシュポット
動作点に相当する速度上昇率が検出されるタービン実速
度上昇率よりも低い実速度上昇率でダッシュポット動作
点に相当する変化率の弁駆動信号Ｓｖが、゛出力され、
インターセプト弁の不必要な急閉動作が行われる恐れが
ある。

本発明の課題は、インターセプト弁が、あらがじめ定め
られたタービン回転上昇率未満では急閉することのない
、電子式タービン制御装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、インターセプト弁およびその急閉機構を
備えた蒸気タービンの、タービン制御装置において、前
記インターセプト弁の制御手段に、インターセプト弁開
度信号変化率制限手段と、インターセプト弁開度信号変
化率制限解除手段とを設けたタービン制御装置により達
成される。

〔作用〕

インターセプト弁開度信号変化率制限手段により、通常
運転中のタービン回転速度の変化に伴うインターセプト
弁開度信号の変化率が、インターセプト弁の急閉をおこ
すことのない一定値以下となるように制限され、タービ
ン回転速度の変化が負荷遮断時のごとく、あらかじめ定
められた変化率を超える大きさの場合は、インターセプ
ト弁開度信号変化率制限解除手段が発動されて制限が解
除され、急変する弁開度信号に基づいて急変する弁駆動
信号がインターセプト弁に与えられて急閉機構が作動し
、インターセプト弁が急閉される。

〔実施例〕

本発明の１実施例を第１図第２Ａ図、第２Ｂ図および第
３Ａ〜３Ｆ図により説明する０本実施例は、最終負荷信
号をインターセプト弁に分配する負荷分配部の出力側に
直列にインターセプト弁誤動作防止回路５０を接続した
ものである。第１図は、インターセプト弁誤動作防止回
路５０の詳細を示す。

この回路は、インターセプト弁開度信号変化率制限手段
として変化率制限回路５０４を設け、通常の弁開度信号
は制限せず、通常の運転中にインターセプト弁機構のダ
ッシュポットが動作するような大きな信号が入力された
場合には、その信号を制限する。

また、負荷遮断等が発生し、弁開度信号が急変した場合
には、その急変した信号をそのまま出力し、インターセ
プト弁のダッシュポット機構を動作させ、インターセプ
ト弁を急閉させる。

本回路は、負荷分配部の出力に直列に接続されたインタ
ーセプト弁開度信号変化率制限手段である変化系制限回
路５０４、ならびに、インターセプト弁開度信号変化率
制限解除手段を構成する、変化率制限回路５０４に接続
されたワンショット回路５０３、ワンショット回路５０
３に接続されたＯＲ回路５０２、ＯＲ回路５０２に接続
されタービン加速度を検出・出力する加速度検出回路５
０１、前記変化率制限回路５０４の入力側と出力側に接
続された減算器５０５、減算器５０５に接続された絶対
値回路５０６．および絶対値回路５０６に接続された比
較器５０７を備え。

比較器５０７の出力は前記ＯＲ回路５０２に入力されて
いる。

本実施例は、上記インターセプト弁誤動作防止回路５０
以外は第５１！Ｉに示した従来例と同じであるので、他
の部分についての説明は省略する。

変化率制限回路５０４は、入力された弁開度信号が、第
２Ａ図破線ｌに示すように変化が小さい場合には入力信
号をそのまま出力しく第２Ｂ図ＩＡ）、入力された弁開
度信号が２点鎖線３のようにダッシュポットが動作する
ような変化をする場合には。

ダッシュポットが動作しない変化率（第２Ｂ図１点鎖線
２Ａ）に制限して出力する。

通常運転時は、上記の動作でインターセプト弁の急閉を
防止できるが、常に変化率制限を設けておくと、負荷遮
断等でインターセプト弁を急閉させる必要があるとき、
急閉できない。

次に負荷遮−断時の動作につき第３Ａ〜３Ｆ図を参照し
て説明する。負荷遮断が発生すると、タービン速度Ｎは
急増し、設定速度信号Ｎｏとの偏差量ΔＮに速度調定率
に相当したゲインをかけて得られる制御信号は急減する
。この制御信号を演算して出力される弁開度信号も弁閉
方向に急変する。

同時に加速度検出回路５０１が、設定値以上の加速度５
を検出して、検出信号６をＯＲ回路５０２を介してワン
ショット回路５０３に出力する。検出信号６を受けたワ
ンショット回路５０３は、一定時間、制限解除信号７を
変化率制限回路５０４に出力し、′変化率制限回路５０
４は制限解除信号を受けている間、弁閉方向に急変する
弁開度信号８Ａをそのまま出力する。この結果、急減し
た弁駆動信号、すなわち、変化率がダッシュポット動作
点の値より大きい閉方向の弁駆動信号を受けたインター
セプト弁のダッシュポットが動作し、インターセプト弁
が急閉してタービンの過速度が防止される。

さらに、変化率制限回路５０４へ入力される弁開度信号
と、変化率制限回路５０４の出力信号とが減算器５０５
に入力され、出力信号と入力される弁開度信号の差が演
算されて絶対値回路５０６を通して比較器５０７に入力
される。比較器５０７であらかじめ設定された値と比較
されて、入力された差の値が大きいと、ＯＲ回路５０２
を介してワンショット回路５０３に検出信号が出力され
る。ワンショット回路５０３に検出信号が出力されたあ
との動作は、前述の加速度検出器から検出信号が出力さ
れた場合と同様である。

上述の実施例においては、加速度検出によるインターセ
プト弁開度信号変化率制限解除手段と、弁開度信号と変
化率制限回路出力の偏差に基づくインターセプト弁開度
信号変化率制限解除手段とを設けた例を示したが、必ず
しも双方を併せ設ける必要はない。

上記実施例によれば、通常のタービン運転状態での同転
速度の変化に伴って演算し、出力されるインターセプト
弁開度信号は、変化率制限回路でインターセプト弁のダ
ッシュポットの動作点の値以下に制限されるから、通常
運転中にインターセプト弁が急閉するという誤動作を生
ずることがない、また、タービン回転数が、ある定めら
れた変化率の値（負荷遮断時の回転上昇率に相当する値
、ただし、タービン回転部分の慣性の大きさによっても
異なる。）をこえた変化率で上昇するときは、負荷遮断
が発生したと判断し、変化率制限回路の制限動作を解除
して、入力される変化率の大きいインターセプト弁開度
信号をそのまま出力し、インターセプト弁のダッシュポ
ットを動作させて、インターセプト弁を急閉させるから
、タービン過速度を生ずることがなく、運転の安全性が
保持される。上述のように１本実施例によれば、ダッシ
ュポット機構を備えたインターセプト弁と、ＥＨＧとを
組み合わせて安全に使用可能とする効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、急閉機構を有するインターセプト弁を
備えた蒸気タービンのタービン制御装置において、イン
ターセプト弁の開度を制御する手段に、インターセプト
弁開度信号変化率制限手段と、インターセプト弁開度信
号変化率制限解除手段とを備えたので、インターセプト
弁が通常運転中に急閉するのを防止するとともに、負荷
遮断時には急閉させることが可能となり、急閉機構つき
インターセプト弁にＥ　ＨＧを組合せた制御装置の安全
性を高める効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す系統図であり、第２Ａ図
、第２Ｂ図および第３Ａ〜３Ｆ図は本発明の実施例の動
作を示す概念図であり、第４図はインターセプト弁とそ
の急閉機構とを備えた蒸気タービンの系統図であり、第
５図は従来技術によるタービンの制御装置の系統図であ
り、第６図はインターセプト弁の動作を示すグラフであ
る。 ５０４・・・インターセプト弁開度信号変化率制限手段
（変化率制限回路）　、　５０１．５０２．５０３．５
０５．５０６、５０７・・・インターセプト弁開度信号
変化率制限解除手段（変化率制限解除回路）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、インターセプト弁およびその急閉機構を備えた蒸気
   タービンの、タービン制御装置において、前記インター
   セプト弁の開度を制御する手段に、インターセプト弁開
   度信号変化率制限手段と、インターセプト弁開度信号変
   化率制限解除手段とを設けたことを特徴とするタービン
   制御装置。