JPH0127243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は蒸気タービンの制御装置に関し、特に
２段フラツシユの蒸気を用いる地熱タービンに適
した制御装置に関する。

(2) 従来技術 ２段フラツシユ地熱タービンの場合、圧力の異
なる２種類の蒸気を用いており、各々の蒸気は主
蒸気止め弁および主蒸気加減弁を介して蒸気ター
ビンに導かれることになる。

第１図は２段フラツシユの蒸気を用いた蒸気タ
ービンの従来の制御装置を示したものである。図
示しない井戸からの蒸気は、フラツシユタンク１
によつて蒸気と気水に分離され、蒸気は主蒸気止
め弁２、主蒸気加減弁３を介して蒸気タービン４
に流入する。蒸気タービンの回転駆動に用いられ
た蒸気は復水器５によつて復水され、井戸に戻さ
れる。発電機６はタービン４によつて駆動され
る。フラツシユタンク１からの気水はもう一つの
フラツシユタンク７によつて、蒸気（低圧蒸気）
と気水に分離され、この低圧蒸気は低圧蒸気止め
弁８、低圧蒸気加減弁９を介して蒸気タービン４
に流入する。蒸気タービンの先端に取付けられた
速度検出歯車１０とこれに対向して取付けられた
電磁ピツクアツプ１１とで検出された蒸気タービ
ンの回転数は、周波数／電圧変換器１２によつて
アナログ信号に変換される。このようにして得ら
れたアナログ回転数信号は、速度設定器１３から
の速度設定信号と加算器１４によつて比較され
る。加算器１４からの回転数偏差信号は、速度制
御回路１５に与えられ、ここで速度調定率に合つ
た速度制御信号が作り出される。この速度制御信
号と負荷制限器１６からの制限信号とは低値優先
回路１７で比較される。低値優先回路１７の出力
は電力増幅器１８で電力増幅された上で、電油変
換器１９の入力となる。電油変換器１９の出力に
より主蒸気加減弁油筒２０が操作され、これによ
り蒸気加減弁３の開度が制御される。こうして蒸
気タービンの回転数（負荷）が制御される、低値
優先回路１７の出力はまた、低圧蒸気加減弁９の
開き始め点を調節するためのバイアス回路２１の
出力と加算器２２で加算される。加算器２２の出
力は電力増幅器２３で電力増幅され、電油変換器
２４の入力となる。電油変換器２４の出力によ
り、低圧加減弁油筒２５が操作され、これにより
低圧蒸気加減弁９の開度が制御される。

(3) 従来技術の問題点 ところで、地熱タービンの場合、蒸気圧力が低
いので、蒸気タービンに流入する蒸気量が多く、
蒸気タービンの流入蒸気量を制御する蒸気加減弁
３，９としてバタフライ弁を用いることが多い。
しかし、このバタフライ弁は、従来のボール形蒸
気加減弁に比較して全閉時における弁からの蒸気
リークが著しく多い。このため、蒸気タービンを
起動する際に、蒸気止め弁２，８を急に全開する
と蒸気加減弁３，９をリークして流れる蒸気量が
多く、このため蒸気タービンが急速に加速され、
場合によつては、回転数が定速回転数よりも高く
なり、非常調速機を作動させる結果となる。即
ち、蒸気止め弁２，８を同時に全開させると、蒸
気加減弁３，９のリークによる蒸気タービンの加
速が極めて急となるので、一般には、主蒸気止め
弁２を先に全開させ、次に主蒸気加減弁３によつ
てタービン回転数を上昇させ、ある程度の負荷を
とつた上で、低圧蒸気止め弁８を全開させ、次に
低圧蒸気加減弁９を制御することとするため速度
制御信号に基いてインタロツクを行なうインタロ
ツク回路２６が設けられているが、このようにし
てもなお、タービンの流入蒸気の急増による、回
転数および負荷の急上昇という問題が解決されな
かつた。

第２図は、第１図の装置を用いた場合の、時間
ｔに対する諸量の変化を示したものである。主蒸
気止め弁２の開度ａが零から最大値（全開）まで
急激に変化すると、タービン回転数ｂは主蒸気加
減弁３のリークにより急上昇する。この後、主蒸
気加減弁の開度ｃが増加され、タービン回転数ｂ
は定格値まで上昇する。そして、タービン発電機
を電力系統に併入させ、多少の負荷ｄをとつた上
で、低圧蒸気止め弁８の開度ｅを零から最大値
（全開）に急激に増加される。低圧蒸気止め弁８
が全開すると、低圧蒸気加減弁９をリークする蒸
気によつて、負荷ｄはさらに増加する。しかる
後、低圧蒸気加減弁９の開度ｆは、主蒸気加減弁
８の開度ｃとともに増加し、負荷は100％となる
まで増加する。

このように、主蒸気止め弁２を全開した時に、
タービン速度が急上昇し、また低圧蒸気止め弁８
を全開した時に負荷が急増するのは、タービンの
運転上好ましいことではなかつた。

(4) 発明の目的 本発明の目的は、蒸気タービンの起動の際、蒸
気加減弁のリークによる悪影響を受けることのな
い蒸気タービンの制御装置を提供することにあ
る。

(5) 発明の構成 本発明は、開度調整可能な主蒸気止め弁と、主
蒸気加減弁と、開度調整可能な低圧蒸気止め弁
と、低圧蒸気加減弁とを備えた蒸気タービンの制
御装置において、前記蒸気タービンの回転数信号
と設定信号との偏差に基いて速度制御信号を発生
する速度制御回路と、前記回転数信号と速度上昇
設定信号との偏差に基いて速度制御信号を発生す
る起動速度制御回路と、前記速度制御回路からの
速度制御信号および前記起動速度制御回路からの
速度制御信号を受け両者のうちの低い方を通過さ
せる低値優先回路と、前記低値優先回路の出力信
号に基いて、前記主蒸気止め弁、前棋主蒸気加減
弁、前記低圧蒸気止め弁および前記低圧蒸気加減
弁の開度を制御する開度制御回路とを備え、前記
開度制御回路は、前記蒸気タービンの起動に際
し、前記主蒸気止め弁を前記主蒸気加減弁のリー
ク量に相当する開度まで徐々に開き、また前記低
圧蒸気止め弁を前記低圧蒸気加減弁のリーク量に
相当する開度まで徐々に開く蒸気タービンの制御
装置を提供するものである。

(6) 発明の実施例 第３図は本発明に係る制御装置の一実施例を示
したものである。第３図において、第１図と同様
の部材は、同一の符号により示されている。従つ
て、これらの部材については説明を省略する。

図示のように、主蒸気止め弁２および低圧蒸気
止め弁８に対し、それぞれの開度を調整可能とす
るため油筒３１，３２が設けられている。

自動起動装置３３はタービン起動時に速度上昇
設定信号を発生するもので、この速度上昇設定信
号と周波数／電圧変換器１２からの回転数信号と
は加算器３４で比較される。起動速度制御回路３
５は、加算器３４からの速度上昇偏差信号を受
け、起動時の速度調定率に合つた速度制御信号を
作り出す。低値優先回路３６は、速度制御回路１
５からの速度制御信と起動速度制御回路３５から
の速度制御信号とを受け、両者のうちの小さい方
を出力する。速度設定器１３の速度設定範囲は、
定格回転数の94〜106％に定められている。この
ため、起動に際し、タービン回転数が定格の94％
程度に達するまでは、加算器１４からの偏差信号
が大きい。従つて、このときまでは、起動速度制
御回路３５の出力が低値優先回路３６を通過す
る。一方、タービン回転数が定格の94％を越える
と、速度制御回路１５の出力が低値優先回路３６
を通過するようになる。低値優先回路３６の出力
は、負荷制限器１６からの制限値と低値優先回路
１７において比較される。

低値優先回路１７の出力は非線形回路３７を介
して電力増幅器３８の入力となり、電力増幅され
た信号は電油変換器３９によつて機械的な信号に
変換される。この信号により主蒸気止め弁油筒３
１が操作され、これにより主蒸気止め弁２の弁開
度が制御される。

非線形回路３７は、入力に対して出力が第５図
に示すように変化するものである。即ち、主蒸気
加減弁３のリーク量に相当する開度に主蒸気止め
弁２を制御する値までは、入出力変化が１対１
で、それ以降は主蒸気止め弁２を急開するため、
入力信号の変化に対する出力信号の変化が大きく
してある。

低値優先回路１７の出力はまた、バイアス回路
４０からの負のバイアスと加算器４１で加算され
る。そして加算器４１の出力は、電力増幅器１８
に与えられる。加算器４１で、負のバイアスを加
えることにより、主蒸気止め弁２の開度が蒸気加
減弁３のリーク量に相当する値に達するまで、主
蒸気加減弁３が全閉状態に保持される。

加算器４１の出力はまた、バイアス回路４２か
らの負のバイアスと加算器４３で加算される。バ
イアス回路４２からの負のバイアスは、低圧蒸気
止め弁８の開き始め点を定めるために加えられる
ものである。加算器４３の出力は非線形回路４４
を介して電力増幅器４５に与えられ、電力増幅さ
れた信号は電油変換器４６で機械的な信号に変換
され、この信号により低圧蒸気止め弁用油筒３２
が操作され、これにより低圧蒸気止め弁８の弁開
度が制御される。

非線形回路４４は、非線形回路３７と同様、低
圧蒸気加減弁９のリーク量に相当する開度に低圧
蒸気止め弁８の弁開度を制御する値になるまで
は、入出力の変化が１対１であり、それ以降は低
圧蒸気止め弁８を急開するため、入力変化に対す
る出力変化の比が大きくなつている。

加算器４１の出力はまたバイアス回路４７から
の負のバイアスと加算器４８で加算される。バイ
アス回路４７からの負のバイアスは低圧蒸気止め
弁８の弁開度が低圧蒸気加減弁９のリーク量に相
当する値に達するまで、低圧蒸気加減弁９を全閉
状態に保持するために、加えられるものである。
加算器４８の出力は電力増幅器２３に与えられ
る。蒸気加減弁３および９が十分に開いた後は、
これによりタービンへの蒸気流入量が制御され
る。

このように、非線形回路３７，４４と、バイア
ス回路４０，４２，４７と、加算器４１，４３，
４８と、電力増幅器３８，１８，４５，２３とに
より、低値優先回路３６からの信号に基いて、主
蒸気止め弁２、主蒸気加減弁３、低圧蒸気止め弁
８および低圧蒸気加減弁９の開度を制御する開度
制御回路が構成されている。

上記の制御装置により蒸気タービンの起動制御
を行なうときの諸量の変化は第４図に示すように
なる。図示のように主蒸気止め弁２の開度ａは主
蒸気加減弁３のリーク量に相当する値まで徐々に
増加し、しかる後に急増する。主蒸気加減弁３は
開度ｃ、バイアス回路４０によるバイアス分だけ
遅れて増加し始める。これらにより、タービンの
回転数ｂはゆつくりと上昇する。タービン回転数
ｂが定格値に達した後、タービン発電機が電力系
統に併入され、負荷ｄが増加を始める。この時ま
で、バイアス回路４２により全閉状態に保持され
ていた低圧蒸気止め弁８の開度ｅが増加を始め
る。低圧蒸気止め弁８の開度ｅは、低圧蒸気加減
弁９のリーク量に相当する値まで徐々に増加し、
それ以降は急増する。低圧蒸気加減弁９の開度ｆ
は、バイアス回路４７によるバイアス分だけ遅れ
て増加を始める。以上のように、主蒸気止め弁２
は主蒸気加減弁３のリーク量に相当する開度まで
徐々に開かれるので、タービン回転数の急上昇を
避けることができる。また、低圧蒸気止め弁８は
低圧蒸気加減弁９のリーク量に相当する開度まで
徐々に開かれるので、負荷の急増を避けることが
できる。

(7) 発明の変形例 尚、上記の実施例では、加算器４１の出力を加
算器４３，４８に入力することにより、バイアス
回路４０でバイアスされた信号を、バイアス回路
４２，４７でさらにバイアスすることとしたが、
低値優先回路１７の出力を加算器４３，４８に直
接入力することとしてもよい。この場合には、バ
イアス回路４２，４７によるバイアスのみによつ
て低圧蒸気止め弁８および低圧蒸気加減弁の開き
始めの時定が定まることとなる。

(8) 発明の効果 以上のように本発明の制御装置を用いることに
よつて、蒸気加減弁のリークによる悪影響を除去
し、タービンの起動を円滑に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２段フラツシユタービンの制御
装置を示すブロツク図、第２図は第１図の制御装
置を用いたときの諸量の変化を示す線図、第３図
は本発明一実施例の制御装置を示すブロツク図、
第４図は第３図の制御装置を用いたときの諸量の
変化を示す線図、第５図は非線形回路の入出力特
性を示す線図である。 ２……主蒸気止め弁、３……主蒸気加減弁、４
……蒸気タービン、８……低圧蒸気止め弁、９…
…低圧蒸気加減弁、１５……速度制御回路、３５
……起動速度制御回路、３６……低値優先回路、
３７，４４……非線形回路、４０，４２，４７…
…バイアス回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開度調整可能な主蒸気止め弁と、主蒸気加減
   弁と、開度調整可能な低圧蒸気止め弁と、低圧蒸
   気加減弁とを備えた蒸気タービンの制御装置にお
   いて、前記蒸気タービンの回転数信号と設定信号
   との偏差に基いて速度制御信号を発生する速度制
   御回路と、前記回転数信号と速度上昇設定信号と
   の偏差に基いて速度制御信号を発生する起動速度
   制御回路と、前記速度制御回路からの速度制御信
   号および前記起動速度制御回路からの速度制御信
   号を受け両者のうちの低い方を通過させる低値優
   先回路と、前記低値優先回路の出力信号に基い
   て、前記主蒸気止め弁、前記主蒸気加減弁、前記
   低圧蒸気止め弁および前記低圧蒸気加減弁の開度
   を制御する開度制御回路とを備え、前記開度制御
   回路は、前記蒸気タービンの起動に際し、前記主
   蒸気止め弁を前記主蒸気加減弁のリーク量に相当
   する開度まで徐々に開き、また前記低圧蒸気止め
   弁を前記低圧蒸気加減弁のリーク量に相当する開
   度まで徐々に開くことを特徴とする蒸気タービン
   の制御装置。 ２ 前記開度制御回路は、前記低値優先回路の出
   力信号を受ける第１の非線形回路と、前記低値優
   先回路の出力信号にバイアスを加える第１のバイ
   アス回路と、前記低値優先回路の出力信号または
   前記第１のバイアス回路によりバイアスを加えら
   れた信号に、バイアスを加える第２および第３の
   バイアス回路と、前記第２のバイアス回路により
   バイアスを加えられた信号を受ける第２の非線形
   回路とを備え、前記第１の非線形回路の出力によ
   り前記主蒸気止め弁の開度を制御し、前記第１の
   バイアス回路によりバイアスされた信号により前
   記主蒸気加減弁の開度を制御し、前記第２の非線
   形回路の出力により前記低圧蒸気止め弁の開度を
   制御し、前記第３のバイアス回路の出力により前
   記低圧蒸気加減弁の開度を制御し、前記第１およ
   び第２の非線形回路はそれぞれその出力が前記主
   蒸気加減弁および前記低圧蒸気加減弁のリーク量
   に相当する開度に前記主蒸気止め弁および前記低
   圧蒸気止め弁を制御する値以下の範囲では入力変
   化に対する出力変化の比が比較的小さく、それ以
   上の範囲では入力変化に対する出力変化の比が比
   較的大きく定められ、前記第１および前記第３の
   バイアス回路のバイアスはそれぞれ前記主蒸気止
   め弁および前記低圧蒸気止め弁の開度が前記リー
   ク量に相当する開度になるまで前記主蒸気加減弁
   および前記低圧蒸気加減弁を全閉状態に保持する
   値に定められていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の蒸気タービンの制御装置。