JPH01294904A - タービン速度制御装置 - 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、火力発電所や原子力発電所等のタービン速度
制御装置に係り、特に、発電所の運転継続の変動耐力強
化に好適な手段に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のタービン速度制御装置の構成の一例を第３図に示
す。図において、１は負荷指令設定器。

２はタービン速度検出器、３は速度設定器、４はタービ
ン速度検出器２の出力と速度設定器３の出力との偏差を
求める速度偏差演算器、５〜７は調定率演算器、１４〜
１６は速度指令設定器１からの出力と各調定率演算器５
〜７の出力とをそれぞれ加える加算器である。

人力発電所のボイラ、タービンを例にとり、その制御方
式を説明する。

電力系統の周波数変動が生じたとき、タービンの速度調
定率により、タービンの加減弁が開閉される。この開閉
の度合いが大きいと、ボイラの各プロセス量に大きな変
動を与える。例えば、周波数が高くなったとき、その調
定率に応じてタービンの加減弁が閉まる。その結果、ボ
イラからの供給蒸気の圧力が上昇する。これを元に戻す
ために、ボイラの給水や燃料、空気を絞り込む動作を行
う。

この動作の基点を高い所に定めて調整すれば、低い負荷
でも同じ周波数変動幅に対し同じ量の修正を加えること
になり、低い負荷のときほど相対的に大きな外乱を与え
ることになる。一方、この動作の基点を低い所に定めて
調整すれば、今度は高い負荷での応答性が悪くなる。

なお、この種の従来技術を示す例としては、「火力原子
力発電」入門講座、Ｖｏ　１．２９．Ｎｏ、２「タービ
ン・発電機ＪＸ、タービン・発電機の制御（火力発電技
術協会、１９７８年２月）ｐｐ７３〜７７がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の問題点を、第４図により、さらに具体的
に説明する。第４図の横軸は出力を、縦軸は速度を表す
。またＮＲは定格速度、Ｎｓは偏差を表す調定率速度、
ＰＲは定格出力を示している。

さて、第４図において、定格出力ＰＲで運転している状
態で速度が十ＮＳの偏差を生じたときは出力を５０％ま
で絞れば、ＮＲまで引き戻すことができ、出力の変動率
は５０％となる。したがって、ボイラの各プロセス量に
はさほどの変動を与えない。

この方式では、第３図で既に説明したように、負荷指令
設定器１の出力と各調定率演算器５〜７の出力とを単純
に加算しているので、出力レベルに拘わらず、同じ速度
偏差に対しては同じ出力幅が対応することになる。した
がって、例えば、出力５０％の状態で＋ＮＳ側に５０％
の速度偏差を生じた場合は、出力を５０％から０％に絞
らないと、定格速度ＮＲに戻すことができない。このと
き、ボイラでは５０％から０％と大きな出力変動率とな
り、外乱を受けてしまう。

また、５０％出力で運転していて、５０％以上の速度低
下を生じた場合は、出力を定格まで上昇させても、−気
には定格速度ＮＲまで回復できず、応答遅れは避けられ
なかった。

すなわち、従来は、電力系統において周波数が変動した
ときに、その周波数変動幅を追従して発電所の出力を増
減するようになっており、発電所の現在の出力やタービ
ンのプロセス量に対する配慮が十分ではなかった。

本発明の目的は、発電所の出力のプロセス量の変動を最
小限に抑えながら、タービンの速度変動を広範かつ迅速
に所定値に引き戻すことが可能なタービン速度制御装置
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、検出されたター
ビン速度の設定速度からの偏差を求める手段とその偏差
および負荷指令に応じてタービン速度を前記設定速度に
引き戻す指令信号を出力する手段とを有するタービン速
度制御装置において、前記引き戻し指令信号出力手段に
、現在の出力。

現在の出力指令、または現在の出力に比例するプロセス
量に応じて前記引き戻し指令信号の変化率を変更する手
段を備えたタービン速度制御装置を提案するものである
。

〔作用〕

本発明においては、タービン速度に変動が生じたときに
、その速度変動のみならず、現在の出力。

現在の出力指令、または現在の出力に比例するプロセス
量を考慮し、引き戻し指令信号の変化率を変更するので
、出力が小さいときは小さな出力変化幅でも大きな速度
引き戻し効果が得られ、ボイラ等に外乱を与えないで済
むことになる。

〔実施例〕

次に、第１図および第２図を参照して、本発明の一実施
例を説明する。第１図は本発明によるタービン速度制御
装置の構成を示すブロック図、第２図はその制御方式を
示すチャートである。

第１図において、１は負荷指令設定器、２はタービン速
度検出器、３は速度設定器、４はタービン速度検出器２
の出力と速度設定器３の出力との偏差を求める速度偏差
演算器、５〜７は調定率演算器である。これらの部分は
第３図の従来例と変わらない。本実施例では、各調定率
演算器５〜７の後にそれぞれにプロセス量補正器８〜１
ｏを設け、それらの出力と前記負荷指令設定器１の出力
とを掛ける乗算器１１〜１３を設置しである。

速度検出器２により検出された速度は、速度偏差演算器
４により速度設定器３の信号との偏差をとられる。この
偏差は、調定率演算器５〜７を介してプロセス量補正器
８〜１０に送られ、主蒸気圧力、再熱蒸気圧力等のプロ
セス量に対応した補正を受け、乗算器１１〜１３で負荷
指令設定器１からの負荷指令と掛けられ、主塞止弁、加
減弁。

インターセプト弁に出力されるゆ このようにすると、まず演算された速度調定率に対し、
負荷指令設定器１からの指令値が掛けられるため、速度
偏差が生じたときの速度の引き戻し量がそのときの負荷
指令にも比外することになり、負荷が大きいときは引き
戻し量が大きく、小さいときは小さくなる。したがって
、低負荷時に、周波数変動がボイラ等に対して過度に大
きな外乱となることを防止できる。

第２図によりさらに具体的に説明する。定格の５０％出
力で運転しているときに、＋Ｎｓの５０％の速度偏差を
生じたとすると、本実施例の場合は第４図の従来例に比
べて速度と出力の関係を２倍の傾きにしであるので、出
力を５０％から２５％に絞ることにより定格速度ＮＲに
戻すことが可能となる。したがって、出力の変動幅が小
さくなり、ボイラ等への外乱が小さくなる。

また、調定率速度−Ｎ　３に低下した状態からは、従来
の場合、定格出力まで出力上昇させても速度は一気に回
復できず応答遅れがあったが、本実施例では、５０％出
力から定格出力まで上昇させると定格速度ＮＲを回復で
きる。

一般に、電力系統では、系統全体の電力の変動幅をΔＰ
、そのときの周波数の変動幅をΔＦとすると、系統定数
にという概念を導入してに＝ΔＰ／ΔＦ　（ＭＷｌｏ、
ＩＨｚ）という式を電力系統の特性式としている。この
系統定数は、そのときの電源構成や負荷構成により若干
の変化はあるものの、はぼ一定であるとされている。（
ｒ電力系統工学」電気書院、関根泰次著　昭和５３年８
月３０日　ｐｐ３２〜３５）この考えかたによれば、多
数のタービン発電機が接続された電力系統で、周波数の
変動幅に応じて、そのときの負荷を現状の何％動かすと
いった動かしがたのほうが、現状の負荷に関係なく周波
数の変動幅のみに応じて動かすよりも、実状に合致して
いるといえる。

一方、速度調定率は、大きな負荷遮断その他のタービン
や水車の過速度防止にも重要な役割を担っている。負荷
が大きいほど負荷遮断に対する速度の上昇も大きいので
、負荷に比例した絞り込みを行うことは、速度の上昇率
を問題のない範囲に抑えることを意味し、この点でも有
利な制御装置となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、系統側の周波数変動に対して、発電所
側の動きは必要量ホ限に抑えられ、不要な外乱を抑制で
きるので、運転継続能力を強化可能である。

また、電力系統側の系統定数の考えかたから、周波数変
動に対し、現在の負荷の何％を変動させるかというふう
に対策をたてるので、制御しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタービン制御装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図はその制御方式を示すチャ
ート、第３図は従来のタービン制御装置の一例の構成を
示すブロック図、第４図は第３図装置の制御方法を示す
チャートである。 １・・・負荷指令設定器、２・・・速度検出器。 ３・・・速度設定器、４・・・速度偏差演算器、５〜７
・・・調定率演算器、 ８〜９・・・プロセス量補正器、 １１〜１３・・・乗算器、１４〜１６・・・加算器、Ｎ
Ｒ・・・定格速度、　ＮＳ・・・調定率速度、ＰＲ・・
・定格出力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出されたタービン速度の設定速度からの偏差を求
   める手段と前記偏差および負荷指令に応じてタービン速
   度を前記設定速度に引き戻す指令信号を出力する手段と
   を有するタービン速度制御装置において、 前記引き戻し指令信号出力手段が、現在の出力、現在の
   出力指令、または現在の出力に比例するプロセス量に応
   じて前記引き戻し指令信号の変化率を変更する手段を備
   えたことを特徴とするタービン速度制御装置。