JPH0143121B2 - - Google Patents

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JPH0143121B2
JPH0143121B2 JP55165442A JP16544280A JPH0143121B2 JP H0143121 B2 JPH0143121 B2 JP H0143121B2 JP 55165442 A JP55165442 A JP 55165442A JP 16544280 A JP16544280 A JP 16544280A JP H0143121 B2 JPH0143121 B2 JP H0143121B2
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JP
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steam
pressure
turbine
throttle
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JP55165442A
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JPS56124604A (en
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Jei Shirubesutori Junia Jooji
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Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS56124604A publication Critical patent/JPS56124604A/ja
Publication of JPH0143121B2 publication Critical patent/JPH0143121B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/24—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical electrical

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、蒸気タービン発電所効率を高める
ための方法に関し、特に、蒸気タービンの絞り圧
力の調整を制御して、発電所の所望の負荷条件に
おいて熱力学的運転条件に対するその蒸気タービ
ンの効率を最適にする方法に関するものである。
従来技術 発電所設備における蒸気タービンの運転中、蒸
気タービンを調整する蒸気進入弁を横切つて存在
する蒸気圧の降下は、蒸気タービンの効率におけ
る合成的な絞り損失を生じて、ついには発電所で
生じる有効エネルギの減少をもたらす。例えば、
特公昭62―7363号公報に開示されているような制
御装置は、概してそこにあらかじめプログラム化
される一組の所定の最適弁位置特性付けに従つて
タービンの絞り圧力の調整を制御することにより
弁絞り損失を最小とするように提起されてきた。
すなわち、目標とする発電機出力に対し、最も効
率が良いと考えられる弁開度パターンを発電機出
力に対する関数として与えておき、その弁開度パ
ターンへもつていけるように、蒸気圧力を変化さ
せていた。しかしながら、その最適弁位置の点は
すべての条件のもとで、必ずしも蒸気タービンの
最適な熱力学稼動点（ほとんどの場合、前もつて
決定されることができない）を提供しない。
例えば、発電所の蒸気タービンの、圧力および
温度のような熱力学的パラメータは、実質的に固
定された電気的負荷状態のもとで、環境要素また
はそのようなものの変化の結果としてそれにつれ
て変わる傾向を有する。結果として、熱力学的条
件の１つの設定（one set）のためにあらかじめ
決定されている最適弁位置の点は、１つの設定
（one set）からの実質的な蒸気温度および圧力の
変動において蒸気タービンの効率を熱力学的に最
適にしない。明白なことであるが、さらに絞り損
失に対してタービン効率を最適にすることは、蒸
気タービンの熱量を動力に変える運転での最適さ
を必ずしも保証しない。蒸気タービンの効率を熱
力学的に最適にするためには、その正常な運転
中、蒸気温度および蒸気圧における変動を補償す
ることも必要であると思われる。従つて、これら
の変化した熱力学条件を補償することのできる方
法が、蒸気タービン発電所のエネルギ生成効率を
さらに改良するという点に関して最も望ましいこ
とのように思える。
同じ線に沿つて、与えられたタービン負荷条件
に対して、タービンの最大効率はタービンを通る
最小の蒸気流量でもつて実際に達成されることが
知られている。タービンを通る蒸気流量の測定
は、蒸気タービンが所望の発電所負荷条件で最適
に運転されているときを設定する方法における１
つの段階（ａ step）であると思われる。しかし
ながら、既知の蒸気流量測定装置は、これら装置
の大半がそれら蒸気流量の誘導における差の蒸気
圧測定を使用しているので、効率制御の目的に要
求される感度を可能に提供するようには思えな
い。これら既知の型の流量測定装置の１つをもつ
た実験において、流量値において約0.3％の偏差
が一定の蒸気流量に対して測定された。明らか
に、もし蒸気流量が、変化する熱力学的条件のも
とでの効率に影響するタービン・パラメータであ
るならば、その時、それのより正確かつ精密な測
定を提供するために直接的な測定でない方法が要
求される。
発明の概要 この発明の広い原理に従つて、所望の電力要求
出力値における蒸気タービン発電所の運転効率を
改良するための方法が開示されている。基本的に
は、この発明では、タービンに流入する蒸気流量
を最小にして或る負荷におけるタービンの効率を
最大にするため、タービン流入蒸気流量が調速段
出口蒸気圧力すなわち絞り蒸気圧力に比例するこ
とを利用し、流入蒸気流量の最小点を探すように
している。すなわち、発電機出力を一定に保つよ
うに、タービンの弁開度制御装置を動作させなが
ら、蒸気圧力を変化させる。変化に応じて調速段
出口圧力（蒸気条件の変化に伴い補正を実施す
る）が最小になる点を繰り返し探していき、最小
になつた点で動作を完了させる。
具体的にはこの発明によれば、ボイラから蒸気
進入弁を介して蒸気を供給されるタービン高圧部
及び少なくとも１つの低圧部を含む蒸気タービン
と、前記タービン高圧部及び少なくとも１つの低
圧部間に通される蒸気を再熱する再熱器と、発電
機と、該発電機から所望の電力要求出力値が出力
されるように前記蒸気進入弁を制御して前記ター
ビンに供給される蒸気流量を調節するタービン制
御器と、を含む蒸気タービン発電所において、 ボイラ制御器により前記ボイラからの絞り蒸気
圧を制御することにより、前記所望の電力要求出
力値における蒸気タービン発電所の効率を最適に
するために、 前記タービン高圧部の衝撃室における蒸気圧力
PIを、前記蒸気タービンを通る蒸気流量を表わす
ものとして測定すると共に、前記蒸気タービンの
絞りでの蒸気温度TT及び圧力PTを測定しかつ該
蒸気温度TT及び圧力PTから、蒸気タービンの絞
りでの蒸気の比容積Ｖを導出し、そして前記再熱
器の出口側における蒸気温度TRを測定する段階
と、 前記蒸気タービンの運転中、該蒸気タービンの
変化する熱力学的条件に従つて、式 PIC＝（PI√TR R T）（KW／KWR）（１−△） △＝（TTR−TT）K1＋（TRR−TR）K2 に基づいて前記衝撃室蒸気圧力の被測定値を補償
する段階であつて、ここに、PICは前記衝撃室蒸
気圧力の１つの選択された測定値PIの補償された
値、Ｖ及びVRは、１つの選択された測定値PI及
び前に選択された衝撃室蒸気圧力被測定値PIRに
それぞれ関連する、前記導出された蒸気タービン
絞りでの蒸気の比容積、PT及びPTRは、PI及びPIR
にそれぞれ関連する前記絞り蒸気圧の測定値、
KW及びKWRは、それぞれPI及びPIRに関連する
発電所の電力出力測定値、TT及びTTRは、それぞ
れPI及びPIRに関連する蒸気タービン絞りでの蒸
気温度の測定値、TR及びTRRは、それぞれPI及び
PIRに関連する再熱器における蒸気温度の測定値、
そしてK1及びK2は、所定の定数である前記衝撃
室圧力被測定値補償段階と、 前記蒸気タービンの運転効率を改良するため
に、前記衝撃室蒸気圧力の選択され補償された被
測定値に基づいて、前記所望の電力要求出力値に
おける前記蒸気タービンの絞りでの蒸気圧の調整
を制御する段階と、 を有し、前記絞りでの蒸気圧の調整を制御する段
階は、 衝撃室蒸気圧力の被測定値の基準値PIRを設定
する段階と、 その後、絞りでの蒸気圧力の摂動を制御する段
階と、 絞りでの蒸気圧力の前記摂動に続いて測定され
る衝撃室蒸気圧力の補償された値のうちの１つ
PICを選択的に設定する段階と、 衝撃室蒸気圧力の設定された前記基準値PIR及
び摂動後に補償された値PICの関数に基づいて前
記所望の電力要求出力値において、絞りでの蒸気
圧力の減少調整を行うか否かを決定して前記ボイ
ラ制御器に制御信号を出力する段階と、 を含んだことを特徴とする所望の電力要求出力値
において蒸気タービン発電所を運転する方法が提
供される。
蒸気タービンを通る蒸気流量を表わす所定のタ
ービン・パラメータは、所望の電力要求出力値に
おいて測定される。その被測定値は、所望の電力
要求出力値における蒸気タービンの運転中、その
蒸気タービンの変化する熱力学的条件に従つて補
償される。蒸気タービンの絞りにおける蒸気圧の
調整は、タービン・パラメータの測定され、補償
されかつ選択された値に基づいて制御され、蒸気
タービンの運転効率を改善する。
より詳細には、所定のタービン・パラメータの
被測定値の基準値、好ましくは蒸気タービンの高
圧タービン部の衝動室の圧力が設定される。その
後、絞り蒸気圧は摂動され、その摂動
（perturbation）に引き続いて所定のタービン・
パラメータの補償された値が測定され、その補償
された値の１つの値が設定される。所望の電力要
求レベルにおいて絞り蒸気圧の調整を制御するレ
ベルは次に、設定された基準値と、所定のタービ
ン・パラメータの補償された測定値との関数に基
づいて決定される。衝動室の圧力が測定されたタ
ービン・パラメータである場合に、それの補償は
下記の関係に従つて合成的に為される。
PIC＝（PI√TR R T）（KW／KWR）（１−△） ここにPICは衝動室圧力の１つの選択された測
定値PIの補償された値であり、ＶおよびVRは１
つの選択された測定値PIおよび前に選択された測
定値PIRとそれぞれ関連する、タービン絞りにお
ける蒸気のための引き出された比容積値であり、
PTおよびPTRはPIおよびPIRとそれぞれ関連する、
絞り蒸気圧の測定値であり、KWおよびKWRは
それぞれPIおよびPIRと関連する、発電所の電力
出力測定値であり、さらに用語△は下記の展開式
を有する。
△＝（TTR−TT）K1＋（TRR−TR）K2 ここにTTおよびTTRはそれぞれPIおよびPIRと
関連する、タービン絞りで測定された蒸気温度で
あり、TRおよびTRRはそれぞれPIおよびPIRと関
連する、蒸気タービンの再熱作用での測定された
蒸気温度であり、そしてK1およびK2は所定の定
数である。
実施例 第１図には、この発明の原理を実施するに適し
た代表的な蒸気タービン発電所の作用的ブロツク
ダイヤグラムが概略的に示されている。第１図の
発電所において、核燃料または掘り出し燃料（例
えば石炭）の種類のものであつて良い通常のボイ
ラ１０は蒸気を生成し、その蒸気は、絞りヘツダ
（throttle header）１２を通つて一対の蒸気進入
弁１４に導かれる。ボイラ１０には通常のボイラ
制御器１６が組合わされており、そのボイラ制御
器１６は絞りヘツダ１２における蒸気圧のような
種々のボイラのパラメータを制御するために使用
される。もう少し具体的に言うと、絞りヘツダ１
２の蒸気圧は普通、ボイラ制御器１６内に配置さ
れた設定点制御器（第１図には図示せず）によつ
て制御される。このような設定点制御器の構成は
すべての当業者に良く知られているところなの
で、この実施例のために詳細な説明はしない。蒸
気は、蒸気進入弁１４の位置付けに応じて蒸気タ
ービンの高圧部１８を通して調節される。通常、
タービンの高圧部１８から出る蒸気は、少なくと
も１つのタービン低圧部２２に供給されるに先立
つて通常の再熱器部２０で再び熱せられる。ター
ビン低圧部２２から出る蒸気は普通の復水器ユニ
ツト２４内に導かれる。
ほとんどの場合、共通の軸２６が蒸気タービン
の高、低圧部１８および２２を発電機ユニツト２
８に機械的に連結している。蒸気はタービンの
高、低圧部１８および２２を通つて膨脹するの
で、そのエネルギーのほとんどを軸２６を回転す
るためのトルクに与える。発電所の始動立上りの
間、タービンの高、低圧部１８および２２を通つ
て導かれる蒸気は、共通の軸、すなわちタービン
軸２６の回転速度を線電圧の同期速度またはその
サブハーモニツク（subharmonic）にするよう調
節される。代表的にはこれは、普通の速度検出ト
ランスデユーサ２９によつてタービン軸２６の速
度を検出することによつて達成される。トランス
デユーサ２９によつて発生する信号線３０上の信
号は回転軸速度を表わし、そして普通のタービン
制御器３２に与えられる。制御器３２は次に信号
線３４を使用して蒸気進入弁１４の位置付けを制
御し、タービンの高、低圧部１８および２２を通
つて導かれる蒸気を、所望の速度指令と、タービ
ン制御器３２に供給される信号線３０上の測定さ
れた速度信号とに応じて調節する。
代表的な主ブレーカ・ユニツト３６が発電機２
８と電気的負荷３８との間に配置されており、説
明のためその電気的負荷は大容量の送配電線網と
みなす。タービン制御器３２が同期条件の存在を
決定したとき、主ブレーカ３６は閉じて電気的負
荷３８に電気エネルギを供給する。発電所の実際
の電力出力は、負荷３８に電気エネルギを供給し
ている電力出力線に接続された、例えばワツト・
トランスデユーサ（ａ watt transducer）のよ
うな普通の電力測定用トランスデユーサ４０によ
つて測定され得る。発電所の実際の電力出力を表
わす信号は、信号線４２を経てタービン制御器３
２に与えられる。一度同期が生ずると、発電所の
所望の電力発電に相応してタービンの高、低圧部
１８および２２に蒸気を提供するように、制御器
３２は普通に蒸気進入弁１４を調節する。
この発明によれば、最適タービン効率制御器４
４が第１図の蒸気タービン発電所の一部分として
付加的に配置されている。制御器４４は、以下
に、より詳細に説明されるように種々のタービン
のパラメータを測定することによつて、発電所の
所望の出力における熱力学条件を監視し、かつこ
の情報をもつて、制御器４４からボイラ制御器１
６に接続される信号線４６を使用して絞り蒸気圧
の調節を制御する。この実施例において絞り圧調
節は、ボイラ制御器１６の一部であることが一般
に知られている絞り設定点制御器（図示せず）の
設定点を変えることによつて達成され得る。ほと
んどの設定点制御器においてそうであるが、例え
ば絞り蒸気圧のような帰還測定パラメータは実質
的に設定点の近くにかられ、その偏差は普通、圧
力設定点制御器の入、出力利得特性の関数であ
る。
絞り蒸気圧および温度のようなタービン・パラ
メータは、通常の圧力トランスデユーサ４８およ
び温度トランスデユーサ５０によつてそれぞれ測
定される。トランスデユーサ４８および５０によ
つてそれぞれ生ずる信号線５２および５４上の信
号は最適タービン効率制御器４４に与えられる。
もう１つのパラメータ、すなわち再熱器２０にお
けるタービンの再熱蒸気温度は通常の温度トラン
スデユーサ５６によつて測定され、このトランス
デユーサ５６も制御器４４に与えられそこで使用
される信号線５８上の信号を発生する。電力測定
用トランスデユーサ４０で生じた信号線４２上の
信号も制御器４４に付加的に与えられ得る。さら
に、重要なタービン・パラメータはタービンの
高、低圧部１８および２２を通る蒸気流量に影響
を与えるものである。この実施例ではその目的の
ために、タービン高圧部１８の衝動室（impulse
chamber）における蒸気圧が適当に選ばれてい
る。通常の圧力トランスデユーサ６０が衝動室部
に配置され、衝動室における蒸気圧を表わす信号
を信号線６２に発生して制御器４４に供給する。
より詳細に制御器４４の動作を説明するに充分
なタービン効率制御器４４の一実施例が第２図に
示されている。制御器４４において、KWで示さ
れる信号線４２上の発電所の出力測定信号は記憶
レジスタＲ１に接続され得る。KWRで示される
記憶レジスタＲ１の出力は信号線４２と一緒に通
常の割算素子７０に接続され、その商の結果は信
号線７２の経て通常の掛算器ユニツト７４に接続
され得る。それぞれPTおよびTTで示される蒸気
圧および温度トランスデユーサからの信号線５２
および５４上の信号は、それぞれ記憶レジスタＲ
２およびＲ３の入力に接続され得る。加うるに信
号線５２および５４は、それぞれ単極双投入スイ
ツチ７６および７８の一方の投入接点にも接続さ
れ得る。それぞれPTRおよびTTRで示されるレジ
スタＲ２およびＲ３の出力信号は、単極双投入ス
イツチ７６および７８の他方の投入接点にそれぞ
れ接続され得る。信号TTRはさらに、通常の減算
器ユニツト８０の一方の入力および通常の掛算演
算ユニツト８２の一方の入力に接続され得る。信
号線８４および８６はそれぞれ、スイツチ７６お
よび７８の極接点を索引テーブル（look―up―
table）８８の入力に接続するために使用され得
る。索引テーブル８８は下記の式を特性付けるよ
うプログラム化される。
RZ＝PV／Ｔ ……(1) 上述の式(1)はスチームテーブルのほとんどの組
に見られる既知の式である。索引テーブル８８を
プログラム化するために使用される式(1)のグラフ
の例が第３図に示されている。幾組かの圧力と温
度の値を与える、例えば第３図のグラフを使用し
て、RZの値、すなわちより特定的にはPV／Ｔは
索引テーブル８８におけるあらかじめプログラム
化され特性付けられた値から与えられ得る。より
詳細には索引テーブル８８は例えば固定記憶装置
として考えられ、そのレジスタの内容にRZの値
とレジスタのアドレスとを収容している。レジス
タのアドレスは、信号線８４および８６によつて
それぞれ入力に供給される圧力および温度信号の
値である。温度測定信号TTおよびTTRは絶対度
（absolute degrees）の測定値を表わしているこ
とが理解される。索引テーブル８８の上述の記載
からかつ例えば第３図に示されたようなスチーム
テーブルの詳細をもつて、デイジタルまたはアナ
ログのプログラミング技術に関係した当業者なら
ブロツク８８の作用目的を満足する索引テーブル
を提供することができるので、さらなる説明は不
要であると思われる。
式(1)のより良き理解のために、用語Ｒは概して
１５４４／１分子のガス重量の値をとる理想気体定数で
あり、用語Ｚは概して工学単位の変換定数であ
り、用語ＰとＴはそれぞれ適当な工学単位におけ
る蒸気の圧力と温度を表わし、そして用語Ｖは蒸
気の比容積を表わす。この実施例において比容積
は、蒸気タービンの絞り部分１２における１ポン
ド（0.45Kg）の蒸気の容積を表わす。
索引テーブル８８の出力線８９は通常の掛算器
ユニツト９０と、もう１つの記憶レジスタＲ４の
入力に接続され得る。掛算器９０のもう１つの入
力は絞り温度信号線５４に接続され得る。積PV
は掛算器９０で行われ、信号線９４を通つて通常
の割算器ユニツト９２の一方の入力に供給され
る。（PV／Ｔ）Rで示されるレジスタＲ４の出力信
号は掛算器８２のもう一方の入力に接続され、そ
の掛算器８２の出力信号PVRは信号線９６を通つ
て割算器ユニツト９２のもう一方の入力に提供さ
れ得る。割算器ユニツト９２の出力信号線９８は
平方根関数発生器１００に提供され、その出力は
もう１つの通常の掛算器ユニツト１０２の一方の
入力に供給され得る。
提起された実施例では上述のスチームテーブル
の関係を特性付けるために索引テーブルを使用し
ているが、発電所の計算機またはその他のあらか
じめプログラム化された装置もまた索引テーブル
の代わりに使用され得て、絞りにおける蒸気の圧
力と比容積との積を、本件出願の発明の広い原理
から逸脱することなく、引き出すことができるの
を理解するだろう。
さて、再熱温度信号５８に戻ると、その信号は
もう１つの記憶レジスタＲ５の入力とさらにもう
１つの通常の減算器ユニツト１０４の一方の入力
にも接続される。TRRで示されるレジスタＲ５の
出力は、減算器ユニツト１０４の他方の入力に提
供され得る。同様に、減算器ユニツト８０への入
力は信号TTおよびTTRから提供され得る。減算器
ユニツト８０および１０４の出力はそれぞれ掛算
器ユニツト１０６および１０８に提供され得る。
掛算器１０６において入力信号はＫ１で示される
定数を乗算され、この積は関数加算器１１０に供
給され得る。同様に掛算器１０８への入力信号は
Ｋ２で示されるもう１つの定数を乗算され、この
積もまた加算器１１０に供給され得る。加算器１
１０からの結果としての和はもう１つの減算器ユ
ニツト１１２の一方の入力に提供され、そこで第
２の入力に与えられるもう１つの定数Ｋ３から減
算される。その結果としての差信号は信号線１１
４を通つてもう１つの掛算器ユニツト１１６の一
方の入力に与えられる。掛算器ユニツト１０２，
１１６および７４は縦続に接続され、信号線６２
を通る衝動室圧力信号PIを乗算して、補償された
衝動室圧力信号PICを出力する。信号線６２を通
る衝動室圧力信号はもう１つの記憶レジスタＲ６
の入力にも接続され、その出力がPIRで示されて
いる。
信号PICおよびPIRは比較器ユニツト１１８に与
えられるが、この比較器ユニツトはこの実施例で
は、所定の設定点SP１およびSP２を有する通常
のウインドウ比較器（window comparotor）で
あつて良い。比較器ユニツト１１８での比較結果
は、デイジタル・コードで信号線１２０および１
２２を通つて決定論理関数ブロツク１２４に与え
られ得る。決定論理ブロツク１２４は信号１２０
および１２２を解読して、制御器１６の絞り圧力
設定点の調節が必要とされるかどうかを決定し、
そして例えば絞り圧力設定点が増分的に制御され
るべき方向を決定する。さらなる精密さのため
に、信号線５２を通る絞り圧力測定信号が帰還信
号として決定論理ブロツク１２４に与えられ、絞
り圧力が実際に所望の増分量を指定された方向に
動いたかどうかを設定する。
制御論理ブロツク１２８もまた制御器４４内に
配置され、そこで行われる算術および記憶動作の
ための時限同期を提供する。例えば、記憶レジス
タＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５およびＲ６の中のそれ
ぞれの入力信号の基準値をあらかじめ指定された
時間と実質的に同時発生的に獲得するように、レ
ジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５およびＲ６に時限
信号１３０が与えられる。さらに付加的な時限信
号１３２が単極双投入スイツチ７６および７８の
各々に与えられて、それらのスイツチング動作に
適当な順序を与える。同じ時限機構と関連して時
限信号１３４がまた記憶レジスタＲ４に供給され
る。またさらにブロツク１２８の時限制御論理で
プログラム化されたものに応じて制御器４４の他
の算術および記憶転送装置の動作と同期して、ブ
ロツク１２４の決定論理回路が監視されかつ制御
される。ブロツク１２８の時限動作は、ほとんど
の順次動作回路において往々にしてそうである
が、線１４０を通る始動信号によつて開始され
る。制御論理ブロツク１２８および決定論理ブロ
ツク１２４の回路詳細は通常の設計業務と一致し
ているとみなされる。またその詳細はこの発明の
どの部分とも関係がない。
第４Ａ図、第４Ｂ図および第４Ｃ図の波形は一
実施例に対して制御器４４の動作のより良い理解
を容易にするために第１図および第２図と関連し
て使用されている。ｔ０で示されるある開始時刻
における象徴的動作のために始動信号が線１４０
を通つて時限制御論理ブロツク１２８に与えられ
る。始動信号に応じて論理ブロツク１２８はデー
タ獲得信号をレジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５お
よびＲ６に与え、そこで監視されるタービン・パ
ラメータKW，PT，TT，TRおよびPIの基準測定
値がそれぞれ記憶される。その後、ｔ１で示され
る時刻において制御論理ブロツク１２８が信号線
１３６を使用して決定論理ブロツク１２４に命令
し、第４Ａ図の波形に示されるように、例えば絞
り圧力の設定点を変えることにより絞り圧力の増
分的摂動（incremental perturbatiを制御する。
時刻ｔ０において第４Ｂ図の波形での衝動室の圧
力測定値が点１５０で示される。ｔ１およびそれ
に続く例えばｔ２での絞り蒸気圧の増分的摂動に
応じて、衝動室の圧力は第４Ｂ図の波形での点１
５２で示される新しい測定値をとる。
時間間隔ｔ０およびｔ２内で制御論理ブロツク
１２８は時限信号線１３２を使用してスイツチ７
６および７８に命令し、時刻ｔ０において獲得さ
れた絞り圧力および温度基準測定値が信号線８４
および８６を通つて索引テーブル８８に入力され
るのを可能とする。これら入力信号に応じて索引
テーブル８８は、一例として使用された第３図の
スチーム・テーブル・グラフのあらかじめプログ
ラム化された特性に従つてPV／Ｔの値を引き出
す。その後、時限信号１３４は記憶レジスタＲ４
がこの引き出された基準値（PV／Ｔ）Rを獲得す
るようにし、その基準値（PV／Ｔ）Rは掛算器８
２で温度基準値TTRが乗算されて、時刻ｔ０に対
する絞りでの蒸気の比容積に蒸気圧を乗じた基準
値を与える。
ｔ１での絞り圧力に対する増分的摂動に引き続
く例えばｔ２のある選ばれた時刻において、作用
スイツチ７６および７８は制御論理ブロツク１２
８からの信号線１３２によつて制御され、線５２
および５４を通る信号測定値が索引テーブル８８
のそれぞれの入力８４および８６に与えられるの
を可能とする。（PV／Ｔ）の値がこの対の入力信
号のために引き出され、この引き出された値は掛
算器９０で選ばれた時刻ｔ２において絞り温度測
定値TTが乗算されて、選ばれた時刻ｔ２のため
の絞りにおける比容積に蒸気圧を乗じた値（PV）
を与える。PVR／PVの比の平方根をとることの
関数関係はブロツク９２および１００において引
き続いて達成され、その結果は掛算器１０２に与
えられて、そこで時刻ｔ２における衝動室の蒸気
圧測定値PIが蒸気タービンの蒸気絞りでの熱力学
条件における変化に対して補償される。
この発明の別の観点において、線６２における
衝動室の蒸気圧測定値PIはまた、再熱器部２０
（第１図参照）で生ずる熱力学条件を変更するこ
とに対して補償される。代表的には、獲得された
基準測定信号TTRと、絞り圧力摂動に応じて生ず
る信号TTとの間の絞り蒸気温度測定値での差は、
減算器ユニツト８０で為される。この差は掛算器
ユニツト１０６で所定の定数Ｋ１を乗算されて加
算器１１０に与えられる。再熱器における基準蒸
気温度測定信号TRRと、蒸気絞り圧力摂動に応じ
た再熱器の蒸気温度測定信号TRとの間の差は、
減算器ユニツト１０４で為される。同様にこの温
度差は掛算器ユニツト１０８でもう１つの所定の
定数Ｋ２を乗算され、その積もまた加算器１１０
に与えられる。これらそれぞれの定数を乗算され
た差温度の測定信号の加算値は、減算器ユニツト
１１２で、例えば整数１であつて良い第３の所定
の定数Ｋ３から差し引かれ、その結果の差は信号
線１１４を通つて掛算器ユニツト１１６に与えら
れ、衝動室の圧力測定信号PIをさらに補償する。
蒸気絞り圧力摂動が所望の電力要求値で生ずる
間、KWで示される発電所の実際に測定された電
力出力が、絞り蒸気圧摂動のためにかつタービン
制御器３２に通常提供される電力要求制御ループ
が反応しないために、わずかにはずれるという可
能性がある。この可能性の結果として、衝動室の
圧力測定信号PIはまた発電所の測定された電力出
力における偏差に対しても補償されて、タービン
を通る蒸気流量の偏差に大きく影響しないように
している。この理由のため発電所の出力の獲得さ
れた基準測定信号KWRが、割算器７０において
稼動中の発電所出力測定信号KWで割られる。そ
の結果としての商が信号線７２を通つて掛算器ユ
ニツト７４に与えられて、衝動室の圧力測定信号
PIをさらに補償する。
数学的用語において衝動室圧力PIの合成の補償
関係は下記の式で示される。
PIC＝｛PI√（）R｝Ｋ ……(2) ここにPIは衝動室の圧力のリアル・タイム測定
信号であつて、この実施例のために第４Ｂ図の波
形上の点１５２で示された値を有するものとして
いる。用語（PV）Rは、蒸気タービンの絞りにお
ける蒸気の圧力と比容積との積のための引き出さ
れた基準値を示し、用語PVは、蒸気タービンの
絞りにおける蒸気の圧力と比容積との積のリア
ル・タイム偏差であり、さらに用語Ｋは次の式で
数学的に表現し得る。
Ｋ＝（KW／KWR）（１−△） ……(3) KWおよびKWRは、それぞれ発電所の被測定
電力出力のリアル・タイムおよび基準測定値であ
り、用語△はさらに次の式で表現し得る。
△＝△１＋△２、 ……(4) ここで、 △１＝（TTR−TT）K1、および (5) △２＝（TRR−TR）K2、 で、TTRおよびTTは絞り蒸気タービン温度の基準
およびリアル・タイム測定値を示し、TRRおよび
TRは再熱器の蒸気温度の基準およびリアル・タ
イム測定を示す。もし１つ以上の再熱器部分が発
電所内で使用されるならば、△２で示されるもの
と同等の付加的用語が、全部の△用語の形成にさ
らに加えられる。
補償された衝動室の圧力測定信号PICが、比較
器１１８で衝動室の圧力の獲得された基準測定信
号PIRと比較され得る。この実施例においてこの
比較は、第４Ｃ図の波形に示されているのと同様
にPICからPIRを差し引くことによつて実行され
る。例えば時刻ｔ２において、制御論理ブロツク
１２８は信号線１３６を通つて決定論理ブロツク
１２４に命令し、該ブロツク１２４は、時刻ｔ１
において意図的に（proposedly）生じた最も最
近の蒸気絞り圧の摂動の結果を記録するために、
比較器の出力線１２０および１２２を監視する。
補償された衝動室の圧力測定信号が、基準測定値
PIRに対して設定点の値SP１を超えて、反応的に
増加するように第４Ｃ図の波形に示されているの
で、比較器は信号線１２０を通つて１を、信号線
１２２を通つて０を出力し、このコードは、次の
指定された摂動時刻において、信号線４６を通し
て、絞り圧力の設定点の減少を制御するのを示
す。決定論理ブロツク１２４は、指定された引き
続く時刻における実行のために、線１２０および
１２２を通る比較器の結果を記録する。
時刻ｔ２に引き続く時刻、例えば第４Ａ図、第
４Ｂ図および第４Ｃ図の波形に示される時刻ｔ３
において、制御論理ユニツト１２８はレジスタＲ
１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５およびＲ６に命令し、それ
らのそれぞれの測定信号入力の新しい基準測定値
を獲得する。上述したような方法で作用スイツチ
７６および７８は、索引テーブル８８が時刻ｔ３
で蒸気タービンの絞りにおける蒸気の基準圧力温
度測定のための（PV／Ｔ）の値を引き出すのを
可能とするように、適当に開閉される。これの最
も最近に引き出された（PV／Ｔ）Rの値は次にレ
ジスタＲ４において獲得され得る。その後の時
刻、例えばｔ４において決定論理ブロツク１２４
は、第４Ａ図の波形に示されるように減少方向に
絞り圧力の増分的摂動を制御する。時刻ｔ４にお
ける絞り圧力の摂動に応じて、衝動室の圧力は第
４Ｂ図の波形に示すように、１５４にあるその基
準測定値から減少し、結局その後の時刻ｔ５にお
いて新しい値１５６に安定するように示されてい
る。衝動室の蒸気圧測定値PIは、第２図の実施例
と関連して上述されたのと同様の方法で補償され
得る。例えばｔ５における、これの最も最近に補
償された衝動室の圧力測定値の比較は、時刻ｔ３
において獲得された衝動室の圧力基準測定値（第
４Ｃ図の波形参照）に対して、設定点の値SP２
を超える減少を表わしている。時刻ｔ５における
状態に応じて比較器１１８は信号線１２２を通る
１を、かつ信号線１２０を通る０を出力し、それ
は次に指定された時刻において絞り圧力が減少方
向に増分的に摂動されるべきデイジタル・コード
表示である。
これらの比較器の結果は信号線１３６を通る命
令によつて決定論理ブロツク１２４に再び記録さ
れる。
その後新しい時刻、例えばｔ６において、記憶
レジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５およびＲ６はも
う１度命令されて、それらのそれぞれの測定信号
入力の新しい基準測定を獲得する。その後ｔ７に
おいて決定論理ブロツク１２４は、第４Ａ図の波
形に示すように減少方向に絞り圧力の増分的摂動
を制御する。同様に、衝動室の圧力測定は、１５
８で示される時刻ｔ６におけるその基準測定値か
ら、引き続く時刻ｔ８における第４Ｂ図の波形上
に１６０で指定される新しい値にもう１度減少す
る。リアル・タイムの衝動室測定信号PIの補償さ
れた値PICは比較器１１８で基準測定値PIRから差
し引かれ、所定の設定点の値SP１およびSP２に
よつて指定された上下限（window）の外側、す
なわち第４Ｃ図の波形に時刻ｔ８で示されるSP
２の値以下の差を生ずる。比較器１１８は信号線
１２２を通る１および信号線１２０を通る０を出
力することによつて応答し、それは次に決定論理
ブロツク１２４によつて記録されて、蒸気タービ
ンの絞り蒸気圧の次の調節を制御するために使用
される。
以下の引き続く動作において、時刻ｔ９，ｔ１
０およびｔ１１で獲得された基準測定値を生ずる
と、絞り圧力は減少方向に増分的に制御され得
て、結果として生ずる、衝動室圧力の補償された
値と基準値との間の差が監視され得る。時刻ｔ１
１において比較器１１８は、衝動室の圧力測定基
準値と補償値との差が所定の設定点SP１および
SP２によつて指定された上下限（window）内に
あるのを検出して、双方の信号線１２０および１
２２上に０を出力することによつて応答するが、
この０出力は、絞り蒸気圧の調節の制御がこの時
点ではさらには必要とされず、かつタービンを通
つて流れる蒸気が発電所の現在の所望の負荷条件
のもとで最低値にあると見なされるということを
示している。このように蒸気タービンの運転効率
は所望の負荷条件の各々において高められ得る。
制御器４４を作動するために、一定の間隔で線
１４０上に信号をもたらすことによつて、新しい
絞り圧の調整シーケンスが、周期体制（on ａ
perioalic basis）で行われる。もう１つの可能性
は新しい要求負荷条件に引き続く時刻においての
み効率を最適にすることである。または、上述の
絞り圧力の調整シーケンスの開始を、発電所の制
御室の運転員の判断にまかせ得る。上述のいくつ
かがまたはいくつかの結合が、この発明の広い原
理から逸脱することなく、ある所望の発電所負荷
条件において、蒸気流量効率を最適にする目的で
効率制御器４４を動作するために使用され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明を実施するに適した蒸気タ
ービンの発電所を示す概略構成図、第２図は、第
１図に示された、この発明の一実施例による最適
タービン効率制御器を概略的に示すブロツク図、
第３図は、第２図の実施例に示された索引テーブ
ルのプログラミングを行うために特有な蒸気の関
係を代表するグラフ図、第４Ａ図、第４Ｂ図およ
び第４Ｃ図は、第２図の効率制御器の動作を説明
するための波形図である。図において、１０はボ
イラ、１２は絞りヘツダ、１４は一対の蒸気進入
弁、１６はボイラ制御器、１８は蒸気タービンの
高圧部、２０は再熱器、２２はタービン低圧部、
２４は復水器、２８は発電機、３２はタービン制
御器、３８は負荷、４０は電力測定用トランスデ
ユーサ、４４は最適タービン効率制御器、４８は
圧力トランスデユーサ、５０は温度トランスデユ
ーサ、５６は温度トランスデユーサ、６０は圧力
トランスデユーサ、KWは発電所の出力測定信
号、PTは絞りヘツダにおける蒸気圧信号、TTは
絞りヘツダにおける蒸気温度信号、８８は索引テ
ーブル、PIは衝動室圧力信号、TRは再熱器蒸気
温度信号である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラから蒸気進入弁を介して蒸気を供給さ
    れるタービン高圧部及び少なくとも１つの低圧部
    を含む蒸気タービンと、前記タービン高圧部及び
    少なくとも１つの低圧部間に通される蒸気を再熱
    する再熱器と、発電機と、該発電機から所望の電
    力要求出力値が出力されるように前記蒸気進入弁
    を制御して前記タービンに供給される蒸気流量を
    調節するタービン制御器と、を含む蒸気タービン
    発電所において、 ボイラ制御器により前記ボイラからの絞り蒸気
    圧を制御することにより、前記所望の電力要求出
    力値における蒸気タービン発電所の効率を最適に
    するために、 前記タービン高圧部の衝撃室における蒸気圧力
    PIを、前記蒸気タービンを通る蒸気流量を表わす
    ものとして測定すると共に、前記蒸気タービンの
    絞りでの蒸気温度TT及び圧力PTを測定しかつ該
    蒸気温度TT及び圧力PTから、蒸気タービンの絞
    りでの蒸気の比容積Ｖを導出し、そして前記再熱
    器の出口側における蒸気温度TRを測定する段階
    と、 前記蒸気タービンの運転中、該蒸気タービンの
    変化する熱力学的条件に従つて、式 PIC＝（PI√TR R T）（KW／KWR）（１−△） △＝（TTR−TT）K1＋（TRR−TR）K2 に基づいて前記衝撃室蒸気圧力の被測定値を補償
    する段階であつて、ここに、PICは前記衝撃室蒸
    気圧力の１つの選択された測定値PIの補償された
    値、Ｖ及びVRは、１つの選択された測定値PI及
    び前に選択された衝撃室蒸気圧力被測定値PIRに
    それぞれ関連する、前記導出された蒸気タービン
    絞りでの蒸気の比容積、PT及びPTRは、PI及びPIR
    にそれぞれ関連する前記絞り蒸気圧の測定値、
    KW及びKWRは、それぞれPI及びPIRに関連する
    発電所の電力出力測定値、TT及びTTRは、それぞ
    れPI及びPIRに関連する蒸気タービン絞りでの蒸
    気温度の測定値、TR及びTRRは、それぞれPI及び
    PIRに関連する再熱器における蒸気温度の測定値、
    そしてK1及びK2は、所定の定数である前記衝撃
    室圧力被測定値補償段階と、 前記蒸気タービンの運転効率を改良するため
    に、前記衝撃室蒸気圧力の選択され補償された被
    測定値に基づいて、前記所望の電力要求出力値に
    おける前記蒸気タービンの絞りでの蒸気圧の調整
    を制御する段階と、 を有し、前記絞りでの蒸気圧の調整を制御する段
    階は、 衝撃室蒸気圧力の被測定値の基準値PIRを設定
    する段階と、 その後、絞りでの蒸気圧力の摂動を制御する段
    階と、 絞りでの蒸気圧力の前記摂動に続いて測定され
    る衝撃室蒸気圧力の補償された値のうちの１つ
    PICを選択的に設定する段階と、 衝撃室蒸気圧力の設定された前記基準値PIR及
    び摂動後に補償された値PICの関数に基づいて前
    記所望の電力要求出力値において、絞りでの蒸気
    圧力の減少調整を行うか否かを決定して前記ボイ
    ラ制御器に制御信号を出力する段階と、 を含んだことを特徴とする所望の電力要求出力値
    において蒸気タービン発電所を運転する方法。
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