JPH0143123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は複数台のタービン発電機を備えた発電
プラントの主蒸気圧制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の発電プラントにおいては、経済的理由か
ら１つの発電プラントに設置するタービン発電機
は１台のみとし、電力需要の増加に対しては、そ
の１台のタービン発電機を大容量化することで対
処していた。

しかし、上記従来方式によると、売電契約等に
より一定の所要電力を供給する事業用発電プラン
トにおいては、発電制御装置の故障や機器のトラ
ブル等で契約電力を供給できなくなる場合が生
じ、系統運用に混乱を与えるおそれがあつた。

このような不都合を避けるため、複数台のター
ビン発電機を用いて発電プラントを構成し、ター
ビントリツプ又は負荷遮断が生じたとき、残り運
転台数で所要電力を供給することが考えられる
が、そのためにはタービントリツプ又は負荷遮断
発生時、主蒸気圧力を滑らかに所要の値まで上昇
させる必要があり、そのような蒸気を如何にして
得るかが問題であつた。

〔発明の目的〕

本発明は、複数台のタービン発電機から成る発
電プラントにおいて、タービントリツプ又は負荷
遮断が生じたとき、残り運転継続中のタービンに
影響を与えることなく、所要電力を確保するのに
必要な主蒸気が得られる発電プラントの主蒸気圧
制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

このため、本発明は１本の主蒸気配管に複数台
のタービンを並列接続すると共に、タービントリ
ツプ又は負荷遮断時にそのタービンのバイパス弁
を迅速に必要開度開くことにより主蒸気圧力の急
上昇を防ぎ、しかる後、バイパス弁を徐々に閉じ
ていくことにより主蒸気圧力を上昇させ、残りの
タービン発電機から所要の電力を得るようにした
ことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る発電プラント
のシステム構成図を示したもので、１はボイラ、
原子炉等の蒸気供給源である。この蒸気供給源１
から発生する蒸気は主蒸気配管２へ出力される。
その主蒸気圧力は圧力検出器３で検出され、供給
圧力制御装置４により所定圧力に制御される。主
蒸気配管２には主蒸気止め弁５、蒸気加減弁６を
介してタービン７が、また、バイパス弁８を介し
て復水器９がそれぞれ複数台接続されている。ま
た、主蒸気配管２には主蒸気を遮断する隔離弁１
０や非常時に主蒸気をマフラー１１から外部へ放
出するレリーフ弁１２が設けられている。

第２図は上記バイパス弁８を制御するタービン
バイパス弁制御装置の構成図を示したもので、各
タービン毎に設けられている。図において、２１
は圧力制御部で、加算器２１１、位相補償回路２
１２、増幅器２１３より構成される。２２は高値
優先回路である。２３は弁位置制御部で、加算器
２３１、パワーアンプ２３２、サーボ弁２３３、
差動トランス２３４、復調回路２３５から成る。
２４は強制開信号発生器、２５は関数発生器、２
６は高値優先回路２２がどの入力を選択している
か検出する検出器、２７は設定圧力変更回路、Ｓ
１〜Ｓ４は切換スイツチである。

以上の構成で、タービン正常時各切換スイツチ
Ｓ１〜Ｓ４は図示位置に切り換えられている。即
ち、切換スイツチＳ１は設定圧力信号ａ側に、切
換スイツチＳ２は開、切換スイツチＳ３は閉、切
換スイツチＳ４は開に切り換えられる。従つて、
通常、圧力制御部２１の加算器２１１には設定圧
力信号ａと主蒸気圧力信号ｂとが入力される。そ
の結果、加算器２１１から出力される偏差信号ｃ
は位相補償回路２１２にてタービンバイパス弁の
ハンチング等を防止する補償信号ｄに変換され
る。更に、増幅器２１３によつて増幅された信号
はタービンバイパス弁位置指令信号ｅとして高値
優先回路２２に加えられる。このとき、高値優先
回路２２には強制開信号発生器２４から強制開指
令信号ｆも加えられる。

これらタービンバイパス弁位置指令信号ｅと強
制開指令信号ｆのうち大きい方が高値優先回路２
２で選択され、弁位置指令信号ｇとして弁位置制
御部２３に加えられる。

弁位置制御部２３では、弁位置指令信号ｇと現
在の弁位置信号ｈとの偏差信号ｉが加算器２３１
で算出され、この偏差信号ｉに応じてパワーアン
プ２３２からサーボ弁２３３を通してバイパス弁
８の開度が調節される。このときの弁開度は差動
トランス２３４によつて検出され、復調回路２３
５を介して弁位置信号ｈに変換される。

ここで、設定圧力信号ａはタービン７が通常運
転時必要とする主蒸気圧力に設定されている。従
つて、タービン通気前においては、主蒸気圧力信
号ｂは設定圧力信号ａに比べて低い値になつてい
るため、強制開信号発生器２４からの強制開指令
信号ｆが高値優先回路２２で選択されて、弁位置
指令信号ｇとして弁位置制御部２３に加えられ
る。

この強制開指令信号ｆは運転員が手動により発
生させる信号で、強制開信号発生器２４を操作す
ることにより、タービン通気前の主蒸気条件を整
える。

これにより、主蒸気配管２の主蒸気圧力が上
り、主蒸気圧力信号ｂが設定圧力信号ａより高く
なると、タービンバイパス弁位置指令信号ｅが強
制開指令信号ｆより高くなり、以後弁位置制御部
２３はタービンバイパス弁位置指令信号ｅを指令
値としてバイパス弁８の開度位置を調節し、主蒸
気配管２の圧力を一定に制御する。

このようにして主蒸気確立後、タービンを起動
して運転状態に入つたのち、タービンバイパス弁
制御装置は、負荷変化に応じてタービン出力を変
化させるときに、タービン７へ流し込む蒸気量を
変化させるために生じる主蒸気圧力の変動を吸収
すべく、バイパス弁８の弁開度を調節する。これ
により、バイパス蒸気量が調節されて主蒸気圧力
が一定に制御される。

一方、この正常動作時において、設定圧力変更
回路２７は、切換スイツチＳ３を介して入力され
る主蒸気圧力信号ｂの値を絶えず記憶している。

このようにして発電プラント運転中、タービン
トリツプ又は負荷遮断が発生すると、そのタービ
ンに付属するバイパス弁制御装置の切換スイツチ
Ｓ１〜Ｓ４が図示反対位置に切り換わる。このと
き、関数発生器２５には負荷指令信号ｊが入力さ
れる。一方、蒸気加減弁６からタービン７には、
タービン停止前、その負荷指令信号ｊに対応する
蒸気流量が供給されている。従つて、関数発生器
２５は、負荷指令信号ｊに対して蒸気加減弁６に
流れる蒸気流量をバイパス弁８流量に換算して、
その蒸気流量を流すのに必要な開度指令信号ｋを
出力する。高値優先回路２２は、この開度指令信
号ｋを選択して弁位置制御部２３に加える。弁位
置制御部２３はバイパス弁８を直ちにこの開度指
令信号ｋに対応する所定開度に開き、今迄蒸気加
減弁６からタービン７に流れていた分の蒸気流量
を、蒸気加減弁６が閉じることにより、バイパス
弁８から復水器９に流し、タービントリツプ等に
より生じる主蒸気圧の変動を低く抑える。これに
より、他のタービンへの影響が少なくなると共
に、レリーフ弁１２の破壊が防止され、電力の安
定供給が行なわれる。例えば、地熱発電プラント
においては、第１図における蒸気供給源１が蒸気
生産井等であり、レリーフ弁１２が破壊式の蒸気
逃し弁となる。このような場合、主蒸気圧の上昇
によりレリーフ弁１２が一旦破壊されると、その
交換に時間を要し、更に蒸気生産井から蒸気圧を
除々に立ち上げて所定圧力にするには数日間も要
することになる。しかし、本実施例を適用するこ
とによつて、このような不具合は完全に解消さ
れ、電力の安定供給が保証される。

ところで、タービントリツプ等が生じたとき、
残り運転台数で所要電力を確保するには、運転中
のタービンへより多くの蒸気流量を流す必要があ
り、主蒸気圧力を上昇させることが必要となる。
即ち、第３図は所要電力を得るための運転台数の
変化による蒸気量ｑと蒸気圧ｐとの関係を示した
ものである。この図から判るように、常に所要電
力を確保するためには、例えば、２台のタービン
発電機運転時の蒸気量がq₂、蒸気圧がp₂であつた
ものが、１台のときにはq₁，p₁と変化するよう
に、運転台数の減少により、全体の使用蒸気量は
減るが、蒸気圧は上昇させる必要がある。換言す
れば、例えば２台運転中のタービン発電機のうち
１台が停止しても、もう１台のタービンにq₁の蒸
気量が流して蒸気圧をp₁に上げてやれば、所要電
力を維持できることになる。

そこで、前述したように、先ずバイパス弁８を
所定開度に開いて主蒸気圧の安定化を図ると同時
に、閉じている切換スイツチＳ１を介して加算器
２１１に加える圧力設定信号ｌを上昇する。即
ち、設定圧力変更回路２７はタービントリツプ直
前の主蒸気圧力信号ｂを記憶している。この設定
圧力変更回路２７に切換スイツチＳ２を介して増
減指令信号ｍを加えることにより、設定圧力変更
回路２７の出力ｌを上記主蒸気圧力信号ｂ値から
徐々に一定の割合で上昇させ、圧力制御部２１か
ら出力するタービンバイパス弁位置指令信号ｅを
減少する。

一方、関数発生器２５に加わる負荷指令信号ｊ
はトリツプ前の負荷設定値に一旦上昇した後ラン
バツクしてＯに戻る。この結果、開度指令信号ｋ
が小さくなることから、高値優先回路２２の出力
は、やがて圧力制御部２１からのタービンバイパ
ス弁位置指令信号ｅに切り換わる。このタービン
バイパス弁位置指令信号ｅによりバイパス弁８は
全閉すると共に、検出器２６がこの信号の切り換
わりを検出して切換スイツチＳ４を開く。これに
より、主蒸気配管２の圧力はタービントリツプ等
により生じた余剰蒸気量分だけトリツプ前より高
めの値に落ち着く。

その後、供給圧力制御装置４により蒸気供給源
１を制御して主蒸気圧力をトリツプ分を除く残り
運転台数に見合う圧力、例えば２台のタービン発
電機を運転中、１台がトリツプしたものであれ
ば、主蒸気圧力をp₂からp₁に上昇する。

このようにして、複数台のタービン発電機を１
本の主蒸気配管２に並列接続して運転中、１台又
は複数台のタービントリツプ又は負荷遮断が生じ
たときに、そのタービンのバイパス弁８を瞬時に
所定開度開いて圧力上昇を抑制し、しかる後、バ
イパス弁８を徐々に閉じ、更に蒸気供給源１を制
御して主蒸気圧力を上昇させていくことにより、
残りの継続運転中のタービン発電機の出力によつ
て所要の発電出力を速やかに回復することができ
る。

尚、設定圧力信号ａは所要電力を得るため運転
台数に見合つた主蒸気圧力に設定する。例えば、
２台並列運転時にはp₂、１台運転時にはp₁に設定
する。しかし、常に圧力上昇許容値P_Oを超えな
いうちにタービンバイパス弁を全開させるような
圧力値P_Xに設定し、P_O―P_Xの圧力偏差信号ｃで
バイパス弁を全開できるようなゲインK_Xに増幅
器Ｋを調整しておくような設定も考えられる。

第４図はタービンバイパス弁制御装置の他の実
施例を示したものである。図中、第２図と同一符
号は同一又は相当部分を示し、第２図の構成と異
なる点は、設定圧力変更回路２７と同様の機能を
有する弁開度設定回路２８を設け、負荷指令信号
ｊの代りに蒸気加減弁６の開度指令を用いるよう
にした点である。即ち、常時は閉でタービントリ
ツプ時開となる切換スイツチＳ５を介して蒸気加
減弁開度指令信号ｎを入力し、記憶することによ
り、弁開度設定回路２８の出力Ｏを蒸気加減弁６
開度に追従させておき、タービントリツプ時、切
換スイツチＳ５を開きタービントリツプ直前の蒸
気加減弁６の開度を関数発生器２５でバイパス弁
８の開度即ち開度指令信号ｋに変換して弁位置制
御部２３に加え、バイパス弁８を所定開度開く。
次いで、トリツプ時閉となる切換スイツチ６を介
して増減指令信号ｍを弁開度設定回路２８に加え
てＯを０に戻すことにより、第２図の実施例同様
圧力制御部２１からのタービンバイパス弁位置指
令信号ｅに切り換えるようにする。このようにし
ても前記実施例同様の作用効果が得られる。

尚、この実施例の場合には、所内単独運転がな
く負荷遮断時に負荷指令値をランバツクしない発
電プラントにおいて有効となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、事業用発電プラ
ントにおいて重要な課題である所要電力の供給を
安定に保つことができる。即ち、発電設備や系統
事故等によつて１台又は複数台のタービンがトリ
ツプしても、残りの継続運転中のタービン発電機
の出力によつて早期に所要出力を回復させること
ができ、電力供給の総合的な安定性を増すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る発電プラント
のシステム構成図、第２図は第１図の発電プラン
トにおけるタービンバイパス弁制御装置の構成
図、第３図は第１図の発電プラントにおいてター
ビン発電機運転台数変化によらず所要電力を得る
ための蒸気量と蒸気圧の関係図、第４図は本発明
の他の実施例に係るタービンバイパス弁制御装置
の構成図である。 １…蒸気供給体、２…主蒸気配管、３…圧力検
出器、４…供給圧力制御装置、５…主蒸気止め
弁、６…蒸気加減弁、７…タービン、８…バイパ
ス弁、９…復水器、１０…隔離弁、１１…マフラ
ー、２１…圧力制御部、２２…高値優先回路、２
３…弁位置制御部、２４…強制開信号発生器、２
５…関数発生器、２６…検出器、２７…設定圧力
変更回路、２８…弁開度設定回路、２１１，２３
１…加算器、２１２…位相補償回路、２１３…増
幅器、２３２…パワーアンプ、２３３…サーボ
弁、２３４…差動トランス、２３５…復調回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気供給源と、この蒸気供給源に接続される
   主蒸気配管と、この主蒸気配管にそれぞれ蒸気加
   減弁を介して並列接続されるタービンおよび同じ
   く前記主蒸気配管にタービンバイパス弁を介して
   並列接続される復水器を備える複数台のタービン
   発電機設備と、前記蒸気供給源から各タービン発
   電機設備に供給される主蒸気圧力を検出して前記
   蒸気供給源の出力蒸気量を調節し主蒸気圧力を制
   御する供給圧力制御装置とを備えると共に、前記
   タービン発電機設備が正常運転時に対応するター
   ビンバイパス弁を前記主蒸気圧力が設定圧力とな
   る弁開度にする弁開度指令信号を出力する一方、
   そのタービン発電機設備の除外時にはその弁開度
   を徐々に閉じる弁開度指令信号を出力する第１の
   信号出力回路と、前記タービン発電機設備の除外
   時に対応するタービンバイパス弁を一旦今迄ター
   ビンに供給されていた蒸気流量を復水器に流すに
   必要な弁開度にした後その弁開度を閉じる弁開度
   指令信号を出力する第２の信号出力回路と、これ
   ら２つの信号出力回路からの信号のうち大きい方
   を選択する高値優先回路と、この高値優先回路か
   らの信号に基づきタービンバイパス弁の開度を制
   御する制御回路とを各タービン発電機設備ごとに
   設けたことを特徴とする発電プラントの主蒸気圧
   制御装置。