JPH0211807A - 低圧タービンバイパス制御装置 - 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〕 本発明は火力プラントの蒸気タービンの起動を制御する
制御装置に係り、特に火力プラントの起動により異なる
火力プラントの目標初負荷に対応して、低圧タービンバ
イパス弁を最適に制御する低圧タービンバイパス制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の低圧タービンバイパス制御装置は、例えば特開昭
６１−１６２１０号公報に示されている。

第６図はその低圧タービンバイパス制御装置により制御
される火力プラントの蒸気系統を示す概略図である。

ボイラ２から発生した蒸気は、高圧タービン３に導かれ
る。この高圧タービン３に蒸気を導く蒸気管から分枝し
た高圧タービンバイパス管には再熱器１３が設けられて
おり、高圧タービン３からの排気をチェックバルブ１６
を介して導入して再熱する。

再熱器１３の下流で分枝する一方の蒸気管は順次中圧タ
ービン４及び低圧タービン５を介して復水器６に接続さ
れ、分枝する他方の蒸気管なる低圧タービンバイパス管
は蒸気流量調節弁としての低圧タービンバイパス弁１０
を介して復水器６に接続されている。

低圧タービンバイパス制御装置１は、高圧タービン３の
内部蒸気圧力である第１段後蓋気圧力Ｐ２の上昇による
高圧タービン３の過熱を防止するために、再熱器１３出
口側の再熱蒸気圧力Ｐ□と第１段後蓋気圧力Ｐ２を測定
し、再熱蒸気圧力Ｐ１を第１段後蓋気圧力Ｐ２に一致さ
せるように低圧タービンバイパス弁１０の開度を制御す
る。このような低圧タービンバイパス制御装置１におい
て、火力プラントの負荷運転時は第１段後蓋気圧力Ｐ２
を目標とし再熱蒸気圧力Ｐ、を第１段後蓋気圧力Ｐ２に
一致させるように低圧タービンバイパス弁１０の開度を
調節する。一方、火力プラント起動時には第１段後蓋気
圧力Ｐ２がある規定圧になるまでは、低圧タービンバイ
パス制御装置１内で設定した目標値に再熱蒸気圧力Ｐ□
が一致するように、低圧タービンバイパス弁１０の開度
を調節する。なお、チェック弁１６は、第１段後蒸気圧
力Ｐ２が再熱蒸気圧力Ｐ、より低い時に、蒸気が再熱器
１３側から高圧タービン３側に逆流するのを防ぐために
設けられたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

発明者が従来の低圧タービンバイパス制御装置の機能を
詳細に検討した結果、火力プラント（以下単にプラント
という）起動時に、ボイラの蒸気発生量の多い少ないに
よって異なる起動モードに関係なく、換言すればプラン
トの目標初負荷に関係なく、再熱蒸気圧力の目標値を一
定に設定していたため、起動モードによっては、タービ
ン内が過熱してしまう可能性があることが判明した。第
４図及び第５図を用いてその制御方法を説明する。

第５図は前記第６図で説明したプラントの蒸気系統と従
来の低圧タービンバイパス制御装置の回路構成を示す図
である。ここでは、プラントの蒸気系統については前述
したので省略し、低圧タービンバイパス制御装置につい
てのみ説明する。

低圧タービンバイパス制御装置１００は、機能的にみる
と、再熱蒸気圧力の目標値を設定する回路と、その目標
値及びプラントの蒸気圧力の検出値を処理する演算回路
とから構成されている。第５図において、再熱蒸気圧力
の目標値を設定する回路は信号発生器１０１から成って
おり、またその目標値及び蒸気圧力の検出値を処理する
演算回路は、演算回路１１２として、次に説明する関数
発生器１０５．高値優先回路１０６．偏差検出器１０７
及びＰＩ演算器１０８とから構成されている。

プラントの負荷運転時には、関数発生器１０５は、第１
段後蓋気圧力Ｐ２を入力し、第１没後蒸気圧力目標値を
求め、その第１没後蒸気圧力目標値と再熱蒸気圧力Ｐユ
との偏差を偏差検出器１゜７により求め、その偏差を用
いてＰＩ演算器が求めた低圧タービンバイパス制御信号
１０９により、再熱蒸気圧力Ｐ１が第１段後蓋気圧力Ｐ
２と一致するよう低圧タービンバイパス弁１０の開度調
節を行う。ところがプラント起動時には、ボイラからの
発生蒸気流量が少ないため、第１段後蓋気圧力Ｐ２は、
プラントを起動するのに必要な目標初負荷をとれるだけ
圧力は上昇していない。従って、目標初負荷をとるまで
は目標値設定回路としての信号発生器］−〇］により、
再熱蒸気圧力Ｐ工の目標値を定める。目標初負荷がとれ
れば、高値優先回路１０６は、第１段後蓋気圧力Ｐ２を
再熱蒸気圧力Ｐ１の目標値として選択することになる。

この従来技術では、プラント起動時の再熱蒸気圧力Ｐ工
の目標値はプラントの目標初負荷に関係なくある一定値
を信号発生器１０］により規定しているが、プラント起
動時の起動モートにより目標初負荷が異なるために、次
の第４図に示す如く問題が発生する。すなわち、プラン
トの起動モードが例えばボイラの発生蒸気流量が多いホ
ットモードの時は、目標初負荷をａとし、それに見合っ
た再熱蒸気圧力Ｐ工の目標値αを信号発生器１０１に設
定する。負荷がａになるまでは信号発生器１０１の出力
であるαに再熱蒸気圧力Ｐ１一致させるように低圧ター
ビンバイパス弁１０の開度を調節する。負荷がａになる
と、再熱蒸気圧力Ｐ。

の目標値は信号発生器１０１の出力より第１段後蓋気圧
力Ｐ２に切り替わるが、この時、再熱蒸気圧力Ｐ工と第
１−没後蒸気圧力Ｐ２との間には偏差がなく、高圧ター
ビン３内の過熱は起こらない。ところが、プラン１〜の
起動モードが例えばボイラの発生蒸気流量が少ないコー
ルドモードの時は、ボイラの諸々の条件、例えばボイラ
機器の温度が低くなっていることにより、ホットモード
に較べて目標初負荷は低く、ｂどなる。ところが、信号
発生器１０１の出力はαのままであるために、負荷がｂ
となった時点で再熱蒸気圧力Ｐ、と目褌値αとの間には
、ΔＰの偏差が生じる。従って、低圧タービンバイパス
制御装置１は、ΔＰを○にするように低圧タービンバイ
パス弁１ｏの開度をしぼり、初負荷量すに対して必要以
上に再熱蒸気圧力Ｐよを上昇させ、それに伴って第１段
後蓋気圧カＰ２も上昇するために、高圧タービンバイパ
ス３内に過熱することになり、高圧タービン３に熱応力
等による悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明の目的は、上記の問題を解決して、プラント起動
時の起動モードの違いにより異なるプラントの目標初負
荷に見合った再熱蒸気圧力の目標値を設定し、低圧ター
ビンバイパス弁を制御する低圧タービンバイパス制御装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ボイラと、該ボイラの蒸気により暉動され
る高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記ボイラよ
り前記高圧タービンに蒸気を導く蒸気管から分枝した高
圧タービンバイパス管に再熱器を設け、該再熱器に前記
高圧タービンから排出した蒸気をチェック弁を介して導
き、該再熱器の下流で分枝する一方の分枝蒸気管は低圧
タービンを介して復水器に接続され、他方の分枝蒸気管
なる低圧タービンバイパス管は蒸気流量調節弁を介して
前記復水器に接続された火力プラントを制御する低圧タ
ービンバイパス制御装置であって、前記火力プラント起
動時の目標初負荷に対して前記再熱器出口側の再熱蒸気
圧力の目標値を設定する目標値設定回路と、起動時には
該目標値及び前記再熱蒸気圧力の検出値を基に、また火
力プラント負荷運転時には前記再熱蒸気圧力の検出値と
前記高圧タービン内の蒸気圧力を基に、前記蒸気流量調
節弁の開度を演算して開度信号を出力する演算回路とを
有する低圧タービンバイパス制御装置において、前記目
標値設定回路はボイラの蒸気発生量の多い少ないによっ
て決める起動モート毎に定められた火力プラントの目標
初負荷に対して前記再熱蒸気圧力の目標値をそれぞれ設
定する信号発生器と、前記起動モードの内の一つを指定
する指定信号を出力する信号選択ロジックと、該指定信
号を入力して指定された起動モートの目標値を前記目標
値設定回路から選択して出力する信号選択器とから構成
されていることを特徴とする低圧タービンバイパス制御
装置により達成される。

また、前記起動モードはボイラの蒸気発生量の多い場合
のホットモードと少ない場合のコールドモードの２種類
とすれば十分に効果がある。

〔作用〕

本発明のタービンバイパス制御装置を上記のように構成
したことにより、目標値設定器において、信号発生器は
起動モード毎に定められたプラント起動時の目標初負荷
に対して、それぞれ再熱蒸気圧力の目標値を設定してお
り、選択ロジックは起動モードを指定する指定信号を出
力し、信号選択器は指定信号を入力して目標値設定回路
から該指定信号に対応する信号発生器の目標値を選択し
て出力し、演算回路は目標値と再熱蒸気圧力の検出値を
入力してそれらの値の偏差を演算して開度信号を出力す
る。かくして起動時には蒸気流量調節弁は開度信号によ
り前記偏差が零になる方向に作動し、再熱蒸気圧力は上
昇して目標値に到達してプラント起動時の目標初負荷と
バランスする。

また、起動モートがホントモードである場合、再熱蒸気
圧力の目標値は高く設定されており、再熱蒸気圧力は高
い値でバランスし、起動モートがコールドモードである
場合は再熱蒸気圧力の目標値は低く設定されており、再
熱蒸気圧力は低い値でバランスする。

ちなみに、コールドモードの場合に目標値をホットモー
トの高い値に設定したならば、再熱蒸気圧力が目標値に
到達した時に、再熱蒸気圧力はコールドモードに対応す
る火力プラントの目標初負荷とアンバランスとなり、即
ち再熱上記圧力は高過ぎるので、高圧タービンに流入し
た蒸気はチェック弁に阻止されて再熱器方向に流れず、
高圧タービンに過多の蒸気が流れ込んで、それが高圧タ
ービン内を過熱することになる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

第１図は実施例の低圧タービンバイパス制御装置とそれ
により制御される火力プラントの蒸気系統の概略を示す
図である。火力プラントの蒸気系統及び火力プラントの
負荷運転時の低圧タービンバイパス制御装置の動作は前
記従来の技術の項で第６図により説明したのと同一であ
るので、重複を避けるため省略し、ここでは従来の技術
と相違する火力プラントの起動時の低圧タービンバイパ
ス制御装置の動作に関する目標値設定回路１１０を中心
に説明する。

火力プラントの起動時すなわち火力プラントの負荷が目
標値初負荷に到達するまでは、目標値設定回路１１０に
より再熱蒸気圧力の目標値を決定する。本目標値設定回
路１１０は、従来のように再熱蒸気圧力の目標値をただ
１つ出力するのではなく、プラントの起動モードに見合
った再熱蒸気圧力の目標値を出力する。例えば、プラン
トの起動モードをボイラの発生蒸気量の多いホットモー
ドと、ボイラの発生蒸気量の少ないコールドモードとす
る。第１図において低圧タービンバイパス制御装置１は
、ホットモードの時は信号選択ロジック１０３及び信号
選択器１０４により、目標値設定回路の内の信号発生器
１０１よりの出力信号αを目標値として、偏差検出器１
０７により再熱蒸気圧力Ｐ１との偏差を検出し、ＰＩ演
算器１０８により開度信号なる低圧タービンバイパス制
御信号１０９を求め、蒸気流量調節弁なる低圧タービン
バイパス弁１０の開度を調節する。これにより、第２図
に示すように負荷が目標初負荷ａに到達するまでは、目
標値設定回路１１０よりの出力信号αを目標にして再熱
蒸気圧力Ｐ、は上昇し、負荷が目標初負荷ａに到達する
と、再熱蒸気圧力Ｐ□は目標初負荷に見合った値αでバ
ランスする。

それ以降は、第１段蒸気圧力Ｐ２を目標として、再熱蒸
気圧力Ｐ□は上昇する。従って、第１段蒸気圧力Ｐ２は
必要以上に上昇することがないので、高圧タービン３内
が必要以上に加熱しない。またコールドモードの時は、
タービンバイパス制御袋Ｗ１は信号選択ロジック１０３
及び信号選択器１０４により、目標値設定回路の内の信
号発生器１０２よりの出力信号βを選択する。出力信号
βを目標値として、偏差検出器１０７により再熱蒸気圧
力Ｐ、との偏差を検出し、ＰＩ演算器１０８により低圧
タービンバイパス制御信号１０９を求め、低圧タービン
バイパス弁１０の開度を調節する。

これにより、第２図に示すように負荷が目標初負荷すに
到達するまでは、目標選択回路１１０よりの出力信号β
を目標にして再熱蒸気圧力Ｐ１は上昇し、負荷が目標初
負荷すに到達すると、再熱蒸気圧力Ｐ１は目標初負荷に
見合った値βでバランスする。それ以降は、第１段蒸気
圧力Ｐ２を目標として、再熱蒸気圧力Ｐ１は上昇する。

従って、第１段蒸気圧力Ｐ２は必要以上に上昇すること
がないので、高圧タービン内が必要以上に加熱すること
がない。

以上より、目標初負荷が異なっても再熱蒸気圧力及び第
１段蒸気圧力を必要以上に上昇させることがなくなり、
必要以上に高圧タービン内を加熱することがなくなるた
め、タービンに悪影響を及ぼさなくなる。

本実施例では、目標値選択回路１１０において、ホント
モートとコールドモートにより目標値を切替えたが、本
機能に変化率制限器を設けることにより、目標値を連続
的に変化させることも可能である。

例えば、第３図に示すように信号発生器１０１と１０２
を切替える際に変化率を規定する変化率制限器１１１を
設ける。プラント起動時、信号発生器１０１の出力値を
再熱蒸気圧力の目標値として選択するが、ボイラよりの
発生蒸気流量が少ないため、第１段後蓋発圧力がそこま
での圧力上昇が困難な場合は、再熱蒸気圧力の目標値を
信号発生器１０２に出力に切替える。この時、再熱蒸気
圧力の目標値は変化率制限器１１１により信号発生器１
０１の出力値より、信号発生器１０２の出力値に規定の
変化率で変化していく。この変化する過程において第１
段蒸気圧力Ｐ２と再熱蒸気圧力Ｐ１が一致した時点で、
再熱蒸気圧力の目標値が第１段蒸気圧力に切替えられる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、低圧タービンバイパス制御装置に起動
モード毎に火力プラントの目標初負荷に対する再熱蒸気
圧力の目標値を設定する目標値設定器と起動モードを指
定する制御ロジックと起動モートに応じて目標値を出力
する信号選択器とを設けて、起動モードによって異なる
火力プラントの目標初負荷に見合って再熱蒸気圧力を制
御するので、各タービンに過度の蒸気を供給することな
く、過熱により生じる熱応力等の悪影響をタービンに与
えることがなくなり、タービンの寿命を延ばすことがで
きる。また、高圧タービンを過熱する原因となる余分な
蒸気を供給しないので火力プラントの起動時間を短縮で
きるため、効率の良い火力プラントの運転を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の低圧タービンバイパス制御装
置の回路構成と関連の火力プラントの蒸気系統の概略を
示す図、第２図は本発明の実施例による火力プラントの
目標初負荷と再熱蒸気圧力の関係を示す図、第３図は本
発明の他の実施例の低圧タービンバイパス制御装置の回
路構成と関連の火力プラントの蒸気系統の概略を示す図
、第４図は従来技術による火力プラントの目標初負荷と
再熱蒸気圧力の関係を示す図、第５図は従来技術の低圧
タービンバイパス制御装置の回路構成と関連の火力プラ
ントの蒸気系統の概略を示す図、第６図は火力ブラン１
〜の蒸気系統を示す概略図である。 １　・低圧タービンバイパス制御装置、２・・ボイラ、
３−高圧タービン、４　中圧タービン、５低圧タービン
、６・・・復水器、１０　蒸気流量調節弁（低圧タービ
ンバイパス弁）、１３・・・再熱器、１６　チェック弁
、１０１，１０２　・目標値設定器、１０３・・信号選
択ロジック、１０４　　信号選択器、１０９　・開度信
号（低圧タービンバイパス制御信号）、１１０　　・目
標値設定回路、１１２演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラと、該ボイラの蒸気により駆動される高圧タ
   ービン及び低圧タービンとを備え、前記ボイラより前記
   高圧タービンに蒸気を導く蒸気管から分枝した高圧ター
   ビンバイパス管に再熱器を設け、該再熱器に前記高圧タ
   ービンから排出した蒸気をチェック弁を介して導き、該
   再熱器の下流で分枝する一方の分枝蒸気管は低圧タービ
   ンを介して復水器に接続され、他方の分枝蒸気管なる低
   圧タービンバイパス管は蒸気流量調節弁を介して前記復
   水器に接続された火力プラントを制御する低圧タービン
   バイパス制御装置であって、前記火力プラント起動時の
   目標初負荷に対して前記再熱器出口側の再熱蒸気圧力の
   目標値を設定する目標値設定回路と、起動時には該目標
   値及び前記再熱蒸気圧力の検出値を基に、また火力プラ
   ント負荷運転時には前記再熱蒸気圧力の検出値と前記高
   圧タービン内の蒸気圧力を基に、前記蒸気流量調節弁の
   開度を演算して開度信号を出力する演算回路とを有する
   低圧タービンバイパス制御装置において、前記目標値設
   定回路はボイラの蒸気発生量の多い少ないによって決め
   る起動モード毎に定められた火力プラントの目標初負荷
   に対して前記再熱蒸気圧力の目標値をそれぞれ設定する
   信号発生器と、前記起動モードの内の一つを指定する指
   定信号を出力する信号選択ロジックと、該指定信号を入
   力して指定された起動モードの目標値を前記目標値設定
   回路から選択して出力する信号選択器とから構成されて
   いることを特徴とする低圧タービンバイパス制御装置。 ２、前記起動モードはボイラの蒸気発生量の多い場合の
   ホットモードと少ない場合のコールドモードであること
   を特徴とする請求項１記載の低圧タービンバイパス制御
   装置。