JPH0223207A - 蒸気タービンの制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンの負荷の変動にかかわらずター
ビンの排気蒸気量を一定に保持するとともに、タービン
の整定速度調定率を常に一定に維持できるようにした蒸
気タービンの制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、小区域に電力を供給し、かつその排気蒸気を遣
水プラント等の用途に利用するようにした蒸気タービン
プラントはよく知られている。

第３図は蒸気タービンプラントの概略構成図であって、
ボイラ１で発生した主蒸気は主蒸気止め弁２および蒸気
加減弁３を経て蒸気タービン４へ供給される。この蒸気
タービン４に供給された蒸気は蒸気タービン４で仕事を
して発電機５を駆動した後、蒸気タービン４から排気蒸
気として排出される。そして、この排気蒸気は遣水プラ
ント６へ供給される。

ところで、このような蒸気タービンの電力需要は一般に
昼間は多く、夜間は少ない傾向にありタービンの負荷が
変動する。そこで、上記負荷の変動に応じて蒸気加減弁
３を開閉制御し、主蒸気流星を変化させることによって
タービンの負荷制御を行なっている。

ところが、遣水プラント６においては、造水量を一定に
するために排気蒸気量を一定に維持する必要がある。し
かるに、上述のように負荷に応じて主蒸気流量を変化さ
せるとタービンの排気蒸気量が一定にならないという問
題があり、遣水プラントを備えた蒸気タービンでは主蒸
気流量の変化による負荷制御を行なうことはできない。

そのため、これに対処するためタービンの負荷に対応し
て主蒸気圧力を変化させて、昼間の電力需要が多い高負
荷時には、ボイラ側で通常の定格圧力にした主蒸気を蒸
気加減弁から蒸気タービンへ流入させ、一方夜間の電力
需要が少ない低負荷時には、タービン負荷の減少に対応
してボイラ側で圧力を下げた低圧の主蒸気を蒸気加減弁
を経て蒸気タービンに供給することが行なわれている。

昼間の高圧蒸気で運転する高負荷時（以下昼間の定格負
荷時と称す）と夜間の低圧蒸気で運転する低負荷時（以
下夜間の定格負荷時と称す）の違いを第４図の蒸気加減
弁の流量特性により説明する。

第４図は、蒸気加減弁が４つ設けられたプラントの蒸気
加減弁の流量特性を示す図であり、曲線Ａは昼間の定格
負荷時、曲線Ｂは夜間の定格負荷時、曲線Ｃは負荷変動
時における流量特性を示す。

また点イ、口、ハ、二は第１弁から第４弁までの各蒸気
加減弁の開き始めの位置を示し、点ホは各蒸気加減弁の
全開位置を示している。曲線Ａで示す昼間の定格負荷時
での運転位置α１は第２弁で制御が行なわれており、第
３、第４弁は仝閑のままである。また曲線Ｂで示す失色
の定格負荷時の低圧運転時での運転位置α２は、第４弁
で制御が行なわれており、蒸気加減弁はほぼ全開の状態
である。そして、各運転位置での主蒸気流量はほぼ一定
に保たれるように流量特性が決められており、この場合
定格主蒸気流量はＱｌに制御されている。このように主
蒸気の圧力値と蒸気加減弁の開度を制御することによっ
て、排気蒸気量が常に一定値に維持される。

第５図は従来の蒸気タービンにおける蒸気加減弁の制御
装置を示す図であって、蒸気タービンの起動から定格回
転数付近までの制御は起動装置１０によって行なわれる
。すなわち、起動装置１０が起動装置用モータ１１で駆
動されると、補助パイロット弁１２が開方向に作動され
制御油が補助パイロット弁１２のボート１２ａからポー
ト１２ｂへと流れ、調速機回転パイロット弁１３の入口
ポート１３ａに供給される。このとき蒸気タービンの回
転数は０であるため調速機１４の作用により調速機回転
パイロット弁１３の弁体は図において上方に位置してお
り、上記入口ボート１３ａが出口ボート１３ｂに連通し
ている。したがって、上記入口ポート１３ａに供給され
た制御油が出口ポート１３ｂを経て速度リレー１５のピ
ストン下部室１７ａへ供給される。

これによって、速度リレー１５のピストンロッドが上昇
し、上部レバーａ１が押し上げられ、リンクｂ　ルバー
ａ２、トルクシャフトｃ１、しバーａ３、リングｂ２お
よびレバーａ４を介して蒸気加減弁油筒パイロット弁１
６の弁体が押し下げられる。したがって、ポート１６ａ
がボート１６ｂに連通し、制御油が蒸気加減弁油筒１７
のピストン下部室１７ａに供給され、これによってその
ピストンロッド１７ｂ、）ルクシャフトｃ２を介して蒸
気加減弁３が開方向に制御される。

一方、上記ピストンロッド１７ｂの動きはレバａ４を介
して蒸気加減弁油筒パイロット弁１６にフィードバック
される。また速度リレー１５の動きは、レバーａ５、ト
ルクシャフトｃ３、レバーａ６、および一端が前記起動
装置１０に連結されたレバーａ７を介して補助パイロッ
ト弁１２にフィードバックされ、さらに上記トルクシャ
フトＣレバーａ８、リンクｂ３、レバーａ９、す３　ゝ ンクｂ　　レバーａ１０を介して調速機回転パイロ４　
ゝ ット弁１３のスリーブ１３ｃにフィードバックされる。

このようにして、蒸気加減弁３が所定開度に達しタービ
ンの回転数が定格回転数に達すると、調速様回転パイロ
ット弁１３の弁体が調速機１４の作用により下降し、入
口ポート１３ａが閉塞され、速度リレー１５への制御油
の供給が止まり、蒸気加減弁３が所定開度に制御される
。

上記定格回転数から定格負荷までの制御は、起動装置１
０を全開にした後同期装置１８により行なわれる。すな
わち、上記同期装置１８が同期装置駆動用モータ１９に
より作動されると、レバーａ　１リンクｂ５、レバーａ
ｌｏを介して調速機回転パイロット弁１３のスリーブ１
３ｃが押し下げられ、入口ポート１３ａが出口ポート１
３ｂに連通され、制御油が再び速度リレー１５のピスト
ン下部室１５ａに供給され、前述と同様にして蒸気加減
弁３が開方向に制御される。

ところで、上述の如き蒸気タービンの制御系は、一般に
知られているように、定格負荷から無負荷にしたときの
速度変化すなわち整定速度調定率は定格速度の３〜５％
に設定されており、これは調速様回転パイロット弁１３
と蒸気加減弁３との間のレバー比によって決定される。

一方、昼間の定格負荷時の運転位置α１で運転中に負荷
遮断が発生すると、第４図に示すように昼間の無負荷時
の運転位置β１まで蒸気加減弁３の開度が変化する。こ
の時の蒸気加減弁開度の変化量はθ１である。そして、
このときのタービン整定回転数が約１０５％となるよう
に整定速度調定率が５％に調整しである。これに対し、
夜間の定格負荷時の運転位置α２に移行した状態での運
転中に負荷遮断が発生すると、夜間の無負荷時の運転位
置β２まで蒸気加減弁３の開度は変化する。

すなわち、この時の蒸気加減弁開度の変化量はθ２とな
る。しかして、昼間と夜間とでは、負荷遮断時の蒸気加
減弁の開度の変化量はθ１か　らθ２へ約３倍程度大き
く変化することになる。したがって、整定速度調停率は
変化量θ１の時を５％に調整しているために夜間の蒸気
加減弁開度の変化量θ２の時の整定速度調定率は約３倍
の１５％になる。

（発明が解決しようとする課題） このように、昼間と夜間の二種類の高負荷運転、低負荷
運転で排気蒸気量を一定にすることができるようにした
蒸気タービンの制御装置において、昼間の運転で整定速
度調定率を５％に調整した場合、調速様回転パイロット
弁と蒸気加減弁との間のレバー比が一定であるため、夜
間の運転状態では整定速度調定率が約３倍の１５％とな
る。したがって夜間の定格負荷運転中に負荷遮断が発生
すると、タービンの整定回転数が約１１５％となり、タ
ービンのオーバスピードが非常調速機の設定面転数１１
０％を大きく上まわり、非常調速機が動作してタービン
トリップに至るという問題がある。

また負荷変更時において蒸気加減弁開度の変化量θ３が
大きい場合も同様である。

本発明はこのよう点に鑑み、常に排気蒸気量を一定に保
つ状態で、タービンの負荷が変動しても、昼間と夜間の
異なる定格負荷運転で常に整定速度調定率を一定に保つ
ことができるような蒸気タービンの制御装置を得ること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、負荷に対応して主蒸気圧力を変化させて変圧
運転を行なわせることができるとともに、排気蒸気量を
一定にすることができるようにした蒸気タービンの制御
装置において、同期装置によって作動制御される調速様
回転パイロット弁のスリーブへの復元機構におけるレバ
ー系に、移動支点を設けるとともに、この移動支点をレ
バーの長手方向に沿って移動させる支点移動装置と、そ
の移動支点の位置を検出する位置検出器と、主蒸気圧力
の圧力信号に応じて、整定速度調定率を一定にする移動
支点を位置を演算する関数演算器と、この関数演算器の
演算信号と前記位置検出器の検出信号との偏差信号によ
って前記支点移動装置に制御信号を出力するコントロー
ラとを有することを特徴とする。

（作　用） 昼間運転から夜間運転に移行すべく、主蒸気圧力を変化
させると、その主蒸気圧力の変化に応じて関数演算器に
より整定速度調定率を一定にする移動支点の位置が演算
され、それが移動支点の位置と比較され、その偏差信号
によって支点移動装置が作動され、レバー系の移動支点
の位置が移動され、整定速度調定率が変圧運転中におい
て常に一定になるように調整される。

（実施例） 以下、本発明を第１図および第２図を参照して説明する
。なお、第５図と同一部分には同一符号を付しその詳細
な説明は省略する。

第１図において、調速機回転パイロット弁１３のスリー
ブ１３ｃへの復元機構のレバー系におけるレバーａ９は
、支点位置制御装置２０によってその位置が移動制御さ
れる移動支点２１により支承されている。

第２図は上記レバーａ９および支点位置制御装置２０部
の拡大説明図であって、レバーａ９にはその中央部に長
手軸線方向の長溝２２が形成されており、この長溝２２
には移動支点２１の上端部に設けられたビン２３が係合
され、上記移動支点２１が上記レバーａ９に沿って移動
可能としである。また、上記レバーａ９の一端はリング
ｂ３に枢着されており、他端は調速機回転パイロット弁
１３のスリーブ１３ｃに連結されたレバーａ１ｏの一端
に連結されたリンクｂ４の下端に枢着されている。上記
レバーａ９とリングｂ４とを連結する連結ビン２４は、
レバーａ９とほぼ直交する方向に立設されたガイド２５
の軸線方向に延びる長溝２６に係合され、上記レバーａ
９が左右に動かないようにしである。

前記移動支点２１の下部は、軸受２７によって軸支され
た駆動ねじ軸２８に螺合されており、その駆動ねじ軸２
８の一端部には歯車２つが固着され、その歯車２９には
モータ３０によって駆動される駆動歯車３１が噛合され
ている。

また、移動支店２１は連杆３２を介して支点位置検出装
置３３に接続されており、その支点位置検出装置３３に
よって検出された移動支点の位置信号が、復調器３４を
介してコントローラ３５１；入力されるようにしである
。

一方ボイラ１で発生した主蒸気を蒸気タービン４に供給
する主蒸気管３６には、主蒸気止め弁２の上流側に圧力
検出器３７が接続されており、その圧力検出器３７によ
って検出された圧力信号は関数演算器３８に入力され、
そこで上記圧力に対応する整定速度調定率が５％になる
ような移動支点の位置を演算して出力するようにしであ
る。すなわち、この主蒸気タービンにおいては、蒸気加
減弁の開度は第４図に示したように主蒸気圧力の変化に
従って変化し、この主蒸気圧力と蒸気加減弁の開度変化
量は関数関係にある。したがって、蒸気加減弁の開度変
化量に依存する整定速度調定率を５％と一定とすれば、
整定速度調定率はレバー比で決定されるために、主蒸気
圧力の値とこのレバー比を決定する移動支点２１の位置
も関数関係にある。そこで、蒸気関数演算器３８におい
ては、上記関数関係をもとに、整定速度調定率が５％に
なるような移動支点位置を主蒸気圧力に対応して演算し
て出力するようにしである。そこや、上記関数演算器３
８で演算された位置設定信号が、前記コントローラ３５
に入力され、そこで移動支点の位置信号と比較され、そ
の偏差信号によってモータ３０が駆動制御されるように
しである。

しかして、電力＝要の多い昼間の定格負荷運転時には、
移動支点２１は実線位置に固定され、レバーａ９はビン
２３を中心として揺動制御される。

この場合、上記移動支点の位置は、前述のように整定速
度調定率が５％になるように設定されている。なお、こ
の場合、蒸気加減弁の開度が制御されるとき、レバーａ
９がビン２３を中心として揺動するとともに連結ピン２
４が長溝２６に沿って移動するので、レバーａ９は若干
図において左方に移動するが、この左方への移動成分は
長溝２２の端部とビン２３との間隙Ｗで吸収される。

そこで、昼間から夜間の運転への切換えに際して主蒸気
圧力が低下されると、その主蒸気圧力の低下に応じて関
数演算器３８において、その圧力に対応する移動支点２
１の位置が演算され、その算出信号と移動支点の位置信
号とがコントローラ３５によって比較され、その偏差信
号がモータ３０に人力される。したがって、上記モータ
３０が回転駆動され駆動歯車３１および歯車２９を介し
て駆動ねじ軸２８が回転し、その回転によって移動支点
２１が第２図の点線位置に移動され、その位置でレバー
ａ９が支持されるようになる。

しかして、レバーａ９のレバー比が変化され、夜間の定
格負荷時における負荷遮断時の蒸気加減弁開度が変化量
θ２だけ変化した場合でも、整定速度調定率が５％とな
り負荷遮断後のタービン整定回転数は昼間と同材に約１
０５％となる。

また、上述のように圧力変化中においても、その都度の
その圧力に応じて移動支点が最適位置に移動されるので
、この期間中においても常に整定速度調定率が５％に保
持される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては調速様回転パイ
ロット弁への復元機構のレバーに移動支点を設け、主蒸
気圧力に応じてその支点位置を変えるようにしたので、
昼間と夜間およびその途中全ての変圧運転中において、
負荷遮断時の蒸気加減弁開度の変化量に対応してレバー
比が変わり、整定速度調定率を一定にすることができる
。したがって、これらの運転状態から負６Ｉ遮断が生じ
た場合でもタービンがオーバースピードとなることを未
然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービンの制御装置の一実施例を
示す系統図、第２図は第１図の支点移動装置の拡大説明
図、第３図は一般的な蒸気タービンプラントの系統図、
第４図は変圧運転時における蒸気加減弁の流量特性を示
す図、第５図は従来の蒸気タービンの制御装置の系統図
である。 ３・・・蒸気加減弁、１０・・・起動装置、１２・・・
補助パイロット弁、１３・・・調速様回転パイロット弁
、１４・・・調速機、１５・・・速度リレー、１６・・
・蒸気加減弁油筒パイロット弁、１７・・・蒸気加減弁
油筒、１８・・・同期装置、２０・・・支点位置制御装
置、２１・・・移動支点、２２・・・長溝、２３・・・
ビン、２４・・・連結ピン、２５・・・ガイド、２８・
・・駆動ねじ輔、３０・・・モータ、３３・・・支点位
置検出装置、３５・・・コントローラ、３７・・・圧力
検出器、３８・・・関数演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　負荷に対応して主蒸気圧力を変化させて変圧運転を行
   なわせることができるととももに、排気蒸気量を一定に
   することができるようにした蒸気タービンの制御装置に
   おいて、同期装置によって作動制御される調速機回転パ
   イロット弁のスリーブへの復元機構におけるレバー系に
   、移動支点を設けるとともに、この移動支点をレバーの
   長手方向に沿って移動させる支点移動装置と、その移動
   支点の位置を検出する位置検出器と、主蒸気圧力の圧力
   信号に応じて、整定速度調定率を一定にする移動支点の
   位置を演算する関数演算器と、この関数演算器の演算信
   号と前記位置検出器の検出信号との偏差信号によって前
   記支点移動装置に制御信号を出力するコントローラとを
   有することを特徴とする蒸気タービンの制御装置。