JPH02286803A - タービン制御装置 - Google Patents

タービン制御装置

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JPH02286803A
JPH02286803A JP10584989A JP10584989A JPH02286803A JP H02286803 A JPH02286803 A JP H02286803A JP 10584989 A JP10584989 A JP 10584989A JP 10584989 A JP10584989 A JP 10584989A JP H02286803 A JPH02286803 A JP H02286803A
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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、蒸気系統にインタセプト弁およびバイパス弁
を設け、バイパス運転時にはインタセプト弁を主蒸気加
減弁流量に比例した流量比例制御するとともに、バイパ
ス運転を終了するとタービン速度および負荷設定信号に
基づいてインタセプト弁を調速制御するタービン制御装
置に関する。
(従来の技術) 一般に、汽力発電システムでは、ボイラによって発生し
た高温高圧の蒸気をタービンに送り込んでタービンを回
転し、その回転トルクで発電機を駆動することで電力を
発生している。また、タービンを回転する仕事を終えた
蒸気は、復水器で水に戻される。
このような汽力発電システムにおいて、発電機出力が系
統側に接続されて負荷運転が行なわれているとき、何ら
かの原因で発電機を系統に接続する発電機遮断器が関す
ると、タービンを定格運転数運転に移行するか、あるい
は、停止する。
したがって、このような事態が発生すると、タービンに
供給される蒸気流量が急激に変化し、それにより、ボイ
ラを安定に制御することができなくなって、プラントが
停止する。
このようにして、プラントが一旦停止すると、プラント
を再起動するときに要する時間が大きいので5発電機出
力を系統に再接続するまでに要する時間が長くなる。
この負荷運転中の発電機遮断器開後のプラント再起動に
要する時間を短縮する方法の1つに、タービンバイパス
運転法がある。
第3図は、タービンバイパス運転法を行なう汽力発電シ
ステムの一例を示している。
ボイラの過熱器1から発生された蒸気は、その一部が蒸
気加減弁2を介して高圧タービン3に供給されるととも
に、その他の蒸気は高圧タービンバイパス弁4を介して
直接高圧タービン3の蒸気出口に導かれる。
高圧タービン3に供給された蒸気により、高圧タービン
3が回転し、その仕事を終えた蒸気、および、高圧ター
ビンバイパス弁4を流れた蒸気は、合流してボイラ内に
ある再熱器5に導かれ、昇温されたのちに、その一部が
インタセプト弁6を介して中圧タービン7および低圧タ
ービン8に順次供給され、それぞれ中圧タービン7およ
び低圧タービン8を回転駆動したのちに、復水器9に導
かれて水に戻る。
また、再熱器5から流出する蒸気のうち、インタセプト
弁6に流入しない部分は、低圧タービンバイパス弁10
を介して直接復水器9に流入する。
このようにして、高圧タービン3、中圧タービン7、お
よび、低圧タービン8が回転し、それによって、発電機
11が駆動されて、発電機出力が得られる。
さて、このタービンバイパス運転法では、ボイラの発生
蒸気流量が、そのボイラを安定に運転できる最小の流量
よりも小さくならないように制御しており、発電機11
の駆動のために必要な蒸気流量がその最小の流量よりも
小さい場合には、その差分の流量に応じた蒸気を、高圧
タービンバイパス弁4および低圧タービンバイパス弁1
0を介して直接復水器9に流入させている。
すなわち、一般に、発電機出力とボイラ発生蒸気流量の
関係は、第4図(a)に直線LLで示したように、はぼ
比例関係にある。
一方、ボイラを安定に運転することができる最小の蒸気
流量を01とすると、その蒸気流量Qlよりもボイラ発
生蒸気流量を小さくすることができないから、蒸気流量
Qlに対応した発電機出力P1よりも発電機出力が小さ
い場合には、その発電機出力に対応した直線LL上の蒸
気流量と、蒸気流量Q1の差分の流量に対応した蒸気を
、高圧タービンバイパス弁4および低圧タービンバイパ
ス弁10を介して復水器9に直接流入させている。
また、タービンバイパス系統の容量は、蒸気流量Qlに
ほぼ一致するように設定されている。
発電機11を起動するときには、まず、過熱器1から蒸
気流量Qlの蒸気を発生させている状態で、蒸気加減弁
2を全開の状態から、発電機出力の設定値の上昇にとも
なって徐々に開けていくとともに、高圧タービンバイパ
ス弁4を全開の状態から、徐々に絞っていく。
このとき、蒸気加減弁2を通過する蒸気流量と、高圧タ
ービンバイパス弁4を通過する蒸気流量の和が蒸気流量
Qlになるように、高圧タービンバイパス弁4の開度が
制御される。
そして、例えば、発電機出力P2のときに高圧タービン
バイパス弁4が全開の状態になると、タービンバイパス
運転が終了する。
また、インタセプト弁6の流量制御は、次のようにして
行なわれる。なお、低圧タービンバイパス弁lOは、イ
ンタセプト弁6の蒸気流量と低圧り−ビンバイパス弁1
0の蒸気流量の和が、再熱器5から流出する蒸気流量に
等しくなるように、その流量制御が行なわれる。
すなわち、タービンバイパス系統を用いて、タービンの
調速運転を行なうとき、高圧タービンバイパス弁4を通
過して、蒸気が高圧タービン3の出口に導かれるため、
タービンバイパス系統を用いない場合に比べて、高圧タ
ービン3の出口圧力、すなわち、背圧が高くなり、それ
により、蒸気加減弁2を通過する蒸気流量が減少するの
で、蒸気加減弁2、高圧タービン3、および、蒸気加減
弁2と高圧タービン3の間の高圧配管系統が過熱される
。
この過熱を防止するために、タービンバイパス運転を行
なっているときには、インタセプト弁6の蒸気流量が、
蒸気加減弁2の蒸気流量よりも小さくなるように、イン
タセプト弁6を流量比制御している0例えば、蒸気加減
弁2の蒸気流量と、インタセプト弁6の蒸気流量の比が
、2:1に設定される。
一方、タービンバイパス運転を終了すると、インタセプ
ト弁6は、通常の調速制御を行なうようにその制御形態
が切り換えられる。
すなわち、タービンバイパス運転時には、インタセプト
弁6の開度は流量比制御に従った途中開度に設定されて
おり、タービンバイパス運転を終了すると、インタセプ
ト弁6の関度は調速制御のためにほぼ全開状態に設定さ
れる。
このようにして、タービンバイパス運転が終了した時点
でインタセプト弁6の制御形態が切り替えられ、その開
度が途中開度から全開に急変すると、発電機出力が急変
するために、この制御形態の切り替わりに際しては、イ
ンタセプト弁6の開度の変化率が一定値を超えないよう
に制御している。
このようなタービンバイパス運転を行なう場合の、制御
装置の従来例を第5図に示す。
発電機出力設定器15から出力される発電機出力設定信
号SOは、加算器16のプラス入力端に加えられており
、この加算器16のマイナス入力端には、発電機11の
出力を検出して得た発電機出力検出信号Doが加えられ
ている。
加算器16の出力信号は、出力偏差信号SF、とじて、
積分器からなる負荷設定器17に加えられ、この負荷設
定器17の出力信号は負荷設定信号SLとして加算器1
8の一方のプラス入力端に加えらるとともに、インタセ
プト弁調速制御器19に加えられている。
図示しない速度設定器から出力されるタービン速度設定
信号STは、加算器20のプラス入力端に加えられてお
り、この加算器20のマイナス入力端には、タービンの
速度を検出して得たタービン速度検出信号DTが加えら
れている。
この加算器20の出力信号は、タービン速度偏差信号T
Eとして、インタセプト弁調速制御器19に加えられる
とともに、速度調整ゲイン乗算器21を介して速度調整
ゲインが乗ぜられたのちに加算器18の他方のプラス入
力端に加えられている。
加算器18の出力信号は、蒸気加減弁流量指令信号CR
として、蒸気加減弁制御装置22およびインタセプト弁
流量比例制御器23に加えられている。
インタセプト弁調速制御器19は、負荷設定信号SLお
よびタービン速度偏差信号丁Eに基づいて、インタセプ
ト弁6の流量を調速制御するためのものであり、その調
速指令信号CCは、変化率制限器24、シーケンス制御
装置25、および、切換器26の一方の切換接続端26
aに加えられている。
蒸気加減弁制御袋[22は、蒸気加減弁流量指令信号C
Rに基づいて、蒸気加減弁2の開度を制御するためのも
のであり、その制御信号LSにより、蒸気加減弁2の開
度が制御される。
インタセプト弁流量比例制御器23は、蒸気加減弁流量
指令信号CRに基づいて、蒸気加減弁2の流量と一定の
比率になるようにインタセプト弁6の流量を設定する流
量設定信号CIを算出するものであり、その流量設定信
号CIは、切換器27の一方の切換接続端27aに加え
られるとともに、スイッチ28を介して変化率制限器2
4のトラッキング入力端に加えられている。
変化率制限器24は、トラッキング入力端に加えられて
いる信号値にその出力信号が追従するとともに、トラッ
キング入力端に加えられている信号が除去されると、そ
の時点での出力信号から入力信号の値に、一定範囲内の
変化率で、その出力信号を変化するものであり、その出
力信号は、シーケンス制御袋w25に加えられるととも
に、切換器27の他方の切換接続端27bに加えられて
いる。
シーケンス制御装置25は、インタセプト弁調速制御器
I9から出力される調速指令信号CC1変化率制限器2
4の出力信号、および、例えば、高圧タービンバイパス
弁3の開度等の他の要素からの信号に基づいて、起動時
のタービン制御を行なうものであり、このシーケンス制
御装置25によって、切換器26.27およびスイッチ
28の動作が制御される。
切換器27のコモン端子27cからの出力信号は、切換
器26の他方の切換接続端26bに加えられており、切
換器26のコモン端子26cからの出力信号は、インタ
セプト弁制御装!!29に加えられている。
インタセプト弁制御装置29は、切換器26より入力し
た信号に基づいて、インタセプト弁6の開度を制御する
ためのものであり、その制御信号LIにより、インタセ
プト弁6の開度が制御される6以上の構成で、発電機1
1の出力を上昇するとき、まず、タービンバイパス運転
を行なうために、シーケンス制御装置25は、切換器2
6.27をそれぞれ切換接続端26b、27a側に動作
するとともに、スイッチ28をオンする。
この状態で1発電機出力設定器15から出力される発電
機出力設定信号SOが所定の変化態様で上昇し、それに
より、加算器16から出力される負荷偏差信号SEは、
正符号の信号となり、負荷設定器17から出力される負
荷設定信号SLが徐々に増える。
一方、タービン回転数が定格回転速度に設定されるまで
は、加算器20より正符号のタービン速度偏差信号TE
が出力される。
したがって、加算器18から出力される蒸気加減弁流量
指令信号CRは、徐々に増大し、それによって、蒸気加
減弁2の流量が上昇する。また、インタセプト弁流量比
例制御器23は、蒸気加減弁2の流量に対してインタセ
プト弁6の流量が一定の比率となるように流量設定信号
CIを出力し、この流量設定信号CIは、切換器27お
よび切換器26を順次弁してインタセプト弁制御装置2
9に加えられるとともに、スイッチ28を介して変化率
制限@24に加えられる。
これにより、蒸気加減弁2の流量の上昇に伴って、イン
タセプト弁6の開度が増大してその流量が上昇する。
また、そのときにインタセプト弁流量比例制御$23か
ら出力される流量設定信号CIに、変化率制限器24の
出力信号がトラッキングしている。一方では、インタセ
プト弁調速制御器19により、タービン速度偏差信号T
Eと負荷設定信号SLに基づいて調速指令信号CCが演
算されて出力されている。
このようにして、タービンバイパス運転を行なうと、上
述したように、徐々に高圧タービンバイ。
バス弁3が閉じていき、発電機出力がP2になった時点
で高圧タービンバイパス弁3が全閉する。
これにより、タービンバイパス運転が終了したので、シ
ーケンス制御装置25は、インタセプト弁6の制御動作
を調速制御に切り替える準備のために、切換器27を切
換接続端27b側に切換動作するとともに、スイッチ2
8をオフする。
これにより、変化率制限器24の出力信号が、切換@2
1,26を介してインタセプト弁制御装置29に加えら
れる。
変化率制限器24の出力信号は、スイッチ28がオフさ
れた直後には、インタセプト弁流量比例制御器23から
出力される流量設定信号CIと同一値であり、それ時点
から、インタセプト弁調速制御器19から出力されてい
る調速指令信号CCまで一定範囲内の変化率で変化して
いく。
また、変化率制限器24の出力値が調速指令信号CCま
で変化する時点では、調速指令信号CCは、インタセプ
ト弁6をほぼ全開する信号値に変化しているので、イン
タセプト弁6の開度は、タービンバイパス運転終了時点
の途中開度から全開まで徐々に変化する。
そして、変化率制限器24の出力信号が調速指令信号C
Cに一致する状態になると、制御切換準備期間が終了す
るので、シーケンス制御装置25は、切換器26を切換
接続端26a側に切換動作する。
これにより、それ以降は、インタセプト弁調速制御器1
9から出力される調速指令信号CCにより。
インタセプト弁6が調速制御される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来装置には、次のような不
都合を生じていた。
すなわち、一般に、変化率制限器24における変化率の
制限値は1発電機出力設定器15が行なう負荷上昇に対
応して、インタセプト弁6の流量制御による負荷上昇の
傾きが小さくなるように設定されている。
したがって、例えば、インタセプト弁6の開度が全開に
なる時点では1発電機出力設定器15による発電機出力
がPlよりも大きいP3まで変化しており(第4図(b
)参照)、シたがって、発電機出力がPlからP3まで
変化するときのインタセプト弁6の開度が全開でないた
めに、再熱器5から流出した蒸気が低圧タービンバイパ
ス弁10を介して復水器9に流出する。
このために、発電機出力設定器15の発電機出力設定信
号SOに一致するように、発1!fillの出力を制御
するためには、低圧タービンバイパス弁10を通過する
分の流量AS(第4図(b)参照)だけボイラより蒸気
を余分に発生する必要があり、プラント効率が悪化する
という不都合を生じていた。
また、このように、過剰な蒸気流量を発生するために、
ボイラ側の制御系に悪影響を与えるという不都合も生じ
ていた。
本発明は、このような従来装置の課題を解決し、プラン
ト効率を改善できるとともに、ボイラ制御に外乱を与え
ないようにしたタービン制御装置を提供することを目的
としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は1発電機出力偏差信号に基づいてインタセプト
弁による負荷制御を行なうためのインタセプト弁負荷制
御器と、バイパス運転時にはインタセプト弁流量比制御
器の出力信号にインタセプト弁負荷制御器の出力信号を
追従させ、バイパス運転終了時にはインタセプト弁負荷
制御器の追従動作を停止するとともに主蒸気加減弁の開
度を保持し、インタセプト弁流量比制御器の出方信号か
らインタセプト弁負荷制御器の出力信号にインタセプト
弁の制御信号を切り換え、このインタセプト弁負荷制御
器の出力信号がインタセプト弁調速制御器の出力信号に
一致した時点で、インタセプト弁負荷制御器の出力信号
からインタセプト弁調速制御器の出力信号にインタセプ
ト弁の制御信号を切り換える制御手段を備えたものであ
る。
(作用) したがって、インタセプト弁の制御を流量比例制御から
調速制御に切り替えるときに、インタセプト弁が全開に
なるまでの間は、蒸気加減弁の開度を一定に保持した状
態で、インタセプト弁のみで負荷制御を行なうために、
蒸気流量を一定にすることができ、プラント効率が向上
するとともに、ボイラ制御に悪影響を与えることがない
。
(実施例) 以下、添付図面を参照しながら1本発明の実施例を詳細
に説明する。
第1図は、本発明の一実施例にかかるタービン制御装置
を示している。なお、同図において、第5図と同一部分
および相当する部分には、同一符号を付している。
加算器16から出力される負荷偏差信号SEは、インタ
セプト弁負荷制御器30に加えられるとともに、スイッ
チ31を介して負荷設定器17に加えられている。
インタセプト弁流量比例制御器23から出力される流量
設定信号CIは、スイッチ28を介してインタセプト弁
負荷制御器30のトラッキング入力端に加えられている
。
インタセプト弁負荷制御器30は、負荷偏差信号SEを
積分する積分器から構成されており、トラッキング入力
端に信号が加えられているときには、出力信号の値はそ
の信号値に追従している。そして、トラッキング入力端
に信号が加えられなくなると、その時点での出力信号を
開始値として、負荷偏差信号SHの積分動作を開始する
。このインクセプト弁負荷制御器30の出力信号は、シ
ーケンス制御装置25、および、切換器27の切換接続
端27bに加えられている。
以上の構成で、発電機11の出力を上昇するとき、まず
、タービンバイパス運転を行なうために、シーケンス制
御装置25は、切換器26.27をそれぞれ切換接続端
26b 、 27a側に動作するとともに、スイッチ2
8.31をそれぞれオンする。
この状態で、発電機出力設定器15から出力される発電
機出力設定信号SOが所定の変化態様で上昇し、それに
より、加算器16から出力される負荷偏差信号SEは、
正符号の信号となり、スイッチ31を介して負荷設定器
17に加えられるので、負荷設定器17から出力される
負荷設定信号SLが徐々に増える。
一方、タービン回転数が定格回転速度に設定されるまで
は、加算器20より正符号のタービン速度偏差信号TE
が出力される。
したがって、加算器18から出力される蒸気加減弁流量
指令信号CRは、徐々に増大し、それによって、蒸気加
減弁2の流量が上昇する。また、インタセプト弁流量比
例制御器23は、蒸気加減弁2の流量に対してインタセ
プト弁6の流量が一定の比率となるように流量設定信号
CIを出力し、この流量設定信号CIは、切換器27お
よび切換器26を順次弁してインタセプト弁制御装置2
9に加えられるとともに、スイッチ28を介してインタ
セプト弁負荷制御器30に加えられる。
これにより、蒸気加減弁2の流量の上昇に伴って、イン
タセプト弁6の開度が増大してその流量が上昇する(第
2図(a)−(e)参照)。
また、そのときにインタセプト弁流量比例制御器23か
ら出力される流量設定信号CIに、インタセプト弁負荷
制御器30の出力信号がトラッキングしている。一方で
は、インタセプト弁調速制御′1i119により、ター
ビン速度偏差信号TEと負荷設定信号SLに基づいて調
速指令信号CCが演算されて出力されている。
このようにして、タービンバイパス運転を行なうと、上
述したように、徐々に高圧タービンバイパス弁3が閉じ
ていき、発電機出力がP2になった時点で高圧タービン
バイパス弁3が全閉する。
これにより、タービンバイパス運転が終了したので、シ
ーケンス制御装置25は、インタセプト弁6の制御動作
を調速制御に切り替える準備のために、切換器27を切
換接続端27b側に切換動作するとともに、スイッチ2
8.31をオフする。
これにより、負荷設定器17には負荷偏差信号SEが加
えられなくなって負荷設定信号SLの値がその時点の値
に保持され、また、このときには、タービン速度がほぼ
定格回転速度に一致しているので、加算器18より出力
される流量設定信号CRがその時点の値にほぼ保持され
る。したがって、蒸気加減弁2の蒸気流量は、はぼター
ビンバイパス運転終了時の値に保持される。
また、インタセプト弁負荷制御WII30の出力信号が
、切換器27.26を介してインタセプト弁制御装置2
9に加えられる。
インタセプト弁負荷制御器30の出力信号は、スイッチ
28がオフされた直後には、インタセプト弁流量比例制
御器23から出力される流量設定信号crと同一値であ
り、それ時点から、そのときの出力信号の値を開始値と
して、負荷偏差信号SEを積分した値に変化していく。
したがって、インタセプト弁6の開度は、タービンバイ
パス運転終了時点では、その時点での流量比制御に対応
した途中開度に設定され、それ以降は、負荷偏差信号S
Eを零に変化する方向に制御される。
このときには、負荷偏差信号SEが正の符号になってい
るので、インタセプト弁負荷制御器30の出力信号は、
インタセプト弁6の蒸気流量を増大する方向に制御し、
それにより、インタセプト弁6の開度は、タービンバイ
パス運転終了時点の途中開度から、全開方向に徐々に変
化する。
一方、インタセプト弁調速制御器19の調速指令信号C
Cは、インタセプト弁負荷制御器30の出力信号がイン
タセプト弁6を全開にする値に変化するまでには、イン
タセプト弁6をほぼ全開する信号値に変化している。
そこで、シーケンス制御装置25は、インタセプト弁負
荷制御器30の出力信号が調速指令信号CCに一致する
状態になると、すなわち、インタセプト弁6が全開にな
った時点で、制御切換準備期間が終了したと判断して、
切換器26を切換接続端26a側に切換動作するととも
に、スイッチ3Iをオンする。
これにより、それ以降は、インタセプト弁調速制御器1
9から出力される調速指令信号CCにより、インタセプ
ト弁6が調速制御されるとともに、負荷設定器17の積
分動作が再開されて、蒸気加減弁2による負荷制御が再
開される。
このようにして、本実施例では、タービンバイパス運転
中は、蒸気加減弁2および流量比制御されているインタ
セプト弁6により負荷制御を行ない、タービンバイパス
運転を終了すると、その時点での蒸気加減弁2の開度を
保持するとともに、インタセプト弁6が全開状態になる
まで、インタセプト弁6により負荷制御を行ない、イン
タセプト弁6が全開になると、蒸気加減弁2の負荷制御
を再開するとともにインタセプト弁6を調速制御に移行
している。すなわち、この場合には、第2図(a)の発
電機出力P1の状態で、インタセプト弁6が全開となる
。
したがって、インタセプト弁6の開度が途中開度から全
開にまで変化する期間では、蒸気加減弁2の開度を保持
してインタセプト弁6のみによる負荷制御を行なってい
るので、ボイラから発生する蒸気を有効に使用して負荷
制御を行なうことができる。
これにより、プラント効率が向上するとともに。
ボイラの制御に外乱を与えることが防止される。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、タービンバイパ
ス運転を終了すると、その時点で蒸気加減弁の開度を保
持するとともにインタセプト弁により負荷制御を行ない
、インタセプト弁が全開になった時点で、蒸気加減弁に
よる負荷制御を再開しているので、インタセプト弁の開
度が途中開度から全開に移行する状態における蒸気使用
状況が良好となり、プラント効率が向上する。また、ボ
イラ制御に与える外乱を大幅に抑制できるという効果を
得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にかかるタービン制御装置を
示すブロック図、第2図は第1図の装置の動作を説明す
るための波形図、第3図はタービンバイパス系統を備え
たタービン系統の一例を示す概略構成図、第4図(a)
は負荷制御の理想的な態様を示すグラフ図、同図(b)
は従来装置の問題を説明するためのグラフ図、第5図は
従来装置の一例を示すブロック図である。 17・・・負荷設定器、25・・・シーケンス制御装置
。 30・・・インタセプト弁負荷制御器、31・・・スイ
ッチ。 第 図 の O

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 蒸気系統にインタセプト弁およびバイパス弁を設け、バ
    イパス運転時にはインタセプト弁を主蒸気加減弁流量に
    比例した流量比例制御するインタセプト弁流量比制御器
    と、バイパス運転を終了するとタービン速度および負荷
    設定信号に基づいてインタセプト弁を調速制御するイン
    タセプト弁調速制御器を備えたタービン制御装置におい
    て、発電機出力偏差信号に基づいてインタセプト弁によ
    る負荷制御を行なうためのインタセプト弁負荷制御器と
    、バイパス運転時には前記インタセプト弁流量比制御器
    の出力信号に前記インタセプト弁負荷制御器の出力信号
    を追従させ、バイパス運転終了時には前記インタセプト
    弁負荷制御器の追従動作を停止するとともに主蒸気加減
    弁の開度を保持し、前記インタセプト弁流量比制御器の
    出力信号から前記インタセプト弁負荷制御器の出力信号
    にインタセプト弁の制御信号を切り換え、このインタセ
    プト弁負荷制御器の出力信号が前記インタセプト弁調速
    制御器の出力信号に一致した時点で、前記インタセプト
    弁負荷制御器の出力信号から前記インタセプト弁調速制
    御器の出力信号にインタセプト弁の制御信号を切り換え
    る制御手段を備えたことを特徴とするタービン制御装置
    。
JP1105849A 1989-04-27 1989-04-27 タービン制御装置 Expired - Lifetime JP2558869B2 (ja)

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