JPH024762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン制御装置に係り、特に複数個
の弁を有するタービンの制御装置に関する。

一般に、タービンの制御装置は、速度制御部
と、弁開度制御部の２つの構成要素に大別するこ
とができる。

即ち、第１図に示すように、タービン制御装置
１は速度制御部２と、弁開度制御部３からなり、
速度制御部２には、速度指令ａが入力される。一
方、タービンの速度は、速度検出器５により検出
され、実速度信号ｂとして速度制御部２に入力さ
れる。速度制御部２は、速度指令ａと実速度信号
ｂとを比較演算し、両者を一致させるよう弁開度
指令ｃを弁開度制御部３に送る。他方、弁６の開
度は、弁開度検出器７により検出され、実開度信
号ｄとして弁開度制御部３に入力される。弁開度
制御部３は、弁開度指令ｃと実開度指令ｄとを比
較演算し、両者を一致させるよう開度調整信号ｅ
を弁駆動部８へ出力する。弁駆動部８は、前記開
度調整信号ｅに従つて弁開度を増減し、弁６によ
り、タービン４への流入蒸気流量を調整する。こ
れにより、タービン４は、流入蒸気量と、実負荷
とに応じて加速または減速され、最後に双方のバ
ランスした状態で定常運転となる。

尚、図には弁６即ち蒸気加減制御弁は１個しか
示していないが、タービン制御における信頼性お
よび精度の向上等の理由から、通常、弁６は複数
個設けられる。

ところで、従来は、そのタービン制御装置１、
特にそのうち弁開度制御部３をアナログ演算増幅
器で構成し、かつ、複数の弁６に１対１に対応さ
せて弁開度制御部３を複数設けていたため、(イ)１
つの弁開度制御部３が故障するとその弁６は使用
不能となる。(ロ)弁６の機能点検のため定期的に瞬
時弁を開閉する弁テスト時に、相互補償機能がな
いため、速度変動を生じる。(ハ)温度変化等により
ドリフトが生じる等の不具合があつた。

そこで、出願人は、先に、このような不具合を
取り除き、しかも、最近の傾向である計算機を用
いたデイジタル処理にも適合し得る全デイジタル
式のタービン制御装置を提案した。

このタービン制御装置を第２図乃至第６図を参
照して今少し具体的に説明する。

第２図ａは、そのタービン制御装置の弁開度制
御部３の構成図を示したもので、速度制御部２
は、デイジタル演算処理装置により構成されてい
る点を除いてアナログ式の速度制御部と同等のた
め省略してある。

この弁開度制御部３はｍ個のデイジタル演算処
理装置３１とｎ（ｎ≧ｍ）個の加算回路３２およ
びパワーアンプ３３とから成り、そのｍ個のデイ
ジタル演算処理装置３１には速度制御部２から弁
開度指令ｃが入力される。一方、ｎ個の弁６はそ
れぞれ弁駆動部８および弁開度検出部７を有し、
弁開度制御部３から開度調整信号ei（ｉ＝１〜ｎ）
を受けて弁開度を調整し、弁開度検出器７より実
開度信号di（ｉ＝１〜ｎ）をデイジタル演算処理
装置３１に送つている。

各デジタル演算処理装置３１は、それぞれ第２
図ｂに示すように構成されている。即ち、各弁開
度検出部７から送出される弁実開度信号d_iは、加
算器３１１で加算後、演算回路３１２にて１／ｎ
され、総ての弁開度を考慮して平均化された１つ
の弁についての実開度信号_o 〓ⁱ⁼¹ d_i／ｎに変換され
る。次いで、この実開度信号は比較器３１３で弁
開度指令Ｃと比較されて偏差が算出される。この
ときの弁開度指令Ｃは、速度制御部２より総合弁
開度指令が平均化された個々の弁開度指令として
それぞれデイジタル演算処理装置３１に与えられ
る。比較器３１３からの偏差は積分器３１４で積
分されたのち、加算器３１５で弁開度指令Ｃに加
算され、補正弁開度指令C′が算出される。即ち、
速度制御部２より与えらる個々の弁開度指令Ｃ
は、総ての弁開度を考慮した平均弁開度と比較さ
れ、その偏差分を解消するため、その偏差分を積
分した値が補正値として加算されて補正弁開度指
令C′が算出される。次いで、この補正弁開度指令
信号C′は、各比較器３１６で個々の実弁開度信号
d_i（_i＝１〜ｎ）と比較され、その偏差は開度調整
指令信号fji（ｉ＝１〜ｎ）としてそれぞれの加算
回路３２に出力される。

各デイジタル演算処理装置３１は、周期Ｔ毎に
起動されて、上記演算処理を実行し、順次開度調
整指令信号fji（ｊ＝１〜ｍ，ｉ＝１〜ｎ）を出力
する。例えば、ｊ番目のデイジタル演算処理装置
３１が起動されると、第３図のフローチヤートで
示す如く、そのデイジタル演算処理装置３１は弁
開度指令ｃと実開度信号diを順番に読み込み、ｎ
個の弁の総合計開度を考慮しつつ、順次、開度調
整指令fjiを演算、更新して行く。ｎ個の開度調
整指令fjiの更新が全て終了すると、ｊ番目での
処理は終了となり、次はｊ＋１番目のデイジタル
演算処理装置３１が起動される。このような演算
処理が各デイジタル演算処理装置３１毎に行わ
れ、時間Ｔを経過すると、再びｊ番目のデイジタ
ル演算処理装置３１が起動される。この間、開度
調整指令fjiは一定に保持される。また、このよ
うにして、各デイジタル演算処理装置３１から出
力されるｎ個の開度調整指令fjiはそれぞれｎ個
の加算回路３２に入力される。

各加算回路３２は、ｍ個のデイジタル演算処理
装置３１から出力されるｍ個の開度調整指令fji
を加算平均即ち（_o 〓ⁱ⁼¹ fji／ｍ）して開度調整指令fi
を出力する。例えば、ｉ番目の加算回路３２に
は、第４図に示す如く、ｍ個のデイジタル演算処
理装置３１から出力されるｍ個の開度調整指令
fjiが入力する。このとき、各開度調整指令fjiは、
各デイジタル演算処理装置３１の演算周期がＴで
デイジタル演算処理装置３１はｍ個あるため、
Ｔ／ｍ毎に入力することになる。この開度調整信
号fjiは１／ｍされて、それまでの開度調整信号fi
に加算される。この結果、その開度調整信号fiは
図示の如くＴ／ｍなる周期で順次更新されてい
く。

このようにして、各加算回路３２から出力され
る開度調整信号fiは、各パワーアンプ３３で増幅
され、開度調整信号eiとして各弁駆動部８に入力
し、各弁６の開度を調整することにより、タービ
ンの制御が行われる。

従つて、上記構成によれば、前述した従来装置
の不具合を取り除いた全デイジタル式のタービン
制御装置が得られることになる。

ところが、上記構成では、速応性の面で満足い
かない問題点があつた。

即ち、弁開度指令ｃとしてステツプ信号を入力
した場合の第２図における実開度信号di（ｉ＝１
〜ｎ）の応答diaと、第５図に示す如く第２図に
おける１つの制御グループを取り出し、開度調整
指令ｆの更新周期がＴである場合の実開度信号ｄ
の応答disとを比較したところ、第６図に示す如
き結果が得られた。

この第６図の結果から明らかなように、第２図
の構成における応答diaは開度調整指令fiの更新
周期がＴ／ｍであるにもかかわらず、開度調整指
令ｆの更新周期がＴである第６図に示した一重系
の弁開度制御部３の応答disよりも振動的、かつ、
整定時間が長くなつている。

この現象は次のように説明できる。

即ち、第２図の場合、弁開度制御部３は、加算
回路３２を使つてｍ個の開度調整指令fjiから開
度調整指令fiを作成しているため、個々の開度調
整指令fjiは、その信号更新時に最大でも開度調
整指令fiの最大信号レベルの１／ｍの補償効果し
か持つておらず、かつ、更新されない他の開度調
整指令fjiが全てオフセツトとなることがこの現
象の原因である。

従つて、ｍが大きくなるほど、第２図の場合、
応答diaが悪くなる問題点があつた。

本発明は、先に提案したタービン制御装置を更
に改良して、極めて応答性が良く、信頼性の高い
全デイジタル式のタービン制御装置を提供するこ
とを目的とする。

この目的を達成するため、本発明は、先に提案
したタービン制御装置における加算回路に代えて
切換回路を用い、各デイジタル演算処理装置で開
度調整指令が演算され、更新される毎に、それを
そのまま増幅して弁駆動信号とすることにより、
他のデイジタル演算処理装置の出力の影響を除く
ようにしたことを特徴とする。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

第７図は、本発明の一実施例を示すタービン制
御装置の要部構成図で、第２図と同一符号は同一
又は相当部分を示し、速度制御部２は第２図と同
じ理由により省略してある。

図の構成で、第２図と異なる点は、加算回路３
２の代りに切換回路３４を設けた点である。

この切換回路３４は、ｍ個のデイジタル演算処
理装置３１からｍ個の開度調整信号fjiとｍ個の
切換要求信号gjiを受け、その切換要求信号gjiに
従い、更新されたばかりの開度調整指令fjiを選
択し、これを開度調整指令fiとしてパワーアンプ
３３に出力する。

即ち、各デイジタル演算処理装置３１は、第２
図の場合と同様、第８図のフローチヤートで示す
如く、入力する弁開度指令ｃ、実開度信号diに基
づき開度調整指令fjiを演算して更新するが、開
度調整指令fji更新後に切換要求信号gjiを出力す
る。この結果、１番目の切換回路３４には、第９
図に示す如く、Ｔ／ｍ毎に各デイジタル演算処理
装置３１から出力される開度調整指令fjiと切換
要求信号gjiが入力される。この切換要求信号gji
により、開度調整指令fjiが切換えられ、そのま
ま開度調整指令fiとしてパワーアンプ３３に出力
される。従つて、第２図の場合には、例えば、弁
開度指令ｃが変化しても、１つの開度調整指令
fjiは開度調整指令fiに対して１／ｍの補償効果し
か及ぼさなかつたのに対し、本実施例の場合に
は、100％の補償効果を与え、制御演算周期Ｔ／
ｍの制御をしているのと等価の結果が得られる。
つまり、開度調整指令fjiと開度調整指令fiの信号
レベルは同等であり、あるＴ／ｍ時間内において
は唯一の開度調整指令fjiが選択されているから、
第２図の場合のように他の開度調整指令からオフ
セツトの影響を受けることがなくなる。

ここで、弁開度指令ｃとしてステツプ信号を入
力し、第６図の一重系の弁開度制御部３で開度調
整指令ｆの更新周期がＴである場合の実開度信号
ｄの応答disと、本実施例での実開度信号diの応
答dieとを比較したところ、第８図に示す結果が
得られた。

この結果から判るように、本実施例の応答die
は、オーバーシユートの少ない点、整定時間が短
い点においても、応答disに比べ格段に優れてい
ることがわかる。つまり、本実施例の応答dieは、
応答disが制御周期Ｔで制御を行つたのに対して、
Ｔ／ｍの制御周期で制御を行つた場合と同じ応答
となつている。従つて、本実施例では、適切な制
御周期Ｔ／ｍを設定することによつて、充分な速
応性を得ることができるようになる。

また、本実施例では、仮にデイジタル演算処理
装置３１のうち、１台が故障しても一般に故障し
たデイジタル演算処理装置３１からは切換要求信
号gjiが送られてこないため、故障した装置から
の開度調整指令fjiも無視され、たかだか正常な
デイジタル演算処理装置３１からの開度調整指令
fjiが2T／ｍの期間に渡つて開度調整指令fiとな
るだけで弁開度制御部３の制御特性上運転に支障
はない。

更に、切換要求信号gjiが出力されつ放しにな
るようなデイジタル演算処理装置３１の故障時に
おいても、切換要求信号gjiを監視し、これがあ
る一定時間以上継続した場合に、該当する故障し
たデイジタル演算処理装置３１からの開度調整指
令fjiの選択を不可とする切換回路３４の構成と
すれば、運転に全く支障はない。

また、弁テスト時の外乱に対しても弁開度制御
内で総合計開度管理を行つているため、速度に影
響を与えることなく速やかな補正が可能となる。

尚、上記実施例においては、簡単のため各デイ
ジタル演算処理装置３１がｎ個の開度調整指令を
演算するとしたが、特にｎ個全てを演算する必要
はなく、仮にｋ個（ｋ＜ｎ）の開度調整指令を計
算するとしてもよい。この場合、切換回路３４は
ｌ個（ｌ＜ｍ）の開度調整指令を受け、ｋ×ｍ＝
ｌ×ｎの関係を保つようにすればよい。ただし、
ｋとしては弁テスト時の補償に充分な冗長性を持
ち、また、ｌとしては故障時の制御周期が弁開度
制御に大きな影響を与えないより充分な冗長性を
持たせることが必要である。

以上述べたように、本発明によれば、使用する
デイジタル演算処理装置の性能とコストに応じた
構成が可能となり、制御上充分な速応性を有し、
簡潔な構成で信頼性の高い全デイジタル式のター
ビン制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービン制御装置の一般的な構成図、
第２図ａは出願人が先に提案したタービン制御装
置の要部構成図、第２図ｂはそのデイジタル演算
処理装置の詳細ブロツク図、第３図はその動作を
説明するためのフローチヤート、第４図はその動
作を説明するためのタイミングチヤート、第５図
はその一部の構成を取り出した一重系の弁開度制
御部の構成図、第６図はその応答特性を第５図と
の比較において表わした波形図、第７図は本発明
の一実施例を示すタービン制御装置の構成図、第
８図はその動作を説明するためのフローチヤー
ト、第９図はその動作を説明するためのタイミン
グチヤート、第１０図はその応答特性を第５図と
の比較において表わした波形図である。 １……タービン制御装置、２……速度制御部、
３……弁開度制御部、４……タービン、５……速
度検出器、６……弁、７……弁開度検出器、８…
…弁駆動部、３１……デイジタル演算処理装置、
３２……加算回路、３３……パワーアンプ、３４
……切換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービン速度指令とタービンの実速度信号を
   入力として弁開度指令を出力し、タービンの速度
   を制御する速度制御部と、弁開度指令と弁の実開
   度信号とを入力として開度調整信号を出力し、弁
   開度を制御する弁開度制御部とからなるタービン
   制御装置において、上記弁開度制御部を、上記弁
   開度指令と複数の弁からの各実開度信号とを入力
   とし、その複数の弁に対する各開度調整指令を順
   次出力する複数のデイジタル演算処理装置と、上
   記複数の弁にそれぞれ対応して設けられ、上記各
   デイジタル演算処理装置より順次入力される上記
   開度調整指令を入力毎に切り換え、上記開度調整
   信号として出力する複数の切換回路とから構成し
   たことを特徴とするタービン制御装置。