JPH0249904A - タービン制御装置 - 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、形式及び容量の異なる複数台のタービンを備
えた発電プラントに適用されるタービン制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

形式及び容量の異なる複数台のタービンを備えた発電プ
ラントでは、これらのタービンを最も効率的に運用し、
蒸気消費量を最小にするために、■タービン出力やター
ビン蒸気流量を測定して運転員の経験則によって各ター
ビン毎に効率を最大にして運転する方法、あるいは■タ
ービンのバルブループに着目してタービンの蒸気加減弁
を測定し、全てのタービンの左点（タービン効率が最も
高い点）近傍で運転する方法などがとられている。

ところが、実際にはタービンの形式が例えば多段抽気復
水タービン、抽気背圧タービン、背圧タービン、混圧抽
気タービン等と同一でなく、特に産業用蒸気タービンで
は電力需要と蒸気流量の両方を満足しながら運転しなけ
ればならない。しかし、電力需要と蒸気流量を満足しな
がら運転することは非常に困難なことであり、従来では
タービン容量の大きいものから順に左点近傍の運転を行
ない、容量の小さいタービンの蒸気加減弁はそのときの
電力重要と蒸気流量によって決まり、中間開度近傍の運
転となっていた。

第３図はタービンのバルブループを示す図で、同図にお
いて横軸は蒸気加減弁開度を示し、縦軸はタービン出力
を示したものである。一般に蒸気加減弁開度とタービン
出力とは第３図に示すような関係となり、直線とはなら
ない。また、タービン効率はＶ点において最も高く、Ｕ
点のように下に凸の部分では低くなる。さらに、蒸気加
減弁開度と蒸気流量とは一般的に比例関係にあるので、
蒸気ｌ１ｆＥ量とタービン出力とは第４図に示すような
関係となり、直線とはならない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では上述したように、形式及び容量の異なる複
数台のタービンを時々刻々と変化する電力需要と蒸気需
要を同時に満足しながら最も効率的に運転することは不
可能であった。また、運転員をタービン毎に配置して互
いに連絡をとりながらタービンの蒸気加減弁開度を測定
し、全てのタービンを左点近傍で運転することは非常に
困難で、万一実現したとしても精神的疲労が大き過ぎ、
この作業を長時間実施することは不可能であった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、
形式及び容量の異なる複数台のタービンからなる発電シ
ステム全体の効率を向上させることかできるタービン制
御装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明は、形式及び容量の異
なる各タービンのプロセス量を入力するタービンプロセ
ス入力部と、このタービンプロセス入力部からの出力を
入力し時々刻々と変化する電力需要と蒸気需要を予Ｍ１
演算する需要予測演算部と、各タービンの蒸気加減弁の
特性を加味した蒸気流量とタービン出力の特性を設定す
るタービン特性設定部と、このタービン特性設定部から
の出力を入力し蒸気流量とタービン出力の特性を最小二
乗法で直線近似の演算を行なうタービン特性近似部と、
各タービンの運転制約条件を設定するタービン制約設定
部と、このタービン制約設定部と前記タービンプロセス
入力部および需要予測演算部からの各出力を入力し発電
システム全体としての効率が近似的に最大となる各ター
ビンの運転状態を演算する準最適解探索部と、この準最
適解探索部と前記タービン特性設定部およびタービン制
約設定部からの各出力を入力し発電システム全体として
効率が最大となる各タービンの運転状態を演算する最適
解探索部と、この最適解探索部からの出力を入力しター
ビン下位制御装置の設定を変更するタービン設定出力部
とを具備したことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明においては、タービンの左点を加味したタービン
特性を用いて蒸気加減弁の設定値の組合せを論理的に決
定しているので、運転員の能力に左右されることなく発
電プラント全体の最適運用が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一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を示すタービン制御装置の概
略（ガ成図で、同図においてタービン制御装置１はター
ビンプロセス入力部２、需要予測演算部３、タービン特
性設定部４、タービン特性近似部５、タービン制約設定
部６、準最適解探索部７、最適解探索部８、タービン出
力設定部９を備えて構成されている。

前記タービンプロセス入力部２は、入力群１０から各タ
ービンの蒸気流量と発電電力量を入力するためのもので
、このタービンプロセス入力部２こ入力されたプロセス
量はデジタル量に変換された後、需要予測演算部３およ
び準最適解探索部７に供給される。

上記需要予測演算部３は、タービンプロセス入力部２か
らの出力信号をもとに時々刻々と変化する電力需要と蒸
気需要を予測するためのもので、この需要予測演算部３
で得られた電力需要と蒸気需要は準最適解探索部７およ
び最適解探索部８に１共給される。

前記タービン特性設定部４は、各タービンの通過蒸気流
量と発生タービン出力から蒸気加減弁の特性を加味した
タービン特性をタービンの段毎に設定するためのもので
、このタービン特性設定部４で設定されたタービン特性
はタービン特性近似部５および最適解探索部８に供給さ
れる。

上記タービン特性近似部５は、タービン特性設定部４で
設定されたタービン特性を最小二乗法で直線近似の演算
を行なうためのもので、このタービン特性近似部５で得
られた演算結果は準最適解探索部７に供給される。

前記タービン制約設定部６は、各タービンの制約条件（
例えばタービン出力の上限及び下限値、抽気流量の上限
及び下限値等）を設定するためのもので、このタービン
制約設定部６で設定された制約条件は準最適解探索部７
および最適解探索部８に供給される。

前記準最適解探索部７は、タービンプロセス入力部２．
需要予測演算部３．タービン特性近似部５およびタービ
ン制約設定部６からの出力信号を受は取り、発電システ
ム全体として効率が近似的に最大となる各タービンの運
転状態を演算するためのもので、この準最適解探索部７
で得られた演算結果は最適解探索部８に供給される。

前記最適解探索部８は、需要予測演算部３．タービン特
性設定部５．タービン制約設定部６および準最適解探索
部７からの出力信号を受は取り、発電システム全体とし
ての効率が最大となる各タービンの運転状態を演算する
ためのもので、この最適解探索部８で得られた演算結果
はタービン出力設定部９に供給される。なお、準最適解
探索部７と最適解探索部８を別々に設けた理由は、複数
台のタービンからなる発電システム全体の効率を最大に
近づける演算をソフト的に高速に行ない、タービン運転
周期を短くできるようにし、時々刻々と変化する環境に
速やかに対応できるするためである。また、第４図に示
すように蒸気流量とタービン出力との関係は非線形のた
め、複数台のタービンからなる発電システム全体の効率
が最大となる点が多数存在し、どの効率最大点を選ぶか
によって演算の初期状態が左右され、タービン操作量が
不必要に大きくなる場合が生じるが、そのような現象を
回避し、タービンに悪影響を与えない安定した運転かで
きるようにするためである。

前記タービン出力設定部９は、最適解探索部８からの出
力信号を受は取り、タービン下位制御装置の設定を変更
するためのものである。

第２図は第１図に示したタービン制御装置１を複数台の
タービンから構成される発電プラントに適用した場合の
実施例を示す図で、同図において１２８〜１２ｅはター
ビン下位制御装置、１３ａ〜１３ｅは蒸気加減弁駆動部
、１４ａ〜１４ｅは蒸気加減弁、１５ａ〜１５ｃはター
ビン、１６ａ〜１６ｄは流量検出器、１７ａ〜１７ｃは
電力検出器、１８は高圧蒸気母管、１９は低圧蒸気母管
である。

次にこのようなも■成される本実施例の作用について説
明する。

第２図に示すような構成によると、各タービン１５ａ〜
１５ｃの蒸気流量と発電電力量は流量検出器１６ａ〜１
６ｄおよび電力検出器１７ａ〜１７ｃによって検出され
、これらの検出器１６ａ〜１６ｄ及び１７ａ〜１７ｃよ
り出力された信号は第１図に示すタービン制御装置１の
タービンプロセス部２に入力される。このタービンプロ
セス部２では各検出器１６ａ〜１６ｄ及び１７ａ〜１７
ｃからの出力信号をデジタル信号に変換し、プロセスデ
ータとして需要予測演算部３およびゃ最適解探索部７に
出力する。そして、需要予測演算部３ではタービンプロ
セス部２からの出力信号をもとに電力需要Ｗを（１）式
から算出するとともに、高圧工場送気系統の蒸気需要Ｇ
　Ｉ４と低圧工場送気系統の蒸気需要ＧＬを夫々（２）
及び（３）式から算出する。

ｗ−ｗａ　＋ｗｂ　＋Ｗｃ　　−（１）ＧＨ−Ｇａ　＋
Ｇｂ　＋Ｇｃ　　−（２）ＧＬ−Ｇｃ・・・（３） ここで、Ｗａ　、　Ｗｂ　、　Ｗｅ　：電力検出器１７
ａ。

１７ｂ、１７ｃの出力信号に基づいた発電電力量、Ｇａ
、Ｇｂ、Ｇｃ　：流量検出器１６ａ、１６ｂ。

１６ｃの出力信号に基づいた蒸気流量である。

また、これと同時にタービン特性設定部４では各タービ
ン１５ａ〜１５ｃの通過蒸気流量と発生タービン出力か
ら蒸気加減弁１４ａ〜１４ｅの特性を加味したタービン
特性関数Ｆ　ｎｉ　（１＝１，５）を（４）式より作成
する。

Ｗ−Ｆ　口１　（Ｇ）　　　・・・　（４）ただし、Ｗ
：タービン出力、Ｇ：タービンの段通遍蒸気流量、Ｆｎ
ｌ〜Ｆｎ５：各タービン１５ａ〜１５ｃのタービン特性
関数である。

このようにして需要予ａｌｌ演算部３で得られた電力需
要Ｗと蒸気流Ｑ　Ｇ　１１　、　Ｇ　Ｌは、前述した如
く準最適解探索部７および最適解探索部８に入力され、
準最適解探索部７では需要予測演算部３で得られた電力
需要Ｗと蒸気流＝ｃＨ，ｃｒＬを同時に満たし、かつタ
ービン制約設定部６で設定された制約条件の範囲内で各
タービン１５ａ〜１５ｃの消費蒸気流量が最小となる蒸
気加減弁１４ａ〜１４ｅの設定値の組合せについてター
ビン特性近似部５で得られたタービン特性関数Ｆ　ｅｊ
　（ｉ−１，５）を用いて探索する。また、最適解探索
部８では準最適解探索部７で探索した蒸気加減弁１４ａ
〜１４ｅの設定値を初期状態として、需要予測演算部３
で得られた電力需要Ｗと蒸気流Ｑ　Ｇ　Ｈ、、Ｇ　Ｌを
同時に満たし、かつタービン制約設定部６で設定された
制約条件の範囲内で各タービン１５ａ〜１５ｃの消費蒸
気流量が最小となる蒸気加減弁１４ａ〜１４ｅの設定値
の組合せについてタービン特性設定部４で得られたター
ビン特性関数Ｆｎｉ（１−１，５）を用いて探索する。

そして、最適解探索部８で得られた蒸気加減弁１４ａ〜
１４ｅの設定値はタービン出力設定部９に入力される。

したがって、タービン出力設定部９では最適解探索部８
で得られた蒸気加減弁１４ａ〜１４ｅの設定値に基づい
てタービン下位制御装置１２ａ〜１２ｅの出力を変更す
る。

このように本実施例においては、タービンの左点を加味
したタービン特性を用いて蒸気加減弁の設定値の組合わ
せを論理的に決定しているので、運転員の能力に左右さ
れることなく発電プラント全体の最適運用が可能となる
。

なお、本発明のタービン制御装置は第２図に示した発電
プラント以外についても適用可能であることは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、タービンの左点を加味し
たタービン特性を用いて蒸気加減弁の設定値の組合わせ
を論理的に決定しているので、運転員の能力に左右され
ることなく発電プラント全体の最適運用が可能となり、
発電プラントの高効率化および省エネルギ化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１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２図は第１図に示したタービン制御装置を複数
台のタービンから構成される発電プラントに適用した場
合の実施例を示す図、第３図はタービンのバルブループ
を示す図、第４図はタービンの出力特性曲線を示す図で
ある。 １・・・タービンＦＩＩ１１御装置ｕ１２・・・タービ
ンプロセス入力部、３・・・需要予測演算部、４・・・
タービン特性設定部、５・・・タービン特性近似部、６
・・・タービン制約設定部、７・・・儒最適解探索部、
８・・・最適解探索部、９・・・タービン出力設定部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 形式及び容量の異なる各タービンのプロセス量を入力す
   るタービンプロセス入力部と、このタービンプロセス入
   力部からの出力を入力し時々刻々と変化する電力需要と
   蒸気需要を予測演算する需要予測演算部と、各タービン
   の蒸気加減弁の特性を加味した蒸気流量とタービン出力
   の特性を設定するタービン特性設定部と、このタービン
   特性設定部からの出力を入力し蒸気流量とタービン出力
   の特性を最小二乗法で直線近似の演算を行なうタービン
   特性近似部と、各タービンの運転制約条件を設定するタ
   ービン制約設定部と、このタービン制約設定部と前記タ
   ービンプロセス入力部および需要予測演算部からの各出
   力を入力し発電システム全体としての効率が近似的に最
   大となる各タービンの運転状態を演算する準最適解探索
   部と、この準最適解探索部と前記タービン特性設定部お
   よびタービン制約設定部からの各出力を入力し発電シス
   テム全体として効率が最大となる各タービンの運転状態
   を演算する最適解探索部と、この最適解探索部からの出
   力を入力しタービン下位制御装置の設定を変更するター
   ビン設定出力部とを具備したことを特徴とするタービン
   制御装置。