JPH0329963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンの出力急増によるタービン熱
応力等による損傷を防止するタービン制御装置に
関する。

発電用タービンは通常、設定器出力と実速度の
偏差を増幅した信号により駆動媒体を加減して調
速するが、系統へ並列し同期運転中はタービンの
速度は系統周波数によつて決るタービン速度に強
制された運転状態となる。従つてこの時は実速度
は通常一定となるので、設定器を操作すれば、こ
れに応じた偏差が得られ、これに応じて駆動媒体
が加減され、タービン出力が制御される事にな
る。

しかしながら、この並列状態でも例えば系統事
故等により周波数が急激に下つたような場合は、
速度偏差が急増し、駆動媒体を急増する事により
タービン出力を急増させるように調速装置が働い
てしまう事になる。このような現象は、例えば蒸
気タービンのような場合、高温の蒸気エネルギー
が急激に大量に流れ込む事により、タービン内部
の温度バランスが乱れ熱応力を増加させる等被制
御タービンに無理がかかるばかりでなく蒸気を供
給しているボイラの蒸気圧、蒸気流量制御等を乱
しプラント全体を不安定にする危険がある。

従つて、このような現象を防止するために、調
速信号（出力制御信号）の急増を防止する手段が
従来よりとられているがそれを第１図の例をもと
に説明する。

第１図において１はタービン、２はこれに直結
する発電機、３はタービンの速度検出器である。
４は駆動媒体を制御する加減弁であり、出力増幅
器１２の出力信号により制御される。５は設定器
であり９の加算器により実速度と比較されれる。
比較された信号は制御演算器１０により、演算さ
れ調速用信号（出力制御信号）となつて、低値選
択器１１へ送られる。６は調速信号を制限するた
めの制御設定器であり、７の制限設定器操作用モ
ータによつて駆動され、その出力は低値選択器１
１へ送られる。

８は制限設定器６の出力が制御演算器１０の出
力へ追従するための追従巾設定器である。１３は
加算器、１４は制限器、１５は積分器でありその
出力は制御演算器１０の出力に追従巾設定器８の
設定分を加えた値にゆつくり追従する事になり、
その追従速度を決めるのが制限器１４となつてい
る。１６はこの積分器１５で作製された追従信号
と制限設定器６の出力を比較する加算器、１７は
加算器６の偏差信号を演算し、これにより操作モ
ータ７を駆動するための出力増幅器である。

第１図において制限設定器６の出力が、制御演
算器１０の出力より大きい時は調速用信号が出力
制御信号としてが加減弁４を制御するため設定器
５と速度検出器３の出力偏差の増減により加減弁
４が開閉し、単独運転中はタービン速度が制御さ
れ、系統並入中は出力が制御されている。一方追
従幅設定器８の出力信号をｂ、制御演算器１０の
出力をａ、積分器１５の出力をｃとするとａ＋ｂ
＞ｃの時は積分器１５の出力は増方向へ、ａ＋ｂ
＜の時は積分器１５の出力は減方向へ変化し、ａ
＋ｂ＝ｃとなつた時点で積分器１５の出力は増減
を停止するためｃは常に（ａ＋ｂ）にゆつくり追
従する事になる。この追従速度は（ａ＋ｂ）とｃ
の偏差が積分器にたくわえられる速度によつて決
まるが、（ａ＋ｂ）とｃの偏差の大きさは制限器
１４により最大値ｄに制限されるため、この値の
入力によつて決る積分器１５の出力変化率に制限
される事になる。又、制限設定器６は操作用モー
タ７によつて操作されるが、この操作は前記積分
器１５の出力即ち（ａ＋ｂ）と制限設定器６の出
力の偏差の正又は負により出力増幅器１７を介し
て増減される。このため制限設定器６の出力は常
に調速用信号即ち制御演算器１０の出力に対し追
従幅設定器８の出力値ｂだけ増方向にゆつくりと
追従している事になる。

従つてこの時点で系統事故等が起きタービン速
度が低下した場合は制御演算器１０の出力が急増
するが、制限設定器６の出力は事故前の調速用信
号に追従幅設定器８の出力分増加した値となつて
いるため、出力制御信号は低値選択器１１によつ
て最高でも追従幅分だけの増加となり、設定以上
に大量の駆動媒体が蒸気タービンに流れ込まない
事になる。

以上が従来技術の説明であるが、これにも次の
ような欠点があつた。即ち、調速用信号に常に追
従させるためには第１図の１３〜１７で構成され
るような変化率制限付の追従装置と７の操作用モ
ータを設けねばならずそれだけ複雑な装置とな
り、又信頼性が低下し、追従部分の故障による急
減故障の危険が大きかつた。

又６，７等は機構品であり頻繁な操作に対し軸
受油の保守を必要とするばかりでなく、負荷の操
作を頻繁に行つた場合６をポテンシヨメータで作
製すると摺動子部の摩耗が激しく、断線等による
出力急激の恐れもあつた。

又周波数急減の時、一時的には追従幅分だけ増
加した出力で落ち着くがこのままにしておくと時
間の経過と共に積分器１５の出力が系統事故後の
調速用信号に追従していくため、結果的には初期
の目標とした出力とは異なる値に増加してしまう
ためこれを防止するには低値優先回路１１の出力
が制限用信号に切換つた事を検出して制限器１４
の制限値を零とし積分器１５の出力を保持する等
のインタロツクがさらに必要であつた。

さらに従来の制御装置では運転員の操作する設
定器が、設定器５、制限設定器６、追従幅設定器
８の３ケであり、わずらわしいものであつた。例
えば設定器５にて短時間に追従幅以上に出力を増
加させようとする時は必ず手動にて制限設定器も
増操作しなければならないが、そのまま追従を自
動に復帰すると積分器１５の値は操作前の値を記
憶しているため、すぐには自動に入れられず追従
が完了するのを待つか、又は手動操作中は追従速
度を早める等の処置が必要である等である。

本発明の目的は、信頼性が高く、かつ運転員が
操作しやすく、調速信号（出力制御信号）の突変
を制限し得る制御装置を提供する事にある。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。第２図において１，２，３，４，８，１
０，１１，１２は第１図と同じであるので説明を
省略する。１８は速度負荷設定器、１９，２０，
２１は加算器であり、１９は追従幅加算器、２０
は速度偏差加算器、２１は調速用加算器である。
又αは基準速度であり、系統事故の発生しない通
常運転中は速度検出器３の出力はαと等しいため
制御演算器１０の入力、出力共に零となつてい
る。

第２図において加算器１９の出力は制限用信号
であり、速度負荷設定器１８の出力ｅと追従幅設
定器の出力ｂとの和である。加算器２１の出力は
調速用信号であり、速度負荷設定器１８の出力ｅ
と制御演算器１０の出力の和である。

今、タービンが健全な系統に同期運転している
場合、系統周波数は定格値であり、タービン実速
度も基準速度に等しい。従つて制御演算器１０の
入力、出力は共に零であり、加算器２１の出力即
ち調速用信号は速度負荷設定器１８の出力信号に
等しい。従つて追従幅設定器８の出力ｂが正であ
れば調速用信号が低値選択器１１で選択されるた
め、出力は調速用信号で制御される事になる。従
つて実出力は速度負荷設定器１８の出力相当値を
中心に実速度即ち系統周波数の増又は減変動によ
り減又は増変化をする事になる。この状態で系統
事故が発生し、実速度が急減した場合は、調速用
信号が急増するが、その増加が追従幅設定器８で
設定された値以上になつた場合は低値選択器１１
により制限用信号が選択されるため、タービン出
力の過大な急増は防止される事になる。

上記説明でタービン出力急増は防止されたが、
第２図によればさらに次の利点がある。

第１に従来技術例のように複雑な変化率制限器
付の追従装置と操作用モータが不要となるためコ
ストの低減はもとより、部品数の大巾減少による
信頼性の向上と機構部品に対する保守が不要とな
る。特に追従装置部の故障、追従幅設定用ポテン
シヨメータの摩耗等による出力急減故障頻度の大
巾な減少により、より安全なププラント運用が期
待出来る効果は大きい。

第２に系統事故時における許容変動巾が、事故
直後及びその後の時間経過後であつても、運転員
自身の意志で、追従幅設定器８又は速度負荷設定
器１８を操作しない限り目標値を保持し得る事で
ある。

第３に運転員の操作する設定器が２つで済み、
運転操作が楽になつた事が挙げられる。即ち一旦
追従幅を決めておけば、速度負荷設定器１８の操
作のみで設定値と制限値の両方を同時に変更出
来、従来のようにその都度制限器を追従させる手
動操作及び追従装置の追従速度変更等のインタロ
ツクも不要である。

第４に追従幅設定器を負の設定にすれば、その
ままで速度負荷設定器を操作する事により、制限
器運転即ち系統周波数に影響されない定出力運転
も可能である。例えば蒸気タービン等において、
ボイラの特性が悪く、系統周波数に応じた謂ゆる
ガバナフリー運転で頻雑な出力変動が不可能な時
は追従幅設定器８の出力ｂを負にする事により、
加算器１９の出力が選択される事になる。この場
合は系統周波数が増加して制御演算器の出力が−
｜ｂ｜に下る迄は系統周波数変動に関係なく加算
器１９の出力により制御される事になるので、速
度負荷設定器１８を操作したままで調速運転、開
度制限運転両モードでの出力制御が可能となる。

ここで第２図のαは固定値であるから、αに制
御演算器１０のゲインを乗じたものを加算器２１
へ印加すれば、加算器２０は不要になる等、信号
処理に関しては等価的に第２図のブロツクを変更
する事が出来る。

又、追従幅設定器８の出力も制限用信号側でな
く調速用信号側の調速用加算器２１へ減算方向に
入れても制限用信号と調速用信号の大小関係は変
らない。前述の第４の効果に示した制限器運転中
は、この方が速度負荷設定器８の出力がバイアス
値を含まず、タービン出力値に相当するため運転
員にはむしろ好ましいと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すブロツク図、第２図は本
発明の一実施例を示すブロツク図である。 １……タービン、２……発電機、３……速度検
出器、４……加減弁、５……設定器、６……制限
設定器、７……制限設定器操作用モータ、８……
追従幅設定器、９，１３，１６，１９，２０，２
１……加算器、１０……制御演算器、１１……低
値選択器、１２……出力増幅器、１４……制限
器、１５……積分器、１７……出力増幅器、１８
……速度負荷設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンの運転状態に応じて前記タービンの
   速度あるいは負荷の設定値を設定するための速度
   負荷設定器と、前記タービンに供給する蒸気を調
   節するための駆動媒体の許容変化幅を設定するた
   めの追従幅設定器と、前記速度負荷設定器の出力
   信号と前記追従幅設定器の出力信号とを加算する
   追従幅加算器と、前記速度負荷設定器の出力信号
   に前記タービンの実速度と基準速度との偏差に基
   づいた信号を加算する調速用加算器と、前記追従
   幅加算器の出力信号と前記調速用加算器の出力信
   号とのうち小さい方を選択して前記タービンの駆
   動媒体に出力する低値優先回路とを備えたことを
   特徴とするタービン制御装置。 ２ タービンの運転状態に応じて前記タービンの
   速度あるいは負荷の設定値を設定するための速度
   負荷設定器と、前記タービンに供給する蒸気を調
   節するための駆動媒体の許容変化幅を設定するた
   めの追従幅設定器と、前記速度負荷設定器の出力
   信号に前記タービンの実速度と基準速度との偏差
   に基づいた信号を加算するとともに前記追従幅設
   定器の出力信号を減算する調速用加算器と、前記
   速度負荷設定器の出力信号と前記調速用加算器の
   出力信号とのうち小さい方を選択して前記タービ
   ンの駆動媒体に出力する低値優先回路とを備えた
   ことを特徴とするタービン制御装置。