JPH0476001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、互いに圧力が異なる２種類以上の蒸
気を用いる混圧タービンの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に、ガスタービンの廃熱を利用するコンバ
インドサイクルプラントや、産業用プラントの余
剰蒸気を利用するプラントにおいては、有効にプ
ラント効率を高めるために混圧タービンが使用さ
れている。すなわち、上述の如きプラントにおい
ては、２種類以上の蒸気が発生することが多く、
その場合、例えば２種類の互いに圧力が異なる蒸
気が発生するときには、高圧蒸気を高圧タービン
に供給するとともに、低圧蒸気を高圧タービンの
排気と混合させて低圧タービンに供給するような
混圧タービンが採用されている。

第４図は上記従来の混圧タービンの制御装置の
系統図であつて、高圧ボイラ１で発生した蒸気は
主蒸気止め弁２および蒸気加減弁３を経て高圧タ
ービン４に供給される。一方、廃熱ボイラの如き
低圧ボイラ５において発生した蒸気は、低圧蒸気
止め弁６および低圧蒸気加減弁７を経て前記高圧
タービン４の排気と混合せしめられた後低圧ター
ビン８に導入される。そして、上記高圧タービン
４および低圧タービン８において発生した動力に
よつて発電機９が駆動されるとともに、低圧ター
ビン８から流出する排気は復水器１０に導かれ、
そこで復水される。

ところで、タービン軸１１には歯車１２が設け
られており、これに対向して設けられている電磁
ピツクアツプ１３によつてタービン回転数が検出
され、そのタービン回転数に比例した周波数信号
がＦ／Ｖコンバータ１４でアナログ信号に変換さ
れ、速度制御系の加算器１５に入力され、そこで
速度設定器１６からの速度設定値と比較される。
上記加算器１５で発生した偏差信号は演算回路１
７で速度調定率に見合つた速度制御信号となり、
低値優先回路１８に入力される。上記低値優先回
路１８には負荷制限器１９からの制限信号も入力
されており、そこで速度制御信号と制限信号のい
ずれか低い制御信号が出力され、蒸気加減弁制御
回路２０に入力される。この蒸気加減弁制御回路
２０に入力された制御信号はそこで演算増幅され
て蒸気加減弁開度信号となり、電油変換器２１で
機械的な変位量に変換され、その変位量に応じて
蒸気加減弁油筒２２を介して蒸気加減弁３の開度
が制御され、高圧蒸気タービン４への流入蒸気量
が制御される。

一方、低値優先回路１８から出力された制御信
号は、低圧蒸気加減弁制御回路２３にも入力さ
れ、そこで演算増幅されて低圧蒸気加減弁開度信
号となり、電油変換器２２４、および低圧蒸気加
減弁油筒２５を経て低圧蒸気加減弁７に伝えら
れ、その開度制御によつて混圧蒸気の低圧タービ
ン８への流入蒸気が制御され、タービン・発電機
の回転数（負荷）制御が行なわれる。

このようにして、タービンの回転数（負荷）制
御は蒸気加減弁および低圧蒸気加減弁の開閉制御
によつて行なわれ、単独運転時においても問題な
く全範囲の速度制御が行なわれる。

ところが、主蒸気流量に対して混圧蒸気量が比
較的少ない場合には、発電所建設費を下げるた
め、混圧蒸気ラインには蒸気加減弁を設けない場
合が多い。すなわち、タービンの回転数（負荷）
は高圧蒸気加減弁だけで行なわれる。

しかしながら、このような装置においては、例
えば混圧タービンの主蒸気と混圧蒸気による負荷
分担が主蒸気80％、混圧蒸気20％の場合、この混
圧タービンの回転数（負荷）制御範囲は80％以内
となる。

したがつて、主蒸気30％、混圧蒸気20％の50％
負荷で単独運転していて30％以上の負荷減少が起
ると、高圧蒸気加減弁は全閉するが、混圧蒸気は
20％の出力を出し続けるため、負荷とタービン発
電機の出力バランスがくずれ、蒸気タービンは暴
走することになる。また、主蒸気75％、混圧10％
の85％負荷で単独運転していた状態から負荷が10
％増加した場合、主蒸気側は蒸気加減弁を全開さ
せて、75％から80％の５％は増加できるが、混圧
蒸気は増加しないため、タービン発電機の出力と
負荷とのバランスがくずれ、蒸気タービンは失速
することになる。このようにに混圧蒸気ラインか
ら蒸気加減弁を取除いた場合には、従来の制御方
法は不可能であり、自ずと制御範囲が制限される
ことになる。

そこでこのようなものにおいては、負荷しや断
時の過速度を防止するために、発電機しや断器の
開信号によつて混圧蒸気ラインの低圧蒸気止め弁
を急速閉鎖させる方法が採られている。

また、電力系統から切離して運転する単独運転
の場合には、混圧蒸気による影響をさけるため、
如何なる負荷運転にかかわらず混圧蒸気ラインの
低圧蒸気止め弁を閉め、混圧蒸気の流入をしや断
する方法が採られている。したがつて、蒸気ター
ビン・発電機の単独運転時は、混圧ラインへの蒸
気を捨てるか、或いは廃熱の利用を停止すること
になる。

しかして、上述のように混圧蒸気ラインに蒸気
加減弁を設けていない混圧タービンでは、廃熱を
利用してプラント全体の熱効率を高めることを目
的とする混圧タービンでありながら、電力系統に
併入しているときだけしか混圧タービンを生かす
ことができず、混圧タービンの特徴を最大限に生
かすことができない等の問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、混圧タービンが
単独運転時においても、主蒸気ラインの蒸気加減
弁が全閉しない範囲においては混圧蒸気ラインの
蒸気を生かして蒸気タービンを運転させ、廃熱等
を最大限に利用することができるようにした混圧
タービンの制御装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕 本発明は、互いに圧力の異なる２種類以上の蒸
気を用い、高圧蒸気を高圧側タービンに流入さ
せ、低圧蒸気を高圧タービンの排気に混合させて
低圧側タービンに供給させるようにするととも
に、その混合用蒸気を供給する混圧蒸気ライン側
には蒸気加減弁を設けず低圧蒸気止め弁のみを設
けた混圧タービンの制御装置において、電力系統
からタービン発電機が解列され、かつ混圧タービ
ンの負荷が上記混圧蒸気による負荷分担以下であ
ることを条件に、上記混圧蒸気ラインのタービン
の蒸気止め弁を閉鎖せしめる低圧蒸気止め弁開閉
作動制御装置を設けたことを特徴とするものであ
つて、主蒸気ラインの蒸気加減弁が全閉しない範
囲においては、混圧蒸気ラインの蒸気タービンも
作動し得るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明における混圧タービンの制御装
置の概略系統図であつて、速度設定器１６からの
速度設定値が電磁ピツクアツプ１３によつて検出
された実回転数信号と加算器１５で比較され、そ
の偏差信号が演算回路１７を経て低値優先回路１
８に加えられ、そこで負荷制限器１９からの制限
信号と上記演算回路１７を経た速度制御信号との
いずれか低値信号が蒸気加減弁制御回路２０、電
油変換器２１および蒸気加減弁油筒２２を経て高
圧タービン４の蒸気加減弁３に伝えられ、高圧タ
ービン４への流入蒸気量が制御される。

ところで、低圧ボイラ５で発生した蒸気を低圧
タービン８に供給する混圧蒸気ラインには蒸気加
減弁は設けられておらず、低圧蒸気止め弁６のみ
が設けられており、その低圧蒸気止め弁６が低圧
蒸気止め弁開閉作動制御装置３０によつて制御さ
れるようにしてある。

すなわち、速度設定器１６の設定信号から検出
器３１によつてその設定信号に対応するタービン
全体の出力が検出され、その出力が、混圧蒸気が
定格流量流れた時の混圧蒸気による負荷分担分の
出力に等しいかそれ以下、例えば主蒸気および混
圧蒸気が定格流量流れた場合の負荷分担が、主蒸
気80％、混合蒸気20％のとき、上記検出器３１に
よる出力が20％以下となると、検出器３１から混
圧蒸気ラインの低圧蒸気止め弁６を全閉する信号
が発せられ、その全閉信号がNAD回路３２に入
力される。一方、混圧タービン発電機９が単独運
転であるか併列運転であるかは、電力系統Ａと工
場負荷を接続するしや断器３３の開閉信号により
検出器３４によつて検出され、この検出器３４に
よる検出信号が前記AND回路３２に入力される。
つまり、しや断器３３が開いている単独運転が行
なわれている場合に、検出器３４から混圧蒸気ラ
インの低圧蒸気止め弁６を全閉にする信号が
AND回路３２に加えられる。

しかして、上記AND回路３２では、タービン
発電機が単独運転であり、かつ速度設定器１６の
設定信号が定格混圧蒸気流量時の混圧蒸気による
負荷分担以下になると、AND条件が満足され、
低圧蒸気止め弁６への全閉信号が出力され、低圧
蒸気止め弁開閉用電磁磁弁３５および低圧蒸気止
め弁開閉作動制御装置３０を介して低圧蒸気止め
弁６が全閉される。

また、タービン発電機９の出力は、タービン発
電機しや断器３６、および各変圧器３７、しや断
器３８を介して工場負荷３９に接続されており、
上記タービン発電機しや断器３６の開閉は検出器
４０によつて検出され、そのタービン発電機しや
断器３６が開いている場合に、低圧蒸気止め弁急
速閉鎖用電磁弁４１を介して低圧蒸気止め弁開閉
作動制御装置３０に低圧蒸気止め弁全閉信号が加
えられ、それによつて低圧蒸気止め弁３が急速に
全閉される。なお図中符号４２は混圧蒸気元弁で
ある。

第２図は低圧蒸気止め弁開閉作動制御装置３０
の概略構成図であり、低圧蒸気止め弁６の弁杆６
ａには低圧蒸気止め弁油筒３０１のピストンロツ
ド３０２が連結されており、上記低圧蒸気止め弁
油筒３０１の一方の作動室３０１ａには、ピスト
ン３０３を図において下方に付勢する、すなわち
低圧蒸気止め弁６の弁本体６ｂを閉鎖方向に付勢
するばね３０４が設けられている。一方、低圧蒸
気止め弁油筒３０１の他方の作動室３０１ｂは、
リレーダンプ弁３０５およびオリフイス３０６を
介してパイロツト弁３０７のポートａに接続して
ある。上記パイロツト弁３０７のポートｂにはオ
リフイス３０８を介して制御油圧源Ｂが接続して
あり、パイロツト弁３０７の弁体３０９が図示の
下方位置にあるとき、ポートｂがポートａに連通
して制御油圧が低圧蒸気止め弁油筒３０１の作動
室３０１ｂに供給され、パイロツト弁３０７の弁
体３０９が上方に移動すると、ポートａがドレン
側に連通する。

また、低圧蒸気止め弁油筒３０１のピストン３
０３の上方の作動室３０１ａはパイロツト弁３０
７を介してドレン側に接続されている。ところ
で、前記パイロツト弁３０７の弁体３０９は、パ
イロツト弁油筒３１０のピストン３１１に連結さ
れており、そのピストン３１１はばね３１２によ
つて図において下方に付勢され、パイロツト弁３
０７の弁体３０９が下方位置に位置せしめられて
いる。また、上記パイロツト弁油筒３１０の下部
室３１０ａは低圧蒸気止め弁開閉用電磁弁３５を
介して前記制御油圧源Ｂに接続されている。

一方、前記リレーダンプ弁３０５の弁体３１３
は、リレーダンプ弁油筒３１４のピストン３１５
に連結されており、そのピストン３１５の一方の
作動室３１４ａは、低圧蒸気止め弁急速閉鎖用電
磁弁４１を介して非常油圧源Ｃに接続され、常時
においては上記非常油圧源Ｃの非常油圧によつて
リレーダンプ弁３０５の弁体３１３が図において
上方に付勢され、前記低圧蒸気止め弁油筒３０１
の両作動室３０１ａ，３０１ｂの連通がしや断さ
れている。また、リレーダンプ弁油筒３１４の他
方の作動室３１４ｂには、ピストン３１５を介し
て弁体３１３を開方向に作動するばね３１６が配
設されている。

しかして、第１図におけるAND回路３２から
の出力信号が低圧蒸気止め弁開閉用電磁弁３５に
加わると、すなわち低圧蒸気止め弁を閉じる信号
がAND回路３２から発せられると、上記電磁弁
３５のａポートとｂポートが導通し、ｃポートが
ブロツクされ、パイロツト弁油筒３１０の下部室
３１０ａに油圧が加わり、ピストン３１１がばね
３１２に打ち勝つて上動され、それに応じパイロ
ツト弁３０７の弁体３０９が上動し、パイロツト
弁３０７のポートａとの連通をしや断するととも
にそのポートａをドレン側に開口する。したがつ
て、低圧蒸気止め弁油筒３０１の作動室３０１ｂ
内の油圧がオリフイス３０６およびパイロツト弁
３０７を経てドレン側に排出され、ばね３０４に
よつて低圧蒸気止め弁６の弁体６ｂが全閉位置に
作動される。

一方、発電機しや断器３６が開き負荷しや断が
起ると、検出器４０によつてその発電機しや断器
３６の開動作が検出され、低圧蒸気止め弁急速閉
鎖用電磁弁４１が励磁し、その電磁弁４５のａポ
ートがブロツクされて非常制御油をしや断すると
ともに、ｂポートｃポートが導通することによつ
て、リレーダンプ弁油筒３１４の作動室３１４ａ
の油圧がドレンに排出され、リレーダンプ弁３０
５の弁体３１３が開く。したがつて、低圧蒸気止
め弁油筒３０１の作動室３０１ｂの油圧がドレン
に排出され、低圧蒸気止め弁６は急速に閉鎖し、
混圧蒸気の低圧タービン８への流入がしや断され
る。

第３図は、上記本発明における混圧タービンの
制御装置の動作を示す図であつて、まず、混圧タ
ービンの非常装置をリセツトすると、高圧蒸気ラ
インの蒸気止め弁が全開する(イ)。そこで速度設定
器によつて速度設定を徐々に上げると、蒸気加減
弁が開き(ヘ)、タービンの回転数(ニ)が昇速を始め
る。タービン回転数が定格回転数に到達すると、
タービン発電機のしや断器が投入され、しや断器
の開閉検出器が非常油ラインの低圧蒸気止め弁急
速閉鎖用電磁弁４１を無励磁にし、非常油によつ
て混圧蒸気ラインの低圧蒸気止め弁のリレーダン
プ弁３０５をリセツトする(ホ)。しかる後速度設定
器の設定値をさらに増加すると、負荷(ハ)が増加
し、タービン負荷が混圧蒸気による負荷分相当ま
で到達する。ここで速度設定器の設定値検出器３
１が働いて、混圧蒸気ラインの低圧蒸気止め弁は
ゆつくと開き始める(ロ)。低圧蒸気止め弁６の開く
速度は低圧蒸気止め弁開閉動作制御装置３０のオ
リフイス３０８，３０６によつて制限され、この
開速度はタービンの運転操作上影響を及ぼさない
程度に調節される。このようにして、混圧蒸気が
タービンに流入することによつて、タービン負荷
も増加し、速度設定器をそのまま増加させ、要求
された負荷まで上昇させることによつてタービン
の起動が完了する。

混圧蒸気を殺す場合も、混圧蒸気ラインの低圧
蒸気止め弁を急速に閉鎖すると、タービンの運転
操作上影響を及ぼすことになるため、閉速度はオ
リフイス３０６によつて制限調節される。

なお、過負荷による失速は蒸気タービン側では
処置できないので、事前に工場負荷を選択しや断
し、その後の負荷変動が高圧蒸気加減弁を全開さ
せない程度におさえる必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は前記構成によつ
て、電力系統からタービン発電機が解列されると
ともに、混圧タービンの負荷が混圧蒸気による負
荷分担以下になつたときに、上記混圧蒸気ライン
のタービンの蒸気止め弁を閉鎖するようにしたの
で、単独運転時においても、全負荷域で混圧蒸気
を殺す必要がなく制御上可能な範囲の負荷域では
混圧蒸気を生かして利用することができ、発電プ
ラントの運転効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混圧タービン制御装置の概略
系統図、第２図は低圧蒸気止め弁開閉作動制御装
置の構成図、第３図は本発明の制御装置における
タービン起動時の各弁の動作説明図、第４図は従
来の混圧タービンの制御装置の概略系統図であ
る。 ３……蒸気加減弁、４……高圧タービン、６…
…低圧蒸気止め弁、８……低圧タービン、１６…
…速度設定器、３１……検出器、３２……AND
回路、３３……しや断器、３５……低圧蒸気止め
弁開閉用電磁弁、４１……低圧蒸気止め弁急速閉
鎖用電磁弁、３０１……低圧蒸気止め弁油筒、３
０５……リレーダンプ弁、３０７……パイロツト
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに圧力の異なる２種類以上の蒸気を用
   い、高圧蒸気を高圧側タービンに流入させ、低圧
   蒸気を高圧タービンの排気に混合させて低圧側タ
   ービンに供給させるようにするとともに、その混
   合蒸気を供給する混圧蒸気ラインには蒸気加減弁
   を設けず蒸気止め弁のみを設けた混圧タービンの
   制御装置において、電力系統からタービン発電機
   が解列され、かつ混圧タービンの負荷が上記混圧
   蒸気による負荷分担以下であることを条件に、上
   記混圧蒸気ラインのタービンの蒸気止め弁を閉鎖
   せしめる低圧蒸気止め弁開閉作動制御装置を設け
   たことを特徴とする、混圧タービンの制御装置。 ２ 低圧蒸気止め弁開閉作動制御装置は、電力系
   統からタービン発電機が解列され、かつ混タービ
   ンの負荷が混圧蒸気による負荷分担以下のとき作
   動され、低圧蒸気止め弁油筒の制御油圧をドレン
   側に排出せしめるパイロツト弁を有していること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の混圧
   タービンの制御装置。 ３ 低圧蒸気止め弁開閉作動制御装置の油圧回路
   には、低圧蒸気止め弁の開閉速度を制限するオリ
   フイスが設けられていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第２項記載の混圧タービンの制御装
   置。 ４ 低圧蒸気止め弁開閉作動制御装置は、タービ
   ン発電機のしや断器が開いた時、低圧蒸気止め弁
   油筒の制御油を急速に排出するリレーダンプ弁を
   有していることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項記載の混圧タービンの制御装置。