JPH062505A - タービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、発電機の出力変動がなく安全に運転
モードの切替えが行えるタービン制御装置を提供するこ
とにある。 【構成】本発明は、プラントの運転状態により、ガバナ
ーと負荷制限器を自動的に切り替えて運転できるように
したＰＩ制御により位置制御を行うタービン制御装置に
おいて、非選択側を運転側に切り替える際、位置指令か
ら選択される側の位置偏差を差し引くことにより、発電
機出力変動の極めて少ないガバナーと負荷制限器による
運転モード切替えが可能となり、ボイラー制御にも影響
を与えず、極めて安全なタービン制御を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械式タービン制御機
構を有するタービン発電機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービンを制御する場合、操作機構
によってＥＨＣ（電気／油圧制御）方式とＭＨＣ（機械
／油圧制御）方式の２通りがある。前者のＥＨＣ方式の
場合ではガバナーと負荷制限器はともに電気的に信号処
理されているので、その切替えは正確に切り替えること
が可能である。しかし、後者のＭＨＣ方式の場合にはガ
バナーと負荷制限器は機械そのものであり、この位置関
係をショックレスに切り替えることは簡単ではない。そ
れは機械的位置を検出するのに、それぞれの位置に位置
検出器を備え、その位置を確認するだけでは不十分なた
めである。すなわち、ガバナーは常時タービンの回転数
に左右されながら変化しており、この変化が外乱となっ
てその位置関係をうまく確認できないからである。

【０００３】このことから、機械的に切り替える場合は
どうしても切り替えたい方に切り替わったことを確認で
きるまで突っ込ませた上で、確認のために時間をおく必
要がある。この結果、タービンの出力変動となって現
れ、場合によってはこの出力変動がプラントの運転上、
支障をきたすこともあり、運転員は非常に気を使わなけ
ればならなかった。

【０００４】従来のタービン制御装置を図を参照して説
明する。図５は従来のタービン制御装置の系統図であ
る。同図において、負荷制限器１とガバナー２の出力は
低値優先機構３により、いずれか低い方が蒸気加減弁６
に与えられ、ボイラー５で発生した蒸気量を加減し、タ
ービン７及び発電機８の出力を調整する。補助パイロッ
ト弁４は負荷制限器１と低値優先機構３の出力を機構的
に比較し、その差を出力するものである。

【０００５】このように構成された機械側に対して、通
常は減算器１１により発電機出力指令ＳＶと発電機出力
ＰＶとの偏差と演算し、ＰＩ制御部によりＰＩ演算して
位置指令信号とし、減算器１１によりこの位置指令信号
と負荷制限器１またはガバナー２の位置信号との偏差を
演算し位置制御偏差信号として、アクチュエータ１２ま
たはアクチュエータ１３に与えられ、負荷制限器１また
はガバナー２を駆動することによって発電機出力を一定
に保つように制御する。負荷制限器１によってタービン
を制御するか、またはガバナー２によってタービンを制
御するかは選択ステップ１０１ａまたは１０２ａにより
選択される。

【０００６】ところで、図５の状態は、接点１５ｂ1 及
び１５ｂ2 を通し負荷制限器側が選択されている。この
状態からガバナー選択ステップ１０２ａを選択すると切
替え器１５が動作し、下げ信号を出力して接点１５ｂ2
を通しガバナー２を下げ始める。ガバナー２を下げてい
くと、補助パイロット弁４の出力は小さくなり、そのう
ちに極性が逆転する。切替え器１５ではこの極性により
切替え点を判定し、接点１５ａ1 ，１５ａ2 を接続し、
接点１５ｂ1 ，１５ｂ2 を切り離す。これにより位置制
御偏差信号（減算器１１の出力）は接点１５ａ2 を通し
てガバナー２に与えられ、ガバナー２によって発電機出
力が制御されることになる。また、切替え器１５はこの
切替え直後、接点１５ａ1 を通し負荷制限器に上げ信号
を出力し、補助パイロット弁４の出力が規定位置になる
ようにする。

【０００７】なお、切替え点を判断する際、ガバナー２
の出力はタービン回転数、すなわち発電機周波数により
変動しており、確実にガバナーに切り替わったことを検
出するために限時要求をもたせていることから、その時
間だけガバナーを下げることになる。したがって、蒸気
加減弁６は低値優先機構３により選択されたガバナー２
の出力信号により絞り込まれ、最終的に発電機出力を絞
り込む結果となる。

【０００８】また、図７のタービン制御の運転モード切
替え動作に示すように、切り替わる前の負荷制限器１の
位置信号と切り替わったガバナー２の位置信号は電気的
位置が同一ではなく、それにより位置指令信号とガバナ
ー２の位置信号とに位置制御偏差が生じ、この位置制御
偏差によりガバナー２の出力を上げ、発電機出力を上昇
させる。そして、切替えが行われた後、再び発電機出力
制御によって元の値まで引き戻される。

【０００９】以上は負荷制限器からガバナーに切り替え
る過程を説明してきたが、ガバナーから負荷制限器に切
り替える場合も上記と全く同様な動作となるので、その
説明は省略する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにして負荷制
限器とガバナーを相互に切り替えながら運転することに
なるが、このときの発電機出力変動は前記の限時要求に
よるものだけではなく、補助パイロット弁４の出力も実
際には図６に示すように機械動作となり、この機械動作
を位置検出器（本図では差動トランス）によって電気信
号に変換して使用していることから、機械的ずれや検出
誤差、変換誤差等によってさらに発電機の出力変動が大
きくなることがある。

【００１１】また、蒸気タービンの場合、ボイラー５か
らの蒸気供給量が発電量に見合うように別途ボイラー制
御装置により制御されるが、蒸気加減弁６の変化が大き
いとその制御も難しくなり、結果的には蒸気の圧力変動
や温度変動を起こし、プラントそのものの運転が不安定
となり、運転そのものができなくなるきっかけとなって
しまうことがある。

【００１２】本発明はこれらの不具合を解消するために
なされたもので、その目的は発電機の出力変動がなく安
全に運転モードの切替え（ガバナーと負荷制限器の切替
え）が行えるタービン制御装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１はプラントの運転状態により、ガ
バナーと負荷制限器を自動的に切り替えて運転できるよ
うにしたＰＩ制御により位置制御を行うタービン制御装
置において、非選択側を運転側に切り替える際、位置指
令信号から選択される側の位置偏差を差し引くことを特
徴とするものである。また本発明の請求項２はプラント
の運転状態により、ガバナーと負荷制限器を自動的に切
り替えて運転できるようにしたタービン制御装置におい
て、非選択側を運転側に切り替える際の減信号に、現在
の選択側の制御偏差をバイアス的に加えることを特徴と
するものである。

【００１４】

【作用】本発明のタービン制御装置によると、発電機出
力変動の極めて少ないガバナーと負荷制限器による運転
モード切替えが可能となり、ボイラー制御にも影響を与
えず、極めて安全なタービン制御を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の系統図であり、本実施例
のタービン制御装置が既に説明した図５の従来例と相違
する点は、乗算器１６と加算器１７を追加し、運転モー
ド切り替え中の下げ信号に発電機出力制御の偏差量を調
節して加えることにより、発電機出力が下がったら下げ
信号が自動的に上げ信号に変化するように構成した点の
みであるので、従来例と同一部分には同一符号を付して
その説明は省略する。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。
前述のように運転モードの切り替えが発生し、ガバナー
２を下げてきて発電出力が下がり始めると減算器１１の
出力は＋（プラス）信号となり、接点１５ｂ1を通しア
クチュエータ１２により負荷制限器を上げ操作し発電出
力を引き戻そうとするが、蒸気加減弁６は低値優先機構
３によりガバナー側に選択されているため、負荷制限器
では発電出力を引き戻すことができない。

【００１７】ここで乗算器１６により発電機出力制御の
偏差量を調節して加算器１７により切り替え器１５の出
力に加えると、乗算器１６の出力信号が切替器１５の出
力信号に打ち勝ったとき加算器１７の出力信号は＋信号
となり、いままで下げ方向に動いていたガバナーは逆に
上げ方向に動き始め、蒸気加減弁６を開く。このことに
より発電出力は引き戻される。発電出力が引き戻される
と減算器１１の出力（偏差）がなくなるから乗算器１６
の出力信号も無くなり、従って加算器１７の出力は再度
−（マイナス）信号となり再びガバナーを下げ始める。
そうすると発電出力は又下がり始め、同様に発電出力制
御の偏差が＋となり、以下上記と同様な動きを繰り返
す。このように動いているうちに負荷制限器はどんどん
上側に移動していく為ガバナーと負荷制限器は完全に切
り替わることになる。このときの発電機の出力変化は微
少であり、この変化量は乗算器１６によって調整でき
る。このように作動しているうちに切替器１５により切
り替え接点（１５ａ1 ，１５ｂ1 ，１５ａ2 ，１５ｂ2
）が切り替えられ、既に上側に逃げている負荷制限器
は規定値まで上げられ切り替えは完了する。

【００１８】この運転モード切り替えの過程を図２に示
しているが、この図から分かるように、本実施例による
と、発電機出力変動のきわめて少ないガバナーと負荷制
限器による運転モード切り替えが可能となり、ボイラー
制御にも影響を与えずきわめて安全なタービン制御装置
を提供することが出来る。

【００１９】図３は本発明の他の実施例の系統図であ
り、図５の従来例と相違する点は減算器１６、メモリ１
７、及び減算器１８を追加して設けた構成のみである。
これにより運転モード切替中は位置指令信号からこの位
置指令信号と負荷制限器１またはガバナー２の位置信号
との偏差を差し引くことにより、アクチュエータ１２ま
たはアクチュエータ１３に与える位置制御偏差信号を零
にし、切替え時のショックをなくすようにしたものであ
る。

【００２０】次に本実施例による運転モード切り替え動
作を図４を参照して説明する。前述のように切替えが発
生しガバナー２を下げていくと、補助パイロット弁４の
出力は小さくなり、そのうちに極性が逆転する。切替え
器１５ではこの極性により切替え点を判定し、接点１５
ａ1 ，１５ａ2 を接続し、接点１５ｂ1 ，１５ｂ2 を切
り離す。また、ガバナー２を下げていくと、位置指令信
号とガバナー２の位置信号との偏差（減算器１１の出
力）は＋（プラス）信号となり、この位置制御偏差信号
が接点１５ａ2 を通してアクチュエータ１３によりガバ
ナー２を上げ操作し、発電機出力を上げようとする。

【００２１】ここで切替えが発生すると、減算器１６に
より位置指令信号とガバナー２の位置信号との偏差を演
算して、切替え接点１５ａ4 が閉じ、メモリ１７を通し
て減算器１８により位置指令信号からこの偏差を差し引
きする。この結果、アクチュエータ１３に与えられる位
置制御偏差信号（減算器１１の出力）は零となり、ガバ
ナー２の出力は変化せず、すなわち発電機の出力変動は
なくなる。このように動いているうちに負荷制限器はど
んどん上側に移動していくためガバナーと負荷制限器は
完全に切り替わることになる。また、切替えが終わると
切替え接点１５ａ4 が開しメモリ１７は前の値を保持
し、通常の位置制御となり、切り替え後のショックがな
くなる。このときの発電機の出力変化は微少である。

【００２２】このように動作しているうちに切替え器１
５により切替え接点（１５ａ1 ，１５ｂ1 ，１５ａ2 ，
１５ｂ2 ，１５ａ3 ，１５ｂ3 ）が切り替えられ、既に
上側に逃げている負荷制限器は規定値まで上げられ切替
えは完了する。この切替えの過程を図４に示す。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると発
電機出力変動の極めて少ないガバナーと負荷制限器によ
る運転モード切替えが可能となり、ボイラー制御にも影
響を与えず、極めて安全なタービン制御装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のタービン制御装置の系統
図。

【図２】図１の運転モード切替え動作を示す図。

【図３】本発明の他の実施例のタービン制御装置の系統
図。

【図４】図３の運転モード切替え動作を示す図。

【図５】従来のタービン制御装置の一例を示す系統図。

【図６】図５の機械位置の検出の一例を示す図。

【図７】従来のタービン制御装置の運転モード切替え動
作を示す図。

【符号の説明】

１…負荷制限器、２…ガバナー、３…低値優先機構、４
…補助パイロット弁、５…ボイラー、６…蒸気加減弁、
７…タービン、８…発電機、９…減算器、１０…ＰＩ制
御器、１１…減算器、１２…アクチュエータ、１３…ア
クチュエータ、１５…切替え器、１６…減算器、１７…
メモリ、１８…減算器、ＳＶ…発電機出力指令、ＰＶ…
発電機出力、１０１ａ…負荷制限器選択ステップ、１０
２ａ…ガバナー選択ステップ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの運転状態により、ガバナーと
   負荷制限器を自動的に切り替えて運転できるようにした
   ＰＩ制御により位置制御を行うタービン制御装置におい
   て、非選択側を運転側に切り替える際、位置指令信号か
   ら選択される側の位置偏差を差し引くように構成したこ
   とを特徴としたタービン制御装置。
2. 【請求項２】 プラントの運転状態により、ガバナーと
   負荷制限器を自動的に切り替えて運転できるようにした
   タービン制御装置において、非選択側を運転側に切り替
   える際の減信号に、現在の選択側の制御偏差をバイアス
   的に加えるように構成したことを特徴としたタービン制
   御装置。