JPH0711910A - 蒸気タービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】模擬信号発生手段を設けて、タービンが低負荷
運転中であっても、任意にパワーロードアンバランス回
路の機能確認試験を可能とする蒸気タービン制御装置を
提供する。 【構成】タービン出力信号19と発電機電流信号17を入力
して負荷遮断が発生した際に、タービンのオーバースピ
ードを抑制するパワーロードアンバランス検出回路を備
えた蒸気タービン制御装置において、パワーロードアン
バランス検出回路41にタービン出力19と発電機負荷17と
の差の模擬信号を発生する模擬信号ＳＷ42を設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電用大型蒸気タービ
ンの負荷遮断時におけるオーバースピード抑制回路の動
作確認試験に係り、特に低負荷時においても試験可能な
蒸気タービン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電用大型蒸気タービンの代表例として
図２に原子力タービンプラントの概要系統図を示す。通
常運転においては原子炉１にて発生した蒸気は、主蒸気
止め弁２を経由し、蒸気加減弁３により圧力検出器４に
て検出された主蒸気圧力と速度検出器５にて検出された
タービン回転速度、および系統負荷６との各信号をもと
に高圧タービン７に流入する蒸気量と主蒸気圧力を制御
している。

【０００３】その後、高圧タービン７から排出された蒸
気は中間蒸気止め弁８ａ，８ｂとインタセプト弁９ａ，
９ｂを経由し、前記高圧タービン７と共に蒸気タービン
を形成している低圧タービン10ａ，10ｂへ流入して夫々
のタービンを回転させる。このタービンの回転によりタ
ービン軸に結合された発電機11にて発電される。

【０００４】前記低圧タービン10ａ，10ｂから排気され
た蒸気は、復水器12に流入し、凝縮された後に給水ポン
プ13にて再び原子炉１へ供給され、加熱後沸騰して蒸気
となる。また、復水器12には減温減圧器14を介してター
ビンバイパス弁15を介挿した配管が前記主蒸気止め弁２
の入口側より接続されている。

【０００５】ここで発電機負荷が遮断されると、蒸気タ
ービンにとっては負荷が急減することから回転数は急上
昇する。この回転数の急増に対しては、その回転数の上
昇を前記速度検出器５にて検出し、その回転数上昇度合
いに応じて蒸気加減弁３とインタセプト弁９ａ，９ｂを
閉動作させ、蒸気タービンがオーバースピードせぬよう
に調達する必要がある。

【０００６】しかしながら蒸気タービンの大型化に伴な
い、蒸気タービンの出力に対するタービンおよび発電機
11における回転系の慣性モーメントの割合は少くなる傾
向にあり、このために発電機における負荷遮断発生後の
回転数の上昇率が急峻なものとなってくるため、蒸気タ
ービンの回転数が上昇したことを速度検出器５で検出し
てから、蒸気加減弁３、インタセプト弁９ａ，９ｂを閉
動作させるのでは、遅すぎて、過速状態となってしま
う。

【０００７】このため、従来より大型蒸気タービンにお
ける蒸気タービン制御装置としては、蒸気タービンの出
力と発電機負荷とを常時比較し、これに差が生じた場
合、すなわち、負荷遮断が発生した場合には、蒸気ター
ビンの回転数が上昇する前に即座に蒸気加減弁３および
インタセプト弁９ａ，９ｂを急閉動作させるパワーロー
ドアンバランス検出回路16を具備させている。

【０００８】このパワーロードアンバランス検出回路16
は図３のブロック図に示すように、発電機11から発電機
負荷に相当する発電機電流信号17と、圧力検出器18から
の蒸気タービンが駆動する出力に相当するタービン中間
蒸気圧力信号19をタービン出力−発電機負荷検出部20に
入力し、発電機負荷とタービン出力の不平衡が、定格出
力運転時に生じることを予想して予め設定されたγ％以
上の場合には、検出リレー21を動作させる。

【０００９】一方、発電機電流信号17は発電機負荷急減
検出部22にも入力され、予め、設定されているβsec 以
内でγ％以上に減少する急速減少の場合に、これを検出
してＯＲ回路23を介して検出リレー24を動作させる。さ
らに、この検出リレー24の出力によるＯＲ回路25を介し
た動作出力26と、前記検出リレー21の動作出力がＡＮＤ
回路27で成立した場合には、タイマー要素28とＡＮＤ回
路29を介してパワーロードアンバランスリレー30の動作
が成立する。

【００１０】なお、タービン速度のわずかな上昇によっ
てもインタセプト弁９ａ，９ｂは瞬時に閉じ始めるため
に、負荷設定値を０にクリアし、図示しない負荷設定器
は若干開いた無負荷開度位置に最終的にセットする。

【００１１】前記パワーロードアンバランスリレー30の
動作が成立すると、蒸気加減弁３の急速作動電磁弁作動
31が成立して蒸気加減弁３は急閉動作32する。また、負
荷設定クリア33がされると、蒸気加減弁３とインタセプ
ト弁９ａ，９ｂに対する流量要求信号急減34がされるの
で、インタセプト弁急閉動作35と、蒸気加減弁急閉動作
32が生じ、これによりタービンの速度上昇を防止するこ
とができる。

【００１２】一方、原子力蒸気タービンの場合には、タ
ービンバイパス弁急開動作36が発生し、タービンバイパ
ス弁15を開いて原子炉１から減温減圧器14を介して復水
器12へ蒸気を送り込み、原子炉１内の蒸気圧力の上昇を
抑制する作用も行う。

【００１３】このパワーロードアンバランス検出回路16
においては、その機能の健全性をタービンの通常運転中
に定例的に確認する必要があるため、その試験機能を具
備している。

【００１４】すなわち、タービン出力と発電機負荷の差
が、定格運転負荷のγ％以上にある時にテストＳＷ37を
ＯＮ状態にすると、ＯＲ回路23を介して検出リレー24が
動作する。これによりＯＲ回路25とＡＮＤ回路27が成立
し、タイマー要素28を経由してＡＮＤ回路29に入力され
る。

【００１５】しかし、この時にテストＳＷ37のＯＮ信号
は、一方でＯＦＦに反転され、前記ＡＮＤ回路29にＡＮ
Ｄ入力されるため、このＡＮＤ回路29は成立せず、パワ
ーロードアンバランスリレー30の動作は成立しない。従
って、蒸気加減弁３やインタセプト弁９ａ，９ｂ等に対
しては急閉信号等は出力されず、各弁は動作しないの
で、この試験は運転中のタービンに支障を与えない。

【００１６】一方、テストＳＷ37のＯＮ信号は、ＯＲ回
路38を介し、ＡＮＤ回路39に入力され、前記タイマー要
素28からの出力信号と共にＡＮＤ回路39が成立して、例
えば表示灯等によるパワーロードアンバランス動作テス
ト表示40が行なわれ、パワーロードアンバランス検出回
路16における検出リレー動作21等の各回路が正常に作動
することが確認できる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】予めタービン出力−発
電機構負荷検出部20において設定された従来の定例試験
においては、タービン出力と発電機負荷の差がγ以上の
場合にのみ可能で、このタービン出力と発電機負荷の差
がγ％以下である、例えばタービン起動後における低負
荷運転の段階では機能確認試験ができないという支障が
あった。

【００１８】また、一般にタービン負荷遮断前の負荷が
大きい程、負荷遮断時のタービンのオーバースピード量
は大きくなり、しかもパワーロードアンバランス回路16
が正常に作動しない場合には、規定回転限界をオーバー
し、図示しない非常調速装置が作動してタービントリッ
プに至る可能性が考えられる。

【００１９】このため、タービン起動後の低負荷運転の
早期の段階から、蒸気タービン制御装置におけるパワー
ロードアンバランス回路16の機能確認試験が実施できる
ことを強く要望されていた。

【００２０】本発明の目的とするところは、模擬信号発
生手段を設けて、タービンが低負荷運転中であっても、
任意にパワーロードアンバランス回路の機能確認試験を
可能とする蒸気タービン制御装置を提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る蒸気タービン制御装置は、タ
ービン出力信号と発電機電流信号を入力して負荷遮断が
発生した際にタービンのオーバースピードを抑制するパ
ワーロードアンバランス検出回路を備えた蒸気タービン
制御装置において、前記パワーロードアンバランス検出
回路にタービン出力と発電機負荷との差の模擬信号発生
手段を設けたことを特徴とする。

【００２２】

【作用】請求項１記載の発明は、タービンが低負荷等の
任意の状態であっても、模擬信号発生手段から模擬信号
を発することにより、タービン出力と発電機負荷のアン
バランスを検出するリレー等の検出回路を動作させて、
負荷遮断時におけるタービンのオーバースピードを抑制
するパワーロードアンバランス回路の機能確認試験がで
きる。

【００２３】また、機能確認試験中は模擬信号発生手段
におけるインターロック回路により、パワーロードアン
バランス回路による蒸気加減弁およびインタセプト弁等
の実作動を阻止して、タービンの運転に影響を与えな
い。

【００２４】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお上記した従来技術と同じ構成部分については、
同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１のブロッ
ク図に示すように蒸気タービン制御装置におけるパワー
ロードアンバランス検出回路41は、上記図３に示した従
来のパワーロードアンバランス検出回路16に模擬信号発
生手段を設けた構成としたものである。

【００２５】この模擬信号発生手段は、タービン出力と
発電機負荷との差の模擬信号ＳＷ42、およびタービン出
力−発電機負荷検出部20と検出リレー21の間に介挿した
ＯＲ回路43と、タイマー要素28とパワーロードアンバラ
ンスリレー30の間に設けた、前記模擬信号ＳＷ42のＯＮ
反転信号を入力するＡＮＤ回路44と、さらに、テストＳ
Ｗ37のＯＮ回路とＡＮＤ回路39の間に設けて、前記模擬
信号ＳＷ42のＯＮ信号が入力されるＯＲ回路45を具備し
ており、その他は上記パワーロードアンバランス検出回
路16と同様の構成としている。

【００２６】次に上記構成による作用について説明す
る。タービン出力と発電機負荷の差が予め設定されてい
たγ％以下の低負荷運転状態の場合には、タービン出力
−発電機負荷検出部20からは、検出リレー21を動作させ
る信号は出力されていない。従ってテストＳＷ37を押し
ただけでは試験は行なわれない。

【００２７】しかしながら、この時に模擬信号ＳＷ42を
ＯＮ状態にすることにより、ＯＲ回路43が成立するので
検出リレー21を動作させことができる。すなわち、模擬
信号ＳＷ42のＯＮ信号で、ＯＲ回路43から検出リレー21
に信号が出力され、この検出リレー21動作の信号はＡＮ
Ｄ回路27に入力される。

【００２８】この状態において、前記テストＳＷ37をＯ
Ｎ状態にすると、ＯＲ回路23、検出リレー24およびＯＲ
回路25を介して、ＡＮＤ回路27に信号が入力されるの
で、このＡＮＤ回路27が成立し、タイマー要素28を介し
て、ＡＮＤ回路44に信号が入力される。

【００２９】一方、模擬信号ＳＷ42のＯＮ信号と、テス
トＳＷ37のＯＮ信号は、いずれも先に反転信号に変換さ
れてからＡＮＤ回路44に入力されるため、このＡＮＤ回
路44からは信号が出力されず、パワーロードアンバラン
スリレー30の動作は生じない。従って低負荷で運転中
（起動中）の蒸気タービンに影響が生じない。

【００３０】また、前記タイマー要素28の出力信号の一
部と、テストＳＷ37のＯＮ信号の一部、および模擬信号
ＳＷ42のＯＮ信号の一部は、ＯＲ回路45に入力されて、
テストＳＷ37のＯＮ信号、または模擬信号ＳＷ42のＯＮ
信号が成立した場合には、ＯＲ回路45が成立することか
らＡＮＤ回路39に信号が入力される。

【００３１】この時に前記検出リレー21と検出リレー24
が、前記のテストＳＷ37および模擬信号ＳＷ42のＯＮ信
号により正常に作動されれば、タイマー要素28の出力信
号が前記ＡＮＤ回路39にも入力され、このＡＮＤ回路39
が成立してパワーロードアンバランス動作テスト表示40
が成立するので、表示灯の点灯等により本パワーロード
アンバランス検出回路41の機能が正常であることが確認
できる。

【００３２】逆に、この試験時に検出リレー21と検出リ
レー24の何れかが、正常に動作しなかった場合には、パ
ワーロードアンバランス動作テスト表示40は成立しない
ので、直ちに異常であることが確認できる。

【００３３】なお、前記模擬信号ＳＷ42をＯＮからＯＦ
Ｆ状態にすると、ＯＲ回路43が不成立となり、検出リレ
ー21の動作、ＡＮＤ回路27、およびＡＮＤ回路39も成立
条件が解除されるので、パワーロードアンバランス動作
テスト表示40も表示解除となる。

【００３４】

【発明の効果】以上本発明によれば、タービン出力と発
電機負荷との差が任意の状態においても、模擬信号手段
からの模擬信号を発信することにより、パワーロードア
ンバランス検出回路の機能確認試験が実施できることか
ら、負荷遮断により蒸気タービンがオーバースピードと
なることを抑制する機能の不具合検出が容易で、蒸気タ
ービンの安全性と運転の信頼性が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の蒸気タービン制御装置
におけるパワーロードアンバランス検出回路のブロック
図。

【図２】原子力タービンプラントの概要系統図。

【図３】従来の蒸気タービン制御装置におけるパワーロ
ードアンバランス検出回路のブロック図。

【符号の説明】

１…原子炉、２…主蒸気止め弁、３…蒸気加減弁、４，
18…圧力検出器、５…速度検出器、６…系統負荷、７…
高圧タービン、８ａ，８ｂ…中間蒸気止め弁、９ａ，９
ｂ…インタセプト弁、10ａ，10ｂ…低圧タービン、11…
発電器、12…復水器、13…給水ポンプ、14…減温減圧
器、15…タービンバイパス弁、16，41…パワーロードア
ンバランス検出回路、17…発電機電流信号、19…タービ
ン中間蒸気圧力信号、20…タービン出力−発電機負荷検
出部、21，24…検出リレー、22…発電機負荷急減検出
部、23，25，38，43，45…ＯＲ回路、26…動作出力、2
7，29，39，44…ＡＮＤ回路、28…タイマー要素、30…
パワーロードアンバランスリレー、31…蒸気加減弁急速
作動電磁弁作動、32…蒸気加減弁急閉動作、33…負荷設
定クリア、34…蒸気加減弁，インタセプト弁流量要求信
号急減、35…インタセプト弁急閉動作、36…タービンバ
イパス弁急開動作、37…テストＳＷ、40…パワーロード
アンバランス動作テスト表示、42…模擬信号ＳＷ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービン出力信号と発電機電流信号を入
   力して負荷遮断が発生した際にタービンのオーバースピ
   ードを抑制するパワーロードアンバランス検出回路を備
   えた蒸気タービン制御装置において、前記パワーロード
   アンバランス検出回路にタービン出力と発電機負荷との
   差の模擬信号発生手段を設けたことを特徴とする蒸気タ
   ービン制御装置。