JPH0751883B2 - タ−ビン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子力および火力発電所の蒸気タービン制御
装置に係り、特に高い応答性および、安定した制御を行
うのに好適なタービン制御装置に関する。

〔発明の背景〕

最近の単機発電容量の増大に伴う、タービン及び発電機
の大型化により、タービン制御装置は、より高い応答性
が要求されている。

一方、システムの運用の複雑化、大規模化に伴い制御要
素も複雑，大規模化しており、安定した制御を行いつ
つ、高い応答性を確保する事が難しくなつてきている。
両者を両立させるためには、全体の制御の安定性を保ち
つつ、必要時，必要個所のみ演算周期を、必要に応じた
時間に変更することによる効率的な応答性の向上を計る
必要がある。なお、この種の装置として関連するものに
は例えば、特開昭59−65301,同54−98480等がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、制御装置の応答性を一定として安定
性を保ちつつ、必要時、所定の箇所の応答性を特に高め
ることにより、タービンを安全に制御することのできる
タービン制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

タービン制御においては、タービン速度，発電機出力，
蒸気圧力等を検出し、タービンの速度，出力、あるいは
出力を調整するため、弁の開度を調整する。ここで、制
御の安定性に着眼すると、極力、一定の周期で速度等の
信号を入力し、これにより弁の開度を調整する事が望ま
しい。一方、負荷しや断等のタービン速度の上昇、ある
いは、原子力発電プラントにおける、蒸気圧力の変動に
対しては、特に高い応答性をもつて、対応することが、
タービンの過速防止、あるいは、原子炉等の保護の面で
極めて重要な事である。

ここで、調整すべき弁のいくつかが、タービンの運転状
態によつては、高い応答性が要求されない事に着眼し
（例えば、起動完了後の主蒸気止め弁が通常全開一定で
ある事）、タービン運転モードを合理的に区分し、演算
周期を必要に応じ、可変する事により、上記の安定性及
び応答性を高効率で実現できるようにした。

ここに、本発明は、基本演算部から出力された信号に基
づいて、蒸気タービン系統に設けられた複数の弁を制御
し、該複数の弁毎に設けられた弁開度演算部を有するタ
ービン制御装置において、前記タービン制御装置は、前
記蒸気タービン系統におけるプロセス量と前記基本演算
部の出力信号とを減算すると共に、該減算し得られた信
号が、前記蒸気タービン系統の運転状態における前記複
数の弁の開度特性から区分したタービン運転モードの何
れの運転モードに属するかを判定するタービン運転状態
検出部と、該タービン運転状態検出部によって判定され
た運転モードに見合った演算周期に基づいて、前記各弁
毎に設けられた弁開度演算部の演算周期を夫々独立して
変更せしめる指令を与える演算周期変更指令部とを具備
したものである。

〔発明の実施例〕

まず、タービン制御装置により制御されるプラントの一
例として原子力発電プラントの概略構成について第２図
を用いて説明する。

第２図において、原子力発電プラントは、タービン作動
蒸気発生源である原子炉21から発生した蒸気を主蒸気配
管22を通し、主蒸気止め弁23、蒸気加減弁24を経てター
ビン本体に導く。高圧タービン25内にて仕事をした蒸気
は、中間蒸気止め弁26を経て中，低圧タービン27へ導か
れ、中，低圧タービン27で仕事を終えた蒸気は復水器28
へ導かれ、いわゆるランキンサイクルを構成する。ま
た、発生蒸気を直接、復水器へ導く、タービンバイパス
弁29によるバイパスラインを有している。

この様な、発電プラントの制御装置の内で、タービン制
御装置は通常運用時は蒸気加減弁24を操作しタービン流
入作動蒸気量を調整する事により、タービン速度，ター
ビン出力，主蒸気圧力を制御している。また、主蒸気止
め弁23と中間蒸気止め弁26は、タービン保護のために、
タービンバイパス弁29は原子炉21の保護のために備けら
れたものであり、通常運転時は主蒸気止め弁23,中間蒸
気止め弁26は全開状態、タービンバイパス弁29は全閉状
態にある。しかし、一度、タービン事故、あるいは、負
荷しや断が発生すると、これらの弁は、タービン本体，
原子炉を保護するため、高速で、互いに連係をとりなが
ら動作しなければならない。

第１図は、第２図の原子力発電プラントを制御するため
の本発明に係るタービン制御装置を示している。この装
置はタービン速度，負荷，圧力等を入力として基本的な
ガバナ制御の演算を行うガバナ基本制御演算部１、その
演算結果を基に各種弁の開度を求める演算部としての主
蒸気止め弁開度制御演算部２、蒸気加減弁開度演算部
３、中間蒸気止め弁開度制御演算部３、タービンバイパ
ス弁開度制御演算部５及び、本発明により付加されたタ
ービン運転状態検出部６、演算周期変更指令部７より構
成される。尚、信号８は各弁の開度制御演算部２〜５の
演算周期の変更指令である。

第３図は、原子力発電プラント各部の運転状況を示して
おり、起動から定常運転に移りその後負荷しや断すると
したときの、同図（ａ）は主蒸気圧力，タービン速度，
負荷の変化状況を、同図（ｂ）は各弁の開度状況を、同
図（ｃ）は第１図の演算周期変更指令部７により定めら
れる各種弁開度制御演算部２〜５の演算周期を示してい
る。この図についてより詳細に説明すると、第３図は、
タービン運転状態を、範囲１（原子炉圧力上昇段階）、
範囲２（タービンバイパス弁制御段階）、範囲３（蒸気
加減弁制御段階）、範囲４（負荷しや断制御段階）に分
類して、各弁制御の演算周期との関係を表わしたもので
ある。この一例としてタービンバイパス弁制御段階の演
算周期について詳述すると、この状態では蒸気圧力制御
をタービンバイパス弁29で実施しており、同弁の演算制
御に特に高い応答性が必要である。次にタービンバイパ
ス弁29が全閉し、蒸気圧力，負荷制御が蒸気加減弁24の
調整による範囲３になると、タービンバイパス弁29の演
算周期は、通常に戻り、同時に、蒸気加減弁24の演算周
期を早くすることにより、蒸気圧力負荷制御に対し、高
い応答性を持続する。次に、負荷しや断が発生すると、
再び圧力制御を行うためタービンバイパス弁29の演算周
期を早くする。逆に蒸気加減弁24は全閉しているため蒸
気加減弁演算周期を通常に戻している。このようにし
て、必要時，必要個所の演算周期を早くする事により、
全タービン運転状態において、特に高い応答性を効率的
に得る事ができる。

表１は、第１図のタービン運転状態検出部６にて第３図
（ｃ）に示した範囲1,2,3,4を区別するための考え方を
示したものであり、例えば、主蒸気止め弁23の開度が全
閉位置でなくて、タービンバイパス弁29の開度指令が全
閉でなくて、タービン速度がターニング速度以下であつ
てかつパワーロードアンバランスリレー不動作のときに
範囲１であると判断される。範囲2,3,4については表１
に示した通りでありその説明を省略する。

ここで第４図に、運転状態検出部と演算周期指令部の具
体例として、タービンバイパス弁に関する一例を示す。
原子炉で発生した蒸気量（全蒸気流量）と、ガバナ基本
演算部で求められた蒸気加減弁蒸気流量指令を比較し、
タービンバイパス弁要求蒸気流量12を求め、タービンバ
イパス弁を閉させている必要の有無を判断する。更に必
要があつたば場合のみ、タービンバイパス弁制御５に対
し、演算周期高速指令14を出力する。

次に、第５図に、演算周期指令部の指令を受け、演算周
期を変更する例を示す。本図は、第１図の制御要素を演
算のフローに書き直したものである。

第５図において、演算周期高速指令31が特定の弁制御部
２に出力されると、当該のスイツチ30が常に閉し、指令
された弁が高速で演算される。演算周期指令部７が、演
算周期低速指令32を出力すると、当該弁制御要素のスイ
ツチ33が間けつ的にしか閉しないため、演算周期は遅く
なる。

本発明によれば、必要時，必要個所のみ演算周期を特に
高速化でき、タービンの全運転状態での特に高い応答性
を効率よく実現できる。

第１図における、タービン運転状態検出部６を制御装置
の状態検出に変更すれば、制御装置自体の状態により、
演算の不要な要素の演算中止、又は、周期の低速化を実
施し、全体の処理の高率化を計ることができる。

或いは、タービン運転状態として、弁テスト中，タービ
ントリツプ中等、更に細分化すれば、よりきめの細い、
効率化が計れる。

〔発明の効果〕

本例の如く、本発明によれば、従来のソフトウエアのタ
スク処理の如く、スケジュールにより、演算を実施する
のと異なり、極めてタービン運転状態に密接した論理
で、演算周期を可変できるため、より効率的、有効な動
作が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施構成図、第２図は原子力発電プラ
ントの概要、第３図は本発明の動作を説明する図、第４
図は演算周期変更論理の一例、第５図は演算周期を変更
する具体例。 １……ガバナ基本制御演算部、2,3,4,5……弁開度演算
部、６……タービン運転状態検出部、７……演算周期変
更指令部、８……演算周期指令信号、９……原子炉、10
……全蒸気流量、11……蒸気加減弁流量信号、12……タ
ービンバイパス弁蒸気流量要求値、13……比較器、14…
…演算周期高速指令、15……演算周期通常指令、16……
タービンバイパス弁駆動信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳田 貞雄 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 辻 真太郎 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−183502（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基本演算部から出力された信号に基づい
   て、蒸気タービン系統に設けられた複数の弁を制御し、
   該複数の弁毎に設けられた弁開度演算部を有するタービ
   ン制御装置において、 前記タービン制御装置は、 前記蒸気タービン系統におけるプロセス量と前記基本演
   算部の出力信号とを減算すると共に、該減算し得られた
   信号が、前記蒸気タービン系統の運転状態における前記
   複数の弁の開度特性から区分したタービン運転モードの
   何れの運転モードに属するかを判定するタービン運転状
   態検出部と、 該タービン運転状態検出部によって判定された運転モー
   ドに見合った演算周期に基づいて、前記各弁毎に設けら
   れた弁開度演算部の演算周期を夫々独立して変更せしめ
   る指令を与える演算周期変更指令部とを具備したことを
   特徴とするタービン制御装置。