JPH0768882B2 - 蒸気タービンの調速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸気タービンの回転速度を検出すると共に、検
出した回転速度に基づいて蒸気加減弁を開閉制御して、
該蒸気タービンの回転速度を所定の値に保たせる機能を
有する調速装置に係り、特に、発電プラント用蒸気ター
ビンの回転速度制御に好適なものである。

〔従来の技術〕

従来より蒸気タービンの調速装置として機械油圧式ガバ
ナ（以下MHGと略す）及び電子油圧式ガバナ（以下EHGと
略す）が広く採用されている。MHGはタービンの速度
を、例えば遠心力などを利用して機械式にとらえ、その
機械的な変位をレバー機構や油圧装置によつて増幅して
蒸気加減弁の開度を制御する。一方、EHGはタービンの
速度を電気的なパルス信号としてとらえ、これをEHG盤
内にて演算処理し、電気／油圧変換器を介して油圧装置
に制御信号を送り上記のMHG同様蒸気加減弁の開度を制
御する。

前述したMHGは、その制御機構のほぼ全てを機械的な要
素から構成されているので堅牢であり保守点検も容易で
ある。異常の原因解明及びその対策もまた容易である。

〔発明が解決しようとする課題〕

蒸気タービンプラント全体としての信頼性をより向上さ
せるには、調速装置を２系統設け、その内の１系統はバ
ツクアツプとして待機させておく事が望ましいが、MHG
を２組設けることは装置の複雑化，大形化を招くことに
なるので一般的には採用されていない。

一方、EHGの制御機構の大部分は電子回路や電気部品か
ら構成されているので、MHGに比べて応答性や、他の自
動化機器、コンピユータ等とのインターフエイスに優れ
ている。しかしながら電源の喪失，断線，電気的ノイ
ズ，電子部品の劣化等のトラブルによりMHGよりも信頼
性が劣る。この為、EHGはその全部又は重要回路の一部
を多重化する必要がある。一般的には２重化とし、１系
統を通常の制御に使用し、残る１系統をバツクアツプと
して待機させ、１系統異常時においてバツクアツプ系統
への移行をタービンの運転を停止することなく行なつて
いる。高価な電子部品から構成されるEHGの２重化は蒸
気タービンのコストアツプの一要因となつている。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、MHGのガ
バナの堅牢性やメンテイナンス性を備えかつEHGガバナ
の応答性やインタフエイス性を兼ね備えた、安価で高性
能，高信頼性の調速装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の調速装置は、１系
統のEHGと１系統のMHGとを併設すると共に、その油圧シ
リンダを共用させる。かつ、上記２系統のガバナの一方
を常時作動させ、他方を予備として待機させておく。

〔作用〕

上記の如くEHGやMHGとを併設し、常時はEHGを作動させ
てMHGを休止させておくと、EHGの応答性やインタフエイ
ス性が発揮される。

而して、EHGの短所である信頼性に劣るという問題は、
高信頼性のMHGがバツクアツプする。

更に、EHGとMHGとは油圧シリンダを共用しているので、
構成部品点数が少なく、製造コストも安い。また、２系
統のガバナを設けて、その一方は常時休止しているので
メンテイナンスも容易である。

EHG及びMHGにおいて双方共通する構成機器は、油圧によ
つて蒸気流量加減弁の開度を制御する油圧シリンダであ
る。EHGの場合、油圧シリンダは電気信号を油圧に変換
する電気／油圧変換装置（以下、サーボ弁と略す）によ
つて制御される。一方、回転振子を用いたMHGの場合、
油圧シリンダは回転振子の遠心力を直線運動に変換する
回転パイロット弁とその変位という機械的な信号によつ
て制御される。

本発明は、上記双方の信号と油圧シリンダの間に別の簡
単なパイロツト弁を設け、油圧シリンダへの油圧はこの
パイロツト弁を介して送油され、又は排出される。通常
の運転中、油圧シリンダへの圧油はMHGの回転パイロツ
ト弁及び本発明の構成機器の一つであるパイロツト弁を
経て送油される。通常の運転中はEHGによつてパイロツ
ト弁を制御する。この間MHGの回転パイロツト弁は制御
範囲から除外される。EHGが故障したとき、パイロツト
弁は自動的に制御範囲から除外され、代わつて回転パイ
ロツト弁による制御に移行する。

〔実施例〕

第１図を用いて本発明の実施例の全体構成を説明する。
蒸気発生器（図示せず）で作られた蒸気は、非常用の止
め弁27,蒸気制御弁室26、及びこれに内蔵される加減弁2
5を経て蒸気タービン（図示せず）に流入する。加減弁2
5の駆動装置は、油圧シリンダ28,油圧ピストン29,スプ
リング30及び弁棒24から構成される。上記のピストン29
は、シリンダ28へ圧油が送り込まれるスプリング30を圧
縮させて加減弁25を開きタービンへの蒸気量を増加（負
荷上昇）させる。蒸気量を減少（負荷減少）させるとき
は、この動きと逆になる。

電子油圧式ガバナ（EHG）は、タービン車軸56にとりつ
けられた回転歯車57,速度ピツクアツプ55,EHG盤53,油圧
リレー50,リレーピストン49,差動トランス60,サーボ弁5
1,レバー31,34,36,47,レバーリンク32,35,46,レバー支
点33,48,電気配線52,54,61及び油管51b,51cから構成さ
れる。

機械油圧式ガバナ（MHG）は、速度／負荷調節装置4,ウ
オーム11,ウオームホイール5,電動機10,回転振子15,回
転パイロツト弁14,スリーブ13,レバー6,9,17,21,23,レ
バーリンク7,16,18,22,レバー支点8,20及び油管19b,43
から構成される。

EHGとMHGとの互いの制御の干渉を防止すると共にEHG故
障時にはMHG制御に移行して連続的に制御機能を遂行さ
せる装置は、油圧リレー38,油圧リレー42,三方切換弁4
4,差動トランス70,電気配線58,62,71及び油管41a,41bか
ら構成される。

次に、第１図，第２図及び第３図を用いて本発明の実施
例の動作について説明する。前述の如く、通常運転中の
制御はEHGによつて遂行される。回転歯車57は円周上に
歯車を有している。速度検出用ピツクアツプ55は、一定
時間内に通過する歯車の凹凸の数によつて回転速度を検
知し、これをパルス信号としてEHG盤53内で電圧に変換
した後、予め組み込まれたプログラムに従つて演算処理
し、電気配線52を経てサーボ弁51を駆動する。サーボ弁
51は、電気信号を油圧に変換し、油管51b又は同51cを経
て油圧リレー50内のリレーピストン49の位置を決める。
仮りにタービンの回転速度が降下したとすればリレーピ
ストン49は上昇し、レバー47及び36を介して油圧リレー
38及び同42内のパイロツト弁40を上昇させる。この結果
油圧リレー42の油孔42bが開き油管19b及び43を経て油圧
シリンダ28へ圧油が供給される。圧油はスプリング30を
圧縮させてピストン29を上昇させ、加減弁25の弁開度を
増加させる。上昇する弁棒24はレバー31,レバーリンク3
2,レバー34,レバーリンク35及びレバー36を介してパイ
ロツト弁40を油孔42bを完全に閉塞させる位置で弁開度
の増加を停止し一つの制御動作が完了する。逆にタービ
ンの速度が上昇した場合は上記と逆の制御動作がなされ
る。

タービンがEHGによつて制御されている間、MHGはEHGに
対する干渉を防止するためにその制御が除外されていな
ければならない。これは油管19aの圧油がシリンダ28に
到達する径路に設けたMHGの回転パイロツト弁14が油孔1
3aを常に開いている状態を作らねばならない。このため
の手段として速度／負荷調節器４とレバー９とを用い
て、スリーブ13を、速度の変化に応じて上下するパイロ
ツト弁14の動きに対して、ある一定のオフセツト量を保
ちながら自動的に追従させる。このオフセツト量は後述
するMHGへの制御移行時、タービンへの流入蒸気量の変
動を最小限とするために必要である。

速度検出器55によつて検出された速度はオフセツト量を
保持するに必要な信号をEHG盤53にて演算処理し、電気
配線58を介してパルス信号として電動機10へ送る。電動
機軸によつて回転されるウオーム11は速度／負荷調節器
４にとりつけられたウオームギヤ５を駆動する。調節器
４の上部には雄ネジが形成されていて、ブラケツト２に
設けた雌ネジに螺合されている。これによりウオームギ
ヤ５の回転は調節器４の上下運動に変換され、レバーリ
ンク及びレバー９を介してスリーブ13の位置を決定す
る。差同トランス70は、与えられた信号によつてスリー
ブ13に正しい位置が得られたことをEHG盤53にフイード
バツクする。

EHGの制御が何らかの原因で不能となつた時、その信号
は電気配線62を介して三方切換弁44を作動させる。第２
図はこのときの状態を示す。切換弁44及び油管41bを介
してリレーピストン39を下方に押しつけていた圧油は切
換弁44から排出される。この結果、圧縮されていたスプ
リング37の復元力によつてパイロツト弁40は急速に上昇
し、油孔42bを全開させる。油圧シリンダ28への圧油
は、油管19b及び同43を経て加減弁25を全開させようと
する。ピストン29の上昇動作は復元機構を構成するレバ
ー23,レバーリンク22,レバー21,レバーリンク18,レバー
17,レバーリンク16及びレバー９によつてスリーブ13を
上昇させ、油孔13aを閉塞しようとする。一方、タービ
ンの流入蒸気量の増加によつてその回転速度は上昇する
ので回転振子15は外側へ開き回転パイロツト弁を下方に
動作させる。この動作も又、油孔13aを閉塞させる。こ
の閉塞に要する時間は、既にオフセツト量としてスリー
ブ13がパイロツト弁14の位置に追従しているので短時間
で達成できる。油孔（13a及び同13c）が完全に閉塞し、
一方の油孔（42b及び同42d）が完全に開いた状態をもつ
てMHGへの制御を移行が完了する。即ち、油管19aの圧油
の油圧シリンダ28への供給（若しくは排出）の制御量
は、パイロツト弁14の位置及びスリーブ13の位置の相対
関係によつて得られる油孔13a及び13cの開度如何とな
り、タービンの速度（又は負荷）の制御はMHGによつて
行なわれる。この間、故障したEHGの修理を行うことが
出来るのでメンテイナンス性が良い。

第３図は、EHGからMHGへ制御が移行したときに生じるタ
ービン負荷の変動の様子がガバナ特性図上に示したもの
である。縦軸は速度／負荷調節装置４の設定位置を表わ
し、横軸はタービンの回転速度を示す。縦軸の上限（０
％）は、低速ストツパ１、下限（100％）は高速ストツ
パ３によつてそれぞれ与えられる。EHG制御による負荷
“A"点が、オフセツトを有して常に追従していたMHGに
よつて、負荷“B"点に移行しΔＬの負荷上昇が与えられ
た状態を示す。

〔発明の効果〕

本発明の蒸気タービン調速機は、簡単な構成で応答性が
良く、しかも信頼性が高いという、優れた実用的効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調速装置の１実施例を設けた蒸気
タービン設備全体の構成機器の配置及び各機器の動作を
示す系統図である。第２図はEHGが故障してMHG制御に移
行するときの切換装置の動作を示す説明図である。第３
図は切換によつて生ずる負荷の変動を示す特性図表であ
る。 39……リレーピストン、40……パイロツト弁、41b……
油管、44……三方切換弁、62……電気配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンの回転速度を検出すると共
   に、検出した回転速度に基づいて、該蒸気タービンに主
   蒸気を供給する管路に設けた蒸気加減弁の開度を自動的
   に制御して、該蒸気タービンの回転速度を所定値に保た
   しめる調速装置において、 （ａ）前記の蒸気加減弁を開閉駆動する油圧シリンダを
   設けると共に、 （ｂ）上記油圧シリンダに供給される圧油を制御する電
   子油圧式カバナを設け、かつ、 （ｃ）上記電子油圧式ガバナのパイロツト弁の上流側
   に、機械式ガバナのパイロツト弁を設け、 （ｄ）正常運転時は上記双方のガバナの内の何れか一方
   のパイロツト弁を作動せしめると共に他方を休止せしめ
   る構造とし、 （ｅ）上記一方のガバナが正常に作動しなくなつた時、
   その制御機能を他方のガバナに代替せしめるように構成
   したことを特徴とする、蒸気タービンの調速装置。