JPH10238309A - 蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主蒸気圧が低下した場合には自動的に主蒸気
圧制御へ移行できるようにして、切替スイッチを排除し
オペレータによるマニュアル操作を不要にするほか、主
蒸気圧制御から負荷制御へ移行した際にマニュアル操作
を行なうことなく発電機出力を自動的にボイラ蒸気量相
当の値まで増加させる。 【解決手段】 ボイラから蒸気タービン１への主蒸気量
を調整する蒸気加減弁２と、この蒸気加減弁２の入口側
圧力を検出する主蒸気圧検出器４と、この主蒸気圧検出
器４からの検出値と主蒸気圧の設定値とを比較演算し主
蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令を出力する主蒸気圧制
御器７Ａと、この主蒸気圧制御器７Ａからの主蒸気圧制
御用蒸気加減弁開度指令と負荷制御用蒸気加減弁開度指
令とを比較演算し低値を選択する低値選択器２０とをそ
なえ、この低値選択器２０により選択された蒸気加減弁
開度指令によって蒸気加減弁２を制御するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自家発電機
向きの蒸気タービン（抽気タービン）用の主蒸気圧レギ
ュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の蒸気タービンの主蒸気圧
レギュレータの構成を示すブロック図であり、この図４
において、１は発電機Ｇを駆動するための蒸気タービ
ン、２はボイラ（図示省略）から蒸気タービン１への主
蒸気量を調整する蒸気加減弁、３は蒸気タービン１の抽
気圧を調整する抽気調圧弁、４は蒸気加減弁２の入口側
圧力を検出する主蒸気圧検出器、５は蒸気タービン１の
抽気圧を検出する抽気圧検出器、６は蒸気タービン１の
速度を検出する速度検出器である。

【０００３】また、７は主蒸気圧検出器４からの検出値
と主蒸気圧の設定値とを比較演算する主蒸気圧制御器、
８は抽気圧検出器５からの検出値と抽気圧の設定値とを
比較演算する抽気圧制御器、９は速度検出器６からの検
出値と速度設定値とを比較演算するタービン出力設定
器、１０および１１はそれぞれ抽気圧制御器８およびタ
ービン出力設定器９からの出力に応じて速度調定率（ド
ループ）を設定し抽気圧検出器５および速度検出器６か
らの検出値に加算するドループ設定器である。

【０００４】なお、蒸気タービン１により発電機Ｇを駆
動する際、併列運転の場合、図６（ａ）に示すように、
ドループと系統周波数との交点により発電機出力が決定
される一方、単独運転の場合、図６（ｂ）に示すよう
に、ドループと工場負荷との交点により周波数が決定さ
れる。一方、１２はリミッタで、このリミッタ１２は、
主蒸気圧制御器７，抽気圧制御器８およびタービン出力
設定器９からの出力に基づいてガバナの制御弁（蒸気加
減弁２や抽気調圧弁３）が限界運転（蒸気加減弁２が全
開／抽気調圧弁３が全開もしくは最低開度）となってい
ないかの確認計算を行なうほか、主蒸気圧制御用蒸気加
減弁開度指令を演算・出力するものである。

【０００５】また、１３は制御弁（蒸気加減弁２や抽気
調圧弁３）の開度を演算・決定するマトリクスで、この
マトリクス１３は、タービン出力設定器９からの出力，
リミッタ１２による限界運転の確認計算結果およびリミ
ッタ１２からの主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令に基
づいて、負荷制御用蒸気加減弁開度指令，主蒸気圧制御
用抽気調圧弁開度指令および負荷制御用抽気調圧弁開度
指令を演算・出力するものである。

【０００６】さらに、１４はリミッタ１２からの主蒸気
圧制御用蒸気加減弁開度指令とマトリクス１３からの負
荷制御用蒸気加減弁開度指令とのいずれか一方を選択的
に切り替えて蒸気加減弁２へ出力する切替スイッチ、１
５はマトリクス１３からの主蒸気圧制御用抽気調圧弁開
度指令と負荷制御用抽気調圧弁開度指令とのいずれか一
方を選択的に切り替えて抽気調圧弁３へ出力する切替ス
イッチであり、これらの切替スイッチ１４および１５
は、主蒸気圧制御と負荷制御との切替時にオペレータに
よってマニュアル操作されるものである。

【０００７】上述の構成により、主蒸気圧制御器７で
は、主蒸気圧検出器４からの検出値と主蒸気圧の設定値
とが比較演算され、抽気圧制御器８では、抽気圧検出器
５からの検出値と抽気圧の設定値とが比較演算され、タ
ービン出力設定器９では、速度検出器６からの検出値と
速度設定値とが比較演算される。これらの主蒸気圧制御
器７，抽気圧制御器８およびタービン出力設定器９から
の出力に基づいて、リミッタ１２により、前述のように
ガバナの制御弁（蒸気加減弁２や抽気調圧弁３）が限界
運転となっていないかの確認計算が行なわれるととも
に、主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令が演算・出力さ
れる。

【０００８】この後、マトリクス１３により、タービン
出力設定器９からの出力，リミッタ１２による限界運転
の確認計算結果およびリミッタ１２からの主蒸気圧制御
用蒸気加減弁開度指令に基づいて、負荷制御用蒸気加減
弁開度指令，主蒸気圧制御用抽気調圧弁開度指令および
負荷制御用抽気調圧弁開度指令が演算・出力される。そ
して、主蒸気圧制御時には、オペレータにより切替スイ
ッチ１４および１５が主蒸気圧制御側に切り替えられ、
主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令および主蒸気圧制御
用抽気調圧弁開度指令がそれぞれ蒸気加減弁２および抽
気調圧弁３へ出力される一方、負荷制御時には、オペレ
ータにより切替スイッチ１４および１５が図４に示すご
とく負荷制御側に切り替えられ、負荷制御用蒸気加減弁
開度指令および負荷制御用抽気調圧弁開度指令がそれぞ
れ蒸気加減弁２および抽気調圧弁３へ出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータでは、負
荷制御と主蒸気圧制御との切替には切替スイッチ１４，
１５を用いているため、オペレータのマニュアル操作が
必要になるほか、主蒸気圧制御が選択されていない場合
は、主蒸気圧が低下し、蒸気タービン１の運転に必要な
主蒸気圧を維持できない場合があった。

【００１０】例えば図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すよう
に、ボイラの蒸発量低下に伴い、負荷制御から主蒸気圧
制御に切り替えると、レギュレータは、主蒸気圧を一定
にすべく、蒸気加減弁２を閉方向に制御し、その結果、
発電機Ｇの出力は低下する。その後、主蒸気圧設定値と
主蒸気圧検出値とが一致した時点で再び負荷制御に切り
替えた場合、ボイラの蒸発量が通常状態まで回復して
も、発電機Ｇの出力を増加させるためには、発電機Ｇの
出力を増加させるためのマニュアル操作が必要になる。

【００１１】なお、主蒸気圧設定値と主蒸気圧検出値と
が一致した後も主蒸気圧制御を継続する場合は、ボイラ
の蒸発量が変動するのに伴い、発電機Ｇの出力も変動す
ることになる（ボイラの蒸発量が増加すると発電機Ｇの
出力も増加する一方、ボイラの蒸発量が減少すると発電
機Ｇの出力も減少する）。本発明は、このような課題に
鑑み創案されたもので、主蒸気圧が低下した場合には自
動的に主蒸気圧制御へ移行できるようにして、切替スイ
ッチを排除しオペレータによるマニュアル操作を不要に
するほか、主蒸気圧制御から負荷制御へ移行した際にマ
ニュアル操作を行なうことなく発電機出力を自動的にボ
イラ蒸気量相当の値まで増加させることができる、蒸気
タービンの主蒸気圧レギュレータを提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータは、
ボイラから蒸気タービンへの主蒸気量を調整する蒸気加
減弁と、この蒸気加減弁の入口側圧力を検出する主蒸気
圧検出器と、この主蒸気圧検出器からの検出値と主蒸気
圧の設定値とを比較演算し主蒸気圧制御用蒸気加減弁開
度指令を出力する主蒸気圧制御器と、この主蒸気圧制御
器からの主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令と負荷制御
用蒸気加減弁開度指令とを比較演算し低値を選択する低
値選択器とをそなえ、この低値選択器により選択された
蒸気加減弁開度指令によって蒸気加減弁を制御すること
を特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態
としての蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータを示すも
ので、図１はその構成を示すブロック図、図２（ａ）〜
図２（ｄ）はいずれも本実施形態の動作を説明するため
のタイムチャート、図３は本実施形態の動作を説明する
ためのフローチャートである。

【００１４】図１に示すように、本実施形態の蒸気ター
ビンの主蒸気圧レギュレータも、図４に示した従来のも
のとほぼ同様に構成されている。なお、図１中、既述の
符号と同一の符号は同一もしくはほぼ同一の部分を示し
ている。即ち、図１において、１は発電機Ｇを駆動する
ための蒸気タービン、２はボイラ（図示省略）から蒸気
タービン１への主蒸気量を調整する蒸気加減弁、３は蒸
気タービン１の抽気圧を調整する抽気調圧弁、４は蒸気
加減弁２の入口側圧力を検出する主蒸気圧検出器、５は
蒸気タービン１の抽気圧を検出する抽気圧検出器、６は
蒸気タービン１の速度を検出する速度検出器である。

【００１５】また、７Ａは主蒸気圧検出器４からの検出
値と主蒸気圧の設定値とを比較演算し主蒸気圧制御用蒸
気加減弁開度指令を出力する主蒸気圧制御器、８は抽気
圧検出器５からの検出値と抽気圧の設定値とを比較演算
する抽気圧制御器、９は速度検出器６からの検出値と速
度設定値とを比較演算するタービン出力設定器、１０お
よび１１はそれぞれ抽気圧制御器８およびタービン出力
設定器９からの出力に応じて速度調定率（ドループ）を
設定し抽気圧検出器５および速度検出器６からの検出値
に加算するドループ設定器である。なお、主蒸気圧制御
器７Ａには、蒸気タービン１の運転が可能である主蒸気
圧下限値が、主蒸気圧設定値として入力される。

【００１６】一方、１２Ａはリミッタで、このリミッタ
１２Ａは、抽気圧制御器８およびタービン出力設定器９
からの出力に基づいてガバナの制御弁（蒸気加減弁２や
抽気調圧弁３）が限界運転（蒸気加減弁２が全開／抽気
調圧弁３が全開もしくは最低開度）となっていないかの
確認計算を行なうものである。また、１３Ａは制御弁
（蒸気加減弁２や抽気調圧弁３）の開度を演算・決定す
るマトリクスで、このマトリクス１３Ａは、タービン出
力設定器９からの出力おびリミッタ１２による限界運転
の確認計算結果に基づいて、負荷制御用蒸気加減弁開度
指令および抽気調圧弁開度指令を演算し、それぞれ、後
述の低値選択器２０および抽気調圧弁３へ出力するもの
である。

【００１７】そして、２０は主蒸気圧制御器７Ａからの
主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令とマトリクス１３Ａ
からの負荷制御用蒸気加減弁開度指令とを比較演算し低
値を選択する低値選択器であり、この低値選択器２０に
より選択された蒸気加減弁開度指令が蒸気加減弁２へ出
力され、その蒸気加減弁開度指令によって蒸気加減弁２
が制御されるように構成されている。

【００１８】本発明の一実施形態としての蒸気タービン
の主蒸気圧レギュレータは上述のごとく構成されている
ので、以下のように動作する。つまり、本実施形態の主
蒸気圧レギュレータでは、主蒸気圧制御器７Ａにより主
蒸気圧検出器４からの検出値と主蒸気圧の設定値とが比
較演算され主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令が出力さ
れるほか、従来と同様、抽気圧制御器８では、抽気圧検
出器５からの検出値と抽気圧の設定値とが比較演算さ
れ、タービン出力設定器９では、速度検出器６からの検
出値と速度設定値とが比較演算される。

【００１９】これらの抽気圧制御器８およびタービン出
力設定器９からの出力に基づいて、リミッタ１２Ａによ
り、前述のようにガバナの制御弁（蒸気加減弁２や抽気
調圧弁３）が限界運転となっていないかの確認計算が行
なわれ、マトリクス１３により、タービン出力設定器９
からの出力およびリミッタ１２による限界運転の確認計
算結果に基づいて、負荷制御用蒸気加減弁開度指令およ
び抽気調圧弁開度指令が演算・出力される。

【００２０】本実施形態では、マトリクス１３により演
算された抽気調圧弁開度指令は、そのまま抽気調圧弁３
へ出力されるほか、主蒸気圧制御器７Ａからの主蒸気圧
制御用蒸気加減弁開度指令とマトリクス１３Ａからの負
荷制御用蒸気加減弁開度指令とは低値選択器２０に入力
され、この低値選択器２０により値の小さい方が蒸気加
減弁開度指令として選択されて蒸気加減弁２へ出力さ
れ、その蒸気加減弁開度指令により蒸気加減弁２が制御
される。

【００２１】次に、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すタイ
ムチャートおよび図３に示すフローチャート（ステップ
Ｓ１〜Ｓ１１）を参照しながら、本実施形態の主蒸気圧
レギュレータの特徴的な動作についてより詳細に説明す
る。主蒸気圧レギュレータでは、常時、ボイラの蒸発量
の変動を監視し（ステップＳ１）、主蒸気圧を検出して
いるが（ステップＳ２）、通常、蒸気タービン１の運転
中、主蒸気圧設定値は主蒸気圧検出値よりも小さいため
（ステップＳ３からの“＜検出値が大”ルート）、演算
の結果、負荷制御用蒸気加減弁開度指令が主蒸気圧制御
用蒸気加減弁開度指令よりも小さくなり（ステップＳ
８）、低値選択器２０で負荷制御用蒸気加減弁開度指令
が選択され（ステップＳ９）、蒸気タービン１の負荷が
制御される（ステップＳ１０）。

【００２２】そして、例えば図２（ａ）および図２
（ｂ）に示すように、ボイラの蒸発量が低下したことに
より主蒸気圧力が低下し主蒸気圧検出値が主蒸気圧設定
値よりも小さくなった場合には（ステップＳ３からの
“＞検出値が小”ルート）、演算の結果、主蒸気圧制御
用蒸気加減弁開度指令が負荷制御用蒸気加減弁開度指令
よりも小さくなり（ステップＳ４）、低値選択器２０で
主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令が選択され（ステッ
プＳ５）、蒸気加減弁２を閉じることにより、主蒸気圧
設定値と主蒸気圧検出値とが一致するように、蒸気ター
ビン１の主蒸気圧が制御される（ステップＳ６）。この
とき、主蒸気圧を制御するため、蒸気加減弁２は閉方向
に制御され、その結果、発電機Ｇの出力は低下する（ス
テップＳ７）。

【００２３】しかし、ボイラの蒸発量が通常状態まで回
復し、主蒸気圧設定値が主蒸気圧検出値よりも小さくな
ると（ステップＳ３からの“＜検出値が大”ルート）、
前述した通り、負荷制御用蒸気加減弁開度指令が主蒸気
圧制御用蒸気加減弁開度指令よりも小さくなり（ステッ
プＳ８）、低値選択器２０で負荷制御用蒸気加減弁開度
指令が選択され（ステップＳ９）、蒸気タービン１の負
荷が制御されるが（ステップＳ１０）、このとき、図２
（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、蒸気加減弁２は
開方向へ制御され、発電機Ｇの出力は、自動的にボイラ
蒸気量相当の値まで増加することになる。

【００２４】このように、本発明の一実施形態としての
蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータによれば、主蒸気
圧が低下した場合には、低値選択器２０の機能により自
動的に負荷制御から主蒸気制御へ移行し、蒸気タービン
１の運転に必要な主蒸気圧を維持することができる。ま
た、本実施形態では、負荷制御と主蒸気圧制御との切替
を行なうべくマニュアル操作されるスイッチが排除さ
れ、オペレータによるマニュアル操作が不要になり、オ
ペレータに対する負担を軽減することができる。

【００２５】さらに、負荷制御中、ボイラの蒸発量の低
下により主蒸気圧が低下すると、主蒸気圧制御に移行す
るため、発電機Ｇの出力は低下するが、ボイラの蒸発量
が通常状態まで回復し主蒸気圧設定値が主蒸気圧検出値
よりも小さくなって負荷制御に移行すると、マニュアル
操作を行なうことなく、発電機Ｇの出力を自動的にボイ
ラ蒸気量相当の値まで増加させることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の蒸気ター
ビンの主蒸気圧レギュレータによれば、負荷制御用蒸気
加減弁開度指令が主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令よ
りも小さい場合には、低値選択器により、負荷制御用蒸
気加減弁開度指令が選択され、蒸気タービンの負荷が制
御される一方、主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令が負
荷制御用蒸気加減弁開度指令よりも小さい場合には、低
値選択器により、主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令が
選択され、蒸気タービンの負荷が制御される。

【００２７】従って、主蒸気圧が低下した場合には自動
的に主蒸気圧制御へ移行でき、切替スイッチを排除しオ
ペレータによるマニュアル操作を不要にしてオペレータ
に対する負担を軽減できる効果がある。また、負荷制御
中、ボイラの蒸発量の低下により主蒸気圧が低下する
と、主蒸気圧制御に移行するため、蒸気タービンにより
駆動される発電機の出力は低下するが、ボイラの蒸発量
が通常状態まで回復し主蒸気圧設定値が主蒸気圧検出値
よりも小さくなって負荷制御に移行すると、マニュアル
操作を行なうことなく、発電機出力を自動的にボイラ蒸
気量相当の値まで増加させることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての蒸気タービンの主
蒸気圧レギュレータの構成を示すブロック図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）はいずれも本実施形態の動作を
説明するためのタイムチャートである。

【図３】本実施形態の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図４】従来の蒸気タービンの主蒸気圧レギュレータの
構成を示すブロック図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）はいずれも従来の主蒸気圧レギ
ュレータの動作を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図６】（ａ），（ｂ）はいずれもドループ（速度調定
率）を説明するためのグラフである。

【符号の説明】

１ 蒸気タービン ２ 蒸気加減弁 ４ 主蒸気圧検出器 ７Ａ 主蒸気圧制御器 ２０ 低値選択器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラから蒸気タービンへの主蒸気量を
   調整する蒸気加減弁と、 該蒸気加減弁の入口側圧力を検出する主蒸気圧検出器
   と、 該主蒸気圧検出器からの検出値と主蒸気圧の設定値とを
   比較演算し主蒸気圧制御用蒸気加減弁開度指令を出力す
   る主蒸気圧制御器と、 該主蒸気圧制御器からの前記主蒸気圧制御用蒸気加減弁
   開度指令と負荷制御用蒸気加減弁開度指令とを比較演算
   し低値を選択する低値選択器とをそなえ、 該低値選択器により選択された蒸気加減弁開度指令によ
   って該蒸気加減弁を制御することを特徴とする、蒸気タ
   ービンの主蒸気圧レギュレータ。