JPH108914A - タービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タービン主要弁の弁動作試験時の負荷補正弁閉
方向速度を制限することにより、タービン過速防止のた
めの開方向速度制限との協調をとり、安定した負荷補正
を実現することにある。 【解決手段】ボイラからタービンに流入する蒸気流量を
制御する主要制御弁を閉動作試験する弁閉動作試験回路
を具備したタービン制御装置において、通常の流量（負
荷）補正信号３８に対し、下げ方向変化率を制限する制
限器８０を設置し、弁動作試験時の負荷を安定させる設
定とする。 【効果】本発明によれば、タービン主要弁の弁動作試験
時に安定した流量（負荷）補正が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービンの主
要制御弁の制御装置に関し、特に、主要弁試験時の制御
主要弁を制御するタービン制御装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来の弁制御では、弁動作試験を例にす
ると、特開平7−19007号公報に記載されているように、
タービン制御用の加減弁動作（開，閉）試験において、
第１段後圧力又は圧力モデルによる流量低下補償すなわ
ち弁動作試験を実施しない他の弁による負荷補正などを
行っているだけである。補正弁の開方向速度に関して
は、タービンの過速防止の観点から制限があり、安定し
た負荷補正を妨害する欠点があった。

【０００３】また、弁試験後、復旧の際に、弁の開閉の
制限器を通常の弁制御装置とは別個に設け、係る制限器
を用いて弁を開閉制御する点が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、弁試験時には
別段特殊な制御を加えたものではない。

【０００５】また、試験時には、第１段後圧力，圧力モ
デルにより、流量低下を補償すべく弁動作試験を実施し
ていない他の主要制御弁による負荷補正を行い、試験時
の負荷変動を抑制している。しかし、単にそれだけで
は、試験時に生じる負荷変動等を抑制するのは限界があ
った。

【０００６】そこで、本発明の目的は、弁試験時の負荷
変動をより抑制できるタービン制御装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ボイラから
タービンに流入する蒸気流量を制御する主要制御弁を閉
動作試験する弁動作試験回路を具備したタービン制御装
置において、通常のプラント負荷・圧力補正信号に対
し、補正弁閉方向速度を制限する制限器を設置し、弁閉
動作試験時の負荷の降下を抑制することにより、実現す
ることができる。具体的には、蒸気により駆動する蒸気
タービンに供給される蒸気流量を調節する複数の制御弁
を制御する蒸気タービン制御装置において、制御弁を流
れる蒸気流量を制御すべく蒸気タービンに要求される負
荷の設定値及び蒸気タービンの軸回転数に応じて設定さ
れる蒸気流量信号と、前記蒸気タービンに備えられる蒸
気タービン内の蒸気圧力測定手段の信号と、により前記
蒸気流量信号の補正量を算出する調整器と、該調整器か
らの蒸気流量の補正信号の下げ方向の成分の変化率を制
限する制限部を有するとともに、一の制御弁の動作試験
時に他の制御弁から蒸気タービンへの蒸気流量により蒸
気タービンの要求負荷を担うよう制御され、前記一の制
御弁の動作試験開始と対応して、前記他の制御弁に前記
制限部を経た蒸気流量信号が出されるものである。

【０００８】また、蒸気タービン制御装置は、蒸気ター
ビンの負荷要求値及び蒸気タービンの軸回転数に対応す
る蒸気流量が前記制御弁を流れるように蒸気流量信号を
出す蒸気流量指令部と、該蒸気流量指令部からの信号に
基づく制御弁を流れる蒸気流量と蒸気タービンに備えら
れる蒸気タービン内の蒸気圧力測定手段の信号に基づく
蒸気タービンを流れる蒸気実流量とを比較し差異を演算
する減算器と、該減算器で算出した差異を減少するよう
に前記制御弁を流れる蒸気流量の補正信号が出される調
整器と、該調整器からの前記蒸気流量の補正信号の下げ
方向の成分の変化率を制限する制限部と、該制限部を経
た補正信号と前記蒸気流量信号とが制御弁の開度を調節
する制御回路に連絡される経路とを備えたものである。

【０００９】また、蒸気タービンに供給される蒸気量を
調節する複数の制御弁を制御するタービンの制御弁の動
作試験時のタービンの制御方法において、一の制御弁を
閉じると共に、他の制御弁からの蒸気流量により蒸気タ
ービンに要求される負荷を担うよう該他の制御弁の蒸気
流量を増し、蒸気タービンの負荷要求値及び蒸気タービ
ンの軸回転数に対応する前記制御弁を流れる蒸気流量
と、蒸気タービンに備えた測定手段による蒸気タービン
内の蒸気圧力に基づく蒸気タービン内の蒸気実流量と、
を比較して差が少なくなるように前記他の制御弁の蒸気
流量の補正信号を出すと共に、前記補正信号のうち前記
蒸気流量を減少する方向の成分の変化率を所定値以内に
制限するものである。

【００１０】弁閉動作試験時の流量（負荷）補正弁閉方
向速度を制限することにより、タービン過速防止のため
の弁開方向速度制限との協調がとれるようになり、好適
な負荷補正すなわち安定したプラント運転が実現でき
る。

【００１１】又、一の弁動作試験時に他の制御弁の蒸気
流量をより増すよう制御して、弁動作試験時の負荷変動
の低減を図ることができる。

【００１２】図１に本発明を適用する再熱型タービンの
概要図を示す。ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気管２に
導かれ、加減弁３を通って高圧タービン４でトルクを発
生させる。この高圧タービン４から出た蒸気は再びボイ
ラ１に戻り、再加熱器５で再び加熱される。再加熱され
た蒸気は再蒸気管６に導かれ、インターセプト弁７を通
り、低圧タービン８でトルクを発生させる。高圧タービ
ン４及びこの低圧タービン８は発電機９において電力を
発生する。低圧タービン８から出た蒸気はコンデンサ１
０で凝結され、水となり、復水ポンプ１１，低圧ヒータ
１２，吸水ポンプ１３，高圧ヒータ１４を通り、再びボ
イラ１に送られる。ボイラ１に送られた水は火炉水壁１
５で加熱され、蒸気を発生する。発生した蒸気はドラム
（ドラムボイラの場合）１６から過熱器１７でさらに過
熱され、ボイラから送り出される。このようなタービン
発電機の負荷，速度制御は、一般的にタービン制御装置
（電子油圧式ガバナ制御装置）２００を用いて、加減弁
３，インターセプト弁７を調節することにより、実施さ
れる。尚、他の詳細な弁等は省略している。なお、５０
は再加熱蒸気室圧力検出器、２７はタービン第１段後圧
力検出器、５５はタービン軸回転数検出器を示す。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は、本発明のタービン制御装
置２００の全体構成を示し、２０１は加減弁動作試験回
路を示す。なお、主要弁動作試験回路２０１に関して
は、比較装置図４と同一番号を付している。本発明の主
要弁動作試験回路２０１は、図２に示すように、加減弁
動作試験時に負荷補正信号３８の下げ方向変化率を制限
する変化率制限器８０を設置したことを特徴とするもの
である。詳細な働きは図５と伴せて説明する。なお、図
２において、４０，４１，４２，４３はそれぞれＣＶ＃
１，ＣＶ＃２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４の各弁への弁テスト
信号である。

【００１４】制御装置２００において、図３に加減弁を
例とした弁動作制御方法の概要を示す。図は本発明のタ
ービン制御装置である。図１に示す加減弁３は４個設備
されているが、１個ずつ閉動作試験を行う場合に蒸気流
量すなわち負荷が変動するため、流量（負荷）補正（加
減弁ＣＶ＃１テストの例）を行う。補正方法は、まず、
ＣＶ＃１テスト信号発生器３９から弁テスト（ＣＶ＃
１）信号４０を発すると、信号４０が入ったＣＶ＃１弁
制御回路は他の開度指令値前信号１００に優先してＣＶ
＃１を一定の速度で全閉するようＣＶ＃１に開度指令値
１０４を発し弁閉テストを実施する。このとき、ＣＶ＃
１が全閉となることにより流量（負荷）に変動が生ず
る。このため、流量低下補償回路９０において、スイッ
チ４８を閉じ、タービン第１段後圧力２７を用いて、蒸
気流量がタービンの回転数及び負荷要求値を基に算出さ
れる蒸気流量指令部６０からの信号とタービン第１段後
圧力検出器（ＰＸ）２７により検出して得た実際の流量
との偏差を減算器２３により計算し、この偏差値を調整
器２９でゲイン（Ｋ）調整して、実際の流量（負荷）変
動を抑制するよう補償する補正量３８を補正信号下げ方
向変化率制限器により修正された蒸気流量の補正量８１
を、加算器２６に出力し、これに蒸気流量指令部６０か
らの信号を加算し、更に関数７１〜７３を掛けた指令値
前信号１０１〜１０３を加減弁ＣＶ＃２，ＣＶ＃３，Ｃ
Ｖ＃４に発する。尚、前記では圧力変動が顕著なタービ
ン第１段後圧力を用いて補正量８１を求めたが、弁試験
時のタービン内の圧力が把握できれば他の手段を用いて
圧力を把握してもよい。このようにして、流量低下補正
回路９０により弁動作テストを実施していないＣＶ＃
２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４に補正量８１を印加すること
で、流量（負荷）変動を抑制している。この際、ＣＶ＃
２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４弁制御回路はタービン過速防止
のために指令値前信号１０１〜１０３の開方向速度を制
限するため、弁開方向の変化量が抑えられ負荷低下補正
を行うべき弁が充分な動作を行えず、試験時の負荷変動
を抑えるには限界があったが、本発明により、弁閉方向
の変化量も制限したので、相対的に流量指令の平均値を
上げることができ、より大きく弁開度指令が弁の制御回
路に出せるので、より負荷変動を抑制できる。

【００１５】なお、補償蒸気流量指令値下げ方向変化率
制限器の設定の際は、弁開度指令値の開方向変化率制限
値及び弁テスト時の第１段後圧力の働きから最適値を推
定することができる。

【００１６】例えば、図５の補正される上げ方向成分の
最大変化率（傾き）Ｇにより求めることもできる。

【００１７】前記設定値は、補正信号の上／下の繰り返
しに対し、補正弁の開度中心値が下がり過ぎないよう、
補正弁の閉方向動作速度（下げ方向，蒸気流量減少方
向）が同開方向動作速度（上げ方向，蒸気流量増加方
向）の制限値とほぼ同等の制限を持つように補正信号下
げ方向変化率制限値を設定することができる。

【００１８】例えば、＋１０％／秒の弁の開方向の動作
速度制限のときに、補正信号下げ方向変化率制限値は−
１０％／秒の動作速度制限となるよう設定する。

【００１９】弁の開度変化とそれに伴う負荷変化が上げ
方向と下げ方向とで同じように対応している場合は、上
／下方向の負荷変化率が同じ位になるように制限値を調
整することが好ましい。これにより、弁開度をより大き
くすることができる。

【００２０】また、弁の開度変化とそれに伴う負荷変化
が上げ方向と下げ方向とで同じように対応していない場
合は、補正信号の上／下による補正弁開度が上／下が負
荷に与える影響度を上／下ほぼ同様とするよう、補正信
号下げ方向変化率制限値を設定する。

【００２１】図５に、ＣＶ＃１弁テスト時の弁開度指令
値（補正量含む）特性を示す。比較例として負荷補正量
下げ方向変化率制限器８０を設けない他は、本発明の制
御装置と実質同じ回路図を図４に示す。ＣＶ＃１弁テス
トを開始すると、ＣＶ＃１はＣＶ＃１弁制御回路からの
全閉信号１０４により閉動作を開始し、比較の回路では
それに対応して補正量が上下変動しながら増加し、結
果、（イ）に示すように、開度指令値前信号（補正値３
８を含む）(点線で示す)１００〜１０３も上下変動しな
がら増加する。制御信号のうち上げ方向(蒸気流量増加
或いは弁の開方向)成分は、タービンの回転速度の急変
防止を図るため所定の変化率を越えないように制限され
る。試験時であっても通常開度指令値前信号はＣＶ＃
２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４の各弁制御回路により開方向変
化率を制限される。このための制御回路を経て開度指令
値（実線で示す）１０４〜１０７を得る。この得られた
開度指令値１０４〜１０７は、開方向変化率のみ制限さ
れているので、本発明を用いない制御装置では負荷降下
を補正すべき弁ＣＶ＃２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４は充分な
動作を行えず、負荷の落ち込み量の抑制には限りがあっ
た。

【００２２】ここで、上げ方向成分とは、例えば図５の
ような蒸気流量指令信号の上下変動する補正信号の波形
のうち、一の極小点から次の極大点までをいう。また、
下げ方向成分とは、蒸気流量指令信号の上下変動する補
正信号の波形のうち、一の極大点から次の極小点までを
いう。

【００２３】弁開度上げ量とは、例えば図５のような蒸
気流量指令信号の補正信号の上下振幅に対して引いた基
準線（Ｘ）に対して、Ｄ１やＤ２のような一の極大値ま
での変化量である。

【００２４】また、弁開度下げ量とは、同蒸気流量指令
信号の補正信号の上下振幅に対して引いた基準線（Ｘ）
に対して、Ｅのような一の極小値までの変化量をいう。

【００２５】これに対して、本実施例では、比較の回路
で得られる補正量信号３８そのものに下げ方向の成分の
変化率制限を行う変化率制限器８０を設け、制限器で補
正量の下げ方向成分のみ変化率制限をもたせることで、
（ロ）に示すように、（イ）の変化率制限器を設けてい
ない場合と比べると下げ方向成分の変化率が制限され
る。又、弁開度の下げ量も併せて抑制できる。この結果
として、負荷降下を補正する弁ＣＶ＃２，ＣＶ＃３，Ｃ
Ｖ＃４の開度の下げ方向の変化率を抑制することにより
弁試験時の負荷の落ち込みを相対的に低減できる。

【００２６】図６に、この時のＣＶ＃１開度（イ），補
正量（ロ），ＣＶ＃２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４開度
（ハ），負荷（ニ）を示す。比較の回路では弁テスト中
は、負荷補正量下げ方向変化率制限を設けているわけで
はないのでＣＶ＃２，ＣＶ＃３，ＣＶ＃４は通常時同
様、弁制御回路のみにより制限されるので、点線により
示すようにＣＶ＃１弁テスト中の負荷の落ち込みが生じ
る。これに対して、本実施例では、弁試験時に補正量の
下げ方向成分変化率を制限しているため、実線に示すよ
うに負荷の落ち込み量は相対的に低減される。よって下
げ量（弁の開度或いは流量）も比較例より少なく抑える
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、主要制御弁動作試験時
に流量（負荷）を補正すべき弁の閉方向変化量に制限を
加えたことにより、弁開閉試験時の負荷変動を抑制でき
るので、安定した負荷補正を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発電機の再加熱タービンの系統図。

【図２】本発明の実施例であるタービン制御装置の全体
構成の概要図。

【図３】本発明の制御装置の一実施例の概要図。

【図４】比較の制御装置の概要図。

【図５】弁開度指令値（負荷補正量含む）特性。

【図６】加減弁動作試験時の動作特性。

【符号の説明】

２８…比較の流量低下補償回路、４０…弁テスト（ＣＶ
＃１）信号、４４…加減弁（ＣＶ＃１）、６０…蒸気流
量指令部、７０…弁開度変換器（ＣＶ＃１）、８０…変
化率制限器、９０…本発明適用後の流量低下補償回路、
１００…開度指令値前信号、１０４…開度指令値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 忠彦 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 戸村 孝 茨城県日立市大みか町五丁目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 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気により駆動する蒸気タービンに供給さ
   れる蒸気流量を調節する複数の制御弁を制御する蒸気タ
   ービン制御装置において、 制御弁を流れる蒸気流量を制御すべく蒸気タービンに要
   求される負荷の設定値及び蒸気タービンの軸回転数に応
   じて設定される蒸気流量信号と、前記蒸気タービンに備
   えられる蒸気タービン内の蒸気圧力測定手段の信号と、
   により前記蒸気流量信号の補正量を算出する調整器と、 該調整器からの蒸気流量の補正信号の下げ方向の成分の
   変化率を制限する制限部を有するとともに、 一の制御弁の動作試験時に他の制御弁から蒸気タービン
   への蒸気流量により蒸気タービンの要求負荷を担うよう
   制御され、前記一の制御弁の動作試験開始と対応して、
   前記他の制御弁に前記制限部を経た蒸気流量信号が出さ
   れる、ことを有することを特徴とする蒸気タービン制御
   装置。
2. 【請求項２】蒸気により駆動する蒸気タービンに供給さ
   れる蒸気流量を調節する複数の制御弁を制御する蒸気タ
   ービン制御装置において、 蒸気タービンの負荷要求値及び蒸気タービンの軸回転数
   に対応する蒸気流量が前記制御弁を流れるように蒸気流
   量信号を出す蒸気流量指令部と、 該蒸気流量指令部からの信号に基づく制御弁を流れる蒸
   気流量と蒸気タービンに備えられる蒸気タービン内の蒸
   気圧力測定手段の信号に基づく蒸気タービンを流れる蒸
   気実流量とを比較し差異を演算する減算器と、 該減算器で算出した差異を減少するように前記制御弁を
   流れる蒸気流量の補正信号が出される調整器と、 該調整器からの前記蒸気流量の補正信号の下げ方向の成
   分の変化率を制限する制限部と、 該制限部を経た補正信号と前記蒸気流量信号とが制御弁
   の開度を調整する制御回路に連絡される経路と、を備え
   たことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
3. 【請求項３】請求項１或いは２の蒸気タービン制御装置
   において、前記蒸気タービン内の蒸気圧力は、蒸気ター
   ビンの第１段後の圧力であることを特徴とする蒸気ター
   ビン制御装置。
4. 【請求項４】蒸気タービンに供給される蒸気量を調節す
   る複数の制御弁を制御するタービンの制御弁の動作試験
   時のタービンの制御方法において、 一の制御弁を閉じると共に、 他の制御弁からの蒸気流量により蒸気タービンに要求さ
   れる負荷を担うよう該他の制御弁の蒸気流量を増し、 蒸気タービンの負荷要求値及び蒸気タービンの軸回転数
   に対応する前記制御弁を流れる蒸気流量と、蒸気タービ
   ンに備えた測定手段による蒸気タービン内の蒸気圧力に
   基づく蒸気タービン内の蒸気実流量と、を比較して差が
   少なくなるように前記他の制御弁の蒸気流量の補正信号
   を出すと共に、前記補正信号のうち前記蒸気流量を減少
   する方向の成分の変化率を所定値以内に制限することを
   特徴とするタービンの制御方法。