JPS581250B2

JPS581250B2 - タ−ビン負荷制御における非同期２重系切替方法

Info

Publication number: JPS581250B2
Application number: JP51124892A
Authority: JP
Inventors: 東敏彦; 浴百合雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-10-20
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1983-01-10
Also published as: JPS5351308A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はタービンの制御方法に係り、特に負荷制限方法
に関する。

第１図は再熱タービン制御システムの概要を示している
。

ボイラ４によって発生した蒸気は主蒸気止め弁６、加減
弁９を通り、高圧タービン１で仕事をした後、再熱器５
によって再び加熱され、再熱止め弁１２、インターセプ
ト弁１３を通り、中抵圧タービン２で仕事をした後、コ
ンデンサへ入る。

これらの仕事はタービンの回転軸と同一の軸に接続され
た発電機３を回転させ、電気エネルギーに変換される。

さてタービンで負荷をとるまでには昇速、同期併入、負
荷上昇の３つのステップをとるが、この制御を行なう主
なものは弁の開度であり、この開度の制御は電気ガバナ
１８によって行ワれる。

１９はマンマシンインターフェースをつかさどるオペレ
ータコンソールである。

タービン本体と電気ガバナ１８とのインターフェースは
次のようなもので構成される。

主蒸気止め弁６の開度検出器（例えば差動トランス）８
により開度信号２１を入力とし、出力は弁駆動信号２０
により弁アクチュエータ７を駆動し、主蒸気止め弁６を
制御する。

加減弁９についても同様で、開度検出器１１、開度信号
２３、弁駆動信号２２、弁アクチュエータ１０より成る
。

インターセプト弁１３についても同様で開度検出器１５
開度信号２６、弁駆動信号２５、弁アクチュエータ１４
より成る。

入力として最も重要なものは回転数でタービン軸に取つ
けられた歯車１６とそれに近接したピックアップ１７に
より，パルス波形状の回転数人力２４を入力としている
。

さてこのようなタービン制御システム（電気ガバナ）に
おいて信頼性の向上のために２重系を構成した場合の重
要な問題として一方が故障した時、他方へ切替わるが、
このとき負荷変動等の変動がないように、つまりバンプ
レスに切替わることが必要である。

この場合に、特開昭５０−１５３１０６号のようなアナ
ログの二重系であれば、他系へのバンプレスな切替えは
さほど困難ではない。

つまり、制御に供されている一方の装置の出力と、制御
に供されず待期している装置の出力との差を常時コンデ
ンサに蓄え、制御切替えの際にこの差分を抵抗を介して
放電させてやることで、可能である。

ところで、デジタル二重化装置でのバンプレス切替を考
えると、もつともよく知られる方法は、デジタル二重化
装置間にデータ伝送系を有して、制御側装置の刻々の出
力を、待期側装置へ与えて出力の一致を図っておくもの
である。

しかるにこの方法ではデータ伝送系を必要とするばかり
でなく、データ伝送のために両装置間に処理上の同期を
取る必要があるので、簡便に非同期二重系を構成しよう
とするときは採用できない。

そしてデジタル二重化装置のときにも下記するように、
制御上無視し得ない出力不一致が生じ得るので、バンプ
レス切替対策、あるいは衝撃を極力小さくするための工
夫を必要とする。

第２図は２重系構成の電気ガバナで負荷制御を行なって
いる時の入出力関係を示している。

タービン及び発電機２７より実負荷信号３０、速度信号
３１、オペレータコンソール１９から負荷変化率及び目
標負荷３２を２重系の各々の系、Ａ系、Ｂ系へ入力し、
タービン部にある弁の駆動信号３３は切替え装置３４に
より、Ａ系又はＢ系のいずれかの出力が選択される。

Ａ系、Ｂ系は常時動作しており、どちらかの系が故障す
ると正常側へ切替わる（切替装置３４による）。

次にＡ，Ｂ系各々の系で行われる負荷制御のブロック図
を第３図、第４図に示す。

第３図においてＬＲは負荷変化率、Ｌ８は目標負荷、３
５はＬＲ，ＬＳより決定されるプログラム負荷信号であ
る。

ＮＲは定格速度でＮｆは実速度でこれらの差をとったも
のとプログラム負荷信号３５に速度調定率δ３６を乗算
したものを加算し、さらに速度調定率で除算したものが
弁の開度信号３８となる。

このブロック図は負荷を一定に保つ自動負荷調節装置（
ＡＬＲ）の機能が除かれた状態を示している。

つまり主蒸気圧力の変化等によって負荷は変動．する。

第３図で示されるような制御方式の場合は各々の系、（
Ａ系、Ｂ系）で行われる演算は装置が故障しない限り、
弁の開信信号が一致しているので、一方が故障し、正常
側に切替わる時、パンプレスに切替えが可能である。

しかし、第４図の場合のようにＡＬＲを含む場合つまり
、実負荷Ｌｆとプログラム負荷信号３５とをつき合わせ
、比例積分演算（ＰＩ演算）又は積分演算（■演算）３
９をほどこす部分が追加されると簡単ではない。

つまり、制御を実施している側はＰＩ演算又は■演算を
実施し、開度信号３８を実際の弁へ出力しているが、待
期している側は実際の弁へ出力していないので、長い時
間が経過すると待期側の積分の値はどのような値になっ
ているかわからない。

この理由は次のように説明される。

まず、各デジタル装置に真に同一値が入力されるのなら
、同一プログラムによりデジタル演算された結果の出力
は同じといえる。

しかし、同一検出器から信号を入力するとしても、信号
分離後デジタル装置へ入力されるまでの入力部（サンプ
ルホールドやアナログ・デジタル変換）の特性を完全に
一致せしめることはほぼ不可能であるから２つのデジタ
ル入力値には差を生じる。

この差は積分回路によって蓄積され、長時間のうちには
制御側出力信号と待期側出力信号とに差を生じる。

この差は逐次変化しており、切替えの際に支障を与える
程度のものかどうか全く不明である。

従ってうまくいけばバンプレスに切替わるが、運が悪け
れば制御対象に衝撃を与えることになる。

このように切替時の状態が全く管理されないというのは
好ましくない。

以上のことから本発明においては非同期のデジタル待期
二重系構成の電気ガバナで自動負荷調整機能（ＡＬＲ）
を実施するときの制御系切替時の衝撃を極力小さくする
ことを目的とする。

制御側はＰＩ演算又は■演算を実施するが待期側はこの
演算を実施しないで、各時点における弁の開度を推定し
、これをＰＩ演算又は工演算の初期値として準備してお
くようにしたものである。

第５図は本発明の実施例を示す。

第４図と異なる点はＰＩ演算又はＩ演算３９と初期値計
算４０と２つの機能があり、制御側の時は切替部４１に
よりＰＩ演算又は■演算３９を実施し、待期側の場合は
切替部４１により初期値計算４０を実施する。

待期側から制御側へ切替った場合は切替部４１を切替え
ることにより、今まで計算した初期値をもとにＰＩ演算
又はＩ演算を始める。

このように、制御側より待機側へ切換える場合待機側の
ＰＩ演算３９は初期値計算４０の結果を初期値とするが
、初期値計算の値を常に制御側のＰＩ演算結果に極力一
致させる（若干の誤差は含むが制御に問題ない程度）手
段として現在の負荷Ｌｆと主蒸気圧力４２により初期値
を計算する。

この初期値計算の目的は非同期二重系において制御系の
ＰＩ演算の結果を制御系からの伝送がなくても計算する
ためであり、これにより、制御系から待機系へ切換った
場合、極カバンプレスとなるように切換えが可能になる
。

初期値計算の方法は次のようにする。

主蒸気圧力が定格の場合、弁の開度信号によって実負荷
が決まるが、定格でない場合は同じ開度でも負荷は異な
る。

従って実負荷のフィードバック４３と主蒸気圧力４２に
より、弁の開度信号を初期値計算４０によって決定でき
，制御側のＰＩ演算結果（制御側の弁の開度信号）に合
せることができる。

以上のような方式を用いれば電気ガバナ非同期２重系で
ＡＬＲを行なっている時、一方が故障しても正常側へ極
カバンプレスに切替えることが出来、切替え時の負荷変
動を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】第１図は再熱タービンの系統図、第２図は２重系の電気
ガバナにおける負荷制御を実施している時の入出力ブロ
ック図、第３図はＡＬＲなしの場合の負荷制御ブロック
図、第４図はＡＬＲ付きの場合の負荷制御ブロック図、
第５図は本発明のＰＩ演算（又は■演算）と初期値計算
の切替え方式を示す図である。符号の説明，１・・・・・・高圧タービン、２・・・・
・・中、低圧タービン、３・・・・・・発電機、４・・
・・・・ボイラ、５・・・・・・再熱器、６・・・・・
・主蒸気止め弁、７・・・・・・主蒸気アクチュエータ
、８・・・・・・主蒸気開度検出器、９・・・・・・加
減弁、１０・・・・・・加減弁アクチュエータ、１１・
・・・・・加減弁開度検出器、１２・・・・・・再熱止
め弁、１３・・・・・・インターセプト弁、１４・・・
・・・インターアクチュエーク、１５・・・・・・イン
ター開度検出器、１６・・・・・・歯車、１γ・・・・
・・ピックアップ、１８・・・・・・電気カバナ、１９
・・・・・・オペレータコンソール、２０・・・・・・
弁駆動信号、２２・・・・・・弁駆動信号、２５・・・
・・・弁，駆動信号、２１・・・・・・弁開度信号、２
３・・・・・・弁開度信号、２６・・・・・・弁開度信
号、２４・・・・・・速度信号、２７・・・・・・ター
ビン及び発電機、２８・・・・・・電気ガバナ（Ａ系）
、２９・・・・・・電気ガバナ（Ｂ系）、３０・・・・
・・実負荷信号、３１・・・・・・速度信号、３２・・
・・・・負荷変化率及び目標負荷、３３・・・・・・弁
駆動信号、３４・・・・・・出力切換部、３５・・・・
・・プログラム負荷信号、３６・・・・・・調定率、３
７・・・・・・調定率の逆数、３８・・・・・・弁開度
信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１蒸気タービン制御において蒸気の流量を制御するた
めの弁を備え、その弁の開度を検出する手段、弁を駆動
するための手段タービンの回転数を検出するための手段
、発電機の出力を検出する手段、これらによりタービン
を制御するための電気ガバナを有し、前記電気ガバナを
非同期待期２重系のデジタル装置で構成し、自動負荷調
整機能を行なっている場合に、待期側は実負荷、主蒸気
圧力に基づいた弁開度推定演算を実施し、切替った時の
ＰＩ演算の初期値として準備しておくことを特徴とする
タービン負荷制御における非同期２重切替方法。