JPS5813723B2 - 変圧運転プラントの出力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変圧運転を行う火力発電設備において、発電
機冷却装置異常によるランバツク時に主タービン加減弁
を速やかに絞り込み、発電機出力を規定値に制御する発
電機出力制御装置に関するものである。

ランバツクとは、ボイラ・タービン補機のうち、例えば
、ボイラ給水ポンプ、火炉空気吸入ファン、発電機固定
子冷却装置等の重要補機が故障した場合、残りの使用可
能な補機で運転を継続できる負荷まで現在の運転してい
る負荷から急速に絞り込みを行うことである。

主タービン加減弁の絞り込み回路は、すなわち発電機固
定子冷却装置異常時（以下ＧＣＬ時と略す）のランバツ
ク動作時に問題となるので以後はＧＣＬ時のランバツク
について説明する。

ＧＣＬ時には、固定子に冷却水の流入がなくなるので、
高負荷を維持しようとすると、固定止温度が上昇し、冷
却水に気泡が発生し逐にはコイル温度が絶縁物温度制限
以上となり固定子損傷に至るので負荷をある時間内で低
下することが必要である。

この絞り込み時間はランバツク時に冷却水に気泡が生じ
ない範囲のコイル温度になるという条件で計算され、ま
た絞り込み目標負荷は、発電機の水無し容量とする。

通常絞り込み速度は１００％毎分、目標負荷はタービン
定格負荷の２６〜３０％である。

この様な急激な負荷絞り込みを行うと、主蒸気圧力に偏
差が登生ずるが偏差が大きくなると、主タービン加減弁
は主蒸気圧力の制御を行う様になり負荷が絞り込めなく
なる。

ＧＣＬ発生時には多少の主蒸気圧力偏差が生じても発電
機負荷を絞り込むことが重要である。

そこでＧＣＬ時には主タービン加減弁の位置指令が速や
かにランバツク時の値となる様な回路を設け動作させて
いる。

従来の定圧運転プラントの具体的な実施例を第１図に示
し説明する。

図中、１００はＧＣＬランバツク指令、１０１は負荷設
定回路、１０２は負荷設定信号、１０３はランバツク目
標負荷設定回路、１０４は信号切替リレー、１０５は変
化率制限器、１０６はランバツク絞り込み信号、１０７
は低位選択回路である。

１０８は負荷指令信号である。通常は、１０８は信号切
替リレー１０４、負荷設定回路１０１からの負荷設定信
号１０２を選択しており低位選択回路１０７の出力は１
０２に等しい。

ＧＣＬランバツク指令１００が発せられると、切替器１
０４はランバツク目標負荷設定回路１０３の出力を選択
するように切替えられ、ランバック絞り込み信号は変化
率制限器１０５にて規定される所定の変化率で低下する
ので低位選択器１０７により１０６が選択され１０８は
１０６と等しくなる。

１０９は、発電機出力であり減算器１１０で１０８とつ
き合わされ、発電機出力偏差信号１１１が出力される。

この信号はＰ＋Ｉ調節器１１２を介して主タービンガバ
ナ位置指令信号１１３となる。

１１４は信号発生器、１１５はＧＣＬランバツク時の主
タービンガバナ位置指令信号であり通常時は、信号切替
リレー１１６で１１３が選択され１１７は１１３と等し
い信号となっている。

１１８は変化率制限器であり、通常時は入力１１７に高
速追従している。

１２０は、低位選択器であり通常時は、１１３が選択さ
れ、１２１は１１３と等しくなっている。

１２２は手動、自動切替器、１２３は主タービンガバナ
制御装置である。

１２４は主蒸気圧力信号、１２５は信号発生器、１２６
は主蒸気圧力設定信号、１２７は減算器であり、１２８
は主蒸気圧力偏差信号である。

１２８はＰ＋Ｉ調節器１２９を介して負荷指令信号１０
８の修正信号１３０となり加算器１３１で１０８に加え
られ、ボイラ入力指令信号１３２となる。

１３３はボイラ入力制御回路であり、給水、燃料空気、
ガス再循環、スプレ量等を操作して、主蒸気温度、再熱
蒸気温度、排ガス０２量などを規定値に制御している回
路である。

ここで、ランバツクが発生すると先に述べた様に負荷指
令信号１０８はランバック指令により絞り込まれ、ボイ
ラ入力指令信号１３２は絞り込まれる。

一方、発電機出力偏差１１１が発生して主タービンガバ
ナが絞り込まれ始終るが、ボイラ蓄熱器があるので、ボ
イラ出力が過大となり主蒸気圧力が上昇し、主蒸気圧力
偏差が規定値以上になると、Ｐ＋Ｉ調節器１１２は主蒸
気圧力制御に切替わり主タービンガバナの絞り込みが十
分行われなくなる。

そこで従来の定圧運転プラントではＧＣＬランバツク時
の主タービンガバナ位置指令を別に与えて絞り込みを行
っている。

すなわち、ランバツク発生と同時に、信号切替リレー１
１６で信号を１１３から１１５に切替える。

変化率制限器１１８はランバツク発生直前まで信号１１
３に高速追従していたので、そのときの主タービンガバ
ナ位置指令から、ランバツク時の絞り込みレートで信号
１１９が絞り込まれる。

１２０は低位選択器であり、ランバツク絞り込み時には
信号１１９が選択され、速やかに主タービンガバナを目
標位置に絞り込むことができ、発電機の出力を目標値に
絞り込め、発電機固定子の損傷を回避できる。

なお、このとき、ボイラ過熱器バイパス弁を開くことに
より、余分な蒸気をボイラより逃がし、主蒸気圧力の上
昇を許容値内に押えている。

以上が、定圧運転ボイラにおけるＧＣＬランバツク発生
時の主タービンガバナ絞り込み装置の一実施例であるが
、変圧運転プラントにおいては、プラントの運転状態に
於いて主蒸気圧力の設定値が一定でないので、ＧＣＬラ
ンバツク時の主タービンガ六ナ位置指令信号が一定でな
いという問題がある。

本発明の目的は、変圧運転を行うプラントにおいて、Ｇ
ＣＬランバツクが発生した場合に、安定かつ速やかに、
主タービン加減弁を絞り込み発電機固定子の損傷を防止
するような主タービン加減弁絞り込み装置を提供するこ
とにある。

本発明の特徴は、変圧運転プラントにおいて主蒸気の蒸
気条件に着目し、その蒸気条件に対して発電機出力がＧ
ＣＬランバツク目標値トなル様な、主タービン加減弁位
置を計算し、速やかにその位置まで絞り込むことによっ
て、発電機出力を規定の時間内に安定に目標値まで絞り
込み、発電機固定子の損傷を防ぐようにしたものである
。

すなわち、発電機出力と主蒸気流量及び主タービン加減
弁開度と主蒸気流量の関係は次の（１）式、（２）式が
成立することに着目する。

ＭＷ＝Ｋ１・ＭＳＦ （１）
ＭＳＦ−Ｋ２・Ａ−ＭＳＰ／（２７３．１６＋ＭＳＴ）
１／２ （２）ここで ＭＷ ； 発電機出力 ＭＳＦ ； 主蒸気流量 （１），（２）式を組み合わせて主タービン加減弁開度
について解くと（３）式が得られる。

Ａ＝ＭＷ（２７３．１６＋ＭＳＴ）１／２（Ｋ１・Ｋ２
・ＳＰ） （３）ここでランバツク時の目標出力Ｍ
Ｗ、および比例定数Ｋ１，Ｋ２は既知であるので、主蒸
気温度ＭＳＴ、及び主蒸気圧力ＭＳＰが分かれば、主タ
ービン加減弁絞り込み開度目標値が決定できる。

本発明では、このアルゴリズムに従って変圧運転プラン
トのＧＣＬランバツク時の主タービン加減弁開度絞り込
み目標値を決定し、速やかな絞り込みを実覗するもので
ある。

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第２図は変圧運転プラントにおける実施例であり、図中
の符号１０１〜１１３，１１６〜１２４、及び１２７〜
１３３は名称、機能とも第１図中の対応する符号と等し
いので説明を省略する。

図中変圧運転によるところの特徴を示す。

２０１は関数発生器であり、２０２は負荷指令に応じて
定められる主蒸気圧力目標値である。

２０１のプログラム内容の一実施例を第３図に示す。

２０３は変化率制限器であり、通常時はボイラ時定数に
見合った変化率となっており、ランバツク発生時にはＧ
ＣＬランバツク指令信号１００により変化率がゼ狛とさ
れ、主蒸気圧力設定をＧＣＬ発生直前の値に保持する。

２０４は、主蒸気圧力設定値である。

２０５は関数発生器、２０６は、ＧＣＬランバツク時の
主タービンガバナ位置絞り込み目標値である。

２０５の関数発生器は、前述の（３）式の演算を具体的
に実行するものである。

すなわち、ＧＣＬランバツク時の主蒸気温度の変動は、
従来実績よりあまり大きくないので固定値とし、（３）
式を主蒸気圧力のみの関数と近似し各主蒸気圧力の値に
対応するＧＣＬランバツク時の主タービンガバナ位置絞
り込み目標値をプログラムしたものである。

この場合、余分な蒸気は過熱器バイパス弁より逃がすの
で、主蒸気圧力は２０４の設定とほぼ等しく、２０５の
入力として２０４を使用することは問題無い。

この様にして決定された２０６が、切替リレー１１６に
より選択され、変化率制限器１１８により規定の絞り込
みレートを与えられ低位選択器１２０を介して主タービ
ンガバナ制御装置１２３に与えられる。

本発明の−実施例によれば、変圧運転プラントにおいて
も、ＧＣＬランバツク時の主タービンガバナ位置絞り込
み目標値が決定でき、安定かつ速やかに発電機負荷を絞
り込め発電機固定子の損傷を防止できる。

本発明の他の実施例として、ＧＣＬランバツク時の主タ
ービンガバナ位置絞り込み目標値の演算を主蒸気圧力設
定値の代わりに、実際の主蒸気圧力を使用して行うこと
もできる。

すなわち、第２図中２０５の入力を２０４の代わりに１
２４としても実現できる。

第４図は、本発明の他の実施例を示すものである。

第２図と異なるのは、主タービンガバナ位置絞り込み指
令を直接主ク−ビンガバナ制御装置内のロードリミツタ
により行う点であり、従って第２図に示した、１１６，
１１７，１１８，１１９，１２０，１２１に相当するも
のは第４図には無い。

この場合にも安定かつ速やかな主タービン加減弁の絞り
込みが実現できる。

本発明の他の実施例として、ＧＣＬランバック時の主タ
ービンガバナ位置絞り込み目標値を（３）式をそのまま
計算することにより決定することもできる。

その場合には、主蒸気温度、主蒸気圧力設定又は、主蒸
気圧力の各信号を演算器内にとり込み、（３）式の演算
を実行すれば良い。

本演算は、アナログ計算機によっても実現できるがマイ
クロコンピュータ等のデジタル計算機を使用すれば極め
て容易に実現できる。

上記した様に本発明の変圧運転プラントの出力制御装置
によれば、変圧運転プラントにおいてもＧＣＬ目標負荷
に見合った主タービン加減弁開度を決定し、その開度に
速やかに絞り込みを行い発電機固定子の損傷を防止する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定圧運転プラントの出力制御回路、第２
図は本発明の実施例を示す出力制御回路、ｉ第３図は主
蒸気圧力設定の例、第４図は本発明の他の実施例を示す
出力制御回路である。 １００……ＧＣＬランバツク指令、１０１……負荷設定
回路、１０３……ランバツク目標負荷設定回路、１０４
，１１６……信号切替リレー、１０５，１１８，２０３
……変化率制限器、２０１，２０５……関数発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出力指令に基づきボイラの負荷要求信号を作り、該
   負荷要求信号の大きさに対応して変化する主蒸気圧力設
   定値に向ってボイラを制御するとともに、タービン加減
   弁の開度を制御して出力を制御するものにおいて、通常
   時は前記主蒸気圧力設定値に追従し発電機固定子冷却装
   置異常時に前記主蒸気圧力設定値を異常発生直前の値に
   保持する記憶手段と、保持した時点の蒸気条件より所定
   の目標負荷に見合った主タービン加減弁開度を決定する
   手段と、決定された開度に向って定められた変化率で主
   タービン加減弁を絞り込む手段とを備えた変圧運転プラ
   ントの出力制御装置。