JPS58200005A - タ−ビン速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン速度制御方法に胸し、％に機械躯動
タービンにおいて負荷が急変した時にタービンの回転速
度の変動をＰＪＴ矩範囲内に抑えるようにしたタービン
速度制御方法に関する。

第１図は、復水タービンの場合を例として従来の機械躯
動タービン用電気ガバナを用いた速度側（＋Ｉ４１糸を
例示している。第１図において、タービン６は調節弁５
を介して蒸気９を尋人し中で仕事をした蒸気を復水器７
へ供給するよう構成され、タービン６の軸はカッピリン
グ１１を介してコンプレッサ、プロアなどの負荷１２へ
連結されている。

タービン６の軸端にはタービン速度検出器８が設籠され
、その出力は電気ガバナｌＯへ接続される。

電気ガバナ１０は速度設定器１１速度調節計２および偏
差増＠器３により構成され、その出力は電油変換器４に
接続される。電油′変換器４は噴射管２１を市°シ、こ
の噴射管２１はフォースコイル２３の励磁によって上方
へ引張られると同時にガタの吸収のためにばね２４によ
って下方へも引張られている。電油変換器４のアスカニ
ア弁には弁リフト検出器２２が設けられ、このアスカニ
ア弁は調整弁５とレバーによって連結され、両者）動作
は比例藺降にある。

調節弁５によって流量の加減された蒸気９はタービン６
に入り、タービンブレード１３を同転させる。タービン
６の回転はカップリング１１を通じて負荷１２へ伝えら
れる。

電気ガバナ１０の速度調節計２は速度設定器ｌからの信
号とタービン速度検出器８からの信号とを受けて通常の
比例積分演算を行ない、アスカニア弁リフト（噴射式電
油変換器のサーボピストンリフト）設定値信号Ａを出力
する。速度調節計は発電タービンの場合は比例演算だけ
でよいが、機械駆動タービンの場合は速度調定率の規格
（ｏ、５チ以内）を満足させるために比例積分演算を行
なう。偏差増幅器３はアスカニア弁リフト設定値Ａと弁
゛リフト検出器２２で検出されたアスカニア弁リフト検
出値Ｂとの偏差に比例した弁操作信号Ｃを出力する。

Ｓ・ 電油変換器４は電気ガバナ１ｏからの弁操作信号Ｃをフ
ォースコイル２３に受け、このフォースコイル２３が噴
射管を操作して弁操作信号Ｃに比例した油流量を得る。

アスカニア弁リフトは油流量を積分したものとして得ら
れる。

調節弁５はアスカニア弁リフトに比例して調節される。

第２図は電油変換器４の応答、すなわち連続変化する弁
操作信号Ｃに対する油流量の胸係を例示するものである
。第２図によれば、弁操作信号Ｃかフォースコイル２３
に１０ｍＡの電流を流した時油流鼠の偏在は０である。

これは、噴射管２１がはね２４の力と釣合って中立位置
にあり、弁は動かない状態を意味している。

第３図は電油変換器４のステップ応答、すなわち弁操作
信号Ｃのステップ変化に対するアスカニア弁リフトおよ
び調整弁５の応答を示したものである。ただし、弁リフ
トの初期１厖は５０％と仮定している。第３図において
（ａ）は弁を開けるときの応答、（ｂ）は閉じるときの
応答である。このステップ応答は弁の最大駆動速度に相
当する。

さて機械駆動タービンにはＮＥＭＡ　ＣＬＡＳＳ　Ｄ　
（！：いう規格があり、前述の速度調定率の他に、速度
上昇率は７チ以下であることと現定されている。したが
って、電気ガバナや電油変換器に対して高応答性が要求
されている。

しかしながら、電気ガバナはもちろん電油変換器罠つい
ても第３図に示したように単体では充分高いアスカニア
弁応答性能を有しているにも拘らず、これらが第１図に
示すように１つの制御ルーツ内に入ると、応答性が極め
て悪（なる。その原因として、電気ガバナにはノイズフ
ィルタがあり、電油変換器にはガタ、ヒステリシスなど
の遅れ要素があること罠よる。このような制御ループに
おいて応答性を良（するために、たとえば速度調節計の
ゲインを上げ過き′ると制御ｉ１１糸が不安定となって
しまう。逆に安定運転ができるゲインに設定した場合は
制御系の応答性が不充分となる。

このため応答性が悪（なる原因である電気ガバナのノイ
ズフィルを除くことが考えられるが、検出信号のノイズ
を０にすることは困難であるため何らかの時定数のノイ
ズフィルタが必要である。

また電油変換器のガタ、ヒステリシスなどの遅れ要素に
ついても改善することはできるが全（なくすことは困難
である。

上述のように従来の制御系においては遅れ要素があるた
めに応答性が悪（なっており、このため負荷急変時、た
とえば最も敵しい外乱である負荷遮断時においてタービ
ンの速度上昇率が規定値を越えることがある。

本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、機械駆
動タービンの速度制卸において、通常運転時は従来と同
体安定した制御ができると同時に、負荷急変時には制御
系が高応答性を有してタービンの速度上昇率を抑えるこ
とができるような制御方法を提供することを目的とする
ものである。

本発明によれば、通常の運転時は制御系を閉ループ制御
とし負荷遮断時は一時的に開ループ制御とする方法とし
ている。

本発明によれば、開ループ制御時はタービンへの蒸気ｋ
ｍを加減する調蟹弁を最大駆動速度で閉じるようにして
いる。

１以下、第４図に例示した本発明の好適な実施例につい
て詳述する。第４図において、第１図に示した要素と同
一の要素は同じ参照符号を付しである。

第４図において、電気ガバナ１０は従来の擬木に加えて
、加速度演算器１４、比較器１５．単女定素子の如き１
パルス発生器１６、比較器１７、ｌパルス発生器１８、
フリップフロップ１９、およびアナログマルチプレクサ
２０を備えている。

次に、第４図の谷部の信号を示した第５図を参照しなが
ら作用を説明する。

通常運転時の開側ｊにおいては、フリップフロップ１９
はリセット状態にあり、その出力信号Ｃは０で、アナロ
グマルチプレクサ′２０はｍ差増％ｌ器３の出力信号を
入力信号とするよう作動する。これは第１図に示した従
来の作動と同じである。

負荷がたとえば１００％から０％へと急変したとする。

第５図に示したように、このときタービンの速度は急上
昇゛する。速度検出：椅８はその速度に相当する速度検
出信号を速度調節計２、加速度演算器１４および比軟器
１７へ供給する。加速度演算器１４は速度検出信号を微
分して加速度を永める。比較器１５はその加速度を予め
定めた所定値■　と比較し、加速度が所定値（５ａより
小なるとａ きは１０１、大なるときは１１″の信号ａを出力する。

この所定値ｖｓａは、負荷遮断時のタービン回転の加速
度が通常運転時に比べて充分太きいと考えられるので、
通常運転時の負荷変動によって生ずる加速度より着干大
きな値に設定しておけばよい。

比較器１５が１１１の信号ａを出力すると１パルス発生
器１６はその信号の立上り前縁に応答して所定の持続時
間を持ったパルス信号すを１つ出力する。このパルス信
号すはフリップフロップ１９のセット入力端子Ｓに与え
られ、このためフリップフロップ１９はセットされてそ
の出力端子Ｑは１１″の信号Ｃを出力する。アナログマ
ルチプレ２す２０は信号Ｃが１１１のときその入力端子
を偏差増幅器３の出力信号ｄから所定値ｖｓＤに切、換
える。

この所定値■ＳＤは弁ＩＩＡ動速開速度大となる値で、
゛、・　“。

この実施例の場合、弁操作信号がＯｍＡ　　になる埴　
　　　１に相当するものである。このアナログマルチプ
レクサ２０の所定１ＩＪｉｖＢＤへの切換えによりアス
カニア弁および調整弁は最り速度で全閉になる。したが
って蒸気流−が０となり、タービン駆動トルクがなくな
るので、タービ／の速度は機械的損失などにより下降し
てい（。

下降していった速度信号は比、軟器１７において所定値
ｖｓ、と比較される。比較器１７は速度検出値が所定値
ｖ５ｂより大きいときはＩ　□　ｌ、小さいときは”１
１の信号りを出力する。この所定値ｖｓｂは負荷遮断す
る前の速度目標値に相当するイＷであζ速度検出値が所
定値ｖｓｂより小さくなると比較器エフは１１１の信号
りを出力し、この信号の立上り前縁に応答して１パルス
発生器１８はパルス信号ｉを出力する。このパルス信号
ｉはフリップフロップ１９のリセット入力端子Ｒに与え
られ、フリップフロップ１９はリセットされてその出力
Ｑは１０１の信号Ｃとなる。この結果、アナログマルチ
プレクサ２０の入力端子は所定値ｖＳＤから通常状態の
入力である偏差増１−器３からの出力信号ｄへ切換わる
。なお、速度かピーク１題から目標イ＠ｖ、ｂまで下降
するのに逼富数ｌθ秒程度かかるので速度調節計２の積
分動作により速度調節計２の出力、すなわちアスカニア
弁リフト設定値信号ｊは０％になっている。したがって
、リフト設定値＝リフト検出値＝θ条だから弁操作信号
ｄは中立点の１０ｍＡ　　（第２図ε照）になっている
はずであるので、アナログマルチプレクサ２０の入力端
子を所定値ｖｓＤから信号ｄ側に切−換えても速度の大
きな変動はほとんどない。

なお、加速度演算器１４を設けたのは、機械駆動タービ
ンにおける負荷遮断のタイミングが発電タービンの場合
とは異なって予知できないため、速度から加速度を求め
、その加速度が所定値以上になった時を負荷遮断のタイ
ミングとするためである。

上述のように、本発明によれば、負荷急変時、特に最も
鰍しい外乱である負荷遮断時において、最高の調整弁応
答特性が得られ、閉ループ速度側ｍ：ｈにおける電気ガ
バナのノイズフィルタおよび電油変換器のガタ、ヒステ
リシスなどの遅れ安累に起因する不充分な応答性能はこ
の負荷遮断時においては無関係となる。

なお、好適な実施例として復水タービンの場合について
詳述したが、抽気タービンの場合にも適当することがで
き、この場合にも・同様の論理で調整弁および抽気調圧
弁の２つの変化させればよい。

また電油変換器は第１図のような積分糸を想定していた
が、電油変換器本体でアスカニア弁リフトのフィードバ
ック糸になっている比例糸の場合、積分糸の弁操作信号
切換えの代りに負荷遮断時にアスカニア弁リフトの設定
値を０嗟に切換えればよく、基本的には積分糸の場合と
同様である。

さらに、第１図の電気ガバナはアナログ式のものである
が、ディジタル式の電気ガバナにももちろん適応するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のタービン速度制御系を例示する図、第２
図は電油変換器の靜１特性を示す図、第３図（ａ）およ
び（ｂ）は電油変換器およびこれに関連する調整弁のス
テップ応答特性を示す図、巣４図は本発明によるタービ
ン速度制御系を例示する図、第５図は負荷遮断時におけ
る第４１各部の信号を示すタイムチャートである。 ｌ・・速度設定器、２・・速度調節計、３・・偏差増幅
器、４・・電油変換器、５・・調整弁、６・・タービン
、７・・復水器、８・・速度検出器、９・・蒸気、１０
・・電気ガバナ、１１・・カンプリング、１２・・負荷
、１３・・タービンブレード、１４・・加速度演算器、
１５，１７・・比較器、１６，１８・・１パルス発生器
、１９・・アリップンロップ、２０・・アナログマルチ
プレクサ、２１・・噴射管、２２・・弁リフト検出器、
２３・・フォースコイル、２４・・ハネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気流量を加減する調整弁と、タービン回転速度ｅ検出
   する速度検出器と、同速度検出器の信号から加速度を演
   葬する加速度演算器と、別記速度検出器の検出値を目標
   値に保持するべ（前記調整弁を操作する第１の信号を演
   算して出力する電気ガバナと、前記第１の信号に応じて
   前記調型弁を開閉する電油変換器とを備え、正の加速度
   か所定値を越えたとき前記調！弁を閉じる最大駆動速成
   に対応する弁操作の第２の信号を出力し、その後速度検
   出値が下降して前記目標値以下になったとき前記第２の
   信号を解除するようにしたタービン速度制御方法。