JPS59170409A - 蒸気タ−ビン設備 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タービン設備に係シ、特に該蒸気タービン
装置起動時の該弁位置信号の浮動を補正し得る該弁位置
浮動補正回路を備えた蒸気タービン設備に関する。

〔従来技術〕

従来の蒸気タービン設備は、蒸気を発生するボイラと、
該ボイラから発生された蒸気により負荷を駆動する蒸気
タービン装置と、該ボイラと蒸気タービン装置との間に
設けられた主蒸気止弁及び加減弁によシ蒸気の流量が制
御できるようにし、かつ該主蒸気止弁及び該加減弁の駆
動状態を検出する弁位置検出器を備えてなり、これらに
より該蒸気タービン装置を制（至）する運転制御機構と
、該弁位置信号、運転状態設定信号及び該蒸気タービン
装置の速度信号を入力し、その入力に基づいて該・運転
制御機構を制御することにより該蒸気タービン装置を制
御する制御回路とから構成されている。

前記構成において、該主蒸気止弁の該弁位置検出器は、
位置検出時の精度を考慮し該主蒸気止弁の弁体に係合さ
れた差動トランスによって機械的位置が電気信号に変換
されている。

このため、該主蒸気止弁を流れる蒸気温度の影響を受け
た弁体の熱膨張により、該弁位置信号に誤差が生じる。

この誤差を該制御回路内で調整しているが、蒸気温度は
該蒸気タービン装置の起動モード（冷起動、暖起動等）
によシ変わるため弁体の熱膨張も変わり、これに伴い該
弁位置信号の誤差が変わるため該弁位置信号の検出特注
が制御範囲から外れ制御叶不能やノ・ンチング現象とな
る欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目間は、前記従来技術の欠点を解消し、該弁位
１ａ検出器に係合された該弁体が蒸気温度による熱膨張
のため変化しても、弁位置信号の浮動が補正され、該蒸
気タービン装置のいかなる起動モードにおいても正常な
制御の行える蒸気タービン設備を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、前記目的を達成するため、該制御回路に設け
られｆＣ該弁位置浮動補正回路で、該弁体の熱１１１１
張により発生する弁位置信号の浮動を、蒸気の流れ始め
る位置を弁位置信号の基点として用いることによシ、補
正するようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

つぎに、本発明について詳しく説明するが、その前に本
発明の基礎となった事項について以下に説明する。

蒸気タービン設備は、ａ１図のように構成されている。

第１図に示す構成例において、蒸気を発生するボイラ１
と、該ボイラ１から発生された蒸気のｋｆｊｋに応じて
負荷５を駆動する蒸気タービン装置２と、該ボイラと蒸
気タービン装置２との間に設けられた蒸気止弁１７並び
に３０２、加減弁３０３及びインターセプト弁１８のう
ち、特に加減弁３０３及びインターセプト弁１８によシ
、蒸気の流量を制御すると共に１該蒸気止弁３０２、加
減弁３０３及びインターセプト弁１８の駆動状態を検出
する弁位置検出器３０４，３０６及び８から弁位置信号
を出力するようにして該蒸気タービン装置２の運転を制
御する運転制御１１１ｍ構３と、前記弁位置信号、運転
状態設定信号及び該蒸気タービン装置２０回転軸に設け
られた歯車１４及び速度検出器１５からの蒸気タービン
装置２の速度信号を入力し、その入力に基づいて該運転
制御機構３の弁駆動ユニツ）３０５，３０７及び９を制
御することにより該蒸気タービン装置２を制御する制御
回路４とから構成されている。

以下に上記構成要素の詳細を説明する。

前記構成において、該蒸気タービン装置２は、該ボイラ
１から発生され、流量制御された蒸気によシ駆動される
高圧タービン１１と、該高圧タービン１１を駆動した後
再熱器１６で再加熱された蒸気によって駆動される中圧
タービン１２と、該中圧タービン１２を駆動した後の蒸
気によって駆動される低圧タービン１３と、該低圧ター
ビン１３を駆動した後の蒸気を水にする復水器１９とも
、から構成されている。

該運転１１１ｉＩＪ（財）機構３は、該ボイラ１から発
生された蒸気が該蒸気タービン装置２へ供給されるのを
停止する主蒸気止弁３０２Ａ及び３０２Ｂと、核上蒸気
止弁３０２Ａ及び３０２Ｂの動作を監視する弁位置検出
器３０４Ａ及び３０４Ｂと、該主蒸気止弁３０２Ａ及び
３０２Ｂを駆動する弁駆動ユニッ）３０５Ａ及び３０５
Ｂと、該主蒸気止弁３ｏｉＡ及び３０２Ｂを通過した蒸
気を、調節する加減弁３０３Ａ及び３０３Ｂと、該加減
弁３０３Ａ及び３０３Ｂの動作を監視する弁位置検出器
３０６Ａ及び３０６Ｂと、該加減弁３０３Ａ及び３０３
Ｂを駆動する弁駆動ユニット３０７八及び３０７Ｂと、
再熱器１６で再熱された蒸気が該中圧タービン１２へ供
給されるのを停止する再熱蒸気止弁１７と、該再熱蒸気
止弁１７を通過した蒸気を再度調節するインターセプト
弁１８と、該インターセプト弁１８の動作を監視する弁
位置検出器８と、該インターセプト弁１８を駆動する弁
駆動ユニット９とから構成されている。速度検出手段は
、該蒸気タービン装置２の回転軸の一端に固着された歯
車１４と、該歯車１４に係合する速度検出器１５とから
構成されている。

該制御回路４け、該蒸気タービン装置２の運転状態及び
負荷の状態が入力される入力部２３と、該入力部２３へ
入力された情報によシ必要な処理を加える演算部２４と
、該演算部２４の処理結果によシ該蒸気タービン装置２
の運転制御指令を該運転側ＸＩ　Ｐ＆構３へ出力する出
力部２５とから構成されている。

該負荷５は該蒸気タービ／装＋ｔ　２の回転軸の他端に
連結されると共に該蒸気タービン装置２によって駆動さ
れる発電機２０である。該発電機２０には、これの出力
を監視する電力変換器２１が接続されている。

第２図は制御回路の一部を示すブロック図である。第２
図において、該蒸気タービン装置２の運転速度を設定す
る速度設定器３１と、該速度検出器１５からの実速度信
号Ｎ及び該速度設定器３１からの設定速度信号Ｎ、を比
較する比較器３２と、該比較器３２からの偏差量ΔＮに
あらかじめ設定された速度調定率に相当する利得をかけ
る調定率演算器３３と、該負荷５の状態を設定する負荷
設定器３４と、該調定率演算器３３からの信号及び該負
荷設定器３４からの信号Ｐｏを加算する加算器３５と、
該負荷５の状態の制限値を設定する負荷制限器３６と、
該加算器３５からの負荷信号ｐｃ及び該負荷制限器３６
からの負荷制限値信号ＰＬを比較する低値優先回路３７
と、該低値優先回路３７からの負荷信号Ｐにより負荷配
分される負荷分配器３８Ａ及び３８Ｂと、該負荷分配器
３８Ａ及び３８Ｂからの信号を弁位置帰還信号で比較す
る比較器３９Ａ及び３９Ｂと、該比較器３９Ａ及び３９
Ｂからの偏差侶°号が弁駆動信号に変えられる調流制御
器４０Ａ及び４０Ｂと、該弁位置検出器６Ａ及び６Ｂか
らの信号により弁位置帰還信号を出力する位置変換器４
１Ａ及び４１Ｂとから構成されている。

前記第１図及び第２図の構成において、該ボイラ１で発
生された蒸気は、該主蒸気止弁３０２Ａ及び３０２　Ｂ
、該加減弁３０３Ａ及び３０３Ｂを通って該高圧タービ
ン１１に供給される。蒸気は、該高圧タービン１１を通
った後、該再熱器１６で再加熱され該再熱蒸、気止弁１
７及び該インターセプト弁１８を通って該中圧タービン
１２及び該低圧タービン１３に供給された後復水器１９
で水となる。

蒸気によシ駆動された該蒸気タービン装置２は、該蒸気
タービン装置１２の回転軸の一端に連結され、かつ、駆
動される該全４機２ｏにょ）電力を発生する。

このとき、該１ｆｉｌＪｌｉｌ１１回路４では、該弁位
置検出器３０４Ａ、３０４８．３０６Ａ、３０６Ｂ及び
８から各弁〉動きが検出され、また、該蒸気タービン装
置２の回転軸の一端に固着された該南東１４に係合する
該速度検出器１５から該蒸気タービン装置２の回転数が
検出される。さらＫＸ該発電機２０−の出力側に接続さ
れた該電力変換器２１にょシ負荷の状態が検出され、こ
れらの信号が該入力部２３に入力される。

該入力部２３に入力された信号は、該演算部２４へ送ら
れ処理される。

該演算部２４で処理された結果によシ、該出力部２５が
該弁、駆動ユニット３０５Ａ、３０５Ｂ。

３０７Ａ、３０７Ｂ及び９へ（Ｍ号を出力することによ
り弁が駆動され該蒸気タービン装置２が目的の運転を行
うことができる。

さらに、該制御回路４の動作の一部を詳説すると、該速
度検出器１５によシ検出された実速度信号Ｎは、該速度
設定器３１で設定される設定速度信号ＮＯと該比較器３
２で比較され、その偏差１゜ΔＮは該調定率演算器３３
に入力される。

該調定率演算器３３は、偏差計ΔＮにあらかじめ設定さ
れた速度調定率に相当した利得をかけて該加算器３５に
入力する。該加算器３５では、該負荷設定器３４で設定
された信号ＰＧを加え負荷信号Ｐａを出力する。

速度調定率δは、速度（発電機が′成力系統と接続され
同期運転を行っているときは、系統の周波数に相当する
。）が設定値から何パーセントずれると全負荷変化させ
るかという値セある。

該負荷信号Ｐａは、該負荷制限器３６で設定された負荷
制限値信号ＰＬと該低値優先回路３７で比較され、低い
方の信号が負荷信号Ｐとなる。該負荷信号Ｐは該負荷分
配器３８Ａ及び３８Ｂで６弁の分担量に応じて配分され
る。該負荷分配器３８Ａ及び３８Ｂの出力は、該比較器
３９Ａ及び３９Ｂで弁位置帰還信号と比較され、その偏
差信号は該調節制御器４０Ａ及び４０Ｂによシ弁駆動信
号に変えられて、該弁駆動ユニット３０７Ａ及び３０７
Ｂに入力される。

該弁駆動ユニツ）３０７Ａ及び３０７Ｂで調整される該
加減弁３０３Ａ及び３０３Ｂの動きは、該弁位置検出器
３０６Ａ及び３０６Ｂによシ検出され、該位置変換器４
１Ａ及び４１Ｂによシ弁位置帰還信号とな）弁位置を安
定に制御する。

また、該低値優先回路３７において負荷信号Ｐａが優先
されているときけ、調速運転と・呼ばれ、負荷制限値信
号ＰＬが優先されているときは、負荷制限運転と呼ばれ
ている。

第３図は主蒸気止弁、これの駆動ユニット及び弁位置検
出器を示す構成図である。第３図において、油圧サーボ
を駆動する制御モータ２０１と、該制御モータ２０１に
より駆動される油圧サーボ２０２と、該油圧サーボ２０
２によ如上下に往復動される弁棒２０３と、該弁棒２０
３の一端に固着された主塞止バイパス弁２０４と、該主
塞止バイパス弁２０４に緩嵌された主蒸気止弁２０５と
、核主塞止バイパス弁２０４及び該主蒸気止弁２０５を
被包する弁棒２０６と、該弁棒２０３に係合され弁位置
を検出する弁位置検出器２０７とから構成されている。

前記構成において、蒸気Ｑは該入気タービン装置１Ｈ２
の起動時、該弁棒２０３によシ該主塞止バイパス弁２０
４を開いて流れ、つぎに、該主塞止バイパス弁２０４に
よシ該主蒸気止弁２０５を持ち１上げて全開となる。

第４図は弁シリンダと弁棒ストローク特性を説明するだ
めのタイムチャート図である。第４図において、該弁棒
２０３の弁シリンダが全閉からＡ点まで移動してから該
弁棒２０３は動き始め、該弁棒２０３の弁シリンダが８
点に達してから該主塞止バイパス弁２０４が開き始め、
蒸気Ｑが流れ始めて該蒸気タービン装置２０回転を上昇
させる。

該弁棒２０３の弁ンリ／ダがＥ点に達すると該主蒸気止
弁２０５が開き始め、Ｄ点に達すると全開する。

第５図は弁位置検出器性を説明するためのタイムチャー
ト図である。第５図において、弁位置検出ストロークは
、Ｆ点からＧ点が正規の弁位置検出ストロークであ如、
その他は熱膨張の影響を受けた弁位置検出ストロークで
ある。該蒸気タービン装置２は、Ｆ点からＧ点の範囲で
制御する。

なお、該弁位置検出器２０７は、位置検出時の精度を考
慮し該主塞止バイパス弁２０４の弁棒に係合された差動
トランスによって機械的位置を電気信号に変換して検出
している。

つぎに、本発明を図面を参照して詳しく説明する。本発
明の実施例では、従来例と同一構成要素については省略
し、該弁位置浮動補正回路のみを示す。

第６図は本発明の蒸気タービン設備に設けられた弁位置
浮動補正回路の一実施例を示すブロック図である。第６
図において、弁の動作を監視する弁位置検出器６１と、
蒸気の流れ始めを検出する蒸気流検出器６２と、該蒸気
流検出器６２に連動するスイッチ６３と、該弁位置検出
器６１からの信号りを記憶する記憶回路６４と、該弁位
置検出器６１及び該記憶回路６４からの信号を演算する
信号演算器６５とから構成されている。

第７図は蒸気流検出器の動作を説明するためのタイムチ
ャート図である。第７図において、該蒸気流検出器６２
は弁棒位置が蒸気の流れ始め位置に達すると動作する。

前記弁位置浮動補正回路において、該弁位置検出器６１
の１６号りを該記憶回路６４に入力し追従させておくこ
とにより、通常は該信号演算器６５の出力は（Ｌ−Ｂ）
で０となっている。

つぎに、該蒸気タービン装置２の起動によシ弁棒位置が
蒸気の流れ始め位置に達すると、該蒸気流検出器６２が
動作し、該スイッチ６３が開路されることによシ該記憶
回路６４の入力を切断し、この時の信号りを記憶する。

弁体ストロークが開方向にうごくと、該信号演算器６５
の出力は（Ｌ−Ｂ）でΔＬとなり、制御に必要な弁開き
始め位置からの変位として検出される。

しだがって、もし弁位置検出部が該蒸気タービン装置２
の起動モードによる熱膨張で変化しても、蒸気の流れ始
め位置からの変位として検出することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、前述したところよシ容易に理解されるように
、制御回路に弁位置浮動補正回路を設けたので、弁体の
熱膨張によシ発生する弁位置信号の浮動を自動的に補正
できるため、弁位置信号の検出特性が制ｆ卸範囲から外
れ制御不能やハンチング現象となることを防止できるの
で、安定した運転が確保できると共に保守性及び信頼性
の向上が図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸気タービン設備の実施例を示す構成図
、第２図は制御回路の一部を示すブロック図、第３図は
主蒸気止弁の一実施例を示す構成図、第４図は弁シリン
ダと弁体ストローク特性を説明するためのタイムチャー
ト図、第５図は弁位置検出特性を説明するだめのタイム
チャート図、第６図は本発明の蒸気タービン設備に設け
られた弁位置浮動補正回路の一実施例を示すブロック図
、第７図（ト）及び（Ｂ）は蒸気流検出器の動作を説明
するだめのタイムチャート図である。 ２・・・蒸気タービン装置、３・・・運転側斜機構、４
−・・制御回路、６１・・・弁位置検出器、６２・・−
蒸気流検出器、６３・・・スイッチ、６４・・・記憶回
路、６５・・・第６図 ；（Ｂ） 蕉知郊欧化益６２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気を発生するボイラと、該ボイラから発生された
   蒸気によ多負荷を駆動する蒸気タービン装置と、該ボイ
   ラと、蒸気タービン装置との間に設けられた主蒸気止弁
   及び加減弁によシ蒸気の流量が制御できるようにし、該
   主蒸気止弁及び該加減弁の駆動状態を検出して弁位置１
   ｄ号を出力する弁位置検出器を備え、これらによシ該蒸
   気タービン装置を制御する運転制御機構と、該弁位置信
   号、運転状態設定信号及び該蒸気タービン装置の速度信
   号を入力し、その入力信号に基づいて該運転制御機構を
   制御することにより該蒸気タービン装置を制御する制御
   回路とからなる蒸気タービン設備において、前記制御回
   路には、該弁位置器からの主蒸気止弁の該弁位置信号を
   、蒸気が流れ始めた位置からの変位として検出できるよ
   うに補正をする弁位置浮動補正回路が設けられ、該主蒸
   気止弁の弁体が熱膨張するために発生する該弁位置信号
   の浮動をｆ１＠正するようにしたことを特徴とする蒸気
   タービン設備。