JPS60138602A

JPS60138602A - タ−ビンガバナ

Info

Publication number: JPS60138602A
Application number: JP25186583A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ikeda; 池田　嘉隆; Noriaki Tominaga; 憲明富永
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1983-12-26
Publication date: 1985-07-23
Also published as: JPH0334081B2

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、手動運転モードと自動運転モードのパンプレ
スな切換えを可能とするタービンがバナに関する。

一般的に、発電用タービンまたはコンプレッサ等の機械
駆動用タービンには、速度、、ｉ＋、１整を行なうため
のｆパナ（ｇｏｖｏｒｎｏｒ）が設けられている。

近年タービンが・々すには、自動運転モードと手動運転
モードの両モードを有し、各モード間をパンプレスに切
換えずことができるものが開発されている。

コノようなタービンガバナにおいて、自動運転モードと
は、オイレータが設定した回転速度。

抽気圧力等に対して実際のタービン回転速度。

油気圧力等が一致するように、がパナが自動的に調速弁
、調圧弁等を動かして制御する運転モードである。また
、手動運転モードとはオペレータが調速弁、調圧弁等の
リフトを設定すると、がパナは実際にそのリフトになる
よろに弁のリフトを制御するが、回転速度、抽気圧等に
関する制御を行なわないような運転モードである。

ここで運転モード２切換えた際、タービンの回転速度と
か抽気圧力とかの制御量に変動が生じることは許されな
い。このような変動のない切換えを通常パンプレスな切
換えと呼んでいる。

バンプレスな切換えを行なうためには、手動運転モード
においては自動運転モード側の弁駆動信号を手動運転モ
ード側の弁駆動偵号に一致させ、ｋつ回転速度と抽気圧
の設定信号と、それらのフィードバック信号とが成る関
係°を保つように上記設定信号を変えてやる必要がある
。壕だ自動運転モードにおいては、手動運転モード側の
弁駆動信号を自動運転モード側の弁駆動信号に一致させ
ておく必要がある。このような操作をトラッキングと呼
んでいる。

従来のトラッキングの方式を、抽気復水ター・ビン用ガ
バナを例として述べる。第１図はがバナと抽気復水ター
ビンの概念図である。第１図において、５，７．９，１
１，１２．１３は切換スイッチであシ、ＭＰＣと記した
端子は手動運転モードに対応し、ＡＰＣと記した端子は
自動運転モードに対応している。なお、デノタル信号ラ
インは破線で示し、アナログ信号ラインは実線で示して
いる。１５．１６．１７．１８はパルスジェネレータで
ある。１９，２０，２１゜２２はアップダウン・カウン
タであシ、カウンタ制御信号に従ってパルスフエネレー
タ１５〜１８からのパルスをカウントアラｆまたはカウ
ントダウンする。２３，２４．２５．２６はい変換器で
あシ、カウンタ１９−２２のカウント結果をＤ／Ａ変換
し、設定値（目標値）信号として出力する。２７．３０
は手動運転側のサー？アンプ、２８．２９は自動】里転
倒のサー２げア／ゾである。３１．３２は偏差モニタで
あフ、それぞれサー〆アンノ２７と２８、サー？アング
２９と３０の出力信号の偏差によシカウンタ制御信号を
発生する。１，２，３．４はそれぞれ調速弁リフト設定
器１回転速度設定器、抽気圧力設定器、調圧弁リフト設
定器であシ、押ぎタン（図示せず）操作によシカウンタ
制御信号を発生するものである。３３は調速弁駆動用の
電油変換器であシ、３４は調圧弁駆動用の電油変換器で
ある。３５はタービンであシ、調速弁。

調圧等（図示せず）のリフト（弁開度）によって決まる
回転速度、抽気圧力（流量）となる。

Ｑは回転速度、Ｐは抽気圧、ｘＨは調速弁リフト、ｘＬ
は調圧弁リフトを示す。３８はＰＩＤ調節器、３７はＰ
動作調節器を示す。３６は回転速度と抽気圧の不干渉制
御を行なうための不干渉マトリクス回路である。図中の
Ｘｍ１ｅ　ＸＩ２はそれぞれ自動運転モード側及び手動
運転モード側の調速弁リフトの目標値である。またＸＬ
ｌ　ｒ　Ｘｔ、２、はそれぞれ自動運転モード側及び手
動運転モード側の調圧弁リフトの目標値である。Ｑ′は
回転速度の目標値であシ、Ｖは抽気圧力の目標値である
。

自動運転モードの場合、切換スイッチ５．７゜９．１１
．１２．１３は全てＡＰＣ側接点となシ、回転速度設定
器２の押？タン（図示せず）操作によ多発生されたカウ
ンタ制御信号に従ってノヤルスノエネレータ１６からの
ノＰルスがカウンタ２０に供給される。このカウンタ２
０によリソのＡ？ルスがカウントされ、そのカウント結
果が１１１／Ａ変換器２４によりアナログ信号に変換さ
れて回転速度の目標値ｑとして出力される。同様に抽気
圧力設定器３の操作によシ、抽気圧力の目標値ｙが得ら
れる。自動運転モードでは回転速度と抽気圧が目標値Ｃ
１，￥になるように自動的に調速弁リフ）　ＸＩと調圧
弁リフトＸＬを変化させる。このとき手動運転側はサー
？アンプ２７゜３０の各出力が自動運転側と同じになる
ようにトラッキングする。即ち、自動運転側のサー、？
アンプ２８と手動運転側のサービアンデ２７の出力を偏
差モニタ３１で監視し、その出力信号の大小関係によシ
カウンタ制御信号を発生させる。このカウンタ制御信号
が切換スイッチ５を通じてカウンタ１９に供給され、さ
らにＤ／Ａ変換器２３の動作にしムサーはアンプ２７と
２８の出力を同じにさせるように手動運転モードの調速
弁リフト目標値ＸＨ２を変化させる。同様に自動運転側
のサーボアンプ２９の出力と手動運転側のサーボアン７
Ｄ３０の出力が一致するように、手動運転モードの調圧
弁リフト目標イ直ＸＬｚｔ変化させる。この状態で自動
運転モードから手動運転モードに切換えても電油変換２
滲、？　３　、３４への信号は変化しないので、岬速弁
。

調圧弁ともに動作することはなく、速度Ｑ、正圧力に影
・Ｊを与えることはないＯ手動運転そ−ドの場合、切換スイッチ５，７゜９．１１
，１２．１３は全てＭＰＣ側接点となシ、調速弁リフト
設定器ｌの押はタン（図示せず）操作により決定される
手動運転そ一ドの調速弁リフト目標値ＸＨ２になるよう
に調速弁リフトｘＨが制御され、また調圧弁リフト設定
器４の押？タン（図示せず）操作によシ決定される手動
運転モードの調圧弁リフト目標値ＸＬ２になるように調
速弁リフトＸＬが制御される。このとき自動運転モード
側はサーボアンプ２１１．２９の出力が手動運転モード
側のサーボアンプ出力と同じになるようにトラッキング
する。即ち、サーボアンプ２９とサーボアンプ３θの出
力を偏差モニタ３２で監視し、その出力信号の大小関係
てよシカウンタ制御信号を発生し切換スイッチ１２、カ
ウンタｚ　ｉ　、Ｄ７’Ａ変換器２５の経路で抽気圧の
目標値ｙを発生し、調節器３７、不干渉制御マトリクス
回路３６を経由して最終的にサーボアンプ２９とサーボ
アンプ３０の出力を一致させる。また、サーボアンｆ２
７とサーボアンプ２８の出力を偏差モニタ３１で監視し
、その出力信号の大小関係によシカウンタ制御信号を発
生し、切換スイッチ７、カウンタ２０、Ｄ／Ａ変換器２
４の経路で回転速度の目標値ｑを発生し、調節器３８、
不干渉制御マトリクス回路３６を経由して最終的にサー
ゴアンゾ２７と２８の出力を一致させる。このとき回転
速度の目標値ｑと実回転速度Ｑが一致してないときは、
調ｆｉｎ　器３　ｔｉの積分動作によりサーゲア７７６
２ｇ。

２９の出力が変化するので、トラッキング完了時点では
サー♂アンゾ２７と２８の出力、サーボアンｆ２ｙと３
０の出力がそれぞれ等しくなシ更にｑとＱが等しくなる
。

このよＩ）な手動運転モードにおけるトラッキングの方
法では不干渉マトリクス回路３６を介して調速弁駆動側
と調速弁駆動側が互に関係゛し合っており、トラッキン
グのメカニズムはかなり複雑となっている。１段抽気タ
ービンの場合には不干渉マトリクスは２行２列であるが
、例えば２段油気タービンの場合には３行３列のマトリ
クスとなり、上述のようなトラッキングの方法を用いる
とパラメータの調節が非常に困難となシ、下手をすると
トラッキング不能という事態にもなりかねない。

このような問題点を解決するために、自動連転モード側
のサーはアンプ出力と手動運転モード側のサーボアンプ
出力が一致するような調節器出力Ｘを不干渉マトリクス
の逆行列を使ってめ、フィードバック値ｆが既知として
調節器出力がＸとなるような設定値ｒをめてトラッキン
グを行なう方式がある。しかしながら、このような方式
は、発電用タービンのがバカのように比例制御のみの場
合には全く問題はないが、コンプレッサ等の機椋駆動用
タービンのがパナのように回転速度制御には比例積分制
御が不可欠な場合には若干問題がある。即ち、フィード
バック値ｆを既知として調節器出力がＸとなるような設
定値ｒをめようとしても、調節器に積分器が含まれると
ｒはｆとＸだけで決まらない。というのは積分器の入力
が非零であれば積分器の出力はいつまでも変化するから
である。

本発明は上記の欠点を改善したものであシ、その目的は
、トラッキング時には積分器入力を零にするように設定
値を決定して積分機能を停止させ、積分器の初期値を自
動運転モード及び手動運転モート９の各サー？アンプの
出力を一致させるようにして、確実なトラッキングを実
現でき、自動運転モードと手動運転モードのバンプレス
な切換えを確実に実現できるタービンがパナを提供する
ことにある。

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。第２図は一実施例に係わるｆパナと２段抽気タービン
の概念図である。タービンは３５のブロックで示してお
）、ｆｌは回転速度信号、Ｉ２は第１段抽気圧力号、ｆ
ｌは第１段抽気圧信号を示している。また、ｍｌ　ｇ　
ｍｌ　１ｍ３はそれぞれ調速弁リフト信号第１抽気調圧
弁リフト信号、第２抽気調圧弁リフト信号である。Ｊ　
、９　、　Ｊ　４　、４０はそれぞれ調速弁駆動用、第
１油気調圧弁駆動用、第２抽気調圧弁駆動用の電油変換
器である。１，２，３，４．４１゜４２はそれぞれ調速
弁リフト設定器１回転速度設定器、第１段抽気圧力設定
器、第１抽気調圧弁リフト設定器、第２段抽気圧力設定
器、第２抽気調圧弁リフト設定器であ勺、押ぎタン（図
示せず）操作によりカウンタ制御信号を発生するもので
ある。５，７，９，１１．Ｉ２．１．３＋４４．４６．
５Ｂ、６０．６５は切換スイッチであシ、各端子に付し
たＡＰＣ、ＭＰＣの記号はそれぞれ自動運転モード、手
動運転モードを示す。

また第１図の場合と同様にダインタル信号ラインは破線
でアナログ信号ラインは実線で示している。１５．１６
．１７．１Ｂ、５５．５９はパルスジエネレータテアル
。１９，２０．２１゜２２．５６．６１はアップダウン
・カウンタであシ、カウンタ制御信号に応じて上述の７
４ルスゾ工ネレータ１５〜１ｇ、５５．５９からのパル
スをカウントアツプまたはカウント・ダウンする。２３
，２４，２５，２６，５７．６２は、Ｄ／Ａ変換器であ
ル、カウンタ１９〜２２，５６゜６１のカウント結果を
Ｄ／Ａ変換し、設定値（目標値）として出力する。２７
＋２８．２９゜３０．６４．６６はサーデアンノである
。３１゜３２．４３，５３，５４．６３は・偏差モニタ
であ〕、それぞれサーボアンプ２７と２８の出力偏差、
サーｓｊアンノ２９と３０の出力偏差、回転速度信号ｆ
ｌ　と回転速度設定値ｒｌ　との偏差、手動運転モード
時における第１段抽気圧力の設定値の目標値ｒ　、／と
第１段抽気圧力の設定値ｒ２の偏差、手動運転モード時
における第２段抽気圧力の設定値の目標値ｒ３′と第２
段油気圧力の設定値ｒ３の偏差、サー♂アンプ６４と６
６の出力偏差によシ、カウンタ制御信号を発生する。４
７はＰＩＤ調節器を示し、ｇｌはその伝達関数を示す。

４８はＰＩＤ調節器の比例２４７部を示し、４９は積分
器、５０は微分器を示す。５１．５２はＰ調節器を示す
０ＸｌｙＸ２＋ｘ３はそれぞれ調節器４７，５１．５２
の出力信号である。３６は回転速度と第１段抽気圧と第
２段抽気圧の不干渉制御を行なうための不干渉マトリク
ス回路である。不干渉マトリクス回路３６の出力）’１
　＋）’ｘ　＋３’３はそれぞれ調速弁リフト、第１抽
気調圧弁リフト、第２抽気調圧弁リフトの自動運転モー
ドにおける設定値を示す。６７は不干渉マトリクスの逆
行列回路である。６８．６９はアンプであシそれぞれ１
／ｇ　２　＋　１／ｇ　ａのダインにセットされる。な
お、他の構成は上記第１図と同様であるため、説明は省
略する。

上記のような構成において、一実施例に係わる動作を説
明する。まず自動運転モードについて説明する。ただし
、各要素の作用は第１図の場合と同じなので簡単な説明
に止める。切換スイッチ５　、７　、９　、７１　、１
２　、　ｉ　、？　、　４４　。

４６．５＆、６０．６５は全てＡＰＣ側接点となる。回
転速度設定器２、第１段抽気圧力設定器３、第２段抽気
圧力設定器４１の一各押ぎタン（図示せず）操作によシ
、各設定値ｒｌ＠ｒ２＋ｒ３が作られ、回転速度のフィ
ードバックＵｆｌ、第１抽気圧力のフィードバックｔ　
ｆ　ｚ、第２抽気圧力のフィードバック盪ｆ３との偏差
が調節器４７，５１．５２に入力される。これらの調節
器４７，５１．５２の出力Ｘｌ　＊　Ｉ２　＋ｘ３が、
不干渉マトリクス回路３６にインプットされ、調速弁リ
フト、第１油気調圧弁リフト。

第２抽気調圧弁リフトの自動運転モードにおける設定値
）’１＋ｙ２＋）’３が出力される。上述の６弁のリフ
トの設定値）’ｌ　ｒ　ｙ鵞＊　３’３と調速弁リフト
のフィードバック量ｍ１％ｇｉｍｉ＋ｊ、１圧弁リフト
のフィードバック量ｍｌ、第２袖気調圧弁リフトのフィ
ードバック量ｍ３で、第２図に示すような３個のマイナ
ルーゾが構成され、調速弁リフト、第１抽気調圧弁リフ
ト、第２油気調圧弁リフトが制御される。なお回転速度
と第１．第２段油気圧力は調速弁リフト第１゜第２抽気
調圧弁リフトに対応して決まる。

自動運転モードにおける手動運転側のトラッキングは、
第１図の場合と全く同じである。要するにサー？アング
２８の出力ｚｌとサー＆７ンゾ２７の出力Ｗｌ　を偏差
モニタ３１で監視し、カウンタ制御信号を発生し、前述
のｗｌ　とＺｌが一致するように手動運転モード側の調
速弁リフトの設定値Ｖ１　を作成する。同様にサーはア
ンプ２９の出力ｚ２とサー♂アング３０の出力ｗ２が一
致するように手動運転モード側の第１抽気調圧弁リフト
の設定値Ｖ２　ｔ−作成し、サー？アン７°６４の出力
ｚ３とサーゼアン７１１６６の出力ｗ３が一致するよう
に手動運転モード側の第２抽気調圧弁す７トの設定値ｖ
３を作成する０次に手動運転モードについて説明する。

切換スイッチ５．７，９，１１．Ｉ２．１３，４４゜４
６．５Ｂ、６０．６５は全てＭＰＣ側接点となる。調速
弁リフト設定器１．第１油気調圧弁リフト設定器４．第
２抽気調圧弁リフト設定器４−２の操作によシ、それぞ
れ手動運転モードにおける弁リフトの設定値ｖｌ　ｌ　
Ｖ２　１　ｖｌを作シ、サー？アンプ２７、切換スイッ
チ９、電油変換器３３の径路と、サー？アンプ３０、切
換スイッチ１１、電油変換器３４の径路と、サーはアン
プ６６、切換スイッチ６５、電油変換器４０の径路で調
速弁リフト、第１油気調圧弁り７ト、第２抽気調圧弁リ
フトを制御する。さらに、手動運転モードにおける自動
運転モード側のトラッキングについて説明する。まず原
理を数式によシ説明する。

トラッキングは次の２式を満足するようにｒｌ　・ｒｚ
　＊　ｒｌ　ｔ″変化せればよい。

ここで、（２）式は調節器４７に積分機能が含まれるた
めに必要になる。上記（１１式を満足するということは
、サーＲアングの２７と２８．２９と３０．６４と６６
がそれぞれ同一のｒインとすると、であれば良い。（３）を満足するような）’１１）’２
１ｙ３を作るためのｘｌ　＋　Ｉ２　１　ｘｓを］Ｃ３
’＋Ｘ２’、Ｘ３’と曹くとＸ　１’　＋　Ｘ　ｌ’　
＋　Ｘ　＠’は次式を満足する。

ただし Φ″″−１：Ｆ　・・・・・・・・・（５）一方”　２
’　＋　Ｘ　３’は次式を満さねばならない。

従ってＸ　１１’　＊　Ｘ　ｇ’を得る設定値ｒｌ＋ｒ
３をｒ１１’＋ｒ３’と書くと− となる。

即ち第１段、第２段の抽気圧の設定値は（７）。

（８）式で決まる’！’＋ｒ３’とし、回転速度の設定
値は上記式（２）よＪｆｔ　とし、調節器４７の出力は
上記式（４）よシ定まるｘ１′とすればトラッキングは
完了する。

第２図において、６７は不干渉マトリクスΦの逆マトリ
クス演算回路であル、上記式（４）に基づいてｘｌ／　
ｌ　ｘｌｌ’　ｌ　Ｘ３’を計算する。逆マトリクス演
算回路６７の出力ｘ２′とｘ　、／は、アンプ６８．６
９を経て上記式＋７）　、　（８）で決まるｒ２′・ｒ
３′となシそれぞれ偏差モニタ５３．５４に入力される
。偏差モニタ５３にはもう一つの入力としてい変換器２
５の出力ｒ２が入力されており、偏差モニタ５３はｒｚ
′とｒ２の偏差が小さくなるようなカウンタ制御信号を
出力し、切換スイッチ１２を経てカウンタ２１を制御す
る。

カウンタ２１の内容のＤ／Ａ変換結果であるｒｉはやが
てｒ　、／と一致する。同様に偏差モニタ５４にはもう
一つの入力としてｒ３が入力されており、偏差モニタ５
４はｒ　３／とｒ３の偏差が小さくなるようなカウンタ
制御信号全出力し、切換スイッチ５８を介してカウンタ
５６を制御する。このようにしてｒ３はｒ　、／と一致
する。

偏差モニタ４３への入力は脇変換器２４の出力ｒｌ　と
回転速度のフィードバック量ｆ、であり、偏差モニタ４
３はｒｌとｆｌの偏差が小さくなるようにカウンタ制御
信号を出力し、切換スイッチ７、カウンタ２０　、Ｄ／
Ａ変換器２４の経路でやがてｒｌはｆｌ　と一致する。

調節器４７の積分器４９は通常の積分用入力の他に、積
分演算イネーブル信号入力と外部設定信号入力を持って
いる。積分器４９は積分演算イネーブル信号が入力され
ている間のみ積分演算を行ない、上記イネーブル信号が
入力されていないときには積分演算は行なわず、代シに
外部設定信号入力の信号に積分器の初期値を合わせるよ
うになっている。逆マトリクス演算回路６７の出力ｘ１
′は調節器４７の外部設定信号入力に入力されている。

４５は積分演算イネ−グル信号発生器であυ、切換スイ
ッチ４６を介して積分器４９の積分演算イネーブル信号
入力に入力されている。手動運転モードにおいては切換
スイッチ４６はＭＰＣ側接点なので、積分演算イネーブ
ル信号が積分器４９に入力されず、積分器４９の初期値
はｘ　ｌ／に一致することになる。このようにして手動
運転モードにおける自動運転側のトラッキングが行なわ
れる。このような方法によれば、調節器のパラメータ決
定の際に制御用とトラッキング用との妥協点を探す必要
もなく又、２段抽気タービン用ｊ−々すのように３行３
列以上の不干渉マトリクスを持つものにも簡単に適用で
きる。また調節器に積分が含まれるような場合にも簡単
に適用できる。

以上詳述したように本発明によれば、自動運転モード及
び手動運転モードを有するタービンがパナにおいて、各
モード間を切換える際のトラッキングを確実に行なうこ
とができる。したがって、タービンの種類に限定される
ことなく、自動運転モードと手動運転モードのノ々ンプ
レスな切換えを確実に実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービン〃／クナの構成を示すブロック
図、第２図は本発明の一実施例に係わるタービンがバカ
の構成を示すブロック図である。１・・・調速弁リフト設定器、２・・・回転速度設定器
、３．４１・・・抽気圧力設定器、４，４２・・・調圧
弁リフト設定器、５，１，９．１１〜１３，４４゜４６
．５Ｂ、６０．６５・・・切換スイッチ、１５〜１Ｂ、
５５．５９・・・パルスソエネレータ、１９〜２２，５
６．６１・・・アップダウン・カウンタ、２７〜３０．
６４．６６・・・サー？アンプ、３１．３２，４３．５
３．５４．６３・・・偏差モニタ、４７・・・ＰＩＤ調
節器、５１．５２・・・Ｐ調節器、３６・・・不干渉マ
トリクス回路、６７・・・不干マトリクスの逆行列回路
。

Claims

【特許請求の範囲】

自動運転モードと手動運転モードを有するタービンがベ
ナにおいて、押？タン操作等によ）回転速度、抽気圧等
を設定するための第１の制御信号を発生する設定器と、
上記設定器から発生する第１の制御信号に応じて回転速
度、抽気圧等の設定値を生成し出力する設定値出力部と
、上記設定値出力部の出力及びタービンからの回転速度
、抽気圧等のフィード・シック値との偏差を監視しその
偏差が小さくなるような第２の制御信号を出力するモニ
タと、上記設定器から発生する上記第１の制御信号と上
記モニタから出力する第２の制御信号表を切換えて上記
設定値出力部へ転送する第１の信号切換器と、上記設定
値出力部の出力から上記フィーＰ−シック値を減算する
減算器と、上記減算器の出力を演算入力として積分演算
イネ−ゾル信号がオンのときと、上記積分演算イネーブ
ル信号を発生する発生器と、上記積分演算イネーブル信
号発生器の信号の上記積分器への入力をオン、オフする
第２の信号切換器とを備えたことを特徴とするタービン
ガバナ。