JPS6060203A - 再熱サイクル蒸気タ−ビンの制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ゼインからの主蒸気を、主蒸気弁装置を介し
て高圧タービンに導き、この高圧タービンからの排出蒸
気を、再熱器およびインタセプト弁を介して再熱タービ
ンに導（再熱サイクル蒸気タービンの制御装置に関する
ものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種の再熱サイクル蒸気タービンによって発電機を駆
動するプラントにおいては、発電負荷の高い昼間は全負
荷運転とし、夜間は最低負荷運転あるいはタービン停止
とする柔軟な運転方式に対する要求が年々高まってきて
いる。このように太きな負荷変動を伴ったり、運転・停
止を繰返したすする運転方式はぜイラにとってもタービ
ンにと　□っても苛酷なものであり、これを緩和するだ
めの手段の一つとしてタービン、ノ々イパス運転方式が
提案されている。このタービンパイ・ξス運転方式によ
れば、タービンの発電負荷が変化（減少）しても、それ
によって生ずる余剰蒸気をタービン・ζイノぞスして復
水器へ回収することＫより、？イラとしては負荷を変え
ることな（一定負荷運転を継続することができる。した
がって、ボイラにとっては、始動時の過渡的な熱応力の
発生を回避することができ、かっボイラの始動時間も無
（なるので、発電負荷を再び増大させる場合に迅速かつ
容易に対応できることになる。第１図は、そのようなタ
ービンパイ／ｅス手段を有する再熱サイクル蒸気タービ
ン発電プラントの典型例を示すものである。

第１図の発電プラントは、高圧タービン５、中圧タービ
ンＩＯ１および低圧タービン１１からなる蒸気タービン
により、これに直結された発電機１４を駆動する発電プ
ラントである。ボイラ１の過熱器１ａからの主蒸気はバ
イパス弁３を有する主蒸気止め弁２および蒸気加減弁４
を通って高圧タービン５へ流入してこれを回転駆動し、
発電機１４を回転して発電させる。高圧タービン５から
排出された蒸気は排気逆止弁７を通って再びボイラ１へ
送られる。ここで再熱器１ｂにより再加熱され、再熱蒸
気として再熱蒸気止め弁８およびインタセプト弁９を介
して中圧タービン１０に導かれる。中圧タービン１０を
駆動し、ここから排出された蒸気はさらに低圧タービン
１１を介して復水器１２に回収され、復水は復水ポンプ
１３によりボイラ１に再循環して利用される。

主蒸気止め弁２および再熱蒸気止め弁８はタービンの非
常停止時に急速に閉鎖して各蒸気を止めるという保安機
能を有する弁であり、蒸気加減弁４はタービンの流入蒸
気流量をタービンの回転速度または負荷の設定量と実際
量との間の偏差に応じて調節制御する機能を持っており
、また、インタセプト弁９は、タービンが過速になった
とき、非常停止を行なう前に先行的に過速を防止するた
めに閉鎖し、回転速度が定格値に下がれば再び全開とな
る先行非常装置８としての機能を持っている。

主蒸気系統の弁２　、３　、４、高圧タービン５、およ
び排気逆止弁７をパイ・ξスするように高圧パイ・ぞス
装置６が設けられている。高圧パイ・ξス装装置６は高
圧タービン５をバイパスする主蒸気を所定の圧力・温度
まで減圧・減温する機能を持つている。また、再熱蒸気
止め弁８、インタセプト弁９、中圧タービン１０．およ
び低圧タービン１１を、々イ、ｅスするように低圧バイ
パス族＠１５が設けられている。低圧バイパス装置１５
は再熱器１ｂがら供給される再熱蒸気を復水器１２によ
って回収可能な圧力・温度にまで減圧・減温する機能を
持っている。

このようなバイパス手段を有する再熱サイクル蒸気ター
ビン発電プラントにおいては、タービンバイパス運転に
より、タービン始動前にボイラ１はすでに昇温・昇圧が
行なわれた状態で運転されており、主蒸気および再熱蒸
気は相対的に高い条件に至っている。特に再熱蒸気条件
が高くなってイルコトカラ、タービン始動に際して蒸気
弁リセットを実行すると、再熱蒸気止め弁８およびイン
タセプト弁９が全開し、中圧タービン１ｏへ流入する再
熱蒸気によりタービンは無制御のまま速度上昇してしま
い、タービンにとっても運転特性上からも好ましくない
状態になる。以下、第２図を参照して、以上の現象をよ
り詳細に説明する。

第２図は公知の全周噴射始動時の各制御状態情を、横軸
に経過時間をとって示したものである。

当初、主蒸気止め弁２は全閉、蒸気加減弁４は全開とな
っており、主蒸気流量はバイパス弁３によって制御され
る。高圧タービン５に供給される主。

蒸気の圧力ＰＭは、全周噴射運転から部分噴射運転への
切替開始点Ａまでは、ボイラ１側で始動時圧力Ｐａに抑
えられているが、切替終了点Ｂ以後は、定格圧力Ｐ、ま
で徐々忙上昇する（第２図（ａ）参照）。一方、再熱蒸
気圧力ＰＦＬは、バイパス運転終了時Ｃまでは、バイパ
ス装置６，１５により一定のバイパス圧力Ｐ　に制御さ
れており、パイ、。

ス運転終了後は、再熱蒸気流量（第２図（ｇ）参照）に
ほぼ比例して上昇していく（第２図（ｂ）参照）、。

このような圧力条件下でバイパス弁３の開度乙（第２図
（ｃ）参照）は、Ａ点までの全周噴射運転時は徐々に大
きくなって高圧タービン５への主蒸気流量が（第２図（
、）参照）を徐々に増していき、全周噴射運転終了後は
全開となる。一方、蒸気加減弁４の開度２４（第２図（
ｄ）参照）は、全周噴射運転時は全開となっているが、
全周噴射運転から部分噴射運転に切替わる際に絞り込ま
れてバイパス弁３に代わって流量制御を担い、以後は負
荷要求に従って増大していき、それに伴って主蒸気流量
５はＡ点の後、Ｂ点以降もさらに増大してい（。タービ
ンリセット時、再熱蒸気止め弁８の開度（図示せず）お
よびインタセプト弁９の開度２９（第２図（ｆ）参照）
は全開とされるので、中・低圧タービン１０　、１１に
流入する再熱蒸気流量２８（第２図（ｇ）参照）は再熱
蒸気圧力ＰＲに比例したものとなる。

ここで問題となるのは、特にパイノξス運転中に、現実
の再熱蒸気流量列と、主蒸気流量５との流量配分から決
まってくる再熱蒸気流量２８Ｒ（破線）との差に相当す
る第２図（ｇ）のハツチング部分が余刺蒸気量加となっ
て、これがタービンを加速させるエネルギーとなり、こ
の段階でのタービンの制御性を悪くする原因になること
である。

このような問題は、タービンパイノξス装置を持ってい
ないプラントにおいても生じ得る。すなわち、タービン
始動時にすてに再熱蒸気の圧力・温度が上昇している場
合には同様にタービンを必要以上に加速させる原因とな
るからである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、タービンツマイノミス運転などにより
タービン始動時にすでに再熱蒸気圧力が上昇。

している場合でも安定した良好な制御性を発揮し得る再
熱サイクル蒸気タービンの制御装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、インタセプト弁の
制御系に、タービンの設定速度と実際速度との間の偏差
の絶対値が所定値よりも太き（−状態が所定時間以上継
続しているこ−とを条件として、前記偏差の符号に従い
、予め定められた弁開度調整ステップ量に対応する回転
速度または負荷σ）調整ステップ量に相当する正または
負の調整信号を発生する回路を設けたことを特徴とする
ものである。

し発明の実施例〕 本発明の一実施例を、第３図を参照して説明する。

第３図は、タービン始動時に必要な弁制御システムを中
心に示したものである。減算器３０からタービンの速度
目標値３０８と速度実際値３０Ｒとの偏差信号が与えら
れると、これに各ゲイン段３１，３２゜３３によりそれ
ぞれノ々イ・ξス弁制御ゲイン、蒸気加減弁制御ゲイン
、インタセプト弁制御ゲインを乗じた信号が各ゲイン段
から出力され、加算器３５Ａ。

３５Ｂ　、　３５Ｃの第１の入力端子に入力される。各
弁制御ゲインは、一般に調定率と称されるものの逆数で
ある。加算器３５Ａ　、３５Ｂ　、３５Ｃの第２の入力
端子には負荷設定器（７）から負荷制御ｌ量が加えられ
る。バイパス弁３および蒸気加減弁４には、全周噴射運
転か部分噴射運転かの要求に任意に応じられるように切
替装置３４が設けられている。すなわち、切替装置３４
は、いずれの運転かという要求内容に従って両前算器３
５Ａ　、　３５Ｂの出力の一方が制御を行なう主体とな
るように、加算器３５Ａ　、　３５Ｂにそれぞれ加算器
３５Ｄ　、　３５Ｅを配置し、この加算器３５Ｄ　、　
３５Ｅに選択的にバイアス信号を加えるよデにしている
。

加算器３５Ｄ　、　３５Ｅから出力される制御信号はそ
れぞれ増幅器３６　、３８およびバイパス弁位置制御ル
ープ３７、蒸気加減弁位置制御ループ３９を介してパイ
ノξス弁３または蒸気加減弁４の制御を行なう。

一方、加算器３５Ｃの出力信号は弁開度指令信号。

ＳＩＶとして出力され、加え合せ点３５Ｆにおいて弁開
き始め設定器５３により弁開き始め点を設定された後、
高値セレクタ４０および低値セレクタ４１に導かれる。

高値セレクタ４０は入力信号が＋αよりも犬なる時にそ
れを通過させ、低値セレクタ４】は入力信号が−αより
も小さい時（すなわちマイナス符号を持ち、かつ絶対値
がαよりも大きい時）に信号を通過させる。高値セレク
タ４０の出力信号はタイマ４２Ａを介して単位信号発生
器４３に入力され、低値セレクタ４Ｊの出力信号はタイ
マ４２Ｂを介して単位信号発生器４４に入力される。タ
イマ４２Ａ　、４２Ｂは人力信号が所定時間継続しては
じめて信号を通過させる回路である。単位信号発生器４
３　、４４はタイマ４２Ａ　、　４２Ｂからの信号を受
けて正（発生器４３）または負（発生器４４）の単位信
号±１を発生し、掛算器４６０乗数入力端子に入力する
。掛算器４６の被乗数入力制子には弁開度調節ステップ
量設定器４５によって設定された弁開度調節ステップ量
△Ｌが入力され、出力端子からは単位信号発生器４３ま
たは４４からの信号に応じて弁開度調節ステップ信号十
△Ｌまたは一△Ｌがインタセプト弁９を開閉制御するた
めの開閉信号として出力される。なお、高値セレクタ４
０および低値セレクタ４１の設定限界値＋α、−αは任
意に設定で穴るものであるが、一般には弁開度調節ステ
ップ蔗△Ｌに対応した値に定められる。掛算器４６の出
力信号は加算器４８、増幅器５１、およびインタセプト
弁位置制御ループ５２を介してインタセプト弁９を、弁
開度調節ステップ量△Ｌを単位として開閉制御する。

加算器４８には、掛算器４６からの開閉信号のほかに、
タービン保安回路６１およびマニュアル操作器６２から
の開閉指令に基づいて開度設定器４７から発せられる弁
開閉信号と、急閉指令回路４９かもの急閉指令信号も人
力されるように構成されている。

タービン保安回路６１は、例えばタービンの排気室温度
高とか、ケーシング温度と蒸気温度との間のミスマツチ
等の保安機能上の要求によりインタセプト弁９の開閉を
行なわせる。開度設定器４７はまたバイパス運転終了時
、インタセプト弁９を強制的に全開させるための信号を
発生する。急閉指令回路４９は、タービンが過速に１．
仁っだ場合、どのような制御状態にあっても、インタセ
プト弁９を急閉できるように（溝部する。

次に第３図の装（ｑの動作を、第４図を参〇＜ｉ　して
説す」する。

仮にタービンの始動を全周噴射始動法により−（行なう
ものとすれは、タービン始動時には切替装置３４のバイ
アス作用により蒸気加減弁４は全開状態にあり、主蒸気
止め弁用パ・ｆ］ξス弁３が制御機能を司る状態になっ
ている。速度上昇時、減９ｚ：÷３０から出力される目
標速度と実際速度との間の偏差量に応じてゲイン段３１
により所定の調定率をもってｄイパス弁３による主蒸気
流量の制御が行なわれる。

一方、タービンバイパス運転により再熱蒸気圧力がすで
に所定の値にまで上昇している場合、インタセプト弁９
の制御を行なうため、開度設定器４７は、全閉の状態、
あるいは中圧タービン１０および低圧タービン１】の過
熱防止用に必要なり−リング蒸気を確保するのに必要な
最小開度の信号を発生する。速度偏差が生じた場合、パ
イ、６ス弁３と同様に、インタセプト弁９に対しても所
定の調定率をもって弁開度指令信号Ｓ１ｖが生ずるが、
この値が所定の値を超え、さらにそれが所定時間を超え
て継続した場合にはじめて掛算器４６に出力が生じ、イ
ンタセプト弁９の開度な、弁開度調節ステップ量△Ｌを
単位として補正する。この補正制御は動特性的にはむし
ろオープンループの制御であり、弁の開度設定のみを与
えるだけで、タービン速度の微細な制御を行なうもので
はない。

このような制御の過程において、タービンが何らかの事
情により過速となって、例えば明らかに異常が生じたと
判断されるような値に至った場合は、急閉指令回路４９
からの急閉指令信号によりインタセプト弁９を急閉させ
ることができる。

・々イ・ξス運転終了（０点）により再熱蒸気流量を全
部タービン側で吸収できるようになると、開度設定器４
７が全開信号を発生してインタセプト弁９を全開させ、
ここにインタセプト弁９での制御を終了する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、タービン・Ｚイパス
運転状態からタービンを始動する場合、すでに圧力が上
昇している再熱蒸気［相］債をインタセプト弁を使用し
てステップ状に増加させるσ）で、特にインタセプト弁
の口径が太き（、かつ再熱蒸気圧力が高いような場合、
弁の単位リフト当りの流量変化割合、すなわち流量ゲイ
ンカ′−極めて高くなることからタービンの制御を直接
的に行なうことを回避してインタセプト弁の開度な各ス
テップごとに暫時一定に保持し、主制御（ま主蒸気の？
ｎｌｌ　ｍｌを行なうことにより、タービンの回転速度
ある（・は負荷の１ｂ制御性を安定にすることができる
。

なお、本発明はタービンノ９イノξス装置を備えていな
いプラントにおいても適用することカーＣ−きる。

すなわち、タービンバイパスを備えていないプラントに
おいても、タービン始動時にインタセプト弁の開度設定
を行なうことになることから、タービンのプリウオーミ
ング時など、再熱蒸気流量制限により、タービンの過速
を抑えつつ、所定の回転速度での温度ミスマツチに対処
する制御にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、タービンバイパスシステムを有スる再熱ザイ
クル蒸気タービンプラントの系統図、第２図（ａ）〜（
ｇ）は、従来の制御装置によるタービン始動時の経過時
間と制御状態量との関係を示す特性線図、 第３図は、本発明による制御装置の一実施例を示すブロ
ック図、 第４図（，１〜（ｃ）は、第３図の装置によるタービン
始動時のインタセプト弁の弁開度特性を説明するだめの
特性線図である。 １・・・ゼイン、１ａ・・・過熱器、１ｂ・・・再熱器
、２・・・主蒸気止め弁、３・・・パイノξス弁、４・
・・蒸気加減弁、５・・・高圧タービン、８・・・再熱
蒸気止め弁、９・・・インタセプト弁、１０・・・中圧
タービン、１１・・・低圧タービン、３０・・・速度偏
差信号発生用減算器、３７・・・パイノξス弁位置制御
ループ、３９・・・蒸気加減弁。 位置制御ループ、４０・・・高値セレクタ、４１・・・
低値セレクタ、４２Ａ、４２Ｂ・・・タイマ回路、４３
　、４４・・・単位信号発生器、４５・・・弁開度調節
ステップ値設定器、４６・・・掛算器、４７・・・開度
設定器、４８・・・加算器、４９・・・急閉指令回路、
５２・・・インタセプト弁位置制御ループ、（］ｌ・・
・タービン保安回路、６２・・・マニュアル操作器。 出ル〔１人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ディ２からの主蒸気を、主蒸気弁装置を介して高圧ター
   ビンに導き、この高圧タービンからの排出蒸気を、再熱
   器およびインタセプト弁を介して再熱タービンに導く再
   熱サイクル蒸気タービンの制御装置において、 前記インタセプト弁の制御系に、タービンの設定速度と
   実際速度との間の偏差の絶対値が所定値よりも大きい状
   態が所定時間以上継続していることを条件として、前記
   偏差の符号に従い、予め定められた弁開度調整ステップ
   量に対応する回転速度または負荷のａＰＪ整スナステッ
   プ量当する正または負の調整信号を発生する回路を設け
   たことを特徴とする再熱サイクル蒸気タービンの制御装
   置。