JPS6060204A - タ−ビンガバナ - 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】 本発明は手動運転モードと自動運転モードのバンプレス
な切換えが可能なタービンが／々すに関するものである
。

一般にこの種のタービンがノＺすにおいて、自動運転モ
ードというのはオペレータが設定した回転速度、抽気圧
力等に、実際のタービン回転速度、抽気圧力等が一致す
るようにがノＺすが自動的に調速弁、調圧弁等を動かし
て制御する運転モードである。

また、手動運転モードというのはオペレータが１１′！
□速弁、調圧弁等のリフトを設定するとがノＺすは実際
にそのリフトに々るよう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は行なわないようガ運転
モードである。運転モードを切換えたときに回転速度と
か抽気圧力とかの制ｆｌＩＡ１邪に変動が生じることは
Ｒ’ｌされｋい。

このような変動のない切換えｆ　／＜ンプレスな切換え
と呼んでいる。ノ々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信号に一致させ、か
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前記設定信号を変え
てやる必要がある。また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。

ここで、従来のトラッキングの方法を、抽気復水タービ
ン用ガバナを例にあげて説明する。

第１図はがパナと抽気復水タービンの概念図である。第
１図において、ディジタル信号ラインは破線で示し、ア
ナログラインは実線で示している。１，２，３．４はそ
れぞれ調速弁リフト設定器、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り、これらは押デタン
（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。

５．６，７．８，９．１０は切換スイッチであシ、ＭＰ
Ｃと記した各端子は手動運転モーＰに対応し、ＡＰＣと
記した端子は自動連転モードに対応している。１１，１
２．１３．１４はノぐルスジェネレータである。１５．
１６，１７゜１８はアップ・ダウン・カウンタであり、
これらはいずれもカウンタ制御信号に従って・母ルスソ
エネレータ１５．１６，１７．１８からのパルスをそれ
ぞれカウントアツプ・カウントダウンする。１９，２０
，２１．２２はＤ／Ａ変換器であり、カウンタのカウン
ト結果ｋ　Ｄ／Ａ　ｉ　＆し、設定値（目標値）信号と
して出力する。２３゜２４は手動運転側のサーボアンプ
、２５．２６に自動運転側のサーボアンプである。２７
．２８は偏差モニタであシ、それぞれサーボアンプ２３
と２５．２６と２４の出力信号の偏差にょシカウンタ制
御信号を発生する。−２９は”、ｌ：、＋達弁駆動用の
重油変換器であシ、３０け調圧弁駆動用の貢１油変換器
である。３１はタービンであシ調速弁、調圧弁（図示せ
ず）のリフト（弁開度）によって決まる回転速１度、抽
気圧力（流部）となる。Ωは回転速度、Ｐは抽気圧、Ｘ
□け調速弁リフト、ＸＬは調圧弁り７トを示す。３２は
作 ＰＩＤ調節器、３３はＰ動体調節器を示す。３４け回転
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Ｘ；　、　Ｘ二′はそれぞれ自動運転モード側、
手動運転モード側の調速弁リフトの目標値であ＊′ る。また灯＋　ＸＬはそれぞれ自動運転モード側、手動
運転モード側の調圧弁リフトの目標値である。Ω”は回
転速度の目標値であり戸は抽気圧力の目標値でおる。

１即１運転モードの場合、切換スイッチ５〜１０は全て
ＡＰＣ側接点と々す、回転速度設定器２の押ボタン（図
示せず）操作により発生されたカウンタ制御信号に従っ
て・ぐルスジェネレータ１２からのノぞルスがカウンタ
１６によりカウントされそのカウント結果をφ変換器２
ｏによりアナログ信号に変換し、回転速度の目標値Ω　
として出力する。同様に抽気圧力設定器３の操作により
抽気圧力の目標値Ｐ＊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Ω　、Ｐ　になるように自動
的に調速弁リフトＸ１１と訓圧弁すフトＸＬヲ変化させ
る。このとき手動運転側はサーボアンプ出力が自動運転
側と同じになるようにトラッキングする。即ち、自動運
転側のサーボアンプ２５と手動運転側のサーボアンプ２
３の出力を偏差モニタ２２で監視し前記出力信号の大小
関係によりカウンタ制御信号を発生させ切換スイッチ５
、カウンタ１５、Ｄ／Ａ変換器１９の経路で、ザーがア
ンプ２３吉２５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Ｘ８ヲ変化させる。同右ｆ−に
自動運転１１１１のサーボアンプ２６の出力と手動ｆ転
倒ｌのサーボアンプ２４の出力が一致するように手動運
転モードのＦｔｌｌ’ｌ圧弁リフト目標す＊′ ＸＬ　を変化させる。この状態で自動運転モードから手
動運転モードに切拵えても昂油疫換器２９．３０への信
号は変化しないので調速弁、調圧弁ともに動くことはな
く、回転速度Ω、抽気圧Ｐに影響ヲ与えることはない。

手励運転モードの場合、切換スイッチ５〜１０は全てＭ
ＰＣ（ｉＩＩＩ接点となり、調速弁リフト設定器１の押
？タン（図示せず）操作により決ま＊′ る手動運転モードの調速弁リフト目標値ＸＨになるよう
に調速弁リフトＸ、１が制御され、調圧弁リフト設定器
４の押ゴタン（図１示せず）操作により決せる手動運転
モードの調圧弁リフト目標＊′ 値ＸＬ　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ｉｌｌはサーボアンプ出力が手
動運転モード側のサーボアンプ出力と同じＫなるように
トラッキングする。即ち、サーボアンプ２６とサーボア
ンプ２４の出力を偏差モニタ２８で監視し、前記出力信
号の大小関係によりカウンタ制御信号を発生し切換スイ
ッチ９、カウンタ１７、Ｄ／Ａ変換器２ノの経路で抽気
圧の目標値Ｐ＊全発生し、Ｐ動作調節器３３、不干渉制
御マトリックス回路３４を軽重して最終的にサーボアン
プ２６とサーボアンプ２４の出力を一致させる。寸だ、
サーボアンプ２３°とサーボアンプ２５の出力を偏差モ
ニタ２７で監祝し、前記出力信号の大小関係にまりカウ
ンタ制御信号を発生し、切榊スイッチ６、カウンタ１６
、Ｄ／Ａ変換器２０の経路で回転速度の目標値Ω＊を発
生し、ＰＩＤ動作ル５１節器３２、不干渉制御マトリッ
クス回路３４全経由して最終的にサーがアンプ２２と２
８の出力音一致させる。このとき回転速度の目標値Ω９
と実回転速度Ωが一致してないときはＰＩＤ動作調節器
３２の積分り作によりサーボアンプ２５．２６の出力が
変化するのでトラ〜ッキング完了時点では−１−ｙｔ’
アンプ２３と２５の出力、サーボアンプ２６と２４の出
力がそれぞれ等しくなり、更にΩ９とΩが等しくｋる。

このような手動運転モードにおけるトラッキングの方法
では不手渉マトリックス回路３４を介してｉ’ｌ速弁速
動駆動側圧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カ々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回路３４は２行２
列であるが、例えば２段抽気タービンの場合には３行３
列のマトリックスとなり、前述のよう々トラッキングの
方法を用いるとパラメータの調節が非常に困難となり、
下手をするとトラッキング不能という事態にもなシかね
ない。

本発明はこのような点を改善すべくなされたものであシ
、トラッキングのメカニズムカ簡単テＡ’−ｙメータの
調節が容易なタービンがパナを提供することを目的とす
る。

以下本発明について第２図を参照して説明する。第２図
はがバナと２段抽気タービンの概念図であり、第１図と
同様にディジ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。

１．２，３，４．４ノ、４２はそれぞれ調速弁リフト設
定器、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り、これらは押ボタン（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。

５．６，７，８，９，１０，４３，４４゜４５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。１１
，１２，１３゜１４．４６．４７は／Ｊルスジェネレー
タである。

１５．１６．１７．１８．４８．４９はアンプダウンカ
ウンタであシ、カウンタ制御信号に従がって上述のパル
スジェネレータからのパルスをカウントアツプ、カウン
トダウンする。

１９．２０．２１，２２，５０．５１はＤ／Ａ変換器で
あり、カウンタのカウント結果をＤ／Ａ変換し、設定値
（目標値）として出力する。

３ノはタービンであり、ｆｌゆ回転速度信号、ｆ２はｐ
　１段抽気用便号、ｆ３は第２段抽気用便号を示してい
る。また、ｍｌ　、　ｒｌ１２　、　ｍ３はそれぞれＷ
！、１速動すフト信号第１抽気Ｗｉｌｌ！ｌ圧弁リフト
付号、第２抽気調圧弁リフト信号である。

２９　’、　；？　０　、５２はそれぞれ調速弁駆動用
、第１抽気調圧弁駆動用、第２抽気調圧弁駆動用の電油
変換器である。

２３．２４，２５，２６，５３．．５４はサーボアンプ
である。２７．２８．５５．５６゜５７．５８は偏差モ
ニタであシ、これらはそれぞれサーボアンプ２３と２５
の出力偏差、サーボアンプ２４と２６の出力偏差、手動
運転モード時における回転速度の設定値の目標値ｒｌ＊
と回転速度設定値ｒ！との偏差、手動モード時における
第１段抽気圧力の設定値の目標値ｒ２＊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段抽気圧力の
設定値ｒ３の偏差サーボアンプ５３と５４の出力偏差に
ょシ、カウンタ制御信号を発生する。

５９．６０．６１はＰ調節器を示し、これらの出力信号
”１　＋　１２　＋　Ｘ３である。３４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だめの
不干渉マトリクス回路である。この不干渉マトリクス回
路３４の出力ＹＩ＋１２＋’！＠はそれぞれ調速弁リフ
ト、第１抽気訓１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。６２は不干渉マ
トリクスの逆マトリクス演算回路である。

６３．６４．６５はアンプであシ、それぞ扛１／ｇｔ　
＋　１／ｇ２＋　１／ｇｓのゲインにセットされる。

り下このように構成されたタービンガバナの作用につい
て説明するが、はじめに、自動運転モードについて説明
する。切換スイッチ５，６゜７．８，９，１０．４３．
４４．４５は全てＡＰＣ（ｆｉｌｌ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の各押ボタン（図示せず）操作により各設定
値ｒｌ＋ｒ２＋ｒ３が作ら九、回転速度のフィードバッ
クｉ＝　ｆ、１第１抽気圧力のフィードバック＝：（２
、第２抽気圧力のフィードバック紹ｆ３との偏差がＰ　
調節器５９，６０．６１に入力されこの調節器の出力Ｘ
１　ｒ　Ｘ２　＋　Ｘ３が不干渉マトリクス回路３４に
インプットされ、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ｙｔ　ｌ　’１２　＊　ｙｓが出力される。上述の６
弁のリフトの設定値ｙ１＋）’！＋ｙ３　と調速弁リフ
トのフィードバックｆｆ１ｍ１、第１抽気調圧弁リフト
のフィードバック量ｍ２第２抽気調圧弁リフトのフィー
ドバック量ｍ３で図に示すような３個のマイナーループ
が構成さ扛調速動リフト、第１抽気訓１圧弁リフト、第
２抽気調圧弁リフトが制御される。なお回転速度と第１
．第２段抽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。

なお、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。

要するにサーボアンプ２５の出力ｚｌ　とサーボアンプ
２３の出力Ｗ１を偏差モニタ２７で監視し、カウンタ制
御信号を発生し、前述のＷｌ　とｚｔ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’Ｖｌ　を作
る。同様にサーボアンプ２６の出力ｚ２とサーボアンプ
２４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ｖｚ’に作り、サーボアン
プ５３の出力ｚ３とサーボアンプ５４の出力Ｗ３が一致
するように手動運転モード側の第２抽気調圧弁リフトの
設定値ｖｓｆｆｉ作る。

次に手動運転モードについて説明する。切換スイッチ５
〜１０．４３〜４５は全てＭＰＣ側接点となる。調速弁
リフト設定器１、第１抽気ｙ、ｑ１弁リフト設定器４、
第２抽気調圧弁リフト設定器４２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Ｖ、ｌ　＋
　Ｖ２　、　Ｖ３を作シ、サーがア切換スイッチスイッ
チ７、電池変換器２９の経路と、サーボアンプ２４、切
換スイッチ８、電油変換器３０の経路と、サーボアンプ
５４、切換スイッチ４５、電油変換器５２の経路で調速
弁リフト、第１抽気調川弁リフト、第２抽気調圧弁リフ
トを制御１する。

手動運転モーＰ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が、はじめに原理を数式によシ説明
する。

トラッキングは次式を満足するように設定値ｒｌ　＋ｒ
２＋ｒ３を変化さぜれげよい。

（１）弐を満足するということはサー？アンゾ２３と２
５．２６と２４．５３と５４がそれぞれ同一のダインと
すると であれば良い。（２）式を満足するような３’ｌ＋ｙ２
＋ｙ３’に作るＸＩ　ｒ　ｘ２１　Ｘ３　ｋｘｔ　ｌ　
Ｘ２　１ｘｓ＊と書くと、ｘ１＊＋　ｘ−１ｘ３＊は次
式全満足する。

ただし Ｗ＝Φ　（４） なお、Φは不干渉マトリクスである。

一方１ｘｌ＊　ｌ　ｘ２″　＋Ｘ３”は次式を満さねば
なここで、ｇｌ　＋ｇ２　＋ｇｓはそれぞれ調節量５９
．６０，６１のダインである。

従ってｘｌ　・Ｘ２＋１３　を得る設定値ｒｌ　。

ｒｚ　＋ｒｓｋそれぞれｒｌ　＋ｒ２　＋ｒ３　と岩〈
と １　＊ ｒ３　−　ｆｓ＋　−Ｘ３　（８） ３ となる。

即ち、回転速度、第１段抽気圧、第２段抽気圧の設定値
ｒ＊　＋　ｒｚ　＋　ｒ３　’１（３）、（（ｉｌ、（
７）、（８）式で決まるｒｌ　＋ｆ’２　＋ｒ３　とす
れば手動運転モードにおける自動運転モード仰］のトラ
ッキングは完了する。

第２図において６７は不干渉マ）　ＩＪクスΦの逆マト
リクス演算回路であシ（３）式に基づいて＊ ＸＩ　ＩＸ２　＋Ｘ３　ｋ計算する。逆マトリクス演算
回路６２の出力Ｘｉ　＋　Ｘ２”　＋　ｘ３＊はそれぞ
れアンプ６３，６４．６５を経て（６）　ｒ　（７）　
、　（８）式で決するｒｌ　＋ｒ２　＋ｒ３　と々シそ
れぞれ偏差モニタ５５，５６．５７に入力される。偏差
モニタ５５にはもう一つの入力としてＤ／Ａ変換器２０
の出力ｒ！が入力され１おシ、偏差モニタ５５はｒｌ　
とｒｌの個差が小さく女るようなカウンタ制御信号を出
力し、切換スイッチ６を経てカウンター６を制御する。

その結果、カウンタ１６の内容のＤ／Ａ変換結果である
ｒｌはやがてｒｌ　と一致する。同様に偏差モニタ５６
にはもう一つの入力としてｒｚが入力されており、偏差
モニタ５６はｒｚ　とｒｚの偏差が小さくなるよう々カ
ウンタ制御信号全出力し、切換スイッチ９を介してカウ
ンター７を制御する。このようにしてｒｚはｒ３と一致
する。また、偏差モニタ５７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５７はｒ３　とｒ３
の偏差が小さくなるようｈカウンタ制御信号を出力し、
切換スイッチ４３を介してカウンタ４８を制御する。こ
のようにしてｒ３はｒ３″と一致する。　７１　＋ｒ２
　＋ｒ３がｒｌ　＋ｒ２　、ｒ３　と一致すれば前述し
たようにトラッキングは完了する。

以上述べた実施例のタービンガバナによればｉ１Ｑ節器
の／４’ラメータ決定のさいに従来のように制御用パラ
メータとトラッキング用パラメータとの妥協点を探す必
要もなく、また多段抽気タービン用ガバナのように３行
３列υ上の不干渉マトリクスを扮つものにも簡単に適用
できる。

辺上述べた本発明によれば、トラッキングのメカニズム
が百足で、・母うメータの腓１節が容易ガタービンがバ
ナを枦供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンがパナの一例を示す概略構成図
、艷−２図は本発明のタービンがバナの一実施例を示す
概略構成図でおる。 ノ・・・調速弁リフト設定器、２・・・回転速度設定器
、３・・・抽気圧力設定器、４・・・調圧弁リフト設定
器、５〜１０．４３〜４５・・・切換スイッチ、１１〜
１５，４６．４７・・・ノ９ルスジエネレータ、１５〜
１Ｂ　、４８．４９・・・アップダウンカウンタ、１９
〜２２，５０．５１・・・Ｄ／Ａ変換器、２３〜２６，
５３．５４・・・サー？アンプ、２９、’３０．５２・
・・電油変換器、３１・・・タービン、４１・・・第２
段抽気圧力設定器、４２・・・第２段調圧弁リフト、２
７．２８．５５〜５８・・・偏差モニタ、５９〜６１・
・・Ｐｌ、′ｉｉ節器、６２・・・不干渉マトリクスの
逆マトリクス演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自動運転モードと手動運転モードを持つタービンがバナ
   において、手動運転モード側の弁リフト設定値に不干渉
   マトリクスの逆マトリクスを乗算する逆マトリクス演算
   回路と、この逆マトリクス演算回路出力を係数倍するア
   ンプと、このアンプ出力とタービンのフィート９パツク
   信号を加算する加算器と、回転速度、抽気圧等の設定値
   を制御信号によシ生成し出力する設定値出力部と、押？
   タン操作等によシ前記制御仁号を発生する設定器と、こ
   の設定器出力部の出力と前記加算器出力の偏差を監視し
   この偏差が小さくなるような前記制御信号を出力するモ
   ニタと、このモニタの出力と前記設定器出力を切シ換え
   て前記設定値出力部に入力する切換スイッチとを持つこ
   とを特徴とするタービンがパナ。