JPS6124522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービンより抽気されプロセスに供
給される蒸気の抽気量が安定するようにした抽気
量制御装置に関する。

近年産業用蒸気タービンの用途が多目的化さ
れ、原動機としての役目のみならず、安定したプ
ロセス蒸気の供給を要求されることがある。しか
もそのプロセス蒸気は、工場の設備計画によつて
は、条件としては数種類の圧力を必要とする場合
がある。

この要求に応じるため、タービン軸回転数（あ
るいはタービンによつて駆動される被駆動機の負
荷）と抽気圧力（あるいは抽気量）を同時にしか
も相互に干渉が生じないように（例えば抽気圧力
が変動してもタービン軸回転数が変動しないよう
に）制御できる一段抽気タービンあるいは多段抽
気タービンが使用されてきている。

従来使用されてきた一段抽気復水タービンの制
御システムは第１図に示されており、高圧タービ
ンａおよび低圧タービンｂから成る蒸気タービン
のタービン軸ｃの一端には、発電機のごとき被駆
動機ｄが接続されている。

高圧タービンａの入口側には、主蒸気止め弁ｅ
を有する高圧蒸気ラインが接続された蒸気加減弁
ｆが取付けられており、高圧タービンａと低圧タ
ービンｂとの間には、低圧タービンｂへ送られる
蒸気の量を加減する抽気加減弁ｇが取付けられて
いる。又高圧タービンａの膨脹側の抽気口ｈに
は、蒸気の一部を抽気する抽気ラインｉが接続さ
れており、低圧タービンｂの膨脹側には、復水器
ｊを有するラインｙが接続されている。

前記抽気ラインｉの中途部には、抽気圧力検出
器ｋが接続されており、前記タービン軸ｃの他端
には、速度検出器ｌが配設されている。

別に設けた電気式制御装置ｍは、速度設定器
ｎ、回転数−電圧変換器ｏ、速度設定器ｎと回転
数−電圧変換器ｏが並列に接続された速度演算器
ｐ、抽気圧力設定器ｑ、電流−電圧変換器ｒ、抽
気圧力設定器ｑと電流−電圧変換器ｒが並列に接
続された圧力演算器ｓ、速度演算器ｐと圧力演算
器ｓが並列に接続された配分器ｔ、配分器ｔに並
列に接続された弁開度制御器ｕ，ｖ等から成り、
前記速度検出器ｌは回転数−電圧変換器ｏと、抽
気圧力検出器ｋは電流−電圧変換器ｒと夫々接続
されている。又弁開度制御器ｕは蒸気加減弁ｆの
サーボアクチユエータｗと接続され、弁開度制御
器ｕは抽気加減弁ｇのサーボアクチユエータｘと
接続されている。

高圧蒸気ラインを通つて送られてきた高圧蒸気
は、蒸気加減弁ｆを経て高圧タービンａに入り、
高圧タービンａで仕事をしつつ膨脹し、抽気口ｈ
に至り、ここで一部の蒸気は抽気され、抽気ライ
ンｉに送給されてプロセス作業に利用され、残り
は抽気加減弁ｇを経て低圧タービンｂに入り、低
圧タービンｂで仕事をしつつ膨脹し、ラインｙに
排出されて復水器ｊで冷却され復水される。蒸気
の仕事によりタービン軸ｃが回転し、被駆動機ｄ
が駆動される。

抽気ラインに抽気される蒸気量の制御は、ター
ビン軸回転数及び抽気圧力の二つの量をもとに、
これらが同時にしかも相互に干渉しないように行
う必要がある。すなわち、速度検出器ｌで検出さ
れた速度は、電気信号として電気式制御装置ｍの
回転数−電圧変換器ｏに送られ、ここで電圧に変
換されて速度演算器ｐに送られ、速度設定器ｎだ
設定された値との偏差が演算され、偏差信号が配
分器ｔに送られる。

一方、抽気圧力検出器ｋで検出された圧力は、
電気式制御装置ｍの電流−電圧変換器ｒに送ら
れ、ここで電圧に変換されて圧力演算器ｓに送ら
れ、抽気圧力設定器ｑで設定された値との偏差が
演算され、偏差信号が配分器ｔに送られる。

配分器ｔでは、速度演算器ｐ及び圧力演算器ｓ
より送られてきた偏差信号をもとに、速度と抽気
圧力とを設定値に保持し偏差が零となる方向に蒸
気加減弁ｆ及び抽気加減弁ｇの動作方向と開度を
決定し、その信号を弁開度制御器ｕ，ｖよりサー
ボアクチユエータｗ，ｘに入力信号として送り、
しかして蒸気加減弁ｆと抽気加減弁ｇが夫々制御
され、これによつて抽気ラインｉの抽気量がある
程度一定に制御される。

前述の制御において、タービン軸回転数及び抽
気圧力を設定値に保持するために操作するのは、
前述のごとく蒸気加減弁ｆ及び抽気加減弁ｇの開
度であつて、速度変差や圧力偏差と蒸気加減弁ｆ
や抽気加減弁ｇの開度との間には、次のような関
係がなければならない。

すなわち、タービン負荷が減少すると、タービ
ン軸回転数が上昇する。この場合には蒸気加減弁
ｆと、抽気加減弁ｇとも閉めてやるが、このとき
抽気圧力に影響を与えないよう各加減弁ｆ，ｇの
開度変化量が決定されている。又抽気ラインｉに
抽気された蒸気の使用量が減少して抽気圧力が上
昇した場合には、蒸気加減弁ｆを閉め、抽気加減
弁ｇを開いてやるが、このときタービン軸回転数
に影響を与えず且つ高圧タービンにおける出力減
少量と低圧タービンにおける出力増加量とが等し
くなるように、蒸気加減弁ｆ及び抽気加減弁ｇの
開度を決定される。

ところで斯かる抽気量制御装置には次のような
欠点がある。

(i) 抽気圧力が一定となるように蒸気加減弁、抽
気加減弁を同時に制御し、これによつて抽気量
がある程度一定となるよう制御を行つているた
め、抽気量を変更する場合には、その都度抽気
圧力の設定値を抽気量に対応した値に手動操作
で設定する必要があり、従つて操作が繁雑であ
る。

(ii) 抽気ラインの容積が非常に大きく、タービン
抽気量の変動が生じても抽気ラインの圧力が変
動しない場合、あるいは抽気圧力でなく抽気量
そのものを制御したい場合があるが、何れも前
記システムでは不可能である。

ところで、近年工場によつては、抽気圧力を制
御するかわりに、抽気量を一定に制御することを
要求される場合がある。このときは、第１図の抽
気圧力検出器ｋのかわりに抽気量検出器を使用す
るが、抽気圧力が制御されないため該抽気圧力が
上昇し、タービン、配管等を破損する危険性があ
る。

本発明は従来手段の有する上述の欠点を除去す
ることを目的としてなしたもので、タービン軸の
速度と設定された速度とを比較演算する演算器、
タービン抽気ラインの抽気圧力と抽気圧力設定器
に設定された抽気圧力とを比較演算する圧力演算
器、速度演算器及び圧力演算器より送られてきた
信号をもとに速度と抽気圧力とを設定値に保持し
偏差が零となるよう蒸気加減弁及び抽気加減弁の
動作方向と開度を決定する配分器から成る電気式
制御装置と、タービン抽気ラインで検出された抽
気量と予め設定された抽気量とを比較演算するた
めの抽気量コントローラと、前記抽気圧力設定器
より送られてきた信号と前記抽気量コントローラ
より送られてきた信号を比較し所要の値より大き
い信号のみを出力する比較増幅器、比較増幅器よ
り送られてきた信号を反転増幅する反転増幅器、
反転増幅器より送られてきた信号の正負を判別し
その符号によつて抽気圧力増減の信号を前記抽気
圧力設定器と接続された抽気圧力設定スイツチへ
出力する回路から成る圧力設定装置を設けたこと
を特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

高圧タービン１、低圧タービン２から成る蒸気
タービンのタービン軸３の一端に発電機のごとき
被駆動機４を接続し、高圧タービン１の入口側
に、サーボアクチユエータ２３によつて弁が開閉
する蒸気加減弁６を取付け、該蒸気加減弁６に主
蒸気止め弁５を具備した高圧蒸気ライン２６を接
続し、高圧タービン１と低圧タービン２との間
に、低圧タービン２へ送る蒸気の量をサーボアク
チユエータ２４で加減する抽気加減弁７を取付
け、高圧タービン１膨脹側の抽気口８に、蒸気の
一部を抽気する抽気ライン９を接続し、低圧ター
ビン２の膨脹側に復水器１０を有するライン２５
を接続し、前記高圧蒸気ライン２６と抽気ライン
９とを制御弁２７を有するバイパスライン２８で
連結し、抽気ライン９の圧力を圧力調節計２９で
検出することにより、制御弁２７を開閉し得るよ
うにし、前記タービン軸３の他端側に速度検出器
１２を配設し、前記抽気ライン９に抽気圧力検出
器１１と抽気量検出器３０とを接続する。

電気式制御装置１３は、速度設定器１４、回転
数−電圧変換器１５、速度設定器１４と回転数−
電圧変換器１５が並列に接続された速度演算器１
６、デイジタルロジツク回路で構成された抽気圧
力設定器１７、電流−電圧変換器１８、抽気圧力
設定器１７と電流−電圧変換器１８が並列に接続
された圧力演算器１９、速度演算器１６と圧力演
算器１９が並列に接続された配分器２０に並列に
接続された弁開度制御器２１，２２等から成り、
前記速度検出器１２を回転数−電圧変換器１５に
接続し、抽気圧力検出器１１を電流−電圧変換器
１８と接続する。

抽気量設定器３１を抽気量コントローラ３２に
接続し、前記抽気量検出器３０をも抽気量コント
ローラ３２に接続し、該抽気量コントローラ３２
を圧力設定装置３３に接続する。

圧力設定装置３３は抽気量コントローラ３２と
接続された電圧変換器３４、前記電気式制御装置
１３の抽気圧力設定器１７と接続された電流−電
圧変換器３５、電圧変換器３４と電流−電圧変換
器３５を並列に接続した比較増幅器３６、比較増
幅器３６より送られてきた信号を反転、増幅させ
る反転増幅器３７、反転増幅器３７より送られて
きた信号の正負を判別するため並列に接続された
負判別器３８と正判別器３９、負判別器３８に接
続された増幅器４０、増幅器４０に接続されたリ
レー４１、リレー４１と接続されたリレー４２、
前記抽気圧力設定器１７と電流−電圧変換器３５
とをつないだ中途部に接続されたバイアス４３付
の無電圧検出器４４、無電圧検出器４４と接続さ
れた無電圧検出回路４５、無電圧検出回路４５と
正判別器３９とを並列に接続したOR回路４６、
OR回路４６より送られてきた信号を反転させる
反転増幅器47、反転増幅器47に接続された増幅器
48、増幅器48に接続されたリレー４９、リレー４
９によつて作動すべくライン５５，５６に接続さ
れたリレー５０、リレー４２によつて作動すべく
ライン５５，５６に接続されたリレー５１等から
成る。

別に設けた抽気圧力設定スイツチ５２を圧力設
定装置３３のリレー５０，５１を取付けたライン
５５，５６に接続すると共にリレー５０，５１を
取付けたライン５５，５６と並列に設けたライン
５４に運転モード切換スイツチ５３の抽気量制御
側Ｆを接続し、前記抽気圧力設定スイツチ５２を
運転モード切換スイツチ５３の抽気圧力制御側Ｐ
に接続し、リレー５０，５１と抽気圧力設定スイ
ツチ５２の切換ターミナルを接続するラインの中
途部に、前記電気式制御装置１３の抽気圧力設定
器１７を２本のラインにより接続する。

高圧蒸気ライン２６を通つて送られてきた高圧
蒸気は、従来例と同様、蒸気加減弁６を経て高圧
タービン１に入り、高圧タービン１で仕事をしつ
つ膨脹し、抽気口８に至り、ここで一部の蒸気は
抽出され、抽気ライン９に送給されてプロセス作
業に利用され、残りは抽気加減弁７を経て低圧タ
ービン２に入り、低圧タービン２で仕事をしつつ
膨脹し、ライン２５に排出されて復水器１０で冷
却され、復水される。蒸気の仕事によりタービン
軸３が回転し、被駆動機４が駆動される。

運転に際しては、予め速度設定器１４にタービ
ン軸３の速度を設定し、運転モード切換スイツチ
５３を抽気圧力制御側Ｐにして抽気圧力設定スイ
ツチ５２と運転モード切換スイツチ５３を接続状
態にし、抽気圧力設定スイツチ５２を操作して抽
気圧力設定器１７に所要の抽気圧力を設定し、抽
気量設定器３１に抽気量を設定する。

抽気圧力設定器１７には、運転モード切換時に
シヨツクがないように、デイジタル−アナログ変
換機能と変化率を持たせてあるため、抽気圧力設
定器１７への抽気圧力設定はデイジタル量で与え
られ、圧力演算器１９にはアナログ量の設定電圧
として与えられ、同時に抽気圧力設定器１７より
の出力電圧は予め定められた変化率に従つて変わ
り、目標値に等しくなると停止する。

各設定量の設定が終了したら、運転モード切換
スイツチ５３を抽気量制御側Ｆに切換えてライン
５４を抽気圧力設定器１７と接続状態にし、圧力
設定装置３３が作動し得るようにして抽気量制御
を開始する。

抽気ライン９に設けた抽気量検出器３０によつ
て検出された抽気量は、抽気量コントローラ３２
に送られ、予め設定された抽気量と比較演算され
てその偏差信号が圧力設定装置３３内の電圧変換
器３４に送られ、ここで偏差信号が電圧に変換さ
れ、抽気量補正信号Ｅ_sとして比較増幅器３６に
送られる。

一方、抽気圧力設定器１７より圧力設定装置３
３の電流−電圧変換器３５に送られてきた信号は
ここで電圧に変換されて出力信号Ｅ_Fとなり、フ
イードバツク信号として前記比較増幅器３６に送
られる。

比較増幅器３６に加えられた抽気量補正信号Ｅ
_sと出力信号Ｅ_Fとは、ここで比較演算され、増幅
されて出力されるが、比較増幅器３６は±Vref
の不感帯域を有するため、制御機器、タービン、
配管等の遅れ要素がカバーされている。この不感
帯域の範囲が狭いほど、抽気量の制御は良好とな
るが、余り狭くするとハンチングの原因ともなる
ので、最適な値に調整されている。

比較増幅器３６より出力された信号は、反転増
幅器３７で反転増幅されて負判別器３８及び正判
別器３９に信号が送られるが、比較増幅器３６で
演算されたＥ_s−Ｅ_Fの値に応じ種々の制御がなさ
れる。

例えばＥ_s＞Ｅ_Fで且つＥ_s−Ｅ_F＞Vrefの場合
は、比較増幅器３６の出力は正となり、反転増幅
器３７の出力は負となる。この反転増幅器３７よ
りの信号は、負判別器３８及び正判別器３９に送
られるが、反転増幅器３７の出力が負であるた
め、正判別器３９の出力は零レベルとなり、この
出力は反転増幅器47で反転増幅されて１レベルと
なり、増幅器４８で更に増幅されてリレー４９を
励磁し、これによつてリレー５０のライン５５に
ある部分が接続状態となり、ライン５０のライン
５６側が遮断状態となり、又リレー４９が作動す
ればリレー４１が作動してリレー４２が励磁さ
れ、これによつてリレー５１のライン５５側が接
続状態となり、リレー５１のライン５６側が遮断
状態となり、しかしてライン５５，５７、抽気圧
力設定器１７、運転モード切換スイツチ５３、ラ
イン５４によつて閉回路が形成され、抽気圧力設
定器１７に圧力増加の指令が発せられる。

｜Ｅ_s−Ｅ_F｜＜Vrefの場合は、電圧が不感帯域
にあり、従つて比較増幅器３６、反転増幅器３
７、負判別器３８、正判別器３９の出力は零レベ
ルである。正判別器３９よりの出力が零レベルで
あるために、反転増幅器47の出力は１レベルとな
り、これによつてリレー４９が作動し、リレー５
０のライン５５側が接続状態となり、リレー５０
のライン５６側が遮断状態となるが、負判別器３
８の出力も零レベルであるため、リレー４２はリ
レー４１が接続状態になつても励磁されず、リレ
ー５１のライン５６側は接続状態を保持される。
従つてライン５５，５７、抽気圧力設定器１７、
運転モード切換スイツチ５３、ライン５４によつ
ても、又ライン５６，５８、抽気圧力設定器１
７、運転モード切換スイツチ５３、ライン５４に
よつても閉回路が形成されず、抽気圧力設定器１
７には圧力増減に関する指令は全く発せられな
い。

Ｅ_s＜Ｅ_Fで且つＥ_s−Ｅ_F＞Vrefの場合は、比較
増幅器３６の出力は負となり、反転増幅器３７の
出力は正となる。この反転増幅器３７よりの信号
は、負判別器３８及び正判別器３９に送られる
が、反転増幅器３７の出力が正であるため、正判
別器３９の出力は１レベルとなり、この出力は反
転増幅器47で反転増幅されて零レベルとなり、リ
レー５０のライン５５の部分が遮断され、これに
よつてリレー４１及びリレー５１のライン５５の
部分が遮断される一方、リレー５０，５１のライ
ン５６の部分が接続状態となり、しかしてライン
５６，５８、抽気圧力設定器１７、運転モード切
換スイツチ５３、ライン５４によつて閉回路が形
成され、抽気圧力設定器１７に圧力減少の指令が
発せられる。

抽気圧力設定器１７からは、前述のごとく圧力
設定増加若しくは圧力設定減少の信号が、フイー
ドバツク信号として圧力設定装置３３の電流−電
圧変換器３５に送られると同時に圧力演算器１９
に与えられ、抽気圧力の設定値は、抽気量検出器
３０に検出された抽気ライン９の抽気量に対して
変化する。

一方抽気圧力検出器１１によつて検出された抽
気ライン９の抽気圧力は、電気式制御装置１３の
電流−電圧変換器１８に送られ、電圧に変換され
て圧力演算器１９に送られ、抽気圧力設定器１７
より送られてきた設定値との偏差が演算され、偏
差信号が配分器２０に送られる。

一方速度検出器１２で検出された速度は、電気
信号として電気式制御装置１３の回転数−電圧変
換器１５に送られ、ここで電圧に変換されて速度
演算器１６に送られ、速度演算器１６で設定され
た値との偏差が演算され、偏差信号が配分器２０
に送られる。

配分器２０では、従来の場合と同様にして、圧
力演算器１９及び速度演算器１６より送られてき
た偏差信号をもとに、抽気圧力と速度とを設定値
に保持し、偏差が零となる方向に抽気加減弁７及
び蒸気加減弁６の動作方向と開度とを決定し、そ
の信号を弁開度制御器２２，２１よりサーボアク
チユエータ２４，２３に入力信号として送り、し
かして抽気加減弁７と蒸気加減弁６とが夫々制御
され、これによつて抽気ライン９の抽気量が一定
に制御される。

抽気量制御運転中に、抽気圧力設定器１７から
の比較増幅器３６へのフイードバツク信号が断線
等で消失した場合には、抽気圧力の設定値を下げ
る方向に作動させ、抽気量又は抽気圧力の増加を
防止する制御が行われる。すなわち、断線によ
り、無電圧検出器４４を通る電圧が下降すると、
無電圧検出回路４５の出力が１レベルとなり、
OR回路４６が１レベルとなり、反転増幅器４７
の出力が零レベルとなるので、リレー４９は作動
せず、従つてリレー４１も作動しない。このため
リレー５０，５１のライン５６の部分が接続状態
となり、抽気圧力設定器１７に抽気圧力減少の指
令が発せられ、抽気量又は抽気圧力が下降され
る。

従来例と同様な抽気圧力制御運転を行う場合
は、運転モード切換スイツチ５３を切換え、抽気
圧力制御側Ｐを接続状態にして運転を行えばよ
い。

なお本発明の実施例においては、１段抽気ター
ビンを制御する場合について説明したが、２段抽
気タービン、３段抽気タービン等の多段抽気ター
ビンの抽気量制御にも使用できること、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
ること、等は勿論である。

本発明の抽気量制御装置は前述のごとき構成で
あるから、下記のごとき種々の優れた効果を奏す
る。

タービンよりプロセスへの抽気量を安定させ
ることができる。

従来のタービンに取付けられていた電気式制
御装置に抽気量コントローラと抽気圧力設定装
置を追加するだけでよいから、価格も安価であ
る。

運転モード切換スイツチにより、従来の抽気
圧力制御と抽気量制御の選択が可能であり、作
業が便利である。

抽気圧力設定器はデイジタルロジツク回路で
しかも変化率を有するので、運転モード切換時
にシヨツクなく行える。

圧力設定装置内の比較増幅器に不感帯域を設
けたため、抽気量制御中に抽気量又は抽気圧力
のハンチングがない。

抽気量制御中に、抽気圧力設定器からの比較
増幅器へのフイードバツク信号が断線等で消失
した場合でも、抽気量又は抽気圧力の増加を防
止することができ、従つて安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の説明図、第２図は本発明の説
明図である。 図中１は高圧タービン、２は低圧タービン、３
はタービン軸、６は蒸気加減弁、７は抽気加減
弁、９は抽気ライン、１１は抽気圧力検出器、１
２は速度検出器、１３は電気式制御装置、１４は
速度設定器、１６は速度演算器、１７は抽気圧力
設定器、１９は圧力演算器、２０は配分器、２
１，２２は弁開度制御器、３０は抽気量検出器、
３１は抽気量設定器、３２は抽気量コントロー
ラ、３３は圧力設定装置、３６は比較増幅器、３
７は反転増幅器、３８は負判別器、３９は正判別
器、４５は無電圧検出回路、４６はOR回路、４
７は反転増幅器、５２は抽気圧力設定スイツチ、
５３は運転モード切換スイツチを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービン軸の速度と設定された速度とを比較
   演算する演算器、タービン抽気ラインの抽気圧力
   と抽気圧力設定器に設定された抽気圧力とを比較
   演算する圧力演算器、速度演算器及び圧力演算器
   より送られてきた信号をもとに速度と抽気圧力と
   を設定値に保持し偏差が零となるよう蒸気加減弁
   及び抽気加減弁の動作方向と開度を決定する配分
   器から成る電気式制御装置と、タービン抽気ライ
   ンで検出された抽気量と予め設定された抽気量と
   を比較演算するための抽気量コントローラと、前
   記抽気圧力設定器より送られてきた信号と前記抽
   気量コントローラより送られてきた信号を比較し
   所要の値より大きい信号のみを出力する比較増幅
   器、比較増幅器より送られてきた信号を反転増幅
   する反転増幅器、反転増幅器より送られてきた信
   号の正負を判別しその符号によつて抽気圧力増減
   の信号を前記抽気圧力設定器と接続された抽気圧
   力設定スイツチへ出力する回路から成る圧力設定
   装置を設けたことを特徴とする抽気量制御装置。