JPS6149481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンの制御システムに係り、
特に昇速および負荷変化に伴なつて発生するロー
タの応力を許容値以下に抑え、安全かつ急速起動
ならびに急速負荷変化を可能にする制御システム
に関する。

蒸気タービンの起動および負荷変化時にはター
ビンの肉厚部に発生する熱応力による疲労すなわ
ち寿命消費を許容値以内に抑制する必要がある。
このため安全でしかも急速な起動および負荷変化
を実現するには発生する熱応力を精度良く求め制
御することが重要である。

タービンの運転中に着目すべき応力発生箇所は
高圧および中圧タービンの高温高速の洩れ蒸気に
さらされる第１段後ラビリンスパツキン部のロー
タ表面およびボア（中心孔）である。しかし、ロ
ータは回転体であり、応力ないし応力計算のもと
となる温度分布を実測することは困難である。従
来は実測した第１段後ケーシング内壁メタル温度
をロータ表面温度と見做したり、第１段後の蒸気
温度および圧力の実測値から応力を計算する方法
をとつていた。しかし、前者ではケーシングとロ
ータの相関性に問題があり、後者では流量が少さ
い無負荷運転時および低負荷時の計測精度が問題
となる。また別の方法として従来はタービンへの
通気直前の主蒸気条件およびタービンメタル温度
に応じて起動スケジユールを決定する方法が提案
されている。しかし、この方法では起動過程で主
蒸気条件が予定値からずれることを見込んだマー
ジンをもつた起動スケジユールを作成するため、
起動時間は必要以上に長くなりがちであつた。し
たがつて、従来の方法では１回の起動に許される
寿命消費を効果的に使つた急速起動や、許容応力
を忠実に守つた急速負荷変化を実現することは困
難であつた。

また、従来の方式ではボイラ発生蒸気条件すな
わち主蒸気温度ならびに圧力および再熱蒸気温度
の制御はタービンの応力制御とは独立になされ、
発生した応力はボイラ制御にフイードバツクされ
ていなかつた。そのため、応力制限値以上の応力
が発生した場合、タービンは速度保持あるいは負
荷保持をして対処していた。しかし、このときの
タービンに実際に流入する蒸気温度の上昇率が大
きいと速度あるいは負荷保持にもかかわらず応力
は増々大きくなり、タービントリツプに至る場合
がしばしばあつた。

本発明の目的は負荷変化、速度上昇等の発電設
備の状態推移のためにタービンに発生する応力が
制限値を越えるとき、これらの状態推移も停止も
しくは制限したとしてもタービンへの流入蒸気の
条件変化により更に過大応力が発生するのを防止
を可能ならしめる蒸気タービンの制御方式を提供
するにある。

また本発明の他の目的は、負荷変化、速度上昇
の変化率を常に最適に定めて１回の起動に許され
るタービンの寿命消費を有効に利用するととも
に、タービンに発生する応力が制限値を越えたと
きにはその後の過大応力の発生を極力おさえるこ
とによつてその後に前記の変化率をなるべく大き
く定めることを可能とし、もつて急速起動を可能
とする蒸気タービンの制御方式を提供する事にあ
る。

本発明のひとつの特徴は、タービンに発生する
応力が制限値を越えた場合は、この超過量に応じ
てボイラ制御系に対して、温度、圧力等の目標値
の修正指令を与えることにある。

本発明の他の特徴は、タービンに発生する応力
を予測しながらそれが制限値を越えない範囲で最
大の速度、負荷の変化率を定め、かつタービンに
現在発生している応力の推定値が制限値を越えた
ときにはその超過量に応じてボイラ制御系に対し
て温度、圧力等の目標値の修正指令を与えること
にある。

第１図は本発明の実施例としてデイジタル計算
機を用いた場合の熱応力予測タービン制御システ
ム１００とこれに関連する制御システムおよびプ
ラントとの入出力信号の関係を示す。本図は高圧
タービン２００の第１段後ラビリンスパツキン部
１および中圧タービン３００の第１段後ラビリン
スパツキン部２を示す。ここは両タービンともこ
こを高温高圧の蒸気が高速で洩れるため蒸気−メ
タル間の熱授受が最も激しい箇所である。この熱
授受により、この付近のロータは半径方向に温度
分布を生じ、ロータの表面およびボア（中心孔）
３に大きな熱応力が発生する。本発明の制御シス
テム１００の基本機能は、起動時あるいは負荷変
化時に発生する熱応力が制限値以下となり、その
条件のもとで許される最適昇速率４をガバナ１０
に、あるいは最適負荷変化率６をALR
（Automatic Load Regulator）７に設定値として
与えることである。ALRには出力を代光する信
号として例えば第１段後圧力信号Ｐ_H1がフイード
バツクされている。ALR７からは瞬時目標負荷
９をガバナ１０に与える。ガバナ１０には速度信
号Ｎがフイードバツクされている。このガバナは
最終的に加減弁１１の位置制御用としてアクチユ
エータ１２へ弁位置指令１３を与える。本発明の
制御システム１００は熱応力の点から負荷併入の
可能性を判断し、同期併入機能１４へ併入許可指
令１５を与える。

また、ボイラ制御系６０に対しては、発生応力
の制限値に対する超過量に応じた主蒸気温度修正
指令１１３および再熱蒸気温度修正指令１１４を
与える。

本発明は、このラビリンスパツキン部１，２の
熱伝達特性とロータに発生する熱応力の予測計算
に基づいて以下に述べる方法でタービンの急速起
動および急速負荷追従性能を実現するものであ
る。

第２図は本発明の熱応力予測タービン制御シス
テム１００における処理手順を示すものである。

まず、タービン通気前に初期温度分布決定機能
（以下、簡単のため「機能」の表示を省略する。
他の計算予測、決定機能についても同じ。）１０
１にてロータの初期温度分布を推定する。ここで
はロータとメタルの肉厚が同程度で温度分布が似
た傾向を示す部分、例えば高圧タービンでは第１
段後ケーシング、中圧タービンでは蒸気室の内外
壁メタル温度の実測値から温度分布を推定する。

次の応力制限値決定１０２では起動モード（ベ
リーホツト、ホツト、ウオーム、コールド等の状
態での起動）に対応したロータの許容寿命消費か
ら定まる応力制限値を決定する。ここで決定する
応力制限値は後で述べるように急速再起動時およ
び計算機制御途中使用時などに計算機を即時オン
ライン化するときの温度分布初期値推定誤差を補
なうために起動当初は低い値を設定する。

予測時間決定１０３では、どの程度先まで応力
を予測して制御すべきかを決定する。この予測時
間はボイラ発生蒸気条件およびタービン起動シー
ケンスに応じて適切な値に決定される。

蒸気条件変化率学習１０４は現在のボイラ動特
性がタービンの運転状態に対してどのような状態
にあるかを把握する機能である。具体的には、タ
ービン入口蒸気条件（主蒸気温度、圧力および再
熱蒸気温度）が、タービン速度あるいは負荷の変
化に対し、どのような割合で変化したかを実測値
から把握することである。この学習結果は後で述
べる蒸気条件予測１０６で利用する。

運転モード判定１０５では、遮断器１６の
ON／OFF状態より速度制御モードであるか負荷
制御モードであるかを判断し、前者であれば速度
制御系１６０に、後者であれば負荷制御系１４０
に処理の流れを切替える。

速度制御系１６０において、現在応力推定１６
１はロータ応力の現在値を推定する。この機能は
第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱伝達
率計算１０８、ロータ温度分布計算１０９、ロー
タ熱応力計算１１０、および遠心応力を考慮した
ロータ応力計算１１１の各機能を有する。

現在応力レベルチエツク１６２では推定した現
在応力が制限値以下であるか否かを判断する。こ
のとき応力が１箇所でも制限値を越していれば原
則として速度を保持する。

次の計算モード判断１６３では今回の計算が予
測計算に基づく最大昇速率の探索を実施する時期
か否かを判断し、その時期であれば最大昇速率探
索１７０に処理を渡し、否であればこの処理機能
をバイパスして次の危険速度判断１６４に処理を
渡す。この場合、現在応力推定１６１の処理周期
はτ_１であり、最大昇速率探索１７０の処理周期
はτ_２であり、τ_２＝ｎ_Tτ_１（ｎ_T：整数）の関
係にある。

最大昇速率探索１７０は昇速率仮定１７１、応
力予測１７２、予測応力レベルチエツク１７３、
予測時間到達判断１７４の各処理機能で構成され
ている。さらに応力予測１７２は蒸気条件予測１
０６、第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面
熱伝達率計算１０８、ロータ温度分布計算１０
９、ロータ熱応力計算１１０、ロータ応力計算１
１１の各処理機能で構成されている。この最大昇
速率探索１７０は予め準備した昇速率〔N₁、
N₂、…………Ｎ_X…………Ｎ_P（rpm／分）〕のう
ち、大きい順に昇速率仮定１７１で仮定し、この
場合に発生する応力の将来値を予測する。まず、
第１段後蒸気条件も含めてτ_１後の応力を予測す
る。この予測応力が制限値以下であれば更にτ_１
後を予測する。これを繰返すことにより、既に決
定されている予測時間まで全ての応力が制限値を
越すことがなければ仮定した昇速率を応力上とり
うる最大昇速率とする。しかし、τ_１刻みで応力
を予測してゆく過程で予測時間に到達する前に予
測値が制限値を越した場合は１ランク低い昇速率
を仮定し、再び現時点からτ_１刻みで予測計算を
進める。この結果、予測応力が制限値をこさなけ
れば、この昇速率を採用する。

危険速度判断１６４は現在速度が危険速度領域
にあるか否かを判断する機能である。

最適昇速率決定１６５は最大昇速率探索１７０
により探索された最大昇速率をガバナ１０に設定
する機能をもつが、タービンの現在速度が危険速
度領域にある場合は昇速率を変更せず、前回の昇
速率で昇速を続行させる機能を有する。さらに本
機能は現在応力推定値が制限値以上となつた場合
は、最大昇速率の探索結果に関係なく速度を保持
するが、現在速度が危険速度領域にある場合は前
回と同一昇速率で昇速を続行させる。

続く蒸気温度修正５０に関しては次の負荷制御
系１４０の説明後に説明する。

昇速が完了し、遮断器１６が閉じ、負荷併入さ
れると運転モードは速度制御系１６０から負荷制
御系１４０に移行される。

負荷制御系１４０において現在応力推定１４１
はロータ応力の現在値を推定する機能である。こ
の機能は第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表
面熱伝達率計算１０８、ロータ温度分布計算１０
９、ロータ熱応力計算１１０、ロータ応力計算１
１１の各機能で構成されていて、これらは全て速
度制御系１６０と共用する機能である。

現在応力レベルチエツク１４２では推定した現
在応力が制限値以下であるか否かを判断する。こ
のとき応力が１箇でも制限値を越していれば負荷
を保持する。

計算モード判断１４３では今回の計算が予測計
算に基づく最大負荷変化率の探索を実施する時期
か否かを判断し、この時期であれば最大負荷変化
率探索１５０に処理を渡し、否であればこの処理
機能をバイアスして次の最適負荷変化率決定１４
４に処理を渡す。この場合、現在応力推定１４１
の処理周期はτ_１であり、最大負荷変化率探索１
５０の処理周期はτ_２であり、τ_２＝ｎ_Tτ_１
（ｎ_T：整数）の関係にある。

最大負荷変化率探索１５０は負荷変化率仮定１
５１、応力予測１５２、予測応力レベルチエツク
１５３、予測時間到達判断１５４の各処理機能で
構成されている。さらに応力予測１５２は蒸気条
件予測１０６、第１段後蒸気条件計算１０７、ロ
ータ表面熱伝達率計算１０８、ロータ温度分布計
算１０９、ロータ熱応力計算１１０、ロータ応力
計算１１１の各処理機能で構成されていて、これ
らは全て速度制御系と共用する機能である。この
最大負荷変化率探索１５０は予め準備した負荷変
化率〔±L₁、±L₂、…………±Ｌ_X…………±Ｌ_P
（％／分）〕のうち、大きい順に負荷変化率仮定１
５１で仮定し、この場合に発生する応力の将来値
を予測する。この最大負荷変化率の探索手順は前
述の最大昇速率探索手順と同様である。

最適負荷変化率決定１４４は最大負荷変化率探
索１５０により探索された最大負荷変化率を
ALR７に設定する機能をもつが、主蒸気温度あ
るいは再熱蒸気温度が規定値以下の場合には負荷
保持のための信号すなわち負荷変化率零をALR
７に設定する。また本機能は現在応力推定値が制
限値以上となつた場合は最大負荷変化率探索結果
に関係なく負荷を保持させる機能をもつ。

探索信号発生１４５はタービン起動時の負荷上
昇制御において、前記蒸気条件変化率学習１０４
での学習機能に柔軟性をもたせて負荷上昇を速や
かに行なうための機能である。

次の蒸気温度修正５０は昇速時と負荷運転時に
共通して作動する機能である。この機能は発生応
力すなわち応力現在値が制限値を越した場合、こ
の超過量に応じて、高圧タービンロータ応力に対
しては主蒸気温度を、中圧タービンロータ応力に
対しては再熱蒸気温度を一時的に下げるために、
それぞれ主蒸気温度修正指令１１３と再熱蒸気温
度修正指令１１４をボイラ制御系に与えるための
ものである。

以上概説したように応力制限値決定１０２、予
測時間決定１０３、速度制御系１６０あるいは負
荷制御系１４０の各機能を周期τ_１で動作させれ
ば、タービン起動および通常負荷運転の制御が実
行される。この繰返し動作はシステム停止判断１
１２にシステム停止の要求があるまで続行され
る。

次に上記各機能の詳細を順に追つて説明する。

まずロータの初期温度分布決定１０１について
第３図、第４図により説明する。第３図はラビリ
ンスパツキン部１のロータ４０およびケーシング
４１を軸方向からみた断面図である。ただし、中
圧タービンについてはケーシング４１の代りに蒸
気室壁に着目するが、考え方は同じであるから、
ここでは高圧タービンに関してのみ説明する。

いま第３図に示すＴ_HCO，Ｔ_HCI，Ｔ_S，Ｔ_b，Ｔ
_j（ｊ＝１〜ｍ）はそれぞれケーシング外壁メタ
ル温度、ケーシング内壁メタル温度、ロータ表面
温度、ロータボア温度、ロータをｍ個の仮想同軸
円筒状に分割した場合の各円筒の温度とする。ロ
ータの温度分布を実測することは困難であるが、
その初期値を精度良く求めることは急速起動及び
急速負荷変化を目的とする本システムにとつて特
に重要である。

第４図はこの初期温度分布決定１０１の具体的
処理内容を示す。

本システムが動作開始すると、実測したケーシ
ング内外壁温度Ｔ_HCI，Ｔ_HCOから、ロータ内部の
半径方向の温度分布を推定する。この場合、Ｔ
_S，Ｔ_bは Ｔ_S＝Ｔ_HCI …………(1) Ｔ_b＝Ｔ_HCI＋ｋ_T（Ｔ_HCO−Ｔ_HCI） …………(2) とみなす。上式(2)のｋ_Tはタービンの形状で定ま
る定数である。内部の温度分布は、このＴ_SとＴ_b
を一次補間して求まる値とみなし、次式で表わさ
れる。

Ｔ_j＝Ｔ_S−（Ｔ_S−Ｔ_b）２ｊ−１／２ｍ …………(3) また、同図中のＢはロータ内部半径方向の温度
勾配の大小を示す変数である。勾配が大きい場合
には温度分布推定の誤差も大きくなる。ケーシン
グ内外壁温度差が規定値△Ｔよりも大きいときは
Ｂ＝１、小さいときはＢ＝０とする。また現在速
度Ｎ_aが規定値Ｎ_Sよりも大きい場合は、温度差が
小さくとも推定誤差が大きくなる可能性があるた
めＢ＝１とする。このＢの値は次の処理機能であ
る応力制限値決定１０２にて参照するためのもの
である。

応力制限値決定１０２はロータ表面応力および
ボア応力に対する制限値を決定する機能である。
この機能を第５図を用いて説明する。

いまタービンを時刻t₁で起動したとする。t₁に
おけるロータ初期温度分布の勾配が小さい場合、
即ちＢ＝０の場合には応力制限値は、プラント運
転員から設定された値（ロータ表面に対しては、
±σ_LS、ロータボアに対しては±σ_LB）で一定と
する。しかし勾配が大きい場合、即ちＢ＝１の場
合には応力制限値は初期温度分布の推定誤差を考
慮して第５図のごとく最大△σだけプラント運転
員から設定された値より差引いて安全を期す。こ
の△σとしては初期応力の推定誤差を補償するた
めに必要な値を選ぶ。温度分布の推定誤差は起動
後時間の経過と共に小さくなるため、△σは徐々
に小さくしてゆき時刻t₂では△σ＝０とする。

次に予測時間決定１０３について説明する。予
測時間Ｔ_Pの決定で重要となるのが併入直後の再
熱蒸気温度Ｔ_RHの挙動である。併入時にはボイラ
の燃料量がステツプ状に増加するため、第６図に
示すように特に再熱蒸気温度が急激に上昇し、主
蒸気温度Ｔ_MSに対してほぼ一次遅れで追従する傾
向がある。そのため併入後は初負荷保持しても、
中圧タービンのロータ応力はしばらく上昇し続け
る可能性がある。したがつて併入前にはこの現象
を定量的に予測し、その結果発生する応力が制限
値を越さないことを確認した後、併入許可指令１
５を同期併入機能１４に与えることにする。その
ためには同図に示すように、併入後に初負荷保持
したときの発生応力がピーク点を示す時点ｔ_Pが
必要最短予測時間となり、最低この時点までは予
測しなければならない。このｔ_Pをボイラおよび
タービン動特性から求めると次式で表わすことが
できる。

ｔ_P＝ａ log_eｄ／ｂ Ｔ_ＭＳＡ−Ｔ_ＲＨＡ＋ｃ………
…(4) ここに ａ、ｂ、ｃ、ｄ：定数 Ｔ_MSA：主蒸気温度現在値 Ｔ_RHA：再熱蒸気温度現在値 なお、 △Ｔ_MR＝Ｔ_MSA−Ｔ_RHA …………(5) とおくと、△Ｔ_MRに対するｔ_Pの関係は第７図に
示すようになる。

併入後の予測時間について第８図を用いて説明
する。併入後の再熱蒸気温度の変化は併入前に予
測した動特性を示すものと考えられる。したがつ
て予測時間ｔ_Pも第８図に示すように、併入直前
に決定した予測時間ｔ_POを用いて、時間の経過と
共に減少させる。併入後ｔ_POの時点では通常負荷
運転時と同じ予測時間ｔ_PLまで短縮する。

次に蒸気条件変化率学習１０４について説明す
る。ここで学習の対象とするのは速度あるいは負
荷の変化量に対する主蒸気温度Ｔ_MS、主蒸気圧力
Ｐ_MS、再熱蒸気温度Ｔ_RHの３つの状態量の変化量
である。いずれも同様の方法で学習するから、第
９図では主蒸気温度の場合を例に説明する。ま
た、この学習方法は昇速時も全く同様の方法で行
なうが、ここでは負荷上昇時について説明する。
応力の高精度予測はタービン入口蒸気条件を高精
度に予測することから始まる。しかし、この蒸気
条件はタービンの運転状態と密接な関係にあり、
この相関性を動特性モデルとして一義的に表現す
ることは簡単でない。そこで第９図に示すように
現時点ｔと過去ｎτ_１（ｎ：整数）の間に変化し
た負荷△Ｌと主蒸気温度△Ｔ_MSの比を変化率とし
て △Ｔ_ＭＳ／△Ｌ ＝Ｔ_ＭＳ（ｔ）−Ｔ_ＭＳ（ｔ−ｎτ_１）／Ｌ（ｔ）−
Ｌ（ｔ−ｎτ_１）……(6) のように学習する。これにより任意の負荷変化率
に対する主蒸気温度の変化率を予測することがで
きる。

次に遮断器１６がOFFの状態にある場合、す
なわち速度制御系１６０の各処理機能について具
体的に説明する。

まず現在応力推定１６１について説明する。こ
の処理機能は前述のように、負荷制御系でも共用
する第１段後蒸気条件計算１０７、ロータ表面熱
伝達率計算１０８、ロータ温度分布計算１０９、
ロータ熱応力計算１１０、ロータ応力計算１１１
の各処理機能から構成されている。以下順を追つ
て説明する。

第１段後蒸気条件計算１０７は任意の主蒸気条
件およびタービン速度、昇速率、負荷および再熱
蒸気温度から高圧および中圧タービンの第１段後
蒸気温度、圧力を計算する機能である。昇速時お
よび低負荷時など蒸気流量の小さい運転状態では
高圧および中圧タービンの第１段後蒸気温度、圧
力を高精度で測定することは困難である。また実
測値に頼つていては精度の高い予測は望めない。
第１０図はこれを解決するためにボイラ発生蒸気
条件とタービンの運転状態から一義的に推定する
ための計算手順を示す。この推定方法は、主蒸気
温度Ｔ_MS、圧力Ｐ_MS、再熱蒸気温度Ｔ_RH、速度
Ｎ、昇速率Ｎ〓、負荷Ｌを入力変数とすることによ
り、起動から通常負荷運転まで一貫して使用でき
る。ただし、中圧タービン第１段後蒸気温度は安
全のために第１段による温度降下はないものとし
て再熱蒸気温度の実測値とする。なお第１０図で
使用している記号の意味は次の通りである。

Ｎ：速度（rpm） Ｎ_O：定格速度（rpm） Ｎ〓：昇速率（rpm／分） Ｌ：負荷（％） L′：定格蒸気条件下での等価負荷（％） L₁：全周噴射と混合噴射の境界負荷（％） L₂：部分噴射と混合噴射の境界負荷（％） Ｔ_MS：主蒸気温度（℃） Ｔ_RH：再熱蒸気温度（℃） Ｔ_MSR：定格主蒸気温度（℃） T₁′：L′に対する高圧タービン第１段後蒸気温度
（℃） △T₀：主蒸気温度と高圧タービンボウル内蒸気
温度との温度落差（℃） △Ｔ_R0：定格蒸気条件での△T₀（℃） Ｔ_H1：高圧タービン第１段後蒸気温度（℃） Ｔ_I1：中圧タービン第１段後蒸気温度（℃） Ｐ_MS：主蒸気圧力（ata） Ｐ_I0：無負荷運転相当の高圧タービン第１段後蒸
気圧力（ata） Ｐ_H1R：定格負荷時高圧タービン第１段後蒸気圧
力（ata） Ｐ_I1R：定格負荷時中圧タービン第１段後蒸気圧
力（ata） Ｐ_H1：高圧タービン第１段後蒸気圧力（ata） Ｐ_I1：中圧タービン第１段後蒸気圧力（ata） K₁：加減弁絞り率（部分噴射時は常にK₁＝０と
する） K₂：高圧タービン第１段落による減温係数 Ｋ_NL：定格速度時無負荷損失相当の高圧タービン
第１段後蒸気圧力（ata） Ｋ_AC：加速相当の高圧タービン第１段後蒸気圧力
（ata／（rpm）²／分） ｋ：無負荷損失指数 ロータ表面熱伝達計算１０８の処理内容は第１
１図に示すように、第１段後ラビリンスパツキン
部１を洩れる蒸気からの乱流熱伝達に着目する。
ただし、第１１図では高圧タービンについて示し
たが、中圧タービンについても同様の手順で熱伝
達率を求める。本図で使用している記号の意味は
次の通りである。

Ｎ：速度（rpm） Ｔ_H1：高圧タービン第１段後蒸気温度（℃） Ｐ_H1：高圧タービン第１段後蒸気圧力（ata） λ_1ST：高圧タービン第１段後蒸気熱伝導率（kca
ｌ／ｍ・℃・ｓｅｃ） ν_1ST：高圧タービン第１段後蒸気動粘性係数
（m²/sec） γ_1ST：高圧タービン第１段後蒸気比重量（Kg/
m³） Ｆ_SL：ラビリンスパツキン部洩れ流量（Kg/sec） Ｆ_SLV：ラビリンスパツキン部体積洩れ流量（m³/
ｓｅｃ） Ｕ_AX：ラビリンスパツキン部軸方向洩れ流速
（m/sec） Ｕ_RD：ラビリンスパツキン部ロータ表面速度
（m/sec） Ｕ：ラビリンスパツキン部合成洩れ流速（m/se
ｃ） Ｒ_e：レイノルズ数 Ｎ_u：ヌツセルト数 Ｋ：ロータ表面熱伝達率（kcal/m²・℃・sec） K₀：タービンの形状で決まる定数 δ：ラビリンスパツキンの間隙（ｍ） ｄ：ロータ表面直径（ｍ） Ｚ：ラビリンスパツキンのフイン数 Ａ：ラビリンスパツキンの間隙面積（m²） ｒ_S：ロータ表面半径（ｍ） Ｐ_H2：高圧タービン第２段後圧力（ata） ただし、第１１図において第１段後と第２段後
の圧力比（P₂／P₁）はタービンの運転状態すなわ
ち速度、昇速率、負荷が変化しても、ほぼ一定と
みなして得るから、実際には定数として計算す
る。

次に、ロータ温度分布計算１０９について第１
２図を用いて説明する。ロータ内部の熱移動は半
径方向のみからなる一次元流とみなしうるから、
第１２図に示すようにロータをｍ個の仮想円筒に
分割し、各円筒間の熱収支に着目して温度分布を
求める。熱収支計算の前間刻み幅をτ_１とすると
Ｑ_f、_Sはτ_１間に蒸気からロータ表面へ伝達され
る熱量、Ｑ_S、₁はロータ表面から最外層の円筒中
心部へ伝達される熱量、Ｑ_j、_j+1はｊ番目の円筒
からｊ＋１番目の円筒に伝導される熱量である。
ただし、ボアにおいては断熱状態であるから常に
Ｑ_n、_n+1＝０となる。いま、現在時刻をｔとする
と時刻ｔ−τ_１からｔまでのτ_１間に各円筒間で
生ずる熱移動量は、それぞれ次のように表わされ
る。

Ｑ_f、_S（ｔ）＝２πｒ_SＫ（ｔ）（Ｔ_H1（ｔ）−Ｔ_S（ｔ−τ_１））τ_１ …………(7) Ｑ_S、₁（ｔ）＝２π（ｒ_S＋３／４△ｒ）λ_MＴ_Ｓ（ｔ−τ_１）−Ｔ_１（ｔ−τ_１）／△ｒ／２τ_１…………
(8) Ｑ₁、₂（ｔ）＝２πr₂λ_MＴ_１（ｔ−τ_１）−Ｔ_２（ｔ−τ_１）／△ｒτ_１ …………(9) Ｑ_j、_j+1（ｔ）＝２πｒ_j+1λ_MＴ_ｊ（ｔ−τ_１）−Ｔ_ｊ＋１（ｔ−τ_１）／△ｒτ_１ …………(10) Ｑ_n、_n+1（ｔ）＝０ …………(11) ここでλ_Mはロータ材の熱伝導率である。

Ｑ_f、_S（ｔ）＝Ｑ_S、₁（ｔ）の関係からＴ_S（ｔ
−τ）は次式で表わされる。

Ｔ_S（ｔ−τ_１） ＝ｒ′Ｔ_１（ｔ−τ_１）＋２ｒ_ＳＷ（ｔ）Ｔ_Ｈ１（ｔ
）／ｒ＋２ｒ_ＳＷ（ｔ）…………(12) ここでr′＝4r₂＋３△ｒ Ｗ（ｔ）＝△rK（ｔ）／λ_M ｊ番目の円筒に蓄積される熱量△Ｑ_j（ｔ）は △Ｑ_j（ｔ）＝Ｑ_j-1、_j（ｔ）−Ｑ_j、_j+1（ｔ）
…………（13） と表わされるからｊ番目の円筒の温度Ｔ_jは次式
で表わされる。

Ｔ_j（ｔ）＝Ｔ_j（ｔ−τ_１） ＋△Ｑ_j（ｔ）／ｖ_jρ_Mｃ_M …………（14） ここで ｖ_j：ｊ番目の中筒の単位長当りの体積 ρ_M：ロータ材の密度 ｃ_M：ロータ材の比較 また、ロータボア温度Ｔ_b（ｔ）は温度分布を
２次式で近似することにより次式で表わされる。

Ｔ_b（ｔ）＝１／８（9T_n（ｔ）−Ｔ_n-1（ｔ））………
… （15） 以上述べた本処理機能の詳細手順を示すのが第
１３図である。

次にロータ熱応力計算１１０について説明す
る。

ロータの熱応力すなわちロータ表面熱応力σ_ST
およびロータボア熱応力σ_BTは、前述のロータ温
度分布計算１０９により得られた温度分布をもと
に、次式で表わされる。

σ_ST＝Ｅα／１−ν（Ｔ_M−Ｔ_S）…………（16） σ_BT＝Ｅα／１−ν（Ｔ_M−Ｔ_b）…………（17） ここで Ｅ：ロータ材のヤング率 α：ロータ材の線膨張率 ν：ロータ材のポアソン比 Ｔ_S：ロータ表面温度 Ｔ_b：ロータボア温度 Ｔ_M：ロータ体積平均温度 なお、ロータ体積平均温度Ｔ_Mは次式で表わさ
れる。

次に、遠心応力も考慮したロータ応力計算１１
１について説明する。遠心応力はタービン速度Ｎ
の自乗に比例するから、定格速度をN₀、定格速
度時のボア遠心応力をσ_BCRとすると、速度Ｎの
ときにボアに働く遠心応力σ_BCは次式で表わされ
る。

σ_BC＝σ_BCR（Ｎ／Ｎ_０）^２ …………（19） したがつてボア応力σ_Bは σ_B＝σ_BT＋σ_BC …………（20） となる。なお、ロータ表面においては表面形状に
よる応力集中があり、熱応力の作用方向が軸方向
となる。遠心応力が円周方向であることを考える
と両者は互に直角方向に作用する。したがつて、
ロータ表面応力については寿命消費が問題となる
熱応力のみを考慮すればよく、ロータ表面応力σ
_Sは σ_S＝σ_ST …………（21） となる。

以上で現在応力推定１６１に関する説明は完了
したことになる。

次の現在応力レベルチエツク１６２は、上記の
σ_S、σ_Bが前述の応力制限値決定１０２で設定さ
れた応力制限値を上まわつているか否かを判定す
る機能である。

次の計算モード判断１６３は、今回の計算は予
測計算に基づく最大昇速率の探索を実施する時期
か否かを判定する機能である。即ちｎ回に一度の
割で予測計算を行なうように指定した場合は、ｎ
回のうちｎ−１回は最大昇速率探索１７０をバイ
パスさせる働きを本処理機能１６３はもつ。

次に最大昇速率探索１７０について説明する。
この処理機能は現在時刻を基準として、予測時間
決定１０３で決定された予測時間ｔ_P後までのロ
ータ表面およびロータボアに発生する応力を時間
刻み幅（τ_１）で予測してゆき、その都度、応力
制限値と比較し、この間の応力が制限値を越えな
い最大の昇速率を探索する機能である。ここでい
う昇速率とは昇速率仮定１７１により、予め準備
された複数個の昇速率の中から選択されるもので
ある。この複数個の昇速率は昇速率仮定１７１に
より、大きい方から順番に応力予測１７２に渡さ
れる。この応力予測１７２の処理機能により、ま
ず現在時刻よりτ_１後のロータ表面およびボアの
応力を予測し、予測応力レベルチエツク１７３で
応力制限値と比較される。ここでの比較結果、両
者の応力が制限値以下であれば応力予測１７２に
もどり、更にτ_１後の応力を予測する。このよう
にして、ある昇速率仮定値Ｎ_Xに対してτ_１間隔
でｔ_P後まで応力を予測し、制限値と比較してゆ
くが、もしロータ表面応力あるいはボア応力のど
ちらかが制限値を越した場合には、処理を昇速率
仮定１７１にもどし、昇速率仮定値を変更し、同
様に応力を予測する。この場合、昇速率の仮定は
大きい順になされ、予測時間到達判断１７４では
昇速率仮定値に対する応力予測値が全予測期間ｔ
_Pに渡つて制限値を越さない場合には、このとき
の仮定した昇速率を最大昇速率として決定し、探
索を完了する。全ての昇速率仮定値に対して、応
力が制限値を越す場合は昇速率零を最大昇速率探
索結果とする。なお、応力予測１７２の処理内容
は前述の現在応力推定１６１のそれに準じたもの
である。異なる点はタービン入口蒸気条件とし
て、現在値でなく予測値を用いる点、速度は現在
値でなく昇速率仮定値に対応して予測値を用いて
いる点である。このタービン入口蒸気条件を予測
するためには、第９図および(6)式で説明したよう
に負荷変化量に対する蒸気条件の変化量の比を学
習した結果を利用する。すなわち昇速率を仮定値
Ｎ_Xに対する主蒸気温度の時間変化率を求めると
次式で表わされる。

（ｄＴ_ＭＳ／ｄｔ）_NX＝△Ｔ_ＭＳ／△ＮＮ〓_X＝Ｔ_ＭＳ（ｔ）−Ｔ_ＭＳ（ｔ−ｎτ_１）／Ｎ（ｔ）−Ｎ（ｔ−ｎ
τ_１）Ｎ〓_X（22） 危険速度判断１６４は現在のタービン速度が危
険速度領域にあるか否かを判断する機能であり、
この判断結果は次の最適昇速率決定１６５におい
て重要な意味をもつ。なお、この最適昇速率決定
１６５については既に述べたとおりである。

以上説明したように、最適昇速率の設定はｎτ
_１毎にガバナ１０に対してなされるが、応力の現
在値は周期τ_１で監視し、これが制限値を越した
場合は速度保持が行なわれるため、予測時には考
慮されなかつた外乱等によるタービン入口蒸気条
件の変動に対しても、タービン昇速制御は安全に
行なわれる。

次に遮断器１６がONの状態にある場合、すな
わち負荷制御系１４０の各処理機能について具体
的に説明する。

負荷制御系１４０において現在応力推定１４
１、現在応力レベルチエツク１４２、計算モード
判断１４３、最大負荷変化率探索１５０の各処理
方法は基本的には速度制御系１６０のそれぞれの
処理機能１６１，１６２，１６３，１７０と同様
である。ただ、速度制御系１４０では昇速率が最
大値探索の対象となるのに対し、負荷制御系１６
０では負荷変化率が最大値探索の対象となるだけ
のちがいである。

最大負荷変化率探索１５０における負荷変化率
仮定１５１は、負荷要求Ｌ_Rが現在負荷に対して
負荷上昇要求であれば、予め準備した複数の負荷
変化率のうち大きなものから順に仮定し、逆に負
荷降下要求であれば、小さな（負の変化率が大き
な）のものから順に仮定してゆく。

次に最適負荷変化率決定１４４によいて説明す
る。本処理機能１４４は次の２つの機能を有して
いる。１つは最大負荷変化率探索１５０でτ_１の
周期で探索された負荷変化率をALR７に設定
し、これを修正してゆき、もしｎτ_１間の途中で
現在応力が応力制限値を越した場合は直に負荷保
持する機能であり、いま１つは、主蒸気条件に応
じて負荷に上限を設ける負荷制限機能は主蒸気温
度あるいは再熱蒸気温度が低い状態で大きな負荷
をとつた場合の低圧タービン最終段ブレードのエ
ロージヨンを防止するための機能である。この負
荷制限方法は第１４図、第１５図に示すように、
低圧タービン最終段湿り度の制限値より、主蒸気
温度および再熱蒸気温度の下限値を求め、この両
制限値を満足できなければ負荷を保持する方法で
ある。すなわち、第１４図は主蒸気温度による負
荷制限であり、主蒸気圧力Ｐ_MSにみあつた下限値
Ｔ_MSL以上の主蒸気温度がなければ負荷保持をす
る。また第１５図は再熱蒸気温度による負荷制限
であり、負荷Ｌにみあつた下限値Ｔ_PHL以上の再
熱蒸気温度がなければ負荷保持をする。

次に探索信号発生１４５について説明する。蒸
気条件変化率予測方法としては、第９図および(6)
式に示すような方法で蒸気条件変化率を学習し、
これに基づき将来値を予測する方法をとつてい
る。しかし、ボイラに何らかの外乱が入り、蒸気
条件が急上昇した場合には(6)式から明らかなよう
に、蒸気条件の変化率を正常時よりも大きく学習
し、記憶することになる。このような場合には、
応力を実際よりも大きく予測することになり、実
際の応力が制限値に対して十分小さいにもかかわ
らず、長時間負荷保持現象を生じ、負荷上昇が不
可能となる恐れがある。探索信号発生１４５は、
この現象を防止する機能である。この具体的方法
は第１６図に示すような探索信号△Ｌ_EXを負荷に
重畳させて、その時の蒸気条件の変化を(6)式と同
様に学習する。この場合、探索信号により新たに
学習した変化率（△Ｔ_MS／△Ｌ_EX）により、既に
学習している変化率（△Ｔ_MS／△Ｌ）を修正す
る。その修正方法は次式で示されるように重み係
数βを用いる。

△Ｔ_ＭＳ／△Ｌ≡β（△Ｔ_ＭＳ／△Ｌ_ＥＸ）＋（１−β
）（△Ｔ_ＭＳ／△Ｌ）（23） 次に、この探索信号△Ｌ_EXは最大負荷変化率探
索周期ｎτ_１と同じ周期で発生させるが、その変
化率 Ｌ_EXR＝△Ｌ_ＥＸ／τ_１ …………（24） は次のようにして決定し、ALR７に設定する。
いま、高・中圧タービンのロータ表面およびボア
の現在圧力を制限値で正規化した値のうち、絶対
値が最大となるものをσ_MNと定義する。すなわち
次式で表わされる。

σ_MN≡Ｍ_aX（｜σ_ＨＳ／σ_ＬＳ｜、｜σ_ＩＳ／σ_ＬＳ｜、｜σ_ＨＢ／σ_ＬＢ｜、｜σ_ＩＢ／σ_ＬＢ｜） （25） ここに σ_LS：ロータ表面応力制限値 σ_LB：ロータボア応力制限値 σ_HS：高圧タービンロータ表面応力 σ_IS：中圧タービンロータ表面応力 σ_HB：高圧タービンロータボア応力 σ_IB：中圧タービンロータボア応力 このσ_MNに応じて、第１７図に示すような探索
信号の変化率Ｌ_EXRを決定する。

蒸気条件変化率学習１０４では、上記のように
探索信号による学習値修正機能をもつているが、
それ以外に、学習値を時間の経過とつれて忘れて
ゆく、いわゆる忘却特性を持たせている。すなわ
ち、新たに学習が行なわれるまでは次式で示す忘
却特性に従つて、蒸気条件の学習値は忘却され
る。

△Ｔ_ＭＳ／△Ｎ≡（１−τ_１／τ_Ｆ）（△Ｔ_ＭＳ／△Ｎ
）……（26） △Ｔ_ＭＳ／△Ｌ≡（１−τ_１／τ_Ｆ）（△Ｔ_ＭＳ／△Ｌ
）……（27） （26）（27）式に従つて、周期τ_１で学習結果
を修正してゆけば、時定数τ_Fをもつた忘却特性
となる。

タービン起動時の併入後から低負荷域までは、
負荷上昇に対するタービン入口蒸気条件の応答、
特に再熱蒸気温度の昇温特性が大きく変化する。
具体的には昇温の時定数が大きく変化する。この
ような場合にも蒸気条件変化率の学習機能を効果
的に利用するには、操作周期すなわち最適負荷変
化率のALRへの設定周期を時定数の変化に対応
させて、修正する必要がある。これを実現するた
めに負荷制御系１４０の計算モード判断１４３に
第１８図に示す機能をもたせる。すなわち、低負
荷域では最大負荷変化率探索周期をｎτ_１よりも
大きくすることにより、大きな時定数をもつ蒸気
条件の応答を確実に学習した後、最大負荷変化率
探索１５０を動作させる方法である。

次に第１９図、第２０図を用いて蒸気温度修正
５０について説明する。第１９図はタービンの速
度あるいは負荷保持にもかかわらず、タービン入
口蒸気温度の上昇率が大きいために応力現在値が
制限値を越した場合の処置方法をプロセス状態の
動きで示すものである。同図は特に負荷運転時に
ついて示す。同図の曲線−ａ，ｂ，ｃは本機能
すなわち蒸気温度修正５０の無い場合のプロセス
状態であり、−ａは応力制限値に対して正規化
した応力、−ｂは蒸気温度、−ｃは負荷を示
す。ただし、−ａは便宜上、特定の応力着目箇
所の応力を示す。また、−ｂも便宜上、主蒸気
温度あるいは再熱蒸気温度を示す。曲線は応力
制限値を示す。曲線−ａ，ｂ，ｃは蒸気温度修
正５０を作動させたときのプロセス状態であり、
それぞれ−ａ，ｂ，ｃに対応する。曲線は応
力現在値が制限値を越したときの蒸気温度修正幅
を示し、この修正幅△Ｔは、曲線に示すボイラ
制御系６０による蒸気温度の基本設定値に対して
負のバイアスとして与えることにより、蒸気温度
設定値を曲線のように修正するためのものであ
る。これにより応力の超過量△σを速やかに解消
させ、過大応力の発生を予防するためのものであ
る。このようにして応力が制限値以下となるｔ＋
τ_２以後では、蒸気温度修正幅△Ｔをｔ＋２τ_１
時の値から所定の時定数をもたせて減少させ、
徐々に基本設定値にもどす。以記処理内容を具体
的に示すのが第２０図である。まず、高圧および
中圧タービンのロータ表面およびロータボアに発
生している応力の現在値の各制限値に対する超過
量を正規化すると次式で表わされる。

△σ^＊ _ＨＳ（ｔ）＝｜σ_ＨＳ（ｔ）／σ_ＬＳ（ｔ）｜−
１…………（28− ａ） △σ^＊ _ＨＢ（ｔ）＝｜σ_ＨＢ（ｔ）／σ_ＬＢ（ｔ）｜−
１…………（28− ｂ） △σ^＊ _ＩＳ（ｔ）＝｜σ_ＩＳ（ｔ）／σ_ＬＳ（ｔ）｜−
１…………（28− ｃ） △σ^＊ _ＩＢ（ｔ）＝｜σ_{ＩＢ（ｔ）}／σ_ＬＢ（ｔ）｜−
１…………（28− ｄ） 次に、表面応力とボア応力の超過量の大きな方
を選択すると、高圧タービンと中圧タービンにつ
いての△σ_H（ｔ）と△σ_I（ｔ）は次式で表わさ
れる。

△σ_H（ｔ）＝Ｍ_aX（△σ^＊ _ＨＳ（ｔ）、 △σ^＊ _ＨＢ（ｔ）、０） …………（29−ａ） △σ_I（ｔ）＝Ｍ_aX（△σ^＊ _ＩＳ（ｔ）、 △σ^＊ _ＩＢ（ｔ）、０） …………（29−ｂ） この応力超過量を解消するために、高圧タービ
ンの△σ_H（ｔ）に対しては主蒸気温度を、中圧
タービンの△σ_I（ｔ）に対しては再熱蒸気温度
を下げることにする。すなわち、第１段後のロー
タ表面温度はそれに接する蒸気温度の変化に敏速
に反応し、この第１段後の蒸気温度の変化のはタ
ービン入口蒸気温度の変化量とほぼ等しく、ロー
タ温度と応力の関係が（16）式で示されるからで
ある。したがつて、主蒸気温度の修正幅△Ｔ_MS
Ｓｅｔ（ｔ）および再熱蒸気温度の修正幅△Ｔ_{RH S
ｅｔ}（ｔ）は次式で表わされる大きさとする。

△Ｔ_{MS Set}（ｔ）＝１−ν／Ｅασ_H（ｔ）…………（3
0 −ａ） △Ｔ_{RH Set}（ｔ）＝１−ν／Ｅα△σ_I（ｔ） ………… （30−ｂ） ただし、第１９図に示す例のｔ＋τ_２以後のよ
うに、応力が制限値以下の場合は、次式で示す時
定数τ_Sをもつた指数関数で零にもどす。

△Ｔ_{MS Set}（ｔ）＝△Ｔ_{MS Set}（ｔ −τ_１）（１−τ_１／τ_Ｓ） …………（31−ａ） △Ｔ_{RH Set}（ｔ）＝△Ｔ_{RH Set}（ｔ −τ_１）（１−τ_１／τ_Ｓ） …………（31−ｂ） 上記の温度修正幅は、応力の超過量に比例させ
たが、必ずしもこの方法によらなくてもよい。例
えば応力が制限値以上となつた場合は、温度修正
幅を力超過量の時間積分値に比例させる方法でも
よい。この場合にも、応力が制限値以下になつた
場合は（31）式を適用して基本設定値にもどすこ
とになる。

また、上記実施例ではタービン入口蒸気温度の
変動幅と第１段後の蒸気温度の変動幅がほぼ等し
いと見做したものであるが、特に高圧タービンで
は加減弁での温度降下が大きいから、より厳密な
方法として次のようにしてもよい。すなわち、既
に第１０図で説明したようにタービン運転状態と
主蒸気温度および圧力から第１段後の蒸気条件を
求めることができるため、この関係を逆に利用す
れば目的とする主蒸気温度の修正幅を決定するこ
とができる。この逆に利用する方法とは、例えば
第１０図の計算手順をそのまま生かした収束計算
による方法がある。

上記方法はいずれもタービン入口の蒸気温度の
修正により超過応力の抑制を図る方法であるが、
高圧タービンに関しては主蒸気圧力を修正しても
同一効果を得る。すなわち、加減弁の絞りによる
温度降下を利用する方法である。これは、主蒸気
圧力を上げると加減弁はタービン負荷を一定に保
つために絞られ、それだけタービン流入蒸気温度
が低下することを利用してものである。この場合
の主蒸気圧力の修正幅も第１０図の計算手順を利
用して決定することができる。

以上種々述べてきた実施例においては、次のよ
うな効果が期待できる。すなわち、これらの実施
例では、いずれもタービンに将来発生する応力を
予測することにより許される最大の負荷変化率、
もしくは速度上昇率を周期的に定め、かつ現在発
生している応力が制限値を越えたときにはボイラ
制御系に与える蒸気条件の目標値を修正してそれ
以後発生する過大応力の発生を防止することが可
能である。従つて、一旦応力が制限値を越えても
次回の負荷変化率、もしくは昇速率の決定の際に
は再びある程度大きな値にこれを決定でき、従つ
て全体として急速な起動が可能となるとともにタ
ービントリツプに至るような事態を回避すること
が可能となる。

ところで、本発明は上記のような応力予測機能
を備えた制御システムのみに適用されるものでは
ない。例えば、負荷変化率や昇速率は何らかの方
法で所定の値が与えられるものとし（一種類の負
荷変化率、昇速率としても良い）、現在応力を推
定する機能のみを備えてこの推定値が制限値を越
えたときには負荷、速度を保持し、かつ応力の超
過量に応じてボイラ制御系の蒸気温度、圧力等の
目標値を修正するようにしても良い。この場合で
もタービンに流入する蒸気条件が変化することに
よりその後に過大応力が発生することを防止で
き、タービントリツプに至る事態を防止できると
いう効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱応力予測タービン制御シス
テムとこれに関連する制御システムおよびプラン
トとの入出力信号の関係を示す、第２図は本発明
の制御システムにおける処理手順を示す、第３図
はタービン第１段後のロータおよびケーシングの
断面とその温度状態を示す、第４図はロータの初
期温度分布の決定方法を示す、第５図はロータ表
面およびボアに対する応力制限値を示す、第６図
は負荷併入直後のタービン入口蒸気温度の動特性
と熱応力の関係を示す、第７図は併入前予測時間
を示す、第８図は併入後予測時間を示す、第９図
は蒸気条件変化率の学習方法を示す、第１０図は
第１段後蒸気条件の推定方法を示す、第１１図は
ラビリンスパツキン部の熱伝達率の計算方法を示
す、第１２図はロータの仮想分割円筒間の熱収支
の考え方を示す、第１３図はロータ温度分布の具
体的計算手順を示す、第１４図は負荷制限のため
の主蒸気温度の下限値を示す、第１５図は負荷制
限のための再熱蒸気温度の下限値を示す、第１６
図は探索信号を示す、第１７図は探索信号の変化
率の決定方法を示す、第１８図は操作周期の決定
方法を示す、第１９図は本発明における蒸気温度
修正機能による応力制御の効果を示す、第２０図
は蒸気温度修正機能の処理手順を示す。 １００……熱応力予測タービン制御システム、
２００……高圧タービン、３００……中圧タービ
ン、４００……低圧タービン、５００……発電
機、１……高圧第１段後ラビリンスパツキン部、
２……中圧第１段後ラビリンスパツキン部、３…
…ボア（中心孔）、４……最適昇速率、６……最
適負荷変化率、７……ALR、９……瞬時目標負
荷、１０……ガバナ、１１……加減弁、１２……
アクチユエータ、１３……弁位置指令、１４……
同期併入機能、１５……併入許可指令、１６……
遮断器、１７……遮断器ON／OFF状態、１８…
…負荷要求値、１９……速度、２０……主蒸気、
２１……再熱蒸気、２２……加減弁位置、２３…
…主蒸気圧力、２４……主蒸気温度、２５……再
熱蒸気温度、２６……高圧第１段後ケーシング外
壁温度、２７……高圧第１段後ケーシング内壁温
度、２８……高圧第１段後蒸気圧力、２９……中
圧蒸気室外壁温度、３０……中圧蒸気室内壁温
度、５０……蒸気温度修正、６０……ボイラ制御
系、１４０……負荷制御系、１６０……速度制御
系、１５０……最大負荷変化率探索、１７０……
最大昇速率探索、１０１……初期温度分布決定、
１０２……応力制限値決定、１０３……予測時間
決定、１０４……蒸気条件変化率学習、１０５…
…運転モード判断、１０６……蒸気条件予測、１
０７……第１段後蒸気条件計算、１０８……ロー
タ表面熱伝達率計算、１０９……ロータ温度分布
計算、１１０……ロータ熱応力計算、１１１……
ロータ応力計算、１１２……システム停止判断、
１４１……現在応力推定、１４２……現在応力レ
ベルチエツク、１４３……計算モード判断、１４
４……最適負荷変化率決定、１４５……探索信号
発生、１５１……負荷変化率仮定、１５２……応
力予測、１５３……予測応力レベルチエツク、１
５４……予測時間到達判断、１６１……現在応力
推定、１６２……現在応力レベルチエツク、１６
３……計算モード判断、１６４……危険速度判
断、１６５……最適昇速率決定、１７１……昇速
率仮定、１７２……応力予測、１７３……予測応
力レベルチエツク、１７４……予測時間到達判
断。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービン駆動用の主蒸気を発生するボイラ、
   該ボイラで発生した主蒸気の蒸気圧力を所定の目
   標値に制御するボイラ制御装置、ボイラからの主
   蒸気により駆動されるタービン、該タービンに流
   入する蒸気流量を制御するタービン加減弁、ター
   ビンと機械的に結合された発電機とからなる発電
   所の制御装置において、 前記のタービンに発生する応力を推定する第１
   の手段、応力の制限値に対する推定応力の超過量
   に応じて前記のボイラ制御装置の蒸気圧力の目標
   値を修正する第２の手段とを備えることを特徴と
   する発電所の制御装置。