JPS6158643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気制御弁の開き始め点検出方法に
関する。

（従来の技術） 一般にタービン昇速制御系においては、蒸気制
御弁の全閉位置から蒸気が通過しだす弁の開き始
め点までの制御する第１の制御部と、弁の開き始
め点以降タービンの最終目標回転数が得られるま
でフイードバツク制御する第２の制御部を設け、
これらの制御装置は全く分離されており、弁の開
き始め点において切替運転される。

従つて、開き始め点が制御装置の運転切替点と
して使用されるため、その検出は制御上極めて重
要である。

これは、蒸気制御弁が第２図に示すような特性
を持つているからである。

第２図は、蒸気制御弁の開度とその蒸気制御弁
の開閉を司る駆動モータの回転角の関係を例示し
たグラフである。タービン昇速制御においてはそ
の熱的ストレスや機械的強度から予め定められた
加速率で昇速する必要がある。そのため、その加
速率を制御するには蒸気制御弁の開度を操作しタ
ービンに流入する蒸気の流量制御をしなければな
らない。また、蒸気制御弁はタービンを停止させ
るための蒸気遮断能力を持たねばならず、従つて
蒸気制御弁の開度は弁駆動モータの回転角に対
し、全閉位置においてＡ部のようなあそびつまり
締めしろを有し、遮断の確実性を持たされ、弁開
き始め点Ｂから開度と回転角は全開位置Ｃまで比
例する特性にしている。

しかして従来は、蒸気制御弁の開き始め点は圧
力スイツチによる検出と、制御量の微分値すなわ
ちタービン回転数の変化率を監視し、その変化の
度合いによつて検出していた。

蒸気制御弁を開き始めるとき、蒸気制御弁油筒
の制御油に蒸気圧力に打勝つための負荷がかか
り、制御油圧力が増加することを利用した圧力ス
イツチは、所定の流体圧力で働くスイツチである
から、定格負荷における制御油圧を考慮した耐圧
のものを選定しなければならず、タービン起動時
は蒸気圧力が低いので、その圧力スイツチの動作
点の誤差の影響を受け、検出精度が低いものであ
つた。

この不都合を解消する一つの手段として、従来
は制御対象の制御量の微分値、すなわちタービン
回転数の加速率を検知し、予め決められた設定値
と比較し、加速率の変化分が設定値以上となつた
ときに、開き始め点とみなす検出方法が採用され
てきた。

第３図は、そのような検出方法を実現するため
のタービン昇速制御系の回路構成を示すブロツク
図であり、第４図はその動作の流れ図である。

第３図において、制御装置１は蒸気制御弁３の
全閉位置から、開き始め点まで開ループ制御を行
なう第１の制御部１ａを含む。

第１の制御部１ａは、昇速制御開始時点より蒸
気制御弁開き始め検出用圧力スイツチ１０が動作
するまで、一定の弁開操作信号を駆動モータ２に
与え制御弁３の開操作をする。

また、制御装置１は開き始め点以降目標回転数
までを所定の加速率で閉ループ昇速制御する第２
の制御部１ｂを含む。

第２の制御部１ｂは、指令回転数と実回転数の
差にPID（比例・積分・微分）演算操作を加えた
信号によりモータ２を駆動し、制御弁３の開度制
御を行ない、ボイラ８からタービン４に流入する
蒸気の流量制御をし、タービン４の昇速制御をな
す。

第１のセンサ５は弁駆動モータ２の回転角つま
り蒸気制御弁３の開度位置信号を検知し、制御装
置１に帰還する。

第２のセンサ６は、タービン４の実回転数を検
出し、制御装置１の第２の制御部１ｂに帰還す
る。

タービン４の回転数の加速率を検出する第３の
センサ７は、制御装置１にその加速率を帰還し、
弁開き始め点を加速率の変化の度合いとして、と
らえるものである。

ボイラ８で発生された蒸気は蒸気制御弁３が開
き始めるとタービン４に流入して断熱膨脹し、熱
エネルギが運動エネルギに変換される。

タービン４はその運動エネルギを受け、発電機
（負荷）９を回転し始めるが、タービン回転数は
蒸気制御弁３が開き始めると、その微分値すなわ
ち加速率も増大するように昇速される。

そこで、その加速率を検出しノイズなどを考慮
した予め決められた設定値と比較し、加速率が設
定値以上となつたときに加速開始点すなわち蒸気
制御弁３の開き始め点として検出する。

蒸気制御弁３の全閉位置では加速率≦０であ
り、蒸気が流れ始めれば加速率が正となる。

そこで、加速率が正となる時点を加速が始まつ
たつまり蒸気制御弁３が開始めたとして導出し、
従来の圧力スイツチ検出方式の不都合をなくして
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、タービン昇速過程においては、開き始
め点以上では、常に目標回転数まで連続的に昇速
されるのではなく、タービン起動時の起動条件
（たとえばミスマツチ温度）によつては、タービ
ンの熱的ストレスを少なくするため、タービンを
ある回転数にて保持する場合がある。

また、タービン昇速中に振動等によりタービン
昇速を中断し、安全な回転数域でタービン回転数
を保持する定値制御を行なう場合もある。

これらの場合に、回転数制御が行なわれたとき
に、従来の検出方法のみでは圧力スイツチに不具
合を生じたさい、定値制御あるいは回転数保持を
おこなうべきにもかかわらず、一旦加速して加速
率が設定値以上になるまで、開き点を検出でき
ず、閉ループ制御に移れないという不具合が生じ
るおそれがあつた。

さらに、タービン昇速中に圧力スイツチが誤動
作でON／OFFを繰り返した場合、開ループ制御
を行なう第１の制御部と、閉ループ制御を行なう
第２の制御部との間で、制御系の切替が生じるお
それがあつた。

すなわち、いまタービンがオペレータの手動操
作により一定速度で回転している状態から、その
回転数を計算機制御で保持するために、閉ループ
制御による定値制御が開始されたとき開き始めの
実接点入力が故障して不動作であると、計算機は
開き始め点ではないと見做し、弁を一定パルスで
どんどん開く。

従つて、タービンは昇速し、その結果加速率を
とらえて、開き始め点であることを判断して閉ル
ープへ移行し、定値制御を開始できるが、その時
はすでにある程度回転数が上昇してしまい、当初
望んだ回転数での定値制御ができないということ
になる。

ここにおいて、本発明は、従来の難点を克服
し、つねに円滑なタービンの昇速制御が可能な制
御弁開き始め点検出方法を提供することを、その
目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 流体流量制御弁の開度により操作される制御対
象を含み、前記制御弁の全閉位置から開き始め点
まで一定連続の弁開操作信号により開ループ制御
する第１の制御部と、制御弁の開き始め点以降
PID演算操作信号により閉ループ制御する第２の
制御部を備え、前記制御対象の制御量の微分値を
検出し、前記微分値の変化分を監視して前記微分
値が第１の定数をこえたとき前記制御弁の開き始
め点として検出するようにした制御弁開き始め点
検出方法において、 前記微分値が第１の定数をこえないときは前記
制御対象の制御量および制御量の微分値を検出し
て、前記制御量が一定値以上でかつ制御量の微分
値が第１の定数より小さい第２の定数以上となつ
たとき前記制御弁の開き始め点として検出する制
御弁開き始め点検出方法である。

（作用） 本発明は、制御対象の制御量が一定値以上であ
る場合においては、まず制御量の微分値と第１の
定数とを比較し、制御量の微分値が第１の定数以
上であるときは蒸気制御弁は開き始め点に達して
いると判定し、一方制御量の微分値が第１の定数
より小であるときは、さらに第１の定数より小さ
い第２の定数と比較する。そして、制御量の微分
値が第２の定数以上であれば蒸気制御弁は開き始
め点に達していると判定し、一方第２の定数より
小のときはここで初めて蒸気制御弁は閉であると
判定する。

したがつて、制御対象の制御量がたとえばター
ビン回転数である場合には、タービンの回転数が
ある回転数以上であるときは、制御量の微分値で
あるタービンの加速率が第１の定数より小であつ
ても、第２の定数以上であるときは蒸気制御弁は
開き始め点に達していると判定するので、タービ
ン回転数の定値制御中であつても閉ループ制御へ
円滑に入ることが可能となる。

（実施例） 本発明の一実施例における検出方法を流れ図に
示すと第１図のようになる。

なお、この制御弁開き始め点検出方法が行なわ
れる回路構成（ハードウエア）は第４図のブロツ
ク図に示される。

すべての図面において、同一符号は同一要素を
表わす。

また、以下の実施例では制御対象の制御量とし
てタービンの回転数を例にとり説明する。したが
つて、制御量の微分値はタービンの加速率であ
る。

まずステツプ１１でスタートし、ステツプ１２
で開き始め検出用圧力スイツチ１０は動作したか
を判断し、肯定ならばステツプ１３へ進み制御系
をPID制御に切替えて、ステツプ２２でブランチ
ジヤンプＡ（boanch jump Ａ）へ進む。

ステツプ１２で否定ならば、ステツプ１４へ進
み加速率ａの変化大かつまりαを第１の定数とす
るときａ＞αをみて、肯定のときステツプ１３へ
進み否定のときはステツプ１５へ進む。

そして、ステツプ１５では回転数一定値以上か
を判断し、肯定ならばステツプ１６へ進み加速率
一定値以上かを判断し、肯定のときステツプ１３
へ進む。

すなわち、タービン４の回転数ｎが一定値（定
数）ｖ以上かどうかをみて、ｎ≧ｖであるなら
ば、さらに加速率ａが第２の定数β以上かをみ
て、ａ≧βであるときはステツプ１３へ進む。

もつとも、ステツプ１６は、ステツプ１４にお
いてａ＜αで、かつステツプ１５でｎ≧ｖのとき
であるから、第１の定数αと第２の定数βとの関
係は、当然、α＞βである。

一方、ステツプ１５あるいはステツプ１６で否
定ならば、いずれの場合もステツプ１７へ進み、
ここで規定時間をこえたかを判断し、肯定ならば
ステツプ１８へ進み駆動操置不良にて制御中止し
手動に切替えることとし、ステツプ１９のブラン
チジヤンプＢへ進む。

ところで、ステツプ１７で否定ならばステツプ
２０へ進み、一定開操作信号出力がありステツプ
２１でブランチジヤンプＣへ進む。

したがつて、本発明ではタービン４の回転数を
検出する第２のセンサ６にてその回転数を、さら
にタービン４の加速率を検出する第３のセンサ７
にてその加速率をそれぞれ制御装置１に帰還し、
弁開き始め点を回転数及び加速率の値の組合せと
してとらえるものである。

ここで、ステツプ１５での判定でタービン回転
数ｎが一定値ｖ以上であると判定した場合に、す
ぐに閉ループ制御に入らずに加速率ａと第２の定
数βとの比較をするようにしているのは、蒸気制
御弁が開き始め点に達していることの確認のため
である。

すなわち、タービン回転数ｎが一定値ｖ以上で
あつてもタービントリツプ時のような場合には蒸
気制御弁が閉している場合があるからである。つ
まり、蒸気制御弁が開き始め点に達しているか否
かの確認のためには、タービン回転数ｎが一定値
ｖ以上という条件のみでは足りず、やはり加速率
ａが第２の定数β以上という条件が必要となる。

なお、回転数ｎが一定値ｖ以上の場合には、蒸
気制御弁はほとんどの場合、開き始め点に達して
いるので、その確認のための加速率ａは小さくて
良く、したがつて第２の定数βは第１の定数αよ
り小さくしている。これによつて、タービンの定
値制御から閉ループ制御への移行時にタービンを
ほとんど昇速することなく円滑に移行させること
ができる。

つまり、本発明は、タービン昇速制御が回転数
保持の状態から開始された場合に、圧力スイツチ
検出器が不動作であつても、さらには圧力スイツ
チが誤動作でON／OFFを繰り返した場合にも、
上記の判断により開き始め点を検出することがで
きる方法である。

なお、本発明の検出方式はアナログ制御装置で
も、デイジタル制御装置でも適用できるものであ
る。

〔発明の効果〕

かくして、本発明の検出方法を用いれば、制御
装置１の２つの制御部１ａと１ｂの制御系の切替
えが、より確実に円滑にいくため、従来発生する
おそれのあつた開き始め点検出における不都合は
大幅に削減することができる。

そして、本発明は、従来の計装あるいはセンサ
に何ら追加することなく、開き始め点検出の信頼
性を向上させることができる。

さらに、本発明によれば開き始め点の検出方法
の信頼性が向上することにより、タービン昇速制
御系全体としての信頼性の向上も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における流れ図、第
２図は蒸気制御弁の開度と駆動モータ回転角の関
係を示す特性図、第３図は従来例でありかつ本発
明が適用される回路構成を表わすブロツク図、第
４図は従来例の流れ図である。 １……制御装置で１ａは開ループ部・１ｂは閉
ループ昇速制御部、２……弁駆動モータ、３……
蒸気制御弁、４……タービン、５……弁開度位置
信号検出用センサ、６……タービン回転数検出用
センサ、７……加速率検出用センサ、８……ボイ
ラ、９……負荷、１０……検出用圧力スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体流量制御弁の開度により操作される制御
   対象を含み、前記制御弁の全閉位置から開き始め
   点まで一定連続の弁開操作信号により開ループ制
   御する第１の制御部と、制御弁の開き始め点以降
   PID演算操作信号により閉ループ制御する第２の
   制御部を備え、前記制御対象の制御量の微分値を
   検出し、前記微分値を監視して前記微分値が第１
   の定数をこえたとき前記制御弁の開き始め点とし
   て検出するようにした制御弁開き始め点検出方法
   において、 前記微分値が第１の定数をこえないときは前記
   制御対象の制御量および制御量の微分値を検出し
   て、前記制御量が一定値以上でかつ制御量の微分
   値が第１の定数より小さい第２の定数以上となつ
   たとき前記制御弁の開き始め点として検出するこ
   とを特徴とする制御弁開き始め点検出方法。