JP2000161009A - 蒸気タービンの制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 常に蒸気タービンに供給可能な最大蒸気量を
供給して、最大の運転点で運転できるようにする。 【解決手段】 蒸気タービン中段の各段から抽気する蒸
気流量を測定する手段５１〜５３を設け、これらの合計
値の一次関数による補正値と該蒸気タービン入口蒸気流
量設定値の合計値を基に、同蒸気タービン入口蒸気流量
設定値を補正し、この補正された設定値と同蒸気タービ
ン入口蒸気流量実測値との偏差に応じて同蒸気タービン
入口蒸気流量制御手段を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービンの制
御方法及び装置に係り、特に、発電プラントにおける蒸
気タービン発電設備に用いるのに好適な、蒸気タービン
中段から蒸気を抽出するようにされた蒸気タービンの制
御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に、コークス炉ガス（Ｃガス）及び
高炉ガス（Ｂガス）を燃料とする五缶のボイラ１１〜１
５で構成される蒸気タービン発電プラントの系統図を示
す。この発電プラントの各ボイラ１１〜１５では、Ｃガ
スとＢガスを混合したガスを燃焼し、その熱を利用して
水を水蒸気に変換して、蒸気タービン２２を回転させる
ための高圧蒸気を発生している。

【０００３】図において、１６は、燃焼用の空気をボイ
ラ内に送り込むための押込通風機（ＦＤＦ）、１８は、
各ボイラ１１〜１５で燃焼された後の排ガスを煙突（図
示省略）に導くための誘引通風機（ＩＤＦ）、２０は、
各ボイラ１１〜１５で発生された高圧蒸気を受け入れる
蒸気レシーバ、２４は、該蒸気レシーバ２０から供給さ
れる高圧蒸気によって回転される前記タービン２２に直
結されて駆動される発電機、２８は、前記タービン２２
でエネルギを失った蒸気を水に戻すための復水器、３０
は、該復水器２８によって生成された水から気体を除い
て、前記ボイラ１１〜１５に供給するための脱気器、３
２は、前記蒸気レシーバ２０からタービン２２に供給さ
れる蒸気の流量（タービン入口蒸気流量）を制御するた
めの蒸気加減弁、３４は、該加減弁３２の開度を制御す
るための調速機（ガバナ）、３６は、該ガバナ３４を制
御して、タービン入口蒸気流量を調節するための発電量
調節計である。

【０００４】このような蒸気タービン発電設備の制御方
法には、いろいろな方法があるが、任意の発電量を確保
したいときは、発電量調節計３６によって、タービン入
口蒸気流量を制御するためのガバナ３４の設定値を制御
し、発電量を任意の一定値に保つ発電量制御を行う。
又、任意の発電量を一定に保つ必要がなく、常に設備能
力一杯の最大の発電量で発電しておきたい場合には、ガ
バナ３４の弁開度を全開で固定し、タービン入口蒸気流
量を最大にして最大発電を行う。これらは、設備の運用
方法によって、いろいろな制御方法が考案されている。

【０００５】例えば、特開昭５３−９０５４４には、蒸
気タービン中段から蒸気を抽出するようにした抽気式タ
ービンを使用した発電プラントの出力変動を検出し、そ
の検出値と予め設定された出力設定値との比較により偏
差値を求め、この偏差値をタービンへの流入蒸気制御信
号としてガバナ３４に入力することにより、偏差値を零
にするべく加減弁３２の開閉調節によりタービン２２へ
の流入蒸気量を加減して、発電出力を一定に保持するこ
とが記載されている。

【０００６】又、特開平３−３１８８２には、最大限発
電時に最終段抽気加減弁開度を最大一定開度に制御する
ことにより、工場で使用する抽気流量の如何によらず常
に抽気圧力を一定に保った上で、その時の抽気流量に応
じて取り得る最大の発電機出力が得られるようにするこ
とが記載されている。

【０００７】又、特公昭６１−２０６８６には、抽気加
減弁制御信号及び蒸気加減弁制御信号系に設けられ、こ
れらの信号を抽気流量の変動に対してタービン出力の変
動を避けるよう決定する定数を可変とし、主蒸気流量最
大運転の場合は、蒸気加減弁制御信号系定数を零とする
と共に、この定数の減少分を抽気加減弁制御信号に加え
合せ、復水流量ミニマム運転の場合は、抽気加減弁制御
信号系定数を零にすると共に、この定数の減少分を蒸気
加減弁制御信号に加え合せ、主蒸気流量最大運転時には
抽気流量の変動は全て復水流量の変動とし、又、復水流
量ミニマム運転時には、抽気流量の変動は全て主蒸気流
量の変動とすることによって、抽気流量の変動において
も、主蒸気流量又は復水流量のいずれかのみに変動を与
え、いずれか一方は一定流量運転を可能とすることが記
載されている。

【０００８】又、特公昭６１−５３５２８には、ボイラ
発生蒸気流量あるいは抽気加減弁開度が上下限値を逸脱
しないようにして、送受電電力制御を行うことにより、
安定した送受電電力制御と、安定した工場内への蒸気量
の供給を可能とすることが記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】通常、発電量を任意の
値に保つ必要がなく、運用として最大発電を行っておき
たい場合には、ガバナの弁開度を全開で固定し、タービ
ン入口蒸気流量を最大にしておくが、このタービン入口
蒸気流量は、復水器２８の持つ処理能力で設定されてお
り、基本的に復水器２８で処理できるだけの蒸気流量を
タービン２２の中に通過させることができる。

【００１０】しかしながら、一般に復水式蒸気タービン
では、タービン効率を向上させるために、タービン中段
よりいくつかの抽気を行って、その蒸気を脱気器３０用
の蒸気や給水加熱器用蒸気として使用し、プラント全体
の効率を向上させている。このため、最後まで仕事を
し、最終的に復水器２８に水となって帰還する蒸気量は
常に一定ではなく、タービン抽気流量によって絶えず変
化することになる。タービン抽気流量は、プラント全体
の負荷条件によって変化するものであるため、その定量
的な値を計算で算出することは困難であり、通常は、プ
ラント全体の負荷の成り行きで決まる。従って、蒸気タ
ービンの運転に際しては、タービン入口蒸気流量の最大
値から、経験的に知られているタービン抽気流量の変動
量を補正した値で運転されている。このため、負荷変動
が激しいプラントでは、常に蒸気タービンの最大効率の
運転点では運転できていないという問題があった。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、蒸気タービンに、常に復水器で処理
可能な最大蒸気量を供給して、最大の運転点で運転でき
るようにすることを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸気タービン
中段から蒸気を抽出するようにされた蒸気タービンの制
御方法において、蒸気タービン中段からの抽気流量を測
定し、その値を用いてタービン入口蒸気流量制御の設定
値を補正することによって、常に蒸気タービンに供給可
能な最大蒸気量を供給するようにして、前記課題を解決
したものである。

【００１３】又、前記蒸気タービン中段の各段からの抽
気流量を測定し、その合計値を一次関数で補正して補正
値を求め、該補正値を前記タービン入口蒸気流量制御の
設定値に加算するようにしたものである。

【００１４】又、前記一次関数の補正係数を、タービン
入口蒸気流量を手動で変化させ、タービンの回転数を一
定に保ち、その時のタービン入口蒸気流量とタービン抽
気流量のデータから、一次回帰を行って求めるようにし
たものである。

【００１５】本発明は、又、蒸気タービン中段から蒸気
を抽出するようにされた蒸気タービンの制御装置におい
て、タービン入口蒸気流量を測定するタービン入口蒸気
流量計測手段と、該タービン入口蒸気流量計測手段で測
定されたタービン入口蒸気流量と、その設定値との偏差
に応じて、タービン入口蒸気流量を制御するタービン入
口蒸気流量調節手段と、蒸気タービン中段の各段からの
抽気流量を測定する抽気流量計測手段と、該抽気流量計
測手段で測定された抽気流量を加算して合計値を求める
加算手段と、該合計値を一次関数で補正して補正値を求
め、前記タービン入口蒸気流量調節手段の設定値を補正
する抽気流量補正演算手段とを備え、常に蒸気タービン
に供給可能な最大蒸気量を供給するようにして、前記課
題を解決したものである。

【００１６】本発明においては、前記問題を解決するた
めに、タービン入口蒸気流量調節手段（例えばタービン
入口蒸気流量調節器）を用いて、タービン入口蒸気流量
の値を一定に制御できるようにし、なお且つ、各段のタ
ービン抽気流量の値を計測して、その値の合計値を一次
関数が補正した補正値を、タービン入口蒸気流量調節計
の設定値に加算して補正し、蒸気タービンに、常に復水
器で処理可能な最大蒸気量を供給して、最大の運転点で
運転できるようにしたものである。

【００１７】タービン抽気流量による一次関数の補正に
際しては、流量計測方法の誤差や圧力変動による誤差
等、各種誤差要因があるため、単純な加減算で補正がで
きない。そこで、タービン入口蒸気流量を手動で変化さ
せ、タービンによって駆動される負荷、例えば発電機の
出力を一定に保ち、その時のタービン入口蒸気流量とタ
ービン抽気流量のデータから、一次回帰を行い、一次関
数の補正係数を求めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１９】図２は、本発明を適用した蒸気タービンの
制御装置の実施形態における制御系統を示す系統図であ
る。

【００２０】ボイラ（図示省略）で製造された発電用水
蒸気は、蒸気加減弁３２を経由して、蒸気タービン２２
に供給される。この蒸気タービン２２は、発電機２４を
駆動して発電を行う。蒸気タービン２２を経由したター
ビン入口蒸気は、蒸気タービン２２を駆動させる仕事を
行った後、復水器２８に帰還し、復水となって、再び発
電プラント内で循環使用される。このとき、タービン入
口蒸気流量の一部は、タービン抽気流量となって、ター
ビン中段から抽気され、脱気器用蒸気や給水加熱器用の
蒸気となって有効利用され、結果として蒸気タービン効
率を向上させている。

【００２１】しかし、このタービン抽気流量は、プラン
トの負荷によって常に変化し、一定ではない。このた
め、復水器２８に帰還する蒸気量は、タービン抽気流量
の変化に応じて変動し、復水器２８の持つ最大処理能力
を満足させ、復水器２８の処理能力に余裕が出る場合が
ある。

【００２２】そこで、本発明においては、タービン入口
蒸気流量を測定するタービン入口蒸気流量発信器４０
と、該タービン入口蒸気流量発信器４０で測定されたタ
ービン入口蒸気流量とその設定値との偏差に応じて、タ
ービン入口蒸気流量を制御するタービン入口蒸気流量調
節計４２と、蒸気タービン２２中段の各段からの抽気流
量をそれぞれ測定するための、一段抽気流量発信器５
１、二段抽気流量発信器５２及び三段抽気流量発信器５
３と、該抽気流量発信器５１〜５３で測定された抽気流
量を加算してタービン抽気流量合計値Ｘを求める加算器
５６と、該合計値Ｘを一次関数（補正係数ａ、ｂ）で補
正してタービン入口蒸気流量補正値Ｙを求め、前記ター
ビン入口蒸気流量調節計４２の設定値を補正する抽気流
量補正演算器５８とを設けている。

【００２３】前記タービン入口蒸気流量発信器４０は、
タービン入口蒸気流量を計測し、タービン入口蒸気流量
調節計４２の実測値（ＰＶ値）に入力し、設定値（ＳＶ
値）との偏差にＰＩＤ演算を行った後、その出力値でガ
バナ３４の設定値を増減し、ガバナ３４の出力で蒸気加
減弁３２の操作を行うことによって、タービン入口蒸気
流量の一定値制御を行う。

【００２４】各タービン抽気の段毎に設置された前記抽
気流量発信器５１〜５３は、タービン抽気流量の値を計
測し、その値を加算器５６で合計して、加算結果がター
ビン抽気流量合計値Ｘとして抽気流量補正演算器５８に
入力される。

【００２５】抽気流量補正演算器５８では、合計値Ｘに
対して、補正係数ａ、ｂを有する一次関数による補正を
行い、タービン入口蒸気流量補正値Ｙを出力する。この
補正値Ｙは、タービン入口蒸気流量調節計４２のＳＶ値
に加算され、設定値が補正される。これにより、タービ
ン抽気流量の変動分が補正され、蒸気タービン２２に供
給される蒸気流量は、常に復水器２８の能力一杯となる
ようにされる。

【００２６】このとき、抽気流量補正演算器５８の補正
係数ａ、ｂは、流量検出方法の誤差や圧力変動による誤
差等、各種誤差要因があるため、単純な加減算では補正
ができないので、事前に試験を行って、タービン入口蒸
気流量を手動で変化させ、タービン２２の回転数を一定
に保つことによって発電機２４の出力を一定に保ち、そ
のときのタービン入口蒸気流量とタービン抽気蒸気流量
のデータから、一次回帰を行って、求めておく。

【００２７】以上の動作により、常に蒸気タービン２２
の入口蒸気流量は、タービン抽気流量を加味した値とな
り、復水器２８の能力一杯の蒸気流量を蒸気タービン中
に通過させることが可能となり、蒸気タービンが最大の
運転点で運転できるようになる。この結果、蒸気タービ
ン発電設備は、処理可能な最大量の蒸気流量を常に供給
されていることになり、最大発電を行うことが可能にな
る。

【００２８】なお、前記実施形態においては、本発明
が、蒸気タービン発電設備に適用されていたが、本発明
の適用対象はこれに限定されず、例えば蒸気タービン２
２によって、発電機２４の代りにブロワを回転するよう
にした、送風プラントにも同様に適用できることは明ら
かである。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、常に蒸気タービンに供
給可能な最大蒸気量を供給することが可能となり、蒸気
タービンを最大の運転点で運転できるようになる。従っ
て、発電プラントの発電量や送風プラントの送風量を最
大に維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象である蒸気タービン発電プラ
ントの全体構成を示す系統図

【図２】本発明が適用された蒸気タービン発電設備の制
御系統を示す系統図

【符号の説明】

２２…蒸気タービン ２４…発電機 ２８…復水器 ３２…蒸気加減弁 ３４…ガバナ ４０…タービン入口蒸気流量発信器 ４２…タービン入口蒸気流量調節計 ５１〜５３…抽気流量発信器 ５６…加算器 ５８…抽気流量補正演算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービン中段から蒸気を抽出するよう
   にされた蒸気タービンの制御方法において、 蒸気タービン中段からの抽気流量を測定し、 その値を用いてタービン入口蒸気流量制御の設定値を補
   正することによって、 常に蒸気タービンに供給可能な最大蒸気量を供給するこ
   とを特徴とする蒸気タービンの制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記蒸気タービン中段
   の各段からの抽気流量を測定し、 その合計値を一次関数で補正して補正値を求め、 該補正値を前記タービン入口蒸気流量制御の設定値に加
   算するようにしたことを特徴とする蒸気タービンの制御
   方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記一次関数の補正係
   数を、 タービン入口蒸気流量を手動で変化させ、タービンの回
   転数を一定に保ち、その時のタービン入口蒸気流量とタ
   ービン抽気流量のデータから、一次回帰を行って求める
   ようにしたことを特徴とする蒸気タービンの制御方法。
4. 【請求項４】蒸気タービン中段から蒸気を抽出するよう
   にされた蒸気タービンの制御装置において、 タービン入口蒸気流量を測定するタービン入口蒸気流量
   計測手段と、 該タービン入口蒸気流量計測手段で測定されたタービン
   入口蒸気流量と、その設定値との偏差に応じて、タービ
   ン入口蒸気流量を制御するタービン入口蒸気流量調節手
   段と、 蒸気タービン中段の各段からの抽気流量を測定する抽気
   流量計測手段と、 該抽気流量計測手段で測定された抽気流量を加算して合
   計値を求める加算手段と、 該合計値を一次関数で補正して補正値を求め、前記ター
   ビン入口蒸気流量調節手段の設定値を補正する抽気流量
   補正演算手段とを備え、 常に蒸気タービンに供給可能な最大蒸気量を供給するこ
   とを特徴とする蒸気タービンの制御装置。