JP2965658B2

JP2965658B2 - タービン制御方法

Info

Publication number: JP2965658B2
Application number: JP2281831A
Authority: JP
Inventors: 立夫 ▲高▼橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH04159401A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は蒸気タービンを有する発電プラントのタービ
ン制御方法に関するものである。

（従来の技術）一般に、蒸気タービンの制御方法は、蒸気タービンに
流入する蒸気量を蒸気加減弁（以下CVと略称する）の開
度を調整して行われる。

第７図は従来のタービン制御装置の構成図である。通
常運転中において、運転員がタービン制御のために設定
する設定器としては、負荷制限設定器１とガバナ設定器
２とがある。

ガバナ設定器２には、タービンの出力基準値が設定さ
れ、タービンの回転数が一定となるような運転が行われ
る。すなわち、基準速度設定器９で設定した基準速度設
定値S₁と実際のタービン速度S₂とを加算器10で加算して
速度偏差信号S₃を得る。この速度偏差信号S₃は速度制御
係数器11に入力され、速度偏差に対するCV開度の開／閉
割合を設定して速度制御信号S₄を出力する。そして、ガ
バナ設定器２に設定されたガバナ設定値P₂と速度制御信
号S₄とを調算器３で加算して加速制御信号P₃を得る。

この調速制御信号P₃と負荷制限設定器１に設定された
負荷制限設定値P₁とは、低値選択器４に入力され、両者
のうちの低い方の信号が選択される。この選択信号P₈が
CV開度を調節するためのCV開度指令信号となる。

したがって、ガバナ設定器２に設定された出力基準値
（負荷基準値）による負荷運転は、負荷制限設定値P₁を
調速制御信号P₃よりも高い値に設定することにより行わ
れる。一方、負荷制限設定器１に設定された負荷制限運
転では、調速制御信号P₃を負荷制限設定値P₁よりも高く
なるようにガバナ設定値P₂を設定して行われる。

以上の如く、ガバナ設定器２により負荷運転ではター
ビン出力をガバナ設定値P₂の値に一定にしつつ、タービ
ンの速度をも一定にしようとする制御を行うが、負荷制
限値設定器１による負荷制限運転では、タービン速度の
一定制御を行わず、タービン出力の一定運転となる。し
たがって、蒸気流量の一定制御となる。

タービン出力一定運転においては、ガバナ設定値P₂を
負荷制限設定値P₁よりも高くなるように設定するが、あ
まり高い値に設定しておくと、負荷遮断のように発電機
が電力系統から切離されたような大きな負荷喪失で、タ
ービン速度が大きく上昇したときにCV閉制御が遅れて過
速度量が大きくなってしまう。このため、一般にはガバ
ナ設定値P₂を負荷制限設定値P₁よりもわずかに高い値に
なるようにし、負荷制限設定値P₁の変化に対して自動的
に追従するようにしている。

この自動追従は、負荷制限設定値P₁とガバナ設定値P₂
とを加算器５に入力して実追従幅信号P₄を出力する。

そして、追従幅設定器６で設定した追従幅設定値P₅と
実追従幅値P₄とを加算器７で偏差をとって信号制限器８
に入力し、その出力P₇を積分機能を有するガバナ設定器
２に入力する。なお、この信号制限器８はガバナ設定器
２の積分速度の変化率を制限するものである。

第８図にこの自動追従の動作を示す。時刻t₀から時刻
t₄までは負荷制限設定値P₁の変化に伴ってガバナ設定値
P₂が追従幅設定値P₅の幅を持って自動追従していること
を示しており、このときはタービン速度S₂が基準値一定
であるので、調速制御信号P₃はガバナ設定値P₂に等しく
なっている。また、CV開度指令信号P₈は負荷制限設定値
P₁と調速制御信号P₃の低値選択であるので、時刻t₀から
時刻t₄間では、負荷制限設定値P₁の値が出力されてい
る。そして、いま時刻t₅でタービン速度S₂が急増したと
すると、速度制御信号S₄が急減して、調速制御信号P₃が
負荷制限設定値P₁よりも小さな値となってCV開度指令信
号P₈が急減し、CV開度の絞り込みが行われる。またこの
状態で時刻t₆から時刻t₇間で負荷制限設定値P₁が変化す
ると、ガバナ設定値P₂も自動追従して変化するので、調
速制御信号P₃及びCV開度指令信号P₈も同様に変化する。
そして、時刻t₈でタービン速度S₂が急激に基準値に戻る
と、調速制御信号P₃がそのときのガバナ設定値P₂の値ま
で、急増する。

このため、CV開度指令信号P₈はそのときの負荷制限設
定値P₁の値まで急増となってCVが急開する動きとなる。

（発明が解決しようとする課題）このように、ガバナ運転における負荷制限設定器の自
動追従は調速制御信号を含んだ信号で自動追従させてい
るので、負荷制限設定のCV閉方向の追従変化率を速くし
ておけば周波数増加によるCV閉に負荷制限設定器が追従
して閉まり、周波数回復時のCV開方向変化率を制限でき
る。

しかし、負荷制限運転におけるカバナ設定器の自動追
従では、調速制御信号を含まない信号で自動追従させて
いるので、調速制御信号が変化したときのCV開度制限が
できず、上述のようにタービン速度が急変したときには
CV開度が急変するので、CVへの蒸気量が急変する。特に
弁が急開する方向では弁及びタービン本体に熱疲労を生
じ寿命が消費するので、弁やタービン本体にとっても好
ましくない。

また、蒸気発生源側にとっても急激に蒸気の供給変動
を生ずることになるので、蒸気発生源側の制御が不安定
になる問題がある。

本発明の目的は、タービン速度が急減し蒸気加減弁が
急開するような場合に、その急開を防止し、許容される
変化幅および変化率によって蒸気加減弁を開制御するこ
とによってタービン及び弁の熱疲労を防止するとともに
蒸気発生器側の制御不安定を防止することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本願発明のタービン制御装置は、蒸気タービンの出力
基準値を設定するガバナ設定器からのガバナ設定信号に
蒸気タービンの速度制御信号を加算した調速制御信号
と、蒸気タービンの出力上限値を設定する負荷制限器か
らの負荷制限設定信号とを低値選択器に加え、低い方の
信号を選択して蒸気加減弁の操作信号とするタービン制
御装置において、ガバナ設定器からのガバナ設定信号と
負荷制限器からの負荷制限設定信号との差分を設定する
追従幅設定信号を前記調速制御信号に加算するための加
算器と、この加算器からの加算信号の変化率を制限する
変化率制限器を設け、この変化率制限器からの変化率制
限信号を前記低値選択器に加えることにより、前記負荷
制限設定値、調速制御信号、変化率制限信号の３つの信
号のうち最も低い信号を選択して前記蒸気加減弁の操作
信号とすることを特徴とするものである。

この場合、加算器を変化率制限器の後に設けて追従幅
設定信号を変化率制限器の出力に加算して前記低値選択
器に加えるようにしてもよい。

また、本願発明のタービン制御装置は、蒸気タービン
の出力基準値を設定するガバナ設定器からのガバナ設定
信号に蒸気タービンの速度制御信号を加算した調速制御
信号と、蒸気タービンの出力上限値を設定する負荷制限
器からの負荷制限設定信号とを低値選択器に加え、低い
方の信号を選択して蒸気加減弁の操作信号とするタービ
ン制御装置において、ガバナ設定器からのガバナ設定信
号と負荷制限器からの負荷制限設定信号との差分を設定
する追従幅設定信号を前記低値選択器の出力信号に加算
するための加算器と、この加算器からの加算信号の変化
率を制限する変化率制限器と、この変化率制限器の出力
信号と前記低値選択器の出力信号とを入力して両者のう
ちの低い信号を選択して出力する第２の低値選択器とを
設け、この第２の低値選択器の出力信号を前記蒸気加減
弁の操作信号とする構成もとり得る。

そして、この場合も、加算器を変化率制限器の後に設
けて追従幅設定信号を低値選択器の出力に加算して前記
第２の低値選択器に加えるようにしてもよい。

（作用）これにより、ガバナ設定器の出力値と負荷制限器の出
力値とのうち小さい方として選択された操作信号が、蒸
気加減弁の開方向操作信号であるときは、その操作信号
の変化が制限され、その制限された制限操作信号が蒸気
加減弁の駆動制御信号として加えられる。これにより蒸
気加減弁はその変化率制限値よりも大きい変化率で動作
することはないので、蒸気加減弁開度が急増することは
ない。

（実施例）第１図に本発明による一実施例を示す。なお、第７図
に示したものと同一のものは同一信号を付し、説明は省
略する。

図中の一点鎖線の枠内が本発明によるものである。

追従幅設定値P₅と調速制御信号P₃とは加算器12で加算
され信号P₉となる。この信号P₉は信号変化率制限器13に
入力される。

この信号変化率制限器13は、信号の増加方向すなわち
CV開方向の変化率のみを制限するもので、その設定はCV
本体から要求される弁開度の変化率（開速度）、あるい
は蒸気発生器側の制御から要求される蒸気流量の変化率
に対応した開速度に設定される。そして、設定された変
化率よりも速い信号のみを制限し、設定された変化率よ
りも遅い変化率の入力信号のときは、そのままその入力
信号を通すようにしている。また、信号減方向について
は、変化率の制限をせず、入力信号をそのまま通すよう
に動作する。

信号変化率制限器13の出力信号P₁₀、負荷制限設定値P
₁および調速制御信号P₃は、低値選択器14に入力され、
これら３つの信号のうちもっとも低い信号を選択して出
力する。この出力信号P₈がCV開度指令信号としてCV開度
を調節する信号に使われる。

第２図に第１図に示した一実施例における、各部の信
号変化を示す。時刻t₀から時刻t₄間はタービン速度S₂が
基準値一定である状態を示す。この間は、負荷制限設定
値P₁の変化に追従してガバナ設定値P₂と調速制御信号P₃
とがバイアス値として追従幅設定値P₅の設定幅で追従し
ている。

又、信号変化率制限器13の出力信号P₁₀は調速制御信
号P₃に追従幅設定値P₅を加えた分だけ高い値で追従して
いる。そしてCV開度指令信号P₈は負荷制限設定値P₁がも
っとも低い値になっているので、この信号が出力されて
いる。

次に、時刻t₅でタービン速度S₂が急増すると、速度制
御信号S₄が急減する。これにより調速制御信号P₃が急減
して、CV開度指令信号P₈はとして、調速制御信号が出力
されてCVが閉方向に制御される。

また、このときの信号変化率制限器13の出力信号P₁₀
は調速制御信号P₃よりも追従幅設定値P₅（バイアス値）
分だけ高い値で追従している。

そして、時刻t₈でタービン速度S₂が基準値へ急激に戻
ったとすると、調速制御信号P₃はガバナ設定値P₂の値へ
急開する。

しかし、信号変化率制限器13の出力信号P₁₀は制限さ
れた変化率で増加方向へ変化する。この結果、CV開度指
令信号P₈は時刻t₈のときに追従幅設定値P₅の値だけ急増
するものの、その後は一定の変化率で変化する。

そして、時刻t₉となり、それ以降では、信号変化率制
限器13の出力信号P₁₀が負荷制限設定値P₁よりも高くな
るので、CV開度指令信号P₈は負荷制限設定値で一定とな
る。そして時刻t₁₀以降では信号変化率制限器13の出力
信号P₁₀は調速制御信号P₃よりも追従幅設定値P₅分だけ
高い値で一定となる。

以上述べたように、調速制御信号が急増しても、CV開
度指令信号は追従幅設定値分のバイアス値だけは急開す
るが、その後は一定の変化率で変化し、CVの大きな急開
を給紙することができる。又、タービン速度が増加中に
負荷制限設定値を変化したときには、ガバナ設定値も同
じく変化して、CV開度指令信号を変化させることが可能
であり、付加された信号変化率制限器13が負荷制限設定
値の設定変更を阻害したりすることはない。

次に、第３図に他の実施例を示す。また第４図はその
実施例の動作説明図である。この実施例の場合も図中の
一点鎖線枠内が本発明によるものである。

すなわち、CV開度指令信号P₈と追従幅設定値P₅とを加
算器15で加算し、この出力P₁₁を信号変化率制限器13に
入力して、増加方向の信号の変化率を制限した出力信号
P₁₂を得る。そして、低値選択器16にCV開度指令用信号P
₈と信号変化率制限信号P₁₂とを入力して、両者のうちの
低い方の信号を選択した出力信号P₁₃をCV開度指令信号
として出力するものである。

第１図の実施例と異なるのは、定常時において、第１
図の場合は信号変化率制限器13の出力信号が調速制御信
号P₃よりも追従幅設定値P₅分だけ高い値に追従していた
のに対して、この第３図の実施例の場合は、信号変化率
制限器13の出力信号が調速制御信号P₃と負荷制限設定値
P₁のうちの低い方の信号よりも追従幅設定値P₅分だけ高
い値に追従している点である。

以上のように、定常時の信号変化率制限の追従に差は
あるが、これがCV開度制御に影響するものではないし、
又、タービン速度が急変したときのCV開度指令信号の急
開を防止する制御に差があるものではなく、全く同等の
機能を有している。

次に、第５図および第６図は、さらに別の他の実施例
を示すもので、第５図の実施例は第１図の実施例に対す
るもので、この第５図の実施例では、追従幅設定値P₅の
加算を信号変化率制限器13の出力側に設けたものであ
り、CV開度指令信号の急開防止には全く同等の機能を有
している。

また第６図の実施例は第３図の実施例に対するもの
で、追従幅設定値P₅の加算を信号変化率制限器の出力側
に設けたものであり、CV開度指令信号の急開防止には全
く同等の機能を有している。

ここで、以上述べたいずれの実施例においても、信号
変化率制限器13の入力側又は出力側で加算するバイアス
値である追従幅設定信号を、ガバナ設定器２の自動追従
用の設定信号と共用することで表現しているが、この設
定は共用ではなく個別の設定であっても同等の機能を有
する。

また、いずれの実施例においても、ガバナ設定器の自
動追従用として説明したが、ガバナ設定値を負荷制限設
定値よりも低い設定してタービン運転を行うガバナ設定
運転状態におけるCV開度の変化率制限についても同等の
機能を有する。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、CV開度が急開す
るような状況が発生した場合に、タービン本体側から許
容される変化率又は蒸気発生源の制御から許容される変
化率を越えない範囲で、CV開度の変化率を制限すること
ができるので、タービン及び弁の熱疲労の防止と蒸気発
生源側の制御を安定に保つことができる。

また、CV開度の変化率制限はガバナ設定運転と負荷制
限設定運転のいずれの運動のモードでも有効であること
は言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御ブロック図、第２
図はその動作を示す動作説明図、第３図は本発明の他の
一実施例を示す制御ブロック図、第４図はその動作を示
す動作説明図、第５図はおよび第６図はさらに別の一実
施例を示す制御ブロック図、第７図は従来例の制御ブロ
ック図、第８図はその動作説明図である。１……負荷制限設定器、２……ガバナ設定器、3,5,7,1
0,12,15……加算器、4,14,16……低値選択器、６……追
従幅設定器、８……信号制限器、９……基準速度設定
器、11……速度制御係数器、13……信号変化率制限器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気タービンの出力基準値を設定するガバ
ナ設定器からのガバナ設定信号に蒸気タービンの速度制
御信号を加算した調速制御信号と、蒸気タービンの出力
上限値を設定する負荷制限器からの負荷制限設定信号と
を低値選択器に加え、低い方の信号を選択して蒸気加減
弁の操作信号とするタービン制御装置において、ガバナ設定器からのガバナ設定信号と負荷制限器からの
負荷制限設定信号との差分を設定する追従幅設定信号を
前記調速制御信号に加算するための加算器と、この加算
器からの加算信号の変化率を制限する変化率制限器とを
設け、この変化率制限器からの変化率制限信号を前記低
値選択器に加えることにより、前記負荷制限設定値、調
速制御信号、変化率制限信号の３つの信号のうち最も低
い信号を選択して前記蒸気加減弁の操作信号とすること
を特徴とするタービン制御装置。
【請求項２】蒸気タービンの出力基準値を設定するガバ
ナ設定器からのガバナ設定信号に蒸気タービンの速度制
御信号を加算した調速制御信号と、蒸気タービンの出力
上限値を設定する負荷制限器からの負荷制限設定信号と
を低値選択器に加え、低い方の信号を選択して蒸気加減
弁の操作信号とするタービン制御装置において、前記調速制御信号の変化率を制限する変化率制限器と、
ガバナ設定器からのガバナ設定信号と負荷制限器からの
負荷制限設定信号との差分を設定する追従幅設定信号を
前記変化率制限器からの出力信号に加算するための加算
器とを設け、この加算器からの加算信号を前記低値選択
器に加えることにより、前記負荷制限設定値、調速制御
信号、加算信号の３つの信号のうち最も低い信号を選択
して前記蒸気加減弁の操作信号とすることを特徴とする
タービン制御装置。
【請求項３】蒸気タービンの出力基準値を設定するガバ
ナ設定器からのガバナ設定信号に蒸気タービンの速度制
御信号を加算した調速制御信号と、蒸気タービンの出力
上限値を設定する負荷制限器からの負荷制限設定信号と
を低値選択器に加え、低い方の信号を選択して蒸気加減
弁の操作信号とするタービン制御装置において、ガバナ設定器からのガバナ設定信号と負荷制限器からの
負荷制限設定信号との差分を設定する追従幅設定信号を
前記低値選択器の出力信号に加算するための加算器と、
この加算器からの加算信号の変化率を制限する変化率制
限器と、この変化率制限器の出力信号と前記低値選択器
の出力信号とを入力して両者のうちの低い信号を選択し
て出力する第２の低値選択器とを設け、この第２の低値
選択器の出力信号を前記蒸気加減弁の操作信号とするこ
とを特徴とするタービン制御装置。
【請求項４】蒸気タービンの出力基準値を設定するガバ
ナ設定器からのガバナ設定信号に蒸気タービンの速度制
御信号を加算した調速制御信号と、蒸気タービンの出力
上限値を設定する負荷制限器からの負荷制限設定信号と
を低値選択器に加え、低い方の信号を選択して蒸気加減
弁の操作信号とするタービン制御装置において、前記低値選択器の出力信号の変化率を制限する変化率制
限器と、前記ガバナ設定器からのガバナ設定信号と負荷
制限器からの負荷制限設定信号との差分を設定する追従
幅設定信号を前記変化率制限器からの出力に加算するた
めの加算器と、この加算器からの加算信号と前記低値選
択器からの出力信号とを入力して両者のうちの低い方の
信号を選択して出力する第２の低値選択器を有し、この
第２の低値選択器の出力信号を前記蒸気加減弁の操作信
号とすることを特徴とするタービン制御装置。