(57)【要約】【課題】  蒸気量を制御する調整バルブの弁開度制御によりタービン速度制御を行うタービン速度制御装置において、制御性を向上し、起動から昇速開始時に立ち上がりを早くすると共に、オーバシュートを抑制して速やかに目標速度へ収束させる。【解決手段】  タービン速度と指令との偏差に反比例変化するパルス間隔で所定幅のパルスを出力するＰＦＭ回路７と、該所定幅より大きいパルス幅の先行補助信号を発生させる回路７１とを備え、切換条件ロジック回路６１にて決定される、昇速開始からの所定の期間は、先行補助信号を弁開度制御信号７２ａに用い、この後ＰＦＭ信号を切換選択して弁開度制御信号７２ａに用いる。【選択図】        図１
2006002653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出されたタービン速度を指令信号に追従させるように、該タービンへの供給流体の調整弁の弁開度を制御するタービン速度制御装置において、上記タービン速度の検出信号と上記指令信号との偏差を入力信号として、予め設定されたパルス幅のパルスを上記入力信号に反比例変化するパルス間隔で出力するパルス変調回路と、上記設定されたパルス幅よりも大きいパルス幅の信号を発生させる先行補助信号発生回路と、該先行補助信号発生回路と上記パルス変調回路との出力を切換選択して上記弁開度を制御する制御信号を出力する切換回路と、該切換回路での切換条件を決定するロジック回路とを備え、上記パルス変調回路からの出力を上記制御信号に選択するに先立って、上記ロジック回路で決定される所定の期間、上記先行補助信号回路からの出力を上記制御信号に選択することを特徴とするタービン速度制御装置。
【請求項２】
上記ロジック回路で決定される所定期間は、装置の起動による上記タービンの昇速開始からの所定の期間とすることを特徴とする請求項１記載のタービン速度制御装置。
【請求項３】
上記所定期間は、上記タービン速度の検出信号が所定値以下で、かつ該検出信号と上記指令信号との偏差が所定値以上である期間とすることを特徴とする請求項２記載のタービン速度制御装置。
【請求項４】
指令信号と検出信号との偏差を入力信号として、予め設定されたパルス幅のパルスを上記入力信号に反比例変化するパルス間隔で出力するパルス変調回路を備えたパルス変調制御回路において、上記設定されたパルス幅よりも大きいパルス幅の信号を発生させる先行補助信号発生回路と、該先行補助信号発生回路と上記パルス変調回路との出力を切換選択して制御信号を出力する切換回路と、該切換回路での切換条件を決定するロジック回路とを備え、上記パルス変調回路からの出力を上記制御信号に選択するに先立って、上記ロジック回路で決定される所定の期間、上記先行補助信号回路からの出力を上記制御信号に選択することを特徴とするパルス変調制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火力発電所のボイラに給水する給水ポンプ等の制御に用いるタービン(B F P T : Boiler feed  Pump Turbine)の速度制御装置に関し、特に、タービン速度の昇速制御性向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タービン速度は、タービンに供給される蒸気量を調整する蒸気加減弁の弁開度を制御することで制御できる。従来のタービン速度制御装置について以下に説明する。
まず、目標速度設定器へ速度の目標値が設定される。実速度設定器は、目標速度設定器と実速度設定器の出力の大・小を検出する比較器の出力信号と、外部より与えられる「起動」のＯＲ条件により、目標速度設定器の出力値と同一出力値となるように動作する。その時の実速度設定器の出力変化速度はタービンの昇速率を決定する昇速率設定器より与えられる。一方タービンの実回転数は、タービン軸に取付られた速度検出器より速度検出回路へ与えられ、速度信号として速度検出回路の出力信号が送出される。この実速度信号と実速度設定器の出力信号の差が増幅器にて、比例増幅又は比例＋積分増幅され、蒸気加減弁の弁開度が制御される。この弁の入口には、ボイラより高温・高圧の蒸気が与えられ、弁の出口にはタービンが接続され、タービン軸にはタービンの負荷となる発電機等が接続される。即ち、蒸気加減弁の弁開度を制御することにより、タービン速度が制御されることになる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−１４４５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタービン速度制御装置は以上のような構成を採用しているが、ＢＦＰＴ等、蒸気加減弁の弁開度制御によるタービン速度制御の場合、蒸気加減弁の弁開度を調整するガバナモータが出力する弁制御油圧信号と蒸気加減弁の開度特性は比例しておらず、特に起動時にタービン速度を昇速する際、蒸気量の調節が昇速制御に有効となる弁開度に達するまでの立ち上がりに時間を要する。このため、タービン速度が上昇を開始するまでに、制御信号が先行して、蒸気加減弁に過剰な昇速信号を出力することとなり、タービン速度は急激に上昇して目標速度を超えてオーバシュートし、目標速度への収束およびその調整に時間を要するなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、タービン速度の制御性を向上して速やかに目標速度へ収束させることができるタービン速度制御装置を得ることを目的とする。
また、このようなタービン速度制御装置に好適なパルス変調制御回路、即ち、制御対象である変量を目標値に速やかに収束させるパルス信号を発生させることを可能にするパルス変調制御回路を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るタービン速度制御装置は、検出されたタービン速度を指令信号に追従させるように、該タービンへの供給流体の調整弁の弁開度を制御する。上記タービン速度の検出信号と上記指令信号との偏差を入力信号として、予め設定されたパルス幅のパルスを上記入力信号に反比例変化するパルス間隔で出力するパルス変調回路と、上記設定されたパルス幅よりも大きいパルス幅の信号を発生させる先行補助信号発生回路と、該先行補助信号発生回路と上記パルス変調回路との出力を切換選択して上記弁開度を制御する制御信号を出力する切換回路と、該切換回路での切換条件を決定するロジック回路とを備える。そして、上記パルス変調回路からの出力を上記制御信号に選択するに先立って、上記ロジック回路で決定される所定の期間、上記先行補助信号回路からの出力を上記制御信号に選択するものである。
【０００７】
またこの発明に係るパルス変調制御回路は、指令信号と検出信号との偏差を入力信号として、予め設定されたパルス幅のパルスを上記入力信号に反比例変化するパルス間隔で出力するパルス変調回路を備える。また、上記設定されたパルス幅よりも大きいパルス幅の信号を発生させる先行補助信号発生回路と、該先行補助信号発生回路と上記パルス変調回路との出力を切換選択して制御信号を出力する切換回路と、該切換回路での切換条件を決定するロジック回路とを備える。そして、上記パルス変調回路からの出力を上記制御信号に選択するに先立って、上記ロジック回路で決定される所定の期間、上記先行補助信号回路からの出力を上記制御信号に選択するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係るタービン速度制御装置によると、先行補助信号発生回路からの大きいパルス幅の信号をパルス変調回路出力に先立って用いることにより、弁開度特性およびタービン速度の立ち上がりを早くすると共に、パルス変調回路からの過剰なパルス信号を抑制して速やかに目標速度へ収束させることができ、タービン速度の制御性を向上できる。
【０００９】
またこの発明に係るパルス変調制御回路によると、先行補助信号発生回路からの大きいパルス幅の信号をパルス変調回路出力に先立って用いることにより、制御対象である変量の立ち上がりを早くすると共に、パルス変調回路からの過剰なパルス信号を抑制して速やかに制御対象変量を目標値へ収束させることができ、制御対象変量を良好に制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるタービン速度制御装置の構造をＢＦＰＴ制御装置について示した図である。
図１に示すように、ＢＦＰＴ制御装置は、給水タンク１３からボイラ１５ヘの給水のための給水ポンプ１４を制御するタービン１２の速度制御をするもので、タービン１２を給水ポンプ１４と同軸に配設し、アキュームレータ１１からタービン１２に供給される供給流体としての蒸気の量を調整することでタービン１２の回転数を制御する。蒸気量の調整は調整弁としての調整バルブ１０の弁開度を、バルブ調整モータ９が出力する弁制御油圧信号によるバルブ制御信号にて制御する。
【００１１】
また、タービン１２の速度制御のためのバルブ制御信号を生成する主回路構成を以下に説明する。
図に示すように、目標速度設定器１、昇速率設定器２、速度指令発生回路３、タービン軸に取付られた速度検出器４、速度検出回路５、および比較回路６を備える。また、パルス変調回路としてのパルスファンクションモジュール回路７（Pulse function Module：以後、ＰＦＭ回路７と称す）、先行補助信号発生回路７１、切換回路７２、切換条件ロジック回路６１および増幅器８を備え、バルブ調整モータ９は増幅器８からの出力信号を入力としてバルブ制御信号を出力する。
【００１２】
目標速度設定器１からの出力と昇速率設定器２からの出力とは速度指令発生回路３に入力され、速度指令発生回路３は速度指令信号として、タービン１２の回転速度指令を出力する。この回転速度指令は、目標回転速度までの昇速時には傾斜信号で、その後ほぼ目標回転速度となる。一方、タービン１２の実回転数は、タービン軸に取付られた速度検出器４より速度検出回路５へ与えられ、速度検出回路５は速度検出信号を出力する。比較回路６は、速度指令発生回路３からの回転速度指令と速度検出回路５からの速度検出信号とを入力としてその偏差６ａを出力する。
【００１３】
また、ＰＦＭ回路７は、比較回路６からの偏差６ａを入力として、予め設定されたパルス幅で該偏差６ａに応じて反比例変化するパルス間隔のパルス信号（ＰＦＭ信号）を出力する。なお、パルス信号におけるパルス幅は駆動時間を、パルス間隔は非駆動時間を制御する。先行補助信号発生回路７１は、ＰＦＭ回路７のＰＦＭ信号よりも大きなパルス幅の先行補助信号を発生する。切換条件ロジック回路６１は、目標速度設定器１からの出力をタービン１２の起動を認識する起動認識信号として入力すると共に、比較回路６からの偏差６ａと速度検出回路５からの速度検出信号とを入力として、上記起動認識信号が入力された時点から、偏差６ａが予め設定された閾値以上であり、しかも速度検出信号が予め設定された闇値以下である状態の間、成立条件信号を出力する。切換回路７２は、ＰＦＭ回路７からのＰＦＭ信号、先行補助信号発生回路７１からの先行補助信号、および切換条件ロジック回路６１からの出力を入力として、切換条件ロジック回路６１から成立条件信号が入力されている間は、先行補助信号を選択して出力し、成立条件信号の入力が終了するとＰＦＭ信号を切換選択して出力する。切換回路７２から出力される弁開度制御信号７２ａは増幅器８にて増幅されバルブ調整モータ９への制御信号に用いる。
【００１４】
このようなタービン速度制御における、調整バルブ１０の弁開度およびタービン１２の実回転数の特性を図２（ａ）に示す。なお、比較例として、先行補助信号を用いずにＰＦＭ信号のみを弁開度制御信号７２ａに用いて制御した場合の特性を図２（ｂ）に示す。
この実施の形態では、切換条件ロジック回路６１にて決定される所定の期間、即ち、タービン１２が起動して昇速開始からある程度速度が上昇して回転速度指令（図中の回転数指令）に近づくまでは、先行補助信号を弁開度制御信号７２ａに用いる。先行補助信号は、ＰＦＭ信号よりも大きなパルス幅で、例えば所定の時間連続する連続パルスを１〜数回発生するなどでも良く、弁開度特性の立ち上がりを早くし、これによりタービン速度（実回転数）の立ち上がりを早くする。
この後、切換回路７２によりＰＦＭ信号を切換選択して弁開度制御信号７２ａに用いる。即ち、タービン速度と回転速度指令との偏差が比較的小さくなってから、該偏差に応じて反比例変化するパルス間隔で出力されるＰＦＭ信号を弁開度制御信号７２ａに用いる。このため、弁開度制御信号７２ａとなるＰＦＭ信号が過剰に出力されることが抑制され、目標速度（目標回転数）を超えるオーバシュートを抑制し速やかに目標速度へ収束させることができる。
【００１５】
これに対し、先行補助信号を用いずにＰＦＭ信号のみを弁開度制御信号７２ａに用いた比較例では、図２（ｂ）に示すように、昇速の初期の段階では、タービン速度と回転速度指令との偏差が大きいことによりＰＦＭ信号が過剰に出力される。ＰＦＭ信号はパルス幅が所定値以上とならないため、弁開度およびタービン速度の立ち上がりが遅いという特性の改善には不十分であり、しかも、過剰に出力されたＰＦＭ信号により、目標回転数を超えるオーバシュートが大きくなって目標速度への収束に時間を要する。
【００１６】
以上のように、この実施の形態では、先行補助信号発生回路７１からの大きいパルス幅の信号をＰＦＭ信号に先立って弁開度制御信号７２ａに用いることにより、弁開度特性およびタービン速度の立ち上がりを早くすると共にオーバシュートを抑制して速やかに目標速度へ収束させることができ、タービン速度の制御性を向上できる。
【００１７】
なお、上記実施の形態で用いたＰＦＭ回路７、先行補助信号発生回路７１、切換回路７２および切換条件ロジック回路６１は、図３で示すように、ＰＦＭ制御回路７０として一体で構成しても良い。
また、ＰＦＭ信号のみを弁開度制御信号７２ａに用いた既存のタービン速度制御装置の制御性改善には、先行補助信号発生回路７１、切換回路７２および切換条件ロジック回路６１を追加し、新規なタービン速度制御装置には一体型の上記ＰＦＭ制御回路７０を用いても良い。
【００１８】
また、このようなＰＦＭ回路７、先行補助信号発生回路７１、切換回路７２および切換条件ロジック回路６１で構成されるＰＦＭ制御回路は、上記実施の形態では、ＢＦＰＴ制御装置に用いたが、他の装置の速度制御あるいは、速度以外の変量を制御するものでも良く、先行補助信号発生回路からの大きいパルス幅の信号をＰＦＭ信号に先立って用いることにより、制御対象である変量の立ち上がりを早くすると共にオーバシュートを抑制して、速やかに目標速度へ収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１によるタービン速度制御装置の構造を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるタービン速度制御装置の制御特性の説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の別例によるタービン速度制御装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
３  速度指令発生回路、４  速度検出器、５  速度検出回路、６  比較回路、
６ａ  偏差、７  パルス変調回路としてのＰＦＭ回路、９  バルブ調整モータ、
１０  調整弁としての調整バルブ、１２  タービン、６１  切換条件ロジック回路、
７１  先行補助信号発生回路、７２  切換回路、７１ａ  弁開度制御信号。
【図１】
2006002653.tif 000003
【図２】
2006002653.tif 000004
【図３】
2006002653.tif 000005