(57)【要約】【課題】インターセプト弁の弁体振動の抑制と応答性のよいタービン出力制御を両立することができる蒸気タービンの調速制御装置を提供する。【解決手段】系統グリッド２１の系統周波数ｆおよびＣＶ調定率に応じて加減弁６の開度を算出する加減弁開度算出部と、系統周波数ｆおよびＩＣＶ調定率に応じてインターセプト弁７の開度を算出するインターセプト弁開度算出部と、インターセプト弁７の開度が減じられてからの経過時間を計時するタイマー４６と、経過時間が設定時間未満である場合、算出された開度に従いインターセプト弁７を制御し、経過時間が設定時間に到達した場合、インターセプト弁７を全開に制御する制御部とを備えた。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のタービンへ供給される主蒸気を調節する加減弁と、前記第１のタービンから排出され前記第１のタービンより低圧の第２のタービンへ導かれる蒸気を調節するインターセプト弁と、前記第１および第２のタービンにより駆動され発電し電力を電力系統に供給する発電機を備えた蒸気タービンの調速制御装置において、
前記電力系統の系統周波数および加減弁調定率に応じて加減弁の開度を算出する加減弁開度算出部と、
前記系統周波数およびインターセプト弁調定率に応じてインターセプト弁の開度を算出するインターセプト弁開度算出部と、
前記インターセプト弁の開度が減じられてからの経過時間を計時するタイマーと、
前記経過時間が前記設定時間未満である場合、前記インターセプト弁開度算出部により算出された開度に従い前記インターセプト弁を制御し、前記経過時間が設定時間に到達した場合、前記インターセプト弁を全開に制御する制御部とを備えたことを特徴とする蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項２】
前記設定時間は、前記加減弁を通過した前記主蒸気が前記インターセプト弁を通過するまでの時間より長い時間である請求項１記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項３】
過去の前記系統周波数を記憶する記憶部と、
記憶された前記過去の系統周波数のうち最大値を選択する最大値選択部と、をさらに備え、
前記タイマーは、新たに取得された系統周波数が前記過去の系統周波数の最大値より大きい場合、前記経過時間をリセットする請求項１または２記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記加減弁を通過した前記主蒸気が前記インターセプト弁を通過するまでの時間に相当する期間の前記系統周波数を記憶する請求項３記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記系統周波数が所定値以下の場合、前記インターセプト弁を全開に保持する請求項１〜４のいずれか一項記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項６】
前記インターセプト弁開度算出部は、前記加減弁調定率より変化率が大きい前記インターセプト弁調定率に応じて前記インターセプト弁の開度を算出する請求項１〜５のいずれか一項記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項７】
前記蒸気タービンは、前記高圧タービン内で仕事をした蒸気を再加熱し再熱蒸気を生成する再熱器を備え、
前記制御部は、前記再熱蒸気の圧力に応じて前記インターセプト弁の開度を制御する請求項１〜６のいずれか一項記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記再熱蒸気の圧力が第１の値より大きいことを検出した場合、前記インターセプト弁の開度を、前記再熱蒸気の圧力が前記第１の値より大きいことを検出した際の前記インターセプト弁の開度以上に保持する請求項７記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記再熱蒸気の圧力が前記第１の値より大きい第２の値より大きいことを検出した場合、前記インターセプト弁を全開に制御する請求項８記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項１０】
前記調速制御装置は、所定のサンプリング周期毎にプログラムが実行されるディジタル演算制御装置に内蔵され、
前記記憶部は、前記サンプリング周期の整数倍時間の過去におけるデータ量の値を記憶して出力するサンプリング遅延器である請求項３記載の蒸気タービンの調速制御装置。
【請求項１１】
第１のタービンへ供給される主蒸気を調節する加減弁と、前記第１のタービンから排出され前記第１のタービンより低圧の第２のタービンへ導かれる蒸気を調節するインターセプト弁と、前記第１および第２のタービンにより駆動され発電し電力を電力系統に供給する発電機を備えた蒸気タービンの調速制御方法において、
前記電力系統の系統周波数および加減弁調定率に応じて加減弁の開度を算出する加減弁開度算出ステップと、
前記系統周波数およびインターセプト弁調定率に応じてインターセプト弁の開度を算出するインターセプト弁開度算出ステップと、
前記インターセプト弁の開度が減じられてからの経過時間を計時する計時ステップと、
前記経過時間が前記設定時間未満である場合、前記インターセプト弁開度算出ステップで算出された開度に従い前記インターセプト弁を制御し、前記経過時間が設定時間に到達した場合、前記インターセプト弁を全開に制御する制御ステップとを備えたことを特徴とする蒸気タービンの調速制御方法。
【請求項１２】
第１のタービンおよび前記第１のタービンより低圧の第２のタービンと、
前記第１のタービンへ供給される主蒸気を調節する加減弁と、
前記第１のタービンから排出され前記第２のタービンへ導かれる蒸気を調節するインターセプト弁と、
前記第１および第２のタービンにより駆動され発電し電力を電力系統に供給する発電機と、
前記蒸気タービンの調速制御を行う調速制御装置とを備え、
前記調速制御装置は、
前記電力系統の系統周波数および加減弁調定率に応じて加減弁の開度を算出する加減弁開度算出部と、
前記系統周波数およびインターセプト弁調定率に応じてインターセプト弁の開度を算出するインターセプト弁開度算出部と、
前記インターセプト弁の開度が減じられてからの経過時間を計時するタイマーと、
前記経過時間が前記設定時間未満である場合、前記インターセプト弁開度算出部により算出された開度に従い前記インターセプト弁を制御し、前記経過時間が設定時間に到達した場合、前記インターセプト弁を全開に制御する制御部とを備えたことを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンの調速制御装置、その制御方法、および蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラントおよび原子力発電プラントをはじめとする発電プラントは、蒸気タービンを備え、この蒸気タービンを利用して発電機で発電する。発電機は、蒸気タービンにより駆動されることで電力を発生させる。電力は、発電機遮断器を介して系統グリッドに供給される。
【０００３】
例えば火力発電プラントの蒸気タービンは、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを有する。ボイラから発生した主蒸気は、加減弁（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ、ＣＶ）により調節されて高圧タービンを駆動する。主蒸気は、高圧タービン内で仕事をした後、温度、圧力が低下して排気される。主蒸気は、コールドリヒート管を経由してボイラ内の再熱器に導かれる。
【０００４】
蒸気は、再熱器により再び加熱されて再熱蒸気となる。再熱蒸気は、ホットリヒート管を経由してインターセプト弁（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  Ｖａｌｖｅ、ＩＣＶ）に導かれ、中圧タービンを駆動する。再熱蒸気は中圧タービン内で仕事をした後、温度、圧力が低下して中圧排気蒸気となり排気される。中圧排気蒸気は、クロスオーバ管を経由して低圧タービンに導かれる。
【０００５】
発電機は、電力系統に同期して回転する。これにより、電力系統の周波数（以下、「系統周波数」という。）とタービン回転数とは一致する。系統周波数が定格値（一般には５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）より上昇する状況は、電力系統の負荷に対して発電量が過剰な状態である。これに対し、系統周波数が定格値より低下する状況は、発電量が不足している状態である。
【０００６】
このような蒸気タービンは、蒸気タービンを制御する制御装置を備える。この制御装置は、ガバナーフリー運転を行うことにより、タービン出力（発電量）を調整する。ガバナーフリー運転は、電力系統の系統周波数が定格値より上昇したとき、加減弁の開度を減じるよう制御する。逆に、系統周波数が定格値より降下したとき、加減弁の開度を増加させるよう制御する。このように、加減弁は、常に中間開度の状態でタービン出力を調整する。
【０００７】
一方、制御装置は、通常範囲で系統周波数が上昇してもインターセプト弁を全開（１００％）に保持する。制御装置は、加減弁が全閉した後に、インターセプト弁を全開から開度を減じる（中間開度にする）。
【０００８】
従来、効果的なガバナーフリー運転を提供する発明が提案されている。例えば、加減弁（ＣＶ）が開弁状態でも、系統周波数に応じてインターセプト弁を中間開度に減じる調速制御が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３３６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
加減弁は、ガバナーフリー運転下での中間開度を継続しても支障はない。しかし、インターセプト弁を中間開度に制御し中間開度が長時間に及んだ場合、弁体振動の抑制という新たな課題を生じる可能性がある。
【００１１】
これは、加減弁とインターセプト弁との構造の違いに起因するものである。インターセプト弁は、ＲＳＶ弁（Ｒｅｈｅａｔ  Ｓｔｏｐ  Ｖａｌｖｅ）との組み合わせ弁であるため、長時間に渡り中間開度を保持すると、弁体の固有振動が生じる。この結果、インターセプト弁は、破損または著しい寿命消費を招いてしまう。
【００１２】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、インターセプト弁の弁体振動の抑制と応答性のよいタービン出力制御を両立することができる蒸気タービンの調速制御装置、その制御方法、および蒸気タービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施形態の蒸気タービンの調速制御装置は、上述した課題を解決するために、第１のタービンへ供給される主蒸気を調節する加減弁と、前記第１のタービンから排出され前記第１のタービンより低圧の第２のタービンへ導かれる蒸気を調節するインターセプト弁と、前記第１および第２のタービンにより駆動され発電し電力を電力系統に供給する発電機を備えた蒸気タービンの調速制御装置において、前記電力系統の系統周波数および加減弁調定率に応じて加減弁の開度を算出する加減弁開度算出部と、前記系統周波数およびインターセプト弁調定率に応じてインターセプト弁の開度を算出するインターセプト弁開度算出部と、前記インターセプト弁の開度が減じられてからの経過時間を計時するタイマーと、前記経過時間が前記設定時間未満である場合、前記インターセプト弁開度算出部により算出された開度に従い前記インターセプト弁を制御し、前記経過時間が設定時間に到達した場合、前記インターセプト弁を全開に制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における蒸気タービンを備える火力発電プラントを示す構成図。
【図２】ガバナーフリー運転を説明するための参考例としての調速制御装置の回路構成図。
【図３】図２の調速制御装置により制御される加減弁およびインターセプト弁の開度特性グラフ。
【図４】図２の調速制御装置の制御および制御に伴う蒸気タービンの挙動を示すタイムチャート。
【図５】第１実施形態における蒸気タービンの調速制御装置の回路構成図。
【図６】第１実施形態における調速制御装置により制御される加減弁およびインターセプト弁の開度特性グラフ。
【図７】第１実施形態における調速制御装置の制御および制御に伴う蒸気タービンの挙動を示す第１のタイムチャート。
【図８】図７のタイムチャートに対する比較例としてのタイムチャート。
【図９】第１実施形態における調速制御装置の制御および制御に伴う蒸気タービンの挙動を示す第２のタイムチャート。
【図１０】第２実施形態における蒸気タービンの調速制御装置の回路構成図。
【図１１】第２実施形態における調速制御装置により制御される加減弁およびインターセプト弁の開度特性グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各実施形態における蒸気タービンの調速制御装置、その制御方法および蒸気タービンは、火力発電プラント、原子力発電プラントなどの蒸気タービンを備える各種発電プラントに適用することができる。各実施形態においては、本発明を火力発電プラントの蒸気タービンに適用した例を説明する。
【００１６】
［第１実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの調速制御装置、その制御方法、および蒸気タービンの第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、第１実施形態における蒸気タービンを備える火力発電プラントを示す構成図である。
【００１８】
発電プラント１は、蒸気タービン２、ボイラ３、発電機４、復水器５、加減弁６およびインターセプト弁７を主に備える。
【００１９】
蒸気タービン２は、高圧タービン１０、中圧タービン１１、および低圧タービン１２を有する。第１実施形態においては、高圧タービン１０は第１のタービンであり、中圧タービン１１は第１のタービンより低圧の第２のタービンである。
【００２０】
ボイラ３は、過熱器１３および再熱器１４を有する。過熱器１３は、高温、高圧の蒸気である主蒸気ｙを発生させる。過熱器１３と高圧タービン１０とは、主蒸気配管１５で接続され、主蒸気ｙは、高圧タービン１０に供給される。主蒸気配管１５は、主蒸気ｙを調節する加減弁６（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ、ＣＶ）を有する。
【００２１】
再熱器１４は、高圧タービン１０とコールドリヒート管１６で接続され、中圧タービン１１とホットリヒート管１７で接続される。再熱器１４は、高圧タービン１０内で仕事をして温度、圧力が低下した蒸気（主蒸気ｙ）を再加熱する。再熱器１４は、再加熱した再熱蒸気ｚを中圧タービン１１へ供給する。ホットリヒート管１７は、再熱蒸気ｚを調節する再熱止め弁１８（Ｒｅｈｅａｔ  Ｓｔｏｐ  Ｖａｌｖｅ、ＲＳＶ）およびインターセプト弁７（Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  Ｖａｌｖｅ、ＩＣＶ）を有する。
【００２２】
クロスオーバ管１９は、中圧タービン１１と低圧タービン１２とを接続し、中圧タービン１１で仕事をして温度、圧力が低下した中圧排気蒸気を低圧タービン１２へ導く。
【００２３】
発電機４は、蒸気タービン２より駆動されることで電力を発生させる。発電機４は、発電機遮断器２０を介して電力を系統グリッド（電力系統）２１に供給する。発電機４は、系統グリッド２１に同期して回転する。これにより、系統グリッド２１の周波数（以下、「系統周波数」という。）とタービン回転数は一致する。
【００２４】
復水器５は、低圧タービン１２の排気蒸気を海水で冷却する。復水器５は、冷却し凝結した復水（ホットウェル）２２を復水ポンプ２３やボイラ給水ポンプ２４を介してボイラ３に供給する。また、主蒸気配管１５と復水器５とはバイパス配管２５で接続される。復水器５は、タービンバイパス弁２６を介して排出されたバイパス蒸気ｘを冷却する。
【００２５】
次に、図１の蒸気タービン２に設けられる一般的な調速制御装置について説明する。図２は、ガバナーフリー運転を説明するための参考例としての調速制御装置３０の回路構成図である。
【００２６】
調速制御装置３０は、蒸気タービン２の速度を制御する装置であり、タービン回転数（系統周波数）が基準定格値（一般には５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に対して偏差を持った場合、この偏差に比例して加減弁６とインターセプト弁７との開閉を制御する。
【００２７】
系統周波数ｆが基準定格値より上昇する場合、発電量は系統グリッド２１の負荷に対して過剰である。逆に、系統周波数ｆが基準定格値より低下する場合、発電量は負荷に対して不足している。調速制御装置３０は、このような事象に着目し、ガバナーフリー運転と呼ばれる制御を行うことによりタービン出力（発電量）を調整する。具体的には、調速制御装置３０は、系統周波数ｆが基準定格値より上昇した場合、加減弁６の開度を減じる。また、調速制御装置３０は、系統周波数ｆが基準定格値より降下した場合、加減弁６の開度を増加させる。調速制御装置３０は、加減弁６を常に微小開閉させる（中間開度の状態とする）ことでタービン出力を調整する。
【００２８】
調速制御装置３０は、系統周波数ｆを取得し、減算器３２にて定格周波数設定器３３の設定値との偏差ｅを生成する。例えば、系統周波数ｆが１０１％である場合、減算器３２により偏差ｅ＝−１％が生成される。なお、各実施形態においては、説明の便宜上、系統周波数ｆの変動値（例えば１０１％）は、実際に変動し観測される系統周波数ｆより大きい値を用いて説明する。
【００２９】
調速制御装置３０は、偏差ｅを乗算器３４に入力し、偏差ｅにＣＶ調定率（ここでは５％）の逆数を乗算し、出力ｇを生成する。調速制御装置３０は、出力ｇを加算器３５に入力し、ガバナ設定器３６のガバナ設定値（１００％）に出力ｇを加算する。調速制御装置３０は、加算器３５により生成された出力ａを加減弁指令ａとして、加減弁６の開度を制御する。例えば、偏差ｅ＝−１％の場合、加減弁指令ａ＝８０％となる。
【００３０】
一方、調速制御装置３０は、通常範囲で系統周波数ｆが上昇しても、インターセプト弁７については全開（１００％）を保持するよう制御する。すなわち、調速制御装置３０は、出力ａを乗算器３７に入力し、出力ａにＣＶ調定率／ＩＣＶ調定率（ここでは５％／２％）を乗算する。調速制御装置３０は、乗算器３７の出力を加算器３８に入力し、設定器３９に設定されたバイアス値（ここでは１００％）を加算する。調速制御装置３０は、加算器３５により生成された出力ｃをインターセプト弁指令ｃとして、インターセプト弁７の開度を制御する。
【００３１】
これにより、調速制御装置３０は、系統周波数ｆが極端に上昇した場合には、加減弁６が全閉した後にインターセプト弁７を全開から中間開度（全開と全閉以外の開度）に減じることにより、加減弁６が開弁かつインターセプト弁７が閉弁した状態である再熱器閉塞を避ける。
【００３２】
図３は、図２の調速制御装置３０により制御される加減弁６およびインターセプト弁７の開度特性グラフである。図３に示すように、系統周波数ｆに応じて、加減弁６はＣＶ調定率＝５％の傾きを持つ右下がりの直線となる。加減弁６は、系統周波数ｆ＝１０１％では８０％開度となり、系統周波数ｆ＝１０５％で全閉となる。一方、インターセプト弁７は、再熱器閉塞を避けるため、加減弁６が全閉した後に閉弁を開始する。
【００３３】
図４は、図２の調速制御装置３０の制御および制御に伴う蒸気タービン２の挙動を示すタイムチャートである。
【００３４】
時刻ｔ＝０秒において、系統周波数ｆが基準定格値１００％から１０１％に上昇すると、加減弁指令ａ（ＣＶ）は８０％になり、加減弁６は８０％に閉弁する。これに伴い、調速制御装置３０は、タービン出力（ｌｏａｄ）を８０％に減少させる。しかし、タービン出力（ｌｏａｄ）が８０％に整定するまでには、カーブαのような緩慢な応答波形を伴う応答を呈する。この間、インターセプト弁指令ｃ（ＩＣＶ）は、全開（開度１００％）のままであり、インターセプト弁７は全開を保持する。
【００３５】
図４に示すように、タービン出力（ｌｏａｄ）が８０％に整定するまでに、約１０秒を要する。この約１０秒の遅れの理由を図１を用いて説明する。時刻ｔ＝０秒においては、加減弁６が全開していたときに既に加減弁６を通過した主蒸気ｙは、高圧タービン１０、コールドリヒート管１６、再熱器１４、およびホットリヒート管１７に残留している（以下、残留した蒸気を「残留過剰蒸気」という。）。この残留過剰蒸気は、全開のインターセプト弁７を経由して中圧タービン１１と低圧タービン１２を駆動する。よって、残留過剰蒸気がタービン２を駆動し終え、タービン出力（ｌｏａｄ）が８０％に整定するまでに約１０秒要することになる。
【００３６】
なお、説明の便宜上、加減弁６を通過した主蒸気ｙが再熱器１４を経由して再熱蒸気ｚとなり、インターセプト弁７を通過するまでの時間（すなわち、残留過剰蒸気が抜けるまでの時間。以下、単に「蒸気通過時間」という。）を１０秒とする。一般に、蒸気通過時間は、比較的小型の発電プラントで約５秒程度、大型の発電プラントで約１５秒程度である。
【００３７】
この応答遅れを改善するため、加減弁６が開弁状態であってもインターセプト弁７を中間開度に制御することが考えられる。しかし、インターセプト弁７の中間開度が長時間に及んだ場合、インターセプト弁７の弁体振動が発生する恐れがある。弁体振動を発生させる中間開度の保持時間（すなわち上述した「長時間」）は、弁体材質をはじめ、振動の強さや振幅、固有周波数の要素など、広い技術要素を総合的に勘案して特定される必要がある。このため、中間開度の保持時間をインターセプト弁７全てに対して特定するのは難しい。
【００３８】
このように、参考例としての調速制御装置３０は、応答遅れの改善とインターセプト弁７の弁体振動の抑制を同時に実現することは困難である。
【００３９】
これに対し、図５は、第１実施形態における蒸気タービン２の調速制御装置４０の回路構成図である。なお、図２の調速制御装置３０と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第１実施形態における調速制御装置４０は、インターセプト弁７の開度を好適に制御することにより、応答遅れの改善とインターセプト弁７の弁体振動の抑制を同時に実現することができる。
【００４０】
具体的には、調速制御装置４０は、図４の時刻ｔ＝１０秒以後（蒸気通過時間後）においては、残留過剰蒸気がインターセプト弁７を通過した後であり、加減弁６が開度８０％を保持していればインターセプト弁７は全開であってもタービン出力（ｌｏａｄ）は８０％を保持できることを利用する。調速制御装置４０は、残留過剰蒸気がインターセプト弁７を通過した後は、インターセプト弁７を全開に復帰して、インターセプト弁７が中間開度となる状態が長時間に渡ることを避けるようにした。以下、第１実施形態における調速制御装置４０を具体的に説明する。
【００４１】
調速制御装置４０は、参考例としての調速制御装置３０とほぼ同様の回路で加減弁指令ａを生成する。
【００４２】
調速制御装置４０は、所定のサンプリング周期毎にプログラムが実行される（演算がなされる）ディジタル演算制御装置に内蔵される。実施形態においては、このサンプリング周期を５０ｍ秒として説明する。ディジタル演算制御装置は、サンプリング周期の整数倍時間の過去におけるデータ量の値を記憶する。ディジタル演算制御装置は、記憶した値を現在時点で出力するよう構成されたサンプリング遅延器を使用したものとする。
【００４３】
調速制御装置４０は、サンプリング遅延器５００１、５００２、５００３……５２００（各サンプリング遅延器５００１、５００２、５００３……５２００を区別しない場合は単に「サンプリング遅延器５０」という。）を有する。調速制御装置４０は、過去の系統周波数ｆを記憶する記憶部にサンプリング遅延器５０を使用することで、比較的簡素な回路構成により所定時間（ここでは１０秒）の系統周波数ｆを記憶し、最大値ｆＭＡＸを選択する機能を実現する。
【００４４】
調速制御装置４０は、サンプリング遅延器５０に系統周波数ｆを入力する。サンプリング遅延器５００１は、現在時点（系統周波数ｆ０が得られた時点）より１サンプリング周期（５０ｍ秒）過去の系統周波数ｆ１を記憶する記憶部として機能する。サンプリング遅延器５００２は、現在時点より２サンプリング周期（１００ｍ秒）過去の系統周波数ｆ２を記憶する。サンプリング遅延器５００３〜５２００も同様にｎサンプリング周期（３≦ｎ≦２００、１５０ｍ秒〜１０秒）過去の系統周波数ｆｎを記憶する。すなわち、サンプリング遅延器５０は、蒸気通過時間に相当する期間である過去１０秒（５０ｍ秒×２００）の系統周波数ｆを記憶する。
【００４５】
最大値選択器４３は、サンプリング遅延器５０より過去の２００個の系統周波数ｆ１〜ｆ２００を入力し、比較する。最大値選択器４３は、系統周波数ｆ１〜ｆ２００の中から最大値ｆＭＡＸを選択して出力する。
【００４６】
比較器４４は、現在の系統周波数ｆ０と最大値ｆＭＡＸとを入力し、両者の大小関係を比較する。比較器４４は、系統周波数ｆ０≦最大値ｆＭＡＸの場合、出力ｊ＝１を出力する。比較器４４は、系統周波数ｆ０＞ｆＭＡＸの場合、出力ｊ＝０を出力する。
【００４７】
タイマー４６は、比較器４４より出力ｊ＝１を入力した場合、経過時間を計時し続ける。タイマー４６は、比較器４４より出力ｊ＝０を入力した場合、経過時間をリセットし（０秒とし）、新たに計時を開始する。タイマー４６は、所定値からなる設定時間を保持する。設定時間は、蒸気通過時間より長い時間に設定される。例えば、蒸気通過時間が１０秒である場合、設定時間は蒸気通過時間に２秒のマージンが付された１２秒となる。タイマー４６は、経過時間が設定時間（１２秒）に満たない場合、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。一方、タイマー４６は、経過時間が設定時間に到達した場合、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。
【００４８】
調速制御装置４０は、インターセプト弁７の中間開度を制御するためのインターセプト弁指令ｃを生成する切替器４７を有する。切替器４７は、インターセプト弁指令ｃを加減弁指令ａ（出力ａ）と、全開値ｂ（開度１００％）を指令する設定器４８とのいずれかを選択し、インターセプト弁指令ｃの値を切り替える。切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づいて、インターセプト弁指令ｃを選択する。
【００４９】
具体的には、切替器４７は、ＳＷ出力ｄ＝１の場合、インターセプト弁指令ｃ＝全開値ｂを選択する。一方、切替器４７は、ＳＷ出力ｄ＝０の場合、インターセプト弁指令ｃ＝加減弁指令ａを選択する。この作用を簡潔に説明すると、切替器４７は、タイマー４６の経過時間が設定時間（１２秒）に到達するとインターセプト弁７を全開し、経過時間が設定時間未満の場合にはインターセプト弁７を加減弁６と同じ中間開度とする。切替器４７は、経過時間が設定時間に到達した場合、インターセプト弁７を全開に復帰させる制御部として機能する。
【００５０】
なお、少なくとも、系統周波数ｆが入力される減算器３２から加減弁指令ａを生成する加算器３５までの回路は、系統グリッド２１の系統周波数ｆおよびＣＶ調定率に応じて加減弁６の中間開度を算出する加減弁開度算出部として機能する。また、系統周波数ｆが入力される減算器３２から加減弁指令ａを生成する加算器３５までの回路は、系統周波数ｆおよびＩＣＶ調定率に応じてインターセプト弁７の開度を算出するインターセプト弁開度算出部として機能する。このとき、ＩＣＶ調定率は、ＣＶ調定率５％と同値である。
【００５１】
また、インターセプト弁指令ｃを生成する調速制御装置４０が取り得る具体的な回路構成としては、参考例としての図２の調速制御装置３０の設定器３９の設定値を０％、ＩＣＶ調定率の値をＣＶ調定率と同じ５％に変更することで、乗算器３７のゲインを１にして変形したものが基本構成となる。
【００５２】
次に、第１実施形態における調速制御装置４０の作用を説明する。
【００５３】
まず、系統周波数ｆが１０１％の一定値を継続する場合の調速制御装置４０の作用を説明する。
【００５４】
図６は、第１実施形態における調速制御装置４０により制御される加減弁６およびインターセプト弁７の開度特性グラフである。
【００５５】
図７は、第１実施形態における調速制御装置４０の制御および制御に伴う蒸気タービン２の挙動を示す第１のタイムチャートである。
【００５６】
図８は、図７のタイムチャートに対する比較例としてのタイムチャートである。
【００５７】
図６に示すように、系統周波数ｆに応じて、加減弁６はＣＶ調定率＝５％の傾きを持つ右下がりの直線となる。加減弁６は、系統周波数ｆ＝１０１％では８０％開度となり、系統周波数ｆ＝１０５％で全閉となる。インターセプト弁７は、切替器４７が加減弁指令ａを選択している間は、加減弁６とほぼ等しい傾きで開度を減じることになる。
【００５８】
また、図７に示すように、時刻ｔ＝０秒以前（過去１０秒間）では系統周波数ｆ＝１００％であり、全てのサンプリング遅延器５０の出力は１００％、サンプリング遅延器５０の最大値ｆＭＡＸ＝１００％である。
【００５９】
時刻ｔ＝０秒において、系統周波数ｆ０が基準定格値１００％から１０１％に上昇すると、加減弁指令ａ（ＣＶ）は８０％となり、加減弁６は８０％に閉弁する。最大値選択器４３は、過去の系統周波数ｆの最大値ｆＭＡＸ＝１００％を得る。現在の系統周波数ｆ０＝１０１％なので、比較器４４は系統周波数ｆ０＞最大値ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は出力ｊ＝０を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は０秒から計時を開始し、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。すなわち、タイマー４６はインターセプト弁７の開度が減じられてからの経過時間を計時する。
【００６０】
切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づきインターセプト弁指令ｃ＝加減弁指令ａ（８０％）となるようインターセプト弁指令値ｃを切り替える。これにより、タービン出力（ｌｏａｄ）は、図４のタービン出力（ｌｏａｄ）と比較して迅速に８０％に整定する。
【００６１】
時刻ｔ＝５０ｍ秒において、サンプリング遅延器５００１は、時刻ｔ＝０秒（１サンプリング周期前）の系統周波数ｆ１＝１０１％を最大値選択器４３へ出力する。最大値選択器４３は、過去の系統周波数ｆの最大値ｆＭＡＸ＝１０１％を得る。現在の系統周波数ｆ０＝１０１％なので、比較器４４は系統周波数ｆ０＝最大値ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は出力ｊ＝１を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は計時を継続し、経過時間５０ｍ秒を得る。タイマー４６は、未だ設定時間が経過していないため、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づき、インターセプト弁指令ｃ＝加減弁指令ａ（８０％）を保持する。
【００６２】
時刻ｔ＝１２秒において、サンプリング遅延器５０は、時刻ｔ＝０秒〜１２秒の系統周波数ｆ１〜ｆ２００＝１０１％を最大値選択器４３へ出力する。最大値選択器４３は、過去の系統周波数の最大値ｆＭＡＸ＝１０１％を得る。現在の系統周波数ｆ０＝１０１％なので、比較器４４は系統周波数ｆ０＝ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は、出力ｊ＝１を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は計時を継続し、経過時間１２秒を得る。タイマー４６は、設定時間が経過したため、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。
【００６３】
切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づき、インターセプト弁指令ｃ＝全開値ｂ（１００％）となるよう切り替える。このとき、加減弁６が中間開度となった後に加減弁６からインターセプト弁７までの経路に残留していた残留過剰蒸気は、すでにインターセプト弁７を通過している。このため、インターセプト弁７が全開に復帰しても、タービン出力は８０％に維持される。
【００６４】
すなわち、調速制御装置４０は、効果的なガバナーフリー運転とインターセプト弁７の振動回避を両立させることができる。
【００６５】
ここで、図８に示すように、タイマー４６の設定時間を５秒に設定し、時刻ｔ＝５秒でインターセプト弁７を全開に復帰させた場合、蒸気通過時間は経過しておらず、残留過剰蒸気はインターセプト弁７を通過し終えていない。よって、タービン出力（ｌｏａｄ）は、インターセプト弁７の開弁に伴い、残留蒸気の影響を受けて一旦上昇した後に８０％に整定する。
【００６６】
これに対し、調速制御装置４０は、残留過剰蒸気がインターセプト弁７を通過した後にインターセプト弁７を全開にすることにより、タービン出力（ｌｏａｄ）の応答性を向上させ、かつインターセプト弁７が中間開度であることに伴う弁体振動を抑制することができる。
【００６７】
次に、系統周波数ｆがランダムな値で変動し、それに応じて加減弁６の中間開度が変動する場合の調速制御装置４０の作用を説明する。
【００６８】
一般的に、系統周波数ｆは常にランダムな値で変動し、それに応じてインターセプト弁７の中間開度も変動する。仮に、インターセプト弁７が新しい中間開度になるたびに、その開度を１２秒間保持する場合、経過時間は１２秒に到達することなくインターセプト弁７は常時中間開度となってしまう。
【００６９】
そこで、第１実施形態における調速制御装置４０は、過去の系統周波数ｆと現在の系統周波数ｆとを比較しインターセプト弁７を制御することにより、インターセプト弁７の中間開度が長時間となり、弁体振動が発生することを抑制する。
【００７０】
すなわち、図７のタイムチャートにおいて、時刻ｔ＝０秒で系統周波数ｆが１０１％になりインターセプト弁７の開度が８０％に減じられ、その後の系統周波数ｆは１０１％の一定値を維持した場合、時刻ｔ＝１２秒にはインターセプト弁７は全開に復帰し、それ以後は中間開度にする必要はない。
【００７１】
これを敷衍すれば、ある想定ケースとして、時刻ｔ＝０秒で系統周波数ｆが１０１％になりインターセプト弁７の開度が８０％に減じられ、その後の系統周波数ｆは全て１０１％以下の値で変動する場合、時刻ｔ＝１２秒以後にインターセプト弁７を中間開度にする必要はない（全開に復帰することができる）。なぜなら、系統周波数ｆ＝１０１％の一定値を継続するケース（図７のように制御するケース）ですら、１２秒経過後においてはインターセプト弁７の開度は中間開度にする必要はないのだから、系統周波数ｆの上昇がない本想定ケースではなおさらその必要はない。
【００７２】
以上を踏まえ、系統周波数ｆがランダムな値で変動する場合の調速制御装置４０の作用を説明する。
【００７３】
図９は、第１実施形態における調速制御装置４０の制御および制御に伴う蒸気タービン２の挙動を示す第２のタイムチャートである。
【００７４】
時刻ｔ＝０秒において、系統周波数ｆが基準定格値１００％から１０１％に上昇すると、図７のタイムチャートと同様に、加減弁６とインターセプト弁７とは８０％に閉弁する時刻ｔ＝４秒において、系統周波数ｆが１０１．５％に上昇すると、加減弁指令ａは７０％となる。例えば、サンプリング遅延器５０２０は、時刻ｔ＝３秒（４秒−５０ｍ秒×２０）の系統周波数ｆ２０＝１０１％を最大値選択器４３へ出力する。最大値選択器４３は、最大値ｆＭＡＸ＝１０１％を得る。ここで、現在の系統周波数ｆ０＝１０１．５％なので、比較器４４は、系統周波数ｆ０＞最大値ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は、出力ｊ＝０を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は経過時間をリセットし、零にする。すなわち、新たに取得された系統周波数ｆ０＝１０１．５％が過去の最大値ｆＭＡＸ＝１０１％より大きいため、タイマー４６はその影響を受けて経過時間をリセットし、時刻ｔ＝４秒から改めて計時を始める。
【００７５】
タイマー４６は、未だ設定時間（１２秒）が経過していないため、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づき、インターセプト弁指令ｃ＝加減弁指令ａ（７０％）を出力する。これにより、インターセプト弁７は算出された開度に従い中間開度７０％となり、タービン出力（ｌｏａｄ）も７０％に急減する。
【００７６】
時刻ｔ＝９秒において、系統周波数ｆが１００．５％に低下すると、加減弁指令ａは９０％となる。例えば、サンプリング遅延器５１２０は、時刻ｔ＝３秒（９秒−５０ｍ秒×１２０）のときの系統周波数ｆ１２０＝１０１％を最大値選択器４３へ出力する。また、サンプリング遅延器５０４０は時刻ｔ＝７秒（９秒−５０ｍ秒×４０）の系統周波数ｆ４０＝１０１．５％を最大値選択器４３へ出力する。最大値選択器４３は、最大値ｆＭＡＸ＝１０１．５％を得る。
【００７７】
現在の系統周波数ｆ０＝１００．５％なので、比較器４４は、系統周波数ｆ０＜最大値ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は、出力ｊ＝１を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は計時を継続し、経過時間５秒を得る。タイマー４６は、未だ設定時間が経過していないため、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づき、インターセプト弁指令ｃ＝加減弁指令ａ（９０％）を出力する。インターセプト弁７は中間開度９０％となり、タービン出力（ｌｏａｄ）が９０％に向けて徐々に上昇する。
【００７８】
すなわち、時刻ｔ＝９秒においては、系統周波数ｆ０は１００．５％に変動したが、過去の最大値ｆＭＡＸ＝１０１．５％に比べ小さくなる方向の変動なので、タイマー４６はその影響を受けずに計時を継続する。これは時刻ｔ＝４秒での制御と相違し、この相違は現在の系統周波数ｆ０と最大値ｆＭＡＸとの大小関係に基づく。
【００７９】
時刻ｔ＝１２秒において、タイマー４６の経過時間は８秒となる。タービン出力（ｌｏａｄ）は９０％に向けて上昇する過渡状態である。加減弁６およびインターセプト弁７は、中間開度９０％を維持する。インターセプト弁７が中間開度を開始してから（時刻ｔ＝０秒から）１２秒を経過したが、時刻ｔ＝４秒で最大値ｆＭＡＸ＝１０１．５％が得られたので、本時刻においては設定時間１２秒は経過しておらず、インターセプト弁７は全開に復帰しない。
【００８０】
時刻ｔ＝１６秒において、タイマー４６は、経過時間が１２秒に到達したため、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄに基づき、インターセプト弁指令ｃ＝全開値ｂ（１００％）となるよう切り替え、インターセプト弁７を全開に制御する。これに基づき、インターセプト弁７は全開復帰する。すなわち、時刻ｔ＝９秒において系統周波数ｆは１００．５％に変動してから７秒（＜設定時間１２秒）経過した時点であるが、調速制御装置４０は、この系統周波数ｆの影響を受けずにインターセプト弁７を全開に制御する。これにより、インターセプト弁７は、タービン出力（ｌｏａｄ）の応答性に影響を与えることなく、常時中間開度による弁体振動の発生を解消（または緩和）する。
【００８１】
時刻ｔ＝１８秒において、系統周波数ｆ０が１０１％に上昇する。加減弁指令ａは８０％となり、加減弁６は８０％に閉弁する。例えば、サンプリング遅延器５２００は、時刻ｔ＝８秒（１８秒−５０ｍ秒×２００）の系統周波数ｆ２００を最大値選択器４３へ出力する。最大値選択器４３は、最大値ｆＭＡＸ＝１０１．５％を得る。現在の系統周波数ｆ０＝１０１％なので、比較器４４は、系統周波数ｆ０＜最大値ｆＭＡＸの関係を得る。比較器４４は、引き続き出力ｊ＝１を出力し、この出力ｊに基づきタイマー４６は計時を継続し、経過時間は１４秒となる。タイマー４６は、設定時間１２秒をすでに経過しているため、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄの値に基づき、インターセプト弁指令ｃ＝全開値（１００％）を維持する。インターセプト弁７は、全開を保持する。
【００８２】
以上、図９を用いて説明したとおり、調速制御装置４０は、インターセプト弁７が全開状態の場合に系統周波数ｆ０が上昇したとしても、その上昇値が過去１０秒間の最大値ｆＭＡＸ以下である場合、インターセプト弁７を中間開度に減じることなく全開を保持する。一方、調速制御装置４０は、系統周波数ｆ０が最大値ｆＭＡＸより大きい場合、設定時間が経過するまでの間（１２秒間）は系統周波数ｆ０に応じた中間開度を維持する。
【００８３】
このような、第１実施形態における蒸気タービン２の調速制御装置４０、その制御方法、および蒸気タービン２は、インターセプト弁７の弁体振動の抑制と応答性のよいタービン出力制御を両立することができる。
【００８４】
［第２実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの調速制御装置、その制御方法、および蒸気タービンの第２実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００８５】
図１０は、第２実施形態における蒸気タービン２の調速制御装置６０の回路構成図である。なお、蒸気タービン２は、図１とほぼ同様の構成であるため図示を省略する。また、図２、図５の調速制御装置４０と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８６】
調速制御装置６０は、第１実施形態の調速制御装置４０とほぼ同様の回路で加減弁指令ａを生成する。加減弁指令ａは、切替器４７に出力される。
【００８７】
調速制御装置６０は、減算器３２の出力である偏差ｅを乗算器６１に入力する。乗算器６１は、偏差ｅにＩＣＶ調定率（ここでは４％）の逆数を乗算し、出力ｔを生成する。調速制御装置６０は、出力ｔを加算器６２に入力し、ガバナ設定器３６のガバナ設定値（１００％）に出力ｔを加算する。調速制御装置６０は、加算器６２により生成された出力ｕを、切替器４７に入力する。なお、減算器３２、乗算器６１、および加算器６２は、系統周波数ｆおよびＩＣＶ弁調定率に応じてインターセプト弁７の開度を算出するインターセプト弁開度算出部として機能する。
【００８８】
調速制御装置６０は、サンプリング遅延器５００１〜５２００、最大値選択器４３、比較器４４およびタイマー４６を有する。タイマー４６は、経過時間が設定時間（１２秒）に満たない場合、出力ｋ＝０を出力する。一方、タイマー４６は、経過時間が設定時間に到達した場合、出力ｋ＝１を出力する。
【００８９】
調速制御装置６０は、系統周波数ｆ０を比較器６３に入力する。比較器６３は、不感帯設定器６４の不感帯設定値（ここでは１００．５％）と系統周波数ｆ０とを比較する。不感帯設定値は、タービン出力の変化に関わらずインターセプト弁７の全開を維持する上限の系統周波数ｆの値である。比較器６３は、系統周波数ｆ０＜不感帯設定値１００．５％の場合、出力ｍ＝１を出力する。一方、比較器６３は、系統周波数ｆ≧不感帯設定値１００．５％の場合、出力ｍ＝０を出力する。
【００９０】
調速制御装置６０は、再熱蒸気圧力ｎを比較器６５に入力する。比較器６５は、設定器６６の圧力設定値α［ＭＰａ］と再熱蒸気圧力ｎとを比較する。圧力設定値αは、例えば発電プラントの出力が定格値である場合の再熱蒸気圧力ｎの１１０％に設定される。圧力設定値αは、再熱器閉塞の発生またはその可能性があり、タービン出力などに関わらずインターセプト弁７の開度を現状保持させる判断を行うための値である。比較器６５は、再熱蒸気圧力ｎ＞圧力設定値αの場合、出力ｐ＝１を出力する。一方、比較器６５は、再熱蒸気圧力ｎ≦圧力設定値αの場合、出力ｐ＝０を出力する。
【００９１】
また、調速制御装置６０は、再熱蒸気圧力ｎを比較器６７に入力する。比較器６７は、設定器６８の圧力設定値β［ＭＰａ］と再熱蒸気圧力ｎとを比較する。圧力設定値βは、再熱器閉塞の発生またはその可能性があり、タービン出力などに関わらずインターセプト弁７を全開に復帰させる判断を行うための値である。第２の圧力値としての圧力設定値βは、第１の圧力値としての圧力設定値αよりも大きい値に設定される（圧力設定値α＜β）。比較器６７は、再熱蒸気圧力ｎ＞圧力設定値βの場合、出力ｑ＝１を出力する。一方、比較器６７は、再熱蒸気圧力ｎ≦圧力設定値βの場合、出力ｑ＝０を出力する。
【００９２】
ＯＲゲート７０は、タイマー４６の出力ｋ、比較器６３の出力ｍ、および比較器６７の出力ｑを入力する。ＯＲゲート７０は、タイマー４６の出力ｋ＝１、比較器６３の出力ｍ＝１、および比較器６７の出力ｑ＝１の少なくとも一の信号を入力した場合、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。ＯＲゲート７０は、出力ｋ＝１、出力ｍ＝１、および出力ｑ＝１のいずれも入力しない場合（出力ｋ＝０、出力ｍ＝０、および出力ｑ＝０の場合）、ＳＷ出力ｄ＝０を出力する。
【００９３】
切替器４７は、ＯＲゲート７０よりＳＷ出力ｄを入力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄ＝１の場合、出力ｈ＝全開値ｂ（１００％）を選択する。一方、切替器４７は、ＳＷ出力ｄ＝０の場合、出力ｈ＝出力ｕを選択する。
【００９４】
サンプルホールド（Ｓａｍｐｌｅ  Ｈｏｌｄ）７１は、比較器６５より出力ｐを入力する。また、サンプルホールド７１は、切替器４７の後段に設けられ、切替器４７より出力ｈを入力する。サンプルホールド７１は、出力ｐ＝１を入力した場合、出力ｈの瞬間値を記憶する。サンプルホールド７１は、出力ｐ＝１が成立している間はホールド値ｒを出力する。
【００９５】
高値選択器７２は、切替器４７より出力される出力ｈとサンプルホールド７１より出力されるホールド値ｒとを入力し、比較する。高値選択器７２は、出力ｈとホールド値ｒとの間で大きい値をインターセプト弁指令ｃとして出力する。
【００９６】
次に、第２実施形態における調速制御装置６０の作用を説明する。
【００９７】
第２実施形態における調速制御装置６０が第１実施形態の調速制御装置４０と異なる第１の点は、系統周波数ｆの変動が小さい場合にインターセプト弁７を全開に保持する不感帯を設けた点である。第２の点は、不感帯を設けたことに伴う応答遅れを改善するため、ＣＶ調定率より変化が急峻な（応答性のよい）ＩＣＶ調定率を設定した点である。また、インターセプト弁７の急峻な閉弁による再熱器閉塞に対処するため、再熱蒸気圧力ｎに応じてインターセプト弁７の開度を制御する点である。
【００９８】
まず、第１の点について説明する。
図１１は、第２実施形態における調速制御装置６０により制御される加減弁６およびインターセプト弁７の開度特性グラフである。
【００９９】
調速制御装置６０は、系統周波数ｆ０を比較器６３に入力する。比較器６３は、不感帯設定器６４に設定された設定値１００．５％と系統周波数ｆとを比較する。比較器６３は、系統周波数ｆ０が設定値１００．５％より小さい場合、インターセプト弁７を全開にさせるため（インターセプト弁指令ｃを開度１００％にさせるため）、出力ｍ＝１を生成し出力する。この結果、図１１に示すように、調速制御装置６０は、系統周波数ｆ０が１００．５％より小さい間はインターセプト弁７を全開に保持する。
【０１００】
第１実施形態の調速制御装置４０による制御（図６参照）と比較すると、第１実施形態の調速制御装置４０は系統周波数ｆが１００％以上になるとすぐにインターセプト弁７を中間開度に制御する。一方、第２実施形態における調速制御装置６０は、系統周波数ｆが１００％から１００．５％の間は不感帯として、その帯域はインターセプト弁７を全開に保つ。
【０１０１】
これにより、調速制御装置６０は、大きな系統周波数ｆの変動に対してはインターセプト弁７を中間開度に減じて迅速なタービン出力応答に寄与する。一方、調速制御装置６０は、系統周波数ｆが１００．５％以下の微変動に対しては加減弁６のみのガバナーフリー運転で対応し、インターセプト弁７は安定した全開に保持させる。すなわち、調速制御装置６０は、系統周波数ｆが不安定な状況下においては、不要にインターセプト弁７を中間開度に制御しないため、弁体振動を抑制することができる。
次に、第２の点について説明する。
【０１０２】
調速制御装置６０は、減算器３２で生成された偏差ｅを乗算器６１に入力する。乗算器６１には、ＩＣＶ調定率＝４％が設定されているため、調速制御装置６０は、ＣＶ調定率５％が設定された加減弁６より迅速にインターセプト弁７を中間開度に減じる。
【０１０３】
図１１に示すように、インターセプト弁７は、加減弁６より急峻な傾きで閉弁制御され、系統周波数ｆが１０４％になると、加減弁６より早く全閉する。このような状態は、加減弁６が開弁し、かつインターセプト弁７が全閉した「再熱器閉塞」の状態であり、再熱蒸気圧力ｎが異常に上昇してしまう。
【０１０４】
図１を参照し具体的に説明すると、加減弁６を通過した主蒸気ｙは、高圧タービン１０、コールドリヒート管１６を順次通り再熱器１４に流入する。一方、再熱器１４で生成された再熱蒸気ｚは、インターセプト弁７が全閉しているため行き先がなくなり、再熱蒸気圧力ｎは上昇する。これを放置すれば、再熱器１４は破損する可能性がある。
【０１０５】
再熱器閉塞の典型的なケースは、加減弁６が開弁かつインターセプト弁７が全閉という運転状態である。しかし、再熱器閉塞は、インターセプト弁７が全閉している場合に限らず、一般には加減弁６の開弁開度に対して、インターセプト弁７の開弁開度が相対的に非常に小さい場合に発生し得る。再熱器閉塞の発生には、主蒸気ｙの通過流量や温度という要素が係わるため、単に加減弁６およびインターセプト弁７の開度状態から再熱器閉塞を判断することは困難である。
【０１０６】
そこで、調速制御装置６０は、再熱蒸気の圧力値（再熱蒸気圧力ｎ）を入力し、再熱器閉塞の発生またはその可能性を検出する手段を備え、この検出結果に応じてインターセプト弁７の開度を制御する。
【０１０７】
図１０に示すように、調速制御装置６０は、再熱蒸気圧力ｎを比較器６５に入力する。比較器６５は、再熱蒸気圧力ｎと圧力設定値α［ＭＰａ］とを比較する。比較器６５は、再熱蒸気圧力ｎ＞圧力設定値αの場合、出力ｐ＝１を出力する。すなわち、調速制御装置６０は、再熱蒸気の異常な圧力上昇を検出し、出力ｐ＝１の場合には再熱器閉塞の発生またはその可能性があると判断する。
【０１０８】
サンプルホールド７１は、出力ｐ＝１を入力した出力ｈの瞬間値を記憶する。サンプルホールド７１は、出力ｐ＝１が入力される間は、記憶した出力ｈをホールド値ｒとして高値選択器７２に出力する。高値選択器７２は、ホールド値ｒと現在の出力ｈとを比較して、大きい値（インターセプト弁７の開度が大きい値）をインターセプト弁指令ｃとして出力する。
【０１０９】
調速制御装置６０は、再熱器閉塞またはその可能性を検出した場合（再熱蒸気圧力ｎが圧力設定値αより大きいことを検出した場合）、ほぼその瞬間のインターセプト弁７の開度（出力ｐ＝１がサンプルホールド７１に入力された瞬間の出力ｈ）以上を保持する。すなわち、調速制御装置６０は、再熱器閉塞またはその可能性がある間は、再熱器閉塞またはその可能性を検出した瞬間のインターセプト弁７の開度よりも閉弁させず、再熱器閉塞の状態から解放されるのを待つ。
【０１１０】
調速制御装置６０は、インターセプト弁７の開度を保持してもさらに再熱蒸気圧力ｎが上昇する場合、インターセプト弁７を全開に復帰する。
【０１１１】
具体的には、調速制御装置６０は、再熱蒸気圧力ｎを比較器６７に入力する。比較器６７は、再熱蒸気圧力ｎと圧力設定値β［ＭＰａ］とを比較する。比較器６７は、再熱蒸気圧力ｎ＞圧力設定値βの場合、出力ｑ＝１を出力する。すなわち、調速制御装置６０は、インターセプト弁７の開度を保持したにも関わらず再熱蒸気圧力ｎの上昇を検出した場合には、再熱器閉塞またはその可能性が改善されてないと判断する。
【０１１２】
ＯＲゲート７０は、出力ｑ＝１を入力すると、ＳＷ出力ｄ＝１を出力する。切替器４７は、ＳＷ出力ｄを入力すると、出力ｈ＝全開値ｂ（１００％）を選択する。高値選択器７２は、開度の大きい出力ｈである全開値ｂを選択し、全開値ｂをインターセプト弁指令ｃとして出力する。これにより、調速制御装置６０は、インターセプト弁７を全開に復帰することができ、再熱器閉塞またはその可能性を改善させる。
【０１１３】
このような第２実施形態における蒸気タービン２の調速制御装置６０、その制御方法、および蒸気タービン２は、第１実施形態が奏する効果に加え、不感帯を設けることによりインターセプト弁７を不要に閉弁させることなく、弁体振動を好適に抑制することができる。
【０１１４】
また、蒸気タービン２の調速制御装置６０、その制御方法、および蒸気タービン２は、ＩＣＶ調定率を好適に設定することにより、不感帯を設けたことに伴うタービン出力の応答遅れを改善することができる。
【０１１５】
さらに、蒸気タービン２の調速制御装置６０、その制御方法、および蒸気タービン２は、再熱器閉塞またはその可能性が検出された場合には、インターセプト弁７の開度を好適に制御することにより再熱器閉塞を改善し、再熱器１４の破損を回避することができる。
【０１１６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  発電プラント
２  蒸気タービン
３  ボイラ
４  発電機
６  加減弁
７  インターセプト弁
１０  高圧タービン
１１  中圧タービン
１２  低圧タービン
１３  過熱器
１４  再熱器
１５  主蒸気配管
１６  コールドリヒート管
１７  ホットリヒート管
２１  系統グリッド
３０、４０、６０  調速制御装置
３２  減算器
３４、３７、６１  乗算器
３５、３８、６２  加算器
３３、３６、３９、４８、６４、６６、６８  設定器
４３  最大値選択器
４４、６３、６５、６７  比較器
４６  タイマー
４７  切替器
５０（５００１…５２００）  サンプリング遅延器
７０  ＯＲゲート
７１  サンプルホールド
７２  高値選択器
【図１】
2013174223.tif 000003
【図２】
2013174223.tif 000004
【図３】
2013174223.tif 000005
【図４】
2013174223.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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