(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷要求信号と実負荷信号との負荷偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器から出力される同期設定器信号とタービン実速度信号との速度偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、負荷制限運転モード時に前記タービン要求信号に負荷制限設定器信号が追従する低値選択信号によって蒸気加減弁を制御する一方、調速運転モード時に前記タービン要求信号に前記同期設定器信号が追従すると共に、この同期設定器信号に基づく機械式調速制御信号を低値選択信号として蒸気加減弁を制御する電気制御装置によって制御し、運転モードの切替の際に前記機械式調速制御信号と前記負荷制限設定器信号のいずれの信号が新たに低値となったかを検出し、この検出によって前記タービン要求信号の値が新たに低値となった運転モード側となる同期設定器信号あるいは負荷制限設定器信号の値となるように切替えることを特徴とする蒸気タービン制御方法。
【請求項２】
前記同期設定器信号と負荷制限設定器信号との負荷制限偏差信号を記憶し、この負荷制限偏差信号を前記タービン要求信号に加算して運転モードの切替えを行うことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項３】
タービン実速度信号が所定の定格値範囲内にあるときにのみ運転モードを切替える切替条件を付加することを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項４】
負荷要求信号と実負荷信号との負荷偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器から出力される同期設定器信号とタービン実速度信号との速度偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、定格時タービン実速度を基準として前記同期設定器信号と前記機械式調速制御信号との間の誤差を補正する関係式に基づいて補正信号を求め、求めた補正信号によって前記機械式調速制御信号あるいは負荷制限運転モード時の負荷制限設定器信号を補正することを特徴とする蒸気タービン制御方法。
【請求項５】
負荷要求信号と実負荷信号との負荷偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器から出力される同期設定器信号とタービン実速度信号との速度偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、負荷制限運転モード時に前記タービン要求信号に負荷制限設定器信号が追従する低値選択信号によって蒸気加減弁を制御する一方、調速運転モード時に前記機械式調速制御信号と別に電気式調速制御信号を生成し、電気式調速制御信号を低値選択信号として蒸気加減弁を制御する電気制御装置によって制御することを特徴とする蒸気タービン制御方法。
【請求項６】
タービン実速度信号が所定の定格値範囲内にあるときにのみ運転モードを切替える切替条件を付加することを特徴とする請求項５記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項７】
前記負荷設定器信号と前記同期設定器信号との負荷設定偏差信号に基づいて同期設定器を駆動させ同期設定器信号が負荷設定器信号に追従させるようにすることを特徴とする請求項５または請求項６記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項８】
前記同期設定器信号が前記負荷設定器信号となるように所定の不感帯をもって追従させ、あるいは、前記同期設定器信号が前記タービン速度変動量に応じて増減して設定される不感帯によって前記負荷設定器信号となるように追従させることを特徴とする請求項７記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項９】
タービン実速度信号が異常のとき、前記電気式調速制御信号に代えて前記機械式調速制御信号を取込み、この機械式調速制御信号と前記負荷制限設定器信号とのいずれか低値の低値選択信号によって蒸気加減弁を制御することを特徴とする請求項７記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項１０】
前記電気式調速制御信号と前記機械式調速制御信号との調速制御偏差信号の大きさに基づいて前記電気式調速制御信号、あるいは、前記機械式調速制御信号の異常を検出することを特徴とする請求項７または請求項９記載の蒸気タービン制御方法。
【請求項１１】
前記求められた補正信号の大きさに基づいて異常の検出をすることを特徴とする請求項４記載の蒸気タービン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンプラントにおける蒸気タービン制御方法に係り、特に機械式調速制御と電気式制御とが混在する制御装置の蒸気タービン制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は一般的な蒸気タービン系統を示す図である。
【０００３】
蒸気発生器１で発生した蒸気は通常運転時は全開となっている主蒸気止め弁２を経て、蒸気加減弁３に入り、タービン出力を得るための蒸気流量を調節して高圧タービン４に供給される。ここで仕事をした蒸気は再熱器５に入力して加熱され中間蒸気弁６を経て低圧タービン７に供給される。ここで仕事をした蒸気は復水器８に排出される。高圧タービン４と低圧タービン７の回転出力によって発電機９を駆動して発電出力を得る。
【０００４】
図２５乃至図２７は従来の蒸気タービン制御の全体構成の一例を示し、大別して統括制御装置１２と電気カム制御装置１３と機械式制御装置１４とから構成されている。
【０００５】
図２６に全体を示す統括制御装置１２は、蒸気発生器と蒸気タービンを総合的に統括して制御するもので、蒸気タービン制御装置に対してタービン要求信号を出力する。図２５に全体を示す電気カム制御装置１３は統括制御装置１２からのタービン要求信号と後述する機械式制御装置１４からの調速制御信号を入力して蒸気加減弁３の制御を行うもので電気回路で構成されている。図２７に全体を示す機械式制御装置１４は電動機、機械レバー、リンク、カム等の機械系で構成する機械式制御装置でタービンの調速制御信号を演算して中間蒸気弁６の開度制御を行う。また、蒸気加減弁制御のために機械式調速制御信号Ｓ１５を電気カム制御装置１３に出力するようにしている。
【０００６】
蒸気加減弁３と中間蒸気弁６の主制御機能を以下に述べる。
【０００７】
まず、図２７に示す機械式制御装置１４の同期設定器３５は、電動機駆動の設定器でタービンの速度・負荷の設定信号ｍ１を出力する。一方、タービン実速度信号ｍ２は、図２４に示す高圧タービン４の回転軸の回転数を速度検出器１１によって検出したものである。同期設定器３５から出力される設定信号ｍ１とタービン実速度信号ｍ２は、加算器３７で偏差演算して速度偏差信号ｍ３が求められ係数器３８に入力される。
【０００８】
係数器３８はタービン速度偏差に対してどのぐらいの割合でタービン出力を変化させるかのゲインを決めるもので、一般には速度調定率と呼ばれており、この出力が調速制御信号ｍ４となる。調速制御信号ｍ４は、関数器４０で所定の関数演算を行い、中間蒸気弁開度指令信号ｍ５となり、図２４に示す弁駆動装置１０を経て中間蒸気弁６の開度を制御する。
【０００９】
一方、調速制御信号ｍ４は、機械的な位置信号であって位置検出器３９によって電気信号に変換されて、機械式調速制御信号Ｓ１５として電気カム制御装置１３内の低値選択器３２に入力される。この低値選択器３２にはタービンの最大出力を設定する負荷制限設定器３１からの負荷制限設定器信号Ｓ９も入力して両者の低い方の信号を選択して蒸気加減弁流量指令信号Ｓ１６を出力する。そして、蒸気加減弁流量指令信号Ｓ１６は関数器３３に入力して蒸気加減弁開度指令信号Ｓ１７に変換して弁駆動装置３４を経て蒸気加減弁３の開度を調整する。
【００１０】
このように蒸気加減弁３の制御を機械式制御装置１４と電気カム制御装置１３の組み合せで行う理由は、当初機械式のみで構成されるプラントに電気カム制御装置１４を追加導入したためである。
【００１１】
機械式制御装置１４は、調速制御信号ｍ４を位置検出器３９の機械カムを経由して電気カム制御装置１３へ入力して蒸気加減弁３の開度を調整する構成となっている。機械カムは、蒸気加減弁本体が持つ流量非線形特性を関数補正するのと、複数の蒸気加減弁を有する場合には弁の開閉順番を決める機能を持っている。しかしながら、機械構造のためにガタや伝達遅れがあるため制御性能の向上には限界がある。また、弁本体の流量特性が変化した時に容易に関数補正ができないことや、複数弁の開閉順番を容易に変更できない等の不都合があることから機械カムに相当する機能を電気回路構成の関数器３３に持たせるようにした電気カム制御装置１３を、当初は機械式のみで構成されていたプラントに追加導入されている。
【００１２】
また、中間蒸気弁の制御についても機械式から電気式にする方法もあるが、図２８あるいは、図２９に示すように、蒸気加減弁信号ｍ４はタービン実速度に比例して常に変化するが、中間蒸気弁開度指令信号ｍ５は関数器４０により通常時に弁全開で、タービン実速度が大きく上昇した時に閉めるような設定となっている。
【００１３】
一般に、発電機が系統同期して運転している場合のタービン実速度は、大きくても定格値の±１％程度であるので通常運転では中間蒸気弁６は全開のままで、系統事故や負荷遮断のような事故時にのみ閉め制御が行われる。
【００１４】
電気カム制御装置１３は当初は機械式のみであったものから追設する形態で採用されるが、中間蒸気弁６の周辺も電気式に変更すると投資費用が大きくなる。通常運転での中間蒸気弁６の制御性がタービン出力には影響を与えないので機械式のままとする例が多い。
【００１５】
図２６において統括制御装置１２は、負荷要求信号Ｐ１と実負荷信号Ｐ２を加算器１５に入力して負荷偏差信号Ｐ３を演算して切替器１６に入力する。そして、統括制御装置１２との協調運転を行う時には、協調運転モード選択信号Ｐ６がＯＮとなり、切替器１６のａ−ｃ間が閉（ｂ−ｃ間が開）となって比例・積分演算器１７には負荷偏差信号Ｐ３が入力されて比例・積分の演算を行ったタービン要求信号Ｓ１を出力する。
【００１６】
また、協調運転を行わない場合には協調運転モード選択信号Ｐ６がＯＦＦとなり、切替器１６はｂ−ｃ間が閉（ａ−ｃ間が開）となる。そして、タービン要求信号Ｓ１と電気カム制御装置１３から入力される位置信号Ｓ１０を加算器１９で偏差演算して係数器１８で係数倍された位置偏差信号Ｐ５が比例・積分演算器１７に入力されて、タービン要求信号Ｓ１は位置信号Ｓ１０と等しくなるように追従制御される。また、この追従制御は係数器１８の係数を大きく設定することでほぼ瞬時に行われる。
【００１７】
蒸気加減弁の制御には調速運転と負荷制限運転の運転モードがある。
【００１８】
まず、調速運転では協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＮとなり、図２５に示す電気カム制御装置１３の切替器２２のａ−ｃ間が閉（ｂ−ｃ間が開）となっている。また、切替器２９への協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＦＦとなり、切替器２９のｂ−ｃ間が閉（ａ−ｃ間が開）となっている。さらに、切替器２５への調速運転モード信号Ｓ１９がＯＮとなり切替器２５のａ−ｃ間が閉（ｂ−ｃ間が開）となっている。
【００１９】
この切替状態で、図２５に示す電気カム制御装置１３へは統括制御装置１２からのタービン要求信号Ｓ１と、同期設定器３５の機械的位置信号を位置検出器３６で電気信号に変換した同期設定器信号Ｓ２とが加算器２０に入力して偏差を演算し、これを係数器２１で係数倍して同期設定器偏差信号Ｓ４としている。そして、この信号は切替器２２を介して駆動装置２４に入力され、電動機駆動の同期設定器３５を操作する信号Ｓ８として出力される。
【００２０】
この構成により、同期設定器信号Ｓ２はタービン要求信号Ｓ１に追従制御される。また、この時の負荷制限設定器３１の入力は信号発生器３０からの負荷制限設定器操作信号Ｓ１２を入力する。この負荷制限設定器操作信号Ｓ１２は、手動または図示しない自動制御装置により、負荷制限設定器信号Ｓ９が機械式調速制御信号Ｓ１５よりも大きい値となるような信号を出力している。
【００２１】
次に、負荷制限運転では、切替器２９の協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮとなり、切替器２９のａ−ｃ間が閉（ｂ−ｃ間が開）となっている。切替器２２の協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦとなり、切替器２２のｂ−ｃ間が閉（ａ−ｃ間が開）となっている。切替器２５への調速運転モード信号Ｓ１９がＯＦＦとなり切替器２５のｂ−ｃ間が閉（ａ−ｃ間が開）となっている。
【００２２】
この状態で、図２５に示すように統括制御装置１２からのタービン要求信号Ｓ１と、負荷制限設定器信号Ｓ９とが加算器２７に入力して偏差を演算し、これを係数器２８で係数倍して負荷制限設定器偏差信号Ｓ１１としている。そして、この信号が切替器２９を介して積分器で構成される負荷制限設定器３１に入力する。
【００２３】
この構成により、負荷制限設定器信号Ｓ９はタービン要求信号Ｓ１に追従制御される。また、この時の駆動装置２４の入力は信号発生器２３からの同期設定器操作信号Ｓ５を入力する。この同期設定器操作信号Ｓ５は、手動または図示しない自動制御装置により、同期設定器信号Ｓ２が負荷制限設定器信号Ｓ９よりも大きい値となるような信号を出力している。
【００２４】
レベル検出器２６は、同期設定器信号Ｓ２と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して、同期設定器信号Ｓ２＜負荷制限設定器信号Ｓ９の信号関係にある時にＯＮとなる調速運転中信号Ｓ２０を出力して調速／負荷制限の運転モード切替に使用する。
【００２５】
図３０は調速／負荷制限の運転モードの切替ロジックを示すものである。
【００２６】
まず、調速運転をする際には、運転員によって選択されるとＯＮとなる調速運転選択信号Ｓ２２と調速運転中信号Ｓ２０とが論理積演算器４１に入力して両者の論理積とった信号Ｓ２４がロジック記憶器４４のＳ端子へ入力される。また、負荷制限運転をする際には、運転員によって選択されるとＯＮとなる負荷制限運転選択信号Ｓ２３と調速運転中信号Ｓ２０を論理反転器４２で論理反転させた負荷制限運転中信号Ｓ２１とが論理積演算器４３へ入力されて両者の論理積とった信号Ｓ２５がロジック記憶器４４のＲ端子に入力される。
【００２７】
ロジック記憶器４４はＳ端子入力がＯＮになった時に出力ＱをＯＮとする。その後にＳ端子入力がＯＦＦになっても出力ＱはＯＮを出し続ける。また、Ｒ端子入力がＯＮになった時に出力ＱをＯＦＦとする。その後にＲ端子がＯＦＦになっても出力ＱはＯＦＦを出し続ける。
【００２８】
このようにしてロジック記憶器４４から出力した調速運転モード信号Ｓ１９は調速運転モードでＯＮとなる。そして、統括制御装置１２との協調運転の時にＯＮとなる協調運転モード選択信号Ｐ６と調速運転モード信号Ｓ１９は論理積演算器４６に入力して両者の論理積演算を行い、この協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＮの時が協調運転時の調速運転モードとなる。また、協調運転モード選択信号Ｐ６と、調速運転モード信号Ｓ１９を論理反転器４５で論理反転させた負荷制限運転モード信号Ｓ２７は論理積演算器４７に入力して両者の論理積演算を行い、この出力信号Ｓ１３がＯＮの時が協調運転時の負荷制限運転モードとなる。
【００２９】
上述の調速／負荷制限の運転モード切替は次のように行われる。
【００３０】
今、調速運転の状態から負荷制限運転に移行する場合の切替の様子を図３１の動作図に従って説明すると、時刻ｔ０において、負荷制限設定器信号Ｓ９は同期設定器信号Ｓ２及び機械式調速制御信号Ｓ１５よりも高い状態にある。また、協調運転モード選択信号Ｐ６と協調運転中信号Ｓ２０がＯＮになっているのでタービン要求信号Ｓ１に追従して同期設定器信号Ｓ２が変化している。
【００３１】
その後の時刻ｔ１で、運転員が調速運転選択信号Ｓ２２をＯＦＦにする。続いて時刻ｔ２で運転員が負荷制限運転選択信号をＯＮにする。それと同時に図示しない操作により負荷制限設定器操作信号Ｓ１２を減信号とすると、負荷制限設定器信号Ｓ９が減少する。
【００３２】
その後の時刻ｔ３で、負荷制限設定器信号Ｓ９が同期設定器信号Ｓ２よりも小さくなると、調速運転中信号Ｓ２０がＯＦＦになる。この結果、協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦに変化して、協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮに変化する。これにより、タービン要求信号Ｓ１は同期設定器３５の制御から負荷制限設定器の制御に切替る。
【００３３】
その後、時刻ｔ４で同期設定器信号Ｓ２は図示しない操作により同期設定器操作信号Ｓ５を増信号とすると、これに追従して機械式調速制御信号Ｓ１５も増加する。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機械式制御装置１４は同期設定器３５から位置検出器３９までの回路は機械系で構成されており、信号の伝達のガタや長期運転による摩耗などにより同期設定器信号Ｓ２に対する機械式調速制御信号Ｓ１５の関係が非線形となったり、バイアスを持った特性となっており、問題が生じる。
【００３５】
例えば、図３１に示すように同期設定器信号Ｓ２に対して機械式調速制御信号Ｓ１５の間にΔＭＷに相当するような誤差が生じていると、時刻ｔ４で同期設定器信号Ｓ２を増加し始めると同時にタービン出力が急増加して、蒸気発生器と協調した制御に支障をきたす不都合がある。
【００３６】
また、タービンが定格速度から変動していた時に切替えを行うと、変動した分が同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５間の差となっているので、切替時に不要なタービン出力変動を発生させる不都合がある。
【００３７】
また、タービン制御の応答性や精度の向上を図ろうとしても、機械式制御装置１４における伝達遅れや誤差等により限界を有することや、機械式調速制御装置１４の異常状態を容易に検出できないことも問題として内在している。
【００３８】
そこで、本発明はこのような点に鑑み、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を防止することを主目的にし、タービン出力制御の応答性や制御精度の向上にも寄与でき、かつ、制御装置の異常検出が可能な蒸気タービン制御方法を提供することを目的とする。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、負荷要求信号と実負荷信号との偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器から出力される同期設定器信号とタービン実速度信号との偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、負荷制限運転モード時にタービン要求信号に負荷制限設定器信号が追従する低値選択信号によって蒸気加減弁を制御する一方、調速運転モード時にタービン要求信号に同期設定器信号が追従すると共に、この同期設定器信号に基づく機械式調速制御信号を低値選択信号として蒸気加減弁を制御する電気制御装置によって制御し、運転モードの切替の際に機械式調速制御信号と負荷制限設定器信号のいずれの信号が新たに低値となったかを検出し、この検出によってタービン要求信号の値が新たに低値となった運転モード側となる同期設定器信号あるいは負荷制限設定器信号の値となるように切替えることを特徴とする。この手段によれば、低値となっている運転モード側の同期設定器信号または負荷制限設定器信号の値がタービン要求信号となるように切替えられる。これにより、調速／負荷制限運転をするための低値選択信号により調速／負荷制限運転の切替り状態を監視し、かつ、切替え時に新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を抑制することができる。
【００４０】
請求項２の発明は、請求項１記載の蒸気タービン制御方法において、同期設定器信号と負荷制限設定器信号との偏差信号を記憶し、この偏差信号をタービン要求信号に加算して運転モードの切替えを行うことを特徴とする。この手段によれば、同期設定器信号と負荷制限設定器信号の偏差を記憶して、この記憶信号をタービン要求信号に加算する。これにより、調速／負荷制限運転をするための低値選択信号により調速／負荷制限運転の切替り状態を監視し、かつ、切替り時に新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を阻止することができる。
【００４１】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載の蒸気タービン制御方法において、タービン実速度信号が所定の定格値範囲内にあるときにのみ運転モードを切替える切替条件を付加することを特徴とする。この手段によれば、調速／負荷制限運転をするための低値選択の入力信号により調速／負荷制限運転の切替り状態を監視し、また、タービンが定格速度から変動している時の切替を行わない、さらに切替り時に新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を抑止することができる。
【００４２】
請求項４の発明は、負荷要求信号と実負荷信号との偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器から出力される同期設定器信号とタービン実速度信号との偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、定格時タービン実速度を基準として同期設定器信号と機械式調速制御信号との間の誤差を補正する関係式に基づいて補正信号を求め、求めた補正信号によって同期設定器信号あるいは機械式調速制御信号を補正することを特徴とする。この手段によれば、機械式調速制御信号あるいは負荷制限設定器信号を補正し、補正信号により負荷制限設定器信号あるいは機械式調速制御信号が低値選択をとるように構成して、この低値選択出力信号により蒸気加減弁を制御する。これにより、同期設定器信号と機械式調速制御信号間の誤差が補正されるので調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を抑えることができる。
【００４３】
請求項５の発明は、負荷要求信号と実負荷信号との偏差信号に基づくタービン要求信号によって設定される電動機駆動の同期設定器からの同期設定器信号とタービン実速度信号との偏差信号に基づく機械式調速制御信号によって中間蒸気弁を開度制御する機械系で構成される機械式制御装置を有する制御装置によって蒸気タービンを制御する蒸気タービン制御方法において、負荷制限運転モード時にタービン要求信号に負荷制限設定器信号が追従する低値選択信号によって蒸気加減弁を制御する一方、調速運転モード時に機械式調速制御信号と別に電気式調速制御信号を生成し、電気式調速制御信号を低値選択信号として蒸気加減弁を制御する電気制御装置によって制御することを特徴とする。この手段によれば、機械式調速制御信号の代わりの電気式調速制御信号と負荷制限設定器信号の低値選択信号により蒸気加減弁を制御し、電気式調速制御信号と負荷制限設定器信号のいずれの信号が低値となっているかを検出して調速／負荷制限の運転モードの切替えがされる。これにより、機械式調速制御信号を使用しないことから調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。
【００４４】
請求項６の発明は、請求項５記載の蒸気タービン制御方法において、タービン実速度信号が所定の定格値範囲内にあるときにのみ運転モードを切替える切替条件を付加することを特徴とする。この手段によれば、機械式調速制御信号を使用しないことから調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービン速度変動中の調速／負荷制限の運転モード切替を行わないことから不要なタービン出力変動を阻止できる。
【００４５】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６記載の蒸気タービン制御方法において、負荷設定器信号と同期設定器信号との偏差信号に基づいて同期設定器を駆動させ同期設定器信号が負荷設定器信号に追従させるようにすることを特徴とする。この手段によれば、同期設定器信号が負荷設定器信号に追従する。これにより、機械式調速制御信号を使用しないことから調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができる。
【００４６】
請求項８の発明は、請求項７記載の蒸気タービン制御方法において、同期設定器信号が負荷設定器信号となるように所定の不感帯をもって追従させ、あるいは、同期設定器信号がタービン速度変動量に応じて増減して設定される不感帯によって負荷設定器信号となるように追従させることを特徴とする。この手段によれば、機械式調速制御信号を使用しないことから調述／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができる。さらに、通常運転中の同期設定器の駆動時間を最小にすることができるので機械式調速制御廻りの故障発生を最小にすることができる。
【００４７】
請求項９の発明は、請求項７記載の蒸気タービン制御方法において、タービン実速度信号が異常のとき、電気式調速制御信号に代えて機械式調速制御信号を取込み、この機械式調速制御信号と負荷制限設定器信号とのいずれか低値の低値選択信号によって蒸気加減弁を制御することを特徴とする。この手段によれば、機械式調速制御信号を使用しないことから調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調述制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができる。さらに、電気式調速制御が異常となっても機械式調速制御信号により制御を継続することができる。
【００４８】
請求項１０の発明は、請求項７または請求項９記載の蒸気タービン制御方法において、電気式調速制御信号と機械式調速制御信号との偏差信号の大きさに基づいて電気式調速制御信号、あるいは、機械式調速制御信号の異常を検出することを特徴とする。この手段によれば、電気式調速制御信号と機械式調速制御信号との偏差信号に基づいて異常検出がされる。これにより調速制御部分の異常が早期に発見でき、早期に対応措置ができる。
【００４９】
請求項１１の発明は、請求項４記載の蒸気タービン制御方法において、求められた補正信号の大きさに基づいて異常の検出をすることを特徴とする。この手段によれば、補正信号の大きさから異常が検出される規定値を逸脱したことを検出する。これにより、機械式調速制御部分の異常が早期に発見でき、早期に復旧できる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５１】
図１は、本発明の第１実施の形態を示す図である。図１は従来の実施例図である図２５乃至図３０からの改良点に関わる回路のみを示しており、以下は改良点について説明する。
【００５２】
図１は、従来の図３０に対応する図であって、Ａ部のレベル検出器５１は、機械式調速制御信号Ｓ１５と負荷制限設定器信号Ｓ９とを入力し、このレベル検出器５１は両者の信号関係が機械式調速制御信号Ｓ１５＜負荷制限設定器信号Ｓ９となっている時にＯＮとなる調速制御中信号Ｓ２８を論理積演算器４１及び論理反転器４２に出力する。これは、従来の論理積演算器４１と論理反転器４２への入力を従来はレベル検出器２６の出力信号Ｓ２０であったものから前述の調速制御中信号Ｓ２８に変更したものである。
【００５３】
また、Ｂ部の状変検出器５２は、ロジック記憶器４４から出力する調速制御運転モード信号Ｓ１９を入力し、この状変検出器５２は信号Ｓ１９がＯＦＦからＯＮに変化、または、ＯＮからＯＦＦに変化したのと同タイミングで立ち上がるＯＮ信号を出力し、その後数秒以内でＯＦＦとなるワンショット信号Ｓ３２を出力する。そして、論理反転器５３は信号３２を入力して論理反転した信号Ｓ３３を論理積演算器５４へ出力する。論理積演算器５４は、統括制御装置１２との協調運転を行う時にＯＮとなる信号と先の信号Ｓ３３とを入力して、両者の論理積信号を従来の協調運転モード選択信号Ｐ６として使用する。
【００５４】
図２は、従来の図３１に対応する調速制御から負荷制限への運転モード切替の動作図を示している。
【００５５】
まず、負荷制限設定器信号Ｓ９が減少して、時刻ｔ３で機械式調速制御信号Ｓ１５よりも低い値になると、レベル検出器５１の調速制御中信号Ｓ２８がＯＦＦとなる。これにより、協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦとなり、協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮとなる。また、状変検出器５２の信号Ｓ３２がワンショットＯＮとなり、協調制御運転モード信号Ｓ１９がワンショット間ＯＦＦとなる。
【００５６】
以上のロジック信号変化により、時刻ｔ３において、図２５に示す切替器２５からの位置信号Ｓ１０が負荷制限設定器信号Ｓ９へ切替わり、これと同時に図２６に示す統括制御装置１２の比例・積分演算器１７のＰ４信号が係数器１８からのＰ５信号となる、これによって、タービン要求信号Ｓ１が瞬時に負荷制限設定器信号Ｓ９と等しくなる。そして、タービン要求信号Ｓ１による制御は、同期設定器３５から負荷制限設定器３１による制御へ切替わる。
【００５７】
この結果、同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５の間に誤差があっても、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が抑制される。
【００５８】
このように第１実施の形態によれば、低値となっている運転モード側の同期設定器信号または負荷制限設定器信号の値がタービン要求信号となるように切替えられる。これにより、調速／負荷制限運転をするための低値選択信号により調速／負荷制限運転の切替り状態を監視し、かつ、切替え時に新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を抑制することができる。
【００５９】
図３は、本発明の第２実施の形態に示す図である。
【００６０】
第２実施の形態は第１実施の形態で示した構成を基本としており、図３が図１の第１実施の形態と異なる点は、Ａ１部分であり、以下は異なる点について説明する。
【００６１】
図３において、速度検出器５５はタービンの実速度に比例した信号Ｓ３４を出力し、レベル検出器５６に入力する。このレベル検出器５６はタービン実速度信号が定格速度を基準にして±数回転の範囲内にある時にＯＮとなる信号Ｓ３５を検出して出力する。そして、論理積演算器５７は調速運転選択信号Ｓ２２と調速制御中信号Ｓ２８と先のタービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を入力して、三つの信号の論理積を演算して信号Ｓ３６をロジック記憶器４４のＳ端子へ出力する。
【００６２】
また、論理積演算器５８は負荷制限運転選択信号Ｓ２３と、調速制御中信号Ｓ２８を論理反転器４２で反転させた負荷制限制御中信号Ｓ２９と先のタービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を入力して、三つの信号の論理積を演算して信号Ｓ３７をロジック記憶器４４のＲ端子へ出力する。そして、ロジック記憶器４４は、信号Ｓ３６とＳ３７とが第１実施の形態と同様に入力する。
【００６３】
第２実施の形態は、第１実施の形態に対して、調速／負荷制限の運転モード切替にタービン実速度信号が規定速度以内の条件が付加されたものであり、基本的な動作は第１実施の形態と同様である。ただし、タービン実速度が定格速度以外においては、同期設定器３５の値が同じであっても機械式調速制御部の係数器３８で設定したゲインに比例して機械式調速制御信号Ｓ１５が変化しており、同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５の間には差が生じている。この状態で調速／負荷制限の運転モード切替を行うとこの差分がタービン出力変動となるが、タービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を切替条件に付加することで、この時には切替は行わずにタービン速度の変動幅が小さい時に切替えるように動作する。
【００６４】
なお、レベル検出器５６は、係数器３８の設定ゲインと蒸気発生器とタービンの統括制御上許容されるタービン出力変動を考慮した検出値に設定する。
【００６５】
このように第２実施の形態によれば、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。その上、タービンの実速度が変動している時の運転モード切替を阻止するので、タービン出力変動の幅を小さくできる。
【００６６】
図４及び図５は、本発明の第３実施の形態を示す図である。
【００６７】
第３実施の形態は、従来の実施例図である図２５乃至図３０からの改良点に関わる回路のみを示しており、以下は改良点について説明する。
【００６８】
図４は、図２５の一部の異なる部分を示し、図４において加算器６１は、同期設定器信号Ｓ２と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して信号Ｓ２から信号Ｓ９を差し引いた負荷制限運転モード時負荷制限偏差信号Ｓ３８を出力する。切替器６３は、負荷制限運転モード時負荷制限偏差信号Ｓ３８を入力して、協調運転モード選択信号Ｓ６がＯＮの時には、端子ａ−ｃ間を閉とし、信号Ｓ４０＝信号Ｓ３８とする。
【００６９】
加算器６２は、同期設定器信号Ｓ２と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して信号Ｓ９から信号Ｓ２を差し引いた協調運転モード時負荷制限偏差信号Ｓ３９を出力する。切替器６４は、協調運転モード時負荷制限偏差信号Ｓ３９を入力して、協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮの時には端子ａ−ｃ間を閉とし、信号Ｓ４０＝信号Ｓ３９とする。信号記憶器６５は信号Ｓ４０を入力し、信号Ｓ３２がＯＮとなっている間に信号Ｓ４０を入力して記憶し信号Ｓ４１を出力する。また、信号Ｓ３２がＯＦＦになっても記憶した信号はそのまま出力し続ける。
【００７０】
加算器６６は、タービン要求信号Ｓ１と信号Ｓ４１を入力して加算した信号Ｓ４２を出力する。そして信号Ｓ４２は図２５に示す電気カム制御装置１３の従来構成の加算器２０と加算器２７に対して、従来構成で入力していた信号Ｓ１に代わって入力される。
【００７１】
図５において、Ａ部は、図１のＡ部と同じ構成であり、図５のＢ１部については、図１のＢ部から論理反転器５３と論理積演算器５４を削除して、協調運転モード選択信号Ｐ６を論理演算しないように構成したものである。
【００７２】
図６は、調速制御から負荷制限への運転モード切替の動作図を示している。
【００７３】
まず、負荷制限設定器信号Ｓ９が減少して、時刻ｔ３で機械式調速制御信号Ｓ１５よりも低い値になると、レベル検出器５１の調速制御中信号Ｓ２８がＯＦＦとなる。これにより、協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦとなり、協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮとなる。また、状変検出器５２のワンショット信号Ｓ３２がワンショットＯＮとなる。
【００７４】
以上のロジック信号の変化により、時刻ｔ３において、負荷制限設定器信号Ｓ９から同期設定器信号Ｓ２を差し引いた偏差信号ΔＳ値を記憶器６５に記憶して出力する。そして、この偏差信号をタービン要求信号Ｓ１に加算するので、信号Ｓ４２はそれまでの同期設定器信号Ｓ２と等しい値となり、この信号により負荷制限設定器の制御が行われる。
【００７５】
このように第３実施の形態によれば、同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５の間に誤差があっても、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が抑制される。
【００７６】
なお、第３実施の形態は、他実施の形態として図７に示すように実施できる。
【００７７】
図７は第３実施の形態と異なる回路のみを示しており、以下は異なる点について説明する。
【００７８】
図７に示すＡ１は図３のＡ１部と同じであり、図７に示すＢ１部は図５のＢ１部と同様の構成である。第３実施の形態と異なるのは論理積演算器５７と論理積演算器５８に第２実施の形態で示したタービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を入力して、三つの信号の論理積をとった点である。
【００７９】
本実施の形態は、第３実施の形態に対して、調速／負荷制限の運転モード切替にタービン実速度信号が規定速度以内の条件が付加されたもので基本的な動作は第３実施の形態と同様である。ただし、タービン実速度が定格速度以外においては、同期設定器３５の値が同じであっても、機械式制御装置１４の係数器３８で設定したゲインに比例して機械式調速制御信号Ｓ１５が変化しており同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５の間には差が生じている。この状態で、調速／負荷制限の運転モード切替を行うとこの差分がタービン出力変動となるが、タービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を切替条件に付加すれば、タービン速度の変動幅が小さい時に切替るように動作する。
【００８０】
なお、レベル検出器は係数器３８の設定ゲインと蒸気発生器とタービンの統括制御上許容されるタービン出力変動を考慮した検出値に設定する。
【００８１】
この本実施の形態によれば、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。また、タービンの実速度が変動している時の運転モード切替を阻止するので、タービン出力変動も極めて小さくすることができる。
【００８２】
図８は、本発明の第４実施の形態を示す図である。
【００８３】
図８は従来の実施例図である図２５乃至図３０からの改良点に関わる回路のみを示しており、以下は改良点について説明する。
【００８４】
図８において、演算器７１は、速度検出器５５により検出したタービン実速度信号Ｓ３４と同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５とを入力する。演算器７１は入力信号から演算したゲイン信号Ｓ４５とバイス信号Ｓ４６を出力する。乗算器７２は、機械式調速制御信号Ｓ１５とゲイン信号Ｓ４５を入力して両者の乗算を行い、信号Ｓ４７を出力する。そして、加算器７３は、信号Ｓ４７とバイス信号Ｓ４６を入力して両者の信号を加算して補正された機械式調速制御信号Ｓ４８を出力し、この信号を従来構成の図２５に示す電気カム制御装置１３の低値選択器３２に入力して、負荷制限設定器信号Ｓ９との低値選択をとり蒸気加減弁制御信号Ｓ１６を出力する。
【００８５】
この構成で、演算器７１はタービン速度信号が定格値の時の機械式調速制御信号Ｓ１５に対する同期設定器信号Ｓ２との関係式を用いて計算するもので、計算した結果としてゲイン信号Ｓ４５とバイス信号Ｓ４６として出力する。そして、この計算結果で機械式調速制御信号Ｓ１５の補正を行い機械式制御装置１４の誤差が除去された同期設定器相当信号が出力され、これにより蒸気加減弁３の制御が行われる。
【００８６】
例えば、従来の図３１で示したΔＭＷに相当する誤差はバイアス信号Ｓ４６として出力されて、この信号が加算器７３で加算され、同期設定信号Ｓ２と等しい値となるように補正がされる。
【００８７】
この第４実施の形態によれば、同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５間の誤差が補正されるので調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を抑えることができる。
【００８８】
図９は、本発明の第４実施の形態の他の実施の形態を示す図である。図９は従来の実施例図である図２５乃至図３０からの改良点に関わる回路のみを示しており、以下は改良点について説明する。
【００８９】
図９において、演算器７４は、速度検出器５５で検出したタービン実速度信号Ｓ５５と同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５とを入力し、演算器７４は入力信号から演算したゲイン信号Ｓ６１とバイス信号Ｓ６２を出力する。乗算器７５は、負荷制限器設定信号Ｓ９とゲイン信号Ｓ６１を乗算器７５に入力して両者の乗算を行い信号Ｓ６３を出力する。そして、加算器７６は、信号Ｓ６３とバイアス信号Ｓ６２を入力して両者の信号を加算して補正された負荷制限設定器信号Ｓ６４を出力し、この信号を図２５に示す従来構成の低値選択器３２に入力して、機械式調速制御信号Ｓ１５との低値選択をとり蒸気加減弁制御信号Ｓ１６を出力する。
【００９０】
以上の構成で、演算器７４はタービン速度信号が定格値の時の同期設定器信号Ｓ２に対する機械式調速制御信号Ｓ１５の関係式を用いて計算するもので、計算した結果がゲイン信号Ｓ６１とバイス信号Ｓ６２として出力される。そして、この計算結果により負荷制限設定器信号Ｓ９の補正を行うので、機械式制御装置１４による誤差を含んだ負荷制限設定器信号が出力され、これにより蒸気加減弁の制御が行われる。
【００９１】
例えば、従来実施の形態の図３１で示したΔＭＷに相当する誤差はバイアス信号Ｓ６２として出力され、この信号が加算器７６で加算され機械式調速制御信号Ｓ１５と等しい値となるように補正がされる。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、同期設定器信号Ｓ２と機械式調速制御信号Ｓ１５間の誤差が補正されるので調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を抑えることができる。
【００９３】
図１０及び図１１は本発明の第５実施の形態を示す図である。図１０は従来の実施例図である図２５乃至図３０からの改良点に関わる回路を主体に示しており、以下は改良点について説明する。
【００９４】
図１０において、電気式制御装置１３Ａの加算器８１は、タービン要求信号Ｓ１と負荷設定器信号Ｓ５２を入力して得られた偏差信号Ｓ５１を係数器８２に出力し係数倍した信号Ｓ５３を出力する。信号発生器８５は、負荷設定器信号Ｓ５２を増減するための負荷設定器操作信号Ｓ５５を出力する。切替器８３は、偏差信号Ｓ５３と負荷設定器操作信号Ｓ５５を入力し、切替器８３は調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＮの時にａ−ｃ間が閉（ｂ−ｃ間が開）となってＳ５４＝Ｓ５３となる。また、切替器８３は、協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦの時はｂ−ｃ間が閉（ａ−ｃ間が開）となってＳ５４＝Ｓ５５となる。負荷設定器８４は、切替えられた信号Ｓ５４を入力し、負荷設定器８４は積分器で構成され、入力信号を積分して、負荷設定器信号Ｓ５２を出力する。
【００９５】
また、速度検出器５５は、タービン実速度に比例した信号Ｓ３４を検出して出力する。加算器８６は、タービン実速度信号Ｓ３４と負荷設定器信号Ｓ５２とを入力して、両者の偏差を演算し、速度偏差信号Ｓ５６を出力する。係数器８７はこの速度偏差信号Ｓ５６を入力して係数倍した電気式調速制御信号Ｓ５７を出力する。係数器８７の係数値は従来の機械式制御装置１４の係数器３８と同じ機能を持つもので、速度調定率が設定される。低値選択器３２は、電気式調速制御信号Ｓ５７と負荷制限設定器信号Ｓ９とを入力して両者の低い方の信号を選択し、蒸気加減弁制御信号Ｓ１６を出力し、これにより蒸気加減弁３の制御が行われる。
【００９６】
また、レベル検出器８８は電気式調速制御信号Ｓ５７と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して、両者の信号関係がＳ５７＜Ｓ９となっている時にＯＮとなる調速制御中信号Ｓ５８を出力する。切替器８９は負荷設定器信号Ｓ５２と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して、調速運転モード信号Ｓ１９がＯＮの時にはａ−ｃ間が閉となってＳ１０＝Ｓ５２を、信号Ｓ１９がＯＦＦの時にはｂ−ｃ間が閉となってＳ１０＝Ｓ９の切替信号を出力する。
【００９７】
図１０において、図２５の加算器２７から負荷制限設定器３１までの負荷制限設定回路は従来構成と同じである。機械式制御装置１４は図示省略している。図１１のＡ２部は従来構成の図３０のＡ０部に調速制御中信号Ｓ２０の代わりにＳ５８の信号が入力された点が異なる。また、図１１のＢ０部は従来構成の図３０のＢ０部と同じ構成としている。
【００９８】
以上の構成で、図１０に示すように調速運転時には、負荷設定器信号Ｓ５２とタービン実速度信号Ｓ３４の偏差を係数倍した電気式調速制御信号Ｓ５７により行われる。このため、統括制御装置１２からのタービン要求信号Ｓ１が加算器８１に入力して、負荷設定器信号Ｓ５２を制御することで行われる。
【００９９】
図１２は調速運転から負荷制限運転への切替の動作図を示している。
【０１００】
まず、時刻ｔ０において、機械式制御装置１４の同期設定器３５の設定位置ｍ１と調速制御信号ｍ４は上限付近にある。これは、蒸気加減弁３による調速制御は機械式調速制御信号を使用しないために同期設定器３５は上限方向に逃がしていることによる。また、調速運転は負荷設定器信号Ｓ５２を負荷制限設定器信号Ｓ９よりも低い値とすることで行われている。
【０１０１】
その後の時刻ｔ２で信号発生器３０を操作すると負荷制限設定器信号Ｓ９が減少し始める。時刻ｔ３で負荷制限設定器信号Ｓ９が電気式調速制御信号Ｓ５７よりも低い値になると、調速制御中信号Ｓ５８がＯＮからＯＦＦとなる。これにより、協調運転時の調速運転モード選択信号Ｓ６がＯＦＦとなって、協調運転時の負荷制限運転モード信号Ｓ１３がＯＮとなる。これにより、以降のタービン要求信号Ｓ１による制御が負荷制限設定器３１に基づく信号により行われる。
【０１０２】
このように第５実施の形態によれば、調速制御が電気回路で行われることにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないので、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。
【０１０３】
図１３は、本発明の第６実施の形態を示す図である。
【０１０４】
第６実施の形態は第５実施の形態で示した構成を基本にしており、図１３は第５実施の形態と異なる回路のみを示しており、以下は異なる点について説明する。
【０１０５】
図１３において、レベル検出器５６はタービンの実速度に比例した信号Ｓ３４を入力し、レベル検出器５６はタービン実速度信号が定格速度を基準にして±数回転の範囲内にある時にＯＮとなる信号Ｓ３５を検出して出力する。そして、論理積演算器５７は調速運転選択信号Ｓ２２と調速制御中信号Ｓ５８と先のタービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を入力して、三つの信号の論理積を演算して信号Ｓ３６を出力する。また、論理積演算器５８は、負荷制限運転選択信号Ｓ２３と、調速制御中信号Ｓ５８を論理反転器４２で反転させた負荷制限制御中信号Ｓ２９と先のタービン実速度規定値以内信号Ｓ３５を入力して、三つの信号の論理積を演算して信号Ｓ３７を出力する。ロジック記憶器４４は、信号Ｓ３６とＳ３７を入力し、以降の構成は従来の実施の形態の図３０のＢ０部と同じ構成となる。
【０１０６】
以上の構成で、第６実施の形態では第５実施の形態に対して、調速／負荷制限の運転モード切替にタービン実速度信号が規定速度以内の条件が付加されたもので基本的な動作は第５実施の形態と同様である。ただし、タービン実速度が定格速度以外においては、図１０に示す負荷設定器８４の値が同じであっても、係数器８７で設定したゲインに比例して電気式調速制御信号Ｓ５７が変化している。このため負荷設定器信号Ｓ５２と電気式調速制御信号Ｓ５７の間には差が生じている。この状態で調速／負荷制限の運転モード切替を行うとこの差分がタービン出力変動となる。ところが、タービン実速度規定値以内信号Ｓ３５の信号を切替条件に付加するので、この時には切替は行わずにタービン速度の変動幅が小さい時に切替るように動作する。なお、レベル検出器５６は係数器８７の設定ゲインと蒸気発生器１とタービンの統括制御上許容されるタービン出力変動を考慮した検出値に設定する。
【０１０７】
このように第６実施の形態によれば、調速制御が電気回路で行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないので、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動は生じない。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービンの実速度が変動している時の運転モード切替を阻止するので、運転モード切替時のタービン出力変動を極めて小さくすることができる。
【０１０８】
図１４は、本発明の第７実施の形態を示す図である。
【０１０９】
第７実施の形態は第５または第６実施の形態で示した構成を基本にしており、図１４は図１０に示す電気式制御装置１３Ａに対して第５または第６実施の形態の構成を付加する回路を示している。
【０１１０】
図１４において、加算器９１は、負荷設定器信号Ｓ５２と同期設定器信号Ｓ２を入力して、両者の負荷設定偏差信号Ｓ７１を出力する。係数器９２は、負荷設定偏差信号Ｓ７１を入力して係数倍した信号Ｓ７２を出力し、この信号を駆動装置２４に入力する。駆動装置２４は同期設定器３５を駆動するための駆動信号Ｓ８を出力して、同期設定器３５に入力する。
【０１１１】
この構成で、同期設定器信号Ｓ２が負荷設定器信号Ｓ５２に自動追従するように動作する。これにより、タービン実速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の閉め制御が決められた速度値から開始される。
【０１１２】
このように第７実施の形態によれば、調速制御が電気回路で行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないため、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。
【０１１３】
なお、調速制御を図１０に示す負荷設定器８４で行う際に同期設定器３５を上限方向に逃がしておくと、タービン実速度が異常に加速した場合の中間蒸気弁の閉め制御が、決められたタービン速度以上に加速しないと行われない。ところが、同期設定器信号Ｓ２を負荷設定器信号Ｓ５２に自動追従していることにより、決められた速度から無駄時間無く閉め制御が開始され、必要以上のタービン加速を抑制することができる。
【０１１４】
図１５は、本発明の第８実施の形態を示す図である。
【０１１５】
第８実施の形態は、第５または第６実施の形態で示した構成を基本にしており、図１５は第５または第６実施の形態を示す図１０に対して構成を付加する回路を示している。
【０１１６】
図１５において、加算器９１は、負荷設定器信号Ｓ５２と同期設定器信号Ｓ２を入力して、両者の負荷設定偏差信号Ｓ７１を出力する。不感帯器９３は、負荷設定偏差信号Ｓ７１を入力して、所定の不感帯と係数を乗じた信号Ｓ７３を出力し、この信号を駆動装置２４に入力する。駆動装置２４は同期設定器３５を駆動するための駆動信号Ｓ８を出力して、同期設定器３５に入力する。
【０１１７】
以上の構成で、同期設定器信号Ｓ２が、図１７に示すように負荷設定器信号Ｓ５２に自動追従するように動作する。不感帯器９３の入出力信号は、図１６に示すような特性となっている。この不感帯の設定幅（＋Ｖ１、−Ｖ２）はタービン実速度が異常加速した際に中間蒸気弁の閉め制御開始速度が、タービン加速抑制制御上許容される値に設定する。
【０１１８】
これにより、負荷設定偏差信号Ｓ７１が所定の不感帯（＋Ｖ１、−Ｖ２）を越えるまでは同期設定器３５の自動追従は行われないが、一旦、不感帯を越えると負荷設定偏差信号Ｓ７１が零になるまで、すなわち、負荷設定器信号Ｓ５２と同期設定器信号Ｓ２が等しくなるまで自動追従が行われる。
【０１１９】
このように第８実施の形態によれば、調速制御が電気回路で行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないので、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。第７実施の形態では常に同期設定器３５を負荷設定器に自動追従することで、機械系で構成された同期設定器や機械レバー伝達系の機械的な寿命が短縮され、故障の発生や摩耗による演算誤差の増加になるが、第８実施の形態とすることで、前述の問題を減少させることができる。
【０１２０】
図１８は、第８実施の形態の他の実施の形態を示す図である。
【０１２１】
本実施の形態は第５または第６実施の形態で示した構成を基本にしており、図１８は、第５または第６実施の形態に対して構成を付加する回路を示している。
【０１２２】
図１８において、加算器９１は、負荷設定器信号Ｓ５２と同期設定器信号Ｓ２を入力して、両者の負荷設定偏差信号Ｓ７１を出力する。不感帯器９５は、負荷設定偏差信号Ｓ７１を入力し、不感帯器９５はタービン実速度信号Ｓ３４を関数器９４に入力して不感帯設定値＋Ｖ１と−Ｖ２演算した信号により不感帯設定された信号Ｓ７３を出力する。
【０１２３】
駆動装置２４は信号７３を入力して同期設定器３５を駆動するための駆動信号Ｓ８を出力して、同期設定器３５に入力する。
【０１２４】
以上の構成で、同期設定器信号Ｓ２が負荷設定器信号Ｓ５２に自動追従するように動作する。不感帯器９５の入出力信号は、第８実施の形態で示した図１６と同じような特性となっているが、設定幅（＋Ｖ１、−Ｖ２）は関数器９４からの信号により行われる。図１９は関数器９４の入出力特性の一例を示し、タービン実速度信号が定格速度よりも増加または減少するのに応じて設定幅信号を増減させている。
【０１２５】
これにより、負荷設定偏差信号Ｓ７１が所定の不感帯（＋Ｖ１、−Ｖ２）を越えるまでは同期設定器３５の自動追従は行われないが、一旦、不感帯を越えると負荷設定偏差信号Ｓ７１が零になるまで、すなわち、負荷設定器信号Ｓ５２と同期設定器信号Ｓ２が等しくなるまで自動追従が行われる。また、タービン実速度信号Ｓ３４の定格速度値からの変動量が大きい場合には不感帯幅が小さくなり、負荷設定器８４と同期設定器３５の追従幅が狭くなるように動作する。
【０１２６】
この実施の形態によれば、調速制御が電気回路で行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないため、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が防止される。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。第７実施の形態では常に同期設定器を負荷設定器に自動追従することで、機械系で構成された同期設定器や機械レバー伝達系の機械的な寿命が短縮され、故障の発生や摩耗による演算誤差の増加になるが、本実施の形態とすることで、前述の問題を減少させることができる。
【０１２７】
また、第８実施の形態では自動追従幅を一定にしているため、中間蒸気弁によりタービン加速抑制制御に影響しないようにあまり大きな幅の設定ができないという問題があるが、本実施の形態によれば、タービン速度変動量が小さい場合には大きな追従幅にして機械式調速制御部の機械的な不適合発生をより減少させることができる。また、タービン実速度の変動量が大きい場合には追従幅を小さくして中間蒸気弁によるタービン加速抑制制御が速やかに行うことができるという効果がある。
【０１２８】
図２０は、本発明の第９実施の形態を示す図である。
【０１２９】
第９実施の形態は、第７実施の形態で示した構成を基本にしており、図２０は、図１０及び図１４に示す第７実施の形態と異なる回路のみを示している。
【０１３０】
図２０において、異常検出器１０２は、タービン実速度信号Ｓ３４を入力して、速度信号が異常となった時にＯＮとなる速度異常信号Ｓ８２を出力する。信号発生器１０１は蒸気加減弁全開に相当する信号Ｓ８１を発生する。切替器１０３は信号Ｓ８１を入力して、速度異常信号Ｓ８２がＯＮの時にはａ−ｃ間を閉としてＳ８３＝Ｓ８１の出力、信号Ｓ８２がＯＦＦの時にはａ−ｃ間を開としてＳ８３＝０の信号を出力する。そして、加算器１０５は、信号Ｓ８３と電気式調速制御信号Ｓ５７と信号加算を行って信号Ｓ８５を出力する。
【０１３１】
また、切替器１０４は速度異常信号Ｓ８２がＯＦＦの時にはｂ−ｃ間を閉としてＳ８４＝Ｓ８１の出力、信号Ｓ８２がＯＮの時にはｂ−ｃ間を開としてＳ８４＝０の信号を出力する。そして、加算器１０６は、信号Ｓ８４と機械式調速制御信号Ｓ１５と信号加算を行って信号Ｓ８６を出力する。そして、低値選択器３２は、信号Ｓ８５と信号Ｓ８６と負荷制限設定器信号Ｓ９を入力して、三つの低値選択をとった蒸気加減弁制御信号Ｓ１６を出力して、これにより蒸気加減弁制御が行われる。
【０１３２】
以上の構成で、タービン実速度信号が正常の状態では速度異常信号Ｓ８２がＯＦＦになっているので、信号Ｓ８３＝０、信号Ｓ８４は蒸気加減弁全開信号になっている。このため調速運転における蒸気加減弁制御信号Ｓ１６は電気式調速制御信号Ｓ５７が出力され、負荷制限運転では負荷制限設定器信号Ｓ９が出力される。タービン実速度信号が異常になると、速度異常信号Ｓ８２がＯＮになり信号Ｓ８３は蒸気加減弁全開信号、信号Ｓ８４＝０となる。このため調速運転における蒸気加減弁制御信号Ｓ１６として機械式調速制御信号Ｓ１５が出力され、負荷制限運転では負荷制限設定器信号Ｓ９が出力される。
【０１３３】
このように第９実施の形態によれば、タービン実速度信号が正常な状態では、調速制御が電気回路により行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差が生じないので、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動が生じない。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。一方、第７実施の形態においてタービン実速度信号が異常となった場合に調速運転は不可能となる。また、タービン実速度信号が増加方向に異常になった場合は蒸気加減弁を全閉としてタービン運転を停止させることになる。しかし、本実施の形態ではタービン実速度信号が異常となった時には電気式調速制御信号から機械式調速制御信号による制御が移行して前述のような問題は生じない。
【０１３４】
図２１は、本発明の第９実施の形態の他の実施の形態を示す図である。
【０１３５】
本実施の形態は第７実施の形態で示した構成を基本にしており、図２１は、図１４に示す第７実施の形態と異なる回路のみを示している。
【０１３６】
図２１において、異常検出器１０２は、タービン実速度信号Ｓ３４を入力して、速度信号が異常となった時にＯＮとなる速度異常信号Ｓ８２を出力する。切替器１０７は、電気式調速制御信号Ｓ５７と機械式調速制御信号Ｓ１５とを入力して、速度異常信号Ｓ８２がＯＦＦの時にはｂ−ｃ間を閉（ａ−ｃ間を開）としてＳ８７＝Ｓ５７の出力する。また、信号Ｓ８２がＯＮの時にはａ−ｃ間を閉（ｂ一ｃ間を開）としてＳ８７＝Ｓ１５として出力とする。そして、低値選択器３２は切替えた信号Ｓ８７を入力して、負荷制限設定器信号Ｓ９との低値選択をとった蒸気加減弁制御信号Ｓ１６を出力して、これにより蒸気加減弁制御が行われる。
【０１３７】
以上の構成で、タービン実速度信号が正常の状態では速度異常信号Ｓ８２がＯＦＦになっているので、低値選択器３２には電気式調速制御信号Ｓ５７が入力される。このため調速運転における蒸気加減弁制御信号Ｓ１６は電気式調速制御信号Ｓ５７が出力され、負荷制限運転では負荷制限設定器信号Ｓ９が出力される。タービン速度信号が異常となって速度異常信号Ｓ８２がＯＮになると、低値選択器３２には機械式調速制御信号Ｓ１５が入力される。このため調速運転における蒸気加減弁制御信号Ｓ１６は機械式調速制御信号Ｓ１５が出力され、負荷制限運転では負荷制限設定器信号Ｓ９が出力される。
【０１３８】
このように本実施の形態によれば、タービン実速度信号が正常な状態では、調速制御が電気回路により行うことにより負荷設定器と電気式調速制御信号間の誤差は生じないため、調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動は生じない。また、調速制御の制御応答と制御精度の向上が図れる。
【０１３９】
第７実施の形態においてタービン実速度信号が異常となった場合に調速運転は不可能となる。また、タービン実速度信号が増加方向に異常になった場合は蒸気加減弁を全閉としてタービン運転を停止させることになる。しかし、本実施の形態ではタービン実速度信号が異常となった時には電気式調速制御から機械式調速制御に制御が移行して前述のような問題は生じない。
【０１４０】
図２２は、本発明の第１０実施の形態を示す図である。
【０１４１】
第１０実施の形態は第７または第９または第９実施の他の形態で構成した場合の制御異常検出に関するもので、これら実施の形態に付加する回路のみを図２２は示している。
【０１４２】
図２２において、異常検出器１０８は、機械式調速制御信号Ｓ１５と電気式調速制御信号Ｓ５７を入力して、両者の信号の調速制御偏差信号が異常に大きくなったことを検出して制御異常信号Ｓ８８を出力する。そして、この信号は図示しない警報装置に出力して運転員へ異常状態を知らせる。
【０１４３】
この構成で、同期設定器３５は負荷設定器８４に常に自動追従しているので、機械式制御装置１４や電気式制御装置１３Ａが正常な状態においては、機械式調速制御信号Ｓ１５と電気式調速制御信号Ｓ５７はほぼ同じ値となっているが、いずれかの調速制御機能が異常になると両者の調速制御信号の偏差値が大きくなるので、この偏差大の状態を異常検出器１０８で検出して、この結果を警報装置で知らせる。
【０１４４】
このように第１０実施の形態によれば、調速制御の異常の状態を検出することができるので早期に補修対応が可能となる。
【０１４５】
図２３は、第１１実施の形態を示す図である。
【０１４６】
第１１実施の形態は第４実施の形態の他の形態で構成した場合の制御異常検出に関するもので、これら実施の形態に付加する回路のみを図２３に示している。
【０１４７】
図２３において、レベル検出器１２１は、演算器７４で演算したゲイン信号Ｓ６１を入力して、設計上から決まる規定信号よりも大きな信号となった時にＯＮとなる信号Ｓ１０１を出力する。また、レベル検出器１２２はバイアス信号Ｓ６２を入力して、設計上から決まる規定信号よりも大きな信号となった時にＯＮとなる信号Ｓ１０２を出力する。論理和演算器１２３は、信号Ｓ１０１と信号Ｓ１０２は入力して論理和をとり信号Ｓ１０３を出力する。そして、この信号は図示しない警報装置に出力して運転員へ異常状態を知らせる。
【０１４８】
この構成で、演算器で演算したゲイン信号Ｓ６１とバイアス信号Ｓ６２は機械式制御装置１４の設計上から規定値が決められており、この規定値を逸脱したことをレベル検出器１２１とレベル検出器１２２により検出して、いずれか一方でも規定値を逸脱したら警報装置で知らせる。
【０１４９】
この第１１実施の形態によれば、機械式制御装置１４が異常となった状態を検出することができるので早期に補修対応が可能となる。このように調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を防止することができる。さらに、調速制御を電気回路で構成することにより、タービン出力制御の応答性や制御精度の向上にも寄与できる。また、調速制御機能の異常状態を検出することで早期の補修対応が可能となる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、低値となっている運転モード側の同期設定器信号または負荷制限設定器信号の値がタービン要求信号となるように切替えるので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を抑制することができる。
【０１５１】
また、請求項２の発明によれば、同期設定器信号と負荷制限設定器信号の偏差を記憶して、この記憶信号をタービン要求信号に加算し、切替り時に新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を阻止することができる。
【０１５２】
また、請求項３の発明によれば、タービンが定格速度から変動していない時にのみ新しい運転モード側の設定器信号とタービン要求信号が一致した状態で制御移行するので、同期設定器信号と機械式調速制御信号の間に誤差があっても、切替時のタービン出力変動を抑止することができる。
【０１５３】
また、請求項４の発明によれば、機械式調速制御信号あるいは負荷制限設定器信号の誤差が補正されるので調速／負荷制限の運転モード切替時のタービン出力変動を抑えることができる。
【０１５４】
また、請求項５の発明によれば、機械式調速制御信号の代わりの電気式調速制御信号と負荷制限設定器信号の低値選択信号により蒸気加減弁を制御し、機械式調速制御信号を使用しないことから調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。
【０１５５】
また、請求項６の発明によれば、タービン速度変動中の調速／負荷制限の運転モード切替を行わないことから不要なタービン出力変動を阻止できる。
【０１５６】
また、請求項７の発明によれば、同期設定器信号が負荷設定器信号に追従する一方、機械式調速制御信号を使用しないので、調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、調速制御応答と制御精度の向上が図れる。また、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができる。
【０１５７】
また、請求項８の発明によれば、機械式調速制御信号を使用しないので、調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができる。さらに、通常運転中の同期設定器の駆動時間を最小にすることができるので機械式調速制御機能廻りの故障発生を最小にすることができる。
【０１５８】
また、請求項９の発明によれば、機械式調速制御信号を使用しないので調速／負荷制限の運転モード切替時の出力変動が生じないと共に、タービン速度が異常に上昇した時の中間蒸気弁の制御が無駄時間なく行うことができ、電気式調速制御が異常となっても機械式調速制御信号により制御を継続することができる。
【０１５９】
また、請求項１０の発明によれば、電気式調速制御信号と機械式調速制御信号との偏差信号に基づいて異常検出をするので、調速制御部分の異常が早期に発見でき、早期に対応措置ができる。
【０１６０】
また、請求項１１の発明によれば、補正信号の大きさから異常が検出される規定値を逸脱したことを検出する異常検出機能を有するので、機械式調速制御部分の異常が早期に発見でき、早期に復旧できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す部分構成図である。
【図２】本発明の第１実施の形態の作用を示す動作図である。
【図３】本発明の第２実施の形態を示す部分構成図である。
【図４】本発明の第３実施の形態を示す部分構成図である。
【図５】本発明の第３実施の形態を示す切替部分の構成図である。
【図６】本発明の第３実施の形態の作用を示す動作図である。
【図７】本発明の第３実施の形態の他の形態を示す部分構成図である。
【図８】本発明の第４実施の形態を示す部分構成図である。
【図９】本発明の第４実施の形態の他の形態を示す部分構成図である。
【図１０】本発明の第５実施の形態を示す部分構成図である。
【図１１】本発明の第５実施の形態を示す切替部分の構成図である。
【図１２】本発明の第５実施の形態の作用を示す動作図である。
【図１３】本発明の第６実施の形態を示す部分構成図である。
【図１４】本発明の第７実施の形態を示す部分構成図である。
【図１５】本発明の第８実施の形態を示す部分構成図である。
【図１６】図１５に示す不感帯器の特性図である。
【図１７】本発明の第８実施の形態の作用を示す動作図である。
【図１８】本発明の第８実施の形態の他の形態を示す部分構成図である。
【図１９】図１８に示す不感帯器の特性図である。
【図２０】本発明の第９実施の形態を示す部分構成図である。
【図２１】本発明の第９実施の形態の他の形態を示す部分構成図である。
【図２２】本発明の第１０実施の形態を示す部分構成図である。
【図２３】本発明の第１１実施の形態を示す部分構成図である。
【図２４】蒸気タービン系統図である。
【図２５】従来のタービン制御装置の第１部分構成図である。
【図２６】従来のタービン制御装置の第２部分構成図である。
【図２７】従来のタービン制御装置の第３部分構成図である。
【図２８】従来の蒸気加減弁、中間蒸気弁の第１制御特性図である。
【図２９】従来の蒸気加減弁、中間蒸気弁の第２制御特性図である。
【図３０】従来の蒸気タービン制御の調速／負荷制限運転切替ロジック図である。
【図３１】従来の蒸気タービン制御装置の動作図である。
【符号の説明】
１  蒸気発生器
２  主蒸気止め弁
３  蒸気加減弁
４  高圧タービン
５  再熱器
６  中間蒸気弁
７  低圧タービン
８  復水器
９  発電機
１０  弁駆動装置
１１、５５  速度検出器
１２  統括制御装置
１３  電気カム制御装置
１４  機械式制御装置
１５，１９，２０，２７，３７，６１，６２，６６，７３，７６，８１，８６，９１，１０５，１０６  加算器
１６，２２，２５，２９，６３，６４，８３，８９，１０３，１０４，１０７切替器
１７  比例・積分演算器
１８，２１，２８，３８，８２，８７，９２  係数器
２３，３０，８５，１０１  信号発生器
２４，３４  駆動装置
２６，５１，５６，８８，１２１，１２２  レベル検出器
３１  負荷制限設定器
３２  低値選択器
３３，４０，９４  関数器
３５  同期設定器
３６，３９  位置検出器
４１，４３，４６，４７，５４，５７，５８  論理積演算器
４２，４５，５３  論理反転器
４４  ロジック記憶器
５２  状変検出器
６５  信号記憶器
７１，７４  演算器
７２，７５  乗算器
８４  負荷設定器
９３，９５  不感帯器
１０２，１０８  異常検出器
１２３  論理和演算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003967448.tif 000006
【図６】
0003967448.tif 000007
【図７】
0003967448.tif 000008
【図８】
0003967448.tif 000009
【図９】
0003967448.tif 000010
【図１０】
0003967448.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003967448.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0003967448.tif 000020
【図２０】
0003967448.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0003967448.tif 000025
【図２５】
0003967448.tif 000026
【図２６】
0003967448.tif 000027
【図２７】
0003967448.tif 000028
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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