(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蒸気ライン途中から分岐して高圧タービンと再熱器との間の再熱ライン途中に接続され且つ途中に高圧タービンバイパス弁が設けられた高圧タービンバイパスラインと、再熱器と低圧タービンとの間の再熱ライン途中から分岐して低圧タービンと復水器との間の復水ライン途中に接続され且つ途中に低圧タービンバイパス弁が設けられた低圧タービンバイパスラインとを備えてなるボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法であって、
主蒸気圧力と負荷指令に基づく主蒸気圧力設定値との主蒸気圧力偏差をなくすための高圧タービンバイパス弁開度指令により、高圧タービンバイパス弁の開度を、負荷指令に基づく高圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整すると共に、
再熱蒸気圧力と負荷指令に基づく再熱蒸気圧力設定値との再熱蒸気圧力偏差をなくすための低圧タービンバイパス弁開度指令により、低圧タービンバイパス弁の開度を、前記高圧タービンバイパスラインへ流されるバイパス流量を確保するための低圧タービンバイパス弁開度下限設定値未満とならず且つ負荷指令に基づく低圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整することを特徴とするボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボイラ設備には、図７に示される如く、高圧タービン１と低圧タービン２とが設けられており、ボイラの過熱器（図示せず）で過熱された主蒸気を主蒸気ライン３を介して高圧タービン１へ導入し、該高圧タービン１を駆動して発電を行うと共に、前記高圧タービン１を駆動した後の蒸気を再熱ライン４を介してボイラの再熱器５へ導き、該再熱器５で再熱してから低圧タービン２へ導入し、該低圧タービン２を駆動して発電を行い、前記低圧タービン２を駆動した後の蒸気を復水ライン６を介して復水器７へ導き、該復水器７で前記蒸気をボイラ給水に戻し、循環させるようになっている。
【０００３】
又、前記ボイラ設備においては、従来、主蒸気ライン３途中から分岐して低圧タービン２と復水器７との間の復水ライン６途中に接続されるタービンバイパスライン８が設けられ、該タービンバイパスライン８途中にはタービンバイパス弁９が設けられており、ボイラ設備の起動時における高圧タービン１並びに低圧タービン２への通気前には、該高圧タービン１並びに低圧タービン２入口の図示していないガバナ弁が閉じられており、タービンバイパス弁９が開かれ、ボイラの過熱器から送られてくる充分に昇温・昇圧していない主蒸気がタービンバイパスライン８を流れ、高圧タービン１と再熱器５と低圧タービン２を迂回し、低圧タービン２と復水器７との間の復水ライン６途中に導かれて循環され、前記主蒸気が充分に昇温・昇圧した後、高圧タービン１の入口における主蒸気圧力をタービンバイパス弁９の開度調整により設定値に保持した状態で、前記高圧タービン１並びに低圧タービン２入口のガバナ弁が開かれ、通気が行われて通常運転に移行する一方、通常運転時には、負荷指令に応じたタービンバイパス弁９の開度調整により、高圧タービン１の入口部での主蒸気の圧力制御が行われるようになっており、更に、ボイラ設備における機器の故障等により負荷を急激に下げたいような場合には、前記タービンバイパス弁９を全開として主蒸気をタービンバイパスライン８へ逃がし、高圧タービン１へ導入される主蒸気圧力を低下させることも行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、ボイラ設備の起動時における高圧タービン１並びに低圧タービン２への通気前に、タービンバイパス弁９を開き、主蒸気をタービンバイパスライン８へ導いて高圧タービン１と再熱器５と低圧タービン２を迂回させるのでは、高圧タービン１入口のガバナ弁が開かれて通気が行われるまでは再熱器５へ蒸気が全く導入されないため、ボイラが暖まるまでに時間がかかり、起動時間が長くなるという欠点を有していた。
【０００５】
このため、高圧タービン１を迂回する高圧タービンバイパスラインと、低圧タービン２を迂回する低圧タービンバイパスラインとを別個に設け、前記高圧タービンバイパスライン途中に高圧タービンバイパス弁を設けると共に、前記低圧タービンバイパスライン途中に低圧タービンバイパス弁を設けることにより、ボイラ設備の起動時における高圧タービン１並びに低圧タービン２への通気前にも、再熱器５へ蒸気が導入されるようにし、ボイラの起動時間を短縮することも提案されているが、前記高圧タービンバイパス弁と低圧タービンバイパス弁の具体的な制御方法については確立されていないのが現状であった。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ボイラの起動時間を短縮し得、且つ通常運転時においては高圧タービン入口部での主蒸気圧力並びに低圧タービン入口部での再熱蒸気圧力を確実に制御し得、更に緊急時における急激な負荷下げにも対応し得るボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主蒸気ライン途中から分岐して高圧タービンと再熱器との間の再熱ライン途中に接続され且つ途中に高圧タービンバイパス弁が設けられた高圧タービンバイパスラインと、再熱器と低圧タービンとの間の再熱ライン途中から分岐して低圧タービンと復水器との間の復水ライン途中に接続され且つ途中に低圧タービンバイパス弁が設けられた低圧タービンバイパスラインとを備えてなるボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法であって、
主蒸気圧力と負荷指令に基づく主蒸気圧力設定値との主蒸気圧力偏差をなくすための高圧タービンバイパス弁開度指令により、高圧タービンバイパス弁の開度を、負荷指令に基づく高圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整すると共に、
再熱蒸気圧力と負荷指令に基づく再熱蒸気圧力設定値との再熱蒸気圧力偏差をなくすための低圧タービンバイパス弁開度指令により、低圧タービンバイパス弁の開度を、前記高圧タービンバイパスラインへ流されるバイパス流量を確保するための低圧タービンバイパス弁開度下限設定値未満とならず且つ負荷指令に基づく低圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整することを特徴とするボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法にかかるものである。
【０００８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【０００９】
主蒸気圧力と負荷指令に基づく主蒸気圧力設定値との主蒸気圧力偏差をなくすための高圧タービンバイパス弁開度指令により、高圧タービンバイパス弁の開度が、負荷指令に基づく高圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整されると共に、再熱蒸気圧力と負荷指令に基づく再熱蒸気圧力設定値との再熱蒸気圧力偏差をなくすための低圧タービンバイパス弁開度指令により、低圧タービンバイパス弁の開度が、前記高圧タービンバイパスラインへ流されるバイパス流量を確保するための低圧タービンバイパス弁開度下限設定値未満とならず且つ負荷指令に基づく低圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整される。
【００１０】
ここで、ボイラ設備の起動時における高圧タービン並びに低圧タービンへの通気前に、高圧タービン並びに低圧タービン入口のガバナ弁が閉じた状態で、高圧タービンバイパス弁が開かれたとしても、主蒸気は再熱器へ導入されるため、ボイラが暖まるまでに時間があまりかからなくなり、起動時間が短縮される。
【００１１】
又、前記高圧タービンバイパス弁の開度調整と前記低圧タービンバイパス弁の開度調整により、基本的に高圧タービン入口部での主蒸気圧力並びに低圧タービン入口部での再熱蒸気圧力の制御が行われるが、高圧タービンバイパス弁の開度は、負荷指令に基づく高圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整されると共に、低圧タービンバイパス弁の開度は、負荷指令に基づく低圧タービンバイパス弁開度上限設定値を越えない範囲で調整されるため、復水器の受入許容容量以上の蒸気が復水器へ導入されることは防止される。
【００１２】
更に又、前記低圧タービンバイパス弁の開度は、前記高圧タービンバイパスラインへ流されるバイパス流量を確保するための低圧タービンバイパス弁開度下限設定値未満とならないように調整されるため、少なくとも高圧タービンバイパスラインへ流される主蒸気のバイパス流量と同量の再熱蒸気が、低圧タービンバイパスラインへ流される形となり、これにより、ボイラ設備における機器の故障等により負荷を急激に下げたいような場合に、高圧タービンバイパスラインへ逃がした主蒸気は、同量の再熱蒸気として低圧タービンバイパスラインへ逃がされ、バイパス機能が確保されることとなり、高圧タービンをバイパスさせた主蒸気の一部が再熱蒸気として低圧タービンへ供給されてしまうことはなく、急激な負荷下げにも対応可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、主蒸気ライン３途中から分岐して高圧タービン１と再熱器５との間の再熱ライン４途中に接続される高圧タービンバイパスライン１０を設け、該高圧タービンバイパスライン１０途中に高圧タービンバイパス弁１１を設けると共に、再熱器５と低圧タービン２との間の再熱ライン４途中から分岐して低圧タービン２と復水器７との間の復水ライン６途中に接続される低圧タービンバイパスライン１２を設け、該低圧タービンバイパスライン１２途中に低圧タービンバイパス弁１３を設ける。
【００１５】
更に、高圧タービン１へ導入される主蒸気圧力１４を検出する主蒸気圧力検出器１５と、低圧タービン２へ導入される再熱蒸気圧力１６を検出する再熱蒸気圧力検出器１７とを設けると共に、前記主蒸気圧力検出器１５で検出された主蒸気圧力１４と、前記再熱蒸気圧力検出器１７で検出された再熱蒸気圧力１６とに基づき、高圧タービンバイパス弁開度指令１８と低圧タービンバイパス弁開度指令１９とを出力する制御装置２０を設ける。
【００１６】
前記制御装置２０は、図１に示す如く、
負荷指令２１に基づき主蒸気圧力設定値２２を求めて出力する第一関数発生器２３と、
前記主蒸気圧力検出器１５で検出された主蒸気圧力１４と前記第一関数発生器２３から出力される主蒸気圧力設定値２２との差を求め、主蒸気圧力偏差２４を出力する減算器２５と、
該減算器２５から出力される主蒸気圧力偏差２４を比例積分処理し、該主蒸気圧力偏差２４をなくすための高圧タービンバイパス弁開度指令２６を出力する比例積分調節器２７と、
負荷指令２１に基づき高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８を求めて出力する第二関数発生器２９と、
該第二関数発生器２９から出力される高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８と前記比例積分調節器２７から出力される高圧タービンバイパス弁開度指令２６のうち低い方を選択し高圧タービンバイパス弁開度指令１８として高圧タービンバイパス弁１１へ出力する低選択器３０と、
負荷指令２１に基づき再熱蒸気圧力設定値３１を求めて出力する第三関数発生器３２と、
前記再熱蒸気圧力検出器１７で検出された再熱蒸気圧力１６と前記第三関数発生器３２から出力される再熱蒸気圧力設定値３１との差を求め、再熱蒸気圧力偏差３３を出力する減算器３４と、
該減算器３４から出力される再熱蒸気圧力偏差３３を比例積分処理し、該再熱蒸気圧力偏差３３をなくすための低圧タービンバイパス弁開度指令３５を出力する比例積分調節器３６と、
前記主蒸気圧力検出器１５で検出された主蒸気圧力１４に対し前記高圧タービンバイパス弁１１へ出力される高圧タービンバイパス弁開度指令１８を掛け高圧タービンバイパスライン１０へ流される主蒸気のバイパス流量３７を求めて出力する乗算器３８と、
前記第三関数発生器３２から出力される再熱蒸気圧力設定値３１に基づき低圧タービンバイパス弁流量特性値３９を求めて出力する第四関数発生器４０と、
前記乗算器３８から出力されるバイパス流量３７を前記第四関数発生器４０から出力される低圧タービンバイパス弁流量特性値３９で割り、低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１を求めて出力する除算器４２と、
該除算器４２から出力される低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１と前記比例積分調節器３６から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令３５のうち高い方を選択し低圧タービンバイパス弁開度指令４３として出力する高選択器４４と、
負荷指令２１に基づき低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５を求めて出力する第五関数発生器４６と、
該第五関数発生器４６から出力される低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５と前記高選択器４４から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令４３のうち低い方を選択し低圧タービンバイパス弁開度指令１９として低圧タービンバイパス弁１３へ出力する低選択器４７と
を備えてなる構成を有している。
【００１７】
前記第一関数発生器２３には、図２に示す如く、負荷指令２１の増加に伴って主蒸気圧力設定値２２を増加させるような関数が入力されている。
【００１８】
前記第二関数発生器２９には、図３に示す如く、負荷指令２１の増加に伴って高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８を減少させるような関数が入力されており、この高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８は、復水器７の受入許容容量以上の蒸気が復水器７へ導入されることを防止するために設定されるものである。
【００１９】
前記第三関数発生器３２には、図４に示す如く、負荷指令２１の増加に伴って再熱蒸気圧力設定値３１を増加させるような関数が入力されている。
【００２０】
前記第四関数発生器４０には、図５に示す如く、再熱蒸気圧力設定値３１の増加に伴って低圧タービンバイパス弁流量特性値３９を減少させるような関数が入力されている。
【００２１】
前記第五関数発生器４６には、図６に示す如く、負荷指令２１の増加に伴って低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５を減少させるような関数が入力されており、この低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５は、前記高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８と同様、復水器７の受入許容容量以上の蒸気が復水器７へ導入されることを防止するために設定されるものである。
【００２２】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２３】
高圧タービン１へ導入される主蒸気圧力１４が主蒸気圧力検出器１５によって検出されると共に、低圧タービン２へ導入される再熱蒸気圧力１６が再熱蒸気圧力検出器１７によって検出され、制御装置２０へ入力される。
【００２４】
前記制御装置２０においては、減算器２５において前記主蒸気圧力検出器１５で検出された主蒸気圧力１４と負荷指令２１に基づいて第一関数発生器２３から出力される主蒸気圧力設定値２２との差が求められ、主蒸気圧力偏差２４が比例積分調節器２７へ出力され、該比例積分調節器２７において前記減算器２５から出力される主蒸気圧力偏差２４が比例積分処理され、該主蒸気圧力偏差２４をなくすための高圧タービンバイパス弁開度指令２６が低選択器３０へ出力され、該低選択器３０において、負荷指令２１に基づき第二関数発生器２９から出力される高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８と前記比例積分調節器２７から出力される高圧タービンバイパス弁開度指令２６のうち低い方が選択され高圧タービンバイパス弁開度指令１８として高圧タービンバイパス弁１１へ出力され、該高圧タービンバイパス弁１１の開度調整が行われる。
【００２５】
これと同時に、減算器３４において前記再熱蒸気圧力検出器１７で検出された再熱蒸気圧力１６と負荷指令２１に基づき第三関数発生器３２から出力される再熱蒸気圧力設定値３１との差が求められ、再熱蒸気圧力偏差３３が比例積分調節器３６へ出力され、該比例積分調節器３６において前記減算器３４から出力される再熱蒸気圧力偏差３３が比例積分処理され、該再熱蒸気圧力偏差３３をなくすための低圧タービンバイパス弁開度指令３５が高選択器４４へ出力される一方、乗算器３８において前記主蒸気圧力検出器１５で検出された主蒸気圧力１４に対し前記高圧タービンバイパス弁１１へ出力される高圧タービンバイパス弁開度指令１８が掛けられ高圧タービンバイパスライン１０へ流される主蒸気のバイパス流量３７が求められて除算器４２へ出力され、該除算器４２において、前記乗算器３８から出力されるバイパス流量３７が前記第三関数発生器３２から出力される再熱蒸気圧力設定値３１に基づき第四関数発生器４０から出力される低圧タービンバイパス弁流量特性値３９で割られ、低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１が求められて高選択器４４へ出力され、該高選択器４４において、前記除算器４２から出力される低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１と前記比例積分調節器３６から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令３５のうち高い方が選択され低圧タービンバイパス弁開度指令４３として低選択器４７へ出力され、該低選択器４７において、負荷指令２１に基づき第五関数発生器４６から出力される低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５と前記高選択器４４から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令４３のうち低い方が選択され低圧タービンバイパス弁開度指令１９として低圧タービンバイパス弁１３へ出力され、該低圧タービンバイパス弁１３の開度調整が行われる。
【００２６】
ここで、ボイラ設備の起動時における高圧タービン１並びに低圧タービン２への通気前に、高圧タービン１並びに低圧タービン２入口の図示していないガバナ弁が閉じた状態で、高圧タービンバイパス弁１１が開かれたとしても、主蒸気は再熱器５へ導入されるため、ボイラが暖まるまでに時間があまりかからなくなり、起動時間が短縮される。
【００２７】
又、前記高圧タービンバイパス弁１１の開度調整と前記低圧タービンバイパス弁１３の開度調整により、基本的に高圧タービン１入口部での主蒸気圧力並びに低圧タービン２入口部での再熱蒸気圧力の制御が行われるが、前記低選択器３０においては、負荷指令２１に基づき第二関数発生器２９から出力される高圧タービンバイパス弁開度上限設定値２８と比例積分調節器２７から出力される高圧タービンバイパス弁開度指令２６のうち低い方が選択され高圧タービンバイパス弁開度指令１８として高圧タービンバイパス弁１１へ出力されると共に、前記低選択器４７においては、負荷指令２１に基づき第五関数発生器４６から出力される低圧タービンバイパス弁開度上限設定値４５と高選択器４４から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令４３のうち低い方が選択され低圧タービンバイパス弁開度指令１９として低圧タービンバイパス弁１３へ出力されるため、復水器７の受入許容容量以上の蒸気が復水器７へ導入されることは防止される。
【００２８】
更に又、前記乗算器３８から除算器４２へ出力されるバイパス流量３７は、高圧タービンバイパスライン１０へ流される主蒸気の流量であって、該バイパス流量３７を低圧タービンバイパス弁流量特性値３９で割ることにより低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１を求めており、前記高選択器４４においては、低圧タービンバイパス弁開度下限設定値４１と比例積分調節器３６から出力される低圧タービンバイパス弁開度指令３５のうち高い方が選択され低圧タービンバイパス弁開度指令４３として低選択器４７へ出力されるため、少なくとも高圧タービンバイパスライン１０へ流される主蒸気のバイパス流量３７と同量の再熱蒸気が、低圧タービンバイパスライン１２へ流される形となり、これにより、ボイラ設備における機器の故障等により負荷を急激に下げたいような場合に、高圧タービンバイパスライン１０へ逃がした主蒸気は、同量の再熱蒸気として低圧タービンバイパスライン１２へ逃がされ、図７に示した従来例におけるタービンバイパスライン８と同等のバイパス機能が確保されることとなる。尚、仮に、高圧タービンバイパスライン１０へ流される主蒸気のバイパス流量３７と同量の再熱蒸気を低圧タービンバイパスライン１２へ流す機能がない場合には、高圧タービン１をバイパスさせた主蒸気の一部が再熱蒸気として低圧タービン２へ供給されてしまい、急激な負荷下げに対応できなくなるが、本図示例の場合には、前述したように急激な負荷下げにも対応可能となる。
【００２９】
こうして、ボイラの起動時間を短縮し得、且つ通常運転時においては高圧タービン１入口部での主蒸気圧力並びに低圧タービン２入口部での再熱蒸気圧力を確実に制御し得、更に緊急時における急激な負荷下げにも対応し得る。
【００３０】
尚、本発明のボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のボイラ設備の高低圧タービンバイパス弁制御方法によれば、ボイラの起動時間を短縮し得、且つ通常運転時においては高圧タービン入口部での主蒸気圧力並びに低圧タービン入口部での再熱蒸気圧力を確実に制御し得、更に緊急時における急激な負荷下げにも対応し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】図１に示される第一関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【図３】図１に示される第二関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【図４】図１に示される第三関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【図５】図１に示される第四関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【図６】図１に示される第五関数発生器に入力された関数を表わす線図である。
【図７】従来例の全体概要構成図である。
【符号の説明】
１  高圧タービン
２  低圧タービン
３  主蒸気ライン
４  再熱ライン
５  再熱器
６  復水ライン
７  復水器
１０  高圧タービンバイパスライン
１１  高圧タービンバイパス弁
１２  低圧タービンバイパスライン
１３  低圧タービンバイパス弁
１４  主蒸気圧力
１６  再熱蒸気圧力
２０  制御装置
２１  負荷指令
２２  主蒸気圧力設定値
２４  主蒸気圧力偏差
２６  高圧タービンバイパス弁開度指令
２８  高圧タービンバイパス弁開度上限設定値
３０  低選択器
３１  再熱蒸気圧力設定値
３３  再熱蒸気圧力偏差
３５  低圧タービンバイパス弁開度指令
３７  バイパス流量
３９  低圧タービンバイパス弁流量特性値
４１  低圧タービンバイパス弁開度下限設定値
４４  高選択器
４５  低圧タービンバイパス弁開度上限設定値
４７  低選択器
【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】
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【図６】
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【図７】
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