蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法
【課題】系統周波数が変動しても、自動的に負荷を下げ、系統の安定化を図る蒸気タービンの制御装置および制御方法を提供する。
【解決手段】蒸気タービン制御装置は、回転数または周波数の偏差検出手段と、速度調定率器と、負荷設定器と、速度調定率器の出力信号および負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して出力する低値優先回路とを備え、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、偏差が負の値になると負の信号を出力し、偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、負の信号または正の信号を負荷設定器に入力する負荷設定値増加減手段、負荷設定値を監視し、ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させる手段とを備えた。
【解決手段】蒸気タービン制御装置は、回転数または周波数の偏差検出手段と、速度調定率器と、負荷設定器と、速度調定率器の出力信号および負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して出力する低値優先回路とを備え、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、偏差が負の値になると負の信号を出力し、偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、負の信号または正の信号を負荷設定器に入力する負荷設定値増加減手段、負荷設定値を監視し、ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させる手段とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン制御装置に係り、特に蒸気タービンの入口に設けられた蒸気加減弁を全開状態にして運転する、いわゆるバルブ・ワイド・オープン（Ｖａｌｖｅ Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ、略称：ＶＷＯ）運用方式における蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンは、図５に示すように、ボイラ１、高圧タービン２、再熱器３、中圧タービン４、低圧タービン５、復水器６、発電機７を備え、ボイラ１から発生した蒸気を高圧タービン２で膨張仕事をさせ、膨張仕事中に熱を失った蒸気を再熱器３で再び過熱させ、この過熱蒸気を中圧タービン４および低圧タービン５で再び膨張仕事をさせ、そのとき発生する動力で発電機７を駆動するとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器６で凝縮させて復水にし、この復水を浄化処理後、給水にしてボイラ１に再び戻している。
【０００３】
また、蒸気タービンは、ボイラ１と高圧タービン２を結ぶ主蒸気管８に主蒸気止め弁９および蒸気加減弁１０を設けるとともに、再熱器３と中圧タービン４を結ぶ再熱蒸気管１１に再熱蒸気止め弁１２およびインターセプト弁１３を設け、例えば、系統に事故が発生したとき、制御装置１４からの指令によって蒸気加減弁１０およびインターセプト弁１３を急速閉塞させ、ボイラ１から高圧タービン２に供給する蒸気を断ち、各タービン２，４，５のオーバスピードを防止している。
【０００４】
一方、蒸気加減弁１０は、図６に示すように、蒸気入口２１、蒸気出口２２を備える弁ケーシング１５内のスリーブ１６の内周部に摺動し、弁棒１７の駆動力によって進退する弁体１８と、弁棒１７に駆動力を与える駆動装置１９と、弁体１８を当接させ、蒸気を水密的に閉鎖させる弁座２０とを備え、負荷需要の増減変動があると、駆動装置１９の駆動力によって弁体１８を開閉させ、蒸気の流量を制御する。
【０００５】
このような構成を備える蒸気加減弁１０は、図７に示すように、縦軸に蒸気加減弁流量を採り、横軸に負荷設定（蒸気加減弁弁開度指令）を採る流量特性線図において、負荷設定と流量とを比例関係に維持させつつも、弁開度が高領域になってくると、弁座２０の下流側の２次側圧力が高くなり、比例関係（線型）が成り立たなくなる領域が出るので、一般的に、流量特性が直線的増減範囲、つまり最大流量の９０％〜９５％の範囲の流量を蒸気タービンの定格負荷としている。図７の例では９５％の位置を蒸気タービン定格出力（１００％負荷）とし、負荷設定を１００％位置としている。
【０００６】
また、流量が最大流量（弁全開）のとき、負荷が１４０％相当に達するが、このときの１４０％負荷を最大流量負荷と称して取り扱っている。
【０００７】
このように、蒸気加減弁１０に蒸気タービンの定格負荷または最大流量負荷を与える制御装置１４は、図８に示すように、負荷設定増減回路２３を備えた負荷設定器２４と、負荷制限増減回路２５を備えた負荷制限器２６と低値優先回路２７を備え、回転数設定信号と実回転数信号とを加減算器２８で比較し、比較の際に生じた偏差を速度調定率器２９のゲイン（１／速度調定率）と掛算し、弁開度信号を演算し、演算した弁開度信号に加算器３０で負荷設定器２４からの負荷設定信号を加算し、この加算信号に低値優先回路２７で負荷制限器２６からの設定負荷信号を突き合せ、いずれか低値信号を弁開度指令信号として蒸気加減弁１０に与え、弁体１８を開閉させている。
【０００８】
このような制御装置１４を備える大型発電用蒸気タービンでは、一般に、速度調定率を３％〜５％に設定しており、蒸気タービンの実回転数が設定回転数に較べて５％以上上昇すると、蒸気加減弁１０の弁開度が１００％分降下させていた。つまり、蒸気タービン発電機負荷（出力）は、定格負荷から無負荷まで変動させていた。
【０００９】
そして、発電機７に接続する系統の負荷が事故遮断されたため、系統周波数が上昇すると、制御装置１４は、速度調定率に沿って蒸気タービンの負荷を低下させ、系統負荷を正規（定格）に回復させるように図っていた。
【００１０】
なお、負荷設定追従運転と負荷制限追従運転とを切り替える制御技術には、例えば、特許文献１が開示されている。
【００１１】
また、系統事故が発生し、蒸気タービンのオーバスピードを防止する制御技術は、例えば、特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特開平５−１６３９０３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の通り、従来の蒸気タービンでは、蒸気加減弁１０を流れる蒸気流量が最大流量に対し、９０％〜９５％であるときの負荷を蒸気タービンの定格負荷とし、この蒸気タービンの定格負荷運転から最大流量負荷運転までの間に、例えば、送電線系統に事故が発生し、実回転数が設定回転数を超えたとき、予め定められた速度調定率（ゲイン）、例えば５％速度調定率に基づいて実回転数を低下させる回転数制御を行っていた。
【００１３】
しかし、予め定められた速度調定率の下、回転数制御を行っていても、蒸気加減弁１０は、弁開度を絞り込まなければならず、流入する蒸気の圧力に対し、数％の圧力損失が出、発電プラント効率の低下を招いていた。
【００１４】
最近の発電用大型蒸気タービンでは、蒸気加減弁１０を流れる蒸気の圧力損失をより一層少なくさせ、発電プラント効率を増加させるために、蒸気タービンの最大流量および最大効率で運用することが求められている。
【００１５】
このため、蒸気加減弁１０を弁全開に維持させ、蒸気の最大流量（負荷１４０％に相当）を流す最大流量負荷運転と称する、いわゆるバルブ・ワイド・オープン（ＶＷＯ）の運用形式を採る発電プラントが増加しつつある。つまり、蒸気加減弁１０の弁開度指令（負荷設定）を１４０％またはそれ以上で運用する形態である。
【００１６】
このように、蒸気タービンは、最大効率、最大流量で運用すると、既に図７でも示したように、蒸気タービンの定格負荷を超えて最大流量負荷で運転を行っているとき、系統内負荷が減少し、系統周波数が上昇しても、発電量を予め定められた速度調定率に見合う分、落とすことができず、ほぼ一定の負荷で運用することになる。
【００１７】
すなわち、図７で示した蒸気加減弁１０の流量特性から見ると、系統周波数が本来０．５％上昇するとき、タービン負荷が１０％降下することになるが、蒸気タービンの最大流量負荷の場合、系統周波数が２．５％上昇しないと、負荷が１０％降下しないことになる。
【００１８】
このような回転数制御を行うと、送電線系統は、著しく不安定になり、系統の撹乱を発生させ易くし、また連鎖的な停電を誘発し、系統内の広域に亘る停電、いわゆるブラクアウトを発生させる要因となる。
【００１９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、バルブ・ワイド・オープン（最大流量、最大効率）の運用方式を採る蒸気タービンにおいて、何らかの事情で系統周波数が変動しても、速やかに、かつ自動的に負荷（蒸気タービン発電機出力）を下げ、系統の安定化を図る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法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】
【００２０】
本発明に係る蒸気タービン制御装置は、上述の目的を達成するために、回転数または周波数の偏差を検出する偏差検出手段と、前記偏差に所定の速度調定率を乗じて出力する速度調定率器と、負荷設定値を出力する負荷設定器と、前記速度調定率器の出力信号および前記負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力する低値優先回路とを備え、前記蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力し、前記偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号または正の信号を前記負荷設定器に入力することにより、負荷設定減少動作または増加動作を行う負荷設定値増加減手段と、前記負荷設定器から出力される負荷設定値を監視し、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて前記負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、前記負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させるための手段と、を備えたものである。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービン制御方法は、上述の目的を達成するために、回転数または周波数の偏差に所定の速度調定率を乗じた後、負荷設定値を加算し、この加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力し、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御方法において、前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力して負荷設定値を蒸気加減弁の全開状態位置から減少させ、前記負荷設定値が蒸気加減弁の全開状態位置から蒸気タービンの定格出力に相当する値まで減少したとき、その減少動作を停止させ、前記偏差がほぼゼロに復帰したとき、前記負荷設定値を蒸気タービンの定格出力に相当する値から蒸気加減弁の全開状態位置まで増加させる方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、回転数設定信号と実回転数信号との間に正負の偏差が出たとき、負荷設定器からの負荷設定信号を自動的、かつ自在に増減させるヒステリシス回路と負荷設定値増加減手段を備えたので、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷までのバルブ・ワイド・オープン運転中、系統周波数に変動があっても、迅速に正規（定格）周波数に回復させて系統の安定化を図ることができ、蒸気タービンの最大流量、最大効率の運用を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【００２５】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、蒸気加減弁を全開状態にして運用する蒸気タービンを適用対象とするもので、回転数設定信号と実回転数信号とを突き合せる加減算器３１と、この加減算器３１にヒステリシス回路３２、切替回路３３を介装して接続し、負荷設定増減回路３４を備える負荷設定器３５と、この負荷設定器３５の出力が蒸気タービンの定格負荷に対応する設定値（９０〜９５％）以下のとき通電をカットする比較器３６とを備えた構成になっている。
【００２６】
さらに、ヒステリシス回路３２は、加減算器３１からの偏差信号が予め定められた第１の設定値の、例えば、−０．５％以下のとき、負の信号を出力し、また偏差信号が予め定められた第２の設定値の、例えば、ゼロ以上になると、正の信号を出力する回路になっている。
【００２７】
一方、切替回路３３は、ヒステリシス回路３２からの負の信号または正の信号を通電させ、かつ負荷設定信号が９０〜９５％以上のとき、上述の比較器３６からの指令を受けてヒステリシス回路３２からの負の信号をカットするように機能する回路になっている。
【００２８】
また、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、加減算器３１からの偏差信号にゲイン（１／速度調定率）を掛算して弁開度指令信号を演算する速度調定率器（ゲイン器）３７と、この速度調定率器３７からの弁開度指令信号に負荷設定器３５からの負荷設定信号を加算する加算器３８と、加算器３８からの加算信号と負荷制限増減回路３９を備えた負荷制限器４０からの負荷制限信号とを突き合せ、いずれかの低値信号を選択して弁開度指令信号として蒸気加減弁に与える低値優先回路４１を備えた構成になっている。
【００２９】
次に、上述構成に基づく蒸気タービン制御方法を説明する。
【００３０】
蒸気タービンが最大流量負荷運転を行っているとき、負荷設定器３５の出力は、例えば１４０％以上の出力になっており、蒸気加減弁開度指令も同じく１４０％以上を出力している。そして、負荷制限器４０の出力は、負荷設定器３５の出力を妨げないように、それ以上に設定されている。
【００３１】
このとき、例えば、送電線系統に発生した事故の除去により、系統周波数が定格周波数よりも高くなり、加減算器３１から出力する負の偏差信号が、ヒステリシス回路３２で設定している、例えば０．５％に近付くと、負荷設定信号（蒸気加減弁開度信号）は、図７で示したように、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷（蒸気加減弁全開の１４０％負荷）に至るまでの間、なだらかな湾曲流量特性線図になっているので、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量は殆ど変化しない。このため、蒸気タービンの負荷も殆ど変化しない。
【００３２】
尤、蒸気タービンの定格負荷以下の運転であれば、図７で示したように、流量特性線図が線型であるから、加減算器３１からの偏差信号がヒステリシス回路３２で設定している、例えば０．５％に近付くと、負荷設定信号は、速度調定率を５％とするとき、（速度調定率／０．５％）、つまり１０％減少することになる。
【００３３】
さらに系統周波数が増加し、回転数設定信号と実回転数信号との偏差信号が加減算器３１で−０．５％を超えると、ヒステリシス回路３２は負の信号を出力し、切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４の「減」信号を作動させ、この「減」信号の作動に伴って負荷設定器３５は負荷「減」の方向に作動する。
【００３４】
負荷設定器３５が負荷「減」の方向に作動すると、蒸気加減弁開度指令は、減少を続けるが、負荷設定器３５の出力信号が蒸気タービンの定格負荷に対応した値まで減少すると、比較器３６が作動し、ヒステリシス回路３２の出力が切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４に入力するのをカットする。
【００３５】
この結果、蒸気加減弁開度指令は、最大流量負荷１４０％から蒸気タービンの定格負荷に移行し、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量は１０％減少し、蒸気タービンの負荷も１０％減少する。
【００３６】
また、この状態において、系統周波数がさらに若干上昇しても、ヒステリシス回路３２は、負の値を出力させたまま維持しているので、負荷設定器３５から出力される負荷設定値に影響を与えない。
【００３７】
次に、系統周波数が正規（定格）周波数に回復したとき、加減算器３１において、回転数設定信号と実回転数信号との偏差がゼロ近傍の値になると、ヒステリシス回路３２の出力は、正の値となり、切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４の「増」信号を作動させ、この「増」信号の作動に伴って負荷設定器３５は負荷「増」の方向に作動し、蒸気加減弁を全開させ、最大流量負荷を１４０％に至らしめる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、加減算器３１で回転数設定信号と実回転数信号とを突き合せ、負または正（ゼロも含む）の偏差が出ると、負荷設定器から蒸気加減弁に負荷「減」信号または負荷「増」信号のいずれの信号も自在に出力させるヒステリシス回路３２と切替回路３３を備えたので、系統周波数が正規（定格）よりも、例えば０．５％以上変動したとき、蒸気加減弁開度指令値が増減し、本来、蒸気タービンとして作動すべき速度調定率で定められた負荷まで自動的に降下させることができ、系統の安定化に寄与することができる。
【００３９】
また、系統周波数が正規（定格）に復帰したとき、自動的に蒸気加減弁の開度を全開状態に移行させることができ、蒸気タービンの最大流量、最大効率の運用を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、上述の説明で引用したヒステリシス回路３２の設定値０．５％や比較器３６の設定値９５％等は、蒸気加減弁の流量特性やタービン発電機ユニットの運用で定まる値であり、この値に限定するものではない。
【００４１】
また、上述の説明ではヒステリシス回路３２の入力値に回転数設定信号と実回転数信号との偏差を用いたが、電力系統の実周波数と正規（定格）周波数の偏差を用いてもよい。
【００４２】
また、蒸気加減弁の弁全開位置を負荷設定器３５や蒸気加減弁開度指令の１４０％としたが、蒸気加減弁の全開位置を１００％にし、各設定値をその比率で変えてもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
図２は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【００４４】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４５】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、切替回路３３の出力側に接続し、下限値を、例えば０％とする下限リミッタと上限値を、例えば４５％とする上限リミッタとを備える積分器４２と、この積分器４２からの出力信号と負荷設定器３５からの負荷設定信号とを突き合せて演算し、負荷設定増減信号を出力する加減算器４３とを設けたものである。
【００４６】
このような構成を備える蒸気タービン制御装置において、系統周波数が増加し、正規（定格）の例えば０．５％を超えると、ヒステリシス回路３２が、正の信号を出力するとき、積分器４２が予め定められたレートで減少信号を出力し、加減算器４３で負荷設定器３５からの負荷設定信号を減算して徐々に低下させ、負荷設定信号が蒸気タービンの定格負荷に対応する負荷設定値になったとき、比較器３６からによって積分器４２への通電がカットされ、これに伴って積分器４２の上限リミッタからの上限値に基づいて蒸気タービンの定格負荷を維持させる。
【００４７】
そして、負荷設定信号が蒸気タービンの定格負荷に維持されると、図７で示した蒸気の流量特性線図に基づいて蒸気タービン負荷が１０％減少し、周波数を正規（定格）に整定させる。
【００４８】
次に、系統周波数が正規周波数に回復すると、ヒステリシス回路３２は、正の信号を出力し、切替回路３３を介して積分器４２に正の信号を入力する。すると、積分器４２は上限リミッタの値に向って徐々に降下させ、この間に蒸気加減弁を全開に至らしめる。
【００４９】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、切替回路３３の出口側に上下限リミッタ付の積分器４２と、負荷設定器３５からの負荷設定信号を加減算させる加減算器４３とを設けたので、最大流量負荷から蒸気タービンの定格負荷まで緩慢に負荷を増減させて系統の安定化を図ることができ、蒸気タービンの負荷変動速度をプラントの運用に適した変動速度に調整することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図３は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第３実施形態を示す制御ブロック図である。
【００５１】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５２】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、切替回路３３の出口側に上下限リミッタ付の積分器４２と、負荷設定器３５からの負荷設定信号を増減させる加減算器４３とを備えるとともに、積分器４２の入口側に接続し、低値優先回路４１から出力される蒸気加減弁開度指令信号を用いて負荷変化率を一定にさせる関数（蒸気加減弁流量特性非線形部分を逆関数とする関数）を持つ関数器４４を備えたものである。
【００５３】
すなわち、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、既に図７で示した蒸気加減弁流量特性線図のように、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷に至る間、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量特性が緩慢な凸状の湾曲線になっており、特に、蒸気タービンの定格負荷位置および最大流量負荷位置に近付くに連れ、いわゆる寝ている状態の非線型流量特性になっていることに着目したので、蒸気タービンの定格負荷位置近傍および最大流量負荷位置近傍で積分器４２の大きな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をより早く作動させ、蒸気タービンの定格負荷位置近傍で積分器４２の小さな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をゆっくり作動させる非線型関数特性を持つ関数器４４を備えたものである。
【００５４】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、最大流量負荷位置近傍で積分器４２の大きな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をより早く作動させ、蒸気タービンの定格負荷位置近傍で積分器４２の小さな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をゆっくり作動させる非線型関数特性を持つ関数器４４を備え、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量特性を線型にするので、負荷増減変動率一定の下で蒸気タービンの負荷を増減させることができ、系統に与える外乱を防止することができる。
【００５５】
（第４実施形態）
図４は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第４実施形態を示す制御ブロック図である。
【００５６】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５７】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、ヒステリシス回路３２内に組み込まれている設定値および比較器３６内に組み込まれている設定値のそれぞれを任意自在に変更できる設定値変更装置４５を備えたものである。
【００５８】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、ヒステリシス回路３２内の設定値および比較器３６内の設定値を変更できる設定値変更装置４５を備えたので、プラント運転中であっても電力系統あるいは蒸気タービン出力の大小変動に応じた適正な運用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第１実施形態を示す制御ブロック図。
【図２】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第２実施形態を示す制御ブロック図。
【図３】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第３実施形態を示す制御ブロック図。
【図４】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第４実施形態を示す制御ブロック図。
【図５】従来の蒸気タービンを示す概略系統図。
【図６】従来の蒸気加減弁を示す概念図。
【図７】従来の蒸気加減弁を流れる蒸気の流量を示す流量特性線図。
【図８】従来の蒸気タービン制御装置を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボイラ
２ 高圧タービン
３ 再熱器
４ 中圧タービン
５ 低圧タービン
６ 復水器
７ 発電機
８ 主蒸気管
９ 主蒸気止め弁
１０ 蒸気加減弁
１１ 再熱蒸気管
１２ 再熱蒸気止め弁
１３ インターセプト弁
１４ 制御装置
１５ 弁ケーシング
１６ スリーブ
１７ 弁棒
１８ 弁体
１９ 駆動装置
２０ 弁座
２１ 蒸気入口
２２ 蒸気出口
２３ 負荷設定増減回路
２４ 負荷設定器
２５ 負荷制限増減回路
２６ 負荷制御器
２７ 低値優先回路
２８ 加減算器
２９ 速度調定率器
３０ 加算器
３１ 加減算器
３２ ヒステリシス回路
３３ 切替回路
３４ 負荷設定増減回路
３５ 負荷設定器
３６ 比較器
３７ 速度調定率器
３８ 加算器
３９ 負荷制限増減回路
４０ 負荷制御器
４１ 低値優先回路
４２ 積分器
４３ 加減算器
４４ 関数器
４５ 設定値変更装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン制御装置に係り、特に蒸気タービンの入口に設けられた蒸気加減弁を全開状態にして運転する、いわゆるバルブ・ワイド・オープン（Ｖａｌｖｅ Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ、略称：ＶＷＯ）運用方式における蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンは、図５に示すように、ボイラ１、高圧タービン２、再熱器３、中圧タービン４、低圧タービン５、復水器６、発電機７を備え、ボイラ１から発生した蒸気を高圧タービン２で膨張仕事をさせ、膨張仕事中に熱を失った蒸気を再熱器３で再び過熱させ、この過熱蒸気を中圧タービン４および低圧タービン５で再び膨張仕事をさせ、そのとき発生する動力で発電機７を駆動するとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器６で凝縮させて復水にし、この復水を浄化処理後、給水にしてボイラ１に再び戻している。
【０００３】
また、蒸気タービンは、ボイラ１と高圧タービン２を結ぶ主蒸気管８に主蒸気止め弁９および蒸気加減弁１０を設けるとともに、再熱器３と中圧タービン４を結ぶ再熱蒸気管１１に再熱蒸気止め弁１２およびインターセプト弁１３を設け、例えば、系統に事故が発生したとき、制御装置１４からの指令によって蒸気加減弁１０およびインターセプト弁１３を急速閉塞させ、ボイラ１から高圧タービン２に供給する蒸気を断ち、各タービン２，４，５のオーバスピードを防止している。
【０００４】
一方、蒸気加減弁１０は、図６に示すように、蒸気入口２１、蒸気出口２２を備える弁ケーシング１５内のスリーブ１６の内周部に摺動し、弁棒１７の駆動力によって進退する弁体１８と、弁棒１７に駆動力を与える駆動装置１９と、弁体１８を当接させ、蒸気を水密的に閉鎖させる弁座２０とを備え、負荷需要の増減変動があると、駆動装置１９の駆動力によって弁体１８を開閉させ、蒸気の流量を制御する。
【０００５】
このような構成を備える蒸気加減弁１０は、図７に示すように、縦軸に蒸気加減弁流量を採り、横軸に負荷設定（蒸気加減弁弁開度指令）を採る流量特性線図において、負荷設定と流量とを比例関係に維持させつつも、弁開度が高領域になってくると、弁座２０の下流側の２次側圧力が高くなり、比例関係（線型）が成り立たなくなる領域が出るので、一般的に、流量特性が直線的増減範囲、つまり最大流量の９０％〜９５％の範囲の流量を蒸気タービンの定格負荷としている。図７の例では９５％の位置を蒸気タービン定格出力（１００％負荷）とし、負荷設定を１００％位置としている。
【０００６】
また、流量が最大流量（弁全開）のとき、負荷が１４０％相当に達するが、このときの１４０％負荷を最大流量負荷と称して取り扱っている。
【０００７】
このように、蒸気加減弁１０に蒸気タービンの定格負荷または最大流量負荷を与える制御装置１４は、図８に示すように、負荷設定増減回路２３を備えた負荷設定器２４と、負荷制限増減回路２５を備えた負荷制限器２６と低値優先回路２７を備え、回転数設定信号と実回転数信号とを加減算器２８で比較し、比較の際に生じた偏差を速度調定率器２９のゲイン（１／速度調定率）と掛算し、弁開度信号を演算し、演算した弁開度信号に加算器３０で負荷設定器２４からの負荷設定信号を加算し、この加算信号に低値優先回路２７で負荷制限器２６からの設定負荷信号を突き合せ、いずれか低値信号を弁開度指令信号として蒸気加減弁１０に与え、弁体１８を開閉させている。
【０００８】
このような制御装置１４を備える大型発電用蒸気タービンでは、一般に、速度調定率を３％〜５％に設定しており、蒸気タービンの実回転数が設定回転数に較べて５％以上上昇すると、蒸気加減弁１０の弁開度が１００％分降下させていた。つまり、蒸気タービン発電機負荷（出力）は、定格負荷から無負荷まで変動させていた。
【０００９】
そして、発電機７に接続する系統の負荷が事故遮断されたため、系統周波数が上昇すると、制御装置１４は、速度調定率に沿って蒸気タービンの負荷を低下させ、系統負荷を正規（定格）に回復させるように図っていた。
【００１０】
なお、負荷設定追従運転と負荷制限追従運転とを切り替える制御技術には、例えば、特許文献１が開示されている。
【００１１】
また、系統事故が発生し、蒸気タービンのオーバスピードを防止する制御技術は、例えば、特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特開平５−１６３９０３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の通り、従来の蒸気タービンでは、蒸気加減弁１０を流れる蒸気流量が最大流量に対し、９０％〜９５％であるときの負荷を蒸気タービンの定格負荷とし、この蒸気タービンの定格負荷運転から最大流量負荷運転までの間に、例えば、送電線系統に事故が発生し、実回転数が設定回転数を超えたとき、予め定められた速度調定率（ゲイン）、例えば５％速度調定率に基づいて実回転数を低下させる回転数制御を行っていた。
【００１３】
しかし、予め定められた速度調定率の下、回転数制御を行っていても、蒸気加減弁１０は、弁開度を絞り込まなければならず、流入する蒸気の圧力に対し、数％の圧力損失が出、発電プラント効率の低下を招いていた。
【００１４】
最近の発電用大型蒸気タービンでは、蒸気加減弁１０を流れる蒸気の圧力損失をより一層少なくさせ、発電プラント効率を増加させるために、蒸気タービンの最大流量および最大効率で運用することが求められている。
【００１５】
このため、蒸気加減弁１０を弁全開に維持させ、蒸気の最大流量（負荷１４０％に相当）を流す最大流量負荷運転と称する、いわゆるバルブ・ワイド・オープン（ＶＷＯ）の運用形式を採る発電プラントが増加しつつある。つまり、蒸気加減弁１０の弁開度指令（負荷設定）を１４０％またはそれ以上で運用する形態である。
【００１６】
このように、蒸気タービンは、最大効率、最大流量で運用すると、既に図７でも示したように、蒸気タービンの定格負荷を超えて最大流量負荷で運転を行っているとき、系統内負荷が減少し、系統周波数が上昇しても、発電量を予め定められた速度調定率に見合う分、落とすことができず、ほぼ一定の負荷で運用することになる。
【００１７】
すなわち、図７で示した蒸気加減弁１０の流量特性から見ると、系統周波数が本来０．５％上昇するとき、タービン負荷が１０％降下することになるが、蒸気タービンの最大流量負荷の場合、系統周波数が２．５％上昇しないと、負荷が１０％降下しないことになる。
【００１８】
このような回転数制御を行うと、送電線系統は、著しく不安定になり、系統の撹乱を発生させ易くし、また連鎖的な停電を誘発し、系統内の広域に亘る停電、いわゆるブラクアウトを発生させる要因となる。
【００１９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、バルブ・ワイド・オープン（最大流量、最大効率）の運用方式を採る蒸気タービンにおいて、何らかの事情で系統周波数が変動しても、速やかに、かつ自動的に負荷（蒸気タービン発電機出力）を下げ、系統の安定化を図る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法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】
【００２０】
本発明に係る蒸気タービン制御装置は、上述の目的を達成するために、回転数または周波数の偏差を検出する偏差検出手段と、前記偏差に所定の速度調定率を乗じて出力する速度調定率器と、負荷設定値を出力する負荷設定器と、前記速度調定率器の出力信号および前記負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力する低値優先回路とを備え、前記蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力し、前記偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号または正の信号を前記負荷設定器に入力することにより、負荷設定減少動作または増加動作を行う負荷設定値増加減手段と、前記負荷設定器から出力される負荷設定値を監視し、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて前記負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、前記負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させるための手段と、を備えたものである。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービン制御方法は、上述の目的を達成するために、回転数または周波数の偏差に所定の速度調定率を乗じた後、負荷設定値を加算し、この加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力し、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御方法において、前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力して負荷設定値を蒸気加減弁の全開状態位置から減少させ、前記負荷設定値が蒸気加減弁の全開状態位置から蒸気タービンの定格出力に相当する値まで減少したとき、その減少動作を停止させ、前記偏差がほぼゼロに復帰したとき、前記負荷設定値を蒸気タービンの定格出力に相当する値から蒸気加減弁の全開状態位置まで増加させる方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、回転数設定信号と実回転数信号との間に正負の偏差が出たとき、負荷設定器からの負荷設定信号を自動的、かつ自在に増減させるヒステリシス回路と負荷設定値増加減手段を備えたので、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷までのバルブ・ワイド・オープン運転中、系統周波数に変動があっても、迅速に正規（定格）周波数に回復させて系統の安定化を図ることができ、蒸気タービンの最大流量、最大効率の運用を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【００２５】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、蒸気加減弁を全開状態にして運用する蒸気タービンを適用対象とするもので、回転数設定信号と実回転数信号とを突き合せる加減算器３１と、この加減算器３１にヒステリシス回路３２、切替回路３３を介装して接続し、負荷設定増減回路３４を備える負荷設定器３５と、この負荷設定器３５の出力が蒸気タービンの定格負荷に対応する設定値（９０〜９５％）以下のとき通電をカットする比較器３６とを備えた構成になっている。
【００２６】
さらに、ヒステリシス回路３２は、加減算器３１からの偏差信号が予め定められた第１の設定値の、例えば、−０．５％以下のとき、負の信号を出力し、また偏差信号が予め定められた第２の設定値の、例えば、ゼロ以上になると、正の信号を出力する回路になっている。
【００２７】
一方、切替回路３３は、ヒステリシス回路３２からの負の信号または正の信号を通電させ、かつ負荷設定信号が９０〜９５％以上のとき、上述の比較器３６からの指令を受けてヒステリシス回路３２からの負の信号をカットするように機能する回路になっている。
【００２８】
また、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、加減算器３１からの偏差信号にゲイン（１／速度調定率）を掛算して弁開度指令信号を演算する速度調定率器（ゲイン器）３７と、この速度調定率器３７からの弁開度指令信号に負荷設定器３５からの負荷設定信号を加算する加算器３８と、加算器３８からの加算信号と負荷制限増減回路３９を備えた負荷制限器４０からの負荷制限信号とを突き合せ、いずれかの低値信号を選択して弁開度指令信号として蒸気加減弁に与える低値優先回路４１を備えた構成になっている。
【００２９】
次に、上述構成に基づく蒸気タービン制御方法を説明する。
【００３０】
蒸気タービンが最大流量負荷運転を行っているとき、負荷設定器３５の出力は、例えば１４０％以上の出力になっており、蒸気加減弁開度指令も同じく１４０％以上を出力している。そして、負荷制限器４０の出力は、負荷設定器３５の出力を妨げないように、それ以上に設定されている。
【００３１】
このとき、例えば、送電線系統に発生した事故の除去により、系統周波数が定格周波数よりも高くなり、加減算器３１から出力する負の偏差信号が、ヒステリシス回路３２で設定している、例えば０．５％に近付くと、負荷設定信号（蒸気加減弁開度信号）は、図７で示したように、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷（蒸気加減弁全開の１４０％負荷）に至るまでの間、なだらかな湾曲流量特性線図になっているので、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量は殆ど変化しない。このため、蒸気タービンの負荷も殆ど変化しない。
【００３２】
尤、蒸気タービンの定格負荷以下の運転であれば、図７で示したように、流量特性線図が線型であるから、加減算器３１からの偏差信号がヒステリシス回路３２で設定している、例えば０．５％に近付くと、負荷設定信号は、速度調定率を５％とするとき、（速度調定率／０．５％）、つまり１０％減少することになる。
【００３３】
さらに系統周波数が増加し、回転数設定信号と実回転数信号との偏差信号が加減算器３１で−０．５％を超えると、ヒステリシス回路３２は負の信号を出力し、切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４の「減」信号を作動させ、この「減」信号の作動に伴って負荷設定器３５は負荷「減」の方向に作動する。
【００３４】
負荷設定器３５が負荷「減」の方向に作動すると、蒸気加減弁開度指令は、減少を続けるが、負荷設定器３５の出力信号が蒸気タービンの定格負荷に対応した値まで減少すると、比較器３６が作動し、ヒステリシス回路３２の出力が切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４に入力するのをカットする。
【００３５】
この結果、蒸気加減弁開度指令は、最大流量負荷１４０％から蒸気タービンの定格負荷に移行し、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量は１０％減少し、蒸気タービンの負荷も１０％減少する。
【００３６】
また、この状態において、系統周波数がさらに若干上昇しても、ヒステリシス回路３２は、負の値を出力させたまま維持しているので、負荷設定器３５から出力される負荷設定値に影響を与えない。
【００３７】
次に、系統周波数が正規（定格）周波数に回復したとき、加減算器３１において、回転数設定信号と実回転数信号との偏差がゼロ近傍の値になると、ヒステリシス回路３２の出力は、正の値となり、切替回路３３を介して負荷設定増減回路３４の「増」信号を作動させ、この「増」信号の作動に伴って負荷設定器３５は負荷「増」の方向に作動し、蒸気加減弁を全開させ、最大流量負荷を１４０％に至らしめる。
【００３８】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、加減算器３１で回転数設定信号と実回転数信号とを突き合せ、負または正（ゼロも含む）の偏差が出ると、負荷設定器から蒸気加減弁に負荷「減」信号または負荷「増」信号のいずれの信号も自在に出力させるヒステリシス回路３２と切替回路３３を備えたので、系統周波数が正規（定格）よりも、例えば０．５％以上変動したとき、蒸気加減弁開度指令値が増減し、本来、蒸気タービンとして作動すべき速度調定率で定められた負荷まで自動的に降下させることができ、系統の安定化に寄与することができる。
【００３９】
また、系統周波数が正規（定格）に復帰したとき、自動的に蒸気加減弁の開度を全開状態に移行させることができ、蒸気タービンの最大流量、最大効率の運用を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、上述の説明で引用したヒステリシス回路３２の設定値０．５％や比較器３６の設定値９５％等は、蒸気加減弁の流量特性やタービン発電機ユニットの運用で定まる値であり、この値に限定するものではない。
【００４１】
また、上述の説明ではヒステリシス回路３２の入力値に回転数設定信号と実回転数信号との偏差を用いたが、電力系統の実周波数と正規（定格）周波数の偏差を用いてもよい。
【００４２】
また、蒸気加減弁の弁全開位置を負荷設定器３５や蒸気加減弁開度指令の１４０％としたが、蒸気加減弁の全開位置を１００％にし、各設定値をその比率で変えてもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
図２は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【００４４】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４５】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、切替回路３３の出力側に接続し、下限値を、例えば０％とする下限リミッタと上限値を、例えば４５％とする上限リミッタとを備える積分器４２と、この積分器４２からの出力信号と負荷設定器３５からの負荷設定信号とを突き合せて演算し、負荷設定増減信号を出力する加減算器４３とを設けたものである。
【００４６】
このような構成を備える蒸気タービン制御装置において、系統周波数が増加し、正規（定格）の例えば０．５％を超えると、ヒステリシス回路３２が、正の信号を出力するとき、積分器４２が予め定められたレートで減少信号を出力し、加減算器４３で負荷設定器３５からの負荷設定信号を減算して徐々に低下させ、負荷設定信号が蒸気タービンの定格負荷に対応する負荷設定値になったとき、比較器３６からによって積分器４２への通電がカットされ、これに伴って積分器４２の上限リミッタからの上限値に基づいて蒸気タービンの定格負荷を維持させる。
【００４７】
そして、負荷設定信号が蒸気タービンの定格負荷に維持されると、図７で示した蒸気の流量特性線図に基づいて蒸気タービン負荷が１０％減少し、周波数を正規（定格）に整定させる。
【００４８】
次に、系統周波数が正規周波数に回復すると、ヒステリシス回路３２は、正の信号を出力し、切替回路３３を介して積分器４２に正の信号を入力する。すると、積分器４２は上限リミッタの値に向って徐々に降下させ、この間に蒸気加減弁を全開に至らしめる。
【００４９】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置は、切替回路３３の出口側に上下限リミッタ付の積分器４２と、負荷設定器３５からの負荷設定信号を加減算させる加減算器４３とを設けたので、最大流量負荷から蒸気タービンの定格負荷まで緩慢に負荷を増減させて系統の安定化を図ることができ、蒸気タービンの負荷変動速度をプラントの運用に適した変動速度に調整することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
図３は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第３実施形態を示す制御ブロック図である。
【００５１】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５２】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、切替回路３３の出口側に上下限リミッタ付の積分器４２と、負荷設定器３５からの負荷設定信号を増減させる加減算器４３とを備えるとともに、積分器４２の入口側に接続し、低値優先回路４１から出力される蒸気加減弁開度指令信号を用いて負荷変化率を一定にさせる関数（蒸気加減弁流量特性非線形部分を逆関数とする関数）を持つ関数器４４を備えたものである。
【００５３】
すなわち、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、既に図７で示した蒸気加減弁流量特性線図のように、蒸気タービンの定格負荷から最大流量負荷に至る間、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量特性が緩慢な凸状の湾曲線になっており、特に、蒸気タービンの定格負荷位置および最大流量負荷位置に近付くに連れ、いわゆる寝ている状態の非線型流量特性になっていることに着目したので、蒸気タービンの定格負荷位置近傍および最大流量負荷位置近傍で積分器４２の大きな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をより早く作動させ、蒸気タービンの定格負荷位置近傍で積分器４２の小さな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をゆっくり作動させる非線型関数特性を持つ関数器４４を備えたものである。
【００５４】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、最大流量負荷位置近傍で積分器４２の大きな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をより早く作動させ、蒸気タービンの定格負荷位置近傍で積分器４２の小さな積分定数で蒸気加減弁の弁開度をゆっくり作動させる非線型関数特性を持つ関数器４４を備え、蒸気加減弁を流れる蒸気の流量特性を線型にするので、負荷増減変動率一定の下で蒸気タービンの負荷を増減させることができ、系統に与える外乱を防止することができる。
【００５５】
（第４実施形態）
図４は、本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第４実施形態を示す制御ブロック図である。
【００５６】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５７】
本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、ヒステリシス回路３２内に組み込まれている設定値および比較器３６内に組み込まれている設定値のそれぞれを任意自在に変更できる設定値変更装置４５を備えたものである。
【００５８】
このように、本実施形態に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法は、ヒステリシス回路３２内の設定値および比較器３６内の設定値を変更できる設定値変更装置４５を備えたので、プラント運転中であっても電力系統あるいは蒸気タービン出力の大小変動に応じた適正な運用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第１実施形態を示す制御ブロック図。
【図２】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第２実施形態を示す制御ブロック図。
【図３】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第３実施形態を示す制御ブロック図。
【図４】本発明に係る蒸気タービン制御装置および蒸気タービン制御方法の第４実施形態を示す制御ブロック図。
【図５】従来の蒸気タービンを示す概略系統図。
【図６】従来の蒸気加減弁を示す概念図。
【図７】従来の蒸気加減弁を流れる蒸気の流量を示す流量特性線図。
【図８】従来の蒸気タービン制御装置を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
１ ボイラ
２ 高圧タービン
３ 再熱器
４ 中圧タービン
５ 低圧タービン
６ 復水器
７ 発電機
８ 主蒸気管
９ 主蒸気止め弁
１０ 蒸気加減弁
１１ 再熱蒸気管
１２ 再熱蒸気止め弁
１３ インターセプト弁
１４ 制御装置
１５ 弁ケーシング
１６ スリーブ
１７ 弁棒
１８ 弁体
１９ 駆動装置
２０ 弁座
２１ 蒸気入口
２２ 蒸気出口
２３ 負荷設定増減回路
２４ 負荷設定器
２５ 負荷制限増減回路
２６ 負荷制御器
２７ 低値優先回路
２８ 加減算器
２９ 速度調定率器
３０ 加算器
３１ 加減算器
３２ ヒステリシス回路
３３ 切替回路
３４ 負荷設定増減回路
３５ 負荷設定器
３６ 比較器
３７ 速度調定率器
３８ 加算器
３９ 負荷制限増減回路
４０ 負荷制御器
４１ 低値優先回路
４２ 積分器
４３ 加減算器
４４ 関数器
４５ 設定値変更装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数または周波数の偏差を検出する偏差検出手段と、
前記偏差に所定の速度調定率を乗じて出力する速度調定率器と、
負荷設定値を出力する負荷設定器と、
前記速度調定率器の出力信号および前記負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力する低値優先回路とを備え、前記蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、
前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力し、前記偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、
前記ヒステリシス回路から出力された負の信号または正の信号を前記負荷設定器に入力することにより、負荷設定減少動作または増加動作を行う負荷設定値増加減手段と、
前記負荷設定器から出力される負荷設定値を監視し、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて前記負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、前記負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させるための手段と、
を備えたことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
【請求項２】
負荷設定値増加減手段は、蒸気タービンの定格出力から最大流量負荷運転までの負荷の増減移動を緩慢にさせる積分器を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項３】
積分器は、上限リミッタと加減リミッタとを備えたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項４】
積分器は、蒸気タービンの定格出力から最大流量負荷運転までの間の負荷変化率を一定にさせる関数を持つ関数器を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項５】
ヒステリシス回路は、設定値を自在に変更する設定値変更装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項６】
比較器は、設定値を自在に変更する設定値変更装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項７】
回転数または周波数の偏差に所定の速度調定率を乗じた後、負荷設定値を加算し、この加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力し、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御方法において、
前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力して負荷設定値を蒸気加減弁の全開状態位置から減少させ、
前記負荷設定値が蒸気加減弁の全開状態位置から蒸気タービンの定格出力に相当する値まで減少したとき、その減少動作を停止させ、
前記偏差がほぼゼロに復帰したとき、前記負荷設定値を蒸気タービンの定格出力に相当する値から蒸気加減弁の全開状態位置まで増加させることを特徴とする蒸気タービン制御方法。
【請求項１】
回転数または周波数の偏差を検出する偏差検出手段と、
前記偏差に所定の速度調定率を乗じて出力する速度調定率器と、
負荷設定値を出力する負荷設定器と、
前記速度調定率器の出力信号および前記負荷設定値の加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力する低値優先回路とを備え、前記蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御装置において、
前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力し、前記偏差がほぼゼロになると正の信号を出力するヒステリシス回路と、
前記ヒステリシス回路から出力された負の信号または正の信号を前記負荷設定器に入力することにより、負荷設定減少動作または増加動作を行う負荷設定値増加減手段と、
前記負荷設定器から出力される負荷設定値を監視し、前記ヒステリシス回路から出力された負の信号に基づいて前記負荷設定値が蒸気タービンの定格出力に相当する値まで低下したとき、前記負荷設定値増加減手段による負荷設定値減少動作を停止させるための手段と、
を備えたことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
【請求項２】
負荷設定値増加減手段は、蒸気タービンの定格出力から最大流量負荷運転までの負荷の増減移動を緩慢にさせる積分器を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項３】
積分器は、上限リミッタと加減リミッタとを備えたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項４】
積分器は、蒸気タービンの定格出力から最大流量負荷運転までの間の負荷変化率を一定にさせる関数を持つ関数器を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項５】
ヒステリシス回路は、設定値を自在に変更する設定値変更装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項６】
比較器は、設定値を自在に変更する設定値変更装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン制御装置。
【請求項７】
回転数または周波数の偏差に所定の速度調定率を乗じた後、負荷設定値を加算し、この加算値と、予め定めた負荷制限値のいずれかの低値を選択して蒸気加減弁の開度指令として出力し、蒸気加減弁を全開状態にして運用するようにした蒸気タービン制御方法において、
前記偏差が予め定められた負の値になると負の信号を出力して負荷設定値を蒸気加減弁の全開状態位置から減少させ、
前記負荷設定値が蒸気加減弁の全開状態位置から蒸気タービンの定格出力に相当する値まで減少したとき、その減少動作を停止させ、
前記偏差がほぼゼロに復帰したとき、前記負荷設定値を蒸気タービンの定格出力に相当する値から蒸気加減弁の全開状態位置まで増加させることを特徴とする蒸気タービン制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２３３７（Ｐ２００８−２３３７Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７２０９２（Ｐ２００６−１７２０９２）
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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