JP4901774B2 - 多重化蒸気タービン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、３重化された圧力検出器及び３重化された圧力制御装置を用いて、蒸気加減弁を開閉制御して蒸気タービンを制御する多重化蒸気タービン制御装置に関する。

例えば、多重化構成された蒸気タービン制御装置としては、タービン入口蒸気圧力を検出する圧力検出器及び蒸気タービンに流入する蒸気圧力を制御する圧力制御装置をそれぞれ３重化したものがある。

図８は、圧力検出器及び圧力制御装置が３重化されたタービン制御装置の一例を示す構成図である。蒸気発生器１００２で発生した蒸気は、主蒸気止め弁１００３及び蒸気加減弁１００４を通って蒸気タービン１００５に導かれ、蒸気タービン１００５で発電機１００６を駆動する。主蒸気止め弁１００３は、タービン停止時には全閉となりタービン運転中は全開となる。また、蒸気加減弁１００４はタービン制御装置１００１からの開度指令信号Ｖ１００１に基づき蒸気加減弁１００４の弁開度を調整して、蒸気タービン１００５への蒸気流入量を調節する。蒸気タービン１００５は蒸気流入量に応じたタービン出力を発生し、タービン回転軸に直結した発電機１００６により発電を行う。蒸気タービン１００５に流入し仕事を終えた蒸気は、図示省略の復水器へ排出される。

主蒸気止め弁１００３の入口側には、圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃが設置されている。３個の圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを設置しているのは、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの多重化に対応するためである。３個の圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃは同じ型式の検出器である。タービン制御装置１００１は、３重化された圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、中間値選択器３と、蒸気弁制御装置４とから構成される。圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃで検出された圧力信号Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃは圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃにそれぞれ３信号並列に入力される。

圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ同じ型式の装置であり、制御信頼性を確保するために３重化している。圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃで検出した圧力信号Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃが所定圧力となるような制御を行う。それぞれの圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃからの圧力制御信号Ｖ２１Ａ、Ｖ２１Ｂ、Ｖ２１Ｃは中間値選択器３に入力され、３つの信号のうちの中間値の信号をＶ１として出力して、蒸気弁制御装置４に入力する。蒸気弁制御装置４は蒸気加減弁１００４の開度を調整するための開度指令信号Ｖ１００１を出力する。

図９はタービン制御装置１００１の詳細構成図であり、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの内部構成を詳細に示している。圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは同一構成であるので、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの内部構成については圧力制御装置２Ａを代表して説明する。圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃで検出された圧力信号Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃは、圧力制御装置２Ａの中間値選択器２１Ａに入力され、これら３つの信号のうちの中間値に相当する信号が選択され、中間値圧力信号Ｐ２１Ａとして加算器２３Ａに出力される。加算器２３Ａには圧力設定器２２Ａからの圧力設定信号Ｐ２２Ａも入力される。

圧力設定器２２Ａは圧力設定信号Ｐ２２Ａを設定するものである。図１０は圧力設定器２２Ａの構成図である。圧力設定器２２Ａは、圧力設定信号Ｐ２２Ａを設定増とするための信号発生器２２１Ａと、圧力設定信号Ｐ２２Ａを設定減とするための信号発生器２２２Ａとを有する。信号発生器２２１Ａからの設定増の圧力設定信号Ｐ２２１Ａは切換器２２３Ａの端子ａに入力される。同様に、信号発生器２２２Ａからの設定減の圧力設定信号Ｐ２２２Ａは切換器２２４Ａの端子ａに入力される。

切換器２２３Ａは端子Ｄの設定増がＯＮの時には、端子ａと端子ｃとを接続する。この場合は、出力信号である設定増減信号Ｐ２２３ＡはＰ２２１Ａとなる。また、端子Ｄの設定増がＯＦＦの時には、端子ａと端子ｃとは開放状態となり出力は０となる。同様に、切換器２２４Ａは端子Ｄの設定減がＯＮの時には、端子ａと端子ｃとを接続する。この場合は、出力信号である設定増減信号Ｐ２２３ＡはＰ２２２Ａとなる。また、端子Ｄの設定減がＯＦＦの時には、端子ａと端子ｃとは開放状態となり出力は０となる。設定増減信号Ｐ２２３Ａは積分器２２５Ａに入力され、積分されて得られた信号が圧力設定信号Ｐ２２Ａとなる。

このようにして、３重化構成のそれぞれ圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの圧力設定器２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで設定された圧力設定信号Ｐ２２Ａ、Ｐ２２Ｂ、Ｐ２２Ｃは、図９に示す中間値選択器５に入力され、得られた中間値信号Ｐ２を表示器６に表示して操作員の圧力設定指針として使用する。

また、圧力設定器２２Ａで得られた圧力設定信号Ｐ２２Ａは加算器２３Ａに入力され、加算器２３Ａで中間値圧力信号Ｐ２１Ａから圧力設定信号Ｐ２２Ａを差し引いた圧力偏差信号Ｐ２３Ａが求められる。圧力偏差信号Ｐ２３Ａは係数器２４Ａに入力され、係数器２４Ａで係数倍された信号が圧力制御信号Ｖ２１Ａとなる。ここで、係数器２４Ａの設定は圧力偏差信号Ｐ２３Ａに対して、どの程度の割合で蒸気加減弁開度を開くかを決めるもので、一般には圧力調定率と称している。設定係数は、通常制御の圧力偏差量をできるだけ小さくするために比較的大きな係数（本例では５０倍）に設定している。

そして、３重化構成のそれぞれ圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃで得られた圧力制御信号Ｖ２１Ａ、Ｖ２１Ｂ、Ｖ２１Ｃは中間値選択器３に入力され、３つの信号のうちの中間値の信号をＶ１として出力して、蒸気弁制御装置４に入力する。蒸気弁制御装置４は蒸気加減弁１００４の開度を調整するための開度指令信号Ｖ１００１を出力する。

ここで、３重系積分信号のリミッタ方法として、自系のデジタル制御装置の積分信号出力が３重系のデジタル制御装置の各積分信号の中間値からずれた際に、自系の積分信号出力を中間値±αに制限するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

３重系のデジタル制御装置の積分信号をトラッキングする３重積分信号のトラッキング方式として、自系のデジタル制御装置の積分信号の出力が３重系のデジタル装置の各積分信号の中間値からずれた際に、自系のデジタル制御装置の積分信号の出力を中間値にトラッキングさせるようにしたものがある。（例えば、特許文献２参照）。

また、中間値選択回路として、三重化された第１乃至第３の制御回路からそれぞれ出力される制御信号を入力し、これら３入力の中間値を出力する中間値選択器と、制御信号に対し予め設定されている制御許容値の最大値または最小値に相当するバイアス信号を出力するバイアス信号発生器と、第１乃至第３の制御回路に異常が発生したとき各々動作する第１乃至第３の異常検出リレーと、異常検出リレーの動作に応動し対応する制御回路の出力信号をバイアス信号に切り換え、中間値選択器に入力させる第１乃至第３の切換リレーと、第１乃至第３の切換リレーのうちいずれか１つの切換リレーが１番目に動作したことを条件に他の２つの切換リレーの動作を阻止するロジック回路とを具備したものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６３−１０８４０１号公報 特開昭６３−１０８４０３号公報 特公平５−６３８０１号公報

しかし、従来のものでは、圧力検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃは同一の検出器であるが、実際には検出誤差を有している。また、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは最近ではデジタル制御装置で構成されており、アナログの圧力信号を、アナログ／デジタル変換器で変換して装置内に取り込むが、ここにも変換誤差を有している。これらの誤差は３重化構成の圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃのそれぞれの性能によって異なってくる。

仮に、取り込み後の圧力信号Ｐ２１Ａが１００．５%、Ｐ２１Ｂが１００．０%、Ｐ２１Ｃが９９．５%の状態で、圧力設定信号Ｐ２２Ａ＝Ｐ２２Ｂ＝Ｐ２２Ｃの等しい関係にあったとして、このときの圧力制御信号Ｖ２１Ｂを１００%とすると、Ｖ２１Ａは１２５%、Ｖ２１Ｃは７５%と、相互間の誤差を係数倍した差を持った信号を出力している。

この状態で、圧力制御装置２Ａが故障して、圧力制御信号Ｖ２１Ａが０%になったとすると、中間値信号Ｖ１は、それまでのＶ２１Ｂ信号１００%からＶ２１Ｃ信号の７５%に変化する。これにより蒸気加減弁開度が急減し、タービンへの流入蒸気量が減ることで、タービン出力が急減する。その後、蒸気発生器で発生している蒸気とタービン流入蒸気が不均衡になるので圧力信号Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃが増加して圧力制御信号Ｖ２１Ｂ、Ｖ２１Ｃが増加するため蒸気加減弁開度が増加して或る値で安定となる。このように制御装置故障から安定点に至るまでの時間はタービン出力が大きく変動する。

また、特許文献１、２のものは、プロセス制御系の閉ループ内に積分器を有する多重化制御系において、非選択系積分器の飽和を当該積分器出力に制限を持たせたり、補正（トラッキング）を加えて解決したものであり、比例系のプロセス制御系において、プロセス信号の多重化間の入力誤差によって生じる多重化制御系の出力不均衡を補正しようとするものではない。

また、特許文献３のものは３重化信号の１系が異常となったときに残りの２系で安全に制御を続行しようとするものであり、検出器の誤差や取り込み誤差が係数倍され、３系の制御装置間での偏差が大きくなった状態において、中間値選択されていた系が異常になることで制御への外乱になることを防止できるものではない。

本発明の目的は、多重化した圧力制御装置に故障が発生した場合であっても制御に外乱を生じない多重化蒸気タービン制御装置を提供することである。

本発明の多重化蒸気タービン制御装置は、３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、前記３重化された各々の圧力制御装置の圧力設定器は、前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号を係数倍する係数器と、前記係数器の出力と前記圧力設定器の前記圧力設定値を増加又は減少させるための圧力設定増減信号との加算信号を積分して前記圧力設定信号として出力する積分器と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、多重化した圧力制御装置に故障が発生した場合であっても制御に外乱を生じない多重化蒸気タービン制御装置を提供できる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図である。本発明の多重化蒸気タービン制御装置は、３個の圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有しているが、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは同一構成であるので、図１では代表としてＡ系統の圧力制御装置２Ａを図示している。

図１において、本発明の第１の実施の形態における圧力制御装置２Ａは、図１０に示した圧力設定器２２Ａに対し、中間値選択器８Ａ、加算器９Ａ、係数器１１Ａが追加して設けられている。図９及び図１０と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

３重化された圧力制御装置の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃは、圧力制御装置の圧力設定器に入力される。すなわち、図１に示したＡ系統の圧力制御装置２Ａの圧力設定器２２Ａにも、３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが入力される。３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃは、圧力設定器２２Ａの中間値選択器８Ａに入力され、中間値選択器８Ａは３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃのうちの中間値である中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａを加算器９Ａに出力する。

加算器９Ａは当該系の圧力偏差信号Ｐ２３Ａから中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａを差し引いた偏差信号Ｐ７２Ａを係数器１１Ａに出力する。この偏差信号Ｐ７２Ａは係数器１１Ａで係数倍され、補正信号Ｐ７４Ａとして加算器１２Ａに出力される。係数器１１Ａの係数設定は、３重化間の不均衡抑制制御を安定に行うことができるように、できるだけ高い係数値に設定される。加算器１２Ａは、設定増減信号Ｐ２２３Ａに補正信号Ｐ７４Ａを加算し、補正後の設定増減信号Ｐ７５Ａを積分器２２５Ａに出力する。積分器２２５Ａは、補正後の設定増減信号Ｐ７５Ａを積分して圧力設定信号Ｐ２２Ａを求め加算器２３Ａに出力する。

これにより、加算器２３Ａは中間値選択器２１Ａで得られた中間値圧力信号Ｐ２１Ａから圧力設定信号Ｐ２２Ａを差し引いた圧力偏差信号Ｐ２３Ａを求め、圧力偏差信号Ｐ２３Ａを係数器２４Ａに出力して、係数器２４Ａにより係数倍されて圧力制御信号Ｖ２１Ａとなる。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この中間値信号と差が生じている系には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を加えて積分器２２５Ａで積分する。これにより、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃは互いに等しい値となる。

すなわち、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが等しい値となるように圧力設定信号Ｐ２２Ａ、Ｐ２２Ｂ、Ｐ２２Ｃにより均衡制御するので、多重化した圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃのいずれかに故障が発生した場合であっても制御に外乱を生じない。従って、タービン出力に変動が生じることがない。

図２は本発明の第１の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図である。この他の一例は、図１に示した一例に対し、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａを追加して設けたものである。図１に示した一例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図２に示すように、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａが設けられている。不感帯１０Ａは、中間値選択器８Ａで得られた中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａから自系の圧力偏差信号Ｐ２３Ａを差し引いた圧力偏差差分信号Ｐ７２Ａが所定範囲よりも小さい時には零を出力し、所定範囲よりも大きいときは圧力偏差差分信号Ｐ２３Ａを出力する。図３は、不感帯１０Ａの特性の一例を示す特性図である。図３に示すように、不感帯器１０Ａは、入力信号が或る範囲以内では出力を零とするような特性を有する。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この中間値信号と差が生じている系の信号が不感帯設定範囲を超えている場合には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を加えて積分器２２５Ａで積分する。これにより、３重化の圧力偏差信号が３重化間で均衡するように補正する。

なお、不感帯１０Ａは、３重化の圧力制御装置の演算タイミングの違いによる均衡制御の変動や微少誤差値での不要な均衡制御による変動を防止するために設置しており、その不感帯１０Ａに相当する分の不均衡があっても、タービン出力変動が僅かとなるような設定としている。

第１の実施の形態によれば、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃがほぼ等しくなるように圧力設定信号により均衡制御するので、多重化した圧力制御装置のいずれかに故障が発生した場合であっても制御に外乱を生じない。従って、タービン出力の変動が発生しない。また、不感帯１０Ａを設けた場合には均衡制御による不要な変動が生じない。

（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図である。この第２の実施の形態は、図９に示した従来の圧力制御装置に対し、圧力設定信号補正部１３Ａを追加して設けたものである。この第２の実施の形態においても、３個の圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有しているが、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃは同一構成であるので、図４では代表としてＡ系統の圧力制御装置２Ａを図示している。図９と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

３重化された圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃは、圧力制御装置２Ａ、２Ｂ、２Ｃの圧力設定器２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに入力される。すなわち、図４に示したＡ系統の圧力制御装置２Ａの圧力設定信号補正部１３Ａにも、３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが入力される。３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃは、圧力設定信号補正部１３Ａの中間値選択器８Ａに入力される。中間値選択器８Ａは３つの圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃのうちの中間値である中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａを加算器９Ａに出力する。

加算器９Ａは当該系の圧力偏差信号Ｐ２３Ａから中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａを差し引いた偏差信号Ｐ７２Ａを係数器１１Ａに出力する。この偏差信号Ｐ７２Ａは係数器１１Ａで係数倍され、補正信号Ｐ７４Ａとして積分器１４Ａに出力される。係数器１１Ａの係数設定は、３重化間の不均衡抑制制御を安定に行うことができるように、できるだけ高い係数値に設定される。

積分器１４Ａは補正信号Ｐ７４Ａを積分し積分補正信号Ｐ１３１Ａとして加算器１５Ａに出力する。加算器１５Ａは圧力設定器２２Ａからの圧力設定信号Ｐ２２Ａと積分補正信号Ｐ１３１Ａとを加算し、補正後圧力設定信号Ｐ１３２Ａを出力する。そして、加算器２３Ａに出力する。

これにより、加算器２３Ａは中間値選択器２１Ａで得られた中間値圧力信号Ｐ２１Ａから補正後圧力設定信号Ｐ１３２Ａを差し引いた圧力偏差信号Ｐ２３Ａを求め、圧力偏差信号Ｐ２３Ａを係数器２４Ａに出力して、係数器２４Ａにより係数倍されて圧力制御信号Ｖ２１Ａとなる。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この信号と差が生じている系には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を加えて積分器１４Ａで積分した補正信号を圧力設定信号に加算する。これにより、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが等しい値になる。

すなわち、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが等しい値となるように圧力設定信号に補正信号を加算するので、多重化した圧力制御装置のいずれかに故障が発生した場合であっても、制御に外乱を生じないのでタービン出力が変動することがない。

図５は本発明の第２の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図である。この他の一例は、図４に示した一例に対し、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａを追加して設けたものである。図４に示した一例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図５に示すように、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａが設けられている。不感帯器１０Ａは、中間値選択器８Ａで得られた中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａから自系の圧力偏差信号Ｐ２３Ａを差し引いた圧力偏差差分信号Ｐ７２Ａが所定範囲よりも小さい時には零を出力し、所定範囲よりも大きいときは圧力偏差差分信号Ｐ７２Ａを出力する。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この信号と差が生じている系の信号が不感帯設定範囲を超えている場合には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を積分器１４Ａで積分した補正信号を圧力設定信号に加算することにより、３重化の圧力偏差信号が３重化間で均衡するように補正する。

なお、不感帯１０Ａは、３重化の圧力制御装置の演算タイミングの違いによる均衡制御の変動や微少誤差値での不要な均衡制御による変動を防止するために設置しており、その不感帯に相当する分の不均衡があっても、タービン出力変動が僅かとなるような設定としている。

第２の実施の形態によれば、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃがほぼ等しくなるように圧力設定信号に補正を加えて均衡制御することにより、多重化した圧力制御装置のいずれかに故障が発生した場合であっても、制御に外乱を生じないので、タービン出力の変動が発生しない。また、不感帯１０Ａを設けているので均衡制御による不要な変動が生じない。

（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図である。この第３の実施の形態は、図４に示した第２の実施の形態の圧力制御装置に対し、積分器１４Ａに代えて制限付積分器１６Ａを設け、信号検出器１７Ａを追加して設けたものである。図４と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図６において、係数器１１Ａの出力信号である補正信号Ｐ７４Ａは制限付積分器１６Ａに入力される。制限付積分器１６Ａは、補正信号Ｐ７４Ａの積分出力値が所定の値以上にならないように出力制限機能を有しており、通常生じ得る圧力信号の誤差以上による積分信号を制限している。また、制限付積分器１６Ａの出力信号Ｐ１３１Ａは信号検出器１７Ａに出力され、信号検出器１７Ａは、制限付積分器１６Ａの出力信号Ｐ１３１Ａが積分制限信号の制限にかかったか否かを判定する。制限付積分器１６Ａの出力信号Ｐ１３１Ａが積分制限信号の制限にかかったときは警報信号Ｐ１３３Ａを出力して、図示省略の警報装置に出力し運転員に異常状態になったことを知らせる。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この信号と差が生じている系には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を加えて制限付積分器１６Ａで積分した補正信号を圧力設定信号に加算するので、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが等しい値になる。また、制限付積分器１６Ａが制限されるような異常な信号となった場合には、警報信号を出力して運転員に知らせる。

すなわち、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃが等しい値となるように圧力設定信号に補正信号を加算するので、多重化した圧力制御装置のいずれかに故障が発生した場合に制御に外乱を生じない。従って、タービン出力に変動が発生することがなく、また、異常な補正制御状態となった時には運転員が認識できるので早期に適正な処置が可能となる。

図７は本発明の第３の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図である。この他の一例は、図６に示した一例に対し、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａを追加して設けたものである。図６に示した一例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図７に示すように、加算器９Ａと係数器１１Ａの間に不感帯器１０Ａが設けられている。不感帯器１０Ａは、中間値選択器８Ａで得られた中間値圧力偏差信号Ｐ７１Ａから自系の圧力偏差信号Ｐ２３Ａを差し引いた圧力偏差差分信号Ｐ７２Ａが所定範囲よりも小さい時には零を出力し、所定範囲よりも大きいときは圧力偏差差分信号Ｐ７２Ａを出力する。

このように、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃの中間値に相当する信号を基準にして、この信号と差が生じている系の信号が不感帯設定範囲を超えている場合には補正信号（Ｐ７４Ａ、Ｐ７４Ｂ、Ｐ７４Ｃ）を制限付積分器１６Ａで積分した補正信号を圧力設定信号に加算することにより、３重化の圧力偏差信号が３重化間で均衡するように補正する。

なお、不感帯１０Ａは、３重化の圧力制御装置の演算タイミングの違いによる均衡制御の変動や微少誤差値での不要な均衡制御による変動を防止するために設置しており、その不感帯１０Ａに相当する分の不均衡があっても、タービン出力変動が僅かとなるような設定としている。また、制限付積分器１６Ａが制限されるような異常な信号となった場合には、信号検出器１７Ａは警報信号を出力して運転員に知らせるように動作する。

第３の実施の形態によれば、３重化の圧力偏差信号Ｐ２３Ａ、Ｐ２３Ｂ、Ｐ２３Ｃがほぼ等しくなるように圧力設定信号に補正を加えて均衡制御するので、多重化した圧力制御装置のいずれかに故障が発生した場合であっても、制御に外乱を生じない。従って、タービン出力の変動が発生しない。また、不感帯１０Ａを設けた場合には均衡制御による不要な変動が生じない。また、異常な補正制御状態となった時には運転員が認識でき適正な処置が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図。 本発明の第１の実施の形態における不感帯の特性の一例を示す特性図。 本発明の第２の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図。 本発明の第２の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図。 本発明の第３の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の一例の構成図。 本発明の第３の実施の形態に係わる多重化蒸気タービン制御装置の圧力制御装置の他の一例の構成図。 圧力検出器及び圧力制御装置が３重化された従来のタービン制御装置の一例を示す構成図 従来のタービン制御装置の詳細構成図。 従来のタービン制御装置における圧力設定器の構成図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：圧力検出器、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ：圧力制御装置、３、５、８Ａ、２１Ａ：中間値選択器、４：蒸気弁制御装置、６：表示器、９Ａ、１２Ａ、１５Ａ、２３Ａ：加算器、１０Ａ：不感帯器、１１Ａ、２４Ａ：係数器、１３Ａ：圧力設定信号補正部、１４Ａ、２２５Ａ：積分器、１６Ａ：制限付積分器、１７Ａ：信号検出器、２２Ａ：圧力設定器、２２１Ａ、２２２Ａ：信号発生器、２２３Ａ、２２４Ａ：切換器、１００１：タービン制御装置、１００２：蒸気発生器、１００３：主蒸気止め弁、１００４：蒸気加減弁、１００５：タービン、１００６：発電機

Claims (6)

1. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の圧力設定器は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号を係数倍する係数器と、
   前記係数器の出力と前記圧力設定器の前記圧力設定値を増加又は減少させるための圧力設定増減信号との加算信号を積分して前記圧力設定信号として出力する積分器と、
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。
2. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の圧力設定器は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号が所定範囲よりも小さい時には零を出力し、また前記所定範囲よりも大きいときは前記圧力偏差差分信号を出力する不感帯器と、
   前記不感帯器で得られた信号を係数倍する係数器と、
   前記係数器の出力と前記圧力設定器の圧力設定値を増加又は減少させるための圧力設定増減信号との加算信号を積分して前記圧力設定信号として出力する積分器と、
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。
3. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号を係数倍する係数器と、
   前記係数器の出力を積分して積分信号を圧力設定補正信号として出力する積分器と、
   前記圧力設定器からの圧力設定値に前記積分器の圧力設定補正信号を加算して前記圧力設定信号として出力する加算器と、
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。
4. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号が所定範囲よりも小さい時には零を出力し、また前記所定範囲よりも大きいときは前記圧力偏差差分信号を出力する不感帯器と、
   前記不感帯器で得られた信号を係数倍する係数器と、
   前記係数器の出力を積分して積分信号を圧力設定補正信号として出力する積分器と、
   前記圧力設定器からの圧力設定値に前記積分器の圧力設定補正信号を加算して前記圧力設定信号として出力する加算器と、
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。
5. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号を係数倍する係数器と、
   前記係数器の出力を積分して所定値以上は出力しないように制限した積分信号を圧力設定補正信号として出力する制限付積分器と、
   前記圧力設定器からの圧力設定値に前記制限付積分器の圧力設定補正信号を加算して前記圧力設定信号として出力する加算器と、
   前記制限付積分器の積分信号が制限されたときに警報信号を出力する信号発生器と
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。
6. ３重化された圧力検出器で得られた３つのタービン入口蒸気圧力信号のうちの中間値のタービン入口蒸気圧力信号と前記圧力設定器に設定された圧力設定値である圧力設定信号との圧力偏差信号に係数を乗算して圧力制御信号をそれぞれ出力する３重化された圧力制御装置と、前記３重化された圧力制御装置からの３つの前記圧力制御信号のうちの中間値の圧力制御信号に基づいて蒸気加減弁を開閉制御する蒸気弁制御装置とを備えた多重化蒸気タービン制御装置において、
   前記３重化された各々の圧力制御装置は、
   前記３重化された各々の圧力制御装置の３つの前記圧力偏差信号のうちの中間値の圧力偏差信号を求める中間値選択器と、
   前記中間値選択器で得られた中間値の圧力偏差信号から自系の圧力偏差信号を差し引いた圧力偏差差分信号が所定範囲よりも小さい時には零を出力し、また前記所定範囲よりも大きいときは前記圧力偏差差分信号を出力する不感帯器と、
   前記不感帯器で得られた信号を係数倍する係数器と、前記係数器の出力を積分して所定値以上は出力しないように制限した積分信号を圧力設定補正信号として出力する制限付積分器と、
   前記圧力設定器からの圧力設定値に前記制限付積分器の圧力設定補正信号を加算して前記圧力設定信号として出力する加算器と、
   前記制限付積分器の積分信号が制限されたときに警報信号を出力する信号発生器と、
   を備えたことを特徴とする多重化蒸気タービン制御装置。

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