JP2001116206A - 給水制御装置 - Google Patents

給水制御装置

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JP2001116206A
JP2001116206A JP29045099A JP29045099A JP2001116206A JP 2001116206 A JP2001116206 A JP 2001116206A JP 29045099 A JP29045099 A JP 29045099A JP 29045099 A JP29045099 A JP 29045099A JP 2001116206 A JP2001116206 A JP 2001116206A
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JP
Japan
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signal
steam
valve opening
control valve
water supply
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Hideo Hatakeyama
秀生 畠山
Masahiko Sanada
政彦 真田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気加減弁を制御することにより給水ポンプ
の流量を制御する給水制御装置において、ポンプ効率が
著しく低下した場合でも、許容軸トルクを超える運転を
抑止し、給水ポンプの安全な運転を可能にする給水制御
装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、回転数指令信号1と回転数検
出信号2とから第1の蒸気加減弁開度信号51を求める
加減弁開度演算手段7と、回転数検出信号2を許容蒸気
流量信号52に変換する蒸気流量信号変換手段11と、
この許容蒸気流量信号52を第2の蒸気加減弁開度信号
53に変換する蒸気加減弁開度信号変換手段12と、第
1の蒸気加減弁開度信号51と第2の蒸気加減弁開度信
号53とを比較しいずれか低いほうの値を出力する低値
選択手段13とを備えたとを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所のボイ
ラ等へ給水する蒸気タービン駆動の給水ポンプの給水流
量制御装置およびその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】火力発電所のボイラ等へ給水する蒸気タ
ービン駆動の給水ポンプの給水流量は、ボイラ制御装置
などからの回転数指令(給水速度指令ともいう)に基づ
いて蒸気タービン入口の蒸気加減弁を制御し、蒸気ター
ビンすなわち蒸気タービンに直結された給水ポンプの回
転数を変化させることにより制御される。図8は従来の
給水制御装置の制御ブロック図の例を示したものであ
る。同図において、図示しないボイラ制御装置などから
の回転数指令信号1と図示しない蒸気タービンまたは給
水ポンプに設置された回転数検出器から得られる回転数
検出信号2が、加減弁開度演算手段7に入力され、この
加減弁開度演算手段7において加減弁開度指令信号6が
求められる。加減弁開度演算手段7は、上下限制限部
3、偏差演算部4、加減弁開度演算部5で構成されてい
る。
【0003】回転数指令信号1は、上下限制限部3を経
て偏差演算部4へ入力される。上下限制御部3は、入力
信号が上限または下限設定値を超えても出力信号がその
設定値を超えないようにするためのものである。例え
ば、入力信号が上限設定値と下限設定値の間にある場合
には出力信号を入力信号とし、入力信号が上限設定値を
超える場合には出力信号を上限設定値とし、下限設定値
を下回る場合には下限設定値とするものである。
【0004】偏差演算部4では、回転数指令信号1と回
転数検出信号2との偏差を演算し、この演算結果を加減
弁開度演算部5に出力する。加減弁開度演算部5では、
偏差演算部4の出力信号に応じて加減弁の開度を演算
し、加減弁開度指令信号6として出力する。
【0005】そして、この加減弁開度指令信号6に基づ
いて蒸気タービン入口の蒸気加減弁の開度を制御するこ
とにより、蒸気タービンへ流入する蒸気流量を調節す
る。これによって、蒸気タービンおよび蒸気タービンに
直結された給水ポンプの回転数を変化させ、ボイラ制御
装置が要求する量を給水する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の給水制御
装置においては、回転数指令信号1が上下限制限部3を
経てから偏差演算部4、加減弁開度演算部5で演算され
ているため、給水ポンプの回転数は所定の回転数範囲で
制御される。また、給水流量も一般的に流量の制限があ
る。これらは、回転数および給水流量を給水ポンプの仕
様範囲内で運用するようにし、安全な運転を図るためで
ある。
【0007】一方、ポンプの軸トルクは、ポンプ効率の
逆数に比例する。従って、何らかの原因でポンプ効率が
低下した場合、効率が低下する前に比べ、同一の流量お
よび回転数においてより大きな軸トルクを要することに
なる。上述の従来の給水制御装置においては、給水ポン
プにスケールが付着する等によりポンプ効率が著しく低
下した場合に、ポンプの許容軸トルクを超えることが容
易に予想され、この許容軸トルク範囲内に運転を制限す
ることが出来ないという問題があった。
【0008】本発明はかかる従来の事情に対処してなさ
れたものであり、スケール付着などの原因でポンプ効率
が著しく低下した場合でも、給水ポンプの許容軸トルク
を超える運転を抑止し、給水ポンプの安全な運転を可能
にする給水制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、蒸気加減弁を制御して蒸気
タービンの回転数を制御することにより、該蒸気タービ
ンに直結された給水ポンプの流量を制御する給水制御装
置において、制御系からの回転数指令信号と蒸気タービ
ンからの回転数検出信号とから第1の蒸気加減弁開度信
号を求める加減弁開度演算手段と、前記回転数検出信号
を実回転数に対応する給水ポンプの許容軸トルクを発生
させるために必要な蒸気流量信号に変換する蒸気流量信
号変換手段と、この蒸気流量信号変換手段から出力され
る蒸気流量信号を第2の蒸気加減弁開度信号に変換する
蒸気加減弁開度信号変換手段と、この蒸気加減弁開度信
号変換手段から出力される第2の蒸気加減弁開度信号と
前記加減弁開度演算手段から出力される第1の蒸気加減
弁開度信号とを比較しいずれか低いほうの値を選択し
て、加減弁開度指令信号として出力する低値選択手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【0010】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の給水制御装置において、排気圧力検出信号を基に蒸
気タービンの実排気圧力と定格圧力との差に相当する蒸
気流量を求める排気圧力偏差信号変換手段と、この排気
圧力偏差信号変換手段からの蒸気流量出力信号と前記蒸
気流量信号とを加算する信号加算手段とを設け、この信
号加算手段からの出力信号を前記蒸気加減弁開度信号変
換手段の入力信号とすることを特徴とするものである。
【0011】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の給水制御装置において、前記蒸気タービンの排気圧
力検出信号の異常を検出し排気圧力異常検出信号を出力
する排気圧力異常検出手段と、この排気圧力異常検出信
号に基づいて前記排気圧力偏差信号変換手段からの出力
信号を強制的に零とする信号切替手段とを設けたことを
特徴とするものである。
【0012】また、請求項4記載の発明は、請求項1な
いし3いずれか1項記載の給水制御装置において、前記
低値選択手段から出力される加減弁開度指令信号と、前
記蒸気加減弁開度信号変換手段から出力される第2の蒸
気加減弁開度信号とを比較演算する信号比較演算手段
と、この信号比較演算手段の出力から前記両信号が一致
したことを検出し外部へ通知する信号一致検出出力手段
とを設けたことを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1に、本発明の第1の実
施の形態に係る給水制御装置の構成を示す。なお、図8
に示す構成と同一または相当部分には、同一符号を付し
てその説明は省略する。図1に示す構成が図8に示す構
成と異なる点は、蒸気流量信号変換手段11、蒸気加減
弁開度信号変換手段12、低値選択手段13を新たに設
けたことである。
【0014】次に、本実施の形態の給水制御装置の動作
について説明する。ボイラ制御装置などからの回転数指
令信号1は、加減弁開度演算手段7に入力され、上下限
制限部3、偏差演算部4、加減弁開度演算部5により、
第1の蒸気加減弁開度信号51が求められ、出力され
る。
【0015】蒸気タービンからの回転数検出信号2は、
蒸気流量信号変換手段11に入力され、ここで実回転数
に対応する給水ポンプの許容軸トルクを発生させるため
に必要な蒸気流量信号(以下許容蒸気流量信号という)
に変換される。
【0016】図2に、この蒸気流量信号変換手段11の
変換特性の一例を示す。回転数と許容蒸気流量には、図
に示すような線形(比例)の関係があり、回転数が増す
につれ、それに対応する許容蒸気流量も増加する。この
ような相関関係により、回転数検出信号2はこれに相当
する許容蒸気流量信号52に変換される。
【0017】そして、この許容蒸気流量信号52は、蒸
気加減弁開度信号変換手段12に入力される。ここでこ
の許容蒸気流量信号52に対応する蒸気加減弁の開度が
求められ、第2の蒸気加減弁開度信号53として出力さ
れる。
【0018】図3に、この蒸気加減弁開度信号変換手段
12の変換特性の一例を示す。蒸気流量と加減弁開度に
は図に示すような相関関係があり、蒸気流量が増すにつ
れ、それに対応する加減弁開度も増加する。この変換曲
線は個々の機械特性により、あらかじめ定められるもの
である。このような対応関係により、許容蒸気流量信号
52はこれに相当する加減弁開度信号に変換される。
【0019】このようにして求められた第2の蒸気加減
弁開度信号53と第1の蒸気加減弁開度信号51は、低
値選択手段13に入力され、この低値選択手段13で、
両信号のいずれか低いほうの値が選択され、加減弁開度
指令信号6として出力される。この加減弁開度指令信号
6に基づいて蒸気加減弁の開度を制御する。
【0020】これにより、回転数指令に基づく第1の蒸
気加減弁開度信号51が実回転数に基づく許容軸トルク
を発生させるための第2の蒸気加減弁開度信号53を超
えても、低値選択手段13で低い方の信号が選択出力さ
れるので、ポンプ許容軸トルク以内でも運転が可能とな
る。
【0021】なお、本実施の形態では、回転数検出信号
から実回転数に対応する許容軸トルクを発生させるため
に必要な蒸気加減弁開度を求める簡便な手段を用いた
が、目的はポンプ許容軸トルク範囲以内での運転を可能
にすることにあるから、たとえば周知のタービン出入り
口の蒸気エンタルピと蒸気流量から軸トルクを計算で求
めて、許容軸トルクと比較し制限する手段を用いても良
い。
【0022】図4に、本発明の第2の実施の形態に係る
給水制御装置の構成図を示す。なお、図1に示す構成と
同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は
省略する。図4に示す構成が図1に示す構成と異なる点
は、排気圧力偏差信号変換手段21、信号加算手段22
を新たに設けたことである。
【0023】次に、本実施の形態の給水制御装置の動作
について説明する。
【0024】図4において、蒸気タービンの排気圧力検
出信号20は、排気圧力偏差信号変換手段21に入力さ
れ、ここで実排気圧力と定格排気圧力との偏差に相当す
る蒸気流量信号(以下補正蒸気流量信号という)に変換
される。
【0025】図5に、排気圧力偏差信号変換手段21の
変換特性の一例を示す。排気圧力と補正蒸気流量には、
図に示すような相関関係があり、一般的には、排気圧力
が増すにつれ、それに対応する補正蒸気流量は減少す
る。この変換曲線は個々の機械特性により、あらかじめ
定められるものである。このような対応関係により、排
気圧力検出信号20は、これに相当する補正蒸気流量信
号54に変換される。
【0026】そして、この補正蒸気流量信号54は蒸気
流量信号変換手段11から出力される許容蒸気流量信号
52とともに信号加算手段22に入力され、加算処理さ
れる。この加算された結果は、蒸気加減弁開度信号変換
手段12の入力信号となり、ここで信号加算手段22の
出力に対応する蒸気加減弁の開度が求められ、第2の蒸
気加減弁開度信号53として出力される。
【0027】そして、図1と同様に、第1の蒸気加減弁
開度信号51と第2の蒸気加減弁開度信号53は、低値
選択手段13に入力され、この低値選択手段13で両信
号のいずれか低いほうの値が選択され、加減弁開度指令
信号6として出力される。この加減弁開度指令信号6に
基づいて蒸気加減弁の開度を制御する。
【0028】これにより、タービンの実排気圧力と定格
排気圧力との偏差に相当する蒸気流量を補正信号とし
て、実回転数に対応する許容軸トルクを発生させるため
に必要な蒸気流量を加えるので、より正確に許容軸トル
クを発生させるために必要な蒸気流量を求めることがで
きる。
【0029】図6に本発明の第3の実施形態に係わる給
水制御装置の構成を示す。なお、図1、図4に示す構成
と同一または相当部分には、同一符号を付してその説明
は省略する。図6に示す構成が図4に示す構成と異なる
点は、排気圧力異常検出信手段31と信号切替手段33
を新たに設けたことである。
【0030】次に、本実施の形態の給水制御装置の動作
について、説明する。
【0031】図6において、排気圧力異常検出手段31
は排気圧力検出信号20の異常を検出したとき、排気圧
力異常検出信号32を信号切替手段33に出力する。通
常は、蒸気加減弁開度信号変換手段12の入力信号は、
信号加算手段22の出力信号であるが、信号切替手段3
3に排気圧力異常検出信号32が入力されると、信号切
替手段33は、蒸気加減弁開度信号変換手段12の入力
信号を、蒸気流量信号変換手段11からの出力信号であ
る許容蒸気流量信号52に切り替える。
【0032】これにより、実排気圧力と定格排気圧力と
の偏差に相当する蒸気流量信号を強制的に零とすること
になり、より正確な蒸気流量を求めるための補正はでき
なくなるが、異常となった排気圧力検出信号の悪影響を
排除し運転を継続することが可能になる。図7に、本発
明の第4の実施の形態に係わる給水制御装置の構成の一
部、すなわち図1、図4、図6に示す給水制御装置に新
たに設けた外部通知部43を示す。図7に示す外部通知
部43は、信号比較演算手段41と信号一致検出手段4
2とから構成される。
【0033】次に、本実施の形態の給水制御装置の動作
について、説明する。
【0034】図7において、信号比較演算手段41に
は、低値選択手段13から出力される加減弁開度指令信
号6と蒸気加減弁開度信号変換手段12から出力される
第2の蒸気加減弁開度信号53が入力され、これら2つ
の信号の値が比較演算される。この信号比較演算手段4
1で比較演算された結果は信号一致検出出力手段42へ
送られ、ここで両信号が一致したことが検出され、ボイ
ラ制御装置など外部へ通知する。
【0035】これにより、加減弁開度指令信号6と第2
の蒸気加減弁開度信号53が一致したとき、両信号が一
致したこと、すなわち、給水ポンプが許容軸トルク制限
状態にあることをボイラ制御装置などへ通知して、適切
な処置を促すことにより、プラントの安定運転に寄与す
ることができる。
【0036】
【発明の効果】以上述べたように、請求項1に係る発明
によれば、給水ポンプが何らかの原因で効率低下をきた
した場合にも、許容軸トルクを超えた運転を抑止でき、
ポンプの軸破損のような重大な事故を未然に防止するこ
とができる。
【0037】また、請求項2記載に係る発明によれば、
実回転数に対応する給水ポンプの許容軸トルクを発生さ
せるために必要な蒸気加減弁開度の演算を、蒸気タービ
ンの実排気圧力と定格排気圧力との差に相当する蒸気流
量で補正するので、より正確な蒸気加減弁開度を求める
ことができる。
【0038】また、請求項3記載に係る発明によれば、
蒸気タービンの実排気圧力信号が何らの原因で異常とな
っても、その実排気圧力信号に基づく補正蒸気流量を強
制的に零とするので、異常となった排気圧力信号の悪影
響を排除し、給水ポンプの許容軸トルク以内での運転を
可能にする。
【0039】また、請求項4記載に係る発明によれば、
給水ポンプが許容軸トルク制限状態であることを検知
し、ボイラ制御装置など外部へ通知するので、適切な処
置を促し、プラントの安定運用に寄与することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる給水制御装置
の構成図
【図2】本発明の回転数と蒸気流量の変換部の説明図
【図3】本発明の蒸気流量と加減弁開度の変換部の説明
【図4】本発明の第2の実施形態に係わる給水制御装置
の構成図
【図5】本発明の排気圧力と蒸気流量の変換部の説明図
【図6】本発明の第3の実施形態に係わる給水制御装置
の構成図
【図7】本発明の第4の実施形態に係わる給水制御装置
の構成図
【図8】従来例の給水制御装置の構成図
【符号の説明】
1…回転数(給水速度)指令信号、2…回転数検出信
号、3…上下限制限部、4…偏差演算部、5…加減弁開
度部、6…加減弁開度指令信号、7…加減弁開度演算手
段、11…蒸気流量信号変換手段、12…蒸気加減弁開
度信号変換手段、13…低値選択手段、20…排気圧力
検出信号、21…排気圧力偏差信号変換手段、22…信
号加算手段、31…排気圧力異常検出手段、32…排気
圧力異常検出信号、33…信号切替手段、41…信号比
較演算手段、42…信号一致検出出力手段、43…外部
通知部、51…第1の蒸気加減弁開度信号、52…許容
蒸気流量信号、53…第2の蒸気加減弁開度信号、54
…補正蒸気流量信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G071 AB06 BA04 BA08 BA09 BA24 CA09 DA05 EA02 EA05 EA06 FA02 FA03 FA05 FA07 GA00 GA06 HA04 JA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気加減弁の開度により蒸気タービンの
    回転数を変化させ、該蒸気タービンに直結された給水ポ
    ンプの流量を制御する給水制御装置において、制御系か
    らの回転数指令信号と蒸気タービンからの回転数検出信
    号とから第1の蒸気加減弁開度信号を求める加減弁開度
    演算手段と、前記回転数検出信号を実回転数に対応する
    給水ポンプの許容軸トルクを発生させるために必要な蒸
    気流量信号に変換する蒸気流量信号変換手段と、この蒸
    気流量信号変換手段から出力される蒸気流量信号を第2
    の蒸気加減弁開度信号に変換する蒸気加減弁開度信号変
    換手段と、この蒸気加減弁開度信号変換手段から出力さ
    れる第2の蒸気加減弁開度信号と前記加減弁開度演算手
    段から出力される第1の蒸気加減弁開度信号とを比較し
    いずれか低いほうの値を選択して、加減弁開度指令信号
    として出力する低値選択手段とを備えたことを特徴とす
    る給水制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の給水制御装置において、
    排気圧力検出信号を基に蒸気タービンの実排気圧力と定
    格圧力との差に相当する蒸気流量を求める排気圧力偏差
    信号変換手段と、この排気圧力偏差信号変換手段からの
    蒸気流量出力信号と前記蒸気流量信号とを加算する信号
    加算手段とを設け、この信号加算手段からの出力信号を
    前記蒸気加減弁開度信号変換手段の入力信号とすること
    を特徴とする給水制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の給水制御装置において、
    前記蒸気タービンの排気圧力検出信号の異常を検出し排
    気圧力異常検出信号を出力する排気圧力異常検出手段
    と、この排気圧力異常検出信号に基づいて前記排気圧力
    偏差信号変換手段からの出力信号を強制的に零とする信
    号切替手段とを設けたことを特徴とする給水制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3いずれか1項記載の給
    水制御装置において、前記低値選択手段から出力される
    加減弁開度指令信号と、前記蒸気加減弁開度信号変換手
    段から出力される第2の蒸気加減弁開度信号とを比較演
    算する信号比較演算手段と、この信号比較演算手段の出
    力から前記両信号が一致したことを検出し外部へ通知す
    る信号一致検出出力手段とを設けたことを特徴とする給
    水制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013170496A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Toshiba Corp ターニング装置およびターニング方法

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JP2013170496A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Toshiba Corp ターニング装置およびターニング方法

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