JP2004232917A - ボイラの制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボイラと、前記ボイラの誘引通風機とその駆動モータと、ダンパと、前記通風機駆動モータの出力を制御するインバータ制御装置と、前記駆動モータへの出力制御指令によりボイラ内の燃焼ガスの圧力を制御するボイラの制御装置において、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出する検出手段と、前記ボイラの負荷に応じたプログラムにより前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成する手段と、あらかじめ定めた燃焼ガス圧との偏差に応じて前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成する手段と、前記出力指令信号を前記ボイラの運転状態信号により補正する補正手段と、前記補正手段の出力信号により前記通風機のモータを制御するインバータ制御装置を備え、前記ボイラ内の燃焼ガス圧があらかじめ定められた燃焼ガス圧になるように制御することに特徴がある。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はボイラ自動制御装置に係わり、特に火力発電プラントの誘引通風機や押込通風機や一次通風機(微粉炭搬送用空気を送風する装置)などの駆動モータの電源にインバータを適用し、通風機による流量を調節する流量調節操作端によりボイラ内の空気あるいは燃焼ガスの圧力を規定値に制御し、インバータ制御装置へのモータ出力制御指令により通風機のモータ出力を制御するボイラの制御方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2000−234701号公報
【特許文献2】特開平11−159751号公報
【特許文献3】特開平8−200604号公報
従来、火力発電プラント用の通風機のモータ動力としてインバータ(周波数変換装置)を適用した場合、ボイラ自動制御装置では、▲1▼ボイラ負荷に応じた指令プログラム信号によりインバータ制御装置へのモータ出力指令を作成し、通風機のモータ出力(回転数)を制御すること、▲2▼制御対象である空気あるいは燃焼ガス圧力の所定値との制御偏差による比例積分演算に基づいて流量調節操作端への制御指令を作成し、通風機による流量を制御すること、を行い、低負荷時は流量調節操作端を絞る代わりにモータ出力を下げて省エネ運転をし、流量調節操作端で最終的にボイラ内の空気あるいは燃焼ガスの圧力を規定値にする制御を行っている。
【0003】
また、先行技術として、前記特許文献1(特開2000−234701号公報)がある。これはダンパ開度と通風機のファン回転数によるボイラの炉内圧力および空気流量の制御方法において,通風機の消費電力が小さく、急激な負荷変化の際に制御の応答性が良い方法について述べられている。具体的には炉内圧力の検出値を入力信号とする主コントローラの出力信号によりボイラの排気路のダンパの開度を制御し、前記主コントローラの出力信号を従コントローラに入力し前記ボイラの蒸気発生量検出値に基づいて、排気路に設けられた誘引通風機のファンの回転数目標値と前記主コントローラの出力信号に基づいて算出される前記ファンの回転数とを前記従コントローラで比較し、その偏差が不感帯として設定した値以内になるように前記従コントローラが、前記誘引通風機の回転数制御信号を変化させるボイラの炉内圧力制御方法について開示がある。
【0004】
また、先行技術として、前記特許文献2(特開平11−159751号公報)がある。これは燃料供給量の変更時に燃焼が不安定になることを防止しようというものである。具体的には、燃焼用空気の温度を検出し、検出された空気温度に基づいて燃料供給量変更用の設定値を変更する補正装置を設けたボイラの燃料供給量変更制御装置について開示されている。
【0005】
また、前記特許文献3(特開平8−200604号公報)がある。これは、石炭バーナの運用による燃焼性の違いを考慮した燃焼特性信号を作成し、運転員が介入することなく全自動で制御できる多炭種対応制御について述べられている。火炉の吸収熱量と最終再熱器における吸収熱量を推定してボイラの燃焼特性を把握し、ガス分配ダンパ設定値やガス再循環通風機の回転数設定値などを演算することが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術ではインバータ制御装置へのモータ出力指令がプログラムで固定されているため、例えば冬場の外気温度が低い時期や燃料の種類により相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が少なくファンにとっての負荷が低い時でも、夏場の外気温が高い時期や燃料の種類により相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が多く、ファンにとっての負荷が多い時と同じ回転数となるため、モータ出力が必要以上に高くなってしまう場合があり、省エネ効果が低下してしまうという問題があった。
【0007】
また、モータ出力指令のプログラムはボイラ負荷の静的なバランス点で決定されているため、例えば、プラントの負荷上昇(発電量指令上昇)時には、静的なバランス点よりも過剰に燃料や空気がボイラに投入され、ボイラ内の空気や燃焼ガスの流量が相対的に多くなってモータ出力が過渡的に不足し、また、流量調節操作端の制御指令に余裕が無くなった場合自動制御が困難になるといった問題があった。また例えば、プラントの負荷(発電量指令)が一定で運転中に、相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が多くなる燃料の種類の場合においても、同様にモータ出力が過渡的に不足し、流量調節操作端の制御指令に余裕が無くなった場合、自動制御が困難になるといった問題があった。
【0008】
本発明の目的は、火力発電プラントの種々の運転状況に応じて通風機の駆動電源であるインバータを制御して通風機の駆動電動機への供給電力を制御し、通風機のモータ出力を、最適に制御するのに好適なボイラの制御方法および装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題は以下の手段によって解決することができる。
ボイラと、前記の誘引通風機とその駆動モータと、前記誘引通風機の入口側に設けられたダンパと、前記誘引通風機駆動モータの出力を制御するインバータ制御装置と、を有し、前記駆動モータを制御し、ボイラ内の燃焼ガスの圧力を制御するボイラ制御方法において、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出し、前記ボイラの負荷に応じたプログラムにより前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成し
前記出力指令信号を前記ボイラの運転状態信号により補正し、前記補正された信号により前記駆動モータの出力を制御し、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出し、あらかじめ定められた燃焼ガス圧との偏差に応じて前記流量調節操作端としてのダンパを制御し、前記ボイラ内の燃焼ガス圧があらかじめ定められた燃焼ガス圧になるように制御することにある。
【0010】
また、前記モータ出力指令信号の前記ボイラの運転状態信号による補正は、加減算補正であること。前記モータの出力指令信号を大気温度あるいは前記ボイラの燃料の性状あるいは発電機の出力指令信号により補正し、補正された信号により前記駆動モータの出力を制御すること。また、前記誘引通風機を複数台用いそれぞれの駆動モータ出力をインバータにより制御し、前記インバータの運転台数にしたがって駆動モータの出力指令信号を切り替え、運転される駆動モータの出力制御をおこなうこと。前記ボイラ運転状態信号はダンパ開度信号を含む状態信号であるボイラの制御方法を用いることにある。
【0011】
また、誘引通風機の駆動モータの出力を制御するインバータ制御装置を有し、前記駆動モータへの出力制御指令により駆動モータを制御し、ボイラ内の燃焼ガスの圧力を制御するボイラの制御装置であって、前記ボイラの負荷に応じたプログラムにより前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成する手段と、前記出力指令信号を前記ボイラの運転状態信号により補正する補正手段と、前記補正手段の出力信号により前記通風機のモータを制御するインバータ制御装置と、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出する手段と、あらかじめ定めた燃焼ガス圧との偏差に応じて前記流量調節操作端としてのダンパ制御手段と、を有し、前記ボイラ内の燃焼ガス圧があらかじめ定められた燃焼ガス圧になるように制御するボイラの制御装置を備えることにある。
【0012】
また、前記補正手段は前記ボイラの運転状態信号あるいは大気温度あるいは燃料の性状あるいは発電出力の変化に応じて補正をおこなう補正手段であること。また、前記補正手段は加減算補正手段を含む補正手段であること。また、前記ボイラの運転状態信号は前記ダンパ開度信号を含む状態信号であるボイラ制御装置を備えることにある。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。図1は本発明の具体的実施例を、図2は本発明に関する全体の構成例を示している。はじめに全体構成について図2を用いて説明する。
【0014】
図2は、本発明を適用する火力発電プラントと制御装置の構成例を示す。火力発電プラントは、燃料を燃焼させ熱交換により蒸気を発生させる火炉1と、火炉1に燃焼用の空気を送風する押込通風機2a、2b(以下、FDFa、FDFbと略記する)と、FDFa、FDFbの駆動モータ22a、22bと、例えば、燃料が石炭の場合、石炭は細かく砕く装置によって粉状(以下、微粉炭と略記する)に生成されるが、生成された微粉炭を火炉1内に搬送するための空気を送風する一次通風機20a、20b(以下、PAFa、PAFbと略記する)と、PAFa、PAFbの動力であるPAFa、PAFb用の駆動モータ21a、21bとから構成される。
【0015】
また、火炉1から燃焼ガスを吸い出す誘引通風機3a、3b(以下、IDFa、IDFbと略記する)と、IDFa、IDFbの駆動動力としての駆動モータ4a、4bと、IDFa、IDFbが吸い出すガス量を調節するIDFa,IDFbの入口ダンパ5a、5bと、煙突6と、火炉1内の圧力を検出する火炉圧力検出器7から構成されている。また、IDFa、IDFbの駆動モータ4a、4bの電源は、主電源11と、遮断器12a、12bと、インバータ8a、8bおよびインバータ電源用の遮断器13a、13b、遮断器14a、14b、商用周波数電源用の遮断器15a、15bから構成され、各々(A)、(B)系を構成している。
【0016】
ここで、主電源から一次通風機PAFa,PAFbとその駆動モータ21a、21b、押込通風機FDFa、FDFbとそのモータ22a、22b、また、誘引通風機IDFa、IDFbとそのモータ4a、4b、に夫々駆動電力が供給されるが、ここではIDFa,IDFbのための駆動モータ4a、4bへ、前記(A)、(B)系から電力が供給される場合について述べる。
【0017】
また、制御装置は、ボイラのプロセス量の総合的な制御を行うボイラ自動制御装置9と、インバータ8a、8bの出力制御を行うインバータ制御装置10から構成される。尚、本発明の実施形態では火力発電プラントの、誘引通風機用の駆動モータの電源にインバータを適用した場合について説明するが、押込通風機や一次通風機など、空気あるいは燃焼ガス圧力制御に関わる他の機器にインバータを適用した場合でも、本発明によるボイラ自動制御装置は適用可能であることはいうまでもない。
【0018】
次に、図2に示した各要素の機能について説明する。FDFa、FDFbから送られた空気は、火炉1で燃焼に用いられ燃焼ガスとなりIDFaIDFbにより吸い出され、煙突6より排出される。ここで火炉1内の火炉圧力は、ボイラ保安上あるいは性能上の理由により規定値に制御されなければならない。この火炉圧力を制御するためにIDFa、IDFbにより吸い出されるガス量を調節する操作端がIDFa、IDFbの入口ダンパ5a、5bである。ボイラ自動制御装置9は、火炉圧力検出器7からの火炉圧力信号16及びボイラ自動制御装置9に内蔵される制御演算回路の演算結果に基づいて、誘引通風機IDFa、IDFbに対するダンパ開度指令17a、17bを出力し、ダンパ5a、5bを駆動して火炉圧力の制御を行う。
【0019】
さらに、ボイラ自動制御装置9は制御演算回路の演算結果に基づきIDFa、IDFbの駆動モータの回転数指令信号18a、18bをインバータ制御装置に出力する。ボイラ自動制御装置9は、上記の他にも発電機出力や蒸気温度・圧力などの制御も行う装置であるが、ここでは本発明に関連する機能のみ説明する。インバータ制御装置10は、ボイラ自動制御装置9からのIDFa、IDFbの駆動モータ4a、4bの回転数指令信号18a、18bに基づいてインバータ出力指令19a、19bを出力し、インバータ8a、8bを制御する。
【0020】
そして、IDFa、IDFbのモータ4a、4bの回転数(周波数)がボイラ自動制御装置9からのIDF回転数指令18a、18bと同じになるように制御される。IDFa、IDFbの駆動モータ4a、4bの駆動電源は、通常は交流商用周波数の主電源11から遮断器12a、12bを介し、遮断器13a、13b、インバータ8a、8b、遮断器14a、14bを介して供給される構成としている。但し、インバータ8a、8bやインバータ制御装置10の故障等によりインバータ電源が使用不能となった場合には、遮断器13a、13bおよび遮断器14a、14bを引き外し、遮断器15a、15bを投入し、電源供給ラインをインバータ側から商用周波数電源側へと切替るバックアップ機能を持つ。すなわち、遮断器12a、15a、あるいは遮断器12b、15bを経由して、電源11から直接駆動モータ4a、4bに電力が供給されることになる。
【0021】
次に、図2におけるボイラ自動制御装置9について、図1により詳細制御機能を説明する。通常のプラント運転時(A系及びB系共にIDFa、IDFbがインバータにより運転されていてなおかつ、誘引通風機IDFa、IDFbの入口ダンパ5a、5bおよびIDFa、IDFbの駆動モータの回転数が自動制御されている状態)について述べる。この場合は、火炉圧力検出器7から入力される火炉圧力信号16と火炉圧力についてあらかじめ定められた圧力(設定値)から減算器901により火炉圧力偏差信号951を算出する。そして火炉圧力偏差信号951を比例積分演算器(PI)902により比例積分演算を行って、火炉圧力制御信号952を生成する。火炉圧力制御信号はA系及びB系の制御に用いられるが、このあとの制御回路はA系及びB系とも同様であるため、図1ではA系の制御回路についてのみ図示している。A、Bの両系の場合の例を、略図で図3に示した。
【0022】
火炉圧力制御信号952は加算器906によりIDFa入口ダンパ開度補正信号953を加えられて最終的なIDFa入口ダンパ開度指令17aとなり、このIDFa入口ダンパ開度指令17aによりIDFaの入口ダンパ5aの操作をおこなう(ここで加算器906について例示したが、掛け算器でもよい。信号952を補正できるものであればよい)。一方、ボイラ入力指令(発電量に応じてボイラに投入する給水・燃料・空気量を規定する指令信号のことであり、以下、BIDと略機する)。BID信号954に基づき関数発生器916により設定されたIDFaの回転数指令信号957は信号切替器918及び加算器919及び変化率制限器920を通った後、IDFaの回転数指令信号18aとしてインバータ制御装置10aに出力され、インバータ制御装置10aにより制御演算が行われた後インバータ出力指令19aとしてインバータ8aの出力を制御し、IDFaの駆動モータ4aの回転数をボイラ自動制御装置からのIDFa用駆動モータ4aの回転数指令18aの値になるように制御する。
【0023】
ここで、関数発生器916、917の例を図4に示す。関数発生器916の出力信号957はIDFa、IDFbの駆動モータ4a、4bとも運転されている場合、すなわちA、B系がともに運転している場合である。関数発生器917の出力は片系運転の場合の例を示している(この例示は、B系がダウンしているような場合である)。そして信号切替器918は片系すなわち、B系が故障しているような場合に、関数発生器917の出力信号960を選択する(A系のみでB系の分もカバーできるような関数発生器917とした例である)。
【0024】
ここで、IDFaの入口ダンパ開度補正信号953について説明する。IDFaの入口ダンパ開度補正信号953は、ボイラ静特性に基づく開度プログラム信号である。商用周波数電源を用いINV電源8a(INVa)を使用してIDFaのモータ4aを駆動している場合は信号選択器911の出力信号911sを、INVaを使用していない場合、すなわち主電源である商用電源11により直接モータ4aを駆動している場合は信号選択器912の出力信号912sを、信号選択器913で選択出力する。
【0025】
一方、信号選択器911は、INVa、INVbの2台を運転しているときの信号955と、INVa、INVbのうち1台(特にINVaのみ)を運転しているときの信号958を、INVの運転台数によって選択する信号選択器で、運転台数によって信号955あるいは958を選択する。関数発生器FG907とFG909の例を図5の(A)、(B)に示した。また、信号選択器912は、INV8a、8bを使用しないで、直接主電源11から駆動モータ4a、4bの2台を運転しているときの信号956と、INV8a、8bを使用せず主電源で直接駆動モータ4a、あるいは4bの1台を主電源から直接駆動電力供給しているときの信号959を、主電源によって直接運転している駆動モータ4a、4bの運転台数によって選択する信号選択器である。すなわち主電源によって駆動されるモータの数によって選択し、信号912sを出力する。FG908とSG910の関数の例を図5の(C)と(D)に示した。
【0026】
選択された信号913sは、信号切替器914および変化率制限器915を通り、加算器906により火炉圧力制御信号を加算補正して最終的なIDF入口ダンパ開度指令17aとなる。また、IDFa停止時にはIDF入口ダンパ開度補正信号953としては、信号選択切替器914により0%側が選択される。915(RL)は変化率制限器で信号の急変を制限するものである。920(RL)についても同様である。
【0027】
プラント運転状況によってはA系あるいはB系のみを運転する状況、いわゆる通風系片系運転を行うことがある。この場合、BID954に基づき設定されるIDFa、IDFbのモータ4a、4bの回転数指令プログラム信号および入口ダンパ5a、5bの開度補正信号953は通常のA系及びB系の両系運転時とは異なるものとする必要があるため、運転している側では、信号切替器918によりBID954に基づき関数発生器917により設定された片系運転時のIDFa回転数指令プログラム信号960が選択される。また、IDFa入口ダンパ開度補正指令プログラム信号953は、前記のように、商用周波数電源使用時は信号切替器911によりBID954に基づき関数発生器909により設定された商用片系運転時IDFa入口ダンパ開度プログラム信号958が選択される。また、インバータ電源使用時は信号切替器912によりBID954に基づき関数発生器910により設定されたインバータ片系運転時IDFa入口ダンパ開度プログラム信号959が選択されることになる。
【0028】
また、比例積分演算器902のパラメータである制御ゲインは、信号切替器905により、A系及びB系共に商用周波数電源による運転の場合あるいは一方が商用周波数電源による運転でもう一方が停止している状態の場合は信号発生器903の出力信号側が選択される。また、A系及びB系共にインバータによる運転の場合あるいは一方がインバータによる運転でもう一方が停止している状態の場合は、BID954に基づき関数発生器904により設定された信号側が選択される。加えて、一方がインバータによる運転、もう一方が商用周波数電源による運転の状態の場合にも関数発生器904により設定された信号側が選択される。
【0029】
ここで今回の発明である回転数バイアス回路921について図6、図7、図8により詳細に説明する。図6はA系の回転数バイアス回路921aについての説明図であり、B系についても同じである。図6のIDFa入口ダンパ開度指令17aに基づき関数発生器922により設定されたIDFaの駆動モータ4aの回転数バイアスプログラム信号961を積分器923で積分し、積分信号966は加算器919aに入力される。ここで関数発生器922、924の例を図5の(E)、(F)に示した。図5(A)の場合は基準値に対して不感帯部分を設けた場合の例である。また図5の(F)の場合は基準値のところよりも所定値を超えたところで感度を大きくする設定をした場合の例を示した。これらは過去の運転実績などを考慮して定められることが多い。
【0030】
次に加算器919aにバイアス加算する信号966について図7により説明する。図7はA系及びB系共インバータ運転をしている状態でIDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの値が変化し、それに伴いIDFa、IDFbの回転数指令18a、18bの値が変化している場合の例である。火炉1内の圧力はボイラ保安上あるいは性能上の理由により規定値に制御されなければならない。これにはIDFa、IDFbにより吸い出されるガス量を調節する必要がある。規定値に制御するためにはIDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの指令値によりIDF入口ダンパ5a、5bを変化させIDFa、IDFbを調節するする方法と、IDF回転数指令18a、18bによりIDFモータ4a、4bの回転数を制御し、IDFa、IDFbによる誘引通風量を制御する方法の、2通りがある。
【0031】
インバータ運転の場合はできるだけダンパによるロスを軽減させるため、IDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの指令値がほぼ一定に保たれるような回転数でIDFa、IDFbを運転することが望ましい。しかしBID954に基づき関数発生器916により設定されたIDF回転数指令プログラム信号957は、負荷一定運転時は固定である。よって、運転中にプラント状態の変化等によりガス量が相対的に増大して、IDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの値が基準点より上昇した場合は、IDF入口ダンパ5a、5bが上限開度に近づき制御余裕が無くなり火炉圧力の制御上問題となる可能性がある。
【0032】
この場合、IDFa、IDFbのモータ4a、4bの仕事が不足するため出力を上げる必要がある。また、IDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの値が基準点より下降した場合には、モータ4a、4bが必要以上に仕事をしているということになり、省エネ効果が低下するので出力を下げる必要がある。そこで、IDFa,IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの値が基準点より上昇した場合は、関数発生器922により設定するモータ4a、4bの回転数バイアスプログラム信号961をプラス側に変化させ積分器923を通った後、加算器919において、バイアスを加算する。IDFa、IDFbの入口ダンパ開度指令17a、17bの値が基準点より下降した場合は、関数発生器922により設定するIDFa、IDFbの駆動モータの回転数バイアスプログラム信号961をマイナス側に変化させ積分器923を通った後、加算器919においてバイアス加算補正をおこなう。この結果、バイアスの加算によりIDFa、IDFbの入口ダンパ5a、5bの開度はある規定の範囲に収まり制御余裕が確保でき、加えて無駄な入口ダンパ5a、5bの開度絞り込みがなく、省エネ効果が上がる。
【0033】
次に図6の大気温度信号962に基づき関数発生器924により設定された後、加算器919にバイアス加算する信号963について説明する。例えば冬場のような外気温が低い時期に相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が少ない場合、IDFa、IDFbにとっての負荷が低くなる。この場合IDFモータ4a、4bの出力を相対的に下げて運転することができる。よって、大気温度962に基づき関数発生器924により設定するIDFモータ4a、4bの回転数バイアスプログラム信号963をマイナス側に変化させ加算器919a(b)に加算し、IDFモータ4a、4bを最適な回転数にする。また例えば夏場のような外気温が高い時期に相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が多い場合、IDF3a、3bにとっての負荷が大きくなる。この場合モータ4a、4bの出力を相対的に上げる必要がある。よって、大気温度962に基づき関数発生器924により設定するIDF回転数バイアスプログラム963をプラス側に変化させ加算器919a(b)に加算しIDFモータ4a、4bを最適な回転数にする。
【0034】
次に図6の燃料とする石炭の種類(炭種)に応じて設定された信号発生器925、926、927を運転時に使用している炭種に信号切替器928、929で切り替え後、加算器919に加算する信号967について説明する。尚、炭種はさまざまな種類がありそれに応じた信号発生器が必要となるが、信号発生器と信号切替器の数を限定し示す。炭種による性状(水分や未燃分の含有率など)の違いにより同じ燃料量でも燃焼ガス量が変わってくる。炭種によって相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が少なくなる場合IDFa、IDFbにとっての負荷が低くなる。この場合IDFa、IDFbモータ4a。4bの出力を相対的に下げて運転することができる。また、炭種によって相対的に空気あるいは燃焼ガスの流量(体積)が多くなる炭種の場合、IDFa、IDFbにとっての負荷が高くなる。この場合モータ4a、4bの出力を相対的に上げる必要がある。よって、炭種に応じて信号発生器を設け運転時に使用している炭種に信号切替器によって切り替え、切り替え後の信号967を加算器919に加算し、IDFa、IDFbの回転数指令18a、18bの値を変化させてIDFa、IDFbのモータ4a、4bを炭種に応じた最適な回転数に制御する。
【0035】
尚、信号発生器925,926,927の選択方法には、▲1▼オペレータがボタン操作により、使用時の炭種に応じた信号発生器を選択する方法と、▲2▼計算機等からの自動選択指令により使用時の炭種に応じた信号発生器を選択する方法
といった方法が考えられる。次に図6の発電機出力指令964に基づいて関数発生器930により設定された回転数バイアスプログラム信号965を、信号切替器931を通り変化率制限器932を通った後加算器919に加算する信号968について図8により説明する。
【0036】
図8は発電機出力指令(MWD)964が一定の指令値で推移し、ある時点で指令値が目標の指令値に向かって一定の変化率で上昇し、その後目標となる指令値に到達した時点で再度一定の指令値で推移(以下この状態を「負荷変化」と称す)した時の燃料・空気投入量の変化と、IDFa、IDFb用のモータ4a、4bの回転数指令18a、18bの変化を示した一例である。MWD964が負荷変化した時、MWD964に見合った燃料や水や空気をボイラ1に投入する必要がある。この時火炉1からのタービンを駆動する蒸気の温度は常に規定値に保つ必要がある。しかし、燃料や空気の変化に対する蒸気温度は応答が遅いため、MWD964の変化分のみ燃料や空気を投入しては蒸気温度が過渡的に低下してしまう。
【0037】
この過渡的な蒸気温度低下を抑制するためMWD964が負荷変化した時にはMWD964に見合った燃料や空気の投入量に斜線部を加算し、蒸気温度低下分を補償することを一般的な火力発電制御では行っている。この斜線部の加算をボイラ入力加速信号(以下「BIR」と称す)と呼ぶ。火炉1内へのBIR投入量により空気や燃焼ガスの量が増える。その増分によりIDFa、IDFbにとっての負荷が高くなるため、吸い出すガス量を調節する必要がある。その方法としては、入口ダンパ開度指令17a、17bを増加する方法と、モータ4a。4bへの回転数指令信号18a、18bを増加させてIDFa、IDFbから吸い出すガス量を増やす方法の2通りが考えられる。しかし、入口ダンパ開度指令17a、17bを増やすと制御余裕が少なくなり、火炉内の圧力制御上問題となる可能性がある。
【0038】
そこで負荷変化の過程では発電機出力指令964に基づいて関数発生器930により設定された回転数バイアスプログラム信号965を、負荷変化の過程では965が選択され、負荷変化以外では0%が選択して変化率制限器932を通った後、加算器919に加算し、モータ4a、4bの回転数指令18a、18bの値を変化させてモータ4a、4bをBIR投入量に応じた最適な回転数にする。
【0039】
以上述べたように、本実施形態では、流量調節操作端への開度指令信号から演算されるバイアス指令信号をインバータ制御装置へのモータ出力指令に加算する回路と、大気温度に応じたプログラムによりインバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアスを加算する回路と、燃料(石炭)の種類に応じた信号を切替えることにより、インバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアス指令信号を加算する回路と、負荷変化中に発電機出力指令に応じたプログラムによりインバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアスを加算する回路により、火力発電プラントの種々の運転状況に応じて、インバータを適用した通風機のモータ出力を、省エネ効果を最大限に発揮し、なおかつ、空気あるいは燃焼ガス圧力の制御を円滑に行うことができる。
【0040】
また、前記のように本発明の実施形態の説明では、加算補正の例について述べた。しかし、加算補正は補正における一つの例であり、補正は他の方法であってもよい。例えば図9に示すように、補正手段900であればよく、図1における信号918を運転状態あるいは大気温度などのように周囲条件によって補正できればよい。加減算補正はその一つであるが、係数の掛け算によっても補正をおこなうことも可能である。また、補正値そのものを決める関数形は各種あって、その補正に適したものを選び、線形補正あるいは非線型補正、一定値補正など、いろんな補正を選択することができる。補正信号990sはこれらを考慮した補正信号を表している。
【0041】
また、以上説明したように、本発明によれば、以下のような回路を設けることにより火力発電プラントの種々の運転状況に応じてインバータを適用した通風機のモータ出力を、省エネ効果を最大限に発揮し、なおかつ、空気あるいは燃焼ガス圧力の制御を円滑に行うことができるように最適に制御できる。流量調節操作端への開度指令信号から演算されるバイアス信号を、インバータ制御装置へのモータ出力指令に補正(例えば加算)する回路により、インバータを適用した通風機のモータ出力を最適に制御できる。
【0042】
また、大気温度に応じた出力指令プログラム信号により、インバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアスを補正(例えば加算)する回路により、インバータを適用した通風機のモータ出力を最適に制御することができる。また、燃料の種類に応じた信号を切替えることにより、インバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアスを加算する回路により、インバータを適用した通風機のモータ出力を最適に制御できる。また、負荷変化中に発電機出力指令に応じた指令プログラム信号によりインバータ制御装置へのモータ出力指令にバイアスを補正(例えば加算)する回路により、インバータを適用した通風機のモータ出力を最適に制御できる。
【0043】
このように、火力発電プラントの種々の運転状況に応じて、インバータを適用した通風機のモータ出力を、省エネ効果を最大限に発揮し、かつ燃焼ガス圧力の制御を円滑に行うことができる。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、ボイラの誘引通風機の駆動電源としてインバータを使用し、インバータの出力制御をおこなうことによって誘引通風量を運転状態に応じて最適に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるボイラ自動制御装置の制御機能ブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態における火力発電プラントと制御装置の構成図である。
【図3】A,B系の概略図である。
【図4】関数発生器の例を示す図である。
【図5】その他の関数発生器の例を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態における回転数バイアス回路の制御機能ブロック図である。
【図7】本発明の一実施形態における流量調節操作端の指令により、モータ出力の値を変化させた時の制御動作説明図である。
【図8】本発明の一実施形態における発電機出力の指令により、モータ出力の値を変化させた時の制御動作説明図である。
【図9】補正手段の説明図である。
【符号の説明】
1;火炉 2a、2b;押込通風機(FDFa、FDFb) 3a、3b;誘引通風機(IDFa、IDFb) 4a、4b;IDFモータ(IDFa、IDFb) 5a、5b;IDF入口ダンパ 7;火炉圧力検出器 8a、8b;インバータ(INVa、INVb) 9;ボイラ自動制御装置 10;インバータ制御装置 11;主電源 12a、12b;遮断器 13a、13b;電源用の遮断器 16;火炉圧力信号 17;IDF入口ダンパ開度指令 18;IDF回転数指令 19;インバータ出力指令 20a、20b;一次通風機(PAFa、PAFb) 21a、21b;PAFモータ 22a、22b;FDFモータ 921;回転数バイアス回路 922,924,930;関数発生器 925,926,927;炭種に応じて設定された信号発生器。
Claims (9)
- ボイラと、前記ボイラからの誘引通風量を調節する誘引通風機とその駆動モータと、前記誘引通風機の入口側に設けられ通風流量を調節する流量調節操作端としてのダンパと、前記誘引通風機駆動モータの出力を制御するインバータ制御装置と、を有し、前記駆動モータへの出力制御指令により駆動モータを制御し、ボイラ内の燃焼ガスの圧力を制御するボイラ制御方法において、前記ボイラの負荷に応じたプログラムにより前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成し、前記出力指令信号を前記ボイラの運転状態信号により補正し、前記補正された信号により前記駆動モータの出力を制御し、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出し、あらかじめ定められた燃焼ガス圧との偏差に応じて前記流量調節操作端としてのダンパを制御し、前記ボイラ内の燃焼ガス圧があらかじめ定められた燃焼ガス圧になるように制御することを特徴とするボイラの制御方法。
- 請求項1において、前記モータ出力指令信号の前記ボイラの運転状態信号による補正は、加減算補正であることを特徴とするボイラの制御方法。
- 請求項1において、前記モータの出力指令信号を大気温度あるいは前記ボイラの燃料の性状あるいは発電機の出力指令信号により補正し、補正された信号により前記駆動モータの出力を制御することを特徴とするボイラの制御方法。
- 請求項1において、前記誘引通風機を複数台用いそれぞれの駆動モータ出力をインバータにより制御し、前記インバータの運転台数にしたがって駆動モータの出力指令信号を切り替え、運転される駆動モータの出力制御をおこなうことを特徴とするボイラの制御方法。
- 請求項4において、前記ボイラ運転状態信号はダンパ開度信号を含む状態信号であることを特徴とするボイラの制御方法。
- ボイラと、前記ボイラからの誘引通風量を調節する誘引通風機とその駆動モータと、前記誘引通風機の入り口側に設けられ通風流量を調節する流量調節操作端としてのダンパと、前記通風機駆動モータの出力を制御するインバータ制御装置と、を有し、前記駆動モータへの出力制御指令により駆動モータを制御し、ボイラ内の燃焼ガスの圧力を制御するボイラの制御装置において、前記ボイラ内の燃焼ガス圧を検出する検出手段と、前記ボイラの負荷に応じたプログラムにより前記通風機駆動モータの出力指令信号を生成する手段と、前記出力指令信号を前記ボイラの運転状態信号により補正する補正手段と、前記補正手段の出力信号により前記通風機のモータを制御するインバータ制御装置と、あらかじめ定められた燃焼ガス圧との偏差に応じて前記流量調節操作端としてのダンパ制御手段と、を備え、前記ボイラ内の燃焼ガス圧があらかじめ定められた燃焼ガス圧になるように制御することを特徴とするボイラの制御装置。
- 請求項6において、前記補正手段は前記ボイラの運転状態信号あるいは大気温度あるいは燃料の性状あるいは発電出力の変化に応じて補正をおこなう補正手段であることを特徴とするボイラの制御装置。
- 請求項6において、前記補正手段は加減算補正手段を含む補正手段であることを特徴とするボイラの制御装置。
- 請求項6において、ボイラの運転状態信号は前記ダンパ開度信号を含む状態信号であることを特徴とするボイラの制御装置。
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