JP2006046874A - Drum level control system - Google Patents
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Description
本発明はドラムボイラのドラムレベル制御装置に係り、負荷変化時、特に負荷急減時のドラムレベルを適正に制御するのに好適なドラムレベル制御装置に関する。 The present invention relates to a drum level control device for a drum boiler, and more particularly to a drum level control device suitable for appropriately controlling a drum level when a load changes, particularly when a load is suddenly reduced.
一般に、発電所等において蒸気を発生させるためのドラムボイラ等のボイラは、図2に示される通り、上部に汽水分離用のドラム2が配置されたボイラ本体1に押し込み通風機3によって燃焼用空気を燃焼用空気ダクト4から風箱5を介して供給すると共に、燃料をバーナ6から噴射して燃焼させ、生成された燃焼ガスにより、ボイラ本体1の伝熱管内の水を加熱し蒸気を発生させている。この蒸気は汽水分離用ドラム2から過熱器7を介して取り出され、タービン8に供給される。一方、熱を奪われた燃焼ガスは、煙道9を介して、煙突10から大気に放出される。
In general, a boiler such as a drum boiler for generating steam in a power plant or the like, as shown in FIG. 2, is pushed into a
図2の汽水分離用ドラム2に供給される給水は、ボイラ給水ポンプ11により給水流量調節弁12を介して供給され、このドラムへの給水量を調節することにより、ドラムレベルが一定に保持される。
The feed water supplied to the brackish
このドラムレベル制御回路を図3に示す。図3の制御回路は、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルの規定水位14とドラムレベル発信器21によって検出される実際のドラムレベルとの差を求めてドラムレベル偏差を出力する減算器22と、該減算器22から出力されるドラムレベル偏差を比例積分処理して該ドラムレベル偏差をなくすために必要な給水流量を出力する比例積分調節器23と、該比例積分調節器23から出力される給水流量に対し蒸気流量計26によって検出される蒸気流量を加え給水流量設定値として出力する加算器24と、該加算器24から出力される給水流量設定値と給水流量計25によって検出される実際の給水流量との差を求めて給水流量偏差を出力する減算器27と、該減算器27から出力される給水流量偏差を比例積分処理して該給水流量偏差をなくすための制御指令を給水流量調節弁12へ出力する比例積分調節器31とを備えている。
This drum level control circuit is shown in FIG. The control circuit shown in FIG. 3 includes a
ボイラの運転時には、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルがドラムレベル計21によって検出されると共に、蒸気ヘッダへ導入される蒸気流量が蒸気流量計26によって検出され、さらに、汽水分離用ドラムに補給される実際の給水流量が給水流量計25によって検出され、それぞれの検出値がドラムレベル制御器へ入力されており、該ドラムレベル制御器の減算器22において、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルの規定水位14と実際のドラムレベルとの差が求められてドラムレベル偏差が比例積分調節器23へ出力され、該比例積分調節器23において前記減算器22から出力されるドラムレベル偏差が比例積分処理されて該ドラムレベル偏差をなくすための給水流量が加算器24へ出力され、該加算器24において、前記比例積分調節器23から出力される給水流量に対し前記蒸気流量計26によって検出される蒸気流量が加えられ、給水流量設定値として減算器27へ出力され、該減算器27において、前記加算器24から出力される給水流量設定値と前記給水流量計25によって検出される実際の給水流量との差が求められて給水流量偏差が比例積分調節器31へ出力され、該比例積分調節器31において、前記減算器27から出力される給水流量偏差が比例積分処理されて該給水流量偏差をなくすための制御指令が給水流量調節弁12へ出力され、汽水分離用ドラムに補給される水の量が調節されて、該汽水分離用ドラムのドラムレベルが規定水位に保持されるようになっている。
During the operation of the boiler, the drum level inside the brackish water separation drum is detected by the
上記制御では、ドラムレベル変動は給水流量25及び主蒸気流量26のバランスでも影響を受けるため、先行信号として、給水流量25と主蒸気流量26を加算器24と減算器27で加えている。すなわち、給水流量25が増加すれば、そのうちドラムレベルの上昇につながるため、先行的に給水量を絞り、逆に主蒸気流量26が増加すればいずれレベルは低下するため、先行的に給水を増加させている。
In the above control, since the drum level fluctuation is also affected by the balance between the feed
ランバック(高速負荷絞込み)発生時は、一定時間、信号発生器28で作成した一定量の給水量を加算器29で加え、給水量が一時的に増加するよう比例積分調節計31で給水弁開度指令を出す。
上記従来技術は、ボイラ入熱が大きいボイラ高負荷帯では、実際のドラム保有水量がボイラ入熱により異なる配慮がされておらず、負荷変化やランバック(高速負荷絞込み)、FCB(FAST CUT BACK)時等、急速な減負荷を行う場合、ドラムレベル低下防止のため、一定量の補正しか考慮していなかった。そのため、負荷降下開始時の負荷や到達負荷が異なる場合に適正な給水量補正ができなかった。
本発明の課題は、ドラムボイラの負荷変化時、特に負荷急変時のドラムレベルを適正に制御することができるドラムレベル制御装置を提供することにある。
In the above-mentioned conventional technology, in the boiler high load zone where the boiler heat input is large, the actual amount of water retained in the drum is not considered depending on the boiler heat input, and load changes, runback (high-speed load narrowing), FCB (FAST CUT BACK ) When performing a rapid load reduction, etc., only a certain amount of correction was considered in order to prevent a decrease in drum level. Therefore, when the load at the start of load drop and the ultimate load are different, it is not possible to correct the water supply amount appropriately.
The subject of this invention is providing the drum level control apparatus which can control appropriately the drum level at the time of load change of a drum boiler, especially at the time of sudden load change.
本発明者は、各ボイラ負荷でのドラム保有水のボイド率の違いに起因するドラムレベル変動を自動的に補正することにより、上記の問題点が解決されることを見い出し、本発明に到達したものである。 The present inventor has found that the above problems can be solved by automatically correcting the drum level fluctuation caused by the difference in the void ratio of the water retained in the drum at each boiler load, and has reached the present invention. Is.
本願で特許請求される発明は下記のとおりである。
(1)ボイラの汽水分離用ドラムに水を補給する給水ポンプと、前記汽水分離用ドラムのドラムレベルを検出するドラムレベル計と、前記汽水分離用ドラムから流出する蒸気流量を検出する蒸気流量計と、前記汽水分離用ドラムへ補給される給水流量を検出する給水流量計と、規定水位とドラムレベル計によって検出される実際のドラムレベルとのドラムレベル偏差をなくすために必要な給水流量と、蒸気流量計によって検出される蒸気流量とを加算して給水流量設定値を求め、該給水流量設定値と給水流量計によって検出される実際の給水流量との給水流量偏差をなくすための制御指令を給水ポンプへ出力する給水流量制御手段と、ランバック発生時は、前記給水流量設定値を所要時間、所要量だけ高く設定する制御手段とを備えたボイラのドラムレベル制御装置において、前記ドラムボイラの各負荷でのボイラ入熱からドラム保有水量を算出し、負荷変化前後のドラム保有水の変化分により、前記給水量の制御指令を修正する制御手段を設けたことを特徴とするドラムレベル制御装置。
The invention claimed in the present application is as follows.
(1) A feed water pump for supplying water to a brackish water separation drum of a boiler, a drum level meter for detecting a drum level of the brackish water separation drum, and a steam flow meter for detecting a steam flow rate flowing out of the brackish water separation drum A feed water flow meter that detects a feed water flow rate that is replenished to the brackish water separation drum, and a feed water flow rate that is necessary to eliminate the drum level deviation between the specified water level and the actual drum level detected by the drum level meter, Add the steam flow rate detected by the steam flow meter to obtain the feed water flow rate set value, and issue a control command to eliminate the feed water flow rate deviation between the feed water flow rate set value and the actual feed water flow rate detected by the feed water flow meter. A boiler comprising a feed water flow rate control means for outputting to the feed water pump and a control means for setting the feed water flow rate set value higher by a required time and a required amount when a runback occurs In the drum level control device, there is provided control means for calculating the amount of water retained in the drum from the boiler heat input at each load of the drum boiler, and correcting the control command for the amount of water supply based on the amount of change in the drum retained water before and after the load change. A drum level control device characterized by that.
(2)ボイラ負荷が変動した場合、各負荷に応じたドラム保有水と現在の保有水量を比較し、保有水量偏差分を補正する回路をドラムレベル制御系に持たせることを特徴とする(1)記載のドラムレベル制御装置。
(3)負荷急変時の給水持ち上げ指令を給水弁開度指令の先行信号に追加し、応答速度を改善した(1)または(2)記載のドラムレベル制御装置。
(2) When the boiler load fluctuates, the drum level control system is provided with a circuit that compares the drum retained water corresponding to each load with the current retained water amount and corrects the retained water amount deviation (1). ) Drum level control device as described.
(3) The drum level control apparatus according to (1) or (2), in which a feed water lifting command at the time of sudden load change is added to a preceding signal of a feed valve opening command to improve response speed.
本発明によれば、ボイラ負荷によって保有水量が異なっていても、常に適正な保有水を計算し、必要な給水を速やかに供給することができるので、緊急負荷変化時等に大きなドラム変動を起こすことがない。 According to the present invention, even if the amount of retained water varies depending on the boiler load, it is possible to always calculate the appropriate retained water and quickly supply the necessary water supply. There is nothing.
また、従来技術では、給水流量設定値を変化させ、制御偏差(減算器27の出力)が発生した後から給水弁開度を修正するため、応答が遅かったが、保有水量の補正を直接給水弁開度先行信号に加えているため、給水弁の応答速度が従来より改善された。 Further, in the prior art, since the feed water flow rate set value was changed and the feed valve opening was corrected after the control deviation (output of the subtractor 27) occurred, the response was slow, but the retained water amount was corrected directly. The response speed of the water supply valve has been improved compared to the conventional method because it is added to the valve opening preceding signal.
負荷変化が開始すると、各負荷に対する保有水カーブの交代スピードを計算し、ボイラ負荷が低下した場合に不足する保有水量を算出する。その不足分の保有水量を給水指令に負荷することにより、ボイラ負荷が低下した場合に不足する保有水量をフィードフォワード制御で補いながらドラムレベルを一定に制御するので、負荷変化時のドラムレベル変動が少ない。 When the load change starts, the change speed of the retained water curve for each load is calculated, and the amount of retained water that is insufficient when the boiler load decreases is calculated. By loading the shortage of retained water into the water supply command, the drum level is controlled to be constant while compensating for the insufficient retained water by feedforward control when the boiler load decreases. Few.
本発明におけるドラムボイラの本体系統は、図2に示すとおりであるが、そのドラムレベルの制御回路を図1に示す。
ドラムレベルはレベル発信器13(図2)により計測され、ドラムレベル設定値14(図1)との偏差を減算器22にて作成し、この偏差に見合った給水流量指令を比例積分調節計22から給水弁12に出力している。ドラムレベル変動は、給水流量25及び主蒸気流量26のバランスでも影響を受けるため、先行信号として、給水流量信号25と主蒸気流量信号26を加算器31と減算器27にて加えている。すなわち、給水流量25が増加すれば、そのうちドラムレベルの上昇につながるため、先行的に給水量を絞っている。逆に主蒸気流量26が増加すればいずれレベルは低下するため、先行的に給水を増加させている。
The main body system of the drum boiler in the present invention is as shown in FIG. 2, and its drum level control circuit is shown in FIG.
The drum level is measured by the level transmitter 13 (FIG. 2), a deviation from the drum level set value 14 (FIG. 1) is created by the
本発明は、ボイラドラム保有水量が、ボイラ入熱により缶水のボイド率が異なることから、負荷により異なることに着目し、燃料指令(FRD)32により関数発生器33により、ボイラ入熱に従ったボイラ保有水量を計算し、これを基に保有水量変化速度を求め、これを給水バイアス信号として給水指令に付加し、ドラムレベルを適正に制御するようにしたものである。すなわち、図3の従来のドラムレベル制御装置と異なる点は、ボイラ入熱に従ってボイラ保有水量を算出する関数発生器33と、前記ボイラ保有水量の信号を安定した信号に変換する脈動防止用LAG(一次遅れ)および変化率制限器35と、前記保有水量信号を保有水変化速度信号に変換する微分器36と、該保有水変化速度信号を給水バイアス信号として弁開度指令に変換する関数発生器37とを設け、該弁開度指令を先行信号として切換器29を介して給水指令積分調節計31に付加するようにした点である。関数発生器33で求めた保有水量信号は、脈動防止用LAG(一次遅れ)34と変化率制限器35により安定した信号に変換されるが、ここでLAG34は燃焼及び伝熱遅れを兼ね、また変化率制限器35は給水ポンプ能力に対応して信号制限する。この保有水量信号は微分器36により保有水変化速度信号に変換され、これを給水バイアス信号として関数発生器37にて弁開度指令に変換し、給水指令積分調節計31の先行信号として、切換器29を介して給水指令に付加する。なお、通常運転時には、切換器29はb側に切り換えられ、該切換器29からは0[t/h]が給水流量設定値の増加分として比例積分調節器31へ出力されている。切換器29を省略し、通常運転時においても給水先行指令として用いることも有効である。
The present invention pays attention to the fact that the amount of water retained in the boiler drum varies depending on the load because the void ratio of the can water varies depending on the boiler heat input, and follows the boiler heat input by the
火力発電所等において蒸気を発生させるドラムボイラのドラムレベル制御装置として有用である。 It is useful as a drum level control device for a drum boiler that generates steam in a thermal power plant or the like.
1…ボイラ本体、2…ドラム、3…押し込み通風器、4…燃焼用空気ダクト、5…風箱、6…燃料用バーナ、7…過熱器、8…タービン、9…煙道、10…煙突、11…ボイラ給水ポンプ、12…給水流量調節弁、13…ドラムレベル発信機、22…減算器、23…比例積分調節器、24…加算器、25…給水流量、26…主蒸気流量、27…減算器、31…給水指令積分調節計、33…関数発生器、34…脈動防止用LAG、35…変化率制限器、36…微分器、37…関数発生器。
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