JP2006064188A - ボイラの再熱器蒸気温度の制御方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】１次再熱器の後流ガス流路を２流路に分け、その1つに2次再熱器を、他の流路に過熱器を設け、それら各流路に設けたパラレルガス分配ダンパを調節することにより2次再熱器蒸気温度を制御するものにおいて、負荷変動にかかわらず常に良好な応答性を有する再熱器蒸気温度の制御方法および装置を提供する。
【解決手段】二つに分けたガス流路に配置されたガス分配ダンパを、２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づき調節することにより再熱器蒸気温度を制御するものにおいて、上記偏差量と偏差量の変化率が大きいときは、その変化量と変化率を減少するように、制御対象の特性変動に対する感度に応じて設定されたステップ状の補正信号により、ダンパ操作信号を補正する。
【選択図】 図１
【解決手段】二つに分けたガス流路に配置されたガス分配ダンパを、２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づき調節することにより再熱器蒸気温度を制御するものにおいて、上記偏差量と偏差量の変化率が大きいときは、その変化量と変化率を減少するように、制御対象の特性変動に対する感度に応じて設定されたステップ状の補正信号により、ダンパ操作信号を補正する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、発電用蒸気タービン等に蒸気を供給するためのボイラの２次再熱器蒸気温度の制御に係り、特に負荷指令が需要先の要求により、頻繁に大胆かつ急速に変化する場合でも、良好な応答性を有するボイラの２次再熱器蒸気温度の制御方法および装置に関する。
ボイラは発電用蒸気タービン等に蒸気を供給するための装置である。このようなボイラを図２〜４により説明する。図３は、再熱を２段で行う一般的な変圧貫流ボイラの水・蒸気系統図、図４は燃焼ガスの系統図である。
図３で図示しない供給源から供給された水は先ず節炭器１で加温され、水壁２、煙道蒸発器３でさらに加温されて蒸気と水が混在した流体となり、気水分離気４により蒸気が分離される。
分離された蒸気はボイラ内部に配置された横置き過熱器５および吊下げ過熱器６により温度を調節されて高圧タービン７を駆動する。高圧蒸気タービン７を駆動した蒸気の一部はボイラ側の横置き再熱器（２次再熱器）８で加熱された後、減温器９で温度を調節され、吊下げ再熱器（１次再熱器）１０でさらに加熱されて中圧蒸気タービン１１を駆動する。なお８ａは２次再熱器８の出口に配置された温度検出器、９ａは減温器９の出口に配置された温度検出器、１０ａは１次再熱器１０の出口に配置された温度検出器である。
図４において、ボイラに供給された燃料１２は火炉１３で図示しないバーナにより燃焼され、燃焼ガスは図示しない天井部から吊下げられた吊下過熱器６および吊下げ式１次再熱器１０を加熱した後、流路が鉛直方向下向きとなり、また、再熱器パス１４と過熱器パス１５に分けられる。
再熱器パス１４では鉛直方向に対し横置きに配置された２次再熱器８を、また過熱器パス１５では横置き過熱器５と煙道蒸発器３をそれぞれ加熱した後、再び合流して節炭器１を加熱し、排ガス１６としてボイラ外に排出される。
再熱器パス１４と過熱器パス１５に流れる燃焼ガスの流量はそれぞれのパス出口側に配置されたガス分配ダンパ１７ａ、１７ｂの開度を調節することにより制御され、それら再熱器、過熱器内蒸気温度も制御される。
図２は、従来のガス分配ダンパ１７ａ、１７ｂを備えたボイラの２次再熱器蒸気温度の制御系統図である。負荷指令１２０に基づき関数発生器１２１は２次再熱器出口蒸気温度１２２を出力し、２次再熱器出口蒸気温度検出８ａによる２次再熱機出口蒸気温度１９０とともに減算器２１０に入力される。減算器２１０を出た２次再熱器出口蒸気温度の偏差信号はゲイン２１１を介して加算器２１３に入力される。
一方、発電機出力指令信号１００と実際の発電機出力信号１１０とは減算器１１１を介して偏差が求められ、この偏差は関数発生器１１２を経てガス分配ダンパ先行開度指令信号１１３として加算器２１３に入力される。ゲイン２１１の出力は積分器２１２を経て加算器２１３の出力とともに加算器２１４にて加算され、加算器２１４の出力２４０は再熱器および過熱器用パラレルダンパ開度指令信号としてダンパ１７ａ、１７ｂの開度調節器２５０ａ、２５０ｂに入力される。なお、２４１は逆特性プログラム関数発生器である。発電機出力指令が変化した場合に迅速に安定した再熱蒸気温度制御を行なうため、発電機出力指令が変化した場合には、前述の再熱蒸気温度偏差とは関係なく、先行して再熱器排ガスダンパの開度を調節する。いわゆる先行制御が行なわれる。
特開平７−４２９０５号公報
上記した再熱器、過熱器用パラレルダンパ１７ａ、１７ｂの開度制御では、ガス分配ダンパの不作動時間と時定数が長いため応答性が遅く、現状の比例積分ゲインでは３〜４℃程度の偏差が出ても殆んど作動せず、仮に対策として偏差に対応する出力ゲインを上げたときは、大きな偏差が発生した場合制御系がハンチングすることが予想される。
従って、パラレル分配ガスダンパ自身のヒステリシスや該ガス分配ダンパ開度指令に対する不感帯がどこに位置しているかで若干効果が異なるものの、２次再熱器上記温度を５〜６℃以内に制御することは以上に困難であった。
上記課題を解決するための第１の手段は、１次再熱器を配置した燃焼ガス流路の後流を２つの流路に分け、分けた流路の一つに２次再熱器を配置し、蒸気を２次再熱器、減温器、１次再熱器の順で送り、分けたガス流路のうちの他の流路に過熱器を配置し、上記各ガス流路に配置されたガス分配ダンパを２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づく操作信号により調節して再熱器蒸気温度を制御する方法において、２次再熱機出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量および該偏差量の変化率の大きさに応じて、ステップ状バイアス補正を上記ダンパ操作信号に加えることを特徴とする。
また、第２の手段は、１次再熱器を配置した燃焼ガス流路の後流を２つの流路に分け、分けた流路の一つに２次再熱器を配置し、蒸気を２次再熱器、減温器、１次再熱器の順で送り、残りのガス流路に過熱器を配置し、上記各ガス流路に配置されたガス分配ダンパを２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づく操作信号により調節して再熱器蒸気温度を制御する装置において、２次再熱器蒸気温度の設定値と測定値の偏差量および該偏差量の変化率が大きいときは、その変化量と変化率を減少するように、制御対象の特性変動に対する感度に応じて設定されたステップ状の補正信号により、上記ダンパ操作信号を補正する手段を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、再熱蒸気温度制御において、目標値への追従特性を改善することができ、また、目標値への外乱に対する抑制特性を改善できる。
図１は本願発明の実施例系統図である。２次再熱器蒸気温度設定値１２２は負荷指令信号に基づき作成され、ガス分配ダンパ先行開度指令１１３は発電機出力指令信号と実際の発電機出力信号の偏差量に基づき作成されることは、従来技術の発明で使用した図２と同様である。
２次再熱器出口蒸気温度の設定値１２２と測定値１９０の偏差信号はゲイン２１１を介して加算器２１３に入力され、ガス分配ダンパ先行開度指令信号１１３と加算される。また、ゲイン２１１の出力は積分器２１２を経て加算区２１４に入力され、加算器２１３の出力信号と加算される。
加算器２１４の出力信号は再熱器および過熱器用パラレルガス分配ダンパ１７ａ、１７ｂの開度指令信号として各ダンパの開度調節器（図２の２５０ａ、２５０ｂ）に入力される。以上は図２で説明した従来技術と同じである。本願発明の新規なところは図１の点線で囲んだ部分に例示されている。
２次再熱器出口蒸気温度偏差信号２１０ａが＋３℃以上（２０１）および同偏差の変化率が０．５℃／分以上（２０２）の条件が成立すると、切替器２１６をＸ１側に切替え、関数発生器２１５により２次再熱器出口蒸気温度偏差に応じたプラスバイアス設定値を加算器２１４を経てパラレルガス分配ダンパ開度指令信号２４０に加算する。２１８はパラレルガスダンパを開側に作動する変化率制限器、２１９は加算器である。
また、２次再熱器出口蒸気温度偏差信号が−３℃以下（２０５）および同偏差の変化率が−０．５℃／分以下（２０６）の条件が成立すると、切替器２２０をＸ１側に切替え、パラレルガス分配ダンパ開度指令２４０に対して関数発生器２１５により、２次再熱器出口蒸気温度偏差量に応じたマイナスバイアス設定を加算器２１４にてパラレルガス分配ダンパ開度指令２４０に加算する。
バイアス補正後、２次再熱器出口蒸気温度が定格温度±α以内（２０４）となるか、２次再熱器出口蒸気温度偏差２１０ａの変化率が±０．１℃以内まで回復すれば、（（２０３）、（２０７））、フリップフロップ２３０、２３１をリセットし、切替器２１６、２２０をＸ２側に切替え、設定器２１７、２２１を０％バイアスに移行させ補正を打切る。
従って、図１に示すように関数発生器２１５を、再熱蒸気温度偏差量２１０ａが大きいか（２０１、２０５）、その変化率が大きい（２０２、２０６）ときは、その偏差量または変化率が減少するように、制御対象の特性変動に対する感度に応じて設定しておき、パラレルガス分配ダンパの開度指令信号２４０をステップ状に補正操作することにより、２次再熱器蒸気温度を規定値に維持することができる。
１…節炭器、２…水壁、３…煙道蒸発器、４…気水分離器、５…横置過熱器、６…吊下式過熱器、７…高圧蒸気タービン、８…横置き（２次）再熱器、８ａ…２次再熱器出口蒸気温度検出器、９…減温器、９ａ…減温器出口蒸気温度検出器、１０…吊下げ（１次）再熱器、１０ａ…１次再熱器出口蒸気温度検出器、１１…中圧蒸気タービン、１２…燃料、１３…火炉、１４…再熱器パス、１５…過熱器パス、１６…排ガス、１７…ガス分配ダンパ、１７ａ…パス１４用ガス分配ダンパ、１７ｂ…パス１５用ガス分配ダンパ、１００…発電機出力指令、１１０…発電機出力、１１１…減算器、１１２…関数発生器、１１３…ガス分配ダンパ先行開度指令、１２０…負荷指令、１２１…関数発生器、１２２…２次再熱器蒸気温度設定値、１９０…２次再熱器出口蒸気温度、２０１…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ>＋３℃、２０２…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ変化率>０．５℃／分、２０３…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ変化率<０．１℃／分、２０４…発電機指令<３０〜４０％（定格温度内）、２０５…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ<−３℃、２０６…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ変化率<−０．５℃／分、２０７…２次再熱器出口蒸気温度偏差ΔＲＯＴ変化率>−０．１℃／分、２１０…減算器、２１０ａ…>２次再熱器出口蒸気温度偏差信号、２１１…ゲイン、２１２…積分器、２１３、２１４、２１９…加算器、２１５…関数発生器、２１６、２２０…切替器、２１７、２２１…信号発生器、２１８、２２２…変化率制限器、２３０、２３１…フリップフロップ、２４０…再熱器および過熱器用パラレルダンパ開度指令信号、２４１…逆特性プログラム関数発生器、２５０ａ…ダンパ１７ａの開度調節器、２５０ｂ…ダンパ１７ｂの開度調節器。
Claims (2)
- １次再熱器を配置した燃焼ガス流路の後流を２つの流路に分け、分けた流路の一つに２次再熱器を配置し、蒸気を２次再熱器、減温器、１次再熱器の順で送り、分けたガス流路のうちの他の流路に過熱器を配置し、上記各ガス流路に配置されたガス分配ダンパを２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づく操作信号により調節して再熱器蒸気温度を制御する方法において、２次再熱機出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量および該偏差量の変化率の大きさに応じて、ステップ状バイアス補正を上記ダンパ操作信号に加えることを特徴とするボイラ再熱器蒸気温度の制御方法。
- １次再熱器を配置した燃焼ガス流路の後流を２つの流路に分け、分けた流路の一つに２次再熱器を配置し、蒸気を２次再熱器、減温器、１次再熱器の順で送り、残りのガス流路に過熱器を配置し、上記各ガス流路に配置されたガス分配ダンパを２次再熱器出口蒸気温度の設定値と測定値の偏差量に基づく操作信号により調節して再熱器蒸気温度を制御する装置において、２次再熱器蒸気温度の設定値と測定値の偏差量および該偏差量の変化率が大きいときは、その変化量と変化率を減少するように、制御対象の特性変動に対する感度に応じて設定されたステップ状の補正信号により、上記ダンパ操作信号を補正する手段を設けたことを特徴とするボイラの再熱器蒸気温度の制御装置。
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| CN113432109A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-09-24 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种二次再热煤气锅炉 |
| CN115095848A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-23 | 西安交通大学 | 考虑二次再热机组动态特性及变负荷速率的汽温控制方法 |
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2004
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| CN113432109B (zh) * | 2021-06-28 | 2023-03-07 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种二次再热煤气锅炉 |
| CN115095848A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-23 | 西安交通大学 | 考虑二次再热机组动态特性及变负荷速率的汽温控制方法 |
| CN115095848B (zh) * | 2022-06-21 | 2023-02-28 | 西安交通大学 | 考虑二次再热机组动态特性及变负荷速率的汽温控制方法 |
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