JP2007051565A

JP2007051565A - 温水過熱温度制御装置および熱併給発電プラント

Info

Publication number: JP2007051565A
Application number: JP2005236008A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Murata; 裕村田; Koichi Hayashida; 孝一林田; Mamoru Fukui; 守福井; Hiroyuki Sakamoto; 宏之坂元; Hideki Fujishima; 英樹藤島
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】熱交換器が２台以上の場合においても、ヒートバランスにより算出される各熱交換器の出口温水温度に対し、計画温度と実出口温度との差異が発生し、最終段熱交換器の出口温水温度を設定温度に合わせるため設定値を微調整する。
【解決手段】蒸気タービン１〜３から抽気された蒸気４〜６を過熱媒体として導入して温水を製造または過熱し、温水導管２４により直列に接続された複数の熱交換器２０〜２２と、温水導管の各熱交換器入口に温度調節弁１７〜１９を設置し、弁開度を調節することにより、前記熱交換器出口温水温度を調節する制御装置１３１とからなり、各熱交換器の温度設定値を発電機負荷２３に応じて変化させ、最終段熱交換器以外の任意の熱交換器の温度設定値に当該熱交換器の入口温水温度に基づくバイアス温度を加え、このバイアスが加えられた温度設定値と各熱交換器の出口温水温度とを比較して温度調節弁の弁開度を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気タービンの抽気を利用して他の設備へ温水を供給するようにした温水過熱温度制御装置および熱併給発電プラントに関する。

火力発電所等の発電プラントには、原動機である蒸気タービンからの抽気をプロセス蒸気として使用するとか、あるいは抽気によって温水を製造しまたは過熱して、温水需要設備に供給するようにした所謂、熱併給発電方式を採用したプラントがある。

図１３は従来採用されていた熱併給発電プラントにおける温水過熱温度制御プロセス系統図を示し、特に、蒸気タービンからの抽気を温水過熱用に使用した例を示している。図１３において、１、２および３はそれぞれ高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンであってタンデムに軸結合され、発電機Ｇを駆動して発電するようになっている。なお、以下の説明では、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンを以下、単に高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンと略称する。

４、５および６はそれぞれ高圧タービン抽気系統、中圧タービン抽気系統および低圧タービン抽気系統であり、それぞれの抽気系統で抽気した蒸気を高圧タービン抽気熱交換器２０、中圧タービン抽気熱交換器２１および低圧タービン抽気熱交換器２２にそれぞれ過熱媒体として供給するようになっている。

これら高圧タービン抽気熱交換器２０、中圧タービン抽気熱交換器２１および低圧タービン抽気熱交換器２２の被過熱媒体である温水の入口および出口の２箇所をそれぞれ温水導管２４に接続されたうえで直列接続されており、しかも、各温水入口部位に熱交換器出口温水温度調節弁１７、１８および１９を設けている。なお、各熱交換器の温水入口および出口のことを、以下、熱交換器入口および熱交換器出口と呼称する。

前記熱交換器出口温水温度調節弁１７、１８および１９は後述する制御装置からの指令１４、１５、１６に応じて弁開度を調節することのできる例えば電動式の三方弁で構成されている。これらの弁は、本来設置部位によって、それぞれ高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度調節弁１７、中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度調節弁１８および低圧タービン抽気熱交換器出口温水温度調節弁１９と称されるが、以下では、説明を簡単にするために、単に温水温度調節弁と称することにする。

ところで、これら各温水温度調節弁１７、１８および１９は、温水導管２４から前記各熱交換器２０、２１および２２に流入して過熱される温水流量、すなわち被過熱流量（矢印Ｍで示す）と、これら熱交換器２０〜２２をバイパスする温水流量、すなわちバイパス流量（矢印Ｂで示す）の割合を調節することにより、被過熱流量Ｍとバイパス流量Ｂとが合流する各熱交換器２０，２１および２２の出口部位５０、５１、５２における温水温度を調節するように機能するものである。

また、７、８および９はそれぞれ温水導管２４の熱交換器２０、２１および２２の出口部位に設置され、熱交換器２０、２１および２２の出口温水温度を検出する温度検出器である。この温度検出器７、８および９から出力された温水温度信号１０、１１および１２は前記温水温度調節弁１７、１８および１９を個別に制御するための個別制御装置１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃに入力されている。各個別制御装置１３Ａ、１３Ｂおよび１３Ｃは、入力した温水温度信号１０，１１および１２に基づいて、前記温水温度調節弁１７、１８および１９の弁開度を制御し、各熱交換器の出口温度が予め定めた所望の温度になるように、弁開度指令１４、１５および１６を演算し出力するように構成されている。

図１４は従来の個別の制御装置に関する温水過熱制御ロジック図であり、制御装置１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは同様に構成されているので、ここでは、１３Ａを代表して説明する。なお、図中ＡＩは信号の入力端子、ＡＯは信号の出力端子である。

高圧抽気タービン熱交換器２０の出口温水温度検出器７で検出された制御対象ＰＶ値（PROCESS VALUE）である温水温度１０は入力端子ＡＩから制御装置１３Ａに入力されて温水温度信号１０ｅとして比較部２８に入力され、ここでＳＶ値（SET VALUE）である温度設定値２７ｅと比較される。そして比較部２８で生じた偏差２８ｅはＰＩＤ演算器２９に入力される。ＰＩＤ演算器２９は、入力した偏差２８ｅについてＰ(比例動作)・Ｉ(積分動作)・Ｄ(微分動作)演算を行い、その演算結果２９ｅを手動操作部３０を経て調節弁開度信号１４として温水温度調節弁１７の電動駆動部に与える。

なお、ＰＩＤ演算器２９は、万一制御異常となった場合を考慮して寸前の温水温度調節弁開度信号をトラッキング部３１にフィードバックし、このトラッキング部３１の信号を入力するように構成されている。

ところで、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンからの抽気を蒸気ヘッダに導入し、熱需要によりプロセス蒸気あるいは冷暖房、給湯用熱源として他の設備に供給するようにした熱併給発電プラントは、例えば下記の特許文献１等で周知である。しかしながら、この特許文献１に記載の発明では、各タービンからの抽気により直列配置された複数の熱交換器の出口温水温度を過熱制御する構成および機能については一切記載されていない。
特開平８−２８４６１２号公報

上述した従来の温水過熱制御方法では、個々の熱変換器毎に温水温度設定値と熱交換器出口温水温度信号との偏差をＰＩＤ制御しているが、熱交換器が２台以上の場合には、ヒートバランスにより算出される各熱交換器の出口温水温度に対し、プラント運転中の実出口温度は出なりとなり、熱交換器が多くなればなるほど、計画温度と実出口温度との差異が発生し、最終段熱交換器の出口温水温度を設定温度に合わせるために設定値を微調整する必要があり、この調整作業が非常に困難であった。

本発明は、従来技術の課題に鑑みなされたもので、追従性を改善して最終段熱交換器の出口温水温度を設定温度に合わせることが容易であり、かつ安定した制御を行うことのできる温水過熱温度制御装置および熱併給発電プラントを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、発電機を駆動して電力を発生させる蒸気タービンから抽気された蒸気を過熱媒体として導入して温水を製造または過熱し、温水導管により直列に接続された複数の熱交換器と、前記温水導管の各熱交換器入口にそれぞれ温度調節弁を設置し、当該温度調節弁の弁開度を調節することにより、前記熱交換器出口温水温度を調節する制御装置と、からなる温水過熱温度制御装置において、最終段熱交換器以外の任意の熱交換器の温度設定値に当該熱交換器の入口温水温度に基づくバイアス温度を加え、このバイアス温度が加えられた温度設定値と前記各熱交換器の出口温水温度とを比較して前記温度調節弁の弁開度を調節することを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、発電機を駆動して電力を発生させる蒸気タービンから抽気された蒸気を過熱媒体として導入して温水を製造または過熱し、温水導管により直列に接続された複数の熱交換器と、前記温水導管の各熱交換器入口にそれぞれ温度調節弁を設置し、当該温度調節弁の弁開度を調節することにより、前記熱交換器出口温水温度を調節する制御装置と、からなる温水過熱温度制御装置において、前記各熱交換器の温度設定値を発電機負荷に応じて変化させるとともに、当該温度設定値と各熱交換器の入口温水温度及び出口温水温度の温度差とを比較して前記温度調節弁の弁開度を調節することを特徴とする。

本発明に係わる温水過熱温度制御は、タービン抽気を利用した他設備への温水供給時に、従来装置のような個別設定値による温度制御ではなく、温水過熱設備全体として熱交換バランスの平均化を行うことにより、各熱交換器での温度制御調整が容易となり、最終段熱交換器の出口温水温度を計画温度に合わせるための制御を安定して行なうことが可能となる。従って、外乱が生じても、温水需要設備への影響を最小限にとどめることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、既に説明した図１３および図１４に記載の装置、部品と同一部分には同一符号若しくは関連符号を付けることにより説明を適宜省略する。

（実施例１）
図１は本実施例１に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図２は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。
図１において、本実施例１は高圧タービン１および中圧タービン２からの抽気を熱源として熱交換器２０および２１により温水の製造または過熱を行い、しかも、これら２台の熱交換器２０、２１を１台の温水過熱温度制御装置１３１により制御するように構成したものである。

本実施例１では低圧タービン３の抽気系統６および同抽気系統６を熱源とする熱交換器２２を省いている。このため、温水導管２４を流れる温水Ｆの流下方向に見て中圧タービン抽気熱交換器２１が初段熱交換器となり、高圧タービン抽気熱交換器２０が最終段熱交換器となる。中圧タービン抽気熱交換器２１の温水入口部位に設けられている温水温度調節弁１８の上流側近傍に温水温度検出器９を設置し、これにより中圧タービン抽気熱交換器２１の入口温水温度を検出する。温水温度検出器８、７がそれぞれ中圧タービン抽気熱交換器２１の出口温水温度、高圧タービン抽気熱交換器２０の出口温水温度を検出することは図１３で示した従来例と同じである。

そして、本実施例１の温水過熱温度制御装置１３１は、従来と同様に温水温度信号１０、１１および１２を入力するほか、発電機Ｇの出力信号である発電機負荷２３を新たに導入して弁開度信号を演算し、この弁開度信号により温水温度調節弁１７および１８の弁開度を調節して熱交換器２０および２１による温水Ｆの過熱温度を制御するように構成されている。

次に、図２に示す温水過熱温度制御ロジック図を参照して温水過熱温度制御装置１３について説明する。
温水過熱温度制御装置１３１は、発電機負荷２３を入力端子ＡＩから入力し、一次関数回路３３２を介して発電機負荷信号２３ｅとして温度設定器２７１に与えることにより、温度設定値２７１ｅを発電機負荷２３に応じて変化するように構成している。さらに、初段熱交換器である中圧タービン抽気熱交換器２１の入口温水温度信号１２を入力端子ＡＩから入力し、前記温度設定値２７１ｅに対するバイアス温度となるように一次関数回路３３１を介して温水温度信号１２ｅとして設定値バイアス回路３５１に入力する。この結果、設定値バイアス回路３５１は温度設定値２７１ｅに温水温度信号１２ｅをバイアス温度として加算してなる新たな温度設定値３５１ｅ（２７１ｅ＋１２ｅ）を比較部２８１に入力する。

比較部２８１ではこの温度設定値３５１ｅと、中圧タービン抽気熱交換器２１の出口温水温度信号１１に対応した信号１１ｅとの比較演算を行い、その偏差分２８１ｅをＰＩＤ演算器２９１に入力する。このＰＩＤ演算器２９１によって求められた出力信号２９１ｅは、出力端子ＡＯ、手動制御部３０１を経て弁開度信号１５となって、温水温度調節弁１８に与えられ、その弁開度を調節する。これにより、中圧タービン抽気熱交換器２１で過熱される温水流量Ｍが調節される。初段熱交換器２１で過熱された温水は出口部位５１でバイパス流量Ｂと合流することにより、適切な中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度となって最終段熱交換器２０側へ供給される。

最終段である高圧タービン抽気熱交換器２０側でも同様に、温度設定器２７２に対して入力端子ＡＩおよび一次関数回路３３３を経て発電機負荷信号２３ｅを与えることにより、温度設定値２７２ｅを発電機負荷２３に応じて可変させるように構成し、さらに、比較部２８２での偏差分２８２ｅをＰＩＤ演算器２９２に入力し、このＰＩＤ演算器２９２によって求められた演算結果としての出力信号２９２ｅを出力端子ＡＯ、手動制御部３０２を経て温水温度調節弁１７の弁開度信号１４として出力するように構成されている。

これにより、最終段である高圧タービン抽気熱交換器２０で過熱される温水流量Ｍが調節される。過熱された温水は出口部位５０でバイパス流量Ｂと合流することにより、適切な高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度となって他の温水需要設備に供給される。

以上述べたように、本実施例１によれば、熱交換器を複数台設けた場合、最終段以外の熱交換器２１の入口温水温度検出器９により検出された入口温水温度信号１２を制御装置１３１に入力するようにし、制御装置１３１内では、入口温水温度信号１２を一次関数回路３３１経由でもともとの温度設定値２７１ｅに対してバイアス温度を加えるようにしたので、この一次関数回路３３１の値を適確に設定することによって、各熱交換器２１の昇温バイアスを均等に割り振ることが可能となる。

また、ヒートバランスには各熱交換器毎の出入口温度が定められており、各負荷（一般的には２５％，５０％，７５％及び定格負荷）毎に計画値として定められている。各熱交換器の発熱量は負荷上昇に伴い増加するが、低圧側ほど温度上昇は小さい。このため定格負荷時の条件で最終段の熱交換器出口温度設定値を一定にすると、低負荷時では低圧側が全量熱交換器側となり、最終段で補正するというバランスになってしまう。しかしながら、各熱交換器の設定値を発電機負荷によって変化させることにより、バランスのとれた温度分布になり、各熱交換器に均等に熱交換ノルマが課せられる。

このように、最終段以外の熱交換器および最終段熱交換器の温度設定値２７１ｅおよび２７２ｅをそれぞれ一次関数回路３３２、３３３を介して発電機負荷２３に応じて変化するように構成したので、複数の熱交換器に均等に熱交換ノルマを課すことができ、ヒートバランスにより近い最終段熱交換器出口温度を得ることができるという優れた効果を奏する。

（実施例２）
図３は実施例２に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図４は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。
なお、図４は制御対象弁を高圧タービン抽気熱交換器出口側の温水温度調節弁１７に適用した場合の制御ロジックを示しているが、他の温水温度調節弁１８あるいは１９の制御ロジックについても図４の場合と同様の構成となるので、温水温度調節弁１８、１９の制御ロジック図ならびに説明は省略する。

本実施例２による温水過熱温度制御装置１３２は、３台の熱交換器２０、２１および２２を設置した場合であって、各熱交換器での目標昇温温度（温度設定値）を、それぞれの熱変換器に供給される温水の入口温度及び出口温度の温度差に設定することによって、各熱交換器の入口温度及び出口温度の温度差を監視し、しかも、温度設定値を発電機負荷に応じて可変とするように構成したことを特徴としている。

図３の温水過熱温度制御プロセス系統は、高圧タービン１、中圧タービン２および低圧タービン３の各抽気系統４、５および６に対応して３台の熱交換器２０、２１および２２を設置し、初段熱交換器である低圧タービン抽気熱交換器２２の入口側に温度検出器２５を設け、当該熱交換器２２の出口側すなわち第２段熱交換器である中圧タービン抽気熱交換器２１の入口側に温度検出器９を設け、第２段熱交換器２１の出口側すなわち最終段熱交換器である高圧タービン抽気熱交換器２０の入口側に温度検出器８を設け、さらに最終段熱交換器２０の出口側に温度検出器７を設けている。そして、これら温度検出器７、８、９および２５でそれぞれ検出された温水温度信号１０、１１、１２および２６と、発電機負荷２３とを温水過熱温度制御装置１３２に入力するように構成されている。

この温水過熱温度制御装置１３２について図４を参照して説明する。
図４において、高圧タービン抽気熱交換器の出口側温水温度信号１０を入力端子ＡＩから入力して出口側温水温度信号１０ｅとし、また、中圧タービン抽気熱交換器の出口側温水温度信号１１を入力端子ＡＩから入力して出口側温水温度信号１１ｅとし、これらの出口側温水温度信号１０ｅおよび１１ｅを比較部２８３に入力することにより、高圧タービン抽気熱交換器２０の入口温水温度と出口温水温度との温度差２８３ｅ（１０ｅ−１１ｅ）を算出する。

一方、温度設定器２７１の温度設定値２７１ｅは、高圧タービン抽気熱交換器２０の入口温水温度と出口温水温度との差温度に設定されている。そして、発電機負荷２３は入力端子ＡＩから入力され、一次関数回路３３２を介して発電機負荷信号２３ｅとして温度設定器２７１に与えられる。この結果、温度設定値２７１ｅは発電機負荷２３に応じて変化するようになる。

さらに、この温度設定値２７１ｅは、一次関数回路３３４を経て入力した低圧タービン抽気熱交換器の入口温度信号２６に対応したバイアス温度２６ｅと設定値バイアス回路３５１で加算（２７１ｅ＋２６ｅ）されるようになっている。そして、このバイアス温度が加算された温度設定値３５１ｅと、先に求めた高圧タービン抽気熱交換器の入口と出口との温度差２８３ｅとを比較部２８４で比較して温度偏差分２８４ｅを求める。この温度偏差分２８４ｅをＰＩＤ演算器２９２に入力してＰＩＤ演算し、その出力信号２９２ｅを手動制御部３０１経由で弁開度信号１４として高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度調節弁１７に出力する。

これにより、最終段熱交換器である高圧タービン抽気熱交換器２０で過熱される温水量Ｍが調節される。最終段熱交換器で過熱された温水量Ｍは、出口部位５０でバイパス量Ｂと合流して適切な高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度となって温水需要部である他の設備に供給される。なお、他の熱交換器２１、２２の出口温水温度調節弁１８、１９についても同様に制御されるようになっている。

本実施例２によれば、抽気系統に対応して熱交換器を複数台設置した場合において、温度設定値を各熱交換器の入口温水温度と出口側温水温度との差温度として設定し、しかもこの温度設定値を発電機負荷に応じて変化させるように構成したので、常に熱交換ノルマは発電機負荷との関係のみとなり、入口温度の変動による設定値との偏差変動の影響をなくすことができるため、制御の安定性が向上する等、優れた効果を奏することができる。

（実施例３）
図５は実施例３に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図６は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。なお、図６の温水過熱温度制御装置は、制御対象弁を高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度調節弁１７に適用した場合の制御ロジックを示しているが、他の温水温度調節弁１８、１９を制御対象とした場合の制御ロジックについても図６の場合と同様に構成されるので、ロジック図およびその説明を省略する。

本実施例３は、実施例２を改良したもので、各熱交換器に熱源として流入する抽気温度を計測し、この抽気温度信号を制御装置１３３に入力し、発電機負荷２３に対するヒートバランス条件と比較し、ヒートバランス条件に対し抽気温度が高ければ、ＰＩＤ演算器の演算結果に先行して開度信号を減じる方向に制御し、逆にヒートバランス条件に対し抽気温度が低ければ、ＰＩＤ演算器の演算結果に先行して開度信号を増加する方向に制御するように構成したものである。

すなわち、図５の温水過熱温度制御プロセス系統図において、高圧タービン１、中圧タービン２および低圧タービン３の抽気系統４、５、６にそれぞれ抽気温度を検出する温度検出器４２、４３および４４を設け、これらの各抽気温度を温水過熱温度制御装置１３３に入力したものである。

図６の温水過熱制御ロジック図において、発電機負荷２３を導入する一次関数回路３３２からＰＩＤ演算器２９２の出力側に設けた先行開度加算回路３４までの回路が本実施例３で追加された部分である。すなわち、発電機負荷２３を入力端子ＡＩから入力し、一次関数回路３３２を介して発電機負荷信号２３ｅとして比較部２８５に入力し、ここで、発電機負荷信号２３ｅから高圧タービン抽気温度３９に対応する信号３９ｅを減算して偏差信号２８５ｅ（２３ｅ−３９ｅ）を出力する。そして、この信号２８５ｅを一次関数回路３３５経由で先行開度加算回路３４に入力する。この先行開度加算回路３４は、ＰＩＤ演算器２９２の出力側に設けられ、ＰＩＤ演算器２９２の演算結果２９２ｅに先行して弁開度を加減制御するものである。その他の構成は図４場合と同じなので説明を省略する。

温水過熱温度制御装置１３３は、高圧タービン抽気熱交換器２０の熱源である高圧タービン抽気温度を検出する高圧タービン抽気温度検出器４２を設けてその検出温度である熱交換器の入口抽気温度３９を入力端子ＡＩから入力して入口抽気温度３９ｅとし、これと発電機負荷に対するヒートバランス条件２３ｅとを比較する。ヒートバランス条件に対し抽気温度が高ければ、PID演算部２９２から出力される弁開度信号２９２ｅに先行して閉じる方向の偏差信号２８５ｅが先行開度加算回路３４に入力されることにより、温水温度調節弁１７の弁開度１４を小さくするように動作する。逆に、ヒートバランス条件２３ｅに対し抽気温度３９ｅが低ければ、PID演算部２９２から出力される弁開度信号２９２ｅに先行して開く方向の偏差信号２８５ｅが先行開度加算回路３４に入力されることにより、温水温度調節弁の開度を大きくなるように動作する。この結果、本実施例３は実施例２に比べて制御の安定性をより高めることが可能という優れた効果を奏することができる。

（実施例４）
図７は実施例４に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図８は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。なお、図８の温水過熱温度制御装置は、制御対象弁を最終段である高圧タービン抽気熱交換器２０の温水温度調節弁１７とした場合の制御ロジックを示しているが、他の温水温度調節弁１８，１９を制御対象とした場合の制御ロジックについても図８の場合と同様に構成されるので、ロジック図およびその説明を省略する。

本実施例４は複数台設置されている熱交換器２０、２１および２２のうち任意の熱交換器例えば中圧タービン抽気熱交換器２１の熱交換運転を休止する場合、すなわち低圧タービン抽気熱交換器２２で過熱されて送られてきた温水を中圧タービン抽気熱交換器２１で過熱せずに全量バイパスするようにした運転形態の場合、運転を休止する熱交換器２１の温度設定値を、熱交換運転を休止しない他の高圧タービン抽気熱交換器２０および低圧タービン抽気熱交換器２２に均等に割り振るようにした温水過熱温度制御装置の運転形態を示すものである。

図７は図５と同様の構成であるが、異なる点は熱交換運転を休止する中圧タービン抽気熱交換器２１のバイパス信号３６を温水過熱温度制御装置１３４に導入するようにした点にある。

また、図８は図６に加えて、熱交換運転休止に係る熱交換器バイパス信号３６を入力端子ＡＩから入力し、一次関数回路３３６に入力している。この一次関数回路３３６には、発電機負荷２３も入力されている。熱交換器バイパス信号３６は、ＯＮ−ＯＦＦ信号であり、ＯＮ（熱交換器運転休止）により、一次関数回路３３６が動作し、発電機負荷２３に応じた信号である発電機負荷信号２３ｅを出力する。

一次関数回路３３６から出力された発電機負荷信号３６ｅは、バイパスする熱交換器（本実施例の場合、中圧）の負荷による温度差設定値（一次関数）を他の熱交換器台数分に分割するように構成されている。一次関数回路３３６から出力された発電機負荷信号３６ｅは設定値バイアス回路３５２に入力され、この設定値バイアス回路３５２で発電機負荷信号２３ｅと発電機負荷信号２３ｅとを加算（２３ｅ＋３６ｅ）し、この加算した信号３５２ｅを熱交換器２０の温度設定値２７１ｅに与えられる。他の構成は図６と同じなので説明を省略する。

本実施例４によれば、複数台設けられている熱交換器のうち、任意の熱交換器が熱交換運転休止の場合、当該熱交換器が本来過熱すべき過熱量を、熱交換運転休止しない他の熱交換器の温水温度調節弁制御装置の温度設定値にバイアス値として割り振るようにした。

この結果、任意の熱交換器が熱交換運転を休止しているときは、他の熱交換器の温度調節弁は自動的にバックアップするように開動作を行い、最終段熱交換器の出口温水温度はヒートバランス値となるよう制御される。

このように、本実施例４によれば、複数ある熱交換器のうち、任意の熱交換器を運転休止する場合においても、温水需要設備側に影響を与えることのない優れた効果を奏することができる。

（実施例５）
図９は実施例５に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図１０は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。なお、図１０の温水過熱温度制御装置は、制御対象弁を中圧タービン抽気系熱交換器の温水温度調節弁１８とした場合の制御ロジックを示しているが、他の温水温度調節弁１７あるいは１９を制御対象弁とした場合の制御ロジックについても図１０の場合と同様に構成されるので、図示を省略する。

本実施例５の温水過熱温度制御装置は、最終段熱交換器２０の出口温水温度設定値を手動にて変更した場合、本来設定されている温度設定値との差分を監視し、その差分を他の熱交換器の温度設定値にバイアス温度として加え、全ての熱交換器の昇温割合をバランスさせるように構成したものである。

図９は図７と同様の構成であるが、異なる点は熱交換器２０の手動による設定値操作信号３７を温水過熱温度制御装置１３５に導入するようにした点にある。
また、図１０は中圧タービン抽気熱交換器２１の温度調節弁１８の温水過熱温度制御装置１３５を示す図であり、回路構成は図８と類似しているが、制御対象弁が１７ではなく１８であるために、これに見合って入力信号が変更されている。例えば、図８では比較部２８３で高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度１０に対応する信号１０ｅと中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度１１に対応する信号１１ｅとの温度偏差を演算するように構成されているが、図１０では比較部２８３で中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度１１に対応する信号１１ｅと低圧タービン抽気熱交換器出口温水温度１２に対応する信号１２ｅとの温度偏差を演算するように変更し、また、比較部２８５では発電機負荷２３に対応する信号２３ｅと高圧タービン抽気温度３９に対応する信号３９ｅとの比較演算に替えて発電機負荷２３に対応する信号２３ｅと中圧タービン抽気温度４０に対応する信号４０ｅとの比較演算に変更している。

また、最終段熱交換器の設定値を手動により変更するための設定値変更手段３７を新たに設け、比較部２８７で最終段熱交換器本来の温度設定値２７０ｅと手動による設定値変更信号３７ｅとを比較し、その偏差２８７ｅを一次関数回路３３７を経て前記設定値バイアス回路３５２に入力し、熱交換器２１の温度調節弁１８の温度設定値２７１に更なるバイアスを加えるように構成している。このように、温度設定値２７１に更なるバイアスを加えることにより、最終段熱交換器２０の出口温度設定値が手動で変更された場合、本来設定されている温度設定値から変更された設定値との温度差分が、中間段熱交換器２１および初段熱交換器２２等の他の熱交換器の設定値に均等に割り振られる。

以上述べたように、本実施例５によれば、運転員が温水出口温度を調整する場合、温度設定値を操作するだけで、制御系全ての設定値が自動的にバランスし、制御の安定性を高めることが可能となる等、優れた効果を奏することができる。

（実施例６）
図１１は実施例６に係る温水過熱温度制御プロセス系統図であり、図１２は温水過熱温度制御装置の制御ロジック図である。なお、図１２の温水過熱温度制御装置は、制御対象弁を温水温度調節弁１８とした場合の制御ロジックを示しているが、他の温水温度調節弁１７、１９を制御対象弁とした場合の制御ロジックについても図１２の場合と同様に構成されるので、図示および説明を省略する。

本実施例６の温水過熱温度制御装置１３６は、発電プラントの所内単独運転時（ファーストカットバック運転；ＦＣＢ運転）においても、温水過熱温度制御を可能にしたものである。

本実施例の温水過熱温度制御プロセス系統図（図１１）は実施例５の系統図（図９）と類似しているが、温水過熱温度制御装置１３６にＦＣＢ信号３８を導入した点で相違している。また、図１２の制御ロジック図は、ＰＩＤ演算器２９の出力側に設けられている先行開度加算回路３４に設定器３３８を経て設定信号３８ｅを導入するように構成した点において、図１０とは相違するが、その他は同様である。設定器３３８は、調節弁１８が全開となるような設定値を保持しており、ＯＮ−ＯＦＦ信号であるＦＣＢ信号がＯＮのとき、この設定値を設定信号３８ｅとして出力する。

ＦＣＢ運転時には、タービン抽気量が急激に低下するために、熱交換し得る絶対量が不足する。これにより、ＦＣＢ運転時には全ての熱交換器に温水を全量通水するとともに、各熱交換器が可能な限り熱交換を行うよう各温水温度調節弁を強制開操作させる。このことにより、温水需要設備に与える影響を最小に制御することが可能となり、急激な運転状態変化にも追従できる等、優れた効果を奏する。

本発明の実施例１に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例１に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。本発明の実施例２に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例２に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。本発明の実施例３に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例３に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。本発明の実施例４に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例４に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。本発明の実施例５に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例５に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。本発明の実施例６に係る温水過熱温度制御プロセス系統図。本発明の実施例６に係る温水過熱温度制御装置の制御ロジック図。一般的な温水過熱温度制御プロセス系統図。従来の温水過熱温度制御ロジック図。

符号の説明

１…高圧タービン、２…中圧タービン、３…低圧タービン、４…高圧タービン抽気、５…中圧タービン抽気、６…低圧タービン抽気、７…高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度検出器、８…中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度検出器、９…低圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度検出器（中圧タービン抽気熱交換器の入口温水温度検出器）、１０…高圧タービン抽気熱交換器出口温水温度信号、１１…中圧タービン抽気熱交換器出口温水温度信号、１２…低圧タービン抽気熱交換器出口温水温度信号（中圧タービン抽気熱交換器の入口温水温度信号）、１３１〜１３６…制御装置、１４…高圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁開度信号、１５…中圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁開度信号、１６…低圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁開度信号、１７…高圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁、１８…中圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁、１９…低圧タービン抽気熱交換器の出口温水温度調節弁、２０…高圧タービン抽気熱交換器、２１…中圧タービン抽気熱交換器、２２…低圧タービン抽気熱交換器、２３…発電機負荷信号、２４…温水、２５…低圧タービン抽気熱交換器の入口温水温度検出器、２６…低圧タービン抽気熱交換器の入口温水温度、２７…設定値、２８…比較部、２９…ＰＩＤ演算部、３０…手動操作部、３１…トラッキング部、３２…設置値可変回路、３３…一次関数回路、３４…先行開度加算回路、３５…設定値バイアス回路、３６…熱交換器バイパス回路、３７…手動による設定値増減信号、３８…ＦＣＢ信号、３９…高圧タービン抽気温度信号、４０…中圧タービン抽気温度、４１…低圧タービン抽気温度、４２…高圧タービン抽気温度検出器、４３…中圧タービン抽気温度検出器、４４…低圧タービン抽気温度検出器。

Claims

発電機を駆動して電力を発生させる蒸気タービンから抽気された蒸気を過熱媒体として導入して温水を製造または過熱し、温水導管により直列に接続された複数の熱交換器と、
前記温水導管の各熱交換器入口にそれぞれ温度調節弁を設置し、当該温度調節弁の弁開度を調節することにより、前記熱交換器出口温水温度を調節する制御装置と、
からなる温水過熱温度制御装置において、
最終段熱交換器以外の任意の熱交換器の温度設定値に当該熱交換器の入口温水温度に基づくバイアスを加え、このバイアスが加えられた温度設定値と前記各熱交換器の出口温水温度とを比較して前記温度調節弁の弁開度を調節することを特徴とする温水過熱温度制御装置。
前記各熱交換器の温度設定値を発電機負荷に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の温水過熱温度制御装置。
発電機を駆動して電力を発生させる蒸気タービンから抽気された蒸気を過熱媒体として導入して温水を製造または過熱し、温水導管により直列に接続された複数の熱交換器と、
前記温水導管の各熱交換器入口にそれぞれ温度調節弁を設置し、当該温度調節弁の弁開度を調節することにより、前記熱交換器出口温水温度を調節する制御装置と、
からなる温水過熱温度制御装置において、
前記各熱交換器の温度設定値を発電機負荷に応じて変化させるとともに、当該温度設定値と各熱交換器の入口温水温度及び出口温水温度の温度差とを比較して前記温度調節弁の弁開度を調節することを特徴とする温水過熱温度制御装置。
前記各熱交換器に流入するタービン抽気の温度と発電機負荷との差異を算出し、各調節弁に対し先行的に開度指令を演算する機能を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の温水過熱温度制御装置。
複数個の熱交換器のうち任意の熱交換器が熱交換運転休止の場合、当該熱交換器が本来過熱すべき過熱量を、熱交換運転休止しない他の熱交換器の温水温度調節弁制御装置の温度設定値にバイアス値として割り振るようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の温水過熱温度制御装置。
最終段の熱交換器出口温度設定値を手動にて任意の値に変更する温度設定値変更手段を設け、当該温度設定値変更手段による変更値と、本来の温度設定値との温度差分を求める比較手段と、各熱交換器の昇温機能をバランスするように、前記比較手段の出力を各熱交換器の温度設定値に分散してバイアス温度として与えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の温水過熱温度制御装置。
発電プラントの所内単独運転時に、前記温度調節弁の弁開度を強制的に開操作させる機能を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の温水過熱温度制御装置。
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の温水過熱温度制御装置を備えた熱併給発電プラント。