JP2022104052A - Control device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、制御装置および制御方法に関する。 The present disclosure relates to a control device and a control method.
ボイラ(蒸気発生器)で発生した蒸気を利用して蒸気タービンを駆動する火力プラントが知られている。この種の火力プラントでは、ボイラから蒸気タービンに蒸気を供給するためのラインに対して、蒸気タービンをバイパスするように構成されたバイパスライン上にタービンバイパス弁を有することがある。タービンバイパス弁は、典型的には、蒸気タービンの起動前に開度制御されることで起動時間短縮に貢献したり、蒸気タービンにおける蒸気圧が過度に上昇したときに開動作することで蒸気圧の上昇を抑制するために用いられる。 A thermal power plant that drives a steam turbine using steam generated by a boiler (steam generator) is known. This type of thermal power plant may have a turbine bypass valve on a bypass line configured to bypass the steam turbine with respect to the line for supplying steam from the boiler to the steam turbine. The turbine bypass valve typically contributes to shortening the start-up time by controlling the opening before starting the steam turbine, or opens when the steam pressure in the steam turbine rises excessively to open the steam pressure. It is used to suppress the rise of.
ところで、このような火力プラントとして、蒸気タービンの出力を用いて発電を行うための火力発電プラントを運用する電気事業者は、電気事業法に基づいて、発電した電力の電圧および周波数を、電力供給先である電力系統に対して予め規定された値にそれぞれ維持するように努める義務がある。電力事業者は、電力系統における需給状態に応じて中央給電指令所から提供される負荷指令値や、比較的速い周波数変動に対応するAFC(Automatic Frequency Control)信号に基づいてボイラ出力を制御することにより対応していた。 By the way, as such a thermal power plant, an electric power company operating a thermal power generation plant for generating power using the output of a steam turbine supplies the voltage and frequency of the generated power based on the Electricity Business Law. There is an obligation to strive to maintain the values specified in advance for the previous power system. The electric power company controls the boiler output based on the load command value provided by the central power supply command center according to the supply and demand conditions in the power system and the AFC (Automatic Frequency Control) signal corresponding to the relatively fast frequency fluctuation. Was supported by.
しかしながら例えば石炭ボイラ等の応答性が低いボイラを用いる火力プラントでは、AFC信号のように比較的速い周波数変動に対応する成分に対して良好な追従性を得ることが難しかった。このような従来課題に対して、例えば特許文献1では、前述のタービンバイパス弁を通常運転時では全閉状態に保持しつつ、AFC信号を受信した際には、負荷指令値に対してAFC信号を加算して得られるボイラ入力指令値を生成するとともに、AFC信号に比例したタービンバイパス弁の開度制御を行うことで、AFC信号に対する追従性を改善することが提案されている。
However, in a thermal power plant using a boiler with low responsiveness such as a coal boiler, it is difficult to obtain good followability to a component corresponding to a relatively fast frequency fluctuation such as an AFC signal. In response to such conventional problems, for example, in
上記特許文献1では、AFC信号を受けた際に、負荷指令値に対してAFC信号を加算してボイラ入力指令値を生成しているため、AFC信号が正である間は負荷指令値より大きなボイラ入力指令が得られる。それに対して、AFC信号が負である場合には負荷指令値より小さなボイラ入力信号となり、AFC信号に対応したタービンバイパス弁の開度制御のための調節代が少ないため、AFC信号の大きな変化に対応することが困難になってしまう。また特許文献1では、負荷指令値にAFC信号を加算することでボイラ入力信号を得ているが、上述のように、ボイラ入力信号が実際のボイラからの蒸気量に反映されるまでには少なからずタイムラグがあり、AFC信号に比例して開度制御されるタービンバイパス弁との協調が良好にできないおそれがある。
In
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、AFC信号に対して良好な追従性を有することにより、電力系統の周波数維持への貢献が可能な制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and a control device and a control method capable of contributing to frequency maintenance of a power system by having good followability to an AFC signal can be provided. The purpose is to provide.
本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置は、上記課題を解決するために、
ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御装置であって、
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部と、
前記AFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成するためのボイラ入力指令値生成部と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部と、
を備える。
The control device according to at least one embodiment of the present invention is used to solve the above problems.
A control device for a thermal power plant including a boiler, a steam turbine driven by steam from the boiler, and a turbine bypass valve for adjusting the amount of steam bypassing the steam turbine.
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, a turbine bypass valve opening command value generation unit for generating a turbine bypass valve opening command value of the turbine bypass valve based on the AFC signal, and a turbine bypass valve opening command value generation unit.
A turbine bypass valve control unit for controlling the turbine bypass valve based on the turbine bypass valve opening command value, and a turbine bypass valve control unit.
In the AFC compatible mode, a boiler input command value generator for generating a boiler input command value by adding a plus sign bias value to a base input value based on a load command value for the thermal power plant, and a boiler input command value generator.
A boiler control unit for controlling the boiler based on the boiler input command value, and
To prepare for.
本発明の少なくとも一実施形態に係る制御方法は、上記課題を解決するために、
ボイラと、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁と、を備える火力プラントの制御方法であって、
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記AFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える。
The control method according to at least one embodiment of the present invention is to solve the above problems.
A method for controlling a thermal power plant including a boiler, a steam turbine driven by steam from the boiler, and a turbine bypass valve for adjusting the amount of steam bypassing the steam turbine.
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, a step of generating a boiler input command value by adding a plus sign bias value to a base input value based on a load command value for the thermal power plant.
The process of controlling the boiler based on the boiler input command value and
In the AFC compatible mode, a step of generating a turbine bypass valve opening command value of the turbine bypass valve based on the AFC signal, and a step of generating the turbine bypass valve opening command value.
A process of controlling the turbine bypass valve based on the turbine bypass valve opening command value, and
To prepare for.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、AFC信号に対して良好な追従性を有することにより、電力系統の周波数維持への貢献が可能な制御装置および制御方法を提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a control device and a control method capable of contributing to frequency maintenance of a power system by having good followability to an AFC signal.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present disclosure to this, and are merely explanatory examples. do not have.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in one direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a tolerance or a state of relative displacement at an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or a chamfering within a range where the same effect can be obtained. It shall also represent the shape including the part and the like.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions excluding the existence of other components.
以下の実施形態では、本発明の少なくとも一実施形態に係る制御装置の制御対象である火力プラントとして、火力発電プラント1を例に説明する。図1は一実施形態に係る火力発電プラント1の概略構成図である。
In the following embodiment, the
火力発電プラント1は、ボイラ2と、蒸気タービン4と、復水器12とを備える。本実施形態では、火力発電プラント1は、蒸気タービン4として、高圧側タービン4Aと低圧側タービン4Bを備える場合について例示しているが、火力発電プラント1は単独の蒸気タービン4を有してもよいし、3つ以上の蒸気タービン4を有してもよい。
The
ボイラ2は、微粉燃料を燃焼することで発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成可能な蒸気発生器である。ボイラ2は、例えば、石炭(炭素含有固体燃料)を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉燃料をバーナにより燃焼させる石炭焚き(微粉炭焚き)ボイラである。
The
尚、本実施形態ではボイラ2として石炭焚きボイラを例示するが、ボイラ2は、燃料として、バイオマス燃料や石油精製時に発生するPC(石油コークス:Petroleum Coke)燃料、石油残渣などの固体燃料を使用してもよい。また、ボイラ2は、燃料として固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができ、更には、燃料として気体燃料(天然ガス、副生ガスなど)も使用することができる。更に、ボイラ2は、これら燃料を組み合わせて使用する混焼焚きボイラであってもよい。
In the present embodiment, a coal-fired boiler is exemplified as the
ボイラ2で生成された蒸気(過熱蒸気)は、主蒸気ライン6を介して蒸気タービン4に供給される。本実施形態では、ボイラ2からの蒸気は、まず上流側に設けられた高圧側タービン4Aに供給されることにより、高圧側タービン4Aを駆動する。主蒸気ライン6は、ボイラ2と高圧側タービン4Aとの間を接続する。主蒸気ライン6には主蒸気弁8が設けられる。主蒸気弁8は制御装置100によって開度を制御されることにより、ボイラ2から蒸気タービン4への蒸気供給量が可変になっている。
The steam (superheated steam) generated in the
高圧側タービン4Aで仕事を終えた蒸気は、蒸気ライン10を介して、下流側に設けられた低圧側タービン4Bに供給されることにより、低圧側タービン4Bを駆動する。蒸気ライン10は、高圧側タービン4Aと低圧側タービン4Bとの間を接続する。低圧側タービン4Bで仕事を終えた蒸気は復水器12に排出されることで、復水が生成される。
The steam that has finished its work in the high-
また主蒸気ライン6のうち主蒸気弁8より上流側と復水器12とを接続するバイパスライン14が設けられる。バイパスライン14にはタービンバイパス弁16が設けられており、タービンバイパス弁16の開度を調整することにより、主蒸気ライン6を流れる蒸気の一部を、蒸気タービン4をバイパスして復水器12に排出可能になっている。
Further, a
高圧側タービン4Aおよび低圧側タービン4Bの出力軸は、それぞれ不図示の発電機の回転軸に接続される。発電機は、これら蒸気タービン4からの動力によって駆動することにより発電を行う。発電機で発電された電力は、不図示の送電ラインを介して電力系統(例えば商用系統)に供給される。
The output shafts of the high-
尚、高圧側タービン4Aおよび低圧側タービン4Bは、互いに共通の出力軸を有し、当該出力軸が共通の発電機に接続されていてもよいし、発電機として、高圧側タービン4Aの出力軸が接続される第1発電機と低圧側タービン4Bの出力軸が接続される第2発電機とを備えてもよい。
The high-
制御装置100は、火力発電プラント1のコントロールユニットであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The
図2は図1の制御装置100の内部構成を示すブロック図である。制御装置100は、タービンバイパス弁開度指令値生成部110と、タービンバイパス弁制御部140と、ボイラ入力指令値生成部142と、ボイラ制御部160と、主蒸気弁開度指令値生成部162と、主蒸気弁制御部174とを備える。タービンバイパス弁開度指令値生成部110はタービンバイパス弁16の開度指令値Stbを作成し、タービンバイパス弁制御部140は当該開度指令値Stbに基づいてタービンバイパス弁16の開度を制御する。ボイラ入力指令値生成部142はボイラ入力指令値BIDを生成し、ボイラ制御部160は当該ボイラ入力指令値BIDに基づいてボイラ2を制御する。主蒸気弁開度指令値生成部162は主蒸気弁8の開度を制御するための主蒸気弁開度指令値Jdを生成し、主蒸気弁制御部174は当該主蒸気弁開度指令値Jdに基づいて主蒸気弁8を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
続いて図2に示す制御装置100の各構成について詳しく説明する。図3は図2のタービンバイパス弁開度指令値生成部110の制御ロジック図である。タービンバイパス弁開度指令値生成部110は、タービンバイパス弁16のタービンバイパス弁開度指令値Stbを生成するための構成であり、第1開度指令値算出部112、第2開度指令値算出部120および第3開度指令値算出部130を含んで構成される。
Subsequently, each configuration of the
第1開度指令値算出部112では、減算器114において、主蒸気ライン6における主蒸気圧力の検出値Psと目標主蒸気圧力Pstとの差圧ΔPsを算出し、PI制御器116によって当該差圧ΔPsに対応する第1開度指令値Stb1が求められる。目標主蒸気圧力Pstは、加算器118において基準値である主蒸気圧力設定値Pssに対して、所定のバイアス値Psbを加算することで算出される。バイアス値Psbは、主蒸気圧力Psの異常上昇を判定するための閾値とするために主蒸気圧力設定値Pssに対して加算されるパラメータであり、本実施形態では、スイッチSW1によって「0MPa」または「1.0MPa」が選択的に切り替え可能になっている。このように算出される第1開度指令値Stb1は、主蒸気ライン6における主蒸気圧力Psが異常上昇した際に、タービンバイパス弁16の開度制御を行うための開度指令値として機能する。
In the first opening command
第2開度指令値算出部120は、起動時におけるタービンバイパス弁16の開度制御を行うための開度指令値Stbである、第2開度指令値Stb2を算出するための構成である。第2開度指令値算出部120では、主蒸気ライン6における蒸気圧力(主蒸気圧力)の検出値Psが関数演算器122に入力されることで、起動時に適したタービンバイパス弁16の開度制御が実施されるように算出される。
The second opening command
上述の第1開度指令値算出部112および第2開度指令値算出部120はスイッチSW2を介して接続される。スイッチSW2は、動作モードが起動モードであるか否かに基づいて切替可能である。具体的には、動作モードが起動モードにある場合には、スイッチSW2は第2開度指令値算出部120を選択し、動作モードが起動モードでない場合には第1開度指令値算出部112を選択する。
The first opening command
第3開度指令値算出部130は、第3開度指令値Stb3を算出するための構成であり、ベース開度算出部132と、バイアス開度算出部134とを含んで構成される。第3開度指令値Stb3は、加算器136において、ベース開度算出部132で算出されたベース開度Stb3baseに対して、バイアス開度算出部134で算出されたバイアス開度Stb3biasを加算することで求められる。
The third opening degree command
ベース開度算出部132は、負荷指令値Lに基づいてタービンバイパス弁16のベース開度Stb3baseを算出する。負荷指令値Lは、例えば中央給電指令所から提供され、ベース開度算出部132では関数演算器138において、蒸気流量Qsに変換される。減算器140は、関数演算器138で算出された蒸気流量Qsと、第1バイパスラインの出口部における蒸気流量の検出値Qsjとの差分ΔQsを算出する。差分ΔQsは、PI制御器142に入力されることで、対応するベース開度Stb3baseが求められる。尚、PI制御器142の出力側にはホールド回路144が設けられており、AFC対応モード(AFC信号を受信している間)において一定のベース開度Stb1が保持されるように構成されている。
The base opening
バイアス開度算出部134は、AFC信号に基づくバイアス開度Stb3biasを算出する。バイアス開度算出部134では、AFC信号は関数演算器146に入力されることにより、バイアス開度Stb3biasに変換される。図4は、図3の関数演算器146が有する関数の一例である。図4では、関数は、AFC信号が増加するに従って、バイアス開度Stb3biasが単調減少するように規定されている(尚、予め設定されたAFC信号の上限値以上および下限値以下の範囲については、バイアス開度Stb3biasは一定に規定されている)。
The bias opening
関数演算器146の出力側にはスイッチSW3が設けられる。スイッチSW3は、AFC信号が入力されるAFC対応モードにあるか否かに基づいて、バイアス開度Stb3biasとして関数演算器146の演算結果か、予め設定されたデフォルト値「0%」のいずれかを切替可能である。すなわち、AFC対応モードではバイアス開度Stb3biasとして関数演算器146の演算結果が用いられ、他の動作モードではバイアス開度Stb3biasはゼロとなる。
A switch SW3 is provided on the output side of the
このように算出されたベース開度Stb3baseおよびバイアス開度Stb3biasは、加算器136において互いに加算される。加算器136の出力側にはスイッチSW4が設けられており、AFC信号が入力されるAFC対応モードにあるか否かに基づいて、第3開度指令値Stb3として加算器136の演算結果か、予め設定されたデフォルト値「0%」のいずれかを切替可能である。すなわち、AFC対応モードでは第3開度指令値Stb3として加算器136の演算結果が用いられ、他の動作モードでは第3開度指令値Stb3はゼロとなる。
The base opening degree Stb3base and the bias opening degree Stb3bias calculated in this way are added to each other in the
そしてタービンバイパス弁開度指令値生成部110では、高値選択器HSによって、スイッチSW2およびSW4からの出力のうち大きな方を開度指令値Stbとして選択されるように構成される。開度指令値Stbは、タービンバイパス弁制御部140(図2を参照)に入力され、タービンバイパス弁16の開度制御に用いられる。
Then, in the turbine bypass valve opening command
タービンバイパス弁制御部140は、このように算出されたタービンバイパス弁開度指令値Stbに基づいてタービンバイパス弁16を制御することにより、一連の火力発電プラント1の動作時において、起動時間短縮や主蒸気圧力の異常上昇を的確に回避しつつ、AFC対応モードにおいてはAFC信号に対する良好な応答性を得ることができる。すなわち、起動時には第2開度指令値Stb2がタービンバイパス弁開度指令値Stbとして出力されることで、起動時に適したタービンバイパス弁16の制御が行われる。またAFC信号を受信しない通常時には、AFC信号に基づくバイアス開度Stb3biasがゼロであることによりベース開度Stb3baseである第3開度指令値Stb3に基づいてタービンバイパス弁16の制御が行われつつ、主蒸気圧力Psが主蒸気圧力設定値Pst以上となることで異常上昇した際には、第1開度指令値Stb1に基づいてタービンバイパス弁16を制御することで主蒸気圧力Psの異常上昇を抑制することができる。そしてAFC信号を受信するAFC対応モードでは、ベース開度Stb3baseに対してAFC信号に基づくバイアス開度Stb3biasが加算された第3開度指令値Stb3に基づいてタービンバイパス弁16を制御する。これによりボイラ2として石炭焚きボイラのようにボイラ入力信号が蒸気量に反映されるまでタイムラグがある場合においても、AFC信号に基づいてタービンバイパス弁16の開度を制御することで、AFC信号に対して良好な追従性を得ることができる。尚、AFC対応モード時には、後述のようにボイラ入力指令値BIDが生成されることで負荷指令値Lの大きさに関わらず、タービンバイパス弁16の調整代が得られる。
By controlling the
続いて図5は図2のボイラ入力指令値生成部142の制御ロジック図である。ボイラ入力指令値生成部142では、まず負荷指令値Lが変化率制限器144に入力される。変化率制限器144では、時々刻々変化する負荷指令値Lの変化率が所定値以下になるように制限され、第1指令値D1として出力される。第1指令値D1には、加算器146によって周波数制御信号Dfが加算されることにより第2指令値D2(MWD)が求められる。周波数制御信号Dfは、系統周波数の変動分に対応する負荷分を第1指令値D1(発電機出力指令)に加えることにより電力系統の安定化に寄与する。図5では、系統周波数を関数演算器147に入力し、系統周波数に対応する負荷分を算出し、その出力を変化率制限器149に入力することによって変化率を制限した結果が、周波数制御信号Dfとして第1指令値D1に加算される。
Subsequently, FIG. 5 is a control logic diagram of the boiler input command
図5の回路では、第1指令値D1に対して周波数制御信号Dfを加算する一方で、AFC信号が加算されないように構成される。これは後述するバイアス値Dbiasを加算することでボイラ入力指令値BIDを増加させることにより、タービン呑み込み流量の増減に対応できるようにタービンバイパス弁16を適正な開度に保っているため、AFC信号を加算することによってボイラ入力指令値BIDを増減させる必要がないからである。
In the circuit of FIG. 5, the frequency control signal Df is added to the first command value D1, but the AFC signal is not added. This is because the
続いて加算器146から出力される第2指令値D2には、更に、加算器148において主蒸気圧力制御信号Dsが加算されることにより第3指令値D3となる。主蒸気圧力制御信号Dsは、減算器150において、第2指令値D2が関数演算器152に入力されて算出される目標主蒸気圧力Pstと、主蒸気ライン6における主蒸気圧力の検出値Psとの圧力差ΔPsが算出され、当該圧力差ΔPsがPI制御器154に入力されることで求められる。
Subsequently, the main steam pressure control signal Ds is further added to the second command value D2 output from the
更に加算器156では、火力発電プラント1に対する負荷指令値Lに基づくベース値である第3指令値D3に対して、バイアス値Dbiasが加算されることにより、ボイラ入力指令値BIDが生成される。バイアス値Dbiasは、スイッチSW6によって切替可能であり、AFC対応モードでは関数演算器158によって求められる正符号の値が選択され、他の動作モードでは「0%」が選択される。
Further, in the
ここで図6は図5の関数演算器158によって求められるバイアス値Dbiasの一例である。図6の例では、バイアス値Dbiasはボイラ入力指令値生成部142に入力される負荷指令値L(第2指令値D2)が所定値以下の範囲において、負荷指令値Lに依存することなく略一定に設定される。当該値は例えば、AFC信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。これにより、AFC対応モードでは、負荷指令値Lが変化した場合においても一定のバイパス値が変化しないため、広い負荷範囲においてタービンバイパス弁16の調整代を確保できる。すなわちAFC対応モードにおいてAFC信号が負である場合においても、正符号を有する一定値であるバイアス値Dbiasを加算してボイラ入力指令値BIDを生成することで、AFC信号の正負に関わらず負荷指令値Lより大きなボイラ出力を確保し、AFC信号に対応したタービンバイパス弁16の開度制御により追従性を向上できる。
Here, FIG. 6 is an example of the bias value Dbias obtained by the
尚、バイアス値Dbiasは、負荷指令値Lが所定値より大きい範囲においては、負荷指令値Lの上限値(100%)に近づくに従って減少するように設定される。図6に示す例では、負荷指令値Lが95%~上限値(100%)の範囲において、負荷指令値Lが増加するに従ってバイアス値Diasは単調減少するように設定される。 The bias value Dbias is set so as to decrease as the load command value L approaches the upper limit value (100%) of the load command value L in the range where the load command value L is larger than a predetermined value. In the example shown in FIG. 6, in the range of the load command value L from 95% to the upper limit value (100%), the bias value Dias is set to monotonically decrease as the load command value L increases.
このように算出されたボイラ入力指令値BIDは、ボイラ制御部160(図2を参照)に入力される。ボイラ制御部160は、当該ボイラ入力指令値BIDに基づいてボイラ2の制御が行われる。
The boiler input command value BID calculated in this way is input to the boiler control unit 160 (see FIG. 2). The
続いて図7は図2の主蒸気弁開度指令値生成部162の制御ロジック図である。主蒸気弁開度指令値生成部162では、AFC信号が関数演算器164で第4指令値D4に変換される。スイッチSW7は、AFC対応モードにおいて第4指令値D4を選択することで変化率制限器166に入力し、その結果を加算器168において前述の第1指令値D1(図5を参照)に加算することにより第5指令値D5を求める。このように第1指令値D1に変化率制限器166からの出力信号を加算することで、タービンバイパス弁16の動作時の主蒸気圧力の変動幅を軽減でき、且つ、AFC信号に対する発電機出力の応答性の改善が見込める。第5指令値D5は、減算器170において蒸気タービン4に連結された発電機(不図示)の出力検出値Pとの偏差ΔPが算出され、PI制御器172において偏差ΔPに対応する主蒸気弁開度指令値Jdが生成される。
尚、他の動作モードではスイッチSW7はデフォルト値である「0%」を選択し、第5指令値D5は、第1指令値D1自体となる。
Subsequently, FIG. 7 is a control logic diagram of the main steam valve opening command
In other operation modes, the switch SW7 selects the default value "0%", and the fifth command value D5 becomes the first command value D1 itself.
このように主蒸気弁開度指令値生成部162で生成された主蒸気弁開度指令値Jdは、主蒸気弁制御部174に与えられる。主蒸気弁制御部174は、主蒸気弁開度指令値Jdに基づいて主蒸気弁8の開度制御を実施する。これにより主蒸気弁8の開度は、AFC信号を考慮した主蒸気弁開度指令値Jdに基づいて、同じくAFC信号を考慮したタービンバイパス弁16の開度とともに協調制御され、AFC信号に対する追従性を向上することができる。
The main steam valve opening command value Jd generated by the main steam valve opening command
続いて上記構成を有する制御装置100による火力発電プラント1の制御内容について説明する。図8は図2の制御装置100における各種信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図8では、制御装置100が通常モードで火力発電プラント1を制御している初期状態において、時刻t0以降、AFC信号を受信することにより、AFC対応モードに移行した場合について、(a)AFC信号、(b)負荷指令値L、(c)第5指令値D5、(d)第2指令値D2、(e)第3指令値D3、(f)ボイラ入力指令値BID、(g)主蒸気弁開度指令値Jd、(h)タービンバイパス弁開度指令値Stb、(i)発電機出力P、(j)主蒸気圧力偏差ΔPs(=主蒸気圧力の検出値Ps-目標主蒸気圧力Pst)の時間変化がそれぞれ示されている。
Subsequently, the control contents of the
(a)AFC信号は一般的には基準値(0%)を中心とする複雑な波形を有するが、本実施形態では説明をわかりやすくするために、時間の経過に従って段階的に変動するAFC信号が例示されている(具体的には、(a)AFC信号は時刻t0~t1において「+3%」、時刻t1~t2において「+5%」、時刻t2~t3において「+1%」とステップ的に変動する)。また(a)AFC信号に対する応答性をわかりやすく説明するために、制御装置100が中央給電指令等所から受信する(b)負荷指令値Lは、一定(50%)であるとした。
(A) The AFC signal generally has a complicated waveform centered on a reference value (0%), but in the present embodiment, in order to make the explanation easy to understand, the AFC signal changes stepwise with the passage of time. (Specifically, (a) the AFC signal is "+ 3%" at times t0 to t1, "+ 5%" at times t1 to t2, and "+ 1%" at times t2 to t3. fluctuate). Further, in order to explain (a) the responsiveness to the AFC signal in an easy-to-understand manner, (b) the load command value L received by the
(c)第5指令値D5は、AFC対応モードではスイッチSW7において関数演算器164側が選択されることにより、AFC信号に基づく第4指令値D4が変化率制限器166に入力されることによる算出値に対して、加算器168において第1指令値D1が加算されることによって求められる。これにより第5指令値D5は、一定(50%)である(b)負荷指令値Lに対して、時間とともに変化する(a)AFC信号が加算された波形を有する。
(C) The fifth command value D5 is calculated by inputting the fourth command value D4 based on the AFC signal to the rate of
(d)第2指令値D2は、変化率制限器144によって変化率が制限された(b)負荷指令値Lに対して、加算器146において周波数制御信号Dfが加算されたものである。本実施形態では、周波数制御信号Dfはゼロとして、(b)負荷指令値Lと同様に一定値(50%)を有する第2指令値D2が示されている。
(D) The second command value D2 is obtained by adding the frequency control signal Df in the
(e)第3指令値D3は、(d)第2指令値D2に対して、加算器148において主蒸気圧力制御信号Dsが加算されたものであり、一定値(50%)を有する(d)第2指令値D2に対して、時間的に変動する主蒸気圧力制御信号Dsが加算されることにより、第2指令値D2を中心として変動する振る舞いを示している。
(E) The third command value D3 is obtained by adding the main steam pressure control signal Ds in the
(f)ボイラ入力指令値BIDは、(e)第3指令値D3に対して、加算器156においてバイアス値Dbiasが加算されたものである。AFC対応モードではバイアス値Dbiasとして、関数演算器158で設定された一定値(5%)が加算される。尚、AFCモードが設定されたタイミング(AFC信号が入力される時刻t0より前)でボイラ入力指令値BIDに一定値が加算される。ボイラ負荷が一定値まで増加完了した後に、AFC信号が入力される。これにより、(f)ボイラ入力指令値BIDは、第2指令値D2(50%)に対してバイアス値Dbias(5%)が加算された値を中心として変動する振る舞いを示している。ここで、AFCモードの設定は、オペレータが判断して設定する他に、予め時刻を定めて自動で設定してもよい。
(F) The boiler input command value BID is obtained by adding the bias value Dbias in the
(g)主蒸気弁開度指令値Jdは、PI制御器172において(c)第5指令値D5と(i)発電機出力Pとの偏差ΔPに基づいて算出され、ボイラ入力指令値BIDに対応する波形について第1指令値D1の傾向が反映された時間的変化が示されている。
(G) The main steam valve opening command value Jd is calculated in the
(h)タービンバイパス弁開度指令値Stbは、AFC信号が入力される時刻t0以降において、(a)AFC信号に基づくバイアス開度Stb3biasが、一定のベース開度Stb3baseに加算されて求められることから、(a)AFC信号に対応する段階的な時間変化を示している。 (H) The turbine bypass valve opening command value Stb is obtained by adding (a) the bias opening Stb3bias based on the AFC signal to a constant base opening Stb3base after the time t0 when the AFC signal is input. Therefore, (a) a stepwise time change corresponding to the AFC signal is shown.
(i)発電機出力Pは、時間的に変動しながらも、(a)AFC信号に対応する増減傾向を示している。これは、AFC信号に対応するように火力発電プラント1の発電制御が行われており、AFC信号に対する良好な追従性が得られていることを示している。
(I) The generator output P shows an increasing / decreasing tendency corresponding to (a) AFC signal while fluctuating with time. This indicates that the power generation control of the
(j)主蒸気圧力偏差ΔPsは、前述したように主蒸気ライン6における蒸気圧力Psと目標主蒸気圧力Pstとの差圧であり、高圧側タービン4Aの負荷に対応して時間的に変動している。主蒸気圧力偏差ΔPsは時間的に変動しながら、AFC信号に対応して増減する。
(J) The main steam pressure deviation ΔPs is the differential pressure between the steam pressure Ps and the target main steam pressure Pst in the
図9は負荷指令値Lにおける、プラントの負荷調整代示すグラフである。図9ではバイアス値Dbiasの効果をわかりやすく比較するために、比較例として、バイアス値Dbiasを0%に固定した場合におけるボイラ入力指令値BIDの負荷調整代が破線で示されている。この比較例によれば、バイアス値Dbiasを0%にしたボイラ入力指令値BIDは、図5を参照して前述したように負荷指令値Lに応じた調整代しか持たないため、負荷指令値Lが低くなるに従って負荷調整代が減少している。それに対して、本実施形態では、バイアス値Dbiasとして正符号を有する一定値が加算されてボイラ入力指令値BIDが求められるため、図9に実線で示すように、タービンバイパス弁16を併用することにより負荷指令値Lの大きさに関わらず、低負荷側に至るまで一定の負荷調整代が得られる。
FIG. 9 is a graph showing the load adjustment allowance of the plant at the load command value L. In FIG. 9, in order to compare the effects of the bias value Dbias in an easy-to-understand manner, as a comparative example, the load adjustment allowance of the boiler input command value BID when the bias value Dbias is fixed to 0% is shown by a broken line. According to this comparative example, the boiler input command value BID with the bias value Dbias set to 0% has only the adjustment allowance according to the load command value L as described above with reference to FIG. 5, and therefore the load command value L. The load adjustment allowance decreases as the value decreases. On the other hand, in the present embodiment, a constant value having a positive sign is added as the bias value Dbias to obtain the boiler input command value BID. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 9, the
上記の比較例ではタービンバイパス弁16の開閉を行わず、ボイラ入力指令値BIDの増減で負荷調整を行っている。図9に破線で示すように、低負荷帯における負荷調整代が高負荷帯に比べて狭くなってしまう。それに対して本実施形態では、ボイラ入力指令値BIDにバイアス値Dbiasを加算して固定した上で、タービンバイパス弁16の開閉を行うことにより、低負荷帯に至るまで負荷調整代を高負荷帯と同等に維持することができる。すなわち比較例に比べると、低負荷帯における負荷調整代を拡大することができる。これは、ボイラ入力指令値BIDはバイアス値Dbiasを加算する分だけ大きくなり、予め蒸発量を増加しその蒸発量を負荷調整代のバッファとして使用することで成立する。つまり「負荷調整代優先」の運転制御といえる。このような制御により、ボイラ2が100%負荷よりも低い負荷帯での運転となる場合であっても、再生可能エネルギーの増大等に伴う負荷調整力の確保という課題に対応することができる。
In the above comparative example, the
続いて他の実施形態に係る火力発電プラント1´を制御対象とする制御装置100´について説明する。図10は他の実施形態に係る火力発電プラント1´の全体構成図である。本実施形態では、図1に示す実施形態のバイパスライン14に相当する第1バイパスライン14に加えて、第2バイパスライン15を備える。第1バイパスライン14は主蒸気ライン6の上流側と下流側とを連通しており、第1バイパスライン14には第1タービンバイパス弁16が設けられている。第1タービンバイパス弁16の開度は制御装置100´によって制御可能であり、その開度に応じて、主蒸気ライン6を流れる蒸気の一部を、第1バイパスライン14を介して高圧側タービン4Aをバイパスして蒸気ライン10に供給できる。
Subsequently, the control device 100'that targets the thermal power plant 1'according to another embodiment will be described. FIG. 10 is an overall configuration diagram of a
また蒸気ライン10のうち低圧側タービン4Bの上流側と復水器12との間には、第2バイパスライン15が設けられる。第2バイパスライン15には第2タービンバイパス弁17が設けられている。第2タービンバイパス弁17の開度は制御装置100によって制御可能であり、その開度に応じて、蒸気ライン10を流れる蒸気の一部を、第2バイパスライン15を介して低圧側タービン4Bをバイパスして復水器12に供給できる。
Further, a
制御装置100´は、前述の実施形態に係る制御装置100と共通の構成(図2を参照)を有する。制御装置100´のうちタービンバイパス弁開度指令値生成部110は、第1タービンバイパス弁16に対応するタービンバイパス弁開度指令値Stbを作成する。
第2タービンバイパス弁17の開度は、火力発電プラント1´の起動時や通常運転時において、再熱蒸気圧力(低圧側タービン4Bの入口圧力)を規定値に調整するために適宜制御される。尚、第2タービンバイパス弁17の開度目標値は、典型的には、火力発電プラント1´の起動時と通常運転時とにおいて異なり、それぞれ適宜設定される。
The control device 100'has a common configuration (see FIG. 2) with the
The opening degree of the second
図11は図10の制御装置100´が備えるタービンバイパス弁開度指令値生成部110´の制御ロジック図の一部である。タービンバイパス弁開度指令値生成部110´は、図3と基本的に共通の制御ロジックを有しているが、図11では、タービンバイパス弁開度指令値生成部110´のうちバイアス開度算出部134´とバイアス開度補正部200のみが示されている(尚、タービンバイパス弁開度指令値生成部110´の他の構成は、図3に示すタービンバイパス弁開度指令値生成部110と同様であるため図11では省略している)。
FIG. 11 is a part of a control logic diagram of the turbine bypass valve opening command
バイアス開度補正部200は、高圧側タービン4Aの負荷に基づいてバイアス開度Stb3biasを補正する。本実施形態では、バイアス開度補正部200は、高圧側タービン4Aの負荷を評価するためのパラメータとして、主蒸気ライン6における主蒸気圧力Psと、蒸気ライン10の蒸気圧力Pseとの差圧ΔP´を減算器202で求め、当該差圧ΔP´を関数演算器204に入力することで、バイアス開度Stb3biasを補正するためのゲインGを算出する。
The bias opening
図12は図11の関数演算器204における差圧ΔP´とゲインGとの関係を示すグラフである。この例では、高圧側タービン4Aの負荷を評価するための差圧ΔP´が増加するに従って、ゲインGが単調減少するように規定されている。このように算出されたゲインGは、補正部206において、AFC信号に基づく関数演算器146の出力に乗算されることでバイアス開度Stb3biasの補正に用いられる。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the differential pressure ΔP'and the gain G in the
第3開度指令値Stb3に対するバイアス値Stb3biasの影響は低負荷側ほど小さくなるが、本実施形態では、このように第3開度指令値Stb3に含まれるバイアス開度Stb3biasに対して、高圧側タービン4Aの負荷が小さくなるに従って大きくなるゲインGを設定する。これにより、低負荷側においても第3開度指令値Stb3におけるバイアス値Stb3biasの効果を有効に得ることができ、広い負荷範囲において良好なAFC信号に対する追従性を得ることができる。
The influence of the bias value Stb3bias on the third opening command value Stb3 becomes smaller on the lower load side, but in the present embodiment, the high voltage side with respect to the bias opening Stb3bias included in the third opening command value Stb3. A gain G that increases as the load of the
以上説明したように上記実施形態によれば、AFC信号に対して良好な追従性で発電周波数を維持可能な制御装置および制御方法を提供できる。 As described above, according to the above embodiment, it is possible to provide a control device and a control method capable of maintaining the power generation frequency with good followability to the AFC signal.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments are grasped as follows, for example.
(1)一態様に係る制御装置は、
ボイラ(例えば上記実施形態のボイラ2)と、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービン(例えば上記実施形態の蒸気タービン4)と、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁16)と、を備える火力プラント(例えば上記実施形態の火力発電プラント1、1´)の制御装置(例えば上記実施形態の制御装置100、100´)であって、
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値Stb)を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値生成部110)と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁制御部140)と、
前記AFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値(例えば上記実施形態の負荷指令値L)に基づくベース入力値(例えば上記実施形態の第2指令値D2)に対して正符号のバイアス値(例えば上記実施形態のバイアス値Dbias)を加算することによりボイラ入力指令値(例えば上記実施形態のボイラ入力指令値BID)を生成するためのボイラ入力指令値生成部(例えば上記実施形態のボイラ入力指令値生成部142)と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部(例えば上記実施形態のボイラ制御部160)と、
を備える。
(1) The control device according to one aspect is
A boiler (for example, the
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, the turbine bypass valve opening for generating the turbine bypass valve opening command value (for example, the turbine bypass valve opening command value Stb of the above embodiment) of the turbine bypass valve based on the AFC signal. Degree command value generation unit (for example, turbine bypass valve opening command
A turbine bypass valve control unit (for example, the turbine bypass
In the AFC compatible mode, a bias value (for example, a positive sign bias value) with respect to a base input value (for example, the second command value D2 of the above embodiment) based on a load command value (for example, the load command value L of the above embodiment) for the thermal power plant. For example, a boiler input command value generation unit for generating a boiler input command value (for example, the boiler input command value BID of the above embodiment) by adding the bias value Dbias of the above embodiment (for example, the boiler input command of the above embodiment). Value generator 142) and
A boiler control unit for controlling the boiler based on the boiler input command value (for example, the
To prepare for.
上記(1)の態様によれば、AFC対応モードにおいて、タービンバイパス弁の開度がAFC信号に基づいて生成された開度指令値に基づいて制御されることで、AFC信号に対して良好な追従性が得られる。一方で、ボイラ入力指令値は、負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算して生成される。これにより、タービンバイパス弁がAFC信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、AFC信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる。 According to the aspect (1) above, in the AFC compatible mode, the opening degree of the turbine bypass valve is controlled based on the opening degree command value generated based on the AFC signal, which is good for the AFC signal. Followability can be obtained. On the other hand, the boiler input command value is generated by adding a plus sign bias value to the base input value based on the load command value. Thereby, when the turbine bypass valve is controlled by the opening command value based on the AFC signal, the opening adjustment allowance of the turbine bypass valve can be secured regardless of the positive / negative sign of the AFC signal.
(2)他の態様では、上記(1)の態様において、
前記バイアス値は、前記負荷指令値が所定値以下の範囲において、前記負荷指令値に関わらず一定である。
(2) In another aspect, in the above aspect (1),
The bias value is constant regardless of the load command value in the range where the load command value is equal to or less than a predetermined value.
上記(2)の態様によれば、ボイラ入力指令値を生成する際にベース入力値に対して加算されるバイアス値が、負荷指令値に関わらず一定に設定される。これにより、負荷指令値が変化した場合においてもバイパス値が変化しないため、広い負荷範囲においてタービンバイパス弁の調整代を確保できる。 According to the aspect (2) above, the bias value added to the base input value when generating the boiler input command value is set to be constant regardless of the load command value. As a result, the bypass value does not change even when the load command value changes, so that the adjustment allowance for the turbine bypass valve can be secured in a wide load range.
(3)他の態様では、上記(2)の態様において、
前記バイアス値は、前記AFC信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。
(3) In another aspect, in the above aspect (2),
The bias value is set corresponding to the maximum reduction value with respect to the reference value of the AFC signal.
上記(3)の態様によれば、負荷指令値に関わらず一定なバイアス値が、AFC信号の基準値に対する最大減少値に対応して設定される。これにより、時々刻々変化するAFC信号に対して、常にタービンバイパス弁の調整代を確保することができ、AFC信号に対する良好な追従性が得られる。 According to the aspect (3) above, a constant bias value is set corresponding to the maximum decrease value with respect to the reference value of the AFC signal regardless of the load command value. As a result, it is possible to always secure the adjustment allowance of the turbine bypass valve for the AFC signal that changes from moment to moment, and good followability to the AFC signal can be obtained.
(4)他の態様では、上記(1)から(3)のいずれか一態様において、
前記開度指令値生成部は、前記AFC対応モードへの移行時における前記タービンバイアス弁のベース開度(例えば上記実施形態のベース開度Stb3base)に、前記AFC信号に基づくバイアス開度(例えば上記実施形態のバイアス開度Stb3bias)を加算することにより、前記開度指令値を生成するように構成される。
(4) In another aspect, in any one of the above (1) to (3),
The opening command value generation unit sets the base opening of the turbine bias valve (for example, the base opening Stb3base of the above embodiment) at the time of transition to the AFC compatible mode to the bias opening based on the AFC signal (for example, the above). The bias opening degree Stb3bias) of the embodiment is added to generate the opening degree command value.
上記(4)の態様によれば、タービンバイアス弁の開度制御値は、ベース開度に対してバイアス開度が加算されることで生成される。ベース開度は、火力プラントが通常モードからAFC信号対応モードに移行した際のタービンバイアス弁の開度が保持されたものであり、これに時々刻々変化するAFC信号に基づくバイアス値が加算されて生成される。このような開度制御値に基づいてタービンバイパス弁の開度制御を行うことで、AFC信号に対する良好な追従性が得られる。 According to the aspect (4) above, the opening degree control value of the turbine bias valve is generated by adding the bias opening degree to the base opening degree. The base opening is the opening of the turbine bias valve when the thermal power plant shifts from the normal mode to the AFC signal compatible mode, and the bias value based on the AFC signal that changes from moment to moment is added to this. Generated. By controlling the opening degree of the turbine bypass valve based on such an opening degree control value, good followability to the AFC signal can be obtained.
(5)他の態様では、上記(4)の態様において、
前記ベース開度は、全開状態と全閉状態との間の中間開度である。
(5) In another aspect, in the above aspect (4),
The base opening degree is an intermediate opening degree between the fully open state and the fully closed state.
上記(5)の態様によれば、AFC対応モードでは、タービンバイパス弁の開度制御の基準となるベース開度が、中間開度に設定される。これにより、AFC信号に基づいてタービンバイパス弁の開度を変化させた際に、AFC信号の符号に関わらずタービンバイパス弁の調整代が確保され、AFC信号に対する良好な追従性を得ることができる。 According to the aspect (5) above, in the AFC compatible mode, the base opening degree, which is the reference for the opening degree control of the turbine bypass valve, is set to the intermediate opening degree. As a result, when the opening degree of the turbine bypass valve is changed based on the AFC signal, the adjustment allowance of the turbine bypass valve is secured regardless of the sign of the AFC signal, and good followability to the AFC signal can be obtained. ..
(6)他の態様では、上記(1)から(5)のいずれか一態様において、
前記火力プラントは、前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される主蒸気量を調整するための主蒸気弁(例えば上記実施形態の主蒸気弁8)を更に備え、
前記制御装置は、
前記AFC信号に基づいて蒸気弁開度指令値(例えば上記実施形態の主蒸気弁開度指令値Jd)を生成するための蒸気弁開度指令値生成部(例えば上記実施形態の主蒸気弁開度指令値生成部162)と、
前記蒸気弁開度指令値に基づいて前記主蒸気弁を制御するための主蒸気弁制御部(例えば上記実施形態の主蒸気弁制御部174)と、
を更に備える。
(6) In another aspect, in any one of the above (1) to (5),
The thermal power plant further includes a main steam valve (for example, the
The control device is
A steam valve opening command value generator (for example, the main steam valve opening of the above embodiment) for generating a steam valve opening command value (for example, the main steam valve opening command value Jd of the above embodiment) based on the AFC signal. Degree command value generation unit 162) and
A main steam valve control unit for controlling the main steam valve based on the steam valve opening command value (for example, the main steam
Further prepare.
上記(6)の態様によれば、主蒸気弁の開度は、AFC信号に基づいて生成される主蒸気弁開度指令値に基づいて制御される。これにより、主蒸気弁は、同様にAFC信号に基づいて開度制御されるタービンバイパス弁とともに協調して動作することで、AFC信号に対する追従性を向上することができる。 According to the aspect (6) above, the opening degree of the main steam valve is controlled based on the main steam valve opening command value generated based on the AFC signal. As a result, the main steam valve operates in cooperation with the turbine bypass valve whose opening degree is similarly controlled based on the AFC signal, so that the followability to the AFC signal can be improved.
(7)他の態様では、上記(1)から(6)のいずれか一態様において、
前記蒸気タービンの負荷に基づいて前記バイアス開度を補正するためのバイアス開度補正部(例えば上記実施形態のバイアス開度補正部200)を更に備える。
(7) In another aspect, in any one of the above (1) to (6),
Further, a bias opening degree correction unit (for example, the bias opening
上記(7)の態様によれば、バイアス開度を蒸気タービンの負荷に基づいて補正することで、蒸気タービンの広い負荷範囲においてバイアス開度によるAFC信号に対する追従性の改善を行うことができる。 According to the aspect (7) above, by correcting the bias opening degree based on the load of the steam turbine, it is possible to improve the followability to the AFC signal due to the bias opening degree in a wide load range of the steam turbine.
(8)他の態様では、上記(7)の態様において、
前記バイアス開度補正部は、前記負荷が小さくなるに従って補正量が大きくなるように前記バイアス開度を補正する。
(8) In another aspect, in the above aspect (7),
The bias opening correction unit corrects the bias opening degree so that the correction amount increases as the load decreases.
上記(8)の態様によれば、バイアス開度の補正量は蒸気タービンの負荷が小さくなるに従って大きくなるように設定される。これにより、バイアス開度による効果が相対的に小さくなりやすい低負荷側においても、バイアス開度によるAFC信号に対する追従性の改善を効果的に行うことができる。 According to the aspect (8) above, the correction amount of the bias opening degree is set so as to increase as the load of the steam turbine decreases. As a result, it is possible to effectively improve the followability of the AFC signal due to the bias opening even on the low load side where the effect of the bias opening tends to be relatively small.
(9)他の態様では、上記(7)または(8)の態様において、
前記バイアス開度補正部は、前記蒸気タービンの供給蒸気圧(例えば上記実施形態の主蒸気圧力Ps)と排気蒸気圧(例えば上記実施形態のタービン排気圧力Pse)との差圧(例えば上記実施形態の差圧ΔP´)に基づいて前記負荷を求める。
(9) In another aspect, in the above aspect (7) or (8),
The bias opening correction unit is a differential pressure (for example, the above-described embodiment) between the supply steam pressure of the steam turbine (for example, the main steam pressure Ps of the above-described embodiment) and the exhaust steam pressure (for example, the turbine exhaust pressure Pse of the above-mentioned embodiment). The load is obtained based on the differential pressure ΔP ′).
上記(9)の態様によれば、蒸気タービンに供給される蒸気圧と、蒸気タービンから排出される蒸気圧との差圧によって、新たなセンサ等を追加することなく、蒸気タービンの負荷を適切に評価できる。 According to the above aspect (9), the load of the steam turbine is appropriately applied by the difference pressure between the vapor pressure supplied to the steam turbine and the vapor pressure discharged from the steam turbine without adding a new sensor or the like. Can be evaluated.
(10)他の態様では、上記(1)から(9)のいずれか一態様において、
前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスラインに設けられる。
(10) In another aspect, in any one of the above (1) to (9),
The turbine bypass valve is provided in a bypass line that communicates the upstream side and the downstream side of the steam turbine.
上記(10)の態様によれば、蒸気タービンの上流側と下流側とを連通するバイパスラインにタービンバイパス弁を設けることで、例えば、火力プラントの起動時に開度調整することで、蒸気タービンの下流側に蒸気を供給し、蒸気タービンの下流側にある各種構成(再熱器など)を好適に保護できる。 According to the above aspect (10), by providing a turbine bypass valve in the bypass line connecting the upstream side and the downstream side of the steam turbine, for example, by adjusting the opening degree at the start of the thermal power plant, the steam turbine By supplying steam to the downstream side, various configurations (reheater, etc.) on the downstream side of the steam turbine can be suitably protected.
(11)他の態様では、上記(1)から(9)のいずれか一態様において、
前記タービンバイパス弁は、前記蒸気タービンの上流側と前記蒸気タービンの下流側に設けられた復水器とを連通するバイパスラインに設けられる。
(11) In another aspect, in any one of the above (1) to (9),
The turbine bypass valve is provided in a bypass line that communicates the upstream side of the steam turbine and the condenser provided on the downstream side of the steam turbine.
上記(11)の態様によれば、よりシンプルな制御によって、タービンバイパス弁がAFC信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、AFC信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる(例えば上記(9)におけるバイアス開度補正部を不要とすることができる)。 According to the aspect (11) above, when the turbine bypass valve is controlled by the opening command value based on the AFC signal by simpler control, the opening degree of the turbine bypass valve is controlled regardless of the positive or negative sign of the AFC signal. The adjustment allowance can be secured (for example, the bias opening correction unit in (9) above can be omitted).
(12)一態様に係る制御方法は、
ボイラ(例えば上記実施形態のボイラ2)と、前記ボイラからの蒸気によって駆動される蒸気タービン(例えば上記実施形態の蒸気タービン4)と、前記蒸気タービンをバイパスする蒸気量を調節するためのタービンバイパス弁(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁16)と、を備える火力プラント(例えば上記実施形態の火力発電プラント1、1´)の制御方法であって、
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値(例えば上記実施形態の負荷指令値L)に基づくベース入力値(例えば上記実施形態の第2指令値D2)に対して正符号のバイアス値(例えば上記実施形態のバイアス値Dbias)を加算することによりボイラ入力指令値(例えば上記実施形態のボイラ入力指令値BID)を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記AFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値(例えば上記実施形態のタービンバイパス弁開度指令値Stb)を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える。
(12) The control method according to one aspect is
A boiler (for example, the
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, a positive sign is given to the base input value (for example, the second command value D2 of the above embodiment) based on the load command value (for example, the load command value L of the above embodiment) for the thermal power plant. A step of generating a boiler input command value (for example, the boiler input command value BID of the above embodiment) by adding a bias value (for example, the bias value Dbias of the above embodiment).
The process of controlling the boiler based on the boiler input command value and
In the AFC compatible mode, a step of generating a turbine bypass valve opening command value (for example, the turbine bypass valve opening command value Stb of the above embodiment) of the turbine bypass valve based on the AFC signal.
A process of controlling the turbine bypass valve based on the turbine bypass valve opening command value, and
To prepare for.
上記(12)の態様によれば、AFC対応モードにおいて、タービンバイパス弁の開度がAFC信号に基づいて生成された開度指令値に基づいて制御されることで、AFC信号に対して良好な追従性が得られる。一方で、ボイラ入力指令値は、負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算して生成される。これにより、タービンバイパス弁がAFC信号に基づく開度指令値によって制御された場合に、AFC信号の正負符号に関わらず、タービンバイパス弁の開度調整代を確保することができる。 According to the aspect (12) above, in the AFC compatible mode, the opening degree of the turbine bypass valve is controlled based on the opening degree command value generated based on the AFC signal, which is good for the AFC signal. Followability can be obtained. On the other hand, the boiler input command value is generated by adding a plus sign bias value to the base input value based on the load command value. Thereby, when the turbine bypass valve is controlled by the opening command value based on the AFC signal, the opening adjustment allowance of the turbine bypass valve can be secured regardless of the positive / negative sign of the AFC signal.
(13)他の態様では、上記(12)の態様において、
前記ボイラが前記ボイラ入力指令値によって制御されることで前記ボイラの負荷が前記負荷指令値より増加した後に、前記タービンバイパス弁が前記開度指令値に基づいて制御される。
(13) In another aspect, in the above aspect (12),
Since the boiler is controlled by the boiler input command value, the load of the boiler is increased from the load command value, and then the turbine bypass valve is controlled based on the opening command value.
上記(13)の態様によれば、ボイラの負荷が前記負荷指令値より増加することにより、タービンバイパス弁の開度調整代が確保された後に、タービンバイパス弁の開度制御が実施される。これにより、AFC信号に基づいてタービンバイパス弁の開度制御を行った際に、AFC信号の正負に関わらずAFC信号に対応した開度調整を行うことができ、AFC信号に対する良好な追従性が得られる。 According to the aspect (13) above, the opening control of the turbine bypass valve is performed after the opening adjustment allowance of the turbine bypass valve is secured by increasing the load of the boiler from the load command value. As a result, when the opening degree of the turbine bypass valve is controlled based on the AFC signal, the opening degree corresponding to the AFC signal can be adjusted regardless of whether the AFC signal is positive or negative, and good followability to the AFC signal can be obtained. can get.
1 火力発電プラント
2 ボイラ
4 蒸気タービン
4A 高圧側タービン
4B 低圧側タービン
6 主蒸気ライン
8 主蒸気弁
10 蒸気ライン
12 復水器
14 バイパスライン(第1バイパスライン)
15 第2バイパスライン
16 タービンバイパス弁(第1タービンバイパス弁)
17 第2タービンバイパス弁
100 制御装置
110 タービンバイパス弁開度指令値生成部
112 第1開度指令値算出部
120 第2開度指令値算出部
130 第3開度指令値算出部
132 ベース開度算出部
134 バイアス開度算出部
140 タービンバイパス弁制御部
142 ボイラ入力指令値生成部
144 ホールド回路
160 ボイラ制御部
162 主蒸気弁開度指令値生成部
174 主蒸気弁制御部
200 バイアス開度補正部
206 補正部
1
15
17 2nd
Claims (13)
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成するためのタービンバイパス弁開度指令値生成部と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御するためのタービンバイパス弁制御部と、
前記AFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成するためのボイラ入力指令値生成部と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御するためのボイラ制御部と、
を備える、制御装置。 A control device for a thermal power plant including a boiler, a steam turbine driven by steam from the boiler, and a turbine bypass valve for adjusting the amount of steam bypassing the steam turbine.
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, a turbine bypass valve opening command value generation unit for generating a turbine bypass valve opening command value of the turbine bypass valve based on the AFC signal, and a turbine bypass valve opening command value generation unit.
A turbine bypass valve control unit for controlling the turbine bypass valve based on the turbine bypass valve opening command value, and a turbine bypass valve control unit.
In the AFC compatible mode, a boiler input command value generator for generating a boiler input command value by adding a plus sign bias value to a base input value based on a load command value for the thermal power plant, and a boiler input command value generator.
A boiler control unit for controlling the boiler based on the boiler input command value, and
A control device.
前記制御装置は、
前記AFC信号に基づいて主蒸気弁開度指令値を生成するための主蒸気弁開度指令値生成部と、
前記主蒸気弁開度指令値に基づいて前記主蒸気弁を制御するための主蒸気弁制御部と、
を更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。 The thermal power plant further comprises a main steam valve for adjusting the amount of main steam supplied from the boiler to the steam turbine.
The control device is
A main steam valve opening command value generation unit for generating a main steam valve opening command value based on the AFC signal, and a main steam valve opening command value generation unit.
A main steam valve control unit for controlling the main steam valve based on the main steam valve opening command value, and
The control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising.
前記火力プラントのAFC対応モードにおいて、前記火力プラントに対する負荷指令値に基づくベース入力値に対して正符号のバイアス値を加算することによりボイラ入力指令値を生成する工程と、
前記ボイラ入力指令値に基づいて前記ボイラを制御する工程と、
前記AFC対応モードにおいて、AFC信号に基づいて前記タービンバイパス弁のタービンバイパス弁開度指令値を生成する工程と、
前記タービンバイパス弁開度指令値に基づいて前記タービンバイパス弁を制御する工程と、
を備える、制御方法。 A method for controlling a thermal power plant including a boiler, a steam turbine driven by steam from the boiler, and a turbine bypass valve for adjusting the amount of steam bypassing the steam turbine.
In the AFC compatible mode of the thermal power plant, a step of generating a boiler input command value by adding a plus sign bias value to a base input value based on a load command value for the thermal power plant.
The process of controlling the boiler based on the boiler input command value and
In the AFC compatible mode, a step of generating a turbine bypass valve opening command value of the turbine bypass valve based on the AFC signal, and a step of generating the turbine bypass valve opening command value.
A process of controlling the turbine bypass valve based on the turbine bypass valve opening command value, and
A control method.
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