JP2504939Y2 - ボイラのレベル制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ボイラ本体のドラムのレベルと、ドラムか
らの蒸気流量と、ボイラ本体への給水流量とによってド
ラムのレベルを一定にするボイラのレベル制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ 火力発電プラントにおいては、ボイラに送られた給水
が加熱されて蒸気を発生し、これが蒸気タービンに供給
されて発電が行われる。そのタービンからの排気が復水
器で復水にされ、給水流量調節弁を介してボイラに再度
給水として送られ、水と蒸気のサイクルが形成されてい
る。

ドラム型ボイラでは、ドラムの水位（レベル）を負荷
にかかわらず一定に保つ必要がある。これは、水位が低
下すると、ボイラ本体内での水の循環が阻害され、ボイ
ラ本体の水管の噴破事故を誘発させる。一方、水位が過
上昇すると、蒸気温度の低下あるいはタービンを損傷さ
せる等の不具合があるからである。

このため、ドラムのレベルは、レベル制御装置によっ
て制御されている。このレベル制御装置は、ドラムのレ
ベルを検出するレベル検出器と、蒸気タービンに供給さ
れる主蒸気流量を検出する蒸気圧力検出器と、ボイラ本
体への給水流量を検出する給水流量検出器とからなり、
それら３つの検出器からの信号を使用する３要素制御方
式と、ドラムのレベル検出器からの検出信号のみを使用
する単要素制御方式とを、ボイラの運転状況に応じて使
いわけ、ドラムのレベルを一定に制御する。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上述のボイラでは、送電系統の事故等で負
荷急減時、蒸気タービンのガバナーが急激に絞られた場
合、ボイラ本体の過昇圧を、安全弁を動作させることな
く防止するために、余剰蒸気を直接復水器に流入させて
いるプラントが多くなって来ている。

このように、負荷急減時、余剰蒸気が直接復水器に流
入されると、蒸気圧力検出器で検出される主蒸気流量を
蒸気タービンの第１段目の圧力から求めるので、蒸気圧
力検出器で検出される主蒸気流量がボイラ本体からの蒸
気流量と異なることになり、ドラムのレベル制御方式を
単要素制御方式に切換えることで対処していが、ボイラ
本体からの蒸気流量が急激に変化するため、一時的にド
ラムのレベルが逆応答し、ドラムのレベル制御が不安定
になる問題があった。

このため、ボイラ本体から復水器へ直接流入させる蒸
気流量をオリフィス流量計で検出することが提案される
が、コストの面、及び急激な上記流量変化のために、そ
の検出値の信頼性が低い等不利な面が多い。

そこで、本考案は上記課題を解決すべくなされたもの
で、低コストでしかも安定したレベル制御を行うことが
可能なボイラのレベル制御装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記目的を達成するために、ボイラ本体のド
ラムから蒸気流路によって蒸気タービンに蒸気を供給
し、タービン排気及び上記蒸気流路から分岐されてバイ
パスさせた余剰蒸気を復水し、その復水を給水流量調節
手段を介して上記ボイラ本体に戻すボイラにおいて、上
記ドラムの水位を検出するためのレベル検出器と、上記
蒸気タービンの主蒸気圧力を検出するための蒸気圧力検
出手段と、上記ボイラ本体への給水流量を検出するため
の給水流量検出手段と、上記バイパス路より上流の蒸気
流旅に設けられ、その供給蒸気圧力を検出する圧力検出
器と、上記バイパス路に設けられたバイパス弁と、上記
蒸気圧力検出手段により検出された主蒸気圧力により主
蒸気流量を演算すると共に、圧力検出器により検出され
た及び上記バイパス弁の開度に基づいて補正蒸気流量を
演算して、上記主蒸気流量に加算し、上記供給流量検出
手段により検出された供給流量と、上記レベル検出器に
より検出した水位とから、ドラム内の水位が一定になる
よう上記給水流量調節弁を制御する制御系とを備えたも
のである。

［作用］ 上記構成によれば、蒸気圧力検出手段と、圧力検出器
と、バイパス弁とを備えたので、負荷急減時に余剰蒸気
がタービンをバイパスしても、その余剰蒸気流量が蒸気
検出器からの主蒸気流量に加算されるために、給水流量
調節弁の制御を的確に行えるので、主蒸気流量と給水流
量とのバランスがとれて、安定したレベル制御が行われ
ることになる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図において、１はドラム２を有するボイラ本体
で、ドラム２からの蒸気が蒸気タービン３に供給される
ように蒸気流路４が接続されている。

蒸気タービン３には、タービン排気を復水器５に供給
する排気流路６が接続されている。また、蒸気流路４に
は、バイパイス弁７が介設されたバイパス流路８が接続
されており、負荷急減時、余剰蒸気が直接復水器５に送
られるようになっている。

復水器５には、給水流路９が接続され、この給水流路
９には、水中の溶存酸素を分離除去する脱気器10、給水
ポンプ11、給水流量検出手段としてのオリフィス流量計
12及び給水流量調節弁13が順次介設されており、給水ポ
ンプ11により復水がボイラ本体１に送られるようになっ
ている。

上記ボイラ本体１のドラム２には、ドラム２の水位
（レベル）を検出する差圧方式のレベル検出器14が設け
られている。また、蒸気タービン３には、蒸気圧力検出
手段15の構成要素である圧力計16が設けられ、この圧力
計16は、タービン３の１段目での蒸気の圧力を検出する
ものである。さらに、蒸気流路４には、蒸気の圧力を検
出する圧力検出器17が設けられている。これら検出器1
4,16,17が制御系18にそれぞれ接続されている。その制
御系18には、上記給水流路９のオリフィス流量計12及び
バイパス流路８のバイパス弁７もそれぞれ接続されてい
る。

制御系18は、ドラム２のレベルと蒸気流量と給水流量
とに応じてドラム２のレベルが一定になるように給水流
路９の給水流量調節弁13を制御するように構成されてい
る。具体的には、第２図に示すように、制御系18は、レ
ベル検出器14の検出値（レベル）を設定値Ａと比較し偏
差を出力する第１引算器19、圧力計16からの検出値に応
じて主蒸気流量に相当する換算量を出力する第１関数発
生器20、オリフィス流量計12からの検出値に応じて給水
流量を出力する第２関数発生器21、第１関数発生器20の
出力と第２関数発生器21の出力とを比較し主蒸気流量と
給水流量の偏差を出力する第２引算器22、第１引算器19
で演算されたレベル偏差信号と第２引算器22で演算され
た給水流量偏差信号とを加算演算しこれを出力する加算
器23、これに接続される演算調節器24及びその調節器24
からの出力が給水流量調節弁13に与えられるように変換
する変換器25から主に構成されている。

また、制御系18には、復水器５へ流入させる余剰蒸気
流量を検出しこれを主蒸気流量に加算するための加算系
26が備えられている。この加算系26は、圧力検出計17か
らの検出値に応じて圧力による補正係数を出力する第３
関数発生器27と、バイパス弁７からの開度信号に応じて
流量に相当する換算量（圧力による補正前の流量）を出
力する第４関数発生器28と、その出力信号に上記第３関
数発生器27からの出力信号を掛け算演算し、補正余剰蒸
気流量を出力する掛算器29と、この出力信号を上記第１
関数発生器20から第２引算器22へ出力される信号に加算
する第２加算器30とから構成されている。

次に本実施例の作用について説明する。

ボイラ本体１に送られた給水は、可逆等圧加熱されて
蒸気になり、この蒸気が蒸気タービン３に供給され、そ
こで可逆断熱膨張してタービンを廻し、タービン発電機
3aにて電気エネルギーが発生される。そのタービン３か
らの排気は、復水器５に流入して可逆等圧冷却されて復
水となる。この復水が給水ポンプ11により脱気器10を介
してから給水としてボイラ本体１に送られる。

この運転中、給水流量が制御系18により制御されて、
ボイラ本体１のドラム２の水位（レベル）が一定に保た
れる。

その制御系18による制御を第２図に基づいて説明す
る。

まず、レベル検出器14からの検出レベルが第１引算器
19で設定値Ａ（一定値）と比較され、この偏差分のレベ
ル偏差信号が加算器23に出力される。一方、主蒸気流量
と給水流量が第２引算器22で比較され、この偏差分の給
水流量偏差信号が加算器23に出力される。

加算器23では、レベル偏差信号と給水流量偏差信号が
加算演算される。すなわち、レベルを一定にするための
制御信号と、先行的に給水流量を主蒸気流量に合わせよ
うとする制御信号とが加算演算されて、レベルを一定に
するための最適な給水流量調節信号が得られる。この信
号が演算調節器24及び変換器25を介して給水流量調節弁
制御信号となり、給水流量調節弁13に出力され、この信
号に基づいて給水流量調節弁13の開度が制御される。そ
の結果、蒸気流量と給水流量のバランスがとれてドラム
２のレベルが一定に保たれることになる。

このとき、通常の場合は、ドラム２からの蒸気が全て
蒸気タービン３に供給されるために、圧力計16からの検
出値に応じて主蒸気流量に相当する換算量を出力する第
１関数発生器20からの主蒸気流量信号が第２加算器30を
通過してそのそまま第２引算器22に出力される。

一方、送電系統の事故等で負荷急減時、蒸気タービン
３のガバナーが急激に絞られるために、ボイラ本体１の
過昇圧を防止すべくバイパス弁７が開かれて余剰蒸気が
復水器５に直接流入する。すると、第１関数発生器20か
らの主蒸気流量信号と余剰蒸気流量信号とが第２加算器
30で加算演算され、この出力信号が第２引算器22に出力
される。すなわち、第３関数発生器27を介した圧力検出
計17からの検出値と第４関数発生器28を介したバイパス
弁７からの検出値とが掛算器29で掛け算演算されて補正
余剰蒸気流量が得られ、これが第２加算器30に出力され
て、余剰蒸気流量が主蒸気流量に加算される。その余剰
蒸気流量は、圧力検出器17で検出された蒸気の圧力とバ
イパス弁７の開度によって求められるので、オリフィス
流量計が不要である上に信頼性が高い。

このため、給水流量調節弁13の開度制御を的確に行え
ることになり、負荷急減時でも、蒸気流量と給水流量と
のバランスがとれて安定したレベル制御が行える。

また、ボイラ本体１からの蒸気の圧力を検出するのに
ボイラの自動制御（例えば、圧力、温度を一定にする制
御）に用いられている圧力検出器の検出値を採用できる
ので、既存の検出器により余剰蒸気流量を求めることが
でき、コストが高くなることなく安定したレベル制御を
行なえる。

なお、本実施例ではレベル偏差信号に主蒸気流量信号
と給水流量信号の偏差を加算する場合について説明した
が、レベル偏差信号と主蒸気流量信号とを加算演算して
から、この信号と給水流量信号とを比較するようにして
給水流量調節弁の制御を行うようにしてもよい。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば、負荷急減時に余剰蒸気
が蒸気タービンをバイパスしても正確な蒸気流量を把握
でき、ドラムの水位を安定して制御することができる。
また、本考案の装置は高価な蒸気流量計を用いないた
め、制御装置製造コストを安価に押さえることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す系統図、第２図は本考
案の制御系を示す構成図である。 図中、１はボイラ本体、２はドラム、３は蒸気タービ
ン、７はバイパス弁、12は給水流量検出手段、13は給水
流量調節弁、14はレベル検出器、15は蒸気検出手段、17
は圧力検出器、18は制御系、26は制御系である。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラ本体のドラムから蒸気流路によって
   蒸気タービンに蒸気を供給し、タービン排気と上記蒸気
   流路から分岐されたバイパス路により上記蒸気タービン
   から迂回させた余剰蒸気とを復水し、その復水を給水流
   量調節手段を介して上記ボイラ本体に戻すボイラにおい
   て、上記ドラムの水位を検出するためのレベル検出器
   と、上記蒸気タービンの主蒸気圧力を検出するための蒸
   気圧力検出手段と、上記ボイラ本体への給水流量を検出
   するための給水流量検出手段と、上記バイパス路よりも
   上流の蒸気流路に設けられ、その供給蒸気圧力を検出す
   る圧力検出器と、上記バイパス路に設けられたバイパス
   弁と、上記蒸気圧力検出手段により検出された主蒸気圧
   力値により主蒸気流量を演算すると共に、圧力検出器に
   より検出された供給蒸気圧力値及び上記バイパス弁の開
   度に基づいて補正蒸気流量を演算して上記主蒸気流量に
   加算し、この加算値と上記供給流量検出手段により検出
   された供給流量とを比較して、上記レベル検出器により
   検出した水位が一定になるように上記給水流量調節手段
   を制御する制御系とを備えたことを特徴とするボイラの
   レベル制御装置。