JP2521670B2 - ボイラ蒸気温度制御装置 - Google Patents
ボイラ蒸気温度制御装置Info
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- JP2521670B2 JP2521670B2 JP61207764A JP20776486A JP2521670B2 JP 2521670 B2 JP2521670 B2 JP 2521670B2 JP 61207764 A JP61207764 A JP 61207764A JP 20776486 A JP20776486 A JP 20776486A JP 2521670 B2 JP2521670 B2 JP 2521670B2
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ボイラより発生する蒸気の温度を一定に保
つためのボイラ蒸気温度制御装置に関する。
つためのボイラ蒸気温度制御装置に関する。
（従来の技術） 火力発電プラント等においては、蒸気過熱器の材質、
タービンの熱効率や熱応力などの面から、ボイラから発
生する蒸気の温度をできるだけ一定に保つことが要求さ
れる。この蒸気温度を一定に保つには、通常、蒸気過熱
器出口や蒸気再熱器出口の蒸気温度を検出し、その目標
値との偏差をPID調節計に入力してPID制御演算を行な
い、その出力によって蒸気過熱器あるいは蒸気再熱器の
蒸気通路の入口に設けられた減温器での水の噴射量を調
整するためのスプレー弁、あるいは、燃焼ガスの通過す
る配管を２つに分岐し、それぞれに配置した蒸気過熱器
と蒸気再熱器へ送る燃焼ガス流量の配分を調整するため
のガスダンパ、を操作するフィードバック制御が行なわ
れる。
タービンの熱効率や熱応力などの面から、ボイラから発
生する蒸気の温度をできるだけ一定に保つことが要求さ
れる。この蒸気温度を一定に保つには、通常、蒸気過熱
器出口や蒸気再熱器出口の蒸気温度を検出し、その目標
値との偏差をPID調節計に入力してPID制御演算を行な
い、その出力によって蒸気過熱器あるいは蒸気再熱器の
蒸気通路の入口に設けられた減温器での水の噴射量を調
整するためのスプレー弁、あるいは、燃焼ガスの通過す
る配管を２つに分岐し、それぞれに配置した蒸気過熱器
と蒸気再熱器へ送る燃焼ガス流量の配分を調整するため
のガスダンパ、を操作するフィードバック制御が行なわ
れる。
ところが、従来のフィードバック制御方式では、蒸気
温度の変化を検出した後に修正動作を行なうため、追従
性が悪く、蒸気温度が緩やかで小幅に変動する場合はよ
いが、急激で大幅に変動するときには、蒸気温度を所定
の温度範囲内に制御することができない問題があった。
温度の変化を検出した後に修正動作を行なうため、追従
性が悪く、蒸気温度が緩やかで小幅に変動する場合はよ
いが、急激で大幅に変動するときには、蒸気温度を所定
の温度範囲内に制御することができない問題があった。
そこで、蒸気温度の急激な変動に対して、蒸気流量あ
るいは燃焼流量によるフィードフォワード制御を付加す
る方法が考えられ、蒸気流量の変動により蒸気温度が変
わる場合には、蒸気流量に基づくフィードフォワード制
御信号をPID調節計の出力に加算し、また、燃料流量の
変動により蒸気温度が変わる場合には燃料流量に基づく
フィードフォワード制御信号をPID調節計の出力に加算
して、スプレー弁あるいはガスダンパ等を操作し蒸気温
度を一定とする制御が行なわれていた。
るいは燃焼流量によるフィードフォワード制御を付加す
る方法が考えられ、蒸気流量の変動により蒸気温度が変
わる場合には、蒸気流量に基づくフィードフォワード制
御信号をPID調節計の出力に加算し、また、燃料流量の
変動により蒸気温度が変わる場合には燃料流量に基づく
フィードフォワード制御信号をPID調節計の出力に加算
して、スプレー弁あるいはガスダンパ等を操作し蒸気温
度を一定とする制御が行なわれていた。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、蒸気過熱器や蒸気再熱器に煤が付着する等に
より吸熱効率が急激に変化する場合は、蒸気の吸熱量と
蒸気流量間の直接的関係がなくなる。また、燃料の単位
重量当りの発熱量に変動がある場合や、液体燃料等の燃
料を適宜ノズル等により供給して、炉内に椎積させて燃
焼させるおき燃焼方式によるボイラ等の場合には、蒸気
過熱器や蒸気再熱器における蒸気の吸熱量と供給した燃
料流量間の直接的関係がなくなる。従って、燃焼状態の
変動あるいは吸熱部での煤の付着等による蒸気温度の急
激な変動に対しては、これら蒸気流量あるいは燃料流量
に基づくフィードフォワード制御では効果が発揮できな
いという問題点があった。
より吸熱効率が急激に変化する場合は、蒸気の吸熱量と
蒸気流量間の直接的関係がなくなる。また、燃料の単位
重量当りの発熱量に変動がある場合や、液体燃料等の燃
料を適宜ノズル等により供給して、炉内に椎積させて燃
焼させるおき燃焼方式によるボイラ等の場合には、蒸気
過熱器や蒸気再熱器における蒸気の吸熱量と供給した燃
料流量間の直接的関係がなくなる。従って、燃焼状態の
変動あるいは吸熱部での煤の付着等による蒸気温度の急
激な変動に対しては、これら蒸気流量あるいは燃料流量
に基づくフィードフォワード制御では効果が発揮できな
いという問題点があった。
そこで本発明は、燃料の単位重量当りの発熱量が変動
し易く、しかもその発熱量をオンライン・リアルタイム
で測定できない燃料を使用するボイラ、あるいは燃料供
給量は測定できるがその時の供給量と燃焼量が必ずしも
一致しないおき燃焼方式のボイラ、さらにボイラからの
発熱量と蒸気との間の熱交換をするための蒸気過熱器や
蒸気再熱器において、煤が多量に付着あるいは剥離し吸
熱量の変化が生じ易いボイラ等に対し、燃料の燃焼状態
あるいは煤等により、蒸気の吸熱量が急激に変化して
も、蒸気温度を所定温度範囲内となるように制御できる
ボイラ蒸気温度制御装置を提供することを目的とする。
し易く、しかもその発熱量をオンライン・リアルタイム
で測定できない燃料を使用するボイラ、あるいは燃料供
給量は測定できるがその時の供給量と燃焼量が必ずしも
一致しないおき燃焼方式のボイラ、さらにボイラからの
発熱量と蒸気との間の熱交換をするための蒸気過熱器や
蒸気再熱器において、煤が多量に付着あるいは剥離し吸
熱量の変化が生じ易いボイラ等に対し、燃料の燃焼状態
あるいは煤等により、蒸気の吸熱量が急激に変化して
も、蒸気温度を所定温度範囲内となるように制御できる
ボイラ蒸気温度制御装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、スプレー弁を操作し減温器への噴霧水量を
調節することにより蒸気温度を目標値に制御するボイラ
温度制御装置において、目標値と実際の蒸気温度との偏
差に基づき補償演算を行って第１の操作信号を出力する
フィードバック制御演算手段と、ボイラ排ガス中の一酸
化炭素及び亜硫酸の少なくとも一方の組成濃度を検出す
るガス組成濃度検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器
の少なくとも一方の入口ガス温度を検出するガス温度差
検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器の少なくとも一
方の入口ガス温度と出口ガス温度とのガス温度差を検出
するガス温度差検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器
の少なくとも一方の入口、出口ガスのドラフト差圧を検
出するドラフト差圧検出手段と、前記各検出手段により
検出されたドラフト差圧、ガス組成濃度、ガス温度及び
ガス温度差に基づき補償演算を行って、第２の操作信号
を出力するフィードフォワード制御演算手段と、前記第
１の操作信号と第２の操作信号を加算して前記スプレー
弁操作信号とする加算手段とを備えていることを特徴と
している。
調節することにより蒸気温度を目標値に制御するボイラ
温度制御装置において、目標値と実際の蒸気温度との偏
差に基づき補償演算を行って第１の操作信号を出力する
フィードバック制御演算手段と、ボイラ排ガス中の一酸
化炭素及び亜硫酸の少なくとも一方の組成濃度を検出す
るガス組成濃度検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器
の少なくとも一方の入口ガス温度を検出するガス温度差
検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器の少なくとも一
方の入口ガス温度と出口ガス温度とのガス温度差を検出
するガス温度差検出手段と、蒸気過熱器及び蒸気再熱器
の少なくとも一方の入口、出口ガスのドラフト差圧を検
出するドラフト差圧検出手段と、前記各検出手段により
検出されたドラフト差圧、ガス組成濃度、ガス温度及び
ガス温度差に基づき補償演算を行って、第２の操作信号
を出力するフィードフォワード制御演算手段と、前記第
１の操作信号と第２の操作信号を加算して前記スプレー
弁操作信号とする加算手段とを備えていることを特徴と
している。
（作用） 吸熱量先行指標検出手段の検出した吸熱量先行指標に
応じた適切な操作量のフィードフォワード制御を従来の
フィードバック制御に付加することにより、蒸気過熱器
や蒸気再熱器における蒸気の吸熱量が定常状態から急激
に変化しても、適宜その急激な変化に対応する進み遅れ
のない適切な操作量を各制御機器に送ることができ、蒸
気温度を所定の範囲内に制御することができる。
応じた適切な操作量のフィードフォワード制御を従来の
フィードバック制御に付加することにより、蒸気過熱器
や蒸気再熱器における蒸気の吸熱量が定常状態から急激
に変化しても、適宜その急激な変化に対応する進み遅れ
のない適切な操作量を各制御機器に送ることができ、蒸
気温度を所定の範囲内に制御することができる。
（実施例） 第１図に本発明の一実施例によるボイラ蒸気温度制御
システム図を示す。
システム図を示す。
図示していない炉内から送られる燃焼ガスは、煙道部
１内に配置された蒸気過熱器あるいは蒸気再熱器（以下
の説明では蒸気過熱器を例にとって説明する）２を加熱
したのち、排ガスとなって煙突３から大気へ放出され
る。一方、図示していない汽水ドラムや蒸発管等から送
られて来る蒸気は、減温器４を通り、蒸気過熱器２で燃
焼ガスにより加熱され図示していないタービンへ送られ
る。
１内に配置された蒸気過熱器あるいは蒸気再熱器（以下
の説明では蒸気過熱器を例にとって説明する）２を加熱
したのち、排ガスとなって煙突３から大気へ放出され
る。一方、図示していない汽水ドラムや蒸発管等から送
られて来る蒸気は、減温器４を通り、蒸気過熱器２で燃
焼ガスにより加熱され図示していないタービンへ送られ
る。
このようなボイラの蒸気系統において、蒸気の吸熱量
の変化によらず蒸気温度を所定温度範囲内に制御するた
め、フィードバック制御手段５とフィードフォワード制
御演算手段６が設けられる。このフィードバック制御手
段５は、蒸気温度目標値ａと蒸気温度検出手段７から得
られる蒸気過熱器２の出口温度との偏差を算出する減算
手段51と、その偏差をPID演算するフィードバック制御
演算手段52と、加算手段53とから成る。フィードフォワ
ード制御演算手段６は、蒸気過熱器２における蒸気の吸
熱量の先行指標となる信号に後述するフィードフォワー
ド制御演算を施こし出力するよう構成される。このフィ
ードフォワード制御演算手段６から得られる第２の操作
信号ｄはフィードフォワード制御演算手段52から得られ
る第１の操作信号ｃに加算手段53により加算されてスプ
レー弁８の操作信号ｆとなり、減温器４に噴霧する水量
が調節される。
の変化によらず蒸気温度を所定温度範囲内に制御するた
め、フィードバック制御手段５とフィードフォワード制
御演算手段６が設けられる。このフィードバック制御手
段５は、蒸気温度目標値ａと蒸気温度検出手段７から得
られる蒸気過熱器２の出口温度との偏差を算出する減算
手段51と、その偏差をPID演算するフィードバック制御
演算手段52と、加算手段53とから成る。フィードフォワ
ード制御演算手段６は、蒸気過熱器２における蒸気の吸
熱量の先行指標となる信号に後述するフィードフォワー
ド制御演算を施こし出力するよう構成される。このフィ
ードフォワード制御演算手段６から得られる第２の操作
信号ｄはフィードフォワード制御演算手段52から得られ
る第１の操作信号ｃに加算手段53により加算されてスプ
レー弁８の操作信号ｆとなり、減温器４に噴霧する水量
が調節される。
このとき、フィードフォワード制御演算手段６に入力
する蒸気加熱器吸熱量先行指標となる信号としては、ボ
イラの特性に応じた下記の物理量を用いる。
する蒸気加熱器吸熱量先行指標となる信号としては、ボ
イラの特性に応じた下記の物理量を用いる。
（１） ボイラの排ガス濃度組成 燃料に不燃性の硫化物が含まれていて、単位重量当り
の不純物の重量が変動する場合、ボイラ排ガス中の亜硫
酸（SO2）濃度も変動する。一方、蒸気の吸熱量につい
ては、燃料の硫化物含有量が増加すると、ボイラによる
発熱量が減少し、蒸気過熱器２の管壁が吸収する熱量が
減少し、さらに遅れを伴って蒸気管内の蒸気の吸熱量が
減少し、蒸気温度が低下する。従って、不純物の純度が
一定でない燃料、例えば硫化物を含む燃料を使用してい
るボイラにおいては、ボイラ排ガス中のSO2濃度は、蒸
気過熱器２における蒸気の吸熱量の有効な先行指標とな
る。
の不純物の重量が変動する場合、ボイラ排ガス中の亜硫
酸（SO2）濃度も変動する。一方、蒸気の吸熱量につい
ては、燃料の硫化物含有量が増加すると、ボイラによる
発熱量が減少し、蒸気過熱器２の管壁が吸収する熱量が
減少し、さらに遅れを伴って蒸気管内の蒸気の吸熱量が
減少し、蒸気温度が低下する。従って、不純物の純度が
一定でない燃料、例えば硫化物を含む燃料を使用してい
るボイラにおいては、ボイラ排ガス中のSO2濃度は、蒸
気過熱器２における蒸気の吸熱量の有効な先行指標とな
る。
また、おき燃焼方式によるボイラにおいて、炉内の燃
焼状態が悪化すると、ボイラ排ガス中の一酸化炭素（C
O）濃度は上昇する。一方、SO2のときと同様に、炉内の
発熱量が低下すると蒸気の吸熱量も低下し、遅れを伴っ
て蒸気温度が低下する。従って、ボイラ排ガス中のCO濃
度も、蒸気過熱器２における蒸気の吸熱量の有効な先行
指標となる。
焼状態が悪化すると、ボイラ排ガス中の一酸化炭素（C
O）濃度は上昇する。一方、SO2のときと同様に、炉内の
発熱量が低下すると蒸気の吸熱量も低下し、遅れを伴っ
て蒸気温度が低下する。従って、ボイラ排ガス中のCO濃
度も、蒸気過熱器２における蒸気の吸熱量の有効な先行
指標となる。
これにより、例えばボイラ排ガス中のSO2濃度を吸熱
量先行指標としたい場合は、排ガスSO2濃度検出手段91
を煙道部１に設け、得られる検出信号ｅをフィードフォ
ワード制御演算手段６に入力する。
量先行指標としたい場合は、排ガスSO2濃度検出手段91
を煙道部１に設け、得られる検出信号ｅをフィードフォ
ワード制御演算手段６に入力する。
（２） 蒸気過熱器２の入口ガス温度 蒸気過熱器２の入口ガス温度は、炉内の燃料の燃焼状
態によって変動し、吸熱する管壁の温度と差を生じ、遅
れを伴って蒸気の吸熱量を変動させ、続いて蒸気温度を
変動させる。従って、蒸気過熱器２の入口で測定したガ
ス温度は、それら各機器における蒸気の吸熱量の有効な
先行指標となる。
態によって変動し、吸熱する管壁の温度と差を生じ、遅
れを伴って蒸気の吸熱量を変動させ、続いて蒸気温度を
変動させる。従って、蒸気過熱器２の入口で測定したガ
ス温度は、それら各機器における蒸気の吸熱量の有効な
先行指標となる。
この蒸気過熱器２入口ガス温度を吸熱量先行指標とす
る場合は、入口ガス温度検出手段92を設け、得られる検
出信号をフィードフォワード制御演算手段６に入力す
る。
る場合は、入口ガス温度検出手段92を設け、得られる検
出信号をフィードフォワード制御演算手段６に入力す
る。
（３） 蒸気過熱器２の入口・出口ガス温度差 蒸気過熱器に付着する煤の量が経時変化やスートブロ
ーによる煤落しなどによって変化すると、これらの個所
で奪い去られるガスの熱量が変り、蒸気過熱器の入口ガ
ス温度と出口ガス温度には温度差が生じる。一方、ガス
から蒸気へ伝わる吸熱量は煤の量が変わると変化し、遅
れを伴って蒸気温度を変化させる。従って、蒸気過熱器
２の入口と出口のガス温度差は、それら各機器における
蒸気の吸熱量の有効な先行指標となる。
ーによる煤落しなどによって変化すると、これらの個所
で奪い去られるガスの熱量が変り、蒸気過熱器の入口ガ
ス温度と出口ガス温度には温度差が生じる。一方、ガス
から蒸気へ伝わる吸熱量は煤の量が変わると変化し、遅
れを伴って蒸気温度を変化させる。従って、蒸気過熱器
２の入口と出口のガス温度差は、それら各機器における
蒸気の吸熱量の有効な先行指標となる。
このガス温度差を吸熱量先行指標とする場合は、出口
ガス温度検出手段93を蒸気過熱器２のガス出口側に設
け、得られる検出信号と先の入口ガス温度検出手段92か
らの検出信号との偏差を減算手段94で算出し、フィード
フォワード制御演算手段６へ入力する。
ガス温度検出手段93を蒸気過熱器２のガス出口側に設
け、得られる検出信号と先の入口ガス温度検出手段92か
らの検出信号との偏差を減算手段94で算出し、フィード
フォワード制御演算手段６へ入力する。
（４） 蒸気過熱器２の入口・出口ドラフト差圧 蒸気過熱器２の入口・出口ガスのドラフト差圧は、こ
れらの個所に付着する煤の量によって変化する。これは
煤の量が少なければ、入口と出口のガス圧はほとんど変
わらずドラフト差圧は低いが、煤の量が多いと通気性が
悪く入口と出口のガス圧が変わりドラフト差圧が高くな
ることによる。従って、このドラフト差圧も蒸気過熱器
における蒸気の吸熱量の有効な先行指標となる。
れらの個所に付着する煤の量によって変化する。これは
煤の量が少なければ、入口と出口のガス圧はほとんど変
わらずドラフト差圧は低いが、煤の量が多いと通気性が
悪く入口と出口のガス圧が変わりドラフト差圧が高くな
ることによる。従って、このドラフト差圧も蒸気過熱器
における蒸気の吸熱量の有効な先行指標となる。
このドラフト差圧を吸熱量先行指標とする場合は、蒸
気過熱器２のガス入口側と出口側にそれぞれ入口ガス圧
力検出手段95と出口ガス圧力検出手段96を設け、それぞ
れ得られる検出信号を減算手段97に入力して偏差を算出
し、これをフィードフォワード制御演算手段６に入力す
る。
気過熱器２のガス入口側と出口側にそれぞれ入口ガス圧
力検出手段95と出口ガス圧力検出手段96を設け、それぞ
れ得られる検出信号を減算手段97に入力して偏差を算出
し、これをフィードフォワード制御演算手段６に入力す
る。
今、蒸気温度のフィードバック制御中に、燃料中の硫
化物含有量変化が外乱として加わり、蒸気過熱器２を流
れる蒸気の吸熱量が変化し、これにより蒸気温度が変動
する場合を考える。この蒸気温度の変動を抑制するた
め、蒸気の吸熱量先行指標として排ガスSO2濃度検出手
段91から得られる検出信号をフィードフォワード制御演
算手段６に入力する。
化物含有量変化が外乱として加わり、蒸気過熱器２を流
れる蒸気の吸熱量が変化し、これにより蒸気温度が変動
する場合を考える。この蒸気温度の変動を抑制するた
め、蒸気の吸熱量先行指標として排ガスSO2濃度検出手
段91から得られる検出信号をフィードフォワード制御演
算手段６に入力する。
蒸気フィードバック制御系においては、蒸気過熱器２
の出口に設けられた蒸気温度検出手段７からの蒸気温度
ｂと予め設定された蒸気温度目標値ａとの偏差をフィー
ドバック制御演算手段52でPID演算することにより第１
の操作信号ｃが得られる。この第１の操作信号ｃを加算
手段53にて上記フィードフォワード制御演算手段６から
得られる第２の操作信号ｄと加算し、スプレー弁８の操
作信号として、減温器４へ噴霧する水量を制御する。こ
れにより、蒸気温度は燃料中の硫化物含有量の変動によ
らず一定に制御される。
の出口に設けられた蒸気温度検出手段７からの蒸気温度
ｂと予め設定された蒸気温度目標値ａとの偏差をフィー
ドバック制御演算手段52でPID演算することにより第１
の操作信号ｃが得られる。この第１の操作信号ｃを加算
手段53にて上記フィードフォワード制御演算手段６から
得られる第２の操作信号ｄと加算し、スプレー弁８の操
作信号として、減温器４へ噴霧する水量を制御する。こ
れにより、蒸気温度は燃料中の硫化物含有量の変動によ
らず一定に制御される。
即ち、吸熱量先行指標であるSO2濃度変化をＸ
（Ｓ）、このSO2濃度変化Ｘ（Ｓ）が蒸気過熱器２を介
して影響を及ぼす蒸気温度変化をY1（Ｓ）、このときの
蒸気過熱器２の伝達関数をGN（Ｓ）とすると、 Y1（Ｓ）＝GN（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） ……（１） が成立する。
（Ｓ）、このSO2濃度変化Ｘ（Ｓ）が蒸気過熱器２を介
して影響を及ぼす蒸気温度変化をY1（Ｓ）、このときの
蒸気過熱器２の伝達関数をGN（Ｓ）とすると、 Y1（Ｓ）＝GN（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） ……（１） が成立する。
一方、フィードフォワード制御演算手段６の伝達関数
をGF（Ｓ）、その出力がスプレー弁8,減温器４を介して
影響を与える蒸気温度変化をY2（Ｓ）、その間の伝達関
数をGP（Ｓ）とすると、 Y2（Ｓ）＝GP（Ｓ）・GF（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） ……（２） が成立する。
をGF（Ｓ）、その出力がスプレー弁8,減温器４を介して
影響を与える蒸気温度変化をY2（Ｓ）、その間の伝達関
数をGP（Ｓ）とすると、 Y2（Ｓ）＝GP（Ｓ）・GF（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） ……（２） が成立する。
更に、SO2濃度変化Ｘ（Ｓ）による総合的蒸気温度を
Ｙ（Ｓ）とすると、SO2濃度変化Ｘ（Ｓ）と蒸気温度Ｙ
（Ｓ）との間は、第２図に示す伝達関数によって表わす
ことができ、 Ｙ（Ｓ）＝Y1（Ｓ）＋Y2（Ｓ） ＝GN（Ｓ）・Ｘ（Ｓ）＋GP（Ｓ）・GF（Ｓ）・
Ｘ（Ｓ） ＝［GN（Ｓ）＋GP（Ｓ）・GF（Ｓ）］・Ｘ
（Ｓ） ……（３） が得られる。
Ｙ（Ｓ）とすると、SO2濃度変化Ｘ（Ｓ）と蒸気温度Ｙ
（Ｓ）との間は、第２図に示す伝達関数によって表わす
ことができ、 Ｙ（Ｓ）＝Y1（Ｓ）＋Y2（Ｓ） ＝GN（Ｓ）・Ｘ（Ｓ）＋GP（Ｓ）・GF（Ｓ）・
Ｘ（Ｓ） ＝［GN（Ｓ）＋GP（Ｓ）・GF（Ｓ）］・Ｘ
（Ｓ） ……（３） が得られる。
従って、フィードフォワード制御演算手段６の伝達関
数GF（Ｓ）を GF（Ｓ）＝-GN（Ｓ）／GP（Ｓ） ……（４） に設定しておれば、常にＹ（Ｓ）＝０となり、SO2濃度
変化Ｘ（Ｓ）による蒸気温度への影響を除くことができ
る。
数GF（Ｓ）を GF（Ｓ）＝-GN（Ｓ）／GP（Ｓ） ……（４） に設定しておれば、常にＹ（Ｓ）＝０となり、SO2濃度
変化Ｘ（Ｓ）による蒸気温度への影響を除くことができ
る。
このようにして、SO2濃度変化が外乱として加わり蒸
気温度が変動しようとするのをフィードフォワード制御
演算手段６を設けることにより、完全に抑制することが
できるようになる。
気温度が変動しようとするのをフィードフォワード制御
演算手段６を設けることにより、完全に抑制することが
できるようになる。
なお、現実には、フィードフォワード制御演算手段６
の伝達関数GF（Ｓ）を正確に-GN（Ｓ）／GP（Ｓ）に設
定することは困難であり、実用上は−Ｋ（１＋T1Ｓ）／
（１＋T2Ｓ）のような位相進み遅れ伝達関数を用いる。
この場合、-GN（Ｓ）／GP（Ｓ）との誤差に起因して蒸
気温度に微小の変動が生じるが、これは従来の蒸気温度
のフィードバック制御によって充分抑制でき、蒸気過熱
器２での蒸気の吸熱量を変動させる外乱が生じても蒸気
温度を十分一定に保つことができる。
の伝達関数GF（Ｓ）を正確に-GN（Ｓ）／GP（Ｓ）に設
定することは困難であり、実用上は−Ｋ（１＋T1Ｓ）／
（１＋T2Ｓ）のような位相進み遅れ伝達関数を用いる。
この場合、-GN（Ｓ）／GP（Ｓ）との誤差に起因して蒸
気温度に微小の変動が生じるが、これは従来の蒸気温度
のフィードバック制御によって充分抑制でき、蒸気過熱
器２での蒸気の吸熱量を変動させる外乱が生じても蒸気
温度を十分一定に保つことができる。
このように、従来のフィードバック制御に、吸熱量先
行指標であるSO2濃度に基づくフィードフォワード制御
信号を付加することにより、吸熱量が急激に変化したと
しても蒸気温度を一定に保つ安定した蒸気温度制御を行
なうことができる。
行指標であるSO2濃度に基づくフィードフォワード制御
信号を付加することにより、吸熱量が急激に変化したと
しても蒸気温度を一定に保つ安定した蒸気温度制御を行
なうことができる。
ところで、上記実施例では、吸熱量先行指標としてSO
2濃度を用いた場合を例にとり説明したが、前述したよ
うにボイラ特性に応じてCO濃度、蒸気過熱器２の入口ガ
ス濃度、入口・出口ガス温度差、入口・出口ドラフト差
圧を単独あるいは組み合せで用いることができる。
2濃度を用いた場合を例にとり説明したが、前述したよ
うにボイラ特性に応じてCO濃度、蒸気過熱器２の入口ガ
ス濃度、入口・出口ガス温度差、入口・出口ドラフト差
圧を単独あるいは組み合せで用いることができる。
例えば、吸熱量先行指標としてCO濃度を用いた場合
は、燃焼状態の変化による上記温度への影響を除くこと
ができる。即ち、燃焼状態が悪くなり蒸気温度が低下し
ようとするとき、CO濃度は上昇する。そこで、このCO濃
度信号をフィードフォワード制御演算手段６に加えてそ
の出力でスプレー弁８を操作し、減温器４への噴霧水量
を減らすことにより、蒸気温度の低下を抑制し、一定に
保持することが可能となる。
は、燃焼状態の変化による上記温度への影響を除くこと
ができる。即ち、燃焼状態が悪くなり蒸気温度が低下し
ようとするとき、CO濃度は上昇する。そこで、このCO濃
度信号をフィードフォワード制御演算手段６に加えてそ
の出力でスプレー弁８を操作し、減温器４への噴霧水量
を減らすことにより、蒸気温度の低下を抑制し、一定に
保持することが可能となる。
同様にして、吸熱量先行指標として蒸気過熱器２の入
口ガス温度を用いた場合も、火炉での燃焼状態の変化に
よる蒸気温度への影響を除くことができる。
口ガス温度を用いた場合も、火炉での燃焼状態の変化に
よる蒸気温度への影響を除くことができる。
また、吸熱量先行指標として蒸気過熱器２の入口・出
口ガス温度差を用いることにより、蒸気過熱器２におけ
るスートブローによる蒸気温度への影響を除くことがで
きる。即ち、蒸気過熱器２に対するスートブローにより
煤が落されると蒸気温度が上昇しようとする。このと
き、蒸気過熱器２での吸熱量が増し入口・出口ガス温度
差は大きくなるので、これをフィードフォワード制御演
算手段６に入力し、スプレー弁８を操作して減温器４へ
の噴霧水量を増すことにより、蒸気温度の上昇を抑制す
ることができる。
口ガス温度差を用いることにより、蒸気過熱器２におけ
るスートブローによる蒸気温度への影響を除くことがで
きる。即ち、蒸気過熱器２に対するスートブローにより
煤が落されると蒸気温度が上昇しようとする。このと
き、蒸気過熱器２での吸熱量が増し入口・出口ガス温度
差は大きくなるので、これをフィードフォワード制御演
算手段６に入力し、スプレー弁８を操作して減温器４へ
の噴霧水量を増すことにより、蒸気温度の上昇を抑制す
ることができる。
同様に、吸熱量先行指標として蒸気過熱器２のドラフ
ト差圧を用いることにより、この場合も蒸気過熱器２に
おけるスートブローによる蒸気温度の影響を除くことが
できる。即ち、蒸気過熱器２に対するスートブローによ
り煤が落されると蒸気温度が上昇しようとする。このと
き、燃焼ガスが流れ易くなりドラフト差圧は小さくなる
ので、この信号をフィードフォワード制御演算手段６に
入力し、その出力でスプレー弁８を操作して、減温器４
への噴霧水量を増すことにより、蒸気温度の上昇を抑制
することができる。
ト差圧を用いることにより、この場合も蒸気過熱器２に
おけるスートブローによる蒸気温度の影響を除くことが
できる。即ち、蒸気過熱器２に対するスートブローによ
り煤が落されると蒸気温度が上昇しようとする。このと
き、燃焼ガスが流れ易くなりドラフト差圧は小さくなる
ので、この信号をフィードフォワード制御演算手段６に
入力し、その出力でスプレー弁８を操作して、減温器４
への噴霧水量を増すことにより、蒸気温度の上昇を抑制
することができる。
これらの吸熱量先行指標を組み合せで用いることによ
り、燃焼状態の急激な変動と同時に吸熱部の煤の付着状
態の急激な変化のどちらに対しても対応することが可能
となる。
り、燃焼状態の急激な変動と同時に吸熱部の煤の付着状
態の急激な変化のどちらに対しても対応することが可能
となる。
なお、フィードフォワード制御演算手段６の伝達関数
としては前述した−Ｋ（１＋T1・Ｓ）／（１＋T2・Ｓ）
のような比例項＋不完全微分項よりなる特性ばかりでな
く、比例項を除いた不完全微分項だけの特性を用いて、
それをフィードバック制御手段５内の蒸気温度目標値ラ
インあるいは操作出力ラインに加算するようにして、蒸
気過熱器２の吸熱量先行指標の値に変化があった場合に
だけ操作量に補正が加わるようにしても、蒸気温度を一
定に保つ制御を行なうことができる。
としては前述した−Ｋ（１＋T1・Ｓ）／（１＋T2・Ｓ）
のような比例項＋不完全微分項よりなる特性ばかりでな
く、比例項を除いた不完全微分項だけの特性を用いて、
それをフィードバック制御手段５内の蒸気温度目標値ラ
インあるいは操作出力ラインに加算するようにして、蒸
気過熱器２の吸熱量先行指標の値に変化があった場合に
だけ操作量に補正が加わるようにしても、蒸気温度を一
定に保つ制御を行なうことができる。
また、上記実施例では、蒸気過熱器２の出口蒸気温度
を一定に制御する場合を例にとり説明したが、蒸気再熱
器の出口蒸気温度も全く同様にして吸熱量の変動によら
ず一定に制御し得ることは明らかである。
を一定に制御する場合を例にとり説明したが、蒸気再熱
器の出口蒸気温度も全く同様にして吸熱量の変動によら
ず一定に制御し得ることは明らかである。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、燃料の単位発熱量が変
動し、しかもその発熱量をオンライン・リアルタイムで
測定できない燃料を使用するボイラや燃焼状態が一定し
ないおき燃焼方式のボイラ、あるいは蒸気過熱器に煤が
付着しやすいボイラ等において、燃焼状態の変動や煤付
着状態の変化などの急激な外乱による蒸気の吸熱量の変
動に対し、蒸気の吸熱量の先行指標を検出し、適切な時
期に適切な操作量のフィードフォワード制御を加えるこ
とにより、蒸気温度を一定に保つことができ、制御性の
良好なボイラ蒸気温度制御装置を得ることができる。
動し、しかもその発熱量をオンライン・リアルタイムで
測定できない燃料を使用するボイラや燃焼状態が一定し
ないおき燃焼方式のボイラ、あるいは蒸気過熱器に煤が
付着しやすいボイラ等において、燃焼状態の変動や煤付
着状態の変化などの急激な外乱による蒸気の吸熱量の変
動に対し、蒸気の吸熱量の先行指標を検出し、適切な時
期に適切な操作量のフィードフォワード制御を加えるこ
とにより、蒸気温度を一定に保つことができ、制御性の
良好なボイラ蒸気温度制御装置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示すボイラ蒸気温度制御シ
ステム図、第２図は第１図の吸熱量先行指標と蒸気温度
との間の各伝達関数を示すブロックダイヤグラム図であ
る。 １……煙道部、２……蒸気過熱器、３……煙突、４……
減温器、５……フィードバック制御手段、６……フィー
ドフォワード制御演算手段、７……蒸気温度検出手段、
８……スプレー弁、51,94……減算手段、52……フィー
ドバック制御演算手段、53……加算手段、91……排ガス
SO2濃度検出手段、92……入口ガス温度検出手段、93…
…出口ガス温度検出手段。
ステム図、第２図は第１図の吸熱量先行指標と蒸気温度
との間の各伝達関数を示すブロックダイヤグラム図であ
る。 １……煙道部、２……蒸気過熱器、３……煙突、４……
減温器、５……フィードバック制御手段、６……フィー
ドフォワード制御演算手段、７……蒸気温度検出手段、
８……スプレー弁、51,94……減算手段、52……フィー
ドバック制御演算手段、53……加算手段、91……排ガス
SO2濃度検出手段、92……入口ガス温度検出手段、93…
…出口ガス温度検出手段。
Claims (1)
- 【請求項１】スプレー弁を操作し減温器への噴霧水量を
調節することにより蒸気温度を目標値に制御するボイラ
温度制御装置において、 目標値と実際の蒸気温度との偏差に基づき補償演算を行
って第１の操作信号を出力するフィードバック制御演算
手段と、 ボイラ排ガス中の一酸化炭素及び亜硫酸の少なくとも一
方の組成濃度を検出するガス組成濃度検出手段と、 蒸気過熱器及び蒸気再熱器の少なくとも一方の入口ガス
温度を検出するガス温度検出手段と、 蒸気過熱器及び蒸気再熱器の少なくとも一方の入口ガス
温度と出口ガス温度とのガス温度差を検出するガス温度
差検出手段と、 蒸気過熱器及び蒸気再熱器の少なくとも一方の入口、出
口ガスのドラフト差圧を検出するドラフト差圧検出手段
と、 前記各検出手段により検出されたドラフト差圧、ガス組
成濃度、ガス温度及びガス温度差に基づき補償演算を行
って、第２の操作信号を出力するフィードフォワード制
御演算手段と、 前記第１の操作信号と第２の操作信号を加算して前記ス
プレー弁操作信号とする加算手段とを備えていることを
特徴とするボイラ温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207764A JP2521670B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | ボイラ蒸気温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207764A JP2521670B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | ボイラ蒸気温度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6365206A JPS6365206A (ja) | 1988-03-23 |
| JP2521670B2 true JP2521670B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=16545157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207764A Expired - Lifetime JP2521670B2 (ja) | 1986-09-05 | 1986-09-05 | ボイラ蒸気温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2521670B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3641518B2 (ja) * | 1995-10-05 | 2005-04-20 | 株式会社東芝 | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
| JP2004346945A (ja) * | 2004-08-10 | 2004-12-09 | Toshiba Corp | コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置 |
| JP6450605B2 (ja) * | 2015-02-06 | 2019-01-09 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 蒸気温度制御装置、及び、蒸気温度制御方法 |
| JP6813289B2 (ja) * | 2016-06-23 | 2021-01-13 | 株式会社東芝 | 蒸気温度制御装置、蒸気温度制御方法、および発電システム |
| CN115598968B (zh) * | 2022-11-16 | 2023-03-07 | 季华实验室 | 一种用于真空干燥箱的减振系统及方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57142405A (en) * | 1981-02-28 | 1982-09-03 | Tokyo Shibaura Electric Co | Steam temperature controller |
| JPS60226604A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-11 | 三菱重工業株式会社 | 石炭焚きボイラの蒸気温度制御装置 |
-
1986
- 1986-09-05 JP JP61207764A patent/JP2521670B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6365206A (ja) | 1988-03-23 |
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