JP3183937B2 - 給水制御装置 - Google Patents

給水制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は給水制御装置に係り、特
に火力発電などの発電プラントにおける給水ポンプを駆
動するためのタービンを制御する給水制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、火力発電プラントは系統事故など
により負荷遮断が発生しても、プラントトリップさせず
に、事故復旧後の速やかなプラント起動を目的として所
内単独運転に移行させる制御を採用する傾向にある。
【0003】この所内単独運転に移行する過程をフュー
エルカットバックあるいはファーストカットバック(以
下、FCBという。)と言い、このFCB発生時には燃
料,空気,給水などの制御対象をダイナミックに制御す
る必要があり、特に給水に関しては適切な制御を行わな
いと、ボイラ給水流量が低下してプラントトリップに至
ってしまう危険性がある。
【0004】図5は従来の給水制御装置を示しており、
この給水制御装置10は給水ポンプ(BFP)1を制御
するものであり、この給水ポンプ1はタービン(BFP
−T)2により駆動されている。このタービン2は低圧
蒸気系統あるいは高圧蒸気系統から供給される蒸気によ
り駆動され、これらの蒸気は各系統に設置されている低
圧蒸気加減弁3あるいは高圧蒸気加減弁4で制御されて
いる。
【0005】これらの蒸気加減弁3,4は、図6に示す
ようにスプリットレンジとなっており、タービン2の必
要駆動蒸気量が低圧蒸気加減弁3で得られない場合は、
高圧蒸気加減弁4を開動作して蒸気量を補充する。
【0006】また、これらの蒸気加減弁3,4に対して
は、給水制御装置10の弁開度制御器11からの出力信
号が与えられ、この弁開度制御器11には自動プラント
制御装置(以下、APCという。)からの回転数指令信
号12と給水ポンプ回転数信号13との偏差を偏差演算
用の減算器14で演算し、この偏差信号がPコントロー
ラ15を経て入力される。
【0007】通常、給水制御装置10はAPCからの回
転数指令信号12に従い、給水ポンプ回転数信号13が
追従するように低圧蒸気加減弁3を制御している。低圧
蒸気系統は主タービンの抽気部に接続されているため、
FCB発生時など主タービンへ流入する蒸気が遮断され
た場合、タービン2を駆動している低圧蒸気が喪失す
る。
【0008】この現象を補正する手段として従来では、
FCB発生直後にAPCからの回転数指令信号12を高
圧蒸気加減弁4が開動作を行うレベルまで上昇させるこ
とにより、低圧蒸気が喪失しても高圧蒸気を供給し給水
ポンプ1の回転数を低下させないようにしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年制御装
置としてデジタル制御装置が採用される機会が増えてき
ており、このデジタル制御装置は定周期動作を行ってい
るため、信号を入力してから処理し出力するまでに、こ
の周期動作に起因する信号の「遅れ」が多少発生する。
したがって、APCにデジタル制御装置を適用した場
合、図7に示すようにFCB発生からの回転数指令信号
12のレベルが上昇するまでに多少時間遅れが発生す
る。
【0010】このため、図7に示すように低圧蒸気が喪
失するスピードに対し、高圧蒸気加減弁4の開動作が間
に合わなくなり、給水ポンプ回転数信号13の低下、つ
まり給水流量の低下が発生する可能性があった。
【0011】すなわち、FCB発生時にAPCからの回
転数指令信号12で給水制御装置10が高圧蒸気加減弁
4を開にしようとすると、デジタル制御装置固有のスキ
ャン周期遅れにより、高圧蒸気加減弁4の開動作が遅れ
て給水流量が低下することとなり、その結果プラントト
リップに至る可能性があった。
【0012】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、フューエルカットバック発生直後の給水流量低
下が発生せずに安定した給水流量が確保でき、プラント
トリップを防止した給水制御装置を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る給水制御装
置は、上述した課題を解決するために、給水ポンプと連
結したタービンを駆動する蒸気系統に配置した低圧蒸気
加減弁および高圧蒸気加減弁を制御する給水制御装置に
おいて、給水圧力信号を入力信号として上記高圧蒸気加
減弁で給水ポンプの必要回転数を得るために回転数指令
値信号を算出する関数発生器と、この関数発生器からの
回転数指令値信号を入力信号としてフューエルカットバ
ック発生後の一定時間のみ上記回転数指令値信号を出力
する信号切替手段と、この信号切替手段からの回転数指
令値信号とプラント制御装置からの給水ポンプ回転数指
令信号とを比較し高値を選択する高値選択手段とを備
え、この高値選択手段の出力信号と給水ポンプ回転数の
偏差に基づいて上記低圧蒸気加減弁および高圧蒸気加減
弁を制御するものである。
【0014】また、本発明に係る他の給水制御装置は、
給水ポンプと連結したタービンを駆動する蒸気系統に配
置した低圧蒸気加減弁および高圧蒸気加減弁を制御する
給水制御装置において、フューエルカットバック発生信
号に基づいて、フューエルカットバック発生後の一定時
間のみ上記高圧蒸気加減弁を予め定められた開度に切替
える信号を出力する信号切替手段と、この信号切替手段
の切替開度信号とプラント制御装置からの給水ポンプ回
転数指令信号とを比較し高値を上記高圧蒸気加減弁の開
度として選択する高値選択手段とを備えたものである。
【0015】
【作用】上記の構成を有する本発明においては、フュー
エルカットバック発生後の一定時間のみ、給水圧力信号
から定まる回転数指令値信号が高値選択回路に入力され
るため、この出力による給水ポンプ回転数制御が行われ
る。これにより、プラント制御装置からの回転数指令上
昇タイミングに遅れが発生しても、給水ポンプ回転数の
低下、つまり給水流量の低下が発生するのを防止でき
る。
【0016】また、他の発明においては、フューエルカ
ットバック発生後の一定時間のみ、その発生信号に基づ
いて高圧蒸気加減弁を予め定められた開度に切替えるた
め、デジタル制御装置固有のスキャン周期遅れによる制
御遅れを防止し、高圧蒸気加減弁の開動作が遅れて給水
流量が低下することがない。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0018】図1は本発明に係る給水制御装置の第1実
施例を示す構成図である。なお、従来の構成と同一また
は対応する部分には図5と同一の符号を用いて説明す
る。
【0019】図1に示す給水制御装置10は給水ポンプ
1を制御するものであり、この給水ポンプ1はタービン
2により駆動され、このタービン2は低圧蒸気系統ある
いは高圧蒸気系統から供給される蒸気により駆動され、
これらの蒸気は各系統に設置されている低圧蒸気加減弁
3あるいは高圧蒸気加減弁4で制御されている。
【0020】また、給水制御装置10の関数発生器16
には給水圧力信号17が入力され、この関数発生器16
はFCB時に高圧蒸気加減弁4で給水ポンプ1の必要回
転数を得るために回転数指令値信号を算出し、この回転
数指令値信号を信号切替手段としての信号切替器18に
出力する。この信号切替器18には上記回転数指令値信
号、0%信号およびワンショット回路19を通してのF
CB発生信号20が入力される。
【0021】この信号切替器18は通常0%信号を出力
しており、FCB発生信号20が入力されワンショット
回路19が動作している一定時間のみ関数発生器16の
回転数指令値信号が高値選択手段としての高値選択回路
21に出力される。すなわち、信号切替器18は、関数
発生器16からの回転数指令値信号を入力信号としてF
CB発生後の一定時間のみ上記回転数指令値信号を出力
する。この高値選択回路21では、APCからの回転数
指令信号12と関数発生器16の回転数指令値信号とを
比較し高値を弁開度として選択し、その出力信号は回転
数指令値信号として給水ポンプ回転数信号13との偏差
演算用の減算器14に入力され、この偏差信号がPコン
トローラ15を経て弁開度制御器11に入力される。こ
の弁開度制御器11の出力信号は低圧蒸気加減弁3およ
び高圧蒸気加減弁4に出力される。
【0022】次に、本実施例の動作を図2に基づいて説
明する。
【0023】FCB発生信号20が入力されると、給水
圧力信号17により定まる回転数指令値信号が一定時間
のみ高値選択回路21に入力される。APCからの回転
数指令信号12はFCB発生信号20に対して遅れ時間
をもって上昇するものの、上記の動作により高値選択回
路21の出力はFCB発生直後から高圧蒸気加減弁4で
タービン2を駆動するのに足りる指令値となる。このよ
うにして給水ポンプ回転数信号13、つまり給水ポンプ
1の給水流量はFCB直後に低下することなく、安定し
た給水制御が可能となる。
【0024】図3は本発明に係る給水制御装置の第2実
施例を示しており、前記第1実施例と同一の部分には同
一の符号を付して説明する。
【0025】本実施例の給水制御装置10はAPC30
からの回転数指令信号12と、回転数検出器22から検
出した実回転数である給水ポンプ回転数信号13との偏
差を減算器14で演算した後、増幅回路23で増幅し高
値選択回路21を通して弁開度制御器11へ出力する。
【0026】また、給水制御装置10では、FCB発生
時を切替要素24として信号切替器(信号切替手段)1
8を通常0%の開度にしていた時点からy%開度側に切
り替えて高値選択手段としての高値選択回路21にy%
開度信号を出力する。この高値選択回路21では増幅回
路23で増幅された信号とy%開度とを比較し高値を弁
開度として選択して高圧蒸気加減弁4を開にする信号を
弁開度制御器11へ出力する。
【0027】次に、本実施例の動作を図4に基づいて説
明する。
【0028】発電プラント通常運転中に負荷遮断などの
FCB発生要因が生じ、FCB発生となった際、蒸気加
減弁5が閉動作を行うため、高・中圧タービン6を通し
てタービン2に流入している蒸気が減少する。すると、
このタービン2に流入している蒸気は低圧蒸気加減弁3
および高圧蒸気加減弁4により調整されているものの、
通常運転中は低圧蒸気加減弁3のみが開になっており、
高圧蒸気加減弁4はほぼ全閉状態にある。
【0029】ところで、FCBが発生すると、APC3
0からの回転数指令信号12が給水制御装置10に出力
され、この給水制御装置10にて高圧蒸気加減弁4を開
にさせるが、図4に示すようにFCB発生から回転数指
令が出力されるまでのAPC制御遅れD1と、給水制御
装置10が回転数指令信号12を受けてから弁開指令を
出力するまでの給水制御装置制御遅れD2とを加算した
制御遅れDがあるために高圧蒸気加減弁4が遅れて開す
る。
【0030】そのため、APC30からの回転数指令信
号12と、回転数検出器22から検出した給水ポンプ回
転数信号13との偏差を減算器14で演算した後、増幅
回路23で増幅して弁開度制御器11へ出力し、高圧蒸
気加減弁4を開にする。この場合、上記制御遅れDをな
くすためにFCB発生時を切替要素24として信号切替
器18を通常0%の開度にしていた時点からy%開度側
に切り替えて高値選択回路21に出力する。この高値選
択回路21は増幅回路23で増幅された信号とy%開度
とを比較し高値を弁開度として選択し高圧蒸気加減弁4
を開にする。
【0031】これにより、FCB発生時APC30から
の回転数指令信号12が遅れて出力されても、給水制御
装置10内でy%開度まで高圧蒸気加減弁4を開にする
ことができる。そして、y%開度は一定時間(制御遅れ
D)だけ出力するとともに、0%開度が出力された時点
ではAPC30からの回転数指令信号12が到達してい
るために通常の給水制御を行うことができる。したがっ
て、FCB発生時にタービン2の蒸気減少がなくなり、
給水ポンプ1からボイラへ送り出される給水流量の低下
を防止することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る給水
制御装置によれば、フューエルカットバック発生後の一
定時間のみ、給水圧力信号から定まる回転数指令値で先
行的に給水ポンプ回転数制御が行われるため、また他の
発明による給水制御装置によれば、フューエルカットバ
ック発生後の一定時間のみ、その発生信号に基づいて高
圧蒸気加減弁を予め定められた開度に切替えるため、プ
ラント制御装置からの回転数指令上昇タイミングに遅れ
が発生しても、給水流量の低下を招くことなく安定した
給水制御装置を提供することができる。すなわち、デジ
タル制御装置固有のスキャン周期遅れによる制御遅れを
防止し、給水流量の低下によるプラントトリップを防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る給水制御装置の第1実施例を示す
ブロック図。
【図2】図1の各部の信号を示すタイミングチャート
図。
【図3】本発明に係る給水制御装置の第2実施例を示す
ブロック図。
【図4】図3の各部の信号を示すタイミングチャート
図。
【図5】従来の給水制御装置を示すブロック図。
【図6】図5の各加減弁の開度を示す特性図。
【図7】図5の各部の信号を示すタイミングチャート
図。
【符号の説明】
1 給水ポンプ 2 タービン 3 低圧蒸気加減弁 4 高圧蒸気加減弁 10 給水制御装置 11 弁開度制御器 12 APCからの回転数指令信号 13 給水ポンプ回転数信号 14 減算器 16 関数発生器 17 給水圧力信号 18 信号切替器(信号切替手段) 20 FCB発生信号 21 高値選択回路(高値選択手段) 30 APC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 崇夫 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会 社東芝 本社事務所内 (56)参考文献 特開 昭57−182002(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22D 5/32 F22B 35/00 F22D 5/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水ポンプと連結したタービンを駆動す
    る蒸気系統に配置した低圧蒸気加減弁および高圧蒸気加
    減弁を制御する給水制御装置において、給水圧力信号を
    入力信号として上記高圧蒸気加減弁で給水ポンプの必要
    回転数を得るために回転数指令値信号を算出する関数発
    生器と、この関数発生器からの回転数指令値信号を入力
    信号としてフューエルカットバック発生後の一定時間の
    み上記回転数指令値信号を出力する信号切替手段と、こ
    の信号切替手段からの回転数指令値信号とプラント制御
    装置からの給水ポンプ回転数指令信号とを比較し高値を
    選択する高値選択手段とを備え、この高値選択手段の出
    力信号と給水ポンプ回転数の偏差に基づいて上記低圧蒸
    気加減弁および高圧蒸気加減弁を制御することを特徴と
    する給水制御装置。
  2. 【請求項2】 給水ポンプと連結したタービンを駆動す
    る蒸気系統に配置した低圧蒸気加減弁および高圧蒸気加
    減弁を制御する給水制御装置において、フューエルカッ
    トバック発生信号に基づいて、フューエルカットバック
    発生後の一定時間のみ上記高圧蒸気加減弁を予め定めら
    れた開度に切替える信号を出力する信号切替手段と、こ
    の信号切替手段の切替開度信号とプラント制御装置から
    の給水ポンプ回転数指令信号とを比較し高値を上記高圧
    蒸気加減弁の開度として選択する高値選択手段とを備え
    たことを特徴とする給水制御装置。
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