JP5848302B2 - スプレー制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラにおいて、過熱器から排出された蒸気へ液体をスプレーすることにより蒸気温度の上昇を抑制するスプレー装置を制御するスプレー制御装置に関する。

一般に、汽力発電において、ボイラで生成された過熱蒸気により蒸気タービンを回転させて発電機により発電を行うに当たり、ボイラでは、主蒸気温度を所定の設定温度に保つべく、燃料流量と給水流量とを制御する水燃比制御が行われる。水燃比制御では、基本的には、発電の負荷を考慮しながら、主蒸気温度の測定値と主蒸気温度の設定値との偏差が０になるように燃料流量と給水流量とを制御する。

また、水燃比制御では、主蒸気温度の急な上昇を抑制することが難しい。そこで、多くのボイラでは、過熱器の出口側にスプレー装置を取り付け、スプレー装置により過熱蒸気中に水をスプレー（噴霧）することで、主蒸気温度の急な上昇を抑制している。

さらに、このようなスプレー装置を有するボイラの中には、給水流量の数％程度の一定量の水をスプレー装置から過熱蒸気中へ常時スプレーし続けるコンスタントスプレー方式を採用しているボイラがある（下記の特許文献１を参照）。

特開２００２−８１６０７号公報

上述した、スプレー装置により主蒸気温度の急な上昇を抑制する方法、およびコンスタントスプレー方式を採用した従来のボイラは、例えば図３に示すような制御回路１００を有している。

すなわち、制御回路１００において、スプレー装置により主蒸気温度の急な上昇を抑制するための回路部１０１は、主蒸気温度の設定値と主蒸気温度の測定値との偏差を算出する減算器１０２と、当該偏差に基づき、スプレー装置からスプレーされる水（スプレー水）の流量を適切に増加させるための制御信号Ｓ５１を生成する演算処理器１０３とを備えている。主蒸気温度の設定値は例えば５６６度である。主蒸気温度が上昇し、主蒸気温度の測定値が主蒸気温度の設定値に接近したとき、または主蒸気温度の測定値が主蒸気温度の設定値以上となったとき、スプレー水の流量を適切に増加させるための制御信号Ｓ５１が演算処理器１０３から出力される。この制御信号Ｓ５１がスプレ−装置に入力されると、スプレー装置は、制御信号Ｓ５１に従って過熱蒸気中へスプレーするスプレー水の量を増加させる。

一方、制御回路１００において、コンスタントスプレー方式によるスプレー（コンスタントスプレー）を行うための回路部１０４は、スプレー水流量がスプレー水流量の基準値に常時一致するように、スプレー水流量につきＰＩ制御（比例−積分制御）を行う回路である。回路部１０４は、スプレー水流量の基準値とスプレー水流量の測定値との偏差を算出する減算器１０５と、減算器１０５の出力を積分する積分器１０６とを備えている。スプレー水流量の基準値は、給水流量の数％程度に定められる。回路部１０４において、スプレー水流量の基準値とスプレー水流量の測定値との偏差が０となるようにスプレー水の流量を調整するための制御信号Ｓ５２が積分器１０６から出力される。スプレー装置は、制御信号Ｓ５２に従って過熱蒸気中へスプレーするスプレー水の量を調整する。

また、制御回路１００において、演算処理器１０３から出力された制御信号Ｓ５１と、積分器１０６から出力された制御信号Ｓ５２は、加算器１０７により加算され、スプレー装置に供給される。

ところで、このような従来の制御回路１００を有するボイラには、主蒸気温度の急な上昇を抑制するためのスプレー水流量の制御と、コンスタントスプレーを行うためのスプレー水流量の制御とを両立することが難しいという問題がある。

すなわち、図３に示す制御回路１００において、コンスタントスプレーを適切に行うためには、積分器１０６の時定数を小さくして応答性を良くすることが望ましい。積分器１０６の応答性を良くすれば、スプレー水流量がその基準値に迅速に追従するので、スプレー水流量を給水流量の数％程度の一定量に常時維持するといった目的が達成される。ところが、積分器１０６の応答性を良くすると、演算処理部１０３から出力された制御信号Ｓ５１に従ってスプレー水流量を増加させた場合でも、そのスプレー水流量がスプレー水流量の基準値に直ちに追従してしまう。このため、主蒸気温度の急な上昇が回路部１０１により検知され、それを抑制するための制御信号Ｓ５１が出力されたにもかかわらず、主蒸気温度を下げるのに必要な量のスプレー水がスプレー装置からスプレーされず、それゆえ、主蒸気温度の上昇を十分に抑制することができない。

一方、積分器１０６の時定数を大きくして応答性を悪くすると、スプレー水流量がその基準値から外れてから当該基準値に一致するようになるまでの時間が長くなる。この結果、演算処理部１０３から出力された制御信号Ｓ５１に従ってスプレー水流量を増加させた場合には、主蒸気温度を下げるのに必要な量のスプレー水がスプレー装置からスプレーされるようになり、主蒸気温度の上昇を十分に抑制することが可能になる。ところが、積分器１０６の応答性を悪くすると、スプレー水流量がその基準値から外れた状態が長い時間続くこととなる。コンスタントスプレー方式を採用したボイラにおいては、コンスタントスプレイが行われている状態、すなわち、スプレー水流量が給水流量の数％程度の一定量に常時維持された状態を前提として、水燃比制御のプログラムが設計される。このため、スプレー水流量がその基準値から外れた状態が長い時間続くと、水燃比制御が正常に動作しなくなるおそれがある。例えば、水燃比制御における給水制御系または燃料制御系がハンチングしてしまうおそれがある。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、蒸気温度の急な上昇を抑制するために蒸気中へスプレーする液体量の制御と、コンスタントスプレーを行うために蒸気中へスプレーする液体量の制御とを両立させることができるスプレー制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明のスプレー制御装置は、ボイラにおいて過熱器から排出された蒸気へ液体をスプレーすることにより蒸気温度の上昇を抑制するスプレー装置を制御するスプレー制御装置であって、
蒸気温度の基準値と蒸気温度の測定値との偏差を算出し、当該偏差を出力する第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出力に基づいて演算を行い、蒸気温度を下げるべく前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーする液体の量を前記演算で決定された量増加させるように前記スプレー装置を制御するための調整信号を生成する第１の信号生成手段と、前記蒸気を生成するためにポンプから前記ボイラへ供給される液体の量のうち一定割合の量を示すコンスタントスプレー信号を生成する第２の信号生成手段と、前記第１の信号生成手段により生成された調整信号と前記第２の信号生成手段により生成されたコンスタントスプレー信号とを互いに加算することにより得られる複合信号と、前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーされている液体の量の測定値との偏差を算出し、当該偏差を出力する第２の減算手段と、前記第２の減算手段の出力を積分し、その結果を出力する積分手段と、前記積分手段の出力と前記第１の信号生成手段により生成された調整信号とを互いに加算することにより得られるスプレー制御信号に従って前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーする液体の量を調整するスプレー制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、蒸気温度の急な上昇を抑制するために蒸気中へスプレーする液体量の制御と、コンスタントスプレーを行うために蒸気中へスプレーする液体量の制御とを両立させることができる。

本発明の実施形態によるスプレ−制御装置が適用されたボイラの水および蒸気の流通に関する構成を示す回路図である。 本発明の実施形態によるスプレ−制御装置を示す回路図である。 従来のボイラが有するスプレー水流量を制御するための回路を示す回路図である。

図１は、本発明の実施の形態によるスプレー制御装置が適用された貫流ボイラの水および蒸気の流通に関する構成を示している。図１に示す貫流ボイラ１の水および蒸気の流通に関する構成において、給水ポンプから供給された水は、給水調整弁２によりその流量が調整され、節炭器３を通り、続いて火炉壁４に設けられた蒸発水管を通る。この過程で水から作り出された蒸気は、１次過熱器５および２次過熱器（上流側６、下流側７）に順次供給され、これら過熱器により加熱されて過熱蒸気となり、蒸気タービンへ供給される。

また、貫流ボイラ１の水および蒸気の流通に関する構成において、給水調整弁２と節炭器３との間には、給水流量の測定値を出力する流量発信器（ＦＸ）８が設けられている。また、１次過熱器５の出口側、および２次過熱器の上流側６と下流側７との間にはスプレー装置９、１０がそれぞれ設けられている。また、給水調整弁２と節炭器３との間において流量発信器８の下流側には、給水ポンプから給水調整弁２を介して供給される水の一部をスプレー装置９、１０にそれぞれ供給するバイパス管路１１、１２が接続されている。

各スプレー装置９、１０は、スプレー弁２１、減温器２２、および減温器２２内に設けられたスプレーノズル（図示せず）を備えている。スプレー装置９において、減温器２２は、１次過熱器５と２次過熱器の上流側６との間を接続する蒸気管内に配置されている。バイパス管路１１を介して供給される水は、スプレー弁２１を介して減温器２２内に配置されたスプレーノズルに供給され、当該スプレーノズルから、減温器２２内を流通する過熱蒸気中へスプレー水としてスプレー（噴霧）される。

また、スプレー装置１０において、減温器２２は、２次過熱器の上流側６と２次過熱器の下流側７との間を接続する蒸気管内に配置されている。バイパス管路１２を介して供給される水は、スプレー弁２１を介して減温器２２内に配置されたスプレーノズルに供給され、当該スプレーノズルから、減温器２２内を流通する過熱蒸気中へスプレー水としてスプレーされる。

また、バイパス管路１１の途中には、バイパス管路１１を流れる水（スプレー水）の流量の測定値を出力する流量発信器（ＦＸ）１３が設けられている。また、バイパス管路１２の途中には、バイパス管路１２を流れるスプレー水の流量の測定値を出力する流量発信器（ＦＸ）１４が設けられている。

また、スプレー装置９の減温器２２と２次過熱器の上流側６との間には、この間の蒸気温度ｔ１を測定するための熱電対１５が設けられている。また、２次過熱器の上流側６とスプレー装置１０の減温器２２との間には、この間の蒸気温度ｔ２を測定するための熱電対１６が設けられている。また、スプレー装置１０の減温器２２と２次過熱器の下流側７との間には、この間の蒸気温度ｔ３を測定するための熱電対１７が設けられている。さらに、２次過熱器の下流側７の出口側には、２次過熱器の下流側７の蒸気温度ｔ４（主蒸気温度）を測定する熱電対１８が設けられている。

さらに、貫流ボイラ１は、スプレ−制御装置３１および３２を備えている。スプレー制御装置３１、３２はそれぞれ本発明の実施形態に当たる。

図２は、図１中のスプレ−制御装置３１を抜き出して拡大して示している。スプレ−制御装置３１は、１次過熱器５と２次過熱器の上流側６との間に設けられたスプレー装置９を制御する装置である。スプレー装置９は、主として、蒸気温度の急な上昇を抑制すべく、１次過熱器５から排出された過熱蒸気へスプレー水をスプレーすることにより蒸気温度を下げる装置である。スプレ−制御装置３１は、このようなスプレー装置９の機能を実現させるべく、スプレー装置９を制御する。

図２に示すように、スプレ−制御装置３１は、即時調整回路部４１と、コンスタントスプレー回路部５１と、これらの回路部４１、５１からそれぞれ出力される制御信号を互いに加算する加算器６１とを備えている。

スプレ−制御装置３１において、即時調整回路部４１は、蒸気温度の急な上昇を抑制するために蒸気温度を即時的に下げるべく、スプレー水流量を一時的に増加させる動作（スプレー水流量の即時調整）を行う回路部である。

即時調整回路部４１は、スプレー水流量の即時調整を行うための２つのユニットを有している。即時調整回路部４１において、第１のユニットは、主としてスプレー装置９の減温器２２と２次過熱器の上流側６との間の蒸気温度ｔ１に基づいてスプレー水流量の即時調整を行う回路であり、関数発生器（ＦＧ）４２、減算器４３、および演算処理器４４を備えている。

関数発生器４２は、負荷指令Ｓ１に基づき、蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２を生成するようにプログラムされた回路である。負荷指令Ｓ１は、発電の負荷または発電機の出力に応じて貫流ボイラ１を制御する信号である。負荷指令Ｓ１は関数発生器４２および４５にそれぞれ入力される。関数発生器４２は、蒸気タービンに供給される過熱蒸気の最終的な温度である主蒸気温度を所定の設定値（例えば５６６度）に保つために必要な蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２を、負荷指令Ｓ１に基づいて算出し、これを減算器４３へ出力する。また、蒸気温度ｔ１が熱電対１５により測定され、当該蒸気温度ｔ１の測定値Ｓ３が減算器４３に入力される。減算器４３は、蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２と蒸気温度ｔ１の測定値Ｓ３との偏差Ｓ４を算出し、当該偏差Ｓ４を演算処理器４４へ出力する。演算処理器４４は、偏差Ｓ４に基づいて所定の演算を行い、必要に応じて蒸気温度ｔ１を即時的に下げるべく、スプレー装置９のスプレーノズルからスプレーされるスプレー水流量を上記演算で決定された量増加させるようにスプレー装置９を制御するための制御信号Ｓ５を生成する。

ここで、演算処理器４４の動作について具体的に説明すると、演算処理器４４は、まず、蒸気温度ｔ１を即時的に下げる必要があるか否かを偏差Ｓ４に基づいて判断する。具体的には、演算処理器４４は、蒸気温度ｔ１が上昇し、実際の蒸気温度ｔ１と蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２との差が所定の範囲内になったか否か、または実際の蒸気温度ｔ１が蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２を上回ったか否かを偏差Ｓ４により判断する。実際の蒸気温度ｔ１と蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２との差が所定の範囲内になったとき、または蒸気温度ｔ１が蒸気温度ｔ１の基準値Ｓ２を上回ったとき、演算処理器４４は、その時点における蒸気温度ｔ１とその基準値Ｓ２との大小関係または両者の差の大きさに応じ、蒸気温度ｔ１を即時的に下げるのに必要なスプレー水流量およびスプレー時間を算出する。続いて、演算処理器４４は、算出したスプレー水流量のスプレー水を、算出したスプレー時間スプレーさせるようにスプレー装置９を制御する制御信号Ｓ５を生成する。例えば、制御信号Ｓ５は、算出されたスプレー水流量に対応した電圧を有し、その電圧が、算出されたスプレー時間維持される信号、あるいは、算出されたスプレー水流量に対応した電圧を有し、その電圧が、算出されたスプレー時間内でカーブを描いて変化する信号である。

また、即時調整回路部４１において、第２のユニットは、主として２次過熱器の上流側６とスプレー装置１０の減温器２２との間の蒸気温度ｔ２に基づいてスプレー水流量の即時調整を行う回路であり、関数発生器（ＦＧ）４５、減算器４６、および演算処理器４７を備えている。

関数発生器４５は、負荷指令Ｓ１に基づき、蒸気温度ｔ２の基準値Ｓ６を生成するようにプログラムされた回路である。関数発生器４５は、主蒸気温度を例えば５６６度に保つために必要な蒸気温度ｔ２の基準値Ｓ６を、負荷指令Ｓ１に基づいて算出し、これを減算器４６へ出力する。また、蒸気温度ｔ２が熱電対１６により測定され、当該蒸気温度ｔ２の測定値Ｓ７が、減算器４３に入力される。減算器４３は、蒸気温度ｔ２の基準値Ｓ６と蒸気温度ｔ２の測定値Ｓ７との偏差Ｓ８を算出し、当該偏差Ｓ８を演算処理器４７へ出力する。演算処理器４７は、偏差Ｓ８に基づいて所定の演算を行い、必要に応じて蒸気温度ｔ２を即時的に下げるべく、スプレー装置９のスプレーノズルからスプレーされるスプレー水流量を上記演算で決定された量増加させるようにスプレー装置９を制御するための制御信号Ｓ９を生成する。演算処理器４７の具体的な動作は、上述した演算処理器４４の具体的な動作と同様であり、制御信号Ｓ９の具体的な特性は、上述した制御信号Ｓ５の特性と同様である。

また、即時調整回路部４１において、加算器４８は制御信号Ｓ５と制御信号Ｓ９とを互いに加算し、その結果を即時調整信号Ｓ１０として出力する。なお、演算処理器４４および４７は、制御信号Ｓ５とＳ９とが互いに加算されることにより生成される即時調整信号Ｓ１０によりスプレー水流量が制御されることを考慮して、蒸気温度ｔ１、ｔ２を即時的に下げるのに必要なスプレー水流量およびスプレー時間を算出する。また、減算器４３、４６はそれぞれ第１の減算手段の具体例であり、演算処理器４４、４７はそれぞれ第１の信号生成手段の具体例であり、即時調整信号Ｓ１０は調整信号の具体例である。

一方、スプレ−制御装置３１において、コンスタントスプレー回路部５１は、過熱蒸気へ一定量のスプレー水を常時スプレーし続ける動作（コンスタントスプレー）を行う回路であり、関数発生器（ＦＧ）５２、加算器５３、減算器５４および積分器５５を備えている。

関数発生器５２は、給水ポンプから供給される給水流量の一定割合の量、例えば給水流量の４％の量（コンスタントスプレー量）を示すコンスタントスプレー信号Ｓ１２を生成するようにプログラムされた回路である。関数発生器５２には、流量発信器８ら出力された、給水流量の測定値Ｓ１１が入力される。関数発生器５２は、この測定値Ｓ１１の４％の値を算出し、この値を示すコンスタントスプレー信号Ｓ１２を出力する。加算器５３は、関数発生器５２から出力されたコンスタントスプレー信号Ｓ１２と、即時調整回路部４１の加算器４８から出力された即時調整信号Ｓ１０とを互いに加算することにより、複合信号Ｓ１３を生成する。複合信号Ｓ１３は減算器５４に入力される。また、スプレー装置９におけるスプレー水流量の測定値Ｓ１４が、バイパス管路１１の途中に設けられた流量発信器１３から減算器５４へ入力される。減算器５４は、加算器５３から出力された複合信号Ｓ１３とスプレー水流量の測定値Ｓ１４との偏差Ｓ１５を算出し、偏差Ｓ１５を積分器５５へ出力する。積分器５５は、偏差Ｓ１５につき積分処理を行い、この結果得られた制御信号Ｓ１６を出力する。

さらに、スプレ−制御装置３１の加算器６１は、即時調整回路部４１の加算器４８から出力された即時調整信号Ｓ１０と、コンスタントスプレー回路部５１の積分器５５から出力された制御信号Ｓ１６とを互いに加算することによりスプレー制御信号Ｓ１７を生成する。スプレー制御信号Ｓ１７は、スプレー装置９のスプレー弁２１に入力される。これにより、スプレー制御信号Ｓ１７に従ってスプレー弁２１が制御され、スプレー装置９におけるスプレー水流量が調整される。なお、関数発生器５２は第２の信号生成手段の具体例であり、加算器５３および減算器５４は第２の減算手段の具体例であり、積分器５５は積分手段の具体例である。また、加算器６１はスプレー制御手段の具体例である。

このような構成を有するスプレ−制御装置３１は次のように動作する。すなわち、蒸気温度ｔ１とその基準値Ｓ２との差が所定の範囲内でなく、蒸気温度ｔ１がその基準値Ｓ２を上回っておらず、蒸気温度ｔ２とその基準値Ｓ６との差が所定の範囲内でなく、かつ蒸気温度ｔ２がその基準値Ｓ６を上回っていないときには、蒸気温度ｔ１も蒸気温度ｔ２も即時的に下げる必要がない。このような場合には、即時調整回路部４１において、演算処理器４４は制御信号Ｓ５の出力を停止する（本実施形態において、信号の出力が停止している間、当該信号の出力端子の電圧は０に維持される）。また、演算処理器４７も制御信号Ｓ９の出力を停止する。この結果、加算器４８から即時調整信号Ｓ１０は出力されない。

即時調整信号Ｓ１０が出力されていない状態では、コンスタントスプレー信号Ｓ１２がそのまま複合信号Ｓ１３として減算器５４に入力されるので、偏差Ｓ１５は、コンスタントスプレー量とスプレー装置９における実際のスプレー水流量との差となる。また、積分器５５から出力される制御信号Ｓ１６はそのままスプレー制御信号Ｓ１７としてスプレー装置９のスプレー弁２１に供給される。この結果、コンスタントスプレー回路部５１は、スプレー装置９におけるスプレー水流量をコンスタントスプレー量に一致させるためのフィードバック制御回路（ＰＩ制御回路）として機能する。したがって、積分器５５の応答性を良くすれば、安定したコンスタントスプレーが実現される。

一方、蒸気温度ｔ１とその基準値Ｓ２との差が所定の範囲内となり、蒸気温度ｔ１がその基準値Ｓ２を上回り、蒸気温度ｔ２とその基準値Ｓ６との差が所定の範囲内となり、または蒸気温度ｔ２がその基準値Ｓ６を上回ったときには、蒸気温度ｔ１または蒸気温度ｔ２を即時的に下げる必要がある。このような場合には、即時調整回路部４１において、演算処理器４４が、スプレー装置９におけるスプレー水流量を増加させるための制御信号Ｓ５を出力し、または演算処理器４７が、スプレー装置９におけるスプレー水流量を増加させるための制御信号Ｓ９を出力する。この結果、スプレー装置９におけるスプレー水流量を増加させるための即時調整信号Ｓ１０が加算器４８から出力される。

即時調整信号Ｓ１０が出力されている状態では、コンスタントスプレー信号Ｓ１２に即時調整信号Ｓ１０が加算された信号が複合信号Ｓ１３として減算器５４に入力されると共に、制御信号Ｓ１６に即時調整信号Ｓ１０が加算された信号がスプレー制御信号Ｓ１７としてスプレー装置９のスプレー弁２１へ供給される。制御信号Ｓ１６に即時調整信号Ｓ１０が加算された信号がスプレー制御信号Ｓ１７としてスプレー弁２１に供給されることにより、即時調整信号Ｓ１０に対応してスプレー水流量が増加し、この結果、流量発信器１３から出力されるスプレー水流量の測定値も即時調整信号Ｓ１０に対応して増加する。しかし、これと同時に、コンスタントスプレー信号Ｓ１２に即時調整信号Ｓ１０が加算されることにより複合信号Ｓ１３も即時調整信号Ｓ１０に対応して増加する。これにより、減算器５４における減算処理により即時調整信号Ｓ１０に対応する成分が少なくとも部分的に打ち消し合う。この結果、即時調整信号Ｓ１０に対応したスプレー装置９のスプレー水流量の増加分が偏差Ｓ１５に現れる程度が小さくなるので、即時調整信号Ｓ１０に対応するスプレー水流量の増加が、コンスタントスプレー回路部５１における減算器５４と積分器５５によるフィードバック制御により抑制される程度が小さくなる。したがって、安定したコンスタントスプレーを実現すべく積分器５５の応答性を良くしても、即時調整信号Ｓ１０に従ってスプレー装置９のスプレー水流量が確実に増加し、スプレー水流量の即時調整が適切に行われ、蒸気温度ｔ１またはｔ２の急な上昇の抑制効果が確実に得られる。

以上説明した通り、スプレ−制御装置３１によれば、コンスタントスプレー回路部５１によるコンスタントスプレーと、即時調整回路部４１によるスプレ−水流量の即時調整とを両立させることができる。すなわち、コンスタントスプレー回路部５１において、積分器５５の時定数を小さく設定して応答性を良くし、これにより、スプレー水流量の即時調整が行われる時間を除き、スプレー水流量をコンスタントスプレー量に迅速に追従させ、追従した状態を維持させることができる。これと同時に、積分器５５の応答性を良くしても、蒸気温度ｔ１またはｔ２を即時的に下げる必要があるときには、即時調整回路部４１において生成された即時調整信号Ｓ１０に従ってスプレー装置９におけるスプレー水流量を確実に増加させることができる。

また、このようにスプレ−制御装置３１によれば、即時調整回路部４１によるスプレー水流量の即時調整機能を損なうことなく、コンスタントスプレー回路部５１における積分器５５の応答性を良くすることができる。したがって、積分器５５の応答性を良くし、スプレー水流量がコンスタントスプレー量から外れる時間を短くすることができ、これにより、スプレー水流量がコンスタントスプレー量から外れる時間が長いために貫流ボイラ１において正常な水燃比制御を維持できなることを防止することができる。

なお、スプレ−制御装置３１によれば、スプレー水流量の即時調整が実行されている時間は、スプレー装置９におけるスプレー水流量がコンスタントスプレー量から外れる。しかし、スプレー装置９におけるスプレー水流量がコンスタントスプレー量から外れる時間は、ほぼ、スプレー水流量の即時調整が実行されている時間のみである。そして、スプレー水流量の即時調整の実行時間は、演算処理器４４（４７）により制限することができる。例えば即時調整の実行時間が必ず所定の制限時間内となるように演算処理器４４（４７）を設計することができる。スプレー水流量がコンスタントスプレー量から外れる時間が、貫流ボイラ１の水燃比制御に悪影響を与えることのない短い時間となるように、スプレー水流量の即時調整の実行時間を制限すれば、スプレー水流量の即時調整のためにスプレー水流量が一時的にコンスタントスプレー量から外れても、正常な水燃比制御を維持することができる。

一方、図１に示す貫流ボイラ１において、スプレー制御装置３２は、２次過熱器の上流側６と２次過熱器の下流側７との間に設けられたスプレー装置１０を制御する装置である。スプレー装置１０は、主として、蒸気温度の急な上昇を抑制すべく、２次過熱器の上流側６から排出された過熱蒸気へスプレー水をスプレーすることにより蒸気温度を下げる装置である。スプレー制御装置３２は、このようなスプレー装置１０の機能を実現させるべく、スプレー装置１０を制御する。

スプレー制御装置３２は、スプレ−制御装置３１と同様の構成を有し、また、スプレ−制御装置３１と同様の作用効果を奏する。スプレー制御装置３２とスプレ−制御装置３１との相違点は次の通りである。すなわち、スプレー制御装置３２においては、熱電対１７により測定された、スプレー装置１０の減温器２２と２次過熱器の下流側７との間の蒸気温度ｔ３の測定値が即時調整回路部４１の第１のユニットの減算器４３に入力される。また、スプレー制御装置３２においては、熱電対１８により測定された、２次過熱器の下流側７の蒸気温度ｔ４の測定値が即時調整回路部４１の第２のユニットの減算器４３に入力される。さらに、スプレー制御装置３２においては、バイパス管路１２の途中に設けられた流量発信器１４から出力された、スプレー装置１０におけるスプレー水流量の測定値がコンスタントスプレー回路部５１の減算器５４に入力される。貫流ボイラ１の水燃比制御およびスプレー制御装置３１、３２のスプレー水流量の即時調整により、主蒸気温度が所定の設定値（例えば５６６度）に保たれる。

なお、上記実施形態では、貫流ボイラ１が有する２つのスプレー制御装置３１、３２に本発明をそれぞれ適用する場合を例にあげたが、１つのスプレー制御装置を有する貫流ボイラの当該１つのスプレー制御装置に本発明を適用した場合でも、スプレー水流量の即時調整とコンスタントスプレーとを両立させるといった上述の作用効果を得ることができる。

また、各スプレー制御装置３１、３２の即時調整回路部４１は、２つの回路ユニットを有しているが、１つの回路ユニットを有する即時調整回路部を備えたスプレー制御装置にも本発明を適用することができる。

また、スプレー装置によりスプレー水をスプレーする位置は、１次過熱器５と２次過熱器の上流側６との間、または２次過熱器の上流側６と下流側７との間に限らず、スプレー水を蒸気にスプレーすることにより蒸気温度の調整を適切に行うことができるのであれば、他の位置でもよい。

また、上記実施形態における各スプレー制御装置３１、３２では、コンスタントスプレーを制御するためにＰＩ制御を採用しているが、これに代え、他の形式のフィードバック制御を採用することもできる。

また、本発明は貫流ボイラ以外のボイラにも適用することができる。また、上記実施形態では、水を蒸発させ、タービンを回転させるための水蒸気を作り出すボイラを例にあげたが、本発明は、水以外の他の液体を利用するボイラにも適用することができる。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスプレー制御装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ 貫流ボイラ
５ １次過熱器
６ ２次過熱器の上流側
７ ２次過熱器の下流側
９、１０ スプレー装置
１１、１２ バイパス管路
１５、１６、１７、１８ 熱電対
３１、３２ スプレー制御装置
４１ 即時調整回路部
４２、４５ 関数発生器
４３、４６ 減算器（第１の減算手段）
４４、４７ 演算処理器（第１の信号生成手段）
４８ 加算器
５１ コンスタントスプレー回路部
５２ 関数発生器（第２の信号生成手段）
５３ 加算器（第２の減算手段）
５４ 減算器（第２の減算手段）
５５ 積分器（積分手段）
６１ 加算器（スプレー制御手段）

Claims (1)

1. ボイラにおいて過熱器から排出された蒸気へ液体をスプレーすることにより蒸気温度の上昇を抑制するスプレー装置を制御するスプレー制御装置であって、
   蒸気温度の基準値と蒸気温度の測定値との偏差を算出し、当該偏差を出力する第１の減算手段と、
   前記第１の減算手段の出力に基づいて演算を行い、蒸気温度を下げるべく前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーする液体の量を前記演算で決定された量増加させるように前記スプレー装置を制御するための調整信号を生成する第１の信号生成手段と、
   前記蒸気を生成するためにポンプから前記ボイラへ供給される液体の量のうち一定割合の量を示すコンスタントスプレー信号を生成する第２の信号生成手段と、
   前記第１の信号生成手段により生成された調整信号と前記第２の信号生成手段により生成されたコンスタントスプレー信号とを互いに加算することにより得られる複合信号と、前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーされている液体の量の測定値との偏差を算出し、当該偏差を出力する第２の減算手段と、
   前記第２の減算手段の出力を積分し、その結果を出力する積分手段と、
   前記積分手段の出力と前記第１の信号生成手段により生成された調整信号とを互いに加算することにより得られるスプレー制御信号に従って前記スプレー装置から前記蒸気へスプレーする液体の量を調整するスプレー制御手段とを備えていることを特徴とするスプレー制御装置。

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