JPH02103301A - ボイラ運転支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は火力発電設備に係わり、特に頻繁な起動運用を
するに好適なボイラ運転支援装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は本発明の対象たる火力発電設備と、従来技術に
よるボイラ制御装置の一例である。以下、装置の動作を
概説する。

ボイラ給水はポンプ５１から吐出され、流調弁５２を経
て蒸発器５４で蒸気となる。蒸気はさらに加熱器５６を
経て加熱された後、その流量を調節する加減弁５９を経
て、蒸気供給先のタービン６０へ流入する。タービン６
０は回転軸を発電機６２に結ばれており、加減弁５９は
発電機６０出力を制御するよう駆動される。ボイラが供
給する蒸気の温度及び圧力は、いわゆる蒸気条件として
一般に加熱器５６出口の値で規定され、当該圧力は弁５
２による給水流量操作、当該温度は燃料流調弁６７によ
るバーナ６９への燃料供給量操作でそれぞれ制御される
。さらに、バーナ６９の燃料量による蒸気温度制御は応
答が遅いため、加熱器減温器５５により定常的に注水を
行ない、過度的な蒸気温度変動には、加熱器注水弁６４
により当該注水量を操作して対処する。

以上に述べたボイラ装置に適用する従来技術の制御装置
の構成は第５図の上段に示す通りであって、その目的は
前述のボイラ蒸気条件を規定値に維持しつつ、負荷指令
信号ＩＵＤに従って発電機６２より電気出力を行なわせ
ることである。

負荷指令信号１は、変化率制限器２により負荷変化率制
限信号３で設定される変化率以内に抑えられる。すなわ
ち負荷指令信号１が急激に変化しても、負荷変化率制限
信号３が例えば３％／分を与えれば、３％／分の勾配で
負荷変化率制限信号３は、負荷指令信号１の変化後の値
に向けて変化し、また、負荷変化率制限信号３が０％７
分の設定であれば、負荷指令信号４　（ＭＷＤ）は現在
値を維持する。従って負荷指令信号４　（ＭＷＤ）は、
発電設備として追従可能性を考慮した負荷指令であり、
タービン加減弁駆動信号８は比例・積分動作により、発
電量検出器６３より出力される発電機出力信号５を、負
荷指令信号４と一致させるように補正されながら出力さ
れる。

ボイラへの給水は負荷指令信号４に対応し負荷／水比関
数要素９で基本値を与え、給水量とタービン弁５９によ
る蒸気抜き出し量のバランスは、ただちに蒸気圧力検出
器５８による主蒸気圧力信号１０に反映するため、主蒸
気圧力設定信号１２との偏差を比例・積分要素１４に直
して得た負荷水比補正信号１５を加えボイラ入力指令信
号１７を得る。ボイラ入力指令信号１７はボイラの総給
水量指令値に相当するため、ボイラ給水量検出器５３、
加熱器給水量検出器６５より得た信号を加えボイラ総給
水量信号２１を得た後、ボイラ入力指令信号１７との偏
差を比例・積分要素２３に通した給水流調弁駆動信号２
４でボイラ給水流調弁５２を操作する。これは、加熱器
注水弁６４は後述するように蒸気温度制御の目的で制御
され、ボイラ入力信号１７による指令とは無関係に動く
ため、加熱器注水管７０の通過流量変動分も合わせてボ
イラ給水流調弁５２の操作で吸収するためである。

ボイラへの燃料投入量はボイラ総給水量に対応するボイ
ラ入力指令信号１７に対応して水／燃比関数要素２５で
基本値を与え、燃料と給水のアンバランスは蒸気温度検
出器５７による主蒸気温度信号２６に反映するため、主
蒸気温度設定信号２８との偏差を比例・積分要素３１に
通して得た水燃比補正信号４７を加え合わせて燃料指令
信号３３とする。燃料流調弁駆動信号３７は比例積分動
作で、燃料流量検出器６８で実測した燃料供給量信号３
４を燃料指令信号３３と一致させるように補正されなが
ら出力される。また、加熱器注水弁操作信号４２は前述
のように、応答の遅い燃料量による蒸気温度制御を補完
するために、定常的な注水量を与える関数要素３８の出
力を蒸気温度偏差信号３０の比例動作で得た加熱器性水
比補正信号４０を加えた加熱器注水弁駆動信号４２で操
作される。

タービン熱応力監視装置４４（例えば、天日。

外：ロータ熱応力によるタービン自動制御装置：火力原
子力発電ｖｏｌ　２９　Ｎｏ、　５　ｐｐ　４３７〜４
８２゜昭５５−６）は直接状態量を計測できないタービ
ンロータについて、タービン渾気温度検出器６１で得る
ローター周辺の蒸気温度信号４３を用い、熱伝達特性か
らローター表面温度を、熱伝導特性からローター内温度
分布を算出し、これにより熱応力値信号４５を出力する
。この信号４５が規定値を超えると関数要素４６は変化
率制限信号３を０とし、第５図の設備はいわゆる負荷定
値制御の状態となる。

以上に述べた従来技術は貫流ボイラ（第５図の下段に示
した系統が典型的）の制御系統して定着しており、ペン
ソンボイラの貫流運転域にも同一の回路で対応できる。

ドラムボイラ及びペンソンポイラの再循環運転域の制御
回路は第５図の上段と多少異なるが、少なくともタービ
ン加減弁５９及び加熱器注水弁６４に関する制御法は第
５図と同一であり以下の議論は同様に適用できる。

なお、図中の６は信号減算要素、７は比例積分要素、１
１は信号設定要素、１３は信号減算要素、１６は信号加
算要素、１８はボイラ給水量信号、１９は加熱器スプレ
水量信号、２０は信号加算要素、２２は信号減算要素、
２７は信号設定要素、２９は信号減算要素、３２は信号
加算要素、３５は信号減算要素、３６は比例積分要素、
３９は比例要素、４１は信号加算要素、６６は燃料ポン
プである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように第５図の設備の負荷制御はタービン加減
弁５９による蒸気抜き出し量調節によって実施するが、
その陳弁５９によって圧力降下と温度降下が生じる。前
者の圧力降下自体はタービン６０へ流入する蒸気量を調
節するための必然で、それ自体問題ないが、副次的に生
じる蒸気温度降下は以下述べる理由でタービン６０に熱
応力を発生させる原因になり問題である。

蒸気温度降下はタービン加減弁５９出入口で蒸気の持つ
エンタルピ（含熱量）はほとんど変化しなくても、圧力
が変われば温度が変化することによる。言いかえれば圧
力降下に伴って蒸気が膨張する際、蒸気の行なった仕事
分だけ内部エネルギが低下して温度が下がると考えれば
良い。しかしながら温度の降下幅はタービン加減弁５９
の絞り込みが大きい領域では１００°Ｃ程度に達する場
合があり、これは機械学会発行の蒸気量等で、等エンタ
ルピで圧力降下した場合を参照すれば容易に確かめるこ
とができる。

第５図の制御回路において、加熱器５６出ロ蒸気温度、
圧力はいわゆる蒸気条件として制御され、従来技術にお
いて、５％／分程度の高負荷変化率下で、蒸気圧力偏差
±５　ｋｇ　／　ｃ４程度を実現することは困難ではな
い。しかしながら負荷変化に伴うタービン加減弁５９の
開度変化により、弁５９通過後のタービン６０人口の蒸
気温度は軽く数１０°Ｃのオーダーで変動し、タービン
ロータに深刻な熱応力を発生させるのである。

タービン熱応力監視装置４４は、上述の観点からタービ
ンロータの信鯨性を確保するために設置されているが、
負荷変化中しばしば熱応力値４５が大となり、加減弁５
９の開度変化を抑えるため、関数要素４６及び変化率制
限要素２による負荷変化率制限または負荷定植機能が作
動し、負荷変化所要時間が延長され、発電設備の運用性
能が阻害される問題があった。

さらに、火力発電設備の起動時においては、同様のメカ
ニズムにより深刻な事態が発生する。すなわち、起動過
程においては加熱器５６出ロ蒸気温度を起動完了時点で
所定の目標値に到達するように昇温させるとともに、加
減弁５９開度を絞り込んだ状態から増大させて負荷上昇
を行うが、この状態は加減弁５９の入口蒸気温度自体の
上昇と加減弁５９による蒸気温度降下幅が１００°Ｃ程
度もある状態から、急速に減少するため、タービン６０
人口蒸気温０度が急激に上昇する場合にあたる。

従って、起動過程は前述の負荷定植機能が最も作動しや
すく、しばしば予定時間内に所定負荷に到達できない事
態（起動時間延長）をもたらしていた。

上述したような熱応力高による起動時間の延長は電力系
統の運用計画に予期せぬ混乱をもたらすため、従来技術
では熱応力高による負荷定価機能を作動させないことを
主眼に、いたずらに緩慢な昇温率で加熱器５６出ロ蒸気
温度を制御する事例も多々見られ、本来のプラント起動
運用性能を発揮できない原因となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解決し、タ
ービン６０の熱応力値過大を避けつつ、十分なプラント
起動運用性能を引き出す装置を提供するにある。

要するに本発明は、従来技術の制御装置がいわゆる蒸気
条件として加熱器５６出口の温度、圧力にのみ着目して
調節を行ない、その結果としてタービン６０の熱応力高
によるトラブルをもたらしたことをふまえ、タービン６
０の寿命消費に本質的に寄与するタービン６０の入口蒸
気温度変化率を管理することにより達成される。さらに
−回の起動におけるタービン６０の寿命消費を計画値に
維持するには、タービン６０の発生熱応力ピーク値を制
限する必要があり、その観点からタービン６０人口蒸気
温度変化率管理の目安を決定することとする。

本発明はタービン６０の入口蒸気温度変化率を上述の管
理の観点で調節するため、当該変化率がタービン加減弁
５９開度及び開度変化率による蒸気温度変化を考慮して
、ボイラ出口昇温率制御に帰着させる手段を中心として
構成される。

〔作用〕

一般に弁による圧力損失は弁開度によって決まるＣＶ値
と通過流体の流量及び物性値（比容積。

粘性係数等）により決定される。タービン加減弁５９の
場合、通過流量に関しては後流側のタービン６０と一体
に扱えるが、この種のプラントの設計条件では弁５９人
口圧力とタービン６０排気圧力の差は十分に大きく、い
わゆる臨界差圧条件を超えており、かかる通過流量はタ
ービン６０の排気条件によらず弁５９の開度及び入口蒸
気圧力。

物性値（ことに比容積）により支配される。

ここで蒸気物性値は、蒸気温度、圧力により一意に決ま
る（例えば機械学会発行蒸気表を参照すれば求められる
）ことに着目すれば、上述の関係により、弁５９の通過
流量は蒸気温度、圧力、弁開度の関数であり、同様に弁
５９の圧力損失及び弁５９出口圧力もまた、この王者の
関数となる。

弁５９及びタービン６０へ至る管路の熱容量により若干
の遅れは伴うが、タービン６０人口蒸気温度は弁５９人
口蒸気と等エンタルピ（等含熱ｆｉｔ）で、弁５９出口
圧力に対応する温度値となる。この場合も蒸気温度、圧
力、エンタルピの相互関係は蒸気表等により容易に求め
ることができ、結局、タービン６０人口蒸気温度も同様
に弁５９の開度。

入口蒸気圧力、温度の関数となる。さらに、良好に蒸気
条件を制御されたボイラ装置では、弁５９人口蒸気圧力
は定数とみなせる場合もあり、少なくとも弁５９開度と
弁５９人口蒸気温度を取り込めればタービン６０人口蒸
気温度が求められる。

以上の方法は単に、タービン５９人口蒸気温度を直接測
定する必要がないということに加え、タービン６０人口
温度を例えば熱電対で計測した場合のような、検出端（
サーモウェル等を含む）の熱容量により本質的に検出遅
れを伴う問題が回避できるし、前述の弁５９及びタービ
ン６０へ至る管路の熱容量による遅れの影響も含めて、
当該温度が収束する値をただちに知ることができる長所
がある。

本発明では、かかるタービン５９人口蒸気温度推定値の
変動を抑制するように蒸気温度制御を行うが、制御技術
上、種々の遅れの影響を受けた直接測定値よりも、対象
の収束値を予め知って制御する手法（予見制御）が非常
に有効であることは明らかである。

本発明において蒸気温度変化率と熱応力極大値の関係、
熱応力極大値と一熱サイクルにおける寿命消費値の関係
の把握がポイントとなるが、前者は流体温度の変動があ
った後、熱応力が極大に達するまでに熱容量、熱伝導等
に起因する大きな遅れがあるし、後者は、本質的に一熱
サイクルが完結してその履歴を考慮しないと求められな
い。従ってこれらの両関係式を物理的法則に基づいて連
立微分方程式等で記述する（物理モデル）方式で取り扱
うことは、非常に繁雑かつ困難である。

一方で、これらの関係式を応用する立場で考えると、プ
ラントの起動はその耐用期間中に千回のオーダーに達す
るのが通例であるから、かかる両関係式は平均として正
確であればよく、個々のケースの不確定な要因による誤
差の影響は、回を重ねる毎に打ち消し合っていく性質の
ものであれば問題にしなくて良い。このような立場の応
用には実績データの蓄積から関係式を求める（統計モデ
ル）方式が最適である。

統計モデルとしては種々の手法があるが、線形回帰モデ
ル方式が簡単で有力な方法であり、その考え方を以下簡
単に述べる。なお、統計モデルに関しては、奥野はか「
多変量解析法」日科技連出版１９７１年、赤池はか［ダ
イナミックシステムの統計的解析と制御」サイエンス社
１９７２年等に詳しく述べられていることを付記する。

時点１（ｉ＝１−Ｎ）において変数のＭｉＣｘ＝。

ｙｌが得られた場合、Ｘとｙとの関係式を下式の形に仮
定すると、以下の手順で式中のパラメータｂ、、ｂ、を
決定できる。

ｙ　＝　ｂ　、　ｅ　””　　　　−−−−−−−−−
−−・・・・−（１）（１）式の両辺の対数をとって線
形化すると下式を得る。

ｌｏｇ　ｙ　−１ｏｇ　　ｂ６　＋　ｂ　＋　　ｘ　　
−−−−・−（２）（２）式に各時点のＸｉを代入し、
対応するｌｏｇｙｉとの差をε、とじて次式で定義する
。

εＨ＝１ｏｇ　ｂｏ　＋　ｂ＋　　ＸＩｌｏｇ　３’ｔ
　−−（３）上式のε、は関係式（１）の推定誤差に相
当する。

各白点のε、′の総和Ｓを下式で定義する。

・−・−−−−−−−−（４） 本発明の目的には、（４）式のＳの値を最小とするよう
にｂｏ、ｂ＋　を決定すればよい。従って、（４）式を
ｌｏｇ　ｂ、　、　　ｂ、で偏微分して０とおいた次の
２方程弐を満たすｂｏ、ｔｚを決定することに帰着する
。

１＝１ ｉ＝１ ・−・−・−・・・・−（６） 連立方程式（５）、　（６）は容易に解けて次の結果を
得る。

一一−−・−・−・−・・−（７） −・〜−−−−・−・−（８） 以上の方法に従ってｂｅ、ｂ＋を決定するとき、Ｘとｙ
との性質上、相関性が強い場合は（４）式のＳを十分小
さな値にすることが可能となって（１）式の仮定が有効
となる。本発明への応用については昇温率と熱応力極大
値、熱応力極大値と寿命消費量の関係双方について強い
相関性が知られており、この手法の適用は妥当である。

以上の議論を裏付けるため、昇温率と熱応力極大値、熱
応力極大値と寿命消費量の関係の物理的メカニズムにつ
いて簡単に説明する。

タービンの発生熱応力は、突起部等の応力集中の発生す
る部位で問題となるが、かかる部位の熱応力値はタービ
ン内の蒸気と接する無限平板を仮定し、その蒸気と接す
る表面の発生熱応力値に応力集中係数を乗じて評価すれ
ば良いことが知られている。また当該表面の熱応力は次
式で示される表面に平行な各方向に−様な成分が、表面
に垂直な成分が通常大であるので、熱応力管理の主旨か
ら、これに着目する必要がある。

ここに、 δ　：表面に平行方向の熱応力成分 Ｅ　：ヤング率 α　：線膨張係数 ν　：ポアソン比 Ｔａｕ：無限平板平均メタル温度 Ｔ、：無限平板表面メタル温度 ａ：比例定数 無限平板内の熱移動は伝導により、基本的にフーリエの
方程式を満たす。無限平板では表面と垂直方向の熱移動
のみを考えればよいから、現像は次式で記述できる。

Ｃ：比熱 Ｗ　：半径方向距離 Ｔ　：メタル温度 無限平板を厚さ方向に層状に分割し、各層毎に集中定数
化し、その表面から第ｊ番目のセクションについて００
）式から下式が導かれる。

ここに、 Δｒ：分割された層の厚さ ここで、代表的な例として、無限平板が温度平衡の状態
にあり、無限平板表面の流体から温度変化が伝わるケー
スを考える。この場合はＴｉ＋＋＋Ｔｔが等しい状態で
Ｔ、−１から温度変化が伝播するので（Ｉ　１）式には
次式に変化する。

ここに ｋ　：熱伝導率 ０２）式は一次遅れ特性を示す微分方程式であり、その
遅れ時定数τ。は下式に示される。

ラプラス変換によりθり式は下式に変換できる。

Ｔ“ｉ　＝Ｔ”　＝−＋　’−−−−−−・−（１４）
■＋τ。Ｓ 二二に、 Ｓニラプラスの演算子（時間微分演算を示す）また変数
の肩記号＊はラプラス変換した値であることを示す。

０４）式の関係を用いれば、メタル厚肉部内の第Ｎセク
ションの温度ＴＮは表面温度Ｔ０を用いて下式で表され
る。

”　ｓ　　””　（）　’　Ｔ”　ｏ　　−−−−−−
（１５）１＋τ。５ （９）式より無限平板の発生熱応力は、内部と表面の温
度差で評価できることは前述のとおりであるが、その温
度差をΔＴとすると０９式より下式の性質が導ける。

ΔＴ“　＝Ｔ、　　　−Ｔ、”　　＝ （１＋τ。Ｓ）” ０ω式の分子Ｓの高次の項は内面温度Ｔ。の高次微分を
与えるが、物理的性質上Ｔ０の変化はなめらかであるの
で高次微分係数は０とみなせ、２次以下の項は無視でき
る。従って００式は次式に帰着する。

Ｎ次遅れ　　　　ゲイン　温度の 変化率 ０η弐の意味するところは、熱応力値を支配するメタル
温度差は表面メタル温度変化率の高次遅れ特性を持つと
いうことであって、メタル温度差の漸近値は流体温度変
化率に比例することが証明された。θη弐によるメタル
温度差が最も漸近値に近づいて最大となる条件こそ熱応
力極大であり、０７）式は熱応力極大値を蒸気温度変化
率との関係で整理することの妥当性を裏付けている。

同様に、熱応力極大値より寿命評価を行う手法は、既に
本出願人が提案した［ボイラ負荷制御装置」　（特願昭
５８−１１６２０１号）の明細書中に詳述しであるので
、ここでは省略するが、要するに、寿命消費の原因であ
る疲労とクリープについて、前者は御坊サイクルにおけ
る主応力差（応力の三軸方向の成分のそれぞれ二つを選
び差をとったもの）の正負両方向の極大の幅（ピーク対
ピーク）により支配され、後者は高温領域における応力
絶対値（相当応力）の極大に支配されるため、熱応力の
極大値と寿命消費の間には当然強い相関関係があり、両
者を統計的関係式で整理することの妥当性が裏付けられ
る。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例であり、第５図の従来技術実
施例と同一部分は本発明と直接関係ある範囲以外は省略
して示した。

第２の演算手段５０２は主蒸気温度信号２６゜主蒸気圧
力信号ＩＯ及び、タービン加減弁駆動信号８を入力して
加減弁５９出口蒸気温度信号５１０及び加減弁出口蒸気
温度変化率信号５１１を演算する。

第３の演算手段５０３は加減弁５９出口蒸気温度信号５
１０を入力して動翼発生熱応力信号５１２を算出し、第
６の演算手段５０６は熱応力信号５１２を受けて１熱サ
イクルにおける動翼寿命消費率信号５１３を算出する。

第５の演算手段５０５は１回の起動または負荷変化に対
する動翼寿命消費割当信号５１４を入力し、前述の熱応
力信号５１２と寿命消費率信号５１３により与えられる
データの組を保存した第２の記憶装置５０８の内容を参
照して動翼熱応力制限信号５１５を算出する。ここで寿
命消費率割当信号５１４は、プラント設計段階で決定さ
れる固定値を与えて設定の手間を省くこともできるし、
プラントの実績寿命消費状況や、当該起動、負荷変化を
急速に行う必要性に応じて逐−設定しても良い。

第４の演算手段５０４は熱応力制限信号５１５を入力し
、前述の蒸気温度変化率信号５１１と熱応力信号５１２
により与えられるデータの組を保存した第１の記憶装置
５０７の内容を参照して、タービン翼列入口蒸気温度変
化率制限信号５１６を算出する。ここで熱応力制限信号
５１５は本例のように第５の演算手段により与えても良
いが、プラント設計段階で決定される固定値や経験上知
り得る値を設定することにより、第５の演算手段等を不
要とするごともできる。

第１の演算手段５０１は翼列入口蒸気温度変化率制限信
号５１６及び現時点における主蒸気温度信号２６．主蒸
気圧力信号１０．及びタービン加減弁駆動信号８を入力
してボイラ昇温率指令信号５１７を出力する。ここで翼
列入口蒸気温度変化率制限信号５１６は本例のように第
４の演算手段により与えても良いが、プラント設計段階
で決定される固定値や経験上知り得る値を設定すること
により、第４の演算手段等を不要とすることもできる。

ボイラ昇温率制御手段５０９は指令信号５１７を入力し
てボイラの操作端を駆動する。

第２の演算手段５０２は第２図に示すとり、蒸気表参照
要素１１１を用いて加減弁９５人口における比容積１１
２とエンタルピ１１３を算出し、弁特性関数要素１１４
で、当該弁開度、入口圧力。

比容積における弁の圧力損失１１５を求める。蒸気表参
照要素１１８は、弁入口圧力１０から圧損１１５を引い
て求めた弁出口圧力１１７に対応する弁入口と等エンタ
ルピの温度を求める。当該等エンタルと変化により求め
た蒸気温度が前述したように加減弁出口蒸気温度信号５
１Ｏ１及びこれを微分した変化率信号５１１となる。

なお、１１６は信号減算要素、ｌ１９は信号微分器であ
る。

第３の演算手段５０３は従来より実用化されている熱応
力監視装置であって、その演算の概略は（９）弐〜面式
に示した通りである。

第６の演算手段５０６は従来より実用化されている熱応
力極大値より寿命評価を行う手法を用い、その詳細は前
述の特願昭５８−１１６２０１号に紹介した通りである
。

第４の演算手段５０４及び第５の演算手段５０５は、そ
れぞれ第１の記憶装置５０７及び第２の記憶装置５０８
に保存されたデータに（１）弐〜（８）式に示した統計
的手法を適用している。

第１の演算手段５０１は本発明の中心であるので、その
作用について詳細に説明する。加減弁による蒸気温度降
下は前述のように等エンタルピ変化であって、そのメカ
ニズムは第２図に示した第２の演算手段５０２に係る記
述にても説明したが、これらを関係式に示すと以下の通
りとなる。

θｏ　＝ｈ　（Ｐｏ　、　　Ｈｚ　）　　−−−−−−
−−−−（１Ｂ）Ｐｏ　　　＝ｐｉ　　　−ｇ　　　（
Ｐｉ　　　、　　　Ａ、　　　μ　ｉ　　　）　　　−
−−−−−（１９）μ、＝ｆμ（Ｐ８．θｉ）−・−・
・−・−・−（２０）Ｈｉ　＝ｆ、（Ｐ８．θ、）−・
−・−・−・・−・・（２１）ここに各記号は以下の通
りである。

θ、：加減加減弁５註 Ａ　：加減弁５９開度 Ｈｉ　：加減弁５９人ロ蒸気エンタルピＰ五　：加減弁
５９人口蒸気圧力 Ｐｏ　：加減弁５９出口蒸気圧力 ｒμ：蒸気圧力，温度より比容積を求める蒸気表ｆＨ　
：蒸気圧力，温度よりエンタルピを求める蒸気表 ｇ　：蒸気圧力，比容積，弁開度から差圧を与える弁 ｈ　：蒸気圧力，エンタルピより温度を与える蒸気表 μ．：加減加減弁５註 時間りで微分して加減弁５９出口蒸気温度θ。の変化率
に関する式を得る。

ａＰ．）　　　　ａμ，　　　ａθ。

ー・−・−・−ｍ−〜−・−・−　（２２）本発明の目
的には、与えられたＰ．、Ａの変化率の下、θ。の変化
率を所定の値とするためのθ。

を求めればよい。従って（２２）をθ．の変化率につい
て解いて次式を得る。

・−・−・−・・・・−・・−−−−−　（　２　３　
）以上の式中において各偏微分係数は現時点におけるＰ
．、Ａ，　　θ．が与えられれば、ただちに求めること
ができる。具体的には第１の演算手段は第３図に示す構
成となる。第３図において昇温率指令信号１５２は（２
３）式により求められたθ五の変化率である。

なお、図中の１２０，１２１は信号微分要素、１２２、
１３０は偏微分係数発生要素、１３１は定数発生要素、
１３２は信号設定要素、１３３。

１４４は信号減算要素、１３４は信号定数倍要素、１３
５、１３７，１４１，１４５，１４６，１４８は信号乗
算要素、１３６’，１４７は信号減算要素、１４２．１
４３，１４９は信号加算要素、１５０は信号除算要素、
１５１は信号加算要素、１５２゜１５３は昇温率指令信
号である。

第３図の実施例特有の効果は、現時点における主蒸気温
度２６と信号設定要素１３２で与えられる主蒸気温度の
偏差から昇温率指令信号１５３を得て、該信号と前述の
信号１５２の低選択で求める昇温率指令信号５１７を得
ることによりもたらされる。すなわち主蒸気温度２６が
設定値に等しいか、これを上回った場合、信号１５３は
０または負となり、信号１５３が選択されて設定値以上
の昇温が停止され、かつ主蒸気温度２６が設定値を越え
た場合は設定値に引き戻す方向に負の昇温率指令信号５
１７が得られる。

ボイラ昇温率制御手段の動作は「ボイラ起動制御装置」
　（特願昭５９−１４５９３２号）の明細書中に述べた
通りであって、プラントの状態に応じて信号５１７によ
り与えられた昇温率による起動を燃料投入量最低の条件
で弁開度等のプラント操作量（最適操作量）を算出する
ことによって起動操作を行う。

また昇温率制御手段として、［ボイラ起動制御装置」　
（特願昭６１−０７６８０１号）を適用すれば、カルマ
ンフィルタ、最適レギュレータ理論の適用が可能な構成
となり、上述の最適操作量が評価関数を最小にするとい
う形で明確に与えられる長所がある。

ボイラ昇温率制御手段として、従来技術の第５図の構成
に対し最小限の改造で対処したい場合は、昇温率指令値
５１７を積分して温度指令値とし、第５図中の信号設定
要素２７が与える主蒸気温度設定信号２８の代わりに、
該積分値を信号減算要素２９に与えればよい。

〔発明の他の実施例〕

本発明の他の実施例としては、翼列人口の実昇温率信号
５１１と該昇温率制限信号５１６との偏差で従来技術に
よる第５図の制御装置中の主蒸気温度制定信号をカスケ
ード制御する方法があり、当該実施例を第４図に示す。

この方法は最も簡単に本発明を実施できる長所がある。

なお、図中の１５４は信号減算要素、１５５は比例積分
要素、１５６は信号加算要素である。

〔発明の効果〕

本発明は、以下の効果がある。

１、加減弁通過に伴う蒸気温度変化を考慮して、タービ
ン翼列入口蒸気温度変化が規定値以下となるように制御
できる。

２、タービン翼列入口蒸気温度変化率制御にあたり、該
温度変化率の収束値を予見した応答性の速い制御ができ
る。

３、タービン翼列の発生熱応力極大値を規定値以下とし
たタービン翼列入口蒸気温度変化率制御ができる。

４、タービン翼列の寿命消費量を設定通りとさせるター
ビン翼列入口蒸気温度制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図ならびに第４図は本発明の実施
例に係る系統図、第５図は従来例の系統図である。 ６０・−一−−−−蒸気タービン、５０１−・−・・第
１の演算手段、５０２・−・−第２の演算手段、５０３
・・・・−第３の演算手段、５０４・−・−第４の演算
手段、５０５−一−−−−−第５の演算手段、５０６・
−一一一−−第６の演算手段、５０７−・−・第１の記
憶装置、５０８−・・・・第２の記憶装置、５０９・−
・−・ボイラ昇温率制御手段。 第 図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、蒸気温度変化率制御手段を有するボイラ装置の
   蒸気取り出し口に蒸気流量調節弁を介して蒸気タービン
   装置を接続したものにおいて、 少なくとも当該蒸気流量調節弁入口の蒸気温度信号、蒸
   気圧力信号、当該調節弁の開度信号及び、前述の蒸気タ
   ービン装置の翼列入口の蒸気温度情報を入力して、少な
   くとも前述のボイラ装置の蒸気温度変化率目標値または
   蒸気温度変化率補正量目標値を算出する第１の演算手段
   を有することを特徴とするボイラ運転支援装置。
2. （２）、請求項（１）記載において、前述の蒸気温度信
   号、蒸気圧力信号、調節弁開度信号を入力し、かかる蒸
   気タービン装置の翼列入口の蒸気温度及び蒸気温度変化
   率を算出する第２の演算手段を有することを特徴とする
   ボイラ運転支援装置。
3. （３）、請求項（２）記載において、第２の演算手段で
   求めた蒸気温度または蒸気温度変化率を用いて、前述の
   タービン動翼の熱応力を算出する第３の演算手段と、第
   ２の演算手段で求めた蒸気温度または蒸気温度変化率と
   第３の演算手段で求めた熱応力の数値の組を格納する第
   １の記憶装置と、予め設定もしくはその都度指令される
   前述のタービン動翼の熱応力ピーク制限値を入力し、第
   １の記憶装置に格納した数値の組を用いて第１の演算手
   段へ与える前述のタービン装置の翼列入口の蒸気温度変
   化率制限値を算出する第４の演算手段を有することを特
   徴とするボイラ運転支援装置。
4. （４）、請求項（３）記載において、第３の演算手段で
   求めた前述のタービンの動翼の熱応力値を入力し、前述
   のタービン動翼の寿命消費量を算出する第５の演算手段
   と、第３の演算手段で求めた熱応力ピーク値と第５の演
   算手段で求めた寿命消費量の数値の組を格納する第２の
   記憶装置と、前述のタービン動翼の一回の起動、停止ま
   たは負荷変化に際して許容する寿命消費量設定値を入力
   し、第４の演算手段へ与える前述のタービン動翼の熱応
   力ピーク制限値を算出する第６の演算手段を有すること
   を特徴とするボイラ運転支援装置。