JPH02157407A - 系統周波数変動時のプラント制御方式 - 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、火力発電所のボイラ自動制御装置に係り、特
に系統の周波数変動時のボイラ・タービンマスク制御に
好適な火力プラントの制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、オーム社のボイラの自動制御の中でＰ、
３０３〜Ｐ３０６の２．１　流量調節方式と燃焼調節方
式に記載されているように、調速器の作動による蒸気流
量の増減は外乱として加わり圧力変化させるのでボイラ
の蒸気圧力制御装置が働いて燃料と空気を操作し、圧力
変化を補償する。

タービン調速系の応答はボイラのそれに比べてずつと速
く数秒で整定する。したがって燃料調節方式のプラント
では発電機出力は調速器によって系統負荷変化に敏速に
追従するから、系統側としてはたいへん都合の良い方式
であると記載されているが、この本にも記載されている
が、ボイラはタービン調速弁の動きに応じて系統負荷と
同じ程度の蒸気流量外乱をも３に受けることになり、蒸
気圧力・温度・水位などが大幅に変動する。プラント出
力の負荷追従性は良いが、それはボイラの犠牲のうえに
成り立っているとあるのみで、これに対するボイラの制
御性について、系統変動時の安定したプラント制御を保
つことは非常に難しいという問題がある。以下に従来の
プラント自動制御装置とその問題点について述べる。

第４図に、火力発電所の概略構成図を示す。主機である
ボイラ８４、タービン８Ｓ、発電機８６等があり、補機
として、バーナ９２、押込通風機９５、給水ポンプ９７
、タービン加減弁１４等がある。ボイラ自動制御装置８
１は、負荷要求値（目標の発電量）に見合った蒸気量を
確保すべく。

タービン加減弁１４の開度調整を行なうと、ボイラ側は
、タービン入口蒸気を定格の圧力、温度に保つべく、ボ
イラの主たる入力である総料量を燃料流調弁４２により
、給水流量をボイラ給水ポンプ（以下、ＲＦＰと略す）
９７、給水流調弁２６により、空気量を押込通風機（以
下、ＦＤＰと略す）９５．ＦＤＰ入ロベロベーン５４り
調整する。

そのボイラ出力である主蒸気の温度、圧力を目標値に制
御し、負荷要求値に見合う蒸気をタービン８５に送り込
みプラントの統括制御を行なうものである。

第３図は、ボイラ自動制御装置８１のタービンボイラマ
スタ制御を示す制御系統図である。

１０は負荷要求信号であり、発電機周波数検出器１から
の補正を関数回路２により加えられ発電機出力指令１０
０となる。この指令と発電機出力の電力量信号８は減算
器１２で比較され、ＰＩ調節器７を介して第４図のター
ビン加減弁１４を操作し負荷の調整を行なう。１６は主
蒸気圧力検出器であり、発電機出力指令信号１００に関
数回路３を介してこれらの出力は減算器１３で比較され
た信号に１発電機出力指令信号１００に圧力補正を関数
回路５を介して、発電機出力指令信号に対する主蒸気圧
力の比率を乗算器４で加えられ、これらの信号を補正す
る関数回路６を介して、発電機出力指令１００に加算器
１５で加えられ更にボイラ給水流量ベースに交換されボ
イラ入力指令信号９となる。このボイラ入力指令信号に
より、タービン加減弁の開度に見合った蒸気量を確保す
るため各制御系を制御し、ボイラへの給水量、燃料量、
空気量を調整する。ボイラ入力指令信号９と給水流量検
出器２３の出力は減算器によって比較され給水量を給水
制御弁２６によって調整する。

主蒸気温度検出器２９の出力によって補正された、ボイ
ラ入力指令信号９と燃料流量３７は減算器によって比較
され燃料量を燃料制御弁４２により調整する。また、空
気量は燃焼排ガス０２検出器４６の出力によって補正さ
れたボイラ入力指令信号９と空気流量５１の出力は減算
器によって比較され空気量を空気制御ダンパ５４によっ
てＦＡ整される。

以上の如く、ボイラ自動制御装置！８１は、ボイラの主
要な入力である給水、燃料、空気をタービン加減弁１４
の開度量に見合うようにバランスさせて制御を行なうが
定常状態の各負荷における給水量、燃料量、空気量は個
々のプラントで定まっているので各制御系の関数回路に
よって組み込まれ制御される。

給水、燃料、空気のバランスがくずれると、主要な制御
量である主蒸気圧力、温度に大きな外乱となり、しかも
これらのプロセス時定数が長いので、フィードバック制
御のゲインをあまり上げることができないためである。

従って複数の操作端を、各々バランスを保ちながら発電
機出力を変化させることは非常に難しいことである。

次に、系統側の周波数が変動した場合、発電機周波数検
出器１の変化により、関数回路２を介した出力と負荷要
求信号１０これらの出力は加算器１７で比較された発電
機出力指令信号１００は、電力量信号８と減算器１２に
よって比較された出力にＰＩ調節器を介して、タービン
加減弁１４を操作し系統側の周波数変動量に見合った。

タービン入口の蒸気流量をタービン加減弁の開度操作し
調整する。また、系統側の周波数変動が大きいほどター
ビン加減弁の開度も大きく変わることになる。さらにボ
イラはタービン加減弁１４の動きに応じてタービン入口
の蒸気流量を、ボイラ入力指令９によってボイラに入る
燃料量、給水量、空気量を各制御系に指令を出し制御す
る。系統周波数の変動が大きいほど、ボイラに入る蒸気
流量の変動が大きいことになる。蒸気流量の変動はボイ
ラの外乱として加わり、主蒸気圧力を変化させるのでボ
イラ自動制御装置は、主蒸気圧力を周波数変動詩画の状
態に戻すべく、圧力制御が働いてボイラに入る燃料量と
空気量を操作し、主蒸気圧力の変化を補償する。しかし
、大幅な系統周波数、発電機出力の変動により過大な主
蒸気流量が変化し主蒸気圧力が大幅に変動するため、ボ
イラ自動制御装置は主蒸気圧力を周波数変動詩画の位置
に引き戻すべく作用が働くことにより、ボイラ自動制御
装置は大幅な主蒸気圧力の修正制御を行なうため、ボイ
ラに入る、燃料量、空気量、給水量を大幅に変動させる
ことになる。大幅な各プロセス量が変動するため、ボイ
ラ自動制御装置の給水制御系、燃料制御系、空気制御系
は、主蒸気圧力を元の位置に戻す作用のため大幅な修正
操作をするため各制御系は不安定な状態となる。また、
この引き戻し作用により、大幅な周波数変動時には、各
制御系、プロセス量はプラント制御上の目標値を越えて
、ボイラ自動制御装置で制御できる可能な領域をこえる
こともごくまれであるが、発生する問題がある。

本発明の目的は、ボイラ自動制御装置が、系統周波数の
変動による、主蒸気流量の外乱を極力受けることなく、
主蒸気圧力、温度を急激かつ大幅に変動させることなく
、タービン側の急激な大幅にもボイラ側は影響を受けな
いようタービン側の急激な変動に対して、各プロセス量
を安定させながら変化させることにすれば、系統側変化
にも強いボイラ自動制御装置を提供することにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、系統周波数変動により、周波修正のた
めタービン加減弁が給水流量の絞り動作、発電機出力低
下、主蒸気圧力等が変動するためボイラ自動制御装置に
より、タービン加減弁の絞り量に見合ったボイラ入力量
（燃料、給水、空気）を修正方向に制御するが、ボイラ
の追従性はタービンのように敏感に反応できないため、
系統側において過大な周波数変動が発生した場合には、
タービン加減弁の急速動作に対して、ボイラ自動制御装
置はタービン調速系の動きに応じて系統負荷変化と同じ
程度の蒸気流量外乱をも３に受けることになり、蒸気圧
力、温度、水位などが大幅に変動することになり、大幅
なプロセスの変動により制御系は不安定となり、制御可
能な領域を越えボイラ制御ができなくなるという問題が
あった。

本発明の目的は過大な周波数変動におけるボイラ・ター
ビンマスク制御がプロセスの変動に対して極力おさえ、
制御系を安定にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、系統周波数変動時の周波数量によるプロセ
ス側の急激な変動を、変化率制限要素により給水量制御
、燃料量制御、空気量制御の各ボイラ制御系に対して急
激な変動を抑制させることにより、プラントが安定した
制御が達成される。

〔作用〕

タービン加減弁は、系統側の変化に敏感に応答し整定す
る。ボイラはタービン加減弁の動きに応じて系統負荷変
化と同じ程度の外乱となり、プロセス量が挙動する。負
荷信号の変化率制限回路は系統周波数の変化に主蒸気圧
力制御の補正を行ない、これに見合ったボイラ入力指令
を作成し、この信号によりボイラの各制御系を整定する
。これによって、ボイラの各制御系は系統側の変動によ
る外乱が抑制されるので、主蒸気圧力、温度、水位など
の各プロセスは大幅な変動を起こし、制御系を不安定に
させることはない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図を用いて説明
する。

第１図において、第４図と同じ番号を付したものはそれ
らと同一の動作をするものである。

系統側に周波数変動が発生すると、発電機周波数検出器
１の出力信号が変化する。この変化量に関数回路２で補
正し、負荷要求信号１０とこれらの出力を加算器１１で
加えれ発電機出力指令１００に周波数の変化量が伝えら
れる。この発電機出力指令の変化量に電力量信号８と減
算器１２で比較され、ＰＩ調節器７を介して、周波数変
動による発電機出力指令の変化量はタービン加減弁１４
に伝えられる。タービン加減弁はこの変化量によりター
ビンに入る主蒸気流量を増減させる操作をおこなう。一
方、ボイラ側はボイラ入力指令９によってボイラに入る
給水量、燃料量、空気量をタービン加減弁によって変化
した主蒸気流量の変動によってボイラ自動制御装置の各
制御系は、変化量分に見合った修正制御を行なうことに
なるが、急激なボイラ入力指令９の変化によって各プロ
セスが急激な変動をさけ、安定な制御をするため、発電
機出力指令１００に変化率制限回路１６を設けた発電機
出力変化指令１０１、発電機周波数変化量に関数回路２
で補正した周波数変化量に、変化率制限回路１７を設け
、これらの出力を減算器１８で比較された信号を関数回
路５を介して、主蒸気圧力信号に乗算器４で加えられる
。発電機出力１００は変化率制限回路１６によって制限
された発電機出力変化指令１０１と減算器１８で周波数
変化量を変化率制限回路１７で制限された周波数変化量
を比較することにより、変化率制限回路１６を設けたこ
とによる主蒸気圧力信号への影響与えない。また、発電
機出力変化指令１０１により、ボイラ入力指令９の変化
量は、少しづつ増減させることになる。これにより、主
蒸気流量が急激に変動しても、ボイラ入力指令を急激に
変化させないため、ボイラに入る燃料量、給水量、空気
量は主蒸気流量の変化量に急激に追従するのではなく、
徐々に主蒸気流量の変化量に見合って整定されることに
なり、各制御系は急激な追従動作をおこさないため安定
した制御となる。

次に、第２図において、第１図と第４図と同じ番号を付
したものはそれらと同一動作するものである。

発電機出力変化指令１０１に対して、発電機出力指令に
変化率制限回路１６によって制限された分を再度、変化
率制限回路１９を設けることにより、主蒸気圧力信号に
影響をなくシ、第１図と同様にボイラ入力指令９に対し
て制限することにより、各制御系を安定させる。

本実施例によれば、ボイラ自動制御装置は、系統側の大
幅な周波数変動に対しても、ボイラ側はタービン加減弁
の動きに応じた主蒸気流量の外乱を受けることもなく、
主蒸気圧力、温度は主蒸気流量に見合って安定した制御
のもとで整定することにより、ボイラを安定に制御する
ことが可能となる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、火力発電所のボイラで、系統側の負荷
変化時に対して、ボイラ入力指令に与える急激な外乱を
防ぐことができるため、系統側の負荷変化時にも、ボイ
ラの無理な追従及いは、プラントの各プロセスへの急激
な変動を与えることなく各制御系は安定した制御を継続
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例のタービン・ボイラ
マスタ制御系統図、第３図は従来のタービン・ボイラマ
スタ制御系統図、第４図は火力発電所の概略構成図であ
る。 １０　負荷要求信号、１４・・・タービン加減弁。 ８１・・・ボイラ自動制御装置、８４・・・ボイラ、８
５タービン、８６・・・発電機、９５・・押込通風機、
９７・・・給水ポンプ。 第 図 ７−ヒ゛シ〃０．ρに汗 第３Ｌ４ ７−ヒ゛ノｎＯ１μに坪 第２図 ７−ヒー〉ｎ旧μに年 第

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、火力発電所で、ボイラ、タービン加減弁、発電機、
   主蒸気圧力伝送器より成る火力プラントにおいて、系統
   側の周波数変動による急激な主蒸気圧力の挙動を抑制す
   る制御回路を設けたことを特徴とする系統周波数変動時
   のプラント制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項記載の火力プラントにおいて
   、系統側の周波数変動時の急激な主蒸気圧力の挙動に対
   して、周波数の変動分を変化率制限要素により、敏感に
   制御系が応答しボイラ入力指令に外乱となる影響を抑制
   し、急激な主蒸気圧力の挙動を防ぐ遅れ要素を設けたこ
   とを特徴とする系統周波数変動時のプラント制御方式。