JPH0220565Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はボイラ起動バイパス弁制御装置に係
り、特に、ボイラ起動時間の短縮が要求されるボ
イラに最適なボイラ起動バイパス弁制御装置に関
する。

ボイラの運用効率等を高めるために、近年はボ
イラ起動時間の短縮が要請されている。起動時間
を短縮させるに際し、制約となると事柄に気水分
離器や過熱器出口管寄せ厚肉部に発生する熱応力
がある。

第１図は、一般的なボイラシステムを示す系統
図である。ボイラ１に送り込まれた水はバーナ２
によつて加熱され、発生した蒸気は、気水分離器
３で気水分離し、過熱器４で温度上昇がなされた
のち主蒸気止め弁５を介してタービン６の高圧側
に供給される。タービン６で仕事を終えた蒸気は
低圧側より取り出され、復水器７に送られて蒸気
と冷却水の直接混合が行なわれ、再び給水として
ボイラ１に送り込まれる。以上の経路を給水（蒸
気）は循環し、途中で失われた分は復水器７で補
給される。

従来、前記熱応力の対策として、過熱器４の出
側と復水器７との間に接続される蒸気抜弁（以
下、TBバイパス弁と称す）８、および入側と復
水器７との間に接続される蒸気抜弁（以下、SH
バイパス弁と称す）９が設けられ、制御装置１０
によつてコントロールされる。制御装置１０は、
気水分離器熱応力に依存する信号を検出する検出
器１１及び過熱器出口管寄熱応力に依存する信号
を検出する検出器１２の各検出信号に基づいて、
気水分離器流体温度が、蒸気圧力の飽和温度に基
づき、蒸気圧力をTBバイパス弁８抜き出し量で
制御することから、TBバイパス弁８で気水分離
器流体温度上昇率を押え、また、過熱器出口管寄
流体温度は過熱器通過蒸気流量に依存し、これを
SHバイパス弁９で制御することから、SHバイパ
ス弁９で過熱器出口蒸気温度変化を低減すること
が行なわれてきた。

しかし本質的な制限事項は流体温度やその変化
率ではなく、過熱器出口管寄せ厚肉部の熱応力を
制限値に対し必要十分な値に押えることであり、
流体に着目した方法では厚肉部保全のため大きな
マージンを見込んで昇温、昇圧を緩慢に行う必要
がある。

この解決策として例えば特開昭56−40002号公
報に記載されているような、気水分離器の熱応力
に依存する信号を検出して、TBバイパス弁８を
操作し、急速な昇圧を行う方法が提案されている
が、規定値まで昇圧した後、一定圧を維持するに
は、TBバイパス弁８通過流量が急増する傾向が
あり、これは過熱器通過流量変動による蒸気温度
変化、過熱器出口管寄熱応力増加に対策が必要で
ある。

過熱器通過蒸気流量制御は、SHバイパス弁９
で行うが、この弁の操作は蒸気圧力にも影響を与
えるため、熱応力を制限に対し必要十分な程度と
し、かつ急速な昇温昇圧をはかるには、TBバイ
パス弁８との協調制御が不可欠である。

本考案の目的は、上述した従来技術の欠点を解
決し、気水分離器、過熱器出口管寄せの保全を図
りながら、かつ起動時間の短縮が図れるボイラ起
動バイパス弁制御装置を提供することにある。

要するに、本考案は、内外面メタル温度差等の
気水分離器熱応力に依存する信号、過熱器出口管
寄に依存する信号を検出してTBバイパス弁（タ
ービンバイパス弁）とSHバイパス弁（過熱器バ
イパス弁）の協調制御を行うようにしたものであ
る。

第２図は本考案の一実施例を示すブロツク図で
ある。第２図においては第１図に示したと同一部
材であるものには同一符号を用いている。

制御装置１０は、検出器１１の出力信号の或る
レベル以上の値のみを出力する不感帯要素１３
と、検出器１２の出力信号の或るレベル以上の値
のみを出力する不感帯要素１４と、該不感帯要素
１３および１４より出力される信号を比例調節す
る比例調節器１５，１６，１７，１８と、比例調
節器１５より出力される信号Ａと比例調節器１７
より出力される信号Ｃの加算を行なう加算手段で
ある加算器１９と、比例調節器１８より出力され
る信号Ｄと比例調節器１６より出力される信号Ｂ
の加算を行なう減算手段である加算器２０と、
TBバイパス弁８の開度を設定するTBバイパス
弁開度設定器２１と、SHバイパス弁９の開度を
設定するSHバイパス弁開度設定器２２と、TB
バイパス弁開度設定器２１の出力信号と加算器１
９の出力信号とを加算する加算器２３と、SHバ
イパス弁開度設定器２２の出力信号と加算器２０
の出力信号とを加算する加算器２４とより構成さ
れる。

TBバイパス弁開度設定器２１と、SHバイパ
ス弁開度設定器２２と、加算器２３と、加算器２
４と、を含んで制御手段が構成されている。

以上の構成において、検出器１１の検出対象と
しては、温度分布により熱応力算出値の他、厚肉
部内外面温度差、歪計の値等が応用できる。信号
の極性は内面に引張りの応力を発生させる場合を
正とする。

また、検出器１１の検出信号であるところの気
水分離器熱応力に依存する信号（以下Ｓ信号と言
う）は、不感帯要素１３を通り、ある一定の許容
値内では作用をしない。過熱器管寄熱応力に依存
する信号（以下Ｈ信号と言う）も同様に不感帯要
素１４を通る。比例調節器１５，１６，１７，１
８はいずれも負のゲインに調整され、TBバイパ
ス弁８への補正はＡ信号とＣ信号の和、SHバイ
パス弁９への補正はＢ信号からＤ信号を引いた差
の信号がそれぞれ加わる。

いま気水分離器流体温度が上昇し、内面圧縮の
応力が発生すると、Ｓ信号は負になり、それが不
感帯要素１３の設定を越えると、Ａ信号、Ｂ信号
が正となりTBバイパス弁８、SHバイパス弁９
を開方向に補正し、蒸気圧力、飽和温度を押えて
熱応力を低減する。

また多量の蒸気が過熱器を通過して、蒸気温度
が低下し、過熱器管寄内面に引張応力を発生する
とＨ信号は正となり、不感帯要素１４の設定を越
えると、Ｃ信号、Ｄ信号は負で、これらはTBバ
イパス弁８を閉方向、SHバイパス弁９を開方向
に補正する。これにより過熱器４の入側の蒸気
は、SHバイパス弁９を流れる量が増加し従つて
過熱器４に流入する量が減少する。他方、過熱器
４の出側の蒸気は、TBバイパス弁８における流
体低抗が増加し従つて止め弁５及びTBバイパス
弁８を流れる流量の和である総流量が減少する。
以上のことから、過熱器４を通過する過熱通過蒸
気量は減少するので、過熱される該蒸気の温度は
上昇し、熱応力を低減する。同様に蒸気温度上昇
による管寄内面圧縮応力発生時には過熱器通過蒸
気流量を増加することにより対処できる。

このような熱応力による補正回路があるため、
TBバイパス弁、SHバイパス弁の開度設定器は
熱応力考慮によるマージンをとる必要はなく、急
速な昇温、昇圧をはかる設定としておけばよい。

第３図は本考案の他の実施例を示すブロツク図
である。本実施例は、第２図の実施例に比べ起動
時の熱応力発生に対し積極的に対処して急速起動
を可能とするものである。即ち、起動時には一定
の熱応力発生は避けられないところから、気水分
離器、過熱器出口管寄の熱応力目標値を設定し、
目標を上回るときは、第２図の場合と同様熱応力
を緩和する操作を行ない、逆に目標を下回るとき
は、さらに急速な昇温昇圧を行うように積極的な
操作を行うものである。

第３図の実施例においては、不感帯要素１３，
１４の代りに減算器３１，３２を設けると共に、
減算器３１に気水分離器熱応力設定器３３を接続
し、減算器３２に過熱管寄熱応力設定器３４を接
続する。さらに加算器２３，２４の代りに、比例
積分調節器３５，３６が設けられると共に、TB
バイパス弁開度設定器２１およびSHバイパス弁
開度設定器２２を除去する。他の構成は第２図に
示したと同一であるので説明を省略するが、以上
の構成により、不感帯の代りに目標値との比較が
行なわれ、またプログラムによる開度設定の代り
に比例積分調節が行なわれることになる。

本実施例によれば、熱応力は厚肉部保全と急速
起動を考慮して、必要かつ十分なレベルに制御さ
れることになる。

以上より明らかなように本考案によれば、気水
分離器と過熱器の両者の熱応力が検出され、その
検出結果に基づいてSHバイパス弁とTBバイパ
ス弁の開度が制御されるので、バイパス弁の開度
変化に伴い、気水分離器あるいは過熱器の熱応力
が過大になる恐れなしに、昇温率、昇圧率を高め
ることが可能となり、起動時間が短縮される効果
がある。また、気水分離器、過熱器出口管寄せに
おける、制限値を越える熱応力発生時、これを低
減する操作が行なわれる。特に従来提案されてい
る気水分離器の熱応力のみを監視する制御装置に
対しては昇圧完了後の過熱器管寄における熱応力
発生に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラシステムの一例を示す系統図、
第２図は本考案の一実施例を示すブロツク図、第
３図は本考案の他の実施例を示すブロツク図であ
る。 １……ボイラ、３……気水分離器、４……過熱
器、７……復水器、８，９……蒸気抜弁、１０…
…制御装置、１１，１２……検出器、１３，１４
……不感帯要素、１５，１６，１７，１８……比
例調節器、１９，２０，２３，２４……加算器、
２１……TBバイパス弁開度設定器、２２……
SHバイパス弁開度設定器、３１，３２……減算
器、３３……気水分離器熱応力設定器、３４……
過熱管寄熱応力設定器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蒸気を発生するボイラと、該ボイラの後段に設
   けられ気水分離を行なう気水分離器と、該気水分
   離器の後段に設けられて蒸気の温度を上げ負荷に
   蒸気を供給する過熱器と、該過熱器の入側ならび
   に出側より蒸気をコンデンサまたは系外に抜き出
   す第１、第２の蒸気抜弁とを備えたボイラシステ
   ムにおいて、引張の熱応力が熱応力監視対象面内
   に発生する方向を正として前記気水分離器熱応力
   に依存する第１の信号および前記過熱器出口管寄
   の熱応力に依存する第２の信号を検出する検出手
   段と、該検出手段により得られた第１の信号から
   第２の信号を差し引く減算手段と、前記第１の信
   号に第２の信号を加算する加算手段と、前記減算
   手段の演算結果に基づいて前記第１の蒸気抜弁を
   制御すると共に前記加算手段の演算結果に基づい
   て前記第２の蒸気抜弁を制御する制御手段とを具
   備することを特徴とするボイラ起動バイパス弁制
   御装置。