JPH0252904A - 蒸気温度の制御方法、及び、同制御装置 - 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、ボイラから蒸気を供給して駆動される蒸気タ
ービンを起動する際、急激な温度変化を与えないように
蒸気温度を制御する方法、及び、上記の制御方法の実施
に好適な制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は最新の公知例（特公昭６１−２３４４１号、特
開昭５１−４９３０１号）における蒸気タービン設備の
系統図である。

ボイラＢで発生した蒸気は１次過熱器５、減温器４．２
次過熱器６を順次に経由して高圧タービン１に流入して
これを駆動する。

高圧タービン１から排出された蒸気は再熱器７で再熱さ
れ、中圧タービン２．低圧タービン３に供給される。

高圧タービン１の効率や出力を上げるためには、供給さ
れる主蒸気が高温高圧であることが望ましいのであるが
、高温に曝される部材の耐熱性や高温強度の関係から制
約を受ける。

主蒸気温度の許容変動幅は通常±１０℃とされており、
非常に狭い。

ところが、主蒸気温度を加減して調節しようとしても、
瞬間的な即応は出来ず、その時定数は一般に３〜１５分
間であり、相当に長い。

このため、主蒸気温度の制御については、温度変動を予
知して先行制御が行われる。第４図に示した１０．１１
．１２はそれぞ九、主蒸気温度、主蒸気流量、減温器出
口温度の検出信号である。１３は主蒸気温度信号１０と
その設定値１４との偏差を求める減算器であり、１５は
上記減算器の出力を比例積分する比例積分器である。１
６は、主蒸気流量信号１１を入力に受けて負荷先行制御
信号に変換して加算器２１に送る関数発生器である。１
７は同じく主蒸気流量信号１１を受ける関数発生器、１
８は減温器出口温度設定値、１９はこの設定値１８と減
温器出口信号１２との偏差を求める減算器、２０はこの
減算器１９の出力を増幅して加算器２１に送る増幅器で
ある。該加算器２１は比例積分器１５．関数発生器１６
．増幅器２０の出力を加算してスプレー弁開度指令信号
２２を出力する。

このように、従来の主蒸気制御回路においては主蒸気温
度の先行制御として負荷（＝主蒸気流量）先行制御およ
び減温器出口温度先行制御をしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、併入時の主蒸気温度の急激な立上りを
捉えることができず、適応性に欠けた応答となる。具体
的には過熱器を１つの集中定数系と考え、併入時の蒸気
温度の変化を考えると、過熱器の内部流体側及びガス側
に対してエネルギ保存式を適用し、下記式（１）、（２
）となる、併入時に、この式で表わされる蒸気流量が流
れ込み、少し遅れて燃料が投入されるため主蒸気温度の
急激な立ち上りがあることが分かる。

（イ）蒸気流側 Ｈ Ｗ・　　　−（Ｈｓ＋　−Ｈｓｏ）　・Ｆ　ｓ＋　Ｑｎ
ｓｔ （ロ）ガス側 五＝Ｋ・（Ｑｇｍ　Ｑｓｓ） ｔ ただし、 Ｗ　：管内の蒸気重量 Ｈ５（、：２次過熱量出ロ蒸気エンタルピＨｓ、：　２
次過熱器入ロ蒸気エンタルピＦｓ　：主蒸気流量 Ｑｍｓ：管から蒸気への伝熱量 Ｑｇｍ：ガスから管への伝熱量 ＴＭ：管温度 第４図に示した蒸気温度制御袋装置によって、減温器４
のスプレ弁８の開度を自動調節した場合の制御特性を第
５図に示す。

横軸は時間で、点火時期ｔｌ、通気時期ｔ２、併入時期
ｔ３、ランピング時期ｔ４、定格負荷を与える時期ｔ６
をそれぞれ示しである。

カーブ１０は主蒸気温度である。

併入時期ｔ３から定格負荷となる時期ｔｓまでの間、単
に蒸気条件から算出したスプレを与えるという従来技術
では、応答性の良くないこともあって主蒸気温度とスプ
レ流量とがハンチング状に変動していることが解る。

このような温度変化を生じるため、次のような不具合を
生じる。

（ｉ）ボイラ及びタービンの内部に過大な熱応力が発生
して、寿命を縮め、急激な温度上昇に対する操作の反動
としてのスプレの過注入による急激な温度降下はボイラ
内部に亀裂を生・じ、タービン破壊にもつながる。

（ｉｉ）この温度上昇及び操作の反動による温度下降が
急激なために従来の主蒸気温度変化を先行信号として組
込んだ閉ループ制御系での制御は不可能で、ハンチング
を繰返してスプレー弁等を破損することになる。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、その目的
とするところは、起動における主蒸気の温度を、併合時
期から定格到達時期までの間、瞬間的な急変化を生じる
ことなく、円滑、確実に上昇せしめ得る蒸気温度制御方
法、および上記制御方法の実施に好適な制御装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本発明の基本的な
原理は、併入時期から定格到達時期までの間におけるス
プレ流量を段階的に（詳しくは。

予め定めた流量・時間のパターンに従って）強制的に注
入するものである。

上記の原理を実用面に適用するための具体的な構成とし
て、本発明方法は、蒸気タービン入口の蒸気条件を検出
し、上記検出値に基づいてスプレ弁を段階的に（予め定
めたパターンに従って）開閉する。

本発明方法を実施する場合、上記の蒸気条件を表わす物
理量として、主蒸気温度、主蒸気流量、及び減温器出口
温度の内の少なくとも何れか一つを用いることが望まし
い。

また、上記発明方法を実施するために創作した本発明の
装置は （ａ）減温器出口温度に基づいて、ステップスプレ開度
指令を発信するステップスプレ弁開度設定器と、 （ｂ）前記スプレ弁開度指令信号と上記ステップスプレ
開度指令とを切り替えるステップ開信号切替器と。

（ｃ）上記ステップ開信号切替器に対してステップスプ
レ開インタロック信号を与えるタイマと、を設ける。

本発明に係る装置を実施する場合、前記のタイマは、減
温器出口温度に基づいてステップ開時間設定器を備えた
ものとすると、自動的に良好な制御を行うことが一層容
易である。

〔作用〕

既述の如く、スプレ弁を開閉制御しても蒸気温度変化の
応答が遅い。

このため、スプレ弁を鋭敏に作動させて激しく開閉させ
ると、瞬時的にスプレ過多になったり。

これを打ち消すため瞬時的にスプレを停めたりする・・
・といったハンチング状態を呈することになる（第５図
参照）。

前項で述べた本発明方法は、こうした過敏なスプレ弁開
閉を行わずに、予め設定したところに従って段階的に開
閉する。このように段階的（ステップ状）の制御を行う
と、スプレ弁を開き過ぎて次の瞬間に全閉し、また全開
に近い開弁をする・・・といった状態を招かない。

本発明の装置によれば、上記の段階的なスプレ弁開閉制
御を自動的に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明方法を実施するために構成した本発明装
置の一実施例を示す系統図である。

この実施例の装置（第１図）は、前記従来例の装置（第
４図）に本発明を適用して改良したものである。

鎖線で囲んで示した制御回路Ｃｒは、本発明の適用によ
って前記従来例装置に付加した構成部分である。

従来例の装置において加算器２１から出力されるスプレ
弁開度指令信号２２とは別に、併入時にステップスプレ
開度指令４５を発生させるステップスプレ弁開度設定ｓ
４１を設けるとともに、減温器４の出口温度１２を表わ
す信号を、該ステップスプレ弁開度設定ｓ４１に入力さ
せる。

そして、スプレ弁８に対して前記２つの指令信号（従来
例と同様のスプレ弁開度指令信号２２と。

本発明特有のステップスプレ開度指令４５）を切り替え
て与えるステップ開信号切替器４４を設ける。

上記ステップ開信号切替器４４に切替作動を行わせる指
令信号であるステップスプレ開インタロック４８を出力
するステップ開時間設定器４２を設ける。

上記ステップ開時間設定器４２に、前記減温器出口温度
１２を表わす信号を与えるとともに、該ステップ開時間
設定器４２の出力であるステップ開時間信号４６によっ
てステップ開時間用のタイマ４３を動作させ、併入条件
４７に信号が立った時から所定時間後に、スプレ弁８に
対してステップ開指令を発信させる。

動作を説明するために、第２図に設定器４１．４２の設
定関数を、第３図（Ａ）に併入時のスプレ弁動作、主蒸
気温度特性を示す。併入時のステップ開設定は、従来技
術例を示す第５図の平行斜線部の上昇をなくすために、
併入前の主蒸気温度の前段の減温器出口蒸気温度により
適正に設定する。具体的には第２図に示した０１点以上
でステップ開させ、ｃｚ点＋Ｑ３点までは段階的に、ス
テップ開時間４６．ステップスプレ開度４５を増加させ
、それ以上（０３点以上）は一定とする。このように設
定することにより、ボイラ停止期間が長かった場合は、
併入前蒸気温度も低く相対的に併入時の温度上昇も少い
ためスプレ量が少なくて１通常のスプレによる上昇制御
へバンプレスに開度が移行し。

自動で一定の昇温率で設備を起動することができる。第
３図（Ａ）の実線カーブが本実施例の特性である。対比
の為に破線で示した従来技術の特性よりも大幅に改善さ
れていることが解る。

第３図（Ａ）に示したＢ部付近の詳細を第３図ＣＢ）に
示す。

破線カーブ（イ）は従来例によるスプレ流量を示す、こ
の従来例では、温度検出値に基づいて流量制御をするた
め、応答遅れが災いしてスプレ流量が急に増えたり、ま
た０になったりを繰り返している。

１点鎖線カーブ（ロ）は実施例を示し、併入と同時に、
蒸気温度に関係なく、予め定めた流量Ｑのスプレーを、
予め定めた時間ｔｐだけ、強制的に注入し、更に予め定
めたパターンに従ってスプレ流量を増加させる（カーブ
（ハ）参照）。

これにより、主蒸気温度は脈動せずに円滑に上昇する。

以上の説明は併入時期以降の制御方法についてのもので
あるが、併入前において次記のように準備を整えておく
と一層良好な制御ができる。

即ち、併入前において、併入時の蒸気温度の急激な上昇
を緩和する程度の蒸気流量を流しておくことが望ましい
。

このような制御を行うには、タービンバイパス回路を自
動制御する手段を設けておけば好都合である。

〔発明の効果〕

本発明の蒸気温度制御方法によれば、予め定めたパター
ンに従ってスプレーを強制注入するので。

起動時における蒸気温度の急激な変化を防止し、円滑に
蒸気温度を上昇させることが出来、過大な熱応力の発生
を防止し得るという優れた実用的効果を奏する。

また、本発明の装置によれば、上記の発明方法を容易に
実施して、その効果を充分かつ確実に発揮せしめること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気温度制御装置の一実施例を備
えた蒸気タービン設備の系統図である。 第２図及び第３図は上記実施例の作用、効果を説明する
ための図表である。 第４図は従来例に係る蒸気温度制御装置の一例を備えた
蒸気タービン！２１１の系統図である。 第５図は上記従来例における課題を説明するための図表
である。 １・・・高圧タービン、２・・・中圧タービン、４・・
・減温器、８・・・スプレ弁、１ｏ・・・主蒸気温度信
号、　１１・・・主蒸気流量信号、１２川減圧器出口温
度信号、１６゜１７・・・関数発生器、４１川ステップ
スプレ弁開度設定鼎、４２・・・ステップ開時間設定器
、４４・・・ステップ開信号切替器、４５・・・ステッ
プスプレ開度指令、４９・・・ステップ開補正後弁開度
指令信号。 代理人弁理士　　秋　　本　　正　　実稟 図 稟３図 （△） 察 図 ０丁 、＃禰蒸気＾斐 第 ＋ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気を発生するボイラと、スプレ弁を備えた減温器
   と、蒸気タービンとを設けた蒸気タービンプラントの起
   動操作において、 （ａ）前記蒸気タービン入口の蒸気条件を検出し、 （ｂ）上記蒸気条件検出値に基づいて前記スプレ弁を開
   閉して、併入後、予め定めた時間、予め定めた量のスプ
   レーを強制的に注入して、前記減温器出口の蒸気温度の
   上昇を制御することを特徴とする、蒸気温度の制御方法
   。 ２、蒸気を発生するボイラと、スプレ弁を備えた減温器
   と、蒸気タービンとを設けた蒸気タービンプラントを起
   動する場合に蒸気温度を制御するための装置であって、
   前記蒸気タービンに流入する蒸気の条件を検出し、その
   検出値に基づいて前記スプレ弁の開度指令信号を出力す
   る演算回路を設けた蒸気温度制御装置において、 （ａ）減温器出口温度に基づいて、ステップスプレ開度
   指令を発信するステップスプレ弁開度設定器と、 （ｂ）前記スプレ弁開度指令信号と上記ステップスプレ
   開度指令とを切り替えるステップ開信号切替器と、 （ｃ）上記ステップ開信号切替器に対してステップスプ
   レ開インタロック信号を与えるタイマと、 を設けたことを特徴とする、蒸気温度制御装置。 ３、前記のタイマは、前記減温器の出口温度に基づいて
   ステップスプレ開時間信号を発信するステップスプレ開
   時間設定器を設けたものであることを特徴とする請求項
   ３に記載した蒸気温度の制御装置。