JPH03125802A - 多缶制御ボイラ - 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］ この発明は、多缶式ボイラの作動状態を負荷の変動に応
じて自動制御する多缶制御ボイラに関するものである。

［従来の技術］ 第４図は、従来のボイラの台数制御方式（特公昭５９−
４２２０１号公報参照）を示すブロック図であり、この
図において、１はボイラ、２はスチームヘッダで、圧力
調節器３が取り付けられている。圧力調節器３は、スチ
ームヘッダ２内の蒸気圧力を電気的な制御信号（圧力検
出信号）として台数制御器４に伝えるものである。台数
制御器４では、上記制御信号を、第５図で示す９段階の
レベルに分け、各レベルに対して各ボイラの作動状態を
一義的に決めている。すなわち、上記制御信号は作動ボ
イラの数とｌ対１で対応したレベルを有する信号であり
、この信号レベルに基づいて作動ボイラの台数を制御し
ている。

つまり、圧力調節器３（第４図）からの制御信号のレベ
ルＰが下限（たとえば７．０ｋｇ　）にあるとぎは、全
てのボイラな高燃焼状態させる。ここで、Ｈは高燃焼、
しは低燃焼、−は停止状態を示す。そして、上記信号レ
ベルＰが上昇するに伴って、ボイラの作動台数を半段階
（）Ｉ−ＬまたはＬ−〇）ずつ減らしていき、信号レベ
ルＰが上限（たとえば７．９ｋｇ　）に達したときは、
全てのボイラの燃焼を停止する。また、信号レベルＰが
下降したときは、ボイラの作動台数を単段階（Ｌ−Ｈま
たはＯ→Ｌ）ずつ増やしていく。

このような制御は、蒸気圧力に対して作動ボイラの台数
が比例する比例動作（Ｐｉ！３作）であり、この動作に
よれば、制御圧における燃焼段階が多くなるため、小さ
な負荷変動にも適正に対応できる。そのため、ボイラの
ｏｎ−ｏｆｆに伴う損失が最大限に防止されるので、ボ
イラの効率のよい状態が可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来技術では、設置されるボイラの台数
が増すと第５図の横軸に示す燃焼段階の数が増すのに対
して、縦軸の蒸気圧力制御幅りはそれ程大ぎく設定する
ことができない。その理由は、この縦軸の蒸気圧力制御
幅りは、第４図のスチームへラダ２内の蒸気圧力の変動
幅と同一であり、一般に負荷は大きな圧力の変動を嫌う
から、スチームヘッダ２内の蒸気圧力の変動幅を増すこ
とができないからである。

その結果、燃焼段階の数が増すと第５図に示す信号レベ
ルＰの勾配を小さくする必要が生じ、それだけ各ボイラ
についての蒸気圧力制御幅が小さくなって、燃焼状態の
切換え制御の精度が低下して、実用性に劣るという不都
合があった。

この発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、設
置するボイラの台数が多くなっても、燃焼状態の切換え
制御の精度を高く維持することができる多缶制御ボイラ
を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は、スチームヘッ
ダ内の蒸気圧力を検出して電気的な圧力検出信号を出力
する圧力検出器と、上記圧力検出信号のレベルが所定の
適正領域から外れたときに外れ検出信号を発生する判別
器と、上記外れ検出信号を受けて所定時間だけ待機し、
この所定時間経過時に上記外れ検出信号が存在するとき
、制御信号を発生してボイラの作動状態を制御すること
により、蒸気圧力を適正領域に戻すボイラ制御器とを備
えたことを特徴としている。

［作用］ この発明によれば、圧力検出器から出力される圧力検出
信号が常に適正領域に入るように、判別器とボイラ制御
器を用いてボイラの作動状態を制御するようにしたから
、上記圧力検出信号のレベルは、その時点で作動ボイラ
の台数とは無関係であり、単に作動ボイラの台数が過剰
であるか不足しているかを示すのみとなる。したがって
、この制御は比例積分動作（ＰＩ動作）であるから、従
来のような比例動作（Ｐ動作）と異なり、たとえ設置す
るボイラの台数が多くなっても、上記圧力検出信号のレ
ベルは変わらない。その結果、各ボイラについての蒸気
圧力制御幅を小さくする必要がない。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図において、　Ｎｏ、１ないしＮｏ、５の各ボイラ
１は、それぞれ、蒸気導入用のパイプ５を介して、共通
のスチームへラダ２に連通している。スチームヘッダ２
には、バイブロを介して圧力検出器１０が取り付けられ
ている。この圧力検出器１０は、スチームヘッダ２内の
蒸気圧力を電気信号に変換して圧力検出信号として出力
するものであり、たとえば、Ｏｋｇから１０ｋｇまでの
蒸気圧力制御幅をＤＣ４１ｎＩ１１八から２０　ｍｍＡ
までの電気信号に変換する圧力発信器からなる。

上記圧力検出器１０は、判別器１１に接続されている。

判別器１１には、第２図のように、たとえば４つの設定
値（この実施例では、７．０　ｋｇ。

７．２５ｋｇ、７．７５　ｋｇ、８．０　ｋｇ　）によ
り適正領域Ｓおよび外れ領域Ｓｌ、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４の
各圧力領域が予め設定されている。この判別器１１は、
上記圧力検出信号のレベルＰＶがどの領域にあるかを比
較演算によって求め、このレベルＰｖが上記適正領域Ｓ
から外れたときに、外れ検出信号を発生する構成となっ
ている。

ここで、上記適正領域Ｓは、作動ボイラの蒸発量と負荷
の蒸気使用量とがバランスした状態にある圧力領域をい
い、また、外れ領域Ｓ１．Ｓ２，５３．５４は、作動ボ
イラの蒸発量と負荷の蒸気使用量とがバランスしない状
態にある圧力領域をいう。

第１図のボイラ制御器１２は、上記判別器１１に接続さ
れた待機回路１３と、制御信号発生回路１４とからなる
。

待機回路１３は、上記判別器１１からの外れ検出信号を
受けて所定時間待機する回路であり、たとえば、上記所
定時間を設定するタイマー回路と、この所定時間・経過
時にも外れ検出信号が依然として存在するか否かを確認
する論理回路とを有している。この実施例では、上記所
定時間は、第２図の圧力検出信号のレベルｐｖが適正領
域Ｓに近い外れ領域Ｓｌ、Ｓ３にあるときは、ｔｌ秒、
ｔ３秒（たとえばｔｌ＝ｓ　、　ｔ３＝５　）　、遠い
外れ領域５２．Ｓ４にあるときは、ｔ２秒、ｔ４秒（た
とえばｔ２＝（ｔｌ）／２．　ｔ＋＝　（ｔ３）／２）
にそれぞれ設定されている。

また、第１図の制御信号発生回路１４は、制御信号発生
手段１５と、切替え手段１６と、バックアップ手段１７
とを備えている。

上記信号発生手段１５は、ボイラを起動するスタート信
号を発生するとともに、上記圧力検出器により検出され
た蒸気圧力の低下に応じて、Ｎ０１１ないしＮ０１５の
ボイラをその優先順位に従って順次作動させる制御信号
を発生するものである。

上記切替え手段１６は、上記信号発生手段１５からの制
御信号を受けて、各ボイラな低燃焼状態から高燃焼状態
へ切り替えたり、または、優先順位に従った次のボイラ
を停止状態から低燃焼状態へ切り替えたりする切替え指
令信号を発生する回路である。

また、上記バックアップ手段１７は、上記切替え手段１
６から切り替え指令信号を受けたとき、作動しているボ
イラのうち優先順位が最下位のボイラを高燃焼状態に切
り替えるとともに、次の優先順位のボイラを停止状態か
ら低燃焼状態に切り替え、このボイラが低燃焼状態で安
定したときには、上記最下位のボイラを低燃焼状態に戻
すように制御するものである。

つまり、ボイラを低燃焼で起動させるまでは、約３０秒
程度のブリパージ時間が必要であり、この間は負荷の増
加に対応できない、そのため、上記バックアップ手段１
７は、第３図に示すように、たとえば蒸気負荷が５０％
であって、Ｎｏ、ｌボイラとＮｏ、２ボイラとが高燃焼
状態（Ｈ）にあり、Ｎ０１３ボイラが低燃焼状態（Ｌ）
にある場合に、負荷が５０％を越えたとき、Ｎ００３ボ
イラを高燃焼状態に一旦切り替えると同時に、Ｎｏ、４
ボイラのブリパージを行う。したがって、ＮｏＪボイラ
の高燃焼状態への切り替えにより、負荷の増大に迅速に
対応できる。その後、上記Ｎｏ、４ボイラのブリパージ
が完了して低燃焼状態に径行したときは、Ｎ０１３ボイ
ラを低燃焼状態に戻す（Ｈ−Ｌ）ように制御するもので
ある。

上記第１図のバックアップ手段１７は、各ボイラ１に個
別に設けた高燃焼と低燃焼とに切換えるスイッチ（図示
せず）にそれぞれ接続されている。

つぎに、上記構成の動作を説明する。

第１図の圧力検出器１０からの圧力検出信号のレベルは
、判別器１１において、以下に示す表の条件に従って比
較演算され、上記レベルがどの領域Ｓ、Ｓｔ、５２，５
３．５４に対応しているかが判別される。

表 ここで、第２図に示すように、ＰＧは各領域の圧力幅、
ＳＶは適正領域Ｓの圧力幅、ｐｖは圧力検出信号のレベ
ルを表わす。また、燃焼量増減は、ボイラの三位置（高
燃焼、低燃焼および停止）制御における燃焼量の最小単
位を増加または減少することを意味し、ボイラの１単位
＝ｌ／２ボイラ容量とする。

つまり、圧力検出信号のレベルＰｖが適正領域Ｓにある
ときは、各ボイラは現状の燃焼量で運転され続けるのに
対して、外れ領域Ｓｔ、Ｓ２．Ｓ３．Ｓ４のいずれかに
あるときは、第１図の判別器１１から外れ検出信号が発
生し、この外れ検出信号に基づいてボイラ制御器１２は
、つぎの■ないし■のような制御動作を行う。

■まず、第２図に示す信号レベルＰＶが圧力値Ｐ１に移
ったときは、ｔ１秒間待機し、このｔ１秒間経過時にも
外れ検出信号が存在するとぎは、ボイラを１単位減少さ
せる。この時点からざらにｔ１秒間経過後にも外れ検出
信号が存在するときは、ボイラをもう１単位減少させる
。この動作は、上記レベルＰｖが適正領域Ｓに戻るまで
繰り返される。

■また、圧力値Ｐ２に移ったときは、ｔ２秒間（たとえ
ばｔ　２　＝　（ｔｔ）／２）待機し、このｔ２秒間経
過時にも外れ検出信号が存在するときはボイラを１単位
減少させる。この時点からざらにｔ２秒間経過後にも外
れ検出信号が存在するときは、ボイラをもう１単位減少
させる。信号レベルＰＶが外れ領域Ｓｔに戻ると、上記
■Ｎ０１５ボイラから順次停止していく。上記■の制御
を行う。

ここで、ボイラ出力を第３図の矢印Ｂで示すように減少
する場合には、Ｎ００５ボイラから順次低燃焼に切り替
え、負荷が５０％で、すべてのボイラを低燃焼に移行さ
せる。さらに負荷が５０％より減少したときは、上記■
または■の制御によってＮｏ、５ボイラから順次停止し
ていく。

なお、容量が小さいボイラの出力を減少する場合、待機
時間をたとえ３秒ないし５秒程度の短時間に設定しても
、この短時間の間に、ボイラの蒸発量を低くできるから
、上記■および■のように制御することが可能である。

■一方、第２図に示す信号レベルＰＶが圧力値Ｐ３に移
ったときは、ｔ３秒間待機し、このｔ３秒間経過時にも
外れ検出信号が存在するとぎはボイラを１！＃位増加さ
せる。この時点からさらにｔ３秒間経過後にも外れ検出
信号が存在するときは、ボイラをもう１単位増加させる
。この制御は、信号レベルＰｖが適正領域Ｓに戻るまで
繰り返される。

■また、圧力値Ｐ４に移ったときは、ｔ４秒間（たとえ
ばｔ　４＝　（ｔ３）／２）待機し、このｔ４秒間ｉｌ
過時にも外れ検出信号が存在するときはボイラを１単位
増加させる。この時点からざらにｔ４秒間経過後にも外
れ検出信号が存在するときは、ボイラをもう１単位減少
させる。信号レベルＰｖが外れ領域Ｓ３に戻ると、上記
■の制御を行う。

ここで、ボイラを停止状態から低燃焼状態に切り替える
場合において、所定のブリパージ時間が必要となり、そ
の間における負荷変動に対応するため、以下の制御動作
を行う。

つまり、第３図の矢印Ａで示すようにボイラ出力を増加
するに場合において、たとえば、蒸気負荷が３０％であ
って、Ｎｏ、１ボイラが高燃焼とされ、Ｎｏ、２ボイラ
が低燃焼とされている場合に、蒸気負荷が３０％を越え
たとき、ＮＯ１２ボイラを低燃焼状態から高燃焼状態（
Ｈ）へ切り替えると同時に、Ｎ００３ボイラを起動させ
る。このＮ０１３ボイラのブリパージが完了するまでに
負荷が変動したときは、Ｎｏ、　１ボイラを高燃焼−低
燃焼間で切替え制御することにより対応する。このよう
にして、ＮＯ，３ボイラのブリパージ期間をＮＯ，１お
よびＮＯ１２ボイラでバックアップする。

その後、上記Ｎｏ、３ボイラが低燃焼で安定したときに
、バックアップ手段１７（第１図）が、Ｎｏ、２ボイラ
を高燃焼から低燃焼へ戻す。これにより、Ｎ０９２ボイ
ラとＮ００３ボイラがともに低燃焼となり、Ｎｏ、１ボ
イラを低燃焼−高燃焼間で切り替え制御することにより
、３０％ないし４０％の蒸気負荷に対応できる。

以下同様な制御で、負荷の増加に伴って上記バックアッ
プ制御を行いながら他のボイラを低燃焼状態から高燃焼
状態に順次切り替えていくことにより、ボイラのブリパ
ージ時における負荷の変動に迅速に対応することができ
る。

したがって、上記■および■の制御動作において、待機
時間をたとえば１０秒ないし５秒程度に設定しても、こ
の短時間の間に、ボイラの蒸発量を高めることが可能で
ある。

上記構成において、第１図のように、圧力検出器１０と
判別器１１とボイラ制御器１２との組合せにより、圧力
検出器１０から出力される圧力検出信号が常に第２図に
示す適正領域Ｓに入るように、作動ボイラの台数の増減
および低燃焼−高燃焼の増減を制御するようにしたから
、圧力検出信号のレベルＰｖは、その時点で作動ボイラ
の台数とは無関係であり、単に作動ボイラの数が過剰で
あるか不足しているかを示すのみである。

したがって、この発明の制御は、従来のような比例動作
（Ｐ動作）ではなく、比例積分動作（ＰＩ動作）である
から、たとえ設置するボイラの台数が多くなっても、上
記信号レベルＰｖは変わらない。これにより、信号レベ
ルの適正領域の幅を、たとえば１．２５ｋｇないし７．
７５ｋｇのままで維持することができ、適正領域Ｓの幅
、つまり各ボイラについての蒸気圧力制御幅を小さくす
る必要がない。

その結果、ボイラの燃焼状態の切換え制御を正確に行う
ことができ、実用性が向、上する。

また、この実施例では、適正領域Ｓから遠い外れ領域Ｓ
２，５４での待機時間を、近い外れ領域Ｓｌ、Ｓ３での
待機時間に対して、たとえば１／２に短縮させると、信
号レベルＰｖが適正領域Ｓから犬きく外れた場合には、
これに迅速に対応して、短時間で外れ領域Ｓｌ、Ｓ３に
戻すことができるという利点がある。

さらに、この実施例では、信号発生手段１２と切替え手
段１３とバックアップ手段１４とを組合せにより、ボイ
ラのブリパージが完了するまで、他のボイラを低燃焼−
高燃焼間で切り替え制御するようにしたから、上記ボイ
ラのブリパージ時における負荷の変動に迅速に対応でき
る。しかも、ボイラ起動時において、第２図のように、
低燃焼状態のボイラと高燃焼状態のボイラとが混在した
形となるので、負荷が減少しても高燃焼状態のボイラの
いずれかを低燃焼状態に切り替えるだけで、負荷の変動
に対処できる。したがって、ボイラをｏ　ｎ　／　ｏ　
ｆ　ｆする回数が減るので、やはり負荷の変動に迅速に
対処できるという利点がある。

上記実施例では、外れ領域を４つ設けたけれど、５つ以
上設けてもよい。この場合、各外れ領域ごとの待機時間
は、適正領域から遠去かるに伴って、たとえば、を秒、
ｔ／２秒、ｔ／３秒。

ｔ／４秒・・・に短縮していくことが考えられる。

また、上記実施例では、圧力発信器を用いて圧力検出器
１０を構成したけれど、この圧力発信器に代えて、７．
０　ｋｇ、　７．２５ｋｇ、７．７５　ｋｇ、８．０　
ｋｇのそれぞれの圧力で作動する４つの圧力スイッチを
設け、これら圧力スイッチからの圧力検出信号を得るよ
うにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、比例積分動作
によってボイラの作動状態を制御するようにしたから、
圧力検出信号のレベルと作動ボイラの台数とは無関係と
なるので、設置するボイラの台数が多くなっても、各ボ
イラについての蒸気圧力制御幅を小さくする必要がない
、したがって、ボイラの燃焼状態の切換え制御を正確に
行うことができるので、実用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる多缶制御ボイラを示すブロッ
ク図、第２図は蒸気圧力制御幅に対する圧力検出信号の
レベルの特性図、第３図は蒸気負荷とボイラの作動状態
との関係を示す特性図、第４図は従来の台数制御装置を
示すブロック図、第５図は従来の蒸気圧力制御幅に対す
る圧力検出信号のレベルの特性図である。 １・・・ボイラ、２・・・スチームヘッダ、１０・・・
圧力検出器、１１・・・判別器、１２・・・ボイラ制御
器、Ｓ・・・適正領域。 蛭かし哄は （凌）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のボイラからの蒸気が導入される共通のスチ
   ームヘッダと、このスチームヘッダ内の蒸気圧力を検出
   して電気的な圧力検出信号を出力する圧力検出器と、上
   記圧力検出信号のレベルが所定の適正領域から外れたと
   き、外れ検出信号を発生する判別器と、上記外れ検出信
   号を受けて所定時間だけ待機し、この所定時間経過時に
   上記外れ検出信号が存在するとき、制御信号を発生して
   ボイラの作動状態を制御することにより、蒸気圧力を適
   正領域に戻すボイラ制御器とを備えてなる多缶制御ボイ
   ラ。