JPH0417323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、火力発電所や原子力発電所等におい
て使用される給水制御装置の改良に係り、特に複
数台の給水ポンプを安全かつ効率的に運転できる
給水制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

火力発電所や原子力発電所では蒸気発生プラン
トへの給水を複数台の給水ポンプを用いて行なう
ことが多い。

第１図は２台の給水ポンプ１ａ，１ｂを用いた
給水系統の制御装置を示す。

同図において、給水ポンプ１ａは電動機２ａ駆
動によるポンプであり、切替器３ａを介して調節
計４ａの出力信号を受け、回転数を増、減制御さ
れる。

調節計４ａは、マスタ調節計５の出力信号に、
給水ポンプ１ａに流れる給水量を検出する流量検
出器６ａの信号が一致するよう出力信号を出す。

切替器３ａは、調節計４ａの出力信号とプログ
ラム信号発生器７ａの出力信号のいずれかを、給
水ポンプ１ａに回転数指令として伝えるものであ
り、これらの出力信号は切替信号８ａにより選択
される。

一方、給水ポンプ１ｂは、蒸気タービン２ｂ駆
動によるポンプであり、切替器３ｂを介して調節
計４ｂの出力信号を受け、回転数を増、減制御さ
れる。

調節計４ｂは、マスタ調節計５の出力信号に、
給水ポンプ１ｂに流れる給水量を検出する流量検
出器６ｂの信号が一致するよう出力信号を出す。

切替器３ｂは、調節計４ｂの出力信号とプログ
ラム信号発生器７ｂの出力信号のいずれかを給水
ポンプ１ｂに回転数指令として伝えるものであ
り、これらの出力信号は切替信号８ｂにより選択
される。

マスタ調節計５は、蒸気発生プラントから与え
られる総給水指令９よりの信号を受け、それと総
給水量検出器１０の出力信号とが一致するよう調
節計４ａ，４ｂに対し出力信号を出力する。

一般に、総給水量が少ないときは、蒸気タービ
ン発電プラントの蒸気量も少ないので、蒸気ター
ビン駆動の給水ポンプ１ｂに好条件の蒸気を供給
することができない。

このような場合、切替信号８ｂは、プログラム
信号発生器７ｂの出力信号を選択するよう発せら
れる。

このプログラム信号発生器７ｂの出力信号は給
水ポンプ１ｂの回転数を零にする信号とされてい
るので、給水ポンプ１ｂは停止する。

また、切替信号８ａは調節計４ａの出力信号を
選択するよう発せられ、給水ポンプ１ａは、マス
タ調節計５および調節計４ａにより、総給水量を
満足するように自動運転される。

これとは逆に、総給水量が多いときは、蒸気タ
ービン発電プラントの蒸気量も多く、蒸気タービ
ン駆動の給水ポンプ１ｂは、好条件の蒸気を得る
ことができる。

そこで、電動機駆動の給水ポンプ１ａを運転す
るよりエネルギー消費の上で有利なため、蒸気タ
ービン駆動の給水ポンプ１ｂのみが運転され、電
動機駆動の給水ポンプ１ａは運転されない。

この場合、切替信号８ａは、プログラム信号発
生器７ａの出力信号を選択するよう発せられる。

このプログラム信号発生器７ａの出力信号は給
水ポンプ１ａの回転数を零にする信号とされてい
るので、給水ポンプ１ａは停止する。

また切替信号８ｂは調節計３ｂの出力信号を選
択するよう発せられ、給水ポンプ１ｂはマスタ調
節計５と調節計４ｂにより総給水量を満足するよ
うに自動運転される。

次に、総給水量が第２図に示すように変化する
場合の運転状態について説明する。

総給水量が少ないときは、第２図における総給
水量Ｆに対し第３図に示す給水ポンプ１ａによる
給水量Faが一致している。

総給水量がF₁に達すると、プログラム信号発
生器７ｂからの信号が徐々に増加し、給水ポンプ
１ｂによる給水量は第３図Fbに示すように徐々
に増えていく。

このとき、給水ポンプ１ｂによる増加分だけ、
給水ポンプ１ａによる給水量が減少するよう、マ
スタ調節計５および調節計４ａによる回転数制御
が行なわれる。

この状態が続いて、プログラム信号発生器７ａ
の信号と調節計４ｂの出力信号とがほぼ一致した
時点t₁で、切替信号８ｂは、調節計４ｂの出力信
号を選択するよう発せられ、以後は、調節計４ｂ
による給水ポンプ１ｂの自動運転が行なわれる。

更に引続いて、切替信号８ａはプログラム信号
発生器７ａの信号を選択するよう発せられ、プロ
グラム信号発生器７ａの出力は徐々に減じられ
て、給水ポンプ１ａによる給水量は第３図のFa
に示すように減少し、零となる。

この給水ポンプ１ａによる給水量が減じていく
過程では給水ポンプ１ｂが減少分を補償し、総給
水量が総給水指令に合致するよう、マスタ調節計
５と調節計４ｂにより回転数は増加させられる。

ところで、給水ポンプ１ａの出口圧力と給水量
は第４図に示すような関係にある。

図中、回転数a₁，a₂，a₃はa₁＜a₂＜a₃の関係に
あり、また、曲線Ｗは過流量限界を示し、この曲
線の下側のハツチング範囲では、給水ポンプは過
流量となる。

第４図において、例えば、蒸気発生プラント側
の条件から、給水量F₁に対し、必要な出口圧力
がP₁であれば、給水ポンプ１ａの運転には問題
がない。

しかしながら、給水量F₁に対して必要な出口
圧力がP₂のように低いときには、給水ポンプ１
ａの運転状態は、曲折Ｗの下側領域に入るため、
給水ポンプ１ａが過流量となり、重大な損傷を受
けるに至る。

〔発明の目的〕

本発明は背景技術における上述の如き不都合を
除去すべくなされたもので、給水ポンプが過流量
となつて重大な損傷を受けること防止した給水制
御装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の給水制御装置は、複数台の給水ポンプ
を備えた給水制御装置において、運転中の給水ポ
ンプが過流量となることを予測する圧力予測器
と、この圧力予測器の出力から過流の発生が予測
された場合に限界給水量よりも少ない給水量に相
当する信号を出力する関数発生器と、この関数発
生器の出力によつて運転中の給水ポンプの給水量
を減少させる調節計と、前記関数発生器の出力に
基いて待機中の給水ポンプを起動させ、この給水
ポンプに前記減少給水量をとらせる調節計とから
構成されている。

〔発明の実施例〕

以下、第５図ないし第１１図を参照して本発明
の実施例とその動作を説明する。

なお、第５図および第７図では、第１図におけ
ると同じ構成要素にはそれらと同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。

第５図において、給水ポンプ１ａの出口に、圧
力検出器１１ａを設け、その出力信号を圧力予測
器１２ａと低値優先回路１３ａに入力する。

圧力予測器１２ａは、次式のような計算を行
い、△ｔ時間後の給水ポンプ１ａの出口圧力予測
信号を出力する。

Ｐ（ｔ＋△ｔ）＝2P（ｔ）−Ｐ（ｔ−△ｔ） ……(1) ここで Ｐ（ｔ＋△ｔ）：現在時刻より△ｔ時間後の出口圧
力予測信号 Ｐ（ｔ）：現在時刻での出口圧力信号であり、圧力
予測器１２ａへの入力信号 Ｐ（ｔ−△ｔ）：現在時刻より△ｔ時間前の出口圧
力信号であり、圧力予測器１２ａに入力された
信号の記憶値 圧力予測器１２ａの出力信号である△ｔ時間後
の給水ポンプ１ａの出口圧力予測信号は、低値優
先回路１３ａにインプツトされる。

この優先回路１３ａは現在時刻の給水ポンプ１
ａ出口圧力信号と、△ｔ時間後の給水ポンプ１ａ
出口圧力予測信号のうち小さい方の信号を優先的
に伝えるものであり、その出力信号は、関数発生
器１４ａに入力される。

関数発生器１４ａには、第４図の曲線Ｗよりも
若干上側に余裕をみた曲線を関数系として記憶さ
せてある。

従つて、関数発生器１４ａは、現在時刻の給水
ポンプ１ａ出口圧力値と、△ｔ時間後の給水ポン
プ１ａの出口圧力予測値のいずれか低い方の圧力
に対する給水量限界よりも若干の余裕をみた給水
量に相当する信号を出力する。

これを例えば第４図の圧力P₂に対し、給水量
F₂に相当する給水量の信号となる。

関数発生器１４ａの出力信号は、減算器１５ａ
に入力されると共に、マスタ調節計５と給水ポン
プ１ａ側の調節計４ａの間に介挿した低値優先回
路１６ａに入力される。

従つて、調節計４ａには給水指令信号即ちマス
タ調節計５の出力信号と関数発生器１４ａの出力
信号のうち、いずれか低い方の信号が実際の給水
指令信号として入力される。

一方、関数発生器１４ａの出力信号は減算器１
５ａにおいて、マスタ調節計５の給水指令信号か
ら減算される。

例えば第４図において、給水量F₁に相当する
調節計４ａへの給水指令信号が与えられた場合
に、関数発生器１４ａの出力信号が給水量F₂に
相当するときは、減算器１５ａの出力信号は
（F₁−F₂）の値になる。

この減算器１５ａの出力信号は、プログラム信
号発生器７ｂと切替器３ｂの間に介挿した高値優
先回路１７ｂにインプツトされる。

従つて切替器３ｂには、プログラム信号発生器
７ｂからの信号と、減算器１５ａからの信号のう
ち、高い方の値が入力される。

以上のように構成した本発明の給水制御装置で
は、例えば、調節計４ａへの給水指令信号がF₁
相当であり、かつ、蒸気発生プラント側の条件か
ら、給水量F₁を流すに必要な給水ポンプ１ａの
出口圧力が、現在および予測した将来において
P₂となつても、給水ポンプ１ａは優先回路１６
ａにより給水量F₂より多くなることはなく、第
４図の曲線Ｗよりも上側で運転され、また給水ポ
ンプ１ｂは（F₁−F₂）に相当する給水量をとる
ため、総給水量としては第２図のＦの値が確保さ
れる。

即ち、第６図において、例えば、時刻t₂で給水
ポンプ１ａの出口圧力が低くなることが予測さ
れ、時刻t₃で給水ポンプ１ａの出口圧力が将来P₂
になることが予測され、かつ、このときの調節計
４ａへの給水指令信号がF₁相当であるならば、
給水ポンプ１ｂは第６図のFbに示すように、時
刻t₃において（F₁−F₂）の給水量をとる。

この場合、従来の給水制御装置では、待機中の
給水ポンプ１ｂは第３図のように時刻t₄から給水
をとりはじめるため、給水ポンプ１ａが損傷する
危険があつたが、本発明では、第６図のFbのよ
うに、給水ポンプ１ｂが時刻t₂以降、先行的に給
水をするので、給水ポンプ１ａは第６図の曲線
Faに示すように変化し、給水量のピーク値は低
減する。

なお、以上の説明では、総給水量が増加する場
合を例にとつて述べたが、総給水量が減少する際
にも給水ポンプの保護を図ろうとする場合には第
５図の圧力検出器１１ａから番号順に高値優先回
路１７ｂまでの回路１１ｂ〜１７ａを、第７図に
示すように設けておけばよい。

これらの図中で、同一数字は同一構成の回路を
示すものとし、添字ａを付した回路は給水ポンプ
１ａの付属回路または制御用回路を、また添字ｂ
を付した回路は給水ポンプ１ｂの付属回路または
制御用回路を示す。

第７図のような回路構成としておけば、総給水
量が減少する場合に、給水ポンプ１ｂが過流量と
なることを防止できる。

即ち、総給水量が第８図のF′のように減少する
場合、従来は第９図のようにタービン駆動給水ポ
ンプ１ｂによる給水量がF₁となる時刻t₁₀で電動
機駆動給水ポンプ１ａを起動させて給水量Fa′を
とるようにしていた。

この場合、給水ポンプ１ｂは給水量が減少する
方向にあるので、第１０図の限界曲線W′を下ま
わるおそれは第４図の場合よりも軽減するが、と
きには第１０図の給水量F₁′に対して出口圧力P₄
のように極端に低下することがある。

このような場合には、第７図に示す圧力予測器
１２ｂによつて、給水ポンプ１ｂの△ｔ時間後の
出口圧力予測信号が第１式の演算に基いて出力さ
れ、関数発生器１４ｂから、現在時刻における給
水ポンプ１ｂの出力圧力値と、△ｔ時間後の給水
ポンプ１ｂの出口圧力予測値のいずれか低い方の
圧力に対する給水量限界よりも若干の余裕をみた
給水量に相当する信号、例えば第１０図の圧力
P₄に対し、給水量F₂′に相当する信号が出力され
る。

この出力信号は減算器１５ｂと低値優先回路１
６ｂに入力される。

従つて、調節計４ｂには給水指令信号５の出力
と、関数発生器１４ｂの出力信号のうち、いずれ
か低い方の信号が実際の給水指令信号として入力
される。

一方、関数発生器１４ｂの出力信号は減算器１
５ｂにおいて、マスタ調節計５の給水指令信号か
ら減算される。

例えば第１１図において、給水量F₁′に相当す
る調節計４ｂへの給水指令信号が与えられた場合
に、関数発生器１４ｂの出力信号が給水量F₂′に
相当するときには、減算器１５ｂの出力信号は
（F₁′−F₂′）の値になる。

この減算器１５ｂの出力信号はプログラム信号
発生器７ａからの信号と共に高値優先回路１７ａ
にインプツトされる。

その結果、給水ポンプ１ａは時刻t₁₁において
起動し、時刻t₁₂〜t₁₀の間、（F₁′−F₂′）の給水を
する。

従つて給水ポンプ１ｂの給水量Fb′は時刻t₁₁以
降、その分だけ減少し、過流量が防止される。

上述の如く、本発明の給水制御装置では、電動
機駆動形の給水ポンプと蒸気タービン駆動形の給
水ポンプのうち、いずれか一方のみが運転中に、
そのポンプが過流量となることが予測される場
合、待機中の他方のポンプに先行的に給水量をと
る指令を発して起動させるようにしたから、必要
な総給水量が確保され、また給水ポンプの過流量
は防止される。

なお、以上の説明では、電動機駆動給水ポンプ
とタービン駆動給水ポンプが各１台ずつ使用され
る例につき述べたが、同一の駆動方式の給水ポン
プを複数台使用する給水系において、１台の給水
ポンプの運転中に２台目の給水ポンプを起動させ
る場合にも上記と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明によれば必要な総給水
量を確保した上、給水ポンプの過流量による損傷
を防止できるので、安全性に優れた給水制御装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給水制御装置を示すブロツク
図、第２図は総給水量の変化の様子を示すグラ
ブ、第３図は従来の給水制御装置における各ポン
プ給水量の変化の様子を示すグラフ、第４図はポ
ンプ給水量と出力圧力の関係を示すグラフ、第５
図は本発明の給水制御装置の実施例を示すブロツ
ク図、第６図は本発明の給水制御装置における各
ポンプ給水量の変化の様子を示すグラフ、第７図
は本発明の給水制御装置の他の実施例を示すブロ
ツク図、第８図は総給水量の変化の様子を示すグ
ラフ、第９図は従来の給水制御装置における各ポ
ンプ給水量の変化の様子を示すグラフ、第１０図
はポンプ給水量と出力圧力の関係を示すグラフ、
第１１図は本発明の給水制御装置の他の実施例に
おける各ポンプ給水量の変化の様子を示すグラフ
である。 １ａ，１ｂ……給水ポンプ、２ａ……電動機、
２ｂ……蒸気タービン、３ａ，３ｂ……切替器、
４ａ，４ｂ……調節計、５……マスタ調節計、６
ａ，６ｂ……給水量検出器、７ａ，７ｂ……プロ
グラム信号発生器、８ａ，８ｂ……切替信号、９
……総給水指令、１０……総給水量検出器、１１
ａ，１１ｂ……圧力検出器、１２ａ，１２ｂ……
圧力予測器、１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂ…
…低値優先回路、１４ａ，１４ｂ……関数発生
器、１５ａ，１５ｂ……減算器、１７ａ，１７ｂ
……高値優先回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機駆動給水ポンプと蒸気タービン駆動給
   水ポンプとを並設し、起動時、電動機駆動給水ポ
   ンプはマスタ調節計からの出力信号を受けて昇速
   制御され、一定時間経過後、電動機・駆動給水ポ
   ンプ運転から蒸気タービン駆動給水ポンプ運転に
   切換えられ、その蒸気タービン駆動給水ポンプは
   上記マスタ調節計からの出力信号を受けて昇速制
   御される給水制御装置において、蒸気タービン駆
   動給水ポンプの切換え前に、電動機駆動給水ポン
   プの流量吐出信号と、電動機駆動給水ポンプの流
   量吐出圧が今後どのように変化するかを予測する
   圧力予測器からの出力信号とのうち、いずれか低
   値信号を選択する低値優先回路を備え、この低値
   優先回路からの選択信号を受けて限界給水量より
   も少ない給水量に相当する信号を出力する関数発
   生器を有し、この関数発生器からの出力信号にも
   とずいて蒸気タービン駆動給水ポンプは起動して
   なり、電動機駆動給水ポンプの減速中に生起する
   吐出流量不足分を蒸気タービン駆動給水ポンプで
   補うことを特徴とする給水制御装置。 ２ 電動機駆動給水ポンプと蒸気タービン駆動給
   水ポンプとを並設し、停止時、蒸気タービン駆動
   給水ポンプはマスタ調節計からの出力信号を受け
   て減速制御され、一定時間経過後、蒸気タービン
   駆動給水ポンプ運転から電動機駆動給水ポンプ運
   転に切換えられ、その電動機駆動給水ポンプは上
   記マスタ調節計からの出力信号を受けて昇速制御
   される給水制御装置において、電動機駆動給水ポ
   ンプの切換え前に、蒸気タービン駆動給水ポンプ
   の流量吐出信号と、蒸気タービン駆動給水ポンプ
   の流量吐出圧が今後どのように変化するかを予測
   する圧力予測器からの出力信号とのうち、いずれ
   か低値信号を選択する低値優先回路を備え、この
   低値優先回路からの選択信号を受けて限界給水量
   よりも少ない給水量に相当する信号を出力する関
   数発生器を有し、この関数発生器からの出力信号
   にもとずいて電動機駆動給水ポンプは起動してな
   り、蒸気タービン駆動給水ポンプの減速中に生起
   する吐出流量不足分を電動機駆動給水ポンプで補
   うことを特徴とする給水制御装置。