JPH06257711A - 蒸気温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主蒸気の温度が低下すると蒸気タービンの効
率が悪化する。過熱器の効率が低下してくると、主蒸気
温度を維持するために２次減温器温度調節弁は閉方向へ
と動く。全閉近くの動作による弁の磨耗を避けるために
最小開度設定器を設ける。この最小限度の開度により注
入される減温水により、減温器出口の主蒸気温度が低下
する。これを補償するために１次減温器出口の主蒸気温
度を自動的に上昇させる。 【構成】 ２次減温器出口温度調節計の制御出力と設定
した最小開度値との偏差信号に、ＰＩＤ調節演算、上下
限制限、変化率制限を加えた信号を、１次減温器出口温
度調節計に温度設定信号として与える。この信号は２次
減温器温度調節弁が閉方向に動く時増加する方向に設定
する。するとその設定値に向かって１次減温器出口温度
が上昇し、従って３次過熱器出口温度が上昇するので、
２次減温器温度調節弁が閉止する傾向は解消される。併
せて３次過熱器出口温度と、１次減温器出口温度が過昇
しないように第１，第２の上下限制限器を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラの蒸気温度を制
御するためにデイジタル計測制御装置を適用する際に、
その制御特性を改善することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は図３に示すように、主蒸気温度ａ
を制御をするために、主蒸気温度調節計１の制御出力が
２次減温器出口蒸気温度調節計２の制御目標値となるカ
スケード制御を構成し、２次減温器出口蒸気温度調節計
２の制御出力が２次減温器温度調節弁３を制御してい
る。

【０００３】一方１次減温器出口蒸気温度調節計５の制
御出力が１次減温器温度調節弁４を制御している。しか
し、これら２つの温度調節計の間には制御上の関連性を
持たせていなかった。

【０００４】そのため次のような点が問題となってい
た。即ち、ボイラを運転して２〜３ケ月経過すると、ボ
イラの炉内や過熱器が汚れて主蒸気温度ａが上がり難く
なってくる。すると制御結果として、２次減温器温度調
節弁３が全閉になっても主蒸気温度ａを設定した規定の
温度に維持出来なくなって、タービンの効率を著しく低
下させる。又２次減温器温度調節弁３が全閉近くで動作
している場合には、主蒸気温度ａや２次減温器入口蒸気
温度ｄに変動があると弁が激しく動き磨耗が著しく進行
することとなる。

【０００５】以上の現象を回避するべく、運転員は各過
熱器入口温度が許容上限値を超えぬ程度に１次減温器出
口蒸気温度調節計５の設定値を、しばしば上げ下げする
操作をする。更に２次減温器入口蒸気温度は設計上から
許容上限があるため、１次減温器出口温度ｃを上げてい
る時には、運転員は常時監視をせざるを得ない、といっ
た問題もあり、省力化の障害になっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、主蒸
気温度ａを設定した規定の温度に維持することに併せて
２次減温器温度調節弁３の開度が最適な値になるよう
に、１次減温器出口蒸気温度ｃを制御することにある。
結果として、主蒸気温度ａの異常な低下を防止し、ター
ビンの所定の効率を確保し、１次及び２次減温器入口蒸
気温度を上限値以内に制御することにより、金属腐食の
進行を軽減する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、２段減温器式
ボイラの主蒸気温度を制御するために、 （１）２次過熱器、１次減温器、３次過熱器、２次減温
器、及び４次過熱器と順次経てゆく蒸気の温度を制御す
る蒸気温度制御装置であって、４次過熱器出口の主蒸気
温度信号を入力とした主蒸気温度調節計を主調節計と
し、２次減温器出口蒸気の温度信号を入力とした２次減
温器出口蒸気温度調節計を副調節計とし、２次減温器温
度調節弁を操作端としたカスケード調節計と、１次減温
器出口蒸気の温度信号を入力とし、１次減温器温度調節
弁を操作端とした１次減温器出口蒸気温度調節計と、２
次減温器温度調節弁の弁開度信号に関連した信号の移動
平均演算を行う移動平均演算器と、この移動平均演算器
の出力を入力の一方に、他方には開度設定器の出力をそ
れぞれ接続した偏差演算器と、この偏差演算器の出力を
入力として接続した不感帯演算器と、この不感帯演算器
の出力を入力として接続したＰＩＤ調節演算器と、この
ＰＩＤ調節演算器の出力を入力として接続した信号変化
率制限器と、この信号変化率制限器の出力を入力の一方
に、他方には温度設定器の出力をそれぞれ接続した信号
選択スイッチとを設け、この選択スイッチの出力を１次
減温器出口蒸気温度調節計へ温度制御の目標値として入
力することを特徴とする第１の手段。

【０００８】（２）前記ＰＩＤ調節演算器の出力回路
に、第１の上下限出力制限器を付加し、その制限動作点
を２次減温器入口蒸気温度信号により決定するようにし
たこと及び前記の信号変化率制限器の出力回路に第２の
上下限出力制限器を挿入し、その制限動作点を１次減温
器出口蒸気温度信号により決定するようにしたことを特
徴とするだい２の手段。

【０００９】

【作用】１次減温器出口温度調節計は２次過熱器に入る
主蒸気の温度を所定の値に維持する。ところがボイラの
運転を続けるうちに、２次減温器出口温度を所定の値に
維持するために２次減温器温度調節弁がしばしば全閉近
くで動作をするようになる。そのために弁の磨耗が進
む。これを避けるために２次減温器温度調節弁が最小限
度の開度を確保できるよう開度設定器を設けた。

【００１０】各温度調節計を次のように動作させる。 （１）主蒸気温度が低下すると、それを回復させるため
に２次減温器出口温度調節計の温度設定値を上昇させ
る。その時２次減温器出口温度調節計の出力が減少する
ように設定する。従って２次減温器温度調節弁は閉じる
方向に動く。設定した最小限の開度信号と移動平均を採
った２次減温器出口温度調節計の出力との偏差値にＰＩ
Ｄ調節演算、上下限制限、変化率制限を施し１次減温器
出口温度調節計の温度設定信号を得る。ＰＩＤ調節演算
器１０の動作方向を、２次減温器温度調節弁が閉じる方
向に動く時には、１次減温器出口温度調節計の温度設定
値が上昇する方向に設定する。こうすると、その設定値
に向かって１次減温器出口温度が上昇し、従って３次過
熱器出口温度が上昇するので、２次減温器温度調節弁が
閉じる傾向は解消する。

【００１１】（２）２次減温器入口温度を許容値以下と
するために、所定の温度になったことを検出し、上記の
第１の上下限制限器の出力を制限する。このようにして
１次減温器出口温度調節計の温度設定値を制限し、３次
過熱器入口温度、続いて出口温度をさげる。３次過熱器
入口温度を許容値以下とするために、所定の温度になっ
たことを検出し上記の第２の上下限制限器の出力を制限
する。このようにして１次減温器出口温度調節計の温度
設定値を制限し、３次過熱器入口温度を許容値以下にす
る。

【００１２】

【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。図１は
本発明の一実施例を示した構成図である。１は４次過熱
器出口の主蒸気温度信号を入力とした主管の蒸気温度調
節計である。カスケード調節の主調節計である。

【００１３】２は２次減温器出口蒸気の温度信号を入力
とした２次減温器出口蒸気温度調節計である。カスケー
ド調節の副調節計である。３は２次減温器温度調節弁
で、２次減温器出口蒸気温度調節計２の出力信号を入力
信号としており、この入力信号が減少すると弁が閉じ
る。４は１次減温器温度調節弁である。

【００１４】５は１次減温器出口蒸気の温度信号ｃを入
力とし、１次減温器温度調節弁４を操作端とした１次減
温器出口蒸気温度調節計である。６は移動平均演算器
で、２次減温器出口蒸気温度調節計２の開度信号を入力
しており、この信号が激しく変動する時に、信号を平滑
化する。例えばサンプリング周期１秒、サンプル数１０
と設定すれば過去１０秒間のデータの平均値を出力す
る。出力は常に更新される。

【００１５】７は開度設定器である。２次減温器温度調
節弁３の最小開度値を設定する。８は偏差演算器であ
る。移動平均演算器６の出力を入力の一方に、他方には
第開度設定器７の出力をそれぞれ接続して、偏差信号を
出力する。９は不感帯演算器である。偏差演算器８の出
力変動が激しい時に、一定値以下の変動信号には応答さ
せず、設定した値を出力する。

【００１６】１０はＰＩＤ調節演算器である。この調節
演算器は偏差入力に対して比例、積分、微分演算をして
出力する。この出力を制限するために、必要に応じて図
のように第１の上下限出力制限器を付加する。

【００１７】１１は信号変化率制限器である。例えば変
化率０．２％／１秒と設定すると、入力信号が２パーセ
ント／秒の割合で変化している場合、出力は２パーセン
ト／１０秒の変化割合になる。正負両方向に働く。２次
減温器出口蒸気温度調節計２と１次減温器出口蒸気温度
調節計５の制御動作の不整合が無くなるように変化率を
設定する。

【００１８】１２は温度設定器である。１次減温器出口
蒸気温度調節計５へ温度制御の目標値を出力する。１３
は信号選択スイッチである。信号変化率制限器１１の出
力を入力の一方に、他方には温度設定器１２の出力をそ
れぞれ接続する。１４は第２の上下限出力制限器であ
る。必要に応じて挿入する。

【００１９】次に図１に従って動作を説明する。 （１）４次過熱器出口の主蒸気温度を所定の温度に維持
するため、主蒸気温度調節計１は２次減温器温度調節弁
３を直接制御するところであるが、２次減温器に入る主
蒸気の温度及び流量が変動するのでこれに対処する必要
がある。そこで２次減温器出口温度ｂを入力とする２次
減温器出口温度調節計２を１段付加してカスケード制御
としている。

【００２０】２次減温器出口蒸気温度ｂが低下すると、
この温度を目標値に戻すべく２次減温器出口蒸気温度調
節計２の制御出力が減少する。すると２次減温器出口温
度調節弁３は閉じる方向に動く。弁を制御している信号
と、最小限の開度を確保する目的の開度設定器７の設定
値との間に偏差が生じた場合、偏差演算器８の出力は不
感帯演算器９を経てＰＩＤ調節演算器１０に入り調節演
算が加えられて出力される。

【００２１】この出力信号は信号変化率制限器１１によ
り急激な変化を抑制される。次に、この信号は信号選択
スイッチ１３で選択されて１次減温器出口蒸気温度調節
計５の温度制御の目標値となる。手動設定を行うときに
温度設定器１２の出力が選ばれる。前記のように２次減
温器出口温度調節弁３が、設定した最小限の開度よりな
お閉じる方向に動く時、この１次減温器出口蒸気温度調
節計５の温度制御の目標値が上昇する方向へ動くようＰ
ＩＤ調節演算器１０の動作方向を決定しておく。１次減
温器出口蒸気温度調節計５の温度制御の結果２次減温器
入口蒸気温度ｄが上昇すると２次減温器出口蒸気温度ｂ
の低下が防止され、従って２次減温器出口温度調節弁３
の閉方向への動作も阻止される。

【００２２】（２）次に請求項２は、上記のＰＩＤ調節
演算器１０に第１の上下限出力制限器を付加し、その後
段に第２の上下限出力制限器を挿入した場合である。２
次減温器入口蒸気温度ｄが許容上限値ｅに達すると、付
加した第１の上下限出力制限器によりＰＩＤ調節演算器
１０の出力を制限し、１次減温器出口蒸気温度調節計５
の温度制御の目標値の上昇を停止させる。

【００２３】又１次減温器出口蒸気温度ｃが許容上限値
ｆに達した場合には、挿入した第２の上下限出力制限器
１４により出力を制限し、１次減温器出口蒸気温度調節
計５の温度制御の目標値をｆに抑制する。。

【００２４】上記（１）、（２）の動作は図２の１次減
温器出口蒸気温度調節計５の温度設定の動作を示すフロ
ーチャートに示している。下記の式で示すように動作さ
せる。 ＭＨ＝１次減温器出口蒸気温度調節計５の温度設定値 ＭＶ＝調節演算器１０のＰＩＤ調節演算出力であり、制
限を受けていない値 ｄ＝２次減温器入口蒸気温度 ｅ＝２次減温器入口蒸気温度ｄの許容上限値であり、こ
の値になると第１の上下限出力制限器の出力の増加を停
止する。

【００２５】ｆ＝１次減温器出口蒸気温度ｃの許容上限
値であり、この値になると第２の上下限出力制限器１４
の出力の増加を停止する。Δ＝ｅ−ｄと置くと、

【００２６】（１）Δ＞０．０ のとき、 ＭＨ＝ＭＶ＋Δ この意味するところは、２次減温器入口蒸気温度ｄが許
容上限値ｅより低い間はＰＩＤ調節演算器１０の出力に
温度偏差Δを加えた値を１次減温器出口蒸気温度調節計
５の温度制御の目標値とする。

【００２７】（２）Δ≦０．０ のとき、 ＭＨ＝ＭＶ ２次減温器入口蒸気温度ｄが許容上限値ｅ以上になると
ＰＩＤ演算器１０の出力をそのまま１次減温器出口蒸気
温度調節計５の温度制御の目標値とする。

【００２８】（３）１次減温器出口蒸気温度ｃ＜同許容
上限値ｆ のとき、 ＭＨ＝ＭＶ＋Δ又はＭＶ １次減温器出口蒸気温度ｃが許容上限値ｆより低い場合
は、ＰＩＤ調節演算器１０の出力又はＰＩＤ調節演算器
１０の出力に温度偏差Δを加えた値を１次減温器出口蒸
気温度調節計５の温度設定値とする。

【００２９】（４）１次減温器出口蒸気温度ｃ≧許容上
限値ｆ のとき、 ＭＨ＝許容上限値ｆ １次減温器出口蒸気温度ｃが上限設定値ｆより高くなる
と、１次減温器出口蒸気温度調節計５の温度制御の目標
値を許容上限値ｆとする。

【００３０】

【発明の効果】本発明を適用してボイラを運転をすれ
ば、 （１）安全に２次過熱器出口温度を上昇させられるので
主蒸気温度の低下よるタービン効率の低下が防止され
た。 （２）２次減温水弁に最小限度の開度を設けたことによ
り、全閉近くでの頻繁な動作による弁の磨耗が緩和され
た。

【００３１】（３）２次減温器出口蒸気温度調節計の出
力を１次減温器出口蒸気温度調節計の設定値として自動
的にフイードバックしているので、人為的操作による制
御の遅れが改善された。 （４）このフイードバックした１次減温器出口蒸気温度
調節計の温度設定値に上限を設けたので、管路の過熱を
抑制し、金属腐食の進行を軽減する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示した構成図である。

【図２】１次減温器出口蒸気温度調節計の温度設定の動
作を示すフローチャート

【図３】従来の実施例を示した構成図である。

【符号の説明】

１ 主蒸気温度調節計 ２ ２次減温器出口蒸気温度調節計 ３ ２次減温器温度調節弁 ４ １次減温器温度調節弁 ５ １次減温器出口蒸気温度調節計 ６ 移動平均演算器 ７ 開度設定器 ８ 偏差演算器 ９ 不感帯演算器 １０ ＰＩＤ調節演算器（第１上下限出力制限器を付加
できる） １１ 変化率演算器 １２ 温度設定器 １３ 信号選択スイッチ １４ 第２上下限出力制限器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次過熱器、１次減温器、３次過熱器、２
   次減温器、及び４次過熱器と順次経てゆく蒸気の温度を
   制御する蒸気温度制御装置であって、 ４次過熱器出口の主蒸気温度信号を入力とした主蒸気温
   度調節計を主調節計とし、２次減温器出口蒸気の温度信
   号を入力とした２次減温器出口蒸気温度調節計を副調節
   計とし、２次減温器温度調節弁を操作端としたカスケー
   ド調節計と、 １次減温器出口蒸気の温度信号を入力とし、１次減温器
   温度調節弁を操作端とした１次減温器出口蒸気温度調節
   計と、２次減温器温度調節弁の弁開度信号に関連した信
   号の移動平均演算を行う移動平均演算器と、 この移動平均演算器の出力を入力の一方に、他方には開
   度設定器の出力をそれぞれ接続した偏差演算器と、 この偏差演算器の出力を入力として接続した不感帯演算
   器と、 この不感帯演算器の出力を入力として接続したＰＩＤ調
   節演算器と、 このＰＩＤ調節演算器の出力を入力として接続した信号
   変化率制限器と、 この信号変化率制限器の出力を入力の一方に、他方には
   温度設定器の出力をそれぞれ接続した信号選択スイッチ
   とを設け、 この選択スイッチの出力を１次減温器出口蒸気温度調節
   計へ温度制御の目標値として入力することを特徴とする
   蒸気温度制御装置。
2. 【請求項２】前記ＰＩＤ調節演算器の出力回路に、第１
   の上下限出力制限器を付加し、その制限動作点を２次減
   温器入口蒸気温度信号により決定するようにしたこと及
   び前記の信号変化率制限器の出力回路に第２の上下限出
   力制限器を挿入し、その制限動作点を１次減温器出口蒸
   気温度信号により決定するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の装置。