JPH0641805B2 - ボイラ装置 - Google Patents
ボイラ装置Info
- Publication number
- JPH0641805B2 JPH0641805B2 JP59043818A JP4381884A JPH0641805B2 JP H0641805 B2 JPH0641805 B2 JP H0641805B2 JP 59043818 A JP59043818 A JP 59043818A JP 4381884 A JP4381884 A JP 4381884A JP H0641805 B2 JPH0641805 B2 JP H0641805B2
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- stress
- value
- calculator
- temperature
- steam
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- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はボイラ各部の発生応力を監視しつつ負荷制御を
最適に行なうボイラの熱応力予測装置に関するものであ
る。
最適に行なうボイラの熱応力予測装置に関するものであ
る。
ボイラの起動，停止又は負荷変化時には流体温度が大き
く変動し、ボイラ耐圧部の温度とに差が生ずる。
く変動し、ボイラ耐圧部の温度とに差が生ずる。
これによつて、ボイラ耐圧部に熱応力が発生し、特に二
次過熱器の出口ヘツダなどの厚肉耐圧部のノズルコーナ
部においては大きな熱応力となり厚肉耐圧部の疲労寿命
が消費される。
次過熱器の出口ヘツダなどの厚肉耐圧部のノズルコーナ
部においては大きな熱応力となり厚肉耐圧部の疲労寿命
が消費される。
一方、定格運転中であつても、内部流体圧力による内圧
応力が顕著となり、これに起因して厚肉耐圧部のクリー
プ損傷寿命が消費されることになる。
応力が顕著となり、これに起因して厚肉耐圧部のクリー
プ損傷寿命が消費されることになる。
従来より、ボイラ耐圧部厚肉管に発生する熱応力き厚肉
方向の温度分布から推定しているが、その温度分布の推
定には厚肉管内部を流れる蒸気状態側のデータをもとに
熱伝達率推定式により蒸気からメタルへの熱伝達率を求
め、これをメタル内面での境界条件とし、メタル外面を
断熱の境界条件とて非定常熱伝導方程式を解くことによ
り行つていた。
方向の温度分布から推定しているが、その温度分布の推
定には厚肉管内部を流れる蒸気状態側のデータをもとに
熱伝達率推定式により蒸気からメタルへの熱伝達率を求
め、これをメタル内面での境界条件とし、メタル外面を
断熱の境界条件とて非定常熱伝導方程式を解くことによ
り行つていた。
このように、従来行つていた厚肉方向温度分布の推定、
すなわち発生応力の推定方法には次のような欠点があ
る。
すなわち発生応力の推定方法には次のような欠点があ
る。
(1)メタル外面の境界条件を断熱条件として温度分布計
算を行つているが、実際には放熱があり、誤まつた温度
分布推定になる。
算を行つているが、実際には放熱があり、誤まつた温度
分布推定になる。
(2)熱応力が大きく発生するのは蒸気温度、蒸気物性等
が大きく変動する時であることが予想されるが、メタル
内面の境界条件である熱伝達率を蒸気状態が変動する時
を含めて様々の蒸気状態について推定し、さらに精度向
上をはかるには無理がある。
が大きく変動する時であることが予想されるが、メタル
内面の境界条件である熱伝達率を蒸気状態が変動する時
を含めて様々の蒸気状態について推定し、さらに精度向
上をはかるには無理がある。
(3)非定常熱伝導方程式を解いているため境界条件であ
る推定した熱伝達率に誤差を含むと、誤差が積算されて
温度分布が計算されるが、この誤差を解消する手段が入
つていない。
る推定した熱伝達率に誤差を含むと、誤差が積算されて
温度分布が計算されるが、この誤差を解消する手段が入
つていない。
本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、厚肉方向温度分布を精度高く
予想し、発生応力を実体に近い値で予想することができ
るボイラの熱応力予測装置を得ようとするものである。
その目的とするところは、厚肉方向温度分布を精度高く
予想し、発生応力を実体に近い値で予想することができ
るボイラの熱応力予測装置を得ようとするものである。
本発明は前述の目的を達成するために、 ボイラ耐圧部を通る蒸気の温度を測定する蒸気温度検出
器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の流量を測定する蒸気流量
検出器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の圧力を測定する蒸気圧力
検出器と、 前記ボイラ耐圧部の外面温度を測定するメタル外面温度
検出器と、 前記蒸気温度検出器、蒸気流量検出器ならびに蒸気圧力
検出器からの蒸気温度実測値、蒸気流量実測値および圧
力実測値を基に熱伝達率を演算する熱伝達率演算器と、 この熱伝達率演算器で演算した熱伝達率演算値を基に温
度分布を演算する温度分布演算器と、 この温度分布演算器で演算したメタル外面温度値と前記
メタル外面温度検出器からのメタル外面温度実測値とを
比較するメタル外面温度比較器と、 このメタル外面温度比較器の温度偏差値が許容温度差値
の範囲外のときは前記熱伝達率を補正し、前記温度分布
演算器に出力する熱伝達率補正演算器と、 前記温度分布演算値を基に熱応力を演算する熱応力演算
器と、 前記蒸気圧力検出器からの圧力実測値を基に内圧応力値
を演算する内圧応力演算器と、 その内圧応力演算器からの内圧応力演算値と、前記熱応
力演算器からの熱応力演算値とを基に現在応力演算値を
演算する現在応力演算器と、 その現在応力演算器からの現在応力演算値を基に寿命消
費演算値を演算する寿命消費演算器と、 その寿命消費演算器からの寿命消費演算値を基に応力制
限値を設定する応力制限値設定器と、 その応力制限値設定器によつて設定された応力制限値
と、前記現在応力演算器からの現在応力演算値とを比較
する応力値比較器と、 その応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていると判断された場合、負荷ホールド信号
を出力する負荷ホールド信号発生器と、 前記応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていないと判断された場合、任意時間後の発
生応力が前記応力制限値を越えない範囲で負荷変化率を
設定する負荷変化率設定器と、 前記負荷ホールド信号発生器からの負荷ホールド信号、
あるいは前記負荷変化率設定器からの負荷変化率設定値
に基づいてボイラの負荷を制限するボイラ負荷制御装置
とを備えたことを特徴とするものである。
器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の流量を測定する蒸気流量
検出器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の圧力を測定する蒸気圧力
検出器と、 前記ボイラ耐圧部の外面温度を測定するメタル外面温度
検出器と、 前記蒸気温度検出器、蒸気流量検出器ならびに蒸気圧力
検出器からの蒸気温度実測値、蒸気流量実測値および圧
力実測値を基に熱伝達率を演算する熱伝達率演算器と、 この熱伝達率演算器で演算した熱伝達率演算値を基に温
度分布を演算する温度分布演算器と、 この温度分布演算器で演算したメタル外面温度値と前記
メタル外面温度検出器からのメタル外面温度実測値とを
比較するメタル外面温度比較器と、 このメタル外面温度比較器の温度偏差値が許容温度差値
の範囲外のときは前記熱伝達率を補正し、前記温度分布
演算器に出力する熱伝達率補正演算器と、 前記温度分布演算値を基に熱応力を演算する熱応力演算
器と、 前記蒸気圧力検出器からの圧力実測値を基に内圧応力値
を演算する内圧応力演算器と、 その内圧応力演算器からの内圧応力演算値と、前記熱応
力演算器からの熱応力演算値とを基に現在応力演算値を
演算する現在応力演算器と、 その現在応力演算器からの現在応力演算値を基に寿命消
費演算値を演算する寿命消費演算器と、 その寿命消費演算器からの寿命消費演算値を基に応力制
限値を設定する応力制限値設定器と、 その応力制限値設定器によつて設定された応力制限値
と、前記現在応力演算器からの現在応力演算値とを比較
する応力値比較器と、 その応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていると判断された場合、負荷ホールド信号
を出力する負荷ホールド信号発生器と、 前記応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていないと判断された場合、任意時間後の発
生応力が前記応力制限値を越えない範囲で負荷変化率を
設定する負荷変化率設定器と、 前記負荷ホールド信号発生器からの負荷ホールド信号、
あるいは前記負荷変化率設定器からの負荷変化率設定値
に基づいてボイラの負荷を制限するボイラ負荷制御装置
とを備えたことを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１図
は本発明のボイラの熱応力予想装置の概略系統図、第２
図は第１図のＸ−Ｘ線断面における温度分布算出のため
の円筒モデルの拡大図、第３図はメタルの厚み方向にお
ける温度分布図で、縦軸に厚み方向温度、横軸に厚肉方
向の節点を示す。
は本発明のボイラの熱応力予想装置の概略系統図、第２
図は第１図のＸ−Ｘ線断面における温度分布算出のため
の円筒モデルの拡大図、第３図はメタルの厚み方向にお
ける温度分布図で、縦軸に厚み方向温度、横軸に厚肉方
向の節点を示す。
以下、第１図を用いてボイラの熱応力予測装置の概略に
ついて説明する。
ついて説明する。
ボイラの熱応力監視点の代表例として過熱器のヘツダ１
のノズルコーナ部２を例に説明する。
のノズルコーナ部２を例に説明する。
このヘツダ１は厚肉でかつ５５０℃近辺の高温状態で使
用され、起動，停止等の非定常時に、内部の流体温度や
流量変化に対応して、内，外面に温度差が生じ、特にノ
ズルコーナ部２はその構造の複雑さもあつて発生応力の
分布は複雑で値も大きく熱応力の発生が顕著な部分であ
る。
用され、起動，停止等の非定常時に、内部の流体温度や
流量変化に対応して、内，外面に温度差が生じ、特にノ
ズルコーナ部２はその構造の複雑さもあつて発生応力の
分布は複雑で値も大きく熱応力の発生が顕著な部分であ
る。
また、定常運転時の内部流体の圧力も２５５kg／cm2程
度と高圧となり、内圧応力による寿命消費も最も大きい
ところである。
度と高圧となり、内圧応力による寿命消費も最も大きい
ところである。
ボイラの監視個所の熱応力を求めるために、まずヘツダ
１の内面で蒸気温度計測値３を蒸気温度検出器４により
蒸気温度実測値５を、蒸気流量計測値６を蒸気流量検出
器７により蒸気流量実測値８を、蒸気圧力計測値９を圧
力検出器１０により蒸気圧力実測値１１をそれぞれ検出
し、この実測値５，８，１１を基に熱伝達演算器１２に
おいて、蒸気からメタルへの熱伝導率演算値１３を演算
する。この演算によつて求めた熱伝達率演算値１３と、
温度分布記憶装置１４からの温度分布記憶値１５によつ
て温度分布演算器１６においてはメタル厚み方向の温度
分布演算値１７を算出する。
１の内面で蒸気温度計測値３を蒸気温度検出器４により
蒸気温度実測値５を、蒸気流量計測値６を蒸気流量検出
器７により蒸気流量実測値８を、蒸気圧力計測値９を圧
力検出器１０により蒸気圧力実測値１１をそれぞれ検出
し、この実測値５，８，１１を基に熱伝達演算器１２に
おいて、蒸気からメタルへの熱伝導率演算値１３を演算
する。この演算によつて求めた熱伝達率演算値１３と、
温度分布記憶装置１４からの温度分布記憶値１５によつ
て温度分布演算器１６においてはメタル厚み方向の温度
分布演算値１７を算出する。
次に、ヘツダ１の外面でメタル外面温度計測値１９をメ
タル外面温度検出器２０によりメタル外面温度実測値２
１を検出し、メタル外面温度比較器１８に導く。
タル外面温度検出器２０によりメタル外面温度実測値２
１を検出し、メタル外面温度比較器１８に導く。
このメタル外面温度比較器１８においては、温度分布演
算値１７の中のメタル外面温度演算値と、メタル外面温
度実測値２１の温度偏差値２２を求め、予め設定してお
いた許容温度差とこの温度偏差値２２を比較し、この温
度偏差値２２が許容温度範囲内であれば、このときの温
度分布演算値１７を温度分布記憶装置１４に記憶する。
算値１７の中のメタル外面温度演算値と、メタル外面温
度実測値２１の温度偏差値２２を求め、予め設定してお
いた許容温度差とこの温度偏差値２２を比較し、この温
度偏差値２２が許容温度範囲内であれば、このときの温
度分布演算値１７を温度分布記憶装置１４に記憶する。
この温度偏差値２２が許容温度範囲を越えていればこの
温度偏差値２２を熱伝達率補正演算器２３に伝達して熱
伝達率補正値２４を求め熱伝達率演算値１３に補正を加
える。
温度偏差値２２を熱伝達率補正演算器２３に伝達して熱
伝達率補正値２４を求め熱伝達率演算値１３に補正を加
える。
このようにして得られた熱伝達率補正値２４と、温度分
布記憶値１５により温度分布演算器１６において再度温
度分布演算を行ない温度分布演算値１７を求める。
布記憶値１５により温度分布演算器１６において再度温
度分布演算を行ない温度分布演算値１７を求める。
そして、さらにメタル外面温度比較器１８において、温
度分布演算値１７とメタル外面温度実測値２１の温度偏
差値２２を求め、あらかじめ設定しておいた許容温度差
と比較する。
度分布演算値１７とメタル外面温度実測値２１の温度偏
差値２２を求め、あらかじめ設定しておいた許容温度差
と比較する。
このようにして演算により求めたメタル外面の温度分布
演算値１７と、計測により求めたメタル外面温度実測値
２１の温度偏差値２２が許容温度範囲内になるまで熱伝
達率補正演算器２３で演算を行ない、最終的な温度分布
演算値１７を温度分布記憶装置１４に記憶する。
演算値１７と、計測により求めたメタル外面温度実測値
２１の温度偏差値２２が許容温度範囲内になるまで熱伝
達率補正演算器２３で演算を行ない、最終的な温度分布
演算値１７を温度分布記憶装置１４に記憶する。
熱応力演算器２５では温度分布演算値１７をもとに熱応
力演算値２６を求め、現在応力演算器２７に伝達する。
力演算値２６を求め、現在応力演算器２７に伝達する。
一方、圧力検出器１０からの蒸気圧力実測値１１をもと
に内圧応力演算器２８において内圧応力演算値２９を求
めて現在応力演算器２７に内圧応力演算値２９を伝達す
る。
に内圧応力演算器２８において内圧応力演算値２９を求
めて現在応力演算器２７に内圧応力演算値２９を伝達す
る。
この現在応力演算器２７においては、熱応力演算値２６
と内圧応力演算値２９を加えて現在応力演算値３０を求
める。
と内圧応力演算値２９を加えて現在応力演算値３０を求
める。
次に寿命消費演算装置３１では現在応力演算値３０をも
とに疲労およびクリープによる寿命消費演算値３２を演
算する。応力制限値設定器３３では運転モード毎に計画
時決定した寿命配分から実際の運用での寿命消費演算値
３２を差し引き残余運転回数から今後の運用モード毎、
一回当りの許容寿命消費を定め、この寿命消費をもたら
すと予測される発生応力をボイラ厚肉管（ヘツダ１）の
応力制限値３４として設定する。
とに疲労およびクリープによる寿命消費演算値３２を演
算する。応力制限値設定器３３では運転モード毎に計画
時決定した寿命配分から実際の運用での寿命消費演算値
３２を差し引き残余運転回数から今後の運用モード毎、
一回当りの許容寿命消費を定め、この寿命消費をもたら
すと予測される発生応力をボイラ厚肉管（ヘツダ１）の
応力制限値３４として設定する。
応力制限値設定器３３での応力制限値３４は、起動，負
荷変化，停止の任意回数毎に更新できる。つぎに応力値
比較器３５において、現在応力演算値３０と応力制限値
３４を比較する。この結果、応力制限値３４を越えると
きには、負荷ホールド信号発生器３６により負荷ホール
ド信号３７を発生し、ボイラ負荷制御装置３８に送る。
応力制限値３４以下の場合は、最適負荷変化率設定器３
９において、任意時間後の発生応力が応力制限値３４を
越えない範囲で最大の負荷変化率を最適負荷変化率設定
器３９に設定し、その最適負荷変化率設定値４０をボイ
ラ負荷制御装置３８に送る。
荷変化，停止の任意回数毎に更新できる。つぎに応力値
比較器３５において、現在応力演算値３０と応力制限値
３４を比較する。この結果、応力制限値３４を越えると
きには、負荷ホールド信号発生器３６により負荷ホール
ド信号３７を発生し、ボイラ負荷制御装置３８に送る。
応力制限値３４以下の場合は、最適負荷変化率設定器３
９において、任意時間後の発生応力が応力制限値３４を
越えない範囲で最大の負荷変化率を最適負荷変化率設定
器３９に設定し、その最適負荷変化率設定値４０をボイ
ラ負荷制御装置３８に送る。
以上の処理は、所望の周期で繰返されるので常時、発生
応力を監視しながら最適負荷変化率を決定することがで
きる。
応力を監視しながら最適負荷変化率を決定することがで
きる。
第２図はヘツダ１の拡大図を示す。４１は、ヘツダ１の
円筒部を示し、本制御装置は、応力集中部であるノズル
コーナ部２に注目し、発生応力および寿命消費を監視す
る。蒸気からメタルへの熱伝達率演算値１３は、蒸気状
態の関数として(1)式 ｈ＝（（Ｔ，Ｐ，Ｗ）…………(1) Ｔ：蒸気温度、Ｐ：蒸気圧力 Ｗ：蒸気流量、ｈ：熱伝達率 より求める。円筒部の熱応力は、円筒厚み方向温度分布
より求まるがその温度分布は円筒の熱伝導方程式(2)お
よび境界条件(3)，(4) ∂：メタル温度伝導度 Ｔ：メタル温度 ｔ：時間 ｒ：円筒中心からの距離 Ｔｆ：流体温度 Ｔ０：メタル内面温度 を、第３図に示す同心円筒にＮ分割し差分化して各節点
での式は第(5)式のように得られる。
円筒部を示し、本制御装置は、応力集中部であるノズル
コーナ部２に注目し、発生応力および寿命消費を監視す
る。蒸気からメタルへの熱伝達率演算値１３は、蒸気状
態の関数として(1)式 ｈ＝（（Ｔ，Ｐ，Ｗ）…………(1) Ｔ：蒸気温度、Ｐ：蒸気圧力 Ｗ：蒸気流量、ｈ：熱伝達率 より求める。円筒部の熱応力は、円筒厚み方向温度分布
より求まるがその温度分布は円筒の熱伝導方程式(2)お
よび境界条件(3)，(4) ∂：メタル温度伝導度 Ｔ：メタル温度 ｔ：時間 ｒ：円筒中心からの距離 Ｔｆ：流体温度 Ｔ０：メタル内面温度 を、第３図に示す同心円筒にＮ分割し差分化して各節点
での式は第(5)式のように得られる。
ここで （Ｎ＋１）個の未知数Ｔｎ，ｊ＋１（ｎ＝０，１，２，
……，Ｎ）に対し（Ｎ＋１）個の式が得られ解くことが
できる。
……，Ｎ）に対し（Ｎ＋１）個の式が得られ解くことが
できる。
このとき計算によつて得られたメタル外面温度Ｔ
Ｎ，ｊ＋１と計測したメタル外面温度実測値２１の温度
差が許容温度範囲を越えていれば、先に求めた熱伝達率
演算値１３（＝ｈ）に適当な熱伝達率補正を行ない熱伝
達率補正値２４を新しく熱伝達率演算値１３（ｈ）とし
て熱伝導方程式(5)を解くことにより温度分布計算を行
なう。温度分布演算値１７すなわちＴｎ，ｊ＋１（ｎ＝
０，１，２，……，Ｎ）が得られ熱応力を計算すること
ができる。ここで、３方向熱応力σｒｔ，σθｔ，σ
ｚｔはそれぞれ(6)〜(8)式より求める。
Ｎ，ｊ＋１と計測したメタル外面温度実測値２１の温度
差が許容温度範囲を越えていれば、先に求めた熱伝達率
演算値１３（＝ｈ）に適当な熱伝達率補正を行ない熱伝
達率補正値２４を新しく熱伝達率演算値１３（ｈ）とし
て熱伝導方程式(5)を解くことにより温度分布計算を行
なう。温度分布演算値１７すなわちＴｎ，ｊ＋１（ｎ＝
０，１，２，……，Ｎ）が得られ熱応力を計算すること
ができる。ここで、３方向熱応力σｒｔ，σθｔ，σ
ｚｔはそれぞれ(6)〜(8)式より求める。
ここで、σｒｔ：半径方向熱応力 Ｅ：ヤング率 σθｔ：周方向熱応力 α′：線膨脹率 σｚｔ：軸方向熱応力 ν：ポアソン比 つぎに内圧による３方向応力は、(9)，(10)式より得ら
れる。
れる。
σｒｐ＝−Ｐ …………(9) ここで、σｒｐ：半径方向内圧応力 Ｐ：内圧 σθｐ：周方向内圧応力 Ｄｉ：内径 σｚｐ：軸方向内圧応力 ｔ：板厚 以上(6)〜(10)式はヘツダ１の円筒部４１に発生する応
力であり、ノズルコーナ部２に発生する応力は、円筒部
４１に発生する応力に応力集中係数を乗じて求める。し
たがつて、ノズルコーナ部２に発生する現在応力演算値
３０は(11)〜(13)式で得られる。
力であり、ノズルコーナ部２に発生する応力は、円筒部
４１に発生する応力に応力集中係数を乗じて求める。し
たがつて、ノズルコーナ部２に発生する現在応力演算値
３０は(11)〜(13)式で得られる。
σｒ＝Ｋｒｔ・σｒｔ＋Ｋｒｐ・σｒｐ ……(11) σθ＝Ｋθｔ・σθｔ＋Ｋθｐ・σθｐ ……(12) σｚ＝Ｋｚｔ・σｚｔ＋Ｋｚｐ・σｚｐ ……(13) ここで、Ｋｒｔ：半径方向熱応力集中係数 Ｋθｔ：周方向熱応力集中係数 Ｋｚｔ：軸方向熱応力集中係数 Ｋｒｐ：半径方向内圧応力集中係数 Ｋθｐ：周方向内圧応力集中係数 Ｋｚｐ：軸方向内圧応力集中係数 σｒ ：半径方向合計応力 σθ ：周方向合計応力 σｚ ：軸方向合計応力 第１図に示す実施例では、熱応力監視点を１ケ所として
いるが、実際にはこのような監視点を複数個設け、それ
らすべての要求を満足するボイラ運転方法が決定され
る。
いるが、実際にはこのような監視点を複数個設け、それ
らすべての要求を満足するボイラ運転方法が決定され
る。
この様な熱応力予測装置を採用する場合はメタル温度計
測を新たに追加して行うだけでよく、他のデータは一般
にボイラプラントにおいて監視されている蒸気状態のデ
ータを流用することにより精度よく熱応力を監視するこ
とができる。
測を新たに追加して行うだけでよく、他のデータは一般
にボイラプラントにおいて監視されている蒸気状態のデ
ータを流用することにより精度よく熱応力を監視するこ
とができる。
本発明によるボイラ熱応力予測装置によると、蒸気状態
より推定する熱伝達率を、推定した熱伝達率演算値１３
を境界条件に演算した結果得られたメタル外面温度と計
測により得られたメタル外面温度実測値２１を比較し、
演算結果と計測結果が一致するように収束計算を行うた
め厚肉方向温度分布を精度高く推定し、発生応力を推定
することができる。第４図において、従来法で外面を断
熱の境界条件とし内面の熱伝達率を過小評価した場合、
実際の温度分布が曲線Ａ１であるにもかかわらず、曲線
Ａ２の演算結果になり発生応力も過小評価することにな
る。そこで、本方式に従いメタル外面温度実測値２１を
計測し、熱伝達率補正演算器２３による熱伝達率補正値
２４によつて補正を施す。その結果、１回目の補正で温
度分布が曲線Ａ３、２回目の補正で温度分布が曲線Ａ４
になるというように繰返し補正を行うことにより実際に
近い温度分布を推定することができる。
より推定する熱伝達率を、推定した熱伝達率演算値１３
を境界条件に演算した結果得られたメタル外面温度と計
測により得られたメタル外面温度実測値２１を比較し、
演算結果と計測結果が一致するように収束計算を行うた
め厚肉方向温度分布を精度高く推定し、発生応力を推定
することができる。第４図において、従来法で外面を断
熱の境界条件とし内面の熱伝達率を過小評価した場合、
実際の温度分布が曲線Ａ１であるにもかかわらず、曲線
Ａ２の演算結果になり発生応力も過小評価することにな
る。そこで、本方式に従いメタル外面温度実測値２１を
計測し、熱伝達率補正演算器２３による熱伝達率補正値
２４によつて補正を施す。その結果、１回目の補正で温
度分布が曲線Ａ３、２回目の補正で温度分布が曲線Ａ４
になるというように繰返し補正を行うことにより実際に
近い温度分布を推定することができる。
また、温度変化を十分把握できる温度計測サンプル時間
内で、熱応力推定演算を実時間で行なうため、時々刻
々、温度分布の変化も把握することになり、精度よく発
生応力を推定できる。
内で、熱応力推定演算を実時間で行なうため、時々刻
々、温度分布の変化も把握することになり、精度よく発
生応力を推定できる。
また、既設ボイラにも容易に適用でき、既設ボイラに適
用する場合はヘツダ１の外表面にサーモカツプルを設置
するだけでよく、他に新たな工事を行なわなくて済むの
で経済的である。
用する場合はヘツダ１の外表面にサーモカツプルを設置
するだけでよく、他に新たな工事を行なわなくて済むの
で経済的である。
本発明は以上のように構成されているために、メタル厚
み方向温度分布を精度高く予測することができ、発生応
力を確実に予測することができ、適正な負荷制御が可能
なボイラ装置を提供することができる。
み方向温度分布を精度高く予測することができ、発生応
力を確実に予測することができ、適正な負荷制御が可能
なボイラ装置を提供することができる。
第１図は本発明の実施例に係るボイラの熱応力予測装置
の概略構成図、第２図は第１図のヘツダの詳細図、第３
図は第２図のＸ−Ｘ線断面における温度分布算出のため
の円筒モデルの拡大図、第４図はメタル厚み方向におけ
る温度分布図である。 １……ヘツダ、５……蒸気温度実測値、８……蒸気流量
実測値、１１……蒸気圧力実測値、１２……熱伝達率演
算器、１３……熱伝達率演算値、１６……温度分布演算
器、１７……温度分布演算値、１８……メタル外面温度
比較器、２１……メタル外面温度実測値、２２……温度
偏差値、２３……熱伝達率補正演算器、２４……熱伝達
率補正値。
の概略構成図、第２図は第１図のヘツダの詳細図、第３
図は第２図のＸ−Ｘ線断面における温度分布算出のため
の円筒モデルの拡大図、第４図はメタル厚み方向におけ
る温度分布図である。 １……ヘツダ、５……蒸気温度実測値、８……蒸気流量
実測値、１１……蒸気圧力実測値、１２……熱伝達率演
算器、１３……熱伝達率演算値、１６……温度分布演算
器、１７……温度分布演算値、１８……メタル外面温度
比較器、２１……メタル外面温度実測値、２２……温度
偏差値、２３……熱伝達率補正演算器、２４……熱伝達
率補正値。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川野 滋祥 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−114606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−11002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−15703（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】ボイラ耐圧部を通る蒸気の温度を測定する
蒸気温度検出器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の流量を測定する蒸気流量
検出器と、 前記ボイラ耐圧部を通る蒸気の圧力を測定する蒸気圧力
検出器と、 前記ボイラ耐圧部の外面温度を測定するメタル外面温度
検出器と、 前記蒸気温度検出器、蒸気流量検出器ならびに蒸気圧力
検出器からの蒸気温度実測値、蒸気流量実測値および圧
力実測値を基に熱伝達率を演算する熱伝達率演算器と、 この熱伝達率演算器で演算した熱伝達率演算値を基に温
度分布を演算する温度分布演算器と、 この温度分布演算器で演算したメタル外面温度値と前記
メタル外面温度検出器からのメタル外面温度実測値とを
比較するメタル外面温度比較器と、 このメタル外面温度比較器の温度偏差値が許容温度差値
の範囲外のときは前記熱伝達率を補正し、前記温度分布
演算器に出力する熱伝達率補正演算器と、 前記温度分布演算値を基に熱応力を演算する熱応力演算
器と、 前記蒸気圧力検出器からの圧力実測値を基に内圧応力値
を演算する内圧応力演算器と、 その内圧応力演算器からの内圧応力演算値と、前記熱応
力演算器からの熱応力演算値とを基に現在応力演算値を
演算する現在応力演算器と、 その現在応力演算器からの現在応力演算値を基に寿命消
費演算値を演算する寿命消費演算器と、 その寿命消費演算器からの寿命消費演算値を基に応力制
限値を設定する応力制限値設定器と、 その応力制限値設定器によつて設定された応力制限値
と、前記現在応力演算器からの現在応力演算値とを比較
する応力値比較器と、 その応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていると判断された場合、負荷ホールド信号
を出力する負荷ホールド信号発生器と、 前記応力値比較器の比較結果、現在応力演算値が応力制
限値を越えていないと判断された場合、任意時間後の発
生応力が前記応力制限値を越えない範囲で負荷変化率を
設定する負荷変化率設定器と、 前記負荷ホールド信号発生器からの負荷ホールド信号、
あるいは前記負荷変化率設定器からの負荷変化率設定値
に基づいてボイラの負荷を制御するボイラ負荷制御装置
とを備えたことを特徴とするボイラ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043818A JPH0641805B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | ボイラ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043818A JPH0641805B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | ボイラ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60188702A JPS60188702A (ja) | 1985-09-26 |
| JPH0641805B2 true JPH0641805B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=12674321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043818A Expired - Lifetime JPH0641805B2 (ja) | 1984-03-09 | 1984-03-09 | ボイラ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641805B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114606A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-21 | 株式会社日立製作所 | ボイラ熱応力監視方法 |
-
1984
- 1984-03-09 JP JP59043818A patent/JPH0641805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60188702A (ja) | 1985-09-26 |
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