JPH0666407A - ボイラのウエット・ドライモード切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イコールパーセントの特性を持ったＱ弁（ボ
イラ循環流量調節弁）の低弁開度域における弁のハンチ
ング現象及び弁開度０％になるまでの無駄な待時間をな
くすことを可能にする。 【構成】 再循環系統Ｉ中のＱ弁ｂの直後に設けた循環
流量検出器ｈで検出される循環流量が、Ｑ弁ｂにおける
流量特性上で実質的にゼロになったときセットされる二
安定回路１３を設け、該回路のセット出力信号を上記Ｑ
弁ｂの全閉状態信号にＯＲ回路１４を通して加え、循環
流量が実質的にゼロのときは、ボイラがウエットからド
ライへ移行した切替ポイントが達成されたとして運転モ
ードを切り替える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラの制御装置、特
にボイラのウエット運転からドライ運転への運転モード
の切り替えを行うウエット・ドライモード切替装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近主流の変圧貫流ボイラにあっては、
その起動時にウエット運転からドライ運転への運転モー
ドの切り替えを行うことが必要である。例えば、主蒸気
温度制御ユニット（主蒸気温度マスタ）において、ボイ
ラがウエット領域にある場合は主蒸気圧力を制御し、ド
ライ領域に移行後は主蒸気温度制御するように切り替え
る操作である。

【０００３】まず、ボイラがウエットからドライへ移行
する切替ポイントから説明する。図４に示す重油用の変
圧貫流ボイラの再循環系統Ｉにおいて、起動時には、ボ
イラ再循環起動系統により、ボイラ循環ポンプａ及びボ
イラ循環流量調節弁（Ｑ弁）ｂを通して再循環系統Ｉに
流れる循環流量（ＢＣＦ）を、気水分離タンクｅの気水
レベルをインデックスとして、次のように制御する。即
ち、起動時のロスを少なくするため、ウエットモード運
転中は、火炉パスｃに流れる水の量を常時２５％にホー
ルドする。これは、気水分離タンクｅのレベルに応じて
Ｑ弁ｂを操作し、Ｑ弁ｂにより調節された循環流量と給
水流量との和が２５％ＭＣＲとなるように給水流量制御
系統で給水流量を制御する。このとき、気水分離タンク
出口調節弁（Ｐ弁）ｆは、気水分離タンクｅのレベル制
御を実施している。このウエットモード運転中におい
て、水は暖められて蒸気となり、残りが気水分離器ｄか
ら液体として再循環系に回収されて来るので、発生した
蒸気に見合う分だけの水を給水ポンプｇにより給水して
行く。この過程でＱ弁ｂは気水分離タンクｅのレベルの
低下に伴い徐々に閉じられて行くことになる。やがて時
間の経過と共に蒸気は最初の０％の所から２５％の所ま
で増加し、給水した２５％の水が全て蒸気になる状態と
なる。この点がウエットからドライへ移行する切替ポイ
ントであり、Ｑ弁ｂが全閉状態となる。

【０００４】そこで、従来は、図５に示すように、この
Ｑ弁ｂが全閉状態となる状態を以て、正確には、更にＰ
弁ｆ全閉状態及びＭＦＴ（マスターフーエルトリップ）
の信号を加えた３入力のＡＮＤ条件の成立を以て、“ド
ライ条件成立”即ちドライ状態が確立されたものとして
いた。

【０００５】また、Ｑ弁ｂはその入口圧力が大きく変わ
る点に鑑み、微少な流量領域での制御性を良くすること
を目的として、通常Ｑ弁ｂにはイコールパーセントの特
性（図３参照）を持ったバルブが使用される。しかし、
このＱ弁ｂにおける流量特性では弁開度１０〜１５％以
下で流量が実質的にゼロとなり、弁開度１５％になった
時点から弁開度０％になるまでの無駄な待時間が生じ
る。そこで、図６に示すＱ弁ｂ制御回路において、ボイ
ラ循環流量ＢＣＦに応じた比例積分調節器ＰＩに次いで
関数発生器Ｆｘを設け、図７の如く、ＰＩ出力が１５％
のときＱ弁ｂの弁開度が０％となるように特性補正をし
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｑ弁ｂのイコ
ールパーセントの特性に対して図７の特性補正を行った
場合、補正後の特性における弁開度２０％以下のゲイン
が高いため、Ｑ弁ｂが全閉付近でハンチングを起こし、
ドライ状態とウエット状態を繰り返すことが判った。

【０００７】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、イコールパーセントの特
性を持ったボイラ循環流量調節弁の低弁開度域におい
て、上記ハンチング現象なしに、また実質的にボイラ循
環流量がゼロとなってから弁開度０％になるまでの無駄
な待時間を伴うことなしに、早期にボイラのウエット・
ドライ運転のモード切り替えを行い得る安定したウエッ
ト・ドライモード切替装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、イコールパーセントの特性を持ちかつ低
開度域では実質的に流量がゼロとなるボイラ循環流量調
節弁を通して、起動時にボイラ再循環系統に流れる循環
流量を制御し、該弁の全閉状態信号を以てボイラがウエ
ットからドライへ移行した切替ポイントであるとして運
転モードを切り替えるウエット・ドライモード切替装置
において、再循環系統中の上記弁の直後に設けた循環流
量検出器と、該検出器により検出される循環流量が実質
的にゼロになったときセットされる二安定回路とを設
け、該回路のセット出力信号を上記弁の全閉状態信号に
ＯＲ回路を通して加えた構成のものである。

【０００９】

【作用】ボイラ循環流量ＢＣＦが、ボイラ循環流量調節
弁（Ｑ弁）における流量特性（図３）で流量が実質的に
ゼロになる流量、例えば１０Ｔ／Ｈまで減少すると、二
安定回路がセット状態に反転するため、“ドライ条件成
立”信号が発生してドライモード運転に切り替わる。よ
って、図３のＱ弁流量特性上で弁開度１０％になった時
点から弁開度０％になるまでの無駄な待時間は生じな
い。また、実際のボイラ循環流量ＢＣＦにより“ドライ
条件成立”の判定をしているので、従来の関数発生器
（図７）による仮想的，強制的な判定による場合のよう
に、実際のウエット・ドライ切替ポイントとのずれによ
るハンチング現象も生じなくなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１１】図１は発電プラント用ボイラ（図４）の制
御装置を示したブロック図であり、１は中央給電指令所
の負荷分配装置（図示せず）から発電所に与えられる中
給指令から、出力指令ＭＷＤを作成するユニットマス
タ、２はタービンマスタ（発電機出力制御）ユニット、
３はドライ移行後に主蒸気圧力制御を開始し上記出力指
令ＭＷＤに圧力修正分を上乗せしたボイラマスタ（Ｂ
Ｍ）信号を作成するボイラマスタ（主蒸気圧力制御）ユ
ニットである。これらの制御ユニット１，２，３は出力
系統に属する。更に制御装置は、ボイラ再循環・起動系
統制御ユニット４、給水系統制御ユニット５、主蒸気温
度マスタ（主蒸気温度制御・燃料流量制御）ユニット
６、スプレ系統（主蒸気温度制御ユニット）７、ガスダ
ンパ系統（再熱蒸気温度制御）ユニット８等を有してい
る。

【００１２】上記出力系統中には、ドライ条件判定部１
１及びモード切替指令部１２とが含まれている。

【００１３】図２はドライ条件判定部１１の構成を示し
たものであり、１３は、ボイラ循環流量ＢＣＦが１０Ｔ
／Ｈ（トン／時間）未満の場合にセットされ、１５Ｔ／
Ｈを越えた場合にリセットされる二安定回路である。こ
のボイラ循環流量ＢＣＦは、図４の再循環系統Ｉ中にお
いて、Ｑ弁ｂの直後に設けた循環流量検出器ｈにより検
出される。Ｑ弁ｂは、既に述べたように、その入口圧力
が大きく変わる点に鑑み、微少な流量領域での制御性を
良くすることを目的として、イコールパーセントの特性
（図３）を持ったバルブが使用されている。

【００１４】上記の１０Ｔ／Ｈという循環流量は、通常
の制御で一番大きい流量を４５０Ｔ／Ｈとしたとき、そ
の０．２％に相当する値であり、実質的に流量がゼロと
みなし得る量である。逆に、１５Ｔ／Ｈという循環流量
は、上記と同じ条件下で実質的に流量がゼロとみなし得
なくなる量である。通常はこの程度の測定精度をもてば
十分と考えられる。

【００１５】ドライ条件判定部１１において、１４は上
記の二安定回路１３からのセット出力信号と、Ｑ弁ｂの
全閉状態を検出するリミットスイッチの全閉出力信号と
を受け、そのいずれか一方が入力されたとき出力を生じ
るＯＲ回路である。１５はこのＯＲ回路１４の出力を一
つの条件とし、Ｐ弁ｆの全閉状態を検出するリミットス
イッチの全閉出力信号及びＭＦＴの信号を他の条件とす
るＡＮＤ回路であり、このＡＮＤ条件が成立したときの
ＡＮＤ回路１５の出力が、“ドライ条件成立”即ちドラ
イ状態が確立されたものとして、ドライ条件判定部１１
から出力される。

【００１６】従って、ボイラ循環流量ＢＣＦが１５Ｔ／
Ｈより多ければ、二安定回路１３はリセット状態となっ
てそのセット出力信号が消失するため、図５の場合と同
じく、Ｑ弁全閉状態、Ｐ弁全閉状態及びＭＦＴ信号の３
条件のＡＮＤ成立を以て、“ドライ条件成立”が確立さ
れることになる。しかし、ボイラ循環流量ＢＣＦが１０
Ｔ／Ｈまで減少すると、即ちＱ弁ｂにおける流量特性
（図３）で流量が実質的にゼロになると、二安定回路１
３はセット状態に切り替わる。このため、このＱ弁ｂの
弁開度はまだ０％（全閉）になっていないが、直ちにＡ
ＮＤ回路１５の条件が満足され、“ドライ条件成立”信
号がドライ条件判定部１１から出力される。

【００１７】上記“ドライ条件成立”信号が発生する
と、これを受けてモード切替指令部１２は制御ユニット
３，６，７，にモード切替指令を発する。このため、ド
ライ状態に移行したものとして、ボイラマスタユニット
３では主蒸気圧力制御を開始する。また、主蒸気温度マ
スタユニット６では、それまでのウエット領域にある間
の主蒸気温度制御モードから、ドライ領域での主蒸気温
度制御モードに切り替わる。更に、スプレ系統７では、
それまでのウエット領域にある間の主蒸気温度のＰＩ制
御モードから、ドライ領域でのスプレの流量制御及び過
度的な主蒸気温度制御のモードに切り替わる。

【００１８】上記モード切り替えは、ボイラ循環流量Ｂ
ＣＦが１０Ｔ／Ｈまで減少すると、Ｑ弁ｂが全閉でなく
ても直ちに実行される。よって、図３のＱ弁流量特性で
弁開度１０％になった時点から弁開度０％になるまでの
無駄な待時間は生じない。また、実際のボイラ循環流量
ＢＣＦにより“ドライ条件成立”の判定をしているの
で、従来の関数発生器Ｆｘ（図７）による仮想的，強制
的な判定による場合のように、実際のウエット・ドライ
切替ポイントとのずれによるハンチング現象も生じなく
なる。

【００１９】

【発明の効果】以上要するに本発明のウエット・ドライ
モード切替装置によれば、イコールパーセントの特性を
持ったボイラ循環流量調節弁の低弁開度域において、ハ
ンチング現象なしに、また実質的にボイラ循環流量がゼ
ロとなってから弁開度０％になるまでの無駄な待時間を
伴うことなしに、ボイラのウエット・ドライ運転のモー
ド切り替えを早期かつ安定して行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す発電プラント制御装置
のブロック図である。

【図２】そのドライ条件判定部の構成図である。

【図３】ボイラ循環流量調節弁のイコールパーセントの
特性を示す図である。

【図４】本発明を適用した重油用の変圧貫流ボイラによ
る発電プラントの主蒸気制御系を示す図である。

【図５】従来のドライ条件判定部の構成図である。

【図６】従来のＱ弁制御回路の構成図である。

【図７】従来のＱ弁制御回路の動作説明図である。

【符号の説明】

１ ユニットマスタ ２ タービンマスタ（発電機出力制御）ユニット ３ ボイラマスタ（主蒸気圧力制御）ユニット ４ ボイラ再循環・起動系統制御ユニット ５ 給水系統制御ユニット ６ 主蒸気温度マスタ（主蒸気温度制御・燃料流量制
御）ユニット ７ スプレ系統（主蒸気温度制御ユニット） ８ ガスダンパ系統（再熱蒸気温度制御）ユニット １１ ドライ条件判定部 １２ モード切替指令部 １３ 二安定回路 １４ ＯＲ回路 １５ ＡＮＤ回路 Ｉ 再循環系統 ａ ボイラ循環ポンプ ｂ ボイラ循環流量調節弁（Ｑ弁） ｃ 火炉パス ｄ 気水分離器 ｅ 気水分離タンク ｆ 分離タンク出口調節弁（Ｐ弁） ｇ 給水ポンプ ｈ 循環流量検出器 ＢＣＦ ボイラ循環流量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イコールパーセントの特性を持ちかつ低
   開度域では実質的に流量がゼロとなるボイラ循環流量調
   節弁を通して、起動時にボイラ再循環系統に流れる循環
   流量を制御し、該弁の全閉状態信号を以てボイラがウエ
   ットからドライへ移行した切替ポイントであるとして運
   転モードを切り替えるウエット・ドライモード切替装置
   において、再循環系統中の上記弁の直後に設けた循環流
   量検出器と、該検出器により検出される循環流量が実質
   的にゼロになったときセットされる二安定回路とを設
   け、該回路のセット出力信号を上記弁の全閉状態信号に
   ＯＲ回路を通して加えたことを特徴とするボイラのウエ
   ット・ドライモード切替装置。