JPH0733888B2 - ボイラ給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は火力発電プラントのボイラ給水制御装置に関す
る。

（従来の技術） 第４図は大容量火力発電プラントにおけるボイラ給水の
概略系統図である。ここで、図示しない蒸気タービンの
復水器から復水ポンプ、復水ブースタポンプおよび低圧
給水加熱器を経た低圧給水は給水管１を通して脱気器２
へと導かれる。この脱気器２内で脱気処理された給水ブ
ースタポンプ３によって給水ポンプが必要とする吸込圧
力まで昇圧された後、ポンプ駆動用のタービン４で駆動
されるボイラ給水ポンプ５にて昇圧され、主系統を構成
するポンプ出口の逆止弁６およびポンプ出口弁７を通し
て高圧給水管10へ導かれ、さらに図示しない高圧給水加
熱器を経てボイラへ送給される。

通常の運転状態では負荷の増減に対応して給水ポンプ５
の回転数を制御して給水流量を調整するが、低流量域で
はポンプの回転数による制御が困難であるため、流量調
節弁８および系統しゃ断のための流量調節弁後弁９を有
するバイパス系統がポンプ出口弁７をバイパスするよう
に設置されている。そして、低流量域のみポンプ出口弁
７を閉じた状態で給水ポンプ５の回転数を一定として、
負荷に応じて流量調節弁８の開度を制御して給水流量を
調整している。

なお、給水ポンプ５の吐出部と脱気器２との間に、ボイ
ラへの給水流量が少ない場合にポンプの過熱を防止する
ための再循環弁11が設けられている。

大容量の火力発電プラントでは、上記のような給水ポン
プ系統が複数設けられるのが通例であり、ここでは、給
水ブースタポンプ33、ボイラ給水ポンプ35、ポンプ出口
弁37および流量調節弁38等でなるもう１つの50％容量の
タービン駆動の系統と、給水ブースタポンプ63、ボイラ
給水ポンプ65、ポンプ出口弁68等でなるさらにもう１つ
の25％容量のモータ駆動の系統とが示されている。

上記のように構成された各系統はそれぞれ給水流量制御
部を備えるが、このうち、ボイラ給水ポンプ５の系統の
給水流量制御部を第５図に示す。

同図において、プラントの負荷制御装置のサブループで
ある給水流量設定部12で決定された給水流量設定値ａ
と、実給水流量検出値との偏差等に基づきポンプ回転数
設定部13がポンプ回転数を設定する。ここで設定された
ポンプ回転数設定値ｂは回転数制御部14にてポンプの最
低回転数に対応する大きさに制限された上で、回転数制
御部14により回転数検出器15による実回転数の検出値ｃ
と比較され、この偏差に従ってポンプ駆動用のタービン
４の蒸気流量制御弁16の開度を設定することにより目的
とするポンプ回転数を得、この結果として給水流量設定
値ａに見合った実給水流量が得られる。

ここで、給水流量設定値ａが小さく、ポンプ回転数設定
値ｂがポンプ駆動用のタービン４、給水ポンプ５の許容
最低回転数、例えば2500RPM以下になった場合には、こ
の許容最低回転数になるように給水ポンプ５の回転数は
一定に制御され、そき代わりに、ポンプ回転数設定値ｂ
に基づき調節弁開度設定部17が流量調節弁８の開度指令
値ｄを作り、これに与える。この流量調節弁８による流
量制御は、底流量域に限られるが、その切換えは出口弁
制御部18がポンプ出口弁７を開閉することにより行われ
る。

この出口弁制御部18には、給水ポンプ５の実回転数の検
出値ｃと、調節弁開度設定部17の開度指令値ｄとが取り
込まれており、次のように動作する。

給水流量設定値ａが極めて小さいときには給水ポンプ出
口弁７を閉じておき、この間流量調節弁８による流量調
節が行われる。その後、給水流量設定値ａが増大し、給
水ポンプの実回転数の検出値ｃが許容最低回転数の制限
から離れて上昇し、所定の回転数、例えば3400RPMを超
え、流量調節弁の開度指令値ｄが規定値、例えば85％以
上になると給水ポンプ出口弁７を開く。このように、給
水ポンプ出口弁７を開けば、流量調節弁８は給水調節機
能を失い、給水ポンプ５の回転数のみが制御される。

これとは逆に、給水流量設定値ａが大きい方から次第に
下降する場合には、上述した回転数および開度指令値ｄ
に若干のヒステリシスを持たせた設定値、例えば3200RP
Mより小さく、且つ、80％以下にてポンプ出口弁７を閉
じ、これによって、回転数のみによる制御から回転数お
よび流量調節弁による流量制御に移行する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように構成された給水ポンプシステムにおいて
は、給水ポンプの回転数に応じて、ポンプ出口側の系統
が切換わるため、系統の最高使用圧力の決定には十分な
配慮が必要である。

一方、近年の大容量火力発電プラントでは主蒸気圧力の
超高圧化の動きが急であり、これに伴う給水ポンプ系統
の圧力の上昇により配管、弁類の仕様の高級化等が必要
となり、これがプラントのコストを高騰させていた。そ
こで、法規が許容する範囲内にて設計使用圧力を極力下
げると共に、プラントの異常時においても、この設計使
用圧力を決して超えることがないようにシステム構成す
る必要がある。

この点、第５図に示した従来のボイラ給水制御装置にあ
っては、給水ポンプの回転数設定値が小さいにも拘ら
ず、何かの異常によりポンプ駆動用のタービンが暴走し
て異常に昇速したような場合には、ポンプ出口弁が閉じ
たままの状態で実質的に締切り運転となる。こうなる
と、ポンプ吐出圧が設計値を超えた大きな値になる虞れ
があるため、やはりポンプ吐出系統の最高使用圧力を多
角設計しておかなければならないという問題点があっ
た。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、ポンプ駆動部の異常時により給水ポンプの吐出圧が
異常に上昇することを確実に防止し得、これによって、
給水ポンプ吐出系統の最高使用圧を法規の許容限度まで
低下させた場合でも火力発電プラントを安全に運転でき
るようにし、これと併せてプラントコストを低減するこ
とのできるボイラ給水制御装置の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ボイラ給水ポンプの出口にポンプ出口弁を設
けた主系統と、流量調節弁を有し、前記ポンプ出口弁を
バイパスとするようち設置されたバイパス系統とを備
え、少なくとも低負荷時に前記ポンプ出口弁を閉じると
共に前記ボイラ給水ポンプの回転数を一定にしたままで
前記流量調節弁の開度を制御するボイラ給水制御装置に
おいて、低負荷時における前記ボイラ給水ポンプの回転
数および吐出圧力の少なくとも一方が設定値を超えると
き、前記ポンプ吐出弁を強制的に開操作する吐出管保護
手段を備えたことを特徴とするものである。

（作用） ボイラ給水ポンプは負荷に応じて回転数制御されるが、
低負荷に対応する低流量時には回転数制御が困難にな
る。そこで、給水ポンプの吐出側にポンプ出口弁を有す
る主系統と、流量調節弁を有し、ポンプ出口弁をバイパ
スするように設置されたバイパス系統とを設け、低流量
時にはポンプ出口弁を閉じると共に、給水ポンプの回転
数を一定にしたままで流量調節弁の開度を制御する。こ
のとき、何かの異常により給水ポンプの吐出側の圧力が
著しく大きくなることがある。この対策として管系統の
最高使用圧力を高く設計すればよいが、これのみではコ
スト高が避けられない。そこで、本発明は給水ポンプの
吐出圧を直接検出した検出値、および、給水ポンプの回
転数を検出した検出値の少なくとも一方が設定値を超え
たときに、閉成中のポンプ吐出弁を強制的に開操作して
給水ポンプの吐出管を保護するような吐出管保護手段を
設け、これによって給水ポンプ吐出系統の圧力が過大に
ならないようにしている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
り、図中、第５図に示した従来装置と同一の符号を付し
たものはそれぞれ同一の要素を示している。そして、出
口弁制御部18の出力回路に、吐出管保護部19を設けた点
が第５図と異なっている。

ここで、吐出管保護部19には、回転数検出器15による給
水ポンプ５の実回転数の検出値ｃと、調節弁開度設定部
17の開度指令値ｄとが入力されている。そして、吐出管
保護部19は、先ず、流量調節弁８の開度指令値ｄに応じ
てポンプ吐出圧が最高使用圧に達しないようなポンプ回
転数を決定し、次に、この回転数を設定値としてポンプ
の回転数検出値ｃと比較し、回転数検出値ｃが設定値を
上回った場合には、出口弁制御部18からの弁閉操作指令
信号をブロックすると共に、ポンプ出口弁７を強制的に
開操作する。

かくして、この実施例によれば、ポンプ出口弁７が閉じ
ている場合に、給水ポンプの回転数が異常上昇しても、
ポンプ吐出圧が最高使用圧を上回る前にポンプ出口弁７
を開くことができ、さらに、高負荷時に誤ってポンプ出
口弁７を閉じるようなことがあっても、ポンプの吐出圧
の異常上昇を防ぐことができる。

なお、上記実施例では流量調節弁８の開度指令値に応じ
て、ポンプ吐出圧が最高使用圧に達しないような回転数
を決定しているが、この回転数を一定に設定してもよ
い。

第２図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図で
あり、第１図と同一の符号を付したものはそれぞれ同一
の要素を示している。そして、給水ポンプ５の吐出管に
圧力スイッチ20を設置した点、吐出管保護部19がこの圧
力スイッチ20の出力に基いて動作するようにした点が第
１図と異なっている。この場合、圧力スイッチ20は吐出
圧力が最高使用圧力よりも僅かに低い圧力になった時点
で動作して吐出管保護部19aに信号を送る。吐出管保護
部19aはこの信号を受けて出口弁制御部18からの弁閉指
令信号をブロックすると共に、ポンプ出口弁７を強制的
に開操作する。

かくして、この実施例もポンプ吐出圧の異常上昇を防ぐ
ことができる。

なお、上記実施例は給水ポンプの回転数または吐出圧力
が設定値を超えた場合に出口弁７を開操作しているが、
これら２つの条件の論理積をとって出口弁７を開操作す
ることもできる。

第３図はかかる制御を実施する場合の、出口弁制御部18
と関係づけて示した論理図である。

同図において、出口弁制御回路18A,18Bは第１図または
第２図に示した出口弁制御部18を構成している。又、出
口弁操作回路7A,7Bは出口弁７を開閉するモータを正転
または逆転させるもので便宜上、分けて示してある。

このうち、出口弁制御回路18Aは、負荷の増大時に給水
ポンプ回転数が3400RPMを超え、且つ、ポンプ出口流量
調節弁８の開度指令が85％を超えたときと、手動による
出口弁操作器が開側に設定されたときとの論理和条件で
給水ポンプ出口弁７の開指令を出力する。

又、出口弁制御回路18Bは、負荷の減少時に給水ポンプ
回転数が3200RPM以下で、且つ、ポンプ出口流量調節弁
８の開度指令が80％以下になったこと、手動による出口
弁操作器が閉側に設定されたこと、給水ポンプ５が停止
したことの３つの論理和条件で給水ポンプ出口弁７の閉
指令を出力する。

さらに、吐出管保護部19は、ポンプ吐出圧が所定値を超
えた場合、又は、給水ポンプ回転数が設定値を超えた場
合に、出口弁制御回路18Bから出口弁操作回路7Bに与え
られているポンプ出口弁の閉指令をブロックすると共
に、出口弁制御回路18Aにポンプ出口弁を強制的に開操
作するための開指令を与える。

この第３図に示した実施例によれば、外乱等により給水
ポンプ出口弁が誤動作されることが殆んどなくなるとい
う効果がある。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、
ボイラ給水ポンプの回転数および吐出圧力の少なくとも
一方が設定値を超えたとき、ポンプ出口弁を強制的に開
操作して吐出管を保護する吐出管保護手段を備えている
ので、ポンプ駆動部の異常等により給水ポンプの吐出圧
が異常に上昇することを確実に防止し得、これによっ
て、給水ポンプ吐出系統の最高使用圧を法規の許容限度
まで低下させた場合でも火力発電プラントを安全に運転
でき、これと併せてプラントコストを低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は他の実施例の構成を示すブロック図、第３図はも
う１つ他の実施例の構成を示す論理図、第４図は本発明
を適用するボイラ給水の概略系統図、第５図は従来のボ
イラ給水制御装置の構成を示すブロック図である。 ４……ポンプ駆動用のタービン、５……ボイラ給水ポン
プ、７……ポンプ出口弁、８……流量調節弁、15……回
転数検出器、17……調節弁開度設定部、18……出口弁制
御部、19,19a……吐出管保護部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラ給水ポンプの出口にポンプ出口弁を
   設けた主系統と、流量調節弁を有し、前記ポンプ出口弁
   をバイパスするように設置されたバイパス系統とを備
   え、少なくとも低負荷時に前記ポンプ出口弁を閉じると
   共に前記ボイラ給水ポンプの回転数を一定にしたままで
   前記流量調節弁の開度を制御するボイラ給水制御装置に
   おいて、低負荷時における前記ボイラ給水ポンプの回転
   数および吐出圧力の少なくとも一方が設定値を超えると
   き、前記ポンプ出口弁を強制的に開操作する吐出管保護
   手段を備えたことを特徴とするボイラ給水制御装置。