JPH0756365B2 - ボイラ自動制御装置 - Google Patents

ボイラ自動制御装置

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JPH0756365B2
JPH0756365B2 JP11615686A JP11615686A JPH0756365B2 JP H0756365 B2 JPH0756365 B2 JP H0756365B2 JP 11615686 A JP11615686 A JP 11615686A JP 11615686 A JP11615686 A JP 11615686A JP H0756365 B2 JPH0756365 B2 JP H0756365B2
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control device
grf
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surging
boiler
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三雄 田中
直幸 佐藤
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼ガスを再循環(以下GRと略す)させるた
めのガス再循環フアン(以下、GRFと略す)と、上記再
循環フアンの駆動モータと、上記燃焼ガスの再循環流量
を制御するダンパーとを設けた、火力発電用のボイラの
自動制御装置に関するものである。
〔従来技術〕
この種のボイラにおける再熱蒸気温度の制御技術につい
ては、オーム社発行の「ボイラの自動制御」に詳しく説
明されている。
この公知技術は再熱器を通る煙道ガス量を、GRF入口ダ
ンパーにより制御して再循環ガス流の定格蒸気温度を確
保するものである。
次に、第7図を参照しつつ上記公知の制御技術について
述べる。
火力発電プラントは、ボイラ本体5,高圧タービン2,中圧
タービン3,発電機4により構成され、ボイラ自動制御装
置701は、負荷(タービン・発電機)からの要求に基づ
き、タービン入口蒸気の圧力,温度を規定値に保つべ
く、燃料流調弁710,給水流調弁711及び空気量を制御す
る。
次に燃焼ガスの流れについて説明すると、火炉で燃焼し
たガスは、まず火炉壁(以下WWと略す)707,ドラム706,
2次過熱器(以下2SHと略す)705,再熱器(以下RHと略
す)7,1次過熱器(以下1SHと略す)708,節炭器(以下EC
Oと略す)709を通り、一部は再循環ガスとしてGRF入口
ダンパー10の開度を変えることによつてガス再循環量
(GR量)が調整され、火炉内に注入されることによりWW
707,ドラム706,2SH705,RH7,1SH708,ECO709での伝熱量調
整に使用され、残りは空気予熱器などを通つて煙突から
排出される。また、その他の装置として、中央操作盤70
2,AVAF盤12がある。
また、水蒸気系の装置として、給水流量調整のための復
水器715,給水ポンプ712,給水流調弁711,主蒸気温度制御
のためのSHスプレ弁703,SH減温器704,再熱蒸気温度異常
高のみ使用するRHスプレー弁713,RH減温器が設けられて
いる。
第7図に示した制御装置において、GRF入口ダンパー10
の開閉操作のみでGR量を調整する場合の、フアンQ−H
特性を第8図に示す。この方式では、GRFが常に定格回
転数であることよりフアン揚程は常に一定となり、風量
はGRFダンパーの絞りによつて一律に決まつてしまう。
この従来技術方式による負荷変化時の再熱蒸気温度偏
差,GR量,GRF出口ドラフトの挙動を第10図に示す。
この従来技術によれば、再熱蒸気温度を適正に制御する
ことが出来るが、ダンパー10(第7図)によつて風量を
絞るために絞り損失を生じ、GRFの駆動用モータの動力
損失を招くという問題が有る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の動力損失を防ぐ為、ダンパー10を絞る代りにGRF
の回転数を低下させることが考えられる。
GRF用のダンパーを全開状態に保持しつつGRF駆動モータ
の回転数を制御してGR量を調整することにより再熱蒸気
温度を制御する場合のフアンQ−H特性を第9図に示
す。このようにモータ回転数を可変にすると風量は一律
に決まらないため、フアン特性が一番安定している回転
数を本図に示す様に設定し、これをプログラム的に制御
することになる。第9図に示す通り、風圧125mmH2O以下
で、回転数が50%N以下の範囲は、フアンサージング領
域となり、フアン保護上この領域での運用は不可であ
る。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであつて、そ
の目的とするところは次の如くである。即ち、GRF駆動
用モータに動力ロスを発生させないよう、可能な限りGR
Fダンパーを全開状態に保ち、GRFのサージング防止上や
むを得ない状態のときに限つてGRFダンパーを絞りこん
で、GRF消費動力の節減と、サージングによるGRFの損傷
防止とを両立せしめ得るボイラ自動制御装置を提供しよ
うとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明の燃焼ガスを再循環
させるためのガス再循環フアンと、上記再循環フアンの
駆動モータと、上記燃焼ガスの再循環流量を制御するダ
ンパーとを設けたボイラ設備において、前記駆動モータ
の回転数を調節する手段と、前記ダンパーの開度を調節
する手段とを設けると共に、上記双方の調節手段を作動
せしめる自動制御装置を設け、かつ、上記の自動制御装
置は次記の機能を有するごとく構成したものであること
を特徴とする。
a.前記再循環フアンの回転数が、ダンパー開度の如何に
拘らずサージングを発生する虞れが無い程度に大きい状
態においては、ダンパー開度を全開ならしめ、かつ、駆
動モータの回転数を調節して再循環ガス流量を制御す
る。
b.前記再循環フアンの回転数が、ダンパー開度の如何に
よつてサージングを発生する虞れが有る程度に小さい状
態においては、ダンパー開度を全開とせず、かつ、上記
の非全開状態のダンパー開度に応じて、サージングを発
生する虞れの無い範囲内で駆動モータの回転数を調節し
て再循環ガス量を制御する。
〔作用〕
上記の構成によれば、GRFダンパーはサージングの危険
を生じない範囲内で最大限に開放されて、これによりGR
F駆動モータの動力損失を防止することが出来る。その
上、サージングの危険がある場合にはGRFダンパーが自
動的に絞られて、サージングによるGRFの損傷が未然に
防止される。
〔実施例〕
第1図は本発明に係るボイラ自動制御装置の一実施例を
備えた火力発電所の系統図である。
鎖線で囲んだ部分1は制御装置の範囲を示す。GRFモー
タ11の回転数指令は、再熱蒸気温度検出器6の信号と、
設定値108との偏差を加算器107で算出し、この偏差を比
例積分器109で演算し、その結果に対して更に、「発電
機出力信号13をベースとしたGRFモータ回転数プログラ
ム信号器110の出力信号」を加算器111で加算し、モータ
回転数指令を算出して、これをモータ回転数制御装置
(以下AVAFと略す)12へ送り、GRFモータ11の回転数を
制御させる。
この時、GR量が少なくなる負荷帯、特に30%負荷以下及
び90%負荷以上において、GRFモータ回転数が低回転と
なるため、フアンの揚程不足となり、フアンサージング
が発生しやすくなる。よつて、これを防止するために
は、GRF出口ドラフトが規定値以下とならないようにGRF
入口ダンパーを絞つてやれば良い。すなわち、第1図に
おいて、GRF入口ダンパー開度指令信号は、信号発生器1
06から発せられてGRFダンパー10に与えられる。この信
号発生器106は、通常、100%全開信号を発生するが、次
記のようにして修正される。即ち、GRFのドラフト(出
口と入口との差圧)を検出するGRF出口ドラフト検出器
8の信号と、GRF出口ドラフト設定値103との偏差を加算
器102で演算して偏差信号を作る。この偏差信号を比例
積分器104で演算してGRF入口ダンパーの絞り補正信号を
作る。
そして、この補正信号を、加算器105によつて前記の100
%全開信号(信号発生器106の出力信号)に加算する。
このように構成した自動装置を用いると、GRF出口ドラ
フトがサージングの虞れの無い値であるときは、信号発
生器106の100%全開信号によつてGRF9が全開され、GRF
量はAVAF12を介してGRFモータ11の回転数を調節するこ
とによつて制御される。
このため、サージングの虞れの無い限りGRFダンパー10
が全開されてGRFモータ11の動力損失を軽減する。
また、GRF出口ドラフトがサージングの虞れの有る値に
なると、ドラフト検出器8の出力信号に基づいてGRFダ
ンパー10が絞り込まれ、サージングを未然に防止する。
第2図は前記と異なる実施例を示す。第1図の実施例に
比して異なる点は、GRF出口ドラフト検出器8に代えてG
RF振動検出器21を設けると共に、ドラフト設定値103に
代えて振動許容値203を設けたことである。このように
構成しても、該GRF振動検出器21の出力信号によつてサ
ージングの危険性有無を判断して、前記実施例と同様の
作用,効果が得られる。
第3図は、更に異なる実施例を示す。第1図の実施例に
比して異なる点は、GRF出口ドラフト検出器8に代えてG
RF出口ガス温度検出器31を設けると共に、ドラフト設定
値103に代えて出口ガス温度設定値303を設けたことであ
る。このように構成しても、該出口ガス温度検出器31の
出力信号によつてサージングの危険性有無を判断して、
前記実施例と同様の作用,効果が得られる。
第4図は更に異なる実施例を示す。第1図および第3図
の実施例に比較して異なる第1の点は、GRF出口ドラフ
ト検出器8と出口ガス温度検出器31とを併設したことで
ある。本例はGRF入口ダンパー補正用のフイードバツク
信号として、GRF出口ガス流速を使用する。ここでガス
流速は次式で表わされる。
u;ガス流速(m/s) c;流量係数 g;重力加速度(m/s2) Δp;圧力降下(Kg/m2) γ;比重量(Kg/m3) T;温度(゜K) (1),(2)より K,K0;係数 T0;基準ガス温度(一定) T;GRF出口ガス温度(℃) 上揚の(3)式に相当する機能を制御装置で回路構成と
すると第4図に示すようになるので以下に説明する。
GRF出口ドラフト検出器8の信号と火炉ドラフト検出器4
1の信号を、加算器401で偏差をとる。この信号をGRF出
口ガス温度検出器31の信号により割算器402により演算
し、これを開平器403にて演算すると、GRF出口ガス流速
を求めることが出来る。このガス流速と、ガス流速設定
値404との偏差信号を比例積分して、GRF入口ダンパーに
絞りを入れることにより、ガス流速の低下を防止し、GR
F出口ガス温度上昇を押えることが出来る。
第5図は、更に異なる実施例を示す。第1図の実施例に
比して異なる点は、GRF出口ドラフト検出器8に代えてG
RFモータ電流検出器501を設けると共に、出口ドラフト
設定値103に代えてGRFモータ電流規定値の設定502を設
けたことである。このように構成しても、該GRFモータ
電流検出器501の出力信号によつてサージングの危険性
有無を判断して、前記実施例と同様の作用,効果が得ら
れる。
第6図に、本発明の機能説明フローを示す。まず、演算
ブロツク61にて、GRFモータ回転数制御がO.K.であるか
否か判定する。モータ回転数制御O.K.であれば、演算ブ
ロツク62にてGRF入口ダンパーを全開とする。続いて演
算ブロツク63にて、再熱蒸気温度制御を、AVAF装置によ
るGRFモータ回転数制御として、ガス再循環量の調整を
行なう。
演算ブロツク64では、GR量が少なくなりGRFモータ回転
数が低回転となつた場合に発生し易すくなる所の1.フア
ン振動,2.GRF出口ドラフト低下,3.GRF出口ガス温度上
昇,4.GRF出口ガス流速の低下,5.GRFモータ電流低下など
により次のステツプ,演算グループ65のGRF入口ダンパ
ーに絞りを入れて対策するという本発明の機能フローを
示している。
第11図に、本発明の制御方式を採用した一例の再熱蒸気
温度制御系のプロセス量,制御量の特性カーブを示す。
この図より明らかなように、フアンサージング領域での
運用を避けるために、GR量が少ない領域では、GRFモー
タ回転数を下げることは不可能で、GRF入口ダンパーに
絞りを入れて、GRF出口ドラフトをフアンサージング領
域に入らないように制御することにより、フアンサージ
ングの防止、GRFモータの省エネ運転やプラントの安定
な運転が、可能となることがわかる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の自動制御装置によれば、
GRF駆動用モータに動力ロスを発生させないよう、可能
な限りGRFダンパーを全開状態に保ち、GRFのサージング
防止上やむを得ない状態のときに限つてGRFダンパーを
絞りこんで、GRF消費動力の節減と、サージングによるG
RFの損傷防止とを両立せしめ得る。このため、本発明を
火力発電プラントのボイラに適用すると、該火力発電所
の再熱蒸気温度を制御するために、GR量を調整すべくGR
Fモータ回転数を制御する場合に、GR量が少なくて済
み、GRFモータ回転数が低回転となつた場合に発生する
フアンサージング防止出来るので、フアンの保護、煙道
ダクトの疲労低減に寄与出来ると共に、GRFモータ回転
数制御による安定した最大限の省エネ運転が可能になる
という優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は、それぞれ本発明の一実施例を備え
た火力発電所の系統図である。 第6図は、上記の各実施例における機能を説明するため
のフロー図である。 第7図は公知の火力発電プラントにおけるドラムボイラ
の本体系統図及び主要制御装置構成図である。 第8図は、GRFモータ定格回転時のQ−H特性を示す図
表、第9図は、GRFモータ回転数可変時のQ−H特性を
示す図表、第10図は、GRFモータ定格回転時における再
熱蒸気温度制御系のプロセス、制御量の挙動を示す図
表、第11図は、GRFモータ回転数可変時の再熱蒸気温度
制御系のプロセス、制御量の挙動を示す図表である。 6……再熱蒸気温度検出器、7……再熱器、8……GRF
出口ドラフト検出器、9……ガス再循環フアン、10……
GRF入口ダンパー、11……GRFモータ、12……モータ回転
数制御装置、701……ボイラ自動制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山野辺 さちを 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−162320(JP,A) 特開 昭61−31814(JP,A) 特公 昭39−27143(JP,B1)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼ガスを再循環させるためのガス再循環
    フアンと、上記再循環フアンの駆動モータと、上記燃焼
    ガスの再循環流量を制御するダイパーとを設けたボイラ
    設備において、前記駆動モータの回転数を調節する手段
    と、前記ダンパーの開度を調節する手段とを設けると共
    に、上記双方の調節手段を作動せしめる自動制御装置を
    設け、かつ、上記の自動制御装置は次記の機能を有する
    ごとく構成したものであることを特徴とする、ボイラ自
    動制御装置。 a.前記再循環フアンの回転数が、ダンパー開度の如何に
    拘らずサージングを発生する虞れが無い程度に大きい状
    態においては、ダンパー開度を全開ならしめ、かつ、駆
    動モータの回転数を調節して再循環ガス流量を制御す
    る。 b.前記再循環フアンの回転数が、ダンパー開度の如何に
    よつてサージングを発生する虞れが有る程度に小さい状
    態においては、ダンパー開度を全開とせず、かつ、上記
    の非全開状態のダンパー開度に応じて、サージングを発
    生する虞れの無い範囲内で駆動モータの回転数を調節し
    て再循環ガス量を制御する。
  2. 【請求項2】前記の再循環フアンは振動を検出するセン
    サを備えたものとすると共に、前記の自動制御装置は上
    記の振動センサの出力信号によつてサージング発生の虞
    れの有無を判断する機能を備えたものとしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載のボイラ自動制御装
    置。
  3. 【請求項3】前記の再循環フアンは温度を検出するセン
    サを備えたものとすると共に、前記の自動制御装置は上
    記の温度センサの出力信号によつてサージング発生の虞
    れの有無を判断する機能を備えたものとしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項に記載のボイラ自動制御装
    置。
  4. 【請求項4】前記の再循環フアンは圧力を検出するセン
    サを備えたものとすると共に、前記の自動制御装置は上
    記の圧力センサの出力信号によつて再循環ガスの流速を
    算出して、該ガス流速によりサージング発生の虞れの有
    無を判断する機能を備えたものとしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第3項に記載のボイラ自動制御装置。
  5. 【請求項5】前記の駆動モータは電流を検出する計器を
    備えたものとすると共に、前記の自動制御装置は駆動モ
    ータの電流値の変動状態に基づいてサージンは上記の振
    動センサの出力信号によつてサージング発生の虞れの有
    無を判断する機能を備えたものとしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載のボイラ自動制御装置。
JP11615686A 1986-05-22 1986-05-22 ボイラ自動制御装置 Expired - Lifetime JPH0756365B2 (ja)

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JPS62276305A JPS62276305A (ja) 1987-12-01
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