JPS58133503A - 蒸気発生設備制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気発生設備制御装置に係り、特に高負荷変化
率で運用される蒸気発生装置を含む設備に好適な蒸気発
生設備制御装置に関する。

従来のこの種の蒸気発生設備制御装置は、水を加熱して
蒸気を発生して熱負荷に供給する蒸気発生装置と、この
蒸気発生装置に供給される熱エネルギー及び給水等の供
給量を制御して蒸気発生装置からの発生蒸気量を制御す
る補機と、該熱負荷（例えば、タービン発生機等）に供
給する蒸気量を決定するための負荷指令を取シ込み、こ
れに基づいて前記補機の運転及びその他の必要部分（例
えば、タービン発電機の加減弁等）の運転を制御する制
御回路とを備えて構成されている。前記制御回路は、負
荷指令に基づいて、蒸気発生装置から発生する主蒸気圧
力の設定値を負荷指令の関数として演算し、この演算結
果と蒸気発生装置からの実際の蒸気圧力との偏差をと夛
、この偏差信号を比例積分し良信号によ）、あらかじめ
負荷指令から求めた蒸気発生要求指令を補正して補機運
転指令を形成すると共に、前記蒸気発生要求指令と熱負
荷の実際の状態（例えば、タービン発電機の発電量）信
号から蒸気供給指令を形成するように構成されている。

このように構成された蒸気発生設備制御装置の動作を第
１図に基づいて説明する。

第１図は、蒸気発生装置における補機の一つとしての給
水ポンプの特性を示す特性図である。図において、横軸
には給水ポンプの吐出流量Ｑをとシ、縦軸には給水ポン
プの吐出圧力Ｈをとる。また、図中符号Ｎ　ｌ　＊　Ｎ
　Ｒｅ　Ｎ　ＩＩ・・・、Ｎｕは給水ポンプの回転数で
あって、Ｎ１は最少回転数を示し、ＮＭは最大回転数を
示すものである。さらにＱｗｘには給水ポンプの最少流
量曲線、ＱＭＡ！は給水ポンプの過負荷曲線％Ｑ）ｌは
給水ポンプの定格流量曲線であシ、また、図におけるＰ
ｓは、前記制御回路が負荷指令に基づいて形成した補機
運転指令に応じて蒸気発生装置から発生する主蒸気圧力
の一例を示したものであｊＤ、Ｈ＃は前記圧力Ｐ１よシ
所定の値だけ高い給水ポンプの吐出圧力である。なお、
給水ポンプの吐出圧力Ｈａは主蒸気圧力ＰＩＩに蒸気発
生装置及びその他の圧力損失を加えた圧力としである。

ところ−で、給水ポンプは、ポンプ回転数ＮがＮ、≦Ｎ
≦Ｎｗで、かつ給水ポンプの吐出流量ＱがＱ　ｗ　Ｉ　
＊≦Ｑ≦Ｑ　ＭＩＸとなる範囲内において運転さ主蒸気
圧力曲線Ｐ！は、負荷指令の関数として出力した主蒸気
圧力設定値信号と蒸気発生装置の実際の蒸気圧力の信号
との偏差を比例積分したもので補正した補機運転指令で
制御されているため、負荷上昇指令が入力されたときに
、本来なら主蒸気圧力油１！　Ｐ　ｓ上を左から右に移
動するのであるが、実際には主蒸気圧力Ｐｍは前記主蒸
気圧力曲線Ｐｇ゛よシ下に下がシ気味で追従することに
なる。

当然、給水ポンプの吐出圧力Ｈｍは、本来の給水ポンプ
吐出圧力曲線Ｈ−よシも下がシ気味となシ、場合によっ
ては給水ポンプの過負荷油？ｓＱＭＡｘを超えてしまう
という欠点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、変圧運
転をする蒸気発生装置の給水を安定に供給し得る蒸気発
生設備制御装置を提供するにある。

本発明は、上記目的を達成する丸めに、槽負荷指令を検
出し、この増負荷指令値に応じて蒸気発生装置の補機運
転指令を本来の補機運転指令より高めに設定するように
したものでめる。

以下、本発明の実施例を図面に基づｂて説明する。

第２図は本発明に係る蒸気発生設備制御装置の実施例が
適用される発電グ２ントの概略構成を示す系統図である
。図において、蒸気発生装置としてのボイラｌＯには、
タービン駆動給水ポンプ１２及び１４並びに電動機駆動
給水ポンプ１６から給水１００が供給されるようになっ
ておシ、また前記ボイ２１０には燃料ポンプ１８からの
燃料が燃料制御弁２０で制御されて供給されると共に、
給気ファ／２２からの空気が制−ダン１５２４下制御さ
れて供給されるようになっている。ここで、蒸気発生装
置としてのボイラ１０に供給される熱エネルギーを制御
する葡機としては、燃料ポンプ１８、燃料制御弁２０、
給水ファン２２及び制御ダンパ２４が相当し、かつ給水
を制御する補機としては給水ポンプ１２．１４及び１６
が相当するものである。

前記ボイラ１０は、前記燃料の燃焼に応じて給水１００
を蒸気１０２とし、これを加減弁２６を介して熱負荷と
してのタービン２８に供給するようになっている。この
タービン２８は、加減弁２６′で制御された蒸気１０２
Ａに応じた回転仕事を発生するように構成されておシ、
かつその回転仕事を発電＠３０に伝達できるように構成
されている。この発電機３０は、その仕事に応じた電力
を発生できるように構成されている。また、前記タービ
ン２８は、その蒸気１０２Ａのほとんどを復水器３２に
送るようになっており、複水器３２は蒸気１０２Ａを複
水１０４としてポンプ１２゜１４及び１６に戻すように
なっている。前記給水ポンプ１２．１４及び１６の吸入
側は共通にされ覆水１０４を含む給水１０６を吸入でき
るようにすると共に、それら吐出側は、逆止弁３４．３
８及び４２と止弁３６，４０及び４４とを図示の如くそ
れぞれ直列したものを介して共通にして合流点に接続し
、かつ給水１００としてボイラ１０に供給されるように
なっている。さらに、タービン駆動給水ポンプ１２及び
１４は、タービン２８からの抽気１０８をポンプタービ
ン制御弁４６及び４８で制御することによって回転する
タービン５０及び５２をもって駆動するようになってい
る。

なお、５４は電動機であシ、この電動＠５０で駆動され
る給水ポンプ１６は蒸気発生設備の起動時に用いられる
ものである。さらに、５６．５８及び６０は、タービン
駆動給水ポンプ１２及び１４並びに電動機駆動給水ポン
プ１６の吐出側に設けた流量検出器であシ、６２は給水
ポンプ１２゜１４及び１６の吐出側合流点後の部分に設
けた圧力検出器でめる。また、給水配管には給水１００
の流量を検出する検出器６４が設けられておシ、さらに
、蒸気配管には蒸気１０２の流量及び圧力を検出する流
量検出器６６及び圧力検出器６８が設けられている。加
えて、発電機３０の出力には、発電量を検出する検出器
７０が設けられておシ、ここでは、これが熱負荷の実際
の状態を検出する検出器としての作用をする。

上記発電プラントを制御する制御回路７２は、負荷指令
７４及び自動周波数制御（ＡＦＣ）指令７６と、各種検
出器５６，５８，６０，６２゜６４．６６．６８及び７
０からの検出信号とを取シ込み、これらに基づいて補機
すなわち、燃料制御弁２４、制御ダンパ２０及びボンゲ
タ−ビン制御弁４６．４８とを制御する補機運転指令を
形成すると共に、熱負荷としてのタービン２８に供給す
る蒸気量を加減する加減弁２６を制御する蒸気供給指令
を形成し、これらに基づいて発電機３０の発生量を制御
するようになっている。

上記のように構成された発電プラントは、負荷指令７４
及びＡＦＣ指令７６に基づいて制御回路７２でボイラ１
０の燃焼制御、すなわち入力される熱エネルギーの制御
をし、かつ給水ポンプ１２゜１４の制御をすると共に、
加減弁２６を加減制御してタービン２８の回転を制御し
、発電機３０の発電量を制御する。このとき、制御回路
７２は、負荷指令７４．及びＡＦＣ指令７６に基づき、
各種検出器５６，５８，６０，６２，６４．６６及び６
８から検出信号と共に補機運転指令及び蒸気供給指令を
形成して補機類の運転制御及び加減弁２６の制御を行う
ものである。

第３図は、本発明に係る蒸気発生設備制御装置の一実施
例に用いる制御回路の具体的構成を示すブロック図であ
る。第３図において、負荷指令７４は加算器８０に取シ
込まれ、同様に加算器８０に取シ込まれたＡＦＣ指令７
６が加算器８０において加算され蒸気発生要求指令とし
ての発電量要求指令８１を形成するようになっている。

この指令８１を減算器８２に供給し、かつ発電量検出器
７０からの実発電量８３も該減算器８２に供給して、こ
の減算器８２において両者の偏差をとるようになってい
る。また、この偏差信号８４は比例積分演算器８５に取
シ込まれ、かつ該演算器８５は、前記偏差８４を比例積
分を行ないタービン加減弁２６を操作するための蒸気供
給指令Ｓａを形成するように構成されている。負荷指令
７４は、主蒸気圧カバターン演算関数発生器８６に供給
されるようになっておシ、この関数発生器８６は、第１
図に示す主蒸気圧力曲線Ｐ８が決定されて主蒸気圧力設
定値８７を出力できるように構成されている。前記関数
発生器８６からの主蒸気圧力設定値８７は、加算器８８
を介して減算器８９に供給されるようになってお夛、こ
の減算器８９は主蒸気圧力検出器６６からの検出圧力信
号９０を取り込み、この信号９０と前記設定値８９との
偏差を取り、偏差信号９１として比例積分演算器９２に
供給できるようになっている。前記比例積分演算器９２
からの信号９３は、加算器９４に供給できるようになっ
ており、シたがってこの加算器９４は、前記加算器８０
からの蒸気発生要求指令としての発電要求指令８１に前
記信号９３を加算して補機運転指令９５として出力する
ようになっている。この加算器９４からの補機運転指令
９５は、燃料制御弁制御器９６、制御ダンレ（制御器９
７及び給水ポンプ制御器９８に供給されるようになって
おり、かつ各制御器９６．９７及び９８は、上記指令９
５に応じてそれぞれ燃料制御弁２０、制御ダンパ２４及
び給水ポンプ１２．１４の制御弁４６．４８を制御する
ようになっている。

さらに、符号９９は増員荷検出補正回路であシ、この増
負喬検出補正回路９９は、負荷指令７４を取シ込み、こ
の負荷指令７４のうちの槽負荷指令゛のみを検出すると
、その負荷指令の負荷増加率及び負荷変化幅に応じて圧
力設定値が高くなるような信号を加算器８８に供給でき
るように構成されている。すなわち、本実施例の特徴は
関数発生器８６からの圧力設定値８７に、槽負荷指令が
あったときに、槽負荷検出補正回路９９からの補正値が
加算されるように構成されている点にある。

上述のように構成された制御回路７２の動作を以下に説
明する。

負荷指令７４は、加算器８０においてＡＦＣ指令７６と
加算されて蒸気発生要求指令としての発電発生要求指令
８１となシ、この発電要求指令８１は、さらに減算器８
２において発電量検出器７０からの実発電量との偏差が
とられる。この偏差信号は比例積分演算８５に取シ込ま
れて比例積分されて蒸気供給指令Ｓ１に形成される。こ
の蒸気供給指令Ｓ１は、加減弁２６をその指令値に応じ
て開閉制御するものである。負荷指令７４はまた主蒸気
圧カバターン演算関数発生器８６によｐ。

第１図の主蒸気圧力の曲線が決められた主蒸気圧力設定
値８７となシ、加算器８８を介して加算器９０に供給さ
れ、かつ圧力検出器６６からの実主蒸気圧力信号９０と
の偏差をとって偏差信号９１を出力する。この偏差信号
９１は比例積分演算器９２に供給されて、比例積分演算
を行ない前記発電量要求信号８１に加算器９４で加算さ
れて、補機運転指令９５を出力する。

一方、負荷指令７４は、槽負荷検出補正回路９９に加え
られ、この負荷指令７４のうちの槽負荷を検出し、負荷
増加時にはその負荷増加率及び負荷変化中に応じて、圧
力設定値８７が本来の値よシ高く設定されるように加算
器８８において関数発生器８６からの圧力設定値８７に
＠記検出補正回路９９からの信号を加算する。こうする
ことによりボイラｌＯの蒸気出力は加速され主蒸気圧力
も高くなり、そのままでは発電量検出器７０からの蒸気
発電量信号８３が増加するので、相対的にタービン加減
弁２６も閉まシ気味に運用されて、結果として給水ポン
プ１２．１４の吐出圧力を高く運用できることになる。

したがって、負荷指令７４が槽負荷指令のときのみ、第
１図に示すように、主蒸気圧力ＰＬを本来の主蒸気圧力
Ｐ１よシ高めになるように補機（すなわち、給水ポンプ
１２，１４、燃料制御弁２０及び制御ダンパ２４）を運
転しているので、給水ボンダ１２，１４の過負荷が防止
でき、安定に給水できることになる。

第４図は、槽負荷検出補正回路９９の原理的構成例を示
すブロック図である。この図において、第３図の構成要
素と同−要素には同一の符号を付してその構成作用の説
明を省略する。この図に示す実施例は、負荷指令７４を
取シ込み、これの微分値をとることによシ負荷変化率を
検出する微分器９９Ａと、この微分器９９Ａからの負荷
変化率信号のうち負荷減少信号を除去し、かつ槽負荷信
号のときにカロ速信号８０を出力する増負荷検出器９９
Ｂとから構成されている。

この槽負荷検出補正回路９９によれば、負荷指令７４を
微分器９９Ａで微分し、その結果から負荷変化率信号を
得て、増負荷検出器９９Ｂでその変化率信号のうちの負
荷減少信号を除去し、かつ槽負荷指令が検出されると、
加速信号８０を出力し、主蒸気圧力を、例えば圧力−Ｉ
ＮＦｇから圧力曲線ＰＬになるようにする。

第５図は、増員荷検出回路９９の他の原理的構成例を示
すブロック図である。この第５図において、第３図に示
す構成要素と同一構成要素には同一の符号を付してその
構成作用の説明を省略する。

ｌ！、５図に示す実施例は、ディジタル制御ｉＩｌ装置
の場合の構成であり、そのｎＩＦ成は、現在の負荷指令
を記憶すると共に、規定時間経過するとその記憶値をシ
フトする現在値メモリ９９ｃと、この現在値メモ！Ｊ９
９Ｃからシフトされた記憶値を記憶する前回値メモ’Ｊ
　９９　Ｄと、前記両メモＩＪ　９９　Ｃ及び９９Ｄよ
りの値を演算して偏差をとり負荷変化率を算出する減：
ｊＥｉ９９Ｅと、この減算器９９Ｅからの負荷変化率の
うち負荷減少信号を除去し、かつ槽負荷指令が検出され
たときに加速信号ＳＫＩを出力する増負荷慣出器９９Ｅ
とからなっている。

この槽負荷検出補正回路９９によれば、負荷指令７４を
現在値メモリ９９Ｃに入れ、規定時間経過後前回値メモ
９９９Ｄにシフトする。このとき現在の負荷指令７４を
現在値メモ！ｊ９９ｃに入れ、この現在値負荷指令７４
′と負荷指令７４との差を減算器９９Ｅでとることによ
シ負荷変化率を算出し、この算出結果のうち槽負荷検出
器９９Ｆによシ減負荷信号を除去し、増負荷信号のとき
のみ加速信号＆、を出力して加算器８８において、主蒸
気圧力設定値８７に加速信号ｓｅｅとして加えるもので
ある。

上述のように本実施例の槽負荷検出補正回路９９は構成
され、作用するものであるが、実際に製品に応用する場
合は、雑音防止、信頼性向上等のため、時間遅れ１１素
、信号制限器、補正量可変のための利得、負荷変化中の
要素、負荷帯による補正量可変等の機能を付加すること
が望ましい。

本実施例は、増負荷時、主蒸気圧力、タービン駆動給水
ポンプ１２．１４の吐出圧力の遅れを無くすることにあ
るので、第２図において、圧カバターン演算関数発生器
８６及び増員荷検出９９の部分を、最適制御理論による
演算を用いても実現できることはいうまでもない。

さらに、本実施例は、給水ポンプ１２．１４の過負荷防
止が実現でき、新設計品においては給水ポンプ１２．１
４の所要容量に対し、余裕を小さくすることが可能にな
るので、ポンプのコスト低減にもつながる。また、主蒸
気圧力を設計点近くで運用することになり、タービン加
減弁２６も設計点近くで運用することになるので負荷賛
求信号に対し、発電量を安定に制御できるので、発電量
の負荷変化特性の向上、オーバーシュートの防止にもな
る。

なお、第４図及び第５図に示す槽負荷検出器９９Ｂ及び
９９Ｆをとりはずせば、負荷降下時における制御性の向
上と、アンダーシュートの防止にもつながる。

以上述べたように本発明によれば、増負荷時に補機運転
指令を高めに設定し主蒸気圧力を高くなるようにしたの
で、安定に給水がなされ、給水ポンプの過負荷を防止で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は給水ポンプの流量・吐出圧力特性を示す特性図
、第２図は本発Ｆ！ＡＫ係る実施例が適用される発電プ
ラントの概略構成を示す系統図、第３図は本発＃ＪＫ係
る実施例に用いられる制御回路の構成を示すブロック図
、第４図は同制御回路の槽負荷検出補正回路の原理的構
成を示すブロック図、第５図は同項負荷検出補正回路の
他の原理的構成を示すブロック図である。 １０・・・蒸気発生装置（ポイン）、１２及び１４・・
・タービン駆動給水ポンプ、１８・・・燃料ポンプ、２
゜・・・燃料制御弁、２２・・・給気７アン、２４・・
・制御ダンパ、２６・・・タービン加減弁、２８・・・
タービン、３０・・・発電機、５６．５８，６０．６４
及び６８・・・流量検出器、６２及び６６・・・圧力検
出器、７゜・・・発電量検出器、７２・・・制御回路、
７４・・・負荷指令、７６−ＡＦＣ指令、８０，８８及
び９４−・・加算器、８２及び８９・・・減算器、８５
及び９２・・・比例積分演算器、８６・・・圧カバター
ン演算関数発生第　１　図 秀Ｑ々Ｉンフ・θ−０士ｉり缶」１ 第　２図 第　３Ｉ２］ ９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気を発生して負荷に供給する蒸気発生装置と、こ
   の蒸気発生装置からの発生蒸気量を制御する補機と、前
   記負荷に供給する蒸気量を指令する負荷指令を取シ込み
   、この負荷指令に応じて少々くとも補機の運転を制御す
   る制御回路とを含んで構成し九蒸気発生設備制御回路に
   おいて、前記制御回路を、前記負荷指令のうちで増負荷
   指令を検出したと塾に、その負荷指令の変化幅に応じて
   蒸気発生装置の蒸気圧力を高くなるように補機の運転を
   制御できるように構成したことを特徴とする蒸気発生設
   備制御装置。