JPS58179702A - ドラム型ボイラ負荷追従制御装置 - 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、特に発電−の追従性能を向上させたボイラ型
ドラム負荷追従制御装置に関する。

従来のドラム型ボイラの基本的系統および通例用いも１
する従来の制御系統を第１図に示す。第１図によ第１ば
、ドラム型ボイラｌは燃料供給装置Ｉたとえば給炭機２
（石炭焚ボイラの場合）より燃料が供給されるよう構成
され、ドラム型ボイラｌでの発生蒸気は配管３および加
減弁６を介してタービン４へ供給されるよう構成され、
タービン４と同軸には発電機５が接続されている。一方
、制御系統においては、発電機５に設げられた発電量検
出器７があり、その出力は発電量目標値設定器８からの
出力と共に減算器９に接続され、この減算器９の出力は
発電量調節器１０を介して加減弁６に接続される。また
配管３には圧力検出器１１が設けられ、その出力は圧力
設定器１２の出力と共に減算器１３に接続され、この減
算器１３の出力は圧力調節器１４を介して給炭機２に接
続される。

ドラム型ボイ２１は給炭機２がら供給される燃料を燃焼
して、発生する熱によりボイラ保有水を加熱し、蒸気を
発生させる。発生した蒸気は配管を通してタービン４に
供給され、タービン４は動力を発生して発電機５を駆動
し、発電機５は電力を発生する。

制御装置において、ドラム型ボイラｌにて発生した蒸気
の圧力（以下単に圧力と言う）の制御に関しては、まず
圧力を圧力検出器１１で検出し、これを給炭量指令値へ
負帰還して燃料供給量を調節するようにしている。つま
り、圧力設定器１２による圧力目標値と圧力検出器１１
による圧力検出値との偏差を減算器１３により算定し、
圧力調節器１４はこの圧力偏差信号に比例・積分・微分
等の演算を施すことにより、給炭量指令値を発生する。

給炭機２はこの指令値に追従した給炭量なボイラｌに供
給する。この制御は、公知の負帰還制御の原理に基いて
いるので、圧力の制御を単独で実施する場合には一応の
制御性能を有する。

次に、発電量の制御に関しては、蒸気加減弁６を開閉操
作することによりタービン４の出力を調節して発電量を
制御するが、カ１減弁６の調節は発電量の負帰還量で行
なうようにしている。つまり、発電量を発電量検出器７
で検知し、発電量目標値設定器８による発電量設定値と
の偏差を減算器９により算定する。発電量調節器１ｏは
この偏差信号に対して比例・積分・微分等の演算を施す
−ことにより、加減弁開度指令信号を発生し、加減弁６
に与える。加減弁６は開度指令信号に追従して開閉動作
する。このような発電量制御は、公知の負帰還制御の原
理に基いているので、発電量制御を単独で実施する場合
には、一応の制御特性を有する。

しかし、圧力制御と発電量制御とを同時に実施する場合
には、双方の制御動作が互いに干渉するために、不充分
な制御性能に留まる場合が多い。

たとえば、発電量目標値が変化した場合の制御特性を第
２図に実線にて示す。第２図において、発電量をたとえ
ば（ａ）に示すようにスギツブ状に増加させたいとき、
目標値の変更により加減弁開度は（ｂｌのように増加し
、したがって蒸気流量が増大して発電量も（ａ）に示し
たように初期の増大を示す。

ところが、タービン４の蒸気消費量が増大したのにも拘
らず、給炭量は当初は増大しないので、ボイラｌが発生
する蒸気量が不足する。その結果、圧力は（Ｃ）にある
ように次第に低下する。そのため、タービン出力も次第
に減少する。

このような圧力低下およびタービン出力減少は、圧力調
節器１４の制御動作によって（ｄ）に示すように給炭量
が増加操作される。この増加操作はボイラｌへの入熱が
増加して圧力が回復するまで持続する。

圧力が（Ｃ）に示すように回復するにつれて、発電量も
（ａ）に示すように目標値に追従して（る。

上記のとおり、従来の制御装置では、発電量の目標値か
変更した場合に、発電量の目標値への追従性能が充分で
ない。これは給炭量を、圧力の負帰還制御系によっての
み操作しているからである。

他方、圧力目標値を変更した場合も発電量に影響を及は
す。この例を第３図において実線で示す。

圧力目標値かたとえば（ａ）に示すようにステップ状に
変更したとすれは、給炭量は卿に示すように変化する。

発電量は圧力目標値の変更が外乱となって（ｃｌのよう
に変化を始める。ここで初めて負帰還制御により加減弁
６が操作され、発電量の回復操作が開始される。このよ
うに、圧力目標値を変更した場合も、加減弁６の操作が
発電量の変化の後に行なわれるという時間的関係がある
ため、発電量の変動は避けられないのである。

本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、ドラム
型ボイラの発電量目標値に対する追従性能を向上させる
こと、および圧力制御性能を向上させることを目標とす
る。

本発明によれば、発電量調節器の出力信号を加減弁開度
指令信号とすると同時に、給炭量指令信号にも適切な時
間的関係をもって配分して加算することにより、加減弁
開閉に伴な）圧力変動を軽減するようにし、さらに、圧
力調節器の出力信号な給炭量指令信号とすると同時に、
加減弁開度指令信号にも適切な時間的関係をもって配分
して減算することにより、圧力目標値変更に伴なう発電
量の変動を軽減することで、圧力制御と発電量制御との
間に干渉がないようにしている。

以下、第４図に例示した本発明の好適な実施例について
詳述する。第４図において、第１図と同等の要素は同一
参照符号にて示し、その説明を省略する。

第４図によれば、発電量調節器１０の出力信号は２つの
経路に分岐して、片方は補償要素１５を経て減算器１６
に加算入力され、他方は補償要素１７を経て加算器１９
に入力される。また圧力調節器１４の出力信号は２つの
経路に分岐して、一方は補償要素ｌ・８を経て加算器１
９へ入力され、他力は補償要素２０を経て減算器１６へ
減算入力される。減算器１６の出力信号は加減弁開度指
令信号として加減弁６へ入力される。加算器１９の出力
’１ｍ号は、給炭量指令信号として給炭器２へ入力され
る。

以上のように構成された制御装置の作用を第２図および
第３図において一点鎖線で例示した応答波形を参照して
説明する。以下の説明に現われる補償要素には、Ｃ（ｓ
）二Ｋ・（ｌ＋τＩｓ）／（１＋τ２ｓ）（ただしＳは
ラプラス演算子）なる特性をもつ要素を全て適用する。

信号伝達の時間的関係なτ□の値により進め、τ２の値
により遅らせ、またＫの値により利得を調節できるもの
である。これは制御工学の分野で進み遅れ要素と呼ばれ
る公知の要素である。ただし、第２図および第３図は、
簡単のために利得にのみを作用させた場合を示す。

（１）発電量を変更する場合（第２図参照ン発電量の目
標値が（ａ）に示すようにステップ状に増加した場合、
減算器９により制御偏差が算定され、発電量調節器１０
による比例・積分拳微分等の演算がこれに施される。こ
のため制御偏差が増加するので発電量調節器１０の出力
信号も増加し、補償要素１５および減算器１６を経て加
減弁６に伝わり、その開度をｆｂ）のように増加させる
。すると蒸気流量が増し発電量が増加する。ところが加
減弁６の開度増加は圧力を低下させる作用をも有してお
り、これを作用Ａとする。

発電量調節器１０の出力信号の増加はまた同時に、補償
要素１７と加算器１９を経て、給炭量指令信号をも増加
させる（ｄ）。このため給炭量が増し蒸発量が増えるた
め、圧力を増大させる作用をもつ。これを作用Ｂとする
。

これらの作用Ａと作用Ｂとは、圧力の増減に対し反対力
向の作用であり、互いに相殺し合うので、結果として圧
力の変動が＠減される作用が生じる（Ｃ１゜ 圧力の低下が軽減されるので、圧力低下により発生する
発電量増加の遅延の程度が軽減される（ａ）。

発電量目標値を以上とは反対に、減少させた場合の作用
は、以上の説明における増減方向を全て′逆にすること
により、同様に説明される。

（１１）圧力を変更する場合（第３図参照）次に圧力目
標値を増加させた場合の、本発明の制御装置の作用を説
明する。

圧力設定器１２により圧力目標値を（ａ）のように増加
させた場合、減算器１２による制御偏差算定作用により
、圧力制御偏差が増加し、圧力調節器１４に伝わる。こ
れに対して比例・積分・微分等の演算を行なうと、圧力
調節器１４の出力も増大する。圧力調節器１４の出力信
号増加は、補償要素１８及び加算器１９を経て給炭量指
令信号の増加となる（ｂ）。そのため給炭量が増し、蒸
発量が増加するので、圧力が増加する。圧力の増加は発
電量を増加させる作用をもち、これを作用Ｃとする。

圧力調節器１４の出力信号増加は、また同時に、補償要
素２０を経て減算器１６に減算入力されるので、減算器
１６の出力信号である加減弁開度指令信号は減ぜられる
。そのため直ちに加減弁開度が減少する（ｄ）。結果と
して蒸気消費流量が減り、圧力の上昇が促進される。

このような加減弁開度の減少はまた、発電量を減少させ
る作用をもち、これを作用りとする。

これらの作用Ｃと作用りとは、互いに反対方向の作用で
あるため相殺し合い、゛その結果、発電量の変動は軽減
されるのである。

圧力目標値減少の際では、以上の諸作用の増と減を反対
に読直すことにより、全く同様に説明される。

上述の作用により、本発明の制御装置は以下の効果を奏
する。

第２図において一点鎖線で示したとおり、発電量目標値
を変更した場合に、加減弁開度の操作と連動して給炭量
が操作され、過渡的な圧力の変動を軽減することができ
る。

圧力変動が軽減される結果、発電量の追従性能を従来に
比してさらに向上させることができる。

また、ボイラ運用上において、圧力目標値を変更する際
には、給炭量と連動して加減弁が操作されるので、圧力
の目標値追従性能を向上させることができる。

さらに、この圧力の目標値追従性能の向上と同時に、発
電量の過渡的な変動を軽減させることができる。

以上本発明をその好適な実施例について詳述したが、本
発明はこの特定の実施例に限定されるものではな（、本
発明の精神を逸脱しない範囲での変化変形が可能である
。たとえば、好適な実施例では、石炭焚ボイラに適用し
た場合を例示したが、給炭機２を他の燃料供給装置、た
とえば燃料油バーナとすれば、液体燃料焚ボイラに適用
することができるのである。したがって、本発明は、ボ
イラ燃料が石炭に限定されるものではな（、他の燃料を
用いたボイラ全般に適用して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の制御装置を例示した構成図、第２図およ
び第３図は要部応答特性を例示したグラフ、第４図は本
発明による制御装置を例示した構成図である。 ｌ・・ボイラ、２・・給炭機、３・・配管、４・・ター
ビ／、、５・・発電機、６・・力ロ減弁、７・・発電量
検出器、８・・発電量目標値設定器、９・・減算器、ｌ
Ｏ・・発電量調節器、１１・・圧力検出器、１２・・圧
力設定器、１３・・減算器、１４・・圧力調節器、１５
・・補償要素、１６・・減算器、１７・・補償要素、１
８・・補償要素、１９・・加算器、２０・・補償要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ドラム型ホイラの蒸気圧力を調節する圧力調節器、およ
   び発電機の発電−を調節する発電量調節器を具えたドラ
   ム型ボイラ負荷追従制御装置において、前記圧力調節器
   の出力を夫々進み遅れ補償要素を介してボイラへの燃料
   量指令信号に加算および加減弁開度指令信号より減する
   手段と、前記発電量調節器の出力を夫々進み遅れ補償要
   素をフｒして加減弁開度指令信号およびボイラへの燃料
   量指令信号に加算する手段とを具備することを％依とす
   るドラム型ボイラ負荷追従制御装置。