JPS5840405A - 給水加熱器のドレン水位制御方法及びその装置 - 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、火力または原子力発電プラントにおける給水
加熱器のドレン水位制御方法及び装置に関する。

一般に、火力または原子力１発電プラントにおいては、
プラントの熱効率を高めるために複数個の給水加熱器を
配し、この給水加熱器をもって蒸気発生・装置に送られ
る給水を汗熱するようにしている。給水加熱器はその熱
源をタービンからの抽気蒸気としており、この抽気蒸気
は給水との熱交換により凝縮してドレンとなり、高圧給
水加熱器側から脱気器あるいは低圧給水加熱器へ排出さ
れている。この高圧給水加熱器では、ドレン逆流などに
よるタービン損傷を防止するためや熱交換率低下を防止
するためなどの理由によって、ドレン水位を一定とする
ような制御が行なわれている。

従来の給水加熱器のドレン水位制御装置を第１図に示す
。この図に示されるように、加熱されるべき給水は、給
水配管１内を給水ポンプ２によって送られるものである
が、この給水配管１は上流側から順次第１高圧給水加熱
器３、第２高圧給水加熱４に接続されている。この第１
．第２高圧給水加熱器３，４にはそれぞれ蒸気タービン
（図示せず）から蒸気を抽出するだめの第１．第２抽気
管５，６が接続され、給水と熱交換するための蒸気を第
１．第２高圧給水加熱器３．４に供給するようにしてい
る。この抽気管５，６はタービ／との位置関係において
、給水下流側に至るにしたがって高圧蒸気を抽気するよ
うにされているため、第１高圧給水加熱器３よりもその
給水上流側の第２高圧給水加熱器４の方が高圧となって
いる。このような高圧給水加熱器３，４では、抽出蒸気
は給水との熱交換によって凝縮してドレ／となるため、
各給水加熱器３，４にはドレン配管が設けられている。

給水下流側の第２高圧給水加熱器４には、更にその前段
高圧給水加熱器（図示せず）からのドレン配管７が接続
され、前段高圧給水加熱器のドレンと当該第２高圧給水
加熱器４において発生したドレンとが合流して、−第１
高圧給水加熱器３に排出するための主ドレン配管８が接
続されている。一方、最終段の第１高圧給水加熱器３に
は前記主ドレン配管８が接続されるとともに、この第１
高圧給水加熱器３で発生したドレンと前段の第２高圧給
水加熱器１で発生したドレンとの合流ドレンを排出する
ための第１ドレン配管９が接続されている。この第１ド
レン配管９は第１高圧給水加熱器３よりも数１０ｍ高位
置に配設された脱気器１０に接続され、脱気器１０を経
てドレンは再度給水用に供されるようになっている。

このような系統において、運転が定常の高圧負荷状態下
でなされず、タービン負荷が著しく変動して低負荷とな
った場合には、第１高圧給水加熱器３から脱気器１０に
ドレン排出ができなくなり、この結果、第１．第２高圧
給水加熱器３，４でドレン水位が上昇し、前述したよう
な問題が生じる。

したがって、斯かる装置にはドレン水位を制御する手段
が講じられている。即ち、第１高圧給水加熱器３のドレ
ン排出能力が低下した場合に当該給水加熱器３より低位
に位置する低圧給水加熱器１１にドレンを排出できるよ
うに第１ドレン配管９から分岐する第２ドレン配管１２
を設け、第１゜第２ドレン配管９，１２にはそれぞれ第
１．第２水位制御弁１３．１４が配設されている。一方
、第２高圧給水加熱器４の主ドレン配管８には直接脱気
器１０に接続される副ドレン配管１５が分岐され、主、
副ドレン配管８，１５にはそれぞれ、主水位制御弁１６
．副水位制御弁１７が配設されている。これらの水位制
御弁１３，１４，１６゜１７によって、低負荷時に第１
高圧給水加熱器３の水位上昇が生じた場合、第２高圧給
水加熱器４の排出ドレンを脱気器１０に、また、第１高
圧給水加熱器３の排出ドレンを低圧給水加熱器１１に流
出させるようにして、水位の制御を行わせている。具体
的には、第１高圧給水加熱器３の水位制御は、この第１
高圧給水加熱器３に設けられた水位検出器１８の信号と
標準水位（ＮＷＬ）の偏差信号を出力する第１水位設定
器１９及びこの偏差信号によって作動される第１水位調
節器２ｏにより第１水位制御弁１７を操作し、あるいは
、水位検出器１８の信号と高位水位（ＨＮＷＬ）の偏差
信号を出力する第２水位設定器２１及びこの偏差信号に
よって作動される第２水位調節器２２により第２水位制
御弁１４を操作することによって行われる。一方、第２
高圧給水加熱器４の水位制御は、この第２高圧給水加熱
器４に設けられた水位検出器２３の信号と標準水位（Ｎ
ＷＬ）の偏差信号を出力する主水位設定器２４及びこの
偏差信号によって作動される主水位調節器２５により主
水位制御弁１６を操作し、あるいは、水位検出器２３の
信号と高位水位（ＨＮＷＬ）の偏差信号を出力する副水
位設定器２６及びこの偏差信号によって作動される副水
位調節器２７により副水位制御弁１７を操作することに
より行われる。

したがって、タービンの負荷が定格負荷（高負荷）であ
る場合には、第２高圧給水加熱器４のドレンＧ２は、主
ドレン配管８を経て第１高圧給水加熱器３に至り、更に
、合流された第１高圧給水加熱器３からのドレンＧ１は
第１ドレン配管９を経て脱気器１０に至るドレン流路に
したがって流出され、各水位は主水位制御弁１６及び第
１水位制御弁１３によって標準水位（ＮＷＬ）となるよ
うに制御される。この際、副水位制御弁１７、第２水位
制御弁１４は全閉とされている。

他方、低負荷の場合には、第２図に示されるように、第
１高圧給水加熱器３の内部圧力と脱気器１０との差圧Ｅ
がこれらの機器の静水頭Ｆよりも小さいかまたは略等し
くなるため、排出能力が失なわれる。この場合には、第
２高圧給水加熱器４からの排出ドレンＧ２は副ドレン配
管１５を経て直接脱気器１０に流出され、第１高圧給水
加熱器３からの排出ドレンＧ、は第２ドレン配管１２を
経て独立に低位の低圧給水加熱器１１に流出される。こ
の際の水位は副水位制御弁１７、第２水位制御弁によっ
て高位水位（ＨＮＷＬ）を維持するように制御される。

この際には他の水位制御弁１６．１３は全閉とされてい
る。

このようなドレン流路の切り替えは、第２図に示したよ
うに、予め定められた一定の負荷Ｘを境にして行なわれ
る。即ち、低負荷から高負荷に移行するときは、このド
レン切替点Ｘ７で、主水位調節器２５及び第１水位調節
器２０からの制御弁強制閉止信号を解除させ、各水位゛
制御弁１６．１３による水位制御操作が行われるように
し、他方、高負荷から低負荷に移行するときは、逆に、
水位調節器２５．２０から制御弁閉止信号を送り、各高
圧給水加熱器４．３の水位ケ副水位制御弁１７、第２水
位制御弁１４により制御されるものである。

次に、上記従来の水位制御装置による水位制御特性につ
いて第３図を用いて詳細に説明する。

定格負荷（高負荷）においては、第１高圧給水加熱器３
のドレン水位（曲線Ｂ）は第１水位制御弁１３により標
準水位（ＮＷＬ）に制御され、高位水位（ＨＮＷＬ）に
設定された第２水位制御弁１４はその水位設定置（ＨＮ
ＷＬ）と水位検出器１８による実水位検出信号との偏差
信号によって全閉されている。斯かる状況下から、負荷
を徐々に低下さぜると（曲線Ａ）、各給水加熱器３．４
のドレン流量が減少するため、第１水位制御弁１３の開
度（曲線Ｃ）は小さくなるように制御される。更に、負
荷を減少させると、第１水位制御弁１３の前圧がドレン
の蒸気圧力より低くなり、第１ドレン配管９内でドレン
が減圧沸騰して弁前フラッシュが発生する。この現象に
より、ドレンは気液二相流となり、容積流量が増大して
しまう。

つまり、同じ弁開度であれば実重量流量が減少する。こ
の結果、第１給水加熱器３のドレン水位（曲線Ｂ）を標
準水位（ＮＷＬ）に保持するように開くが（ｔ、）、弁
制御用空気信号の遅れや、制御弁ダイヤフラムの応答遅
れのだめにドレン水位検出信号に基づくフィードバック
制御信号のみではその水位の上昇を十分に抑えることは
できない。また負荷降下率が大きくなると、この水位制
御弁１３が全開してもこのドレン水位を標準水位に保持
することができずこのドレン水位は異常上昇する。とこ
ろで、このドレン水位が高位水位（ＨＮＷＬ）を超える
と、前記第２ドレン配管１２に設けられた第２水位制御
弁１４は曲線りの如く開き始め、ドレン水位の異常上昇
を抑制する働きをする（　ｔ２）。しかしながら、先に
述べた応答遅れや第４図に示すような制御弁操作空気圧
力と弁開度との特性に不感帯領域Ｈがあるため、第２水
位制御弁１４の応答が悪く、第３図におけるｔ２の時点
で大きな水位上昇が生じる。この現象は負荷降下率が大
きい程著しい。

このような状態で先に述べた各水位制御弁操作によるド
レン切替が開始されると、前記水位制御弁１６の徐閉操
作により前記第１高圧給水加熱器３への流入ドレン量が
少なくなり、該加熱器３内のドレン水位は低下してくる
。これに加え前述の如く、弁前フラッシュによる水位上
昇のため、前記水位制御弁１３が全開となっているので
、ドレン水位が水位設定値を下回っても該水位制御弁１
３は前述した弁特性不感帯のためすぐには閉止せず過渡
的には流入ドレン量と排出ドレン量の不釣合いが更に進
行し、急激な水位低下を招く。この流入ドレン量と、排
出ドレン量との不釣合いによる水位変動は、水位制御面
積の小さい立形給水加熱器根太きくなる。

その後、各制御弁が全閉の状態がしばらく続くと、水位
は回復し、ドレン切替完了の時点では前記水位制御弁１
４によって高位水位（ＨＮＷＬ）に制御されるが、第３
図に示した特性曲線からも分かるように、前記弁前フラ
ッシュ及びドレン切替時における制御弁の応答を早くす
るために各調節器の比例ゲインを上げたり、積分時間を
短かくしたりすると、低流量域で不安定となる。

一般の各給水加熱器においては、ドレン水位が標準水位
から数百雪上下すると警報を発するが、上昇側に変化し
た場合は、警報水位を越えである水位に到達すると、抽
気管５，６に設置されている電動弁２８．２９をも強制
的に全閉してしまう。

これは、各給水加熱器ドレンが逆流し、蒸気タービンに
重大事故が起きるのを防止するためである。

したがって、第１高圧給水加熱器３のドレン水位が異常
に上昇すると、抽気電動弁２８が全閉し、熱源が供給さ
れないため、器内圧力は低下し、益益ドレンの流出がで
きなくなる。加えて、第２高圧給水加熱器４のドレンも
第１高圧給水加熱器３へ流入できなくなるので、連鎖的
に高圧給水加熱器ドレン水位は異常上昇することになる
。

本発明の目的は、ドレン切替或いは、急速負荷変化の場
合においても、高圧給水加熱器のドレン水位が異常に変
動しないように、適確に水位制御弁を操作させて安定し
た水位制御を行い得る給水加熱器のドレン水位制御方法
及び装置を提供することにある。

本発明の特徴は、ドレン水位に基づく制御信号を各水位
制御弁に伝達して作動させるとともに、弁前フラッシュ
発生時の制御弁Ｃｖ値修正係数を定量的に演算処理し、
その信号に基づく不足分弁開度操作信号と流入ドレン量
と流出ドレン量の偏差値に基づく変化分弁開度操作信号
とを各制御弁に伝達して作動させ、高圧給水加熱器のド
レン水位を制御するところにあり、この構成によりドレ
ン切替及び急速負荷変化の場合にも、給水加熱器の異常
水位変動を防止し得る給水加熱器のドレン水位制御方法
にある。

また、本発明の特徴は、給水加熱器への流入ドレン配管
に設けられた流入側制御弁の弁開度検出器と、給水加熱
器のドレン水位を検出する水位検出器と、給水加熱出口
のドレン温度を検出する温度検出器と、タービン負荷信
号に相当する抽気点圧力を検出する圧力検出器と、これ
ら各検出器からの信号を受は入れ各制御弁へ適確な弁操
作信号を送るフィードフォワード水位調節器とを備えて
いるところにあり、この構成により前記発明を適確に実
施し得る給水加熱器のドレン水位制御装置にある。

以下に本発明に係る給水加熱器のドレン水位制御方法及
び装置につき、第５図以下の図面を参照して詳細に説明
する。なお、前記従来装置と同一構成部材には同一番号
を付し、その説明を省略しである。

第５図に本実施例に係る給水加熱器のドレン水位制御装
置を示す。この図に示されるように、加熱されるべき給
水は、給水配管１内を給水ポンプによって蒸気発生装置
（図示せず）に送られるが、斯かる給水はまず第１高圧
給水加熱器３に供給されるように構成されている。この
第１高圧給水加熱器３にはタービンか、ら、蒸気を抽出
する。蔦１抽気管５が電動弁２８を介して接続されると
ともに、前段の第２高圧給水加熱器（図示せず）からの
排出ドレンを流入させる主ドレン配管８が主水位制御弁
１６（以下２Ｎ弁という）を介して接続されている。ま
た、この第１高凪給水加熱器３には、主ドレン配管８か
ら流入するドレンと、抽気管５から流入する蒸気が該加
熱器３内で熱交換により凝縮して発生したドレンとの合
流ドレンを排出するための第１ドレン配管９が接続され
ている。この第１ドレン配管９は第１高圧給水加熱器３
より高位の脱気器１０に第１水位制御弁１３（以下Ｎ弁
という）を介して接続され、常態で排出ドレンを脱気器
１０に流出し得るものとしている。第１ドレン配管９に
は、分岐管としての第２ドレン配管１２が設けられ、こ
の第２ドレン配管１２は第１高圧給水加熱器３より低位
の低圧給水加熱器１１に第２水位制御弁（以下Ｘ弁とい
う）１４を介して接続されている。

このような装置において、第１高圧給水加熱器３には水
位検出器１８が取り付けられている。この水位検出器１
８は該加熱器３の現水位を検出してその検出信号を出力
するものである。また、第１高圧給水加熱器３のドレン
出口部における第１ドレン配管９にはドレン温度検出器
３０が取り付けられている。他方、この第１ドレン配管
９のＮ弁（第１水位制御弁）１３の弁前部には、この弁
前部におけるドレン圧力を検出する弁開度検出器３２が
取り付けられている。また、主ドレン配管８に配設され
た２Ｎ弁１６には弁開度検出器３４が取り付けられてい
る。更に前記抽出管５には抽気圧力検出器３１が取り付
けられている。斯かる各検出器１８，３０，３１，３２
．３４はフィードフォワード水位調節器（以下Ｆ、Ｆ水
位調節器という）３７に接続され、このＦ、Ｆ水位調節
器３７は各検出器１８〜３４からの検出信号に基づき演
算された的確な制御信号３８．３９を前記Ｎ弁１３及び
前記Ｘ弁１４へ電空変換器３５．３６を介して出力する
ものである。

このＦ、Ｆ水位調節器３７は、前記加熱器３における流
入ドレン量と排出ドレン量の不釣合いを先行的に制御弁
へ伝達する流入ドレン予測先行信号演算機構と、第１ド
レン配管９内のドレン流動遅れを考慮してＮ弁１３の弁
前部におけるボイド率を予測し、該ボイド率より求まる
制御弁Ｃｖ値係正係数とＮ弁の弁開度から７？ツシユに
よる不足分弁開度を演算する弁前フラッシュ予測先行信
号演算機構と、水位検出器と水位設定値との偏差信号に
基づくフィードバック制御信号演算機構と、前記流入ド
レン予測先行信号演算機構からの信号、前記弁前フラッ
シュ予測先行信号演算機構からの信号及び前記フィード
バック制御信号演算機構からの信号をそれぞれ加えその
信号を制御弁へ出力する加算器４９とを主たる構成とし
ている。このＦ、Ｆ水位調節器３７の全体構成を第６図
に示す。

流入ドレン予測先行信号演算機構は、前記抽気圧力検出
器３１及び前記弁開度検出器３４からの信号により、流
入ドレン量とタービン負荷によって関係づけられた前記
Ｎ弁１３の流入ドレン予測弁開度、即ち、前記加熱器３
から見た流入ドレンである前記２Ｎ弁１６の弁通過ドレ
ン量を排出し得る前記Ｎ弁１３の弁開度を算出する流入
ドレン予測弁開度演算器５０と、該流入ドレン予測弁開
度演算器５０からの信号とＮ弁１３の弁開度信号５３と
によって流入ドレン量と排出ドレン量の不釣合いによる
水位変動を先行的に捕え、かつ、定量的にその変化分を
演算し制御弁へ伝達する変化分弁開度制御器５１とを有
している。このとき、Ｎ弁１３の弁開度信号５３は、前
記制御信号３８からＮ弁の実弁開度の応答と同じになる
ように模擬する弁開度演算器５２を用い、て演算したも
のであるが、新たに、前記Ｎ弁１３に設けた弁開度検出
器（図示せず）からの信号或いは、それに相当する信号
であってもよい。

弁前フラッシュ予測先行信号演算機構は、前記ドレン温
度検出器３０、前記抽気圧力検出器３１、及び前記丹前
圧力検出器３２からの信号により、前記弁前圧力に対応
する飽和温度と前記ドレン配管９の流動遅れを考慮した
予測弁前温度との見掛１゜け温度差ΔＴを演算する見掛
は温度差演算器４０御弁Ｃｖ値（弁形状と弁開度から求
まる弁流量係数）修正係数Ｆ、を演算する関数近似演算
器４１と、該関数近似演算器４１からの出力信号Ｆ、と
前記弁開度信号５３とにより弁前フラッシュによる実流
量低下を補った必要弁一度を演算する必要弁開度演算器
４３と、この演算器４３からの信号５５と前記Ｎ弁制御
信号３８とにより弁前フラッシュに対応し得る不足分弁
開度信号を演算する不足分弁開度先行制御器４４とを有
している。

前記フィードバック制御信号演算機構は、前記水位検出
器１８からの信号と水位設定器４５からの信号との偏差
信号を比例、積分し、その出力を前記Ｘ弁１４へ制御信
号３９として伝達するＸ弁フィードバック制御器４６と
、前記水位検出器１８からの信号と水位設定器からの信
号との偏差信号を比例、積分演算し、その出力を前記Ｎ
弁１３へ制御信号３８として伝達するＮ弁フィードバッ
ク制御器４８とを有している。

次に、各演算器の構成及び動作を第７図〜第１Ｏ図を用
いて詳細に説明する。

前記流入ドレン予測弁開度演算器５０は、第７図に示す
如く前記弁開度検出器３４からの信号によって２Ｎ弁の
Ｃｖ値を算出する制御弁Ｃｖｖ演算器５４と、前記抽気
圧力検出器３１からの信号（タービン負荷信号、高圧加
熱器出口圧力でもよい）により、定常状態における前記
流入ドレン量と前記排出ドレン量の関係を前記２Ｎ弁１
６の弁開度と前記Ｎ弁１３の弁開度との関係に置換した
場合の前記Ｎ弁Ｃｖ値ＣＶＮと前記２Ｎ弁Ｃｖ値ＣＶ２
Ｎとの比（ＫＱ　＝ＣＶＮ／　ＣＶ２Ｎ　）　！！Ｉ：
算出する弁Ｃｖ値変換定数演算器５５と、前記制御弁Ｃ
ｖｖ演算器５４からの信号と前記弁Ｃｖ値変換演算器５
５からの信号５８によって、前記２Ｎ弁１６を通過する
流入ドレン量と前記Ｎ弁１３を通過する排出ドレンとが
等しくなるような前記Ｎ弁１３の弁Ｃｖ値を演算する相
当Ｃｖ値変換演算器５７と、この演算器５７からの信号
によって、ドレン量の収支に関して前記２Ｎ弁１３の弁
開度と等価な弁開度を算出し、この流入ドレン予測弁開
度信号６０を前記変化分弁開度制御器５１へ伝送する逆
Ｃｖ値演算器５９とによって構成されている。このよう
に、本発明においては、各制御弁を通過するドレン量を
弁Ｃｖ値のみによって定義し、丹前後の差圧及び流体の
物性値はタービン負荷によって一義的に決定するものと
したために、ドレン量の算出方法が非常に簡略化され、
演算時間、容量などが一般的な流量算出力に比べ大巾に
低減でき、しかも、入力データが弁開度信号のみとなり
、一般的な流量計測法に比べ、弁前圧力、丹前後差圧及
び弁前温度などの測定が省略でき非常に安価であるなど
の利点がある。特に、本発明の対象となる給水加熱器系
統は、タービン負荷により、プラント全体の熱バランス
が決定されるため、タービン負荷とほぼ比例する抽気圧
力によっても弁Ｃｖ値変換定数が算出でき、しかも、ド
レン量変化が弁開度によって求まる弁Ｃｖ値値化化ほぼ
等価であることなどから、本発明の利点を最大限に発揮
できる。

しかし、本発明は給水加熱器系統のみならずこのように
、弁通過流量がほぼ、弁開度に比例し、しかも、流体の
物性値及び各状態値が一つの運転ファクターによって一
義的に決定できるプラントにはすべて適用できる。

前記変化分弁開度制御器５１は、第８図に示す如く前記
弁開度信号５３から実弁開度の応答より非常に遅い信号
を作り出す１次遅れ演算器６１と、この演算器６１から
出力される基本弁開度信号６２と前記流入ドレン予測弁
開度信号６０とを減算して流入ドレン量変化による変化
分弁開度偏差を演算する減算器６３と、この減算器６３
からの出力信号６４を調節して最適全先行信号を前記加
豹器４９へ変化分弁開度信号６８として出力する先行値
ゲイン設定器６７及び１次遅れ演算器６４と減算器６５
からなる不完全微分演算器６６とによって構成される。

このように、前記弁開度信号５３に非常に遅い１次遅れ
を持たせた基本弁開度信号６２を作ることによって、流
入ドレン量変化に伴うドレン予測弁開度信号６０のみが
非常に早い応答で先行信号として働きかけ、制御弁開度
である基本弁開度信号６２はゆっくりと修正機能のみを
もつこととなり、後述する弁部フラッシュ先行信号或い
は、水位偏差によるフィードバック信号による制御弁の
急激な応答を阻止または抑制することを防止する作用を
もち、各制御信号による干渉を防止し、流入ドレン量の
変化のみを早急に伝達し、かつ、安定した制御特性を得
る効果がある。また、前記変化分弁開度偏差信号６４を
不完全微分の信号に変換することによって、定常状態に
おいては前記変化分弁開度信号６８の出力は常に０とな
るようにし、各演算器の設定値または演算誤差を吸収す
る効果を出している。

前記見掛は温度差演算器４０は、第９図に示す如く、前
記ドレン温度検出器３０からのヒータドレン温度信号Ｔ
ｉと前記抽気圧力検出器３１からの圧力信号Ｐｘとによ
って、前記Ｎ弁１３の弁前エンタルピーとほぼ等隼な弁
部温度Ｔ、を予測演算する弁部等価温度予測演算器７０
と、前記弁部圧力検出器３２からの圧力信号Ｐ、により
、飽和温度曲線などを用いてこの圧力信号Ｐ、に対応す
る飽和温度Ｔｖを算出する飽和温度演算器７１と、該演
算器７１からの信号７２を前記等価温度予測演算器７１
からの信号７３により減算し、丹前フラッシュ状態を示
す見掛は温度差ΔＴを算出する減算器７４と、この見掛
は温度差ΔＴの演算誤差を修正する修正演算器７５とに
よって構成されている。この時前記丹前等価温度予測演
算器７０は、前記抽気圧力信号Ｐｘが負荷にほぼ比例す
ることに着目し、更に、この負荷が定常状態における前
記第１ドレン配管９内のドレン流量とほぼ比例するもの
として取り扱い、前記ドレン配管９の長さとこのドレン
予測流速とによってドレン流動遅れ時間を流動遅れ演算
器５３で演算し、このドレン流動遅れ時間ｔＤと前記ヒ
ータドレン温度Ｔ’ａから次式を用いて算出するように
なっている。

Ｔ＋　＝Ｔｏ　、ｅ−１Ｄ、ｘ−（１）ここに、ｔＤは
流動時間遅れである。

前記制御弁Ｃｖ値修正係数九を演算する関数近似演算器
４１は、下記に述べる方法によって、定常状態における
前記見掛は温度差ΔＴと弁部フラッシュ時のボイド率か
ら求まる制御弁Ｃｖ値修正係数Ｆ、との特性を予め計算
処理によって１つの関数近似曲線として表わしたものを
用いている。

このＣｖ−値修正係数近似特性曲線は、第１０図に示す
計算フローにしたがって実際のプラントのデータ或いは
設計データを用いて算出するものである。つまり、第１
０図において、前記給水加熱器３の出口における加熱器
出口エンタルピＩＨは定常状態であるので前記制御弁１
３の弁前エンタルピ！Ｐと等しいから、このエンタルピ
ｉ■と前記弁部圧力Ｐ、に対する飽和蒸気のエンタルピ
！、。

と比容積ｖ１１及び飽和水のエンタルピ！１．と比容積
■１．とによって次の＜２）（３）式より弁部フラッシ
ュ時の丹前ボイド率Ｖ１を演算する ここに、フラッシュ率Ｘは次の（３）式によって求める
。

次に、前記ボイド率Ｖ、から実験または文献などによっ
て関係が明らかにされている弁前フラッシュ時のボイド
率と制御弁Ｃｖ値修正係数Ｆ、ａの特性曲線７９からこ
の時のＣｖ値修正係数Ｆ、、を搬出しておく。同時に、
前記丹前圧力Ｐ、に対する飽和蒸気温度Ｔｖをも算出す
る。この場合、前記弁前エンタルピｉｐは前記加熱器量
ロエンタルビｌＨと等しいので、前記ドレン温度検出器
３０からのヒータドレン温度信号ＴＯと前記抽気圧力検
出器３１からの圧力信号Ｐｘによって該水の状態量計算
によりそのエンタルピを求めることができる。これは前
記抽気圧力Ｐｘが前記加熱器出口の圧力とほぼ同じ値を
示すからである。

このような方法により、入力データであるヒータドレン
温度Ｔｏと入力データである丹前圧力Ｐ１から算出した
飽和蒸気湿度Ｔｖとの温度差を見掛けの温度差ΔＴとし
、この温度差ΔＴと前述した方法より算出しておいたＣ
ｖ値修正係数Ｆｍとの関係を曲線に表わしたものがＣｖ
値修正係数近似曲線である。

前記必要弁開度演算器４３は、第１１図に示す如く前記
Ｎ弁開度信号５３からこの弁開度に相当する弁Ｃｖ値（
ＣＶＮ）を算出する制御弁Ｃｖ値演算器８０・と、この
演算器８０で得られた弁Ｃｖ値倍信号１と前記制御弁Ｃ
ｖ値修正係数Ｆ、を演算する関数近似演算器４１からの
信号Ｆ１とによって次の（４）式から弁前フラッシュが
発生した時の必要Ｃｖ値Ｃｖ　ｒを演算する必要Ｃｖ値
演算器８２と、この必要Ｃｖ値演算器８２からの信号８
３によって前記制御弁Ｃｖ値演算器８０とは逆の演算を
行い必要弁開度信号８５を算出する逆Ｃｖ値演算器８４
とによって構成される。

前記不足分弁開度先行制御器４４は、前記Ｎ弁制御信号
３８から実弁開度の応答より早いかまたは遅い信号を作
り出す１次遅れ演算器８６と、この演算器８６から出力
される予測弁開度信号８７と前記必要弁開度演算器８４
からの出力信号８５とを減算してフラッシュ発生による
不足分弁開度を演算する減算器８８と、この減算器８８
がらの出力信号を調節して最適な先行信号を前記加算器
４９へ出力する先行値ゲイン設定器８９とによって構成
される。

このような本実施例によれば、ドレン水位に基づく水位
制御指令がＮ弁１３及びＸ弁１４へ常に伝達されて制御
作動がなされ、かつ、このフィードバック制御指令が出
力されている制御弁には、第１高圧給水加熱器３の出口
部においである一定のエンタルピを有するドレンが、ド
レンの流速に対応した流動遅れをもってＮ弁１３の弁部
部に到達しフラッシュ開始またはフラッシュ開始後のボ
イド率が増加する以前に、検出されたボイド率（見掛は
温度差と等価）に対応させドレン排出容量不足を生じな
いように更に加算制御指令が伝達される。即ち、タービ
ン負荷減少またはＮ弁前の減圧に伴って発生するフラッ
シュ現象を予め第１高圧給水加熱器３の出口部でとらえ
、この出口部でとらえたエンタルピとＮ弁前で検出した
圧力信号によってボイド率を演算させているので、この
弁前フラッシュに伴う制御弁の容量不足が生じる前に先
行的に制御弁を最適な弁開度だけ開くので、弁前フラッ
シュに伴う制御特性の低下を大巾に向上し、加熱器内の
水位を安定に制御し得る効果を有する。

更に、本実施例においては、流入ドレン予測先行信号演
算機構による効果と弁前フラッシュ予測先行信号演算機
構による効果が加味されて、加熱器のドレン切替を伴う
タービン急速負荷変化に対して、各水位制御弁が最適に
制御動作され、ドレン水位が異常変動することなく、安
定した水位制御を行うことができるという効果がある。

また、本実施例は、前記フィードバック制御信号演算機
構と流入ドレン予測先行信号演算機構または弁前フラッ
シュ予測先行信号演算機構との組み合わせによっても、
それぞれの効果を十分発揮できるものであり、その対象
機器も給水加熱器一般に適用できることは勿論であり、
各部の構造も図示実施例に限らず初期の機能を果しうる
ものであればよい。

まだ本実施例は、初期の目的に果し得ることはもとより
、その目的を果たすだめの入力条件及び演算内容を非常
に簡略化したもので構成されているので、制御装置の信
頼性が向上するとともに、制御装置を構成する各機器の
メンテナンスが非常に容易になる利点を有する。

上述したように、本発明によればドレン切替或いは急速
負荷変化の場合においても高圧給水加熱器のドレン水位
が異常に変動しないように適確に水位制御弁を操作させ
て安定した水位制御を行いイ１↓る給水加熱器のドレン
本位制７御方法及び装置が実現できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給水加熱器のドレン水位制御装置の系統
図、第２図は第１図に示した同装置の負荷特性曲線図、
第３図は第１図に示した同装置のドレン水位制御特性図
、第４図は制御弁の一般的な特性図、第５図は本発明の
実施例に係る給水加熱器のドレン水位制御装置の系統図
、第６図は第５図に示す同装置のフィードフォワード水
位調節示すフィードフォワード水位調節器における流入
ドレン予測弁開度演算器の構成を示すブロック線図、第
８・図はフィードフォワード水位調節器における変化分
弁開度制御器の構成を示すブロック線図、第９図はフィ
ードフォワード水位調節器における見掛は温度差演算器
の構成を示すブロック線図、第１０図はフィードフォワ
ード水位調節器における制御弁Ｃｖ値修正係数Ｆ、を演
算する関数近似演算器の特性曲線を算出する計算フロ、
−チャート図、第１１図はフィードフォワード水位調節
器器における必要弁開度演算器の構成を示すブロック線
図である。 １・・・給水配管、３・・・第１高川給水加熱器、５・
・・抽気管、９・・・第１ドレン配管、１０・・・脱気
器、１１・・・低圧給水加熱器、１３・・・第１水位制
御弁（Ｎ弁）、１４・・・第２水位制御弁（Ｘ弁）、１
６・・・主水位制御弁（２Ｎ弁）、１′８・・・ドレン
水位検出器、３０・・・ドレン温度検出器、３１・・・
抽気圧力検出器、３２・・・弁開度検出器、３４・・・
弁開度検出器、３７・・・フィードフォワード水位調節
器、４ｏ・・・見掛は温度差演算器、４１・・・関数近
似演算器、４３・・・必要弁開度演算器、４４・・・不
足分弁開度先行制御器、４６．４８・・・フィードバッ
ク制御器、５゜・・・流入ドレン予測弁開度演算器、５
１・・・変化分弁真 第　Ｚ　図 第　３　図 爵７ｉ＋ｌ　　→ 井Ｊ栗イ乍宇九１１力（ｄｌ） 第　７　ｍ ：ＦＪ／ρ　ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タービンからの抽気蒸気により給水を加熱する給
   水加熱器のドレン水位制御方法において、前記給水加熱
   器への流入ドレン配管に設けられた流入側制御弁の弁開
   度信号とタービン負荷に見合った状態量の信号とに基づ
   いて給水加熱器のドレンを導出する配管上に設置された
   ドレン水位制御弁の予測弁開度を求め、この予濱（１弁
   開度とドレン水位制御弁の実測弁開度との偏差信号を流
   入ドレンと排出ドレンとの不釣合による水位変動を先行
   的に捕える変化分弁開度信号とし、給水加熱器における
   ドレン水位の検出信号と水位設定値との偏差に基づきド
   レン水位制御弁を調節するフィードバック制御信号にこ
   の変化分弁開度信号を付加せしめ、前記ドレン水位制御
   弁を操作するようにしたことを特徴とする給水加熱器の
   ドレン水位制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の水位制御方法において
   、前記水位制御弁の弁前部にフラッシュ現象が生じた際
   に低下する弁容量不足の割合を示す前記水位制御弁のＣ
   ｖ値修正係数と、該水位制御弁の弁開度によって求めら
   れる弁前フラツユによる不足分弁開度指令及び前記変化
   分弁開度指令を先行信号として、前記フィードバック制
   御信号へ付加せしめ、これによって前記ドレン水位制御
   弁を操作するようにしたことを特徴とする給水加熱器の
   ドレン水位制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ドレン水位制
   御弁の予測弁開度は、前記流入側制御弁の弁開度信号か
   ら得られる弁Ｃｖ値と前記タービン負荷に見合った状態
   量である抽気蒸気の圧力信号によって求められる弁Ｃｖ
   値変換定数とによ２工算出される等側弁開度としたこと
   を特徴とする給水加熱器のドレン水位制御方法。 ４６　　特許請求の範囲第２項において、前記水位制御
   弁のＣｖ値修正係数を、前記給水加熱器の出口ドレン温
   度と前記水位制御弁前の弁前圧力から求めた該丹前圧力
   に対する飽和温度との見掛は温度差によって算出するよ
   うにしたことを特徴とする給水加熱器のドレン水位制御
   方法。 ５、給水加熱器ヘドレンを導入する流入ドレン配管に設
   けられた流入側制御弁並びにその弁開度検出器と、給水
   加熱器内のドレン水位を検出する水位検出器と、タービ
   ン負荷に相当する状態量の検出器と、給水加熱器のドレ
   ンを導出する配管上に設置されたドレン水位制御弁並び
   にその弁開度検出器と、前記流入側制御弁の弁開度信号
   とタービン負荷に見合った状態量の信号に基づいてドレ
   ン水位制御弁の予測弁開度を演算する第１の演算装置と
   、この予測弁開度とドレン水位制御弁の実測弁開度との
   偏差信号を演算する第２の演算装置と、検出された給水
   加熱器のドレン水位とその設定値との偏差に基づき前記
   ドレン水位制御弁をフィードバック制御する弁開度制御
   装置と、前記第２の演算装置の出力である偏差信号を弁
   開度制御装置のフィードバック信号に加算させる第３の
   演算装置とを備えたものから構成されることを特徴とす