JPS5849855A - 太陽熱集熱装置の温度制御方法 - Google Patents
太陽熱集熱装置の温度制御方法Info
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- JPS5849855A JPS5849855A JP56147819A JP14781981A JPS5849855A JP S5849855 A JPS5849855 A JP S5849855A JP 56147819 A JP56147819 A JP 56147819A JP 14781981 A JP14781981 A JP 14781981A JP S5849855 A JPS5849855 A JP S5849855A
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- heat collecting
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1919—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller
- G05D23/1924—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the type of controller using thermal energy, the availability of which is aleatory
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽熱利用装置の制御方法に係シ、特に太陽熱
集熱装置の出口温度の制御方法に関する。
集熱装置の出口温度の制御方法に関する。
量）取シ出しは間欠的となる特性がある。このため、集
熱性能を高くしたシ、高い信頼性を持たせるには、太陽
熱集熱装置の出口温度を制御する必要がある。
熱性能を高くしたシ、高い信頼性を持たせるには、太陽
熱集熱装置の出口温度を制御する必要がある。
従来、温度制御方法の一つとして、第１図に示す方法が
ある。
ある。
即ち、ポンプ１で太陽熱集熱装置２に送られだ集熱媒体
は加熱されて温度上昇を来たし、配管３を通って蓄熱装
置４、または負荷５に送られる。
は加熱されて温度上昇を来たし、配管３を通って蓄熱装
置４、または負荷５に送られる。
ここで、太陽熱集熱装置２の出口温度を制御する場合は
、配管３中に設けられた温度計６の信号によ多温度調節
器７を働かせ、太陽熱集熱装置２へ供給される集熱媒体
の流量をポンプｌの回転数またはストローク等を調節す
ることによ量制御する。
、配管３中に設けられた温度計６の信号によ多温度調節
器７を働かせ、太陽熱集熱装置２へ供給される集熱媒体
の流量をポンプｌの回転数またはストローク等を調節す
ることによ量制御する。
また他の従来例を第２図により説明する。この例は、過
熱蒸気を発生する太陽熱集熱装置の例であシ、集熱装置
は蒸発器２′を過熱器２“に分割されておシ、蒸発器２
′の出口に気水分離器１０を設置し過熱器２“へは気水
分離器ｌＯで分離された飽和蒸気のみが供給される。な
お、気水分離器１０内で分離された液体の方は循環ポン
プ１１によシ蒸発器２′の入口側、給水ポンプ１′の出
口側に戻される。図示されてはいないが、気水分され、
配管３′を通シ蓄熱装置４′へ、あるいば“タービン（
負荷）５′へ送られる。この例における過熱器２“出口
温度の制御は、配管３′に設け゛られた温度計６′の信
号によシ、温度調節器７′を働かせ、注水弁１２の開度
を調節し、過熱器で内への注水量を変えて行なわれる。
熱蒸気を発生する太陽熱集熱装置の例であシ、集熱装置
は蒸発器２′を過熱器２“に分割されておシ、蒸発器２
′の出口に気水分離器１０を設置し過熱器２“へは気水
分離器ｌＯで分離された飽和蒸気のみが供給される。な
お、気水分離器１０内で分離された液体の方は循環ポン
プ１１によシ蒸発器２′の入口側、給水ポンプ１′の出
口側に戻される。図示されてはいないが、気水分され、
配管３′を通シ蓄熱装置４′へ、あるいば“タービン（
負荷）５′へ送られる。この例における過熱器２“出口
温度の制御は、配管３′に設け゛られた温度計６′の信
号によシ、温度調節器７′を働かせ、注水弁１２の開度
を調節し、過熱器で内への注水量を変えて行なわれる。
なお、図中５“はタービン５′によって駆動する発電機
、１４は冷却機、ｉ５はポンプである。
、１４は冷却機、ｉ５はポンプである。
しかし、前記二側における温度制御方法によれば、太陽
光エネルギー、すなわち日射量が緩かに変化する場合は
出口温度は設定値にほぼ近い値に制御できるが、日射量
が急激に変化すると、集熱装置２、あるいは過熱器２“
等の熱容量による温度変化の遅れや、流量変化自体の流
動遅れのため、出口温度に大きな変動が生じる。特に過
熱蒸気を′ 発生するような、前記第２の従来例の場合
に著しい。例えば第２図に示した例における温度制御の
応答性のシミュレーションによる計算結果の一例を第３
図に示す。この計算は、定格日射量０．７５ＫＷ／ｍ”
、過熱器出口温度設定値４００Ｃに対し、日射量が３
分間で定格の１／４に降・下し次の３分間で再び日射量
が定格値に回復するという想定のもとに応答性の計算を
実施したものである。
光エネルギー、すなわち日射量が緩かに変化する場合は
出口温度は設定値にほぼ近い値に制御できるが、日射量
が急激に変化すると、集熱装置２、あるいは過熱器２“
等の熱容量による温度変化の遅れや、流量変化自体の流
動遅れのため、出口温度に大きな変動が生じる。特に過
熱蒸気を′ 発生するような、前記第２の従来例の場合
に著しい。例えば第２図に示した例における温度制御の
応答性のシミュレーションによる計算結果の一例を第３
図に示す。この計算は、定格日射量０．７５ＫＷ／ｍ”
、過熱器出口温度設定値４００Ｃに対し、日射量が３
分間で定格の１／４に降・下し次の３分間で再び日射量
が定格値に回復するという想定のもとに応答性の計算を
実施したものである。
計算結果では温度変化幅は１５０Ｃにも達しでおり一ま
た変化速度も大きく集熱管の熱応力が大きく、寿命が短
くなるという欠点がある。また、必 ■要以上に温度力
ｉ高くなり、集熱管の破損や熱損失の増大、したがって
集熱性能の低下が考えられるなお、第３図には、蒸気流
量、注入流量等の変化をも示す。
た変化速度も大きく集熱管の熱応力が大きく、寿命が短
くなるという欠点がある。また、必 ■要以上に温度力
ｉ高くなり、集熱管の破損や熱損失の増大、したがって
集熱性能の低下が考えられるなお、第３図には、蒸気流
量、注入流量等の変化をも示す。
本発明の目的は、太陽熱集熱装置の集熱媒体出口温度の
変化速度および変化幅を減少させ、太陽熱集熱装置の破
損の可能性をなくして信頼性を向上させ、しかも集熱性
能を向上させる温度制御方法を提供するにある。
変化速度および変化幅を減少させ、太陽熱集熱装置の破
損の可能性をなくして信頼性を向上させ、しかも集熱性
能を向上させる温度制御方法を提供するにある。
このような目的を達成するために本発明は、太陽熱集熱
装置の出口温度の変動の原因となっている日射量の変動
に基づくデータを光行信号とし、一方、従来用いられて
いる出口温度の設定値からの偏差を他の信号とし、これ
らの信号よシ、集熱装置内を流れる集熱媒体の流量、ま
たは注水流量を調節し、出口温度を制御するものである
。
装置の出口温度の変動の原因となっている日射量の変動
に基づくデータを光行信号とし、一方、従来用いられて
いる出口温度の設定値からの偏差を他の信号とし、これ
らの信号よシ、集熱装置内を流れる集熱媒体の流量、ま
たは注水流量を調節し、出口温度を制御するものである
。
本発明の詳細を、過熱蒸気を発生する太陽熱集熱装置に
適用した場合を例にとり、第４図によシ説明する。本図
は太陽熱発電システムの概要を示したもので、蒸発器２
′を出た集熱媒体は気水分離器１０に入シ、気水分離器
１０で分離された飽和蒸気が過熱器２“に入る。過熱器
２“を出た蒸気は配管３′を通シ蓄熱装置４′、または
タービン５′に供給される。５“は発電機でターピ１５
′により駆動され電気エネルギーを発生する。
適用した場合を例にとり、第４図によシ説明する。本図
は太陽熱発電システムの概要を示したもので、蒸発器２
′を出た集熱媒体は気水分離器１０に入シ、気水分離器
１０で分離された飽和蒸気が過熱器２“に入る。過熱器
２“を出た蒸気は配管３′を通シ蓄熱装置４′、または
タービン５′に供給される。５“は発電機でターピ１５
′により駆動され電気エネルギーを発生する。
ここで、過熱器で出口の蒸気温度の制御、特に降臨は、
過熱器２“内に設けた減温器９の検出結果に基づき蒸発
器２′への給水の一部を注水配管１８、注水弁１２を介
して蒸気中、に注水することにより行なわれる。ここで
、過熱器２“への注水流量は、配管３′にある温度計６
′による測定値と、出口温度設定値との偏差、および太
陽からのエネルギー量を測定する日射計８からの信号ま
たはこの信号と集熱装置固有の特性とから作られる信号
を基にして調節器７“によシ注水弁１２の弁開度を調節
して制御される。調整器７“における働きを第５図によ
シさらに詳しく述べる。温度計６′で測定された温度Ｔ
と設定器６１からの設定値Ｔ８とを比較器６２にて比較
して偏差信号ΔＴを演算し、これを基にして演算装置６
３にてＰＩ演算を行ないこれをＸＴとする。一方、日射
計８にて測定される種々の日射量に対する注水弁開度信
号ＸＭを、演算装置６４にて過熱器出口温度が設定温度
になる状態で求めておき（求め方は試運転時に実験的に
求め゛るか、あるいは静特性シミュレーション計算によ
る）、との弁開度信号を日射量の関数ｆ（φ）としてお
く。そこで、演算装置６５にてＸＴとＸＭを加えてＸと
し、これを注水弁の操作信号とする。
過熱器２“内に設けた減温器９の検出結果に基づき蒸発
器２′への給水の一部を注水配管１８、注水弁１２を介
して蒸気中、に注水することにより行なわれる。ここで
、過熱器２“への注水流量は、配管３′にある温度計６
′による測定値と、出口温度設定値との偏差、および太
陽からのエネルギー量を測定する日射計８からの信号ま
たはこの信号と集熱装置固有の特性とから作られる信号
を基にして調節器７“によシ注水弁１２の弁開度を調節
して制御される。調整器７“における働きを第５図によ
シさらに詳しく述べる。温度計６′で測定された温度Ｔ
と設定器６１からの設定値Ｔ８とを比較器６２にて比較
して偏差信号ΔＴを演算し、これを基にして演算装置６
３にてＰＩ演算を行ないこれをＸＴとする。一方、日射
計８にて測定される種々の日射量に対する注水弁開度信
号ＸＭを、演算装置６４にて過熱器出口温度が設定温度
になる状態で求めておき（求め方は試運転時に実験的に
求め゛るか、あるいは静特性シミュレーション計算によ
る）、との弁開度信号を日射量の関数ｆ（φ）としてお
く。そこで、演算装置６５にてＸＴとＸＭを加えてＸと
し、これを注水弁の操作信号とする。
な外、第４図中の符号１４〜１７で示すものは、第２図
で示す従来の各機器と同一のものを示す。
で示す従来の各機器と同一のものを示す。
また、前記各信号、演算値はそれぞれ次の式で与えられ
る。
る。
ΔＴ ＝ Ｔ −Ｔ ｓ
ＸＭ＝ｆ（φ）
Ｘ ＝ＸＭ＋ＸＴ
なお、ここでに１はゲイン％ＴＯは積分時間、このよう
な制御方法によると、日射量が急激に変化した場合、過
熱器出口の蒸気温度信号の変化よシも日射計で検出され
る信号の方が早く変化店番し注水弁開度、したがって注
水流量を速やかに適正値に設定でき、制御系としての応
答性が良くなる。このような制御を行なった場合の、動
特性シミュレーション計算結果を第６図に示す。これは
第３図で応答性を示したものと同じ仕様の集熱装置を対
象に計算したもので、蒸気温度、蒸気流量、注水流量、
日射量の各変化を示す。このグラフで示すように、過熱
器出口の蒸気温度変化幅は、本発明によれば８５Ｃと約
４３％低減になっている。さらに、温度設定値からの上
昇値を比較すれば、従来例での６ＣＩ’に対し本発明で
は約１ＣＩ’で５０Ｃの低減となっておシ、集熱配管の
耐熱設計が改善される。
な制御方法によると、日射量が急激に変化した場合、過
熱器出口の蒸気温度信号の変化よシも日射計で検出され
る信号の方が早く変化店番し注水弁開度、したがって注
水流量を速やかに適正値に設定でき、制御系としての応
答性が良くなる。このような制御を行なった場合の、動
特性シミュレーション計算結果を第６図に示す。これは
第３図で応答性を示したものと同じ仕様の集熱装置を対
象に計算したもので、蒸気温度、蒸気流量、注水流量、
日射量の各変化を示す。このグラフで示すように、過熱
器出口の蒸気温度変化幅は、本発明によれば８５Ｃと約
４３％低減になっている。さらに、温度設定値からの上
昇値を比較すれば、従来例での６ＣＩ’に対し本発明で
は約１ＣＩ’で５０Ｃの低減となっておシ、集熱配管の
耐熱設計が改善される。
第５図には、先行信号（注水弁開度信号）ＸＭの発生に
対し、日射量φの信号しか用いていないが、太陽熱集熱
装置の集熱特性は日射量の他、時刻によっても変化する
。したがって、本発明の、信号ＸＭの発生方法の他の実
施例として、第７図に示すように、時刻τ８１によシ演
算装置８２によって集熱特性を表わす関数ＸＣ＝ｇ （
τ）を発生させ、この信号をも用いて、日射計８で検知
された日射量゛φとから演算装置８３にて弁制御信号Ｘ
Ｍを演算し、とのＸＭ＝ｆ（φ）・ＸＣを先行信号とす
る。こうすることにより、より精度の高い制御が可能と
なる。
対し、日射量φの信号しか用いていないが、太陽熱集熱
装置の集熱特性は日射量の他、時刻によっても変化する
。したがって、本発明の、信号ＸＭの発生方法の他の実
施例として、第７図に示すように、時刻τ８１によシ演
算装置８２によって集熱特性を表わす関数ＸＣ＝ｇ （
τ）を発生させ、この信号をも用いて、日射計８で検知
された日射量゛φとから演算装置８３にて弁制御信号Ｘ
Ｍを演算し、とのＸＭ＝ｆ（φ）・ＸＣを先行信号とす
る。こうすることにより、より精度の高い制御が可能と
なる。
以上述べたように、日射量の変化に対して、結果として
プロセス側（集熱装置、過熱器等）で生じる温度の変化
よりも早く検出できる日射量の変化を先行信号として注
水流量、あるいは給水流量を制御することにより、系の
応答性を改善でき、集熱媒体出口温度の変化幅、温度設
定値からの上昇値を低減できる。このことにより、熱応
力、必要強度の低減が図れ、安全性の向上、寿命の長期
化を図ることができる。さらには集熱性能の向上が図れ
る。
プロセス側（集熱装置、過熱器等）で生じる温度の変化
よりも早く検出できる日射量の変化を先行信号として注
水流量、あるいは給水流量を制御することにより、系の
応答性を改善でき、集熱媒体出口温度の変化幅、温度設
定値からの上昇値を低減できる。このことにより、熱応
力、必要強度の低減が図れ、安全性の向上、寿命の長期
化を図ることができる。さらには集熱性能の向上が図れ
る。
第１図は太陽熱集熱装置の集熱媒体出口偏度の制御を行
なっている従来例を示す概念図、第２図は過熱蒸気を発
生する太陽熱集熱装置で出口の温度制御を行なっている
他の従来例を示す図、第３図は第２図における温度応答
性を示すグラフ、第４図は本発明による温度制御法を適
用した実施例、第５図は、第４図における温度制御系の
説明図、第６図は第４図における温度応答性を示すグラ
フ、第７図は本発明による他の温度制御系の実施例を示
す図である。 ２′・・・蒸発器、２“・・・過熱器、３′・・・配管
、６′・・・温度計、φ・・・日射量、７“・・・調節
器、ＸＭ。 ＸＴ、Ｘ・・・制御信号、８・・・日射計、Ｔ・・・温
度、９・・・感温器、ＴＢ・・・温度設定値、１２・・
・注水弁、ＸＣ・・・集熱特性関数、１８・・・注水配
管、τ・・・時刻。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− わ１ 閃 ３ も２図 熟３閃 時間（分） 宿４呂 彩５図 躬６に 躬７図
なっている従来例を示す概念図、第２図は過熱蒸気を発
生する太陽熱集熱装置で出口の温度制御を行なっている
他の従来例を示す図、第３図は第２図における温度応答
性を示すグラフ、第４図は本発明による温度制御法を適
用した実施例、第５図は、第４図における温度制御系の
説明図、第６図は第４図における温度応答性を示すグラ
フ、第７図は本発明による他の温度制御系の実施例を示
す図である。 ２′・・・蒸発器、２“・・・過熱器、３′・・・配管
、６′・・・温度計、φ・・・日射量、７“・・・調節
器、ＸＭ。 ＸＴ、Ｘ・・・制御信号、８・・・日射計、Ｔ・・・温
度、９・・・感温器、ＴＢ・・・温度設定値、１２・・
・注水弁、ＸＣ・・・集熱特性関数、１８・・・注水配
管、τ・・・時刻。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− わ１ 閃 ３ も２図 熟３閃 時間（分） 宿４呂 彩５図 躬６に 躬７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、集熱装置の出口から流出する集熱媒体の温度を制御
する太陽熱集熱装置において、定常的な各日射条件で出
口温度が設定温度になっている時に予め求めた集熱媒体
流量制御信号と、出口設定温度と出口検出温度との偏差
をＰＩ演算した結果とを加算した信号によシ集熱媒体流
量を制御することを特徴とする太陽熱集熱装置の温度制
御方法。 ２、減温器を有し注水弁によシ注水流量制御を行なう過
熱器のある太陽熱集熱装置において、定常的な各日射条
件で出口温度がその設定値になっている時に予め求めた
注水弁制御信号と、出口設定温度と出口検出温度との偏
差をＰＩ演算した結果とを加算した信号によシ注水流量
を制御することを特徴とする太陽熱集熱装置の温度制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56147819A JPS5911817B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 太陽熱集熱装置の温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56147819A JPS5911817B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 太陽熱集熱装置の温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5849855A true JPS5849855A (ja) | 1983-03-24 |
| JPS5911817B2 JPS5911817B2 (ja) | 1984-03-17 |
Family
ID=15438935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56147819A Expired JPS5911817B2 (ja) | 1981-09-21 | 1981-09-21 | 太陽熱集熱装置の温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5911817B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105371509A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-02 | 中国东方电气集团有限公司 | 槽式光热发电系统结合天气预测数据的热罐控制装置 |
| JP2016166705A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 太陽熱蓄熱装置 |
| US10153114B2 (en) | 2014-03-14 | 2018-12-11 | Omron Corporation | Electronic-device seal structure and electromagnetic relay using said electronic-device seal structure |
-
1981
- 1981-09-21 JP JP56147819A patent/JPS5911817B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10153114B2 (en) | 2014-03-14 | 2018-12-11 | Omron Corporation | Electronic-device seal structure and electromagnetic relay using said electronic-device seal structure |
| JP2016166705A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 太陽熱蓄熱装置 |
| CN105371509A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-03-02 | 中国东方电气集团有限公司 | 槽式光热发电系统结合天气预测数据的热罐控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5911817B2 (ja) | 1984-03-17 |
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