JPS5865913A - 発電プラントにおける給水加熱器水位制御装置 - 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、発電プラント等に用いられるターーンの給水
加熱器のドレン水位制御装置に関する。

発電プラントにおける給水加熱器はタービンの途中段落
よりの抽気蒸気により、ジイラーまたは原子炉等の蒸気
発生器への給水を予熱するために設けられている。

第１図は、一般的に発電プラントにおいて複数の給水加
熱器が用いられているその構成を示すブロック図である
。なお、図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を示す。

しかして、タービン２，３で仕事をした蒸気の一部を点
線で示すように抽気し、給水加熱器５゜６．８．９で給
水と熱交換を行なわせることにより、復水器４かもの蒸
気発生器１への給水を加熱するが、復水器４からゼイン
−２側へ向かってつまり給水加熱器９，８，６．５の順
にその器内圧力が高くなるように構成されている。

給水を加熱するために使用された蒸気は給水加熱器内で
凝縮し、各給水加熱器の器内圧力の差によって水位調節
弁を経て、復水器側の給水加熱器に順次送られる。

第１図において、給水加熱器５で凝縮したドレンは水位
調節弁１３を経て給水加熱器６に送られ、給水加熱器６
には給水加熱器５かものドレンとタービン２よりの蒸気
が流入し、水位調節弁１４を経てドレンが脱気器７に送
られる。給水加熱器６の器内圧力が低下して脱気器７に
ドレンを送ることが不可能となった場合には、給水加熱
器６のドレンは脱気器７をパイノＲスして、水位調節弁
１５を経て給水加熱器８に送られる。給水加熱器８から
は水位調節弁１７を通して給水加熱器９にドレンが送ら
れる。給水加熱器９０ドレンはドレン冷却部１１により
昇圧され、水位調節弁１６を通して復水ラインに送られ
る。

ここに、水位調節弁１３は給水加熱器５のドレン水位を
一定にするように水位調節計の信号により動作する。以
下同様に、水位調節弁１４　、１５は給水加熱器６のド
レン水位を、水位調節弁１７は給水加熱器８のドレン水
位を、水位調節弁１６は給水加熱器９０ドレン水位をそ
れぞれ一定にするように動作する。

ところで、第２図は給水加熱器の構成を表わす側断面図
である。給水（実線矢印）は給水人口２２より給水加熱
器５内に入り、伝熱管２４を通してドレン冷却部が、凝
縮部Ｎ、蒸気減温部５において、それぞれドレン、抽気
蒸気からの熱伝達により温度を上昇させ、給水出口２１
より給水加熱器外に出て次の給水加熱器に入る。蒸気入
口加よりタービンからの抽気（破線矢印）が入り、伝熱
管列を介して給水に熱を伝える。蒸気は凝縮部ｎで給水
に熱を与えて凝縮し、ピレン冷却部謳で給水に熱を与え
て飽和温度の状態から過冷却され、ドレン出口乙より水
位調節弁を通って復水器４側の給水加熱器６に入る。

給水加熱器内のドレンは、ドレンが抽気配管を通ってタ
ービンに逆流しないように、ある水位上昇とならないよ
うにしておく必要がある。また、給水加熱器の熱交換の
効果を上げるために、一定量以下とならないようにする
必要がある。このため給水加熱器内のドレン水位はある
値に制御されている。

給水加熱器のドレン水位制御は第３図のように行なわれ
る。

給水加熱器５のドレン水位を水位検出器３２で検出し水
位調節計３５で弁１３の操作信号の演算を行ない水位調
節弁１３を動作させ、給水加熱器５より給水加熱器６へ
流れるドレンの流量を変化させることによって行なわれ
る。給水加熱器６と次段の給水加熱器８のドレン水位の
制御についても、水位調節弁１５　、１７を流れる流量
を調整することＫよって行なわれる。各給水加熱器のド
レン水位は、給水加熱器に入ってくる蒸気ｌと前段の給
水加熱器から流入するドレン■の相と、その給水加熱器
から流出するドレン量が等しい時に一定値となる。

水位調節弁１３を流れるドレン腓は、水位調節弁１３０
入口圧力、出口圧力、弁の流敏係数、流体であるドレン
の温度の影響を受ける。給水加熱器５でのドレンの過冷
却度が太きいと、流体であるドレンの温度が水位調節弁
１３の出口側の圧力の飽和温度以下であれば、ドレンの
弁１３出口でのフラッシュ現象が生じないので、水位調
節弁１３を流れるドレン縫は、弁前後の差圧の平方根と
弁の流量係数の債に比例する。給水加熱器５でのドレン
の過冷却度が小さくて、流体であるドレンの温度が水位
調節弁１３の出口側の圧力の飽和温度以上であると、弁
１３の出口でドレンのフラッシュ現象が生じる。この場
合には、水位調節弁１３を流れるドレン流量はドレン温
度による補正を行なう必要がある。

そこで、従来の給水加熱器水位制御には次のよう゛な欠
点があった。

■　水位検出器３３により検出されたドレン水位と水位
設定値との値から水位調節計３６により演算を行ない、
水位調節弁１５の開度を調整してドレン水位を一定の値
としようとするため、給水加熱器６への流入、流出量に
アンバランスが生じても、そのアンバランスにより水位
が変化するまで制御が働かない。このため発電プラント
の負荷変化時のような大きな外乱の働く場合には水位が
太き（変動する。つまり、水位の変動に対し制御に遅れ
がある。

■　各給水加熱器５，６，８．９はそれぞれ復水器４側
の給水加熱器にドレンを流出する構成になっている。こ
のため給水加熱器５で水位変動が生じた時、水位調節弁
１３を操作して給水加熱器５から給水加熱器６に流れる
ドレン量を変化させて、水位を水位設定値と等しくする
。このとき給水加熱器６から見ると、今まで流入流出が
ツマランスしていた状態から水位調節弁１３が操作され
、流入するドレン量が変化すること圧よって、流入流出
のアンバランスが生じ水位が変化する。このようにある
給水加熱器のドレン水位に変動が生じた時には、それ以
降の給水加熱器に順次変動が伝播する。

■　脱気器７のように大きな貯水容量を持つタンクが覆
水、給水ラインに設けられているような発電プラントの
場合においては、ゾラントの負荷降下時、タービンの抽
気圧力は負荷降下に従つて低下するが、給水温度は貯水
容量による大きな時間遅れを持つため、各給水加熱器に
入る給水温度は過渡的に負荷のバランス点での給水温度
より高くなる。このために過渡的に給水加熱器でのドレ
ンの過冷却度が減少する。ドレンの過冷却度が減少する
ことによって、水位調節弁の出口側でのドレンのフラッ
シュが大きくなり、水位調節弁の流量が減少し、ドレン
水位の上昇となる。

ここにおいて本発明は、これらの欠点を払拭するために
、各給水加熱器への蒸気の流入量、流入するドレン量、
各給水加熱器から流出するドレン量を推定し、流入量と
流出量との差および差の変化に応じた信号を発生する演
算部を設け、水位検出器からの水位信号により演算され
た信号と共に水位調節弁への操作信号を発生する制御装
置を提供することを目的とする。

第４図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

第４図は給水加熱器５，６０２台分の水位制御装置を表
わしており、各給水加熱器５，６の圧力。

温度および給水の流量、温度、水位調節弁１３　、１５
の開度、タービン抽気圧力等のデータ４２　、４３　、
４５゜４６、・・・により給水加熱器５，６への抽気流
量を計算する抽気流量演算部４９　、５４　、・・・お
よび給水加熱器より流出するドレン流量を計算するドレ
ン流量演算部５０　、５５　、・・・ならびに給水加熱
器ドレン水位検出器３２　、３３　、・・・からの給水
加熱器ドレン水位とその水位設定値４７　、５２　、・
・・と抽気流量演算部４９゜５４、・・・とドレン流量
演算部５０　、５５　、・・・からの値により水位調節
弁５１　、５６を作動する操作信号を発生する制御演算
部４８　、５３　、・・・より構成される。

すなわち、本発明は、従来装置に比べ、抽気流量演算部
４９　、５４・・・およびドレン流量演算部５０，５５
゜・・・を付加して構成されているので、圧力、温度。

弁開度などの変化による給水加熱器からのドレンの流入
量、およびその給水加＃器より流出するドレン量の変化
の推定値を用いて、ドレン水位の信号と共に制御演算を
行なうことができ、特に給水加熱器への流入量と給水加
熱器からの流出量の）々ランスを一定に保つよう水位調
節弁を操作することにより、水位変化の発生の原因を先
行的に補助することができる。

次に本発明になる給水加熱器水位制御の他の実施例のブ
ロック図を第５図に示す。

本発明によって構成された制御部は５００　、５００’
。

・・・であって、次の部分から成る。

（１）タービンと給水加熱器との間の差圧を差圧検出器
５７　、５７’、・・・（−１２、４５、・・・に相当
）で検出し、開平演算器４９　、５４　、・・・により
タービンより給水加熱器に流れる抽気流量演算部と、 （１リ　水位調節弁の開度信号を位置検出器５８　、５
８’。

・・・で検出し関数発生器６３　、６３’、・・・で弁
の位置と流量係数との非線形性の補償を行ない、弁の出
口側の圧力を圧力検出器６０　、６０’、・・・で検出
し、温度検出器６１　、６１’、・・・で検出したドレ
ン温度から、関数発生器６４　、６４’　、・・・によ
り求める弁出口側でのドレンのフラッシュの発生した場
合の弁出口側の補正圧力とを、高値優先器６５　、６５
’、・・・で比較し、弁出口側圧力として高い値のもの
な採用し、圧力検出器５９　、５９’、・・・で検出し
た弁入口圧力と差をとり、この値を弁の実効差圧とした
ものと、前記関数発生器１５３　、６３’、・・・の信
号とを乗算することにより、給水加熱器から流出するド
レン流量を推定するドレン流量演算部５０　。

５５、・・・と、 Ｑｌ＋）　　給水加熱器への抽気アドレンの流入流出量
の差を加減算器６７　、６８　、・・・で求め、その差
を比例微分演算器６９　、６９’、・・・で演算して流
量の補正信号を発生し、ドレン水位検出器３２　、３３
　、・・・と水位設定器４５　、４９　、・・・の信号
により、比例積分演算器’７０　、７０’で水位の補正
信号を発生し、これらの値の和を取って制御出力とする
制御演算部４８゜５３、・・・と である。ただし、ここで加減算′ａ６８は高圧側の給水
加熱器よりドレンが流入する場合のものを示している。

そうして、本発明のさらに他の実施例のブロック図を第
６図に表わす。

各給水加熱器への抽気流−け、水位調節弁の弁開度、入
口圧力、出口圧力、ドレン温度等は負荷一定とした時の
値は所謂ヒートノ々ランスデータとして負荷の関数とし
て与えられる。負荷変化時においては、それらの値の変
化はそれぞれある時間的な遅れをもつ。そしてこれらの
遅れは近似的にある遅れ要素で実現することができる。

第６図は、負荷信号７３により定常時における抽気流量
を求める抽気流量演算部４９．弁入口圧力を求める弁入
口圧力演算部７５．弁出口圧力を求める弁出口圧力演算
部７６、ドレン温度を求めるＰレン温度演算部′７７、
弁開度演算部７４および過変変化時にそれぞれの時間遅
れを計算する遅れ要素７８〜８２かも構成されるプロセ
ス・データの推定器を示す。

第６図の推定器の信号を第５図のプロセス・データの検
出器の信号の代用として利用することにより、給水加熱
器への抽気の流入量、ドレンの流入流出量を推定するこ
とができる。

かくして本発明においては、給水加熱器の蒸気およびド
レンの流出流入量を制御に利用することになるので、次
の効果がある。

■　発電プラントの負荷変化時のようなタービンの抽気
圧力の変化による給水加熱器への抽気流量および給水加
熱器からのドレンの流出量の変化による水位の変動を抑
えることができる。

■　高圧側の給水加熱器の水位変動によって生じる低圧
側の給水加熱器へのドレン流量の変化による水位の変動
を抑えることができる。

■　発電プラントの負荷降下時のような給水加熱器器内
圧力の降下と、給水温度の降下の割合の差異により生じ
る水位調節弁での流ψゲインの低下による水位の変動を
抑えることができる。

■　プラントに検出器を設けろことなく、負荷信号から
だけで、給水加熱器への抽気の流入量。

ドレンの流入流出を推定演算できる。

以上により、本発明によれば、給水加熱器への抽気蒸気
の流入量、ドレンの流入流出量の推定値を給水加熱器の
水位信号と共に利用し、発電プラントの負荷変化時、お
よび高圧側の給水加熱器の水位変動により起こる、流入
流出量のアンノ々ランスを先行的に補正することにより
、ドレン水位の変動を減少することができ、発電プラン
トの運転Ｙより安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電プラントの概略の系統図、第２図は給水加
熱器の断面図、第３図は復水の給水加熱器の水位制御系
統図、第４図は本発明の一実施例の概念図、第５図は本
発明の他の実施例のゾロツク図、第６図は本発明のさら
に他の実施例になるプラントの動特性演算部の概念図で
ある。 ｌ・・・蒸気発生器、２，３・・・タービン、４・・・
復水器、５，６，８．９・・・給水加熱器、７・・・脱
気器、１０・・・給水ポンプ、１１・・・ドレンポンプ
、１２・・・復水ポンプ、１３　、１４　、１５　、１
６　、１７・・・水位調節弁、１８・・・給水加熱器胴
体、】９・・・前段ドレン入口、加・・・抽気入口、２
１・・・給水出口、２２・・・給水入口、２３・・・ド
レン出口、Ｕ・・・伝熱管、５・・・蒸気減温部、が・
・・ドレン冷却部、２７・・・凝縮部、路・・・ドレン
、３２　、３３　、３４・・・水位検出器、３５　、３
６　、３７・・・水位調節計、４２　、４３　、４５　
、４６・・・プラントデータ信号、４７　、５２・・・
水位設定値、４８　、５３（１５） 荏 ・・・制御演算部、４９　、５４・・・抽気流計演算部
、艶、５５・・・ドレン流量演算部、５７　、５７’・
・・差圧検出器、５８゜５８′・・・開度検出器、５９
　、５９’、　６０　、６０’・・圧力検出器、６１　
、６１’・・温度検出器、６２　、６２’・・・開平演
算器、６３゜６３’　、　６４　、６４’・・・関数発
生器、６５　、６５’・・・高値優先器、６６　、５６
’・・・乗算器、６７　、６８・・・加減算器、６９　
、６９’・・・比例微分演算器、７０　、７０’・・・
比例積分演算器、７１　、７２・・・弁操作信号、７３
・・・負荷信号、７４・・・弁開度演算部、７５・・・
弁入口圧力演算部、７６・・・弁出口圧力演算部、７７
・・・ドレン温度演算部、７８　、７９　、８０　、８
１　、８２・・・遅れ要素。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清（］６） １ΔＩ ／ｌ、 ）１凶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タービン抽気蒸気罠より給水を加熱し凝縮したド
   レンを順次調節弁を介して高圧側から低圧側の給水加熱
   器に流しドレンの流出量を水位調節弁の操作により調整
   し給水加熱器ドレン水位を制御する発電プラントの給水
   加熱器水位制御装置において、発電プラントのプロセス
   データより給水加熱器への、抽気蒸気の流入量を推定す
   る抽気流量演算部と、ドレンの流入量流出量を推定する
   ドレン流量演算部と、これらの流量値とドレン水位とド
   レン水位値とげレン水位設定値とから水位調節弁の操作
   出力を演算する制御演算部とを備え、給水加熱器への油
   気蒸気。 ドレンの流入流出の推定値とドレン水位を導入して水位
   調節弁への制御信号の演算を行なうことを特徴とする発
   電プラントにおける給水加熱器水位制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載した給水加熱器水位制
   御装置において、抽気蒸気の流量をタービンと給水加熱
   器間の差圧より推定演算し、ドレンの流量を弁入口側の
   圧力、弁出口側の圧力。 ドレン温度、水位調節弁より演算し、抽気蒸気流量とド
   レンの流出量−および高圧側の給水加熱器から流入する
   ドレンＩｉ′により、給水加熱器での流入流出の差を求
   め、その偏差により制御演算を行ない、ドレン水位によ
   る制御演算信号に合せて水位調節弁への操作信号とする
   ことを特徴とする発電プラントにおける給水加熱器水位
   制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項に記載した給水加熱器水位制
   御装置において、抽気蒸気の流量、ドレンの流量を演算
   するプロセスデータを発電プラントの負荷信号より演算
   する演算部を備え、これらの流量演算を発電負荷信号か
   ら行なうことを特徴とする発電プラントにおける給水加
   熱器水位制御装置。