JPS59119104A - 蒸気温度制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は蒸気径路に沿って複数の過熱器が直列接続され
、これらの過熱器の前段に、そｎぞれスプレー水を噴霧
して蒸気温度ン下げろ減温器が設けられた蒸気加熱系の
蒸気温度制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕ボイラの蒸気温
度は、過熱器と、この過熱器の前段に設けられる減温器
とによって制御され、特に減温器としてはスプレー水を
噴霧するものが多い。通常の過熱プロセスでは種類の異
る複数の過熱器を直列接続し、各過熱器の前段、または
、過熱器間の複数箇所にそれぞれ減温器な設けた、いわ
ゆる多段スプレ一方式が採用されている。

かかる過熱プロセスにあっては、ボイラ内の蒸気温度分
布が入口から出口に向かって略均−に上昇するように、
また、定常状態の外乱発生に備えて操作余裕が確保さｎ
るように、各減温器のスプレー水ｉヶ適切に保持するこ
とが必要である。

これらの要件を満たすために、例えば、過熱器から見た
後段の減温器のスプレー水量と、給水量若しくは蒸気量
との比率を略一定に維持した状態で過熱器から見た前段
の減温器のスプレー水量を調節する方法がある。この方
法を採った場合には後段の減温器の入側の蒸気温度と出
側の蒸気温度との差が略一定になるような制御が行なわ
ｎることが多い。

第１図はかかる制御方法を採るときの蒸気径路と蒸気温
度との関係を示す線図で、蒸気径路に沿って過熱器ｗ、
ｘ、ｙが設けら肛るとともに、これらの過熱器間に減温
器Ａ、Ｂがそれぞれ設けられたとき、過熱器Ｗによって
温度Ｔ。まで昇温さ≠拘妾看４れた蒸気は減温器Ａによ
り温度Ｔ１　　まで降温され、次いで、過熱器Ｘによっ
て温度Ｔ８゜までＪＡ、潟畑ｒした蒸気は減温器Ｂによ
り温度’ｒｔｔまで降温さ１１．さらに、過熱器Ｙによ
ってこの蒸気径路の最終目標温度Ｔ、　ｔで昇温さ肛る
。。

ここで過熱器Ｘの後段の減温器Ｂは、入τ１１の蒸気温
度Ｔ１゜と出側の蒸気温度Ｔ１１との差（Ｔｔ。−Ｔ１
１）を、蒸気量の変動に拘わらず一定に制御している。

し力・して、蒸気量が著しく増大した場合には減温器Ｂ
のスプレー水量もこれに応じて増大するが、このとき過
熱器Ｗの加熱状態の変化等により同図（ａｌに示すよう
に減温器への入口蒸気温度がＴｔまで低下したり、ある
いは、過熱器Ｘの昇温率が低下して同図（ｂＪに示すよ
うに減温器出口の蒸気温度なＴｔに制御しなけｊばなら
ないとき、さらに、過熱器Ｙにおける蒸気の昇温率が低
下して、同図ｔｅＪに示すように減温器Ａの出口蒸気温
度’ＹＴｔに制御しなけ扛ばならないとき、この減温器
Ａの入側蒸気温度と出側温度との差は極めて小さくなり
、これに応じてスプレー水量も著しく減少する。

すなわち、減温器Ｂのスプレー水量は増大するが減温器
Ａのスプレー水量は減少することになる。

一方、この例とは逆に、蒸気量が著しく減少し。

減温器Ａの入側蒸気温度が同図ｔａＪに示すようにＴ。

まで上昇したり、過熱器Ｘの昇温率が上昇して同図（１
））に示１−ように減温器出側の温度なＴ３　　に制御
しなけ扛ばならないとき、あるいは、過熱器Ｙの昇温率
の増大に応じて同図（ｃ）に示す如く減温器Ａの出口蒸
気温度をＴ３　　にしなけｎは々らないときには、減温
器Ａの入側蒸気温度と出側蒸気温度との差が極めて太き
くなり、これに応じてスプレー水量も増大する。

すなわち、減温器Ｂのスプレー水量は減少するが、減温
器Ａのスプレー水量は増大する。

このことから明らかなように、減温器Ａと減温器Ｂのス
プレー水量は互いに増減方向が逆になり、その偏差が著
しく大きくなる。

特に、複数種類の燃料を混焼させるボイラにあっ℃は、
その混焼状態の変化によって、蒸発部および各種の過熱
器の吸熱配分が笈化し、上述したアンバランス傾向がさ
らに拡大し、これがためにスプレー水量が調節範囲の上
限または下１１１（に固定されて操作余裕がなくなる二
とがあった。

従来の蒸気量、へ度制御装置は、斯かる対策が講じらね
ておらず、結果として目標蒸気温度ＴＥを得る制御ｊが
できなくなると言う欠虚があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の欠点を除去するためになされたもので、
減温器入側の蒸気温度、過熱器の昇温率隼が悸化した場
合でも、減温器のスプレー水量間の大幅なアンバランス
類Ｉｏｌを抑えるとともに十分な操作余裕ケ＃ゼゴし得
る蒸気温度分布１装置の提供を目的と１−る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、蒸気径路に沿って
第１の過熱器および第２の過熱器が直列接続さｔ”Ｌ、
これらの過熱器の前段にそｒしぞオＬスプレー水を唄訃
、して蒸気温度を下ける減温器が設けらｎだ蒸気加熱系
の蒸妬温度制御装置において。

前記減温器益のスプレー水量乞それぞれ調整する流量調
整弁と、前記第１および第２の過熱器にそれぞれ設けら
れ、出側の蒸気温度目標値、蒸気温度検出値および入側
の蒸気温度検出値に基いて。

前段に設けられた前記減温器の流量調整弁を制御する制
御回路と、前記第２の過熱器の前段に設けら九ｆＣ減温
器のスプレー水量を検出する流量検出器と、この流量検
出器の出力信号を入力し、スプレー水量変動範囲の中間
部に比して、その変動範囲の上限および下限に近づくに
従って大きくなるように変化し、且つ、互いに逆方向に
変化するような出力特性ケ有する関数発生器と、この関
数発生器の出力信号に基づき、前記第１の過熱器出側の
蒸気温度目標値を、前記第２の過熱器の前段に設けられ
る減温器のスプレー水量変動範囲の下限近傍で高く補正
し、上限近傍で低く補正する温度目標値補正回路とを具
備することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面欠参照して本発明の一実施例について説
明する。

第、２図は本発明に係る蒸気温度制御装置の構成を、蒸
気加熱系と併せて示し１こブロック図である。

ここでだ気ｊｊｌｌ熱系は、ｘＣ７気径路（（ざ１って
過熱器ｌおよび過熱器コが直列接続さ肛、こｆＬらの過
熱器の前段にそれぞ扛スプレー水乞噴務して蒸気温度乞
下ける減温器３および≠が設けら扛ている。

この蒸気加熱系の蒸気温度ケ制御するため、減温器３の
スプＬ・−水供給路に流量１’Ａ　Ｉｎ弁ｊおよび流量
検出器、２／が設けられ、同様に、減温器ケのスプレー
水供給路に流量調整弁６および沖量検出器評が設けられ
粗いる、 一！！た、過熱器／の入側お・よび出側１にはそねぞ扛
蒸気硯ｊ我を検出する温度検出器７およびざが、過熱器
１の入側および出側にはそ几ぞ扛蒸気温度を検出する温
度検出器りおよび／Ｃが設けらｇている。

一方、過熱器／の出側の蒸気温度７目標値に一致さ七る
べく、流量調整弁ｊを制御するために、出側の蒸気温度
検出値および温度検出器との出力である蒸気温度検出値
の偏差を求める減負し要素／／と、この減算要素／／の
出力信号を入力して過熱器ｌの昇温特性に見合う入側の
蒸気温度目標仙ケ算出する制御回路／２と、この制御回
路／コの蒸気温度目標値および温度検出器７の出方であ
る入側の蒸気温度検出値の偏”差を求める減算要素／３
と、この減算要素１３の出力信号を入力して流量調整弁
ｊの制御信号を出力する制御回路ｌＩ／−とが設けらｔ
している。

これと同様に、過熱器コの出側の蒸気温度を目標値に一
致させるべく、流量調整弁６を制御するために、出側の
蒸気温度目標値および温度検出器１０の出力である蒸気
温度検出値の偏差を求める減舞、要素１５と、この減り
−喪素１５の出カ信号乞入カして過熱器コの昇温特性に
見合う入側の蒸気温度目標値を算出１−る制御回路／６
と、この制御回路／６の蒸気温度目標値および温度検出
器りの出方である入側の蒸気温度検出値の偏差を求める
減舞、要素１７と、この減算要素／７の出力信号を入力
して流量調整弁６の制御信号χ出方する制御回路／ざと
が設けらｔしている。

次に、減温器弘のスプレー水量を検出′１−る流量検出
器２ケには、低域フィルタ２ｓを介して関数発生器２ｔ
が接続さｆしている。この関数発生器力は第３図（ａＪ
に示１−ように、スプレー水量Ｘの変動範囲の中間部分
、丁なわち、水ｋｘｓ〜ｘ２（％）の範囲で出力ｙは零
になり、スプレー水量ｘの変動範囲の下限の近傍、すな
わち、水量ｏ　−Ｘ１Ｃ％　）の範囲で出力ｙはその下
限に近つくに従って正方向に大きくなるとともにその下
限でｙｌとなり、さらに、スプレー水量Ｘの変動範囲の
上限の近傍、すなわち、水＠ｘｔ−ｌｏｏ　（％）の範
囲で出力ｙはその上限に近づくに従って負方向に大きく
なるとともにその下限で−ｙ！になる入出力特性を有す
るものである。

また、減温器３のスプレー水量を検出する検出器２／に
は、低域フィルメｕ７介して関数発生器のが接続されて
いる５、この関数発生器力は、前述した関数発生器２６
と比較すると、スプレー水量変動範囲に対応する出力の
増減傾向が逆になるような入出力特性を有している。

次に、関数発生器力および２乙の出力側には、面出力信
号を加算する加算要素２７が設けらγしており、さらに
、この加Ｘ要素２７の出力信号および過熱器ｌの出側の
蒸気温度目標値’Ｙ７１［］シ、して、実質的に補正さ
扛た蒸気温度目標値を得る温度目標値補正回路としての
加視、要素２ｇが設けられている。

上記の如く構成された本発明の蒸気温度制御装置の作用
を以下に説明する。

先ず、第２図に示した蒸気加熱系の出側の蒸気温度目標
を設定すると、過熱器λの出側に設けられた温度検出器
１０の出力とその蒸気温度目標値（以下単に目標値と言
う）とが減算要素１５によっ℃比較され、その偏差分が
制御回路／６に加えられる。

この制御回路１６はその偏差分が零になるように過熱器
コの入側すなわち減温０弘の出側の目標値を算出して減
算要素／７に加える。ここで減９．要素１７はこの目標
値と、減温０弘の出側に数けられた温度検出器りの出力
とを比較し、その偏差分を制御回路ｌざに加える。制御
回路／Ｉｆはこの偏差分が零になるように流量調整弁６
を制御して減温０弘のスプレー水量を調節する。

しかして、過熱器１の出側蒸気温度が目標値に一致する
ような制御が行なわれる。

次に、減温０弘のスプレー水供給系統に設けられた流量
検出器、２ケは、スプレー水の流部信号を、低域フィル
タＪを弁して関数発生器ユ６に加える。

この場合、スプレー水相は常時、減しく変動しており、
当然のことながら流量検出器、２弘の出力信号にはレベ
ルの太さい尚周波成分が含まれている。

本発明はスプレー水量の変動給［ｊ囲の上限近傍および
下限近傍の動作余裕を確保するものであるから、この高
周波成分が重畳した信号を七のま１用いろと制御上好１
しくない現象が起＠るので、この低域フィルタＪを用い
ている。よって、高周波成分を除去したスプレー流氷信
号が関数発生器２乙に加えられる。

ここで、関数発生器力は第３図（ａＪに示した如く、ス
プレー水血笈ｍ範囲の下限近傍で、流氷の減少に対して
レベルが次第に太きくなるような正の信号を、上限近傍
で、流量の増加に対し℃絶対値レベルが次第に大きくな
るような負の信号を、さらに中間部（Ｘ１〜ｘ２）にあ
ってはレベルが零の信号ンそ扛それ出力し又加算要素２
７に加える。

このとき、加算要素２７に加えら牡ろもう一つの信号、
すなわち、関数発生器ｎの出力が零であるものと仮定す
ると、関数発生器２７の出力信号はそのまま加算要素コ
ざに加えられる。

この加シ、要素２ｇは過熱器／の出側の目標値と関数発
生器Ｊの出力信号とを加算して、目標値を補正すること
になる。すなわち、減温０弘のスプレー水量変動範囲の
下限近傍では目標値が高く補正され、逆に上限近傍では
低く補正されろ。

このようにして補正さｎた目標価が減算要素ｌ／に加え
らｎると、前述した減温０弘のスプレー水ｌ制御系と同
様に、制御回路／ユが過熱器ｌの出側における目標価お
よび検出値の偏Ｘ：が零になるような過熱器ｌの入側の
目標値を求めて減算要素／３に加え、さらに、減算要素
１３の出力信号に基いて制御回路ＩＱが流狙調整弁ｊヶ
制御して減温器μのスプレー水先χ調節する。

かくして、過熱器ｌの出側蒸気温度と、補正された目標
値とを一致させる制御が行なわれる。

この結果、減温器ｔのスプレー水弁ｘが下限近傍に至り
、第３図ｔｕｔの水１°ｘ１　　よジも小芒いとき、減
温器ケの入側の蒸気温度が上昇することから、この上昇
分ケ補正１°るべく制御回路ｌざはＲ量調整弁弘の開度
を幾分大きくしてスプレー水弁を１１点まで増加させる
。

この場合とは逆に、減温０弘のスプレー水量Ｘが、上限
近傍に至り第３図（ａｌのＸ、よりも太きいとき、涯温
器弘の入側の蒸気温度低下することから、この低下分を
補償するべく制御回路／ｇは流量調整弁≠の一度乞幾分
小さくしてスプレー水ｆＩ′をＸ１点まで減少させろ。

なお、スプレー水量がＸ、　％Ｘ、の間にあるとき、過
熱器ｌの出側の目標値は補正さｔ、ないので、減温０弘
のスプレー水都も補正さｆＬ々い。

こｔＬ、らの説明力・ら明ら力・なように、減温器μの
スプレー水量が下限近傍せたに上限近傍まで変動するよ
うなことかあっても、常に操作余裕のめる水量に補正さ
扛るので、このような状態で外乱が発生した場合でも過
熱器コの出側蒸気温度を目標値に帷持することができる
。

ところで、上述したスプレー水１の補正過程において、
減温器３のスプレー水量および減温器弘のスプレー水量
が共に変動岬１囲の下限近傍に到達した場合、あるいは
、上限近傍に到達した場合には、Ｖ・湖器グのスプレー
水量を操作余裕のある位置に戻すことによって減温器３
のスプレー水量はさらに下限ｔたは上限に近づくことに
なり、結局、減温器弘の掃作余裕を大きくすることが、
減温器３の操作余裕乞縮めることになる。

力・かる不具合を防止するため、減温器３のスプレー水
供給系統に流量検出器２１を設け、この流量検出信号を
、低域フィルタ２２を介して関数発生器ｎに加え、この
関数発生器、′１３の出力信号ン加箕要素２７に加える
構成乞とる。

ここで、関ｉ発生器２３と関１、・発生器２６とは、ス
プレー水量の変ＰＡ範囲に対応する出力の増減傾向が全
く逆のものが用いられているので、減温器３およびグの
スプレー水量が共に変動範囲の下限近傍に移行したり、
あるいは、上限近傍に移行した場合には、加り、要素２
７の出力は零になり、過熱器ｌの目標値の？…正ｅ行な
わない。

力１くして、が・・温容３およびｔの何才しに対しても
、ある程度の操作余裕を持たせた状態に維揖づ−ること
ができる。

なお、上記実施例では関数発生器Ｊおよび易として出力
の増減傾向のみが異るものを用いたが、減温器３のスプ
レー水量がＯ〔チ〕またはｌＯＯ〔チ〕になったとして
も、兎に角、減温器弘の操作余裕を重視する場合には、
スプレー水量変動範囲に対する関数発生器ユ６の絶対値
出力が関数発生器Ｊの絶対伽出力よりも大きくなるよう
なものを用いｒｔばよく、さらに、減温器３のスプレー
水量の操作余裕が常に大きい場合には、流量検出器２ハ
低域フイルタｎ、関数発生器Ｊおよび加ｑ、要素２７を
除、去し、関数発生器、！乙の出力信号を＠接加算要素
′、２とに加えるようにずｒＬばよい。

このように、流１．検出器２八低域フィルタｎ、関数発
生話力および加算要素２７を除去する場合には、関数発
生話力として、例えは第３図（ｂ）に示すようにスプレ
ー水量の増大に応じて直線的に減少″１−るもの、ある
いは第３図（０）に示すようにスプレー水量の増大に応
じて３次曲線的に減少するものを用いてもよい。ただし
、こｔしらの関数発生器を用いたときのスプレー水量は
、定常的にＸａ（Ｓ）に調整される。

また、上記実施例ではスプレー木霊の変動範囲を流量検
出器２／および２ｔによって＠微検出し工いるが、流量
ＰＡ整弁ｊおよび６の弁操作量または弁開度を検出する
ものであっても上述したと同様な作用を行なわせること
ができる。

なおまた、上記実施例では低域フィルタｎおよびＪをそ
ｎぞｎ関数発生器力および記の前段に設けているが、こ
れらを除去して、加算要素２７と加算要素２ざとの間に
１個だけ設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明の蒸気温度ｆ
ｊｔＩＪ御装置によｆＬは、減温器入側の蒸気温度。

過熱器の昇温率苓が変化し′ｆｃ場合でも、複数の減温
器のスプレー水都間の大幅なアンバランス傾向を抑さえ
得るとともに、十分な操作余裕を持たせた制御が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸気温度制御装置の概略的な動作ケ説明
するための、蒸気径路と蒸気温度との開俵を示１−線図
、第２図は本発明に係る蒸９Ｉ温度制御装置の一実施例
の構成を蒸気加熱系と併七て示したブロック図、第３図
は同実施例を構成する主要な要素の入出力特性図である
。 ／２．２・・・過熱器、３．す・・・減温器、ｊ、６・
・・流量調製弁、７〜１０・・・温度検出器、／／　、
　／、３　、　／３　、　／７・・・減シー袂素、／Ｊ
　ｌ　／４’　、　／Ａ　、　／ε・・・制御回路、２
／、コケ・・・流量検出器、２２　、２３・・・低域フ
ィルタ、Ｑ？　、　！・・・関数発生器、：１７　、２
ｇ・・・加算要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 蒸気径路に沿って第１の過熱器および第λの過熱器が直
   列接続され、これらの過熱器の前段にそれぞれスプレー
   水を噴霧して蒸気温度を下げる減温器が設けらｆ′した
   蒸気加熱系の蒸気温度制御装置において、前記減温器の
   スプレー水量をそｔしそれ調整する流量調整弁と、前記
   第１および第２の過熱器にそれぞＴＬ設けらｎ、出側の
   蒸気温度目標値。 蒸気温度検出値および入側の蒸気温度検出値に基いて、
   前段に設けら扛た前記減温器の流量調整弁を制御する制
   御回路と、前記第２の過熱器の前段に設けられた減温器
   のスプレー水量を検出する流量検出器と、この流量検出
   器の出力信号を入力し、スプレー水量変動範囲の中間部
   に比して、その変動範囲の上限および下限に近づくに従
   って偏差が大きくなるように変化し、且つ、互いに逆方
   向に変化１−るような入出力特性乞有する関数発生器と
   、この関数発生器の出力信号に基づき、前記第１の過熱
   器出側の蒸気温度目標値を、前記第２の過熱器の前段に
   設けられる減温器のスプレー水量変動範囲の下限近傍で
   高く補正し、上限近傍で低く補正する温度目標値補正回
   路とを具備したことを特徴とする蒸気温度制御装置。