JPS5926842B2 - ボイラ給水流量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電プラントに好適なボイラ給水流量制御力
法に関する。

タービン駆動給水ポンプのボイラへの給水流量制御力法
として、従来はポンプ出口側に給水制御弁を設けないで
、ポンプの回転数を変えて行なう方法と、給水制御弁を
設けて、ポンプの回転数を一定にするか、あるいは手動
で変えて行なう方法がある。

給水制御弁を設けない方法は、この弁による圧力損失が
ないので、給水設備として効率は良いが、給水指令信号
と給水量の非線形性、低負荷時の給水ポンプ駆動タービ
ンの蒸気源（主蒸気と主タービン抽気の２種類がある）
の変化の影響が大きく安定した給水制御が期待できない
。

また、給水制御弁を設けた方法では、ポンプの回転数を
一定にしておくか、手動で変えているので給水設備の効
率も悪く、操作がはん雑である。

本発明の目的は、かかる欠点を解消するものであって、
給水流量の安定供給と給水設備の高効率化をはかるボイ
ラ給水流量制御方法を提供するものである。

本発明の要旨は、低負荷では給水ポンプ出口に設けた給
水制御弁により給水制御を行ない、高負荷では、給水制
御弁と並列に設置した出口弁を全開として、ポンプ回転
数を変化させて給水制御を行ない、これらの制御切替を
円滑に行なうようにした事にある。

先ず、本発明の概要を述べよう。

ボイラ入口の圧力は、ボイラへの合計給水量（はぼ発電
負荷に比例する）によって決まる。

そのためポンプ出口圧力も、負荷によって決められる。

低負荷時に給水制御弁で給水制御を行なうときには、ポ
ンプの回転数は、ポンプ出口出力を規定圧力になるよう
に制御する。

ポンプ出口圧力は、ボイラ入口圧力に給水制御弁の圧力
降下分を加えたものとしておく。

高負荷になったら、ポンプの回転数は、給水偏差信号に
よる給水制御に切替わり、同時に給水制御弁を全開にし
、さらに給水制御弁全開後に、給水制御弁と並列に設置
された出口弁を全開にする。

逆に高負荷から低負荷になった時には、給水制御弁と並
列に設置した出目弁を全開にする。

全閉になった後に給水制御弁を全開から閉じて行く。

ポンプ出口圧力が規定圧力になるまで給水制御弁を閉じ
て行き、規定圧力になったら、給水偏差信号により給水
制御弁を調節して給水制御を行ないポンプ回転数はポン
プ出口圧力を規定圧力に制御する。

低負荷時に給水制御弁により給水制御を行なう場合、給
水制御弁前後差圧が高い方が調節出来る流量が多く、給
水指令の変化や外乱としての流量変動に対応しやすい。

一方高負荷への切替時には給水弁を開閉するために、給
水制御弁の前後差圧が大きいほど、給水制御系に対する
外乱となる。

給水弁を流れる流量と邦画後差圧と弁開度の間にはほぼ
次式の関係が成り立つ。

Ｆ＝ｃｘｐＡｘｙ’野−・・・・・・・・・・・・・・
・・・（１）ここでＦは流量、ＰＡは弁開度より決まる
特性、ΔＰは弁差圧、Ｃは係数である。

（１）式を変形すると ΔＰ＝（Ｆｌｏ）２ＸＰＡ−” ・・・・・・・・
・（２）となりＰＡが弁開度と比例する弁を用いた場合
一様な速さで弁を開閉すると開度の小さい部分で差圧の
変化率が大きく、従ってこの部分で流量の変動が大きい
ことがわかる。

一様速度で弁の開閉を行なう場合、給水流量の変動を小
さくするためには、弁開度が小さい時の差圧変動が十分
小さくなる様に開閉速度を選ばなければならないために
、弁の開閉時間が非常に長くなり、しかも弁開度の大き
い部分では差圧の変化率は弁開度の小さい部分での変化
率に比べて小さくなっている。

制御切替時の給水流量の変動を小さくし、しかも開閉時
間を短縮するためには弁開度の小さい部分では開閉速度
を遅くし、弁開度の大きい部分では速くすれば良い。

このような開閉方法によりボイラへの給水量の変動を少
なくして、円滑な切替えが出来る。

第１図はボイラ流量制御装置の実施例図である。

ＡＰＯ装置１はプラント総括制御装置で、ポンプ給水指
令１ａ、及び発電負荷指令信号１ｂを発生する。

加減算器３はポンプ給水指令１ａとフィードバック信号
である加減算器６の出力、即ち、ポンプ給水流量６ａと
の偏差を求め、給水偏差３ａを発生する。

ポンプ給水流量５とポンプ再循環流量４は減算器６に入
力され減算される。

減算器６の出力６ａはボイラに供給されるポンプ給水流
量である。

加減算器３の出力である給水偏差３ａは、比例積分制御
を行なうＰ＋Ｉ調節器９、及び切替リレー１３に入力さ
れる。

調節器９で比例積分（ＰＩ）制御された給水偏差は、給
水弁開閉信号発生器７、及び切替リレー８に入力される
。

切替リレー８は、調節器９の出力と発生器７の出力との
切替出力を行うものであり、この出力は給水制御弁１７
に入力される。

このリレーの出力は、給水制御弁の開度指令となり、こ
の出力により給水制御が行なわれる。

ＡＰＯ装置１の出力である負荷指令信号１ｂは関数発生
器１０に入力される。

この関数発生器１０は負荷送台信号１ｂの値に応じてポ
ンプ出口圧力の設定値を作成し、その設定値を加減算器
１２に出力する。

加減算器１２では上記設定値とポンプ出口圧力１１との
偏差１２ａをとり、この偏差１２ａを切替リレー１３、
及びモニタリレー２４に送る。

モニタリレー２４は偏差零を検出するリレーであり、切
替リレー１３は前記した給水偏差３ａとポンプ出口圧力
偏差１２ａとを切替出力するリレーである。

切替リレー１３の出力は比例積分制御を行なうＰ＋Ｉ調
節器１４に入力されてＰＩ制御され、ガバナ装置１５の
指令信号となる。

このガバナ装置１５はＢＦＰタービン１９の駆動蒸気量
を調節する加減弁２２の開度指令を与える。

給水ポンプ２０はＢＦＰタービン１９と直結されていて
、このタービンがポンプ１駆動源となっている。

したがって、ガバナ装置１５からの指令によってポンプ
が制御される。

ＲＦＰタービン１９への蒸気量を変えてポンプの回転数
を調節し、ボイラへの給水量を制御する制御ループを給
水制御弁１７の制御ループに対して回転数制御と呼ぶ。

電動弁１６は、給水制御弁１７と直列に設置された電動
式のオン−オフ弁である。

電動弁１６は給水制御弁１７を使用して給水制御を行う
時に全開とする。

電動出目弁１８は給水制御弁１７と並列に設置された電
動オン−オフ弁である。

電動出目弁１８は、給水制御弁１７で流量制御する時は
、全閉とし、回転数制御の時に全開として給水制御弁１
７をバイパスして流動抵抗による損失を減らすものであ
る。

ポンプ再循環弁２１は、ポンプの過熱防止の為の最小流
量を確保するための弁であり、ポンプ吸込流量が最小流
量以上の時は全閉している。

第２図は、第１図の給水弁開閉信号発生器７の一実施例
を示すものである。

３０は信号発生器であり一定値を出力する。

２６は掛算器であり出力制限付積分器２９の出力と３０
の出力を掛算するものである。

ここで２９の出力は給水制御弁１７の開閉指令信号であ
る積分器２９の出力信号が小さい時、すなわち給水制御
弁１７の開度が小さい時には掛算器２６の出力信号も小
さい値となり２９の出力信号が大きい時、すなわち給水
制御弁１７の開度が大きい時には２６の出力信号も大き
い値となる。

２８は符号設定器であり給水制御弁１７を開操作ｊる時
は掛算器２６からの入力信号に正の符号を付けて出力す
る。

一方給水制御弁１７を閉操作する時は掛算器２６からの
入力信号に負の符号を付けて出力する。

切替リレー３１は給水制御弁を開閉操作する時にａを選
択し、他の場合、すなわち給水制御弁による給水制御中
はｂを選択する。

切替リレー３１のａ側が選択されると符号設定器２８で
符号を定められた開又は閉信号が積分器２９に入力され
給水制御弁１７の開度増減指令信号きなる。

この信号は８の切替リレーにより選択され給水制御弁１
７に与えられる。

積分器２９の出力信号は掛算器２６に入力されるので積
分器２９の出力信号が大きい時はど積分器２９の入力信
号も大きくなり積分器２９の出力の変化速度を大きくで
きる。

これにより弁の開度すこ応じて弁の動作速度を変えるこ
とができる。

一方、給水制御弁１７により給水制御を行っている場合
、すなわち切替リレー８のｂ側が選択されている場合に
は、３１の切替リレーはｂ側を選択し減算器３２の出力
を積分器２Ｐへ出力する。

減算器３２はＰＩ調節器９の出力と積分器２９の出力を
比較するものである。

この様にすることで８の切替リレーのｂ側が選択されて
いる場合には積分器２９の出力をＰＩ調節器９の出力信
号に追従させ切替リレーのｂ側からａ側への切替リレー
をジャンプすることなく実現するものである。

このように制御していることによって、弁開度の小さい
部分では弁の開閉速度を遅くし、弁開度の大きい部分で
は開閉速度を速くすることが出来る。

また制御の切替をジャンプレスに実現できる。第３図ａ
、ｂは、一定速度で弁を開閉した場合と、本発明による
方式で弁を開閉した場合との比較である。

ａ図は弁開度の時間変化を示す。ｔｌが一定速度方式、
ｔ２が本発明による開閉速度を変化させる方式のもので
ある。

ｂ図は給水弁差圧の時間変化を示す。

ｔ３は一定速度方式、ｔ４が本発明によるものである。

ｔ３では、弁開度の小さい部分と大きい部分とでの差圧
の変化率が著しく異なり、ｔ４では、変化率の変化が少
なくない。

このことから本発明方式では、差圧変化による給水変動
量を軽減し、しかも開閉所要時間を短縮することが可能
となることがわかる。

時刻ｔ１は弁開動作開始時刻である。第４図は、負荷対
給水圧力を示すものである。

５０％以上では回転数制御で、ポンプ出口圧力は、電動
出口弁１８を全開としておくため、給水出口圧力と同じ
となる。

５０％以下では、給水弁制御を行ないポンプ出口圧力は
、給水非出ロ圧力＋給水弁差圧（ΔＰ）の圧力に制御す
る。

タービン駆動の給水ポンプは負荷２５％以上で使用し、
２５％以下は電動１駆動の給水ポンプを使用している。

関数発生器１０は、第４図に示すポンプ出口圧力設定値
を出力している。

第５図ａ、ｂ、ｃは切替リレー８，１３，３１の構成図
であり、第６図ａ、ｂは切替方法を説明するフローチャ
ート図である。

負荷５０％以上で、符号変換器２８の出力が正信号とな
る様にして、切替リレー８（Ｔ／Ｒ−１）。

１３（Ｔ／Ｒ−２）、３１（Ｔ／Ｒ−３）を各々ｂ−＋
ａ、ａ−＋ｂ、ｂ−＋ａに切替える。

この操作により給水弁１７は徐々に加速されながら全開
に至る。

給水弁１７が全開した事を確認して、電動出目弁１８を
全閉から全開にする。

これらの操作は全て自動で行なう。

負荷が５０％以下になると電動出口弁１８を全開から全
開にする。

電動出目弁１８が全閉した事を確認して符号変換器２８
の出力が負信号となる様にして給水弁１７を弁速度を徐
々に減速して全開から閉じ操作する。

給水弁１７が閉じていくと、回転数制御ループの方でＢ
ＦＰ出口圧力を上げて流量を制御する。

ＲＦＰ出口圧力が設定値まで上がった事をモニタリレー
２４で検出し切替リレー８（Ｔ／Ｒ−１）、３１ （Ｔ
／Ｒ−３）を各々ａ→ｂ／ｌこ切替える。

また、１３（Ｔ／Ｒ−２）をｂ→ａに切替える。

これらの操作は、全て自動で行なう。

本発明の一実施例によれば、低負荷時に給水弁ループの
制御を行ない、高負荷時に、回転数制御ループで制御を
行ない、かつこれらの切替操作を円滑に行なえる。

又、切替操作は、給水弁の開閉速度を弁開度により変化
させることにより、ボイラへの給水量の変動なく行なえ
る。

自動切替回路は公知のリレーを使用すれば極めて簡単に
行なう事が出来る。

本発明によれば、流量の安定供給と給水設備の効率化を
はかることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例であるボイラ給水流量制御系
統図、第２図は、給水弁開閉信号発出器の実施例図、第
３図ａ、ｂは、給水弁開閉速度による弁開度、弁差圧の
変化を示す図、第４図は、発電負荷と給水圧力の関係図
、第５図ａ、ｂ、ｃは各切替構成図、第６図ａ、ｂはそ
の制御方式の切替方法を示すフローチャート図である。 １７・・・・・・給水制御弁、１８・・・・・・電動出
口弁、２０・・・・・・給水ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラへ給水するためのタービン駆動による給水ポ
   ンプと、そのポンプの出口側に設けられた給水制御弁と
   該制御弁に並列に設けられた出口弁とを備えたボイラ給
   水設備を制御するための方法であって、低負荷時の給水
   流量制御は前記給水制御弁の開度を調整して行ない、高
   負荷時の給水流量制御は前記ポンプの回転数を調整する
   ことにより行なうものにおいて、前記給水制御弁の開度
   を制御する低負荷期間中は前記ポンプの回転数を調整す
   ることにより前記給水制御弁の差圧を制御し前記ポンプ
   の回転数を制御する高負荷期間中は前記給水制御弁は全
   開とし、かつ前記給水制御の切替えに際してはその切替
   時点の前記給水制御弁の開度に応じてその開閉速度を決
   定することを特徴とするボイラ給水流量制御力法。