JPS6015204B2 - ボイラ温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は貫流タイプボィラを有する火力発電設備のボィ
ラ温度制御方法に関するものである。

従来、貫流タイプボィラを有する火力発電所におけるボ
ィラ・タービン制御方式では、給水量および燃料量は各
々負荷の大きさにほぼ比例するために給水量指令信号は
負荷指令信号による先行信号と主蒸気圧力の補正信号を
加え合わせることにより作られ、燃焼指令信号は給水量
指令信号につり合った燃料量が投入されるように給水量
指令信号に給水。燃料比率を掛けて得られる燃焼指令先
行信号に主蒸気温度の補正信号を加え合わせることによ
り作られる。この様な制御方式によりプラントが静的に
バランスしている状態では給水量と燃料量はその負荷に
おける各々の要求量に一致しており、給水量および燃料
量は相互にバランスが保たれている。第１図に示すよう
に、燃料量指令信号のステップ変化１および給水量指令
信号２のステップ変化２に対するそれぞれの主蒸気温度
の応答は３，４のように高次遅れとなり、一般的に給水
系の応答の方が燃料系の応答より速い。

そのために負荷変化時には過渡的に燃料量と給水量にア
ンバランスが発生し、主蒸気温度に偏差が生じる。第２
図にその例を示す。５は負荷指令の変化で、ある負荷か
らある負荷までの上げ指令を表わし、６は主蒸気温度が
設定値より低下する応答を表わしている。

一般的に負荷上昇時には給水量に対して燃料量が不足す
るために負の主蒸気温度偏差が発生し、負荷上昇時には
給水量に対して燃料量が過剰となり正の主蒸気温度偏差
が発生する。このために従来のボィラ温度制御方法では
負荷指令信号の微係数を検出し、オーバー、アンダーフ
ァイアリングを行なう時期を決定し、正の微係数ではオ
ーバーファイアリング、つまり燃料の過剰投入を行ない
、負の微係数ではアンダーファイアリング、つまり燃料
の過少投入を行なうことにより負荷変化時に過渡的に発
生する主蒸気温度の偏差量を緩和してきた。ところが使
用燃料の種類や糧焼率が広範囲に変化する場合などに燃
焼状態が変化し、またボィラ内各部の熱吸収バランスが
変化する等の理由により、ボイラによっては、また負荷
帯城によっては負荷増減の当初はオーバー、アンダーフ
ァイアリングを行なうことが逆に主蒸気温度の偏差を増
加させる方向に作用する現象が発見された。

第３図にてこれを説明すると、ａは時刻ｔｏで負荷指令
信号５が増加いまじめたことを示し、全体的には燃焼系
の応答遅れにより主蒸気温度７はその設定値２３に比較
して低下する傾向にあるにもかかわらず、負荷指令信号
の増加の当初は逆に主蒸気温度が上昇する現象が現われ
る。したがって従来のように、負荷指令信号の微係数が
正であることによりオーバーファイアリングを行なうと
この主蒸気温度の偏差を増加させ、これが著しい場合に
は偏差大の条件によりボィラのトリップに至るおそれが
ある。また第３図ｂでは時刻ら′で負荷指令信号５が減
少いまじめたことを示しており、この場合は逆に当初主
蒸気温度７に負の偏差が現われ、負荷指令信号の減少期
間中にアンダーファイアリングを行なうとこの偏差を増
大することになってしまう。本発明の目的は、負荷変化
時に主蒸気温度が逆応答する場合にも、逆応答を強める
ことのないように、オーバー、アンダーファイアリング
を行なう最適な時期を決定でき、負荷変化時の主蒸気温
度偏差の発生を極力低減できるボィラ温度制御方法を提
供することにある。

本発明の特徴は、オーバー、アンダーファイアリングを
開始する時期を負荷指令の微係数だけでなく主蒸気温度
の微係数をも用いて決定する点にある。

具体的には負荷指令信号が増加中であっても実際の主蒸
気温度が低下しはじめたことにより初めてオーバーファ
イアリングを開始し、また負荷指令信号が減少中でも主
蒸気温度が上昇いまじめたことにより初めてアンダーフ
ァイアリングを開始するようにしている。

従って先に示したように、負荷指令の増減の当初、主蒸
気温度が通常とは逆の変化を示すボイラにおいても、ま
た特定の負荷帯域においてのみこのような現象が現われ
るボイラにおいても適切な燃料投入量の補正を行なうこ
とが可能となり、主蒸気温度偏差の発生を極力低減する
ことができる。以下本発明の実施例を図面を用いて説明
する。

第４図において、９は負荷指令信号である。また減算器
１５では主蒸気圧力１４と主蒸気圧力設定信号１３の偏
差がとられ、主蒸気圧力偏差信号１６が得られ、これを
ＰＩ調節器１７に入力して主蒸圧力補正信号１０が作ら
れる。信号９と１０が加算器１２にて加算されて給水指
令信号１１が得られ、この信号によりボィラへの給水量
が制御される。１９は給水指令信号１１に見合った燃料
量を投入するための比率、つまり水燃比を掛けて燃焼指
令信号１８を作るための増幅器で、この出力と主蒸気温
度補正信号２０が加算器２１で加え合わされて燃焼指令
信号２２が作られる。

主蒸気温度補正信号２０は主蒸気温度設定値２３と主蒸
気温度２４を減算器２５で加え合わせることにより得ら
れる主蒸気温度偏差信号２６をＰＩ調節器２７に入力す
ることにより作られる。燃焼指令信号２２はさらに減算
器２８でオーバー、アンダーファイアリング指令信号２
９を加え合わせられて燃料量指令信号３０となり、また
他方、燃用空気量制御系１１０にて用いられる。３１は
微分器であり主蒸気温度２４を入力し主蒸気温度の微係
数３２を出力する。３３は信号比較器であり、第５図に
示すような入出力特性を有する。

すなわち入力信号３２が設定値Ｑ以上となった場合は正
の一定値を、また一Ｑ以下となった場合には負の一定値
を出力し、入力信号の絶対値がＱ未満の場合は零出力と
なる。このＱの値はアンダー、オーバーファイアリング
を行なうことが主蒸気温度制御の外乱とならない程度の
大きさに設定するもので、びＺＯの範囲で調節可能とす
るのが良い。第４図に戻って説明を説けると、５０１ま
負荷指令信号９を入力してその微係数５１を出力する微
分器である。５２はゲ−ト回路で、第６図を用いて後に
詳述するが、負荷指令信号の微係数５１がａに入力され
、その値が正の設定値３を越えた後には上記の信号比較
器３３の出力信号３４が負のときにのみこれを出力し、
その後入力ａが−Ｂを下回ると信号３４が正のときにの
みこれを出力する。

３５は掛け算器であり、ゲート回路５２を通過してきた
出力信号５３と負荷指令信号９を掛け合わせることによ
り負荷の大きさに応じたオーバー、アンダーファイアリ
ング指令信号２９を作る。

ここで燃焼指令信号２２とオーバー、アンダーファイア
リング指令信号２９との関係について述べると、燃焼指
令信号２２は給水指令信号に一定の水燃比を掛け、さら
に主蒸気湿度偏差による補正を加えたものであり、定常
状態では給水量に対して一定の比率を持つ燃料投入量を
示す。

減算器２９ではこの燃焼指令信号２２からオーバー、ア
ンダーファイアリング信号を減算して燃料量指令信号３
０が作られる。従ってオーバー、アンダーファイアリン
グ信号２９が正の時には上記の一定の比率の燃料投入量
に対して燃料の過少投入が、また負のときには燃料の過
剰投入が行なわれる。第６図にゲート回路５２の構成を
示す。第６図ａは信号の流れを、第６図ｂはリレーの動
作を示Ｚすものである。信号高低モニター２０１は入力
信号５１、すなわち負荷指令信号の微係数ｘとするとｘ
Ｚ８で、図示していないリレー９６／ｘが励磁され、第
６図ｂに示した常開接点２０７、及び常開接点２１０が
動作する。またｘミ−Ｂとなると図示していないリレー
９７／ｘが動作して第６図ｂの常開接点２０８及び常開
接点２０９が動作する。但し８は８≧０の範囲で調整可
能とするのが良い。信号高低モニター２０２は入力信号
３４、すなわち主蒸気程度の微係数をｙとするとｙ＞０
でリレー２０４を励磁し、ｙ三０でリレー２０３を励磁
する。２１１，２１２は各々補助リレーであり、それぞ
れ接点２１３，２１４により自己保持回路形成している
。

したがって図中ａからの入力ｘについてｘ２８が成立し
てからｘ三一８が成立するまでの間は補助リレー２１１
、リレー９磯／ｘが励磁され続け、ｂよりの入力ｙがｙ
＞０では零信号を５３に出力し、ｙ三０の場合には３４
よりの入力がそのまま出力される。

ａからの入力ｘがｘミ−８となると補助リレー２１１は
消磁されて補助リレー２１２が励磁され、ｘＺＢが成立
するまでは補助ＩＪレー２１２の励磁が保持され、ｂよ
りの入力ｙがｙ＞０では３４よりの入力がそのまま５３
に出力され、ｙミ０では零信号が出力される。第７図は
以上に説明した本発明の実施例のボィラ温度制御方法の
オーバー、アンダーファイアリング動作とその効果を示
すものである。

図中５は負荷指令信号、２４は主蒸気温度の応答、２３
は主蒸気温度設定値、３２はリレーの微係数、３４は信
号比較制限器３３の出力信号、２９はオーバー・アンダ
ーファイアＩＪング指令信号である。このようなオーバ
ー・アンダーフアイアリング指令信号に従って適切な時
期に適当な量の過剰または過少の燃料が投入されるため
、主蒸気温度の負荷変化時の応答は３６に示す様になり
、偏差の発生量を低減できる。以上説明した実施例では
オーバーファイアリングは次の二つの条件がそろった期
間中に行なわれる。Ａ：負荷指令信号の微係数が正の値
Ｂを上回ってから負の値−８を下回るまでの期間中であ
る。

Ｂ：主蒸気温度の微係数が−Ｑ以下である。またアンダ
ーファイアリングは同様に次の二つの条件がそろった期
間中に行なわれる。Ｃ：負荷指令信号の微係数が負の値
−８を下回ってから正の値８を上回るまでの期間中であ
る。

Ｄ：主蒸気温度の微係数がＱ以上である。しかしながら
、負荷指令の増減が終了してある時間が経過すると、問
題となるような大きな主蒸気温度は現われなくなるので
、上記Ａ，Ｃの条件に変えて、例えばそれぞれ次のＡ′
，〇の条件としてもよい。

Ａ：負荷指令信号の微係数が正の値８を上回ってから６
を下回わり、その後一定時間経過するまでの期間中であ
る。

Ｃ′：負荷指令信号の微係数が負の値−Ｂを下回ってか
ら−６を上回り、その後一定時間経過するまでの期間で
ある。

このようなＡ′，Ｃ′の条件を用いてオーバー、アンダ
ーファイアリングを行なうには第６図に示したゲート回
路の構成のうち、補助リレー２１１、２１２の自己保持
を解除するための常閉接点２０９，２１０の部分を変更
し、それぞれ信号高低モニター２０１の出力にタイマー
を介して動作させるリレーの常閉接点を用いれば良い。

以上の説明で明らかなように、本願発明によれば、負荷
指令が変化する場合にその増加、減少だけでなく、実際
の主蒸気温度の微係数の正、負により燃料の過剰投入、
過少投入を開始するので負荷の変化の当初、主蒸気温度
の偏差が通常の逆の方向に出るボィラプラントにおいて
も燃料の過少投入、過大投入により温度偏差を増加させ
ることがなく、ボイラトリップのおそれのない良好な温
度制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料系および給水系のステップ応答を示す特性
図、第２図、第３図は負荷変化に対する主蒸気温度の応
答例を示す特性図、第４図は本発明の一実施例を示すブ
ロック図、第５図は信号比較制限器の動作説明図、第６
図は第４図のブロック５２の詳細を示す回路図、第７図
は本発明装置の動作および効果の説明するタイムチャー
トである。 ９・・・・・・負荷指令信号、１０・・・・・・主蒸気
圧力補正信号、１１・・・・・・給水指令信号、１９・
・・・・・給水燃料比率設定用増幅器、１８……燃焼指
令先行信号、２０・・・・・・主蒸気温度補正信号、２
２・・・・・・燃焼指令信号、２９……オーバー・アン
ダーファイアリング指令信号、３０・・・・・・燃料量
指令信号、３１，５０…・・・微分器、３３・・・…信
号比較制限器、３５・・・・・・掛け算器、２８・・・
・・・減算器、５２・・・・・・ゲート回路。 弟ｉ図 第２図 第３図 豹４図 第５の 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷指令信号に基づきボイラへの給水量を制御し、
   前記給水量の指令信号に基づきボイラの燃焼量を制御す
   る燃焼量指令信号を作成し、且つ該燃焼量指令信号の示
   す燃料投入量に対し一時的に過剰投入または過少投入と
   なるよう該燃焼量指令信号を補正するボイラ温度制御方
   法において、前記負荷指令信号が増加方向にあり且つ前
   記主蒸気温度が減少方向となったときから少なくともあ
   る期間燃料の過少投入を行ない、前記負荷指令信号が減
   少方向にあり前記主蒸気温度が増加方向となったときか
   ら少なくともある期間燃料の過剰投入を行なうようにし
   たボイラ温度制御方法。