JPS60247089A - ポンプの運転制御装置 - 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〕 本発明は吐出量可変型のポンプを複数台、並列接続して
構成した送水系統において、ポンプ運転に必要なエネル
ギーを最小限度に抑制できるようにしたポンプの運転制
御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

タービン発電プラントの冷却水系統のように大量の給水
を必要とする送水系統では、可動翼または回転数制御に
よって吐出量を制御できる吐出量可変型ポンプを複数台
、並列接続してポンプ系を構成することが多い。

第一図はガスタービンと蒸気タービンの複合発電プラン
トにおける冷却水循環系統の一部を例示するもので、並
列設置したび台の可動翼型循環水ポンプ／の吐出側はそ
れぞれ、ポンプ出口弁コを介して出口ヘッダ−３に接ｊ
読されている。この出口ヘッダーに流入した冷却水は冷
却水供給母管を内を送水され、冷却水供給管ｊから復水
器人口弁２を経て、並列設置した５台の復水器７および
冷却水冷却器ざに分流する。

復水器７で復水との熱交換によって加温された冷却水と
、冷却水冷却器ｒによって冷却された冷却水はそれぞれ
、復水器出口弁りを備えた冷却水放出管ＩＯを通って放
水路／／へ放水される。

このような構成の送水系統においては、復水器７の運転
台数が変化した場合や復水器７の熱負荷が変動したよう
な場合には必要送水量も変化するため、循環水ポンプ／
の揚程の変更が必要となる。

一般的に、復水器７の熱負荷の変動には、各熱負荷が均
等に変化する場合と、複数台中のｌないし数台の復水器
７の熱負荷のみが変化する場合とがあるが、このような
熱負荷の変動に対応して冷却水蓋を脚筒する除には、復
水器冷却水の出入口温度差や蒸気タービンの出力等と、
循環水ポンプ／の翼角度との関係を示す関数で表現し、
これに漕９てＸ角度を必要冷却水量に応じた角度に制御
する方法が従来から採用されている。この場合、循環水
ポンプ／の運転台数の決定は復水器７の運転台数に応じ
た必要冷却水量に基づｂて運転員が経験的に判断してい
るのが現状である。

〔背景技術の問題点〕

ところで、循環水ポンプｌの設置台数と復水器７の設置
台数とが等しいプラントでは、循環水ポンプ７の運転台
数の決定は比較的容易であシ、運転員の判断に依存する
場合でも、大きなエネルギーロスを生ずることは少ない
。

しかしながら、循環水ポンプ／の設置台数と復水器７の
設置台数とが異なるプラントでは、循環水ポンプ／の運
転台数の決定に痣しい判断を要求されるため、循環水、
ポンプ／を必要最小エネルギーで運転することは事実上
不可能であった。特に、近年では省エネルギー化の要請
が一段と高まってきておシ、従来は問題とされなかった
程度の僅かなエネルギーロスもこれを極限値に−まで圧
縮することが強く要請される状況にあるが、従来の制御
方法ではこれに十分に応えることは不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明は背景技術における上述のごとき不都合を除去し
、常時、最小の消費エネルギーで最大効率を発揮し得る
ポンプの運転制御装置を提供することを目的とするもの
である。

〔発明の概要〕

本発明のポンプの運転制御装置は、並列設置した複数台
の吐出量可変型ポンプの吐出側を共通の出口ヘッダーお
よび冷却水供給母管を介して複数台の負荷に接続した送
水系統におりて；前記ポンプの運転台数を判定するポン
プ運転台数判定器の出力Ｎ、と、前記負荷の運転台数を
判定する負荷運転台数判定器の出力Ｎｏと、前記負荷へ
の必要送水蓋とＱに基すいて、ポンプ最低運転台数とポ
ンプ運転可能台数の範囲内でポンプの必要動力が最小と
なるようポンプ運転台数とポンプ吐出量とを演算し、こ
の演算結果に基づいてポンプ起動・停止信号と吐出量指
令信号を出力する起動・停止ポンプ判定器を備えたこと
を特徴とする特 〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置の全体構成を示すもので、第一図に
おけると同一の構成要素にはそれらと同一符号を付しで
ある。

ｍ／図にオ（八て、循環水ポンプｌの吐出側配管に介挿
されたポンプ出口弁２にはそれぞれ、ポンプ出口弁開反
発信器２／が設けられている。復水器入口弁ｔと復水器
７との間（はそれぞれ、流量測定装置／２が介挿されて
おり、また復水器出口弁りには復水器出口弁開度発信器
りｌが設けら詐ている。

これらポンプ出口弁開度発信器コバ流量測定装置／２、
復水器出口弁開度発信器り／の出力は運転制御装置／３
に入力され、ポンプ起動・停止信号ｌ弘および翼角度指
令信号１５を出力する。

第３図は運転制御装置１３の構成例を示すもので、流量
測定装置／２の出力／２ａ〜／、２ｅは加算器３０に人
力され、循堀ポンプｌの必要送水蓋としてポンプ揚程演
算器３１およびポンプ７台当シ吐出量演算器３２に人力
される。

復水器出口弁開度発信器りｌからの出船り／ａ゛〜り／
ｅは復水器運転台数判定器３３に人力され、復水器７の
運転台数Ｎ０を判定される。この場合復水器７の運転・
停止の判定は復水器出口弁開度発信器りｌの信号が全閉
信号である場合は停止とし、全閉信号以外の信号である
場合は運転として復水器運転台数判定器３３で実行され
る。復水器運転台数判定器３３によシ復水器の運転台数
が決定されると、その出力値に基づｂてポンプ最低運転
台数演算器３ダが循環水ポンプの最低運転台数Ｎ、ｎを
演算する。

この演算は例えば次式によって行なわれる。

Ｑｍａｘ　Ｘ　”　Ｑｃｍａｘ　Ｘ　Ｎｃ　＋ＱαＮｐ
ｎ　”　Ｑｍａｘ／　Ｑｐ 但し、Ｑｍａ工：最大必要送水量 Ｑｃｍａｘ　：　／台の復水器の最大必要冷却水量 Ｎｃ：　復水器運転台数 Ｑａ：復水器以外（冷却水冷却器等） への必要送水量 Ｑｐ：／台のポンプの可能最大送水量 または設計流量 ポンプ出口弁開度発信器コ／からの出力信号２／ａ〜２
／ｄは循環水ポンプ運転台数判定器３ｊに入力され運転
中の循環水ポンプの台数町が判定される。

循環水ポンプ運転台数判定器３！；の出力信号Ｎｐはポ
ンプ最低運転台数演算器３ｔからの出力信号Ｎ、ｎと共
にポンプ運転台数比較器３６に入力されて比較され、Ｎ
、ｎ＞Ｎ、すなわち、実際の循環水ポンプの運転台数が
不足している場合には、ポンプ運転台数比較器３６の出
力はポンプ出口弁開度発信器２／の出力２７　ａ　−２
／　ｄと共に起動・停止ポンプ判定器３７に導かれ、起
動すべき循環水ポンプを決定し、そのポンプに向けて起
動指令信号／４４ａ〜／４！ｄを出力する。これは運転
中の循環水ポンプが過大流量運転となって損傷すること
を防止するためである。

一方、実際のポンプ運転台数Ｎ、がポンプ最低運転台数
演算器３’Ａでめられたポンプ最低運転台数Ｎｐｎに等
しいか、または多い場合にはポンプ運転台数比較器３６
の出力を仮想ポンプ運転台ＭＮｐｋとし、これをポンプ
台数比較器３ｇに入力する。このポンプ台数比較器は仮
想ポンプ運転台数Ｎ、ｋが運転可能ポンプ台数Ｎｐａよ
シも少なければ、その値Ｎ、ｋをポン１１台当シ吐出量
演算器３コに向けて出力する。

ポン１フ台当シ吐出量演算器３２は加算器３０からの出
力送水ｆＱを仮想ポンプ運転台数Ｎｐｋで除してポンプ
１台当シの吐出量Ｑｕを算出する。デフ１１台当シ吐出
量演算器３．２の出力Ｑｕは、ポンプ揚程演算器３／か
ら出力されるポンプ揚程りと共に翼角度演算器３ｑに人
力され、第５図に示すポンプ特性に従って、循環水ポン
プの運転台数に応じた翼角度Ａを演算する。ポンプ動力
演算・記憶器りはこの翼角度Ａと、ポンプ／台当り吐出
量演算器３２でめたポンプ１台当りの吐出量Ｑ０と、仮
想ポンプ運転台数Ｎｐｋとを入力とし、第５図に示すポ
ンプの軸動力特性に基づいて、ポンプ運転台数に応じた
ポンプの必要動力を演算し、その結果を記憶する。

上述の演算が終了すると、ポンプ動力演算・記憶器りか
らの出力に基づ−てポンプ加算器≠／は仮想ポンプ運転
台数を７台加算し、これをポンプ台数比較器３ざで運転
可能ポンプ台数Ｎｐ＆と比較し、仮想ポンプ運転台数Ｎ
ｐｋが運転可能ポンプ台数Ｎ、Ｉ、に達するまでポンプ
１台当り吐出量演算器３．２、翼角度演算器３り、ポン
プ動力演算・記憶器弘Ｏによる各演算が行なわれ、その
結果はポンプ動力演算・記憶器ａｏｖｃβ己憶される。

仮想ポンプ運転台数Ｎｐｋが運転可能ポンプ台数Ｎ、ａ
よシも多ぐなったことがポンプ台数比較器３ｇによって
判定されると、その出力に基づｈて、動力比較器侵Ｉｌ
″ｔＮ、ｎ≦Ｎｐｋ≦Ｎ、８の間にポンプ動力演算・記
憶器りによって記憶されていた仮想ポンプ運転台数Ｎｐ
ｋごとの必要動力を比較し、その中から最小の動力とな
るポンプ運転台数と翼角度を判定する。

この判定結果Ｄｉｄ起動・停止ポンプ判定器３７に人力
され、循環水ポンプの起動筒たは停止が必要な場合には
どのポンプを起動筒たけ停止するかを決定し、そのポン
プに対して起動・停止指令／４Ｌａ〜／’＋ｄを発する
と共に、各ポンプに向けて翼角度指令信号１５を出力す
る。なお、各循環水ポンプの起動管停止指令は、必要に
応じて、操作室のＣＲＴ上にガイド表示される。

このように、本明のポンプの運転制御装置においては、
循環水ポンプの運転台数は必要送水量Ｑに応じて自動的
に決定され、筐だ、その運転条件下における最適翼角度
が選択されるので、冷却水系統を最低の消費動力のもと
で運転することができる。

なお、以下の説明では流量測定装置／コを各復水器７の
人口側にそれぞれ設置し、それらの出力を加算器３０に
より加算するよう構成した例につきのべたが、本発明は
これに限定されるものではなく、流量測定装置を冷却水
供給管弘の入口側に１個たけ設けるようにしても上記と
同様の効果が得られる上、加算器３０を省略することが
できる。

また、流量測定装置／２の使用を省略し、復水器出口弁
開度発信器り／の出力を基準として、弁開度と流量の関
係から復水器７の冷却水量を算出し、己れを加算器３０
の入力としてもよ−。また更に、循環水ポンプ／のポン
プ出口弁開度発信器コ／はポンプ出口弁λの全閉または
全閉以外を示すリミットスイッチで構成してもよく、場
合によっては、循環水ポンプ駆動用電源装置の開閉信号
を利用するようにしてもよめ。また、復水器出口弁開度
発信器り／は復水器出口弁りの全閉時に出力を生じるリ
ミットスイッチで５構成するようにしてもよ−。

また、本発明の適用範囲は上述の復水器給水用の循環水
ポツプに限定されるものではなく、吐出量可変型のポン
プを複数台並列接続し、復水器その他の負荷の必要給水
量に応じてポンプの必要運転台数を選択して運用する各
棟の送水系統に広（適用することができる。

また更に、吐出量可変型ポンプは上述の可ｅ翼制御に限
らず、回転数制御であっても同様に適用できる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれは、負荷の増減に応じて常に
必要エネルギーが最小となるようポンプの運転台数およ
び突出量を選択して運転できるのでポンプに損傷を与え
ることがなく、筐だ近年、特に強く要請されるようにな
ってきたきめ細かな省エネルギー運用にも十分に応える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポンプの運転制御装置の実施例を示す
系統図、第コｂ４は従来のポンプの運転制御装置の一例
を示す系統図、第３図は本発明装置における運転制御装
置の具体例を示すブロック図、第弘図は送水系統におけ
る必要送水量とポンプ必要揚程の関係を例示するグラフ
、第５図はポンプ／台当りの流量と全揚程および軸動力
との関係を示すグランである。 ／・・・循環水ポンプ、λ・・・ポンプ出口弁、３１出
口へラダー、≠・・・冷却水供給母音、ｊ・・・冷却水
供給管、ｔ・・・復水器人口弁、７・・・復水器、１　
用冷却水冷却器、り・・・復水器出口弁、ＩＯ・・・冷
却水放出管、／／・・・放水路、ｌコ・・・流量測定装
置、／３・・・運転制御装置、／＋・・・ポンプ起動・
停止信号、１．５・・・翼角反指令信号、コ／・・・ポ
ンプ出口弁開度発信器、３０・・・加算器、３１・・・
ポンプ揚程演算器、３コ・・・ポンプ／台当シ吐出量演
算器、３３・・・復水器運転台数判定器、３ｔ・・・ポ
ンプ最低運転台数演算器、３Ｓ・・・循環水ポンプ運転
台数判定器、３６・・・ポンプ運転台数比較器、３７・
・・起動・停止ポンプ判定器、３ｇ・・・ポンプ台数比
較器、３ｑ・・・翼角度演算器、す・・・ポンプ動力演
算・記憶器、ｌＡ／・・・ポンプ加算器、侵・・・動力
比較器、り／・・・復水器出口弁開度発信器。 代理人弁理士　路　股　清 第　２　図 第　３　国 １５　１４Ｑ　／’Ｉｎ −ｒｗｅ送水量 −五ンブ１「ヨリ５Ｌｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）並列設置した複数台の吐出量可変型ポンプの吐出
   側を共通の出口ヘッダーおよび冷却水供給母管を介して
   複数台の負荷に接続した送水系統におりてｉ前記ポンプ
   の運転台数を判定するポンプ運転台数判定器の出力Ｎ、
   と、前記負荷の運転台数を判定する負荷運転台数判定器
   の出力Ｎｃと、前記負荷への必要送水量Ｑとに基づいて
   、ポンプ最低運転台数Ｎｐｎとポンプ運転可能台数Ｎ、
   １の範囲内でポンプの必要動力が最小となるようポンプ
   運転台数町と各ポンプ吐出量とを演算し、この演算結果
   に基づｂてポンプ起動・停止信号と吐出量指令信号を出
   力する起動・停止ポンプ判定器を備えたことを特徴とす
   るポンプの運転制御装置。
2. （２）運転制御装置が；負荷運転台数Ｎ０に基づいてポ
   ンプ最低運転台数Ｎｐｎを出力するポンプ最低運転台数
   演算器と；ポンプの実際の運転台数）を出力する循環水
   ポンプ運転台数判定器と；Ｎ、ｎ＞Ｎｐのときは起動・
   停止ポンプ判定器に向けて出力し、Ｎｐｎ≦Ｎｐのとき
   はポンプ台数比較器に向けて出力を生ずるポンプ運転台
   数比較器と；仮想ポンプ運転台数Ｎｐｋが運転可能ポン
   プ台数Ｎ、１よシも少な−とき、前記Ｎｐｋで必要送水
   量Ｑを除算するボッ９フ台当り吐出量演算器と；このポ
   ンプ／台当シ吐出量演算器の出力Ｑｕと、ポンプ揚程演
   算器から出力されるポンプ揚程りとを入力し、翼角度Ａ
   を出力する翼角度演算器とｉ前記Ａ、ＱいＮｐｋ　とを
   入力し、ポンプの軸動力特性に基づ−て仮想ポンプ運転
   台数毎にポンプの必要動力を演算し、その結果を記憶す
   るポンプ動力演算舎記憶器と；ポンプ台数比較器からの
   出力に基づｂてＮｐｋ≧Ｎ、８となるまでの間にホンブ
   動カ演算・記憶器によって記憶されて−だ仮想ポンプ運
   転台数ごとの必要動力を比較し、最小の動力となる運転
   条件を判定して起動・停止ポンプ判定器に向けて出力を
   生ずる動力比較器と２から成るとと゛を特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のポンプの運転制御装置。