JPS61161307A - ボイラ装置の起動制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は１例えば変圧貫流ボイラのようなボイラ装置に
おいて、その超勤を制御するボイラの起動制御装置に関
する。

〔発明の背景〕

近年、火力プラントを高効率で運用するため。

ボイラ装置は可成りの頻度で起動、停止を行なう運転が
実施されるようになっている。ところで、このような運
転におけるボイラ起動時、特に変圧貫流ボイラではボイ
ラ火炉流体の膨出現象が発生する。このような現象を図
により説明する。

第４図は変圧貫流ボイラ装置の系軌図である。

図で、１はボイラ火炉、ＩＢはボイラ火炉１に設けられ
たバーナ、２はボイラ火炉を構成する火炉管からの汽水
混合流体から水分を分離する汽水分離器、３は汽水分離
器２からの蒸気を過熱する過熱器、４は過熱器３からの
蒸気により駆動されるタービン、５はタービン４で使用
された蒸気を復水する復水器である。

６は汽水分離器２で分離された水が流入するドレンタン
ク、７はドレンタンク６のレベルを調節するレベル調節
弁、８はドレンタンク６の水をボイラ火炉１、汽水分離
器２．ドレンタンク６と循環させるボイラ循環ポンプ、
９はボイラ循環流量調節弁である。１０はボイラ火炉１
に水を供給する給水ポンプ、１１は給水流量調節弁、１
２は給水ポンプ１０で給水された水を加熱する高圧給水
加熱器である。１３はボイラ火炉からの排ガスにより給
水の加熱を行な５節炭器、１４はドレンタンク６のレベ
ルを検出するドレンタンクレベル検出器である。

給水ポンプ１０から吐出された給水は給水流量調節弁１
１、高圧給水加熱器１２１節炭器１３を通ってボイラ火
炉ｌの水冷壁に供給され、バーナＩＢで燃料を燃焼する
ことにより得られた熱量を・吸収して汽水混合流体とな
り、汽水分離器２へ流入する。汽水分離器２では汽水混
合流体を蒸気と水に分離し、発生した蒸気は過熱器３に
より通過蒸気とされ℃タービン４にダ給プれ、タービン
４を駆動し℃復水器５に入つ℃復水される。一方、汽水
分離器２で分離された水はドレンタンク６に導かれ、ボ
イラ循環ポンプ８により、ボイラ循環流量調節弁９を通
って給水ポンプ１０から吐出される給水の給水ラインに
戻される。このように、ドレンタンク７からの水を給水
ラインに戻すこと忙より熱回収が行なわれる。

ここで、ボイラ循環流量調節弁９はｔ゛レンタンクレベ
ル検出器１４で検出されたレベルに応じ工ドレンタンク
の貯水量が一定レベルを超えないよ５に制御されるが、
一方、ボイラ循環流量が増加した場合、節炭器１３に流
入する流体のエンタルピが上昇し、節炭器１３において
蒸気が発生し。

節炭器１３の管内の圧力および温度が上昇して管が破裂
する危険があり、さらに、膜沸騰によるボイラ火炉１に
おける流量アンバランスを生じるので、このような事態
を防止するため、循環流量の上限値が定められ、当該上
限値以上の流量を生じないように制御される。又、ドレ
ンタンク６への流入量が増大し、前記上限値開−のため
ドレンタンク６内の貯水量が増加してその容量が設定容
量を超えると、水が過熱器３に流入してしまう。これを
防止するため、レベル調節弁７は、ドレンタンクレベル
検出器１４の検出値に基づいて、ドレンタンク６０レベ
ルが所定レベル以上にならないように制御され、ドレン
タンク６の水を復水器５に逃すようにしている。さらに
、給水流量調節弁１１は給水流量が少なくなり水冷壁３
が過熱して管が破裂するのを防止するため、通常、最大
流量の２０数％の最低給水流量を確保できるよ５に制御
される。

このような変圧貫流ボイラ装置において、ボイラ起動前
には、ボイラ圧力は低く、ボイラ火炉流体温度は飽和温
度に近い状態にある。このような状態において、ボイラ
起動時、バーナＩＢが点火されると、ボイラ火炉１への
入熱が変化し、その水冷壁中の流体には局部的に飽和水
から飽和蒸気への変化が生じる。そして、このような変
化の割合は、近年、起動時間の短縮が図られて起動時の
燃料前が増加する傾向にあることから大きくなっている
。上記変化が発生すると、流体の比容積が変化して蒸気
の割合が大きくなる。ここで、蒸気の比容積は水の比容
積に比べて者しく大きい（圧力２０ｋｇ／ｄにおいて、
飽和水比容積は０．００１１７　。

飽和蒸気比容積は０．１０１４６　）ので、上記変化が
発生すると、その発生場所後流側の流体が一時的に押出
されて膨出現象を生じるのである。この現象が発生する
と、汽水分離器２には一時的に通常の２〜３倍の汽水混
合流体が流入し、その後通常の０．１倍程度に減少する
ため、ドレンタンク６０レベルは異常に高くなった後、
極めて低レベルとなる。

ところで、このような現象が生じると、ボイラ循環流量
調節弁９は通常開度から全開となってしまい、このため
、ボイラ循環ポンプ８がトリップし、さらに、全体の給
水流量が不足してボイラトリップをも生じ、ボイラ起動
が停止してしまう場合がある。又、上記現象が生じたと
き、レベル調節弁７は通常開度→全開→全閉となるが、
この現象においては流量変化量が太き（、かつ、変化速
度も速いため、レベル調節弁７の動作はこれに追従する
ことができず、ドレンタンクのレベルが異常低下状態に
あるにもかかわらず開状態にあり、レベル低下を防止で
きない事態を生じていた。

この事態を避けるため、従来、ボイラ循環流量を少なく
シ、その分ボイラ給水ポンプからの冷水を増加させるこ
とにより、ボイラ点火操作に先立つ工火炉流体温度を飽
和温度以下に下げ、膨出現象を抑制するとともにボイラ
トリップを防止する手段が採られていた。しかし、この
ような手段は廟勤時の熱損失を甚だしく増大させ、かつ
、起動時間が長くなるという欠点を生じていた。さらに
他の手段とし工、燃料量を徐々に増加することにより膨
出現象を防止し、レベル゛変動を小さくする手段も採用
されていたが、このような手段は起動時間が極めて長（
なるという欠点があった。さらに又、バーナＩＢの１セ
ル（４本組）当りの燃料を低減し、点火バーナ本数を増
加させることも考えられるが、そのような手段は、制御
系および機器構成とも複雑となるという欠点があって採
用するのは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、上記従来の問題点を解決し、ボイラ起動
時におけるドレンタンクレベルの異常な低下を防止する
ことができ、これによりボイラ起動を円滑に行なうこと
ができるボイラ装置の起動制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため１本発明は、ドレンタンクの
レベルの変化率を微分器により演Ｈし、この演算厘に応
じてドレンタンクのレベル検出器の検出値に所定の値を
加算し、この加昇された値に基づいて循環流量調節弁お
よびレベル調節弁を制御するようにしたことを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る起動制御装置のブロック
図である。図で、７はレベル調節弁、９は循環流量調節
弁、１１は給水流ｉ調節弁、１４はドレンタンクレベル
検出器であり、これらは第４図に示すものと同じである
。２１はドレンタンク６からとり出される水の循環流量
を検出する循環流量検出器であり、検出された循環流−
ｊｉＫ応じた信号を出力する。２２はドレンタンクレベ
ル検出器１４からのタンクレベルに応じた信号が入力さ
れる加算器、羽は関数発生器である。この関数発生器る
は。

加算器ｎからのタンクレベル信号を定められた対応する
循環流ｉｆ変換する機能を有し、タンクレベル信号が一
定値以下においては出力する循環流量が減少する特性を
有する。為は減算器、δは比例積分調節器（ＰＩｙ４節
器）である。関数発生器お、減算器列、ＰＩｆＡ節器２
５により循環流値制御部がか構成される。

ｎはタンクレベル検出器１４からの入力信号のうち、所
定の高レベル範囲の信号のみ通過させる制限器、あは微
分器、２９は所定の特性を有する関数発生器である。：
幻はタンクレベル検出器１４からの信号が入力される加
算器、３１は加算器力からり出力信号に比例した信号を
出力する比例調節器である。比例調節器３１によりドレ
ンタンクレベル制御部３２が構成される。あはタンクレ
ベル検出器１４カらの入力信号のうち、所定の高レベル
範囲の信号のみ通過させる制限器、３４は微分器、語は
所定の特性を有する関数発生器である。制限器あ、微分
器具、関数発生器３５により給水流量制御部側が構成さ
れる。

次に１本実施例の動作を第２図および第３図に示すグラ
フを参照しながら説明する。第２図はボイラ装置起動時
の各種値の特性曲線を示すグラフであり、各曲線は次の
値を示す。

曲＠Ａ：ドレンタンクレベル調節弁流童曲線Ｂ：ボイラ
循環流量 曲線Ｃ：ドレンタンクレベル 曲線Ｄ：ドレンタンク流流出 油線Ｅ：ボイラ給水ポンプ吐出流量 曲線Ｆ：節炭器入ロ給水＃、Ｉｊｋ 曲線Ｇ：ドレンタンク流入量 ここで、曲線ＣＫよりドレンタンクレベルをみると、起
動後、レベルが急速に増大する膨出現象がみられ、その
後レベルは急激に減少している。

曲線Ｇのドレンタンク流入量は曲線Ｃのドレンタンクレ
ベルを基にして推定したものである。ドレンタンクレベ
ルの急激な低下により循環流量調節弁９が暫くの間全閉
となり、これにより曲線ＦＫ示すように給水流量が大き
く低下し℃いることが判る。このようなドレンタンクレ
ベルおよび給水ｖｒｔ、量の低下は、第１図に示す制御
装置により防止することができる。以下、その動作を説
明する。

ドレンタンクレベル検出器１４からの信号は、ドレンタ
ンクレベルが通常のレベルにあるときＫは制限器ｎによ
り阻止され、微分器２８には入力されない。しかし、第
２図に示す膨出現象時のよ５Ｋ。

ドレンタンクレベルが所定のレベル以上になると。

その信号は制限器ｎを通過して微分器列に入力される。

膨出現象時、微分器あは当該膨出現象末期に生じるタン
クレベルの急激な減少を捕捉して、その微分値に応じた
信号を関数発生器２９に対し出力する。ここで、関数発
生６四が例えば、所定の値のコンデンサおよび抵抗で構
成されているとすると、関数発生６四の出力信号（レベ
ルバイアス信号）は微分器列の出力信号に応じた値（こ
の値はドレンタンクレベルが減少方向に変化するため負
の値）となり、以後、コンデンサと抵抗により定まる時
定数に応じて徐々ＫＯＫ近づいてゆく。

このレベルバイアス信号か、時間軸を他の値と一致させ
χ第３図の曲線Ｈに示され工いる。

この負のレベルバイアス信号は、加Ａ、器四および加算
器（９）に入力される。加算器２２ｒ（おいては、ドレ
ンタンクレベル検出器１４０侶号とレベルバイアス信号
とが加算され、このｋｉ来、加算６四からの出力信号は
ドレンタンクレベル検出器１４　Ｃｌ）　（ｍ　Ｍより
レベルバイアス信号分だけ減少した１６号となる。この
減少した信号に基づい℃関数発生器おからは循環流量に
相当した信号が出力され、減昇器冴で実際の循環流量と
比較され、その偏差信号がＰＩ調節器δを経て循環流量
調節弁９の開度を制御する。即ち、関数発生６四から出
力されるレベルバイアス信号は、ドレンタンクレベルの
減少な先行して予測する信号となり、このレベルバイア
ス信号をドレンタンクレベル検出器１４から出力される
実際のドレンタンクレベル信号に加算することにより、
循環流量制御部あは、ドレンタンクレベルが実際に低下
してしまう以前に、循環流量調節弁９を閉じる方向に制
御して循環流量を減少せしめ、ドレンタンクレベルの低
下を防止することＫなる。

一方、加算器３０においても、加算器四における動作と
同じ（、ドレンタンクレベル信号が減少せしめられ、こ
の減少せしめられたドレンタンクレベル信号に比例して
レベル調節弁７が制御されるノテ、レベル調節弁７はド
レンタンクレベル検出器に低下するのに先行して閉じる
方向に駆動される。したがって上記の循環流量調節弁９
の動作と相俟って、ドレンタンクレベルの低下が防止さ
れることＫなる。

第３図に示す特性図は上記のような先行的制御の結果を
示す図である１図で、第２図に示す曲線と同一曲線には
同一符号が付しである。曲ａＨは前述のレベルバイアス
信号を示し、曲線工はレベルバイアス信号により減少せ
しめられた加算器ρ。

菊から出力されるドレンタンクレベル信号を示す。

第２図忙示す曲線Ｃと第３図に示す曲線Ｃとを比較スる
と、ドレンタンクレベルの低下が防止されているのを明
確に観察することができる。

給水流量制御部あにおいても、さきに述べた制限器ｎ、
微分器列、関数発生６四によりレベルバイアス信号を得
たと同様の動作により給水流量調節弁１１０制御信号を
得ることができる。ただし。

この場合、給水流量制御部３６から出力される制御信号
は、給水流量調節弁１１を開く方向に駆動させる信号と
なる。この結果、給水流量調節弁１１は、ドレンタンク
レベルの実際の低下に先行してより大きく開かれるので
、第３図の曲線ＦＩＣ示すように節炭器入口における給
水流量は低下しない。

このように、本実施例では、起動時におけるドレンタン
クレベルの急激な低下を微分器により捕捉し、この微分
器の出力信号に応じて関数発生器によりレベルバイアス
信号を発生し、ドレンタンフレベル検出器により検出さ
れる実際のドレンタンクレベル信号を加算器によりレベ
ルバイアス信号分だけ減少せしめ、この減少せしめられ
た信号に基づいて循環流量調節弁およびレベル調節弁を
制御するようにしたので、起動時におけるドレンタンク
レベルの低下を防止することができ、その結果、ボイラ
循環ポンプｌ−＋Ｊツブおよびボイラトリップが発生す
ることはなく１円滑な起動を行なうことができる。又、
制限器を設けたので、起動待以外の通常制御範囲におけ
る微分器の作動を防止゛することができる。さらに、給
水流型制御部により、循環流量調節弁およびレベル調節
弁と同様の先行制御を、給水流量調節弁に対しても適用
したので、起動時における節炭器入口の給水流量の低下
を防止することができる。

なお、各関数発生器、比例調節器に設定される値が、プ
ラントに応じ工適宜選定されるのは当然である。又、ド
レンタンクレベルの低下時だけでなく上昇時における循
環流量調節弁およびレベル調節弁の制御も可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、ドレンタンクレベル検
出器の検出値の変化率を微分器により演算し、その演算
値に応じて所定の値を前記検出値に加算し、この加算さ
れた値に基づいて循環流量調節弁およびレベル調節弁を
制御するようにしたので、ボイラ装置起動時におけるド
レンタンクレベルの低下を防止することができ、ひいて
はボイラ循環ポンプトリップ、ボイラトリップを防止し
てボイラ装置の起動を円滑に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る起動制御装置のブロック
図、第２図および第３図はボイラ装置起動時の６値の特
性図、第４図は変圧貫流ボイラ装置の系統図である。 １・・・・・・ボイラ火炉％　２・・・・・・汽水分離
器、６・・・・・・ドレンタンク、７・・・・・・レベ
ル調節弁、８・・・・・・ボイラ循環ポンプ、９・・・
・・・循環流量調節弁、１０・・・・・・給水ポンプ、
１１・・・・・・給水流ｉｋ調節弁、１３・・・・・・
節炭器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラ火炉からの汽水混合流体を汽水分離する汽水
   分離器と、この汽水分離器に接続されたドレンタンクと
   、このドレンタンクのレベルを検出するレベル検出器と
   、検出されたレベルに応じてドレンタンクからの循環水
   の流量を制御する循環流量調節弁と、前記検出されたレ
   ベルに応じてドレンタンクの水を排出するレベル調整弁
   とを備えたボイラ装置において、前記レベル検出器の検
   出値の変化率を演算する微分器と、この微分器の出力に
   応じて前記レベル検出器の検出値に所定の値を加算する
   加算手段とを設けたことを特徴とするボイラ装置の起動
   制御装置 ２、特許請求の範囲第１項において、前記微分器は、前
   記レベル検出器で検出された値が予め定められた一定範
   囲内にあるとき演算動作を行なうことを特徴とするボイ
   ラ装置の起動制御装置