JPS61231304A - ボイラの蒸気温度制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は□、ウェット運転時とドライ運転時とで燃料流
量制御方法の異なるボイラの蒸気温度制御装置に関する
。

従・来の技術 従来のボイラの蒸気温度制御装置は、第７図に示したよ
うに、タービンへ導かれる最終過熱器の出口の蒸気圧力
より、ボイラ負荷指令に応じて修正演算を行なって、燃
料流量指令を発するようにしている。

すなわち、ボイラ負荷指＋０１に応じて関数発生器０２
で与えられるその設定値と主蒸気圧力ＣＰ）０３との偏
差をとり、それをＰＩ　　（比例−積分）コントローラ
０４０入力とする。ＰＩコントローラ０４の出力とボイ
ラ負荷指＋０１とを加算器５で加算し、関数発生器０６
の入力とする。

一方、主蒸気温度（ＴＦ）　０７とボイラ負荷指◆０１
に応じて関数発生器０８で与えられるその設定値との偏
差をとり、　　ＰＩ　コントローラ０９０入力とする。

また、過熱器スプレィ０１８前後の温度差、すなわち過
熱器０１０の出口蒸気温度（Ｔ４）　０１２と最終過熱
器０１１０入口蒸気温度（Ｔ、）　０１３との差と、ボ
イラ負荷指◆０１に応じて関数発生器０１４で与えられ
るその設定値との偏差をとる。この偏差をＰＩコントロ
ーラ０９の出力と加算器０１５にて刃口算する。

スイッチ０１６はドライ運転モードの時ＯＮ　、ウェッ
ト運転モードの時ＯＦＦになる。したがって、ドライ運
転モードの時は関数発生器０６の出力と加算器０１５の
出力とを加算器０１７にて加算した値が燃料流量指命と
なる。また、ウェット運転時にはスイッチ０１６がＯＦ
Ｆとなるので、関数発生器０６の出力がそのまま燃料流
量指令となる。

発明が解決しようとする問題点 第７図の制御装置において、スイッチ０１６の０Ｎ１０
ＦＦはあらかじめ設定された負荷によってボイラの状態
−に関係なく無条件に行なわれる。すなわち、ボイラの
状態がウェットであるかドライであるかに関係な（、設
定負荷以上になるとＯＮに、設定負荷以下になるとＯＦ
Ｆに無条件に切替わるように構成されている。

このため、ボイラが実際にはまだドライの状態にあるに
も拘らず、負荷が設定以下になったためにウェット運転
モード（スイッチ０１６がＯＦＦ　）に切替わり、過熱
器の蒸気温度偏差が燃料流量指令にフィードバックされ
ず、その結果、蒸気温度が急激に変化し、蒸気温度特性
に悪影響を与える。

また、ボイラがウェットの状態にある時にドライ運転モ
ードに切替わったときも、上記と同じことが発生する。

本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、ウェッ
ト運転時およびドライ運転時に燃料流量制御方法の異な
るボイラにおいて、制御方法の切替えに起因してボイラ
出口蒸気温度が変化するのを防止し、蒸気温度制御特性
を改善し、かつウェット／ドライの切替えをスムーズに
行なえるようにした蒸気温度制御装置を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、ウォータセパレータと、これに接続さ
れる過熱器、過熱器スプレィおよびタービンとを備え、
このタービンへ導かれる最終過熱器の出口の蒸気圧力よ
り、ボイラ負荷指令に応じて修正演算を行なって、燃料
流量指令を発するボイラの蒸気温度制御装置において、
前記過熱器スプレィの入口側と出口側の夫々の蒸気温度
差とボイラ負荷指令に応じて関数発生器で与えられる温
度差の設定値との偏差を算出する装置と、この装置で得
られた偏差の補正値と前記ウォータセパレータの出口蒸
気圧力に応じて関数発生器により出力された飽和温度と
を加算する第１の加算器と、前記ウォータセパレータの
出口蒸気温度と前記第１の加算器により得られた温度と
の偏差とボイラ負荷指令に応じて関数発生器によって与
えられる値とをかげ合わせる乗算器と、同乗算器の出力
を入力とする積分器と、前記ウォータセパレータの出口
温度と前記第１の加算器により得られた温度との偏差を
入力するＰＤコントローラと、同ＰＤコントローラの出
力と前記積分器の出力とを加算する第２の加算器と、同
第２の加算器で得られた値を燃料流量の補正値として前
記燃料流量指令に付加する第３の加算器と、を備えてな
るボイラの蒸気温度制御装置が提供される。

実施例■ 第１図は本発明による蒸気温度制御装置の第１の実施例
を示すもので、図中の符号１はウォータセパレータ、２
および３は過熱器、４は過熱器スプレィ、５はボイラ負
荷指令、６は過熱器２の出口蒸気温度（Ｔ２）、７は過
熱器３の入口蒸気温度（Ｔ３）、８は関数発生器、９は
定数、１０は加算器、１１は関数発生器、１２は比較器
、１３は関数発生器、１４は比較器、１５はウォータセ
パレータ１の出口圧力、１６は関数発生器、１７はウォ
ータセパレータ１の出口蒸気温度（Ｔ□）、１８は加算
器、１９は関数発生器、２０は乗算器、２１は積分器、
２２はＰＤ　（比例−微分）コントローラ、２３は加算
器をそれぞれ示している。

ウォータセパレータｌの後に設置された過熱器２と過熱
器３との間に過熱器スプレィ４が注入される場合の例を
示した第１図の制御装置において、過熱器スプレィ４の
入口と出口との蒸気温度差、すなわち過熱器２の出口蒸
気温度（Ｔ２）６と過熱器３の入口蒸気温度（Ｔ３）７
との温度差とボイラ負荷指令５に応じて関数発生器８に
よって与えられる設定値との偏差をとる。この偏差が負
になることを防止するために、定数９を加算器ｌＯによ
ってこの偏差に加算する。加算器１０の出力とボイラ負
荷指令に応じて関数発生器１１によって発生される最小
温度差との最大値を比較器１２で検出し、さらにボイラ
負荷指令に応じて関数発生器１３で発生される最大温度
差との最小値を比較器１４で検出する。

ウォータセパレータ１の出口圧力１５に応じて関数発生
器１６によって与えられる飽和温度と比較器１４の出力
とを加算器１８によって加算するＯこの和とウォータセ
パレータ１の出口蒸気温度（Ｔ□）１７との偏差をとる
。この偏差とボイラ負荷指令に応じて関数発生器１９に
よって与えられる値とを乗算器２０でかけ合わせ、乗算
器２０の出力を積分器２１に入れる。一方、この偏差は
ＰＤコントローラ２２に入力される。このＰＤコントロ
ーラ２２の出力と積分器２１の出力とを加算器２３で加
算したものを燃料流量の補正値とする。

ウォータセパレータ１の出口圧力１５に応じた飽和温度
を発生する関数発生器１６では、蒸気の性質上、超臨界
圧域では、飽和温度が定義されないのでこの領域での飽
和温度は、適当な式を用いて外挿して与える。

また、関数発生器１１，１３は各々ウォータセパレータ
出口蒸気の過熱度の最小値と最大値とを与えるものであ
る。

更に、関数発生器１９は、ウェット運転中に積分動作を
なくすためのもので、第２図に示すような関数、すなわ
ち、ウェット／ドライ切替負荷前後の適当な幅をもった
領域で０から１に変化する関数を発生する。

ここで、関数発生器１１が第３図に示すような出力を与
え、関数発生器１３が第４図に示すような出力を与え、
定数９の値が＋１５℃とした場合についての作用を説明
する。

（１）ドライ運転中 過熱器スプレィ４０前後の温度差の偏差が±１０℃以内
の時は、比較器１４の出力は±１０℃＋１５°Ｃとなり
、ウォータセパレータ出口蒸気温度が過熱度（＝±１０
℃＋１５℃）となるように燃料流量が制御される。偏差
が一１θ℃以下になると５℃、＋１０℃以上になると２
５℃の過熱度をもつように制御される。

（２）ウェット運転中 過熱器スプレィ４の前後の温度差かい（らであろうと、
比較器１４の出力はゼロである。したがって、ウォータ
セパレータ出口蒸気温度が飽和温度に等しくなるように
、燃料流量が制御される。

（３）ドライからウェットに移行するときドライからウ
ェットに移行する際は、比較器１４の出力分だけウォー
タセパレータ出口蒸気が過熱されていたものが、序々に
比較器１４の出力がＯになることによって、ウォータセ
パレータ出口蒸気温度が飽和温度になるように、燃料流
量が制御される。

ウェットからドライへの移行時は上記と逆の作　　。

用をする。

以上のように、ウェット／ドライ切替えに伴なう制御系
の切替えがスイッチによるＯＮ　／　ＯＦＦではなく、
ボイラの状態をみながらスムーズに行なえるため、その
制御系切替えに伴なう蒸気温度の急変を防止することが
できる。

実施例■　　　　　　　　　　　　　　　　　　″第５
図は本発明による制御装置の第２の実施例を示すもので
、図中第１図と同一の要素は同一の符号で示しである。

符号２４は関数発生器、２５はＰＩ　コントローラ、２
６は加算器、２７は比較器をそれぞれ示す。

この第５図の制御装置において、過熱器スプレィ４の注
入前後の蒸気温度、すなわち過熱器２の出口蒸気温度（
Ｔ２）６と過熱器３０入口蒸気温度（Ｔ３）７との差を
とり、これをボイラ負荷指令５に応じて関数発生器２５
で与えられる温度差の設定値との偏差を求める。この偏
差なＰ１コントローラ２５に入力して得られた値と、ウ
オータセノ（レータｌの出口圧力１５に応じて関数発生
器１６によって与えられる飽和温度とを加算器２６によ
って刃口算し、この値と飽和温度との大きい方の値を比
較器２７によって取り出す。ここで、比較器２７によっ
て取り出された値と飽和温度との偏差をΔＴｓａｔｅ比
較器２６によって取り出された値とウォータセパレータ
出口蒸気温度との偏差をΔＴｗｓとする。

次に、偏差Δ’ｒｓａｔとΔＴ’ｗｓとを乗算器２０で
かけ合わせ、その出力を積分器２１に入力する。積分器
２１の出力と偏差ΔＴｓａｔをＰＤコントローラ２２に
入力して得られた出力とを加算器２３によって一加算し
、この値を燃料流量の補正値としている。

ここで、関数発生器２４の出力を第６図に示すような関
数に設定する。すなわち、ウェット／ド渉 ライ切替負荷時に±α＼の幅（ｐｌ−ｐ２）をもた・せ
てウェット運転時には温度差が０になるような設定値を
与える。これをもとに、各運転時の作用について説明す
る。

（１］ドライ運転中 過熱器スプレィ水流量が多い場合は、過熱器スプレィ４
の入口と出口との温度差ΔＴ＆’！、０より大であるの
で、　　ＰＩコントローラ２５の出力は正であり、比較
器２７の出力は飽和温度より犬である。

したがって、ウォータセパレータ出口蒸気温度が高げれ
ば、ＰＩＤ動作によって燃料を減らすようになり、逆に
低ければ燃料を増加することになる。

過熱器スプレィ水流量が少ない場合は上記の逆の作用を
する。

＋２１ドライからウェットに移行するとき温度差の設定
がＯになってくるため、温度差ΔＴは負になり、　　Ｐ
Ｉコントローラ２５の出力も負となる。したがって、比
較器２７の出力は飽和温度となる。このため、乗算器２
０の一方の入力が０になるので積分動作はな（なる。そ
のため、この時は、ウォータセパレータ出口温度と飽和
温度との偏差のＰＤ動作によって燃料流量の補正値が求
められるから、ウォータセパレータが湿ってしまうとウ
ォータセパレータ出口温度は飽和温度に等しくなり、燃
料流量に対する補正値は０となる。

（３）ウェットからドライに移行するとき上記（２１の
逆で、温度差ΔＴは正、　ＰＩコントローラ２５の出力
は正、比較器２７の出力は飽和温度より高（、ウォータ
セパレータ出口蒸気温度を上昇すべく　ＰＩＤ動作によ
って燃料流量を補正する。

ウェット時には、ウォータセパレータ出口蒸気温度は飽
和温度に等しくなっている。

〔４）ウェット運転中 上記（２）で説明したとおり、ウェット運転中は、比較
器２７の出力は飽和温度、ウォータセパレータ出口蒸気
温度も飽和温度であり、燃料流量の補正値は０である。

以上のように、ウェット／ドライ切替えのためのいかな
るスイッチング動作も行なわずに、ボイラの状態をみな
がら、スムーズにウェット／ドライ切替えが行なえるた
め、制御系の切替えに伴なう蒸気温度の急変を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気温度制御装置の一例を示す構
成図、第２図、第３図および第４図はそれぞれ関数発生
器の出力特性を示す図、第５図は本発明による蒸気温度
制御装置の別な実施例を示す図、第６図は関数発生器の
出力特性を示す図、第７図は蒸気温度制御装置の従来例
を示す図である。 １・・ウォータセパレータ、２，３−・過熱器、４・・
過熱器スプレィ、５・・ボイラ負荷指令、６．７・・蒸
気温度、８・・関数発生器、９・・定数、１０・・加算
器、１１・・関数発生器、１２・・比較器、１３・・関
数発生器、１４・・比較器、１５・会ウォータセパレー
タの出口圧力、１６・・関数発生器、１７・・ウォータ
セパレータの出口蒸気温度、１８−・加算器、１９・・
関数発生器、２０・・乗算器、２１・・積分器。 ２２・・　ＰＤコントローラ、２３・・加算器、２４・
・関数発生器、２５・・ＰＩコントローラ、２６・拳加
算器、２７・・比較器。 （ほか１名） 第２図 切Ｖ憂荷

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ウォータセパレータと、これに接続される過熱器、過熱
   器スプレイおよびタービンとを備え、このタービンへ導
   かれる最終過熱器の出口の蒸気圧力より、ボイラ負荷指
   令に応じて修正演算を行なつて、燃料流量指令を発する
   ボイラの蒸気温度制御装置において、 前記過熱器スプレイの入口側と出口側の夫々の蒸気温度
   差とボイラ負荷指令に応じて関数発生器で与えられる温
   度差の設定値との偏差を算出する装置と、 この装置で得られた偏差の補正値と前記ウォータセパレ
   ータの出口蒸気圧力に応じて関数発生器により出力され
   た飽和温度とを加算する第１の加算器と、 前記ウォータセパレータの出口蒸気温度と前記第１の加
   算器により得られた温度との偏差とボイラ負荷指令に応
   じて関数発生器によつて与えられる値とをかけ合わせる
   乗算器と、 同乗算器の出力を入力とする積分器と、 前記ウォータセパレータの出口温度と前記第１の加算器
   により得られた温度との偏差を入力するＰＤコントロー
   ラと、 同ＰＤコントローラの出力と前記積分器の出力とを加算
   する第２の加算器と、 同第２の加算器で得られた値を燃料流量の補正値として
   前記燃料流量指令に付加する第３の加算器と、 を備えてなるボイラの蒸気温度制御装置。