JPS6124559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプの過熱防止のための再循環ルー
プに設けられた再循環弁の開閉時に発生する給水
量の急激な増減を押えて安定した流量制御を可能
にした給水流量制御方法に関する。

たとえば大容量の火力発電所においては、ボイ
ラに給水を送出するポンプとして、タービン駆動
ボイラ給水ポンプ（以下TBFPと略す）とモータ
駆動給水ポンプ（以下MBFPと略す）とが備えら
れている。これ等のポンプは最初はボイラの蒸気
がないので、MBFPを起動し、その後ボイラから
の蒸気が増加するとTBFPが起動される。

これ等のボイラ給水ポンプの系統図を第１図に
示す。MBFP１はモータ２で駆動され、給水ポン
プ出口弁３（以下FWB弁と略す）にてポンプ１
からの吐出流量すなわち配管４の流量を制御す
る。ここでFWB弁３はモータ駆動の電動弁であ
り、全開・全閉の速度は約１分ぐらいかかるもの
である。又、MBFPの過熱防止のために再循環弁
６を有した再循環ループ７が設けられている。

一方、TBFP１２の場合はボイラ給水ポンプタ
ービン１０とTBFP１２が直結になつていて、ボ
イラ給水ポンプタービン１０に入る蒸気量を加減
弁１１にて加減しボイラ給水ポンプタービン１０
の回転数を変化することによつてTBFP１２の吐
出流量すなわち配管５の流量を増減している。

プラントを起動する場合などにおいて、すでに
MBFP２が運転中でその状態でTBFP１２を起動
する場合には、TBFP１２からの吐出流量はない
ので、ボイラへの給水流量すなわち主管１４の流
量はほとんど全てがMBFP１からの吐出流量であ
る。そして、加減弁１１の開度を徐々に大きくし
てボイラ給水ポンプタービン１０に入る蒸気流量
を増加させると、TBFP１２の回転数が上昇し、
それに伴つて配管１５の流量も増加する。ところ
が、ポンプの過熱防止のために配管１５の流量が
一定値に達するまでは再循環弁１６は全開の状態
であり、TBFP１２の吐出流量は再循環ループ１
７を循環する。

またTBFP１２の出口弁１８はボイラ給水ポン
プタービン１０がリセツトされると同時に全開に
されているが、給水流量１４の流量の圧力が高い
ので、TBFP１２の吐出流量の圧力が給水流量１
４の圧力に達するまではTBFP１２の吐出流量は
主管１４に流れない。

次にTBFP１２の配管１５の吐出流量が増加し
TBFP１２からの吐出流量が主管１４に流れ出し
始め、ある一定値に達すると、TBFP１２の再循
環弁１６はシーケンシヤルに全閉となる。この弁
は急速な開閉を要求されるので、電磁弁が用いら
れており、数秒で全開・全閉する。この再循環弁
１６が全閉になるとそれまで再循環ループ１７を
流れていた流量が一度に主管１４に加わることに
なり大きな外乱となる。

又、逆にそれまでMBFP１とTBFP１２とでボ
イラ給水流量をとつていて、TBFPを停止する場
合においては、TBFP１２の吐出流量を徐々に減
少させる。すなわち、ボイラ給水ポンプタービン
１０の加減弁１１を徐々に閉じていき、ボイラ給
水ポンプタービン１０の回転数を下げていく。つ
まり、TBFP１２の回転数を下げることによつて
TBFP１２の吐出流量を減少させる。このとき配
管１５のTBFP１２の吐出流量がある一定量以下
になるとポンプの過熱を防止するために再循環弁
１６を全開にして流量を再循環ループ１７を循環
させる。この再循環弁１６の全開時間は数秒であ
り、もし全開するのに長時間かかると充分な給水
がポンプに流れないでポンプを過熱することにな
る。そのために非常に短時間で全開となる電磁弁
を用いている。

この様に急激に再循環弁１６が全開になるの
で、それまで主管１４に流れていた流量は急激に
減少することになる。この再循環ループを流れる
流量は主管１４を流れる流量の約30％ぐらいの量
であり、これ等の給水流量の増減はボイラ又はタ
ービンの制御にとつて非常に制御を困難にするこ
とになる。

第２図はMBFPを運転中にTBFPを起動する場
合の特性図である。曲線２０は第１図の主管１４
を流れるボイラへの給水流量を示す。曲線２１は
配管４を流れるMBFPの吐出流量であり。曲線２
２は配管５を流れるTBFPの吐出流量である原点
０はTBFPの吐出流量の圧力が主管１４の圧力に
達した点である。またMBFPの吐出流量曲線２１
とTBFPの吐出流量曲線２２との合計が給水流量
曲線２０となる。

ここで給水流量２０を一定に制御している場合
は、TBFPを起動してその吐出流量を増加する
と、MBFPの吐出流量は減少して全体の給水流量
を一定にする様に制御されている。しかしながら
TBFPの給水流量が２５の点の流量に達した時に
TBFPの再循環弁１６は閉する。この一定の再循
環量をｋとするとTBFPの吐出流量は一度にｋだ
け増加することになる。そして給水流量２０も時
点２５の点で１度にｋだけ増加することになる。
MBFPの吐出流量２１はFWB弁で流量制御をし
ているが、FWB弁は電動弁であるので、急激な
減少制御が出来ない。又、FWB弁をデイジタル
計算機などでサンプリング制御を行つている場合
などには、そのサンプリング時間がくるまでは制
御を行わないので、この様な急激な流量の変動に
対して追従出来ない。したがつて給水流量が大き
く変動してボイラ、タービンの出力が急激に変動
し、ボイラ、タービンの制御が非常に困難な場合
があつた。

又、逆にMBFPを運転していてTBFPを停止す
る場合には、第３図に示すように主管１４を流れ
る給水流量２０を一定制御している場合に、配管
５のTBFPの吐出流量２２を減少すると、配管４
のMBFPの吐出流量２１は増加して給水流量２０
の値を一定に制御している。しかしながらTBFP
の吐出流量が減少して一定流量になつた時に再循
環弁１６が開する。そしてTBFPの吐出流量は第
１図の再循環ループ１７を循環することになるの
で、一度にTBFPの吐出流量は時点２７の点でｋ
だけ減少することになる。このｋの減少に対して
MBFPの給水増加制御は前述の様にうまく追従し
ない為に給水流量２０は一度にｋだけ大きく減少
することになる。この大きな給水量の減少はボイ
ラ・タービン制御にとつてボイラーへの入力が急
激に減少する為に非常に危険であり、ある一定時
間内に給水流量が元の値に戻らない場合にはボイ
ラの出力も減少しタービン入力の蒸気の熱量も減
少しメタルの熱応力上非常に悪い影響を与える為
にボイラ・タービンを停止していた。この様に
TBFPの起動、停止時などの再循環弁の開閉によ
る大きな外乱は従来までの制御装置では解決する
のは非常に困難であつた。

本発明は上記の様な不具合いを解決する為にな
されたもので、上記の不具合を除去した給水流量
制御方法を得ることを目的とする。

第４図に本発明の配管図を示す。すなわち
MBFPの吐出流量を制御するFWB弁３に対して
バイパスの配管３１を設置する。そしてFWB弁
のバイパス弁３０を備える。このFWBバイパス
３１の配管は前述のTBFPの再循環ループ１７と
同径の配管としTBFPの再循環量と同じ容量が流
せるものとする。又、FWB弁のバイパス弁３０
はTBFPの再循環弁１６と同容量のものであり開
閉の速度も同時間の電磁弁とする。まずMBFP１
を起動する時にFWBバイパス弁３０は全開にし
ておく。そしてMBFP１を運転中はFWBバイパ
ス３１のループでTBFPの再循環ループ１７と同
量の流量を流すものとする。又、MBFP運転中は
FWB弁３を制御して給水流量を制御する。

まずTBFP１２を起動する場合において、前述
した様に配管１５のTBFPの吐出流量の値が一定
流量に達した時に再循環弁１６が全閉になる。こ
の時の主管１４の給水流量の急激な変動を押える
為に上記のFWB弁バイパス弁３０を全閉にす
る。この操作は同時に行うものとする。すなわ
ち、TBFP吐出流量が一定値に達して再循環弁１
６を全閉にする信号が出ると同時にその信号で
FWB弁バイパス弁３０を全閉にさせる。この２
つの弁は同じ空気式のものであり開閉速度が同じ
ものの為にTBFP側で増加する流量分はMBFP側
でその流量を吸収して全体の給水流量の変動を最
小限に押えることが出来る。この改善された結果
について第５図に示す。すなわち時点２５で
TBFP１２からの吐出流量２２−１がｋだけ増加
するとMBFP１の吐出流量２１−１がｋだけ減少
し、給水流量２０−１は変動がほとんどなくな
る。

逆にTBFP１２を停止する場合においては、第
６図に示す様に上記とは逆にTBFP１２の吐出流
量を減少する。前述した様に配管１５のTBFPの
吐出流量が一定値以下になればTBFP１２の過熱
防止の為に再循環弁１６が全開する。このとき配
管１５の流量を検出して再循環弁１６を開する信
号と同時にMBFP側のFWBバイパス弁３０を全
開にする。前述した様にTBFP側で再循環弁１６
が全開となつて給水流量１４が減少する分は
MBFP側で同容量の流量をとることによつて全体
の給水流量の変化を小さく押えた、この改善され
た結果を第６図に示す。すなわち、時点２７で
TBFP１２の吐出流量２２−２はｋだけ減少する
がMBFPの吐出流量２１−２が丁度ｋだけ増加し
給水流量２０−２は大きな変動はない。この様に
してTBFP側の再循環弁１６の開閉による全体の
給水流量への外乱をMBFP側にFWB弁のバイパ
ス配管とバイパス弁を設置することによつてうま
く吸収した。又逆にTBFP側にもMBFPの再循環
ループ７と同径の配管のTBFP出口弁バイパス系
統３２とMBFP再循環弁と同じ開閉速度で同容量
のTBFP出口弁バイパス弁３３を設ける。前記と
同様な方法によつてMBFP再循環弁６が閉する場
合にはTBFP出口弁バイパス弁３３を閉にして配
管１４の急激に増加する量を押える。又MBFP再
循環弁６が開する場合にはTBFP出口弁バイパス
弁３３を開することによつて同様に配管１４の流
量の急激な減少を押えることが出来る。

この様にしてMBFP又はTBFPの再循環弁６又
は１６が開閉する時にお互いにその出口弁バイパ
ス弁を閉開することによつて流量の外乱を押えて
安定した流量制御を可能にした。

上記は火力発電所などのMBFPとTBFPの２つ
のポンプの組み合せについて述べたが一般的に第
７図で示す様に２つのモータ駆動のポンプに於い
て、ポンプ４１とポンプ４２が全く同容量のポン
プでその再循環ループ４６と４７も全く同容積の
配管であり、この中を循環する容量も同一であり
再循環弁４４，４５の特性も全く同一とした場合
にはポンプ４１を運転していてポンプ４２を起動
する場合において配管５１の点の流量が一定値と
なれば再循環弁４５が閉する。再循環弁４５が閉
することによつてそれまで再循環ループ４７を循
環していた一定量が一度に配管５１を通つて配管
５０に加わることになる。しかしながら同時にポ
ンプ４１側の再循環弁４４を開することによつて
再循環ループ４６に再循環ループ４７の流量と同
じ一定量を循環させる。この為に配管５０を通過
する流量は大きな変動がなくなる。

逆に、ポンプ４２を運転中にポンプ４１を起動
する場合も上記と同様に再循環弁４４が閉すると
再循環弁４５を開して配管５０を通過する流量の
増減を押えることが出来る。この様な全く同容量
のポンプの組み合せの場合にも前記の方法が容量
に適用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラ給水ポンプの配管図、第２図は
再循環弁が閉の場合の従来の方法による制御特性
を示す図、第３図は再循環弁が開の場合の従来の
方法による制御特性を示す図、第４図は本方式に
よる配管図、第５図、第６図は再循環弁が閉、開
時の本装置による改善された制御特性を示す図、
第７図は変形例の場合の配管図である。 １…MBFP，２…ボイラ給水ポンプモータ，３
…FWB弁，６…MBFP再循環弁，７…MBFP再
循環ループ，４，５，１４，１５…配管，１０…
ボイラ給水ポンプタービン，１１…蒸気加減弁，
１２…TBFP，１６…TBFP再循環弁，１７…
TBFP再循環ループ，１８…TBFP出口弁，２０
…給水流量の特性，２１…MBFP流量特性，２２
…TBFPの流量特性，２５…TBFP再循環弁全閉
の時点，２７…TBFP再循環弁全開の時点，３０
…FWB弁バイパス系統，３１…FWB弁バイパス
弁，２０−１…改善された給水流量特性，２０−
２…改善された給水流量特性，２１−１…MBFP
流量特性，２２−１…TBFP流量特性，３２…
TBFP出口弁バイパス系統，３３…TBFP出口弁
バイパス弁，４０，４３…モータ，４１，４２…
ポンプ，４４，４５…再循環弁，４６，４７…再
循環ループ，４８，４９…モータ出口弁，５０，
５１…配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２台のポンプを並列に設け、これらポンプの
   それぞれに設けられ前記ポンプの過熱防止のため
   に前記ポンプの吐出流量を循環させるための再循
   環ループと、この再循環ループに設けられ前記吐
   出流量が所定の値以下のときは全開とし前記所定
   の値をこえたときは全閉とする再循環弁と、前記
   ポンプの吐出流量を制御するための流量制御弁
   と、この流量制御弁に設けられたバイパス系統
   と、このバイパス系統に設けられたバイパス弁と
   を具備し、１台のポンプの運転中に２台めのポン
   プを起動するにあたり当該ポンプの再循環弁を全
   閉とする時にそれと同時に運転中のポンプのバイ
   パス弁を全閉とし、２台のポンプの運転中に１台
   のポンプを停止するにあたり当該ポンプの再循環
   弁を全開とする時に運転中のポンプのバイパス弁
   を全開とするようにした給水流量制御方法。