JPS61286592A - ポンプの吐出流量制御方法 - 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、ポンプの吐出流量制御方法に係り、特に、発
電プラントにおいて給水ポンプのシステムヘッドが大幅
に変化する場合に、このシステムヘッドの変化を吐出流
量制御系の先行信号として使用することにより制御性を
著しく改善した制御方法に関する。

〔発明の背景〕

発電プラントの給水流量を、ポンプの回転数で制御する
方式には、例えば、特開昭５９−８４００４号公報に開
示されるように、給水流量目標値とポンプの吐出圧力よ
り給水ポンプの回転数を制御する方法がある。この方法
は、ポンプの吐出流量制御装置に適用可能であるが、ポ
ンプの吐出流量との突合せを行っていないため、使用す
るポンプの特性カーブに誤差がある場合吐出流量目標値
に収束しない。

発電プラントでは、プラントの中間負荷におけるプラン
トの効率向上の観点から変圧プラントが主流となりつつ
ある０本庄プラントでは、給水ポンプのシステムヘッド
が負荷によって変るため、ランバック等の急激な負荷変
化時に、給水系の応答遅れにより、プラント全体の静定
が悪くなる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、システムヘッドが大幅に変化するポン
プの吐出流量制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

発電プラントで一般に使用されている遠心ポンプは、そ
の回転数が一定の場合、ポンプのシステムヘッドが変化
することによって吐出流量が大幅に変化する。従って、
吐出流量を一定に保つには、ポンプの回転数を変える必
要があるが、システムヘッドの変化が速い場合、流量が
変化したことを検出して吐出流量を制御する通常の、い
わゆる、ＰＩＤ制御では、追従性が悪く、この応答遅れ
がシステムヘッドの変動を誘発し、系の静定を著しく悪
くすることさえある１本発明では、ポンプのシステムヘ
ッド及び所要吐出流量より所要回転数を特性を考慮して
算出し、これをポンプの吐出流量制御系の先行信号とし
て使用することにより、制御系の性能向上を図ったもの
である。

〔発明の実施例〕

第２図は、発電プラントを簡単に示したものである。給
水ポンプ９より送出された給水は、エコノマイザ１０で
予熱され、ボイラ１で蒸気となり、主タービン４に入る
。主タービン４で熱エネルギは、回転エネルギに変換さ
れ、直結された発電機５により電気エネルギに変換され
、外部へ取り出される。一方、主タービン４に入った蒸
気の一部は、油気として主タービン４の中間段よりボイ
ラ１に送られ、加熱されて、再度、主タービン４へ供給
される（再熱過程）、主タービン４に供給された蒸気は
、復水器６で冷却され、復水ポンプ７で脱気器８に送ら
れる。給水ポンプ９は、大型プラントでは、複数台設置
され主なポンプは、蒸気タービン１１で駆動される。ま
た、その駆動蒸気１２は、主タービンの抽気ラインより
取り出され、背気１３は、主タービンの復水＠６へ回収
される。

いわゆる定圧プラントでは、主タービン入口の蒸気圧力
は、ランピング終了後は主タービン前に設けられた加減
弁により一定圧力に制御される。

従って、通常運転中の給水ポンプのシステムヘッドの変
化は、主として給水ポンプ出口から加減弁までの圧損の
変化に起因し、非常に小さい。一方、最近の主たるプラ
ントで採用されている変圧運転方式では、例えば、第３
図に示す様に、中間負荷におけるプラント効率向上のた
め発電機出力、ひいては、給水ポンプの吐出流量によっ
て大幅に変化させられ、このため給水ポンプのシステム
ヘッドも同様に変化する。

発電プラントでは、大型補機のトリップ等が発生した場
合に、プラントの出力を急激に降下させるようランバッ
ク機能があるが、この場合の負荷降下率は、場合によっ
ては３００％／分と非常に速く、変圧プラントの場合、
給水ポンプのシステムヘッドもこのレートで変化するた
め給水ポンプの吐出流量制御特性が著しく損われる０本
発明は。

給水ポンプの応答特性を改善することにより、このよう
な事態でも給水ポンプの吐出流量制御を安定して行える
ようにしたものである。

第４図は１発電プラントの給水ポンプとして使用されて
いる遠心ポンプの特性をその回転数をパラメータとして
示したものである。給水ポンプのシステムヘッドがＰ、
からＦ２に変化したとき、ポンプの回転数が一定であれ
ば吐出流量はＦｌからＦ２へ変化する。逆に、吐出流量
を一定に保つためには、ポンプの回転数をｎ、からｎ、
に変える必要がある。これはポンプの吐出流量がポンプ
の回転数とシステムヘッドによって決るということを示
しており広く知られていることである。本発明は、この
ことを利用してポンプの吐出流量制御方式を構築しよう
とするものである。

第１図に本発明の実施例を示す、プラントの出力指令信
号１より関数発生器２を経て作られた給水流量目標値３
は、給水流量検出器４（通常エコノマイザ−の直前に設
置される）からの給水流量信号と加算量５で突き合せら
れ、その偏差信号はＰＩＤ演算器６を経て給水ポンプ２
０に結合された蒸気タービン１９の回転数指令信号７と
なる。

一方、給水ポンプ２０のシステムヘッドを検出するため
の圧力検出器８（通常、ボイラの出口蒸気圧力、または
、主タービン入口蒸気圧力等を使用する）からの信号と
給水流量目標値３は、関数発生器９を経て、タービン１
９の回転数先行指令信号１０となるが、この信号は、信
号の効きを調節するための乗算器１１を経て回転数指令
７の補正信号１２として加算器１３で回転数指令信号７
と合成され、最終的なタービンの回転数指令信号１４と
なる。この回転数指令信号１４は、タービン１９の回転
数検出器２１からの回転数信号と加算器２２で突き合せ
られ、偏差信号がＰＩＤ演算器１５を経てタービン１９
への流入蒸気１８を調節する蒸気加減弁１７の開度信号
１６となり、タービンへの流入蒸気量を加減しその回転
数を調節することにより給水ポンプ２０の吐出流量を調
節する。

第５図は、関数発生器２の例を示したものである。また
、第６図は、関数発生器９の例を示したものでポンプの
特性曲線よりポンプのシステムヘッドをパラメータとし
て作成することができる。

ポンプの吐出流量は、常用範囲ではポンプの回転数とシ
ステムヘッドにほぼ比例するため、例えば、次の式によ
り簡単に近似することもできる。

Ｒ＝（ａ−Ｆ＋ｂ）・　（Ｃ−ｐ＋ｄ）Ｒ：回転数指令
（％） Ｆ：給水流量指令（％） Ｐ：給水ポンプのシステムヘッド（％）ａＨｂＨＱＨｄ
　：定数 第７図は、本発明を説明するために給水ポンプのシステ
ムヘッドがステップ変化した場合の制御回路の特性を定
性的に示したものである。また、図中の破線は、システ
ムヘッド変化に対する補正回路がない場合（従来方法）
のそれを示したものである８本実施例によれば、システ
ムヘッドの変化発生時に、補正回路の動作でタービンの
回転数指令がシステムヘッドの変化と共に変り、これで
吸収できずに残った偏差をＰＩＤ演算回路で吸収すると
いう過程を経るため、応答性を著しく改善できる。逆に
、この補正回路がない場合は、システムヘッド変化→給
水流量偏差→回転数指令→回転数→給水流量変化という
過程で外乱の吸収が行われるため、前述のランバック等
が発生し給水ポンプのシステムヘッドが大幅、かつ、急
速に変化する場合は、応答が著しく悪い。

尚、実施例は給水ポンプが一台の場合について示したが
、ポンプが複数台ある場合は、第４図の回転数指令信号
１４を複数台の給水ポンプ駆動タービンの回転数指令と
して一様に使用することができる。ただし、系のループ
ゲインがポンプの運転台数によって変るため、これを補
償するための回路を考慮しておくことが必要であり、こ
れは実プラントにおいて、すでに実施されている事項で
ある。

また、本発明をディジタル制御機器で実施する場合は、
演算周期を遅くしても従来と同等の性能を得ることがで
きるため、従来の機器に比べて安価な機器を選定するこ
とができる。あるいは、単位機器内の演算要系数を従来
よりも多くすることがで、きる等の経済的効果もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、発電プラントの給水流量系の制御性能
を著しく改善できるため、プラントの負荷追従性能を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は、本
発明の発電プラントのブロック図、第３図および第４図
はプラントの特性図、第５図、第６図および第７図は本
発明の一実施例の特性図である。 １・・・出力指令信号、２・・・関数発生器、３・・・
給水流量目標値、４・・・給水流量検出器、５，１３．
２２・・・加算器、６．１５・・・ＰＩＤ演算器、７・
・・回転数指令信号、８・・・システムヘッド検出器、
９・・・関数発生器、１０・・・回転数先行指令信号、
１１・・・乗算器、１２・・・補正信号、１４・・・回
転数指令信号、１６・・・開度信号、１７・・・蒸気加
減弁、１９・・・給水ポンプ駆動タービン、２０・・・
給水ポンプ、２１・・・ど−、 粥３図 馬４図 フ゛ラント出ｔ）抱子（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転数を変化させることにより吐出流量を制御する
   ポンプ吐出流量制御装置において、 ポンプ系のシステムヘッドと流量目標値よりポンプの所
   要回転数信号を算出し、この所要回転数信号を制御系の
   先行信号として、流量偏差信号より算出された駆動装置
   の回転数指令信号に加え、これを前記駆動装置の回転数
   目標値とすることを特徴とするポンプの吐出流量制御方
   法。