JPS6242130B2

JPS6242130B2 -

Info

Publication number: JPS6242130B2
Application number: JP56006267A
Authority: JP
Inventors: Ui Guido Hooru
Original assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Current assignee: Foster Wheeler Energy Corp
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1981-01-19
Publication date: 1987-09-07
Also published as: US4287430A; CA1156718A; JPS56107908A; ES498058A0; ES8204830A1

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、化石燃料燃焼ボイラを使用する形
式の発電プラント、より詳細にはそのような発電
所の制御装置に関するものである。化石燃料燃焼
ボイラを使用する発電所の場合、タービンに損傷
を与えないよう蒸気温度の影響をできるだけ少な
くするため、とくに反復供給をする場合、タービ
ン絞り弁における変圧運転が望ましい。これま
で、反復供給を行なうボイラは自然循環式であつ
たが、一体式汽水分離器の開発により、いまでは
貫通超臨界ボイラも反復供給用にかつ変圧運転で
使用できるようになつた。貫通ボイラには通常、
低負荷において再循環をさせるために設計された
起動バイパス装置に付置されている。これらの装
置は変圧で運転され、25％負荷で全絞り圧力に達
し、この負荷点でバイパス装置が機能を停止する
のが通例であつた。最近になつて、タービンを損
傷から最大限保護するために、タービンの絞り弁
のいくつか（たとえば、４弁装置についてははじ
めの２個）を全開にすることによりより高い負荷
に達するまで可変絞り圧力で運転することが提案
され、全絞り圧力において60％負荷が得られてい
る。代りに、全負荷に対して変圧運転を行なうこ
とは可能である。

この発明に係る自動制御装置は、選定した負荷
に達するまでタービン絞り弁において変圧運転が
行なえるようにするため、貫流ボイラを使用する
発電所を制御するよう設計されている。

この発明に係る自動制御装置は、発電所設備が
暖機され、タービンが回転し、タービンに加えら
れた初負荷に同期したあと、発電所の運転を制御
する。自動制御装置は負荷要請信号および絞り弁
における圧力に応答して、最初にボイラの燃焼率
を制御し、次にバイパス装置が機能を停止する
と、絞り弁における圧力を昇圧が絞るように選定
した設定点に達するまで上昇させるよう給水ポン
プを制御する。次に、装置は負荷要請信号と発電
機のメガワツト出力とを比較して、この設定点以
上の負荷における設備の運転を制御し、タービン
の絞り弁の位置を定め、負荷要請信号とメガワツ
ト出力の差に従つてボイラ燃焼率と給水ポンプを
制御する。

以上およびその他の発明の目的と利点は、この
発明に係る装置が記載されている添付図面を参照
し、好ましい実施例についての以下の詳細な説明
を読めばより完全に理解できよう。

以下、ブロツク図について説明する。ボイラ１
２は、蒸気および（または）水を汽水分離器１４
へ供給し、分離器１４は蒸気を過熱器１６へ供給
する。過熱器１６はタービン絞り弁２０を介して
過熱蒸気を高圧タービン１８へ供給する。蒸気
は、タービン１８を駆動したあと、再熱器２２へ
流れ、そこで再び加熱されて低圧タービン２４へ
送られる。タービン１８，２４は発電機２５を駆
動するように連結されている。蒸気は、低圧ター
ビン２４を通過し、それを駆動したあと、復水部
２６に戻され、そこで蒸気は復水されて給水ポン
プ２８へ送られる。ポンプ２８は水を高圧で高圧
予熱器３０へ送る。高圧予熱器３０は水の温度と
圧力を高めてからボイラ１２へ供給し、ボイラ１
２はその水を蒸気に変換する。

起動の際、ボイラ１２からの出力には、蒸気に
一部水分が含まれている。蒸気のみが過熱器１６
に供給されるように汽水分離器１４が蒸気から水
分を分離する。汽水分離器１４によつて分離され
た水はバイパス装置３２によつて集められ、弁３
４または３６を介してそれぞれ給水ポンプまたは
高圧予熱器３０へ戻すことができる。バイパス装
置３２からの水は、ほかに循環水を清浄化するた
めに復水部２６へ戻すこともできる。以上説明し
た装置の各部はまとめて発電所設備すなわちプラ
ントと称され、米国特許第3954087号に詳細に記
載されている。

設備を暖機し、タービンを回転させ同期させる
コールドスタートは、米国特許第3954087号に記
載されているように通常のやり方で行なわれる。
タービンが同期化したあとの絞り圧力（絞り弁２
０における圧力）は600PSIGが普通であり、発電
機の負荷は能力の８％が普通である。

タービンの同期後は、この発明に係る自動制御
装置が設備の運転の制御を担当し、絞り圧力を最
大圧力の3500PSIGまで増大させる。起動中の絞
り圧力の上昇を以下昇圧という。昇圧は能力の60
％負荷で終るのが通常である。代りに、絞り圧力
を全負荷まで変化させることができる。

自動制御装置は、負荷要請信号源５１から与え
られる負荷要請信号、絞り圧力、および発電機２
５のメガワツト出力に応じて設備の運転を制御す
る。負荷要請信号は発電所から要請されている負
荷を指示する。起動においてタービンが同期化さ
れたとき、この負荷要請信号は能力の８％のはず
である。起動中、負荷要請信号は８％から、昇圧
が終るように選定された負荷設定点まで増大す
る。８％負荷から昇圧が終る設定点まで増大する
負荷要請信号に応じて、自動制御装置は絞り圧力
を600PSIGから3500PSIGまで増大させる。運転
のこの段階を通じて、絞り弁２０は設定され、定
位置に止まる。たとえば、昇圧が終る設定点が60
％負荷であれば、４弁装置の場合始めの２個の弁
が開かれる。絞り弁２０が定位置にあるので、発
電機の負荷は絞り弁２０における圧力に比例しよ
う。したがつて、絞り圧力が600PSIGから
3500PSIGまで上昇すると共に、発電機の負荷は
８％から昇圧が終る設定点まで増大しよう。

負荷要請信号は信号源５１から信号プログラマ
ー５３に加えられる。信号プログラマー５１は、
この信号を起動運転における昇圧を通じて絞り弁
２０が設定される位置に対応する圧力表示信号に
変換する。この信号は、ほかにタービンの絞り弁
２０における絞り圧力を表わす信号を受け入れて
いる信号減算器５５に加えられる。信号減算器５
５は加えられた二つの信号の差を求め、この信号
を加算器５７に加える。減算器５５の出力信号
は、負荷要請信号で表わされている要請された負
荷を生じさせるために必要な絞り圧力と、タービ
ン絞り弁２０における実際の絞り圧力との差を示
す。信号プログラマー５３は、そのほかに所定の
校正を受けて負荷要請信号に応じて変化するフイ
ードフオワード信号を発生する。このフイードフ
オワード信号は加算器５７に入り、減算器５５の
出力に加算されて、加算器５７の出力側に調整さ
れたユニツト負荷要請信号となつて出てくる。こ
の調整されたユニツト負荷要請信号が、負荷要請
信号に対応する発電機負荷が得られるようにプラ
ントの運転を制御するのである。

この調整されたユニツト負荷要請信号はボイラ
１２に対する燃料と空気の供給量を制御する燃焼
率制御装置５９へ送られる。昇圧の初期部分にお
いて、バイパス装置３２がまだ機能している間
は、燃焼率制御装置５９が調整されたユニツト負
荷要請信号に直接比例するようにボイラの燃焼率
を制御する。したがつて、調整されたユニツト負
荷要請信号が大きくなると、ボイラ１２の燃焼率
が大きくなり、この結果タービン絞り弁２０にお
ける蒸気圧力が上昇する。したがつて、負荷要請
信号が８％から増大すると共に、絞り弁２０にお
ける圧力が上昇して発電機の負荷は増大する。

調整されたユニツト負荷要請信号は、そのほか
にその信号に応じて再熱器２２内のガス比例ダン
パを制御する再熱蒸気温度制御装置６１に加えら
れる。

調整されたユニツト負荷要請信号は、そのほか
にスプレイ起動制御装置６３に加えられる。この
スプレイ起動制御装置６３には別に過熱温度制御
装置６４から温度制御信号が加えられている。過
熱温度制御装置６４は、中間段の蒸気温度および
最終段の蒸気温度を表わす二つの信号を過熱器か
ら受けている。中間段蒸気温度か最終段蒸気温度
のいずれかが上昇すれば、それが温度制御信号に
反映するように二つの信号から温度制御信号が導
かれる。スプレイ起動制御装置６３は、調整され
たユニツト負荷要請信号と温度制御信号とを比較
し、それに従つて過熱器１６に加えるスプレイを
制御する。

発電機の負荷が能力の約25％に達すると、ボイ
ラ１２の出力はすべて蒸気だけになるので、分離
器１４により蒸気から分離された水を集めるため
のバイパス装置３２はもはや必要でなくなる。し
たがつて、約25％負荷になると、分離器１４の出
力側の圧力が、ボイラ１２の出力がすべて蒸気に
なるときに対応する所定の圧力に達するのに応じ
てバイパス装置３２は自動的に機能を停止するよ
うになつている。バイパス装置が機能を停止する
負荷設定点は変更することができる。バイパス装
置３２は、その機能を停止すると、燃焼率制御装
置５９、給水ポンプ制御装置６５、およびスプレ
イオンライン過渡制御装置６７へ信号を送る。バ
イパス装置３２が機能を停止したあと、燃焼率制
御装置５９は調整されたユニツト負荷要請信号に
従つてボイラに対する燃料と空気の供給量を引き
続き制御するが、バイパス装置３２が停止したこ
とを示す信号をバイパス装置３２から受け取る
と、過熱器１６の中間段蒸気温度および最終段蒸
気温度によつて決まる過熱蒸気温度制御装置６４
からの温度制御信号に従つて燃焼率を変更するよ
うになつている。バイパス装置３２が機能を停止
したあと、燃焼率制御装置５９は温度制御信号の
変化に応じて、過熱器の中間段蒸気温度または最
終段蒸気温度の上昇を押えるようにボイラ１２に
対する燃料と空気の供給量を減らす。

バイパス装置３２が機能を停止する前の昇圧の
初期部分においては、給水ポンプ２６は能力の約
25％で水を送る。バイパス装置３２が機能を停止
したあと、給水ポンプ制御装置６５は、バイパス
装置からその信号を受け取ると、調整された負荷
要請信号に直接比例した水を送るように給水ポン
プを制御し始めるので、より以上の蒸気を発生で
きるようにボイラ１２の燃焼率が増加すると、給
水ポンプ２８は増加蒸気に必要な給水を供給すべ
くボイラへより以上の水を送るようになる。

バイパス装置３２が機能を停止すると、スプレ
イオンライン過渡制御装置６７が、過熱蒸気温度
制御装置６４からの温度制御信号に応じて過熱器
１６内のスプレイの制御を始める。

負荷要請信号は、25％から昇圧が終る設定点へ
増大し続けるので、燃焼率および給水供給量は、
加算器５７からの調整されたユニツト負荷要請信
号の増加に応じて増加する。そのほか、再熱温度
制御装置６１は、加えられた制御信号に従つて再
熱器２２内のガスダンパを引き続き制御する。

また、信号プログラマ５３は負荷要請信号に対
応する信号を伝達回路７１に加える。負荷要請信
号が昇圧が終るように選定した設定点に達する
と、伝達回路７１は、別に発電機２５のメガワツ
ト出力を表わす信号も受けている減算器７３へ信
号を加える。負荷要請信号が昇圧が終るように選
定した設定点以上に増大すると、負荷要請信号で
表わされる負荷と発電機２５のメガワツト出力で
表わしたときの発電機２５の実際の負荷との差を
示す信号を減算器７３が発生するようになる。そ
のあと、この信号は加算器５７により、減算器５
５が発したフイードフオワード信号に加えられ
る。負荷要請信号が昇圧が終るように選定した負
荷以上に増大すると、信号プログラマ５３は最大
圧力3500PSIGに対応する一定信号を減算器５５
に加え続ける。昇圧が終ると、絞り弁２０におけ
る圧力は3500PSIGまで増加したはずであるか
ら、昇圧が終る設定点以上の負荷要請信号に対し
ては減算器５５の出力はゼロになるはずである。
したがつて、加算器５７によつて作られた調整ユ
ニツト負荷要請信号は、信号プログラマ５３から
加算器５７に加えられた校正フイードフオワード
に加えられ、かつ減算器５５によつて作られた微
差信号によつて修正された発電機２５の実際の負
荷信号と負荷要請信号との差に相当する。

前述と同様に、負荷要請信号が昇圧が終る設定
点以上に変化したとき、燃焼率制御装置５９はボ
イラ１２の燃焼率の制御を続け、給水ポンプ制御
装置６５は給水ポンプ２８の制御を続ける。ま
た、再熱温度制御装置６１は調整ユニツト負荷要
請信号に応じて再熱器２２内のダンパの制御を続
ける。

加算器５７が発生した調整ユニツト負荷要請信
号は、そのほかに絞りコントローラ７５に加えら
れる。絞りコントローラ７５は、昇圧が終るよう
に選定した設定点以上に調整ユニツト要請信号が
増大すると、動作を開始する。調整ユニツト負荷
要請信号がこの設定点に達するまでは、絞りコン
トローラ７５は絞り弁２０を定位置に保持する
が、調整ユニツト負荷要請信号がこの設定点以上
に増大すると、絞りコントローラ７５は調整ユニ
ツト負荷要請信号に従つて絞り弁２０の位置の制
御を始め、信号が設定点以上に増大すると絞り弁
２０を開く。このようにして、発電機の負荷は、
昇圧の終了後調整ユニツト負荷要請信号がさらに
増大すると増加するのである。

調整ユニツト負荷要請信号が昇圧が終る設定点
の上方でいずれかの方向に変化すると、燃焼率、
給水供給量、タービン絞り弁位置、およびガス比
例ダンパに対応する変化が生じ、調整ユニツト負
荷要請信号に対応して発電機の負荷が変化する。

以上のように、制御装置は昇圧が終る設定点に
達するまでの昇圧を通じて、またこの設定点以上
の負荷において発電所を自動的に制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

添付図面はこの発明に係る自動制御装置のブロ
ツク図である。図中、主要な要素の参照番号は下
記の通りである。１２……ボイラ、１４……汽水分離器、１６…
…過熱器、１８……高圧タービン、２０……ター
ビン絞り弁、２２……再熱器、２４……低圧ター
ビン、２５……発電機、２６……復水部、２８…
…給水ポンプ、３０……高圧予熱器、３２……バ
イパス装置、３４，３６，３８……弁、５１……
負荷要請信号源、５３……信号プログラマ、５５
……減算器、５７……加算器、５９……燃焼率制
御装置、６１……再熱温度制御装置、６３……ス
プレイ起動制御装置、６４……過熱蒸気温度制御
装置、６５……給水ポンプ制御装置、６７……ス
プレイオンライン過渡制御装置、７１……伝達回
路、７３……減算器。

Claims

【特許請求の範囲】１発電機を駆動する蒸気タービンと、前記ター
ビンを駆動する蒸気を発生するボイラと、前記ボ
イラの出力から蒸気と水とを分離する汚水分離器
と、前記ボイラに水を送る給水ポンプと、前記分
離器によつて分離された水を集めて前記ボイラに
再循環させるようになつており、第一の所定の負
荷設定点に達するまでの起動期間中のみ作動し、
負荷が前記第一の所定の設定点以上に増大する
と、その機能を停止するバイパス装置を備えてい
る発電所において、負荷要請信号を与える手段
と、前記蒸気タービンの絞り弁における圧力を表
わす信号を与える手段と、昇圧が終るように選定
した第二の所定の設定点に負荷が達するまでの間
のみ前記負荷要請信号に対応する負荷を与えるよ
う、前記絞り弁における圧力と前記絞り弁におけ
る要求された圧力との差に従つて応じて変化する
制御信号を出力し、また前記第二の所定の設定点
以上の負荷においては、前記負荷要請信号によつ
て表わされる負荷と前記発動機の出力との差に応
じて変化する制御信号を出力する制御信号発生手
段と、前記制御信号に応答し、前記制御信号に従
つて前記ボイラの燃焼率を制御する手段と、前記
制御信号に応答し、前記バイパス装置が機能を停
止したあとにのみ、前記制御信号に対応する供給
量で前記ボイラに水を送るよう前記給水ポンプを
制御する手段と、前記第二の所定の設定点以上の
負荷において前記絞り弁の位置を制御する手段と
を備えていることを特徴とする発電所の自動制御
装置。２発電機を駆動する蒸気タービン、および前記
タービンを駆動する蒸気を発生するボイラを備え
ている発電所において、 (イ) 負荷要請信号を与える手段と、 (ロ) 前記タービンの絞り弁における蒸気圧力を表
わす信号を与える手段と、 (ハ) 前記発電機のメガワツト出力を表わす信号を
発生する手段と、 (ニ) 前記負荷要請信号、前記圧力を表わす信号、
および前記発電機のメガワツト出力を表わす信
号に応答して、前記発電機の負荷が前記絞り弁
における昇圧が終るように選定された所定の設
定点以下の間のみ前記負荷要請信号に対応する
負荷を与えるよう前記絞り弁における圧力と前
記絞り弁における要求された圧力との差に従つ
て変化する制御信号を発生し、そして前記所定
の設定点以上の負荷においては、前記負荷要請
信号で表わされる負荷と前記発電機のメガワツ
ト出力との差に従つて前記制御手段を変化させ
る手段と、 (ホ) 前記制御信号に従つて前記ボイラの燃焼率を
制御する手段と、 (ヘ) 前記所定の設定点以上の負荷において、前記
制御信号に従つて前記絞り弁の位置を制御する
手段と、から成ることを特徴とする発電所の自動制御装
置。