JPS6246104A

JPS6246104A - 貫流ボイラの蒸気温度制御方式

Info

Publication number: JPS6246104A
Application number: JP18515485A
Authority: JP
Inventors: 駒田　正; 彰菅野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1987-02-28
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JP2511400B2

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〕本発明は貫流ボイラの蒸気温度制御方式に係り。

特にプラント起動時の主蒸気温度の制御性を向上させた
貫流ボイラの蒸気温度制御方式に関する。

〔発明の背景〕

従来のこの種のボイラの蒸気温度制御方式は。

例えば“「計装Ｊ　、１９８３年・増刊号、第１１３頁
〜、ＩＨｔｓ頁、ｒカルマンフィルタを用いたボイラの
蒸気温度予測制御」”Ｋ記載されているように１貫流ボ
イラの蒸気温度制御につき、燃料プログラム値に対して
ｎ分後の蒸気温度目標値と。

ｎ分後の蒸気温度予測値との偏差に比グ］積分の修正量
を加え、このようにして求めた値を基に燃料を制御する
ことにより、その蒸気温度を制御する方式である。かか
る方式によれば、運転パターンや燃料性状によるボイラ
の熱吸収量変化を先行的にとらえ、これを基に燃料制御
に補正を加えるものではなかったため、蒸気温度制御が
充分でなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その
目的は熱吸収量の変化による蒸気温度の変動を抑制して
なる貫流ボイラの蒸気温度制御方式を提供することＫあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため１本発明は、起動バイパス運転
中はボイラ供給給水流量を一定に制御し。

該給水流量と主タービンへの送出蒸気流量との差分を起
動バイパス弁を開してフラツシタンクへ放出し、通常運
転時はボイラ供給給水流量をバイパスすることなく全量
を蒸気としてタービンへ送出する起動バイパスシステム
を有し、ボイラの基本燃料流量を負荷に見合って設定し
、主蒸気温度と該設定値の偏差により前記基本燃料流量
を修正する貫流ボイラの主蒸気制御方弐罠おいて、負荷
要求値を一次過熱器における熱状態に関する関数として
設定し、一次週熱器における実際の熱状態との偏差を求
め、この偏差により前記基本燃料量を修正することを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施列を図面に基づいて説明する。第４
図は本発明の実施例が適用されるプラントを示す系統図
である。１はボイラ、２は火炉。

３は押込通ｒＬ機、４は押込通風機人口ベーン、５は燃
料タンク、６は重油ポンプ、７は：熱料ヒータ７８は燃
料流量セ１ｊ却弁、９はバーナ、１０は１次過熱器、１
１は再熱器、１２は２次過熱器、１３は節炭器、１４は
過熱器止弁、１５は過熱器減圧弁。

１６は減温器、１７は２次過熱器バイパス弁、１８は１
次過熱器バイパス弁、１９は過熱器スプレー弁、２０は
フラッシュタンク、２１はフラッシュタンク蒸気弁、２
２はタービンガバナ、２３は高圧タービン、２４は低圧
タービン、２５は復水器。

２６はフラッシュタンクドレン弁、２７は脱気器蒸気弁
、２８は高圧ヒータ蒸気弁、２９は抽気過止弁、３０は
脱気器、３１は給水ポンプ、３２は給水ヒータ、５０は
主蒸気温度検出器、５１は主蒸気圧力検出器、５２は燃
料流量検出器、５３は空気流量検出器、′５４は減温器
出口蒸気温度検出器、９０は負荷測定値、１００は制御
装置、１０６は負荷要求値である。

このようなプラントの作用を以下に述べる。

給水ポンプ３１によりボイラに供給された水は。

煙道における燃焼ガスを利用し九節炭器１３で予熱され
火炉２に入る。火炉２を通過した流体は１次過熱器１０
及び２次過熱器１２において過熱蒸気とされ、タービン
ガバナ２２をとおり高圧タービン２３に供給される。

火炉２を流れる給水は、氷壁保護のため一定量（ボイラ
の型式により異なるがボイラ定格の２５チ程度）以上の
給水を貫流させる必要がある。タービンを通過する蒸気
流量がこの一定量になる負荷まで、１次過熱器バイパス
弁１８，２次過熱器バイパス弁１７の、ラインを通し、
一定量の流量からタービン供給流量の差分を７ラッシュ
タンク２０に逃す運用が必要で、この状態を起動バイパ
ス運転と称している。フラッシュタンク２０に流入した
流体は、フラッシュタンク蒸気弁２１．７ラツシユタン
クドレン弁２６を通り腹水器２５に回収されたり、脱気
器蒸気弁２７を通り脱気器３０に回収される。発電機負
荷が少く、抽気蒸気圧力が低い喘今においては、フラッ
シュタンク蒸気の一部は高圧ヒータ蒸気弁２８を通り給
水ヒータ３２に回収される。

燃料系の一列として重油の場合を示すが１重油ポンプ６
で昇圧された重油は燃料ヒータ７で加熱され制御装置１
００からの指令に基づき燃料流量制匈弁８によりａ＋７
制御が行なわれバーナ９より火炉に噴霧燃焼される。

一方、燃焼用空気は押込通風機３により炉内に投入され
る。この風量調整は制御装置１００から指令に基づいて
押込通風機人ロペーン４でおこなわれる。

ところで、起動時の特性は第５図に示すとおりであり、
燃料は負荷要求値１０６に見合った量が投入され、ター
ビン入口の主蒸気圧力は過熱器減圧弁１５で制御され昇
圧される。発電機負荷９０は負荷要求値１０６と実負荷
の偏差により制御されるが、主蒸気圧力にほぼ比例して
負荷は上昇する。発電機負荷９０に比例して１次、２次
過熱器１０．１２を通過する蒸気量が増加する。第５図
の人の領域が起動バイパス領域で、ボイラ供給給水流量
を一定にしているので、起動バイパス弁を通るｉｔはボ
イラ供給給水流電から１次、２次過熱器を通過する蒸気
量を差し引いたもの【７１−る。

一次過熱器バイパス弁１８は１次過熱器入口圧力を規定
値に制御する機能をもたせており徐々に閉する。過熱器
減圧弁１５の開度が９０％に達すると過熱器止弁１４を
全開させ、過熱減圧弁の役目が終る。この領域では燃料
量変化に対して、無駄時間、遅れ時定数が大で、（無駄
時間５〜８分。

遅れ時定数１２分〜１４分）フィードバック制御が困難
とされていた。

本発明のなされる以前では、第３図に示す如く。

主蒸気温度予測モデルにて計算された主蒸気温度の予測
値で制御する方式が提案され、これによシフイードバッ
ク制御が可能となり適用されてきた。

この方式に用いられた制御装置１００は次のようなもの
から構成されている。１０１は主蒸気温度検出器、１０
２は主蒸気温度予測モデル、１０４゜１１０．２０３は
減算器、１０５，１１１は比例積分演算器、１０７は関
数発生器、１０８は加算器、である。該予測モデル１０
２に入力される信号は、主蒸気圧力（直、空気流１．減
温器、出口温度、燃料流量、負荷である。このような制
御装置による作用は次のとおりである。

この制御方式は、負荷要求信号１０６からその負荷に見
合った燃料を関数発生器１０７により基本燃料量を決定
し、この［直にｎ分光主蒸気温度と。

ｎ分先設定値の偏差により基本燃料量を修正する方式と
している。

この方式ではボイラでの熱吸収量が変化したり。

運転パターンが変化によりボイラ入口給水エンタルピー
が変化した場合、主蒸気温度は、２０〜３０分後に表わ
れるため、主蒸気温度の予測値による制御を実行しても
充分な制御結果が得られる現象が起る。また負荷上昇と
共にタービンの抽気圧力が上昇し、給水ヒータ３２への
供給蒸気は、フラッシュタンク蒸気弁２８からの蒸気ラ
インから。

油気ラインに高速に切換る。この場合、負荷が上昇せず
ともタービンへ流入する蒸気流量は増加し。

１次、２次過熱器１０．１２を通過する蒸気流量が増加
する。この場合の燃料量は、１次、２次過熱器を通過す
る蒸気量に見合った燃料量とならないため熱バランスが
くずれ、主蒸気温度が変化する。

そこで１本発明では１次の如く構成したものである。

第１図は本発明の実施列全示すブロック図である。

第１図において第３図と同一部材には同一の符号を付し
て説明する。第１図のものが第３図と異なるところは、
一次週熱器バイパス弁開度発信器２０１からの開度信号
と、抽気流量発信器２０６からの流量信号とを新たに取
り込み、かつ関数発生器２０２，２０４，２０７と、加
算器２０５゜２０７と設けた点にある。それでは、上記
制御装置１００の作用を説明するが、その前にこの方式
の採用する原理を説明する。

まず、主蒸気温度は、１次、２次過熱器１０゜１２を通
過する蒸気流量に反比例し、燃料流量に比例するという
関係がある。また運転パターンの変化や、燃料性状変化
によるボイラ熱吸収が変化した場合、ボイラの熱吸収量
に変化が生じるが。

これらは燃料量に関係することになる。この変化は、い
ち早く１次過熱器入口圧力に現われ、１次過熱器入口を
規定値に制御する１次過熱器バイパス弁１５の開度変化
となってあられれる。適切な熱吸収量を評価するには、
この１次過熱器バイパス弁開度が適切であり、この開度
は負荷により一定の関数と々る。また蒸気流量は負荷の
関数で算出しているが、タービン油気がとられるとこの
関係が成立しなくなり、１次、２次過熱器通過量ベース
とする燃料量とする必要があり、負荷の関数で算出した
基本燃料量に抽気流、ＩＩＫ比例した燃料量を加算し、
燃料バランスを取り主蒸気温度の変動を抑制する方式と
した。

それでは、この方式の作用を以下に述べる。

まず、負荷要求値１０６により、１次過熱器バイパス弁
開度を第２図に示すよう々関数を有する関数発生器２０
２で定め、該発生器２０１からの実開度との偏差を減算
器２０３で演算し、その演算結果を不感帯の有る関数発
生器２０４に入力する。不感帯以上に１次過熱器バイパ
ス弁が変化した場合、関数発生器２０４の出力を加算器
２０５に入力する。また、抽気流量発信器２０６で抽気
流量を計測し、この流量値に対し関数発生器２０７で負
荷ベースの信号とし、負荷要求値に加算器２０Ｂで加算
する。加算器２０８の出力は抽気流量を補正した負荷要
求ベースの信号となる。

該加算器２０８からの信号を関数発生器１０７に与え、
該関数発生器１０７により基本燃料量とし、これを前記
加算器２０５に加える。該加算器２０５の出力を加算器
１０８で比ＦｐＵｆＪ分演算器１０５からの出力に加算
し、燃料流量をフィードバックにした燃料流量を制御す
る。

第３図は本発明の他の実施例を示す図である。

この図の説明をする前に、他の実施例を採用するところ
の理論について説明する。

前記第１実施列では、運転パターンの変化や。

燃料性状の変化によるボイラの熱吸収変化を１次過熱器
バイパス弁の開度変化でとらえ、燃料の補正を行う方式
を提案したが、この他の実施例は火炉出口流体のエンタ
ルピーを算出しバイパス弁開度変化の代りに用いること
が可能でおることに着目してなされたものである。なお
本方式は流体の圧力、温度から算出するため、蒸気潜熱
のある亜臨界圧力の貫流ボイラには不適である。本実施
例が第１図に示す第１実施例と異なるところは、関数発
生器２０２を無くし、これらの替りに負荷指令に対する
エンタルピの関係をもたせた関数発生器２０７を設けて
その出力信号を加算器２０３に供給すると共に、一次週
熱器入口の流体圧力を検出する発信器３００と、同流体
温度を検出する発信器３０１とを設け、これら発信器３
００，３０１からの信号でエンタルピースを計算しくブ
ロック２０８）し、その演算結果を加算器２０３に加え
るようにした点にある。

それでは、これの作用を説明する。

まず１次過熱器入口流体圧力と１次加熱器入口流体温度
とを基に蒸気表データファイルから流体エンタルピーを
算出し、この計算値と、負荷指令値から規定のエンタル
ピーを関数発生器２０７で定めた値とを減算器２０３で
その偏差を算出する。

この偏差信号を関数発生器２０４でもたせ、その偏差が
不感帯以上となった場合先行的に燃料補正を実行する。

これにより上記第１実施例と同様な作用効果を得ること
ができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば１貫流ボイラの運転
パターンの変化や、燃料性状変化による熱吸収量の変化
によって主蒸気温度への外乱が抑制され、主蒸気温度の
制御性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る貫流ボイラの蒸気温度制御方式を
示す系統図、第２図は本発明の実施例に用いられ、負荷
指令値に対する１次過熱器バイパス弁開度の最適プログ
ラム値と、開度変化による燃料補正を示した波形図、第
３図は本発明の他の実施を示すブロック図、第４図は起
動バイパス系を有する貫流ボイラプラントを示す系統図
、第５図は起動バイパス系を有する貫流ボイラプラント
の起動特性を示す線図、第６図は本発明の基礎となった
主蒸気型車制御方式を示すブロック図である。１・・・ボイラ、２・・・火炉、３・・・押込通風機、
４・・押込通風機人口ベーン、５・・燃料タンク、６・
・・重油ポンプ、７・・・燃料ヒータ、８・・・燃料流
量制御弁。９・・・バーナ、１０・・・１次過熱器、１１・・・再
熱器。１２・・・２次過熱器、１３・・・節炭器、１４・・・
過熱器止弁、１５・・・過熱器減圧弁、１６・・・減＠
器、１７・・・２次過熱器バイパス弁、１８・・・１次
過熱器バイパス弁、１９・・・加熱器スプレ弁、２０・
・・フラッシュタンク、２５・・・復水器、２７・・・
脱気器蒸気弁。２８・・・高圧ヒータ蒸気弁、２９・・・抽気過止弁。１００・・・制御装置、１０１・・・主蒸気温度検出器
。１０２・・・主蒸気温度予測モデル、１０４，１１０゜
２０３・・・減算器、１０５，１１１・・・比例積分演
算器、１０７，２０２，２０４，２０７・・・関数発生
器、１０８，２０５，２０７・・・加算器、２０１・・
・１次過熱器バイパス弁開度発信器、２０６・・抽気光
景発信器。

Claims

【特許請求の範囲】１、起動バイパス運転中はボイラ供給給水流量を一定に
制御し、該給水流量と主タービンへの送出蒸気流量との
差分を起動バイパス弁を開いてフラツシタンクへ放出し
、通常運転時はボイラ供給給水流量をバイパスすること
なく全量を蒸気としてタービンへ送出する起動バイパス
システムを有し、ボイラの基本燃料流量を負荷に見合つ
て設定し主蒸気温度と該設定値の偏差により前記基本燃
料流量を修正する貫流ボイラの主蒸気制御方式において
、負荷要求値を一次過熱器における熱状態に関する関数
として設定し、一次過熱器における実際の熱状態との偏
差を求め、この偏差により前記基本燃料量を修正するこ
とを特徴とする貫流ボイラの蒸気温度制御方式。２、特許請求の範囲第１項において、一次過熱器におけ
る熱状態に関する関数は起動バイパス弁の開度を負荷の
関数として設定し、一次過熱器の実際の熱状態は起動バ
イパス弁の実開度であることを特徴とする貫流ボイラの
蒸気温度制御方式。３、特許請求の範囲第１項において、一次過熱器におけ
る熱状態に関する関数は負荷要求値に対する一次過熱器
のエンタルピーであり、実際の熱状態は一次過熱器に流
入する流体の温度と圧力から算出した値であることを特
徴とする貫流ボイラの蒸気温度制御方式。４、起動バイパス運転中はボイラ供給給水流量を一定に
制御し、該給水流量と主タービンへの送出蒸気流量との
差分を起動バイパス弁を開いてフラツシタンクへ放出し
、通常運転時はボイラ供給給水流量をバイパスすること
なく全量を蒸気としてタービンへ送出する起動バイパス
システムを有し、ボイラの基本燃料流量を負荷に見合つ
て設定し、主蒸気温度と該設定値の偏差により前記基本
燃料流量を修正する貫流ボイラの主蒸気制御方式におい
て、負荷要求値を一次過熱器における熱状態に関する関
数として設定し、一次過熱器における実際の熱状態との
偏差を求め、この偏差により前記基本燃料量を修正し、
かつ前記基本燃料流量を設定している負荷信号をタービ
ン抽気流量により補正するようにしたことを特徴とする
貫流ボイラの蒸気温度制御方式。