JPS6294702A - 発電所の給水ポンプ制御システム - 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〕 本発明は発電所の給水ポンプ制御システムに係り、特に
、発電機を駆動する主蒸気タービンの駆動源となる蒸気
を発生するボイラーに給水する給水ポンプを発電所の運
転状態に応じて効率良く制御するのに好適な発電所の給
水ポンプ制御システムに関する。

〔発明の背景〕

火力発電設備におけるボイラ給水、あるいは原子力発電
”設備における原子炉給水ポンプは、発電機を駆動する
主蒸気タービンの駆動源となる蒸気が供給され、この蒸
気圧に応じて作動する給水ポンプタービンによって駆動
されることが多い。この給水ポンプタービンを用いて給
水ポンプを作動するシステムとしては、例えば、給水ポ
ンプタービンの回転速度を検出し、この検出値とボイラ
ーに対する給水流量の要求値に対応づけられた給水ポン
プタービン回転速度についての設定値とを比較してその
偏差を求め、この偏差を抑制する蒸気圧制御信号を出力
する制御部と、給水ポンプタービンに供給される蒸気の
圧力を、蒸気圧制御信号により可変する蒸気圧調整部と
を備え、給水ポンプの作動に応じた流量の水をボイラー
に給水するように構成されたものが提案されている。こ
のシステムは、給水ポンプタービンの回転速度を設定値
に維持することにより所望の給水流量を得ることが出来
る。

又、このシステムにおいては、給水ポンプタービンが蒸
気圧に応じて給水ポンプを作動するように構成されてい
るので、抽気供給系と主蒸気供給系の２系統の蒸気を給
水ポンプタービンに供給すると共に、これらの２系統に
配設された加減弁の開度を、給水流量の要求値に応じて
調整して給水ポンプタービンの回転速度を設定値に維持
するように構成されている。従来、この２つのエネルギ
ー量の異る蒸気系統に配設された加減弁の制御法として
、比例積分演算器を抽気供給系と主蒸気供給系用の各々
１つずつ持ち、給水ポンプタービンの速度と、給水流量
の要求値に対応づけられた速度設定値との偏差信号を各
々の比例積分演算器に入力し、その演算結果の信号を切
替えて使用することにより蒸気条件にかかわらず給水ポ
ンプを安定に制御する方法が知られている。（特開昭５
９−２９７０４号）。

ところで、発電所においては、負荷要求状態によって発
電プラントを停止させずに出力を押さえた低負荷運転を
行う場合がある。この時は、発電機を駆動する主蒸気タ
ービンの駆動源となる蒸気量も低く絞り込む為、蒸気発
生源であるボイラーの給水も低く押さえ給水ポンプも低
流量域で運転を続ける必要がある。そして、いつでも負
荷上昇の要求がある時は、給水量を増やせる準備状態の
給水ポンプの運転を行う。即ち、発電プラントを停止さ
せてからの操作のてまと、起動時間のかかる再起動はさ
けて給水ポンプ２台の並列運転を継続することにより負
荷要求に即した所望の給水流量を得ることができる。

ここで、前記システムにおいては、制御部で演算された
蒸気圧制御信号を２種の比例積分演算器で演算し蒸気圧
調整部に供給し、給水ポンプタービンの回転数を制御す
るように構成されていたが、発電所の運転が低負荷、低
流量給水の運転に移行したとき、給水ポンプは給水流量
に対してフラットは給水ポンプの回転数特性となる為、
蒸気圧制御信号を出力する制御部に入力される給水制御
装置からの給水ポンプタービン回転速度指令信号が応答
性遅れとなった。つまり、給水流量に変化が表われてか
ら回転速度指令が演算され給水ポンプタービン回転速度
を制御するのでは制御が遅れ給水流量低トリップの危険
があり、給水流量が要求値に即応することが困雛であっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、前記課題に鑑みて為されたものであり、その
目的は、給水流量の要求値に即応した給水流量の制御が
行える発電所の給水ポンプ制御システムを提供すること
にある。

〔発明の概要〕

前記目的を構成するため、本発明は、発電機を駆動する
主蒸気タービンの駆動源となる蒸気がボイラーから供給
されこの蒸気圧に応じて給水ポンプを作動する給水ポン
プタービンの回転速度を検出し、この検出値とボイラー
に対する給水流量の要求値に対応づけられた給水ポンプ
タービン回転速度についての設定値とを比較してその偏
差を求め、この偏差を抑制する蒸気圧制御信号を出力す
る制御部と、給水ポンプタービンに供給される蒸気の圧
力を、蒸気圧制御信号により可変する蒸気圧調整部とを
備え、給水ポンプの作動に応じた流量の水をボイラーに
給水する発電所の給水ポンプ制御システムにおいて、前
記制御部は発電所が低負荷運転を行う際の給水の低流量
域運転時に、給水ポンプタービンの回転速度の設定値を
吐出圧力により補正した回転速度指令値として出力する
吐出圧補正部を有し、特に、発電所が低負荷運転を行う
際の給水の低流量域運転時、広範囲な給水量域に対して
フラットな給水ポンプの回転数特性上、応答性の遅れぎ
みな給水制御装置からの給水ポンプタービン回転数指令
信号を吐出圧力により補正し、補正された回転数指令信
号を蒸気圧調整部に供給することを特徴とする。又、給
水の低流量域で２台の給水ポンプタービンを１台に切替
えて給水ポンプ１台当りの給水流量を増やす操作をせず
に給水ポンプタービン２台の並列運転が出来、並列運転
のまま低流量域から高流量域まで連続的な制御が出来る
特徴も有す。

〔発明の実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明の好適な実施例の構成が示されてい
る。

本実施例の元になる従来システムは第２図に示される。

以下、第２図を説明する。

従来システムは、ボイラー２から供給される蒸気圧に応
じて給水ポンプ１０を作動する給水ポンプタービン１２
の回転速度を検出し、この検出値とボイラー２に対する
給水流量の要求値に対応づけられた給水ポンプタービン
回転速度についての設定値とを比較してその偏差を求め
、この偏差を抑制する蒸気圧制御信号を出力する制御部
１４と、給水ポンプタービン１２に供給される蒸気の圧
力を、蒸気圧制御信号により可変する蒸気圧調整部１６
を備え、給水ポンプ１０の作動に応じた流量の水をボイ
ラーに給水することができる。

即ち、制御部１４は、速度検出器１８．２０を有し、給
水ポンプ１０．給水ポンプタービン１２の駆動軸に連結
された歯車２２の回転数を、速度検出器１８．２０で検
出し、この検出値を給水ポンプタービン１２の回転速度
信号として検出するように構成されている。速度検出器
１８．２０による検出信号はそれぞれ速度信号変換器２
４゜２６を介して真値選択器２８に供給される。真値選
択器２８は、２つの回転速度信号のうち真値とされる値
を選択する。即ち、２信号の差が許容値以内であれば高
値を真値とし、差が許容値以上であれば変化率の小さい
方を真値とする処理を行い、真値を偏差演算器３０．給
水制御装置３２に供給する。給水制御装置３２は、吐出
流量検出器４′からの吐出流量４を入力しボイラーに対
する給水流量の要求値に対応づけられた給水ポンプター
ビン回転速度についての設定値に変換し、この信号を偏
差演算器３０に供給する。偏差演算器３０は１、真値選
択器２８と給水制御装置３２からの出力信号とを比較し
てその偏差を求め、比例積分演算器３４に供給する。比
例積分演算器３４は、偏差演算器３０からの偏差を抑制
する演算を行い、この演算値に従った蒸気圧制御信号を
蒸気圧調整部１６に供給する。

蒸気圧調整部１６は、増幅器３８．電気−油圧変換器４
０．油圧サーボ４２．リンク機構４４゜低圧加減弁４６
．高圧加減弁４８から構成されている。蒸気圧制御信号
が増幅器３８に供給されると、この信号は、増幅器３８
で増幅されたあと電気−油圧変換器４０に供給され油圧
サーボレベルに変換される。そして、油圧サーボ４２が
油圧サーボレベルに従ってリンク機構４４を作動するこ
とにより低圧加減弁４６．高圧加減弁４８の開度が制御
され、油気供給系５０．主蒸気供給系５２から給水ポン
プタービン１２に供給される蒸気の圧力が可変される。

高圧加減弁４８は、低圧加減弁４６の弁が全開となった
あと開くように構成されている。そして、給水ポンプタ
ービン１２と軸直結である給水ポンプ１０は給水ポンプ
タービン１２の駆動力により脱気器１からの水を出口弁
３゜を通してボイラー２へ給水するように構成されてい
る。

ここまでが従来のシステムとなるが、ここで、本発明は
、発電所が低負荷運転を行う際の給水の低流量域運転時
に給水流量の要求値に即応した制御が行え、又、給水ポ
ンプタービン２台の並列運転が行えることを特徴とする
ことから、第２図に変え第１図の本発明の一実施例を示
すシステム構成図を用い以後本発明の実施例を示す。

第１図より、給水制御装置３２．からの給水ポンプター
ビン回転速度指令信号は、ＡＡ部の吐出圧補正部を通し
、偏差演算器３０に供給され、真値選択器２８からの回
転速度信号と比較されたあと、蒸気圧調整部１６を経由
して給水ポンプタービン１２の回転速度を制御する。又
、給水制御装置３２への給水ポンプタービン回転速度信
号真値が指令信号の帰環信号として真値選択器２８から
出力されるが、この信号もＡＡ部の吐出補正部を通して
回転速度信号とは逆補正が加えられ給水制御装置３２へ
帰環される。又、ＡＡ部吐出圧補正用検出器として給水
ポンプ１０．出口弁３の吐出部に吐出圧力検出器５′を
追加し、吐出圧力検出器５′からの吐出圧力５をＡＡ部
吐出圧補正部に入力する構成とする。

ここで、ＡＡ部吐出圧補正部を設ける理由として給水ポ
ンプ運転特性図を第３図に示すので以下説明する。本特
性図は、吐呂流量Ｑｏ、吐出圧力Ｈの２変数により給水
ポンプタービン回転数Ｎが決まる関係になっており（イ
）〜（ロ）間がポンプの運転範囲となっている。通常の
給水ポンプの運用は５０％以上の回転数Ｎであり１例え
ば、吐出圧力Ｈ一定の時の吐出流量Ｑｏの変化に対する
給水ポンプタービン回転数は、変化巾が大きく回転数制
御がしやすい。又、３０％〜５０％程度の回転数域では
、吐出流量Ｑｏも当然低くなるが、吐出流量Ｑｏの変化
分に対する給水ポンプタービンの回転数Ｎの変化巾が非
常に小さく回転数制御が難かしい特性となっている。そ
こで、吐出流量λ給水流量）Ｑｏに変化が現われてから
給水ポンプタービン１０の回転速度を制御したのでは、
制御が遅れる為、吐出圧力５の変化をすばやく検出し吐
出流量Ｑｏに変化が現われる前に給水ポンプタービン回
転数指令信号を補正する必要がある。

次に、ＡＡ部吐出圧補正部を説明する。吐出圧補正部は
、ＬＡＧ５３．関数発生器５４．関数発生器５５．関数
発生器５６．関数発生器５７．高値優先回路５８．関数
発生器５９．加算器６．加算器７．偏差演算器８．偏差
演算器９から構成されている。又、吐出圧補正部の特性
は、第３図の給水ポンプ運転特性図の特性を以下に説明
する様に有しており、給水制御装置３２からの給水ポン
プタービン回転速度指令信号を吐出圧力５により補正し
て給水ポンプタービンの回転速度制御に使用するもので
ある。

第３図の特性は、吐出圧力Ｈをパラメータとし吐出流量
Ｑｏを給水指令Ｑと見なし給水指令Ｑと給水ポンプター
ビン回転数Ｎの関係図に書き直すと、第４図の様な図と
なる。（イ）〜（ロ）は、ポンプの運転範囲でありこの
図は吐出圧力Ｈａを（ハ）基準線とすると、（ニ）の線
上で点ａをａｔ。

ａ２．吐出圧力バラメタータＨｏ、　Ｈｌ、　Ｈ２，と
平行移動すると曲線が（イ）〜（ロ）の範囲でｂＣ＋　
ｂ　Ｉ　　Ｑ　１　ｇ　ｂ　２−Ｑ　ｚ＋　と非常に近
似した特性になることがわかる。そこで、（ハ）基準線
を第５図に表わしこの基準線上で回転数Ｎを算出し、基
準線の平行移動処理の為パラメータ吐出圧力Ｈにより算
出した給水指令補正値ΔＱと、給水ポンプタービン回転
数補正値ΔＮによりバイアスを加え補正し補正された給
水ポンプタービン回転数Ｎを算出するものとする。第６
図に給水指令補正値ΔＱを、第７図に給水ポンプタービ
ン回転数補正値ΔＮを、吐出圧力の変化に対する特性図
として表わす。

第１図の関数発生器５５が第５図に、関数発生器５４が
第６図に、関数発生器５７が第７図に、関数発生器５９
が第８図に対応している。吐出圧補正部は、給水制御装
置３２からの給水ボンブタ、−ビン回転数設定値が入力
される。そして、この”１ 値に吐出圧力５をＬＡＧ５３でノイズ処理し関数発生器
５４で演算された給水指令補正値ΔＱを加算器６で加算
させ基準線のある関数発生器５５へ入力し、吐出圧力５
を用い関数発生器５７で演算した給水ポンプタービン回
転数補正値ΔＮを加算器７で加える。これに関数発生器
５６の上下限制限を通した後、補正された給水ポンプタ
ービン回転数指令値として制御部１４へ出力する様にし
た。

又、真値選択器２８からの給水ポンプタービン回転数真
値を給水制御装置３２へ帰環させる時は、吐出圧補正部
で上記と逆操作を行い関数発生器５５と逆関数の関数発
生器５９を用い、又、給水指令補正値ΔＱ、給水ポンプ
タービン回転数補正値ΔＮの値も、加減算を上記と反対
に行うようにさせた。高値優先回路５８は、偏差演算器
８の結果がマイナスとならない様にする為のものとして
回転数帰環信号を給水制御装置３２へ出力する。

以上の様に、吐出圧補正部を有すことで発電所が低負荷
運転を行う際の給水の低流量域運転時、給水量に対して
フラットな給水ポンプの回転数特性による給水制御装置
３２からの給水ポンプタービン回転数指令信号の応答性
遅れなしに給水ポンプタービン１２の回転数制御が行え
、又、給水の低流量域で給水ポンプタービン２台の並列
運転が山開、並列運転のまま低流量域から高流量域まで
連続的な制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、発電所が低負荷
運転を行う際の給水の低流量域運転時に広範囲な給水量
域に対するフラットな給水ポンプの回転数特性による給
水ポンプタービン回転数指令信号の応答性遅れをなくす
。つまり、給水流量に変化が現われてから給水ポンプタ
ービンを制御するのではなく、その前に吐出圧力の変動
を検出し回転数指令信号を補正出来るので、給水の低流
量域でも給水ポンプタービン２台の並列運転が可能であ
り、給水流量の要求値に即応した制御が行えるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成図、第２
図は従来のシステム構成図、第３図は給水ポンプ運転特
性図、第４図は運転特性再構成図、第５図はＱ−Ｈ基準
線図、第６図はＨ−ΔＱ補正図、第７図はＨ−ΔＮ補正
図、第８図は基準線逆関数図である。 １・・・藤気器、２・・ボイラー、３・・・出口弁、４
・・・吐出流量、４′・・・吐出流量検出器、５・・・
吐出圧力、５′・・・吐出圧力検出器、６・・・加算器
、７・・・加算器、８・・・偏差演算器、９・・・偏差
演算器、１ｏ・・・給水ポンプ、１２・・・給水ポンプ
タービン、１４・・制御部、１６・・蒸気圧調整部、１
８・・・速度検出器、２ｏ・・・速度検出器、２４・・
・速度信号変換器、２６・・速度信号変換器、２８・・
・真値選択器、３０・・・偏差演算器、３２・・・給水
制御装置、３４・・・比例積分演算器、３８・・・増幅
器、４０・・・電気−油圧変換器、４２・・・油圧サー
ボ、４４・・リンク機構、４６・・・低圧加減弁、４８
・・・高圧加減弁、５０・・・油気供給系、５２・・主
蒸気供給系、５３・・・ＬＡＧ、５４・・・関数発生器
、５５・・・関数発生器、５６・・・関数発生器、５７
・・・関数発生器、５８・・・高値優先回路、５９・・
・関数発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、発電機を駆動する主蒸気タービンの駆動動源となる
   蒸気がボイラーから供給されこの蒸気圧に応じて給水ポ
   ンプを作動する給水ポンプタービンの回転速度を検出し
   、この検出値とボイラーに対する給水流量の要求値に対
   応づけられた給水ポンプタービン回転速度についての設
   定値とを比較してその偏差を求め、この偏差を抑制する
   蒸気圧制御信号を出力する制御部と、給水ポンプタービ
   ンに供給される蒸気の圧力を、蒸気圧制御信号により可
   変する蒸気圧調整部とを備え、給水ポンプの作動に応じ
   た流量の水をボイラーに給水する発電所の給水ポンプ制
   御システムにおいて、前記制御部は発電所が低負荷運転
   を行う際の給水の低流量域運転時に、給水ポンプタービ
   ンの回転速度の設定値を吐出圧力により補正した回転速
   度指令値として出力する吐出圧補正部を有し、発電所が
   低負荷運転を行う際の給水の低流量域運転時、広範囲な
   給水量域に対してフラットな給水ポンプの回転数特性上
   、応答性の遅れぎみな給水制御装置からの給水ポンプタ
   ービン回転数指令信号を吐出圧力により補正し、補正さ
   れた回転数指令信号を蒸気圧調整部に供給することを特
   徴とする発電所の給水ポンプ制御システム。