JPS63143405A - 給水加熱器の水位制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電プラントのドレン水位制御系統に係り、特
に、ドレンの排出先を二系統以上設けた機器のドレン水
位制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特公昭５１−６３１６号及び特公昭５３
−４７８４１号公報に記載のように、水位調節計からの
信号をドレン水位レベルによって自動開閉する方式、つ
まり、スピリットレンジコントロール方式が採用され、
水位が常用レベルよりもある値以上になった時に、常用
弁とは異なる他の弁を開閉するようになっている。さら
に、ポンプトリップ時などプラント運用上強制的なドレ
ン切替が必要な場合は、四方電磁弁、あるいは、三方電
磁弁を二個用い、ポンプ系統に設けられた水位調節弁を
強制全閉すると共に、低圧ライン系統に設けた水位調節
弁をフィードバック水位制御信号により操作させる。し
かし、これらの装置は、一方の弁が強制的に閉止された
り、又は、水位が上昇してはじめて他の弁が開く、つま
り、水位変動が起ってドレンの切替を行う方式となって
いるため、このドレン切替時に水位を安定させることに
ついて考慮されていなかった。

また、プラントの運用により、ドレンの排出先を脱気器
から低圧給水加熱器へ切替える竪型の給水加熱器のドレ
ン水位制御ではタービンの負荷変化が大きい程、このよ
うな従来方式ではドレン切替時の水位変動がより大きな
ものとなっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、ドレンの排出先を二系統以上もつ発電
プラント給水加熱器において、ドレン排出先を切替える
時のドレン水位変動を防止するようにしたドレン水位制
御装置を提供することにある。

〔問題点を解決・するための手段〕

上記目的は、水位制御装置に、タービン負荷信号等に基
づく弁切替操作指令により、水位検出信号に基づくフィ
ードバック水位制御信号を、第一の水位調節弁と第二の
水位調節弁とに伝達する信号の分配割合を徐々に変化さ
せてドレンの排出先を切替えるドレン切替制御回路を設
けることにより達成される、 〔作用〕 本発明の水位制御装置のドレン切替制御回路は、タービ
ン負荷信号等に基づく弁切替操作指令により、水位検出
信号に基づくフィードバック水位制御信号を第一の水位
調節弁と第二の水位調節弁とに伝達する信号の分配割合
を徐々に変化させるように動作する。それによって、ド
レン切替中であっても、ｉ’１ｌｉｆ方の水位調節弁は
、常に、水位制御状態にあるので、タービン負荷が変化
し、ドレン量が変動しても水位を安定にすることができ
、かつ、制御弁へ伝達される信号の分配割合を徐々に変
化させてドレンの排出先を切替える方式であるから、一
方の弁を無制御の状態で強制的に操作することがないの
で、弁操作が水位変動の原因とはならない１本方式では
、水位変動が全くない状態でもドレン切替が可能である
。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図ないし第６図を用いて説
明する。

第１図は発電プラントの高圧給水加熱器のドレン水位制
御系統に本発明を適用したものである。

高圧給水加熱器１には流入ドレン配管４がら流入するド
レンと、タービン２から抽気管３を経て流入する蒸気が
高圧給水加熱器１内で給水ポンプ５から送られる給水と
の熱交換により凝縮して発生ゝレン配管６は高圧給水加
熱器１より高位置にある脱気器８にドレン水位調節弁９
を介して接続され。

流出ドレン配管７は脱気器８よりは低圧の低圧給水加熱
器１ｏにドレン水位調節弁１１を介して接続されている
。

このような装置において、高圧給水加熱器１には水位検
出器１２が取付けられている。この水位検出器１２は給
水加熱器１の現水位を検出してその検出信号１３を出力
する。また、抽気管３には圧力検出器１４が取付けられ
、圧力検出信号１５を出力する。なお、この圧力検出器
１４は必ずしも油気蒸気圧力を検出するものでなくとも
よく。

タービン負荷信号、高圧給水加熱器１の圧力などを検出
するものとしてもよい。

各検出器１２．１４と、タービン負荷要求信号発振器１
６と、ＰＣＢ、又は、無負荷信号を伝達する緊急弁切替
信号送信器１７とは、水位調節器２０に接続され、この
水位調節器２０は各検出器１２．１４からの検出信号１
３，１５、タービン負荷要求信号発振器１６からの信号
１８及び緊急弁切替信号送信器１７からの信号１９に基
づき演算された最適な制御信号２１．２２を水位調節弁
９．１１に出力する。

第２図に示すように、水位調節器２０は、タービン負荷
要求信号発振器１６からの信号１８と圧力検出器１４か
らの圧力検出信号ＩＳとを入力し発電プラントの運用状
態を把握し、最適なドレン切替指令信号３１を出力する
ドレン切替指令信号演算器３０と、このドレン切替指令
信号３１と緊急弁切替信号送信器１７からの信号１９と
を入力し水位調節弁９及び１１に伝達する制御信号の分
配割合を演算出力する弁操作信号分配割合演算器３２と
、ドレン水位検出器１２からの水位検出信号１３を入力
し、水位設定値との偏差信号３５゜３６を出力する偏差
信号演算器３３．３４と、この偏差信号３５に基づいて
水位調節弁９，１１を開閉制御する制御信号３８を出力
する比例、積分演算器３９と、偏差信号３６に基づいて
水位調節弁１１を操作する弁操作信号４４へ高位選択器
４３を介して制御信号４１を出力する比例、微分演算器
４０と、弁操作信号分配割合演算器３２からの信号４２
と比例、積分演算器３９からの制御信号３８とを入力し
水位調節弁９へ伝達される弁操作信号４５と水位調節弁
１１へ伝達される弁操作信号４６とをプラントの運用に
応じて最適値に出力制御する弁操作信号演算器４７と、
弁操作信号分配割合演算器３２からの信号４２を入力し
比例、積分演算器３９の比例ゲイン及び積分時間を各水
位調節弁の制御状態に応じて最適値にするための関数発
生器４８．４９とにより構成されている。

また、第３図に示すように、弁操作信号演算器４７は、
弁操作信号分配割合演算器３２からの信号４２と比例、
積分演算器３９からの信号３８とを掛は算し水位調節弁
９への弁操作信号４５を出力する掛は算器５１と、演算
器３２からの信号４２を反転させる信号反転器５２と、
この信号反転器５２からの信号５３と比例、積分演算器
３９からの信号３８とを掛は算し、水位調節弁１１への
弁操作信号４６を出力する掛は算器５５と、回路上の信
号を削除したり１手動操作介入を行ったりする手動介入
回路５６．５７．５８と、信号の上・下限を決定する上
・下限リミッタ５９．６０と。

弁操作信号４５を手動操作するための自動１手動切替器
６１と、弁操作信号４５と４６とを加算し比例、積分演
算器３９へ積分値リミッタ−信号６３としてフィードバ
ックする加算器６２とにより構成されている。

さらに、第４図に示すように、ドレン切替指令信号演算
器３０は、圧力検出器１４からの信号１５を入力し、低
位切替信号７０を発振する比較器７１と、低位切替信号
７０をリセットする比較器７２及びフリップフロップ回
路７３と、高位切替信号７４を発振する比較器７５と、
高位切替信号７４をリセットする比較器７６及びフリッ
プフロップ回路７７と、タービン負荷要求信号発振器１
６からの信号１８を入力しタービン負荷が上昇中である
信号８０を出力するための変化率？ｉＬ算器゛＼ ′ユ８１、掛は算器８２、比較器８３及びフリツプフ″
、男 一ロツブ回路８４と、掛は算器８２からの信号を入力し
、タービン負荷が降下中である信号８５を出力するため
の信号反転器８６、比較器８７　（ａ）。

８７　（ｂ）　、及びフリップフロップ回路８８と。

低位切替信号７０、高位切替信号７４．負荷上昇信号８
０及び負荷降下信号８５をそれぞれ入力し、ドレン切替
指令指令信号演算器３０にドレン切替指令信号３１を出
力するための、ＡＮＤ回路８９゜９０、ＯＲ回路９１，
９２、及びフリップフロップ回路９３とにより構成され
ている。

このように構成された本発明のドレン水位制御装置を用
いると、プラントの負荷を上昇させ、水位調節弁１１（
以下Ｘ弁と呼ぶ）が制御中でかつ、水位調節弁９（以下
Ｎ弁と呼ぶ）が全閉の状態からＸ弁からＮ弁へ制御中の
弁を切替える操作をする場合、つまり、ドレンの排出先
が低圧給水加熱器１０から脱気器８へ切替わる場合、ド
レン切替指令信号演算器３０によりＸ弁制御からＮ弁制
御へ切替える信号、つまり、Ｘ−＞Ｎ切替信号を発振し
た時点から弁操作信号分配割合演算器３２から０．０→
１．０の信号をなめらかな上昇曲線又は直線に沿って弁
操作信号演算器４７へ伝達出力する。

そうすると、比例、積分演算器３９からの弁制御信号３
８がＸ弁１１へ伝達される信号４６の分配割合が１００
％から０％へなめらかに減少すると共に、Ｎ弁９へ伝達
される信号４５の分配割合が０％から１００％へ増加す
る。すなわち、Ｘ弁１１が全閉しＮ弁９が水位制御状態
になり、ドレンの排出先が低圧給水加熱器１０から脱気
器８へ切替わる。

一方、これとは逆にプラントの負荷を降下させＮ弁制御
中、Ｎ弁全閉の状態からＮ弁全閉、Ｘ弁制御中に切替え
る場合、ドレン切替指令信号演算器３０によりＮ→Ｘ切
替信号が発振された時点から直線、又は、なめらかな曲
線に沿って１．０→０．０の信号を弁操作信号演算器４
へ伝達し、制御信号３８がＮ弁１１へ伝達される信号４
６の分配割合を１００％から０％へなめらかに減少させ
ると共に、Ｘ弁９へ伝達される信号４５の分配割合を０
％から１００％へ増加させて、Ｎ弁９を全閉し、Ｘ弁１
１を水位制御状態にする。

このように、ドレン切替中であっても両方の水位調節弁
９，１１は、常に、水位制御状態にあるので、タービン
負荷が変化、若しくは、給水加熱器１へ流入するドレン
量が急変動しても水位を安定にすることができる。また
１水力式が、制御弁へ伝達される信号を強制的に変化さ
せドレン切替を行う従来方式とは異って、水位検出信号
に基づくフィードバック制御信号の信号分配割合を徐々
に変化させて、ドレンの排出先を切換える方式であるか
ら、弁操作が水位変動に与える外乱とはならない、しか
も、水位変化が全くない状態でも、ドレン切替が可能で
ある。

さらに、本制御装置は、第２図に示すように。

ドレン切替時に、関数発生器４８．４９により。

比例積分演算器３９の比例ゲイン（Ｐ）及び積分時間（
Ｉ）をプラント運用に応じて最適化することができるの
で、さらに、水位を安定させられる。

特に、両水位調節弁９，１１が同時に作動する時は、弁
流量ゲインが高くなるのでこのように比例ゲインや積分
時間をプラント運用に応じて！ｌＩ御することは水位を
安定させる上で大きな効果を奏する。また、Ｘ弁１１へ
の弁操作信号４４へは高位選択器４３を介して水位検出
信号１３に基づく比例微分制御信号４１が伝達されるよ
うになっているので、偏差信号演算器３４での水位設定
レベル信号（図示せず）を偏差信号演算器３３での水位
設定レベル信号（図示せず）よりも高めに設定し。

Ｎ弁によるドレンの排出能力が不足した場合や突変的に
水位が上昇した場合に、バックアップ水位制御系として
作動しタービンへのウオータインダクション防止ができ
る。

第４図に示すように１本発明のドレン切替指令信号演算
器３０は、Ｘ弁→Ｎ弁切替信号である低位切替信号７０
を発振するための比較器７１の値をそれをリセットする
ための比較器７２の値よりも低めに設定することにより
、この切替動作にヒステリシス特性を持たせ、ドレン切
替時の誤動作を防止している。同様に、Ｎ弁→Ｘ弁切替
信号である高位切替信号７４を発振するための比較器７
５の値をそれをリセットするための比較器７６の値より
も低めに設定することにより、高位切替時の誤動作を防
止している。また、変化率演算器８１や比較器８３．８
７等を用いタービン負荷要求信号発振器１６からの信号
１８により負荷上昇中であるか負荷降下中であるかを判
別しているので検器の特性やドレン、又は、流入蒸気量
変動の影響を受けない。従って、ドレン切替負荷（ドレ
ンを切替える時のタービン負荷）近傍でＡＦＣ運転など
が行なわれても、検器の誤動作によりドレン切替が行な
われることがない。

本発明の弁操作信号演算器４７及び弁操作信号分配割合
演算器３２は、第５図に示す機器構成によっても達成で
きる。つまり、この弁操作信号演算器１００はドレン切
替指令信号演算器３０からの弁切替信号８１と比例積分
演算器３９からの制御信号３８とを入力し、Ｎ弁９へ伝
達される弁操作信号４５とＸ弁へ伝達される弁操作信号
４６とを、弁操作信号増加減量演算器１０３と、演算器
１０３からの信号１０４を制御信号３８から減算する加
算器１０５と、加算器からの出力信号】０５を制御信号
３８から減算する減算器１０６とにより構成される回路
により演算出力する弁操作信号演算機能と、比較器１０
９，１１０と、ＡＮＤ回路１１１，１１２と、スイッチ
１１３，１１４と、加算器１１５，１１６とにより構成
される回路によりドレン切替指令信号演算器３０からの
Ｘ弁制御指令信号１０１及びＮ弁制御指令信号１０２と
加算器１０５及び減算器１０６からの出力信号１０７及
び１０８とを入力し、ドレン切替中でなく、かつ制御中
以外の水位調節弁を確実に全閉させる信号１１７，１１
８をそれぞれの水位調節弁へ伝達させる弁全閉機能とを
備えている。この全開信号１１７，１１８は設定器１１
９，１２０によって任意の信号に設定できるので空気作
動弁の全閉時のドレンの液漏を防止することができ、ド
レン切替が開始される直後には設定器１２１゜１２２に
よって弁作動空気圧力が全開開度と一致するようにリセ
ットウィンドアップさせることができるので、弁開き始
めの時間遅れをなくシ、ドレン切替をスムーズに行なわ
せることができる。

また、弁操作信号演算器３０は、比較器１０９により弁
全閉状７Ｉ！（信号１２３）を感知し、制御信号３８を
そのまま演算器３０の出力信号１０４として加算器１０
５へ伝達するのでドレン切替を確実なものとし演算誤差
のない回路を実現できる。

第６図は本発明を給水加熱器のドレンポンプアップ系統
に適用した場合の一実施例を示したものである。高圧第
二給水加熱器１３０には流入ドレン配管１３１から流入
するドレンと、タービン２から抽気管１３２を経て流入
する蒸気が高圧第二給水加熱器１３０内で給水ポンプ５
から高圧第一給水加熱器１４０を経て送られる給水との
熱交換により凝縮して発生したドレンとの合流ドレンを
排出するための流出ドレン配管１３３が接続されている
。この流出ドレン配管１３３には高圧第二給水加熱器の
ドレン水位を検出し水位制御信号を発振する水位調節器
１３４からの弁操作信号１３５により自動開閉する水位
調節弁１３６が設けられている。

高圧第一給水加熱器１４０にはタービン２から抽気管１
４１を経て流入する蒸気が給水ポンプ５から送られる給
水との熱交換により凝縮して発生したドレンを排出する
ためのドレン配管１４２が接続されている。ドレン配管
工４２から流入するドレンと水位調節弁１３６を介して
流入するドレンとの合流ドレンを溜めるドレンタンク１
４３にはドレンタンク１４３と高圧第一給水加熱器１４
０とを接続する均圧管１４４と、このドレンタンク１４
３内のドレンを排出するための流出ドレン配管１４５，
１４６が接続されている。この流出ドレン配管１４５は
ドレンポンプ１４７及びドレン水位調節弁９を介して給
水ポンプ５の上流側給水配管１４８に接続され、流出ド
レン配管１４６はドレン水位調節弁１１を介して低圧給
水加熱器１０へそれぞれ接続されている。

このようなドレンポンプアップ系統において。

ドレンタンク１４３には水位検出器１２が取付けられ、
現水位を検出してその検出信号１３を出力する。また、
抽気管１４１には圧力検出器１４が取り付けられ、圧力
検出信号を出力する。

各検出器１２．１４と、タービン負荷要求信号発振器１
６と、ポンプ１４７のドリップ信号を発振するポンプト
リップ信号発振器１４９とは水位調節器２０に接続され
、この水位調節器２０は各検出器１２．１４からの検出
信号１３，１５、タービン負荷要求信号発振器１６から
の信号１８及びポンプトリップ信号発振器１４９からの
信号１５０に基づき演算された最適な制御信号２１゜２
２を水位調節弁９，１１に出力するものである。

このようなドレンポンプアップ系統でも本発明の水位制
御装置は全く同じ機能をもち、ドレンポンプを停止する
前にドレン切替を行うことにより、ドレンタンクの水位
を安定させた状態でドレン切替及びドレンポンプ停止を
行うことができる。すなわち、ポンプ停止動作が水位制
御上の外乱とはならないプラント運用が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ドレンの排出先を切替えるドレン切替
時のドレン水位変動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の給水加熱器のドレン水位制
御装置の系統図、第２図は第１図に示す同装置の水位調
節器の構成を示すブロック線図、第３図、第４図は第２
図に示す水位調節器の各演算器の機成を示すブロック線
図、第５図は他の実施例の弁操作信号演算器の構成を示
すブロック線図、第６図は本発明の他の実施例のドレン
ポンプアップ系統のドレンタンク水位制御装置の系統図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ドレンの排出先を複数系統もつ発電プラント給水加
   熱器のドレン水位制御装置において、タービン負荷信号
   等に基づく弁切替操作指令により、水位検出信号に基づ
   くフィードバック制御信号を第一の水位調節弁と第二の
   水位調節弁とに伝達する信号の分配割合を徐々に変化さ
   せてドレンの排出先を切替えるドレン切替制御回路を設
   けたことを特徴とする給水加熱器の水位制御装置。 ２、前記タービン負荷信号等に基づく前記弁切替操作指
   令により、前記水位検出信号に基づく前記フィードバッ
   ク制御信号を演算出力する比例積分演算器の比例ゲイン
   及び積分ゲインを前記水位調節弁の運用に合わせて任意
   に調節する演算器を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の給水加熱器の水位制御装置。 ３、ドレン切替指令信号を前記タービン負荷信号と負荷
   信号変化率信号とにより演算出力する手段を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給水加熱器の
   水位制御装置。