JPS63220005A - 火力プラントの蒸気温度制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力プラントの蒸気温度制御系に係り、プラン
ト起動時の併入直後の主蒸気温度の異常上昇を適切な減
温水を投入出来るシステムを提供し良好な主蒸気温度昇
温特性を得る蒸気温度制御方法。

〔従来の技術〕

近年原子力発電所が数多く建設されるにともない発電々
力量に占める原子力発電々力量の比率が高まってきてい
る。一般に原子力発電ユニットはベース負荷供給を基本
として運転されることより時々刻々変化する発電々力量
の変化は火力発電ユニットが吸収する運用となってきた
。特に夜間に於いては火力発電ユニットの最低運用負荷
としても吸収出来なくなる状況で、夜間停止、早朝起動
とする運用の機会が多くなってきた。

特に自然循環ボイラを有する火力発電プラントに於いて
は、起動過程に於いて発電機併入時の主蒸気温度が異常
上昇する特性を示す。この現象を第２図、第３図により
説明する（第２，３図は２２０ＭＷプラントの例）。第
２図は自然循環ボイラプラントの負荷に対する、主蒸気
温度、減温器入口温度、減温器出口温度、及び減温水流
量特性で、起動時を除く通常運転時の特性である。第３
図は、起動時の特性である。発電機併入前は１次過熱器
、２次過熱器を通過する蒸気は主蒸気管ウオーミング用
蒸気で小量流されている。この場合、１次過熱器、２次
過熱器を通る蒸気は過熱器チューブの外部温度近くに上
昇する（外部温度は燃焼ガス温度）。この様な状況下に
て発電機を併入し負荷上昇させる段階になると、蒸気量
が増大・　　していくとともにプラントの特性は通常負
荷バランス点に向は移行することになるが、過熱器チュ
ーブに蓄積された熱量が放出される特性となり減温器入
口温度は約２０分間で静特性バランス点に移行する。又
主蒸気温度は減温器入口温度が静特性バランス点への移
行が遅れること及び２次過熱器チューブに蓄積された熱
量が放出されることにより点線に示した様に急激な主蒸
気温度異常上昇が発生する。従来の制御方法は特開昭５
９−１７３６０１号（ボイラ蒸気温度制御方法）の公報
に記載の様に減温器入口温度の函数（減温器出口蒸気温
度目標値＝−Ｋ・減温器入口温度子Ｂ）による先行設定
と、主蒸気温度調節計出力を加算した減温器出口蒸気温
度値を設定値とする。減温器出口温度カスケード制御方
法が提案されている（第４図参照）。この方法では通常
負荷運転では効果的な制御結果が得られるが、上述の様
に１次過熱器、２次過熱器に蓄熱された。放出される熱
量を加味した減温器出口蒸気温度設定を１次過熱器入口
温度のみで求めるには不可能であること又特異な熱バラ
ンスをもって収束する起動時の制御には適せず併入直後
の減温水量の調節は運転員の判断による手動操作にたよ
っていた。

従来運転員は減温器出口温度を監視しながら、手動操作
を行っていたが、この場合主蒸気流量が少ない点での操
作であること、又スプレー量の最適値は動的に変化する
ので、時々刻々変化するプロセス量から最適減温水量を
手動操作することは不可能に近く、充分な昇温特性が得
られなかった。

第２図でＡゾーンは起動時の特性をＢゾーンは通常時の
特性を示す。特にＡゾーンに於いて、主蒸気温度の点線
は起動待投入減温水量を入れなかった場合の特性を示し
、実線は最適な起動待投入減温水量を示す、尚減温器出
口温度についても同様に最適起動待投入減温水量時の特
性を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、起動時の主蒸気温度の異常上昇を抑制
する点について配慮がされておらず、最適な昇温特性が
得られず、蒸気消費側の熱応力増大か発生寿命消費が大
きくなるという問題があった。

本発明の目的は、上記欠点を解消し、発電機併入直後の
主蒸気温度の異常上昇を抑制すると共に。

好適な昇温制御を得る、火力プラントの蒸気温度制御方
法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、主蒸気圧力、減温器入口温度、主蒸気流量
から最適減温水量を算出し、この値を設定値とした減温
水カスケード制御とする制御方法により達成される。

〔作用〕

減温水量設定値は、減温器入口温度と最適減温器出口温
度（主蒸気圧力から飽和温度子αで決定したもの）から
、最適減温器の出入口差を求め、主蒸気流量の比率を乗
算するもので、最適減温水量を求めるもので、減温器出
口温度をフィードバックとしていないため安定した制御
が可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例と同部品は同符号を用い図面に従っ
て説明する。

第１図は火力プラントの構成を示した図で、燃料タンク
５に貯蔵された燃料は、燃料ポンプ６で昇圧され、ボイ
ラに供給される。この間燃料ヒータ７で規定温度に昇温
され、燃料調節弁８で燃料供給量を調節し、バーナ９で
火炉に投入、燃焼される。燃焼用の空気は、押込通風機
３によりボイラ火炉２に供給される（燃焼用空気は押込
通風機人口ベーン４により加減される。）。燃焼ガスは
火炉２から２次加熱器２．再熱器３，１次過熱器１１、
節炭器１ｏを通過し、煙突へと導入される。

一方、給水ポンプ２７により昇圧されたボイラ給水は、
給水調節弁２８にてボイラへの給水量を加減され、給水
ヒータ２９を通過節炭器１０を通り、ドラム１４に供給
される。ドラム１４に供給された水は、降水管を下降し
、火炉氷壁にて熱吸収し、再びドラム１４へ戻る循環系
を構成する。ドラム１４で汽水分離された蒸気は１次過
熱器１１にて加熱されると共に、減温器１６にて減温さ
れ、２次過熱器２にて更に加熱されタービンガバナ２０
を通過高圧タービン２１に供給される。給水ポンプ２７
の出口から分岐された水は、減温水調節弁１８を経て、
減温器１６へ供給され、主蒸気温度を規定値に制御する
。高圧タービン２１を通過した蒸気はボイラの再熱器１
３で加熱され低圧タービン２２へ供給される。低圧ター
ビンで仕事をした蒸気は復水器２４にて水となり、復水
ポンプ２５、脱気器２６を経て、再び給水ポンプ２７に
戻るサイクルを繰り返す。

本発明の蒸気温度制御方式を第５図により説明する。第
２図Ａの部分は本発明による制御方式を採用し、Ｂの部
分は従来制御方式を採用するため。

起動待負荷３０％以上に到着後は通常制御方式となる様
考慮してあります、この切換は、併入ＮＯＴの条件で５
４の切換リレーをａ側とし、起動側制御とし、負荷約３
０％以上になると５７のＯＲゲート出力がリセットさり
通常制御に切換る。

起動制御側が選択されている場合の従来制御系の動作に
ついては、 （１）主蒸気温度設定値は主蒸気温度に等しくなる様に
動作する（４４の切換リレーはａ個選択）。

（２）主蒸気温度の昇温設定値は高速になり変化率設定
器４４の出力は常に主蒸気温度と等しくなる（４６の切
換リレーはａ個選択）。

（３）比例＋積分器５３の出力は比例＋積分器３９の出
力に追従する。

の動作を行い、起動制御から通常制御の切換をバンプレ
スとする様考慮されている。

併入直後の主蒸気速度異常上昇を抑制する減温水量の設
定は次の様に算出される。まず主蒸気圧力発信器３２の
出力から最適減温器出口温度を函数発生器３４により決
定する（最適減温器出口温度は飽和温度＋α℃にて設定
）。減温器入口蒸気温度と最適減温器出口温度との差が
必要減温特性となる。減温器入口温度はサーモカップル
１５により検出され、温度変換器３３により制御信号に
変換される。必要減温水量性は式で表すと次の様になる
。

Ｔｏ　＝　ｆ　（ＭＳ　Ｐ）　　　　　　　　　−−（
１）ΔＴ　＝　Ｔ　ｔ　−Ｔ　ｏ　　　　　　　　　　
・’・”’　（２）必要減温水量は上記必要減温特性に
、主蒸気流量を乗算したものとなり、乗算演算器３５の
出力となる。必要減温水量は式で表すと次の様になる。

Ｆｓ＝Ｋ・ΔＴ−ＦＳＦ　　　　　　　−−（３）上記
にて求められた必要減温水量は、減温水量値（開平演算
器３８の出力）と偏差検出器３７に２偏差値とされ、比
例＋積分演算器３９制御信号に変換され、減温水調節弁
１８を操作することにより必要減温水量が制御される。

この様に必要減温水量を計算し、減温水量フィードバッ
ク制御とすることにより、必要減温器出口蒸気温度が実
現出来ることになる。この領域は併入以降通常負荷運用
特性となる過渡領域とし、第２図のＡ領域である。プラ
ント特性が落ちつく負荷数約３０％以上に於いてはＯＲ
回路５７の出力がＯとなり通常運用側の制御になる。こ
の通常運用領域では、切換リレ５４はｂ側となり比例＋
積分演算器５３の出力に切換る。この場合の制御方式を
次に説明する。主蒸気流量信号から関数発生器４０によ
り先行減温器出口温度設定値の算出値と、主蒸気温度の
比例＋積分演算器４９の出力を補正値として加算された
信号（加算演算器５０の出力）を減温器出口温度設定値
として、減温器出口温度をフィードバックとして偏差演
算（偏差演算器５１にて演算）を実施し、比例＋積分演
算器５３の出力にて減温水調節弁を操作し減温器出口温
度を制御する（減温器出口温度は、サーモカップル１９
の出力を温度変換器５２にて制御信号に変換される。）
。

主蒸気温度はサーモカップル１５で検出され、温度変換
器４１により制御信号に変換される。主蒸低温度設定値
は、通常制御への切換直後の定温度値から主蒸気温度目
標設定値４５の出力値まで、定められた昇温レートで上
昇する。昇温レートは昇温設定器４７にて設定され、変
化率制限器４３に与えられ、決定する。この主蒸気温度
設定値と、主蒸気温度と偏差検出器４２で比較され比例
＋積分演算器４９の出力が、減温器出口温度補正値とな
り所定の所定の昇温特性を得る。

第６図は変形例で前記減温水量制御を減温器出口温度制
御としたもので同様の効果が期待出来る。

この場合減温水量が変化してから減温器出口温度が変化
するまでの時間は約３０秒程度で充分な応答特性が得ら
れる。尚減温器出口温度設定値は第５図と同主蒸気圧力
の函数で求める。

〔発明の効果〕

以上記述した本発明の火力プラントの蒸気温度制御方法
によれば、プラント起動時特に発電機入直後の主蒸気温
度の異常上昇が抑制されることにより、タービンの熱応
力が軽減出来、タービンの熱応力による寿命消費が軽減
出来るとともに。

２０〜３０分間の主蒸気温度安定時間を無くすことが可
能で起動時間が短縮出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の火力プラントの機器構成図
、第２図は通常運転時のボイラ特性の１例を示す説明図
、第３図は起動時のボイラ特性の一例を示す説明図、第
４図は従来の制御方法を適用した蒸気温度制御方法を示
すブロック図、第５図は本発明の制御方式を適用した蒸
気温度制御方式の実施例を示す構成図、第６図は本発明
の制御方法の変形例を示す構成図である。 １５・・・減温器入口サーモカップル、１６・・・減温
器、１７・・・減温器出口温度サーモカップル、１８・
・・スプレ調節弁、１９・・・主蒸気温度サーモカップ
ル、器、３２・・・主蒸気圧力発信器。　　　　　　　
　　−１”、ｊ二し′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数個の加熱器を有し、その加熱器間に減温器を配
   する火力プラントのボイラに於いて、発電機併入直後、
   過熱器に蓄熱された熱量により主蒸気温度異常上昇を抑
   制する目的で減温器入口温度、主蒸気圧力及び主蒸気流
   量から減温器への減温水流量を定め、減温水をフイード
   バツクし制御することを特徴とする火力プラントの蒸気
   温度制御方法。