JPS63277807A - 火力発電プラント自動制御装置 - 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、火力発電プラント自動制御装置に係り、特に
制御システムを構成する各プロセス系統間の相互干渉等
を軽減するに好適なものに関する。

〔従来の技術〕

一般に、火力発電プラントはボイラ、タービン。

発電機、給水ポンプ（ＢＦＰ）、減温用の注入弁。

燃料供給装置２通風ファン（ＦＤＰ、ＩＤＦ）などを含
んで構成されている。そしてこれらにより形成されるプ
ロセス系統を第３図に示すようにデジタル制御システム
により構成された自動制御装置により制御するようにし
たものが知られている（例えば、技術文献、「火力原子
力発電ＪＶｏＱ。

３６ＮＱ１，１９８５年、ｐ２７〜ｐ４３，７００ＭＷ
石炭火力発電所総合デジタル制御システム）。

すなわち、第３図に示すように、ユニット計算機１を中
心としてプラント自動制御装置（ＡＰＣ：）３と、ミル
バーナ制御装置（ＭＢＣ）４と、シーケンス制御装置（
ＳＥＱ）５を信号伝送バス２を介して連結した構成とさ
れている。ＡＰＣ３は負荷指令に応じて給水量、燃料量
、空気量等の各プロセス量を調節し、タービンに供給さ
れる蒸気の質などを確保する機能を有したものであり、
ユニットマスタ１０．ＲＦＰ調節調節制御２五２節制御
６０，注水調節制御３０に対応するマイクロコントロー
ラから構成され、インタフェイスコントローラ６を介し
て信号伝送ガス２に連結されている。そして、各マイク
ロコントローラ１０〜６０の詳細な系統構成は第４図に
示すようになっている。

ユニットマスク１０においては、負荷指令１０１に対し
て主蒸気圧１０３による補正を加えてボイラ入力指令値
を作成し、ボイラマスタ１０４を介してＢＦＰ調節制御
２０，注水調節制御３０１石炭石炭側御４０の各マイク
ロコントローラに出力している。また、ボイラ入力指令
値１０５に主蒸気温度１０６による修正を加えて燃料量
指令値１０７を作成し、石炭調節制御４０とＩＤＦ調節
制御６０の各マイクロコントローラに出力している。そ
してさらに、燃料量指令値１０７に排ガス中のガス０２
濃度１０８と空気流量１０９の検出値により修正を加え
，これに比例積分処理を施してＦＤＦ指令値１１０とし
てＦＤＰ調節制御５０のマイクロコントローラに出力し
ている。また。

ユニットマスタ１０において、負荷指令１０１と発電量
（ＭＶ／）１１２と主蒸気圧力１０３に基づいて主ター
ビン指令値１１３を作成し、二重化された主タービンの
ＥＨＧ調節制御１５のマイクロコントローラに出力して
いる。

ＢＦＰ調節制御２０においては、入力されるボイラ入力
指令値１０５と給水量の検出値（ＷＦ）２１との偏差を
求め、ＢＦＰ負荷配分制御２２を介して機器単位に三つ
の系統に分割されたＲＦＰコントローラ２３Ａ，２３Ｂ
，２３Ｃを制御するようになっている．そして各ＲＦＰ
コントローラは再循環弁開閉インターロックシーケンサ
２４を介してＲＦＰ再循環弁を制御するとともに，　Ｂ
ＦＰ非線形補正２６を介してＢＦＰ制御弁を制御し、こ
れによってボイラ入力指令値１０５に応じたボイラ給水
量に調節制御するようになっている。

注水調節制御３０においては、入力されるボイラ入力指
令値１０５と２次スーパヒータ（Ｓ　Ｈ）出口温度３１
に基づいて１次注水弁に係る制御量信号を生成し，１次
検温器出口温度制御３２を介して機器単位に２系統に分
割された１次注水弁コントローラ３３Ａ，３３Ｂに出力
し、これにより１次検温器の注水量を調節してその出口
の蒸気温度を所定値に制御するようになっている。また
。

入力されるボイラ入力指令値１０５及び主蒸気温度１０
６に基づいて２次注水弁に係る制御信号を生成し、２次
減温器出口温度制御３４を介して、機器単位に２系統に
分割された２次注水弁コントローラ３４Ａ，３４Ｂに出
力し、これにより２次減温器注水量を調節制御してその
出口蒸気温度を一定値に制御するようになっている。

石炭調節制御４０は入力される燃料量指令値１０７と各
給炭機の供給石炭量４２Ａ〜４２Ｆの合計とを比較して
偏差を求め、この偏差を比例積分処理して給炭量の制御
量信号を生成し，給炭機負荷配分制御４３を介して各給
炭機コントローラ４４Ａ〜４４Ｆに出力するようになっ
ている。各給炭機コントローラ４４Ａ〜４４Ｆは与えら
れる給炭量指令値に基づいて給炭機を駆動するとともに
、冷空気ダンパ、熱空気ダンパ、Ｗ／Ｂ入口空気ダンパ
を制御するようになっている。

ＦＤＰ調節制御５０は入力されるＦＤＰ比例値１１０を
ＦＤＰ負荷配分制御５１により配分し、ＦＤＰコントロ
ーラ５２Ａ、５２Ｂを介してそれぞれＦＤＰ入口弁を制
御するようになっている。

また、ＩＤＦ調節制御６０は、入力されるＩＤＦ指令値
１０７を他のドラフト６１と突合わせ、これに基づいて
ＩＤＦ負荷配分制御６２と、ＩＤＦコントローラ６３Ａ
、６３Ｂを介してＩＤＦ出ロゾロダンパ節し、前記ＦＤ
Ｐ調節制御と相まってボイラに供給する通風量を制御す
るようになっている。

一方、ＭＢＣ４はミルバーナの点消火とともにミル起動
停止時に給炭機や１次通風機などの各機器の起動停止指
令を作成するシーケンスコントローラであり、第３図に
示すようにインタフェイスコントローラ７を介して信号
伝送バス２に連結されたバーナシーケンスマスタ７１と
１石炭バーナ制御７２Ａ〜７２Ｆから構成されている。

そして、ＭＢＣ４は前記公報に記載さているように、ユ
ニット計算機１からのミルウオーミング指令を受け、封
止通風機、１次通風機、ミル油ポンプなどの起動指令を
、各補機シーケンス制御装置に出力するとともに、前記
ＡＰＣ３の石炭調節制御４０に冷・熱空気ダンパ、１次
空気ダンパのウオーミングガイド指令を出力するように
なっている。そして、ウオーミングが完了すると、石炭
バーナ点火シーケンスに移り、補機シーケンス制御装置
にミル。

給炭機の起動指令を出力するとともに、石炭バーナを点
火していくように構成されている。

また一方、シーケンス制御器＠　（ＳＥＱ）５は、ユニ
ット計算機１．ＭＢＣ４などからの指令を受け、上述し
た各調節制御系の補機、ミルバーナ関係の補機のほかプ
ラントを構成する種々のオンオフ制御補機の起動停止な
どのインターロック制御をおこなうようになっている。

第４図の制御系統構成図において、符号ＦＸは関数発生
器を示し、符号Ｐ＋Ｉは比例積分制御器を示し、Σは加
算器を示し、Ｔは切換器を示し、Δは減算器を示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例によれば、ユニットマスタ１０において各プ
ロセス調節系２０〜６０の信号を作成するようにしてい
ることから、その制御範囲が広く制御機能が集中されて
いるため、ユニットマスク１ｏが故障した場合には各プ
ロセス調節制御系１０〜６０は指令信号を失い、運転を
継続することが不可能になるという問題がある。

また、上記従来例にあっては、同一のプロセス系に属す
る調節系とシーケンス制御系とを分散したいわゆる機能
単位分散システムとしていることから、関連する調節制
御系（ＡＰＣ）とミルバーナシーケンス（ＭＰＣ）とシ
ーケンス制御系（ＳＥＱ）相互間においては、各補機単
位の信号取り合いが多くなり、第３図に示したように信
号伝送バス２を介して伝送する信号伝送量が著しく多く
、その信号伝送をシリアル伝送すると伝送時間遅れが大
きいことから、並列伝送としなければならず信号伝送バ
ス２の設備が膨大になるという問題がある。また、監視
信号と制御信号とが信号伝送バス２を共通の伝送路とし
ていることから、それらの信号の性質の違いにより相互
干渉を生ずる恐れがあり信頼性に欠けるという問題があ
る。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決すること、言い
換えれば、ユニットマスクの制御機能を分散して各プロ
セス系統の制御の独立性を高め、故障時にあっても一定
の運転継続を確保することができ、また共有信号伝送系
の信号伝送量を軽減することができる火力発電プラント
の自動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〕

本発明は、上記目的を達成するため、ボイラプラントの
水・蒸気プロセス系と燃焼プロセス系にそれぞれ属する
複数のプロセス機器を、プラント負荷指令値と前記各プ
ロセス系に係るプロセス状態量に基づいて制御するプロ
セス調整制御系を含んでなる火力発電プラント自動制御
装置において、前記プロセス調整制御系を、前記プラン
ト負荷指令値と主蒸気圧力検出値に基づいて前記ボイラ
入力指令値を作成するユニットマスタコントローラと、
該ユニットマスタコントローラから出力されるボイラ入
力指令値と前記各プロセス系のプロセス状態量に基づい
て、当該プロセス系に属する前記プロセス機器群の制御
指令値をそれぞれ作成するプロセスマスクコントローラ
と、該プロセスマスクコントローラから出力される制御
指令値に基づいて前記各プロセス機器を制御する機器グ
ループコントローラと、から構成したこと特徴とする。

なお、前記機器グループコントローラは当該コントロー
ラに属するプロセス機器のシーケンス制御をおこなうシ
ーケンサを一体的に組込まれたものとするのが望ましい
。

〔作用〕

このように、プロセス系統を水・蒸気プロセス系と燃焼
プロセス系とに大別し、それぞれのプロセス系統にプロ
セスマスタコントローラを設け、これらにユニットマス
タコントローラの制御指令作成機能を分担させ、ユニッ
トマスクは主タービンＥ　ＨＧ制御と主蒸気圧力制御及
びボイラ入力指令値の作成のみとし、各プロセス機器群
の制御指令値はそれぞれ対応するプロセスマスクコント
ローラにより作成するようにしたことから、各プロセス
系の制御の独立性が高まり、ユニットマスクが故障した
場合にあっても、一定の運転を継続することが可能とな
る。

また、各プロセス機器に対応して設けられた機器グルー
プコントローラに、当該プロセス系に属するプロセス機
器のシーケンス制御をおこなうシーｙンサを一体的に組
込む構成としたことから、すなわち、系統機器単位分散
システムとしたことから、調節制御系とシーケンス制御
系相互間の信号伝送は、機器グループコントローラ内で
のみおこなわれることになり、他の系統又はユニットマ
スタ間との信号伝送量が大幅に低減される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の概略系統構成図を示し、第
２図に第１図実施例に係る調節制御系の詳細系統構成図
を示す。

第１図に示すように本実施例では、火力発電プランドに
係るプロセス系統をＢＦＰ系及び注水系を含んでなる水
・蒸気系と、燃料系と通風系とを含んでなる燃焼系と、
主タービン制御系とに大別している。そして、各プロセ
ス系統に対応させてユニットマスタコントローラ１００
と水・蒸気系マスクコントローラ２００と燃焼系マスタ
コントローラ３００とを設け、これらを信号伝送バス２
を介してユニット計算機１と相互に連結した構成として
いる。そして、ユニットマスタコントローラ１００には
主タービンのＥＨＧ調節制御１５を接続し、水・蒸気系
マスクコントローラ２００にはＢＦＰグループコントロ
ーラ２２０と注水グループコントローラ２４０を接続し
、燃焼系マスタコントローラ３００には石炭グループコ
ントローラ３２０Ａ−Ｆと、ＦＤＦグループコントロー
ラ３４０と、ＩＤＦグループコントローラ３６０を接続
して構成されている。

ユニットマスタコントローラ１００と水・Ｍ気系マスタ
コントローラ１００と、燃焼系マスタコントローラ３０
０の詳細構成は第２図に示すようになっている。すなわ
ち、ボイラマスタコントローラ１００は与えられる負荷
指令値１０１と主蒸気圧力１０３とに基づいて主タービ
ン指令値１１３を作成するとともに、主蒸気圧力１０３
を所定値に保持するためのボイラ入力指令値１０５を作
成する機能のみとなっている。

水・蒸気系マスクコントローラ２００は、ユニットマス
タコントローラ１００から出力されるボイラ入力指令値
１０５を入力信号とし、前記第４図従来例のＢＦＰ調節
制御２０と注水調節制御３０の負荷配分制御２２と１次
・２次減温機出口温度制御３２．３４を含んだコントロ
ーラとされている。

なお、２次減温機出口蒸気温度制御に係る主蒸気温度１
０５はユニットマスタコントローラ１００を介さずに直
接入力されるようになっている。

燃焼系マスタコントローラ３００はユニットマスタコン
トローラ１００から出力されるボイラ入力指令値１０５
を入力信号とし、石炭調節系にあっては前記第４図従来
例の給炭機負荷配分制御４３までの機能を含んだものと
され、ＦＤＰ。

ＩＤＦ調節制御系については前記第４図従来例のユニッ
トマスク１０に含まれていたＦＤＦ指令値１１０の作成
機能を有し、かつＦＤＰ、ＩＤＦ調節制御に係る負荷配
分制御５１．６２を含んだ構成とされている。なお、第
４図従来例においてはＩＢＦに係る制御指令値として主
蒸気温度１０６による修正を加えたＩＤＦ指令値１０７
を用いていたが、本実施例においては主蒸気温度１０６
による修正をしないボイラ入力指令値１．０５を直接制
御指令値としている。

このように構成される水・蒸気系マスクコントローラ２
００と燃焼系マスクコントローラ３００に接続される各
機器グループコントローラは、基本的に第３図に示した
従来例の調節制御とシーケンス制御とを一体化したコン
トローラとなっている。例えば、ＢＦＰグループコント
ローラ２２０は第４図に示したＲＦＰコントローラ２３
とＢＦＰシーケンサ８０の両方の機能を含んで一体的に
構成されており、１台のコントローラで調節制御とバイ
ナリ（シーケンス）制御の両方をおこなっている。同様
に、燃料グループコントローラ３２０Ａ−Ｆについても
、第３図に示した従来例の石炭調節制御４４Ａ−Ｆと、
石炭バーナシーケンス７２Ａ−Ｆと石炭ミルシーケンサ
８３Ａ−Ｆが、それぞれ給炭機系統ごとに一つのコント
ローラ内に一体的に組込まれたものとされている。他の
注水グループコントローラ２４０．ＦＤＰグループコン
トローラ３４０．ＩＤＦクループコントローラ３６０に
ついても同様である。

上述したように、本実施例によれば、マスクコントロー
ラに係る機能をプロセス機器単位の系統に分割したユニ
ッ・トマスタコントローラ１００゜水・蒸気系マスクコ
ントローラ２ｏＯ１燃焼系マスクコントローラ３００に
分担させた構成としていることから、各プロセス系統の
制御の独立性が高められ、マスクコントローラ１００が
故障しても、ボイラマスタ１０４により、ボイラ入力指
令のみを手動操作することにより、一定の運転を継続す
ることが可能になり、これによって火力発電プラントの
信頼性が向上されるという効果がある。

また、プロセス系統を水・蒸気系と燃焼系とに分割しそ
れぞれにマスタコントローラを設け、各系統に属する機
器を分割して制御するシステムとしていることから、プ
ロセス機器類の増設に対応できる拡張性に富むものであ
る。

さらに、プロセス機器系統ごとに関連する調節制御系と
シーケンス制御系とを一つのコントローラに一体的に組
込んだ構成としていることから。

同一の機器グループに属する信号取り合い、さらには同
一のプロセス系統に属する関連機器グループ間の信号取
り合いは、信号伝送バス２などの共有信号伝送系を用い
ずにおこなうことができる。

したがって、ユニット計算機１．ユニットマスタコント
ローラ１００．水・蒸気系コントローラ２００、燃焼系
マスタコントローラ３００相互間の信号伝送量を大幅に
低減することができ、これによって信号伝送をシリアル
伝送によっておこなうことができる。この結果、信号伝
送路を簡素化して経済性を向上させることができるとい
う効果がある。

また、上記実施例によれば、ユニット計算機１に伝送さ
れる監視信号と調節制御に係る制御信号の伝送路におけ
る共存が著しく低減されることから、それらの間の相互
干渉が少なくなり信頼性が向上するという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ユニットマスク
の制御機能をプロセス系に対応させて設けられたプロセ
スマスタコントローラに分散させ、プロセス機器系統単
位に制御システムを構成したことから、各プロセス機器
系統の制御の独立性が高まり、ユニットマスク系が故障
しても各プロセス系統単位で一定の運転を継続すること
ができ、信頼性を向上させることができる。

また、各プロセス系統に属する調節制御とシーケンス制
御′とを一体化した構成の機器単位分散システムとした
ことから、共有信号伝送系に係る信号の伝送量を大幅に
低減することができ、これによって信号伝送をシリアル
伝送とすることが可能となる結果、信号伝送路を簡素化
して経済性を向上させるとともに、増設などの拡張性に
富んだものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略系統構成図、第２図は
第１図実施例の調節制御系に係る詳細系統構成図、第３
図は従来例の概要系統構成図、第４図は第３図従来例の
調節制御系の詳細系統構成図である。 １・・・ユニット計算機、２・・・信号伝送バス、１０
０・・・ユニットマスタコントローラ、２００・・・水
・蒸気系マスクコントローラ、２２０・・・ＲＦＰグル
ープコントローラ、２４０・・・注水グループコントロ
ーラ、３００・・・燃焼系マスクコントローラ、３２０
Ａ−Ｆ・・・石炭グループコントローラ、３４０・・・
ＦＢＦグループコントローラ、３６０・・・ＩＤＦグル
ープコントローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラプラントの水・蒸気プロセス系と燃焼プロセ
   ス系にそれぞれ属する複数のプロセス機器を、プラント
   負荷指令値と前記各プロセス系に係るプロセス状態量に
   基づいて制御するプロセス調整制御系を含んでなる火力
   発電プラント自動制御装置において、前記プロセス調整
   制御系を、前記プラント負荷指令値と主蒸気圧力検出値
   に基づいて前記ボイラ入力指令値を作成するユニットマ
   スタコントローラと、該ユニットマスタコントローラか
   ら出力されるボイラ入力指令値と前記各プロセス系のプ
   ロセス状態量に基づいて、当該プロセス系に属する前記
   プロセス機器群の制御指令値をそれぞれ作成するプロセ
   スマスタコントローラと、該プロセスマスタコントロー
   ラから出力される制御指令値に基づいて前記各プロセス
   機器を制御する機器グループコントローラと、から構成
   したことを特徴とする火力発電プラント自動制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記水
   ・蒸気プロセス系は給水調節系とタービン流入蒸気温度
   を制御する注水調節系を含み、前記燃焼プロセス系は燃
   料量調節系と通風調節系を含んでなることを特徴とする
   火力発電プラント自動制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の発明におい
   て、前記機器グループコントローラは当該コントローラ
   に属するプロセス機器のシーケンス制御をおこなうシー
   ケンサが一体的に組込まれたものであることを特徴とす
   る火力発電プラント自動制御装置。