JPH0160721B2 - - Google Patents

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JPH0160721B2
JPH0160721B2 JP56003238A JP323881A JPH0160721B2 JP H0160721 B2 JPH0160721 B2 JP H0160721B2 JP 56003238 A JP56003238 A JP 56003238A JP 323881 A JP323881 A JP 323881A JP H0160721 B2 JPH0160721 B2 JP H0160721B2
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JP
Japan
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temperature
boiler
turbine
superheated steam
fuel
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JP56003238A
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JPS57117706A (en
Inventor
Hidekazu Wakamatsu
Yoichiro Kogure
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0160721B2 publication Critical patent/JPH0160721B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00Control systems for steam boilers
    • F22B35/06Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/14Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type during the starting-up periods, i.e. during the periods between the lighting of the furnaces and the attainment of the normal operating temperature of the steam boilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F01D19/02Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith dependent on temperature of component parts, e.g. of turbine-casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力発電プラントの起動制御方法に
係り、特にタービンの円滑な起動を行うに好適な
ボイラ過熱蒸気温度の制御方法に関する。
一般に、ボイラ、タービン、発電機等を備えた
火力発電プラントの起動は、先ず、ボイラ側はボ
イラ独自の制御スケジユールに基づき、起動準備
完了後、燃料制御装置によりボイラ燃料系統が運
転され、バーナーが点火されて、ボイラの昇温、
昇圧が行われる。次に、タービン側は復水器の真
空上昇等が行われ、ボイラ過熱蒸気が許容ミスマ
ツチ温度(第1段出口蒸気温度と第1段蒸気室内
面メタル温度との差で定義される温度)を満足す
る蒸気温度まで過熱された時点で、タービンへ通
気され、タービンが定格負荷まで回転上昇される
ことにより達成される。
ところで、従来の火力発電プラントの起動制御
方法においては、ボイラからタービンへの通気後
も、ボイラはボイラ独自の制御系により、燃料系
統が運転され、過熱蒸気の温度制御が行われてい
た。
このため、タービン通気後の過熱蒸気温度は、
タービンの状態変化に関係なく、過熱器での熱交
操作用とボイラ起動形態のみによつて左右され、
プラント起動形態がボイラホツト、タービンコー
ルドといつた場合には、タービン起動蒸気条件到
達前後に実施される加減弁暖機操作等のタービン
起動準備操作の間に、過熱蒸気温度が過熱器での
熱交換量により漸次上昇して、許容ミスマツチ温
度以上となる。この結果、タービン起動時に流入
する過熱蒸気によつて、タービンのメタルおよび
ロータの温度が急変し、ロータ熱応力が極度に高
くなつてタービンの寿命を短かくする欠点があつ
た。
一方、この熱応力を緩和しようとすれば、定格
負荷までのタービン起動過程で、タービンの速度
保持、負荷保持等のプラント整定を持つ処理が必
要となり、定格負荷までもつていくまでのプラン
ト起動時間が長くなる欠点があつた。
これまでの電力系統においては、そのプラント
起動時間が多少予定時間より長びいても、ある程
度は許容されていたが、最近は原子力発電所の緊
急停止事情等の絡みもあつて、そのプラント起動
時間を短縮しないと、系統運用にも支障を来たす
おそれが生じてきた。
本発明は、上記の事情に鑑み、タービン起動に
最適な過熱蒸気温度を得るための火力発電プラン
トの起動制御方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、第1段蒸
気室内面メタル温度に応じてボイラ火炉出口の燃
焼ガス温度の目標値を算出し、タービン通気時、
燃焼が正常に行われる範囲で、目標値に従つて燃
焼ガス温度の制御を行い、過熱蒸気温度を許容ミ
スマツチ温度に収めるようにしたことを特徴とす
る。
以下、本発明を図の実施例を参照して説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例を示す火力発電プ
ラント起起制御装置の要部システム構成図で、タ
ービン起動形態を表わすプロセス量として、第1
段蒸気室内面メタル温度を採用した場合の例であ
る。
図において、1はボイラ、2は高圧タービン、
3は燃料制御装置、4は過熱蒸気温度制御装置で
ある。
プラントの起動準備が完了し、ボイラ点火後、
燃料制御装置3の燃料プログラムに従つて、燃料
調節弁5が調整され、調整された燃料はバーナ6
から噴射され、燃焼される。
これにより、ボイラ水冷壁11の出口流体は昇
温、昇圧され、汽水分離器で飽和蒸気と飽和水に
分離され、飽和蒸気は過熱器12へ供給される。
更に、この蒸気は過熱器12に作用する燃焼ガス
の熱交換により過熱され、その過熱蒸気が許容ミ
スマツチ温度を満足する蒸気温度まで過熱された
時点で、タービン2への通気が行われる。
この時点で、過熱蒸気制御装置4は、火炉ガス
温度検出器13により検出される燃焼ガス温度
a、過熱蒸気圧力検出器7により検出される過熱
蒸気圧b、第1段蒸気室内面メタル温度検出器2
1により検出されるメタル温度cを基に、燃焼ガ
ス温度目標値を演算し、操作量dを算出し、この
操作量dを燃料制御装置3に加える。この操作量
を基に、燃料制御装置3は燃料調節弁5を操作
し、バーナ6に供給される燃料投入量を制御す
る。
即ち、過熱蒸気制御装置4は、第2図に示すよ
うに、第1、第2、第3の演算装置41,42,
43から構成されている。更に、第1演算装置4
1は、第3図に示すように、ミスマツチ温度目標
値演算部411、過熱蒸気温度目標値演算部41
2、火炉ガス温度目標値演算部413から構成さ
れている。
メタル温度cとミスマツチ温度eとの関係は、
第4図に示す関数曲線即ちミスマツチ温度目標値
曲線で規定され、e=F1(c)なる関係があるので、
ミスマツチ温度目標値演算部411では、そのと
き入力するメタル温度ctに応じてet=F1(ct)なる
演算が行われてミスマツチ温度目標値etが算出さ
れる。この場合、温度目標値演算部411では、
実際に入力されるメタル温度ctからF1(ct)の演
算をその都度に行つても良いが、予め、各メタル
温度cに対応する各ミスマツチ温度eを実験デー
タ等から求めてメモリに記憶しておき、入力され
るメタル温度ctに対応するミスマツチ温度目標値
etをそのメモリから取り出すようにしても良い。
また、ミスマツチ温度eと第1段出口蒸気温度
gとの関係は、メタル温度cをパラメータとして
第5図aに示す第1段出口温度目標曲線で規定さ
れ、g=F2(e、c)なる関係があり、第1段出
口蒸気温度gと過熱蒸気温度hとの関係は、第5
図bに示すように、過熱蒸気圧bとパラメータと
する過熱蒸気温度目標曲線で規定され、h=F3
(g、b)なる関係がある。従つて、過熱蒸気温
度目標値演算部412では、そのとき入力される
メタル温度ctとミスマツチ温度目標値演算部41
1から出力されるミスマツチ温度目標値etとに基
づき、前述同様にして、第1段出口蒸気温度目標
値gtが演出され、続けて、その第1段出口蒸気温
度目標値gtと、そのとき入力される過熱蒸気圧bt
を基に過熱蒸気温度目標値htが算出される。
更に、過熱蒸気温度hと火炉ガス温度aとの関
係は、第6図に示す火炉ガス温度目標曲線により
規定され、a=F4(h)なる関係があるので、火炉
ガス温度目標値演算部413では、そのとき過熱
蒸気温度目標値演算部412から出力される過熱
温度目標値htに基づき、火炉ガス温度目標値at
算出される。
このようにして、第1演算装置41で算出され
た火炉ガス温度目標値atは、次に、第2演算装置
42に加えられ、その加算器421で、実際の火
炉ガス温度aとの偏差が算出され、比較器42
2、微分器423、積分器424を介してPID演
算が行われ、燃料調節弁5に対する弁開度指令値
が算出される。この弁開度指令値は、加算器42
5で、燃料制御装置3の伝達関数分31の補償を
行うため、実際の操作信号iとの偏差が算出さ
れ、操作量演算器426で補償演算が行われて、
調節弁5を操作するための操作量dが算出され
る。
この操作量dは、第3演算装置43を介して燃
料制御装置3に加えられ、そこで、水冷壁11の
出口流体温度を制御するに必要な燃料操作量に加
算され、操作信号iとして出力され、調節弁5の
開度が調節される。これにより、バーナ6に供給
される燃量が調節され、火炉ガス温度aが目標値
通りに制御される。
このようにして、火炉ガス温度aが目標値通り
に制御されれば、水冷壁11、過熱器12を介し
て得られる過熱蒸気の温度hも上述の関係から目
標値通り即ちそのときの許容ミスマツチ温度を満
足する値に制御される。
この結果、タービン起動時、タービン2には、
その起動条件を満足する過熱蒸気が供給され、前
述従来例で説明したようにタービンに悪影響を及
ぼすことなく、短時間で定格負荷までの起動が可
能となる。
ところで、このようにして、過熱蒸気温度制御
装置4から燃料制御装置3に操作量dを加え、燃
料調節を行う際、これによるボイラ側プロセス量
の安全基準値からの逸脱は是非とも回避させねば
ならない。
このため、本実施例においては、燃料系統に設
けられている燃料流量検出器8、燃料圧力検出器
9から燃料流量j、燃料圧力kが過熱蒸気温度制
御装置4の第3演算装置43にも帰還され、第2
演算装置42から出力される操作量dが燃料流量
j、燃料圧力kの制限値を逸脱した場合には、第
3演算装置43により、その操作量dがブロツク
される。即ち、燃料圧力kが燃料バーナ6の点火
本数を最低限確保できる油圧以外に下がつたとき
は、バーナの消火を防ぐため、燃料投入量減方向
の操作量dは出力されない。また、燃料流量jが
所定の火炉ガス温度を得る燃料流量以下になると
きは、燃料絞りすぎによる火炉ガス温度低下を防
ぐため、燃料流量減方向の操作量が出力されなく
なる。逆に加熱器および再熱器の過熱防止の点か
ら燃料流量jが規定以上になつたとき、または、
バーナ噴煙の発生を防ぐため、燃料圧力kが規定
以上になつたときには、燃料流量増方向の操作量
dが出力されなくなる。
一方、このようにして操作量dが出力されなく
なれば、燃料制御装置3からは、ボイラ自体の制
御プログラムに基づく、操作信号iが出力され、
燃料調節が行われ、ボイラの安全性が確保され
る。
尚、上記実施例では、過熱蒸気圧力が変化する
場合を想定してミスマツチ温度目標値演算部、過
熱蒸気温度目標値演算部、火炉ガス温度目標値演
算部を介してメタル温度から火炉ガス温度を算出
するようにしたが、過熱蒸気圧力を一定とすれ
ば、メタル温度cと火炉ガス温度aとの関係は、
一義的に定まり、第7図の関数曲線a=F5(c)に
より規定されるため、この場合には、第1演算装
置をより簡単に構成することができる。
また、上記実施例では、過熱蒸気温度制御装置
4を第1〜第3演算装置等のアナログ装置を用い
て構成したが、火力発電プラントに導入されてい
るデイジタル計算機を用いても良く、あるいはま
た、専用のマイクロコンピユータを用いて構成す
ることもでき、特別な装置を付加させることな
く、簡潔に構成することができる。
以上のように、本発明によれば、タービン起動
形態を表わすプロセス量を用いて火炉出口の燃焼
ガスの目標温度を設定することにより、タービン
起動に最適な過熱蒸気温度が得ることができるた
め、運転中のロータ熱応力を低く抑えることがで
き、タービンの寿命を延ばし、かつ、定格負荷ま
で上昇させるプラント起動時間も短縮することが
できるようになる。しかも、ボイラ側の燃焼状態
も安定に管理され、プラント起動時におけるター
ビンとの調和のとれた運転が行われることから、
ボイラ・タービン双方の機器寿命の点から安全か
つ迅速に火力発電プラントを起動することができ
るようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す火力発電プラ
ント起動制御システムの要部構成図、第2図はそ
の過熱蒸気温度制御装置および燃料制御装置部分
ブロツク構成図、第3図は更にその過熱蒸気温度
制御装置における第1演算装置部分の詳細ブロツ
ク構成図、第4図はメタル温度とミスマツチ温度
との関係図、第5図のaはミスマツチ温度と第1
段出口蒸気温度との関係図、bは第1段出口蒸気
温度と過熱蒸気温度との関係図、第6図は過熱蒸
気温度と火炉ガス温度との関係図、第7図は過熱
蒸気圧と一定とした場合のメタル温度と火炉ガス
温度との関係図である。 1……ボイラ、2……高圧タービン、3……燃
料制御装置、4……過熱蒸気温度制御装置、5…
…燃料調節弁、6……バーナ、7……過熱蒸気圧
力検出器、8……燃料流量検出器、9……燃料圧
力検出器、11……ボイラ水冷壁、12……過熱
器、13……火炉ガス温度検出器、21……第1
段蒸気室内面メタル温度検出器、31……伝達関
数分、41……第1演算装置、42……第2演算
装置、43……第3演算装置、411……ミスマ
ツチ温度目標値演算部、412……過熱蒸気温度
目標値演算部、413……火力ガス温度目標値演
算部、421,425……加算器、422……比
例器、423……微分器、424……積分器、4
26……操作量演算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 起動準備完了後、燃料制御装置によりボイラ
    燃料系統を運転し、バーナに点火し、ボイラの昇
    温・昇圧を行い、ボイラ過熱蒸気温度がタービン
    起動条件を満足する温度に達するとき、タービン
    を起動する火力発電プラントの起動制御方法にお
    いて、タービン第1段蒸気室内面メタル温度に応
    じた上記ボイラ火炉出口の燃焼ガス温度の目標値
    を算出し、この目標値と上記燃焼ガス温度との偏
    差により操作量を算出し、この操作量を上記燃料
    制御装置に加えて上記燃焼ガス温度を制御するこ
    とにより上記ボイラ過熱蒸気温度を制御する一
    方、蒸気操作量が上記燃料系統における安全運転
    基準の制限値を逸脱する場合、上記燃料制御装置
    に加える上記操作量を無効にすることを特徴とす
    る火力発電プラントの起動制御方法。
JP56003238A 1981-01-14 1981-01-14 Start control of thermal power generation plant Granted JPS57117706A (en)

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DE3200952A DE3200952C2 (de) 1981-01-14 1982-01-14 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Anfahrens eines Wärmekraftwerks

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