JPH0210328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２台以上のドラムを備えたボイラに
おいて、各ドラムの水位を協調して制御するドラ
ム水位制御装置に関する。

第１図に２台直列の気水ドラムを有するボイラ
の給水、蒸気の配管系および従来のドラム水位制
御装置の構成を示す。ボイラ１は低圧気水ドラム
（以下、低圧ドラム）２と高圧気水ドラム（以下、
高圧ドラム）３を備えている。

まず、給水系、蒸発系について説明する。低圧
給水F_lは復水器（図示せず。）より供給され、低
圧ドラム水位調節弁４、低圧給水流量検出器５を
経て低圧節炭器６に導かれる。次いで、給水F_lは
低圧節炭器６で加熱されて低圧ドラム２に送られ
る。低圧ドラム２は低圧気化器７により発生した
低圧蒸気S_lの気水分離を行う。次に、低圧蒸気S_l
は低圧蒸気流量検出器８を経てタービン（図示せ
ず。）に到り、仕事をする。

一方、高圧ドラム３は低圧ドラム２から高圧ド
ラム水位調節弁９、高圧給水流量検出器１０、高
圧節炭器１１を経て高圧給水F_hを得る。得られ
た高圧給水F_hは高圧気化器１２により蒸気とな
り、高圧ドラム３にて気水分離される。分離され
た高圧蒸気S_hは、高圧過熱器１３と高圧蒸気流量
検出器１４を経てタービン（図示せず。）に送ら
れ、仕事をする。

次に、従来のドラム水位制御装置について説明
する。従来では、各ドラム２，３の水位制御を各
ドラム２，３について個々に独立して行うもので
あつた。すなわち、第１図に示すように低圧ドラ
ム２の水位を制御する低圧側水位制御装置１６お
よび高圧ドラム３の水位を制御する高圧側水位制
御装置１８がそれぞれ設けられている。低圧側水
位制御装置１６は低圧ドラム水位設定値M_lを基
準とし、低圧ドラム水位検出器１５による低圧ド
ラム水位検出値、低圧給水流量検出器５による低
圧給水流量検出値、および低圧蒸気流量検出器８
による低圧蒸気流量検出値を検出入力信号とし
て、低圧ドラム２の水位がその設定値M_lと等し
くなるように水位変動に対して先行補正を行なつ
て低圧ドラム水位調節弁４の開度制御を行うこと
によりドラム水位を一定に保持するものである。
同様に、高圧側水位制御装置１８は高圧ドラム水
位設定値M_hを基準とし、高圧ドラム水位検出器
１７による高圧ドラム水位検出値、高圧給水流量
検出器１０による高圧蒸気流量検出値、および高
圧蒸気流量検出器１４による高圧蒸気流量検出値
を検出入力信号として、高圧ドラム３の水位がそ
の設定値M_hと等しくなるように水位変動に対し
て先行補正を行なつて低圧ドラム水位調節弁４の
開度制御を行うことによりドラム水位を一定に保
持するものである。

上述した従来の水位制御装置のように、各ボイ
ラについて個別に水位制御を行うことにより生ず
る問題点は、２台のドラムのいずれか一方または
両者の水位が異常に変動した場合、異常状態の回
避が困難であり、また正常状態への復帰に多くの
時間を必要とすることである。

すなわち、各ドラム２，３の水位がその設定値
M_l，M_hに近い場合には制御上の問題は発生しな
い。しかしながら、例えば、高圧ドラム３の水位
が設定値M_h付近にあるが、低圧ドラム２の水位
が異常に高くなつたとする。このとき、低圧ドラ
ム水位調節弁４は低圧側水位制御装置１６により
開度が絞られ、低圧ドラム２への流入給水量F_lが
抑制されるが、流出蒸気流量に変化は生じない。
一方、高圧ドラム水位調節弁９の開度はそのまま
である。高圧側水位制御装置１８は低圧側とは無
関係に独立して水位制御を行うからである。上記
の態様は低圧ドラム２と高圧ドラム３の関係が逆
であつても同じことである。このように、従来の
水位制御装置は低圧側、高圧側をそれぞれ単独で
制御するため、一方のドラム水位に異常が生じて
も正常の状態に復帰するのに時間がかかり、異常
状態の回避が困難であつた。

そこで、本発明は複数あるドラムの一方又は両
方においてドラム水位に異常が生じた場合、速や
かに正常状態に復帰させることができるドラム水
位制御装置を提供することを目的とする。

本発明の特徴は、各ドラム水位設定値と各ドラ
ム水位検出値との偏差値を求め、その偏差値に基
づいて、各ドラムに個々に設けられた水位制御装
置のドラム水位調節弁に対する制御信号に補正を
加えることにより、各ドラムの水位を協調的に制
御するようにした点にある。

以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳述
する。第２図に本発明によるドラム水位制御装置
の構成ならびに給水、蒸気の配管系との関係を示
す。なお、第２図において第１図と同一の部分に
は同一の符号を付して以下の説明に用いる。

本発明によるドラム水位制御装置は、先に述べ
た個々の水位制御装置１６，１８に加えて、第１
比較演算器１９と、第２比較演算器２０と、協調
補正制御装置とを備えている。

第１比較演算器１９は、低圧ドラム水位検出器
１５からの低圧ドラム水位検出値L_lと低圧ドラム
水位設定値M_lとを比較し、両値の偏差値D_lを求
めて協調補正制御装置２１に出力する。

第２比較演算器２０は、高圧ドラム水位検出器
１７からの低圧ドラム水位検出値L_hと高圧ドラ
ム水位設定値M_hとを比較し、両値の偏差値D_hを
求めて協調補正制御装置２１に出力する。

協調補正制御装置２１は、各偏差値D_l，D_h、
および各水位制御装置１６，１８からの制御信号
V_l1，V_h1を受けて各ドラム２，３の状態を判断
し、その結果に基づいて制御信号V_l1，V_h1を補正
し、補正した制御信号V_l2，V_h2をそれぞれ低圧ド
ラム水位調節弁４、高圧ドラム水位調節弁９に送
つて弁開度を調節するものである。この協調補正
制御装置２１を第３図を用いてさらに詳細に説明
する。

第３図において、各偏差値D_l，D_hは加算器２
２および判定器２３に並列的に入力される。加算
器２２は各ドラム２，３についてその水位設定値
M_lと偏差値D_lおよびM_hとD_hとの加算を行う。そ
の加算値A_l，A_hの絶対値がある制限値T_l，T_h以
上の場合（A_l≧T_l、A_h≧T_h）、つまり両ドラム
２，３の水位が共に異常に高いか、または低い場
合、警報器２４が警報を出力する。この状態は各
ドラム２，３のドレン弁（図示せず。）を開ける
等、プラントの異常運転を必要とする状態であ
る。一方、加算値A_l，A_hの絶対値が制限値T_l，
T_hより少ない場合（A_l＜T_l、A_h＜T_h）、加算値
A_l，A_hは、次の協調演算器２５に送られる。

判定器２３は、各偏差値D_l，D_hについてその
極性すなわち正負の判定を行い、各ドラム水位
（L_l，L_h）が水位設定値M_l，M_hより高いか低いか
又は等しいかの判定を行う。この判定結果は判定
信号J_l，J_hとして次の協調制御演算器２５に送ら
れる。

協調制御演算器２５は、加算値A_l，A_hおよび
判定信号J_l，J_hを受けて現在の各ドラム２，３の
水位から今後制御により推移する水位の増減方向
を予測し、その予測結果に基づいて異常水位のド
ラムの水位が最も速やかに正常状態に復帰するよ
うな補正信号C_l，C_hを出力する。

ここで、協調制御演算器２５における演算処理
について第４図を用いて説明する。第４図に示す
表は、各ドラム２，３の水位の値L_l，L_hと設定値
M_l，M_hとの関係を示したもので、この関係は大
別してａ〜ｉの９通りに分けられる。状態ａとｉ
は両ドラム２，３が共に異常状態にあり、警報器
２４より警報が出力される状態である。状態ｅ
は、両ドラム２，３の水位が共に設定値付近にあ
り、良好な制御が行なわれている状態である。こ
の状態ｅにおいては、協調制御演算回路２５より
出力される補正信号C_l，C_hの値は零であり、した
がつて各水位制御装置１６，１８からの制御信号
V_l，V_hは何ら補正が加えられることなく各ドラ
ム水位調節弁１６，１８に与えられる。

状態ｃは低圧ドラム水位L_lが設定値M_lより低
く、高圧ドラム水位L_hが設定値M_hより高い状態
である。この状態では、各制御信号V_l1，V_h1に補
正は加えられず、そのままV_l2，V_h2として出力さ
れる。その結果、低圧ドラム水位調節弁４は開方
向、高圧ドラム水位調節弁９は閉方向に制御され
てドラム水位の異常状態は解消される。

状態ｇは低圧ドラム水位L_lが設定値M_lより高
く、高圧ドラム水位L_hが設定値M_hより低い状態
であり、状態Ｃの逆である。この状態では、各制
御信号V_l1，V_h1に補正は加えられず、そのまま
V_l1，V_h2として出力される。その結果、低圧ドラ
ム水位調節弁４は開方向、高圧ドラム水位調節弁
９は閉方向に制御される。

次に、状態ｂは低圧ドラム水位L_lは設定値M_l
にあるが、高圧ドラム水位L_hは設定値M_hより高
い状態である。この場合は、低圧ドラム水位調節
弁４の開度はほぼそのままの状態に維持される
が、高圧ドラム水位調節弁９は閉方向に制御され
る。このような制御により、高圧ドラム水位L_h
は流入給水量F_hが減少するので正常水位に向か
うが、低圧ドラム水位L_lは流出給水量が減少する
ため、低下することが予測される。したがつて、
低圧ドラム水位調節弁４の開度を高圧ドラム水位
調節弁９の開度に基づいて演算された開度に補正
する必要がある。すなわち、この場合には、低圧
ドラム水位調節弁４は閉方向に制御され、低圧ド
ラム水位L_lの上昇を先行して防止する補正信号C_h
が協調演算回路２５より第２信号補正器２７に出
力されて制御信号V_l1に対して補正が行なわれ、
その結果高圧ドラム水位調節弁９に補正制御信号
V_h2が与えられる。

状態ｄは状態ｂの逆で、低圧ドラム水位L_lが異
常に高く、高圧ドラム水位L_hがほぼ設定値M_hに
ある状態である。この場合は、高圧ドラム水位調
節弁９の開度を開方向に制御して低圧ドラムより
の流出給水量を増加させ、低圧ドラム水位L_lの異
常高の期間を速やかに解消する補正信号C_lが制御
信号V_l1に加えられ、これによつて低圧ドラム水
位調節弁４が制御される。

以下同様にして状態ｆでは低圧ドラム水位L_lの
異常低を早く解消するような補正信号C_lにより、
状態ｈでは低圧ドラム水位L_lの低下を先行して抑
制するよう低圧ドラム水位調節弁４を開方向に制
御する補正信号C_lにより、それぞれ制御される。

＜変形例＞ 以上の説明では、２台のドラムについて説明し
たが、必要に応じてそれ以上の台数のドラムにつ
いても本発明の適用は可能であり、また、気水ド
ラムに限らずその他のドラムについても直列な複
数のドラムについては適用可能である。

＜効果＞ 以上の通り、本発明によれば、複数のドラムの
水位を協調的に制御することができ、一方又は両
方のドラム水位に異常が生じてもこれを速やか
に、場合によつては先行協調制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は２台直列の気水ドラムを有するボイラ
の給水・蒸気配管系および従来のドラム水位制御
装置の構成を示すブロツク図、第２図はその配管
系における本発明によりドラム水位制御装置の一
実施例を示すブロツク図、第３図は協調制御演算
器の構成を示すブロツク図、第４図は各ドラム水
位と設定水位との関係を示す図である。 １……ボイラ、２……低圧ドラム、３……高圧
ドラム、１６……低圧側水位制御装置、１８……
高圧側水位制御装置、１９……第１比較演算器、
２０……第２比較演算器、２１……協調補正制御
装置、L_l……低圧ドラム水位、L_h……高圧ドラム
水位、M_l……低圧ドラム水位設定値、M_h……高
圧ドラム水位設定値、V_l1……低圧水位制御信号、
V_h1……高圧水位制御信号、D_l……低圧偏差値、
D_h……高圧偏差値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のドラムを備えたボイラにおいて、 各ドラムについての給水流量検出値、蒸気排出
   流量検出値、ドラム水位検出値およびドラム水位
   設定値に基づいて各ドラムの水位を独立して適正
   水位に制御すべく個別的に設けられた複数の水位
   制御装置と、 各ドラムについてのドラム水位検出値とドラム
   水位設定値との偏差値を個別的に求める比較演算
   器と、 前記水位制御装置から出力されるドラム水位制
   御信号と前記偏差値信号に基づいて、各ドラム水
   位の増減の水位を予測し、異常水位ドラムの水位
   を急速に正常化すべく前記ドラム水位制御信号を
   補正して出力する協調制御装置とを備えたドラム
   水位制御装置。