JPH025703A

JPH025703A - ボイラ・タービン協調制御装置

Info

Publication number: JPH025703A
Application number: JP15218788A
Authority: JP
Inventors: Hidehiro Nagamura; 英博長村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1990-01-10

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はボイラ・タービンを備えた発電プラント等に使
用されるボイラ・タービン協調制御装置に係り、特に、
タービンを駆動する主蒸気の圧力の変更が円滑に進行し
、プラントの運転制御を安定して行なうことができるボ
イラ・タービン協調制御装置に関する。

（従来の技術）ボイラおよびタービンを備えた蒸気駆動装置は、発電プ
ラントの他に造水プラントなどと組み合されて広い分野
で使用されている。

第２図は蒸気駆動装置と造水プラントとを組み合ばた自
家発電造水プラントの一構成例を示す系統図である。こ
の自家発電造水プラントは、タービン駆動用蒸気を発生
するボイラ１と、ボイラ１から供給される蒸気によって
駆動されるタービン２と、タービン２に直結される発電
ｎ３と、タービン２へ送給する主蒸気流量を調整する調
整弁（以下Ｃｖという。）４と、タービン２から排出さ
れた蒸気を熱源として造水を行なう造水プラント５と、
造水プラント５から排出された蒸気を凝縮するコンデン
サ６と、凝縮水を再びボイラ１へ供給するボイラ給水ポ
ンプ（以下ｒＢＦＰＪと略称する。）７と、主蒸気圧力
（以下ｒＭｓＰＪという。）を検出する主蒸気圧力検出
器（以下「ＭＳＰ検出器」という。）８からの検出信号
に基づいてＣＶ４の弁開度を調整する調整弁制御装置（
以下「ＣＶ制御装置」という。）９と、ＭＳＰ検出器８
からの検出信号に基づいて燃料調節装置１０および空気
最調節装Ｖ１１１を制御するボイラ制御装′ａ１２とか
ら構成される。

次に上記構成の自家発電造水プラントの作用を説明する
。ボイラ１で発生した蒸気は、ＣＶ４を介してタービン
２に送給され、主蒸気が有する熱エネルギおよび圧力エ
ネルギ（エンタルピｉに比例する。）の一部はタービン
２の回転エネルギに変換され、さらに直結した発電機３
によって電気エネルギに変換される。タービン２で仕事
を行なった蒸気は、後工程の造水プラント５に送給され
、ここで一定の熱母Ｑを造水用熱源として付与した後に
、コンデンサ６によって復水化される。復水化された凝
縮水は、ボイラ給水ポンプ７を介して昇圧されボイラ１
に還流される。ボイラ１に還流した凝縮水は、ボイラ１
内の燃焼装置１３によって加熱され、再びタービン駆動
用蒸気になる。

ところで上記のように蒸気駆動装置と造水プラントとを
組み合せた自家発電造水プラントでは、一般にプラント
系内の熱損失が昼間と夜間において異なるため、発電機
３の出力が大幅に変動する。

一方操業の安定性を確保するために造水プラント５への
供給熱ＩＱは常に一定ｍを供給する必要がある。

上記の条件を満たし、かつ発電効率を低下させることな
く、プラント全体を安定した状態で運転するためには、
タービン２に入力するエンタルピｉを、発電機３の出力
変化相当分だけ増減変更し、また造水プラント５に一定
熱滑Ｑを与えるためにタービン２に送給する蒸気流ｍＦ
を一定に保持するような運転制御が必要となる。

したがって、タービン２に入力する蒸気のエンタルピｉ
を変更するためには主蒸気圧力（ＭＳＰ）の変更運転に
対応してＣＶ４の弁開度を調節する必要がある。

すなわら上記のような変圧運転を行なう場合、ＭＳＰ検
出器８によって主蒸気圧力（ＭＳＰ）を検出し、得られ
たＭＳＰ検出信号１４ａ、１４ｂをそれぞれＣＶ制御装
置９およびボイラ制御装置１２に送信する。ＣＶ制御装
置９はＭＳＰ検出信号１４ａを演算し、所定値より低い
場合はＣＶ４を閉動作させる一方、所定値より高い場合
は閉動作させて、タービン２に供給する蒸気流ａＦおよ
びエンタルピｉを所定値に制御する。

一方ボイラ制御装置１２はＭＳＰ検出信号１４ｂを受け
て、ＭＳＰ値が所定値になるように燃料調節指令信号１
５および空気量調節指令信号１６を出力する。上記指令
信号１５．１６を受けて、燃料調節装置１０および空気
量調節装置１１は燃焼装置１３に供給する燃料および空
気量を調節し、最終的にボイラ１における燃焼発熱伍を
制御する。

次にタービン２に供給する主蒸気流量を調整するＣＶ４
の弁開度を制御するＣ■制御装置９の構成例およびその
動作を第３図を参照して説明する。

Ｃｖ制御装置９は、ＭＳＰ検出信号１４ａに対応してＣ
Ｖ開度設定信号１７を出力する関数演算器１８を有する
。この関数演算器１８は第４図に示すようにＭＳＰ検出
値に対応するＣ■開度設定値を特性曲線ｆ（ｘ）に従っ
て演算する。この関数演算器１８から出力されたＣｖ開
度設定信号１７と、調整弁（ＣＶ）４からのＣｖ実開度
検出信号１９との偏差が演算器２０によって演算され、
演算器２０　＋、ｔ　ＣＶ開度偏差信号２１を出力する
。

ＣＶ開度偏差信号２１は、ＣＶ開度制御装置２２に入力
され、Ｃｖ間度制御装置２２はＣｖ開度の偏差を解消す
るようなＣＶ開度指令信号２３をＣＶ４に与え、弁開度
を制御する。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら従来のＣｖ制御装置９によれば、第４図に
示すようにタービンへ供給する主蒸気の圧力を変更する
、いわゆる変圧運転を行なう場合に、例えば動作点αか
らＭＳＰ値を降下させ、β点まで動作点を移動する。こ
のときＣ■開度設定値はＢからＢ′へ移動するはずであ
る。しかしＣＶ開度設定信号１７による調整弁（ＣＶ）
４の開度増加はタービン２へ流入する主蒸気の流出の増
加につながり、ざらにＭＳＰの急激な減少を招く。

その結果、ＭＳＰは期待されたＭＳＰｌｔｌＡ’　より
もさらに減少し、動作点はγまで移行してしまう。

このように従来のＣ■制御装置９はＭＳＰ値を増加また
は減少させようとすると調整弁開度設定信号１７により
Ｃｖ開度が増加または減少する方向に動作する。例えば
ＭＳＰを減少させようとする場合にＣ■開度を増加する
と、タービン２へ流入する主蒸気流出の増加が誘発され
、ＭＳＰをさらに減少させる。このＭＳＰの減少はさら
にＣｖ開度の増加を助長し、ざらにＭＳＰの減少を誘う
という変化を拡大する方向に作用する欠点がある。

したがって、ＭＳＰ検出値によってボイラ１の発熱Ｍを
制御するボイラ制御装置１２に対して多大な外乱を与え
る場合がある。この外乱は時としてＭ　Ｓ　Ｐ　１ｆｌ
ｌのハンチング現象を招来し、プラントの安定した運転
継続が不可能になる事態を引き起す可能性もある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、主蒸気の変圧運転を行なうに当って主蒸気圧力の
、より円滑で安定した可変制御を可能とするボイラ・タ
ービン協調制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係るボイラ・タービン協調制御装置は、主蒸気
圧力信号をｘｉし、タービンに送給する主蒸気流ｍを調
整する調整弁に対して調整弁開度信号を出力する調整弁
制御装置と、主蒸気圧力信号を演算し、ボイラへ供給す
る燃料および蒸気の流量制御信号を出力するボイラ制御
装置と、上記調整弁開度信号をバイアス信号として上記
流量制御信号に加算する加算器とを備えることを特徴と
する。

（作用）従来のようにＣＶ　！ＩＩ　＠装置とボイラ制御装置と
を個別に並行運転させて、それぞれＣｖとボイラとを制
御する方式とは異なり、上記構成のボイラ・タービン協
調制御装置によればＣ■制御装置のＣＶ間度信号を事前
にボイラ制御装置に送り、このＣｖ開度信号を、ボイラ
に供給する燃料および空気量を制御する流量制御信号に
予めバイアス信号として加算してボイラの運転制御を行
なう。

そのため、Ｃｖ制御装置によるＣＶ開度の増減に対応す
るＭＳＰの温度の増減変化をより早く制御することが可
能となり、ＭＳＰの過度の変動を防止することが可能と
なり、プラントの運転を安定的に継続することができる
。

（実施例）次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。

第１図は本発明に係るボイラ・タービン協調制御装置の
一実施例を示す系統図である。なお、第２図、第３図に
示す従来例と同一要素には同一符号を付してその詳細説
明は省略する。

本実施例に係るボイラ・タービン協調制御装置は、第１
図に示すように主蒸気圧力信号１４ａを演算し、タービ
ン２に送給する主蒸気流量を調整する調整弁４に対して
調整弁開度指令信号２３を出力する調整弁制御装置９と
、主蒸気圧力信号１４ｂを演算し、ボイラ１へ供給する
燃料および蒸気の流量制御信号を出力するボイラ制御装
置１２ａと、上記調整弁開度指令信号２３をバイアス信
号として上記流量制御信号に加算する加算器２４とを備
える。

ここで調整弁制御装置９は第３図に示す従来例と同様の
構成であり、異なる点はＣＶ開度指令信号２３をＣｖ開
度信号演算器２５を介して加算器２４に伝送している点
である。

ボイラ制御装置１２ａは、Ｃ■開度指令信号２３を演算
し、バイアス信号２６を出力するＣｖ開度信号演算Ｂ２
５と、バイアス信号２６、ＭＳＰ設定器２７からのＭＳ
Ｐ設定信号２８およびＭＳＰ検出器８からのＭＳＰ検出
信号１４ｂを加算し、ＭＳＰｉｔ差信号２９を出力する
加算器２４と、ＭＳＰの偏差を解消するに必要な燃料流
量値を演算し、燃料設定信号３０を出力する偏差処理部
σ器３１と、燃料流量検出器３２からの燃料流母検出信
＠３３と燃料設定信号３０とを比較し燃料偏差信＠３４
を出力する比較器３５と、燃料偏差信号３４を受けて、
燃料調節装置１０を制御する燃料調節指令信号１５を出
力する燃料制御装置３６とを有する。

またボイラ制御装置１２ａは燃料流量の変化に対応する
空気量を調節する制御機器として、空気流量検出器３７
からの空気流量検出信号３８と空燃比設定器３９からの
空燃比設定信号４０とを乗算して空気流量設定信号４１
を出力する乗算器４２と、ＭＳＰＧ差信号２９を演算し
て空気量指令信号４３を出力する偏差処理演算器４４と
、空気流量設定信号４１と空気量指令信号４３とを比較
し空気量偏差信号４５を出力する比較器４６と、空気量
偏差信号４５を受は空気量調節装置１１を駆動する空気
ｆｆｉ調節指令信号１６を出力する空気量制御装置４７
とを有する。

すなわち本実施例に係るボイラ・タービン協調制御装置
のボイラ制御装置１２ａは、第２図に示す従来のボイラ
制御装置１２とほぼ同様な構成であるが、Ｃｖｖ度指令
信号２３をバイアス信号６として加算器２４人力してい
る点が異なる。

従来のボイラ制御ａ装置１２ではＭＳＰの変化に対応し
てＭＳＰ検出信号１４ｂとＭＳＰ設定信号２８とを加算
器で加算し、その偏差をＭＳＰ偏差信号として出力し、
以後偏差処理８ＩＩ算器３１、燃料制御装置３６を経て
、燃料流量を調整する一方、上記ＭＳＰ偏差信号を偏差
処理演算器４４、空気量制御装置４７によって処理し、
出力される空気流母調箇指令信号１６によって空気流量
を調節していた。

したがって変圧運転を行なう場合には、ＣＶ制御装置９
の動作によるＣＶ開度の変化により、ＭＳＰ値が実際に
大きく変化し、ＭＳＰ偏差信号が大きく変動して初めて
ＭＳＰ制御ループが作動し始める。そのためボイラ制御
袋＠１２の各制御回路の制御ゲインを大きく設定しない
限り、ＭＳＰの大幅な変動を防止することが不可能であ
った。

しかしながら本実施例においてはＭＳＰ偏差信号２９は
Ｃ■制御装置９より事前にＣＶ開度指令信号２３を受け
、そのＣｖｖ度指令信号２３をＣＶ開度によるバイアス
信号２６として、加算器２４において予め加算し、ＭＳ
Ｐ偏差信号２９内に、より大きな偏差量として組み入れ
ている。そのためＣＶ制御装置９によるＣｖ間度の増減
に対応するＭＳＰの過度の増減変化をより早く事前に検
知することが可能となり、ＭＳＰの過度の変動を防止す
ることができる。したがって、常に安定した変圧運転お
よび定圧運転を継続することができる。

また本実施例においてはＣｖｉｉｌＩ御装置９よりボイ
ラ制御装置１２ａに伝送する信号としてＣＶ開度１ｄ令
信号２３を使用しているが、この信号に限定されること
はない。例えばＣｖ開度設定信＠１７、Ｃｖｖ度偏差信
号２１またはＣ■実間度検出信号１９等、ＣＶ間度に関
係する信号であれば、適宜、信号処理を施すことによっ
てＣｖｖ度指令信号２３の場合と同様な作用効果を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係るボイラ・タービン協調制御
装置によればＣＶ制御装置のＣｖｖ度信号を事前にボイ
ラ制御装置に送り、このＣｖ間間借信号ボイラに供給す
る燃料および空気量を制御する流量制御信号に予めバイ
アス信号として加算してボイラの運転制御を行なう。そ
のため、ＣｖｆｉＩＩｉ！ｌｌ装置によるＣＶ開度の増
減に対応するＭＳＰの増減変化をより早く制御すること
が可能となり、ＭＳＰの過度の変動を防止することが可
能となり、プラントの運転を安定的に継続することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は従来
の自家発電造水プラントの構成例を示ず系統図、第３図
は従来の調整弁制御装置の構成例を示すブロック図、第
４図は調整弁制御装置に内蔵した関数演算器の特性曲線
の一例を示すグラフである。１・・・ボイラ、２・・・タービン、３・・・発？！ｆ
機、４・・・調整弁（ＣＶ）、５・・・造水プラント、
６・・・コンデンサ、７・・・ボイラ給水ポンプ、８・
・・主蒸気圧力検出器（ＭＳＰ検出器）、９・・・調整
弁制御装置（ＣＶｆｌｉｌｌｌｌｌｆｉｌｉり　、１０
・・・燃料調節装置、１１　・・・空気量調節装置、１
２．１２ａ・・・ボイラ制御装置、７３・・・燃焼装置
、１４ａ、１４ｂ・・・ＭＳＰ検出信号、１５・・・燃
料調節指令信号、１６・・・空気量調節指令信号、１７
・・・Ｃｖ開度設定信号、１８・・・関数演算器、１９
・・・Ｃ■実間度検出信号、２０・・・演算器、２１・
・・Ｃ■開度偏差信号、２２・・・Ｃｖ開度制御装置、
２３・・・ＣＶ開度指令信号、２４・・・加算器、２５
・・・ＣＶ間度信号演痺器、２６・・・バイアス信号、
２７・・・ＭＳＰ設定器、２８・・・ＭＳＰ段定信号、
２９・・・ＭＳＰ＠差信号、３０・・・燃料設定信号、
３１・・・（偏差処理演算器、３２・・・燃料流量検出
器、３３・・・燃料流量検出信号、３４・・・燃料（ａ
差信号、３５・・・比較器、３６・・・燃料制御装置、
３７・・・空気流量検出器、３８・・・空気流量検出信
号、３つ・・・空燃比設定器、４０・・・空燃比設定信
号、４１・・・空気流量設定信号、４２・・・乗惇器、
４３・・・空気量指令信号、４４・・・偏差処理演算器
、４５・・・空気量偏差信号、４６・・・比較器、４７
・・・空気開制御装置。第図ＭＳＰ横出値

Claims

【特許請求の範囲】

主蒸気圧力信号を演算し、タービンに送給する主蒸気流
量を調整する調整弁に対して調整弁開度信号を出力する
調整弁制御装置と、主蒸気圧力信号を演算し、ボイラへ
供給する燃料および蒸気の流量制御信号を出力するボイ
ラ制御装置と、上記調整弁開度信号をバイアス信号とし
て上記流量制御信号に加算する加算器とを備えることを
特徴とするボイラ・タービン協調制御装置。