JPH04148089A - 給水ポンプの給水量制御方法 - 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］ 本発明はボイラへの給水量制御方法に係り、特に給水ポ
ンプを可変速制御装置（ＶＶＶＦ）による運転と商用電
源によってボイラへの給水量を制御する給水量の制御方
法に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来のボイラ給水系統及び給水ポンプの概略制
御系統図である。

第３において給水は給水ポンプ１、給水流量調節弁２、
給水加熱器３、給水管路４、ドラム５、ボイラ６へ供給
され、ドラム５の蒸気は蒸気供給管７、過熱器８、主蒸
気管９を経てタービンｌＯへ供給される。

１１は給水流量検出器、１２は給水デマンド、１３は負
荷信号、１４は減算器、１５は調節計、１６は加算器、
１７は自動／手動切替器、１８は可変速制御装置、１９
は電動機である。

この様な構造において、給水ポンプ１は電動機１９によ
って駆動され、給水量は給水流量調節弁２、の開度調整
によって行なわれるが、給水流量検出器１１からの給水
流量が給水デマンド１２になるように減算器１４、調節
計１５を経て加算１６で負荷信号１３が加えられ、自動
／手動切替器１７を経て給水流量調節弁２を調整する。

以上のような従来の給水量制御方法に対して、最近では
電動＃１１９を可変速制御装置１８によって低速度から
定格速度まで可変速制御することにより給水流量を調整
する制御方法が採用されるようになった。

それは給水流量調節弁２による給水量の調整では、給水
流量調節弁２の圧力損失により電動機１９の動力損失が
大きくなるため、給水流量調節弁２を全開にして電動機
１９を可変速制御することによって省エネルギー化が図
れるからである。

この可変速制御装置１８によって電動機１９を可変速に
する制御方法は、加算器１６の出力信号を可変速制御装
置１８へ与え、電動機１９の回転数をこの可変速制御装
置１８によって変えることによって行なわれる。

第４図は電動機を可変速制御するための電源構成図であ
る。

第４図゛において電動機１９を可変速制御装置１８によ
る運転を行なう場合には、コンビネーションスイッチ２
０及び接触器２１が投入され、商用電源２２、降圧変圧
器２３、可変速制御装置１８及び昇圧変圧器２４によっ
て電動機１９が可変速に駆動される。

この可変速制御装置１８によって電動機１９を低速度か
ら定格速度まで運転することができるが、万が一可変速
制御装置１８が故障した場合には、電動機１９を商用電
源２２によって定格速度で運転し、給水流量は給水流量
調節弁２によって行なう。

この商用電源２２による運転を行なう時には、第４図の
コンビネーションスイッチ２５及び接触器２６は投入さ
れ、一方、接触器２１は開放される。

この様な電動機１９の可変速制御装置１８による運転か
ら商用電源２２による運転への切り替のタイムチャート
を第５図に示す。

第５図の縦軸には給水流量、給水流量調節弁２の開度、
電動機１９の回転数を示し、横軸は時間を示す。

第５図の横軸における時刻ｔ。から時刻１＋の間では可
変速制御装置１８による運転、時刻１＋から時刻ｔ２の
間ではフリーラン、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では商用
電源２２による運転を示す。

そして、第５図の曲線Ａは給水流量、曲線Ｂは給水流量
調節弁２の開度、曲線Ｃは電動機１９の回転数を示す。

つまり、第５図の横軸における時刻ｔ０からｔｌまでの
間では前述したように可変速制御装置１８による運転を
しており給水流量調節計１５によって給水流量が、第５
図の曲線Ａで示すように規定値になるように可変速制御
装置１８で調整するが、運転中に可変速制御装置１８が
故障した場合又手動切替時（１＋時刻）に電動機１９を
可変速制御装置１８から切り離して商用電源２２による
商用運転に切替える。

しかしこの切替運転を瞬時に行なうと電動機１９の誘起
電圧と商用電源２２の電圧の位相が一致しない場合には
商用電源２２から電動機１９へ大きな突入電流が流れ込
み過大なトルクを与えてモータシャフトに損害を与える
可能性がある。このため電動機１９の誘起電圧が喪失す
る。時刻ｔ２まで第５図の曲ｌａＣで示すようにフリー
ランさせる。時刻ｔ２に第４図の接触器２６を投入する
と電動機１９は定格速度まで加速され、これまで全開で
あった給水流量調節弁２は給水要求信号に応じてその開
度を第５図の曲線Ｂて示すように調整される。

可変速制御装置１８を切離した時刻ｔ、から商用電源２
２によって加速完了するまでの時刻ｔ３迄の間フッーラ
ン減速によって給水流量は曲線Ａに示すように一旦低下
するが加速とともに再び増加する。

しかし、可変速制御装置１８による回転速度から商用電
源２２による定格速度まで加速される間は給水流量調節
弁２の追従遅れにより給水流量が増加する。

可変速制御装置１８は省エネルギ効果を図る目的で設置
されるが省エネルギ効果を図るためには給水流量調節弁
２は極力全開状態で使用されることが望ましい、可変速
制御装置１８の故障時は電動機１９の駆動源は商用電源
２２に切替えて運転されることになるが、給水ポンプ１
の回転数は第５図の曲線Ｃで示すように可変速制御装置
１８による運転回転数６０〜７０％から商用運転回転数
ｉｏｏ％へ上昇することになる、商用電源２２による運
転時の給水流量は給水流量調節弁２により調整を行なう
が、このような過渡期においては給水ポンプｌの回転数
の上昇による給水流量の変動が大きくなり、ドラムレベ
ルの上昇又蒸気温度の低下を生ずることになる。可変速
制御装置１８による運転から商用電源２２による運転へ
の切替えは可変速制御装置１８の故障時又運転員判断に
よる手動切替により行なわれる。可変速制御装置１８に
よる運転から商用電源２２による運転への切替操作時に
於いてもボイラを安全に運転出来るように給水制御方法
の改善が求められている。

また、可変速制御装置１８の運転による追従性は６０秒
〜９０秒１０〜１００％流量と遅いため負荷追従性の改
善を図ることが要求されている。従来は可変速制御装置
１８による運転から商用電源２２による運転への切替時
の給水制御は単なる給水流量制御（Ｐ＋Ｉ制御）であり
、この方式では可変速制御装置１８による運転から商用
電源２２による運転への切替時の３〜ｌＯ秒間の短時間
の外乱に対して追従することは不可であった。このため
給水流量の急激な増加を抑えることが出来なかった６［
発明が解決しようとする課題］ 負荷変化時あるいは可変速制御装置による運転から商用
電源による運転への切替時において、従来の給水流量調
節弁全開状態のままで可変速制御装置によって給水流量
を制御する方法では、可変速制御装置による運転から商
用電源による運転への切替時における給水流量の変動を
小さくすることはできない。

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、可変速制御装置による運転か
ら商用電源による運転への切替時であっても給水流量の
変動が少なく、しかも、ドラムレベルの上昇及びボイラ
蒸気温度の低下を防止することができる給水ポンプの給
水量制御方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の目的を達成するために、給水ポンプを可
変速制御装置による運転時には給水流量調節弁を併用し
て給水量制御を行ない、可変速制御装置による運転から
商用電源による運転に切り替える間は給水流量調節弁を
所定開度に絞り込み、その後に給水流量調節弁による給
水流量制御に移行させるようにしたものである。

［作用］ 可変速制御装置による運転中も給水流量調節弁を給水流
量の約１０％分絞り込みとする。このように可変速制御
装置と給水流量調節弁の併用制御とすることにより負荷
変化に対しては先づ応答性の速い給水流量調節弁により
調整される。一方可変速制御装置による回転数は負荷に
見合った回転数になるように調整されるため給水流量の
変動は３％程度に入っている。また、可変速制御装置に
よる運転から商用電源による運転へ切替わる際（フリ２
−ラン時間）給水流量調節弁を１０％給水流量分絞った
状態から一旦開き、フリーラン後に所定開度迄、急速に
絞り込み動作を行なうことにより給水流量の変動を３％
程度に抑えることができ、ボイラドラムの給水レベルの
急上昇及ボイラ蒸気温度の急低下を生しることなく運転
することができる。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る給水系統及び給水ポンプ
の概略制御系統図、第２図は縦軸に給水流量、給水流量
調節弁の開度、電動機の回転数を示し、横軸に時間を示
した特性曲線図である。

第１図において符号１から符号１９までは従来のものと
同一のものを示す。

２７は特性演算器、２８は自動／手動切替器、２９は信
号保持器、３０はバイアス器、３１．３２は信号切替器
、３３は開度発信器である。

そして、第２図の曲線りは給水流量、曲線Ｅは給水流量
調節弁２の開度、曲線Ｆは電動機１９の開度を示す。

このような構造において、給水量の調整は、負荷要求信
号１３に応じて可変速制御装置１８に対する速度基準値
を変化させて行なうと共に給水調節計１５の出力信号を
給水流量調節弁２へ与えて可変速制御装置１８と給水流
量調節弁２を併用することにより行なわれる。

つまり、従来の給水ポンプ１による給水量制御方法は第
５図の曲線Ｂに示すように可変速制御装置１８による運
転時、フリーランには給水流量調節弁２の開度は全開の
ままで運転されていたが、本発明の実施例においては第
２図の曲線Ｅで示すように可変速制御装置１８による運
転時には給水流量調節弁２の開度を約１０〜２０％絞り
込むのである。

そして、通常運転時は負荷信号１３に基づいて与えられ
る給水量基準を特性演算器２７で作成し可変速制御装置
１８へ与える。又給水流量調節弁２は給水調節計１５に
より給水流量が規定値になるように調整される。第２図
に示すように時刻ｔ０から時刻ｔ１の間では可変速制御
装置１８による運転をしている。可変速制御装置１８の
故障又手動切替時（１，時刻）から商用電源２２へ切替
わる時刻ｔ２迄給水流量調節弁２を給水調節計１５の出
力信号により追従させて給水流量調節弁２を第２図の曲
線Ｅで示すように開動作する。フリーラン時間経過後（
ｔｚ時刻）給水流量調節弁２は商用電源２２による運転
の開度迄急速に絞り込む。動作は可変速制御装置１８に
よる運転のｔ１時刻の開度発信器３３からの信号を信号
保持器２９で記憶しておき、その開度から商用ｔａ２２
による運転時の開度分をバイアス器３０でバイアス（マ
イナスバイアス）して商用電源２２による運転開度を設
定する。信号切替器３１．３２を通して給水流量調節弁
２へ信号を与える。電動機１９が商用電源２２に切替わ
り給水ポンプ１の回転数が定格速度に達すると信号切替
器３１．３２を切替えて給水流量調節計１５からの信号
で給水流量調節弁２を調整する。

この様に可変速制御装置１８による運転時には給水流量
調節弁２と併用して給水量制御を行ない、可変速制御装
置１８による運転から商用電源２２による運転に切り替
える間は給水流量調節弁２を所定開度に絞り込むので、
給水流量の変動を第２図の曲線りで示すように低く抑え
てボイラを安定に運転することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、負荷変化に対しては給水流量調節弁と
可変速制御装置の併用により給水量の変動を低く抑える
ことができ、しかもトラムレベルの上昇及びボイラ蒸気
温度の急低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る給水系統及び給水ポンプ
の概略制御系統図、第２図は縦軸に給水流量、給水流量
調節弁の開度、電動機の回転数を示し、横軸に時間を示
した第１図の特性曲線図、第３図は従来の給水ポンプの
概略制御系統図、第４図は電動機を可変速制御するため
の電源構成図、第５図は第３図の特性曲線図である。 １・・・・・・給水ポンプ、２・・・・・−給水流量調
節弁、４・・・・・・給水管路、６・・・・・・ボイラ
、１８・・−・・−可変速制御装置、２２・・−・・−
商用電源。 第１図 １１１Ｉ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボイラへの給水管路に給水流量調節弁と給水ポンプを配
   置し、この給水ポンプを可変速制御装置による運転と商
   用電源による運転のいずれかに切り替えて給水流量を制
   御するものにおいて、前記給水ポンプを可変速制御装置
   による運転時には給水流量調節弁と併用して給水量制御
   を行ない、 可変速制御装置による運転から商用電源による運転に切
   り替える間は給水流量調節弁を所定開度に絞り込み、 その後に給水流量調節弁による給水流量制御に移行させ
   ることを特徴とする給水ポンプの給水量制御方法。