JPH04155102A - ボイラの並列運転制御装置 - Google Patents

ボイラの並列運転制御装置

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JPH04155102A
JPH04155102A JP27997690A JP27997690A JPH04155102A JP H04155102 A JPH04155102 A JP H04155102A JP 27997690 A JP27997690 A JP 27997690A JP 27997690 A JP27997690 A JP 27997690A JP H04155102 A JPH04155102 A JP H04155102A
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彰彦 小川
Yujiro Fujisaki
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

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] この発明は、たとえば冷暖房熱源設備として用いられる
もので、複数台のボイラを並列運転し。
それら各ボイラからの蒸気をヘッダに集めて負荷に供給
する際の熱負荷の変動に対応させる手段として、上記蒸
気ヘッダ内の圧力を検出してその検出圧力にもとづいて
各ボイラの燃焼量を制御し蒸気発生量を制御するように
構成してなるボイラの並列運転制御装置に関するもので
ある。
[従来の技術] この種の装置においては、たとえば冷暖房熱源設備でみ
られるように1日中と夜間、天候や季節等によって負荷
の変動幅が大きく、このような大きい負荷変動幅に対し
て、複数台のボイラの運転台数を適切に制御し、省エネ
運転を行なわせることが強<1望される。
ところで、1列1転される複数台のボイラの運転台数を
MAして、蒸気ヘッダ内の圧力を安定制御する方法とし
て従来から知られてl、%るものに。
次のようなものがある。
その1つは、たとえば特公昭59−42201号公報な
どに開示されているように、蒸気ヘッダに設けた圧力3
iWJ器により蒸気ヘッダ内の圧力をある制御幅内で変
化するように設定し、その設定圧の高低により負荷変動
に見合った台数のボイラを作動させるようにした比例動
作制御方式のものである。
他の1つは、たとえば特開平2−44104号公報など
に開示されているように、並列運転される複数台のボイ
ラの1つを低負荷用ボイラとし。
残りのボイラを同一の負荷率で運転されるボイラとし、
熱負荷が小さいときには低負荷用ボイラのみを運転させ
ることで効率のよい運転をおこなわせ、熱負荷が低負荷
用ボイラの出力範囲を越えて変動するときには残りのボ
イラを運転させるようにしたものである。
[発明が解決しようとする!l1il 上記した従来のボイラの並列運転制御装置のうち、負荷
配分関数を単純な比例動作制御方式とするものでは、圧
力調節器による設定制御幅を小さくすると、比例感度が
上って圧力制御が不安定になるため、その制御幅として
は圧力調節器の比例帯以上にとる必要がある。したがっ
て、定常運転状態においても、負荷率によっては蒸気ヘ
ッダ内の圧力が制御幅内で偏差を生じる。この偏差はボ
イラの使用条件からみて小さくない。
また、複数台のボイラの1つと残りとで負荷率を変えた
ものでは、蒸気消費量、つまり熱負荷が低負荷用ボイラ
の出力範囲(0〜100%)を越えて変動するとき、残
りのボイラの負荷率を同時に変化させる必要がある。す
なわち、低負荷用ボイラを除く残りのボイラ同志をみれ
ば1台数制御にならない、したがって、残りのボイラが
低負荷域で運転される事態を生じ、総合効率の面で改善
の余地がある。
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので。
定常運転状態において偏差を生じることなく、所定のヘ
ッド内圧力を維持することができ、しかも総合効率を高
めて省エネ運転を実現することができるボイラの並列運
転制御装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この発明に係るボイラの並
列運転制御装置は、並列運転される複数台のボイラから
の蒸気を集めて負荷に供給する蒸気ヘッダと、この蒸気
ヘッダ内の圧力を検出してその検出圧力と設定値とから
算出されるコントロール信号を出力するコントローラと
、このコントローラからの出力信号を負荷配分関数を通
して受けて上記各ボイラの燃焼量を制御する燃焼制御装
置とを備えたボイラの並列運転制御装置であって、上記
負荷配分関数が、上記コントローラからの出力信号に応
じて複数のボイラを順次上記蒸気ヘッダ内の圧力よりも
低い圧力範囲に保たれている保圧状態から稼動状態に切
り替え、稼動状態にナツタボイラは上記コントローラか
らの出力信号に応じてその燃焼量を増大させ、n番目の
ボイラの燃焼量が最大になる前にn+1番目のボイラを
上記保圧状態から連続燃焼可能な最低燃焼状態に切り替
え、ト記n番目のボイラの燃焼量が最大になったのちn
+1番目のボイラの燃焼量を[記コントローラからの出
力信号に応じて増大させるように設定されたものである
。
[作用] この発明によれば、蒸気ヘッダ内の検出圧力と設定値と
から算出されるコントローラ出力信号により複数台のボ
イラの運転台数を制御するので。
定常運転状態では、ヘッダ内の圧力が所定偵に維持され
る。また、保圧状態から稼動状態に切り替えられ、コン
トローラからの出力信号に応じてその燃焼量が増大され
るn番目のボイラの燃焼量が最大になる前にn+1番目
のボイラを連続燃焼が可能な最低燃焼状態に切り替えて
おくことにより、n+1番目のボイラが実際に蒸気を出
力するまでの間の僅かな時間内の蒸気需要の変動をn番
目のボイラの燃焼量の制御にて補なって、ヘッダ内の圧
力が所定の値に維持される。そして、n番目のボイラの
燃焼量が最大になった以後は、n+1番目のボイラのみ
が部分負荷となり、I −n番目のボイラはすべて最大
燃焼状態で使用されるため、ボイラ全体としての運転効
率を高くすることができる。
[′−X施例] 以下、この発明の一実施例を図面にもとづいて説明する
。
第1図はこの発明に係るボイラの並列運転制御装置を適
用した冷暖房熱源プラントの蒸気供給部における制御系
の構成図を示し、同図において、1.2.3はそれぞれ
No、1−No、3のボイラで、これらボイラ1.2.
3はそれぞれ配管lH,2H,3Hを介して共通の蒸気
へラダ4に接続されており、この蒸気へラダ4内の蒸気
を負荷となるプラント外の熱需要家およびプラント内の
蒸気消費機器、たとえば吸収冷凍機や温水発生器などに
送給するように構成されている。
5は圧力検出器で、短管6を介して上記蒸気へラダ4に
接続して取付けられており、この蒸気へラダ4内の圧力
を検出しその検出圧力を電気信号に変換して検出圧力1
9号PVを発生する圧力発信器からなる。7はコントロ
ーラで、上記圧力検出信号PVと設定値SDとを比較演
算して上記各ボイラ1.2.3に対する燃焼制御指令信
号、つまりコントロール信号MVHを出力する。
IV、2V、3Vは上記N001〜No、3のボイラ1
.2.3が備えているバーナ(図示せず)の燃焼制御装
置の主要構成となる燃焼弁(なお、燃焼空気量は燃料弁
開度に連続して、適切な置に制御されている)、Is、
23.3Sはそれら燃焼弁IV、2V、3Vの開閉を司
る0N10ドFスイッチであり、上記コントローラ7か
らの出力信号MV)lが後述する負荷配分関数M V 
H+、MVH2,MVH3を通シテ、各ボイラ1゜2.
3のスイッチIs、2S、3Sを経由して。
各ボイラ1.’2.3の燃焼間を調節して、これら各ボ
イラ1.2.3から発生する蒸気層を制御する。
IP、2P、3Pは各ボイラ1.2.3自体の圧力を検
出する圧力検出器で、その検出斥力にもとづいて十記各
スイッチIs、2S、3Sを個別にON / OFト1
−ることにより、各ボイラl。
2.3を[記蒸気へラダ4内の圧力よりも低いL+力範
囲の保斤状態に維持するようになっている。
この保IF動作は上記負荷配分関数MVHI。
MVH2,MVH3からの出力信号が0%のときに行な
われるもので、ボイラ1.2.3の待機状態となる。ま
た、十記圧力検出器IP、2P。
3Pはボイラ1.2.3の圧力が所定値以上になったと
き、スイッチIs、2S、3SをOFFに切替えるとと
もに、そのOFF状態をインターロックしてボイラ1.
2.3の圧力が通商になるのを防止する機能も備えてい
る。
なお、この実施例では、上記各ボイラ1,2゜3のうち
、No、1ボイラlの容量をNO62およびNo、3ボ
イラ2.3の容量よりも小さくして低負荷用のボイラと
している。これは、大きな蒸気消費量、つまり熱口荷の
変動幅に対応させるためで、低負荷時には小容量のボイ
ラN091を使うことで、放熱損失、ファン動力を節減
でき、また次に述べるO N10 F F作動領域を小
さくすることができる。
蒸気需要暖か小容量機の許容最小負荷率よりも更に小さ
いときにはボイラをON10 F Fさせ。
供給圧力を多少変動させながら、蒸気層の需給バランス
を取ることを余儀なくされる。
このとき、負荷配分関数MVH1にヒステリシスを持っ
た階段状の関数を使うことにより0N10FFを竹なう
と供給圧力の変動幅は′小さくなるが、ON10 F 
Fの頻度が著しく大きくなる。それを避けるため、1−
記Ff力検出器5による蒸気へラダ4内の検出圧力信号
P■により、モニタスイッチ8を0N10FFさせ、そ
の接点8aを介してNo、Iボイラの燃焼をON10 
F Fさせる。
ところで、上、記負荷配分関数はつぎのように設定され
ている。
a、コントローラ7からの出力信号M V Hに応じて
各ボイラl、2.3を既述した保圧状態から順次稼動状
態に切替える。
b、稼動状態になったボイラl、2.3はそれぞれコン
トローラ7からの出力信号M V Hに応じてその燃焼
量を増大させる。
c、n番目のボイラの燃焼;が最大、つまり100%に
達する前にn+1番目のボイラを保圧状態から連続燃焼
が可能な最低燃焼状態に切替える。
d、n番目のボイラの燃焼量が最大、つまり100%に
達したのち、n+1番目のボイラの燃焼量をコントロー
ラ7からの出力信号M V Hに応じて増大させる。
以上のa、〜d、の各条件から設定されたNo、1=N
o、3ボイラ1,2.3の負荷配分関数MVHl、MV
H2,MVH3を組合せると、第2図のようになる。こ
の第2図は、N091ボイラlの容量がJot/h、N
o、2およびNo−3ボイラ2.3の容量が27t/h
で、最低燃焼状態での燃焼量を各ボイラ1.2゜3の容
量の10%に設定した場合の負荷配分関数を示している
。
また、No、2およびNo、3ボイラ2.3については
、制御のバタつきをなくするために負荷配分関数MVH
20MVH3に、L、2.13で示す幅のヒステリシス
をもたせている。
次に、上記構成の動作について第3図を参照して説明す
る。
蒸気へラダ4内の圧力が設定値以下のとき、圧力検出器
5による圧力検出信号PVがコントローラ7に入力され
、このコントローラ7において、その圧力検出信号Pv
と設定値SVとが比較演算されてコントロール信号M 
V Hが出力される。このコントロール出力信号MVH
が第3図のA点に達する前、つまりNo、lボイラ1の
出力が100%に達する前のB点においてNo、2ボイ
ラ2を保圧状態から最低燃焼状態に切替えておき、No
、lボイラlの出力が100%に達した第3図のA点に
おいてNo、2ボイラ2の燃焼量をコントロール出力信
号MVHに応じて増大させる。従って、B点で、No、
2ボイラ2が最低燃焼状態に切替えられて蒸気が出力さ
れ始めると、全蒸気量とコントロール出力信号MVHと
の関係は、第3図のNo、1からNo、1+No、2に
推移する。
つまり、No、2のボイラ2の稼動過程で蒸気出力が次
第に増加しても、蒸気需要が一定であると、コントロー
ル出力信号MVHが減少し、No、lボイラlの出力が
低下して需給のバランスをとる。すなわち、第3図の点
線矢印で示す経路によりNo、1+No、2の線に移行
し、蒸気量を過不足なく確保することができる。
因みに、従来技術の比例動作制御方式のものに相当する
制御方法で、コントロール出力信号MVHが第4図のA
点に達したとき、つまり。
No、lボイラの出力が100%に達したとき。
N002ボイラを稼動させると、その稼動直後の出力が
最低燃焼状態であるから、No、1ボイラの出力が目0
0%・のままでは蒸気量が過剰となる。したがって、一
般にはNo、1ボイラの出力を最低燃焼状態での出力分
aだけ低トさせておき、N092ボイラの出力が100
%に達したのち、No−1ボイラの出力を100%にま
で増大させるといった制御がおこなわれる。ところが、
この第4図のような制御方法では、稼動直面のNo、2
ボイラの圧力をNo、lボイラの圧力よりも低く保持さ
せねばならないため、第4図のA点でNo、2ボイラを
稼動しても、天際に圧力が卜昇し蒸気を出力するまでに
若干の時間を要し。
したがって、そのNo、2ボイラが蒸気を出力するまで
の間の蒸気−が不足して、蒸気ヘッダ内の圧力が低下す
ることになる。
以上のことから、第2図に示すような負荷配分関数を使
用することにより、No、2ボイラ2の稼動過程での需
給のアンバランスをNo、1ボイラlの制御により補っ
て、過不足のない良好な制御を行なうことができる。
また、No、2およびNo、3ボイラ2.3の発停にあ
たり、第3図中の6点でOFFするようなヒステリシス
をもたせることにより、B点付近で蒸気需委量が変化し
ても、各ボイラ2.コ3を頻繁に発停しないですむ。
なお、上記実施例では、3台のボイラ1.2゜3の並列
運転制御について説明したが、4台以トのボイラの並列
運転に適用してもよい。
また、上記実施例では、1つのボイラlを低負荷用の小
容量ボイラとしたが、各ボイラの容量については、特に
制限はない、 [発明の効果] 以上のように、この発明によれば、蒸気ヘッダ内の圧力
のみでなく、ヘッダ内圧力と設定値とから比例積分動作
により算出されるコントローラ出力信号により、ボイラ
の運転台数を制御するので、定常運転状態において、蒸
気ヘッダ内の圧力を所定値に適確に維持させることがで
きる。
しかも、各ボイラの稼動過程、つまり立トり時における
ヘッダ内圧力の変動を負荷配分関数により補正して、蒸
気出力に過不足をまねかず、適正良好な制御を行なうこ
とができる。また、複数台のボイラの並列運転状態では
、最終稼動されたボイラのみが部分負荷となり、それ以
前に稼動されているボイラは全負荷で使用されるため、
ボイラ全体としての総合効率を高くとることができ、省
エネ運転を実現できる9
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係るボイラの並列運転制御装置の一
実施例を示す制御系の構成図、第2図は負荷配分関数の
説明図、第3図は実施例の動作を説明する制御特性図、
第4図は従来技術に相当する制御方法を説明する制御特
性図である。 1.2.3−No、1−No、3ボイラ、4−・蒸気ヘ
ッダ、5・・・圧力検出器、7−・コントローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  並列運転される複数台のボイラからの蒸気を集めて負
    荷に供給する蒸気ヘッダと、この蒸気ヘッダ内の圧力を
    検出してその検出圧力と設定値とから算出されるコント
    ロール信号を出力するコントローラと、このコントロー
    ラからの出力信号を負荷配分関数を通して受けて上記各
    ボイラの燃焼量を制御する燃焼制御装置とを備えたボイ
    ラの並列運転制御装置であつて、上記負荷配分関数が、
    上記コントローラからの出力信号に応じて複数のボイラ
    を順次上記蒸気ヘッダ内の圧力よりも低い圧力範囲に保
    たれている保圧状態から稼動状態に切り替え、稼動状態
    になつたボイラは上記コントローラからの出力信号に応
    じてその燃焼量を増大させ、n番目のボイラの燃焼量が
    最大になる前にn+1番目のボイラを上記保圧状態から
    連続燃焼可能な最低燃焼状態に切り替え、上記n番目の
    ボイラの燃焼量が最大になつたのちn+1番目のボイラ
    の燃焼量を上記コントローラからの出力信号に応じて増
    大させるように設定されていることを特徴とするボイラ
    の並列運転制御装置。
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