JPH0441903A - 給水制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は給水制御装置に係り、特に火力発電プラント内
の駆動用タービンにより駆動されるタービン駆動給水ポ
ンプを使用する給水制御装置に関する。

（従来の技術） 近年の火力発電プラントは省エネルギ一対策としてプラ
ントを起動する際、モータ駆動給水ポンプを用いずに、
タービン駆動給水ポンプを使用する傾向にある。これに
よりプラント内に豊富にある蒸気を動力として再利用す
ることができる。

しかし、上記タービン駆動給水ポンプをプラント起動時
のようにボイラ給水圧力が無圧に近い状態から使用する
場合は、上記駆動用タービンに運用最低回転数が設定さ
れているので、制御の安定性を図るため給水ポンプ出口
に設置された給水制御弁と組み合わせて制御するように
なっている。

第６図は従来のこの種の給水制御装置の給水系統図を示
している。図中符号２０はタービン駆動給水ポンプ（Ｔ
−ＢＥＰ）を示しており、このタービン駆動給水ポンプ
２０は駆動用タービン２１により駆動され、回転するよ
うになっている。そしてこのタービン駆動給水ポンプ２
０からボイラ（図示せず）への給水系統には給水制御弁
２２と給水制御抜弁２３が直列に、さらに給水制御弁バ
イパス弁２４が上記給水制御弁２２の系統と並列に配置
されている。

上記給水制御弁２２はタービン駆動給水ポンプ２０の吐
出側に設けられた吐出圧力発信器２５と圧力設定値信号
発生器２６とからの信号とが等しくなるように減算器２
７を経てＰＩコントローラ２８により制御される。

一方、上記駆動用タービン２１の上流の蒸気供給系統Ａ
には蒸気加減弁２９が設けられており、上記駆動用ター
ビン２１の回転数はこの蒸気加減弁２９により制御され
る。この蒸気加減弁２９の開度は給水流量指令（ＦＷＤ
）３０とタービン駆動給水ポンプの吐出流量とを入力す
る減算器２７と上記タービン駆動給水ポンプに開度指令
信号を出力するＰＩコントローラ２８とを経て、最低回
転数信号発生器３１と上記開度指令信号とを入力する加
算器３２と、この演算結果と上記駆動用タービンの回転
数を検出するピックアップ３３からの信号とを入力する
減算器２７と、Ｐコントローラ３４と、タービン駆動給
水ポンプ起動プログラム３°５からの指令信号と上記Ｐ
コントローラ３４からの信号とを低値選択回路３６に入
力し、この演算結果を上記蒸気加減弁２９に開度指令信
号として入力するようになっている。

上記回路において、最低信号回転数発生器３１は駆動用
タービン２１の最低回転数を規定するものである。また
、タービン駆動給水ポンプ起動プログラム３５はポンプ
起動時に動作する回路であり、起動完了後の通常運転中
は上記タービン駆動給水ポンプ２０の制御に関与しない
。

次に、ポンプ起動時から通常運転に至るまでの制御の内
容に簡単に説明する。上記タービン駆動給水ポンプ起動
プログラム３５によってタービン駆動給水ポンプ２０が
起動されると、ポンプの回転数は最低回転数を示し、給
水制御弁２２は全閉状態に保持される。その後、給水流
量指令３０が増加するにつれてポンプの回転数が増加し
、これによりポンプ吐出圧力が上昇する。これをポンプ
吐出圧力発信器２５により検出して給水制御弁２２が開
かれ、ボイラへの給水が得られる。さらにこの値はＢＦ
Ｐ吐出流量として上記減算器２７にフィードバックされ
るようになっている。

ところで、第７図はこの種の給水制御装置の動作を給水
ポンプ吐出流量−吐出圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ）上に表
わした特性曲線図である。初期段階において、タービン
駆動給水ポンプの回転数がα１（「ｐ■）、給水制御弁
の圧力設定値がβ（ｋｇ／ｃｍ２ｇ）のとき、タービン
駆動給水ポンプの運転点はＸ　で、その時の流量はγ、
　（ｔｌｈ）となる。

■ ここで給水流量指令が増加し、タービン駆動給水ポンプ
の回転数がα２　（ｒｐｓ）まで増加すると運転点はｘ
２に変化する。このときＢＦＰ吐出圧力が僅かに上昇す
るので、これを一定値β（ｋｇ／ｃｓ”　ｇ）に保持す
るために給水制御弁が開動作する。これによりタービン
駆動給水ポンプの運転点はＸ　２−となり、その時の流
量はγ２（ｔｌｈ）となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の給水制御装置では給水ポンプ吐出
流量−吐出圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ）の左端に近い領域
を使用しているためタービン駆動給水ポンプの回転数が
僅かに変化しても大幅な流量変化が発生してしまい、制
御系のゲインが非常に高くなる。また、給水系統に実際
の流量が得られるまでには回路中に２段のＰＩコントロ
ーラの他、多数の装置が介在しているので制御系の遅れ
時間が大きくなるという問題がある。このため安定した
制御が得難く、給水流量の低下によるブラントトリップ
やボイラチューブの破損を引き起こすおそれもある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、制御系のゲインと制御遅れ時間を適正
なものとし、タービン駆動給水ポンプを起動時の低流量
時から通常運転時に至るまで所定の給水流量を安定して
確保することができる給水制御装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は駆動タービンによ
り駆動されるタービン駆動給水ポンプの吐出側に給水制
御弁と給水制御後弁と給水制御弁バイパス弁とを配置し
２、上記給水制御弁の開閉調整により給水流量を制御す
る第１の制御部を備え、さらに給水流量指令と上記給水
ポンプ吐出流量との偏差を検出して上記駆動タービンの
蒸気加減弁の開度を調整し、上記給水ポンプ回転数を制
御する第２の制御部とを備えた給水制御装置において、
上記第１の制御部を上記給水制御弁に開度指令を送るＰ
Ｉコントローラと、上記給水制御後弁の下流に設けられ
た給水ヘッダ圧力発信器と、この給水ヘッダ圧力発信器
からの信号を入力し、所定の出力信号を発生させる関数
発生器とで構成し、さらに給水系統内に信号切替器を設
け、この信号切替器の切替えによりプラント起動時は上
記第１の制御部の関数発生器の出力信号により上記給水
ポンプの回転数を制御し、通常運転中は上記第２の制御
部により上記給水ポンプ回転数を制御することを特徴と
するものであり、また、上記第１の制御部を上記給水制
御弁に開度指令を送るＰＩコントローラと、上記給水制
御弁の開度検出器と、この開度検出器からの信号を入力
し、所定の出力信号を発生させる関数発生器とで構成し
、さらに給水系統内に信号切替器を設け、この信号切替
器の切替えによりプラント起動時は上記第１の制御部の
関数発生器の出力信号により上記給水ポンプの回転数を
制御し、通常運転中は上記第２の制御部により上記給水
ポンプ回転数を制御することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、駆動タービンにより駆動されるタービ
ン駆動給水ポンプの吐出側に給水制御弁と給水制御後弁
と給水制御弁バイパス弁とを配置し、上記給水制御弁の
開閉調整により給水流量を制御する第１の制御部を備え
、さらに給水流量指令と上記給水ポンプ吐出流量との偏
差を検出して上記駆動タービンの蒸気加減弁の開度を調
整し、上記給水ポンプ回転数を制御する第２の制御部と
を備えた給水制御装置において、上記第１の制御部を上
記給水制御弁に開度指令を送るＰＩコントローラと、上
記給水制御後弁の下流に設けられた給水ヘッダ圧力発信
器と、この給水ヘッダ圧力発信器からの信号を入力し、
所定の出力信号を発生させる関数発生器とで構成し、さ
らに給水系統内に信号切替器を設け、この信号切替器の
切替えによりプラント起動時は上記第１の制御部の関数
発生器の出力信号により上記給水ポンプの回転数を制御
し、通常運転中は上記第２の制御部により上記給水ポン
プ回転数を制御することにより、夕一ビン駆動給水ポン
プの回転数が給水ヘッダ圧力の上昇に伴って所定の関数
に従って上昇するので、給水制御弁のみの制御領域を越
えた場合、給水制御弁バイパス弁を全開し、蒸気加減弁
の開度を調整してタービン駆動給水ポンプの回転数のみ
による制御にスムーズに移行するーことができる。

また、上記第１の制御部を上記給水制御弁に開度指令を
送るＰＩコントローラと、上記給水制御弁の開度検出器
と、この開度検出器からの信号を入力し、所定の出力信
号を発生させる関数発生器とで構成し、さらに給水系統
内に信号切替器を設け、この信号切替器の切替えにより
プラント起動時は上記第１の制御部の関数発生器の出力
信号により上記給水ポンプの回転数を制御し、通常運転
中は上記第２の制御部により上記給水ポンプ回転数を制
御することにより、タービン駆動給水ポンプの回転数が
給水制御弁の開度の上昇に伴って所定の関数に従って上
昇するので、給水制御弁のみの制御領域を越えた場合、
給水制御弁バイパス弁を全開し、蒸気加減弁の開度を調
整してタービン駆動給水ポンプの回転数のみによる制御
にスムーズに移行することができる。

（実施例） 以下本発明による給水制御装置の一実施例を第１図乃至
第５図を参照して説明する。

第１図において、従来例と同様の構成部分については第
６図と同一の符号を付して以下の説明を行う。

図中符号２０はタービン駆動給水ポンプ（Ｔ−ＢＥＰ）
を示しており、このタービン駆動給水ポンプ２０は駆動
用タービン２１に駆動され、回転するようになっている
。そしてこのタービン駆動給水ポンプ２０からボイラへ
の給水系統には給水制御弁２２と給水制御抜弁２３が直
列に、さらに給水制御弁バイパス弁２４が上記給水制御
弁の系統と並列に配置されている。

上記給水制御弁２２には給水流量指令とタービン駆動給
水ポンプの吐出流量との偏差信号を受けるＰｌコントロ
ーラ１が接続されている。

一方、上記駆動用タービン２１の回転数は蒸気加減弁２
９により制御され、この蒸気加減弁２９の開度は従来例
と同様に給水流量指令（ＦＷＤ）３０とタービン駆動給
水ポンプ吐出流量とを入力値とし、低値選択回路３６に
至るまでの演算結果を上記蒸気加減弁２９に開度指令信
号として入力するようになっている。この回路内の加算
器３２の前には切替器２が設けられている。

また、上記給水制御抜弁２３の下流には給水ヘッダ圧力
発信器３が接続されている。この給水ヘッダ圧力発信器
３は上記給水系統からの給水ヘッド圧力を信号として出
力するものである。さらにこの給水ヘッダ圧力発信器３
には関数発生器４が接続されており、入力信号に応じた
所定関数の信号を上記切替器２に出力することができる
。

上記切替器２はプラント起動時はｂ−ｃ側に接続されて
いるので、プラント起動時は上記給水制御弁２２は給水
流量指令とタービン駆動給水ポンプの吐出流量との偏差
信号を受けたＰＩコントローラ１により制御されるよう
になっている。

すなわち、タービン駆動給水ポンプ２ｏの回転数指令と
しては上記給水ヘッダ圧力発信器３の信号から関数発生
器４により作られるプログラム指令値が与えられる。

第３図は上記関数発生器４により設定される出力信号（
給水ポンプ回転数指令）を示したものである。この関数
曲線を説明すると、給水ヘッダ圧力発信器３からの信号
が一定値ｐ１までは出力信号はゼロを示し、この間のタ
ービン駆動給水ポンプ２０の回転数は最低回転数を保持
されるようになっている。そして、上記給水ヘッダ圧力
が上昇してタービン駆動給水ポンプ２ｏの吐出圧力との
差、すなわち給水制御弁２２の前後差圧が小さくなって
きたところで上記関数発生器４の出力を所定の関数に従
って増加させ、上記給水制御弁２２に必要な前後差圧を
確保する。その後、給水ヘッダ圧力発信器３からの信号
が一定値ｐ２まで上昇した段階で上記関数発生器４の出
力を一定値ｐ２に保持する。さらに給水制御弁２２の開
度が増加し、全開点近傍になった段階で上記給水制御弁
バイパス弁２４を開すると同時に上記切替器２をａ−ｃ
側に切り替える。以後は従来と同様に通常運転において
、タービン駆動給水ポンプ２０の回転数制御により給水
制御を行う。

次に本発明の給水制御装置の作用を第４図および第５図
を用いて説明する。

第４図は給水制御弁開度とＣｖ値との関係を示した特性
図である。この両者の関係は給水流量指令値とＢＦＴ吐
出流量との関係に置き換えて考えることができる。した
がって、本発明の給水制御装置の制御系は適正なゲイン
で制御することができる。また、制御系が減算器と給水
制御弁用ＰＩコントローラとで構成されていることから
、適正な制御時間を設定することができ、安定した制御
を実現できる。

また、第５図は本給水制御装置の動作を給水ポンプ吐出
流量−吐出圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ）上に表わした特性
曲線図である。初期段階では給水流量及び給水ヘッダ圧
力が小さく、タービン駆動給水ポンプの運転点はｙｌ、
給水ヘッダ圧力はｚｌである。このとき、は給水制御弁
の前後差圧は上記値の差（ｙｌ−ｚ、）で、給水流量は
ε１表わすことができる。

その後、給水流量が増加し、給水ヘッダ圧力も上昇した
段階において、タービン駆動給水ポンプの回転数をその
まま保持した場合にはタービン駆動給水ポンプの運転点
はｙ２、給水ヘッダ圧力はｚ２となる。このときの給水
制御弁前後差圧（ｙ　２　　Ｚ　２　）では給水制御弁
が全開となっても流量ε２を確保することができない。

そこで、第３図に示したような給水ポンプ回転数指令を
出力させることでタービン駆動給水ポンプの回転数を最
低回転数δ１　（ｒｐｍ）からδ２（ｒｐｍ）に上昇さ
せ、運転点をｙ２．まで高め、給水制御弁前後差圧を（
ｙ２＝−ｚ２）まで増加させるようにする。

給水制御弁が全開状態に近くなった段階でタービン駆動
給水ポンプの回転数による制御に切り替える。したがっ
て、運転点はｙ２１．以後は給水ポンプ吐出流量−吐出
圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ）とシステムヘッド曲線との交
点（）’３．Ｙ４・・・）で示される。

次に給水制御弁の開度信号を上記関数発生器に入力する
ようにした制御装置について説明する。

第２図において、給水制御弁２２には上述の発明と同様
に給水流量指令とタービン駆動給水ポンプの吐出流量と
の偏差信号を受けるＰＩコントローラ１が接続されてい
る。また、この給水制御弁２２には開度検出器５が備え
られており、この開度検出器５により得られた開度信号
は関数発生器６に入力される。

第３図は上記関数発生器６により設定される出力信号（
給水ポンプ回転数指令）を示したものである。この関数
曲線を説明すると、給水制御弁２２の開度検出器５から
の開度信号が一定値ｐ１までは出力信号はゼロを示し、
この間タービン駆動給水ポンプ２０の回転数は最低回転
数を保持されるようになっている。そして、上記給水制
御弁２２の開度が増加し、給水制御弁２２の前後差圧が
小さくなってきたところで上記関数発生器６の出力を所
定の関数に従って増加させ、上記給水制御弁２２に必要
な前後差圧を確保する。その後、給水制御弁２２の開度
信号が一定値ｐ２まで上昇した段階で上記関数発生器の
出力を一定値に保持する。さらに給水制御弁２２の開度
が増加し、全開点近傍になった段階で上記給水制御弁バ
イパス弁２４を開すると同時に上記切替器２をａ−ｃ側
に切り替える。以後は従来と同様に通常運転において、
タービン駆動給水ポンプの回転数制御により給水制御を
行う。

なお、本発明においても第４図及び第５図に示した動作
を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プラ
ント起動時において給水流量指令が給水制御弁に直接入
力されるため、適正なゲインと遅れ時間とを得ることが
できるとともに、タービン駆動給水ポンプの回転数が給
水ヘッダ圧力の上昇に伴って関数的に上昇するため、給
水制御弁のみの制御領域を越えた場合、給水制御弁バイ
パス弁を全開し、蒸気加減弁の開度を調整してタービン
駆動給水ポンプの回転数のみによる制御にスムーズに移
行することができる。

また、タービン駆動給水ポンプの回転数が給水制御弁の
開度の上昇に伴って所定の関数に従って上昇するので、
タービン駆動給水ポンプを起動時の低流量時から通常運
転時に至るまで所定の給水流量を安定して確保すること
ができるとともに、給水制御弁のみの制御領域を越えた
場合、給水制御弁バイパス弁を全開し、蒸気加減弁の開
度を調整してタービン駆動給水ポンプの回転数のみによ
る制御にスムーズに移行することができる等の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による給水制御装置の一実施
例を示した給水系統図、第３図は本発明による関数発生
器による出力の一例を示した関数曲線図、第４図は本発
明による給水制御弁の開度とＣｖ値をの関係を示した特
性図、第５図は本発明による給水制御装置の給水ポンプ
吐出流量−吐出圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ）とシステムヘ
ッド曲線との関係特性図、第６図は従来の給水制御装置
の一例を示した給水系統図、第７図は従来の給水制御装
置の給水ポンプ吐出流量−吐出圧力曲線（Ｑ−Ｈカーブ
）である。 １．２８・・・ＰＩコントローラ、２・・・切替器、３
・・・給水ヘッダ圧力発信器、４，６・・・関数発生器
、５・・・開度検出器、２０・・・タービン駆動ポンプ
、２１・・・駆動用タービン、２２・・・給水制御弁、
２３、・・給水制御装置弁、２４・・・給水制御弁バイ
パス弁、２７・・・減算器、２９・・・蒸気加減弁、３
０・・・給水流量指令、３１・・・最低信号回転数発生
器、３２・・・加算器、３３・・・ピックアップ、３４
・・・Ｐコントローラ、３５・・・タービン駆動給水ポ
ンプ起動プログラム、３６・・・低値選択回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動タービンにより駆動されるタービン駆動給水ポ
   ンプの吐出側に給水制御弁と給水制御後弁と給水制御弁
   バイパス弁とを配置し、上記給水制御弁の開閉調整によ
   り給水流量を制御する第１の制御部を備え、さらに給水
   流量指令と上記給水ポンプ吐出流量との偏差を検出して
   上記駆動タービンの蒸気加減弁の開度を調整し、上記給
   水ポンプ回転数を制御する第２の制御部とを備えた給水
   制御装置において、上記第１の制御部を上記給水制御弁
   に開度指令を送るＰＩコントローラと、上記給水制御後
   弁の下流に設けられた給水ヘッダ圧力発信器と、この給
   水ヘッダ圧力発信器からの信号を入力し、所定の出力信
   号を発生させる関数発生器とで構成し、さらに給水系統
   内に信号切替器を設け、この信号切替器の切替えにより
   プラント起動時は上記第１の制御部の関数発生器の出力
   信号により上記給水ポンプの回転数を制御し、通常運転
   中は上記第２の制御部により上記給水ポンプ回転数を制
   御することを特徴とする給水制御装置。 ２、駆動タービンにより駆動されるタービン駆動給水ポ
   ンプの吐出側に給水制御弁と給水制御後弁と給水制御弁
   バイパス弁とを配置し、上記給水制御弁の開閉調整によ
   り給水流量を制御する第１の制御部を備え、さらに給水
   流量指令と上記給水ポンプ吐出流量との偏差を検出して
   上記駆動タービンの蒸気加減弁の開度を調整し、上記給
   水ポンプ回転数を制御する第２の制御部とを備えた給水
   制御装置において、上記第１の制御部を上記給水制御弁
   に開度指令を送るＰＩコントローラと、上記給水制御弁
   の開度検出器と、この開度検出器からの信号を入力し、
   所定の出力信号を発生させる関数発生器とで構成し、さ
   らに給水系統内に信号切替器を設け、この信号切替器の
   切替えによりプラント起動時は上記第１の制御部の関数
   発生器の出力信号により上記給水ポンプの回転数を制御
   し、通常運転中は上記第２の制御部により上記給水ポン
   プ回転数を制御することを特徴とする給水制御装置。