JPH0484002A - 蒸気温度制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃料を燃焼させてその燃焼熱により蒸気を発生
させるボイラプラントの蒸気温度を制御する装置に係り
、特にウォータウオールが飽和状態に近づいた場合でも
制御を確実に行なってプラントに外乱を与えないように
した蒸気温度制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、この種の従来のボイラプラントの蒸気温度制
御装置の構成例を示すブロック図である。

通常、ボイラプラントでは、蒸気温度は燃料により、圧
力は給水流量により制御するようにしている。すなわち
、第２図において、図示しない圧力検出器により、ボイ
ラプラントのウォータウオールの出口圧力（Ｐ、、）１
１を検出し、これを関数発生器（Ｆ、）１２に入力して
温度目標値（Ｔ、、、）１３を設定する。

次に、この設定された温度目標値（Ｔ、、、）１３と、
図示しない温度検出器により検出されたウォータウオー
ル出口温度（Ｗ　Ｗ　ｒ＝、）　１４との温度偏差信号
（Ｔ　ｅａｌ　　ＷＷＴ、イ、）を求める。そして、こ
の求められた温度偏差信号（Ｔ、、、−ＷＷＴ、、）を
制御調節器１５に入力し、ここで比例制御演算を行なっ
て操作量信号を得、さらにこの操作量信号に燃料フィー
ドフォワード信号１６を加算合成して、最終的な操作量
信号である蒸気温度に対する燃料信号１７を得、この燃
料信号１７に基づいて蒸気温度を制御するようにしてい
る。

ところで、このようなボイラプラントの蒸気温度制御装
置において、ボイラの運転時には、通常高負荷域の状態
では湿り気のない蒸気が流れている。一方、負荷を下げ
てゆくと、蒸気は湿り気を帯び、水と蒸気か分離し始め
る状態となり、最終的に飽和状態となる。そして、この
ような状態になると、蒸気圧力が変化しても温度は飽和
温度以上変化しないことから、従来の圧力検出による温
度制御方法では、ウォータウオールの出口温度がある値
以上変動しないため、蒸気温度の制御を行なうことが困
難になる。

［発明か解決しようとする課題］ 以上のように、従来の蒸気温度制御装置においては、ウ
ォータウオールが飽和状態に近づいた場合、蒸気圧力が
変化しても温度は飽和温度以上変化しないため、蒸気温
度の制御が困難となる。

これは、ウォータウオールの出口温度が飽和温度以上変
化しないため、ウォータウオールの出口圧力が変化によ
る蒸気温度制御が困難となり、無制御状態となる。

また、ボイラプラントの熱交換器に遅れか存在するため
、急負荷変動時等に対する応答が遅くなり、整定状態に
なるまでに時間を要することになる。

さらに、無制御状態では、燃料信号はボイラプラントに
外乱を与えることになる。

本発明は、上記のような課題を解決するために成された
もので、その目的はウォータウオールが飽和状態に近づ
いた場合でも蒸気温度の制御を確実に行なってプラント
に外乱を与えないようにすることができ、かつ熱交換器
の遅れを補正して急負荷変動に対する応答性を高めるこ
とかでき、しかもボイラの状態によっては早い燃料投入
を行なうことが可能な極めて信頼性の高い蒸気温度制御
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明では、燃料を燃焼さ
せてその燃焼熱により蒸気を発生させるボイラプラント
の蒸気温度を制御する装置において、 ボイラプラントのウォータウオールを２つに分割し、 ウォータウオールの３段、４段、および煙道蒸発器の出
口圧力をそれぞれ個別に検出する第１゜第２．および第
３の圧力検出手段と、ウォータウオールの３段、４段、
および煙道蒸発器の出口温度をそれぞれ個別に検出する
第１．第２．および第３の温度検出手段と、第１．第２
．および第３の圧力検出手段からの出口圧力信号をそれ
ぞれ個別に入力し、当該出口圧力信号に対応した温度目
標値信号をそれぞれ個別に発生する第１．第２゜および
第３の関数発生手段と、第１．第２．および第３の関数
発生手段からの温度目標値信号と第１、第２．および第
３の温度検出手段からの温度検出値信号とをそれぞれ個
別に入力し、両者を比較してその偏差信号をそれぞれ個
別に出力する第１、第２．および第３の比較手段と、第
１．第２゜および第３の比較手段からの偏差信号をそれ
ぞれ個別に入力し、当該偏差信号に対して比例・微分制
御演算を行ない操作量信号をそれぞれ個別に出力する第
１．第２．および第３の制御調節手段と、第１．第２．
および第３の制御調節手段からの各操作量信号を加算合
成した信号と、燃料フィードフォワード信号とを加算合
成し、最終的な操作量信号である燃料信号を出力する加
算手段とを備えて構成している。

［作用コ 従って、本発明の蒸気温度制御装置においては、ウォー
タウオールの３段、４段、および煙道蒸発器の出口圧力
がそれぞれ個別に検出されると共に、ウォータウオール
の３段、４段、および煙道蒸発器の出口温度がそれぞれ
個別に検出され、この各々の出口圧力信号に対応した温
度目標値信号と各々の温度検出値信号とを比較してその
偏差信号がそれぞれ個別に得られ、またこの各々の偏差
信号に対して比例・微分制御演算を行なって操作量信号
がそれぞれ個別に得られ、さらにこの各々の操作量信号
を加算合成した信号と燃料フィードフォワード信号とを
加算合成して、最終的な操作量信号である燃料信号が得
られ、この燃料信号に基づいて蒸気温度の制御か行なわ
れることになる。

よって、圧力の検出点をウォータウオールの出口以外に
、煙道蒸発器の出口にも設けたことにより、ウォータウ
オールが飽和状態に近づいていても、煙道蒸発器の部分
で制御を行なうことができる。また、ウォータウオール
を２段に分割することにより、より過熱器に近い所でフ
ィードバックすることが可能となり、早い燃料投入を行
なうことができる。さらに、制御調節器に微分動作を付
加することにより、熱交換器の遅れ分を補正することが
可能となり、急負荷変動時等に対する応答性を著しく高
めることができる。

［実施例コ 本発明では、ボイラプラントにおける圧力の検出点をウ
ォータウオール３段出口、４段出口、煙道蒸発器（エバ
ポレータ）出口の３点とし、また制御調節手段の動作と
して、比例動作に微分動作を付加し、それぞれの制御調
節手段で得られる３点に対応した操作量信号を加算合成
し、この加算合成した信号に燃料フィードフォワード信
号を加算合成することにより、最終的な操作量信号であ
る燃料信号を得るものである。

以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について、図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明によるボイラプラントの蒸気温度制御
装置の全体構成例を示すブロック図である。

すなわち、本実施例の蒸気温度制御装置は、ボイラプラ
ントのウォータウオールを２分割し、第１図に示すよう
に、第１．第２．および第３の圧力検出器ＩＡ、ＩＢ、
ＩＣと、第１．第２．および第３の温度検出器２Ａ、２
Ｂ、２Ｃと、第１゜第２．および第３の関数発生器５Ａ
、５Ｂ、５Ｃと、第１．第２．および第３の比較器８Ａ
、８Ｂ。

８Ｃと、第１．第２．および第３の制御調節器１０Ａ、
ＩＯＢ、ＩＯＣと、加算器２０とから構成している。

ここで、第１．第２．および第３の圧力検出器ＬＡ、Ｉ
Ｂ、ＩＣは、ウォータウオールの３段。

４段、および煙道蒸発器の出口圧力をそれぞれ個別に検
出するものである。

また、第１．第２．および第３の温度検出器２Ａ、２Ｂ
、２Ｃは、ウォータウオールの３段。

４段、および煙道蒸発器の出口温度をそれぞれ個別に検
出するものである。

さらに、第１．第２．および第３の関数発生器５Ａ、５
Ｂ、５Ｃは、第１．第２．および第３の圧力検出器ＩＡ
、ＩＢ、ＩＣからの出口圧力信号３Ａ　（ＷＷ３　Ｐ）
、３Ｂ　（ＷＷ４Ｐ）、３Ｃ（ＥＶＡ、Ｐ）をそれぞれ
個別に入力し、この出口圧力信号３Ａ、３Ｂ、３Ｃに対
応した温度目標値信号４Ａ　（Ｔ、、、Ａ）；　４　Ｂ
　（Ｔ、、、Ｂ）。

４Ｃ（Ｔ、、、Ｃ）をそれぞれ個別に発生するものであ
る。

一方、第１．第２．および第３の比較器８Ａ。

８Ｂ、８Ｃは、第１．第２．および第３の関数発生器５
Ａ、５Ｂ、５Ｃからの温度目標値信号４Ａ。

４Ｂ、４Ｃと、第１．第２．および第３の温度検出器２
Ａ、２Ｂ、２Ｃからの温度検出値信号６Ａ（ＷＷ３　）
、６Ｂ　（ＷＷ４）、６Ｃ（ＥＶＡＰ）とをそれぞれ個
別に入力し、両者を比較してその偏差信号７Ａ　（Ｔ、
、、Ａ−ＷＷ３　）、７Ｂ（Ｔ、、、Ｂ−ＷＷ４　）　
　　７Ｃ（Ｔ、、、Ｃ−ＥＶＡＰ）をそれぞれ個別に出
力するものである。

また、第１．第２．および第３の制御調節器１０Ａ　　
１．ＯＢ、１．０Ｃは、第１．第２．および第３の比較
器８Ａ、８Ｂ、８Ｃからの偏差信号７Ａ、７Ｂ、’７Ｃ
をそれぞれ個別に入力し、この偏差信号７Ａ、７Ｂ、７
Ｃに対して比例・微分制御演算を行ない、操作量信号９
Ａ、９Ｂ、９Ｃをそれぞれ個別に出力するものである。

さらに、加算器２０は、第１．第２．および第３の制御
調節器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣからの各操作量信号９Ａ
、９Ｂ、９Ｃを加算合成した信号と、燃料フィードフォ
ワード信号１８とを加算合成し、最終的な操作量信号で
ある燃料信号１つを出力するものである。

次に、以上のように構成した本実施例のボイラプラント
の蒸気温度制御装置の作用について説明する。

第１図において、第１．第２．および第３の圧力検出器
ＩＡ、ＩＢ、ＩＣにより、ウォータウオールの３段、４
段、および煙道蒸発器の出口圧力がそれぞれ個別に検出
される。また、第１．第２および第３の温度検出器２Ａ
、２Ｂ、２Ｃにより、ウォータウオールの３段、４段、
および煙道蒸発器の出口温度がそれぞれ個別に検出され
る。さらに、第１．第２．および第３の関数発生器５Ａ
。

５Ｂ、５Ｃには、第１．第２．および第３の圧力検出器
ＩＡ、ＩＢ、ＩＣからの出口圧力信号３Ａ　（ＷＷ３　
Ｐ）、３Ｂ　（ＷＷ４Ｐ）、３Ｃ（ＥＶＡｐＰ）がそれ
ぞれ個別に入力され、この出口圧力信号３Ａ、３Ｂ、３
Ｃに対応した温度目標値信号４Ａ　（Ｔ、、、Ａ）、４
Ｂ　（Ｔ、、、Ｂ）４Ｃ（Ｔ、、、Ｃ１がそれぞれ個別
に得られる。

次に、第１．第２．および第３の比較器８Ａ。

８Ｂ、８Ｃには、第１．第２．および第３の関数発生器
５Ａ、５Ｂ、５Ｃからの温度目標値信号４Ａ、４Ｂ、４
Ｃと、第１．第２．および第３の温度検出器２Ａ、２Ｂ
、２Ｃからの温度検出値信号６Ａ　（ＷＷ３　）、６Ｂ
　（ＷＷ、Ｉ　）、６Ｃ（ＥＶＡＰ）とがそれぞれ個別
に入力され、両者を比較してその偏差信号７Ａ　（Ｔ、
、、Ａ−ＷＷＦ　）、７Ｂ　（Ｔ、、、Ｂ−ＷＷ４）、
７Ｃ（Ｔ、、、Ｃ−ＥＶＡＰ）がそれぞれ個別に得られ
る。

また、第１．第２．および第３の制御調節器１０Ａ、Ｉ
ＯＢ、ＩＯＣには、第１．第２．および第３の比較器８
Ａ、８Ｂ、８Ｃからの偏差信号７Ａ、７Ｂ、７Ｃがそれ
ぞれ個別に入力され、この偏差信号７Ａ、７Ｂ、７Ｃに
対して比例・微分制御演算か行なわれ、操作量信号９Ａ
、９Ｂ。

９Ｃがそれぞれ個別に得られる。さらに、加算器２０で
は、第１．第２．および第３の制御調節器１０Ａ、ＩＯ
Ｂ、］、ＯＣにより得られた各操作量信号９Ａ、９Ｂ、
９Ｃを加算合成した信号と、燃料フィードフォワード信
号１８とが加算合成されて、最終的な操作量信号である
燃料信号１９が得られ、この燃料信号１９に基づいて蒸
気温度か制御されることになる。

この場合、各々の制御調節器１０Ａ、ＩＯＢ。

１０Ｃは、比例動作の他に微分動作も付加されているた
め、ボイラプラントの熱交換器の遅れに対して、微分動
作により、変動が大きくなれば操作量信号９Ａ、９Ｂ、
９Ｃを大きく変化させるため、予測的作用が働くことに
なる。これにより、熱交換器の遅れ応答に対して先行的
に操作量信号９Ａ。

９Ｂ、９Ｃが出力されることになるため、応答遅れを補
正することができる。

また、ウォータウオールが飽和領域に近づいた場合、ウ
ォータウオール段での蒸気は湿り気を帯び始め、温度が
飽和温度以上には変化しなくなる。

そのため、圧力変動が生じて設定温度が変化してもボイ
ラの状態を正確に示す温度信号を検出することができな
い。このため、本来であれば、燃料側は無制御状態とな
り、ボイラプラントに外乱を与えることになるか、本実
施例構成では煙道蒸発器の出口圧力も検出しており、乾
き蒸気の状態であり、３点の操作量信号９Ａ、９Ｂ、９
Ｃが加算されているため、飽和による影響を考慮する必
要がない。

さらに、ウォータウオールを２つに分割し、煙道蒸発器
と併せて３つに分割しているため、より過熱器に近い位
置での温度をフィードバックすることができ、急負荷変
動等による変動時にも、早い燃料信号を与えることがで
きる。

上述したように、本実施例の蒸気温度制御装置は、ボイ
ラプラントのウォータウオールを２分割し、ウォータウ
オールの３段、４段、および煙道蒸発器の出口圧力をそ
れぞれ個別に検出する第１第２．および第３の圧力検出
器ＩＡ、ＩＢ、ＩＣと、ウォータウオールの３段、４段
、および煙道蒸発器の出口温度をそれぞれ個別に検出す
る第１第２．および第３の温度検出器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ
と、第１．第２．および第３の圧力検出器ＩＡ。

ＩＢ、ＩＣからの出口圧力信号３Ａ、３Ｂ、３Ｃをそれ
ぞれ個別に入力し、この出口圧力信号３Ａ。

３Ｂ、３Ｃに対応した温度目標値信号４Ａ、４Ｂ４Ｃを
それぞれ個別に発生する第１．第２．および第３の関数
発生器５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、第１゜第２．および第３の
関数発生器５Ａ、５Ｂ、５Ｃからの温度目標値信号４Ａ
、４Ｂ、４Ｃと、第１゜第２．および第３の温度検出器
２Ａ、２Ｂ、２Ｃからの温度検出値信号６Ａ、６Ｂ、６
Ｃとをそれぞれ個別に入力し、両者を比較してその偏差
信号７Ａ、７Ｂ、７Ｃをそれぞれ個別に出力する第１第
２．および第３の比較器８Ａ、８Ｂ、８Ｃと、第１．第
２．および第３の比較器８Ａ、８Ｂ。

８Ｃからの偏差信号７Ａ、７Ｂ、７Ｃをそれぞれ個別に
入力し、この偏差信号７Ａ、７Ｂ、７Ｃに対して比例・
微分制御演算を行ない、操作量信号９Ａ、９Ｂ、９Ｃを
それぞれ個別に出力する第１゜第２．および第３の制御
調節器１０Ａ、ＩＯＢ。

１０Ｃと、第１．第２．および第３の制御調節器１０Ａ
、ＩＯＢ、ＩＯＣからの各操作量信号９Ａ。

９Ｂ、９Ｃを加算合成した信号と、燃料フィードフォワ
ード信号１８とを加算合成し、最終的な操作量信号であ
る燃料信号１９を出力する加算器２０とから構成したも
のである。

従って、次のような作用効果が得られるものである。

（ａ）圧力の検出点を３箇所に増やした、すなわちウォ
ータウオールの３段、４段出口以外に、煙道蒸発器の出
口にも設けるようにしたので、ウォータウオールが飽和
状態に近づいていても、煙道蒸発器の部分で蒸気温度の
制御を確実に行なうことが可能となる。

（ｂ）ウォータウオールを２段に分割するようにしたの
で、より過熱器に近い所でフィードバックすることがで
きるため、ボイラの状態によっては燃料信号１９を加速
し、早く燃料を投入することが可能となる。

（ｃ）制御調節器１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣに、比例動作
の他に微分動作を付加するようにしたので、ボイラプラ
ントの熱交換器の遅れ分を補正することができるため、
急負荷変動時等に対する応答性を著しく高めることか可
能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、燃料を燃焼させて
その燃焼熱により蒸気を発生させるボイラプラントのウ
ォータウオールを２分割し、ウォータウオールの３段　
４段、および煙道蒸発器の出口圧力をそれぞれ個別に検
出すると共に、ウォータウオールの３段、４段、および
煙道蒸発器の出口温度をそれぞれ個別に検出し、この各
々の出口圧力信号に対応した温度目標値信号と各々の温
度検出値信号とを比較してその偏差信号をそれぞれ個別
に得、またこの各々の偏差信号に対して比例・微分制御
演算を行なって操作量信号をそれぞれ個別に得、さらに
この各々の操作量信号を加算合成した信号と燃料フィー
ドフォワード信号とを加算合成して、最終的な操作量信
号である燃料信号を得るようにしたので、ウォータウオ
ールか飽和状態に近づいた場合でも蒸気温度の制御を確
実に行なってプラントに外乱を与えないようにすること
ができ、かつ熱交換器の遅れを補正して急負荷変動に対
する応答性を高めることができ、しかもボイラの状態に
よっては早い燃料投入を行なうことか可能な極めて信頼
性の高い蒸気温度制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気温度制御装置の一実施例を示
すブロック図、 第２図は従来の蒸気温度制御装置の構成例を示すブロッ
ク図である。 ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・第１．第２．第３の圧力検出器
、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・第１．第２．第３の温度検出
器、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・出口圧力信号、４Ａ、４Ｂ
、４Ｃ・・・温度目標値信号、５Ａ、５Ｂ。 ５Ｃ・・・第１．第２．第３の関数発生器、６Ａ。 ６Ｂ、６Ｃ−・・温度検出値信号、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・
・・偏差信号、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ・・・第１．第２゜第
３の比較器、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ・・・操作量信号、１０
Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣ・・・第１．第２．第３の制御調節
器、１１・・・ウォータウオールの出口圧力、１２・・
・関数発生器、１３・・・温度目標値、１４・・・ウォ
ータウオール出口温度、１５・・・制御調節器、１６・
・・燃料フィードフォワード信号、１７・・・燃料信号
、１８・・・燃料フィードフォワード信号、１９・・・
燃料信号、２０・・・加算器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料を燃焼させてその燃焼熱により蒸気を発生させるボ
   イラプラントの蒸気温度を制御する装置において、 前記ボイラプラントのウォータウォールを２分割し、 前記ウォータウォールの３段、４段、および煙道蒸発器
   の出口圧力をそれぞれ個別に検出する第１、第２、およ
   び第３の圧力検出手段と、 前記ウォータウォールの３段、４段、および煙道蒸発器
   の出口温度をそれぞれ個別に検出する第１、第２、およ
   び第３の温度検出手段と、 前記第１、第２、および第３の圧力検出手段からの出口
   圧力信号をそれぞれ個別に入力し、当該出口圧力信号に
   対応した温度目標値信号をそれぞれ個別に発生する第１
   、第２、および第３の関数発生手段と、 前記第１、第２、および第３の関数発生手段からの温度
   目標値信号と前記第１、第２、および第３の温度検出手
   段からの温度検出値信号とをそれぞれ個別に入力し、両
   者を比較してその偏差信号をそれぞれ個別に出力する第
   １、第２、および第３の比較手段と、 前記第１、第２、および第３の比較手段からの偏差信号
   をそれぞれ個別に入力し、当該偏差信号に対して比例・
   微分制御演算を行ない操作量信号をそれぞれ個別に出力
   する第１、第２、および第３の制御調節手段と、 前記第１、第２、および第３の制御調節手段からの各操
   作量信号を加算合成した信号と、燃料フィードフォワー
   ド信号とを加算合成し、最終的な操作量信号である燃料
   信号を出力する加算手段と、を備えて成ることを特徴と
   する蒸気温度制御装置。