JPH0655006U - ボイラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気過熱器の出側に２個の温度計により主蒸
気温度を監視する場合において、両温度計で測定される
温度値に偏差が生じた場合にどちらが正しいかを迅速に
判定する。 【構成】 ２個の温度計９、10で測定される温度ｔ_a 、
ｔ_b に偏差が生じ、その温度偏差値Δｔが許容温度偏差
値Δｔ_O を越えた場合、蒸気過熱器の入側温度計８で測
定された温度値Ｔ_S と、過熱器に供給される燃焼ガスの
燃焼条件から求まる過熱器入側と出側との温度偏差値Δ
Ｔ_S とから主蒸気温度推定値ｔ_C ＝Ｔ_S ＋ΔＴ_S を求め
る。温度推定値ｔ_C が測定温度ｔ_a 、ｔ_b に近い方を正
しい方の温度計として選択する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、蒸気過熱器の出側主蒸気管に２個の温度計を配置し、一方を主蒸気 の制御用温度計とし、他方をバックアップ用温度計として主蒸気の温度値を監視 するようにしたボイラ用蒸気過熱器の温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

蒸気タービンを駆動するための蒸気は、タービン効果を高めるため通常過熱蒸 気が使用される。過熱蒸気の温度が低すぎるとタービン内部でドレンが発生しタ ービンの損傷につながり、高すぎるとボイラ用蒸気過熱器の蒸気管破裂等の重大 な災害を起こす可能性があり、ボイラの主蒸気温度を制御することはきわめて重 要なことである。

【０００３】 過熱蒸気を得るための蒸気過熱器は、本体設備的には図２に示すように高温燃 焼ガスを得るための燃焼室14と、飽和蒸気を加熱して過熱蒸気とするための２個 の蒸気過熱器２、３と、純水を注入して所定の蒸気温度を得るための過熱減温器 ４と、高温燃焼ガスを排出する煙道15により主として構成されている。 ２個の蒸気過熱器２、３は直列に結合して煙道15に設置されており、蒸気ドラ ム１から供給される飽和蒸気は、蒸気管16を介して第一蒸気過熱器２に供給され 、過熱減温器４を経て第２蒸気過熱器３を通過し、所望する一定温度の過熱蒸気 （以下主蒸気という）になる。通常、煙道15を流れる高温燃焼ガスの下流側に位 置する第１蒸気過熱器２に先に飽和蒸気が通過するようになっている。

【０００４】 蒸気過熱器の蒸気温度制御は、一般に第１蒸気過熱器２の出側と過熱低減器４ の入側を連結する蒸気管16に配設した温度計17を用いて測定された低減器入側蒸 気温度制御系と、第２蒸気過熱器３の出側に連結された主蒸気管13に配設した制 御用温度計９を用いて主蒸気温度制御系との２つの制御系で行っている。なお、 主蒸気管13には制御用温度計９の他にバックアップ用温度計10によって主蒸気の 温度を常時監視し、制御用温度計９が正常に温度を測定しているかどうかをバッ クアップするようになっている。

【０００５】 低減器入側蒸気温度制御系は、過熱低減器４の入側蒸気温度が飽和蒸気流量に 応じ前もって定めた設定温度になるように空燃比制御系18を調節する。また、主 蒸気温度制御系は、第２蒸気過熱器３の出側の最終過熱蒸気である主蒸気温度が 所望の一定温度になるように、過熱低減器４の出側蒸気温度が主蒸気温度の温度 偏差によって定まる温度になるように過熱低減器４への純水供給量を注水弁５を 用いて制御する。

【０００６】 第１蒸気過熱器２と第２蒸気過熱器３の中間に位置する過熱低減器４は、第２ 蒸気過熱器３での過熱によって所定の一定温度に過熱された主蒸気を得るために 、第２蒸気過熱器３の入側蒸気温度を規制するものであり、その規制手段は空燃 比制御系18の調節による手段と、過熱低減器４への注水による手段の２つがある 。

【０００７】 燃焼室14には燃料と空気が空燃比制御系18を介して供給されて燃焼熱を発生し 、その燃焼ガスは第２蒸気過熱器３、第１蒸気過熱器２において蒸気を加熱して 熱交換した後、煙道15を経て排出される。煙道15のガスは、一部を分流してリサ イクル経路19を経てファン20によりリサイクルすることができる。 過熱低減器４には純水が注入され、過熱低減器４の入側温度計17によって入側 蒸気温度を測定しながら燃料の供給量を制御する制御系によって制御される。す なわち燃料の供給量を制御する制御系は、設定温度信号21と過熱低減器４の入側 蒸気温度信号22とが一致するように、低減器入側蒸気温度調節計23の出力信号24 が燃料供給管25に設けた燃料調節弁26を調節して燃料管25から燃焼室14に供給す る燃料の流量を制御する。

【０００８】 この時、空燃比制御系10によって燃焼室14に供給される燃料の流量に比例させ て所定比率の空気が空気供給管27から空気調節弁28を調節して燃焼室14に供給し 、適正に燃焼させる。関数発生器29は、蒸気ドラム１から送出されて蒸気管16を 流れる蒸気流量を流量計30で検出し、飽和蒸気流量に応じた設定信号５を出力す る信号発生器である。

【０００９】 純水の注入量を制御する制御系は、第２蒸気過熱器３の主蒸気管13に設けた制 御用温度計９によって測定される最終出側蒸気信号31が所望の設定温度信号32を 保つようにするために第２蒸気過熱器３の入側に設けた入側温度計８によって測 定される過熱器３の入側蒸気温度信号33を最終過熱蒸気温度信号34と一致させる ように最終出側蒸気温度調節計35の出力信号36が純水を送る給水管37に設けた注 水弁５を制御する。

【００１０】 なお、燃焼室14で燃焼して過熱器を流れる燃焼ガスの温度を調節する温度調節 計38は、煙道15のガスの一部をリサイクル経路19、ファン20によって燃焼室14を 出るガス中に再循環させて、蒸気過熱器を通過するガス温度を一定にさせるため のものである。 前述のように従来、第２蒸気過熱器３の下流側主蒸気管13に配置した制御用温 度計９およびバックアップ用温度計10を配置して、制御用温度計９が最終出側の 過熱主蒸気温度を正確に測定しているかどうかをバックアップ用温度計10で監視 していた。

【００１１】 通常、近接して配置された制御用温度計９およびバックアップ用温度計10でそ れぞれ測定される温度測定値はほぼ同温度を示し、これによって制御用温度計９ が正確に作動していることをバックアップ用温度計10によって確認しながら過熱 された主蒸気の温度制御を前述のような手順によって行っている。ところが、制 御用温度計９およびバックアップ用温度計10でそれぞれ測定される温度測定値に 故障などの原因により偏差が生じる場合がある。

【００１２】 このように両温度計９、10によって測定した温度測定値に偏差が生じた場合に どちらが正確で、どちらが不正確であるかがにわかに判断できないことがある。 偏差値が許容値を越えたような場合、オペレータは、とりあえず自動制御を手動 に切替え、たとえば注水弁５を適当と思われる一定開度に固定して過熱低減器４ に一定量の給水する等の応急対策をとって運転を継続していた。そして、オペレ ータがどちらの温度計が正確であるかが判明した段階で、たとえば制御用温度計 ９が故障しており、バックアップ用温度計10が正確であると判明したら、主蒸気 温度計切替装置11を制御用温度計９の側からバックアップ用温度計10の側に切替 え、自動運転を再開して過熱主蒸気温度を制御するといった処置を講じていた。

【００１３】 過熱器自体の蒸気温度の制御は例えば特開昭61−107007号公報に開示されてい るように非常にきめ細かく行われているが、前述のように２個の主蒸気温度計の 故障に対しては具体的な対策は採られていなかった。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来の技術において、制御用温度計とバックアップ用温度計でそれぞれ測 定した主蒸気温度に偏差が生じた場合、注水弁開度を固定してしまうため、オペ レータが復旧操作を完了するまでの間に主蒸気温度制御が停止してしまい主蒸気 温度は成り行きまかせとなってしまう。特に負荷変更中に主蒸気温度の偏差異常 が生じた時は主蒸気温度が大きく変動してしまい、所望の温度を有する主蒸気が 得られなくなる。

【００１５】 また、一方の主蒸気温度計が断線、短絡した場合には正しい方の温度計を容易 に選択できるが、指示値に狂いが生じた時は正しい方の温度計を選択することが 極めて困難となる。 なお、温度計を３個取り付ければ１個の温度計に狂いが生じた時にも２個の正 しい温度計を選択することが可能であるが建設費、メンテナンス費が増加すると いう問題点がある。

【００１６】 本考案は、前記問題点を解決するため、主蒸気温度計に偏差が生じた時に正し い方の主蒸気温度計を瞬時に切替え主蒸気温度を停止することなく、主蒸気温度 計を自動切替することができるボイラ用蒸気過熱器の主蒸気制御装置を提供する ことを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するための本考案は、蒸気過熱器の入側蒸気管に入側温度計を １個配置する一方、蒸気過熱器の出側主蒸気管に制御用温度計およびバックアッ プ用温度計の２個を配置したボイラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置において 、前記制御用温度計およびバックアップ用温度計でそれぞれ測定される主蒸気温 度測定値の偏差を求め、得られた温度偏差値があらかじめ定めておいた許容温度 偏差値を越えたかどうかを判定する主蒸気温度偏差判定器と、この主蒸気温度偏 差判定器により前記温度偏差値が許容温度偏差値を越えていると判定した場合に 、蒸気過熱器の入側温度計で測定される入側蒸気の温度測定値および蒸気過熱器 に供給される燃焼ガスの燃焼条件から演算によって蒸気過熱器出側の主蒸気推定 温度値を算出する主蒸気温度推定器と、この主蒸気温度推定器により算出した主 蒸気推定温度値が前記の制御用温度計およびバックアップ用温度計によりそれぞ れ測定された温度測定値のどちらかに近いかを判定して主蒸気の制御に使用する 温度計を選択する主蒸気制御温度計選択器と、この主蒸気制御温度計選択器の選 択指令に基づいて主蒸気の制御温度計を切替える主蒸気温度計切替え装置とを具 備してなることを特徴とするボイラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置である。

【００１８】

【作用】

本考案では、蒸気過熱器の出側に配置した制御用温度計およびバックアップ用 温度計でそれぞれ測定された温度測定値に偏差が生じ、その温度偏差値があらか じめ定めておいた許容温度偏差値を越えた場合に、前記２個の温度計で測定され た温度測定値のうち、過熱器の入側温度計で測定される入側蒸気の温度測定値お よび過熱器に供給される燃焼ガスの燃焼条件から算出される主蒸気温度推定値に 近い方を正しい温度測定値として迅速に判定することができる。その結果、どち らかの温度計が故障しても蒸気過熱器の出側における主蒸気の温度を常に正確に 測定することが可能になる。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の構成をず１に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、 本考案において、第２蒸気過熱器３の出側に接続された主蒸気管13に配置された 制御用温度計９およびバックアップ用温度計10（上下流側の配置関係は問わない ）を配置する一方、蒸気過熱器３の入側に入側温度計８を配置するのは図２に示 す従来例と同様である。本考案のボイラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置は、 制御用温度計９およびバックアップ温度計10でそれぞれ測定される主蒸気測定値 の偏差を求め、得られた温度偏差値があらかじめ定めておいた許容温度偏差値を 越えたかどうかを判定する主蒸気温度偏差判定器14と、この主蒸気温度偏差判定 器14により前記温度偏差値が許容温度偏差値を越えていると判定した場合に、蒸 気過熱器３の入側温度計８で測定される入側蒸気の温度測定値および蒸気過熱器 ３に供給される燃焼ガスの燃焼条件から演算によって蒸気過熱器出側の主蒸気推 定温度値を算出する主蒸気温度推定器12と、この主蒸気温度推定器12により算出 した主蒸気推定温度値が前記の制御用温度計９およびバックアップ用温度計10に より、それぞれ測定した温度測定値のどちらかに近いかを判定して主蒸気の制御 に使用する温度計を選択する主蒸気制御温度計選択器15と、この主蒸気制御温度 計選択器の選択指令に基づいて主蒸気の制御温度計を切替える主蒸気温度計11と を具備してなるものである。

【００２０】 次に本考案の作用について説明するが、定常時のボイラ用蒸気過熱器の主蒸気 温度制御手順は図２に示す従来例の場合と同様であるので、説明を省略するが、 本考案では図１に示すように、主蒸気の制御用温度計９およびバックアップ用温 度計10で測定される主蒸気温度測定値ｔ_a 、ｔ_b を主蒸気温度偏差判定器14に入 力する。主蒸気温度偏差判定器14では、入力された主蒸気温度測定値ｔ_a 、ｔ_b からその温度偏差Δｔを算出し、得られた温度偏差値Δｔがあらかじめ定めてあ る許容温度偏差値Δｔ_o を越えているかどうかを判定する。

【００２１】 一方、第２蒸気過熱器３の入側に配設された入側温度計８で測定された測定温 度値Ｔ_S および蒸気過熱器３へ供給される燃焼ガスの燃焼条件から第２蒸気過熱 器３の入側と出側との温度差計算値ΔＴ_S から主蒸気温度推定値ｔ_C を求める。 ｔ_C ＝ Ｔ_S ＋ ΔＴ_S なお第２蒸気過熱器３の入側と出側との温度差計算値ΔＴ_S は、加熱室14で使用 する燃料の種類Ｆ、燃料の使用量Ｗ、空気比λなどから次式のように求められる 値である。

【００２２】 ΔＴ_S ＝ ｆ（Ｆ・Ｗ・λ… ） 前述のようにして、主蒸気温度偏差判定器14が制御用温度計９とバックアップ 用温度計10とで測定された測定温度値ｔ_a とｔ_b との温度偏差値Δｔが許容温度 偏差値Δｔ_o を越えたと判定した場合には、主蒸気温度偏差判定器14から前記の 温度測定値ｔ_a 、ｔ_b を主蒸気温度計選択器15に入力する。主蒸気温度計選択器 15では、入力された温度測定値ｔ_a 、ｔ_b と前述のようにして主蒸気温度推定器 12によって推定した主蒸気温度推定値ｔ_C とを比較し、主蒸気温度推定値ｔ_C が 制御用温度計９で測定さた測定温度値ｔ_a とバックアップ用温度計９で測定され た測定温度値ｔ_b のどちらにより近い値であるかを判定する。

【００２３】 ここで、たとえば、主蒸気温度推定値ｔ_C がバックアップ用温度計10で測定し た測定温度値ｔ_b に近い値であり、制御用温度計10で測定した測定温度値ｔ_b と かけ離れた値である場合には、制御用温度計９が故障等により正確に主蒸気の温 度を測定していないものと判定し、バックアップ用温度計10を制御用に供するこ とを選択する。かくして、主蒸気温度計選択器15から切替指令Ｅ_X を発して主蒸 気温度切替装置11（図２参照）を制御用温度計９からバックアップ用温度計10側 に切替えて、バックアップ用温度計10を制御用温度計として使用する。これまで 使用していた制御用温度計９は新品に交換するか修理した後、再セットする。

【００２４】 前述の場合と逆に主蒸気温度推定値ｔ_C が制御用温度計９で測定した測定温度 値ｔ_a に近く、バックアップ用温度計10で測定した測定温度値ｔとかけ離れてい る場合には、制御用温度計９をそのまま使用を継続するのはいうまでもなく、こ の場合には故障しているバックアップ用温度計10を取り換えることになる。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ボイラ用蒸気過熱器の出側に配置した制 御用温度計とバックアップ用温度計により測定された測定温度値との間に、許容 温度偏差値以上の偏差が生じた場合に、蒸気過熱器の入側における蒸気の測定温 度値と、この蒸気過熱器に供給される燃焼ガスの燃焼条件とから演算によって求 めた主蒸気推定温度値に基づいて、主蒸気温度計が２個の場合でも常に正しい主 蒸気温度計を迅速に選択することができる。

【００２６】 このため主蒸気温度計を自動切替方式とすることができるので、主蒸気温度計 に異常が発生しても、常に主蒸気温度の制御をトラブルなく継続することが可能 になり、得られる効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の構成を示すフローチャートである。

【図２】従来の構成を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 蒸気ドラム ２ 第１蒸気過熱器 ３ 第２蒸気過熱器 ４ 過熱低減器 ５ 注水弁 ６ 入側蒸気温度調節計 ７ 主蒸気温度調節計 ８ 入側温度計 ９ 制御用温度計 10 バックアップ用温度計 11 主蒸気温度計切替装置 12 主蒸気温度推定器 13 主蒸気管 14 燃焼室 15 煙道 16 蒸気管 17 入側温度計 18 空燃比制御系 19 リサイクル経路 20 ファン 21 設定温度信号 22 入側蒸気温度信号 23 低減器入側蒸気温度調節計 24 出力信号 25 燃料供給管 26 燃料調節弁 27 空気供給管 28 空気調節弁 29 関数発生器 30 流量計 31 最終出側信号 32 設定温度信号 33 入側蒸気温度信号 34 最終過熱蒸気温度信号 35 最終出側蒸気温度調節計 36 出力信号 37 注水管 38 温度調節計

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気過熱器の入側蒸気管に入側温度計を
   １個配置する一方、蒸気過熱器の出側主蒸気管に制御用
   温度計およびバックアップ用温度計の２個を配置したボ
   イラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置において、前記
   の制御用温度計およびバックアップ用温度計でそれぞれ
   測定される主蒸気温度測定値の偏差を求め、得られた温
   度偏差値があらかじめ定めておいた許容温度偏差値を越
   えたかどうかを判定する主蒸気温度偏差判定器と、この
   主蒸気温度偏差判定器により前記温度偏差値が許容温度
   偏差値を越えていると判定した場合に、蒸気過熱器の入
   側温度計で測定される入側蒸気の温度測定値および蒸気
   過熱器に供給される燃焼ガスの燃焼条件から演算によっ
   て蒸気過熱器出側の主蒸気推定温度値を算出する主蒸気
   温度推定器と、この主蒸気温度推定器により算出した主
   蒸気推定温度値が前記の制御用温度計およびバックアッ
   プ用温度計によりそれぞれ測定された温度側定値のどち
   らに近いかを判定して主蒸気の制御に使用する温度計を
   選択する主蒸気制御温度計選択器と、この主蒸気制御温
   度計選択器の選択指令に基づいて主蒸気の制御温度計を
   切替る主蒸気温度計切替装置とを具備してなることを特
   徴とするボイラ用蒸気過熱器の主蒸気温度制御装置。