JPH0772487B2 - ボイラのガバナ弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はボイラのガバナ弁制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来のボイラのガバナ弁制御装置を第６図〜第９図を用
いて説明する。

図中１はボイラ、２はボイラ１が発生した蒸気をタービ
ン３へ送る蒸気流路、４はタービン３により駆動される
発電機、５は蒸気流路２の途中に設けられた蒸気の流量
を調節するためのガバナ弁、６は蒸気流路２のボイラ１
とガバナ弁５との間に設けられた圧力計、７は発電機４
に設けられた出力計である。

８はボイラ１に燃料を供給する燃料弁、９はボイラ１に
水を供給する給水弁である。

10はボイラ１へ送られる出力指令、11は出力指令10と後
述する補正信号12とを加算して、燃料弁８及び給水弁９
を制御するためのボイラマスタ信号13を求める加算器で
ある。

14は出力指令10を入力すると、例えば第７図に示すよう
な予め設定された関数F₁（ｘ）に基づいて、出力指令10
に対応する蒸気圧力設定値15を発生する関数発生器であ
る。16は前記圧力計６で検出した蒸気流路２を流れる蒸
気の圧力を示す蒸気圧力検出信号17と、前記関数発生器
14が出力した蒸気圧力設定値15との偏差を取り、蒸気圧
力偏差信号18を求める減算器である。19は減算器16から
の蒸気圧力偏差信号18を入力して該蒸気圧力偏差信号18
に基づき前記加算器11へ出力する補正信号12を求める調
節器である。

20は前記出力指令10と、出力計７が検出した発電機４の
出力を示す発電機出力信号21との偏差を取り、発電機出
力偏差信号22を求める減算器である。23は発電機出力偏
差信号22と、前記蒸気圧力偏差信号18とを入力して、蒸
気圧力偏差信号18が予め設定された許容範囲内である間
は、発電機出力偏差信号22を出力し、蒸気圧力偏差信号
18が前記許容範囲を越えた時に、蒸気圧力偏差信号18を
出力する信号切換用のオーバライド回路である。24はオ
ーバライド回路23が出力する発電機出力偏差信号22又は
蒸気圧力偏差信号18を入力して、発電機出力偏差信号22
又は蒸気圧力偏差信号18に基づき、前記ガバナ弁５へ開
度を調整する開閉信号25を出力する調節器である。

次に、作動について説明する。

先ず、出力指令10は、加算器11を経てボイラマスタ信号
13に変換され、該ボイラマスタ信号13により、燃料弁
８、給水弁９の開度が調整されて、ボイラ１に供給され
る燃料及び水の量が制御される。

こうして、ボイラ１に供給された燃料及び水により、ボ
イラ１内で燃焼及び蒸気の発生が行われる。

ボイラ１で発生した蒸気は、蒸気流路２を通ってタービ
ン３へ供給され、タービン３を駆動して、タービン３に
接続された発電機４に発電を行わせる。

蒸気流路２を流れる蒸気の圧力は、圧力計６によって検
出され、蒸気圧力検出信号17が減算器16へ出力される。
一方、出力指令10が、関数発生器14で、第７図の関数F₁
（ｘ）に基づいて蒸気圧力設定値15に変換され、該蒸気
圧力設定値15が減算器16へ出力される。減算器16では入
力された蒸気圧力設定値15と蒸気圧力検出信号17との偏
差を取り、該偏差を蒸気圧力偏差信号18として調節器19
へ出力し、調節器19は蒸気圧力偏差信号18に基づいて補
正信号12を前記加算器11へ出力する。加算器11では、出
力指令10に補正信号12を加算して新たなボイラマスタ信
号13を発生し、前記したように燃料弁８、給水弁９を制
御する。従って燃料弁８、給水弁９の開度は、蒸気流路
２を流れる蒸気の圧力の変動に応じて補正される。

一方、発電機４の出力は、出力計７によって検出され、
発電機出力信号21が減算器20へ出力される。減算器20は
発電機出力信号21と出力指令10との偏差を取り、該偏差
を発電機出力偏差信号22としてオーバライド回路23へ出
力する。オーバライド回路23は発電機出力偏差信号22と
前記蒸気圧力偏差信号18を入力して、通常時つまり蒸気
圧力偏差信号18が予めオーバライド回路23に設定された
許容範囲内である時には発電機出力偏差信号22を調節器
24へ出力し、蒸気圧力偏差信号18が予めオーバライド回
路23に設定された許容範囲を越えてしまった時には蒸気
圧力偏差信号18を調節器24へ出力する。調節器24ではオ
ーバライド回路23からの発電機出力偏差信号22又は蒸気
圧力偏差信号18の一方に基づいてガバナ弁５に開閉信号
25を送り、ガバナ弁５の開度を調節して蒸気流路２を通
ってタービン３へ供給される蒸気の流量を制御する。

従って、蒸気圧力偏差信号18がオーバライド回路23に予
め設定された許容範囲内にある間は、オーバライド回路
23から調節器24へ出力される発電機出力偏差信号22に基
づいてガバナ弁５の開度調整が行われ、従って、ガバナ
弁５により発電機４の出力が制御される。

発電機４の出力制御の結果、発電機出力偏差信号22は、
第８図に示すように、予め決められた許容範囲イに保た
れる。

ところが、ボイラマスタ信号13による燃料弁８や給水弁
９を用いた蒸気の圧力制御の応答速度は、ガバナ弁５の
動作による蒸気の圧力変化速度より遅いため、発電機出
力偏差信号22の変動が大きい場合、ガバナ弁５が大きく
動き蒸気圧力偏差信号18に変動がでて、ボイラマスタ信
号13による蒸気の圧力制御が間に合わない場合がある。
このままの状態では、蒸気圧力偏差信号18がますます大
きくなって第９図の許容範囲ロを越え、ボイラ１の状態
が不安定になることがある。

そのため、蒸気圧力偏差信号18がオーバライド回路23に
予め設定された許容範囲ロを越えてしまった時に（第９
図点ハ）、オーバライド回路23を蒸気圧力偏差信号18の
側に切換えて、該蒸気圧力偏差信号18に基づいてガバナ
弁５の開度調整を行うようにする。

すると、発電機４の圧力制御のままでは、第９図に点線
ニで示すように、蒸気圧力偏差信号18が許容範囲ロを更
に大きく越えて行ってしまうのを、鎖線ホで示すように
強制的に許容範囲ロ内へ引戻すことができ、結果とし
て、蒸気圧力偏差信号18が許容範囲ロ内に保たれる。

このように、蒸気圧力偏差信号18を許容範囲ロ内に保つ
ことにより、蒸気流路２を流れる蒸気の圧力が低くなり
すぎたり、高くなりすぎることが防止される。

蒸気圧力偏差信号18が許容範囲ロ内に戻されたら、再び
発電機４の出力制御に切換える。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のボイラのガバナ弁制御装置に
は以下のような問題があった。

蒸気圧力偏差信号18が、オーバライド回路23に予め設定
した許容範囲ロを越えてしまった時に、ガバナ弁５は発
電機４の出力制御から突然蒸気圧力制御に切換わり、蒸
気圧力偏差信号18が許容範囲ロを越えた場合には急に開
閉動作して、蒸気流路２を流れる蒸気の圧力に急激な変
動を生じさせるので、前記したようにボイラマスタ信号
13が突然乱れてしまい、該ボイラマスタ信号13の乱れが
外乱となってボイラ１の安定燃焼状態を阻害するため、
一度蒸気圧力制御が行われると、その後再びボイラ１の
燃焼が安定化するまでに多大な時間を要していた。

本発明は上述の実情に鑑み、発電機の出力制御から蒸気
圧力制御へ切換わる前に、蒸気圧力制御により補正され
た発電機出力制御を行うことによって、上記問題点を解
消し得るようにしたボイラのガバナ弁制御装置を、提供
することを目的とすものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明はボイラ１からタービン３へ蒸気を送る蒸気流路
２内の蒸気の圧力を検出して蒸気圧力検出信号17を求め
る圧力計６と、蒸気圧力検出信号17とボイラ１の出力指
令10に基づいて求められる蒸気圧力設定値15との偏差を
取り蒸気圧力偏差信号18を求める減算器16と、前記出力
指令10を入力して補正係数27を求める関数発生器26と、
前記蒸気圧力偏差信号18と補正係数27を掛けて蒸気圧力
偏差補正信号29を求める掛け算器28と、蒸気圧力偏差補
正信号29を入力して発電機出力偏差補正信号31を求める
関数発生器30と、前記タービン３により駆動される発電
機４の出力を検出して発電機出力信号21を求める出力計
７と、発電機出力信号21と前記出力指令10との偏差を取
り発電機出力偏差信号22を求める減算器20と、発電機出
力偏差信号22に前記発電機出力偏差補正信号31を加算し
て補正発電機出力偏差信号33を求める加算器32と、前記
蒸気圧力偏差信号18と補正発電機出力偏差信号33とを入
力して蒸気圧力偏差信号18が予め設定された許容範囲ロ
内にある間は補正発電機出力偏差信号33を出力し蒸気圧
力偏差信号18が前記許容範囲ロ外となった時に蒸気圧力
偏差信号18を出力して前記蒸気流路２を流れる蒸気の流
量を調節するガバナ弁５の制御を行うオーバライド回路
23を備えたことを特徴とするボイラのガバナ弁制御装置
にかかるものである。

［作用］ 減算器16は、圧力計６で検出した蒸気流路２内の蒸気の
圧力を示す蒸気圧力検出信号17と、ボイラ１の出力指令
10に基づいて求められる蒸気圧力設定値15との偏差を取
って、蒸気圧力偏差信号18を求める。

関数発生器26は、前記出力指令10を入力して補正係数27
を求める。

掛け算器28は、前記蒸気圧力偏差信号18と補正係数27を
掛けて蒸気圧力偏差補正信号29を求める。

関数発生器30は、前記蒸気圧力偏差補正信号29を入力し
て、発電機出力偏差補正信号31を求める。

減算器20は出力計７で検出した発電機４の出力を示す発
電機出力信号21と、前記出力指令10との偏差を取って、
発電機出力偏差信号22を求める。

加算器32は、発電機出力偏差信号22に、前記発電機出力
偏差補正信号31を加算して、補正発電機出力偏差信号33
を求める。

オーバライド回路23は、前記蒸気圧力偏差信号18と、補
正発電機出力偏差信号33とを入力して、蒸気圧力偏差信
号18が予め設定された許容範囲ロ内にある間は補正発電
機出力偏差信号33を出力し、蒸気圧力偏差信号18が前記
許容範囲ロ外となった時は蒸気圧力偏差信号18を出力し
て、前記蒸気流路２を流れる蒸気の流量を調節するガバ
ナ弁５を制御する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例であり、図中第６図
〜第９図と同一の符号を付した部分は同一物を表わして
いるので、説明を省略する。

図中26は出力指令10を入力すると、例えば第２図に示す
ような予め設定された関数F₂（ｘ）に基づいて、出力指
令10に対応する補正係数27を発生する関数発生器であ
る。28は蒸気圧力偏差信号18に前記補正係数27を掛けて
蒸気圧力偏差補正信号29を求める掛け算器である。30は
蒸気圧力偏差補正信号29を入力すると、例えば第３図に
示すような、蒸気圧力偏差補正信号29が小さい範囲への
時は、発電機出力偏差補正信号31が０で、蒸気圧力偏差
補正信号29が前記範囲ヘを越える範囲トの時は、発電機
出力偏差補正信号31が蒸気圧力偏差補正信号29に比例し
た値となる関数F₃（ｘ）に基づいて、蒸気圧力偏差補正
信号29に対応する発電機出力偏差補正信号31を発生する
関数発生器である。32は減算器20とオーバライド回路23
の間に設置され、発電機出力偏差信号22と前記発電機出
力偏差補正信号31とを加算して補正発電機出力偏差信号
33を求め該補正発電機出力偏差信号33をオーバライド回
路23へ出力する加算器である。

そして、本発明ではオーバライド回路23からは出力偏差
信号22の代りに前記補正発電機出力偏差信号33が調節器
24へ出力される。

次に、作動について説明する。

ボイラマスタ信号13を求めて燃料弁８及び給水弁９を制
御する作動、及びガバナ弁５により蒸気圧力制御を行う
作動については、第６図〜第９図と同様に行われる。

ガバナ弁５により発電機４の出力制御を行う場合、出力
指令10が関数発生器26で第２図に示される関数F₂（ｘ）
に基づいて補正係数27に変換され、該補正係数27が掛け
算器28へ出力される。掛け算器28では入力される蒸気圧
力偏差信号18に前記補正係数27を掛けて蒸気圧力偏差補
正信号29を求め、該蒸気圧力偏差補正信号29が関数発生
器30で第３図に示される関数F₃（ｘ）に基づいて発電機
出力偏差補正信号31に変換される。該発電機出力偏差補
正信号31が加算器32で発電機出力偏差信号22に加算され
て補正発電機出力偏差信号33とされ、該補正発電機出力
偏差信号33がオーバライド回路23へ出力されることによ
り補正発電機出力偏差信号33に基づいてガバナ弁５によ
る発電機４の出力制御が行われる。

このように、補正発電機出力偏差信号33に基づいてガバ
ナ弁５により発電機４の出力制御を行うと、蒸気圧力偏
差信号18の絶対値が小さくて、第３図の蒸気圧力偏差補
正信号29が範囲へ内の値を取る時は、関数発生器30が発
生する発電機出力偏差補正信号31は０となるので、加算
器32で発電機出力偏差信号22に発電機出力偏差補正信号
31が加算された補正発電機出力偏差信号33の値は、実質
的に発電機出力偏差信号22と等しい値となり、従ってガ
バナ弁５により第８図に示すようなこれまで通りの発電
機４の出力制御が行われる。

そして蒸気圧力偏差信号18の絶対値が大きくて、第３図
の蒸気圧力偏差補正信号29が範囲トの値を取るようにな
ると、関数発生器30は蒸気圧力偏差補正信号29に比例し
た発電機出力偏差補正信号31を発生するので、加算器32
で得られる補正発電機出力偏差信号33の値は、実際の発
電機出力偏差信号22よりも発電機出力偏差補正信号31の
分だけ大きな或いは小さな値となり、従って、ガバナ弁
５では、発電機出力偏差信号22よりも大きな或いは小さ
な値である、補正発電機出力偏差信号33に基づいて、発
電機４の出力制御が行われると同時に蒸気圧力の制御も
行われることになる。

このため、蒸気圧力偏差信号18が、オーバライド回路23
に設定した許容範囲ロを越えそうな値に近付いた時に、
前記したような実際の発電機出力偏差信号22を発電機出
力偏差補正信号31で補正された、補正発電機出力偏差信
号33に基づく発電機４の出力制御が行われ、その結果、
発電機出力偏差補正信号31で補正された分だけ、発電機
４の出力制御に対する制御精度が低下して、第４図に示
されるように、発電機出力偏差信号22の変動幅が、第８
図の場合に比べて大きくなるが、代わりに第５図に示さ
れるように、蒸気圧力偏差信号18が許容範囲ロ内に保た
れるようになり、蒸気圧力制御が強化されることにな
る。

このため、オーバライド回路23の出力が蒸気圧力偏差信
号18へ突然切換わって、蒸気流路２を流れる蒸気の圧力
に急激な変動を生じさせ、ボイラマスタ信号13を乱し
て、ボイラ１の安定燃焼状態を妨げることが防止され
る。

尚、本発明のボイラのガバナ弁制御装置は、上述の実施
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のボイラのガバナ弁制御装
置によれば、蒸気圧力偏差信号18と出力指令10に応じた
補正係数27とを掛けて蒸気圧力偏差補正信号29を求め、
該蒸気圧力偏差補正信号29から発電機出力偏差補正信号
31を求め、発電機出力偏差信号22に発電機出力偏差補正
信号31を加えて補正発電機出力偏差信号33を求め、該補
正発電機出力偏差信号33に基づいてガバナ弁５を制御す
るようにしたので、蒸気流路２を流れる蒸気の蒸気圧力
偏差信号18が許容範囲ロを越えることが防止され、従っ
て突然蒸気圧力制御に切換わることによりボイラマスタ
信号13を乱してボイラ１の安定燃焼状態を阻害すること
が防止され、ボイラ１を常に安定燃焼状態に保つことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
出力指令10と補正係数27との関係を示す線図、第３図は
蒸気圧力偏差補正信号29と発電機出力偏差補正信号31と
の関係を示す線図、第４図は時間と発電機出力偏差値と
の関係を示す線図、第５図は時間と蒸気圧力偏差値との
関係を示す線図、第６図は従来例を示すブロック図、第
７図は出力指令10と蒸気圧力設定値15との関係を示す線
図、第８図は時間と発電機出力偏差値との関係を示す線
図、第９図は時間と蒸気圧力偏差値との関係を示す線図
である。 図中１はボイラ、２は蒸気流路、３はタービン、４は発
電機、５はガバナ弁、６は圧力計、７は出力計、10は出
力指令、15は蒸気圧力設定値、16は減算器、17は蒸気圧
力検出信号、18は蒸気圧力偏差信号、20は減算器、21は
発電機出力信号、22は発電機出力偏差信号、23はオーバ
ライド回路、26は関数発生器、27は補正係数、28は掛け
算器、29は蒸気圧力偏差補正信号、30は関数発生器、31
は発電機出力偏差補正信号、32は加算器、33は補正発電
機出力偏差信号、ロは許容範囲を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラ１からタービン３へ蒸気を送る蒸気
   流路２内の蒸気の圧力を検出して蒸気圧力検出信号17を
   求める圧力計６と、蒸気圧力検出信号17とボイラ１の出
   力指令10に基づいて求められる蒸気圧力設定値15との偏
   差を取り蒸気圧力偏差信号18を求める減算器16と、前記
   出力指令10を入力して補正係数27を求める関数発生器26
   と、前記蒸気圧力偏差信号18と補正係数27を掛けて蒸気
   圧力偏差補正信号29を求める掛け算器28と、蒸気圧力偏
   差補正信号29を入力して発電機出力偏差補正信号31を求
   める関数発生器30と、前記タービン３により駆動される
   発電機４の出力を検出して発電機出力信号21を求める出
   力計７と、発電機出力信号21と前記出力指令10との偏差
   を取り発電機出力偏差信号22を求める減算器20と、発電
   機出力偏差信号22に前記発電機出力偏差補正信号31を加
   算して補正発電機出力偏差信号33を求める加算機32と、
   前記蒸気圧力偏差信号18と補正発電機出力偏差信号33と
   を入力して蒸気圧力偏差信号18が予め設定された許容範
   囲ロ内にある間は補正発電機出力偏差信号33を出力し蒸
   気圧力偏差信号18が前記許容範囲ロ外となった時に蒸気
   圧力偏差信号18を出力して前記蒸気流路２を流れる蒸気
   の流量を調節するガバナ弁５の制御を行うオーバライド
   回路23を備えたことを特徴とするボイラのガバナ弁制御
   装置。