JPH10160103A - ボイラ自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電機出力の急速な変化に対してボイラ入力指
令が追従できるボイラ自動制御装置を提供すること。 【解決手段】ボイラの追従制御を行なうボイラ自動制御
装置において、消費される主蒸気流量１の変化が上がり
方向であるか、あるいは下がり方向であるかを示す先行
信号を生成するための微分回路３を備え、前記微分回路
３で生成された先行信号に前記主蒸気流量１を加算し、
ボイラ追従制御を行なうよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ自動制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発電所においてはプラントの寿命
が二十数年と長く、その期間中にボイラとタービンの特
性が異なってきたり、材料・計器等が破損、故障したり
する。これによりプラントの外乱を招き、ボイラとター
ビンの双方が自動運転を維持できなくなることがある。

【０００３】この場合、プラントを安定させる方式とし
てタービンガバナを手動操作とし、ボイラ側とタービン
側の双方を切り離して制御を行なう。この方式はボイラ
追従制御と呼ばれている。この状態になると、運転員は
必要とする発電機出力量だけタービンガバナ開度を操作
し、発電状態を維持する。一方ボイラ側は、消費された
蒸気量を補いながらボイラ圧力制御を行なう。

【０００４】図４は、従来のボイラ追従制御系統を示す
図である。従来のボイラ追従制御では、発電機出力は直
接運転員のタービンガバナ４１の操作に関わり、ボイラ
４２はボイラ圧力４４のみを制御することになる。

【０００５】図５の（ａ）は、従来のボイラ追従制御ロ
ジックを示す図であり、図５の（ｂ）は従来のタービン
制御ロジックを示す図であ。ボイラ側は、主蒸気流量１
すなわち発電機出力量相当を折れ線関数１０でボイラ入
力信号２に換算し、ボイラ圧力調節器４による調節を経
てボイラ入力指令５を形成している。この場合、ボイラ
入力指令５としては消費された主蒸気流量１となるた
め、実際の発電機出力が動作して、初めてボイラの指令
が動くことになる。タービン側は、発電機出力がタービ
ン調速制御を経てタービンガバナに供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ボイラ追従制御におい
ては、発電機出力のために消費される主蒸気流量をベー
スにボイラ入力指令を決定している。この場合ボイラ時
定数が大きいため、蒸気量の消費に対してボイラへの供
給量が間に合わず、ボイラの追従遅れを招く結果になっ
てしまう。つまりボイラ追従制御の場合、発電機出力は
良く追従するが、その急速な変化にボイラが追従してい
かないという欠点がある。そこで、その発電機出力の急
速な変化に対してもボイラ入力指令が追従できるような
制御方法を確立する必要がある。本発明の目的は、発電
機出力の急速な変化に対してボイラ入力指令が追従でき
るボイラ自動制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のボイラ自動制御装置は以下の
如く構成されている。本発明のボイラ自動制御装置は、
ボイラの追従制御を行なうボイラ自動制御装置におい
て、消費される主蒸気流量の変化が上がり方向である
か、あるいは下がり方向であるかを示す先行信号を生成
するための微分回路を備え、前記微分回路で生成された
先行信号に前記主蒸気流量を加算し、ボイラ追従制御を
行なうよう構成されている。

【０００８】上記手段を講じた結果、次のような作用が
生じる。本発明のボイラ自動制御装置は、消費される主
蒸気流量の変化が上がり方向であるか、あるいは下がり
方向であるかを示す先行信号を生成し、この先行信号に
前記主蒸気流量を加算し、ボイラ追従制御を行なうの
で、消費される主蒸気流量の増加減の方向性を検知し、
先行的に主蒸気流量に見合ったボイラ入力指令を供給で
きる。これにより、主蒸気流量すなわち発電機出力に応
答したボイラ入力指令の追従が敏速になり、ボイラ圧力
の変動が低減されるとともに、発電機出力に対するボイ
ラ追従遅れの改善が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
るボイラ自動制御装置におけるボイラ追従制御の先行ロ
ジック回路を示す図である。図１において図５の（ａ）
と同一な部分には同一符号を付してある。本実施の形態
では、上述したボイラ追従制御ロジック中の、主蒸気流
量１から換算されたボイラ入力信号２から分岐された信
号に対して微分回路３が追加されている。微分回路３か
ら出力された信号とボイラ入力信号２とを加算器６で加
算する一方で、主蒸気圧力７と圧力設定器８からの出力
との偏差を減算器９にて演算し、その演算結果に対して
ボイラ圧力調節器４にて圧力設定器８の値に近づける演
算処理をしたものを加算器６で加算し、ボイラ入力指令
５を構成している。

【００１０】図５の（ａ）に示した構成に微分回路３を
追加することで、発電機出力の方向性を予め検知でき
る。このため、発電機出力が上がり方向になればそれに
対応してボイラ負荷も上がり方向になるので、従来のボ
イラ追従制御のようなボイラ圧力の下がりを待って、ボ
イラ圧力調節器４の動作のみでボイラ入力指令５を構成
した制御と比べ応答が早い。

【００１１】図２は、上記微分回路３の動作をグラフ化
した図である。２Ａは、発電機出力（主蒸気流量）の挙
動を示している。このときの微分回路３の動作は、発電
機出力の上がり勾配に対しては、２Ｂにて２１に示すよ
うに瞬時にプラス側に動き、逆に下がり勾配に対して
は、２２に示すように瞬時にマイナス側に動く。この信
号が２Ｃに示すように直接ボイラ入力信号２に加算され
るため、ボイラ入力指令５として主蒸気圧力に関係なく
ボイラ負荷追従が行なえる。

【００１２】また、通常火力プラントでは、運転負荷帯
によりボイラ特性すなわち燃料流量・空気流量・給水流
量等に対するボイラ圧力及び温度の挙動が異なってくる
ことが多い。さらに、発電機出力が主蒸気圧力に起因す
ること、つまりプラントの定圧運転や変圧運転により特
性が異なる。そこで本実施の形態では、運転負荷帯及び
ボイラ圧力に対して微分量を自由に調整できるように
し、より発電機出力の応答に適したボイラ追従を実現す
る。

【００１３】図３は、ボイラ追従制御の可変ゲインロジ
ック回路を示す図である。図３において図１と同一な部
分には同一符号を付してある。運転負荷帯に対しては、
主蒸気流量１の特性を折れ線関数３１にて任意の係数
（主蒸気流量１または主蒸気圧力７の入力に対して、出
力値（ゲイン）を自由に可変調整できるようにしたも
の）に換算し、その結果を掛け算器３３にて演算処理す
ることで、微分量を可変可能になるよう回路構成してい
る。

【００１４】同様に、主蒸気圧力７に対しても主蒸気圧
力７の圧力特性を折れ線関数３２にて任意の係数（主蒸
気流量１または主蒸気圧力７の入力に対して、出力値
（ゲイン）を自由に可変調整できるようにしたもの）に
換算し、その結果を掛け算器３４にて演算処理すること
で、微分量を可変可能にしている。この場合、ボイラ特
性に大きく影響する主蒸気流量１とプラントの定圧また
は変圧運転に影響する主蒸気圧力７の変化に対しても、
双方の特性を満足するような微分量を調整できる。

【００１５】本実施の形態のボイラ自動制御装置は、火
力発電所及び自家発電所におけるボイラ自動制御を有す
るシステムにおいて、ボイラ側は発電機出力を制御する
ために、負荷指令から構成されるボイラ入力指令を受
け、燃料系・空気系へ指令を導いている。その中で、発
電機負荷を直接制御しているタービンガバナの急速動作
から生じる発電機出力変化とボイラ時定数から生じるボ
イラ追従遅れを改善すべく、ボイラ自動制御に発電機出
力の変動を捕える微分回路３を設け、この微分回路３
で、消費される主蒸気流量の変化が上がり方向である
か、あるいは下がり方向であるかの見越し先行信号を生
成し、急速な変化に追従できないボイラに対して前記見
越し先行信号を与え、ボイラ入力信号に先行的に加算さ
せる機能を持たせている。

【００１６】以上のように本実施の形態のボイラ自動制
御装置は、ボイラ追従制御において、消費される主蒸気
流量１がボイラ入力指令５として用いられているが、こ
の信号から主蒸気流量が実際に上がり方向なのか、ある
いは下がり方向なのかを判断する。これにより、予め消
費される主蒸気流量に対し、どれくらい上げるのか、あ
るいは下げるのかを見越した先行信号をボイラ入力信号
として与えれば、ボイラ入力指令も主蒸気流量に見合っ
た動きをなし、追従遅れが改善される。つまり、ボイラ
追従制御において、従来の消費された主蒸気流量に発電
機出力の方向性を捕らえた先行信号を加算した制御方法
としている。

【００１７】このように、ボイラ入力指令５となる主蒸
気流量１から新たに信号を分岐させ、そこに微分回路３
を追加し、その微分結果を前記主蒸気流量１に加算させ
るので、微分回路３により、消費される主蒸気流量の増
加減の方向性を検知し、先行的に発電機量に見合ったボ
イラ入力指令５を供給できる。これにより、主蒸気流量
すなわち発電機出力に応答したボイラ入力指令の追従が
敏速になり、ボイラ圧力の変動が低減されるとともに、
発電機出力に対するボイラ追従遅れの改善が図れる。

【００１８】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施でき
る。 （実施の形態のまとめ）実施の形態に示された構成およ
び作用効果をまとめると次の通りである。

【００１９】実施の形態に示されたボイラ自動制御装置
は、ボイラの追従制御を行なうボイラ自動制御装置にお
いて、消費される主蒸気流量１の変化が上がり方向であ
るか、あるいは下がり方向であるかを示す先行信号を生
成するための微分回路３を備え、前記微分回路３で生成
された先行信号に前記主蒸気流量１を加算し、ボイラ追
従制御を行なうよう構成されている。

【００２０】このように上記ボイラ自動制御装置におい
ては、消費される主蒸気流量１の変化が上がり方向であ
るか、あるいは下がり方向であるかを示す先行信号を生
成し、この先行信号に前記主蒸気流量１を加算し、ボイ
ラ追従制御を行なうので、消費される主蒸気流量の増加
減の方向性を検知し、先行的に主蒸気流量に見合ったボ
イラ入力指令をボイラへ供給できる。これにより、主蒸
気流量すなわち発電機出力に応答したボイラ入力指令の
追従が敏速になり、ボイラ圧力の変動が低減されるとと
もに、発電機出力に対するボイラ追従遅れの改善が図れ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、発電機出力の急速な変
化に対してボイラ入力指令が追従できるボイラ自動制御
装置を提供できる。すなわち本発明は、発電所の負荷を
ボイラ側に追従させる回路を取り入れたため、火力発電
プラントにおいてボイラ自動運転、タービン自動運転が
継続できない状態に陥り、ボイラ追従制御をする場合に
も、発電機負荷の挙動に見合ったボイラ追従運転が可能
になる。また、発電機出力を自由に変化させる一方で、
ボイラもその動きに応答するので、圧力変動を抑えなが
ら良好なボイラ制御を実現できる。

【００２２】さらに、運転負荷帯やボイラ圧力により異
なるボイラ特性を有するプラントの場合でも、ボイラ入
力信号を自由に調整可能な可変ゲイン回路を取り入れた
ことで、幅広い負荷帯に適応でき、かつプラント運転中
の経年劣化による特性の変化等についても対処すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るボイラ追従制御の先
行ロジック回路を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係る微分回路の動作をグ
ラフ化した図。

【図３】本発明の実施の形態に係るボイラ追従制御の可
変ゲインロジック回路を示す図。

【図４】従来例に係るボイラ追従制御系統を示す図。

【図５】従来例に係る図であり、（ａ）はボイラ追従制
御ロジックを示す図、（ｂ）はタービン制御ロジックを
示す図。

【符号の説明】

１…主蒸気流量 ２…ボイラ入力信号 ３…微分回路 ４…ボイラ圧力調節器 ５…ボイラ入力指令 ６…加算器 ７…主蒸気圧力 ８…圧力設定器 ９…減算器 １０…折れ線関数 ３１…折れ線関数 ３２…折れ線関数 ３３…掛け算器 ３４…掛け算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラの追従制御を行なうボイラ自動制御
   装置において、 消費される主蒸気流量の変化が上がり方向であるか、あ
   るいは下がり方向であるかを示す先行信号を生成するた
   めの微分回路を備え、 前記微分回路で生成された先行信号に前記主蒸気流量を
   加算し、ボイラ追従制御を行なうことを特徴とするボイ
   ラ自動制御装置。