JPS5883104A - 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】 （ａｌ　　発明の分野 本発明は発電プラントの給水流量制御装置に関する。

（ｂｌ　　従来技術 火力発電プラントの給水系統のブロック線図を第１図に
示す。第１図に於いて、ボイラ１で発生した過熱蒸気を
主タービン２に導き、ここで膨張した蒸気をボイラ１ｐ
こ戻し、再ＩＪ）゛円−熱器：３で適切か温度に再熱し
、角び主タービン２しこ導き膨張させ、復水器４で６却
して飽イ１１水と１７、蒸気タービン駆動ポンプ（Ｔ−
Ｂ　Ｉｉ”　Ｐ　、−、−Ａ　）　５、蒸気ター　ビン
側型１ρドンフ“（’ｌ”　−１’（Ｆ　Ｐ−Ｂ　）　
６、’ｆｌＴ重１１（幾Ｍｊｌ＜　Ｔｌ１ｌ＋ポンプ（
Ｍ−ＢＦＰ）７のいずれか１台１１Ｖ、いし−１２台の
これら給水ポンプにより昇圧１．−Ｃボイラ１に送給さ
れる。８の：電動機駆動ポンプ（Ｍ−ＩＩ　ｉ’　ｌ）
）　　吐出側に設けらハだ給水調節弁である３゜ ボイラ１の請求する給水流−Ｑ：Ｉ　ｌ：にｆ１荷指令
から決められ、それにボイラ１の出１１蒸気圧力の補正
等ｋ・加えて給水要求用が作らノ’１．　ＩＩ。そ１７
て、この給水要求瞳を目標萌として蒸気ター　ビン駆動
ポンプ（Ｔ　−１３Ｆｌ”Ａ　）　５、蒸気タ　−ビン
）１ム／Ｙ袖ポンプ（Ｔ−１３１ｉ”Ｐ−Ｂ　）　６、
給水６１ノ４節弁乏３（＋−駆動するととｒ（より、そ
の目標値に給水ＭＦ、　剛を追従させる給水制御が行り
われる。

給水ポンプは低負荷蛍でｉｌ、Ｉ　、／７でまかなわれ
るが、一般に５０チ定格負荷から１　＋１０　％定格負
荷の聞は蒸気タービン駆動ボッ１２台で給水される。

給水ポンプ１台運転から２台運転への切換えは、５０チ
定格負荷時に行なわれる。

５０チ定格負荷時、１台のタービン駆動ポンプが自動運
転中で残り１台のタービン駆動ポンプが起動される。ぞ
ｌ−で徐々に給水を増加して、２台のタービン駆動ポン
プの給水流量が等り、　＜ｈつだときに、追加起動され
た側のタービン駆動ポンプが手動から自動に切換えらね
１．給水ポンプ２台の自動運転となる。この２台の給水
ポンプは給水流量指令に従って、給水流量を増加１〜．
５０％定格負荷から１００％定格負荷着での運転が可能
と々る。

２台目の給水ポンプの追加起動の概念図を第２図に示す
。第２図に於いて、既に自動運転中のＴ−ＢＦＰ−Ａ給
水ポンプＶＣＴ−、ＢＩｉ’１）−Ｂ　給水ポンプが追
加起動された例である。い−１＝’ｌ”−ＢＦＰ−Ｂ給
水ポンプが時点ｔａで起動されたとする。そうすると、
　Ｔ−Ｂ　Ｉｉ’　Ｌ）　−Ｂ　給水ポンプは給水を開
始１−１給水流量を増加する。一方、Ｔ　−Ｂ　ＦＰ　
−Ａ　給水ポンプは、Ｔ−ＢＦＰ−Ｂ給水ポンプの給水
流量が増加した分だけ、給水流量を減らし７、両給水ポ
ンプ給水流量の和即ち全給水流量が一宇になるように、
Ｔ　−Ｂ　Ｆ　Ｐ−Ａ　　給水ポンプは給水流閉制御さ
ねている。こうして、両給水ポンプの給水Ｍｌｔ、　！
ｒ（：が等しくなった時、即ち時点ｔｂで４゛−■口ｒ
　Ｐ　−、−１１給水ポンプは手動から自動に切換オら
れる。、こ７′１．以時、両給水ポンプは共に自動で給
水流−制御さね、る。

この時の制御回路の動作を第３図にフローダイアグラム
として示す。第３図に於い−Ｃ給水制御装置は主に発電
プラントの負壱′ｆ指令等から決められた給水要求に全
給水流量が追従するように、給水ポンプ或いは給水調節
弁を自動制（＋１１する。５０％定格負荷時は、それに
対応する給水要求が設定される。全給水流量との主給水
偏差９け（比例＋積分）制御９素１０に通さ′Ｆ１、給
水マスタ１１が得らねる。給水マスタ１１が自動運転中
の給水ポンプの給水流量指令となる。

ここでは、ｉ’　−１３１５Ｐ−Ａ　給水ポンプが自動
運転中、　Ｔ−Ｂ　Ｆ　Ｐ　−Ｂ　給水ポンプが手動ｉ
軍転中、そして、Ｍ−ＢＩｉ’Ｐ給水ポンプｄ−イ４市
中とする。この時給水マスタ１１により給水流量制御さ
れているのはＴ−ＢＦＰ−Ａ給水ポンプだけであり、Ｔ
−ＢＴｉ’Ｐ　−Ｂ給水ポンプは手動操作による運転が
行なわれている。Ｔ−ＢＦＩ−Ａ給水ポンプに於いては
、給水マスタ１１とＴ−ＢＦＰ−Ａ給水加号の給水偏差
１２ａは切換スイッチ１３ａを介して（比例＋積分）制
御要素１４ａに通される。制御要素１４ａの出力信号は
切換スイッチ１６ａを介して、制御対象５（Ｔ−ＢＦＰ
−４給水ポンプ）を操作して、Ｔ−）３ＦＰ−Ａ給水流
量を制御する。切換スイッチ１３ａは自動時に閉路し、
切換スイッチ１６ａの状態は自動時制御要素１４ａと制
御対象５が接続される状態にある。

１５ａは手動操作時の操作信号を制御対象５に与えるア
ナログメモリであって、自動運転中は制御要素１４ａの
出力信号に追従１−でいる。

一方、Ｔ−ＲＦＰ−Ｂ　給水ポンプの方け、給水マスタ
１１とＴ−ＢＦＰ−Ｂ給水流量の給水偏差１２ｂを演算
するが、切換スイッチ１３ｂはＴ−ＢＦ”Ｐ−Ｂ給水ポ
ンプが手動運転中のため開路［９，ているので（比例＋
積分）制御要素１４ｂに給水偏差１２ｂは通されていが
い。制御対象６　（Ｔ−ｎｌｉ’Ｐ−Ｂ　給水ポンプ）
はアナログメモリ１５ｂの値を操作信号として切換スイ
ッチ１６Ｆ）を介して操作六りでいる。そして、制御要
素１４ｈはアナログメモリｉ５ｈの出力信号に追従して
いる。手動時、切漁スイッチ１３ｂは開路【７ており、
切換スイッチ１６１）の状態はアナログメモＩＪ１５ｂ
と制御対象６が接続される状態にある。

次にＭ−ＢＩｉ’Ｐ給水ポンプ７は停止１中であるので
、アナログメモＩＪ　１５ｍの値が切換スイッチ１６ｍ
を介して、操作信号として制御対象（給水調節弁）８に
与えられるが、制御対象８においてその操作信号が効か
ないようになっている。そ［−て、この場合（比例＋積
分）制御要素１４ｍは、アナログメモｌＪ１５ｍの出力
信号に追従ｌ−ている。給水マスタ１１とＭ−ＢＦＰ給
水流量の給水偏差１２ｍは演算されるが、切換スイッチ
１３ｍが開路しているので、制御要素１４ｍには通され
てい々い。

いま、Ｔ　−ＢＦ　Ｐ　−Ａ給水流帛１００チ及びＴ−
Ｂ　Ｆ　’Ｐ−Ｂ給水流量１００％が給水マスタ１１の
信号レベル１０Ｖ［対応するとする。そ【〜て、１−Ｂ
　Ｆ　Ｐ　−Ｂ給水流量−及びＭ−ＢＦＰ給水流−則か
い捷０チであるとする。

このとき給水マスタ１１が１０Ｖであ７）と寸れば、Ｔ
−ＢＦＰ−Ａ給水流量は１００チ流、ノ１ていて、との
時の全給水流量はＴ−ＢＦ’Ｐ−Ａ　　給水流量１００
チのみである。この状態で、Ｔ−ＢＦＩ）−Ｂ給水ポン
プのアナログメモ１Ｊ１５ｂの値を手８１ＩＩＩ増加し
て、Ｔ　−Ｂ　ＦＰ　−Ｂ　給水ポンプの給水流量を０
％から徐々に増加させると、Ｔ−ＢＦＰ−Ｂ　給水流量
の増加量だけ全給水流量が増加するので、主給水偏差９
は負となり制御要素１０け給水マスタ１１を減少させて
Ｔ−ＢＦＰ−Ａ給水流量を減少させる。給水要求は一定
だからＴ　−Ｂ　Ｆ　Ｐ−Ｂ　給水流量が増加した量だ
け、Ｔ−ＢＦＴ’−Ａ給水流量が減少ｉ−だところで、
全給水流量は給水要求に合致１．、主給水偏差９は零と
なって安定する。たとえばＴ−ＢＦＰ−Ｂ給水流量が２
０チの時、Ｔ−ＲＦＰ−Ａ　給水流量は８０チと々って
いて、この時の給水マスタ１１け８ｖである。

’Ｉ’−Ｂ　ｌｉ’　Ｌ）　−Ｂ　給水ポンプを手ψ１
）から自動に切換えろタイミングとしてケ、Ｆ、、　’
ｌ’−ＢＴＩ’１）−１１給水ポンプ給水流量が給水マ
スタ１１に合致【７てＴ−ＢＦＰ−Ｂ給水ポンプの給水
偏差１２ｂが′・稈と介る時である。Ｉ’１．＋１ぢ、
Ｔ−ＢＥ”Ｐ−Ａ給水ポンプ給水流量、’Ｉ”　−Ｂ　
Ｉｉ”　ｌ）　−Ｂ　給水ポンプ給水流Ｂ、１ノーも５
０係で、給水マスタ１１が５ｖの時であ乙１゜ 給水偏差１’、２ｂに偏差が残った状ｊｉ！、１で手動
から自動に切換えるとプラント給水系が動４１６するの
で、このようにして偏差を零１ｔＣシたとと・′〕で自
動に切換えられる。この操作を給水バランスと名付ける
。

このように追加起動されブζ給水ポンプは給水バランス
まで手動で給水流゛―゛を増加さＩＪ１給水バランスの
状態で自動に切換父る方法が、イｊｒ来Ｑ）一般的な給
水ポンプの追加起動方法であつプζ。

（Ｃ）発明の目的 本発明−以上の点にａみ、給水バランス前から即ち給水
流量か零の給水ポンプに対しても、ブラント給水系Ｖ、
動揺を力えることなく手動から自動に切換えて給水バラ
ノス件〒自動で行なえる給水制御装置を提供することを
目的とする。

（ｄ）　　発明の構成 以下、第４図に示干−実旋例を参照１７で本発明を説明
干る。第４同月本発明の一実施例を示す図面である。第
４図に図示した一実施例は、第３［ン（に於いて制御対
＊、６　（Ｔ−ＲＦＰ−Ｂ給水ポンプ）を制御するだめ
の制御回路に適用したものである。

第３図に於ける、制御対象５　（Ｔ−４ＪＦＰ−Ａ　　
給水ポンプ）を制御するだめの制御回路及び制御対象８
（給水調節弁）ｆ制御するための制御回路にも第４図に
図示した実施例を適用することができる。

それらの制御回路に第４［悄１で図示しだ実施例全適用
した場合の構成と作用１ｆｊ第４図で例示の’Ｊ”−Ｂ
ＦＰ−Ｂ給水ポンプに適用した構成と作用と同等である
ため、代表例として第４図で”Ｃ−Ｂ［’　Ｐ　−Ｂ給
水ポンプの制御回路に適用した例を説明する。

第４図に於いて、積分器１７け給水偏差１２ｂと切換ス
イッチ２０から来る信号の差を入力とし、切換スイッチ
１Ｂ−ｉ介して、積分器出力信号１９とし２て給水偏差
演算部に辱える。切換スイッチ１８が積分器１７と逆の
位置にちる時は信号１９はｎｖとなる。信号Ｗ生ａｉ＜
２］、２２．２３（７）出力信号は夫々切換スイッチ２
４，２５．２６と切換スイッチ２０を介してｆ１吋分麗
１７　Ｍｎ送らｈ２る。

切換スイッチ２０が信号発生÷！’ｉ２１　、２２　、
２３と逆の位置にある時は、この呻Ｉノ仰×・ｆラグ−
２０から積分器１７に送られる信月けｏ　Ｖ　、！：々
る。以上が本発明のために追加ｌ〜だ構成東素で、ら−
って、その他、第４図中の給水９求と全給水ｒｌｌｒ　
１７ｉの差４演算して得られた主給水偏差９を（比Ｂ１
１１−１枯分）制御要１１０に通（〜て給水マスタ１１
くｉ・イ！する部分、及び給水マスタ１１、’Ｉ”−１
目１’　Ｊ’　−１１給水流（葎を入力とすＺ１給水偏
差演η部及び給水偏差１２１）を切換スイッチ１３ｂを
介して（比例十積夕）・）制御要素１４ｂに通して得た
操作信し・とアナ「１クメモリ１５ｂの出力信号のいず
れかを切換スイッチ１（ｉｈにより選択１−１その選択
された信刻で制御ｒ１象６を操作する部分は、第３図に
於いて説明（７たものに同等である。

次にこのような構成の作用について皆明する。

第４図に於いて、全給水流量はＴ−ＢＦＰ−Ａ　　給水
流量ｚｏｏｓに等しく、この状態で安定Ｌ７ているもの
とする。１−ＢＦＰ−Ｂ　給水流量けいＩＩであるとす
る。この時、切換スイッチ２０から積分器１７に送られ
る信号は０Ｖ（０係）であって、この０％信号と給水偏
差１２ｂとの差が積分器１７の入力となる。積分器１７
の出力信号は切換スイッチ１８を介して信号１９となり
給水偏差演算部の入力となる。積分器１７は給水偏差１
２ｂが零となって安定する。Ｔ　−ＨＦ　Ｐ−Ｂ　給水
流量が０チであるから、積分器出力１９は給水マスタ１
１に合致する。

次に、信号発生器２１，２２．２３の出力信号のいずれ
か一つを切換スイッチ２０を介して積分器１７に与える
ために活かそうとする訳であるが、ことに３個の信号発
生器を設けたのは次の理由による。タービン駆動給水ポ
ンプは回転数を−Ｌ昇させることにより、その給水流量
を増加させるが。

回転数と給水流量との関係はボイラ給水圧力の大きさに
より変る。当然、低回転数では高いボイラ給水圧力に打
ち勝って給水することができｈい。

また、給水ポンプの特性として低流情域では微小回転数
変化に対する給水流量の変化が大きいという特異性もあ
る。以上のことから信号発生器を３個設け、便宜上信号
発生器２１は給水開始前の信号設定値を与え、信号発生
器２２　ｔ；Ｉ−給水出始め点付近に於ける信号設定値
を与え、信号発生器２３は給水開始以降での信号設定値
を与えるものとして区別する。

い捷、Ｔ　−Ｂ　Ｆ　１）−Ｂ給水ポンプが低回転数に
あって給水をボイラに押し込めない状態で給水流量が０
チであるとする。仁の状態でｒｊ、　Ｔ−ＢＦＩ）−Ｂ
給水ポンプ吐出圧力がボイラ給水月−力より所定圧力差
内かどうかを調べ、その差がＲ［電圧力差より低い場合
はそれを条件に切換スイッチ２４を自動的に閉路する。

すなわち、信号発生器２１の信号設定値を選ぶ。そして
、給水制御装置の外部からＴ−ＢＦＰ−Ｂ　給水ポンプ
を手動から自動への切換要求を指令として送られると、
その自動への切換要求を条件に自動的に切換スイッチ２
０は信号発生器２１の側に切換わり、この信号設定値は
積分器１７の入力として与えられる。それと共に、切換
スイッチ１３ｂを閉略し、切換スイッチ１６ｂを制御要
素１４ｂの側に切換えて制御要素１４ｂの出力が制御対
象６に接続されるようＶＣｌ、Ｔ１３ＦＰ−Ｂ給水ポン
プを自動運転状態にする。

この状態では給水偏差１２ｂは閉じた切換スイッチ１３
ｂを介して（比例４−積分）制御要素１４ｂに通され、
操作信号として制御要素１４ｂの出力信号が制御対象６
に切換スイッチ１６ｂを介して送られる。

信号発生器２１の信号設定値を便宜上２％とすれば給水
偏差１２ｂが２％になった所で積分器１７は安定する。

この時、積分器１７の出力信号１９は９８％で給水マス
タ１１は１００チである。（比例十積分）制御要素１４
ｂは２チの給水偏差１２ｂを入力して操作信号を演算し
制御対象６を操作する。

その操作信号は、制御要素１４ｂの積分要素により決る
定増加率で増加し続ける。

このようにして’ｒ−ＢＦＰ−Ｂ　給水ポンプ回転数が
上昇し、給水の可能な給水出始め点付近に近づくと、Ｔ
−Ｂに”Ｐ−Ｂ　給水ポンプ吐出圧力とボイラ給水圧力
の圧力差が所定圧力差の範囲内にあるととを条件に自動
的に切換スイッチ２４は開路されるとともに切換スイッ
チ２５け閉路され、信号発生器２２の信号設定値と給水
側７．’：１２ｈの差が積分器１７０入力として与えら
ノ１．る。信号発生器２２の信号設定値を０．５茅とす
れば、給水偏差１２ｂが０．５チになった所で積分器１
７は安定する。この時点では、捷だ、Ｔ−）３１”１３
　給水流量が０チだから積分器１７の出カイぎ号１９け
９９．５　％で給水マスタ１１は１００％である。との
給水出始め付近では操作信号の増加率を小さくして、給
水出始め時、即ち、給水ポンプの低流積載での高ゲイン
を補償する。

このようにして、給水出始め点に達し、給水が出始める
と、Ｔ　−Ｂ　Ｐ　’Ｐ　−ｒ３給水流［４は０％から
増加し始める。Ｔ−Ｂ　Ｆ　Ｐ−Ｂ　給水流量が１０％
に達した時点では、Ｔ−ＢＦＰ　Ａ　給水流量が９０優
で給水マスタ１１は９■にガっている。そ１７て積分器
１７の出力信号１９は７９．５％となって給水偏差１２
ｂを０．５　％に継持１−でいる。この給水出始め点付
近を通過したところで、次に７”−ＢＦＰ−Ｂ　給水ポ
ンプの吐出圧力がボイラ給水圧力より所定圧力差以上に
高いことを条件に自動的に切換スイッチ２５が開路する
とともに切換スイッチ２６が閉路し信号発生器２３の信
号設定値と給水偏差１２ｂの差を積分器１７の入力と１
〜て与えられる。信号発生器２３の信号設定値を１係と
すれば、給水偏差１２ｂが１係になったところで、積分
器１７は安定する。そして、その操作信号は制御要素１
４ｂの積分要素により決る定増加率で増加し続ける。そ
して、Ｔ−ＢＦＰ−Ｂ　給水流量が５０％に達した時Ｔ
−ＢＦＰ−Ａ給水流量は５０％であり、給水マスタ１１
は５ｖである。この時、積分器１７の出力信号１９は一
１％である。そしてＴ−１３ＦＰ−Ｂ　給水流量は給水
マスタ１１に合致する。この時点にＴ−ＲＦＰ−Ｂ　給
水ポンプの追加起動が完了したものとみなし、積分器１
７の出力信号１９が一１チに達したことを条件に自動的
に、切換スイッチ１８は積分器１７とは逆の側、即ちＯ
ｖ側に切換わる。信号１９はＯｖ即ち０％になるから第
３図に於ける例と同様の制御回路に復帰１７．自動運転
を続行する。

第４図に於いては、　Ｔ　−１’３　Ｆ　Ｐ　、、−１
１給水ポンプの追加起動の例を説明したが、Ｔ　−１１
１；’　１）−Ａ給水ポンプ、Ｍ、−ＢＦＰ給水ポンプ
についても’Ｉ’　−１４１ｉ”　Ｉ）　−Ｂ給水ポン
プの場合と同様の回路奮伺加することによ如実現できる
。

（ｅ）　　発明の効果 本発明は以上のように構成１−だので、給水流量が零の
給水ポンプに対しても、プラント給水系に動揺を与える
ことなく手動から自動に切換えられ給水流量の増加から
給水バランス擾での給水制御を自動で行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した火力発ＩＫプラントの給水系
統図、第２図は給水ポンプの追加起動概念図、第３図は
給水流量制御フローダイアグラム、第４図は本発明の一
実施例を示す給水流量制御フローダイアグラムである。 ｌ・・・・・ボイラ　　　　２・・・・　主タービン３
・・・・・再熱器　　　　４・・・・　復水器５・・・
・・蒸気タービン駆動ポンプ’ｌ”−ＢＦＰ−Ａ６・・
・・・蒸気タービン駆動ポンプＴ−ＲＦＰ−８７・・・
・・電動機駆動ポンプＭ−ＢＴｈＩ）８・・・・・給水
調節弁　　９・・・・　主給水偏差１０・・・・（比例
十槓分）制御要素 １１・・・・給水マスタ　　１２・・・・給水偏差１３
・・・・切換スイッチ １４・・・・（比例十積分）制御要素 １５・・・・アナログメモリ１６・・・・切換スイッチ
１７・・・・積分器　　　　１８・・・・切換スイッチ
１９・・・・給水偏差演算部入力 ２０・・・・切換スイッチ ２１．２２．２３・・・・・信号発生器２４　、２５　
、２６・・・・・切換スイッチ（７３１７）代理人　弁
理士　則　近　憲　佑　（ほか１名）α′ｂ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給水流量とその給水指令との給水指令偏差を算出し、そ
   の給水偏差を制御要素に１ｌｆｌＬで得た操作信号で制
   御対象を制御する給水制御装置において、前記給水偏差
   の目標１１１を決める信肯発生器と、前記信号発生器に
   設定された目標値と前記給水偏差との差を入力する積分
   要素とを設け、前記給水偏差が前記目標値を保つように
   制御するようにしたことを特徴とする給水制御装置。