JPS5981401A

JPS5981401A - 節炭器の温度制御装置

Info

Publication number: JPS5981401A
Application number: JP19083682A
Authority: JP
Inventors: 国場　幸政; 吉富　勇次
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1982-11-01
Filing date: 1982-11-01
Publication date: 1984-05-11

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】〔利用分野〕本発明は、節炭器の温度制御装置に関し、特に、節炭器
再循環流ｊｉ’ａ−調節することによって、節炭器出口
給水温度を設定した温度に保つようにし次節炭器の温度
制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

はじめに、本発明を実施するのに好適な排熱回収式コン
バインド発電プラントの概略構成全図１によｐＷ！３単
に述べる。

−まず、ガスタービン燃料流ｍ調節弁３によって、燃料
が燃焼器４に供給され、燃焼される。これによシ膨張し
たガスをガスタービンｌに送り、発電機２會駆動する。

ガスタービン１よフ排出されたガスは、排ガスダクト５
に導かれ、過熱器６、蒸発器７、節炭器８よシ構成され
る排熱回収ボイラを通過し、外部へ排出される。

一方、復水器３６より供給された水は、復水器水位調節
弁１６によって流量調節が行なわれ、低圧給水加熱器３
５をへて、脱気ａ１４に給水される。

脱気器１４にて気水分離の行なわれた水は、ボイラ絽水
ポンプ（ＢＦＰ　）１３によって温水され、給水流量調
節弁１２によシ流１を調節され、節炭器８にて熱父換を
行いながら、一部給水はドラム９へ、また、伐ｐは節炭
器８のスチーミング防止のための再循環流量として、節
炭器再循環脱気器回収調節弁１０全へて脱気器に供給さ
れるとともに、さらに、その一部は節炭器再循環復水器
回収弁１１をへて復水器３６へ回収される。

ドラム９へ給水された水は、蒸発器７にて蒸気に変わり
、ドラム内蒸気は過熱器６によシ、過熱蒸気とな′シ、
負荷制限器１９にて流量調節され、蒸気タービン２１へ
通気され、それによって発電機２２が駆動される。

主蒸気圧力が過大となった時、蒸気の一部は、タービン
バイパス弁１５を経て、減温器２０にて減温されたのち
、復水器３６へ回収される。復水器３６、Ω水は、同様
の経路にて循環される。

排熱回収式コンバインド発電プラントの制御装置４０は
、後述するように、温度、圧力などの各発信器からの信
号を入力として取ｐ込む入力装置３８、これらの入力を
用いて各種の制御演算全実行する演算装置３９、さらに
その結果を出力する出力装置ｆ３７より構成されている
。

制御装置４０にて行う制御はつぎのようなものであめ。

（１）主蒸気流量発信器３０、ドラム水位発イｇ器２３
、節炭器再循環流量発信器２５、給水流量発信器２９よ
ｐの信号を入力とし、制御部＄を行って給水流ｉ調節弁
１２へ出力し、これを制御するドラムレベル゛制御。

（２）　　ドラム圧力発信器４１、節炭器出口給水温度
発信器２４、節炭器再循環流量発信器２５よシの信号全
入力とし、制御演算を行って節炭器再循環復水器回収弁
１１に出力し、これを制御する節炭器循環流量制御。

（３）ＮＯＸ濃度発信器２６よりの信号全人力とし、制
御演算ケ行ってアンモニア流量調節弁４２へ出力し、こ
れｋ　ｍｌＪ　ＸＩするアンモニア制御。

（４）主蒸気圧力発信器３１よｐの信号を人力とし、制
御演算の結果をタービンパイノ（ス弁１５へ出力し、こ
れを制御するタービンパイ４くス制碑。

（５）　　負荷制限器１９の前にある主蒸気圧力発信器
３１よｐの信号を人力とし、制御演算の結果を負荷制限
器１９へ出力するＩＰＲ（初圧設定）制御。

（６）儀水器水位発信器３３、脱気器水位発信器２８よ
りの信号全人力とし、制御演算の結果を脱気器水位調節
弁１７と復水器水位調節弁１６とに出力し、これを制御
する復水器・脱気器制御。

（力　蒸気タービン２１の油温度発信器３４よｐの信号
全入力として制御演算し、油温度冷却温度調節弁１８へ
出力し、これを制御する油温度制御。

なお、２７は脱気器内圧発信器であｐ１３２は主蒸気温
反発信器である。これらはそれぞれ、前記制御装置４Ｄ
の入力装置３８に入力される。

従来の節炭器の温度制御は、図２に示す制御系統で行な
われていた１図ぐ・ら明らかなように、この制御系統は
、ガスタービン出力と大気温度を入力とする先行値回路
部、およびドラム圧力と節炭器出口給水温度を入力とす
る温度制御部からなっている。

そして、これらの先行値回路部および温度制御部で求め
た信号値？加算し、さらに節炭器再循環流量のフィード
バック信号全減算することにより制御信号を求める。

まず、先行値回路について説明する。大気温度を第１関
数発生器４３の入力とすることにより・、その大気温度
におけるガスタービン定格出力が求まる。ガスタービン
出力を除算器４４に取シ込み上記のようにして求められ
た定格出力で割ることにより、％表示のガスタービン出
力が求まる。

これを第３関数発生器４５に入力すると、％表示タービ
ン出力のプログラム関数として、節炭器再循環流量の先
行値が求まる。この流量の先行値（第３２関数発生器４
５の出力）、および大気温度補正を行うために第４関数
発生器４８で求まつｆｔ、、補正係数を、乗算器４６に
供給してそれらの積を求める。これによって、最終的な
節炭器再循環流量先行値が求まる。

しかし、ＧＴ（ガスタービン出力火までは、先行値信号
としては、第ｉ”ｏ’信号発生器４９によって、流量値
「ゼロ」がアナログスイッチ５０および４７を経て第２
加算器５７に入力される。

ＧＴｆｆｉ火後は、アナログスイッチ５０が入力を切シ
替え、信号発生器５１の出力を選択するようになる。信
号発生器５１は、流量値ｒｚ　５　Ｔ／ＨＪ　ｔ−出力
し、この信号がアナログスイッチ５０．４７’ｅ経て第
２加算器５７へ供給される。

さらに、ＧＴ（ガスタービン）併入後は、第３アナログ
スイツチ５０よシ出力烙れる第１″′０＃信号発生器４
９の「ゼロ」流量、あるいは信号発生器５１のｌ’−２
５Ｔ／ＨＪ流量の出力１直ではなくて、先に述べたガス
タービン出力および大気温度より求められたプログラム
先行値流量が、アナログスイッチ、４７によって選択さ
れ、加算器５７に加えられる。２以上に述べたタイミングを簡単にまとめると、つぎのよ
うになる。

（１）　　ＧＴ着火前・・・先行値流量は０（Ｔ／Ｈ，
）である。

（２）ＧＴ着火後からＧＴ併入前・・・先行値流量は２
５（Ｔ／Ｈ〕である。

（３）　　ＧＴ併入後・・・ガスタービン出力および大
気温度のプログラム１６号として、先行値流量が求まる。

一力温度制御系では、ドラム圧力を第２関数発生器５２
に入力することによってドラム飽和温度が求まジ、第１
減算器５３にて節炭器出口給水温度との偏差が演算され
る。この偏差に基づいて、比例積分器５４と微分器５６
によシＰＩＤ（比例積分と微分ン演算ケ行ない、それぞ
れの出力全第１加算ａ５５にて加え合わせる。

加算された信号は、第２加算器５７に供給され、先に述
べた先行ｌＩｉ悟号と加算される。得られた和官号は、
第２減算器ｍｓに供給され、そこで節炭器再循環流産フ
ィードバック信号ケ減舅することにより、必要な再循環
流量が出力される。前記再循項流麓は、比例積分器５９
によってＰＩ演算され、節炭器再循環復水器回収（流量
調節、）弁１１を所足の位置まで駆動するのに利用され
る。

ここで、第４アナログスイツチ６０は、手動で弁？操作
する場合に、アナログメモリ６１の入力を選択し、増減
ボタン６２により信号量の増減を行うものである。

以上が従来の制御系統であるが、このような制御を行う
と、図３の（５）に示すように、ガスタービンの排ガス
温度（実線イ）、及びＧＴ（ガスタービン）出力（果線
口）が変化する。

なお、図３（Ａ）において、横軸は時間（す、縦軸は温
度（６）、出力［ｋＷ　）　′（ｉｌ−１られしている
。

さらに、ＧＴ出力の前記変化に伴なって、図３の■に破
線で示す様に、節炭器再循環流量先行値信号が変化する
。

なお、図３■において、横軸ｔユ時間〔ｔ〕、縦軸は流
量ｆ４／Ｈ）ｔ−あられしている。

この先行値信号が加わるために、節炭器再循環流量が、
図３のＩの実線の様に変動する。

図３（５）に明らかな様に、節炭器再循環流量値が靜足
（安定）しないのは、図３の（ＣＪＫ来線および一点鎖
線で示すように、ドラム飽和温度の変化に対し、節炭器
出口給水温度に１０〜１５分程の遅れがおるために、大
きな偏差を生じる部分と、ドラム飽和温度が一定温、度
になり、それに対して節炭器出口給水温度もドラム飽和
温度近くに達するため、偏差が小さくなる部分とがある
ためである。

なお、図３（Ｑにおいて、横軸は時間（す、縦軸は温度
（６）ｋ６られしている。また、図３（Ａｌの）（Ｑに
おいて、ＴＯ，ＴＩおよびＴ２はそれぞれ、ＧＴ起動時
、ＧＴ着火時およびＧＴ併入時をあられしている。

図２に示すような従来の節炭器の温度制御装置には、Ｐ
ＩＤ演算で、この温度偏差の大きな部分と、小さな部分
の、両方の制御を行うことは内鑵であるという欠点がめ
った。

すなわち、例えば、偏差の大きい部分に対して制御定数
を調節すれば、温度偏差が小さな部分ではＩＩＪ呻の応
答性が悪くなる。

また、逆に温度偏差の小さな部分に制御定数全調節した
場合には、わずかな温度偏差Ｔも応答するため、温度偏
差の大きな部分に対応する節炭器再循環流量値が皆しく
大きくなる様になる。

図３の（Ｑは温度偏差が小さい部分と大きい部分の中間
必／ζりに制御定数を設定した場合の例であるが、節炭
器出口給水温度が、静定状態になかなか達しないことが
わかる。

〔目的〕

本発明の目的は前記の欠点を除去して、排熱回収式コン
バインド発電プラントやドラム式ボイラ等の節炭器にお
いて、スチーミングの起こるの全防止するとともに、節
炭器の出口給水温度ヲ、〔ドラム飽和温度）−ＴＣの設
足温既に押さえるようにした節炭器の温蔵制御装置を提
供することにある。

〔概要〕

前記の目的を達成するために、本発明は、ドラム飽和温
度と節炭器出口給水温度との温度偏差の大きいプラント
起動待には、先行値信号がら節炭器再循環流量のフィー
ドバック信号を減算し、制御信号を得て再循環流を制御
を行い、前記温度偏差が予定の値まで小さくなった時点
からは温度制御装置を生かして、前記先行値信号に上乗
せし、これから、前記フィードバック信号全減算するこ
とによシ、節炭器再循環流量制御？行うようにした点に
特徴がある。

〔実施例〕

図４は本発明の一笑施例の節炭器温度制御装置の制御系
統を示す図でるる。図において、図２を同一の符号は、
同一または同等部分をあられしている。

モニタリレー６３には第１減算器５３の出力信号が入力
され、モニタリレー６３の出力は論理積回路６６に入力
される。前記論理積回路６６には、１’−ＧＴ併入」時
の信号も入力される。第１加算器５５の出刃は、第２ア
ナログスイツチ６４に人力される。前記第２アナログス
イツチ６４には、第２″′０”信号発生器６５の出力と
、前記論理積回路６６の出力信号が入力される。

以下、この実施例の回路動作について述べる。

ドラム飽オ０圧力が第２関数発生器５２−に入力され、
ドラム飽和温度が求められる。第１減算器５３にて力ｉ
）炭器出口給水温匿との偏差を求め、ＰＩＤ演算を行い
、さらに温度偏差が３Ｃ以下になった時モニタリレー６
３よｐ″′１＃′ｂ力れ、論理積回路６６に人力される
。

ＧＴ併大人条件温度偏差が３Ｃ以下になった条件とが揃
った時、論理積回路６６からは″′１２出力が発生され
、第２アナログスイツチ６４に入力される。これによ：
）、第２信号発生器６５のゼロ入力に代って、ｒ１１加
算器５５の出力が選択され、るようになる。第２アナロ
グスイツチ６４の出力は第２加算器５７にて前述したよ
うな先行値信号に加算される。その後は、図２の従来例
と同様にして、節炭器再循環復水器回収（流量調節）弁
１１の制御が実行される。

以上の制御タイミングを簡単にまとめると、以下の様に
なる。

（１）ＧＴＴ火前・・・光り値流量は０〔Ｔ／Ｈ〕であ
る。

（２）ＧＴ層火後からＧＴ併人直前迄・・・先行値流量
は２５〔腑■〕である。

（３）　　ＧＴ併人後・・・ドラム飽和温度と節炭器出
口給水温度との偏差〃・３Ｃ以上の時は、ガスタービン出力と大気温匿とのプログラム関数として先行値が出力され、先行値のみによって制御される。

（４）ＧＴ併入後でかつ温度偏差が３Ｃ以下になつたと
き・・・第２アナログスイツチ６４のゼロ出力から温度
制御信号に切シ替る。つ′１ｐ１温度制御が開始され、
先行値制御に重畳される。

以上のような制御手順を採用したので、排ガス温度とＧ
Ｔ出力図５（Ａ）の実線イ１口で示す様に変化しｆｃ、
場合、節炭器再循環先行値信号は図５■の破線で示す如
くなり、節炭器再循環流量は同じく図５（ａｔの実線で
示す様になる。

ドラム飽和温度と節炭器出口給水温度との偏差が・、例
えば任意の設定値３Ｃ以下になった時点（図示Ｔ３）よ
り温度制御が始まυ、節炭器出口給水温度は図５（Ｑの
一点鎖線で明らかに示される様にほぼ一定に制御される
。

以上に述べた様に、温度偏差が３Ｃ以下になるまでは先
行値による制御を行い、３Ｃ以下になった時点より、温
度制御？開始する２段階の制御動作によって、節炭器の
出口給水温度は制御され、制御の効果は著しく改善され
る。

本発明を一般のボイラへ適用する場合、貝流式ボイ２に
おいては、一般に、節炭器の給水圧力が商いため、火炉
の温度以上の飽オｌ温度となυ、節炭器でのスチーシン
グは無く、従って、温度制御を行う必要がないため本発
明は適用不可となる。

しかし、ドラム式ボイラにおいては次の点を考慮すれば
、本発明の適用が十分可能である。

コンバインドサイクル発電プラントでは、ポイ２の線源
に相当するものが、前記第１実施例において説明したよ
うにガスタービンの排熱であり、その排熱の温度に対し
て節炭器再循環流量の先行１直？与える蓮にしている。

これに対して、一般のドラム式ボイラでは、火炉のバー
ナによって熱が与えられる。従って、ボイラにおいては
、火炉の温度に対して、節炭器再循環流量の先行値全与
えるか、あるいは、バーナ燃料は火炉の温度に比例する
ため、バーナ燃料流量に対して節炭器再循環流量の先行
値を与えるかどちらかにする。

図６は本発明の他の笑２１′ｌＩ＋例の節炭器の温度制
御装置の制御系統を示す図である。図において、コンバ
インドサイクル発電プラントの節炭器の温度制御信号の
制御系統を示す図４と同一の符号は同一または同等部分
２表わしている。

両者を比軟すると、先行値制御部の構造においては！Ａ
なるが、制御手段の内容はほぼ同一であり、先行値制御
部のバーナ燃料流量の信号を第１関叔発生器４３に入力
し、節炭器再循環流量の先行値を出力する。

さらに、ドラム圧力よりドラム飽和温度金求め、ドラム
飽和温度と節炭器出口給水温度との偏差が３Ｃ以下にな
った時点より、温度制御回路？生かし、先行値に対し温
度制御の値を上乗妃する。この様に、先行値制御部の構
造の＋盆かえれば、一般のドラム式ボイラにおいても十
分、本発明を適用することができる。

〔効果〕

本発明は、前述のように排熱、回収式コンバインド発゛
鴫プラントやドラム式ボイラ等の節炭器の温Ｉｆ制＠を
行９目的に対し、ドラム飽和温度と節炭器１６０給水温
度とのｍ差が大きい間は先行値による節炭器再循環流量
制御全行い、偏差がおる設定値まで小さくなった時点よ
り、温度制ａ１全開始して、前記先行値制御に重畳して
行なうようにしたので、大きな温度変化匠対しても、ま
た、小さな温度変化に対しても十分な応答を行うことが
できるという利点がるる。

この切シ替えによる２段階の温度制御方式は、上記に洟
べたいずれの温度偏差に対しても応答性が良く、制御の
効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

図１は排熱回収式コンバインド９？３篭プラントの概略
構成を示す図、図２は従来行なわれていた節炭器の温度
制御の系統を示す図、図３（Ａ）〜（Ｑは従制呻系統會
示す図、図５は本発明による制御タイミングおよび制御
応答を示す図、図６は本発明の他の実施例の節炭器の温
度制御装置の制御系統を示す図である。１・・・ガスタービン、８・・・節炭器、１１・・・節
炭器再循環復水器回収弁、２４・・・節炭器出口給水温
度発１ｇ器、２５・・・節炭器再循環流量発１ｇ器、４
３・・・第１関舷発生器、４７・・・第１アナログスイ
ツチ、４９・・・＠１’″０＃信号発生器、５２・・・
第２関数発生器、５３・・・８ｇ１減算器、５４・・・
比例積分器、５５・・・第１加算器、５６・・・敵分器
、５７・・・第２加算器、５８・・・第２減算器、６３
・・・モニターリレー、６４・・・第２アナログスイツ
チ、６５・・・第２″′０＃信号発生器、６６・・・論
理積回路。第５ＣｆＪ１ｂ　　丁ＨＴ２　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｔ）４
ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

１、節炭器を加熱する手段と、加熱温度に応じた先行値
全発生する第１゛関数発生器と、″′０１出カケ兄生す
る第１″’Ｏ”（Ｎ号発生器と、前記加熱手段により、
＠記節炭器が加熱されない時は、前記第１１０”信号発
生器の″′０２出力を選択し、加熱される時は、前記第
１関数発生器の出力全先行値として選択する第１アナロ
グスイツチと、ドラム圧力に基づいてドラムの飽和温度
を演算する第２関数発生器と、前記節炭器の出口給水温
度検知手段と、前記ドラム飽和温度お上び節炭器出口給
水温度の偏差を演算する第１減算器と、削記温度偏屋に
基づいて前記節炭器再循環流量の目標値全演算する手段
と、″０＃出力ヲ元生する第２″０“信号発生器と、前
記温度備差が所定の値以下になったことと、節炭器を加
熱する手段が始動したことの２条件が満たされない間は
、前記第２″′０２信号発生器の出刃を選択し、前記２
条件が満だされた時は、前記節炭器再循環流量の目標値
全出力する第２アナログスイツチと、前記第１アナログ
スイツチの出力および第２アナログスイツチの出力を加
え合わせる第２加算器と、節炭器再循環流量発イδ器と
、＠η己第２加算器の出力から前記節炭器再循環流量発
信器の出力を減算する第２減算器と、前記第２減算器の
出力に基づいて、節炭器再循環流量を制御する手段とｔ
具備したこと全特徴とする節炭器の温度制御装置◎