JPS60243402A - 最大効率蒸気温度制御装置 - 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】 〔技術分野） 本発明は、パワ発生用ボイラ／タービン設備において主
蒸気温度を制御するための装置に関し、特定すると設備
の安全動作を彬なうことなく主蒸気湿度を最大レベルに
増すことができる制御装置に閃する。

〔背景技術〕

ボイラ／タービン設備における蒸気温度制御の代表的手
法は、ボイラにおいて許される最高金属温度および／ま
たは温度の最大許容変化率を越すことなく、システム効
率を最大にするように最大可能な主蒸気湿度で運転する
ことである。この種の湿度制御は、一般に、圧力、温度
、蒸気流勲お°　よび熱流１１１１定値の組合せを利用
して最終過熱温度すなわち主蒸気温度を調節するフィー
ドフォワードおよびフィードバック制御装置の絹合せを
介して行なわれる、こ′の種の「１節は、普通、加減噴
に弁を介してシステムの二次過熱器部分へ供給され２・
水型を変えること、またけボイラ中の煙導ガス再侃声す
速度を変化さゼることを含む。いずれにしても、システ
ムは、主蒸気温度設定点の設定を必要とする。ボイラの
可能な動作条件には広範囲の変動があり、そしてこれら
の制御システムは、主熱ケ、温度が危険レベルに達した
場合この設定点を自動的に低減させる用意がなされてい
ないから、主蒸気温度設定点は、ボイラ動作条件および
起こり得る擾乱の全範囲にわたり主蒸気温度安全限界を
越えないように中庸な態様で選択される。主蒸気温度に
対して中庸な値を利用しなければならないことの最終的
な結果として、ボイラ／タービン設備が最大の効率で動
作しないということになる。

上述の理由で、ボイラ／タービン設備が全ボイラ動作条
件範囲にわたり最大効率で動作することを可能にするよ
うなボイラ／タービン設備用制御装置を開発することが
望ましくなった。

〔発明の概要〕

本発明は、主蒸気温度設定点をシステムの安全動作を損
なわずに最大可能なレベルに調節する機構を提供し、−
それによって蒸気温度変数に関してボイラ／タービン設
備の効率を最大にすることによって従来の技術と関連す
る問題ならびにその他の問題を解決するものである。こ
れは、主蒸気温度および他のシステムパラメータ間の差
を測定し、この差を設定点を上向きまたは下向きに傾斜
させるための指数として利用することによって遂行され
る。本発明の１つの具体例において、使用される指数は
、設定点に関する主蒸気温度の測定された変動ないしパ
リアンスである。この場合、測定された変動は、許容変
動と比較され、そして設定点は、この比較の結果として
上向きまたは下向きに傾斜せしめられる。本発明の他の
具体例において、使用される指数は、主蒸気温度と「安
全限界」温度パラメータ間の差である。この最後の場合
には、設定点は、主蒸気温度が「安全限界温度パラメー
タ」より小さいか大きいかに依存して上向きまたは下向
きに傾斜せしめられる。

〔具体例の説明〕

以下図面を参照して本発明を好ましい具体例について説
明する。図面に例示されるものは、好ましい具体例を示
すものであり、本発明を限定することを意図しない。

第１図は、一般にボイラ／タービン設備における蒸気温
度を調節するために使用される機構１０の概略図である
。この機構１０は、蒸気ボイラの出力に接続された一次
過熱器１２、この−次週熱器１２の出力に接続された二
次過熱器１４および噴霧弁２２を介して二次過熱器１４
の入力に接続された加減用水源を含む。温度伝送器１８
が、二次加熱器１４の出力とタービン１６の入力間に位
置しており、主蒸気温度を測定する。同様に、温度伝送
器２０が、−次週熱器１２の出力と二次過熱器１４の人
力間に位置しており、過熱器１４に入る蒸気の入口温度
を測定する。この機構においては、温度伝送器１８およ
び２０により発生される温度測定値は、噴霧弁２２を介
して二次過熱器１４に入る加減用水の流量を調節するの
に使用される。このようにして、システム内の蒸気の温
度は、システムの効率を高レベルに維持するため高レベ
ルに維持される。

この噴霧弁２２を制御する代表的方法は、第２図に略示
される制御論理装置ｉ３０により遂行される。この図に
おいて、温度伝送器１日により発生される温度測定値は
、主蒸気温度を表わすが、この温度測定値は、主　−−
ｅ１裔 −−ｙ減算機能プルツク３２の負入力に加えられ、そし
て「主蒸気温度プルフィル」がこの関数ブロック３２の
正入力に加えられる。「主蒸気温度プロフィル」は制御
設定点であり、そしてこの設定点は、「始動」条件およ
び急速な負荷変動中調節され、これらの期間中システム
内の熱応力を最小にするため相当変化することに留意さ
れたい。一方、システムの定常動作中、［主蒸気温度プ
ルフィル］は一定レベルに固定されており、そしてこの
レベルは、普通、ボイラ動作条件および予期される擾甜
の全範囲にわたり蒸気湯度安全限界を決して越えないよ
うに非常に中庸な態様で選択される。

「主蒸気温度プリフィル」および主蒸気温度間の差を表
わす減算機能ブロック５２の出力は、比例および積分制
御機能ブロック３４の入力に供給される。このブロック
３４は、システムに必要とされるフィードバックトリム
を表わす出力信号を発生する。このフィードバックトリ
ム信号および熱平衡式から発生されるフィードフォワー
ド信号は、加算機能ブロック３６に入力として供給され
る。フィードフォワード信号は、二次過熱器１４に入る
蒸気の人口温度に対する設定点の主たる動的成分であり
、フィードバックトリム信号は、熱平衡式および関連す
る測定値の誤差を調節する。

所望の二次過熱器入口温度設定点を表わす加算機能ブロ
ック３６の出力および蒸気飽和温度限界は、高選択機能
ブロック３８に入力として供給される。

所望の二次過熱器入口温度が蒸気飽和湿度限界より低け
れば、機能ブロック３８は、蒸気飽和温度限界を表わす
出力信号を発生し、そしてこの信号は減算機能ブロック
４０の正の入力に供給される。

温度伝送器２０により洞室される温度は、実際の二次過
熱器蒸気入口温度を表わずが、この温度は、この関数ブ
ロック４０の負入力に供給される。蒸気飽和温度限界と
実際の二次過熱器蒸気入力温度間の差を表わす機能ブロ
ック４０の出力は、比例および積分制御機能ブロック４
２の入力として供給され、そして該ブロックは、両者間
の差、すなわち加減用水量に必要とされる修正を表わす
出力信号を発生する。機能ブロック４２の出力は、０の
下限を有する下限機能ブロック４４に入力として供給さ
れ、加減用水量に必要とされる修正を表わす出力信号を
生ずる。機能ブロック４４により発生される出力信号は
、噴霧弁２２に入力として供給され、二次過熱器に供給
される加減用水の流量を調節する。

上述のシステムは、ボイラの可能な動作条件に広い変動
が存する結果として固有の欠点を有する。

この広い変動のため、「主蒸気温度プロフィル」の定常
状態レベルは、安全点よりもずっと下の中庸なレベルに
設定されねばならない。これは、主蒸気温度の減少をも
たらし、この結果、全ボイラ／タービン効率は減少する
。代わりに、この定常状態レベルが、包含されるボイラ
レベルに対して高く設定されすぎると、もし蒸気温度が
危険レベルに達した場合、制御システムにこの設定点を
自動的に減する用意がない。

本発明は、主蒸気温度設定点の定常状態レベルを安全な
システム動作を損なわない最大可能なレベルに増す機構
を提供するという点において上述の欠点を克服するもの
である。このようにして、本発明は、蒸気温度変数に関
してボイラ／タービン設備の効率を最大にする。さらに
、本発明は、主蒸気温度の変動が危険レベルに近づき始
めるとこの設定点から後退する機構を提供する。

本発明は、第３図に略示されるように、制御論理装置に
接続された最大効率トリム計算装置！５０を備える。こ
の装置において、「主蒸気温度プルフィル」および最大
効率トリム計算装置５０の出力が、加算機能ブロック５
２の入力である。この機能ブロック５２の出力は、主蒸
気温度設定点を表わすものであり、最大効率トリム計算
装置５０の入力であり、減算機能ブロック３２の正入力
に供給される。さらに、温度伝送Ｈ１８による主蒸気温
度の測定値は、最大効率トリム計算装Ｗ５０の入力およ
び減算機能ブロック５２の負入力に供給される。このよ
うにして、「主蒸気温度プロフィル」は、減算機能ブロ
ック３２の正入力に加えられる信号である容易に可変の
主蒸気温度設定点信号によって置き代えられる。

本発明の一具体例において、最大効率トリム計算装置５
０は、第４図に略示される制御論理装置６０より成る。

この図において、主蒸気温度設定点信号（加算機能ブロ
ック５２からの出力信号）は、減算機能ブロック６２の
正入力に供給され、温度伝送器１８により測定される主
蒸気温度の測定値は、この機能ブロック６２の負人力に
供給される。機能ブロック６２の出力は、主蒸気温度設
定点を生ずる。機能ブロック６４により発生される出力
信号は、シーバスフィルタ機能ブロック６６をａ　２れ
、不所望の「ノイズ」を除去し、次いで減算ｖ＠能ジブ
ロック８の負入力に供給される。

減算機能ブロック６８は、その正入力に、「許容変動」
の値を有する。機能ブロック６８からの出力信号は、積
分機能ブロック７０の入力に供給される。機能ブロック
６８により発生される出力信号が正であり、既存の変動
が許容変動よりも低いことを指示すると、積分機能ブロ
ック７０は、その出力に［最大効率トリム信号を生ずる
。これは、加算機能ブロック５２が発生する主蒸気温度
設定点を緩やかに「上向きに傾斜」させる。この傾斜作
用は、「最大設定点」に達するまで続く。逆に、機能ブ
ロック７０により発生される出力信号が負であり、既存
の変動が許容変動より大きいことを指示すると、機能ブ
ロック７０により発生される「最大効率トリム信号」は
、加算機能ブロック５２により発生される主蒸気湿度設
定点を緩やかに「下向きに傾斜」させる。積分機能ブロ
ック７０の出力は、定常状態動作状態に達するまで、最
初０に設定されていることに留意されたい。定常動作状
態に達すると、上述の論理回路が動作し始める。さらに
、始動または負荷変動状態中、機能ブロック７０の出力
ば０にリセットされる。

要約すると、主蒸気温度設定点に関する主蒸気温度の変
動が許容の変動より小さいと、主蒸気温度設定点は緩や
かに上向きに傾斜せしめられる。

これに反し、上述の変動が許容の変動より大きいと、主
蒸気濁度設定点は下向きに傾斜せしめられる。ざらに、
定常状態動作状態が達成されたら、主蒸気温度設定点は
一定である。このようにして、システム内の主蒸気温度
が最大安全レベルに維持され、ボイラ／タービン効率は
最大化される。

本発明の他の具体例においては、最大効率トリム計算装
置５０は、第５図に略示される制御論理回路８０より成
る。この図の具体例においては、温度伝送器１８により
決定される主蒸気温度の測＆４ｍは、ローパス機能ブロ
ック８２を通され、不所墾のノイズを除去する。ローパ
スフィルタ機能ブロック８２の出力および「安全限界」
パラメータ（ＴＳＭ）は、高選択機能ブロック８４に入
力として加えられる。この［安全限界−１パラメータ（
ＴｓＭ）は、システムに対する最大許容温度以下のある
「安全」レベルにあるように選択される。

晶選択機能ブロック８４の出力は、ＴＭ≦”８Ｍのとき
ＴＳＭであり、ＴＭ＞１８Ｍ　のときＴＭであるが、こ
の出力は、減算機能ブロック８６の負入力に加えられる
。安全限界パラメータ（’ｒ、Ｍ）は、この機能ブロッ
ク８６の正入力に加えられる。機能ブロック８６の出力
は、ＴＭくＴｓＭならば０＼ＴＭ＞１８Ｍならば（１８
Ｍ−ＴＭ）　であり、加算機能ブロック８８に入力とし
て加えられる。加算機能ブロックには、小バイアス信号
が加えられている。加算機能ブロック８８の出力は、積
分機能ブロック９０の入力に供給され、そして該ブロッ
クは、その出力に「最大効率トリム信号」を発生する。

もしも、主蒸気温度（ＴＭ）が安全限界パラメータ（Ｔ
ｓＭ）より小さいかそれに等しければ（ＴＭく１８Ｍ）
加算機能ブロック８８の出力は小バイアス信号である。

この小バイアス信号は、積分ブロック９０の出力を緩や
かに増大させ、それにより、加算機能ブロック５２によ
り発生される主蒸気温度設定点は緩やかに「上向きに傾
斜」せしめられる。この傾斜作用は、主蒸気湿度（ＴＭ
）が安全限界パラメータ（１８Ｍ）を越え始めるまで継
続する。この後者の条件が発生されると、加算機能ブロ
ック８８の出力は負となり、この結果、積分機能ブロッ
ク９０は出力信号（「最大効率トリ入信号」）を発生し
、そしてこの出力信号は、加算機能ブロック５２により
発生される主蒸気温度設定点を「下向きに傾斜」せしめ
る。結局、定常状態がシステム内に存在すると、安全限
界パラメータ（ＴＦＩＭ）より上の主蒸気温度ＴＭの変
動は、加算機能ブロック８８によりシステムに加えられ
る小バイアス信号をちょうど相殺することになる。この
点で、「最大効率トリ入信号」は、主蒸気温度設定点の
もつとも効率的な値を発生する一定値で安定化するであ
ろう。第４図に示される具体例の場合と同様に、第５図
における機能ブロック９０の出力は、最初０にセラ）２
れる。この値も、始動または負荷変動状態中０にリセッ
トされる。

以上の記述中、機能ブロックを採用される動作機構の形
式に関して指示なしに使用したとしても、ブロックに表
記される動作の遂行には、任意の形式の制御装置すなわ
ち電子的、電気的、電気−機械的、機械的、液圧式また
は空気式制御装置を利用し得ることが理解されよう。

技術に精通したものであれば、上述の説明を読めば種々
の変更および改良を想起し得よう。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラ／タービン設備における蒸気温度を調節
するのに使用される代表的システムの概略図、第２図は
第１図の噴霧弁の動作を調節するのに使用きれる制御論
理回路およびそれを構成するブロックの概略線図、第３
図は第２図の制御論理回路に合体される本発明の装置の
概、略紳図、第４図は本発明の第１の具体例を構成する
機能ブロックの概略線図、第５図は本発明の第２の具体
例を構成する機能ブロックの概略線図である。 １０゛（ボイラ／タービン設備における蒸気温度を調節
するための）機構 １２＝−次週熱器 １４：二次過熱器 １６゛タービン １日、２０：温度伝送器 ２２：噴霧弁 ３０：制ｍ論理装置 ３２：減算機能ブロック ５４＝比例および積分制御機能ブロック３６；加算機能
ブロック ３８＝高選択機能ブｐツク ４０：減算機能ブロック ４２：比例および積分制御機能ブロック４４：下限機能
ブロック ６０：制御論理回路 ６２：減算機能ブロック ６４・乗算機能ブロック ６６：ローパスフイルタ機能ブセツク ６８二減算機能ブロック ７０：積分機能ブロック ８０：制御論理回路 ８２：ローパスフィルタ機能ブロック ８４：高選択機能ブロック ８６：減算機能ブロック ８８：加算機能ブロック ９０：積分機能ブロック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　パワ発生用ボイラ／タービン設備における主蒸
   気温度を最大化するための制御装置において、タービン
   に入る蒸気の温度を表わす出力信号を発生する手段と、
   該タービン蒸気温度を表わす出力信号を予定されたシス
   テムパラメータと比較し、前記タービン蒸気温度と前記
   の予定されたシステムパラメータとの差を表わす出力信
   号を発生する比較手段と、該差出力信号に応答して、前
   記タービン蒸気温度の設定点を変えるためのトリム信号
   を発生するための手段とを備えることを特徴とする制御
   装置。 （２）前記出力信号発生手段か、タービンに入る蒸気の
   温度と前記タービン蒸気温度設定点との差を表わす信号
   を発生する特許請求の範囲第１項記載の制御装ｆｌｌｎ （３）　前記の予定されたシステムパラメータが、前記
   のタービンに入る蒸気の温度と前記蒸気温度設定点との
   間の許容の変動を表わす特許請求の範囲第２項記載の制
   御装置。 （４１前記の予定されたシステムパラメータが、ボイラ
   ／タービン設備に対する最大安全動作温度を表わす特許
   請求の範囲第１項記載の制御装置。 （５）前記トリム信号が、ボイラ／タービン設備の定常
   状態動作が達成されてしまうまで０にセットされる特許
   請求の範囲第１項記載の制御装置。 （６）　前記トリム信号が、ボイラ／タービン設備の始
   動または負荷変動中０となる特許請求の範囲第１項記載
   の制御装置。