JPS6029841B2 - ボイラ負荷方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マルチプルボィラ制御装置に関し、特定する
と、複数のボィラのうちから最適の効率特性を有する負
荷されるべき単一のボィラを選択する新規で有用なボィ
ラ負荷方法および装置に関する。

単一の発電所は、複数のスチームボィラのような複数の
パワ発生装置を備えることが多い。

発電所の出力の状態か所望の設定点から変化した場合、
ェネルギ管理の観点からこの変化を補償するように経済
的なやり方で種々のボィラの負荷を分配することが必要
である。複雑な数学的なモデルに従うアルゴリズムに従
ってこの種の負荷を分配することは周知であるが、その
実施にはコンピュータを必要とする。この種の配置は、
例えばＮｄｅｒ等に対する米国特許第４，０６９，６７
５号から周知である。この計算には、燃料消費やコスト
やボィラの効率のようなフアクタが利用される。

ボィラの効率を確定する種々の技術が周知である（Ｘｅ
ｎｉｓに対する米国特許第３，３５７，９２１号および
２，３４１，４０７号参照）が、ボィラの負荷分配の実
施は依然として複雑である。

本発明は、複雑なアルゴリズムまたはその実施のための
コンピュータソフトウェアを必要とせずに、電子または
空気アナログ制御手段を使用して複数のボィラの１つに
ボイラ負荷を都合よく分配する方法および装置に係るも
のである。

本発明の方法および装置は、各ボィラの燃料流および負
荷の監視、および各ボィラに対して燃料コストを蒸気流
に関係づける効率特性関数を設定することしか必要とし
ない。

本発明に依ると、負荷の増大または減少の必要が決定さ
れた場合、各ボィラは、現在存在している負荷の下での
効率特性について試験される。

全体的負荷の増大が要求される場合には、対応する増大
に対して最大の効率を有するボィラが選択され、必要と
される追加の出力を生ずるように制御される。逆に、負
荷の減少が要求される場合には、対応する負荷の減少に
対して最低の効率降下を有するボィラが選択されるので
ある。このようにして、発電所の調節のコストに関する
有効性を最適化するため、特定の状態に対して最適の効
率特性を示すボィラが選択される。

ボィラに対する１または複数の形式の燃料の流量および
空気流量は、発電所の需要を満足するように周知のやり
方で調節できる。各ボィラの需要は、操作者により選択
された偏りを検出するようにかつどのボィラが自動モー
ドにあるかを決定するように監視される。

操作者がボィラの需要を１つのボィラに偏らせると、他
方のボィラは、ユニットの混乱を防ぐように並列に再調
節される。同様に、１つのポィラが基準負荷されると、
その負荷の需要の理想の負荷設定値からの偏りがあれば
、それが他のボイラを再調節するのに使用される。各ボ
ィラの負荷は、負荷の増大および負荷の減少に対する効
率の変化の大きさを決定するのに使用される。

ボイラ負荷は、予測された効率を生ずるようにプログラ
ム設定されている。実際ボィラ負荷は、小量偏俺ごれ、
次いで負荷の増加に対して効率指数を生ずるように効率
プログラムにしたがって変わる。同じ手法は、負荷の減
少に対する効率指数を生ずるのにも使用される。実際ボ
ィラ負荷の予測効率が、負荷の増大および負荷の減少両
者に対する効率指数と比較され、効率の変化の大きさが
決定される。この効率変化量が、略述した選択プロセス
で利用される。効率の変化の大きさを修正するために、
計算回路が含まれている。

各ボィラの燃料流量が、実際ボィラ負荷に基づく予測燃
料流量と比較される。２つの間に偏りがあると、この偏
りが、予測燃料流量を被測定燃料流量に整合させるため
の利得を発生するのに使用される。

この利得信号は、効率変化の大きさを示す信号にも利用
される。すなわち、もしもボィラがより高効率になると
（必要とされる燃料流量が少なくなると）、効率変化の
大きさは減ぜられる。ボィラが低効率になると、効率変
化の大きさは増大される。全ボィラの効率変化の大きさ
（増、減）は相互に比較される。

最大の効率の増大を有するボィラは、低絞り圧力誤差信
号を受け入れるように解放された負荷制御積分量を有す
る。同様に、最小の効率を有するボィラは、高絞り圧力
誤差信号を受け入れるように解放された負荷制御積分量
を有する。絞り圧力誤差に基づく比例動作は、負荷需要
に対する迅速な応答のためつねに全ボィラに適用される
。本発明の目的にしたがえば、複数のボィラを備えて所
望の負荷で動作し、実際プラント負荷を有し各ボイラが
実際ボィラ負荷を有する発電所に対するボィラ負荷装置
および方法であって、実際のプラント負荷を感知し、実
際プラント負荷を所望のプラント負荷と比較して、プラ
ント負荷増大量およびプラント負荷減少量の一方を表わ
すプラント変化信号を発生し、各実際ボィラ負荷を監視
し、それぞれ各ボィラの実際ボィラ負荷から、ボィラ負
荷に増分変化をもつ各ボィラに対して効率の変化を決定
して、ボィラ負荷増分を有する各ボィラに対して効率の
増大を設定し、ボィラ負荷減分を有する各ボィラに対し
て効率の減少を設定し、そして、プラント負荷の増大が
あれば最高の効率をもつポィラを、プラント負荷の減少
があれば最低の効率をもつボィラを選択するボィラ負荷
装置および方法が提供される。

次いで、選択されたボィラは、ボィラの負荷を増大また
は減少させてプラント負荷を変化させるため、プラント
負荷変化信号に対応する量だけ負荷される。本発明の特
定の目的は、プラント実際負荷を装置のヘッド圧力を使
って決定するシステムおよび方法を提供することである
。

本発明の他の特定の目的は、各ボィラに対する燃料流量
およびボィラ負荷量を利用して実際の効率変化を予測さ
れた効率変化と比較する技術を提供することである。

本発明のさらに特定の目的は、設計が簡単であり、構造
が頑丈であり、製造が経済的なボィラ負荷装置を提供す
ることである。

本発明のこれらおよびその他の目的、利点は、図面を参
照して行なった以下の説明から明らかとなろう。

第１図に示される本発明の具体例は、複数のボイラー，
２および３の負荷を分配する装置を構成する。

本発明にしたがえば、任意数のボィラを設けることがで
きるが、これらボイラは、単一のマルチユニット発電所
により使用される蒸気を発生するものである。発電所の
負荷は、共通の圧力ヘッドの圧力に対応する信号をコン
パレータ１２に伝送する圧力伝送器１０を使って決定さ
れる。コンパレータ１２は、伝送器１０から送られる実
際、負荷信号すなわち実際の圧力信号と、回路１６によ
り供給される所望の負荷レベル間の差に対応する信号を
線１４上に発生する。線１４は「プラント負荷変化信号
を受信する。この信号は、高／低分析器１８により分析
され、プラント負荷の増大（十）が存在するかプラント
負荷の減少（一）が存在するかを決定する。高／低分析
器は、適当な信号を、十線２０または−線２２を介して
フリップフロップ２４に供給する。フリップフロツプ２
４の出力は、負荷の増大が要求されるか減少が要求され
るかを指示する指示器２６に、また追って説明される第
２図の回路に十または一論理信号を送る線２８に接続さ
れている。負荷の増大または減少についてのアナログ量
は、線１４を介して負荷制御ユニット３０｝こ供給され
る。

信号は、トランスフアスィツチ３１，３２および３３に
供給される。各トランスフアスィッチは、対応するボイ
ラ１，２および３に接続される。休止状態において、各
トランスフアスィッチ３１，３２および３３は、要素４
１，４２および４３からの０％変化信号をそれぞれ４４
，４６および４８を付した各トランスフアスイツチの出
力側に伝達する。各トランスフアスィツチは、制御線５
１，５２および５３を具備しており、各制御線５１，５
２および５３は、第２図のディジタル論理回路からの制
御信号を供給する。負荷の増大または減少が指示された
場合、追って説明する第３図のアナログ論理回路が、そ
の増大または減少に対して最適の効率を有するボィラを
選択し、その結果後述のように第２図の論理回路の線５
１，５２および５３の１つに信号が発生され、前述のよ
うにトランスフアスィッチを作動する。

トランスフアスィッチは、このように作動された場合の
み、線１４からの信号をその出力に、そして積分回路６
０および加算回路６２を介してコントローラ６４に供給
する。コントローフは、例えば燃料流弁を作動して、選
択されたボィラ１，２または３の負荷を変化させる。各
ボィラに対する制御回路は、自動または手動セレクタス
テーション７１，７２および７３を具備する。線８１，
８２および８３は、自動動作を指示する信号を第２図の
論理回路に送るためのものである。負荷信号はまた、各
ボイラ制御装置ごとに、加算回路６２に接続された信号
増幅器６６により増幅される。次に、第２図を参照する
と、ボィラ選択ディジタル論理回路は、１１１，１１２
および１１３で指示される３つの第１のＡＮＤゲートを
備えている。

各ＡＮＤゲートは、それぞれ自動手動ステーション７１
，７２および７３から線８１，８２および８３を介して
供給される第１の信号を受信する。これは、システムの
自動動作を指示する。第２の信号は、負荷の変動に対し
て選択された１つのボィラに対応する線９１，９２およ
び９３の１つを介して供給される。この信号は、第３図
の論理回路の出力９１，９２または９３（いずれか１つ
が選択される）から供給される。両方の入力を有する第
１のＡＮＤゲートのみがその出力に信号を発生し、これ
が参照番号１２１，１２２および１２３と番号を付した
第２のＡＮＤゲートに供給される。第２のＡＮＤゲート
の各々の第入力には、負荷の増加要求または負荷の減少
要求のいずれか（以下の説明では増加要求を仮定する）
を指示する信号が線２８を介して供給される。第２のＡ
ＮＤゲート１２２および１２３はまた追加の入力を具備
しているが、この入力は、１２２に関してはゲート１２
１から反転された信号を、ゲート１２３に関しては両ゲ
ート１２１および１２２から反転された信号を供給する
。このようにして、第２のＡＮＤゲート１２１，１２２
および１２３の単一のもののみが正の出力を供給する。
第２のＡＮＤゲートは、各々ＯＲゲート１３１，１３２
および１３３に接続される。各ＯＲゲートはその第２の
入力に線１０１，１０２および１０３を介して信号が供
給され、ゲート１２１，１２２，１２３からの信号に類
似の態様で、たべし負荷の減少に対して信号を発生する
。すなわち、負荷の減少に対しては、第２図に類似の論
理回路が設けられており、この回路で第３図の出力１１
４，１１５または１１６（いずれか１つが選択される）
を処理してＯＲゲート１３１，１３２および１３３の入
力１０１，１０２および１０３に対する信号を得ている
。選択されたＯＲゲートは、第泌ＮＤゲート１２１，１
２２または１２３の１つからの信号、または他の入力１
０１，１０２または１０３の１つからの信号でその出力
に信号を供給する。ＯＲゲートの出力信号は、線５１，
５２または５３を介して各トランスフアスィツチ３１，
３２および３３に供給される。このようにして、ディジ
タル論理回路は、選択されたボィラのトランスフアスィ
ッチを作動する。第３図に依ると、各ポィラに対して１
つのアナログ論理回路が設けられている。簡単にするた
め、ポイラ１に対する回路と共通のボィラ効率論理回路
のみが示されている。回路は、燃料価格レベルに対応す
る量を乗ずる比例化ステーション２１１からの信号を受
信する加算ステーション２０１を含んでいる。

各比例化ステーションは、入力線２２１および２２４を
介して信号を受信する。線２２１および２２４上の信号
は、各ボィラに接続されてそのボィラに対する燃料流量
を感知する流量伝送器により発生される流量を表わす。
このようにして、アナログ論理回路に対して燃料消費量
を得ることができる。２つの信号２２１および２２４が
示されているが、一方が油燃料流量に対応し得、他方が
ガス燃料流量に対応し得る。

多くの場合、総燃料流に対応する１つの信号のみが提供
されるであろう。しかし、任意の数の信号を供給し得る
。使用されっ）ある実際の総費用は、加算ステーション
２０１において信号に変換され、これが差ステーション
２３１に供給される。差ステーション２３１の他方の入
力は、線２５１を介して供給されつ）ある特定のボィラ
負荷に対する予測された燃料価格に対応する値を発生す
る関数発生器２４１の出力に接続される。第１図に示さ
れるように、各ボィラは、この値を対応する論理回路に
伝送する燃料伝送器を備えている。使用された実際の費
用および使用された燃料の予測費用間の差は、次いで積
分およびファクタリング回路を経て乗算ステーション２
６０，２６１および２７１に供給される。

この乗算は、ボィラ内に効率の変化があればこれを確認
するように修正を行なう。線２５１上のボィラ負荷信号
はまた、加算回路２８１と減算回路２９１にも供給され
るが、この回路は負荷の増分変化（すなわち小量の変化
）例えば５％をそれぞれ加算、減算する。このようにし
て変化された負荷量は、これまた燃料コストを予測する
２つの追加の関算発生器３０１および３１１に供給され
る。関算発生器の出力には、差回路３２１および３３１
が設けられており、その出力を不変化ボィラ負荷に対す
るコストフアクタと比較する。このようにして発生され
た差は、乗算ステーション２６１および２７１において
実際の燃料修正量と乗算され、燃料流の設計条件からの
偏差（効率の変化）を明らかにする。このようにして、
各ボイラに対して、２つの効率変化量、すなわちボィラ
負荷の小量の増加に対する効率の増加と、ボィラ負荷の
小量の減少に対する効率の減少が計算される。

効率の増加は、比較ステーション３４１において、他の
ボィラのアナログ論理回路から供給される効率増加量と
比較される。効率増加量は、他のボィラから線３５２お
よび３５３を介してこの回路に供給される。同様にして
、線３７２および３７３を介して供給される他のボィラ
に関して効率を比較するため、比較ステーションが設け
られている。ボィラ１の効率の増加および減少は、線３
５１および３７１を介して提示される。ボィラ１が実際
に最適の効率の増加または減少を有するものであること
を比較回路３４１または３６１が決定するときのみ、そ
れぞれの高／低付勢回路３８１または３８２が付勢され
、適当な信号を線９１または１１４を介して供給する。

以上、本発明を特定の具体例について図示説明したが、
本発明はその技術思想から逸脱することなく他の方法で
具体化できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボィラ負荷装置の主構成要素を示すブ
ロック図、第２図は第１図のボィラ負荷装置において使
用されるボィラ選択ディジタル論理回路のブロック図、
第３図は第１図の装置に使用されるボイラ効率アナログ
論理回路のブロック図である。 １０：圧力信号伝送器、１２：コンパレータ、１６：回
路、１８：高−低分析器、２４：フリップフロップ、２
６：指示器、３０：負荷制御装置、３１：トランスフア
スィッチ。 ＦＩＧ．１ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のボイラを備え所望の負荷で動作し得る発電所
   であつて実際プラント負荷を有し各ボイラが実際ボイラ
   負荷を有するものに対するボイラ負荷方法において、実
   際プラント負荷を感知し、 実際プラント負荷を所望のプラント負荷と比較して、プ
   ラント負荷の増大需要およびプラント負荷の減少需要の
   いずれかを表わすプラント負荷変化信号を発生し、各実
   際ボイラ負荷を感知し、 それぞれ各実際ボイラ負荷からボイラ負荷の増分変化を
   有する各ボイラの効率変化を決定して、各ボイラ負荷の
   小量の増大に対して効率の増大を設定し、各ボイラ負荷
   の小量の減少に対して効率の減少を設定し、プラント負
   荷の増大需要の発生の際は前記ボイラから最高の効率の
   増大を有するものを、プラント負荷の減少需要の発生の
   際は前記ボイラから最低の効僚率の減少を有するものを
   選択し、選択された前記ボイラの１つに、プラント負荷
   変化信号に対応する量だけ負荷して、プラント負荷の増
   大需要およびプラント負荷の減少需要のいずれかを満足
   させることを特徴とするボイラ負荷方法。 ２ 各ボイラに対して実際プラント負荷で各ボイラによ
   り使用される燃料量を監視し、使用された燃料量を、各
   ボイラに対する固有の燃料コスト効率から得られる使用
   された燃料の予測量と比較して効率誤差信号を得、効率
   の増大および効率の減少に誤差信号を乗算することによ
   り、各ボイラに対する効率の変化を決定することを含む
   特許請求の範囲第１項に記載のボイラ負荷方法。 ３ 発電所の全ボイラに対する共通の圧力ヘツドの値を
   感知して、実際プラント負荷に対応する量を得る特許請
   求の範囲第１項に記載のボイラ負荷方法。 ４ 複数のボイラを備え所望の負荷で動作する発電所で
   あつて実際プラント負荷を有し各ボイラが実際ボイラ負
   荷を有するものに対するボイラ負荷装置において、実際
   プラント負荷を感知する手段と、 実際プラント負荷を所望のプラント負荷に比較して、プ
   ラント負荷の増大需要およびプラント負荷の減少需要の
   いずれかを表わす負荷変化信号を得る手段と、前記感知
   手段と前記ボイラの各々に接続されて、プラント負荷変
   化信号に対応する信号を前記ボイラの１つに適用し、プ
   ラント負荷増加量および減少量のいずれかを満足させる
   ように該ボイラを制御する負荷制御装置と、プラント負
   荷変化信号が生ずるとき第１の論理信号を発生する高−
   低感知手段と、該高低感知手段と前記負荷制御手段に接
   続され、各々ボイラの１つに対応する複数の入力を有し
   、該入力の１つを介して信号を受信するときボイラの対
   応するものの負荷を付勢するように動作し得る第１の論
   理回路および各ボイラに接続され、前記第１論理回路入
   力の各対応するものに接続された少なくとも１つの出力
   を有し、各々、小量の負荷の増大および減少に対して効
   率変化の増大および効率変化の減少を決定するように動
   作する第２の論理回路と、各ボイラと各第２の論理回路
   との間に接続されたボイラ負荷センサとを含むことを特
   徴とするボイラ負荷装置。 ５ 各々、１入力が前記高−低感知手段に接続され、他
   の入力が各第２論理回路の少なくとも１つの出力（第１
   出力）に接続されたボイラの数に対応する複数のＡＮＤ
   ゲートと、各々、１入力が前記各ＡＮＤゲートの出力に
   接続され、他の入力が各第２論理回路の第２の出力に接
   続された、前記ＡＮＤゲートの数に対応する複数のＯＲ
   ゲートを備え、各第２の論理回路の前記第１出力が、全
   ボイラ中の最大の効率変化の増大の発生の際信号を発生
   し、前記第２論理回路の前記の他の出力が、最大の効率
   変化の減少の発生の際信号を発生する特許請求の範囲第
   ４項に記載のボイラ負荷装置。