JPS6030404B2 - ボイラの燃料制御方法 - Google Patents

ボイラの燃料制御方法

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JPS6030404B2
JPS6030404B2 JP1762878A JP1762878A JPS6030404B2 JP S6030404 B2 JPS6030404 B2 JP S6030404B2 JP 1762878 A JP1762878 A JP 1762878A JP 1762878 A JP1762878 A JP 1762878A JP S6030404 B2 JPS6030404 B2 JP S6030404B2
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burner
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fuel
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彰 菅野
久典 宮垣
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  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボィラの燃料制御方法に係り、特に燃料流量調
節弁の特性、バーナ元弁の特性等の非線型性を補償し、
バーナ点火セル数に応じた制御を行なう燃料制御方法に
関する。
従来のポィラ燃料制御方法は、バーナの本数制御をバー
ナ制御装置で、また燃料流量制御をボィラ制御装置で行
なっている。
そして燃料流量制御はフィードバック制御を主体にした
方式である。しかし送電線系統事故時におけるプラント
補機トリップ時のボイラ負荷急速ランバックを行なう場
合、計算機等を導入した適応制御装置にて、高速負荷変
化を実現する場合、並びに従来の油燃料(非圧縮性)に
代えてLNGガス等の圧縮性燃料を使用したプラントの
制御を行なう場合には、燃料流量調節弁、バーナ元弁等
の非線型性、及びバーナ点火セル数による影響を受けて
制御性が大中に変化する欠陥があった。第1図は従来の
燃料制御系の系統図を示し、図において1は比例積分器
、2は減算器、3は燃料供給母管、4は信号発生器、5
は高信号モニターリレー、6は低信号モニターリレー、
7はインターロックリレー、9は燃料流量調節弁、10
はバーナ元弁、11はボィラ、12はバーナ、13は圧
力発信器、14は流量発信器である。
第1図の燃料制御系に於いて、燃料流量信号C2はボィ
ラ制御装置ABCにて、その目標値C,に等しくなるよ
う制御される。
一方バーナの点火セル数は、バーナ制御装置ABNにて
バーナ入口母管圧信号C7が規定設定圧PH以上である
ことを高信号モニターリレー5で検知してバーナ元弁1
0を開いて点火し、規定設定圧PL以下であることを低
モニターリレー6で検知してバーナ元弁12を閉じて消
火を行なうことにより、第2図に示す如く制御される。
第2図は燃料流量信号C2対バーナ・ヘッダ圧力信号C
?のグラフで21はバーナNセル点火時の特性曲線、2
2はバーナN−1セル点火時の特性曲線、23はバーナ
N−2セル点火時の特性曲線、24はバーナN−3セル
点火時の特性曲線、25はバーナN−4セル点火時の特
性曲線、26はバーナN−5セル点火時の特性曲線、2
7はボィラ昇負荷時の燃料制御特性、28はボィラ減負
荷時の燃料制御特性を夫々示す。
又、第3図は燃料流量調節弁開度対燃料流量のグラフで
31,32,33,34,35,36,37は夫々バ−
ナN,N−1,N−2,N−3,N−4,N−5,N−
6セル点火時の特性曲線、38,39は夫々ボィラ昇負
荷時及び減負荷時の燃料制御特性を示す。
この場合バーナの点火及び消火により、第3図の如く、
燃料流量に対する燃料流量調節弁関度は、バーナ点火セ
ル数により大きく変動し、これがボィラ制御装置ABC
の燃料制御に大きな外乱となる。
この他に制御の外乱として、バーナ元弁及び燃料流量調
節弁の非線型性が挙げられる。
本発明の目的は、これら外乱補償を行なって制御性の向
上を図ったボィラの燃料制御方式を提供するにある。
即ち、ボィラ制御装置ABCとバーナ制御装置ABNと
の協調をとり、バーナ点火セル数により燃料流量調節弁
関度の補償をし、この信号にて燃料流量調節弁を先行制
御する。一方流量偏差信号は、バーナ点火セル数により
ゲイン補償し、この信号により流量修正制御をする。こ
のようにして、いわゆる協調・適応制御を図るものであ
る。従って本発明では、バーナの点火及び消火の影響に
よりもたらされる点を、シミュレーション試験、現地試
験データ一等により解明し、その影響による燃料流量調
節弁の特性をとらえ、これに対する補償回路を設けるこ
とにより、制御精度、速応性の向上を図っている。
燃料流量対バーナヘッダ圧力特性は前述の如く第2図に
示すようになる。
そこでバーナ全数Nセルまでは、バーナ母管圧力設定値
範囲(PH〜PL)内でバーナ本数制御を行なう。バー
ナNセル点火以上では、ヘッダ−圧力上限設定は行なわ
ない。一方燃料流量調節弁開度対燃料流量特性は第3図
に示す通りとなる。ボィラ昇負荷時バーナセル数がN−
5からNまで燃料流量を増加させる時、バルブの開に伴
い燃料流量はカーブ36上を上昇し、第2図のカーブ2
6上でのバーナヘッダ庄上限値に達した点でバーナ点火
指令が出力されバーナ点火数はN−5からN−4に移行
する。これと同様に、第3図の燃料流量調節弁開度対燃
料流量特性は曲線36より曲線35上に移行するため、
同一燃料流量を確保するには、バルブ開度を曲線36か
ら曲線35上へ矢印の方向上、横軸に並行な移動する必
要がある。同様にしてボィラ昇負荷時の燃料流量調節弁
開度対燃料流量特性は曲線38上をたどる。バーナ全数
Nセル点火時は曲線31上に上昇することになる。又同
様に減員荷時の動作は曲線39となる。
このよるに、ボィラ負荷に比例して燃料流量を制御する
には、燃料流量調節弁関度を第3図の曲線38又は39
に示す如く制御する必要がある。第4図はこれらの外乱
補償を行なうための本発明の方式の系統図である。第4
図で1〜7,9〜14は第1図と同様の構成素子を示し
、8は加算器、15一A,15−B,15−Cは関数発
生器、16は1次遅れ素子、17一A,17−Bは乗算
器、18はバーナセル数カウンタである。
なお、第4図でCIは燃料流量指令、C2は燃料流量、
C3はバーナ点火指令、C4はバーナ消火指令、C5は
バーナ元弁開閉指令、C6は燃料流量調節弁制御指令、
C7はバーナ入口母管圧力を表わす。燃料流量指令CI
により、Nセル点火時の燃料流量に対するバルブ関度特
性(第6図に示す)を関数発生器15−Aにて設銭宅し
て、燃料流量調節弁、バーナ元弁の非線型性を補償し、
各バーナセル数に対応した燃料流量対燃料流量調節弁開
度特性を得るため、関数発生器15−Cを、第7図のよ
うに設定し、乗算器17−Aにて、関数発生器15−A
の出力信号と掛け合わせる。
15−A,15−C,17−Aにより先行制御を行なう
又バーナ点火セル数に応じ比例積分器1のゲインを補正
すべく、バーナ点火セル数により、関数発生器15−B
にて第5図のように設定し乗算器17一Bにて掛け合わ
せる。ここで、15−A,15−C,17一Aにて実施
する先行制御方式についての具体的な説明を行なう。
第4図において、燃料流量指令C,に対し、燃料流量調
節弁9の開度を先行的に求めるには、第3図においてバ
ーナセル数がN−i本の場合(ここではi=3とする。
)を仮定すると、燃料流量と燃料流量調節弁関度の特性
図(第3図)より燃料流量指令信号Q,に対応した燃料
流量調節弁の開度はVN‐iとなる。また同じ燃料流量
指令値Q.に対しても、バーナセル数が{N−(i+1
)}に減少すると、指令値Q,に対応した燃料流量調節
弁の開度もVN‐,Rとなる。
上記の関係を一般式で表わすには、まず、バーナNセル
時の燃料流量と燃料流量調節弁開度特性を第3図より求
め、第6図のように関数発生器15−Aを設定する。
即ち、右図においてaの曲線となる。
一方、バーナセル数がN−1セル時の燃料流量と燃料流
量調節弁の関数は第5図よりbの曲線となるが、曲線a
との間には比例関係が成立する。即ち燃料流量指令値Q
iに対する燃料流量調節弁の開度はバーナNセル時はV
N,バーナN−1セル時はVN‐,,バーナN−iセル
時はVN‐iとなる。
従ってバーナN本時間度を基準にとると、バーナN−1
セル時の特性曲線は、第6図のバーナNセノレ時の特雌
縦対し守嫌数を掛けれ似く・バ‐州→本時の特徴‘ま舎
嫌数を 掛けることにより求めることができる。
この補正ゲイン係数をグラフで表わすと第7図の通りと
なる。
即ちバーナNセル時のゲインは1であり、バーナN−1
セル時ゲインはGN‐,=VN‐,/VNバーナN−i
セル時のゲインはGN‐i=VM/VNとなる。以上を
まとめると、第4図において燃料流量指令C,の信号に
対しバーナN本時の燃料流量調節弁開度(基本開度)を
関数発生器15一Aで求め、運転時のバーナセル数によ
る補正ゲイン係数を関数発生器15一Cから求め、これ
らを乗算器17−Aで鞘合することによりバーナセル数
に応じて、燃料流量指令に対する燃料流量調節弁の関度
を求めることができる。次に燃料流量制御ゲイン補正に
ついて説明する。
燃料流量制御は第4図において15−A,17−Aから
なる先行開度信号と燃料流量偏差が零になるように制御
するところの修正制御機能からなる。
後者は、減算器2,乗算器17−B,比例積分器1から
なるが、比例積分ゲインKPと、積分時定数Trを最適
に調整する必要があり、これらの値は次式より求めるこ
とができる。
V小KP(1十÷/dt)ご KP=K●き‐苦 T,=3.3L ここでV側;比例積分器の出力信号 ご;偏差信号 K:定数 G:プロセスゲイン T:プロセス時定数 L;プロセスむだ時間 G,T,Lは燃料流量調節弁をステップ変化させた時の
燃料流量の特性から求めることができる。
ここでG=鈴 であらわすことができる。
ここでプロセスゲインGは点火バーナセル数により異な
る。
即ち、第3図に示す特性図からバーナNセル時のプロセ
スゲインGNはGNニねnon バーナN−iセル時のプロセスゲインGN−iはGN‐
i=tanON‐iで表わすことができる。
従ってバーナセル数によって制御ゲインが変わることか
らこの補正ゲインを求めバーナセル数の関数として表わ
したのが第5図である。
本方式によれば、LNGガス焚きプラントに於いて送電
線系統事故時の燃料絞り込み制御FCBが可能である。
また起動から全負荷帯に至るまで安定した燃料制御性が
確保でき、制御応答性を従釆の約5〜1の音に改善する
ことができる。本方式は複数個のバーナを備えたすべて
の燃焼ボィラに適用可能である。更に、複数個のオン・
オフ・バルブと1個の燃料流量調節弁により、制御を行
なうすべての制御装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃料制御方式とその動作原理を示す系統
図、第2図はボィラ昇負荷又は減員荷時のバーナ本数制
御方式で、バーナ入口へッダー圧によりバーナ点火消火
を行なう場合の特性図、第3図はボィラ昇負荷又は滅負
荷時の燃料流量制御に対し燃料流量調節弁をどのように
制御するかを示す特性図、第4図は本発明の制御方式の
系統図、第5図はバーナ・セル数に応じて流量偏差比例
積分回路のゲイン補償を行なう場合のゲイン補償設定値
を示す図、第6図はバーナ元弁、燃料流量調節弁の非線
型性を補償するためには、バーナNセル点火時燃料流量
に対する燃料流量調節弁関度特性を示す図、第7図はバ
ーナ・セル数によりバルブ開度を補償する設定データ−
を示す図である。 1・・・・・・比例積分器、2・・・・・・減算器、3
・・・・・・燃料供給母管、4・・…・信号発生器、5
,6・・・・・・モニタリレー、7……インターロック
リレー、8……加算器、9・・・・・・燃料流量調節弁
、10・・・・・・バーナ元弁、11……ボィラ、12
……バーナ、15A,B,C…・・・関数発生器、16
・・・・・・一次遅れ素子、17A,B・・・・・・乗
算器。 豹ー図 第2図 多3図 努4図 髪s図 多6図 多7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃料供給母管上に設けられた燃料流量調節弁、該燃
    料流量調節弁を介して得られた燃料をボイラ内の各バー
    ナへ導くための複数の配管上に設けられた複数のバーナ
    元弁、燃料流量調節弁を通加する燃料流量を一定に制御
    する制御系を有するボイラ制御装置、前記バーナ元弁を
    開閉しバーナ点火セル数を制御するバーナ制御装置より
    成るボイラの燃料制御方法において、バーナ制御装置の
    バーナ点火セル数に応じて燃料流量調節弁の開度を先行
    制御するとともに、バーナ点火セル数に応じて前記制御
    のゲインを補正することを特徴とするボイラの燃料制御
    方法。
JP1762878A 1978-02-20 1978-02-20 ボイラの燃料制御方法 Expired JPS6030404B2 (ja)

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JPS6038339U (ja) * 1983-08-15 1985-03-16 横河電機株式会社 バ−ナ本数算出回路

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