JPS6032083B2

JPS6032083B2 - ボイラ給水ポンプの制御装置

Info

Publication number: JPS6032083B2
Application number: JP9020176A
Authority: JP
Inventors: 陽一小川原; 友一竹内; 勉亀井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1976-07-30
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1985-07-26
Also published as: JPS5316103A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、所内負荷ランバックのようなズか富かつ急
速な給水量の変動に対して、タービン敷給水ポンプによ
って安定した給水制御を行なうことができるようにした
ボィラ給水ポンプの制御装置に関する。

火力発電プラントにおいては、通常はタービン勤給水ポ
ンプまたはモータ動給水ポンプによって給水が行なわれ
ている。

しかし、所内負荷ランバック発生時には、従来、ボィラ
循環ポンプを有する（以下ＢＣＰ付という）超臨界圧ポ
ィラと組み合わせた火力発電プラントにおいては、それ
まで運転されていたタービン勤給水ポンプをトリップさ
せ、モータ勤給水ポンプによって所内負荷ランバツク時
の給水制御が行なわれている。

これは、ボイラ給水ポンプの最小流量が定格時の約１５
％であるのに対し、８ＣＰ付の超臨界圧ボィラの所内負
荷ランバック時の給水流量が定格時の約５％〜１０％と
少ないため、所内負荷ランバツク時にＢＣＰ付超臨界圧
ポィラの長所を発揮させようとすると、給水変化量が急
激かつ非常に大幅となるため、タービン動給水ポンプで
は制御することは困難なためである。なお、このＢＣＰ
付超臨界圧ポィラは上述のように、所内負荷ランバック
時における給水制御は難しいが、超動損失が少ないなど
の経済的に有利な長所をもっている。一方、ボィラ循環
ポンプを有しない（以下ＢＣＰ無という）超臨界圧ボィ
ラは最４・流量が定格の約２５％と比較的大きいため、
所内負荷ランバック時にも通常運転時と同様、タービン
勤給水ポンプによる給水制御が不充分であるが一応行な
われている。

従来、ＢＣＰ無の超臨界圧ボィラと組み合わされた発電
プラントの場合、所内負荷ランバック時の給水制御は次
のように行なわれている。

すなわち、所内負荷ランバック発生によって、すなわち
、所内負荷ランバツク発生によって、それまで２台運転
されてたタービン勤給水ポンプの１台（Ａとする）をト
リツプさせ、残る１台（Ｂとする）をプログラム信号に
よる制御に切り換えている。上記タービン勤給水ポンプ
Ｂの制御は第１図に示すように、所内負荷ランバック発
生後にプログラム発生器によって給水デマンド１を変化
させ、それを給水流量３との差４に調節器５による演算
を施した信号６とタービン勤給水ポンプＢの吸込流量７
とを演算器８で演算するとともに、調節器９により調節
して、給水制御信号１０を得て、これによって、タービ
ン敷給水ポンプＢ用のガバナ入力信号を発生させている
。上記第１図に示すような従来のタービン勤給水ポンプ
による給水制御はＢＣＰ付超臨界圧ポンプと組み合わさ
れた火力発電プラントにおいては、所内負荷ランバック
時にタービン動給水ポンプによる給水制御を行なうこと
ができない欠点がある。

このタービン勤給水ポンプの代りにモータ勤給水ポンプ
を用いると、変圧器の容量を大きくしなければならない
などの必要が起り、コスト高になる。このため、客先か
らも、所内負荷ランバック時にタービン動給水ポンプに
よる給水制御を行なうことができることが強く要望され
ている。一方、ＢＣＰ無の超臨界圧ポンプと組み合わさ
れた火力発電プラントの場合は、第１図に示すような制
御系でなんとか所内負荷ランバック時にタービン動給水
ポンプによる給水制御が行なわれているが、制御系の伝
達遅れのために、所内負荷ランバックのような急速な変
動に対しては十分追従することができない欠点がある。
さらに、ＢＣＰ付超臨界圧ボィラのように、所内負荷ラ
ンバック時の給水流量が定格時の５〜１０％程度と少な
い場合には、第１図のような制御系では無理であると思
われる。この発明は、上記の点にかんがみなされたもの
で、給水流量要求信号と実際の給水流量信号を加減演算
器を介して偏差信号と所内負荷ランバック状態信号及び
トラッキング信号を調節器に導入し、この調節器出力信
号を主切替器に送出する第一系統とトＦＷＣ信号増加率
を舞とする繋信号設定器、所内負荷ランバック発生後の
ＦＷＣの号は増加率設定器、設定時間ｔｉ後「０」レベ
ルから「１」レベルに変換するタイマの各々の出力信号
を切替器を介して前記タイマ下流にあってタイマの出力
信号によって開閉するスイッチを備えたスイッチ回路と
共に加減演算器に導入し、積分器上限設定器の設定値と
共に上限値設定器付積分器に入力し、その出力信号と所
内負荷ランバツク時の初期ＦＷＣ信号設定器の出力信号
を主加減演算器に導入し、該主加減演算器の出力信号を
主切替器に送出する第２系統とを設け、上記主切替器は
所内負荷ランバツク状態信号が「１」レベルのとき上記
主加減演算器の出力信号を選択し、「０」レベルのとき
上記調節器出力信号を選択して変化に瞬時に対応する給
水を行なうように構成したことを要旨とすることにより
所内負荷ランバック時のような大幅でかつ急速な給水変
化量がある場合でも、タービン勤給水ポンプによる給水
制御が可能で、しかも制御性の高いボイラ給水ポンプの
制御装置を提供することを目的とするものである。

次に、図面を参照してこの発明のボィラ給水ポンプの制
御装置の実施例について説明すると、第２図はその一実
施例を示すブロック図である。この第２図において、１
１は給水流量要求信号であり、また、１２は実際の給水
流量信号であり、この給水流量要求信号１１と実際の給
水流量信号１２とが演算器１３に導入され、そこで演算
し、偏差信号が調節器１４に送出されるようになってい
る。調節器１４の出力側より調節器出力信号１５が切替
器１６に送出されるようになっており、切替器１６は後
に詳述するが、その出力側より、フィード・ウオー夕・
コントロール信号１７（以下、ＦＷＣ信号と言う）をタ
ービン動給水ポンプ操作用ガバナ１８に入力するように
なっている。

また、切替器１６の出力側よりトラッキング信号１９が
調節器１４に送出するようになっており、さらに、所内
負荷ランバック発生時に、所内負荷ランバック状態信号
２０（以下、ＦＣＢ状態信号と言う）も調節器１４に導
入されるようになつている。このＦＣＢ状態信号２０は
ハイレベル「１」またはローレベル「０」の２値信号で
あり、通常は「０」レベルで、所内負荷ランバツク発生
時に「１」レベルとなるものである。

このＦＣＢ状態信号２０はタイマ２１および上記切替器
１６にも送出されるようになっており、この切替器１６
には主加減演算器２２からの出力信号２３も導入される
ようになっている。

上記調節器１４はＦＣＢ状態信号２０が「１」レベルの
とき、トラツキング信号１９によってＦＷＣ信号１７を
出力するように、調節器１４の出力側から調節器出力信
号１５が切替器１６に送出されるようになっている。

つまり、トラツキング信号１９は調節器１４からの調節
器出力信号１５を切替器１６のＦＷＣ信号１７に追従（
トラツキング）させるための信号であり、トラツキング
動作は切替器１６の制御入力となるＦＣＢ状態信号２０
が「１」レベルとなって主加減演算器２２からの出力信
号２３となる間のみ行なわれるように構成されている。

一方、２４はＦＣＢ時の初期ＦＷＣ信号設定器であり、
このＦＣＢ時の初期ＦＷＣ信号設定器２４の出力信号２
５および上限値設定器付積分器２６の出力信号２７が主
加減演算器２２に送出されるようになつている。また、
２８はＦＷＣ信号増加率を零とする零信号設定器であり
、２９はＦＣＢ後のＦＷＣ信号増加率設定器（以下増加
率設定器という）である。

零信号設定器２８の出力信号３０および増加率設定器２
９の出力信号３１は切替器３２に送出されるようになっ
ており、切替器３２には、上述のタイマ２１の出力信号
３３も導入されるようになっている。タイマ２１はＦＣ
Ｂ状態信号２０が「１」レベルとなって後、あらかじめ
設定されたｔｉ時間後に出力信号３３を「ＯＪレベルか
ら「１」レベルとするものであり、したがって、タイマ
２１の出力信号３３は「１」レベルまたは「０」レベル
の２値信号である。

上記タイマ２１の出力信号２３が「１」レベルとなると
切替器３２の出力信号３６は琴信号設定器２８の出力信
号から増加率設定器２９の出力信号３１に切替わる。上
記タイマ２１の出力信号３３によって、スイッチ３４の
オン，オフ制御を行なうようになっており、スイッチ３
４はタイマ２１の出力信号３３が「１」レベルのときは
関となり、出力信号３３が「０」のときは閉となるもの
である。

このスイッチ３４は上限値設定器付積分器２６の出力側
と演算器３５との間に接続されており、この演算器３５
には切替器３２の出力信号３６も導入されるようになっ
ており、そして、演算器３５の出力信号３７は上限値設
定器付積分器２６の入力側に送出するようになっている
。

上限値設定器付積分器２６は演算器３５の出力信号３７
を時間に対して積分したものを出力信号２７として主加
減演算器２２に送出するようになっているが、積分値は
あらかじめ、積分器上限設定器３８により設定された値
で制限されるようになつている。

上記演算器１３，２２，３５は図に示した加算または減
算信号に従い、演算器１３は「信号１１一信号１２」の
減算、主加減演算器２２は「信号２５十信号２７」の加
算、演算器３５は「信号３６一信号２７」の減算を行な
う機能を有するものであり、切替器１６は制御入力信号
となるＦＣＢ状態信号２０が「１」レベルのときは演算
器２２の出力信号２３を優先して出力信号１７とし、Ｆ
ＣＢ状態信号２０が「０」レベルのときは調節器出力信
号１５を出力信号１７として出力するものである。

また、切替器３２はタイマ２１の出力信号３３が「１」
レベルのときに増加率設定器２９の出力信号３１を出力
信号３６として出力し、タイマ２１の出力信号３３が「
０」レベルのときに零信号設定器２８の出力信号３０を
出力信号３６として出力するものである。

次に、以上のように構成されたこの発明のボィラ給水ポ
ンプの制御装置の給水について説明する。

まず、通常の運転時には、ＦＣＢ状態信号２０が「０」
レベルであり、このため切替器１６が調節器１４側に切
替わっており、調節器１４が通常の動作を行なっている
。

すなわち、給水流量要求信号１１と実際の給水流量信号
１２とが演算器１３で演算され、その偏差信号が調節器
１４に導入されて調節された後、調節器１４の出力側よ
り調節器出力信号１５として切替器１６に導入され、さ
らにこの功替器１６の出力側よりタービン勤給水ポンプ
操作用ガバナ１８の入力信号、つまり、ＦＷＣ信号１７
として出力される。この場合は、従来行なわれているの
と同様の給水のフィードバック制御がなされており、こ
の場合のＦＷＣ信号１７は第３図Ａにおける特性ａの部
分である。

この状態において、ＦＣＢ状態信号２０が発生すると、
このＦＣＢ状態信号２０が「１」レベルとなるような外
力を受け切替器１６が主加減演算器２２側に切替わり、
主加減演算器２２の出力信号２３が切替器１６により選
択される。

上記主加減演算器２２の出力信号２３は、初期『ＷＣ信
号設定器２４の出力信号２５と上限値設定器付積分器２
６の出力信号２７とを加算したものであるが、この時点
では上限値設定器付積分器２６の出力信号２７は「０」
レベルに保持されている。従って、この場合には、初期
ＦＷＣ信号設定器２４の出力信号２５、つまり、初期Ｆ
ＷＣ信号設定値が主加減演算器２２の出力信号２３とし
て出力される。そして、この主加減演算器２２の出力信
号２３が上記したように切替器１６により選択され、Ｆ
ＷＣ信号１７となってタービン動胴給水ポンプ操作用ガ
バナ１８に送られる。これにより、タービン動給水ポン
プ操作用ガバナ１８のガバナ弁は速やかに所要最小開度
となる。この場合におけるＦＷＣ信号１７は第３図Ａに
おける特性ｂの部分である。

その後、あらかじめ、タイマ２１によって設定された時
間しか過ぎると、タイマ２１の出力信号３３は「０」レ
ベルから「１」レベルとなり、増加率設定器２９の出力
信号３１が切替器３２を通して、切替器３２の出力信号
３６となり、演算器３５に送出される。

このとき、タイマ２１の出力信号３３は「１」レベルで
あるから、この出力信号３３によりスイッチ３４は開と
なっているので、切替器３２の出力信号３６は演算器３
５を通して、演算器３５の出力信号３７となって上限値
設定器付積分器２６に入力される。

これにより、切替器３２の出力信号３６の時間積分値が
上限値設定器付積分器２６の出力信号２７として主加減
演算器２２に送出される。

演算器２２には、ＦＣＢ時の初期ＦＷＣ信号設定器２４
からの出力信号２５（一定値信号）も印加されており、
この出力信号２５に上限値設定器付積分器２６の出力信
号２７を加算する。

この加算結果は主加減演算器２２の出力信号２３として
切替器１６に送出され、さらに、切替器１６を通してそ
の出力側よりＦＷＣ信号１７となって、タービン動給水
ポンプ操作用ガバナ１８に送出される。

この場合のＦＷＣ信号１７は第３図Ａにおける特性ｃの
ように変化する。上記上限値設定器付積分器２６の出力
信号２７は積分上限設定器３８により与えられた上限値
で飽和するため、この出力信号２７はその上限値に達す
ると、それ以降ＦＷＣ信号１７は第３図Ａにおける特性
ｄのように、一定値を持続する。

この第３図Ａにおける特性ａ〜ｄに示すごとく、ＦＷＣ
信号１７によって所内負荷ランバツク発生時に必要な給
水が確保され、第３図Ｂにおける特性ｅに示すような安
定な定常状態に達した後は運転員が必要に応じてＦＣＢ
状態信号２０およびタイマ２１をリセットすれば、ＦＷ
Ｃ信号１７は通常時のフィードバック制御信号である調
節器出力信号１５となり、かつそれまでのＦＷＣ信号１
７を調節器１４がトラッキングしているため、バンプレ
スにフイードフオワード制御からフィードバック制御に
切り換わる。上記第３図Ｂは第３図Ａに示すようなＦＷ
Ｃ信号１７がタービン敷給水ポンプ操作用ガバナ１８に
与えられたときの給水流量の変化をシミュレーションに
よって実験的に求めたものであるが、第３図Ｃはポイラ
入口圧力（ポンプ出口圧力に相当）と主蒸気圧力（給水
ポンプ駆動タービン入口圧力に相当）の変化をシミュレ
ーションによって実験的に求めたものである。

この第３図Ｃにおいて、ｆ，，ら‘まポィラ入口圧力を
示し、９，軸は主蒸気圧力を示しており、ボィラ入口圧
力ｆ，、主蒸気圧力９は所内負荷ランバック発生時ねし
兆経においても、ボィラ入口圧力をあまり低下せずに安
定した所内負荷ランバック運転を行なうことができる。

上述のように、第２図の実施例では、フィードフオワー
ド制御を行ないかつそのフイードフオワード信号を第３
図Ｃに示すボィラ入力圧力、主蒸気圧力の変化を考慮し
て第３図Ａにおける特性ｂ−特性ｃ−特性ｄのように、
プログラムを発生させることにより、第３図Ｂにおける
実線で示すように満足し得る給水流量が得られ、第３図
Ｃのように、ボィラ入口圧力もあまり低下せずに安定し
た所内負荷ランバック運転を行なうことができる。さて
、第４図はこの発明のボィラ給水ポンプの制御装置の他
の実施例を示すブロック図であって、この第４図は第２
図の実施例とは異なる部分のみを取り出して示したもの
であり、この第４図において、第２図と同一符号は同一
部分を示すものである。

この第４図において、３９は給水復帰流量設定器であり
、第２図における給水流量増加率設定器２９に代えて使
用されている。

この給水復帰流量設定器３９の出力信号４０は切替器３
２に送出されるようになっている。功替器３２の出力信
号は１次遅れ要素４１に導入されるようになっており、
この１次遅れ要素４１は時定数設定器４２により１次遅
れの時定数が設定されるようになっている。

１次遅れ要素４１の出力信号２７は演算器２２に送出さ
れるようになっている。

すなわち、第４図の実施例の場合は、第２図の実施例に
おける演算器３５、上限値設定器付積分器２６、積分器
上限値設定器３８の代りに１次遅れ要素４１および時定
数設定器４２が使用されるとともに、上述したように、
増加率設定器２９に代えて給水復帰流量設定器３９が使
用されている。

このようにすることにより、所内負荷ランバック発生時
間しの経過までは、第２図の実施例と同一のＦＷＣ信号
を明生するが、時間ｔ，経過後は給水復帰流量設定器３
９の出力信号４０がステップに加わり、そこで所定の１
次遅れをもって、１次遅れ要素４１から出力信号２７が
演算器２２に送出される。

これにより、主加減演算器２２ではＦＣＢ時の初期ＦＷ
Ｃ信号設定器２４の出力信号２５にこの１次遅れ要素４
１の出力信号２７を加算し、その加算結果を主加減演算
器２２の出力側より出力信号２３として第２図に示す切
替器１６に送出し、この切替器１６の出力側よりＦＷＣ
信号１７としてタービン動給水ポンプ操作用ガバナ１８
に送出される。

この第４図の実施例で得られるＦＷＣ信号１７は第５図
に示す実線のように変化する。

そして第５図における点線は第２図の実施例の場合にお
けるＦＷＣ信号を示す。ＦＷＣ信号の変化速度（時定数
）は時定数設定器４２で設定することができる。上記以
外は第２図の実施例と同じであり、この第４図の実施例
では、第２図の実施例とほぼ同じＦＷＣ信号を簡単な装
置で発生させることができ、より安価な装置で第２図の
実施例とほぼ同様な効果を発揮できるものである。

以上詳述したように、この発明のボィラ給水ポンプの制
御装置によれば、給水流量要求信号と実際の給水流量信
号を演算器を介して偏差信号と所内負荷ランバック状態
信号及びトラッキング信号を調節器に導入し、この調節
器出力信号を主切替器に送出する第１系統と、零信号設
定器、増加率設定器、タイマ等の出力信号を切替器を介
してスイッチ回路と共に演算器に導入し、積分器上限設
定器の設定値と共に上限値設定器積分器に入力し、その
出力信号と所内負荷ランバツク時の初期ＦＷＣ信号設定
器の出力信号を主演算器に導入し、該演算器の出力信号
を主切替器に送出する第２系統とを設け、上記主切替器
は所内負荷ランバツク状態信号が「１」レベルのとき上
記主演算器の出力信号を選択し、「０」レベルのとき上
記調節器出力信号を選択して出力するように構成したこ
とを要旨としているので、所内負荷ランバック発生時の
ような給水変化量が急激かつ非常に大幅となるような場
合でも、従釆不可能であったタービン動給水ポンプによ
る給水流量制御を行なうことができ、ボイラ入口圧力も
あまり低下することなく、所内負荷ランバルク運転を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービン勤給水ポンプによる給水制御系
を示すブロック図、第２図はこの発明のボイラ給水ポン
プの制御装置の一実施例を示すブロック図、第３図Ａは
同上ボィラ給水ポンプの制御装置におけるフィード・ウ
オー夕・コントロール信号の変化を示す図、第３図Ｂは
フィード・ウオー夕・コントロール信号が与えられたと
きの給水流量の変化をシミュレーションによって実験的
に求めた一例を示す図、第３図Ｃはフィード・ウオー夕
・コントロール信号が与えられたときのボィラ入口圧力
および主蒸気圧力の変化をシミュレ−ションによって実
験的に求めた一例を示す図、第４図はこの発明のボィラ
給水ポンプの制御装置の他の実施例における第２の実施
例とは異なる部分のみを取り出して示すブロック図、第
５図は第２図に示すこの発明のボィラ給水ポンプの制御
装置のフィード・ウオー夕・コントロール信号と第４図
に示すこの発明のボイラ給水ポンプの制御装置のフイー
ド・ウオー夕・コントロール信号との変化を示す図であ
る。１３，３５・・・演算器、２２・・・主加減演算器、１
６，３２・・・切替器、１４・・・調節器、１８・・・
タービン動給水ポンプ操作用ガバナ、２１…タイマ、２
４・・・ＦＣＢ時の初期ＦＷＣ信号設定器、２６・・・
上限値設定器付積分器、２８・・・零信号設定器、２９
・・・ＦＣＢ後のＦＷＣ信号増加率設定器、３８・・・
積分器上限設定器、３９・・・給水復帰流量設定器、４
１・・・１次遅れ要素、４２・・・時定数設定器。第１図第３図第２図第５図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１給水流量要求信号と実際の給水流量信号を加減演算
器を介して偏差信号と所内負荷ランバツク状態信号及び
トラツキング信号を調節器に導入し、この調節器出力信
号を主切替器に送出する第一系統と、ＦＷＣ信号増加率
を零とする零信号設定器、所内負荷ランバツク発生後の
ＦＷＣの信号増加率設定器、設定時間ｔｉ後「０」レベ
ルから「１」レベルに変換するタイマの各々の出力信号
を切替器を介して前記タイマ下流にあつてタイマの出力
信号によつて開閉するスイツチを備えたスイツチ回路と
共に加減演算器に導入し、積分器上限設定器の設定値と
共に上限値設定器付積分器に入力し、その出力信号と所
内負荷ランバツク時の初期ＦＷＣ信号設定器の出力信号
を主加減演算器に導入し、該主加減演算器の出力信号を
主切替器に送出する第２系統とを設け、上記主切替器は
所内負荷ランバツク状態信号が「１」レベルのとき上記
主加減演算器の出力信号を選択し、「０」レベルのとき
上記調節器出力信号を選択して変化に瞬時に対応する給
水を行なうように構成したことを特徴とするボイラ給水
ポンプの制御装置。