JPS6145121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボイラで発生した蒸気温度の昇温制御
方法に関するものである。

ボイラの種類は多く、すえ付場所によつて陸
用、船舶用、移動用などがあり、用途によつて発
電用、工場用などがある。以下、火力発電所に使
用されているボイラを例にとり説明する。ボイラ
は水と燃料（空気も含む）を供給して高温高圧の
蒸気を発生させるもので、その制御装置としては
所望の蒸気温度又は蒸気量を得るよう燃料流量や
給水流量を制御するのが主体となる。

第１図にボイラまわりの構成略図を示す。ボオ
ラ１は図示しないが、火炉、燃焼装置、水管およ
びドラム、過熱器および再熱器などからなる。ボ
オラ１への給水は給水ポンプ２により行われ、ボ
イラ１の所望の圧力により定まる高圧水が供給さ
れる。給水ポンプ２の吐出流量は給水制御弁３を
給水ポンプ２の吐出流量は給水制御弁３を給水制
御装置４で調節することによつて制御される。

一方、ボイラ１への燃料供給は燃料ポンプ５で
行われ、重油などの燃料をボイラ１に供給する。
燃料ポンプ５の吐出流量は燃料制御弁６を燃料制
御装置７で調節することによつて制御される。そ
して、ボイラ１内で発生した蒸気の温度は温度計
測装置８で計測される。

なお、燃料には重油など液体燃料の他に石炭な
どの固体燃料、天然ガスや液化石油ガスなど気体
燃料があるが、以下の説明では液体燃料を想定し
て説明する。

一般にボイラ１の制御には燃焼制御、給水制
御、蒸気温度制御などがあり、起動時と運転時で
は制御内容が異なる。たとえばボイラ１の起動時
における蒸気温度制御は第２図に示す燃料制御系
で行われる。すなわちボイラ起動時には、ボイラ
１で発生した蒸気の温度は燃料を制御することに
より制御される。そして、第２図に示すように、
ボイラ起動時の燃料制御系には自動と手動の制御
モードがある。制御モード切換スイツチ９にて自
動を選択すると図中の実線で示す制御の流れとな
り、手動を選択すると図中の実線および破線をも
含む制御の流れとなる。

第２図において、ボイラ入力指令器１０はボイ
ラ１で発生する蒸気を所定の蒸気温度上昇率で所
定の最終温度まで昇温させるに必要な燃料流量を
ボイラ入力指令Ｑ_Rとして出力するものであり、
この場合の所定の蒸気温度上昇率および所定の最
終温度はボイラ１の構造や性能上から定められ
る。

ボイラ入力指令Ｑ_Rは加算器１１に入力され、
水燃比設定器１２の出力と加算される。水燃比設
定器１２はボイラ入力指令に対する燃料投入量を
補正するものであり、給水量が変動した場合や手
動操作時等にボイラ入力指令Ｑ_Rに対しバイアス
を与えるものである。たとえば手動操作時に加え
られるバイアスは、偏差増譜器１３で求められ、
燃料流量計１４で検出され変換器１５で信号変換
された燃料流量Ｑとボイラ入力指令Ｑ_Rとの偏差
である。この偏差はアナログメモリ１６を介して
水燃比設定器１２に与えられる。

次に、加算器１１の出力は偏差増幅器１７に燃
料流量指令Ｑ_Oとして入力され、燃料流量Ｑと比
較される。そして、これらに偏差がある場合に
は、その偏差に応じて燃料設定器１８の設定値を
変化させる。したがつて、燃料設定器１８の設定
値は燃料流量Ｑが燃料流量指令Ｑ_Oに合致するよ
うな値に設定されることになる。燃料制御装置７
は燃料流量Ｑがその設定値になるように燃料制御
弁６を調節するものである。ここで、通常、蒸気
の昇温が規定値であれば水燃比は一定に保たれる
ので、水燃比設定器１２の出力は零である。

いま、自動の制御モードを選択したとする。こ
の場合、水燃比設定器１２の出力は零であるの
で、加算器１１の出力すなわち燃料流量指令Ｑ_O
はボイラ入力指令Ｑ_Rとなる。したがつて、偏差
増幅器１７の出力はボイラ入力指令Ｑ_Rと燃料流
量Ｑとの差となる。このことから燃料流量Ｑがボ
イラ入力指令値Ｑ_Rに等しいときは燃料設定器１
８の設定値はそのままで保持され、偏差が生じる
とその偏差に応じて設定値を変化させ、これによ
つて燃料流量Ｑがボイラ指令値Ｑ_Rに等しくなる
ように制御される。

ところで、燃料流量Ｑがボイラ指令値Ｑ_Rに等
しく保持されていれば、給水量が変動しないかぎ
り、原理的には所定の蒸気温度上昇率で蒸気温度
は昇温する。しかし、実際にはその時々でボイラ
状態が変わるので、熱料流量Ｑがボイラ入力指令
Ｑ_Rに保たれていても、蒸気温度以外の制約から
燃料流量Ｑを変更したい場合とか、所定の蒸気温
度上昇率で昇温しない場合がある。このような場
合には、手動の制御モードを選択し、その制約を
除去するように燃料流量を手動で変更することが
ある。

この補正を加えるべく、手動の制御モードを選
択した場合には、燃料設定器１８を直接的に手動
操作し、その設定値を変化させることとなる。し
たがつて、燃料流量Ｑはこの手動操作にて補正を
加えられた設定値に等しくなるように燃料制御装
置７で制御される。その結果、手動操作による補
正分だけ燃料流量Ｑが燃料流量指令Ｑ_Oであるボ
イラ入力指令Ｑ_Rよりずれることになる。

このずれが生じると、そのままでは自動による
制御（実線の制御の流れ）により、そのずれをな
くすように偏差増幅器１７の出力が生じることに
なる。そうすると、せつかく手動操作で補正を加
えたとしても、燃料流量Ｑはボイラ入力指令Ｑ_R
にもどされてしまい、手動操作の意味がなくなつ
てしまう。

そこで、手動の制御モードが選択されていると
きは、燃料流量Ｑとボイラ入力指令値Ｑ_Rとの偏
差、すなわち手動操作による補正分を偏差増幅器
１３で検出し、アナログメモリ１６を通して水燃
比設定器１２にその補正分のバイアスを加えるよ
うにしている。したがつて、比較器１１の出力す
なわち燃料流量指令Ｑ_Oはボイラ入力指令Ｑ_Rに補
正分を加算したものとなるので、偏差増幅器１７
の出力が生じることはなくなる。つまり、手動操
作中は手動による補正分が加わつても、自動によ
りり引き戻されることはなく、円滑に手動操作が
行える。

ところが、このような燃料制御系では、手動の
制御モードから自動の制御モードに切換える際に
以下に述べる問題点がある。すなわち、手動操作
のときは、水燃比設定器１２の出力は零ではなく
手動操作による補正分が出力されている。したが
つて、燃料流量指令Ｑ_Oはボイラ入力指令Ｑ_Rに手
動による補正分が加算されたものであり、手動か
ら自動に切換えた場合、その補正分を含んだまま
の燃料流量指令Ｑ_Oが偏差増幅器１７に入力され
ることになる。

つまり、手動操作による補正が終了し自動に切
換わつても、依然としてその補正分が余計に残つ
ていることになるので、その分だけ余計な燃料流
量が継続的にボイラ１に投入される。そうする
と、蒸気温度上昇率が所定の蒸気温度上昇率より
大きくなり、ボイラ１に余計な熱疲労を与え好ま
しくない。

したがつて、本発明の目的は、手動の制御モー
ドから自動の制御モードに切換えの際に、燃料流
量指令に手動による燃料流量の補正分を含まない
ようにし、手動の制御モードから自動の制御モー
ドに切換えた後の蒸気温度上昇率が所定の蒸気温
度上昇率になるようにした蒸気の昇温制御方法を
得ることにある。

この目的を達成するため、本発明においては手
動の制御モードから自動の制御モードに切換えた
とき、手動による燃料流量の補正分を打ち消し、
切換の際における自動の制御モードの燃料流量指
令をボイラ入力指令に一致させるようにする。

第３図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。第２図に示した燃料制御系と同一の部分に
ついては同一符号を付してその説明は省略する。
初期設定手段１９は切換スイツチ９にて自動の制
御モードが選択されたときは、その時の水燃比設
定器１２の出力すなわち手動による補正分を検出
し、その補正分を打ち消す指令を水燃比設定器１
２に出力するものである。

前述のとおり、切換スイツチ９にて手動の制御
モードが選択されているときは、手動操作にて燃
料流量設定器１８の設定値を直接的に変化させ、
燃料流量の補正が行われるので、燃料流量Ｑは手
動による補正分を含んだものとなる。

また、手動による燃料流量の補正分は偏差増幅
器１３で算出され、アナログメモリ１６および水
燃比設定器１２を介してボイラ入力指令Ｑ_Rに加
算されるので、燃料流量指令Ｑ_Oは手動による補
正分を含んだものとなる。なお、燃料流量指令Ｑ
_Oに手動による補正分を含ませるのは、前述のと
おり、燃料流量Ｑが手動による補正分を含んだも
のとなつても、偏差増幅器１７で相殺し、手動の
制御モード中に自動により燃料設定器１８が操作
されないようにするためである。

この状態で手動の制御モードから自動の制御モ
ードに切換える場合について説明する。第４図は
その切換の際の燃料流量Ｑの特性図を示すもの
で、時点t₂以前が手動の制御モードであり、時点
t₂以降が自動の制御モードである。手動の制御モ
ード中は、手動による補正分は燃料流量Ｑとボイ
ラ入力指令Ｑ_Rとの偏差で示される。時点t₁以前
は手動による補正分が負値の場合であり、時点t₁
以降は正値の場合である。通常、ボイラ起動時の
蒸気温度制御においては、手動による補正値は正
値となるが、ボイラ起動時の燃焼制御において
は、手動による補正値が負値となることがあるの
で、図では手動による補正値が正負をとる場合を
示している。

運転員が温度計測装置８を監視しながら手動操
作をし、時点t₂で自動の制御モードに切換えたと
する。この場合、切換時点t₂での手動による燃料
流量の補正分は△Q₂である。切換の時点t₂で初期
設定手段１９はその時点t₂での補正分△Q₂を打ち
消す指令を水燃比走定器１２に出力する。そうす
ると、水燃比設定器１２の出力は零となり、加算
器１１の出力すなわち燃料流量指令Ｑ_Oはボイラ
入力指令Ｑ_Rとなつて、偏差増幅器１７に出力が
生じ、燃料設定器１８の設定器はボイラ入力指令
Ｑ_Rとなる設定値に設定される。この結果、燃料
制御装置７により、燃料流量Ｑがボイラ入力指令
値Ｑ_Rに合致するように制御される。そして、時
点t₃で実燃料流量Ｑがボイラ入力指令Ｑ_Rに等し
くなり、それ以降は燃料流量Ｑがボイラ入力指令
Ｑ_Rに等しく保持されるように制御されるので、
蒸気温度は所定の蒸気温度上昇率で昇温すること
になる。

以上述べたように、本発明によれば、ボイラ起
動時の蒸気温度制御における燃料制御系の手動の
制御モードから自動の制御モードへの切換えの際
に、手動操作より加えられた燃料流量の補正分を
打ち消すように制御し、切換え後における燃料流
量指令を所定の蒸気温度上昇率を得るためのボイ
ラ入力指令に合致させるので、切換え後において
は所定の蒸気温度上昇率に沿つた昇温が行える。

また、蒸気温度の自動昇温制御中に手動操作が
介在したとしても、手動操作により投入した燃料
流量には関係なく、自動の制御モードに切換えた
後は所定の蒸気温度上昇率で昇温することになる
ので、手動介入のし易い燃料制御系となる。すな
わち、自動における制御で所定の蒸気温度上昇率
で昇温しないような場合であつても、手動介入が
容易に行えることから、所定の昇温スケジユール
に従つた昇温制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラまわりの構成図、第２図は従来
の燃料制御系を示す制御ブロツク図、第３図は本
発明の一実施例を示す燃料制御系の制御ブロツク
図、第４図はボイラ起動時の燃料制御動作の特性
図である。 １…ボイラ、２…給水ポンプ、３…給水制御
弁、４…給水制御装置、５…燃料ポンプ、６…燃
料制御弁、７…燃料制御装置、８…温度計測装
置、９…切換スイツチ、１０…ボイラ入力指令
器、１１…加算器、１２…水燃比設定器、１３，
１７…偏差増幅器、１４…燃料流量計、１５…変
換器、１６…アナログメモリ、１８…燃料設定
器、１９…初期設定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイラで発生した蒸気の温度が所定の蒸気温
   度上昇率で昇温するように、自動の制御モードの
   ときは前記ボイラに投入する燃料流量が予め定め
   たボイラ入力指令に合致するように制御し、手動
   の制御モードのときは前記ボイラ入力指令に前記
   燃料流量の補正分を加えた燃料流量指令に合致す
   るように制御するようにしたものにおいて、前記
   手動の制御モードから前記自動の制御モードへの
   切換の際に前記燃料流量指令に含まれる前記燃料
   流量の補正分を打ち消し、前記燃料流量指令を前
   記ボイラ入力指令に一致させるようにしたことを
   特徴とする蒸気温度の昇温制御方法。