JPS6153522B2

JPS6153522B2 -

Info

Publication number: JPS6153522B2
Application number: JP1431079A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Takamya; Susumu Myagi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1986-11-18
Also published as: JPS55107008A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複数の蒸気源により駆動されるボイラ
給水ポンプ駆動タービンの起動制御方法に関する
ものである。

まず、汽力発電プラントのボイラ給水ポンプ駆
動タービン（以下BFPTと記す。）に関係する部
分の主管系統の一例を第１図に示す。ボイラ（図
示しない）を出て過熱器SHで更に過熱された高
圧蒸気は一部がBFPT１―１，１―２（通常の場
合EFPTは２台あるのでBFPT１―１，１―２と
図示した）に流入し（これが第１の蒸気源）残り
は高圧タービンHPに流入する。BFPT１―１，
１―２に流入した高圧蒸気はBFPT１―１，１―
２内で仕事をし、排気された後は復水器Ｃに流入
する。高圧タービンHP内で仕事をした蒸気は排
気された後、再熱器RHで再熱され中圧タービン
IPに流入する。中圧タービンIP内で仕事をした蒸
気は排気された後一部が低圧蒸気としてBFPT１
―１，１―２に流入し（これが第２の蒸気源）
BFPT１―１，１―２内で仕事をした後は復水器
Ｃに流入する。残りの蒸気は低圧タービンLPに
流入し、低圧タービンLP内で仕事をした後は復
水器Ｃに流入する。復水器Ｃ内で蒸気は冷却され
て水になり、復水器Ｃを出てから、図示しない
が、復水ポンプ、脱塩装置、復水ブースタポン
プ、低圧加熱器、脱気器などを経て給水ポンプ
BFPに入る。給水ポンプBFPは通常、図示したよ
うに１台の電動機駆動給水ポンプ（以下MBFPと
略す）２と２台のタービン駆動給水ポンプ３―
１，３―２（以下TBFPと記す。２台あるので、
それぞれTBFP３―１，３―２と呼ぶ。）が並列
にならんで構成されている。これらの給水ポンプ
BFPより吐出された給水は昇圧されて再びボイラ
に入る。

次にMBFP２とTBFP３―１，３―２の使い分
けの一例を説明する。発電設備において、起動前
のクリーンアツプ時とか、タービン起動時点では
まだ蒸気がないため、電動機駆動のMBFP２を使
用する。MBFP２の最大定格給水流量は通常25％
MCRである。（100％MCRとは発電機Ｇが定格出
力時、必要とする給水流量をいう。）TBFP２―
１，２―２の最大定格流量は通常それぞれ50％
MCRである。

発電設備の起動後しばらくすると、次第に発生
蒸気が増えて来て、一方、発電機Ｇの出力が増え
るにつれて必要となる給水流量も増えてきて、
MBFP２ではまかないきれなくなるため、給水流
量が25％MCRとなつた時点でMBFP２とTBFP３
―１を切替える。更に出力を増加し、給水流量が
50％MCRとなつた時点で、TBFP３―２を起動
する。

MBFP２を駆動するボイラ給水ポンプ駆動電動
機（以下BFPMと記す。）４としては通常、誘導
電動機が使用されるため、通常MBFP２の回転速
度は一定である。従つて、MBFP２により給水さ
れている時は、給水流量調節弁FWCの開度を調
節することにより、給水流量は制御される。

BFPT１―１，１―２はタービンであるから、
高圧蒸気加減弁（以下HPCVと記す）５―１，５
―２及び低圧蒸気加減弁（以下LPCVと記す）６
―１，６―２の開度を調節することにより、回転
速度が可変に制御され、そのことにより、TBFP
３―１，３―２の吐出給水流量が制御される。

次に第１図に示すBFPT１―１，１―２の制御
を第２図を用いて説明する。制御装置ONTの入
力処理装置INには、BFPT１の回転速度ｎ、
TBFP３の給水流量ｑ、駆動装置DRVの位置ｙ、
HPCV５の開度lh、LPCV６の開度ll、HPCV５の
入口蒸気圧力ph、LPCV６の入口蒸気圧力pl、
TBFP３の出口給水圧力ｐ等が入力され信号処理
して制御装置CNTの演算制御装置ARUに送られ
る。演算制御装置ARUでは入力処理装置INより
送られてきた上記の信号より判断して、記憶装置
MEMに記憶されているプログラムにより駆動装
置DRVを駆動するパルス出力のパルス幅△ｔを
演算する。この制御プログラムの一実施例を第５
図に示す。すなわち、本制御プログラムが起動さ
れると、ステツプ１０１，１０２でLPCV開き始
めまでオープループ制御によつて駆動装置DRV
を駆動した後、ステツプ１０４を経てステツプ１
０５に入り、上述したクローズドループ制御によ
つてパルス幅△ｔが決定され、駆動装置DRVに
対して出力される。ステツプ１０８でHPCV５が
開き始め点に達していれば制御は１１２のHPCV
制御に移行し、LPCV制御は終了する。そうでな
い場合はステツプ１０７でサンプリング時間Ｔだ
け遅延を行ないクローズドループ制御が続行され
る。一般に制御装置CNTは、通常計算機により
構成されるが多くの処理を並列にリアルタイム処
理するためこれらの処理もサンプリング時間Ｔに
１回の割合で行われる。それに対して、演算処理
時間及び安全性等を考慮すると、現状ではパルス
出力の最大パルス幅△tmaxはサンプリング時間
Ｔの50％程度におさえられている。制御装置
CNTの出力装置OUTでは演算制御装置ARUで計
算したパルス幅△ｔのパルス出力を出力する。出
力装置OUTより出力されるパルスはインタフエ
イスITFを経由して、駆動装置DRVに入力され、
駆動装置DRVの位置ｙを動かす。駆動装置DRV
は電動モータであり、モータの回転がギアを介し
てリフトの上下動に変換され、その位置を動かす
機構となつている。この駆動装置DRVは入力パ
ルスがある間は一定速度ｄｙ／ｄｔで動くので△ｔのパルス幅の入力により△ｔｄｙ／ｄｔだけその位置ｙを変える。駆動装置DRVの後段には速度調整器ADJ
がある。速度調整器ADJには駆動装置DRVの位
置ｙとBFPT１の回転速度ｎとが入力され、駆動
装置DRVの位置ｙからBFPT１の回転速度ｎの関
数f3（ｎ）を引いた値の関数ｘ＝f2（ｙ−f3
（ｎ））が出力されるがｘは速度調整機ADJの後段
にあるカム機構CAMにおけるカムシヤフトの回
転角である。このカム機構CAMはカムシヤフト
の回転角ｘが入力され、出力としてはHPCV５の
開度lh、とLPCV６の開度leが出てくる。このと
きのカムシヤフトの回転角ｘとHPCV５の開度
lh、LPCV６の開度leとの関係を第３図に示す。
カムシヤフトの回転角ｘが回転角x₀でまずLPCV
６が開き始め（時刻ts₁とする。）回転角x₁で
LPCV６は全開する。カムシヤフトの回転角ｘが
回転角x₁と同時か少し遅れる程度の回転角x₂で今
度はHPCV５が開き始め（時刻ts₂とする。）回転
角x₃でHPCV５も全開する。BFPT１の回転速度
ｎは、HPCV５の開度lh、LPCV５の開度ｌ_l、
HPCV５の入口蒸気圧力ph、LPCV６の入口蒸気
圧力pl、TBFP３の出口給水圧力ｐの関数とし
て、決定される。またTBFP３の流量ｇはBFPT
１の回転速度ｎの関数として決定される。そし
て、これらｎ，ｑ，ｙ，lh，ｌ_l，ph，pl，ｐの
プラント諸量が再び制御装置CNTに帰還され
る。

現状、BFPTの起動制御方法としては、上述の
ような方法がとられている。この方法の問題点と
して、下記に述べる点がある。

即ち発電所の起動時の一例においては、給水ポ
ンプBFPとしては、まずMBFP２を回し、点火後
しばらくたつて蒸気が発生し出したところで（通
常は併入直後のあたり）TBFP３―１を起動し、
25％MCRの時点でMBFP２をTBFP３―１に切替
えている。ところで、併入時点においては高圧蒸
気は既に発生（蒸気圧力は定格に比べて低いが）
しているが、低圧蒸気の方は未だ蒸気圧力、蒸気
流量が低く少ないため、チエツキ弁CVが開いて
なくBFPT１―１の側から見ると低圧蒸気は０で
ある。このような状態において、上述した制御方
法で、BFPT１―１を起動すると制御装置CNTの
パルス出力によつて駆動装置DRVの位置を上げ
て行き、それにつれてLPCV６―１，HPCV５―
１の順にBFPT１―１の入口の制御弁を開けてい
るが、低圧蒸気が０のため、LPCV６―１が全開
し、HPCV５―１が開き始めるまで、BFPT１―
１の回転速度ｎは上昇しない。それにもかかわら
ず制御装置CNTのサンプリング周期Ｔに１回の
割合で、駆動装置DRV上げパルスを１発ずつ出
力し駆動装置DRVをインチングにて開いている
ためBFPT１―１の起動に時間がかかるという欠
点がある。これを第４図に示すが第４図において
Ｓ_DRVは駆動装置DRVを駆動する信号であり、
LPCV６―１の開き始める時刻ts₁からHPCV５―
１の開き始める時刻ts₂までクローズドループサ
ンプリング制御がなされている状態を示す。

本発明はこのような欠点を除去し、低圧蒸気０
の場合に、速やかに連続的にLPCVを全開し、
HPCVの開き始めまで駆動装置の出力を上げてい
くよう制御することができるボイラ給水ポンプ駆
動タービンの起動制御方法を提供することを目的
としている。

以下、図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。第２図に示した制御系統において、本発明の
一実施例によるLPCV６の制御フローチヤートを
第６図に示す。

この制御プログラムは制御装置CNTの記憶装
置MEMAに記憶されており、演算制御装置
ARUAで実行される。即ち本発明による制御プ
ログラムが起動されると、ステツプLPCV６の開
き始めがリミツトスイツチLX（図示しない）に
よつて、検出されるまで、駆動装置DRVは上げ
方向にオープンループ制御にて駆動される。すな
わちステツプ１０１でLPCV６の開き始めが検出
されるとステツプ１０３で時刻ｔをｔ＝０とイニ
シヤライズしステツプ１０４を経てサンプリング
周期Ｔ毎にステツプ１０５で従来の方法と同じク
ローズドループ制御が行なわれる。この制御方法
はステツプ１０６，１０７に示すように時刻ｔが
あらかじめ設定された値t₁に達するまで続けられ
る。時刻ｔがｔ＝t₁になつたら、ステツプ１０８
でHPCV５の開き始めか？、ステツプ１０９で低
圧蒸気ありか？、ステツプ１１０でBFPT１の回
転速度ｎはあらかじめ設定した値n₁以上になつた
か？、ステツプ１１１でBFPT１の回転速度ｎを
演算制御装置ARUAにて微分処理して得られる
BEPT１の回転加速度ｄｎ／ｄｔはあらかじめ設定した値（ｄｎ／ｄｔ）１以上になつたか？を判別し、制御ルー
プが分かれる。即ちステツプ１０８でHPCV５が開
き始め点に達していれば、制御はステツプ１１２
のHPCV制御に移行しLPCV制御は終了する。ま
たステツプ１０９で低圧蒸気ありか、またはステ
ツプ１１０でｎ≧n₁であるか、またはステツプ１
１１でｄｎ／ｄｔ≧（ｄｎ／ｄｔ）１であれば、低圧蒸
気は発生しており、BFPT１は昇速されつつあると伴断し
て、ステツプ１０７に移行してクローズドループ
のサンプリング制御が続行される。ステツプ１０
９の低圧蒸気なしでかつステツプ１１０でｎ＜n₁
でかつステツプ１１１でｄｎ／ｄｔ＜（ｄｎ／ｄｔ）１
であれば、その状態においては、低圧蒸気は発生しておら
ず、BFPT１は昇速しないのでクローズドループ
制御は必要ないと判断して、ステツプ１１３に移
り駆動装置DRVをオープンループ制御より最高
速にて駆動する。ただしオープンループ制御実行
中も常にステツプ１０８でHPCV５が開き始める
に至つたかステツプ１０９で低圧蒸気の有無、ス
テツプ１１０でBFPT１の回転速度ｎ、ステツプ
１１１でBFPT１の回転加速度ｄｎ／ｄｔを監視しておりステツプ１０８でHPCV５の開き始めを検出すれ
ば直ちにステツプ１１２のHPCV制御に移行し、
低圧蒸気ありになるか、またはｎ≧n₁になるか、
またはｄｎ／ｄｔ≧（ｄｎ／ｄｔ）１になれば、直ちに
クローズドループ制御に切替える。この動作の一例を第７図
に示す。LPCV６―１の開き始める時刻ts₁からク
ローズドループサンプリング制御を開始し、t₁時
間後オープンループ制御をHPCV５―１の開き始
める時刻ts₂まで実施する。

上述のような制御のフローチヤートに従つて実
行される本発明による制御の一例の効果を以下に
述べる。まず、安全性の面からいうと、LPCV開
き始めを検出してから、一定時間経過しても、
BFPTの回転速度、回転加速度が一定値以下であ
り、なおかつ圧力スイツチPS等のセンサにより
低圧蒸気が発生していないことを確認の上、クロ
ーズドループ制御よりオープンループ制御に切替
えていること、またオープンループ制御実行中で
あつても、絶えずLPCVの開度、低圧蒸気発生の
有無、BFPTの回転速度、回転加速度等を監視し
続け、LPCVが全開し、HPCVが開き始めると直
ちにHPCV制御に切替え、また、少しでも低圧蒸
気が発生している徴候をつかんだら直ちにクロー
ズドループ制御に戻して慎重にLPCV制御を行う
ので、従来のように常にクローズドループで
LPCVを制御する方法と比べても安全面では同等
である。

その上、本発明によれば、低圧蒸気が発生して
おらずBFPTが昇速されない場合には、オープン
ループ制御により駆動装置を最高速にて駆動して
速やかにBFPTを起動できるという効果がある。
なお、第６図のフローチヤートのステツプ１０６
のところで、ｔ≧t₁かどうかを判断しているが、
これは要するにLPCVが開き始めて、ある程度の
開度まで達してもなお、低圧蒸気の圧力が立た
ず、BFPTの昇速もされなければ、低圧蒸気なし
と判断してオープンループ制御に移行している訳
で、そのためにはこれらの判断を行うタイミング
は必らずしも直接にｔ≧t₁という時刻による判定
条件でなくても、例えばLPCVの開度が一定値以
上というような他の同等の条件でも構わない。

次に従来の常にクローズドループで制御する方
法と本発明のように、クローズドループ制御とオ
ープンループ制御を切替えてLPCVを制御する方
法の比較を第４図と第７図を用いて説明する。従
来の方法だとサンプリング周期当り１発ずつの
DRV駆動パルスしか出ないので、LPCV開き始め
から、HPCV開き始めまでに要する時間T₁が長
い。それに対して本発明によれば、LPCVが開き
始めて一定時間経過後は、ロングパルスにて一気
にDRVをHPCV開き始めまで駆動するので、
LPCV開き始めからHPCV開き始めまでに要する
時間T₂が短縮されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は汽力発電プラントのボイラ給水ポンプ
駆動タービンに関係する部分の主管系統の一例を
示す図、第２図は従来のボイラ給水ポンプ駆動タ
ービンの制御ブロツクの構成図、第３図はカムシ
ヤフトの回転角ｘと高圧蒸気制御弁の開度lhと低
圧蒸気制御弁の開度leとの関係を示す図、第４図
は従来の方法の動作を示す図、第５図は従来の低
圧蒸気制御弁の制御フローチヤート、第６図は本
発明の一実施例による低圧蒸気制御弁の制御フロ
ーチヤート、第７図は本発明の一実施例の動作を
示す図である。 SH…過熱器、RH…再熱器、HP…高圧タービ
ン、IP…中圧タービン、LP…低圧タービン、Ｇ
…発電機、Ｃ…復水器、PS…圧力スイツチ、４
…ボイラ給水ポンプ駆動電動機（BFPM）、１，
１―１，１―２…ボイル給水ポンプ駆動タービン
（BFPT）、２…電動機駆動ボイラ給水ポンプ
（MBFP）、３，３―１，３―２…タービン駆動ボ
イラ給水ポンプ（TBFP）、FWC…給水流量調節
弁、PS…圧力スイツチ、６，６―１，６―２…
低圧蒸気制御弁（LPCV）、５，５―１，５―２
…高圧蒸気制御弁（HPCV）、DRV…駆動装置、
ADJ…速度調整機、CAM…カム機構、CNT…制
御装置、IN…入力処理装置、ARU…演算制御装
置、OUT出力装置、MEM…記憶装置、ITF…イ
ンタフエイス、△ｔ…パルス出力のパルス幅、ｙ
…駆動装置DRVの位置、ｎ…BFPT１の回転速
度、ｘ…カムシヤフトCAMの回転角、lh…高圧
蒸気制御弁（HPCV）５の開度、le…低圧蒸気制
御弁（LPCV）６の開度、ph…高圧蒸気制御弁
（HPCV）５の入口蒸気圧力、pe…低圧蒸気制御
弁（LPCV）６の入口蒸気圧力、ｐ…タービン駆
動ボイラ給水ポンプ（TBFP）３の出口給水圧
力、ｑ…給水量、Ｓ_DRV…駆動装置のDRVを駆動
する信号。

Claims

【特許請求の範囲】１高圧、低圧の蒸気源により駆動され個々の蒸
気源からの蒸気量が該蒸気源に対応した高圧、低
圧制御弁により制御されるボイラ給水ポンプ駆動
タービンの起動制御方法において、前記低圧制御
弁の開き始めを検出した後前記ボイラ給水ポンプ
駆動タービンの回転速度を帰還するクローズドル
ープ制御により前記低圧制御弁を制御し、前記低
圧制御弁の開き始めを検出したときから一定時間
経過するかあるいは前記低圧制御弁の開度が一定
値に達した後に一定周期毎に前記ボイラ給水ポン
プ駆動タービンの回転速度と一定速度とを比較
し、前記ボイラ給水ポンプ駆動タービンの回転速
度が一定速度以上のときには前記クローズドルー
プ制御をつづけ、一定速度より小さいときにはオ
ープンループ制御により前記低圧制御弁を制御
し、前記低圧制御弁が全開位置まで駆動したとき
前記低圧制御弁から前記他の制御弁の制御に切替
えることを特徴とするボイラ給水ポンプ駆動ター
ビンの起動制御方法。２前記低圧制御弁をオープンループ制御により
制御しているときに、前記ボイラ給水ポンプ駆動
タービンの回転速度が一定速度以上になるかある
いは回転加速度が一定値以上になると前記低圧制
御弁の制御をオープンループ制御からクローズド
ループ制御に切替えることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のボイラ給水ポンプ駆動タービ
ンの起動制御方法。