JPS6252122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラ動作技術に関し、特定すると
可変圧力貫流型ボイラ装置を動作させるための制
御方法および装置に関する。

可変圧力ボイラシステムにおいては、絞り圧力
が負荷とともに変わる。その理想形としては、タ
ービン上の絞り弁が広く開けられた状態に置か
れ、絞り圧力が負荷とともに直接的に変わる。こ
の種の可変圧力動作は、タービンの効率を増すこ
とができるから望ましいものである。しかしなが
ら、可変圧力動作の主たる誘因は、タービンを負
荷、脱負荷できる回数を増すことができる点にあ
る。これは、タービンの第１段蒸気出口圧力温度
の変化が比較的小さく、タービンを構成する金属
の熱的応力が最小化されるからである。これに比
して、定圧力型の動作では、第１蒸気出口温度が
負荷依存性である。これはタービンに大きな温度
変化を生じさせることがあり、このため金属に過
度の金属疲労を惹き起こすことがある。

上述の理由で、非常に広い負荷範囲にわたり可
変絞り圧力形式の動作を利用できるように、貫流
型ボイラの動作を制御するための制御方法および
装置を開発することが望ましいこととなつた。

本発明は、可変絞り圧力動作をできるだけ低負
荷で導入できかつたいていの負荷動作範囲で利用
できるような制御方法および装置を提供すること
により従来技術と関連する上述の問題およびその
他の問題を解決するものである。これは、ボイラ
システムが負荷されつゝあるときできるだけすぐ
タービン弁を全開放位置の約70％まで開放し、こ
の間負荷要求が必要最小給水流量を越すまでフラ
ツシユタンクを利用し、そして負荷が増大される
とき絞り圧力が設定された動作圧力に近づくまで
ボイラシステムに可変絞り圧力動作モードが取ら
せることにより遂行される。しかして、絞り圧力
が上記の設定された動作圧力に近づく時点に、タ
ービン弁は負荷要求に合うように調節される。本
質的に、本発明の制御方法および装置は、約20％
から75％の負荷まで可変圧力動作を可能にし、か
つ低負荷動作から可変圧力モードの動作へ、およ
び可変圧力モードの動作から全圧力モードの動作
への滑らかな変換を可能にする。加えて、可変圧
力動作モードの間、蒸気流量、燃焼速度および給
水流量を監視・修正する制御調整装置が設けられ
ている。このように、本制御方法および装置は、
これらのパラメータの所望されるものからの偏差
を自動的に調節し、補償することができる。

上述の諸点を考慮して、本発明の１つの目的
は、貫流型ボイラの可変絞り圧力動作を可能にす
る制御方法および装置を提供することである。

本発明の他の目的は、貫流型ボイラを、広範囲
にわたり可変圧力動作モードで動作させることが
できる制御方法および装置を提供することであ
る。

本発明のさらに他の目的は、低負荷形式の動作
から可変圧力動作モードへ、および可変圧力動作
モードから全圧力動作モードへの滑らかな変換が
行なわれる貫流型ボイラ用制御方法および装置を
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および利点
は、図面を参照して行なつた好ましい具体例につ
いての以下の説明から明らかとなろう。図面は好
ましい具体例を例示する目的のものであり、本発
明を限定することを意図するものではない。

第１図は、本発明の制御装置により使用される
ボイラシステム１０の概略線図である。ボイラシ
ステム１０は、主として、出力が一次過熱器１４
に接続された炉１２、フラツシユタンク１６、出
力がタービン弁２２を介してタービン２０の入力
に接続された二次過熱器１８、ジエネレータ２３
および凝縮器２４を含む。凝縮器２４は、低圧加
熱器２６、空気分離器２８、ボイラ給水ポンプ３
０および高圧加熱器３２を介して炉１２の入力に
接続される。

一次過熱器１４は弁３４を介してフラツシユタ
ンク１６の入力に接続され、フラツシユタンク１
６は弁３６を介して二次過熱器１８に接続され
る。１対の弁３８および４０が、弁３４の入力と
弁３６の出力間に並列に接続されている。弁４２
がフラツシユタンク１６と凝縮器２４との間に設
けられており、フラツシユタンク１６から凝縮器
２４への水の流れを制御している。二次過熱器１
８の出力およびフラツシユタンク１６間には、過
熱蒸気温度低減弁４４が設けられている。

このボイラシステムの動作原理については、第
２図を参照して説明する。第２図には、％圧力ま
たは弁開口が％負荷に対して示されており、フラ
ツシユタンク圧力、炉圧力、タービン弁位置およ
び絞り圧力が例示されている。ボイラシステムの
目的は、できるだけ低い負荷で可変絞り圧力を
得、低負荷動作から貫流動作への滑らかな変換を
可能にし、かつ可変絞り圧力動作モード中第３図
に示される制御調整器５０の機能を合体すること
である。これは、追つて説明されるように、でき
るだけ早くタービン弁２２を開くことによりフラ
ツシユタンク１６を乾燥するまで動作させること
により、そして一次過熱器１４および二次過熱器
１８間の弁３８および４０を絞り弁として使用す
ることにより遂行される。この制御法の独特の特
徴は、最小圧力の場合を除き、絞り圧力が直接制
御されず、所望の負荷に必要とされるレベルにフ
ロートせしめられることである。このようにし
て、負荷範囲の相当の部分にわたり可変圧力動作
が達成される。

上述の目的を遂行するため、第３図にボイラシ
ステムの有機的構成が示されている。この図にお
いて、到来制御信号が、単位負荷要求発生装置５
２に供給され、そして該装置の出力は、制御調整
器５０、およびタービン弁プログラム５４、蒸気
流量変更器５６、燃焼速度変更器５８、給水流量
変更器６０に供給され、また弁３６を制御しま
す。タービン弁プログラム５４は、タービン弁２
２の動作を制御し、蒸気流量変更器５６は、弁３
８および４０の動作を制御し、燃焼速度変更器５
０は、ボイラシステム内の燃料および空気の混合
を制御し、給水量変更器６０は、ボイラシステム
中の給水流量を調節する。圧力送信器６２は、制
御調整器５０および制御弁３４に接続され、電気
的送信器６４、給水温度送信器６６および過熱器
温度送信器６８も制御調整器５０に入力として接
続され、そしてこの調整器５０は、発生される制
御信号により蒸気流量変更器５６、燃焼速度変更
器５８および給水流量変更器６０を調整する。

この制御方法および装置の場合、基本的に３つ
の動作モード、すなわち低負荷動作、貫流可変圧
力動作および全圧力動作がある。低負荷動作は、
ボイラー給水流量がその最小流量に制限されると
きに起こる。貫流可変圧力動作は、給水流量がそ
の最小流量を越えるときに生じ、絞り圧力が全設
定圧力すなわち炉圧力に達するまで継続する。全
圧力動作は、絞り圧力が全設定圧力に達したとき
に生じ、全負荷に達するまで続く。

低負荷動作モード中、すなわち０ないし約25％
負荷の間、絞り圧力は一定に維持され、タービン
弁２２は、第２図に示されるように、全開放位置
の約70％まで急速に開放される。この動作モード
においては、弁３８および４０が閉成され、弁３
４および３６が、タービン弁２２とともに開放さ
れる。弁３４は炉圧力を制御し、他方弁３６は絞
り圧力を制御する。弁４２も開放され、フラツシ
ユタンク１６内の水レベルを調節する。この動作
モード中、炉１２からの全流れはフラツシユタン
ク１６に送給され、水として始動し、燃焼が増大
されるとき蒸気となる。フラツシユタンク１６
は、蒸気および水分離器として働き、水を凝縮器
２４に、蒸気をタービン２０に供給する。タービ
ン２０に供給される蒸気流が約25％の最小給水流
量に等しくなるときまでに、フラツシユタンク１
６は乾燥してしまう。そのとき、弁４０は開放
し、弁３４および３６は閉成し始め、フラツシユ
タンク１６への流れを停止する。これは、負荷の
約25％で起こり、次の動作モード、すなわち可変
絞り圧力動作モードまたは貫流可変圧力動作モー
ドを開始する。

貫流可変圧力動作モードまたは可変絞り圧力動
作モードにおいては、タービン弁２２は、タービ
ン弁プログラ５４によりその全開放位置の約70％
に維持される。この動作モード中、蒸気流量は弁
４０により調整されるのであるが、この弁は本質
的に遠隔絞り弁として働く。この動作モードにお
いては、給水流が蒸気温度の制御を受け持ち、他
方燃焼速度が負荷を制御し、そして絞り圧力は、
負荷の必要条件を満足するに必要な値にフロート
せしめられる。制御調整器５０は、この動作モー
ドにおいて重要な機能を果す。すなわち、調整器
は、蒸気流量変更器５６、燃焼速度変更器５８お
よび給水流量変更器６０に誤差ないし修正信号を
発生する。これらの誤差ないし修正信号は下記の
ごとく作用する。メガワツト誤差−炉圧力誤差
が、蒸気流量変更器５６に供給される信号を制御
し、メガワツト誤差＋炉圧力誤差が、燃焼速度変
更器５８に供給される信号を制御し、過熱温度誤
差＋給水温度が、給水流量変更器６０に供給され
る信号を制御する。このようにして、給水流量
は、蒸気温度を維持するように調節でき、他方蒸
気流および燃焼速度は、適正な炉圧力およびメガ
ワツトを保持するように修正できる。

弁４０が全開放位置に達すると、弁３８は開放
し始め、タービン弁２２は、70％開放位置からさ
らに開放し始める。これにより、次の動作モード
すなわち全圧力動作モードが開始される。

全圧力動作モードにおいては、絞り圧力は全設
定圧力に達し、タービン弁２２は必要とされる負
荷を維持するためさらに開放せしめられる。この
動作モードにおいては、蒸気流は、弁４０でなく
タービン弁２２で制御され、そして弁３８および
４０の結合容量は、タービン弁２２が70％開放位
置からさらに開くとき該弁２２が必要とする蒸気
流量を供給するに十分である。従来技術における
ごとき非可変圧力貫流型ボイラシステムでは、こ
れは最小給水流量より上では一度の通常動作モー
ドであり、かくして可変圧力動作モードは決して
導入されないことを留意されたい。

上述の制御方法および装置は多数の利益をもた
らす。例えば、可変圧力を使用することにより、
第１段蒸気温度は綿密に制御することができ、こ
のため過度の熱的応力を生ずることなくタービン
の迅速負荷が可能になる。加えて、本制御方法お
よび装置は、迅速な可変圧力動作の達成、タービ
ン金属の温度整合および貫流動作への滑かな変換
を迅速に達成することを可能にする。最後に、制
御調整器が、可変圧力動作モードにおけるボイラ
システムの全動作を制御し、ボイラシステムの
種々の要素を種々の動作上の偏差を補償するよう
に調節する。

技術に精通したものであれば、以上の説明から
特許請求の範囲から逸脱することなく種々の変
化、改良を思い付くことができよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を利用するボイラシステムの概
略線図、第２図は％負荷に対する％圧力または弁
開放のグラフ、フラツシユタンク圧力、炉圧力お
よびタービン弁位置および絞り圧力線を示すグラ
フ、第３図は本発明により利用される全ボイラシ
ステムを例示する概略線図である。 １０：ボイラシステム、１２：炉、１４：一次
過熱器、１６：フラツシユタンク、１８：二次過
熱器、２０：タービン、２２：タービン弁、２
３：ジエネレータ、２４：凝縮器、２６：低圧加
熱器、２８：空気分離器、３０：ボイラ給水ポン
プ、３２：高圧加熱器、３４，３６，４２：弁、
４４：過熱蒸気温度低減弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低負荷動作モードおよび貫流可変圧力動作モ
   ードおよび全圧力動作モードの下で、貫流型ボイ
   ラを制御するための方法において、 貫流型ボイラの低負荷動作モード中のみ、フラ
   ツシユタンク１６を経由して、蒸気を発生するた
   めの手段１４，１８からタービン２０へ蒸気の流
   れを導き、 貫流型ボイラの貫流可変圧力動作モード中、負
   荷要求に応答して、前記蒸気発生手段１４，１８
   の出力圧力の変化を許容し、 貫流型ボイラの貫流可変圧力動作モードおよび
   全圧力動作モード中、前記蒸気発生手段１４，１
   ８からタービン２０へそして前記フラツシユタン
   ク１６を迂回して、蒸気の流れを導くことを備え
   る貫流型ボイラを制御するための方法。 ２ 種々の負荷条件の下で、蒸気を負荷へ供給す
   るボイラ１０のための制御装置において、 蒸気を発生するための手段１４，１８と、 前記蒸気発生手段１４，１８を負荷に連結し、
   全ての負荷条件の下で、前記蒸気発生手段１４，
   １８から負荷への蒸気の流れを制御する第１の弁
   ２２を備える連結手段と、 前記蒸気発生手段１４，１８と前記第１の弁２
   ２との間で選択的に相互連結されるフラツシユタ
   ンク１６と、 制御装置の低負荷動作モード中、前記フラツシ
   ユタンク１６を前記蒸気発生手段１４，１８およ
   び前記第１の弁２２に連結するよう動作可能な第
   ２の弁３４，３６と、制御装置の全圧力動作モー
   ド中および貫流可変圧力動作モード中、前記蒸気
   発生手段１４，１８を前記第１の弁２２に連結
   し、前記第２の弁３４，３６を迂回させるよう動
   作可能な第３の弁４０と、 制御装置の動作の全圧力動作モード中、流れに
   関して前記第３の弁４０と並列に連結され、そし
   て、前記蒸気発生手段１４，１８を前記第１の弁
   ２２に連結するよう動作可能な第４の弁３８とを
   備える制御装置。 ３ 前記第１の弁２２は、制御装置の貫流可変圧
   力動作モード中および低負荷動作モード中、予定
   された位置に開放し、また、制御装置の全圧力動
   作モード中、この予定された位置からさらに開放
   する特許請求の範囲第２項記載の制御装置。