JPS637245B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発電プラント運転制御装置に係り、特
に起動、停止の頻繁な発電プラントの起動時の運
転を制御するに好適な発電プラント運転制御装置
に関する。

従来のこの種の発電プラント運転制御装置は、
燃料量及びその燃焼を制御する燃焼装置を介して
供給される熱エネルギーに応じて所定温度及び圧
力の蒸気を発生する蒸気発生装置と、この蒸気発
生装置からの蒸気をタービン加減弁を介して供給
し、その供給された蒸気量に応じて発電をするタ
ービン発電装置と、前記蒸気発生装置からの蒸気
を前記タービン発電装置の復水器等にバイパスす
るタービンバイパス弁と、前記タービン発電装置
の発電量を指令する負荷指令を取り込み、この前
指令と記各装置からの各種プロセス量信号に基づ
いて少なくとも前記燃焼装置、該タービン加減弁
及び該タービンバイパス弁の制御をする制御回路
とを備え、起動時及び通常運転時の運転制御をす
るように構成されている。

このように構成された発電プラント運転制御装
置の起動時における運転制御は、まず、起動時間
を短くするために該蒸気発生装置に適当な燃料量
を供給して燃焼させて熱エネルギーを入力して、
一気に蒸気発生装置から発生する蒸気の圧力を上
昇させると共に主蒸気の温度を上昇させている。
次いで、負荷指令に対する蒸気発生装置からの発
生蒸気量のアンバランスについては、該タービン
バイパス弁を開放して所定流量を前記復水器にバ
イパスするようにしている。したがつて、上記の
場合においては、蒸気発生装置に供給される熱エ
ネルギー量、すなわち燃料量や、蒸気発生装置の
状態は、事前に定められたタービン発電装置から
の発電量スケジユールに対して何ら制御されてい
ないため、燃料の損失が多くなるという不都合が
あつた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消
し、燃料量の損失を抑えた発電プラント運転制御
装置を供するにある。

本発明は、上記目的を達成するために、起動時
初期には蒸気発生装置に多量の燃料量を供給する
と共に、タービンバイパス量を多量とし、蒸気発
生装置からの蒸気の圧力、温度が所定の値となつ
たときにタービンバイパス流量に応じて燃料量を
制御するようにしたものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は、本発明に係る発電プラント運転制御
装置の概略構成例を示す系統図である。蒸気発生
装置としてのボイラ１０には、屯通常運転時はタ
ービン駆動給水ポンプ１２から止弁１６を介し
て、あるいは起動時は電動機駆動給水ポンプ１４
から給水流調弁１８を介して給水１００が供給さ
れるようになつており、また前記ボイラ１０には
燃料ポンプ２０からの燃料が燃料流調弁２２で制
御されて供給されると共に、給気フアン２４から
の空気が制御ダンパ２６で制御されて供給される
ようになつている。

ここで、蒸気発生装置としてのボイラ１０に供
給される熱エネルギーを制御する燃焼装置として
は、燃料ポンプ２０、燃料流調弁２２、給気フア
ン２４及び制御ダンパ２６が相当する。また、給
水を制御する給水装置としては給水ポンプ１２，
１４及び給水流調弁１６，１８が相当するもので
ある。前記ボイラ１０は、前記燃料の燃焼に応じ
てボイラ・ドラム１０Ａ内の給水１００を蒸気１
０２とし、過熱器１０Ｂで主蒸気１０２Ａとしこ
れを主塞止弁２８、及び高圧タービン加減弁３０
を介して高圧タービン３２に供給するようになつ
ている。この高圧タービン３２は、高圧タービン
加減弁３０で制御された蒸気１０２Ｂに応じた回
転仕事を発生するように構成されており、かつそ
の回転仕事を発電機３４に伝達できるように構成
されている。

前記高圧タービン３２からの蒸気１０４は、さ
らにボイラ１０の再熱器１０Ｃに導かれるように
なつており、この再熱器１０Ｃで加熱された蒸気
１０６は再熱止弁３６及びインタセプト弁３８を
介して低中圧タービン４０に供給されるようにな
つている。この低中圧タービン４０は、インター
セプト弁３８で制御された蒸気１０６Ａに応じた
回転仕事をするように構成されており、かつこの
仕事を発電機３４に伝達できるように構成されて
いる。上記高圧タービン３２、低中圧タービン４
０及び発電機３４によつて構成されたタービン発
電装置は、その回転仕事に応じた発電量を出力で
きるように構成されている。前記低中圧タービン
４０は、その蒸気１０６Ａを復水器４２に送るよ
うになつており、復水器４１は蒸気１０６Ａを復
水１０８としてポンプ１２及び１４に戻すように
なつている。前記給水ポンプ１２及び１４の吸入
側は共通にされ復水１０８を含む給水１１０を吸
入できるようにすると共に、それら吐出側は、共
通にされて合流点に接続し、かつ給水１００とし
てボイラ１０に供給されるようになつている。

また、高圧タービン３２の主蒸気取り込み側に
おける主塞止弁２８の流入口側と排気側とは高圧
タービンバイパス弁４６を含む配管４８で接続さ
れ、高圧タービン３２をバイパスするようになつ
ている。加えて、低中圧タービン４０に加える蒸
気１０６をバイパスさせる低圧タービンバイパス
弁５０を備える配管５２は、再熱止弁３６の流入
口側と復水器４２とを接続されて、低中圧タービ
ン４０をバイパスするように構成されている。ま
た、符号５６は給水ポンプ１２，１４の吐出側合
流点後の部分に設けた圧力検出器である。また、
給水配管には給水１００の流量を検出する流量検
出器５８が設けられており、さらに、高圧側蒸気
配管には蒸気１０２Ａの流量、温度及び圧力を検
出する流量検出器６０、温度検出器６２及び圧力
検出器６４が設けられている。加えて、発電機３
４の出力には、発電量を検出する検出器６６が設
けられている。低圧側蒸気配管には、蒸気１０６
の圧力を検出する再熱蒸気圧力検出器６８が設け
られている。

また、低圧タービンバイパス配管５２には、低
圧バイパス流量を検出する低圧バイパス流量検出
器７０が設けられている。なお、燃料供給用の配
管には、燃料流量を検出する燃料流量検出器７２
が設けられている。

上記発電プラントを制御する制御回路７４は、
負荷指令７６と、各種検出器５６，５８，６０，
６２，６４，６６，６８，７０及び７２からの各
種プロセス量検出信号とを取り込み、これらに基
づいて燃料流調弁２２、制御ダンパ２６及び給水
流調弁１８とを制御するように構成されている。

上記のように構成された発電プラントは、負荷
指令７６に基づいて制御回路７４でボイラ１０の
燃焼制御、すなわち入力される熱エネルギーの制
御をし、かつ給水ポンプ１２，１４の制御をする
と共に、加減弁３０を加減制御してタービン３２
の回転を制御し、発電機３４の発電量を制御す
る。このとき、制御回路７４は、負荷指令７６に
基づき、各種検出器５６，５８，６０，６２，６
４，６６，６８，７０及び７２からのプロセス量
検出信号に基づいて燃焼装置、加減弁、バイパス
弁などを制御するものである。

なお、前述したようにタービンバイパス弁（高
圧タービンバイパス弁４６、低圧タービンバイパ
ス弁５０）は、プラントの起動時に、ボイラ発生
蒸気をタービンバイパスして復水器４２に戻す。
また、タービン３２，４０への流入蒸気は、ター
ビン加減弁３０、インタセプト弁３８で制御され
ている。

さらに、発電プラントの起動時の動作を第２図
を参照しながら説明する。第２図、発電プラント
の運転を説明するための波形図で、主蒸気温度、
主蒸気圧力が定格値に達するまでの運転を起動時
の運転と呼び、通常の運転と、制御方式も異なり
区別するのが一般的である。第２図は、時間ｔ
に対する負荷、圧力、温度の関係を示し、同図
は横軸を時間をとり、縦軸に主蒸気流量をとつた
ものである。第２図において、T_Sは主蒸気温
度、T_Mは定格温度、P_Sは主蒸気圧力、P_Mは定格
圧力、L_Dは負荷指令であり、同図において、
Q_Sは主蒸気量、Q_HTは高圧タービン蒸気流量、
Q_TBはタービンバイパス流量である。通常の運転
（時刻t₁以降）では、タービンバイパス流量は、
０（すなわち、バイパス弁４６，５０が全閉）と
なつているが、起動時の運転（時刻t₁以前）で
は、タービンバイパス流量Q_TBがボイラの発生蒸
気１０２Ａ（同図のQ_S）とタービン流入量１０
２Ｂ（図のQ_HT）の差として存在する。主蒸気
圧力P_S、度T_Sを早く定格値P_M及びT_Mにするた
め、タービン入力（すなわち、負荷指令L_D）と
は無関係に燃料を供給する結果として、タービン
バイパス流量Q_TBの発生があるのである。

第３図は、第１図における制御回路の具体例を
示すブロツク図である。第３図において、第１図
と同一構成要素には同一の符号を付して説明す
る。図において、負荷指令７６は、減算器８０に
図示の符号で入力され、発電量検出器６６からの
検出信号と減算されて偏差をとり、この偏差を比
例積分（Ｐ＋Ｉ）制御器８１に供給してタービン
加減弁３０をＰ＋Ｉ制御するようになつている。
同様に負荷指令７６は、負荷指令（MWD）に対
する圧力信号を出力する関数発生器８２に入力
し、この関数発生器８２からの出力８３をリレー
RT₁の端子ａに供給できるようになつている。次
に、燃料流調弁２２は、減算器８４において、リ
レーRT₂で選択された燃料量指令８５と燃料流量
検出器７２からの検出信号を減算して偏差を取
り、この偏差をＰ＋Ｉ制御器８６に供給して燃料
流調弁２２をＰ＋Ｉ制御するようになつている。
このリレーRT₂は、起動時は端子ｃ−ｂが接続さ
れて初期燃料プログラム回路８７からの燃料量指
令が供給されるようになつている。このリレー
RT₂は、起動時でも、タービンバイパス弁が全閉
となると、端子ａ−ｃを接続し、加算器８８から
の出力信号を燃料量指令とするようになつてい
る。この加算器８８は、主蒸気流量検出器６０か
らの検出信号とＰ＋Ｉ制御器８９からの出力信号
とを加算するように構成されている。このＰ＋Ｉ
制御器８９は、減算器９０からの偏差をＰ＋Ｉ制
御するものであり、また減算器９０は、主蒸気圧
力検出器６２からの検出信号とリレーRT₁からの
圧力指令信号９１とを減算するものである。前記
リレーRT₁は通常運転時は、端子ａ−ｃが接続さ
れて関数発生器８２の出力信号８３が圧力指令信
号９１として出力され、起動時には端子ｂ−ｃが
接続されてボイラ起動圧力設定回路９２からの出
力信号が圧力指令信号として出力されるようにな
つている。一方、前記圧力指令信号９１は、加算
器９３に供給されて、通常運転時にはリレーRT₃
が閉成されてバイアス回路９４からのバイアス信
号が加算されて減算器９５に供給されるようにな
つており、また、起動時にはリレーRT₃は開放さ
れて減算器９５には圧力指令信号９１がそのまま
供給されるように構成されている。この減算器９
５は、前記加算器９３からの信号と主蒸気圧力検
出器６２からの実際の検出圧力信号との偏差を取
り、この偏差をＰ＋Ｉ制御器９６に供給し、Ｐ＋
Ｉ制御器９６は前記偏差に基づいて高圧タービン
バイパス弁４６を開閉制御するようになつてい
る。

また、低圧タービンバイパス弁５０は、起動時
にはリレーRT₄が開放されているので、設定値
STBを加算器９７を介して減算器９８に加え、
再熱蒸気圧力検出器６８からの検出圧力信号との
偏差をとり、この偏差をＰ＋Ｉ制御器９９に加
え、この制御器９９により制御されるようになつ
ている。また該タービンバイパス弁５０は、通常
運転時にはリレーRT₄が閉成されているので、バ
イアスSTVが設定値STBに加算器９７で加えら
れて減算器９８に供給されるようになつている。
なお、前記初期燃料プログラム回路８７には、低
圧タービンバイパス流量検出器７０からのバイパ
ス流量検出信号が取り込まれるようになつてい
る。

上述の如く構成された制御回路７４の動作を簡
単に説明する。図において、タービン加減弁３０
は、運転員により設定される発電機出力の負荷指
令信号（MWD）７６を設定とし、発電器検出器
６６からの実出力（MW）をフイードバツクして
減算器８０で偏差を取り、これをＰ＋Ｉ制御器８
１に加えてＰ＋Ｉ制御される。燃料流調弁２２
は、三つの制御モードを切り替ている。

まず第１に、起動時の運転の時は、リレーRT₂
は、端子ｂ側に接続されて、初期燃料プログラム
回路８７の信号が燃料指令８５となる。タービン
バイパス弁４６が開いている期間は、蒸気圧力検
出器６２からの主蒸気圧力、蒸気温度検出器６４
からの温度が定格に達しても初期燃料プログラム
回路８７からの信号が出力されるようにしてあ
る。起動時の運転において、タービンバイパス弁
４６，５０が全閉になつてしまつた時には、リレ
ーRT₂はａ側に切り替り、リレーRT₁は、ｂ側に
接続される。この時は、ボイラ起動圧力設定回路
９２で作成される主蒸気圧力設定値９１を保つよ
うな燃料の指令８５になる。

通常の運転の時は、リレーRT₁はａ側に切り替
り、発電機出力指令（MWD）信号で決まる主蒸
気圧力設定値になる。この時、リレーRT₃，RT₄
は、閉成されてバイアス９４からのバイアス及び
バイアスSTVが加算される。第４図は初期燃料
回路８７の具体例を示すブロツク図であり、第５
図は第４図の動作説明図である。第４図におい
て、目標値設定回路４００は、所定の目標設定信
号４０１、すなわち目標として設定されている負
荷量％に対応する燃料量の信号を、レイトリミツ
ト回路４０２に供給するようになつている。この
レイトリミツト回路４０２は、変化率設定回路４
０３からの指令４０４に基づいて目標設定信号に
対応した値に増加させるための信号の変化率αを
制御して出力信号４０５を出力するものである。
この回路の動作を第５図に参照して説明する。第
５図の横軸は時間ｔを示し、縦軸には燃料指令を
示す。目標値（例えば100％）設定回路４００に
目標値を設定すると、その出力信号４０５は、設
定された変化率αで目標値４０１まで変化する。
第６図は、ボイラ起動圧力設定回路９２の具体例
を示すブロツク図であり、第７図は第６図の動作
説明用波形図である。

目標値６０１を設定しその目標値６０１がレイ
トリミツト回路６０２に供給され、変化率設定回
路６０３の変化率信号６０４で設定された変化率
で、目標圧力設定値まで変化するようになつてお
り、これを関数発生器６０５に加えて、第７図に
示す如き波形をその出力信号６０６として得るよ
うになつている。

この回路によれば、変化率設定回路６０３で設
定された変化率で目標圧力設定値まで変化する信
号が得られるものである。

第８図は第４図における目標設定回路４００の
具体的構成例を示す回路図である。図において、
負荷100％の燃料量４１０を加算器４１１に供給
するようになつている。この加算器４１１には、
掛算器４１２からの出力信号が供給されるように
なつている。掛算器４１２には、起動時の燃料バ
イアス４１３が供給されると共に、タービンバイ
パス流量検出器７０からのタービンバイパス流量
４１４が比例器４１５を介して逆付号とされて供
給されるようになつている。要するに、この図の
回路４００はタービンバイパス流量で、初期燃料
プログラムの目標値設定を変化させる回路であ
る。燃料指令の目標値は、負荷100％時の燃料量
４１０に、起動時の燃料バイアス４１３を加えた
ものにし、タービンバイパス流量４１４が増加し
たら、起動時の燃料バイアス４１３を減少するよ
うにしたものである。なお、主蒸気温度T_Sはで
きるだけ速やかに定格温度T_Mまで上昇させるこ
とが望ましい。この場合には第８図の加算器４１
１と掛算器４１２の間にスイツチを挿入し、T_S
が所定値に達したことを条件にそのスイツチを閉
成させるようにする。また、この回路４００にお
いて、タービンバイパス流量４１４が測定できな
いときは、タービンバイパス弁指令信号（例え
ば、Ｐ＋Ｉ制御器９６の出力信号）でも同じ目的
を達できる。又、燃料指令の目標値を、負荷100
％燃料量４１０と、起動時の燃料バイアス４１３
にわけているが、１つの設定値を使い、タービン
バイパス流量の増加で、燃料指令の目標値を減少
するようにしても、上記回路と同じ作用効果を達
成できる。

第９図は、本実施例を用いた場合と用いなかつ
た場合を説明するために示す波形図であり、第２
図に示す波形と同一の意味のものには同一の符号
を付してある。第９図は負荷L_Dが段階的に上
昇して動く場合のケースで本実施例の適用をしな
かつたものの波形図であり、同図は負荷L_Dが
起動後所定時間経過した後に一定時間だけ平坦部
分がある場合のケースでやはり本実施例の適用が
ないものである。同図は本実施例を適用すると
ともに、主蒸気温度T_Sが定格温度T_Mに達したこ
とを条件に制御した場合の波形図である。第９図
，に示すケース１，２は、ボイラの燃料量に
よる主蒸気流量の発生と、系統から要求される発
電機出力のバランスがとれていない場合である。
このようなケースでは、タービンバイパス流量分
だけ燃料のロスとなつていることが理解できる。
しかしながら、本実施例によれば、第９図に示
す主蒸気温度T_Sが定格温度に達した後、バイパ
ス流量検出器７０からのバイパス流量の検出信号
４１４で、バイパス流量に相反させて燃料量を制
御してやるようにしたので、バイパス流量が増加
することにより主蒸気流量が減少し、第９図に
示すケース３の如く運転制御することが可能とな
り省エネルギー化ができることになる。

以上述べたように本発明によれば、起動時にお
いて、タービンバイパス流量の増加に伴つて燃料
量の減少ができるようにしたので、燃料量の減少
することができ省エネルギー化できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発電プラント運転制御装
置の実施例を示す系統図、第２図及びは同発
電プラントの運転を説明するために示す波形図、
第３図は本発明に係る発電プラント運転制御装置
の制御回路の具体例を示すブロツク図、第４図は
同制御回路に用いられる初期燃料プログラム回路
の具体例を示すブロツク図、第５図は第４図の動
作説明図、第６図は同制御回路に用いられるボイ
ラ起動圧力設定回路の具体例を示すブロツク図、
第７図は第６図の動作説明図、第８図は第４図の
初期燃料プログラム回路における燃料指令目標値
設定回路の具体例を示すブロツク図、第９図，
及びは本発明の実施例の動作説明をするため
に示す波形図である。 １０……蒸気発生装置（ボイラ）、１２……給
水ポンプ、１６……給水流調弁、２２……燃料流
調弁、２８……タービン加減弁、３２……高圧タ
ービン、３４……発電機、３８……インタセプト
弁、４０……低中圧タービン、４２……復水器、
４６……高圧タービンバイパス弁、５０……低圧
タービンバイパス弁、７０……低圧タービンバイ
パス流量検出器、８７……初期燃料プログラム回
路、９２……ボイラ起動圧力設定回路、４００…
…目標値設定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め定められた起動運転スケジユールに基づ
   いて発電量と燃料量とを含む発電プラントの状態
   量を制御するとともに、主蒸気圧力を前記スケジ
   ユールに基づいた値に一致させるべくタービンバ
   イパス流量を制御してなる発電プラント運転制御
   装置において、主蒸気温度が所定値に達した検出
   信号が入力されたとき、タービンバイパス流量に
   相当する状態量の検出信号の増加・減少に相関さ
   せて前記燃料量を減少・増加補正する制御回路を
   設けたことを特徴とする発電プラント運転制御装
   置。