JPS644043B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電プラントの変圧運転制御装置
に関する。

従来火力発電プラントでは定格圧力での負荷運
転をしている方式が多いが、この時は、負荷変化
始めの時、主蒸気圧力偏差が大きくなると、ター
ビン加減弁の開度を制限をする方式、つまり、タ
ービン加減弁を開けて負荷をとろうとしたとき、
主蒸気圧力が下がり、一時的にタービン加減弁を
開け過ぎてしまうのを防ぐため、主蒸気圧力が回
復したら、要求する負荷になる点のタービン加減
弁開度までしか開かないように主蒸気圧力偏差で
制限する方式を採用している。即ち、ボイラの応
答性（主蒸気圧力の回復特性）によりタービンを
制御、つまりタービン加減弁開度を制限するとい
う協調制御方式である。

このような協調制御方式の適用される火力発電
プラントの概略構成図を示したのが第１図であ
る。

重油等の液体燃料が弁１で流量制御されながら
ボイラ２に供給され、この燃料の燃焼を助ける空
気はFDF（Force Draft Fan）入口ベーン３で流
量制御されながら押込通気機４によつてボイラ２
に供給される。また、給水は給水ポンプ５によつ
てボイラ２に送水され、その送水量は給水制御弁
６によつて制御される。ボイラ２に送り込まれた
給水は、燃料の燃焼によつて加熱され、蒸気とな
つてタービン加減弁７を介しタービン８に供給さ
れる。タービン８に対する蒸気供給量は加減弁７
によつて調節され、タービン８の回転数が制御さ
れる。この時のボイラ出側の主蒸気圧力は圧力検
出器１０で測定される。タービン８の負荷として
発電機９が連結され、電力需要（発電機出力
MW）の変動により、タービン負荷に変動を生じ
る。

ところで、主蒸気圧力を変えて負荷を変える変
圧運転をする時に、主蒸気圧力偏差でタービン加
減弁開度を制限すると、負荷追従が劣るという欠
点が出る。その理由は、負荷変化始めの主蒸気圧
力偏差は、負荷変化量によつて決まる圧力の設定
値の増加と、負荷をとるためにタービン加減弁を
開けて、それによる圧力降下が加わつた分とな
り、この偏差でタービン加減弁開度を制限する
と、負荷変化始めは、タービン加減弁開度変化が
いちじるしく制限される。その結果負荷が変わる
のは、給水・燃料が増し主蒸気圧力が上昇してく
るまでの時間がかかる。負荷追従性が劣るという
ことになる。

本発明の目的は、変圧運転における負荷追従性
を向上させうる火力発電プラントの変圧運転制御
装置に関する。

本発明は、変圧運転を行なうに際し、主蒸気圧
力の設定を負荷指令信号でプログラムすると共
に、中間負荷においては負荷に比例して主蒸気圧
力を設定するようにし、主蒸気圧力設定値出力を
一時的に遅らせるようにしたものである。

第２図は本発明の実施例を示す制御ブロツク図
である。第２図においては、タービン加減弁、給
水制御弁、燃料制御弁の３つの弁を制御する例を
示している。

タービン加減弁７は、負荷指令信号回路１１
（MWD）の出力である負荷指令信号（LD）と発
電機出力検出器１３（MW）の検出信号との減算
を加算器１２でとり、これをPI（比例積分）演算
器１４でPI演算した結果により制御される。こ
のタービン加減弁７は、通常時においては一定
値、例えば80％開度で運転される。一方、給水制
御弁６及び燃料制御弁１は、同様にPI制御され
るが、制御条件として主蒸気圧力あるいは蒸気温
度が更に加えられる。即ち、給水制御弁６は、函
数発生器１５の信号を一次遅れ演算器１６（従来
は設けられていない）を介して出力される主蒸気
圧力設定値から加算器１７により主蒸気圧力検出
器１０の信号を減算する。この減算結果をPI演
算器１９でPI演算したのち加算器２０で負荷指
令信号LDと加算し、ボイラ入力指令信号BDを得
る。このボイラ入力指令信号BDと給水流量を検
出する流量検出器２１の検出値との減算を加算器
２２で行ない、その結果をPI演算器２３でPI演
算したのち、該演算結果により弁開度を制御す
る。一方、燃料制御弁１は、ボイラ入力指令信号
BDに対し蒸気温度制御信号を加算して燃料指令
信号FDを生成することにより行なわれる。即ち、
函数発生器２４より出力される蒸気温度設定値か
ら蒸気温度検出器２５の蒸気温度信号を加算器２
６で減算し、これをPI演算器２７でPI演算し、
この演算結果を加算器２８で加算し燃料指令信号
FDを得る。得られた燃料指令信号FDより燃料流
量検出器３０の信号を加算器２９で減算する。加
算器２９の出力はPI演算器３１でPI演算し、こ
の演算結果により燃料制御弁１を制御する。この
場合、函数発生器１５の出力信号は、負荷指令信
号LDに比例させながら出力する。

第３図は変圧運転中における負荷に対する加減
弁開度、主蒸気圧力の整定値での関係を示す特性
図である。図中、実線特性はタービン加減弁開度
を示し、点線特性は主蒸気圧力を示している。負
荷が少ないとき、即ちタービン始動時において
は、例えば負荷30％附近までタービン加減弁を開
（０〜80％）いて行く。このとき、主蒸気圧力は
比較的低い値（例えば30％）のほほ一定値が加減
弁の開度停止時点（開度80％）まで継続され、以
降、徐々に増大され、例えば負荷80％時点で主蒸
気圧力が80％程度となるように設定される。

第４図は変圧運転中における50％負荷から80％
負荷まで３％／分の割合で負荷を変化させる場合
の主蒸気圧力設定値、負荷目標値特性である。タ
ービン加減弁開度は開度80％の整定値（TV）に
保持され、負荷指令信号（LD）に追従して主蒸
気圧力設定値（MPS）を増大させれば所望の制
御が達成できる。

第５図は第４図に示すように負荷指令信号を変
化させた場合の、主蒸気圧力設定値（MPS）、タ
ービン加減弁開度変化（ATV）、実際の主蒸気圧
力（AMP）の各特性図であり、従来構成すなわ
ち第２図に示す一時遅れ演算器１６の無い場合で
ある。50％負荷より３％／分で負荷変化させる場
合、負荷指令信号に比例して主蒸気圧力設定値
MPSが増大し、給水制御弁６及び燃料制御弁１
は弁を開く方向に制御されるわけであるが、ター
ビン加減弁１１の開度（ATV）は第５図のよう
に開かれる。

このため第５図に示す如く実際の主蒸気圧力
AMPは低下する。しかし、時間の経過とともに
負荷指令信号（LD）により燃料給水が増える事
により蒸気圧力は徐々に回復し、ついには主蒸気
圧力設定値MPSに達する。ところが、主蒸気圧
力偏差（MPS−AMP）を０に戻すPI演算器１９
により過剰に燃料、給水を増やす為、主蒸気圧力
設定値をこえ過剰制御を行なうことになり第５図
に示す如くに蛇行した制御特性となる。

このような主蒸気圧力の蛇行を少なくするには
変化割合を抑えるようにすれば良いが、現実には
７％／分程度の早い変化が望まれている。

しかし、第２図に示したように一次遅れ演算器
１６を設けて主蒸気圧力設定値を遅らせることに
より、第６図に示すように、負化変化を開始して
も一時遅れ演算器１６の出力信号DMGは数分
（例えば、１〜２分程度）遅れたものとなる。こ
の遅延時間は、ボイラの蓄熱量を吐き出せる程度
の時間を選定する。負荷変化始めの１〜２分は、
タービン加減弁開による負荷増加に比べ主蒸気圧
力の降下比は少なく、偏差信号（DMS−AMP）
は小さく、PI演算器１９による過剰な給燃料、
給水を防げる。実際の主蒸気圧力AMPは緩やか
な変化となる。この結果、主蒸気圧力AMPの過
応答は無くなり、設定値（MPS）に１〜２分遅
れた特性となる。また主蒸気圧力の変化が安定す
ることから主蒸気温度も安定になる。一次遅れ制
御は、負荷変化終了点（負荷整定域）で規定圧力
になる。かかる制御においては、負荷変化中の
み、若干規定圧力、規定タービン加減弁開度と異
なつた値がとられるので最大効率より悪くなるこ
とになるが、その量は極めて少なく問題とならな
い。

以上より明らかなように本発明によれば、かか
る一次遅れ制御により、負荷変化始めはタービン
加減弁で応答性良く、変化中は、燃料、給水を安
定に調節でき、ボイラ側入力（給水、燃料）の過
剰な応答を抑えることができるため、変圧運転に
おける負荷追従性を向上させ、主蒸気温度を安定
化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は火力発電プラントの概略構成図、第２
図は本発明の実施例を示す制御ブロツク図、第３
図は変圧運転中における整定状態での負荷に対す
る主蒸気圧力及びタービン加減弁開度特性図、第
４図は変圧運転中に50％負荷から80％負荷まで３
％／分で変化させる場合の主蒸気圧力設定値及び
負荷目標値特性図、第５図は従来の主蒸気圧力変
化を示す特性図、第６図は本発明による主蒸気圧
力変化とタービン加減弁変化を示す特性図であ
る。 １……燃料制御弁、２……ボイラ、３……
FDF入口ベーン、６……給水制御弁、７……タ
ービン加減弁、８……タービン、９……発電機、
１１……負荷指令信号回路、１２，１７，２０，
２２，２６，２８，２９……加算器、１３……発
電機出力検出器、１４，１９，２３，２７，３１
……PI演算器、１５……函数発生器、１６……
一次遅れ演算器、２１……給水流量検出器、２４
……函数発生器、２５……主蒸気温度検出器、３
０……燃料流量検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷変化に追従した主蒸気圧力設定値信号を
   出力する主蒸気圧力設定手段と、 前記主蒸気圧力設定値信号に追従して、ボイラ
   への給水制御弁及び燃料制御弁の開度を制御する
   給水・燃料制御手段と、 負荷変化に追従してタービン加減弁の開度を制
   御するタービン加減弁制御手段と、 を備え、ボイラ入力すなわち主蒸気圧力設定値に
   基づいて制御される給水制御弁及び燃料制御弁と
   タービン加減弁開度との協調をとりながらボイラ
   圧力を変えて変圧運転を行なう火力発電プラント
   の変圧運転制御装置において、 負荷変化当初、前記主蒸気圧力設定値信号の出
   力を所定時間遅延させることにより、負荷変化に
   追従する主蒸気圧力設定値の変化に対して、主蒸
   気圧力の変化を当該所定時間遅延させる一次遅れ
   手段が設けられてなることを特徴とする火力発電
   プラントの変圧運転制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記一次遅
   れ手段によつて遅らせる所定時間は、ボイラの蓄
   熱量を吐き出し得る時間であることを特徴とする
   火力発電プラントの変圧運転制御装置。