JP2001221432A - バーナ本数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変化中のバーナ点消火において、微小の
負荷変化に伴う不必要な点消火回数を低減してバーナ機
器の延命化を可能とすること。 【解決手段】 目標負荷指令信号（ＥＤＣ又はＡＬＲ）
又は発電機実出力信号（ＭＷ）、及び系統周波数制御指
令ＡＦＣ信号（ＡＦＣ）と系統周波数偏差（Δｆ）によ
る周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令信号
（Ｇ）を作成し、発電機出力指令信号の変化に応じてボ
イラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制御
装置において、通常運転動作時に、発電機出力指令信号
（Ｇ）の内で、系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び系統
周波数偏差による周波数バイアス信号を除去した信号
（Ｃ）をバーナ本数制御指令信号として用いるバーナ本
数制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラのバーナ本
数制御に係わり、特に負荷変化や系統周波数変動、ラン
バック時等の緊急時に於いても、バーナ点火・消火調整
に好適なボイラのバーナ本数制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術におけるバーナ本数制御の制御
ブロックを図２に示すが、これによると、図２の発電機
出力指令となる信号Ｂが原則的にはバーナ本数制御にも
利用されているのである。即ち、負荷変化時のボイラの
バーナの本数調整は、発電機出力指令信号に見合ってバ
ーナパターン及びバーナの点火・消火順序を予め決定し
ておき、この発電機出力指令信号に基づき且つ前記指令
信号の変化に対応して、負荷上昇方向か負荷減少方向か
を検出、判定して、上昇方向の時にバーナ点火指令を、
減少方向の時にバーナ消火指令を出力することにより、
バーナ本数を調整する構成となっていた。

【０００３】しかしながら、前記発電機出力指令信号は
周波数変動による発電機出力の補正信号も含んでいる信
号であるため、周波数変動時の微小な負荷変化（一般的
には、その時の基準出力の±５％程度の出力が周波数変
動により補正される）に対して丁度バーナの点消火負荷
設定が、周波数変動負荷と重なった場合には不必要なバ
ーナの点火・消火が行われるため、バーナ機器（パルス
イグナイタ、電磁弁、リミットスイッチ等）の消耗が早
く、特に点火トランス等のバーナ点火・消火で使用する
機器については、著しく寿命を消費するという問題があ
った。

【０００４】一例を挙げると、バーナ点消火に際して、
バーナ機器は動作することになるため、動作回数が機器
の寿命に関係することになり、特に点火トランス（バー
ナイグナイタ）等は制限回数を超えてしまうと正常なス
パークが得られないという問題に繋がることになる。

【０００５】一方、電力系統事故のような大きな周波数
の変動時には、バーナ点火・消火は、発電機実出力の変
化に対応しないと燃料とバーナ本数との関係が、アンバ
ランスになることや、また、発電所所内でのランバック
（補機緊急停止に伴う負荷降下操作）時には、負荷変化
に応じてバーナを点火・消火させることが必要となる
が、このランバックの場合には発電機実出力の信号でバ
ーナを点火・消火させると、（ランバック時に、発電機
出力指令Ｇには、図２において、発電機実出力ＭＷ→切
替器１５，１→Ａ→Ｂを用いる）逆に負荷目標指令に対
してバーナの点火・消火が遅れてバーナ圧力が不安定に
なることがあった。

【０００６】図２には従来技術におけるバーナ本数制御
の制御ブロック図を示す。この従来技術では、バーナ本
数調整用の発電機出力指令信号として、系統周波数制御
指令ＡＦＣ及び周波数バイアス信号Δｆが加算された信
号Ｂであって、ランバック時の出力変化指令信号に切り
替えられる前段の信号が使用される構成となっていた。

【０００７】図３は従来技術におけるバーナ点火・消火
プログラムと微小な負荷変化でのバーナ点火・消火の関
係を示す図であり、図３に示すように、周波数変動分に
よる出力変動分（ΔＭＷ）が、その時の出力の最大±５
％範囲で調整されるため、点火・消火プログラムのバン
ド（Δ’ＭＷ）以上になると点火・消火指令が出力され
ることになるため、本来なら点火・消火が負荷変動幅に
もかかわらず不必要なバーナの点火・消火が行われるこ
とになる。

【０００８】ここで、図３の上段の図は、関数発生器
４，５の特性を示すものであり、発電機出力指令に対す
るバーナの消火と点火の本数の関係を示しており、Δ’
ＭＷの範囲で点火と消火の本数が変更されることを示し
ている。図３の下段の図は、周波数変動による負荷変化
分（ΔＭＷ）を加味したものであり、Δ’ＭＷ＜ΔＭＷ
のときに、バーナの点消火が繰り返される。

【０００９】また、ランバック（補機の容量によって負
荷が制約を受ける場合に働くものであって、例えば、１
００％負荷で押込通風機（ＦＤＦ）２台の場合、ＦＤＦ
が１台トリップすると５０％負荷しか許容できないた
め、５０％まで急速にボイラ負荷を絞り込む）時には、
点火・消火指令はランバック指令前段の信号Ｂ（図２参
照）を使用しているため発電機実出力ＭＷ信号変化が使
用されることになり、即ち、ランバック時の急速負荷絞
り込み指令Ｅではなくて、ランバック時に、信号切替器
１４によって選択された発電機実出力ＭＷ信号（図２に
示す目標負荷指令に代えて）が使用されることになり
（急速な絞り込みに対してボイラ蓄熱があるため前記発
電機実出力ＭＷ信号は遅れた応答となる）、バーナの点
火・消火指令が出力されて、目標とするボイラ入力の絞
り込みに対してバーナの点火・消火が遅れることにな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、負荷
運転中の周波数変動による微小な負荷変化（バーナター
ンダウン（安定燃焼成）許容範囲）に対してバーナ点火
・消火回数を少なくすることに配慮がされておらず、バ
ーナ点消火頻度の増加に伴いバーナ機器の消耗割合が大
きいという問題があった。

【００１１】また、電力系統事故のような大きな周波数
の変動時、並びに発電所所内でのランバック時には、負
荷目標指令に対してバーナの点火・消火が遅れてバーナ
圧力が不安定になることがあった。

【００１２】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、負荷変化中のバーナ点消火において、微小
の負荷変化に伴う不必要な点消火回数を低減してバーナ
機器の延命化を可能とすることにある。

【００１３】また、急速にしかも大きく負荷変化をする
必要のある緊急時には、その目標負荷への負荷変化に応
じて速やかにバーナ点火・消火を行えるバーナ本数制御
装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。

【００１５】目標負荷指令信号又は発電機実出力信号、
及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏差に
よる周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令信号
を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じてボイ
ラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制御装
置において、通常運転動作時に、前記発電機出力指令信
号の内で、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記
系統周波数偏差による周波数バイアス信号を除去した信
号を前記バーナ本数制御指令信号として用いるバーナ本
数制御装置。

【００１６】また、目標負荷指令信号又は発電機実出力
信号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数
偏差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指
令信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じ
てボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数
制御装置において、系統周波数の偏差が所定値を超えた
周波数変動時に、発電機実出力信号、系統周波数制御指
令ＡＦＣ信号及び系統周波数偏差による周波数バイアス
信号を用いて作成した発電機出力指令信号を、前記バー
ナ本数制御指令信号として用いるバーナ本数制御装置。

【００１７】また、目標負荷指令信号又は発電機実出力
信号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数
偏差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指
令信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じ
てボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数
制御装置において、補機トリップによるランバック動作
時に、発電機実出力信号、系統周波数制御指令ＡＦＣ信
号及び系統周波数偏差による周波数バイアス信号を用い
て作成した発電機出力指令信号に代えて、発電機出力降
下指令信号であるランバック目標負荷信号を、前記バー
ナ本数制御指令信号として用いるバーナ本数制御装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るバーナ本
数制御装置について、図１と図３を用いて以下説明す
る。

【００１９】中央給電指令所（中給）からの出力目標値
（ＥＤＣまたはＤＰＣ）が、発電所内にて設定した出力
指令（ＡＬＲ）に替わって、信号切替器１にて選択さ
れ、変化率制限器２にてその入力信号の変化率を適宜に
調整され設定された後に、発電機出力指令Ｃとして与え
られる。

【００２０】前記発電機出力指令Ｃは、ランバック（Ｆ
ＤＦ等の補機の緊急停止に伴う負荷降下操作）時やター
ビンガバナ手動時には、信号切替器１４によって、検出
された発電機実出力信号ＭＷに切り替えられる。ここ
で、ボイラ手動モードのような、ボイラ入力信号によっ
て実出力が決定される場合には、更に、信号切替器１５
によって発電機実出力信号ＭＷからボイラ入力信号（Ｂ
ＩＤ信号）へ切り替わる。即ち、ランバック時は、発電
機出力指令にはＭＷ→切替器１５，１４→Ｃ→Ｄ→Ｇを
用いる（後述するが、ランバック時に、バーナ本数制御
には、Ｅ→切替器１３→切替器３→Ｆを用いる）。

【００２１】系統周波数制御指令ＡＦＣ信号Ｂ及び系統
周波数偏差による周波数バイアス信号Ａは、前記発電機
出力指令Ｃに加算器８及び９によって加算された後に、
さらに高・低信号選択器１１，１２によって出力上下限
値がそれぞれ制限された信号として作成される。ここ
で、系統周波数制御指令ＡＦＣは、５０〜１００％負荷
の間では発電機出力指令Ｃの最大±５％（定率）の範囲
で作成される。

【００２２】また、周波数バイアス信号はガバナ調停率
の関係で決定され、この値によってガバナが動くことに
なる。例えば、６０Ｈｚの電力系統で６００ＭＷ発電所
の場合に、４％調停率で６００ＭＷ／２．４Ｈｚの関係
をもってガバナが動く。従って、周波数バイアス信号に
よってガバナの動きに応じて発電機出力指令も修正され
る。

【００２３】次に、本発明の実施形態に係るバーナ本数
制御装置について説明する。図１によれば、系統周波数
制御指令Ｂ及び周波数バイアス信号Ａが加算される前段
の信号Ｃを用いて関数発生器４，５により、発電機出力
とバーナ本数の関係をプログラムして、図３の上段のよ
うな出力を発生し、これと実際のバーナ点火本数と比較
し、バーナ点火または消火をモニタリレー６，７で検出
して、バーナ本数の増指令または減指令を出力するよう
に構成する。本発明の実施形態では、バーナ本数制御指
令Ｆに、図１の系統周波数制御指令Ｂ及び系統周波数偏
差Ａを加えないのである。即ち、バーナ本数制御には、
前記ＢとＡを除去した発電機出力指令を用いるのであ
る。

【００２４】ここで、関数発生器４，５の特性は、図３
の上段の図で示すように、発電機出力指令を入力とし、
点消火プログラムに従ってバーナの点消火動作を出力と
するものである。図に示すように、Δ’ＭＷの範囲で点
火と消火の本数が変更されることを示している。

【００２５】また、ランバック時には、ランバック目標
負荷と目標降下率により設定された信号Ｅ（ランバック
時の急速負荷絞り込み指令Ｅ）に信号切替器１３によっ
て切り替えられ、Ｅ→切替器１３，３→Ｆを経由して、
バーナ本数の制御に用いられる。ここで、ランバックは
補機の容量によって負荷が制約を受ける場合に働くもの
であって、例えば、１００％負荷で押込通風機（ＦＤＦ
（Ｆｏｒｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ））２台の場合、
ＦＤＦが１台トリップすると５０％負荷しか許容できな
いため、５０％まで急速にボイラ負荷を絞り込むために
用いるものである。なお、ランバック時に、発電機出力
指令には、図１でＭＷ→切替器１５，１４→Ｃ→Ｄ→Ｇ
を用いる。

【００２６】更に、電力系統事故のような大きな周波数
偏差（規定周波数偏差を上回る偏差）が生じたときは、
バーナ本数制御指令は、図１において、ＭＷ→切替器１
５→切替器１４→Ｃ→Ｄ→切替器１３→切替器３→Ｆの
信号を用いる。

【００２７】このように、本発明の実施形態に係るバー
ナ本数制御装置では、通常運用時には系統周波数指令Ａ
ＦＣの前流側の発電機出力指令Ｃを使用し、ランバック
の緊急時にはランバック側の指令Ｅを使用し、大きな周
波数変動時には発電機実出力に系統周波数の制御指令と
その偏差を加味した信号を用いるように構成する。

【００２８】次に、本発明の他の実施形態として、負荷
変化時ボイラの蓄熱の余剰分や不足分を補うために、発
電機出力指令信号を使用してボイラ入力加速指令を作成
する（増負荷時のオーバーファイアリング、オーバーポ
ンピングや、減負荷時のアンダーファイリング、アンダ
ーポンピングが該当する）。

【００２９】この場合、微小な負荷変化では不必要なボ
イラ入力加速指令をかけると蒸気温度制御等の外乱とな
るので、周波数変動による負荷変化指令成分を除去した
信号によって回路構成を行うことにより、前述した本発
明の実施形態と同様の効果が得られる。

【００３０】以上説明したように、本発明は、発電機出
力指令信号Ｄから周波数変動による負荷変動補正成分を
除去した信号Ｃをバーナ点消火制御の指標として用いる
こと、また、ランバックが発生した場合には、前記指標
信号Ｃからランバック目標降下率後の指令信号Ｅに切り
替えることにより達成される。

【００３１】前記周波数変動による発電機出力指令補正
成分を除去した信号を用いることによって、周波数変動
による微小な負荷変化が発生しても固定された発電機出
力信号を提供できるため、バーナの点・消化プログラム
設定を系統周波数変動時のような微小な負荷変化に対し
て固定することが可能となり、不必要なバーナの点消火
が解消される。その結果、バーナ機器の延命化が実現で
きる。

【００３２】更に、緊急を要する負荷変化に対しては、
その負荷変化に対応した信号に切り替えられるため、負
荷変化に対応した速やかなバーナ点火・消火が可能とな
り、バーナ圧力も安定する。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、周波数変動による発電
機出力指令補正成分を除去した信号を用いることによっ
て、周波数変動による微小な負荷変化が発生しても、そ
のような微小な負荷変化に対して、不必要なバーナの点
消火が解消され、バーナ機器の延命化実現できる。

【００３４】更に、緊急を要する負荷変化に対しては、
その負荷変化に対応した信号に切り替えられるため負荷
変化に対応した速やかなバーナ点火・消火が可能とな
り、バーナ圧力も安定し安定した燃料の調整が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るバーナ本数制御の制御
ブロックを示す図である。

【図２】従来技術におけるバーナ本数制御の制御ブロッ
クを示す図である。

【図３】従来技術に於けるバーナ点火・消化プログラム
と微小な負荷変化でのバーナ点火・消火の関係を示す図
である。

【符号の説明】

１，３，１３，１４，１５ 切替器 ２ 変化率制限器 ４，５ 関数発生器 ６，７ モニタリレー ８，９ 加算器 １１ 高信号選択器 １２ 低信号選択器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標負荷指令信号又は発電機実出力信
   号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏
   差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令
   信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じて
   ボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制
   御装置において、 通常運転動作時に、前記発電機出力指令信号の内で、前
   記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏
   差による周波数バイアス信号を除去した信号を前記バー
   ナ本数制御指令信号として用いることを特徴とするバー
   ナ本数制御装置。
2. 【請求項２】 目標負荷指令信号又は発電機実出力信
   号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏
   差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令
   信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じて
   ボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制
   御装置において、 系統周波数の偏差が所定値を超えた周波数変動時に、発
   電機実出力信号、系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び系
   統周波数偏差による周波数バイアス信号を用いて作成し
   た発電機出力指令信号を、前記バーナ本数制御指令信号
   として用いることを特徴とするバーナ本数制御装置。
3. 【請求項３】 目標負荷指令信号又は発電機実出力信
   号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏
   差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令
   信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じて
   ボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制
   御装置において、 補機トリップによるランバック動作時に、発電機実出力
   信号、系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び系統周波数偏
   差による周波数バイアス信号を用いて作成した発電機出
   力指令信号に代えて、発電機出力降下指令信号であるラ
   ンバック目標負荷信号を、前記バーナ本数制御指令信号
   として用いることを特徴とするバーナ本数制御装置。