JP3848981B2

JP3848981B2 - 燃料流量制御装置

Info

Publication number: JP3848981B2
Application number: JP2000055499A
Authority: JP
Inventors: 秀樹宮本; 俊朗細貝; 亨木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001241651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファスト・カット・バック（ＦＣＢ）発生時の燃料の急速絞り込み動作をボイラの安定燃焼を確保しながら行う燃料流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所におけるＦＣＢ（ファスト・カット・バック）とは、電力系統に事故が発生した場合に火力発電所を所内単独運転とするために、ボイラに供給される給水、燃料、空気を安定してかつ急速に絞り込み、所内負荷のみによる運転を継続し、系統の復旧に伴い、再度並列することであり、系統の運用に寄与するものである。
燃料流量制御装置におけるＦＣＢ時の燃料流量制御は、ＦＣＢ後の所内単独運転時に必要な燃料流量を、規定のバーナ本数において安定燃焼が可能な燃料圧力で供給できる燃料流量調節弁開度まで、バーナの消火速度に合わせて安定燃焼が可能な燃料圧力を確保しながら、絞り込むものである。
図３は、従来の燃料流量制御装置における燃料流量制御回路である。図３において、燃料は、燃料配管１によりオリフィス３、燃料流量調節弁４を経てボイラ６内のバーナ７に供給される。ここで、燃料配管１には燃料流量検出器２とバーナ前段の燃料圧力を計測する燃料圧力検出器５を設ける。燃料流量制御装置８は、燃料流量制御回路部ＡとＦＣＢ開度絞り込み回路部Ｂから構成され、燃料流量制御回路部Ａでは、燃料流量計測オリフィス３に設けた燃料流量検出器２で検出した燃料流量と、ボイラ入力指令に基づく燃料流量指令との偏差を減算器１１により算出し、これを比例・積分器１２によりその偏差が無くなるように演算し、切替器１３を介して燃料流量調節弁４の制御を行っている。ＦＣＢ開度絞り込み回路部Ｂでは、ＦＣＢ発生時に切替器１３及び切替器１５がｂからａに切替わり、ＦＣＢ発生直前の燃料流量調節弁開度指令から信号発生器１４に設定されたＦＣＢ時燃料流量調節弁開度まで、変化率制限器１６により制限された固定変化率で絞り込みを行っている。
ＦＣＢ発生前の状態を１００％負荷運転時と仮定し、その時のバーナ点火本数と、燃料流量調節弁開度指令信号及びＦＣＢ後の燃料流量調節弁目標開度を元に、絞り込み変化率を算出し、これを変化率制限器１６に設定している。これにより、１００％負荷からのＦＣＢ発生時には、図４に示すように、バーナ消火速度ｍ本／０．５秒にて、バーナ点火本数Ｅが目標の本数ｎ本まで消火する時間で燃料流量調節弁開度Ｃも目標のＦＣＢ開度まで絞り込むものである。
他方、燃料流量制御の別方式としては、特開昭６２−２０６３０４号公報がある。図５は、本方式での燃料流量制御回路である。本方式は、前記同様に燃料流量制御回路部ＡとＦＣＢ開度絞り込み回路部Ｂから構成され、ＦＣＢ発生時には切替器１３がｂからａに切替わり、バーナ点火本数の関数として関数発生器２９により、燃料流量調節弁開度指令を目標開度まで絞り込むものである。ＦＣＢ時の燃料流量調節弁開度をバーナ点火本数から設定することにより、ＦＣＢ発生時の燃料圧力変動を抑制しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す従来の燃料流量制御装置では、ＦＣＢ時の燃料流量制御を行う際、ＦＣＢ発生前の状態を１００％負荷運転時と仮定して、バーナが目標本数まで消火する時間で燃料流量調節弁が目標の開度まで絞り込むように、燃料流量調節弁目標開度絞り込み変化率を設定している。このため、１００％負荷以外の負荷でＦＣＢが発生した場合には、バーナ点火本数、燃料流量調節弁開度指令が１００％負荷運転時とは異なってくるのに対して、燃料流量調節弁目標開度絞り込み変化率が１００％負荷時用として固定されているため、バーナが目標の本数まで消火する時間と、燃料流量調節弁が目標の開度まで絞り込む時間とが異なる場合があり、バーナに供給する燃料圧力が変動し、燃焼が不安定となる可能性があった。
また、図５に示す特開昭６２−２０６３０４号公報に記載の燃料流量制御装置では、ＦＣＢ時の燃料流量調節弁開度をバーナ点火本数の関数として制御している。発電所の負荷に対するバーナ点火本数は、図６に示すように、同一負荷（同一燃料流量≒同一燃料流量調節弁開度）においても、負荷上げ時バーナ点火本数Ｄ１と負荷下げ時バーナ点火本数Ｄ２ではバーナ点火本数が異なる領域が発生するため、バーナ点火本数から燃料流量調節弁開度Ｃを設定することは難しいという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、ＦＣＢがどのような負荷運転状態から発生した場合においても、安定したバーナ燃焼を確保しながら、ＦＣＢ時の燃料流量制御を行う燃料流量制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、ＦＣＢ発生時に、ＦＣＢ発生直前のバーナ点火本数を保持し、該保持したバーナ点火本数からＦＣＢ時に消火が必要なバーナ本数を算出すると共に、バーナ消火時間を算出し、ＦＣＢ発生時の燃料流量調節弁開度を保持し、該保持した燃料流量調節弁開度とＦＣＢ時の燃料流量調節弁の目標開度に基づいて燃料流量調節弁開度指令絞り込み開度を算出し、該絞り込み開度をバーナ消火時間により除算して燃料流量調節弁開度指令絞り込みの変化率を算出する変化率算出回路を設ける。
ここで、バーナ消火時間は、バーナ元弁の閉指令が出力されてから実際にバーナ元弁が閉するまでの時間によって調整する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による燃料流量制御装置を示す。本実施形態は、従来からの燃料流量制御回路部ＡとＦＣＢ開度絞り込み回路部Ｂに、変化率算出回路部１７を設ける点に特徴がある。
図１において、ＦＣＢが発生すると、切替部１３及び切替部１５がｂからａに切替わり、ＦＣＢ発生直前の燃料流量調節弁開度指令から信号発生器１４に設定されたＦＣＢ時燃料流量調節弁開度まで変化率制限器１６によって制限された変化率で絞り込む。ここで、燃料流量調節弁開度絞り込み変化率は、ＦＣＢ発生前のバーナ点火本数と、同じくＦＣＢ発生前の燃料流量調節弁開度指令信号及びＦＣＢ後の燃料流量調節弁絞り込み目標開度から算出される。
【０００７】
図２に、燃料流量調節弁開度指令絞り込みの変化率算出回路の詳細を示す。ＦＣＢが発生すると、バーナ点火本数は保持回路２４により１秒前の値（便宜的な値）に保持される。これは、燃料流量の絞り込み動作を行う燃料流量制御装置とバーナの消火を行うバーナ制御装置との協調をとるためである。このＦＣＢ発生前のバーナ点火本数から信号発生器２０に設定したＦＣＢ完了後の目標バーナ点火本数を減算器１９で引くことにより、ＦＣＢ時に消火が必要なバーナ本数が算出される。
信号発生器２６には、ＦＣＢ時バーナ１本当りの消火速度を設定する。ＦＣＢ時に消火が必要なバーナ本数を除算器２５を用いてバーナ１本当りの消火速度で割ることにより、バーナ消火時間が算出される。信号発生器２８は、バーナ制御装置からバーナ元弁の閉指令が出力されてから実際にバーナ元弁が閉するまでの時間調整用のバイアス設定用である。加算器２７は、バイアス補正後のバーナ消火時間を算出する。
燃料流量調節弁開度指令は、ＦＣＢ発生にて保持回路２１によりＦＣＢ発生時の値に保持される。信号発生器１４に設定されるＦＣＢ時の目標開度と保持回路２１の出力値を減算器２２により比較し、燃料流量調節弁開度指令絞り込み開度を算出する。この燃料流量調節弁開度指令絞り込み開度を除算器２３を用いて先に算出したバイアス補正後のバーナ消火時間で割ることにより、燃料流量調節弁開度指令絞り込みの変化率を算出する。
このように本実施形態では、どのような負荷運転状態からＦＣＢが発生した場合においても、最適な燃料流量調節弁開度指令絞り込み変化率を与えることができる。また、これに伴い、ＦＣＢ後の燃料流量一定制御に速やかに移行させることができる。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、火力発電所のＦＣＢ時の燃料流量制御に対し、最適な燃料流量調節弁開度指令絞り込み変化率を算出することにより、どのような負荷運転状態からＦＣＢが発生した場合においても、目標とする所内単独運転負荷までバーナの安定燃焼を確保しながら、燃料流量を絞り込むことができ、ＦＣＢ時に精度の高い燃料流量制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による燃料流量制御装置
【図２】本発明の燃料流量調節弁開度絞り込み変化率算出回路の詳細図
【図３】従来の燃料流量制御回路
【図４】ＦＣＢ発生時のバーナ点火本数と燃料流量調節弁開度との関係を示す図
【図５】従来の燃料流量制御回路
【図６】負荷上げ／下げ時のバーナ点火本数（例）と燃料流量調節弁開度との関係を示す図
【符号の説明】
１：燃料配管、２：燃料流量検出器、３：燃料流量計測オリフィス、４：燃料流量調節弁、５：燃料圧力検出器、６：ボイラ、７：バーナ、８：燃料流量制御装置、１１：減算器、１２：比例・積分器、１３：切替器、１４：信号発生器、１５：切替器、１６：変化率制限器、１７：変化率算出回路、１９：減算器、２０：信号発生器、２１：保持回路、２２：減算器、２３：除算器、２４：保持回路、２５：除算器、２６：信号発生器、２７：加算器、２８：信号発生器

Claims

ボイラで燃料を燃焼させる複数のバーナと、前記バーナに燃料を供給する燃料配管と、燃料流量を調節する燃料流量調節弁と、前記燃料流量を計測する燃料流量検出器を備えた火力発電所の燃料流量制御装置において、
ＦＣＢ発生時に、ＦＣＢ発生直前のバーナ点火本数を保持し、該保持したバーナ点火本数からＦＣＢ時に消火が必要なバーナ本数を算出すると共に、バーナ消火時間を算出し、ＦＣＢ発生時の燃料流量調節弁開度を保持し、該保持した燃料流量調節弁開度とＦＣＢ時の燃料流量調節弁の目標開度に基づいて燃料流量調節弁開度指令絞り込み開度を算出し、前記絞り込み開度を前記バーナ消火時間により除算して燃料流量調節弁開度指令絞り込みの変化率を算出する変化率算出回路を設けることを特徴とする燃料流量制御装置。
請求項１において、前記バーナ消火時間は、バーナ元弁の閉指令が出力されてから実際にバーナ元弁が閉するまでの時間によって調整することを特徴とする燃料流量制御装置。