JP3890355B2 - Boiler control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラントに用いられるボイラ制御装置に係り、特に、プラント出力変化時のボイラ入力量を制御し、ボイラ出口の蒸気圧力、蒸気温度を制御するボイラ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボイラ制御は、プラント出力指令値に追従して出力を調整すると同時に、給水、燃料などのボイラ入力量を調整してボイラ出口蒸気圧力、温度を規定値に制御するものである。
図3は、従来技術として一般的なボイラ制御回路の一例である。図3において、出力目標値31から出力変化設定111に基づいて変化率制限器36で作成した出力指令値MWD110(以下、MWDと称す。)は、関数器37を介してボイラ出口蒸気圧力MSP32(以下、MSPと称す。)との偏差信号(減算器38)に基づく補正信号(PI39)を加算(加算器310)することでボイラ入力指令値BID33(以下、BIDと称す。)となる。このBIDに基づいて関数発生器311で給水流量の目標値を作成し、また、関数発生器313で燃料流量の目標値を作成する。
ところで、プラント出力が変化する際は、ボイラの応答遅れによって過渡的にボイラ出口の蒸気圧力や蒸気温度が変動する。これを補償するために、プラント出力変化状態に応じて給水、燃料などのボイラ入力を先行的に操作するための役割を持つボイラ入力加速信号回路(以下、BIRと称す。)19が設置されている。このBIR回路19は、出力変化幅検出回路41においてMWD110と出力目標値31からプラント出力変化量である出力変化幅を求め、BIR投入量計算ブロック42において出力変化幅とプラント出力変化速度である出力変化率設定111とからBIR投入量を算出する。このBIR投入量はBIR変化率設定ブロック43において投入時と戻し時の変化率を制限し、最終的なBIR信号44を与えるのが一般的である。
そこで、関数発生器311の出力とBIR回路19の出力318を加算器312で加算した給水流量目標値(WFD)34を給水制御系315に出力し、関数発生器313の出力とBIR回路19の出力319を加算器314で加算した燃料流量目標値(FFD)34を燃料制御系316に出力する。なお、出力制御系317にはMWD110を出力する。
なお、BIR回路に関する公知技術としては、図3に示した以外に特開平5−71701号公報に開示されている。この公報には、不定、不規則なプラント出力運用形態に対応するために、出力目標値の一定期間内の変動量の平均値を求め、この平均値に基づいてBIRを修正する手段が記載されている。
以上のBIR回路に関する従来技術に対し、図4、図5で示す出力運用形態における問題点を説明する。
図4は、プラントの出力変化パターンが定められておらず、最終的な出力目標値が不定であることが特徴の出力運用形態である。この運用では、出力目標値の小さな変化(出力変化幅Ws)が一回だけ来た場合は、ボイラ保有熱量の効果によりMSP変動が少ないため、BIR投入は必要としない。一方、出力変化幅Wsの小さな変化が数回にまたがって来た場合には、図中a点(WL>Ws)までMWDが変化した時点でBIRを投入する必要があり、また、b点までMWDが変化した時点で更にBIRを増やす必要がある。
しかし、従来技術では、「従来技術のBIR波形44」に示すように、出力変化幅を判定してBIR投入量を決定できる。このため、小さな出力変化が1回の時はBIRを投入しないようにできる。しかしながら、小さな出力変化が複数回続いた時は、小さな出力変化(出力変化幅Ws)としか判定できないため、BIRが投入されず、MSPが大きく変動するという問題点がある。
一方、特開平5−71701号公報の従来技術では、出力目標値の一定期間内の変動量の平均値を指標としてBIRを修正するが、この平均値は出力目標値が更新される周期によって大きさが左右される。このため、出力目標値の更新周期が一定であれば、正しい平均値が得られ、図4に示す適正なBIRを与えることができる。これに対し、出力目標値の更新周期が一定でない出力運用形態の場合は正しい平均値が得られない。このため、小さな出力変化が複数回続いた時は図4に示す適正なBIRを与えることができず、MSPが変動するという問題点がある。
図5は、図4と同様の出力運用形態において、一定方向の出力変化ではなく、出力目標値の増加と減少が連続で与えられた結果、MWDの変化が上昇継続中に降下方向へ反転したケースである。この運用では、図中a点、b点までMWDが変化した時点でBIRを投入、増加してゆき、次にMWDが反転し、MWDが変化した時点cまでに増BIRを即時リセットし、且つ、減BIRを投入する必要がある。
しかし、従来技術、特開平5−71701号公報の従来技術ともに、「従来技術のBIR波形44」に示すように、増BIRをリセットする側の変化率制限が動作することにより、余剰なBIRが入ったままになるため、MSPが大きく変動するという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のBIR作成手段では、不規則なプラント出力運用形態において適切なBIRを得ることが困難であり、プラント出力変化時にボイラの蒸気圧力、蒸気温度の制御性が低下するという問題がある。
そこで、本発明の課題は、不規則なプラント出力運用形態においても必要なBIRを精度良く与え、ボイラ出口蒸気圧力、蒸気温度を良好に制御するに好適なボイラ制御装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、プラントの出力指令値に基づいてプラント出力変化の継続時間を作成する出力変化継続時間算出手段と、プラント出力変化率設定に応じてプラント出力変化の継続時間を補正する時間補正手段と、補正されたプラント出力変化の継続時間に基づいてボイラ入力量の補正量を決定するボイラ入力加速信号を生成する計算手段と、出力変化継続時間算出手段から出力されるプラント出力変化検出結果とボイラ入力量の補正量に基づいてボイラ入力加速信号の操作変化率を補正するボイラ入力加速信号の補正手段を備え、ボイラ入力量の制御信号を操作変化率補正後のボイラ入力加速信号によって補正し、最終的なボイラ入力量を決定する。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明のボイラ制御装置の一実施形態を示す。図1において、ボイラ制御装置11は、MWD110を作成する出力指令作成ブロック13と、MWDを受けて出力を制御する出力制御系14と、MWDを受けてBID33を作成するボイラ入力制御ブロック15と、BID33とBIR回路19で求めたBIR112を受けて給水、燃料を制御する給水制御系16、燃料制御系17及びその他制御系18とから構成され、発電プラント12に対して制御信号を出力する。ここで、BIR回路19は、以下の機能を持つブロックで構成される。出力上昇継続時間計算ブロック120と出力下降継続時間計算121は、MWD110を受けて出力変化が継続している時間を作成する。ブロック120は、出力上昇継続時間170と出力上昇検出結果172を出力する。ブロック121は、出力降下継続時間171と出力降下検出結果173を出力する。上昇継続時間補正ブロック130と降下継続時間補正131は、出力変化率設定111に基づいてそれぞれ出力上昇継続時間170と出力降下継続時間171を補正する。増BIR投入量計算ブロック140は、補正された出力上昇継続時間に基づいて増側のBIR投入量174を出力する。減BIR投入量計算ブロック141は、補正された出力降下継続時間に基づいて減側のBIR投入量175を出力する。増BIR変化率補正ブロック150は、出力降下検出結果173と減側BIR投入量175に基づいて増側BIR投入量174の変化率補正を行う。減BIR変化率補正ブロック151は、出力上昇検出結果172と増側BIR投入量174に基づいて減側BIR投入量175の変化率補正を行う。ブロック150と151から出力された増側BIR信号と減側BIR信号は、加算器160で加算されてBIR112となる。
【0006】
以下、BIR回路19の各構成要素の動作について、図2の具体的な構成手段を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、図1のBIR回路19の各ブロック番号と対比した形で示している。
ブロック120は、MWD110を微分器203で微分し、この出力をモニタリレーMR204で監視することで出力上昇検出結果172を得る。これとブロック121で得た出力降下検出結果173の否定条件との論理積演算により出力上昇継続中を得る。出力上昇継続中であれば、信号切替器Tはt秒201側を選択する。選択されたt秒は変化率制限器205によって低速の変化率制限を受け、時間経過に従った所定の変化率で増加し、これが出力上昇継続時間170として与えられる。ここで、上記の出力上昇継続中の判定が喪失した場合は、信号切替器Tは0秒202側を選択する。選択された0秒は変化率制限器205によって高速の変化率制限を受け、出力上昇継続時間170は瞬時に0秒となる。このように、変化率制限器205は入力信号を切替える方向によって異なった変化率を設定できようになっている。
ブロック121は、ブロック120と同様の考え方によって動作するため、細部説明を省略するが、変化率制限器208から出力降下継続時間171が出力される。
以上のブロック120、121によれば、プラント出力変化量を出力変化の継続時間として把握できる。かつ、実際にプラント出力を動かしている出力指令値MWDに基づいて出力変化を検出するため、出力目標値のいかなるパターン変化にも影響されることなく、正確な出力変化継続時間を得られる。従って、電力会社毎に異なる出力運用形態に対して区別なく適用できる。
【0007】
ブロック130は、出力変化率設定111に基づく関数発生器209の出力を乗算器210に与え、出力上昇継続時間170を補正する。補正の考え方は、出力変化率設定が大きいほど出力上昇継続時間を大きく補正し、出力変化率設定が小さいほど出力上昇継続時間を小さく補正する。
ブロック131は、ブロック130と同様の考え方によって動作するため、細部説明を省略するが、乗算器212からは補正された出力降下継続時間が出力される。
以上のブロック130、131によれば、出力変化率が変化した場合でも出力変化継続時間は、常に正確なプラント出力変化量として捉えることができる。
【0008】
ブロック140は、上記の補正された出力上昇継続時間に基づいて関数発生器213により増側BIR投入量174を作成する。関数発生器213には、出力上昇継続時間を横軸とし、増側BIR投入量を縦軸とする任意の関係を設定する。
ここで、図6を用いて、ブロック130において出力変化率設定111により補正された出力上昇継続時間と、ブロック140の関数発生器213で得られる増側BIR投入量との関係を説明する。図6において、BIR(RB:基準変化率設定)は、任意に決定した基準変化率設定(RB)において関数発生器213に設定した関数を示している。ここで、出力変化率設定が基準変化率設定RBの時に、実出力が変化する或る出力変化幅の時間をTとすると、基準変化率設定の2倍の変化率(2・RB)の場合は0.5・Tとなる。このため出力変化率が2・RBの時のBIR(2・RB)は基準変化率設定時のBIR(RB:基準変化率設定)よりも早い時点(0.5・T時点)で投入する必要がある。
この出力変化率によるBIR投入タイミングの調整は、変化率関数発生器209と乗算器210により実現させている。即ち、出力上昇継続時間を基準変化率設定時の2倍に補正し、この結果関数発生器213の横軸は2倍の速度で変化することになり、出力上昇を開始してからの時間経過で見たBIRは、基準変化率設定におけるBIR(RB:基準変化率設定)をBIR(2・RB)方向へシフトした波形が得られる。同様の仕組みにより、出力変化率設定が基準変化率設定の0.5倍の変化率(0.5・RB)となった場合は、基準変化率設定におけるBIR(RB:基準変化率設定)をBIR(0.5・RB)方向へシフトした波形が得られる。
このように、関数発生器213は、唯一基準変化率設定におけるBIR投入関数を持つだけでよく、回路の簡素化が可能となる。
ブロック141は、ブロック140と同様の考え方によって動作するため、細部説明を省略するが、関数発生器214からは減側BIR投入量175が出力される。
以上のブロック130,131と140,141の組み合わせによれば、関数発生器213、214は基準となる出力変化率の分だけ持てば良く、簡単な回路構成で様々な出力変化率に対応した適切なBIR投入量を求めることができる。また、関数発生器213、214の設定も簡単に決定することができる。すなわち、図4で示される目標BIRを得るには、基準の出力変化率でa点、b点に到達する時間を横軸とし、それぞれのBIR投入量を縦軸に設定すれば良い。
【0009】
ブロック150は、増側BIR投入量174に対し、変化率制限器218により増方向変化率と減方向変化率を設定する。ここで、増方向変化率は、変化率制限器218自身が持つ設定値として固定値を与える。一方、減方向変化率RDは、出力変化の状況に応じて切替えられた低速216と高速217の変化率が外部から与えられる。すなわち、ブロック207からの出力降下検出結果173と、モニタリレー215による減側BIR投入量175の動作検出結果との論理積出力がONの時は、高速変化率217が選択されて変化率制限器218の減方向変化率として与えられる。こうすることにより、出力上昇中に出力変化方向が反転し、出力降下を始めた時点で零信号の位置にある増側BIR投入量174が即時に変化率制限器218の出力になることから、余剰なBIRがいつまでも残ることがない。
ブロック151は、ブロック150と同様の考え方によって動作するため、細部説明を省略するが、減側BIR投入量175に対し、変化率制限器222により増方向変化率と減方向変化率を設定する。ここで、出力降下中に出力変化方向が反転し、出力上昇を始めた時点で零信号の位置にある減側BIR投入量175が即時に変化率制限器222の出力になることから、余剰なBIRがいつまでも残ることがない。
以上のブロック150、151によれば、図5の出力運用形態においてc点到達時点で減側BIRが投入されると同時に、増側BIRの減レートは高速側が選択されて即時にリセットされるため、蒸気圧力、蒸気温度を良好に制御することができる。このため、最も過酷な運転形態であるAFC運用プラントにおいて特に効果が得られる。
【0010】
図4、図5に、本発明のBIR波形を示す。
図4は、上述したように、プラントの出力変化パターンが定められておらず、最終的な出力目標値が不定であることが特徴の出力運用形態であるが、この運用において、従来技術では、「従来技術のBIR波形44」に示すように、小さな出力変化が複数回続いた時は、小さな出力変化(出力変化幅Ws)としか判定できないため、BIRが投入されず、MSPが大きく変動するという問題点があるに比し、本発明では、「本発明のBIR波形112」で示すように、出力変化幅Wsの小さな変化が数回にまたがって来た場合には、図中a点(WL>Ws)までMWDが変化した時点でBIRを投入し、また、b点までMWDが変化した時点で更にBIRを増やすので、MSPの変動を抑制することができる。
また、図5は、上述したように、図4と同様の出力運用形態において、一定方向の出力変化ではなく、出力目標値の増加と減少が連続で与えられた結果、MWDの変化が上昇継続中に降下方向へ反転したケースであるが、この運用において、従来技術では、「従来技術のBIR波形44」に示すように、MWDが反転し、図中c点で増BIRをリセットする側の変化率制限が動作することにより、余剰なBIRが入ったままになるため、MSPが大きく変動するという問題があるに比し、本発明では、「本発明のBIR波形112」で示すように、図中a点、b点までMWDが変化した時点でBIRを投入、増加してゆき、次にMWDが反転し、減BIRが投入されるべきc点までにMWDが変化した時点で増BIRを即時リセットし、且つ、減BIRを投入するので、MSPの変動を抑制することができる。
【0011】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、不定、不規則な出力運用形態をとる発電プラントにおいて、簡単な回路構成によって必要なBIRを精度良く与えることができ、これによってプラント出力変化時のボイラ入力量を適正に制御することができ、ボイラ出口蒸気圧力、蒸気温度を規定値に保つように良好に制御することができる。
また、実際のプラント出力変化量に相当するプラント出力変化の継続時間を用いてBIR投入量を計算するので、出力目標値の変化パターンに関わらず必要なBIRを得ることができ、従って如何なるプラント出力運用形態にも容易に適用可能である。
また、プラント出力変化率で出力変化の継続時間を補正するので、出力変化継続時間は常に実際の出力変化量相当に補正され、これにより出力変化率が変化してもBIR投入量を精度良く計算することができる。
また、プラント出力変化方向の反転と、反転した方向のBIR投入タイミングとを検出した時は、反転前に投入していたBIRを即時にリセットするので、余剰なBIRが残らずに必要なBIRを瞬時に得ることができ、従って出力目標値が頻繁に反転する形態を持つAFC運用プラントなどに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のボイラ制御装置の一実施形態
【図2】本発明の具体的な構成手段を示すブロック図
【図3】従来技術としての一般的なボイラ制御回路の一例
【図4】本発明と従来技術による発電プラントにおける出力運用形態の一例
【図5】本発明と従来技術による発電プラントにおける出力運用形態の二例
【図6】本発明の出力変化率設定とBIR投入量との関係を示す説明図
【符号の説明】
11…ボイラ制御装置、12…発電プラント、19…BIR回路、110…MWD、111…出力変化率設定、112…BIR、120,121…出力変化継続時間計算ブロック、130,131…出力変化継続時間補正ブロック、140,141…BIR投入量計算ブロック、150,151…BIR変化率補正ブロック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boiler control device used in a power plant, and more particularly to a boiler control device that controls a boiler input amount when a plant output changes and controls a steam pressure and a steam temperature at a boiler outlet.
[0002]
[Prior art]
In the boiler control, the output is adjusted following the plant output command value, and at the same time, the boiler input steam pressure and temperature are controlled to specified values by adjusting the boiler input amount such as water supply and fuel.
FIG. 3 shows an example of a general boiler control circuit as the prior art. In FIG. 3, the output command value MWD110 (hereinafter referred to as MWD) created by the
By the way, when the plant output changes, the steam pressure and the steam temperature at the boiler outlet change transiently due to the response delay of the boiler. In order to compensate for this, a boiler input acceleration signal circuit (hereinafter referred to as BIR) 19 having a role for operating boiler inputs such as water supply and fuel in advance according to the state of change in plant output is installed. Yes. The
Therefore, a water supply flow rate target value (WFD) 34 obtained by adding the output of the
In addition to the one shown in FIG. 3, the publicly known technique related to the BIR circuit is disclosed in JP-A-5-71701. This gazette describes means for obtaining an average value of the fluctuation amount of the output target value within a predetermined period and correcting the BIR based on this average value in order to cope with an indefinite and irregular plant output operation mode. ing.
The problems in the output operation mode shown in FIG. 4 and FIG.
FIG. 4 shows an output operation mode characterized in that the output change pattern of the plant is not defined and the final output target value is indefinite. In this operation, when a small change in the output target value (output change width Ws) occurs only once, the MSP fluctuation is small due to the effect of the boiler's stored heat amount, so BIR input is not required. On the other hand, when the small change of the output change width Ws has spread over several times, it is necessary to insert the BIR when the MWD changes to the point a (WL> Ws) in the figure, and to the point b. When the MWD changes, it is necessary to further increase the BIR.
However, in the prior art, as shown in the “prior
On the other hand, in the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-71701, the BIR is corrected using the average value of the fluctuation amount of the output target value within a certain period as an index. This average value is increased depending on the cycle in which the output target value is updated. Is affected. For this reason, if the update cycle of the output target value is constant, a correct average value can be obtained and the appropriate BIR shown in FIG. 4 can be given. On the other hand, in the case of an output operation mode in which the update cycle of the output target value is not constant, a correct average value cannot be obtained. For this reason, when a small output change continues several times, the appropriate BIR shown in FIG. 4 cannot be given and the MSP fluctuates.
FIG. 5 shows that in the output operation form similar to FIG. 4, instead of a change in output in a certain direction, the increase and decrease in output target value were continuously given, and as a result, the change in MWD was reversed in the descending direction while continuing to rise. It is a case. In this operation, when the MWD changes to points a and b in the figure, the BIR is input and increased, then the MWD is reversed, and the increased BIR is immediately reset by the time c when the MWD changes, and It is necessary to introduce a reduced BIR.
However, both the prior art and the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-71701, as shown in “Prior
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, with the conventional BIR creating means, it is difficult to obtain an appropriate BIR in an irregular plant output operation mode, and the controllability of the steam pressure and steam temperature of the boiler is lowered when the plant output changes. There is.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a boiler control device that is capable of accurately providing necessary BIR even in an irregular plant output operation mode and favorably controlling boiler outlet steam pressure and steam temperature.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, output change duration calculation means for creating a plant output change duration based on a plant output command value, and correcting the plant output change duration according to the plant output change rate setting Time correction means, calculation means for generating a boiler input acceleration signal for determining the correction amount of the boiler input amount based on the corrected duration of the plant output change, and plant output change output from the output change duration calculation means Boiler input acceleration signal correction means for correcting the operation change rate of the boiler input acceleration signal based on the detection result and the correction amount of the boiler input amount is provided, and the boiler input acceleration signal after the operation change rate correction is performed on the control signal of the boiler input amount To determine the final boiler input amount.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the boiler control device of the present invention. In FIG. 1, a
[0006]
Hereinafter, the operation of each component of the
The
Since the block 121 operates according to the same concept as the
According to the
[0007]
Since the block 131 operates according to the same concept as the
According to the
[0008]
Here, the relationship between the output increase duration corrected by the output change rate setting 111 in the
The adjustment of the BIR input timing based on the output change rate is realized by the change rate function generator 209 and the multiplier 210. That is, the output increase duration is corrected to twice the reference change rate setting. As a result, the horizontal axis of the function generator 213 changes at twice the speed, and the time elapsed since the output increase started. The BIR seen in (1) provides a waveform obtained by shifting the BIR (RB: reference change rate setting) in the reference change rate setting in the BIR (2.RB) direction. By the same mechanism, when the output change rate setting becomes 0.5 times the change rate (0.5 · RB) of the reference change rate setting, BIR (RB: reference change rate setting) in the reference change rate setting is set. A waveform shifted in the BIR (0.5 · RB) direction is obtained.
Thus, the function generator 213 need only have a BIR input function for setting the reference change rate, and the circuit can be simplified.
Since the block 141 operates in the same way as the
According to the combination of the
[0009]
The
Since the
According to the
[0010]
4 and 5 show the BIR waveforms of the present invention.
FIG. 4 is an output operation mode characterized in that the output change pattern of the plant is not defined and the final output target value is indefinite as described above. As shown in “Prior
Further, in FIG. 5, as described above, in the same output operation form as in FIG. 4, the increase and decrease of the output target value are continuously given instead of the output change in a fixed direction, and as a result, the change in MWD continues to rise. In this operation, in the conventional technique, as shown in the “prior
[0011]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a power plant having an indeterminate and irregular output operation mode, a necessary BIR can be given with a simple circuit configuration with high accuracy, and thus a boiler at the time of plant output change can be provided. The input amount can be appropriately controlled, and the boiler outlet steam pressure and steam temperature can be favorably controlled so as to keep the specified values.
Further, since the BIR input amount is calculated using the duration of the plant output change corresponding to the actual plant output change amount, the necessary BIR can be obtained regardless of the change pattern of the output target value, and therefore any plant output can be obtained. It can be easily applied to the operation mode.
In addition, since the output change duration is corrected by the plant output change rate, the output change duration is always corrected to the actual output change amount, so that even if the output change rate changes, the BIR input amount can be calculated accurately. can do.
Also, when the inversion of the plant output change direction and the BIR input timing in the inverted direction are detected, the BIR that was input before the inversion is reset immediately, so that the necessary BIR can be obtained without any surplus BIR remaining. It can be obtained instantaneously, and is therefore suitable for an AFC operation plant having a form in which the output target value is frequently reversed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an embodiment of a boiler control apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a concrete configuration means of the present invention. FIG. 3 is an example of a general boiler control circuit as a prior art. Example of output operation mode in power plant according to the present invention and prior art FIG. 5: Two examples of output operation mode in power plant according to the present invention and prior art FIG. 6: Output change rate setting and BIR input amount of the present invention Explanatory diagram showing the relationship [Explanation of symbols]
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