JP4670707B2 - 汽力発電設備の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
近年、省エネルギ対策として、汽力発電設備にはできるだけ高い発電効率で運用することが期待されている。
従来、このような汽力発電設備として、プラント熱効率の向上策の一つとして変圧運転を行うようにしたものがあった(例えば、特許文献1参照)。
(1)供給信頼度の低下:ユニット起動/停止時は電動給水ポンプにて行う。そして、その後はタービン駆動給水ポンプを用いて運転を行うが、ある低負荷帯の運転値(例えば、定格負荷運転の値が60万kWのプラントにおける15万kW)以下の運転を行う場合は、電動給水ポンプへの切替操作を行うことになる。従って、定格負荷運転から低負荷運転の間の変圧運転を行う場合、このような運転値を境にして幾度も電動給水ポンプの運転/停止を行うことになる。その結果、モータ故障へのリスクが増大し、本来のユニット起動/停止時に電動給水ポンプが使用できなくなる可能性が大きくなる。
また、この発明の汽力発電設備の制御装置によれば、給水制御手段を備えたので、更に低負荷運転時における安定した制御が実現でき、より汽力発電設備としての効率向上を達成することができる。
また、この発明の汽力発電設備の制御装置によれば、再循環弁制御手段による再循環弁の制御に対応したタービン駆動給水ポンプの保護動作を行うことができる。
また、この発明の汽力発電設備の制御方法によれば、給水弁とタービン駆動給水ポンプの制御を行うようにしたので、更に低負荷運転時における安定した制御が実現でき、より汽力発電設備としての効率向上を達成することができる。
図1は、この発明の実施の形態1による制御装置が適用される汽力発電設備の構成図である。
図において、脱気器1、タービン駆動給水ポンプ(TD−BFP)2、電動給水ポンプ(M−BFP)3、再循環弁(PRC)4、電動給水ポンプ流量制御弁(FWB)5、第1の給水弁(FWV)6、第2の給水弁(FWVB)7、高圧ヒータ8、エコノマイザ(ECO)9、ボイラ循環ポンプ(BCP)10、水冷壁(WW)11、第1のボイラ絞り弁(BT)12、第2のボイラ絞り弁(BTB)13、スーパーヒータ(SH1,SH2)14a,14b、ガバナ(GOV)15、タービン(HP)16、低レンジ給水流量計17、高レンジ給水流量計18、制御装置100を備えている。
再循環弁制御手段101は、タービン駆動給水ポンプ2における吸込流量と吐出圧力との関係に基づいて再循環弁4の開度制御を行う。
図2は、再循環弁4の開度制御の一例を示す説明図であり、吸込流量と吐出圧力(ゲージ圧)との関係を示している。
図中、実線200a,200bは本実施の形態の全開、全閉直線を示し、破線300a,300bは従来の全開、全閉の値を示している。図示のように、従来では、吸込流量のみによる全開または全閉制御(この例では、吸込流量290(t/h)で全開、370(t/h)で全閉)であったのに対し、本実施の形態では、吐出圧力と吸込流量との値に応じて開度制御を行っている。例えば、従来では、吸込流量が290(t/h)の値になれば、再循環弁4は全開であったのに対し、本実施の形態では、吸込流量が290(t/h)以下で再循環弁4が開き始め、図中の矢印のように吐出圧力が一定の場合は、そのまま吸込流量が200(t/h)強の値になるまで、吸込流量の減少に応じて開度制御が行われる。また、再循環弁制御手段101は再循環弁4の開度制御をヒステリシス付きの制御で行っているため、再循環弁は、吸込流量が260(t/h)になるまで全開状態で保持され、それ以上の流量で340(t/h)まで吸込流量の増大に応じて開度制御される。尚、ヒステリシス付き制御については後述する。
図3は、吸込流量と再循環弁4の開度との関係を示す説明図である。
図示のように、吸込流量290(t/h)以下になると、再循環弁4が開かれ、200(t/h)強で全開となる。また、全開状態から吸込流量が増加しても直ちに閉側に制御せず、260(t/h)まで全開状態のままとし、それ以上の値で閉側に制御し、340(t/h)で全閉状態まで制御する。その後は全閉状態のままとし、290(t/h)以下の吸込流量となると、上記の開閉制御を繰り返す。このような制御を行うことにより、タービン駆動給水ポンプ2の給水制御に外乱を与えることがなく、安定したタービン駆動給水ポンプ2の給水制御を行うことができる。
給水制御手段102は、低負荷帯での流量制御として、給水バイパス弁7の制御により、タービン駆動給水ポンプ2から高圧ヒータ8に至る給水路の流量制御を行い、かつ、給水バイパス弁7の差圧制御をタービン駆動給水ポンプ2の回転数によって制御する。即ち、給水制御手段102は、低レンジ給水流量計17で計測された流量に基づいて給水バイパス弁7を開閉制御することによって、給水バイパス弁7を流れる流量を所望する値に制御すると共に、流量変化によって、給水バイパス弁7の入口側と出口側の差圧が変化した場合、その差圧に応じてタービン駆動給水ポンプ2の回転数を制御する。
低負荷運転時では、タービン駆動給水ポンプ2の駆動蒸気は主蒸気から抽気されるため、ボイラ、ガバナ15、タービン駆動給水ポンプ2といったループが形成される。また、低負荷運転時では、ボイラ絞り弁バイパス弁13およびガバナ15の開閉動作と、実際の蒸気圧力との間には制御遅れが大きくなる。このような理由から、低負荷運転では、定格運転時と同じ制御を行った場合、タービン駆動給水ポンプ2と、ボイラ絞り弁バイパス弁13やガバナ15の制御によって相互干渉が発生し易くなる。
尚、上記の不感帯については、固定した値の不感帯とするのではなく、負荷が低くなればなるほど、不感帯の範囲が大きくなるよう設定してもよい。
給水ポンプ保護手段104は、再循環弁4が所定の開度になってもタービン駆動給水ポンプ2の吐出流量が所定の値に達しない場合、タービン駆動給水ポンプ2を保護するため、タービン駆動給水ポンプ2を停止させるよう制御する。ここで、保護設定値104aは、再循環弁4の開度とタービン駆動給水ポンプ2の吸込流量との関係によって定められた設定値である。即ち、本実施の形態では、タービン駆動給水ポンプの吸込流量が従来よりも小さい値まで制御されるため、このような低流量で給水ポンプ保護手段104が誤動作しないよう、再循環弁4の開度に対応したタービン駆動給水ポンプ2の最低流量の値に基づいて保護設定値104aが設定されている。本実施の形態では、このような保護設定値104aを用いることにより、給水ポンプ保護手段104は、再循環弁制御手段101による再循環弁4の制御に対応したタービン駆動給水ポンプ2の保護動作を行うことができる。
4 再循環弁
6 第1の給水弁
7 第2の給水弁
12 第1のボイラ絞り弁
13 第2のボイラ絞り弁
15 ガバナ
100 制御装置
101 再循環弁制御手段
102 給水制御手段
103 主蒸気圧力制御手段
104 給水ポンプ保護手段
104a 保護設定値
Claims (5)
- 主給水を行うタービン駆動給水ポンプと、当該タービン駆動給水ポンプの吐出側から吸込側に水を再循環させるための再循環弁と、前記タービン駆動給水ポンプの吐出側に設けられ、主給水の流量を制御するための給水弁と、ボイラの水冷壁の圧力制御を行うためのボイラ絞り弁と、主蒸気の圧力制御を行うためのガバナとを備えた汽力発電設備の制御を行う汽力発電設備の制御装置であって、
前記再循環弁の開度を前記タービン駆動給水ポンプの吸込流量と吐出圧力とに対応させて制御すると共に、当該開度制御をヒステリシス付き制御とする再循環弁制御手段と、
前記給水弁の開度を一定として、前記タービン駆動給水ポンプの回転数を制御することで、主給水の流量制御を行う給水制御手段と、
所定の負荷以下の負荷運転時では、前記ボイラ絞り弁の開度を、目標とする制御値に対する偏差の不感帯を設けて制御すると共に、前記ガバナの感度を負荷の値に応じて変化させた制御を行う主蒸気圧力制御手段とを備えた汽力発電設備の制御装置。 - 主給水を行うタービン駆動給水ポンプと、当該タービン駆動給水ポンプの吐出側から吸込側に水を再循環させるための再循環弁と、前記タービン駆動給水ポンプの吐出側に設けられ、主給水の流量を制御するための給水弁と、ボイラの水冷壁の圧力制御を行うためのボイラ絞り弁と、主蒸気の圧力制御を行うためのガバナとを備えた汽力発電設備の制御を行う汽力発電設備の制御装置であって、
前記再循環弁の開度を前記タービン駆動給水ポンプの吸込流量と吐出圧力とに対応させて制御すると共に、当該開度制御をヒステリシス付き制御とする再循環弁制御手段と、
前記給水弁の開度制御によって当該給水弁を流れる流量を制御し、かつ、当該給水弁の入口側と出口側の差圧を前記タービン駆動給水ポンプの回転数で制御することで、主給水の流量制御を行うと共に、前記タービン駆動給水ポンプの吐出流量に対応して前記給水弁の感度補正を行う給水制御手段と、
所定の負荷以下の負荷運転時では、前記ボイラ絞り弁の開度を、目標とする制御値に対する偏差の不感帯を設けて制御すると共に、前記ガバナの感度を負荷の値に応じて変化させた制御を行う主蒸気圧力制御手段とを備えた汽力発電設備の制御装置。 - 再循環弁制御手段による再循環弁の開度制御に対応した保護設定値に基づいて、タービン駆動給水ポンプの保護を行う給水ポンプ保護手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の汽力発電設備の制御装置。
- 主給水を行うタービン駆動給水ポンプと、当該タービン駆動給水ポンプの吐出側から吸込側に水を再循環させるための再循環弁と、前記タービン駆動給水ポンプの吐出側に設けられ、主給水の流量を制御するための給水弁と、ボイラの水冷壁の圧力制御を行うためのボイラ絞り弁と、主蒸気の圧力制御を行うためのガバナとを制御する汽力発電設備の制御方法であって、
前記再循環弁の開度を前記タービン駆動給水ポンプの吸込流量と吐出圧力とに対応させて制御すると共に、当該開度制御をヒステリシス付き制御とし、
前記給水弁の開度を一定として、前記タービン駆動給水ポンプの回転数を制御することで、主給水の流量制御を行い、
所定の負荷以下の負荷運転時では、前記ボイラ絞り弁の開度を、目標とする制御値に対する偏差の不感帯を設けて制御すると共に、前記ガバナの感度を負荷の値に応じて変化させた制御を行うことを特徴とする汽力発電設備の制御方法。 - 主給水を行うタービン駆動給水ポンプと、当該タービン駆動給水ポンプの吐出側から吸込側に水を再循環させるための再循環弁と、前記タービン駆動給水ポンプの吐出側に設けられ、主給水の流量を制御するための給水弁と、ボイラの水冷壁の圧力制御を行うためのボイラ絞り弁と、主蒸気の圧力制御を行うためのガバナとを制御する汽力発電設備の制御方法であって、
前記再循環弁の開度を前記タービン駆動給水ポンプの吸込流量と吐出圧力とに対応させて制御すると共に、当該開度制御をヒステリシス付き制御とし、
前記給水弁の開度制御によって当該給水弁を流れる流量を制御し、かつ、当該給水弁の入口側と出口側の差圧を前記タービン駆動給水ポンプの回転数で制御することで、主給水の流量制御を行うと共に、前記タービン駆動給水ポンプの吐出流量に対応して前記給水弁の感度補正を行い、
所定の負荷以下の負荷運転時では、前記ボイラ絞り弁の開度を、目標とする制御値に対する偏差の不感帯を設けて制御すると共に、前記ガバナの感度を負荷の値に応じて変化させた制御を行うことを特徴とする汽力発電設備の制御方法。
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