JPH03123909A - ボイラ給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は帰環制御系からなる自動制御装置の異常診断装
置に係り、特に火力発電所等における蒸気発生器に用い
る給水制御装置の最適な異常診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特許公報昭６３−６８５号に記載のように
蒸気発生装置（例えばボイラ）の給水ポンプはタービン
駆動及びモータ駆動のごとく異なる駆動方式の複数のポ
ンプで構成されている。蒸気発生装置の出力が少ないと
きには、主にモータ駆動給水ポンプ（Ｍ−ＲＦＰ）が使
用され、出力上昇過程でタービン駆動給水ポンプ（Ｔ−
ＢＦＰ）に切替える。従来、この切替操作は運転員の手
動操作によりなされていた。タービン駆動給水ポンプは
、タービン回転数によって給水ポンプ流量を制御する。

このタービン回転数の上昇率を大きくすると、急激に流
量が増加して、ボイラ給水流量が増加する。ボイラでは
、ボイラ・タービン主機保護上の要求から給水の変動が
厳しく制限されており、偏差が規定値以上になるとボイ
ラ・タービンがトリップするインターロックが働く。ま
た、給水低下に対してもボイラの空焚き保護上の要求か
らボイラトリップのインターロックが働く、シたかって
、給水ポンプの切替操作は、経験をつんだ運転員によっ
て注意深く、長時間をかけておこなわれていた。

これに対して、近年、給水ポンプを入手によらが自動的
に切替える装置が提案されており、例えば第２図に示す
方式がある。

ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気配管２を通りタービン
３に導入され、図示しない発電機を駆動したのち、復水
器４に送られ水に戻される。この復水は、低圧復水ポン
プ５、高圧復水ポンプ６により昇圧され、タービン駆動
給水ポンプ（Ｔ−ＢＦＰ）７およびモータ駆動給水ポン
プ（Ｍ−ＢＦＰ）８により更に高圧され、給水管１０を
介してボイラ１に給水される。通常、給水ポンプには、
タービン駆動給水ポンプ２台とモータ駆動給水ポンプ１
台の計３台が用いられる。タービン始動時においては、
モータ駆動給水ポンプ８が運転され、タービンが２０％
出力出力上なった時点でタービン駆動給水ポンプ７が運
転される。加算器１２では、ボイラの給水流量が設定値
から減算される。この出力は、主制御器１３の制御信号
となる。始動開始時には、制御器１６をオンに制御して
いるので、主制御器１３による制御は、給水調整弁９の
みとなる。前述のように発電機出力が増大すると、給水
制御を給水調整弁９からタービン制御器に移してから、
制御器１８をオフとする。

そこで、主制御器１３の出力はタービン制御に送られ、
タービン駆動給水ポンプ７用のタービン蒸気量を制御す
る。

さらに、ボイラ給水制御系の詳細システム構成を第３図
に示す。タービン駆動給水ポンプ７、モータ駆動給水ポ
ンプ８には、ポンプ保護の目的から最低流量の給水を流
す必要があり、再循環弁２６〜２８がポンプ吐出側に取
付けられている。

この再循環弁はオンオフ弁でポンプの吐出流量の増大に
伴い順次閉し、また減少に伴い順次閉するが、開閉時に
は、給水流量の変動となって現れる。

従って給水制御系では変動を少なくするために、開閉指
令と同時に再循環弁の分流骨の開度分−Ｘａ％だけ開度
指令２１を補正している。

第４図に負荷上げ時のＡ−Ｃの給水ポンプの切替とその
時の再循環弁の開閉時の給水流量への影響を示す。この
開時の鋸状の給水流量の突変は帰環制御系の外乱となる
が１通常はすぐに整定する。

しかし、開時に■偏差が出ていたり、開度指令２１の補
正と実際の再循環弁の機械的な動作タイミングがずれた
りすると、給水流量の突変が発散形のハンチングになり
ユニットリップになる場合がある。

第５図は、給水流量２０が再循環弁の閉時Ｔ。

から突変して整定する通常の変動を示す。

第６図は、給水流量２０が再循環弁の閉時Ｔ。

から突変し１発散しながらハンチングを続け、Ｔｔのタ
イミングでボイラの空焚き保護流量以下のユニットトリ
ップレベル以下になり、ユニットトリップする変動を示
す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、帰環制御系の外乱に対して、系が発散
形のハンチング状態になった場合でも、この異常を早期
に検出し系を整定状態に戻し、ユニットトリップを未然
に防止する点についての配慮がされておらず、ユニット
トリップに至る問題があった。

本発明は、帰環制御系の発散形のハンチング状態を早期
に検出し、異常診断することにより制御系を安全方向に
退避、ユニットトリップを未然に防止することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、帰環制御系の帰環信号のハ
ンチング状態における振幅の変化を連続監視し、振幅が
規定値以上に増加方向にあれが発散形のハンチング状態
にあると診断し、警報を発するとともに、制御系を安全
方向（手動モード等）に退避、ユニットトリップを未然
に防止するようにしたものである。

〔作用〕

帰環制御系の帰環信号のハンチング状態に波形の変化を
連続監視し、第１波の最大値ホールド回路のホールド値
と最少値ホールド回路から第一波振幅を求め、第２波の
最大値ホールド回路と最少値ホールド回路から第２波振
幅を求め、さらに第３波の振幅については第１波の振幅
検出回路のホールド値をリセツトシ検出するため、連続
的に前回の振幅と今回の振幅が分かり、振幅の変化が連
続監視できる。それによって、振幅の変化が通常の値以
上に大きくなって場合は、帰環信号が発散形のハンチン
グ状態にあることが診断できるので、警報を発し、制御
系を自動帰環制御モードから手動モード等安全方向へ退
避、ユニットトリップを未然に防止することができる。

代案として、制御偏差が通常の値以上に大きくなった場
合でも制御ループに異常があり帰環信号が発散形のハン
チング状態等にあることは推定できるが、ハンチングの
初期状態における診断は難しく、検出が遅れるケースが
多い。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明の異常診断回路の一例を示すブロック図
であり、第３図の本発明の一実施例である給水ポンプ自
動切換装置の異常診断回路１９に相当する。第３図は従
来技術の項で説明した構成及び動作であるが、特に負荷
上げ時のＡ−Ｃのタービン及びモータ駆動給水ポンプ７
．８の切替えとその時の再循環弁２６〜２８の開閉時の
給水流量２０の変動が制御上の課題となりその影響を第
４図に示す。この開時の鋸状の給水流量２０の突変は帰
環制御系の外乱となるが、通常はすぐに整定する。しか
し、再循環弁２６〜２８の閉時に別の要因で■偏差が出
ていたり、開度指令２１の補正１７と実際の再循環弁２
６〜２８の機械的な動作タイミングがずれたりすると、
給水流量２０が発散型のハンチングになりユニット１−
リップになる場合がある。そこで制御系の帰環信号であ
る給水流量２０を入力とする異常診断回路１９を追加し
、発散形ハンチングの初期の段階で、異常を診断し警報
をし、制御系を自動帰環制御モードから手動モード等安
全方向へ退避、ユニットトリップを未然に防止するよう
にした。

第１図の異常診断回路は、給水流量２０を入力とし、第
７図の如く変動する給水流量２０の第１（，３，５・・
・）波の最大値ＯＡ、最少値ＯＡを高信号選択器５２．
低信号選択器５４で、第２（。

４．６・・・）波の最大値ＯＢ、最少値Ｃ）Ｂを高信号
選択器５６、低信号選択器５８で、ホールドし、第１　
（３，５，・・・）波の振幅Ｈ＾、第２（４，６゜・）
波の振幅Ｈａを演算器５９．６３で計算、時その値を記
憶器６０．６４に保持し、第１波→第２波への振幅の増
加を偏差モニター６１で連続監視し１通常の変動範囲以
上であれば、異常で発散形のハンチングの状態にあると
判断し異常出力８９を出力する。第２波→第３波への振
幅の増加は第１波の波高値を演算する回路を１次のステ
ップで使用することにより第３波の振幅Ｈｃを計算し記
憶器６０に保持することにより、その振幅の増加を偏差
モニター６２で同様に連続監視する。

以上、第３波→第４波への振幅の増加等も同様に連続監
視できる。

その結果、第７図に示すように給水流量２０が再循環弁
の閉時Ｔｏから突変し、発散しながらハンチングを続け
、従来のように、本発明の異常診断回路１９がない場合
はＴＴのタイミングでボイラの空焚き保護流量以下のユ
ニットトリップ以下になり、ユニットトリップするが、
本発明の異常診断回路１９がある場合はＴ２のタイミン
グで、第１波→第２波への振幅の増加が通常の値以上に
なったことにより早期異常出力し、警報を発するととも
に、制御系を自動帰環制御モードから手動モード等安全
方向へ退避するため、ユニットトリップを未然に防止す
ることができる。

以上の実施例は給水ポンプ自動切替装置のケースについ
ての説明であるが、本発明のキークレムにもあるように
、帰環制御系全般について、振幅の増加からループの異
常診断を早期にすることができ、同様の効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、帰環制御系に外乱が加わった時の発散
形のハンチング状態を早期に診断することができるので
、制御系を早期に安全方向に退避できる効果がある。

また、給水ポンプ自動切替装置に適用した場合早期に異
常を検出し制御系を自動帰環制御モードから手動モード
等安全方向へ退避することができるため、ユニットトリ
ップを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異常診断回路のロジック図、第２図は
火力発電所の水蒸気系統と給水ポンプ自動切替装置のブ
ロック図、第３図は本発明の給水ポンプ切替詳細ブロッ
ク図、第４図は給水切替を示す図、第５図は通常の再循
環弁閉時の給水流量変動を示す図、第６図は異常時の再
循環弁閉時の給水流量変動を示す図、第７図は本発明の
異常時の再循環弁閉時の給水流量変動を示す図である。 １９・・・異常診断回路、２０・・・給水流量、５２・
・・高信号選択器、５４・・・低信号選択器、８９・・
・異常出第 図 第　３ 第４図 隣間を 昂 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、帰環制御系において、ループの外乱による制御系の
   発散形ハンチング状態を、帰環信号のハンチング振幅の
   増加により検出し異常を出力することを特徴とする異常
   診断制御装置。 ２、蒸気発生器に復水を供給するためのモータ駆動給水
   ポンプＡ及びタービン駆動給水ポンプと、前記蒸気発生
   器側の流量供給要求値と前記給水ポンプ吐出流量とによ
   り給水流量を調節する制御装置において、請求項１記載
   の異常診断制御装置を備えたことを特徴とするボイラ給
   水制御装置。