JPS6317303A - ボイラ給水流量制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は火力発電プラントのボイラ給水流量制御装置に
関する。

（従来の技術） 火力発電プラントには、ボイラ出口主蒸気圧力が定格負
荷時と部分負荷時で一定な定圧発電プラントと１部分負
荷時には低下させる変圧発電プラントとがあるが、部分
負荷時の運転における熱効率は後者の方が優れており、
近年変圧発電プうナトは増々増加傾向にある。

これら発電プラントにおいて、送電線事故等により発電
機が送電系統と切り離され発電機負荷遮断が発生したと
きは、ボイラへの燃料、空気および給水の各入力を急速
に絞って、所内負荷だけを発電機負荷とするＦＣ［１（
Ｆａｓｔ　Ｃｕｔ、　Ｂａｃｋ）運転が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の定圧発電プラントでは、ＦＣＢ運転時給水ポンプ
駆動タービンの駆動蒸気源を主タービン油気による低圧
蒸気から主蒸気管からの高圧蒸気に切り替えて長時間運
転を行なっても、部分負荷時でも定格負荷時でもボイラ
出口主蒸気圧力は変化せず、ボイラ内圧およびタービン
回転数が高いことから排気温度が制限値を越える問題は
なかった。

ところが、変圧発電プラントにおいては１部分負荷時に
主蒸気管からの高圧蒸気は圧力が低下しエンタルピが増
大しており、また給水ポンプ駆動タービンの所要動力も
小さく、タービン内部効率も低くなっている。このため
、特にＦＣ８発生時。

主蒸気管からの高圧蒸気で給水ポンプ駆動タービンを長
時間運転すると、定圧発電プラントに較べてタービン内
での熱落差が少ないため、タービン排気温度が上昇して
許容限界を超え、給水ポンプ駆動タービンアラインメン
トの強度が確保できなくなる等の問題点があった。

そこで本発明は、変圧発電プラントにおいて。

ＦＣＢ発生時、給水ポンプ駆動タービン排気温度を許容
限界以下に抑制しながら、また、ボイラ給水流量を制限
値以下に低下させることなく、速やかにＦＣＤ運転時の
最終的なボイラ給水流量に到達させるボイラ給水流量制
御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、　ＦＣＢ発生時、ボイラへの給水流量を目標
値とする給水流量フィードバック制御から一定の給水ポ
ンプ駆動タービン回転数を目標値とするＦＣＢ時給水ポ
ンプ駆動タービン回転数設定制御に切り替えるための切
替手段と、ＦＣ１３信号が発生したときに補助蒸気を給
水ポンプ駆動タービンの駆動蒸気として導入するための
補助蒸気供給手段を設けると共に、ＦＣＢ時給水ポンプ
駆動タービン回転数設定制御を一定時間継続させ再び給
水流量フィードバック制御に切り替えたとき、その時の
ボイラ給水流量から最終的なＦＣＢ運転時のボイラ給水
流量へ一定範囲内の変化率でゆるやかにボイラ給水流量
を変化させるための目標値変化率制限手段とを設けたも
のである。

（作用） これにより、切替回路を切り替えて、　ＦＣＢ時給水ポ
ンプ駆動タービン回転数設定制御とし補助蒸気を導入す
ることにより、給水ポンプ駆動タービンの駆動蒸気を主
蒸気管からの高圧蒸気から補助蒸気管からの補助蒸気に
速やかに切り替えることができ、また一定時間後再び給
水流量フィードバック制御に切り替えたとき、その時の
ボイラ給水流量から最終的なＦＣＢｉ転時のボイラ給水
流量へゆるやかに変化させることができ、給水ポンプ駆
動タービンの排気温度が許容限界値以下に抑制でき、ま
たボイラ給水流量体トリップ制限値を起えずに熱効率の
晶いＦＣＢ運転を行なうことができる。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例によるボイラ給水流量制御装
置の制御系統図を示す。図において、Ｏｐ　［Ｆはボイ
ラへの給水流量目標値、ＯＢＬはＦＣＢ運転時のボイラ
への給水流量最終目標値、Ｏａは実際にボイラへ供給さ
れる給水流量である。目標値変化率制限回路１はＱＢＬ
を入力しボイラ給水流量目標値０ＦＣＢを出力するフィ
ードバック回路であり、ＯＢＬと０ＦＣＢの偏差を出力
する減算器２と、このｗｃ算器２の出力する偏差が制限
範囲内ならばそのまま出力し、制限範囲を起えたら所定
の制限値を出力する高低リミッタ３と、この高低リミッ
タ３の出力を積分してＱＦＣ［Ｓを出力する積分器４よ
りなる。切替接点５はＱＢを入力して積分）１４の出力
である０ＦＣＢを強制的にＱＢとするときＯＮシ、これ
を解除するときはＯＦＦ　Ｌ、ておくＯＮ。

ＯＦＦスイッチである。ＱＲＥ　Ｆと０ＦＣＢは高値選
択器６に入力され、高値側がボイラへの給水流量目標値
ＱＢ　ＲＥ　Ｆとして選択出力される。このＱＥＩ　Ｒ
Ｅ　Ｆと実際にボイラへ供給される給水流量ＯＢとは、
減算器７に入力され、その偏差が比例積分器８に入力さ
れて給水ポンプの吐出流量目標値Ｏｐ　ＲＥ　Ｆとして
出力される。このＯｐ　ＲＥ　Ｆは図示していない他の
給水ポンプ駆動タービンへも出力されるが、ここでは一
つの給水ポンプ駆動タービンを考えれば十分であるので
他は省略する。このＯｐ　ＲＥ　Ｆと実際の給水ポンプ
の吐出流量口Ｐは減算器９に入力され、その偏差が比例
積分器１０に入力されて給水ポンプ駆動タービン回転数
目標値ＮＲＩ：Ｆが出力される。切替回路１１は通常運
転中ばＡ接点側にあり、ＮＲＥＦを選択出力している。

ＦＣ８借号発生器１２は、ＦＣＢ発生時、切替回路１１
をＡ接点側から８接点側に切り替えてＦＣ［１時回転数
設定器１３の出力するＦＣＢ時回転数目標値ＮＦＣＢを
選択出力させると共に、第２図で説明する補助蒸気供給
弁を駆動するためのＦＣＢ信号信号比力する。切替回路
１１の出力と実際の給水ポンプ駆動タービン回転数Ｎは
減算器１４に入力され、その偏差が比例制御器１５に入
力されて比例定数をゲインとした電気信号が電油変換器
１６へ出力される。電油変換器１６は図示していない油
圧回路を介して給水ポンプ駆動タービンへの駆動蒸気の
流量を制御するものである。

次に、このボイラ給水制御装置によって制御される給水
ポンプ駆動タービン周辺の配管系統について第２図の変
圧発電プラントの給水ポンプ駆動タービン周辺の蒸気お
よび給水系統を示す配管図により説明する。

通常Ｍ転時、主タービン油気（中庄第４油気）からは低
圧蒸気供給弁１７および低圧蒸気加減弁１８を介して給
水ポンプ駆動タービン１９へ低圧蒸気が供給されている
。主蒸気管からはボイラ出口主蒸気の高圧蒸気が送られ
ており、高圧蒸気加減弁２０が開いたとき、給水ポンプ
駆動タービン１９へ供給される。補助蒸気管からはボイ
ラ出口主蒸気よりもエンタルピの低い補助蒸気が送られ
ており、補助蒸気供給弁２１が開いたときに、低圧蒸気
加減弁１８の直前の配管に供給される。

以上の蒸気配管系統において、低圧蒸気加減弁１８およ
び高圧蒸気加減弁２０はカムで連動されており、カムが
回転すると各加減弁１８．２０が開き、低圧蒸気および
高圧蒸気が給水ポンプ駆動タービンに供給されるしくみ
になっている。このカムの回転角度を制御するのが第１
図のボイラ給水流量制御装置である。電油変換器１６は
油圧回路を介してカムを回転駆動するものである。

このカムの回転角度に対する低圧蒸気加減弁１８および
高圧蒸気加減弁２０の弁タイミング特性を第３図に示す
。

カムの回転角度が増すと、まず低圧蒸気加減弁１８が開
き弁開度が除々に増加し、一定開度になると次に高圧蒸
気加減弁２０が開くシくみになっている。

次に、第２図の給水配管系統について簡単に説明する。

給水ポンプ２２の吐出流量は、それを駆動する給水ポン
プ駆動タービン１９の回転数によって調節される。給水
ポンプ２２から吐出される給水は吐出弁２３．高圧ヒー
タ２４および節炭器２５を介してボイラ火炉パスへ供給
される。ボイラ再循環弁２６は、低負荷時、すなわちボ
イラ火炉が湿っている状態のときは、気水分離器ドレン
タンク２７に貯った木をボイラ再循環ポンプ２８で昇圧
して節炭器２５に再循環させる。また、高負荷時、すな
わちボイラ火炉が乾いている状態のときは、ボイラ再循
環ポンプ２８は停止しており、ボイラ再循環弁２６は全
閉状態となっている。ボイうへの給水流量はこのボイラ
再循環弁２６により調節されるボイラ再循環流量と給水
ポンプ２２が吐出する給水流量との和となっている。

以上の構成で、ボイラ給水流量制御装置の動作は以下の
ように行なわれる。

第１図において、通常運転中、切替接点５はＯＦＦ、ま
た切替回路１１はＡ接点側にある６そして、ボイラへの
給水流量目標値ＯＲ，ＥＦは高値選択器６に入力される
。この高値選択器６は、ＦＣ［１時ボイラ給水流量目標
値ＱＦＣＢより口ＲＥＦが高値であるため、ＱＲＥＦを
ボイラ給水流量目標値ＱＢ　ＲＥ　Ｆとして出力する。

このＱＢ　ＲＥ　ＦはＩｔｃ算器７によって実際のボイ
ラへ供給される給水流量ＱＢと偏差がとられ比例積分器
８によって給水ポンプ吐出流量目標値Ｏｐ　ＲＩＥ　Ｆ
に変換される。このＯｐ　ＲＥ　Ｆは減算器９によって
実際の給水ポンプの吐出流量Ｑｐと偏差がとら九比例積
分器１０によって給水ポンプ駆動タービン回転数目標値
ＮＲＥＦに変換される。そして、比例制御器１５は、こ
のＮＲ［Ｆと実際の給水ポンプ駆動タービン回転数Ｎの
偏差を減算器１４を介して入力し、偏差に対応した電気
信号を電油変換器１６に出力し、図示していない油圧回
路により、低圧蒸気加減弁１８だけが開くようなカム回
転角度で給水ポンプ駆動タービンへの低圧蒸気流量を制
御している。

この状態で、今、送電線事故等により負荷遮断に至りＦ
ＣＢが発生すると、直ちにボイラへの燃料。

空気および給水の各入力が絞られる。また、ボイラ給水
流量制御装置では、速やかに給水流量最終目標値まで給
水流量を絞る動作が行なわれる。これはＦＣＢ信号発生
器１２よりＦＣＢ信号Ｓを出力し、切替回路１１をＡ接
点側から８接点個に切の替えてＦＣｎＣｎ転回転数設定
器１３のＦＣＢ時回転数目標値ＮＦ・′：巳を出力する
ことによって行なわれる。このＮＦＣＢはボイラ給水流
量最終目標値相当の回転数である。

このようにして、給水ポンプ制御装置は、通常時の給水
流量フィードバック制御からＦＣ８時給水ポンプ駆動タ
ービン回転数設定制御に切り替わる。

これにより、ボイラへの上記各入力が絞られて中圧第４
油気からの低圧蒸気がなくなり、給水ポンプ駆動タービ
ン回転数が低下しても、これを防止するようにＦＣ［３
時給水ポンプ駆動タービン回転数設定制御が働き、電油
変換器１６への電気信号は増大し、カムは高圧蒸気加減
弁２０を開く迄回転され主蒸気管からの高圧蒸気は給水
ポンプ駆動タービン１９へ導入される。また、ＦＣＢ信
号発生器１２からＦＣＢ信号Ｓが出力されると補助蒸気
供給弁２１が開き、補助蒸気が給水ポンプ駆動タービン
１９へ導入される。ＦＣＢ給水ポンプ駆動タービン回転
数設定制御中に、低圧蒸気加減弁１８を介して補助蒸気
が導入されると、この補助蒸気は給水ポンプ駆動タービ
ンの回転数を増加させる方向に作用する。これにより、
制御系はカム回転角度を減少させ、高圧蒸気を減少させ
ることにより給水ポンプ駆動タービン回転数をＦＣ８時
回転数ＮＦＣＢに保とうとする。

この結果、補助蒸気の供給量が適量であれば、高圧蒸気
加減弁２０を閉じる迄のカム回転角度となり、さらに低
圧蒸気加減弁１８の適当な弁開度位置までカム回転角度
が減少することになる。これら各弁作動中、ＦＣＢ時回
転回転数目標値定であり、このＦＣ８時給水ポンプ駆動
タービン回転数設定制御は所定時間（一般には数十秒以
上）継続される。

一方、このＦＣＢ時給水ポンプ駆動タービン回転数設定
制御の間、出力が開となっている切替回路１１のＡ接点
側における制御系では、まず切替接点５をＯＮＬ、て積
分器４の出力を実際のボイラへ供給される給水流量ＯＢ
に追従させ、さらに比例積分器８゜１０の出力も図示し
ていない回路構成の付加によりそれぞれ実際の給水ポン
プの吐出流量ＯＰおよび実際の給水ポンプ駆動タービン
回転数Ｎに追従させる操作が行なわれる。この操作によ
り、切替回路１１のＡ接点の出力は常にＢ接点の出力Ｎ
ＰＣＨに追従しており、制御系が安定すれば、Ａ、Ｂ両
接点の出力はともにＮＦＣＢとなる。これにより、切替
回路をＢ接点からＡ接点に切り替えたとき被制御系に擾
乱が発生しないようにすることができる。

ＰＣＩ’１時給水ポンプ駆動タービン回転数設定制御が
所定時間経過すると制御系は安定し、切替回路１１を８
接点からＡ接点に切り替え、また切替接点５等をＯＦＦ
すると、ボイラ給水流量制御装置は、　ＦＣ［１時給水
ポンプ駆動タービン回転数設定制御から再び給水流量フ
ィードバック制御を再開する。

給水流量フィードバック制御再開時点の実際にボイラへ
供給する給水流量ＯＢはＦＣＢ運転時の負荷に対応する
ボイラ最終流量目標値ＱＢＬより若干上側にある。これ
はＦＣＢ時回転回転数設定器１３るＮＦＣＢをＱａしに
よって決まる給水ポンプ駆動タービン回転数より高く設
定しておくことにより可能である。そして、ＱＢからこ
の再開された給水流量フィードバック制御では、目標値
変化率制限回路１によってＱＢからＯＢＬに向かって、
ボイラへの給水流量をゆるやかに変化させていくことに
なる。このとき、勿論実際の給水ポンプの吐出流量ＯＰ
および給水ポンプ駆動タービンへの補助蒸気の供給量も
ゆるやかに変化することは言う迄もない。

以」−のような手順によってＦＣ１３発生時の制御が行
なわれる。

次に、これらの制御手順による制御特性のタイミングチ
ャートを第４図に示す。しＦＣＢはＦＣ８発生タイミン
グである。負荷はしＦＣＢ以降は所内発電負荷となる。

ボイラ給水流量はしＦｅ２時、主タービンからの抽気配
管の低圧蒸気の圧力が低下し、給水ポンプ駆動タービン
回転数が不足するために急激に減少する。ＦＣＢ時給水
ポンプ駆動タービン回転数設定制御はカム回転角度を増
し、高圧蒸気加減弁２０を開き、高圧蒸気を導入してボ
イラ給水流量を復帰させる。また、補助蒸気が供給され
、　ＦＣ８時給水ポンプ駆動タービン回転数設定制御が
継続されると、ボイラへの給水流量はＦＣＢ運転時の最
終流量目標値より若干上側に設定された値で安定する。

図のｔ、Ｆａは給水流量フィードバック制御が再開する
タイミングである。給水流量フィードバック制御が再開
すると目標値変化率制限回路１により一定範囲の滑らか
な変化率でボイラ給水流量が低下するように制御され、
また、これによりカム回転角度がいく分減少し、補助蒸
気供給量がゆるやかに減少し、給水流量低側限値にかか
らないようにボイラ最終流量目標値に到達する。

以上のようにしてＦｅ２時、給水ポンプ駆動タービンの
駆動蒸気を高圧蒸気からタービン排気温度の低い補助蒸
気に切り替えることができる。また。

給水流量フィードバック制御再開後は、ゆるやかにボイ
ラへの給水流量を変化させることができ。

給水流量体警報制限値および給水流量体トリップ制限値
を起えずにＦｅ２Ｎ転に移動することができる。

なお、上記実施例ではＦＣＢ運転移動を例にとって説明
したが、本発明は、定格負荷時から任意の部分負荷時に
移行させるようなときにも適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、変圧発電プラントにおい
て、ＦＣ８発生時に給水ポンプ駆動タービン排気温度を
許容限界温度以下に抑制しながら。

速やかに安定した効率の高いＦＣＢ！転に移行すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるボイラ給水流量制御装
置の制御系統図、第２図は第１図によって制御される給
水ポンプ駆動タービン周辺の蒸気および給水配管系統図
、第３図は第１図によって制御されるカムの回転支度と
低圧および高圧加減弁の弁タイミング特性図、第４図は
第１図のボイラ給水流量制御装置による制御特性図であ
る。 １・・・目標値変化率制限回路、２，７，９．１４・・
・減算器、３・・・高低リミッタ、４・・・積分器、５
・・・切替接点、６・・・高値選択器、　８．１０・・
・比例積分器、１１・・・切替回路、１２・・・ＦＣＢ
信号発生器。 １３・・・ＦＣＢ時回転回転数設定器５・・・比例制御
器。 １６・・・電油変換器、１７・・・低圧蒸気供給弁。 １８・・・低圧蒸気加減弁、１９・・・給水ポンプ駆動
タービン、２０・・・高圧蒸気加減弁、２１・・・補助
蒸気供給弁、２２・・・給水ポンプ、２３・・・吐出弁
。 ２４・・・高圧ヒータ、２５・・・節炭器、２６・・・
ボイラ再循環弁、２７・・・気水分前器ドレンタンク。 ２７・・・ボイラ再循環ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ給水流量を目標値として給水ポンプ駆動タービン
   蒸気配管に設置された低圧蒸気加減弁と高圧蒸気加減弁
   の開度を調節し、その開度に応じた蒸気流量で給水ポン
   プ駆動タービンを回転駆動することにより、ボイラ給水
   流量を制御するボイラ給水流量制御装置において、ＦＣ
   Ｂ（ファスト・カット・バック）運転移行時に、所定時
   間だけ前記ボイラ給水流量を目標値とする制御から給水
   ポンプ駆動タービン回転数を目標値とする給水ポンプ駆
   動タービンＦＣＢ時回転数設定制御に切り替える制御切
   替手段と、補助蒸気を給水ポンプ駆動タービンへ供給す
   るための補助蒸気供給手段と、ＦＣＢ時ボイラ給水流量
   目標値を最終目標給水流量に向けて所定変化率で変化さ
   せる目標値変化率制限手段とを備えていることを特徴と
   するボイラ給水流量制御装置。