JPS605841B2 - ボイラ燃焼量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力発電所のボィラ燃焼軍制御装置に係り、
特にボィラ追従制御方式を採用した貫流ボィラに対して
ボイラ燃焼量の先行制御を行ない起動停止時あるいは負
荷調整時における主蒸気温度変化を最少限に抑制するこ
とのできるボィラ燃焼量制御装置に関する。

ボィラの主蒸気温度の変化はタービンに熱応、力等の悪
影響を与えるため、常に一定値として変動しないように
制御されることが望ましい。

しかし実際には起動・停止時あるいは負荷調整時に主蒸
気温度が大きく変動するため、これを抑制すべくボィラ
燃焼量を先行制御することが行なわれる。つまり、ボィ
ラには、蓄熱容量があり、その応答定数が相当長いため
、その時点でボィラ静特性から要求されるところの燃焼
量（空気十燃料）の他に、さらにボィラの応答性や蓄熱
容量をも考慮した燃焼量をボィラの入力量として加算す
るようなボイラの燃焼量の先行制御が行なわれている。
このような先行制御を実施することにより、前記した負
荷調整時における主蒸気温度変化は抑制され、過渡時の
応答性を一段と向上させることができる。一般に、貫流
ボィラにおいては、ボィラと夕−ビンの協調をとるよう
に制御するボイラ，タービン協調制御方式が採用され、
ボイラとタービンへ適切な負荷指令を与えるための負荷
指令信号発生装置が設備されている。

したがってボイラ燃焼量の先行制御に必要な負荷指令信
号はこの装置から得られた。しかし、ボィラ，タービン
協調制御方式を採用せず、従来からのボィラ追従制御方
式を採用する貫流ボィラでは、ボィラ燃焼量の先行制御
を行なうに必要な負荷指令信号として、タービンへの蒸
気流量信号を使用しており、この方式を第１図に従って
説明する。第１図ａは上記ボィラ追従制御方式を採用し
た貫流ボィラの先行制御装置を例示する構成図であり、
第１図ｂはその各部の出力信号波形図である。

第１図ａにおいて、１はタービン入口の主蒸気流量（ボ
ィラ出口蒸気流量）を示す信号であり、火力発電所の発
生電力を代表するもので、ボィラへの負荷指令信号とな
る。この信号は第１図ｂに示すように脈動を伴ったもの
である。２は一次遅れ演算器で、主蒸気流量信号１の脈
動をし滑らかに変化する低周波の成分のみを得る目的で
使用される。

３は微分器で、蒸気流量信号１が増加または減少してい
る期間Ｔの間のみ出力信号を発生する。

この３の出力がボィラの先行制御量として用いられる。
一方、蒸気流量信号１は加算器４において主蒸気圧力修
正信号と加算され、給水制御系５を介してボィラの給水
を制御する。

さらに、加算器４を介して得られた信号は加算器４′に
おいて主蒸気温度修正信号および微分器３の出力と加算
される。ここで本来の制御量（４の出力）に先行制御量
（３の出力）が重畳され燃焼量制御系６を介してボィラ
の燃焼量が決定される。第１図ａの従来装置は以上のよ
うに動作し、この装置によれば、蒸気流量信号を用いて
先行制御を行なうことにより負荷増時あるいは負荷減時
における主蒸気温度変化を抑制することが期待できる。

しかし実際には、主蒸気流量は常時より脈動しており、
また多くの場合タービン加減弁操作が手動により行なわ
れることもあって主蒸気流量の信号から適切な先行信号
を得ることが困難であった。例えば脈動の除去効果を高
めるほどフィル夕による制御遅れを伴う。一方、負荷の
増減期間を正しく把握するには微分機能を必要とするが
、この効果を高めるほど高周波の信号に応敷し易くなり
、第１図ｂの微分器３の出力に示すように、一次遅れ演
算器２の出力が振中は小さくても急激に増減したときに
これに応動して大きく変動する。この結果、ボィラの制
御が不安定なものとなり主蒸気温度を大きく変動させる
結果をもたらす。尚、タービン制御装置の出力によりタ
ービン加減ょ弁を制御するときにも程度の差はあっても
同様の問題を生じる。さらに、先行制御は第１図ｂに示
すように負荷増期間（ち−ｔｏ）あるいは負荷減期間（
ヒーｔ２）しか行なわれないため、これらの期間を経過
した時点ら以後あるいはｔ３以後において主蒸気温度が
大きく変動する現象が見られる。

つまり負荷増時のｔ，時点以降にあっては主蒸気温度の
低下が、また負荷減時のら時点以降にあっては主蒸気温
度の上昇現象が見られる。この現象は、一見奇妙なもの
と考えられがちであるが、実際に負荷増後に主蒸気温度
の低下が、負荷減後に主蒸気温度の上昇が観測される。

この原因は定かではないが、ボィラメタルの蓄熱特性に
起因すると考えられる。例えば負荷減の場合は燃料量を
絞り込んでも高負荷域でもつていた蓄熱が放出されボィ
ラチューブを通過する水及び蒸気を加熱し、逆に負荷増
の場合には低負荷城での蓄熱が高負荷のそれより少ない
ことから燃料量を増加させても吸収してしまうものと考
えられる。本発明は、上記の点に注目してなされたもの
で負荷指令信号として主蒸気流量信号の代りに主蒸気流
量を変化させるタービン加減弁の操作信号を用いて迅速
でかつ安定な先行制御信号を作成し、主蒸気温度変化を
最小限に抑制することのできるボィラ燃焼量制御装置を
提供することを目的とする。さらに本発明の他の目的と
するところは、負荷増（減）期間経過後のボィラ特性を
考慮した先行制御を行なうボィラ制御装置を提供するこ
とにある。第２図ａは本発明の一実施例を示した構成図
であり、同図において第１図ａと同じ符号を付して示す
ものは同一物もしくは等効物を表わす。

同図において、７は変化率制限器である。第２図ｂは第
１図ａの動作を説明するための各部の波形図である。

運転員によって、あるいはタービン制御装置の出力によ
って操作開閉器９の増もし〈は減接点を閉成しタービン
加減弁用直流モータ１９を増方向又は減方向に駆動させ
タービン加減弁２２を開閉する。これによってタービン
２３への流入主蒸気流量を加減する。この時の操作開閉
器９の増減接点信号を使用してこれをアナログメモリー
８によってアナログ量に変換し記憶する。アナログメモ
リ−８は第２図ｂに図示するように操作開閉器９の増又
は減の接点が閉じている間だけその出力信号を一定の変
イり率で増又は滅方向に変化させるものであり、アナロ
グ量として出力する。アナログメモリ−８の出力信号の
脈動分は一次遅れ演算器２によって吸収される。同図に
示すように微分器３の出力は一次遅れ演算器２の出力を
微分したものであるから、負荷変化期間Ｔの間だけ出力
するが、この波形は変化率制限器７によって緩慢な傾斜
を持った台形状の波形となる。尚、第２図ａにおいて２
０はポィラ、２４は発電機、２５は負荷検出器、２１は
主蒸気流量検出器である。上記変化率制限器７を第３図
ａの具体例に従って説明する。

同図において、２９は比較器であり、変化率制限器への
入力（微分器３の出力）Ｅｉと出力Ｅ。とを比較し、Ｅ
ｉ＞Ｅ。のとき正しベルの一定値＋Ｅｃ， Ｅｉ＜Ｅ。
のとき負レベルの一定値−Ｅｃ，Ｅｉ＝Ｅ。のときには
０を出力する。１０は正変化率設定器であり、入力Ｅｉ
の正変化率の制限値を設定するもので、正変化率設定電
圧−Ｅ８，の絶対値ｌＥＢ，ｌは０＜！ＥＢ，ｌ＜十Ｅ
ｃである。

１１は負変化率設定器であり、入力Ｅｉの負変化率の制
限値を設定するもので、負変化率設定電圧ＥＢ２は・一
Ｅｃｌ＞ＥＢ２＞０である。

正変化率設定器１０の出力Ｅ。，は次のようになる。Ｅ
Ｃ＝＋Ｅｃ（Ｅ；＞Ｂ。

）のときＥｏ，＝−ＥＢ，宣言≧２ＥＣ｝（Ｅｉ≦Ｅ。
）のときＥの＝。負変化率設定器１１の出力Ｅｏ２は次
のようになる。葺き≦吉ＥＣ｝（Ｅ．≧Ｅ。

）のとき、Ｅ。２＝。

ＥＣ＝−Ｅｃ（Ｅｉ＜Ｅ。）のとき、Ｂｏ２＝Ｅ８２１
２は加算器であり、その出力をＥのとして、まず入力電
圧Ｅｉが時点ｔ，。でステップ状に正変化したとすれば
、Ｅｉ＞８。となるから比較器２９の出力Ｂｃは十Ｅｃ
となり、正変化率設定器１０の出力と負変化率設定器１
１の出力は、夫々Ｅｏ，＝ＥＢ・，Ｅｏ２＝０で、Ｅ
ａ。＝−ＥＢ，になり、積分器１３は入力Ｅｉに無関係
に予め設定されたＥａｏ＝一ＥＢ，によって求められる
積分動作を行なう。積分器１３は異極性演算するもので
、負極性入力のときの出力Ｅ。が正極性方向に増加し、
Ｅｏ＝Ｅｉになった時点らｏ′で比較器出力Ｅｃ＝０と
なり、正変化率設定器１０の出力８ｏ，＝０、負変化率
設定器１１の出力Ｅｏ２＝０、Ｅａ。＝０となり、積分
器１３の積分動作は停止する。次に時点ｔ，．でＥｉが
負方向にステップ変化したとすれば、Ｅｉ＜Ｂ。

となるからＥｃは一Ｅｃとなり、負変化率設定器１ １
と正変イＧ率設定器１０の出力は夫々Ｂｏ２：十ＥＢ２
，Ｅｏ，＝０となりＥの＝十ＥＢ２となって積分器１３
は入力Ｅｉに無関係な予め設定された設定電圧Ｅ如＝十
ＥＢ２によって求められる異極性の積分動作を行なう。
そして、この負方向の積分動作により出力Ｅｏが減少し
、Ｅ。＝Ｅｉとなる時点ｔ，．′で比較器２９の出力Ｅ
ｃ＝０となり、このＥｃ＝０によって負変化率設定器１
１の出力Ｅｏ２＝０となり、Ｅａ。＝０となるため、積
分器１３の積分動作も停止する。変化率制限器７は以上
のように動作するもので、その入出力間の関係は第３図
ｂの通りである。

したがって、第３図ａに示す変化率制限器７の正負変化
率を任意に設定することによって負荷増減時のボィラ動
持性に適合した台形状の燃焼量先行制御信号が得られる
。このように本発明によれば、タービン加減弁開閉操作
と同時にポイラへの燃焼量先行制御を行なうことが可能
となるため、従来に較べより迅速な燃焼量制御を実現で
きると共に不要な脈動を伴わない台形状の安定した先行
制御信号が得られることになり、この信号を燃焼量先行
信号として加算器４′に加算してやれば、安定した主蒸
気温度制御を行なうことができる。

さらにまた、本発明によれば、第２図ｂに示すように、
負荷増期間（ち−ｔｏ）あるいは負荷減期間（ら−ｔ２
）以後も先行制御信号（７の出力）がＴ，時間得られる
ので、従来装置のように負荷増時のｔ，時点以降におけ
る主蒸気温度の低下、および負荷減時のら時点以降の主
蒸気温度の上昇が起ることなく、安定した主蒸気温度制
御が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはボィラ燃焼量の先行制御装置の従来例を示す
構成図、第１図ｂはその動作を説明する波形図、第２図
ａは本発明による先行制御装置の一実施例を示す構成図
、第２図ｂはその動作を説明する波形図、第３図ａは本
発明において使用する変化率制限器の回路構成の一例を
示す図、第３図ｂはその動作を説明する入出力関係図で
ある。 １……主義気流豊信号、２……一次遅れ演算器、３・・
・・・・微分器、４，４′……加算器、５・・・…給水
制御系、６・・・・・・燃焼制御系、７…・・・変イり
率制限器、８…・・・アナログメモリー、９…・・・タ
ービン加減弁操作開閉器。 髪／図 茅３図 紫Ｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主蒸気流量により貫流ボイラの負荷を制御するボイ
   ラ追従方式のボイラ燃焼量制御装置であって、先行制御
   信号と主蒸気流量信号との和を求める加算器と、該加算
   器出力によりボイラの燃焼量を操作する燃焼量操作装置
   とからなるボイラ燃焼量の制御装置において、主蒸気流
   量を制御する加減弁の開閉オンオフ信号を発する操作開
   閉器と、該操作開閉器の開閉オンオフ信号に応じてター
   ビン入口の加減弁開度を制御するモータと、操作開閉器
   出力を該加減弁の開度に対応したアナログ信号に変換す
   るアナログメモリーと、該アナログメモリー出力の脈動
   を吸収しなめらかな信号とする一次遅れ演算器と、該一
   次遅れ演算器出力を微分し加減弁を操作している期間中
   出力する微分器と、該微分器出力の変化率を制限し微分
   器出力消失後も出力する変化率制限器を備え、該変化率
   制限器出力を前記先行制御信号としたことを特徴とする
   ボイラ燃焼量制御装置。