JPS6040761B2 - 補助蒸気制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、汽力発電プラントの補助蒸気制御に関し、特
にユニット起動時の補助蒸気配分の最適化を図るもので
ある。 一般に汽力発電プラントにおいて自ユニットから蒸気が
発生するのは、ポィラの点火後一定時間経過してからで
ある。ところが、汽力発電ユニットは点火以前から補助
蒸気を必要とする。補助蒸気の主な消費先は、下記のよ
うになる。｛１１所内共通設備用（例えば暖房用、排煙
脱硫装置用）■ 脱気器加熱肌気用 ボィラへ給水する水から溶解している気体を除去するた
め、気体は温度が高くなるほど溶解度が低くなる性質を
利用して、脱気器にて−旦加熱（通例８０〜１２００Ｃ
位）して、溶存気体を除去してから、ボィラへ給水する
が、その脱気器加熱用として補助蒸気を使用する。 ‘３｝ 蒸気式空気予熱器（ＳにａｍＡｉｒＨｅａｔｅ
ｒ以下ＳＡＨと略す）燃競用空気は空気子熱器（山ｒＨ
ｅａｔｅｒ以下ＡＨと略す）において、麓道ガスによっ
て予熱されてから火炉に送られるが、そのＡＨの前段に
ＳＡＨを設置して空気を子熱する。 ＳＡＨは蒸気によって加熱するものであり、補助蒸気を
使用する。■ 燃料子熱器（ＳにａｍＣｏｎｖｅれｅｒ
以下ＳＯと略す）燃料として重油を使用する場合燃料を
予熱してバーナへ送り込むがそのＳＣ加熱用として補助
蒸気が使用される。 ‘５） タービン車室ウオーミング タービン透気時蒸気温度と車室メタル温度の温度差をづ
・さくするため、車室をウオーミングするがこれも補助
蒸気を使用する。 また、補助蒸気の発生源としては所内ポィラ、あるいは
既に運転中の他のユニット蒸気などを使用している。 そして自ユニット蒸気発生後は、自ユニット発生蒸気に
切替ている。従来は補助蒸気系統を統一的に制御したシ
ステムはなかった。 従来の制御方式を第ｉ図に基いて説明する。第１図でま
ず、実線は蒸気ラインを表わし、点線は信号ラインを表
わす。補助蒸気発生源１は、絞り弁６ａ、逆止弁７ａを
介して補助蒸気へッダ１５に接続されている。自ユニッ
ト蒸気発生源２もまた、絞り弁６ｂ、逆止弁７ｂを介し
て補助蒸気へッダ１５に接続されている。補助蒸気へッ
ダ亀５の先には「制御弁９ａ，９ｂ、絞り弁９ｃ′等を
介して、補助蒸気消費先１４ａ，１４ｂ，１４ｃ等が接
続されている。補助蒸気発生糠１の蒸気温度は温度セン
サ３ａにより、圧力は圧力センサ４ａにより測定されて
いる。補助蒸気発生源亀より流出する蒸気流量は流量セ
ンサ５ａにより測定される。 同様に自ユニット蒸気発生源２についても、その温度は
温度センサー３ｂにより、圧力は圧力センサー４ｂによ
り測定され、自ユニット蒸気発生源より流出する蒸気流
量は、流量センサー５ｂにより測定される。補助蒸気消
費先亀４ａに流入する蒸気の流量、圧力、温度はそれぞ
れ流量センサーｏａ、圧力センサー１１ａ、温度センサ
ー１２ａで測定され、そのデータはローカルコントロー
ラ１３ａに入力される。同様に補助蒸気消費先１４ｂに
流入する蒸気の流量、圧力、温度はそれぞれ流量センサ
ーｌｏｂ、圧力センサー１１ｂ、温度センサー１２ｂで
測定され、そのデー外まローカルコントローフ１３ｂに
入力される。補助蒸気消費先１４ｃに流入する蒸気の流
量、圧力、温度はそれぞれ流量センサー１０ｃ、圧力セ
ンサー１１ｃ、温度センサー１２ｃで測定される。補助
蒸気消費先１４ａに流入する蒸気流量は制御弁９ａによ
って制御され、補助蒸気消費先１４ｂに流入する蒸気流
量は制御弁９ｂによって制御される。 制御弁ｇａ，ｇｂの動きはそれぞれローカルコントロー
ラ１３ａ，１３ｂによって制御される。ローカルコント
０−ラ１３ａ，１３ｂは、流量センサーｏａ，１０ｂ、
圧力センサ１１ａ，１１ｂ、温度センサ１２ａ，１２ｂ
より送られてくるデータ及び、各補助蒸気消費先に特有
の物理量（例えば、１４ａを脱気器とすれば器内圧力、
給水流量、復水温度など、また１４ｂをＳＡＨとすれば
空気流量、入口空気温度、出口空気温度など）を入力す
ることにより、所定の制御動作を行う。また、補助蒸気
消費先によってローカルコントローラがないものもあり
その例を１４ｃに示した。補助蒸気消費先１４ｃの制御
は、流量センサ１０ｃ「圧力センサ１１ｃ〜温度センサ
ー１２ｃの指示値を読みながら、運転員が絞り弁９ｃ′
を手敷で動かして行う。これらローカルコントローフに
よる制御の欠点は各コントローラがそれぞれ対応する個
々の補助蒸気消費先を独立に制御しており、互いの補助
蒸気消費先の間の相互関連、また補助蒸気発生源１の状
態などが全く考慮に入れられていない点である。従って
、補助蒸気発生源１の蒸気供Ｖ給可能量が十分豊富な場
合はよいが「供給可能量に制限がある場合、補助蒸気消
費先の個々の状態のみを監視して制御しているため、補
助蒸気発生源１が過負荷になり、例えば所内ボィラの場
合などトリツプする危険性がある。これを防止するため
現状では制御弁９ａ，９ｂの補助蒸気発生源側に、圧力
センサー８ａ，８ｂを設けて補助蒸気圧力を監視し、そ
のデータをローカルコント。−ラ１３ａ，１３ｂに入力
して補助蒸気圧力が低下した場合には、制御弁ｇａ，ｇ
ｂを絞るような安全対策を施しているが、これにしても
各補助蒸気消費先の相互関連、また補助蒸気発生源１の
状態量を把握せずに制御を行っているため「ハンチング
を生じるなど必らずしも良好な制御となっていないのが
実情である。従って本発明の目的は、上述したような従
来技術の欠点をおぎなうため、別に各補助蒸気消費先を
統括して制御する制御装置を設け、この制御装置により
、補助蒸気発生源の補助蒸気供給余裕量を監視しながら
、補助蒸気を各消費先に最適配分するような補助蒸気制
御システムを提供することにある。本発明の構成を第２
図に従って説明する。 補助蒸気発生源１と自己ユニット蒸気発生源２は、それ
ぞれ絞り弁６ａ，６ｂ、逆止弁７ａ，７ｂを介して補助
蒸気へ、ソダ１５に運通している。補助蒸気発生源より
流出する蒸気の流量、圧力、温度はそれぞれ流量センサ
５ａ、圧力センサ４ａ、温度センサ３ａによって測定さ
れ、それらのデータは制御装置３０の入力処理装置２０
１こ入力される。自ユニット発生蒸気線より流出する蒸
気の流量、圧力、温度はそれぞれ流量センサ５ｂ、圧力
センサ４ｂ、温度センサ３ｂによって測定され、それら
のデータもまた制御装置３０の入力処理装置２０‘こ入
力される。絞り弁６ａ，６ｂは主として補助蒸気発生源
１や自ユニット蒸気発生線２を補助蒸気へッダ１５から
切離す時に全閉することを用途とする弁であり、本発明
の補助蒸気制御には直接関係はない。また、逆止弁７ａ
？ ７ｂは補助蒸気発生源１や自ユニット蒸気発生源２
が停止した際の蒸気の逆流を防止する目的で設けられた
弁であり、これも本発明の補助蒸気制御には直接の関係
はない。補助蒸気へッダ１５の先には、制御弁９ａ，ｇ
ｂ，９ｃ等を介して、補助蒸気消費先１４ａ，１４ｂ，
１４ｃ等が蓮適している。 各補助蒸気消費先１４ａ，１４ｂ，１４ｃへ流入する蒸
気の流量、圧力、温度はそれぞれ流量センサー１０ａ，
１０ｂ，１０ｃ、圧力センサー１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
温度センサー１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって測定され
、それらのデータは制御装置３０の入力処理装置２０１
こ入力される。制御装置３０は入力処理装置２０、演算
制御装置２１、記憶装置２２、出力装置２３より構成さ
れる。入力処理装置２０１こは各センサー３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂ’５ａ，５ｂ，１０ａ，ｌｏｂ，１０ｃ，１
１ａ，ｌｉｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃのデー
タや、制御弁９ａ，９ｂ，９ｃの開度信号や、各補助蒸
気消費先に特有の物理量（例えば１４ａが脱気器だとす
れば、器内圧力、給水流量、復水流量等、また例えば１
４ｂ力ＳＡＨだとすれば、空気流量、入口空気温度、
出口空気温度等）が入力され、入力処理される。演算制
御装置２１は入力処理装置２０、記憶装置２２と接続し
ており、入力処理装置２０や記憶装置２２より送られて
くるデータを演算処理した後、記憶装置２２や出力装置
２３へ信号を発信している。出力装置２３は、演算制御
装置２１の演算結果に従って所定の出力信号（ロ−カル
コントローラ１３ａ，１３ｂ、或いは制御弁９ｃの目標
値）をローカルコントローラ１３ａ，１３ｂに出力した
り、或いは直接制御弁９ｃへ駆動信号として出力したり
する。ローカルコントローラ１３ａ，１３ｂは、制御装
置３０により受取った目標値信号に従って制御弁９ａ，
９ｂを制御する。本発明の機能を第３図に従って説明す
る。 まず補助蒸気発生源１の補助蒸気供Ｖ給可能量Ａをあら
かじめ求めておいて、記憶菱遣２２に記憶しておく（１
）。次に補助蒸気発生源１より流出する蒸気流量Ｂを入
力する（０）。補助蒸気余裕量Ｃ＝Ａ−Ｂを計算する（
ｍ）。ここで、一般に補助蒸気発生源１と自ユニット蒸
気発生源２とは、並列運転しない。即ち目ユニット蒸気
発生前は、専ら補助蒸気発生源１のみから補助蒸気は供
給される。また自ユニット蒸気確立後は補助蒸気発生源
１は、絞り弁６ａを全閉することによって「補助蒸気へ
ツダ１５と遮断され、補助蒸気は専ら自ユニット発生蒸
気源２のみから供艶蒼される。そして自ユニット発生蒸
気量は、通例十分豊富で本発明によるような統括的制御
は必要としない。従って補助蒸気余裕量を単にＣ＝Ａ−
Ｂとして求めているが、もし補助蒸気発生源１と自ユニ
ット発生蒸気源２とが併列運転するのであれば、自ユニ
ット発生供給可能蒸気量をａとし、自ユニット蒸気発生
源より流出する蒸気流量をｂとして、補助蒸気余裕量を
Ｃ＝（Ａ＋ａ）−（Ｂ＋ｂ）とすればよい。また自ユニ
ット蒸気発生源の容量が十分大きくなく、自ユニット蒸
気発生源が確立し、補助蒸気発生源１から自ユニット蒸
気発生源２へ切替った後でも本発明による統括的補助蒸
気制御を行う必要があれ‘よ、そのタイミングではＣ＝
ａ−ｂとして補助蒸気余裕量を算出すればよい。このよ
うに、タイミングによって補助蒸気余裕量の算出式が異
っても、それら算出式のタイミングによる切替はもちろ
ん可能である。以上のようにして補助蒸気余裕量Ｃが求
まったら、全体として補助蒸気使用量をＣだけ増加する
ことが可能であるから（もちろんＣく０の場合もある）
、これを各補助蒸気消費先１４ａ，１４ｂ，１４ｃなど
へ分配する（Ｎ）。 この分配演算はプラントの運用方針に従って、各補助蒸
気消費先の優先度を決め、これと各補助蒸気消費先の状
態及び補助蒸気使用タイミング等から適当に判断して行
えばよい。次に、分配演算の結果により各補助蒸気消費
先の目標値の計算を行う（Ｖ）。 この計算の一例を補助蒸気消費先１４ａが脱気器である
として説明する。この場合、補助蒸気消費先１４ａ（脱
気器）のローカルコントローラー３ａは、脱気器器内圧
力を制御装置３０より与えられた目標値に至らしめよう
として、制御弁９ａの開閉操作を行う。脱気器には、入
口給水と補助蒸気が流入し、その２つが合流して出口給
水として流出する。また脱気器器内は常時飽和状態に保
たれている。以下第４図に従って説明する。補助蒸気消
費先１４ａ（脱気器）の入口給水の流量をｇｉ、ェンタ
ルピをｈｉ、脱気器に流入する補助蒸気の流量を鞍、ェ
ンタルピをｈａ、脱気器より流出する出口給水の流量を
ｇｏ、ェンタルピをｈｏ、ェンタルピをｈｏとすると次
の式ｍ及び式■が成立する。ｑｏ＝ｇ＋ｇａ
………

【１｝ｑｏｈｏ白ｇｈｉ十鉾ｈａ
………■式。 ｝，■よりｈ方＝ｇｈ三十雛ｈａ …。糊ｇ１十
ｇａ脱気器器内の状態と脱気器出口給水の状態は同一で
ある（即ち飽和状態である）と考えられるので、脱気器
器内圧力ｐは式■により求まる。 ｐ＝ｆ（ｈｏ） ……・・・【４）関
数ｆは蒸気式によって求めることができるので、記憶装
置２２に蒸気式を記憶させておけば求めることができる
。また、エンタルピｈｊ，ｈａについては、それぞれ脱
気器入口給水の温度、圧力をｔｉ，ｐｉとし、脱気器へ
流入する補助蒸気の温度、圧力をね，ｐａとすれば、式
側，式■によって求められる。 ｈｉ＝ｇ（ｔｉ，ｐｉ） ………（５
｝ｈａ＝ｇ（ｔａ，ｐａ） ………｛６
）関数ｇもまた蒸気式によって求められる。 式｛４ー，｛５），‘６｝より結局、脱気器器内圧力は
、脱気器入口給水流量蟹、脱気器へ流入する補助蒸気流
量鉾、脱気器入口給水温度ｔｉ、脱気器へ流入する補助
蒸気の温度ね、脱気器入口給水圧力ｐｉ、脱気器へ流入
する補助蒸気の圧力ｐａより求めることができる。以上
の各データ９，鰍，ｔｉ，ｔａ，ｐ’，ｐａは、流量セ
ンサ、温度センサ、圧力センサにより検出し、入力処理
装置に入力すればよい。現状の状態が上述の如くであり
、この時の補助蒸気余裕量の脱気器割当分をＣ，とする
と、現状に比べ脱気器へ流入する補助蒸気流量をＣ，だ
け増やし、幾十Ｃ，とすることができる。補助蒸気流量
鞍十Ｃ，に対応する脱気器器内圧力ｐｓを上述と同様式
｛４１，｛５１，｛６１によって求めることができる（
鱗の代りに、解＋Ｃ，を代入すればよい。）。このよう
にして求めた目標値を、各消費先に出力する（Ｗ）。 上述の１４ａを脱気器であるとした一例では目標器内圧
力をローカルコントローフ】３ａに与え、ローカルコン
トローラ１３ａは、鋭気器器内圧力を与えられた目標値
に制御するよう、制御弁９ａを操作する。これで、制御
の１ループが完了であり、次回も補助蒸気制御を行うか
、杏か判断し「ＹＥＳであれば一定時間遅延した（胸）
後、再びステップ１に戻って制御を続行するし、Ｎｏで
あれば、制御を終了する。上述の説明において、ローカ
ルコントローラは必ずしも必要ではなく、制御装置３０
が求めた目標値によって、制御装置３０が制御弁９ｃを
直接ＤＤＣ制御するようなものも、もちろん可能である
。以上、述べてきたように「本発明の補助蒸気制御シス
テムによれば、補助蒸気発生源１の供Ｖ給可能補助蒸気
流量を常に監視しつつ、各補助蒸気消費先についても「
相互の関連と優先度を考慮した統括的な制御を行うこと
ができるので、補助蒸気発生源川こは過負荷をかけるこ
となく汽力発電プラント全体として最適な補助蒸気配分
ができるという大きな効果を有するものである。また補
助蒸気発生源の供給可能補助蒸気流量は一定でなく、何
らかの状態量をパラメータとして変動してもよい。次に
補助蒸気余裕量が正でしかも０に近い時、最後まで補助
蒸気消費量を増やそうとするような制御を行うと〜オー
バーシュートによって、補助蒸気余裕量が負になり「補
助蒸気発生源ｊに過負荷がかかる恐れがあるため、補助
蒸気余裕量が正であっても、一定値以下となったら、各
補助蒸気消費先での総計補助蒸気消費量をそれ以上、増
さないようにするか、或いは逆に多４・減らすように制
御してもよい。さらにまた入力処理装層２０、演算制御
装置２１、記憶装置２２「出力装置２３より成る制御装
置３０は、電子計算機で畳換えてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシステム構成図、第２図は本発明の一実
施例を示すシステム構成図、第３図は本発明の制御装置
の演算処理を示すフローチャート、第４図は補助蒸気の
消費先内部の圧力を得るための説明図である。 １：補助蒸気発生源、２：目ユニット蒸気発生源、３ａ
，３ｂ；温度センサー、４ａ，４ｂ；圧力センサー、５
ａ，５ｂ；流量センサー、６ａ，６ｂ；絞り弁、７ａ，
７ｂ；逆止弁、８ａ，８ｂ；圧力センサー、９ａ，９ｂ
，９ｃ；制御弁、９ｃ′；絞り弁、１０ａ，１０ｂ，１
０ｃ；流量センサ−、１１ａ，ｌｉｂ，１１ｃ；圧力セ
ンサー、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ；温度センサー、１３
ａ，１３ｂ；。 一力ルコントローラ、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ；補助蒸
気消費先、１５；補助蒸気へツダ、２０；入力処理装置
、２１；演算制御装置、２２：記憶装置、２３；出力装
置、３０：制御装遣。第１図 第４図 第２図 鱒戦図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 汽力発電プラントの補助蒸気発生源より流出する補
   助蒸気の流量、圧力、温度を測定する検出器と、各補助
   蒸気消費先に流入する補助蒸気の流量、圧力、温度を測
   定する検出器と、各補助蒸気消費先の状態量を測定する
   検出器と、それらのデータを入力処理する入力処理装置
   と、この入力処理装置よりのデータ及び記憶装置に貯え
   られたデータを使用して最適な補助蒸気制御演算を行う
   演算制御装置と、入力処理装置や演算制御装置より送ら
   れてくる必要なデータ及び蒸気式など必要な情報を記憶
   する記憶装置と、演算制御装置の演算結果に従つて制御
   信号を出力する出力装置と、この出力装置の出力信号よ
   りの制御信号に従つて開閉し各補助蒸気消費先へ流入す
   る補助蒸気流量を制御する制御弁等とより構成され、補
   助蒸気発生源より流出する補助蒸気流量とあらかじめ記
   憶してある補助蒸気発生源の補助蒸気供給可能量を比較
   し、両者の偏差に従つて全体としての補助蒸気消費量を
   制御するとともに各補助蒸気消費先における補助蒸気使
   用量を与えられた条件下における各補助蒸気消費先の優
   先度に従つて最適配分及び制御することを特徴とする補
   助蒸気制御システム。