JPS622201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多段過熱器を有するボイラの蒸気温
度制御装置に関するものである。

一般に、主蒸気温度は、燃料流量設定信号に蒸
気温度による補正信号を加え、燃料流量を調節す
ることにより制御しており、その制御方式には種
種のものがある。

第１図は、２次過熱器を有するボイラにおける
従来の制御方式を示す。この方式の動作を説明す
ると、ボイラでは蒸気が蒸気管１５を通つて流れ
込み、１次過熱器１と２次過熱器２で過熱された
後、蒸気管１６を通つて流出する。制御装置は、
主蒸気温度検出器４で検出された主蒸気温度信号
と主蒸気温度設定信号５との間の偏差を減算器６
で演算し、演算された偏差信号が小さくなるよう
に比例・積分器８を通して燃料流量を補正する主
制御系と、１次過熱器出口蒸気温度検出器３で検
出される１次過熱器出口蒸気温度の変動を検出す
るため微分器７により微分演算を行う補助制御系
で構成され前記比例・積分器８の出力信号と微分
器７との出力信号との差を減算器９で減算し、そ
の出力信号を補正信号とする。燃料流量設定信号
１１に前記補正信号を加算器１０で加算した信号
により、燃料流量調節器１２を通して燃料流量調
節弁１３を制御し、燃料配管１４を流れる燃料流
量を調節する。この方式は、主蒸気温度により燃
料流量を制御する方式で、主蒸気温度に偏差が現
われるまでほとんど制御は行なわれず、１次過熱
器出口蒸気温度の微分信号を加えて（−符号で加
算）はいるものの、主蒸気温度の収束が遅いとい
う欠点があつた。

第２図は、従来の制御方式に対する別の例を示
しスプレによる蒸気温度制御を有するボイラにお
いて、上記欠点を除くため、主蒸気温度よりも応
答の速い、１次過熱器出口蒸気温度の偏差を比例
積分器１９を通して燃料流量の補正信号とし、上
記同様、燃料流量を調節して、１次過熱器出口蒸
気温度を制御する。主蒸気温度はスプレイによつ
てのみ制御する方式である。この方式は、主蒸気
温度に偏差が現われても、燃料流量にはフイード
バツクされないため、１次過熱器出口温度の設定
が、経年変化や燃料種類の切換えによりずれた
時、(1)スプレイ流量調節弁が全閉又は全開してし
まい、主蒸気温度の制御ができなくなる。(2)スプ
レイ流量調整弁が最適開度とならないため、主蒸
気温度の高低の方向によつて、制御性が悪くな
る。等の欠点があつた。

本発明の目的は、燃料流量を最適に制御するこ
とにより、主蒸気温度の収束性を高め得る制御装
置を提供するにある。

本発明は、主蒸気温度よりも応答の速い１次過
熱器出口蒸気温度によつて燃料流量を制御し、そ
れに対し、主蒸気温度偏差による補正信号を１次
過熱器出口蒸気温度設定信号に加えることによ
り、ボイラ負荷の過渡的な変化に対し、主蒸気温
度の収束性を高めたものである。

本発明の推奨される一実施例においては、主蒸
気温度偏差信号による補正回路に時間遅れ要素を
入れることにより、主蒸気温度偏差信号が、燃料
流量制御に対して、外乱となるのを防止するよう
構成されている。

以下、本発明の一実施例を図面によつて説明す
る。

第３図において、１次過熱器出口蒸気温度検出
器３で検出される１次過熱器出口蒸気温度信号
を、１次過熱器出口蒸気温度設定信号２１を加算
器２２を通した信号から、減算器２３により減算
し、比例積分器２４を通して、燃料流量設定信号
１１に加えることにより、１次過熱器出口蒸気温
度を設定値と等しくなるように燃料流量により制
御している。それに対し、主蒸気温度検出器４で
検出される主蒸気温度信号を主蒸気温度設定信号
５から減算器６により減算し、主蒸気温度調節器
２０を通して１次過熱器出口蒸気温度設定信号２
１に加算器２２により加えることにより、１次過
熱器出口蒸気温度を修正し、最終的に、主蒸気温
度を設定値に等しくなるように制御している。

第５図は、本発明の動作を説明する特性図を示
している。同図ａは、燃料流量をステツプ状に増
加させた場合の１次過熱器出口蒸気温度と主蒸気
温度の時間応答を示している。主蒸気温度は、２
次過熱器での管内流動遅れによるむだ時間Ｔ_Lだ
け、１次過熱器出口蒸気温度より遅れて変化して
いる。そのため、主蒸気温度で燃料流量を制御す
るよりも、応答の速い１次過熱器出口蒸気温度で
燃料を制御するが、制御上、安定性・収束性の良
い制御が実現でき、結果として、主蒸気温度の変
動も小さく、整定も良くなる。

又、ボイラの経年変化や燃料種類の切換えによ
り、ボイラ静特性が変動し、１次過熱器出口蒸気
温度の設定が正しい値から偏差を生じ、その結
果、主蒸気温度に偏差を生じた場合、その場合で
も、主蒸気温度偏差による補正信号を１次過熱器
出口蒸気温度設定信号に加えているため、主蒸気
温度を設定値に引きもどすことができる。この動
作について更に詳しく第５図ｂで説明する。同図
ｂは、負荷に対する１次過熱器出口蒸気温度と主
蒸気温度、及び燃料流量の静特性の例を示す。
今、２次過熱器において伝熱面の汚れ、或いは何
らかの理由により熱吸収量が減少した場合、初め
主蒸気温度が低下する（→〓〓）、主蒸気温度
が低下すると主蒸気温度に偏差を生じ、その偏差
をもとに主蒸気温度調節器２０により１次過熱器
出口蒸気温度設定値を上昇させる。１次過熱器出
口蒸気温度設定値が上昇すると、１次過熱器出口
蒸気温度偏差を生じ、燃料流量を増加する方向に
作用する（→〓〓）。燃料流量が増加すると、
一次過熱器出口蒸気温度、主蒸気温度共に上昇し
（→〓〓、〓〓→）、主蒸気温度が設定値に等
しくなつた所で整定する。以上は、２次過熱器で
静特性に変化を生じた場合の例を示したが、これ
は、１次過熱器でも或いは、１次・２次過熱器両
方で静特性に変化を生じた場合でも、多少動作の
違いはあるが結果として主蒸気温度を設定値に維
持できる。

上記した本発明の一実施例によれば、主蒸気温
度の偏差をフイードバツクしているため、燃料種
類の切換えが容易に行える。

上記した本発明の一実施例において、主蒸気温
度調節器２０は、比例演算器でも、比例積分器で
も、又は、比例積分微分演算器であつても、同様
の効果を得られることはもちろんである。

第４図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第３図と同一部分は、同一符号で示す。第３図と
異なるのは、主蒸気温度補正回路に時間遅れ要
素、例えば変化率制限器２５を加えている点で、
これにより、過渡状態において、主蒸気温度偏差
による補正信号が、１次過熱器出口蒸気温度制御
に対して、外乱となる事を防止する。変化率制限
器２５の効果については、スプレ制御系と組合せ
た第６図で最も良く発揮されるのでその場合につ
いて説明する。

第６図は、第４図の実施例とスプレによる主蒸
気温度制御を組合せた例を示している。第４図と
同一部分は、同一符号で示す。第４図と異なるの
は、スプレ制御系が追加されている点である。ス
プレ制御系は、減温器出口蒸気温度を用いる一般
的なカスケード制御の場合を示している。その動
作は、減温器３１の出口側に設置された減温器出
口蒸気温度検出器２６で検出される減温器出口蒸
気温度信号を減温器出口蒸気温度設定信号２７か
ら減算器２８により減算し、その偏差をスプレ流
量調節器２９を通し、スプレ流量調節弁３０を制
御して減温器３１で注水するスプレ水量を調節す
る。スプレ水量を調節することにより、減温器出
口蒸気温度をその設定値に等しくなるように制御
している。又、主蒸気温度偏差信号を主蒸気温度
調節器２０を通して、減算器２８により減温器出
口蒸気温度設定信号２７に加算している。これに
より、減温器出口蒸気温度を修正し、主蒸気温度
をその設定値に等しくなるように制御している。
主蒸気温度調節器２０の出力信号は、更に変化率
制限器２５を通して１次過熱器出口蒸気温度設定
信号を修正している。

第７図は、第６図の実施例の動作を示す特性図
を示している。外乱（例えば、再循環ガス流量の
増加、空気流量の増加等）の影響により主蒸気温
度が変動した場合の制御応答を示し、実線で示す
特性は第４図で追加した変化率制限器２５が有る
場合、点線で示す特性は変化率制限器２５が無い
場合を示している。外乱の影響により主蒸気温度
に変動を生じた場合、第６図で変化率制限器２５
が無いと、主蒸気温度の偏差による補正信号がス
プレ制御系と燃料制御系に同時に作用する。それ
ゆえ、燃料制御系では、主蒸気温度の偏差に応じ
て一次過熱器出口蒸気温度設定値を補正し、その
結果燃料流量を増減させる。同様、スプレ制御系
では、主蒸気温度偏差に応じてスプレ流量を変化
させる。しかしながら、燃料流量の変化とスプレ
流量の変化では主蒸気温度に対する応答時間に差
があり、一般にはスプレ量の変化に対する応答の
方が速い。そのため、スプレ量による主蒸気温度
に対する修正動作と燃料流量による修正動作の時
間的なずれにより、干渉を生じる場合がある。即
ち、応答の速いスプレ制御により主蒸気温度の修
正動作が終わりかけた項、燃料流量による修正動
作の影響が生じ、主蒸気温度に対して修正動作の
行き過ぎを生じ、第７図で点線で示すように振動
を生じる場合がある。一方、第６図に示すように
変化率制限器２５を追加した場合、過渡的な主蒸
気温度変化に対しては、まずスプレ流量の修正動
作によりこれを吸収し、その後スプレ流量を適正
な値にもどすための燃料流量による修正動作を働
かせるようにして、上記のような干渉を無くし、
主蒸気温度の収束性を高めることができる。この
場合、第７図で実線で示すような時間応答を示
す。

以上のように本発明によれば、燃料流量を最適
制御できるので、主蒸気温度の収束性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、蒸気温度制御を行う場合
に、従来用いられてきた方式を示す図、第３図
は、本発明の一実施例を示す図、第４図は、本発
明の他の実施例を示す図、第５図は、第３図の動
作を説明する特性図、第６図は、第４図の実施例
とスプレによる主蒸気温度制御を組合せた例、第
７図は、第６図の動作を説明する特性図である。 １……１次過熱器、２……２次過熱器、３……
１次過熱器出口蒸気温度検出器、４……主蒸気温
度検出器、５……主蒸気温度設定信号、６……減
算器、８……比例積分器、９……減算器、１０…
…加算器、１１……燃料流量設定信号、１２……
燃料流量調節器、１３……燃料流量調節弁、２０
……主蒸気温度調節器、２１……１次過熱器出口
蒸気温度設定信号、２２……加算器、２３……減
算器、２４……比例積分器、２５……変化率制限
器、２６……減温器出口蒸気温度検出器、２７…
…減温器出口蒸気温度設定信号、２８……減算
器、２９……スプレ流量調節器、３０……スプレ
流量調節弁、３１……減温器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多段過熱器を有するボイラの蒸気温度制御装
   置において、１次過熱器出口蒸気温度偏差により
   燃料流量を制御する主制御系と、主蒸気温度偏差
   信号に調節器を通した信号で１次過熱器出口蒸気
   温度の設定値を補正する、補正信号を発生する補
   助制御系で構成されることを特徴とするボイラの
   蒸気温度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した主蒸気温度
   補正信号は調節器出力に時間遅れ要素を介して得
   ることを特徴とするボイラの蒸気温度制御装置。