JPH0335566B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の分野 本発明は発電プラントの給水流量制御装置に関
する。

(b) 従来技術 火力発電プラントの給水系統のブロツク線図を
第１図に示す。第１図に於いて、ボイラ１で発生
した過熱蒸気を主タービン２に導き、ここで膨張
した蒸気をボイラ１に戻し、再度再熱器３で適切
な温度に再熱し、再び主タービン２に導き膨張さ
せ、復水器４で冷却して飽和水とし、蒸気タービ
ン駆動ポンプ（Ｔ−BFP−Ａ）５、蒸気タービ
ン駆動ポンプ（Ｔ−BFP−Ｂ）６、電動機駆動
ポンプ（Ｍ−BFP）７のいずれか１台或いは２
台のこれら給水ポンプにより昇圧してボイラ１に
送給される。８は電動機駆動ポンプ（Ｍ−BFP）
吐出側に設けられた給水調節弁である。

ボイラ１の要求する給水流量は主に負荷指令か
ら決められ、それにボイラ１の出口蒸気圧力の補
正等を加えて給水要求量が作られる。そして、こ
の給水要求量を目標値として蒸気タービン駆動ポ
ンプ（Ｔ−BFP−Ａ）５、蒸気タービン駆動ポ
ンプ（Ｔ−BFP−Ｂ）６、給水調節弁８を駆動
することにより、その目標値に給水流量を追従さ
せる給水制御が行なわれる。

給水ポンプは低負荷帯では１台でまかなわれる
が、一般に50％定格負荷から100％定格負荷の間
は蒸気タービン駆動ポンプ２台で給水される。給
水ポンプ１台運転から２台運転への切換えは、50
％定格負荷時に行なわれる。

50％定格負荷時、１台のタービン駆動ポンプが
自動運転中で残り１台のタービン駆動ポンプが起
動される。そして徐々に給水を増加して、２台の
タービン駆動ポンプの給水流量が等しくなつたと
きに、追加起動された側のタービン駆動ポンプが
手動から自動に切換えられ、給水ポンプ２台の自
動運転となる。この２台の給水ポンプは給水流量
指令に従つて、給水流量を増加し、50％定格負荷
から100％定格負荷までの運転が可能となる。

２台目の給水ポンプの追加起動の概念図を第２
図に示す。第２図に於いて、既に自動運転中のＴ
−BFP−Ａ給水ポンプにＴ−BFP−Ｂ給水ポン
プが追加起動された例である。いまＴ−BFP−
Ｂ給水ポンプが時点taで起動されたとする。そう
すると、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプは給水を開始
し、給水流量を増加する。一方、Ｔ−BFP−Ａ
給水ポンプは、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプの給水
流量が増加した分だけ、給水流量を減らし、両給
水ポンプ給水流量の和即ち全給水流量が一定にな
るように、Ｔ−BFP−Ａ給水ポンプは給水流量
制御されている。こうして、両給水ポンプの給水
流量が等しくなつた時、即ち時点tbでＴ−BFP
−Ｂ給水ポンプは手動から自動に切換えられる。
これ以降、両給水ポンプは共に自動で給水流量制
御される。

この時の制御回路の動作を第３図にフローダイ
アグラムとして示す。第３図に於いて給水制御装
置は主に発電プラントの負荷指令等から決められ
た給水要求に全給水流量が追従するように、給水
ポンプ或いは給水調節弁を自動制御する。50％定
格負荷時は、それに対応する給水要求が設定され
る。全給水流量との主給水偏差９は（比例＋積
分）制御要素１０に通され、給水マスタ１１が得
られる。給水マスタ１１が自動運転中の給水ポン
プの給水流量指令となる。

ここでは、Ｔ−BFP−Ａ給水ポンプが自動運
転中、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプが手動運転中、
そして、Ｍ−BFP給水ポンプは停止中とする。
この時給水マスタ１１により給水流量制御されて
いるのはＴ−BFP−Ａ給水ポンプだけであり、
Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプは手動操作による運転
が行なわれている。Ｔ−BFP−Ａ給水ポンプに
於いては、給水マスタ１１とＴ−BFP−Ａ給水
流量の給水偏差１２ａは切換スイツチ１３ａを介
して（比例＋積分）制御要素１４ａに通される。
制御要素１４ａの出力信号は切換スイツチ１６ａ
を介して、制御対象５（Ｔ−BFP−Ａ給水ポン
プ）を操作して、Ｔ−BFP−Ａ給水流量を制御
する。切換スイツチ１３ａは自動時に閉路し、切
換スイツチ１６ａの状態は自動時制御要素１４ａ
と制御対象５が接続される状態にある。

１５ａは手動操作時の操作信号を制御対象５に
与えるアナログメモリであつて、自動運転中は制
御要素１４ａの出力信号に追従している。

一方、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプの方は、給水
マスタ１１とＴ−BFP−Ｂ給水流量の給水偏差
１２ｂを演算するが、切換スイツチ１３ｂはＴ−
BFP−Ｂ給水ポンプが手動運転中のため開路し
ているので（比例＋積分）制御要素１４ｂに給水
偏差１２ｂは通されていない。制御対象６（Ｔ−
BFP−Ｂ給水ポンプ）はアナログメモリ１５ｂ
の値を操作信号として切換スイツチ１６ｂを介し
て操作されている。そして、制御要素１４ｂはア
ナログメモリ１５ｂの出力信号に追従している。
手動時、切換スイツチ１３ｂは開路しており、切
換スイツチ１６ｂの状態はアナログメモリ１５ｂ
と制御対象６が接続される状態にある。

次にＭ−BFP給水ポンプ７は停止中であるの
で、アナログメモリ15ｍの値が切換スイツチ16ｍ
を介して、操作信号として制御対象（給水調節
弁）８に与えられるが、制御対象８においてその
操作信号が効かないようになつている。そして、
この場合（比例＋積分）制御要素14ｍは、アナロ
グメモリ15ｍの出力信号に追従している。給水マ
スタ１１とＭ−BFP給水流量の給水偏差12ｍは
演算されるが、切換スイツチ13ｍが開路している
ので、制御要素14ｍには通されていない。

いま、Ｔ−BFP−Ａ給水流量100％及びＴ−
BFP−Ｂ給水流量100％が給水マスタ１１の信号
レベル10Vに対応するとする。そして、Ｔ−BFP
−Ｂ給水流量及びＭ−BFP給水流量がいま０％
であるとする。

このとき給水マスタ１１が10Vであるとすれ
ば、Ｔ−BFP−Ａ給水流量は100％流れていて、
この時の全給水流量はＴ−BFP−Ａ給水流量100
％のみである。この状態で、Ｔ−BFP−Ｂ給水
ポンプのアナログメモリ１５ｂの値を手動増加し
て、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプの給水流量を０％
から徐々に増加させると、Ｔ−BFP−Ｂ給水流
量の増加量だけ全給水流量が増加するので、主給
水偏差９は負となり制御要素１０は給水マスタ１
１を減少させてＴ−BFP−Ａ給水流量を減少さ
せる。給水要求は一定だからＴ−BFP−Ｂ給水
流量が増加した量だけ、Ｔ−BFP−Ａ給水流量
が減少したところで、全給水流量は給水要求に合
致し、主給水偏差９は零となつて安定する。たと
えばＴ−BFP−Ｂ給水流量が20％の時、Ｔ−
BFP−Ａ給水流量は80％となつていて、この時
の給水マスタ１１は8Vである。

Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプを手動から自動に切
換えるタイミングとしては、Ｔ−BFP−Ｂ給水
ポンプ給水流量が給水マスタ１１に合致してＴ−
BFP−Ｂ給水ポンプの給水偏差１２ｂが零とな
る時である。即ち、Ｔ−BFP−Ａ給水ポンプ給
水流量、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプ給水流量とも
50％で、給水マスタ１１が5Vの時である。

給水偏差１２ｂに偏差が残つた状態で手動から
自動に切換えるとプラント給水系が動揺するの
で、このようにして偏差を零にしたところで自動
に切換えられる。この操作を給水バランスと名付
ける。このように追加起動された給水ポンプは給
水バランスまで手動で給水流量を増加させ、給水
バランスの状態で自動に切換える方法が、従来の
一般的な給水ポンプの追加起動方法であつた。

(c) 発明の目的 本発明は以上の点に鑑み、給水バランス前から
即ち給水流量が零の給水ポンプに対しても、プラ
ント給水系に動揺を与えることなく手動から自動
に切換えて給水バランスまで自動で行なえる給水
制御装置を提供することを目的とする。

(d) 発明の構成 以下、第４図に示す一実施例を参照して本発明
を説明する。第４図は本発明の一実施例を示す図
面である。第４図に図示した一実施例は、第３図
に於いて制御対象６（Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプ）
を制御するための制御回路に適用したものであ
る。第３図に於ける、制御対象５（Ｔ−BFP−
Ａ給水ポンプ）を制御するための制御回路及び制
御対象８（給水調節弁）を制御するための制御回
路にも第４図に図示した実施例を適用することが
できる。それらの制御回路に第４図に図示した実
施例を適用した場合の構成と作用は第４図で例示
のＴ−BFP−Ｂ給水ポンプに適用した構成と作
用と同等であるため、代表例として第４図でＴ−
BFP−Ｂ給水ポンプの制御回路に適用した例を
説明する。

第４図に於いて、積分器１７は給水偏差１２ｂ
と切換スイツチ２０から来る信号の差を入力と
し、切換スイツチ１８を介して、積分器出力信号
１９として給水偏差演算部に与える。切換スイツ
チ１８が積分器１７と逆の位置にある時は信号１
９はOVとなる。信号発生器２１，２２，２３の
出力信号は夫々切換スイツチ２４，２５，２６と
切換スイツチ２０を介して積分器１７に送られ
る。切換スイツチ２０が信号発生器２１，２２，
２３と逆の位置にある時は、この切換スイツチ２
０から積分器１７に送られる信号はOVとなる。
以上が本発明のために追加した構成要素であつ
て、その他、第４図中の給水要求と全給水流量の
差を演算して得られた主給水偏差９を（比例＋積
分）制御要素１０に通して給水マスタ１１を得る
部分、及び給水マスタ１１、Ｔ−BFP−Ｂ給水
流量を入力とする給水偏差演算部及び給水偏差１
２ｂを切換スイツチ１３ｂを介して（比例＋積
分）制御要素１４ｂに通して得た操作信号とアナ
ログメモリ１５ｂの出力信号のいずれかを切換ス
イツチ１６ｂにより選択し、その選択された信号
で制御対象６を操作する部分は、第３図に於いて
説明したものに同等である。

次にこのような構成の作用について説明する。
第４図に於いて、全給水流量はＴ−BFP−Ａ給
水流量100％に等しく、この状態で安定している
ものとする。Ｔ−BFP−Ｂ給水流量はいま０％
であるとする。この時、切換スイツチ２０から積
分器１７に送られる信号はOV（０％）であつて、
この０％信号と給水偏差１２ｂとの差が積分器１
７の入力となる。積分器１７の出力信号は切換ス
イツチ１８を介して信号１９となり給水偏差演算
部の入力となる。積分器１７は給水偏差１２ｂが
零となつて安定する。Ｔ−BFP−Ｂ給水流量が
０％であるから、積分器出力１９は給水マスタ１
１に合致する。

次に、信号発生器２１，２２，２３の出力信号
のいずれか一つを切換スイツチ２０を介して積分
器１７に与えるために活かそうとする訳である
が、ここに３個の信号発生器を設けたのは次の理
由による。タービン駆動給水ポンプは回転数を上
昇させることにより、その給水流量を増加させる
が、回転数と給水流量との関係はボイラ給水圧力
の大きさにより変る。当然、低回転数では高いボ
イラ給水圧力に打ち勝つて給水することができな
い。また、給水ポンプの特性として低流量域では
微小回転数変化に対する給水流量の変化が大きい
という特異性もある。以上のことから信号発生器
を３個設け、便宜上信号発生器２１は給水開始前
の信号設定値を与え、信号発生器２２は給水出始
め点付近に於ける信号設定値を与え、信号発生器
２３は給水開始以降での信号設定値を与えるもの
として区別する。

いま、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプが低回転数に
あつて給水をボイラに押し込めない状態で給水流
量が０％であるとする。この状態ではＴ−BFP
−Ｂ給水ポンプ吐出圧力がボイラ給水圧力より所
定圧力差内かどうかを調べ、その差が所定圧力差
より低い場合はそれを条件に切換スイツチ２４を
自動的に閉路する。すなわち、信号発生器２１の
信号設定値を選ぶ。そして、給水制御装置の外部
からＴ−BFP−Ｂ給水ポンプを手動から自動へ
の切換要求を指令として送られると、その自動へ
の切換要求を条件に自動的に切換スイツチ２０は
信号発生器２１の側に切換わり、この信号設定値
は積分器１７の入力として与えられる。それと共
に、切換スイツチ１３ｂを閉路し、切換スイツチ
１６ｂを制御要素１４ｂの側に切換えて制御要素
１４ｂの出力が制御対象６に接続されるようにし
Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプを自動運転状態にする。

この状態では給水偏差１２ｂは閉じた切換スイ
ツチ１３ｂを介して（比例＋積分）制御要素１４
ｂに通され、操作信号として制御要素１４ｂの出
力信号が制御対象６に切換スイツチ１６ｂを介し
て送られる。信号発生器２１の信号設定値を便宜
上２％とすれば給水偏差１２ｂが２％になつた所
で積分器１７は安定する。この時、積分器１７の
出力信号１９は98％で給水マスタ１１は100％で
ある。（比例＋積分）制御要素１４ｂは２％の給
水偏差１２ｂを入力して操作信号を演算し制御対
象６を操作する。その操作信号は、制御要素１４
ｂの積分要素により決る定増加率で増加し続け
る。

このようにしてＴ−BFP−Ｂ給水ポンプ回転
数が上昇し、給水の可能な給水出始め点付近に近
づくと、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプ吐出圧力とボ
イラ給水圧力の圧力差が所定圧力差の範囲内にあ
ることを条件に自動的に切換スイツチ２４は開路
されるとともに切換スイツチ２５は閉路され、信
号発生器２２の信号設定値と給水偏差１２ｂの差
が積分器１７の入力として与えられる。信号発生
器２２の信号設定値を0.5％とすれば、給水偏差
１２ｂが0.5％になつた所で積分器１７は安定す
る。この時点では、まだ、Ｔ−BFP−Ｂ給水流
量が０％だから積分器１７の出力信号は99.5％で
給水マスタ１１は100％である。この給水出始め
付近では操作信号の増加率を小さくして、給水出
始め時、即ち、給水ポンプの低流量域での高ゲイ
ンを補償する。

このようにして、給水出始め点に達し、給水が
出始めると、Ｔ−BFP−Ｂ給水流量は０％から
増加し始める。Ｔ−BFP−Ｂ給水流量が10％に
達した時点では、Ｔ−BFP−Ａ給水流量が90％
で給水マスタ１１は9Vになつている。そして積
分器１７の出力信号１９は79.5％となつて給水偏
差１２ｂを0.5％に維持している。この給水出始
め点付近を通過したところで、次にＴ−BFP−
Ｂ給水ポンプの吐出圧力がボイラ給水圧力より所
定圧力差以上に高いことを条件に自動的に切換ス
イツチ２５が開路するとともに切換スイツチ２６
が閉路し信号発生器の信号設定値と給水偏差１２
ｂの差を積分器１７の入力として与えられる。信
号発生器２３の信号設定値を１％とすれば、給水
偏差１２ｂが１％になつたところで、積分器１７
は安定する。そして、その操作信号は制御要素１
４ｂの積分要素により決る定増加率で増加し続け
る。そして、Ｔ−BFP−Ｂ給水流量が50％に達
した時Ｔ−BFP−Ａ給水流量は50％であり、給
水マスタ１１は5Vである。この時、積分器１７
の出力信号１９は−１％である。そしてＴ−
BFP−Ｂ給水流量は給水マスタ１１に合致する。
この時点にＴ−BFP−Ｂ給水ポンプの追加起動
が完了したものとみなし、積分器１７の出力信号
１９が−１％に達したことを条件に自動的に、切
換スイツチ１８は積分器１７とは逆の側、即ち
OV側に切換わる。信号１９はOV即ち０％にな
るから第３図に於ける例と同様の制御回路に復帰
し、自動運転を続行する。

第４図に於いては、Ｔ−BFP−Ｂ給水ポンプ
の追加起動の例を説明したが、Ｔ−BFP−Ａ給
水ポンプ、Ｍ−BFP給水ポンプについてもＴ−
BFP−Ｂ給水ポンプの場合と同様の回路を付加
することにより実現できる。

(e) 発明の効果 本発明は以上のように構成したので、給水流量
が零の給水ポンプに対しても、プラント給水系に
動揺を与えることなく手動から自動に切換えられ
給水流量の増加から給水バランスまでの給水制御
を自動で行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した火力発電プラントの
給水系統図、第２図は給水ポンプの追加起動概念
図、第３図は給水流量制御フローダイアグラム、
第４図は本発明の一実施例を示す給水流量制御フ
ローダイアグラムである。 １……ボイラ、２……主タービン、３……再熱
器、４……復水器、５……蒸気タービン駆動ポン
プＴ−BFP−Ａ、６……蒸気タービン駆動ポン
プＴ−BFP−Ｂ、７……電動機駆動ポンプＭ−
BFP、８……給水調節弁、９……主給水偏差、
１０……（比例＋積分）制御要素、１１……給水
マスタ、１２……給水偏差、１３……切換スイツ
チ、１４……（比例＋積分）制御要素、１５……
アナログメモリ、１６……切換スイツチ、１７…
…積分器、１８……切換スイツチ、１９……給水
偏差演算部入力、２０……切換スイツチ、２１，
２２，２３……信号発生器、２４，２５，２６…
…切換スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 給水流量とその給水指令との給水指令偏差を
   算出し、その給水偏差を制御要素に通して得た操
   作信号で制御対象を制御する給水制御装置におい
   て、給水ポンプ給水流量のゲイン変化に対応して
   予め定められた前記給水偏差の目標値をそれぞれ
   与えるための複数個の信号発生器と、前記給水ポ
   ンプ給水流量が零から給水バランス完了に至るま
   での間において前記給水ポンプ給水流量のゲイン
   変化に対応して前記各々の信号発生器を切換える
   切換えスイツチと、使用中の前記信号発生器に設
   定された目標値と前記給水偏差との差を入力する
   積分要素と、前記給水偏差が前記目標値を保つよ
   うに制御する制御要素とを備え、前記積分要素の
   値が所定値に到達したことで給水バランス完了を
   検出するようにしたことを特徴とする給水制御装
   置。