(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム形ボイラを有する主蒸気供給系と、該主蒸気供給系からの主蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記主蒸気供給系に設けられ主蒸気の供給量を加減する主蒸気加減弁と、前記主蒸気供給系の圧力が所定の値まで低下したときに、前記主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉操作の制御をする弁制御装置とを備えている火力プラントの制御装置において、前記弁制御装置に、前記主蒸気の圧力が前記所定値まで低下したときに前記主蒸気の温度値を取り込み、該温度値が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにした手段を設けたことを特徴とする火力プラントの制御装置。
【請求項２】
蒸気供給系から蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定値まで低下したときに、主蒸気供給系の主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにした火力プラントの制御方法において、前記プラントの運転時に、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の温度値を取り込むようにし、前記主蒸気の圧力が所定値まで低下した場合、前記主蒸気の温度が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにしたことを特徴とする火力プラントの制御方法。
【請求項３】
蒸気供給系から蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定値まで低下したときに、主蒸気供給系の主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにした火力プラントの制御方法において、前記プラントの運転時に前記主蒸気の圧力が所定値まで低下した時に、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の温度値を監視し、前記主蒸気の温度が所定値以上のときには前記主蒸気加減弁の絞込み信号をブロックするようにしたことを特徴とする火力プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火力プラントの制御装置及び火力プラントの制御方法に係わり、特に蒸気供給系の蒸気圧力が低下したとき、主蒸気加減弁を閉操作制御するようにした火力プラントの制御装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に採用されているこの種の火力プラントは、主蒸気の供給量を加減する蒸気加減弁を備えた主蒸気供給系と、この主蒸気供給系からの主蒸気により駆動される蒸気タービンとを備え、そして負荷運転中において主蒸気供給系の圧力が所定の値まで低下したときには、前記蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにしているのが普通である。
【０００３】
すなわち、負荷運転中の主蒸気圧力の上昇、降下過程または主蒸気圧力一定保持時において、何らかの原因、例えばボイラ側の燃料の投入量が不足した場合，あるいは圧力制御系に異常が生じた場合等には、前記主蒸気圧力が低下することになるが、この圧力が、或る圧力，例えば定格主蒸気圧力の９０％まで低下した場合には、この時点で、主蒸気加減弁の絞り込みが始まり、定格主蒸気圧力の８０％まで、すなわち主蒸気圧力の無負荷相当の圧力まで主蒸気加減弁を絞り込むようにしている。
【０００４】
図４は、このプラント構成を概略的に示したものであり、１３がドラム形ボイラ、６，８，２１が蒸気タービン、５が主蒸気加減弁である。主蒸気は、ドラム形ボイラ１３を備えた主蒸気供給系より、供給配管４および主蒸気加減弁５を介して蒸気タービンに供給され、タービンは駆動される。
【０００５】
この場合、ボイラ１３から高圧蒸気タービン６への蒸気供給路となる主蒸気配管４には、温度検出器１０、圧力検出器１１が設置されており、主蒸気の圧力値は、この圧力検出器１１により検出され制御回路（弁制御装置）１２に取り込まれる。そして制御回路１２にて処理された制御信号により主蒸気加減弁５は制御されるのである。すなわち、主蒸気供給系の圧力が所定の値まで低下したときには、制御装置１２により蒸気加減弁は無負荷相当の弁開度まで閉操作の制御が行なわれるのである。
【０００６】
図５はこのときの制御装置１２の概要ロジックで、関数発生器３１にて主蒸気圧力が、主蒸気圧力のＡ％、例えば９０％に低下した場合には、主蒸気圧力のＢ％、例えば８０％、これは無負荷相当の主蒸気加減弁開度を示すが、ここまで主蒸気加減弁を絞る信号を１００から０％で出力させている。本出力信号を演算器３２を通し、この演算器３２では変化率の設定等を行うものであるが、高値選択回路３３を経て主蒸気加減弁へ制御信号として送られる。勿論、高値選択回路３３には下限値も入力し、下限値以下には絞らないように制限をかけている。
【０００７】
この場合、図６にプラント負荷に対応した主蒸気圧力の特性の一例が示されているように、主蒸気の圧力はプラント負荷により変化するので、同負荷に対応した圧力をベースに関数発生器３１は組まれている。
【０００８】
一方、このドラム形ボイラ１３にて発生する主蒸気の温度調節は、ボイラに設けられている減温器１６により行なわれている。すなわち、主蒸気の温度が温度検出器１０により検出され、この検出値に基づき温度調節弁１５が動作し減温器１６へのスプレー流量を調節して一定の温度となるように制御している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成されている火力プラントで、何らかの要因によりドラム形ボイラの主蒸気圧力が低下した場合、ボイラ側の異常を主蒸気圧力で検出し、主蒸気加減弁を絞り込んでボイラ側の異常状態の回復を図るものであるが、しかしながら、この従来のプラント構成では、ボイラ側としては特に問題になることはないのであるが、タービン側としてはボイラの主蒸気圧力が低下した場合に、主蒸気温度も低下することになり、この温度低下によってタービンを構成している部品メタルの急冷を招く恐れがあり、部品に悪影響を及ぼす恐れがあった。
【００１０】
すなわち、ドラム形ボイラの特徴として、前述したように主蒸気圧力の制御は燃料の増減により行われ、主蒸気温度の制御は一次過熱器２の出口に設けられた減温器１６へのスプレー流量調整によって行われる。したがって、このドラム形ボイラを採用したプラントにおいて燃料量の減少や燃料バーナ１４の失火等により主蒸気圧力が低下場合、ドラム１には熱容量があるため、主蒸気圧力が低下しても温度の低下は時限遅れをもって低下し急激な低下とはならず、蒸気タービンを構成しているメタル部品に熱的な悪影響を及ぼす恐れがある。
【００１１】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、プラント運転中に主蒸気供給系の圧力低下が生じても、蒸気タービンを構成しているメタル部品に悪影響を及ぼすことがなく、かつ運転継続の拡大化を図ることが可能な火力プラントの制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ドラム形ボイラを有する主蒸気供給系と、この主蒸気供給系からの主蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気供給系に設けられ主蒸気の供給量を加減する蒸気加減弁と、前記主蒸気供給系の圧力が所定の値まで低下したときに、前記蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉操作の制御をする制御装置とを備えている火力プラントの制御装置において、前記弁制御装置に、前記主蒸気の圧力が前記所定値まで低下したときに前記主蒸気の温度値を取り込み、この温度値が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにした手段を設け所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１３】
また本発明は、ドラム形ボイラを有する主蒸気供給系と、この主蒸気供給系からの主蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気供給系に設けられ主蒸気の供給量を加減する蒸気加減弁と、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定の値まで低下したときに、前記蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉操作の制御をする制御装置とを備えている火力プラントの制御装置において、前記弁制御装置に、前記主蒸気の温度値を取り込み、この温度値が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにした手段を設けるようにしたものである。
【００１４】
また、主蒸気供給系から蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定値まで低下したときに、主蒸気供給系の主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにした火力プラントの制御方法において、前記プラントの運転時に、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の温度値を取り込むようにし、前記主蒸気の圧力が前記所定値まで低下した場合、前記主蒸気の温度値が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにしたものである。
【００１５】
また、主蒸気供給系から蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定値まで低下したときに、主蒸気供給系の主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにした火力プラントの制御方法において、前記プラントの運転時に前記主蒸気の圧力が所定値まで低下した時に、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の温度を監視し、前記主蒸気温度が所定値以上のときには前記主蒸気加減弁の絞り込み信号をブロックするようにしたものである。
【００１６】
また、主蒸気供給系から蒸気タービンに供給される主蒸気の圧力が所定値まで低下したときに、主蒸気供給系の主蒸気加減弁を無負荷相当の弁開度まで閉じるようにした火力プラントの制御方法において、前記プラントの運転時、前記蒸気タービンに供給される主蒸気の温度値を取り込み、この取り込んだ温度値が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにしたものである。
【００１７】
すなわちこのように形成された火力プラントであると、蒸気加減弁の開閉操作の制御をする弁制御装置に、主蒸気の圧力が前記所定値まで低下したときに前記主蒸気の温度値を取り込み、この温度値が所定値以下のときには、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始する手段，すなわち主蒸気温度が所定値以上であれば主蒸気加減弁の絞り込み信号をブロックするように形成されているので、主蒸気温度がある程度低くなってからの主蒸気加減弁の閉操作開始であり、蒸気タービンを構成しているメタル部品に熱的な悪影響を及ぼすことはないのである。また、主蒸気圧力の低下のみで主蒸気加減弁を即絞り開始に入ることを抑制することができ、その間に主蒸気圧力の回復が期待できればプラントの運転継続にも寄与でき、運転継続の拡大化を図ることができるのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその火力発電プラントの構成概要が線図で示されている。１３がドラム形ボイラであり、６，８，２１が蒸気タービン（高圧，中圧，低圧）、５が主蒸気加減弁、２２が復水器、２５が脱気器、５０が発電機である。なお、１４はボイラの加熱源としての燃料バーナである。
【００１９】
まず、この図に基づきプラントの作動概要を説明すると、主蒸気は、ドラム形ボイラ１３、過熱器２，３および主蒸気配管４からなる主蒸気供給系より、主蒸気加減弁５を介して蒸気タービンに供給される。すなわち、ボイラのドラム１で発生した蒸気が、一次過熱器２、二次過熱器３により過熱され、主蒸気配管４および主蒸気加減弁５を通り高圧蒸気タービン６に導かれる。高圧蒸気タービンを経た蒸気は、再熱器７で再過熱され中圧蒸気タービン８に入り、中圧蒸気タービンを経た蒸気は低圧蒸気タービン２１に入り復水器２２にて凝縮される。
【００２０】
復水器２２に凝縮された復水は復水ポンプ２３により昇圧され、低圧給水加熱器２４を通って脱気器２５に導かれる。脱気器２５にて脱気された復水は給水ポンプ２６により昇圧され高圧給水加熱器２７にて昇温され給水流量調節弁２８を通りボイラ１３に戻され、節炭器２９を経てドラム１に給水される。
【００２１】
ボイラ１３にて発生する主蒸気の温度調節は、ボイラに設けられている減温器１６により行われる。すなわち、主蒸気の温度が温度検出器１０により検出され、この検出値に基づき温度調節弁１５が動作し減温器１６へのスプレー流量を調節して一定の温度となるように制御される。
【００２２】
このように温度制御された主蒸気が高圧蒸気タービン６へ供給されるわけであるが、ボイラ１３から高圧蒸気タービン６への蒸気供給路となる主蒸気配管４には、温度検出器１０、圧力検出器１１が設置されており、主蒸気の圧力値は、この圧力検出器１１により検出され制御回路（弁制御装置）１２に取り込まれる。そして制御回路１２にて処理された制御信号により主蒸気加減弁５は制御される。すなわち、主蒸気供給系の圧力が所定の値まで低下したときには、蒸気加減弁は無負荷相当の弁開度まで閉操作の制御が行われる。
【００２３】
この場合、制御回路１２には次のような手段が施されている。すなわち、制御回路１２に、主蒸気の圧力が所定値まで低下したとき、主蒸気の温度値を取り込み、この温度が所定値以下のときに、前記主蒸気加減弁の閉操作を開始するようにするのである。
【００２４】
すなわち、図１（ｂ）にその制御回路が線図で示されているように、主蒸気温度を監視し、主蒸気の圧力が所定値まで低下したとき、主蒸気の温度値を取り込み、この取り込んだ温度値と所定値との比較を減算器３６で行い、それをモニタリレー３７で判定し、温度値が所定値以下になった場合に切替器３４により主蒸気加減弁の閉動作開始信号を送るようにするのである。
【００２５】
この場合、基準となる前記所定値の温度は、プラント負荷により変わるものであるが、タービンへの流入蒸気が十分な過熱度を有し、タービンメタルの急冷防止を図った制限値によって設定される。すなわち、図３に一例が示されているように、プラントの負荷により変化するため、これに合った関数発生器３５により設定する。なお、切替器３４は通常は設定器３８により最大値１００％を入力しておき図中ｂからｃへ出力し、主蒸気温度が所定値以下になったときａからｃへ出力する。
【００２６】
本実施例によれば、運転中に主蒸気圧力低下が生じても、主蒸気加減弁が主蒸気温度に無関係に閉動作制御されることはなく、蒸気タービンを構成しているメタル部品に熱的な悪影響を及ぼすことがなく、また主蒸気圧力の低下のみで主蒸気加減弁を即絞り開始に入ることを抑制することができ、その間に主蒸気圧力の回復が期待できればプラントの運転継続にも寄与できる。
【００２７】
図２には本発明のもう一つの実施例が示されている。このものは前記実施例にさらに主蒸気温度が所定値以下に低下したとき、主蒸気圧力が所定量低下していない状態でも先行制御により主蒸気加減弁を絞るようにしたものである。
【００２８】
すなわち、ドラム形ボイラの場合、主蒸気温度の低下の要因として前記スプレー制御の不調が考えられ、この場合には、主蒸気圧力が低下することなく主蒸気温度が低下することが考えられる。したがってこのような場合の対応として、減算器３６の下流に関数発生器４１を別に設け、主蒸気温度が所定値よりｃ℃，例えば１０℃以下になった場合、主蒸気加減弁を絞るよう出力信号を出すようにしたものである。すなわち、演算器４２を経て低値選択回路４３により主蒸気加減弁へ制御信号を出すのである。
【００２９】
本実施例であると、前記実施例の効果，すなわち蒸気タービンを構成しているメタル部品に熱的な悪影響を及ぼすことがないことは勿論、さらに主蒸気温度の低下に対し防護されるため安全性の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
なお、主蒸気温度の低下については、タービン保護として主蒸気温度低にてタービンをトリップさせているプラントもあるが、本発明の実施例では温度による先行制御により主蒸気加減弁を絞りタービンのトリップを回避させている。タービンは一旦トリップさせるとユニットを再起動し定格負荷まで立上げるのに２時間以上は要すが、トリップさせずに無負荷位置から定格負荷まで立上げるには１時間程度で済む。したがって、ユニットを再起動するための起動損失の軽減を図ることもできるのである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、プラント運転中に主蒸気供給系の圧力低下が生じても、蒸気タービンを構成しているメタル部品に悪影響を及ぼすことがなく、かつ運転継続の拡大化を図ることが可能なこの種の火力プラントの制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の火力プラントの制御装置の一実施例を示す線図およびその制御装置を備えた火力プラントの線図である。
【図２】本発明の火力プラントの制御装置の他の実施例を示す線図である。
【図３】プラント負荷対主蒸気温度の所定値特性の一例を示す図である。
【図４】従来の火力発電プラントの構成概要を示す線図である。
【図５】従来の火力発電プラントの制御装置の制御ロジックの概要を示す図である。
【図６】プラント負荷対主蒸気圧力特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ボイラのドラム、２，３…過熱器、４…主蒸気配管、５…主蒸気加減弁、６，８，２１…が蒸気タービン（高圧，中圧，低圧）、７…再熱器、１０…温度検出器、１２…制御回路（弁制御装置）、１３…ボイラ、１５…温度調節弁、１６…減温器、２２…復水器、２３…復水ポンプ、２４…低圧給水加熱器、２５…脱気器、２６…給水ポンプ、２７…高圧給水加熱器、２８…給水流量調節弁、２９…節炭器、３４…切替器、３５，４１…関数発生器、３６…減算器、３７…モニタリレー、３８…設定器、４３…低値選択回路、５０…発電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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