(57)【要約】  【課題】  ドラムボイラの負荷急変時のドラムレベルを適正に制御することができる制御装置を提供する。【解決手段】ボイラの汽水分離用ドラムのレベルを検出するドラムレベル計と、前記汽水分離用ドラムから流出する蒸気流量を検出する蒸気流量計と、前記ドラムへ補給される給水流量を検出する給水流量計と、規定水位と実際のドラムレベルとのレベル偏差をなくすために必要な給水流量と、蒸気流量計によって検出される蒸気流量とを加算して給水流量設定値を求め、該給水流量設定値と実際の給水流量との給水流量偏差をなくすための制御指令を給水ポンプへ出力する給水流量制御手段と、ランバック発生時は、前記給水流量設定値を所要時間、所要量だけ高く設定する制御手段とを備えた制御装置において、前記ボイラの各負荷でのボイラ入熱からドラム保有水量を算出し、負荷変化前後のドラム保有水の変化分により給水量の制御指令を修正する制御手段を設けた制御装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの汽水分離用ドラムに水を補給する給水ポンプと、前記汽水分離用ドラムのドラムレベルを検出するドラムレベル計と、前記汽水分離用ドラムから流出する蒸気流量を検出する蒸気流量計と、前記汽水分離用ドラムへ補給される給水流量を検出する給水流量計と、規定水位とドラムレベル計によって検出される実際のドラムレベルとのドラムレベル偏差をなくすために必要な給水流量と、蒸気流量計によって検出される蒸気流量とを加算して給水流量設定値を求め、該給水流量設定値と給水流量計によって検出される実際の給水流量との給水流量偏差をなくすための制御指令を給水ポンプへ出力する給水流量制御手段と、ランバック発生時は、前記給水流量設定値を所要時間、所要量だけ高く設定する制御手段とを備えたボイラのドラムレベル制御装置において、前記ドラムボイラの各負荷でのボイラ入熱からドラム保有水量を算出し、負荷変化前後のドラム保有水の変化分により、前記給水量の制御指令を修正する制御手段を設けたことを特徴とするドラムレベル制御装置。
【請求項２】
ボイラ負荷が変動した場合、各負荷に応じたドラム保有水と現在の保有水量を比較し、保有水量偏差分を補正する回路をドラムレベル制御系に持たせることを特徴とする請求項１記載のドラムレベル制御装置。
【請求項３】
負荷急変時の給水持ち上げ指令を給水弁開度指令の先行信号に追加し、応答速度を改善した請求項１または２記載のドラムレベル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドラムボイラのドラムレベル制御装置に係り、負荷変化時、特に負荷急減時のドラムレベルを適正に制御するのに好適なドラムレベル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電所等において蒸気を発生させるためのドラムボイラ等のボイラは、図２に示される通り、上部に汽水分離用のドラム２が配置されたボイラ本体１に押し込み通風機３によって燃焼用空気を燃焼用空気ダクト４から風箱５を介して供給すると共に、燃料をバーナ６から噴射して燃焼させ、生成された燃焼ガスにより、ボイラ本体１の伝熱管内の水を加熱し蒸気を発生させている。この蒸気は汽水分離用ドラム２から過熱器７を介して取り出され、タービン８に供給される。一方、熱を奪われた燃焼ガスは、煙道９を介して、煙突１０から大気に放出される。
【０００３】
図２の汽水分離用ドラム２に供給される給水は、ボイラ給水ポンプ１１により給水流量調節弁１２を介して供給され、このドラムへの給水量を調節することにより、ドラムレベルが一定に保持される。
【０００４】
このドラムレベル制御回路を図３に示す。図３の制御回路は、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルの規定水位１４とドラムレベル発信器２１によって検出される実際のドラムレベルとの差を求めてドラムレベル偏差を出力する減算器２２と、該減算器２２から出力されるドラムレベル偏差を比例積分処理して該ドラムレベル偏差をなくすために必要な給水流量を出力する比例積分調節器２３と、該比例積分調節器２３から出力される給水流量に対し蒸気流量計２６によって検出される蒸気流量を加え給水流量設定値として出力する加算器２４と、該加算器２４から出力される給水流量設定値と給水流量計２５によって検出される実際の給水流量との差を求めて給水流量偏差を出力する減算器２７と、該減算器２７から出力される給水流量偏差を比例積分処理して該給水流量偏差をなくすための制御指令を給水流量調節弁１２へ出力する比例積分調節器３１とを備えている。
【０００５】
ボイラの運転時には、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルがドラムレベル計２１によって検出されると共に、蒸気ヘッダへ導入される蒸気流量が蒸気流量計２６によって検出され、さらに、汽水分離用ドラムに補給される実際の給水流量が給水流量計２５によって検出され、それぞれの検出値がドラムレベル制御器へ入力されており、該ドラムレベル制御器の減算器２２において、汽水分離用ドラム内部のドラムレベルの規定水位１４と実際のドラムレベルとの差が求められてドラムレベル偏差が比例積分調節器２３へ出力され、該比例積分調節器２３において前記減算器２２から出力されるドラムレベル偏差が比例積分処理されて該ドラムレベル偏差をなくすための給水流量が加算器２４へ出力され、該加算器２４において、前記比例積分調節器２３から出力される給水流量に対し前記蒸気流量計２６によって検出される蒸気流量が加えられ、給水流量設定値として減算器２７へ出力され、該減算器２７において、前記加算器２４から出力される給水流量設定値と前記給水流量計２５によって検出される実際の給水流量との差が求められて給水流量偏差が比例積分調節器３１へ出力され、該比例積分調節器３１において、前記減算器２７から出力される給水流量偏差が比例積分処理されて該給水流量偏差をなくすための制御指令が給水流量調節弁１２へ出力され、汽水分離用ドラムに補給される水の量が調節されて、該汽水分離用ドラムのドラムレベルが規定水位に保持されるようになっている。
【０００６】
上記制御では、ドラムレベル変動は給水流量２５及び主蒸気流量２６のバランスでも影響を受けるため、先行信号として、給水流量２５と主蒸気流量２６を加算器２４と減算器２７で加えている。すなわち、給水流量２５が増加すれば、そのうちドラムレベルの上昇につながるため、先行的に給水量を絞り、逆に主蒸気流量２６が増加すればいずれレベルは低下するため、先行的に給水を増加させている。
【０００７】
ランバック（高速負荷絞込み）発生時は、一定時間、信号発生器２８で作成した一定量の給水量を加算器２９で加え、給水量が一時的に増加するよう比例積分調節計３１で給水弁開度指令を出す。
【特許文献１】特開２００２−３９５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術は、ボイラ入熱が大きいボイラ高負荷帯では、実際のドラム保有水量がボイラ入熱により異なる配慮がされておらず、負荷変化やランバック（高速負荷絞込み）、ＦＣＢ（FAST  CUT  BACK)時等、急速な減負荷を行う場合、ドラムレベル低下防止のため、一定量の補正しか考慮していなかった。そのため、負荷降下開始時の負荷や到達負荷が異なる場合に適正な給水量補正ができなかった。
本発明の課題は、ドラムボイラの負荷変化時、特に負荷急変時のドラムレベルを適正に制御することができるドラムレベル制御装置を提供することにある。
【０００９】
本発明者は、各ボイラ負荷でのドラム保有水のボイド率の違いに起因するドラムレベル変動を自動的に補正することにより、上記の問題点が解決されることを見い出し、本発明に到達したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願で特許請求される発明は下記のとおりである。
（１）ボイラの汽水分離用ドラムに水を補給する給水ポンプと、前記汽水分離用ドラムのドラムレベルを検出するドラムレベル計と、前記汽水分離用ドラムから流出する蒸気流量を検出する蒸気流量計と、前記汽水分離用ドラムへ補給される給水流量を検出する給水流量計と、規定水位とドラムレベル計によって検出される実際のドラムレベルとのドラムレベル偏差をなくすために必要な給水流量と、蒸気流量計によって検出される蒸気流量とを加算して給水流量設定値を求め、該給水流量設定値と給水流量計によって検出される実際の給水流量との給水流量偏差をなくすための制御指令を給水ポンプへ出力する給水流量制御手段と、ランバック発生時は、前記給水流量設定値を所要時間、所要量だけ高く設定する制御手段とを備えたボイラのドラムレベル制御装置において、前記ドラムボイラの各負荷でのボイラ入熱からドラム保有水量を算出し、負荷変化前後のドラム保有水の変化分により、前記給水量の制御指令を修正する制御手段を設けたことを特徴とするドラムレベル制御装置。
【００１１】
（２）ボイラ負荷が変動した場合、各負荷に応じたドラム保有水と現在の保有水量を比較し、保有水量偏差分を補正する回路をドラムレベル制御系に持たせることを特徴とする（１）記載のドラムレベル制御装置。
（３）負荷急変時の給水持ち上げ指令を給水弁開度指令の先行信号に追加し、応答速度を改善した（１）または（２）記載のドラムレベル制御装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ボイラ負荷によって保有水量が異なっていても、常に適正な保有水を計算し、必要な給水を速やかに供給することができるので、緊急負荷変化時等に大きなドラム変動を起こすことがない。
【００１３】
また、従来技術では、給水流量設定値を変化させ、制御偏差（減算器２７の出力）が発生した後から給水弁開度を修正するため、応答が遅かったが、保有水量の補正を直接給水弁開度先行信号に加えているため、給水弁の応答速度が従来より改善された。
【００１４】
負荷変化が開始すると、各負荷に対する保有水カーブの交代スピードを計算し、ボイラ負荷が低下した場合に不足する保有水量を算出する。その不足分の保有水量を給水指令に負荷することにより、ボイラ負荷が低下した場合に不足する保有水量をフィードフォワード制御で補いながらドラムレベルを一定に制御するので、負荷変化時のドラムレベル変動が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明におけるドラムボイラの本体系統は、図２に示すとおりであるが、そのドラムレベルの制御回路を図１に示す。
ドラムレベルはレベル発信器１３（図２）により計測され、ドラムレベル設定値１４（図１）との偏差を減算器２２にて作成し、この偏差に見合った給水流量指令を比例積分調節計２２から給水弁１２に出力している。ドラムレベル変動は、給水流量２５及び主蒸気流量２６のバランスでも影響を受けるため、先行信号として、給水流量信号２５と主蒸気流量信号２６を加算器３１と減算器２７にて加えている。すなわち、給水流量２５が増加すれば、そのうちドラムレベルの上昇につながるため、先行的に給水量を絞っている。逆に主蒸気流量２６が増加すればいずれレベルは低下するため、先行的に給水を増加させている。
【００１６】
本発明は、ボイラドラム保有水量が、ボイラ入熱により缶水のボイド率が異なることから、負荷により異なることに着目し、燃料指令（ＦＲＤ）３２により関数発生器３３により、ボイラ入熱に従ったボイラ保有水量を計算し、これを基に保有水量変化速度を求め、これを給水バイアス信号として給水指令に付加し、ドラムレベルを適正に制御するようにしたものである。すなわち、図３の従来のドラムレベル制御装置と異なる点は、ボイラ入熱に従ってボイラ保有水量を算出する関数発生器３３と、前記ボイラ保有水量の信号を安定した信号に変換する脈動防止用ＬＡＧ（一次遅れ）および変化率制限器３５と、前記保有水量信号を保有水変化速度信号に変換する微分器３６と、該保有水変化速度信号を給水バイアス信号として弁開度指令に変換する関数発生器３７とを設け、該弁開度指令を先行信号として切換器２９を介して給水指令積分調節計３１に付加するようにした点である。関数発生器３３で求めた保有水量信号は、脈動防止用ＬＡＧ（一次遅れ）３４と変化率制限器３５により安定した信号に変換されるが、ここでＬＡＧ３４は燃焼及び伝熱遅れを兼ね、また変化率制限器３５は給水ポンプ能力に対応して信号制限する。この保有水量信号は微分器３６により保有水変化速度信号に変換され、これを給水バイアス信号として関数発生器３７にて弁開度指令に変換し、給水指令積分調節計３１の先行信号として、切換器２９を介して給水指令に付加する。なお、通常運転時には、切換器２９はｂ側に切り換えられ、該切換器２９からは０[ｔ／ｈ]が給水流量設定値の増加分として比例積分調節器３１へ出力されている。切換器２９を省略し、通常運転時においても給水先行指令として用いることも有効である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
火力発電所等において蒸気を発生させるドラムボイラのドラムレベル制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるドラムレベル制御回路の説明図。
【図２】本発明におけるボイラの水蒸気系統を示す説明図。
【図３】従来技術によるドラムレベルの制御回路の説明図。
【符号の説明】
【００１９】
１…ボイラ本体、２…ドラム、３…押し込み通風器、４…燃焼用空気ダクト、５…風箱、６…燃料用バーナ、７…過熱器、８…タービン、９…煙道、１０…煙突、１１…ボイラ給水ポンプ、１２…給水流量調節弁、１３…ドラムレベル発信機、２２…減算器、２３…比例積分調節器、２４…加算器、２５…給水流量、２６…主蒸気流量、２７…減算器、３１…給水指令積分調節計、３３…関数発生器、３４…脈動防止用ＬＡＧ、３５…変化率制限器、３６…微分器、３７…関数発生器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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