(57)【要約】【課題】プラントの重要な制御ループに異常が発生した場合に、プラントの緊急停止を招かずに制御異常を回復させることができる火力発電プラントの負荷制御装置を提供する。【解決手段】ドラムレベル測定器１のドラムレベル測定値Ｌｍとドラムレベル設定器２のドラムレベル設定値Ｌｓの差が減算器３で演算され、偏差Ｄｆは第一関数発生器４で偏差Ｄｆの関数ｘに変換され、第二関数発生器５で発電負荷次元Ｆ（ｘ）に変換され、発電負荷次元Ｆ（ｘ）は加算器６で他の制御因子の異常偏差と加算され、加算偏差ＳＤは微分回路７で時間微分された後、信号低制限器８で絶対値が所定の値に制限され、加算備差ＳＤの時間微分の制限値は加算器１２で発電負荷要求指令ＭＷＤの時間微分またはその固定値との差が演算され、信号低制限器１３でその絶対値が所定値に制限され、変化率制限器１６で発電負荷要求指令ＭＷＤを設定器１４からの設定値まで信号低制限器１３の出力の比率で低減して発電量出力指令ＭＷＤ’として出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力発電プラントの発電量出力値に影響を与えるボイラのドラム水位レベル等の制御因子を測定し、該測定値が予め設定した許容範囲を逸脱した時、前記発電プラントの負荷を適正に制御するようにした火力発電プラントの負荷制御装置において、前記制御因子の測定値の前記許容範囲を超えた偏差の時間変化率に従って、前記発電量出力値が予め設定した設定値に近付くように制御したことを特徴とする火力発電プラントの負荷制御装置。
【請求項２】
火力発電プラントの発電量出力値に影響を与えるボイラのドラム水位レベル等の制御因子を測定し、該測定値が予め設定した許容範囲を逸脱した時、前記発電プラントの負荷を適正に制御するようにした火力発電プラントの負荷制御装置において、前記制御因子の測定値の前記許容範囲を超えた偏差に従って、前記発電量出力値を低減するように制御したことを特徴とする火力発電プラントの負荷制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電プラントの発電量を左右する制御因子の測定値が予め設定した許容範囲を逸脱した時、発電プラントの負荷を適正に制御するようにした火力発電プラントの負荷制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来技術に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。制御装置１９は発電負荷要求指令ＭＷＤに対して発電量出力指令ＭＷＤ’を追従させ、プラントの発電量を増減させている。しかし、プラントの発電量を指令する発電量出力指令ＭＷＤ’に対する追従性が悪い場合は、入出力指令の偏差が大きくなったり、操作端に対する発電量出力指令ＭＷＤ’が過大になったりするので、制御装置１９は幾つかの測定値を監視して、それらがある値に達したり、ある値以上または以下になったら、発電量出力指令ＭＷＤ’を現在値に固定するようにしている。即ち、ＩＤＦ入口のダンパーが全開になったり、給水、燃料または燃焼用空気の各々の制御偏差値が過大になったり、ボイラーの主蒸気圧が所定範囲を超えて変動したり発電周波数が高くなりすぎたり、発電機の出力偏差が過大であったり、ＡＦＲの余裕値が過少であった時は、発電量出力指令ＭＷＤ’を現在値に固定する制御を行っている。そして、発電量出力値が発電量出力指令ＭＷＤ’に追従し、出力指令と実際の出力値との差が少なくなったり、制御の異常状態が解消したら、本来の発電量出力指令ＭＷＤ’に従った発電量の出力制御を再開していた。
【０００３】
公知技術として、例えば下記特許文献１〜４を挙げることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−１３８８０７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平１１−０９５８５８号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開昭５３−０７１７６２号公報
【０００７】
【特許文献４】
特開昭６１−０５４５０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術は、発電負荷要求指令ＭＷＤが大きく変化して、発電量の値を左右する幾つかの制御因子の追従が遅れた場合に、発電量出力指令ＭＷＤ’をその儘の値に保ち、該制御因子の実際値が追従して、その値が発電量出力指令ＭＷＤ’による制御可能範囲に回復することにより正常化が実現するのを期待するものであった。
【０００９】
従って、操作端（ダンパーや制御弁等）が何らかの原因で動作しないか異常に緩慢な動作をしている場合、プロセス制御に制限が加わっている場合、プラントに一定の負荷が掛かって運転している等、プラントの重要な制御ループに異常が発生した場合には、制御不能の異常状態を回復させるための積極的な制御機能を果たすことはできず、安全装置が動作してプロセス異常によりプラントが緊急停止するといった問題が生じる虞があった。
【００１０】
本発明は従来技術におけるかかる不具合の発生を防止すべく為されたものであり、プラントの重要な制御ループに異常が発生した場合に、プラントの緊急停止を招かずに制御異常を回復させることができる火力発電プラントの負荷制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、火力発電プラントの発電量出力値に影響を与える制御因子の測定値の許容範囲を超えた偏差の時間変化率に従って、発電量出力が予め設定した設定値に近付くように制御したり、制御因子の測定値の許容範囲を超えた偏差に従って発電量出力を低減するように制御したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。同図において、１はボイラーのドラムレベル測定器、２は適正なドラムレベルを設定するドラムレベル設定器、３はドラムレベル測定器１から出力されたドラムレベル測定値Ｌｍとドラムレベル設定器２が設定したドラムレベル設定値Ｌｓとの差を演算する減算器、４は減算器３から出力された偏差Ｄｆに対応した関数ｘを発生する第一関数発生器、５は関数ｘをプラント負荷に対する重み付けした発電負荷次元（ディメンジョン）Ｆ（ｘ）に変換する第二関数発生器、６は第二関数発生器５から出力された発電負荷次元Ｆ（ｘ）に燃料供給量、火炉内圧力、燃焼空気量等のその他の制御因子の異常偏差を加算する加算器、７は加算器６から出力された加算偏差ＳＤの時間微分を演算する微分回路、８は微分回路７の出力値の絶対値を所定の値に制限する信号低制限器である。
【００１３】
また、９はＬＡＧ、１０はＬＡＧ９の出力の時間微分を演算する微分回路、１１はＩＤＦ入口のダンパーが全開になったり、給水制御偏差値や燃料制御偏差値や燃料供給制御偏差値が過大になったり、ボイラーの主蒸気圧が所定範囲を超えて変動したり、周波数が高くなり過ぎたり、発電機の出力偏差が過大であったり、ＡＦＲの余裕値が過小であった時に、発電量出力指令ＭＷＤ’を現在値に固定する制御装置、１２は信号低制限器８の出力と制御装置１１の出力との差を演算する加算（減算）器、１３は加算器１２の出力値の絶対値を所定の値に制限する信号低制限器、１４は発電プラントで許容される最低負荷を設定する設定器、１５はＩＤＦ入口のダンパーが全開になったり、給水制御偏差値や燃料制御偏差値や燃焼空気制御偏差値が過大になったり、ボイラーの主蒸気圧が所定範囲を超えて変動したり、周波数が高くなり過ぎたり、発電機の出力偏差が過大であったり、ＡＦＲの余裕値が過少であった時に、発電負荷要求指令ＭＷＤに対して設定器１４が設定した設定値を指定する制御回路、１６は信号低制限器１３の出力の比率に従って制御回路１５で指定した指定値に近付けた発電量出力指令ＭＷＤ’を出力する変化率制限器である。
【００１４】
次に、本実施例の動作を説明する。ドラムレベル測定器１から出力されたドラムレベル測定値Ｌｍは減算器３でドラムレベル設定器２が設定したドラムレベル設定値Ｌｓとの差が演算される。演算器３から出力された偏差Ｄｆは第一関数発生器４で偏差Ｄｆに対応した関数ｘに変換され、さらに第二関数発生器５でプラント負荷に対する重み付けした発電負荷次元Ｆ（ｘ）に変換される。関数ｘは偏差Ｄｆが負の値で規定値を越えて低下した場合に、不感帯を越えた出力値として出力される。この発電負荷次元Ｆ（ｘ）は加算器６で他の制御因子の異常偏差とか加算され、その加算偏差ＳＤは微分回路７で時間微分された後、信号低制限器８で出力値の絶対値が所定の値に制限される。微分回路７の出力はプロセス異常を発生させる制御因子の変化の速さを示している。
【００１５】
そこで、こうして演算された加算偏差ＳＤの時間微分の制限値は加算（減算）器１２で発電負荷要求指令ＭＷＤの時間微分またはその固定値との差が演算され、信号低制限器１３でその絶対値が所定の値に制限される。そして変化率制限器１６では、制御回路１５を経て出力された発電負荷要求指令ＭＷＤを設定器１４が設定した設定値まで、信号低制限器１３の出力の比率で低減した値が発電量出力指令ＭＷＤ’として出力される（負荷ランダウン）。上述の信号低制限器８、１３は、発生したプロセス異常を負荷の減少により低下させる速さの最大値を規定している。この規定値は発電プラントの負荷の強制的な減少を正常に行える最大値に相当しており、個々の発電プラントの特異性によって異なるが、一般には１０％／分程度の数値になる。
【００１６】
このように本実施例では、ドラムレベルが正常な規定範囲を外れて低下した場合は給水が不足しているから、発電負荷要求指令ＭＷＤを設定器１４が設定した設定値までゆっくり低下させた発電量出力指令ＭＷＤ’を出力して発電負荷を低下させることによりボイラから発生する蒸気量も少なくなり、給水量と均衡するようになる。
【００１７】
こうしてドラムレベルが正常な規定範囲まで回復したら、発電量出力指令ＭＷＤ’を本来の発電負荷要求指令ＭＷＤに切り替えて通常の発電負荷制御に戻すようにしているので、プラントの重要な制御ループに異常が発生した場合でも、プラントを緊急停止させずに制御異常を回復させることができる。
【００１８】
この例ではボイラのドラムレベルが異常の場合の発電負荷低減制御を行う場合のものであるが、この外に、火炉圧力が制御の設定値より所定量以上低下した場合、燃料の投入量が設定値より少なく、その偏差を規定値を超えた場合、燃焼用空気の供給量が設定値より少なく、その偏差が規定値を超えた場合も同様の制御を行うことができる。
【００１９】
このような場合に上述の発電負荷低減制御を実施することにより、例えば、火炉内圧力が異常に高くなった場合は火炉に供給される燃焼用空気に較べて誘引通風ファンによる排ガス誘引能力が不足しているから、発電負荷を減少させることにより火炉に供給される燃焼用空気が減少するので、排ガスの吸引能力と均衡して火炉内圧力が適正値まで低下する。
【００２０】
また、燃料供給が発電量出力指令ＭＷＤ’に対して少なすぎる場合は、ボイラの主蒸気圧力が不足するから、発電負荷を減少させることにより蒸気消費量が低下するので、主蒸気圧を回復させることができる。さらに、燃焼用空気の供給が発電量出力指令ＭＷＤ’に対して少なすぎる場合は、発電負荷を減少させることにより燃料消費も低下するから、空気供給量と均衡して燃焼状態が安定するようになる。
【００２１】
図２は本発明の第２の実施例に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。同図において、１７は加算器６から出力された加算偏差ＳＤの変化率の値を、発電プラントの負荷を正常に減少させ得る最大値、即ち、制限加算偏差ＬＳＤに制限する変化率制限器、１８は発電負荷要求指令ＭＷＤと制限加算偏差ＬＳＤとの和（実際には発電負荷要求指令ＭＷＤと制限加算偏差ＬＳＤとの差）を演算する加算（減算）器である。ドラムレベル測定器１から加算器６までの論理回路素子の構成と動作は第１の実施例のものと変わらない。
【００２２】
偏差Ｄｆが負の値で規定値を越えて低下し、不感帯を越えた出力値として出力された関数ｘがプラント負荷に対して重み付け変換された発電負荷次元Ｆ（ｘ）は、加算器６で他の制御因子の異常偏差と加算され、その加算偏差ＳＤは変化率制限器１７で、その変化率の値を、発電プラントの負荷を正常に減少させる最大値である制限加算偏差ＬＳＤに制限する。加算器１８は発電負荷要求指令ＭＷＤから制限加算偏差ＬＳＤを減算して発電量出力指令ＭＷＤ’として出力する。なお制限加算偏差ＬＳＤは個々の発電プラントの特性によって異なるが、一般には１０％／分程度の数値になる。
【００２３】
このように、本実施例ではドラムレベルが正常な規定範囲を外れた場合は、ドラムレベル測定値Ｌｍとドラムレベル設定値Ｌｓとの偏差の重み付け変換Ｆ（ｘ）と他の制御因子の異常偏差とを加算した加算偏差ＳＤを許容可能な値に制限した制限加算偏差ＬＳＤを発電負荷要求指令ＭＷＤから減算して発電量出力指令ＭＷＤ’としたから、回路構成を簡単にできると共に、発電プラントのプロセス異常に対する減衰制御をより直接的に行わせることができる。本実施例においても第１の実施例と同様に、他の制御因子におけるプロセス異常の負荷制御に適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御因子の測定値の許容範囲を超えた偏差の時間変化率に従って、発電量出力が予め設定した設定値に近付くように制御したり、制御因子の測定値の許容範囲を超えた偏差に従って、発電量出力を低減するように制御したので、プラントの重要な制御ループに異常が発生した場合でも、プラントを緊急停止させずに当該制御因子が関係した制御異常状態を回復させることができ、発電効率を向上させ、電力供給の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。
【図３】従来技術に係る火力発電用負荷制御論理回路図である。
【符号の説明】
１  ドラムレベル測定器
２  ドラムレベル設定器
３  減算器
４  第一関数発生器
５  第二関数発生器
６，１２，１８  加算器
７，１０  微分回路
８，１３  信号低制限器
１１  制御装置
１４  設定器
１５  制御回路
１６，１７  変化率制限器
【図１】
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【図２】
2004272761.tif 000004
【図３】
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