(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標負荷指令信号又は発電機実出力信号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じてボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制御装置において、
通常運転時に、前記発電機出力指令信号の内で、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を除去した信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる
ことを特徴とするバーナ本数制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記系統周波数の偏差が所定値を超えた周波数変動時には、前記発電機実出力信号、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を用いて作成した発電機出力指令信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる
ことを特徴とするバーナ本数制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
補機トリップによるランバック動作時には、前記発電機実出力信号、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を用いて作成した発電機出力指令信号に代えて、発電機出力降下指令信号であるランバック目標負荷と目標降下率により設定されたランバック急速負荷絞り込み指令信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる
ことを特徴とするバーナ本数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラのバーナ本数制御に係わり、特に負荷変化や系統周波数変動、ランバック時等の緊急時に於いても、バーナ点火・消火調整に好適なボイラのバーナ本数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるバーナ本数制御の制御ブロックを図２に示すが、これによると、図２の発電機出力指令となる信号Ｂが原則的にはバーナ本数制御にも利用されているのである。即ち、負荷変化時のボイラのバーナの本数調整は、発電機出力指令信号に見合ってバーナパターン及びバーナの点火・消火順序を予め決定しておき、この発電機出力指令信号に基づき且つ前記指令信号の変化に対応して、負荷上昇方向か負荷減少方向かを検出、判定して、上昇方向の時にバーナ点火指令を、減少方向の時にバーナ消火指令を出力することにより、バーナ本数を調整する構成となっていた。
【０００３】
しかしながら、前記発電機出力指令信号は周波数変動による発電機出力の補正信号も含んでいる信号であるため、周波数変動時の微小な負荷変化（一般的には、その時の基準出力の±５％程度の出力が周波数変動により補正される）に対して丁度バーナの点消火負荷設定が、周波数変動負荷と重なった場合には不必要なバーナの点火・消火が行われるため、バーナ機器（パルスイグナイタ、電磁弁、リミットスイッチ等）の消耗が早く、特に点火トランス等のバーナ点火・消火で使用する機器については、著しく寿命を消費するという問題があった。
【０００４】
一例を挙げると、バーナ点消火に際して、バーナ機器は動作することになるため、動作回数が機器の寿命に関係することになり、特に点火トランス（バーナイグナイタ）等は制限回数を超えてしまうと正常なスパークが得られないという問題に繋がることになる。
【０００５】
一方、電力系統事故のような大きな周波数の変動時には、バーナ点火・消火は、発電機実出力の変化に対応しないと燃料とバーナ本数との関係が、アンバランスになることや、また、発電所所内でのランバック（補機緊急停止に伴う負荷降下操作）時には、負荷変化に応じてバーナを点火・消火させることが必要となるが、このランバックの場合には発電機実出力の信号でバーナを点火・消火させると、（ランバック時に、発電機出力指令Ｇには、図２において、発電機実出力ＭＷ→切替器１５，１→Ａ→Ｂを用いる）逆に負荷目標指令に対してバーナの点火・消火が遅れてバーナ圧力が不安定になることがあった。
【０００６】
図２には従来技術におけるバーナ本数制御の制御ブロック図を示す。この従来技術では、バーナ本数調整用の発電機出力指令信号として、系統周波数制御指令ＡＦＣ及び周波数バイアス信号Δｆが加算された信号Ｂであって、ランバック時の出力変化指令信号に切り替えられる前段の信号が使用される構成となっていた。
【０００７】
図３は従来技術におけるバーナ点火・消火プログラムと微小な負荷変化でのバーナ点火・消火の関係を示す図であり、図３に示すように、周波数変動分による出力変動分（ΔＭＷ）が、その時の出力の最大±５％範囲で調整されるため、点火・消火プログラムのバンド（Δ’ＭＷ）以上になると点火・消火指令が出力されることになるため、本来なら点火・消火が負荷変動幅にもかかわらず不必要なバーナの点火・消火が行われることになる。
【０００８】
ここで、図３の上段の図は、関数発生器４，５の特性を示すものであり、発電機出力指令に対するバーナの消火と点火の本数の関係を示しており、Δ’ＭＷの範囲で点火と消火の本数が変更されることを示している。図３の下段の図は、周波数変動による負荷変化分（ΔＭＷ）を加味したものであり、Δ’ＭＷ＜ΔＭＷのときに、バーナの点消火が繰り返される。
【０００９】
また、ランバック（補機の容量によって負荷が制約を受ける場合に働くものであって、例えば、１００％負荷で押込通風機（ＦＤＦ）２台の場合、ＦＤＦが１台トリップすると５０％負荷しか許容できないため、５０％まで急速にボイラ負荷を絞り込む）時には、点火・消火指令はランバック指令前段の信号Ｂ（図２参照）を使用しているため発電機実出力ＭＷ信号変化が使用されることになり、即ち、ランバック時の急速負荷絞り込み指令Ｅではなくて、ランバック時に、信号切替器１４によって選択された発電機実出力ＭＷ信号（図２に示す目標負荷指令に代えて）が使用されることになり（急速な絞り込みに対してボイラ蓄熱があるため前記発電機実出力ＭＷ信号は遅れた応答となる）、バーナの点火・消火指令が出力されて、目標とするボイラ入力の絞り込みに対してバーナの点火・消火が遅れることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、負荷運転中の周波数変動による微小な負荷変化（バーナターンダウン（安定燃焼成）許容範囲）に対してバーナ点火・消火回数を少なくすることに配慮がされておらず、バーナ点消火頻度の増加に伴いバーナ機器の消耗割合が大きいという問題があった。
【００１１】
また、電力系統事故のような大きな周波数の変動時、並びに発電所所内でのランバック時には、負荷目標指令に対してバーナの点火・消火が遅れてバーナ圧力が不安定になることがあった。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、負荷変化中のバーナ点消火において、微小の負荷変化に伴う不必要な点消火回数を低減してバーナ機器の延命化を可能とすることにある。
【００１３】
また、急速にしかも大きく負荷変化をする必要のある緊急時には、その目標負荷への負荷変化に応じて速やかにバーナ点火・消火を行えるバーナ本数制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
【００１５】
目標負荷指令信号又は発電機実出力信号、及び系統周波数制御指令ＡＦＣ信号と系統周波数偏差による周波数バイアス信号、を用いて発電機出力指令信号を作成し、前記発電機出力指令信号の変化に応じてボイラバーナの点火・消火本数を制御するバーナ本数制御装置において、
通常運転時に、前記発電機出力指令信号の内で、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を除去した信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる構成とする。
【００１６】
また、前記バーナ本数制御装置において、前記系統周波数の偏差が所定値を超えた周波数変動時には、前記発電機実出力信号、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を用いて作成した発電機出力指令信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる構成とする。
【００１７】
また、前記バーナ本数制御装置において、補機トリップによるランバック動作時には、前記発電機実出力信号、前記系統周波数制御指令ＡＦＣ信号及び前記系統周波数偏差による周波数バイアス信号を用いて作成した発電機出力指令信号に代えて、発電機出力降下指令信号であるランバック目標負荷と目標降下率により設定されたランバック急速負荷絞り込み指令信号を、前記ボイラバーナの本数制御の指令信号として用いる構成とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るバーナ本数制御装置について、図１と図３を用いて以下説明する。
【００１９】
中央給電指令所（中給）からの出力目標値（ＥＤＣまたはＤＰＣ）が、発電所内にて設定した出力指令（ＡＬＲ）に替わって、信号切替器１にて選択され、変化率制限器２にてその入力信号の変化率を適宜に調整され設定された後に、発電機出力指令Ｃとして与えられる。
【００２０】
前記発電機出力指令Ｃは、ランバック（ＦＤＦ等の補機の緊急停止に伴う負荷降下操作）時やタービンガバナ手動時には、信号切替器１４によって、検出された発電機実出力信号ＭＷに切り替えられる。ここで、ボイラ手動モードのような、ボイラ入力信号によって実出力が決定される場合には、更に、信号切替器１５によって発電機実出力信号ＭＷからボイラ入力信号（ＢＩＤ信号）へ切り替わる。即ち、ランバック時は、発電機出力指令にはＭＷ→切替器１５，１４→Ｃ→Ｄ→Ｇを用いる（後述するが、ランバック時に、バーナ本数制御には、Ｅ→切替器１３→切替器３→Ｆを用いる）。
【００２１】
系統周波数制御指令ＡＦＣ信号Ｂ及び系統周波数偏差による周波数バイアス信号Ａは、前記発電機出力指令Ｃに加算器８及び９によって加算された後に、さらに高・低信号選択器１１，１２によって出力上下限値がそれぞれ制限された信号として作成される。ここで、系統周波数制御指令ＡＦＣは、５０〜１００％負荷の間では発電機出力指令Ｃの最大±５％（定率）の範囲で作成される。
【００２２】
また、周波数バイアス信号はガバナ調停率の関係で決定され、この値によってガバナが動くことになる。例えば、６０Ｈｚの電力系統で６００ＭＷ発電所の場合に、４％調停率で６００ＭＷ／２．４Ｈｚの関係をもってガバナが動く。従って、周波数バイアス信号によってガバナの動きに応じて発電機出力指令も修正される。
【００２３】
次に、本発明の実施形態に係るバーナ本数制御装置について説明する。図１によれば、系統周波数制御指令Ｂ及び周波数バイアス信号Ａが加算される前段の信号Ｃを用いて関数発生器４，５により、発電機出力とバーナ本数の関係をプログラムして、図３の上段のような出力を発生し、これと実際のバーナ点火本数と比較し、バーナ点火または消火をモニタリレー６，７で検出して、バーナ本数の増指令または減指令を出力するように構成する。本発明の実施形態では、バーナ本数制御指令Ｆに、図１の系統周波数制御指令Ｂ及び系統周波数偏差Ａを加えないのである。即ち、バーナ本数制御には、前記ＢとＡを除去した発電機出力指令を用いるのである。
【００２４】
ここで、関数発生器４，５の特性は、図３の上段の図で示すように、発電機出力指令を入力とし、点消火プログラムに従ってバーナの点消火動作を出力とするものである。図に示すように、Δ’ＭＷの範囲で点火と消火の本数が変更されることを示している。
【００２５】
また、ランバック時には、ランバック目標負荷と目標降下率により設定された信号Ｅ（ランバック時の急速負荷絞り込み指令Ｅ）に信号切替器１３によって切り替えられ、Ｅ→切替器１３，３→Ｆを経由して、バーナ本数の制御に用いられる。ここで、ランバックは補機の容量によって負荷が制約を受ける場合に働くものであって、例えば、１００％負荷で押込通風機（ＦＤＦ（Ｆｏｒｃｅｄ  Ｄｒａｆｔ  Ｆａｎ））２台の場合、ＦＤＦが１台トリップすると５０％負荷しか許容できないため、５０％まで急速にボイラ負荷を絞り込むために用いるものである。なお、ランバック時に、発電機出力指令には、図１でＭＷ→切替器１５，１４→Ｃ→Ｄ→Ｇを用いる。
【００２６】
更に、電力系統事故のような大きな周波数偏差（規定周波数偏差を上回る偏差）が生じたときは、バーナ本数制御指令は、図１において、ＭＷ→切替器１５→切替器１４→Ｃ→Ｄ→切替器１３→切替器３→Ｆの信号を用いる。
【００２７】
このように、本発明の実施形態に係るバーナ本数制御装置では、通常運用時には系統周波数指令ＡＦＣの前流側の発電機出力指令Ｃを使用し、ランバックの緊急時にはランバック側の指令Ｅを使用し、大きな周波数変動時には発電機実出力に系統周波数の制御指令とその偏差を加味した信号を用いるように構成する。
【００２８】
次に、本発明の他の実施形態として、負荷変化時ボイラの蓄熱の余剰分や不足分を補うために、発電機出力指令信号を使用してボイラ入力加速指令を作成する（増負荷時のオーバーファイアリング、オーバーポンピングや、減負荷時のアンダーファイリング、アンダーポンピングが該当する）。
【００２９】
この場合、微小な負荷変化では不必要なボイラ入力加速指令をかけると蒸気温度制御等の外乱となるので、周波数変動による負荷変化指令成分を除去した信号によって回路構成を行うことにより、前述した本発明の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
以上説明したように、本発明は、発電機出力指令信号Ｄから周波数変動による負荷変動補正成分を除去した信号Ｃをバーナ点消火制御の指標として用いること、また、ランバックが発生した場合には、前記指標信号Ｃからランバック目標降下率後の指令信号Ｅに切り替えることにより達成される。
【００３１】
前記周波数変動による発電機出力指令補正成分を除去した信号を用いることによって、周波数変動による微小な負荷変化が発生しても固定された発電機出力信号を提供できるため、バーナの点・消化プログラム設定を系統周波数変動時のような微小な負荷変化に対して固定することが可能となり、不必要なバーナの点消火が解消される。その結果、バーナ機器の延命化が実現できる。
【００３２】
更に、緊急を要する負荷変化に対しては、その負荷変化に対応した信号に切り替えられるため、負荷変化に対応した速やかなバーナ点火・消火が可能となり、バーナ圧力も安定する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、周波数変動による発電機出力指令補正成分を除去した信号を用いることによって、周波数変動による微小な負荷変化が発生しても、そのような微小な負荷変化に対して、不必要なバーナの点消火が解消され、バーナ機器の延命化実現できる。
【００３４】
更に、緊急を要する負荷変化に対しては、その負荷変化に対応した信号に切り替えられるため負荷変化に対応した速やかなバーナ点火・消火が可能となり、バーナ圧力も安定し安定した燃料の調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るバーナ本数制御の制御ブロックを示す図である。
【図２】従来技術におけるバーナ本数制御の制御ブロックを示す図である。
【図３】従来技術に於けるバーナ点火・消化プログラムと微小な負荷変化でのバーナ点火・消火の関係を示す図である。
【符号の説明】
１，３，１３，１４，１５  切替器
２  変化率制限器
４，５  関数発生器
６，７  モニタリレー
８，９  加算器
１１  高信号選択器
１２  低信号選択器
【図１】
0003844929.tif 000002
【図２】
0003844929.tif 000003
【図３】
0003844929.tif 000004