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【発明の名称】 給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法
【発明者】 【氏名】田中 三雄

【氏名】大関 俊行
【要約】 【課題】タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合に、プラントの運転状態を安定させ、かつ、プラントの稼働率を向上させることにある。

【解決手段】タービン駆動ＢＦＰ２台運転中に１台が緊急停止した場合に、まず、モータ駆動ＢＦＰがスタンバイ状態かを判定する（８０１）。次に、発電機出力が６０％以上か判断する（８０２）。更に、タービン駆動ＢＦＰ２台運転中１台停止したかどうかを確認する（８０３）。タービン駆動ＢＦＰ２台運転中１台停止した場合、モータ駆動ＢＦＰを自動起動する（８０５）。更に、ＭＷＤ信号を給水信号ベースの信号へ切り替える（８０５）。次に、給水流量が復旧したことを確認し（８０６）、モータ駆動ＢＦＰバッツアップ起動を完了する（８０７）。ここで、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数台のボイラ給水ポンプ（以下、ＢＦＰと略す。）から構成され、通常運転中ではタービン駆動ＢＦＰ２台以上によって発電機最大出力を確保し、バックアップ用としてモータ駆動ＢＦＰ１台以上から構成されている火力発電所において、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とすることを特徴とする給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法。
【請求項２】 請求項１において、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合には、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制することを特徴とする給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法。
【請求項３】 請求項１において、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合には、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制するとともに、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰ出口弁が全開し、給水量低下現象がなくなった時点でタービン駆動ＢＦＰ１台以上が緊急停止した前の発電機出力値まで復旧させることを特徴とする給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法。
【請求項４】 請求項１において、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合には、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制するとともに、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰ出口弁が全開し、給水量低下現象がなくなった時点で運転中のタービン駆動ＢＦＰとバックアップ用モータ駆動ＢＦＰによって確保可能な発電機出力値まで復旧させることを特徴とする給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所の給水制御方法及び発電機出力制御方法に係り、特に、複数台のボイラ給水ポンプ（ＢＦＰ）を有する火力発電所において、発電機出力低下を最低限に抑制する給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法に関する。 【０００２】
【従来の技術】従来、火力発電所の発電機出力制御方法は、発電機出力指令値と発電機の実出力との偏差をタービン加減弁を開閉することにより実現している。また、給水制御方法は、この発電機出力指令値（以下、ＭＷＤ信号と略す。）よりボイラーの静特性から給水流量値を算出し、実際の給水流量との偏差を給水流量指令として運転中のタービンＢＦＰ加減弁開度を開閉して、タービンＢＦＰの回転を増減することにより調整するか、運転中のモータ駆動ＢＦＰの給水流量調整弁開度を開閉することにより調整している。また、複数台のＢＦＰで構成されている火力発電所において、タービン駆動ＢＦＰ２台運転中に、１台が緊急停止した場合は、特開平８−２００６０８号公報に記載の負荷ランバック時の給水制御方式のように、発電機出力はタービン駆動ＢＦＰ１台運転で可能な出力値まで降下させて、給水安定化を図ることとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、タービン駆動ＢＦＰ２台運転中に１台緊急停止した場合には、継続して運転中のタービン駆動ＢＦＰ１台の定格容量で対応できるＭＷＤ信号まで低減させる負荷ランバック制御方式があった。また、負荷ランバック後に運転員の判断によりモータ駆動ＢＦＰを起動し、給水制御の安定を確認しながら、発電機出力を調整して行く対応は可能であった。ところが、モータ駆動ＢＦＰを起動するまでにはＢＦＰのウオーミング等の起動前準備が必要なことや、この間は発電機出力が５０％に制限されることなど、運転員による対応が必要となる等の課題があった。
【０００４】本発明の課題は、上記の課題を解決するために、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合に、プラントの運転状態を安定させ、かつ、プラントの稼働率を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とする。ここで、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制する。さらに、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰ出口弁が全開し、給水量低下現象がなくなった時点でタービン駆動ＢＦＰ１台以上が緊急停止した前の発電機出力値まで復旧させる。また、タービン駆動ＢＦＰ２台以上運転中に１台以上が緊急停止した場合には、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力低下を最小とするための発電機出力指令値をバックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動による給水不足量に見合って抑制するとともに、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰ出口弁が全開し、給水量低下現象がなくなった時点で運転中のタービン駆動ＢＦＰとバックアップ用モータ駆動ＢＦＰによって確保可能な発電機出力値まで復旧させる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による給水ポンプバックアップ起動時の負荷制御方法を実現する構成を示す。火力発電所は、ボイラー２、タービン３、発電機４とこれらを補助する補機から構成されている。ボイラー２では、ボイラー３へ給水された水を燃料を燃焼させて発生する熱エネルギーにより、高温、高圧の蒸気を発生させ、タービン加減弁１２の開度を調整してタービン３へ送る蒸気量を調整する。タービン３では、高温、高圧の蒸気を運動エネルギーへ変換し、さらにこの運動エネルギーをタービン３と連結した発電機４で電気エネルギーへ変換して火力発電所外部へ電気を送り出す。タービン３で仕事をした蒸気は、一部は復水器１１へ戻り、海水等の冷却水によりボイラー用の給水へ再使用され、一部はタービンＢＦＰ５，７の駆動用蒸気として使用される。すなわち、タービン駆動Ａ−ＢＦＰ６は、Ａ−ＢＦＰタービン駆動用蒸気加減弁１３によってＡ−ＢＦＰタービン５への蒸気量を調整してＡ−ＢＦＰタービン５の回転数を制御し、タービン駆動Ａ−ＢＦＰ６の給水流量を調整する。同様に、タービン駆動Ｂ−ＢＦＰ８は、Ｂ−ＢＦＰタービン駆動用蒸気加減弁１４によってＢ−ＢＦＰタービン７への蒸気量を調整してＢ−ＢＦＰタービン７の回転数を制御し、タービン駆動Ｂ−ＢＦＰ８の給水流量を調整する。また、Ｃ−ＢＦＰ用電動モータ９は、モータ駆動Ｃ−ＢＦＰ１０を起動して一定の起動時間後に定格回転数まで到達させ、さらにＣ−ＢＦＰ給水流調弁１５を制御し、モータ駆動Ｃ−ＢＦＰ１０の給水流量を調整する。復水器１１からの水は、タービン駆動Ａ−ＢＦＰ６とタービン駆動Ｂ−ＢＦＰ８及びモータ駆動Ｃ−ＢＦＰ１０によって昇圧され、Ａ−ＢＦＰ出口弁１６とＢ−ＢＦＰ出口弁１７及びＣ−ＢＦＰ給水流調弁１５とＣ−ＢＦＰ出口弁１８を経由してボイラー２へ給水される。
【０００７】制御装置１の制御回路について動作を説明する。発電機出力指令信号（ＭＷＤ）１００と給水信号１９を図２において後述する補正後ＭＷＤ信号作成回路１０１により、補正後ＭＷＤ信号を作成する。発電機出力信号２３と補正後ＭＷＤ信号とを偏差演算器１０３によりＭＷＤ偏差信号を作成し、比例積分器１０４によってタービン加減弁１２の開度指令を作成する。また、補正後ＭＷＤ信号を関数発生器１１６により主蒸気圧力設定信号を作成し、主蒸気圧力検出値２４とを偏差演算器１０５により主蒸気圧力偏差信号を作成し、比例積分器１０６よって演算し、ボイラー入力指令信号（以下、ＢＩＤ信号と略す。）を作成する。ＢＩＤ信号をベースとして、関数発生器１０７により給水流量の設定値を作成して、給水流量検出値１９と偏差演算器１０８によって給水流量偏差信号を演算し、比例積分器１０９よってＢＦＰへの給水指令信号を作成する。給水指令信号とＡ−ＢＦＰ吸い込み流量検出器２０の信号から偏差演算器１１０によりＡ−ＢＦＰの給水偏差を演算し、比例積分器１１１でＡ−ＢＦＰタービン駆動用蒸気加減弁１３を調整してＡ−ＢＦＰの給水流量を制御する。同様にして、給水指令信号とＢ−ＢＦＰ吸い込み流量検出器２１の信号から偏差演算器１１２によりＢ−ＢＦＰの給水偏差を演算し、比例積分器１１３でＢ−ＢＦＰタービン駆動用蒸気加減弁１４を調整してＢ−ＢＦＰの給水流量を制御する。同様にして、給水指令信号とＣ−ＢＦＰ吸い込み流量検出器２２の信号から偏差演算器１１４によりＣ−ＢＦＰの給水偏差を演算し、比例積分器１１５でＣ−ＢＦＰ給水流調弁１５を調整してＣ−ＢＦＰの給水流量を制御する。
【０００８】図２に、補正後ＭＷＤ信号作成回路１０１の詳細をを説明する。給水流量信号１９は、切り替え前値ホールド演算器１０１０においてホールド指令１０２２にて信号をホールドする。偏差演算器１０１１は、給水流量信号１９と切り替え前値ホールド演算器１０１０の出力値の偏差信号を演算し、関数発生器１０１２で給水流量偏差信号をベースとしてＭＷＤ信号補正信号を作成する。信号切替器１０１３は、ＭＷＤ信号補正信号と信号発生器１０１６の出力信号と給水偏差入信号１０２６が成立した場合、ＭＷＤ信号補正信号を選択する。信号変化率制限器１０１４では、火力発電所の応答特性に見合ってＭＷＤ信号補正信号の補正変化率を調整できるようにする。一方、ＭＷＤ信号１００は、切り替え前値ホールド演算器１０１７においてホールド指令１０２２が成立すると、信号をホールドする。信号加算器１０１５は、ＭＷＤ信号補正信号とＭＷＤホールド信号とを加算して補正後ＭＷＤ信号を作成する。
【０００９】次に、ホールド指令１０２２の成立条件を説明する。Ｃ−ＢＦＰバックアップ起動指令３１０が成立すれば、ホールド指令１０２２は成立し、論理和演算器１０１９でホールド指令１０２２を保持する。ホールド指令１０２２のリセット信号は、信号偏差検出器１０１８で切り替え前値ホールド演算器１０１７の入力値と出力値とを比較し、同一値にてＭＷＤ信号復旧信号を検出し、この信号を信号反転器１０２０で演算し、論理積演算器１０２１に入力し、ホールド指令１０２２をリセットする。また、給水偏差入信号１０２６の成立条件を説明する。モータ駆動のＣ−ＢＦＰバックアップ起動指令３１０が成立すれば、給水偏差入１０２６は成立し、論理和演算器１０２３で給水偏差入１０２６を保持する。給水偏差入１０２６のリセット信号は、Ｃ−ＢＦＰ出口弁全開信号４００を信号反転器１０２４で演算し、論理積演算器１０２５に入力し、給水偏差入１０２６をリセットする。
【００１０】図３を用いて、モータ駆動のＣ−ＢＦＰバックアップ起動指令の成立条件を説明する。タービン駆動ＢＦＰであるＡ−ＢＦＰ運転中３００とＢ−ＢＦＰ運転中３０１の条件のうち、Ａ−ＢＦＰ運転中３００とＢ−ＢＦＰ運転中３０１を信号反転器３０４で演算した信号を論理積演算器３０６に入力し、Ａ−ＢＦＰ１台運転中の条件を作成する。同様に、Ｂ−ＢＦＰ運転中３０１とＡ−ＢＦＰ運転中３００を信号反転器３０５で演算した信号を論理積演算器３０７に入力し、Ｂ−ＢＦＰ１台運転中の条件を作成する。論理積演算器３０６の出力信号と論理積演算器３０７の出力信号３０８を論理和演算器３０８に入力し、タービン駆動ＢＦＰ１台運転中信号を作成する。次に、Ｃ−ＢＦＰスタンバイ状態３０２の条件と、発電機出力６０％以上の条件３０３とを論理和演算器３０８の出力信号であるタービン駆動ＢＦＰ１台運転中信号に論理積演算器３０９で演算し、Ｃ−ＢＦＰバックアップ起動指令３１０を作成する。
【００１１】図４において、モータ駆動のＣ−ＢＦＰ給水止弁をＣ−ＢＦＰバックアップ起動指令３１０によって全開させ、かつ、Ｃ−ＢＦＰ給水流量調整弁１５も一旦全開させるＣ−ＢＦＰ給水流調弁全開指令信号４０３を作成する。また、Ｃ−ＢＦＰ給水止弁全開信号４００を信号反転器４０１で演算し、論理積演算器４０２で演算し、Ｃ−ＢＦＰ給水流調弁全開指令信号４０３をリセットするとともに、Ｃ−ＢＦＰ給水流調弁全開信号４０３を信号反転器４０４でＣ−ＢＦＰ給水流調弁１５の自動復帰指令とする。
【００１２】図５は、本発明の他の補正後ＭＷＤ信号作成回路１０１を示す。なお、図２と比較して相違点のみ説明する。図５は、モータ駆動ＢＦＰの容量がタービンの駆動ＢＦＰの容量より小さいプラントについて制限回路を追加したところに特徴がある。信号発生器１０２７には、タービンの駆動ＢＦＰ１台の容量とバックアップするモータ駆動ＢＦＰの容量を加算した値を設定する。信号発生器１０２８には、火力発電所の最大発電出力（通常１００％）を設定する。信号切替え器１０２９は、ＭＷＤ上限１０３２の選択条件が成立すると、信号発生器１０２７側へ切り替わる。次に、信号上限制限値１０３０は、切り替え前値ホールド演算器１０１７のホールド信号と信号切替え器１０２９の信号の小さい値を選択する。さらに、信号変化率制限器１０３１で火力発電所の応答特性に見合ってＭＷＤ信号補正信号の補正変化率を調整できるようにする。さらに、信号検出器１０１８はＭＷＤ信号と変化率制限器１０３１の出力値とを比較し、ＭＷＤ信号１００が切替え前の値か、タービン駆動ＢＦＰ１台の容量とバックアップするモータ駆動ＢＦＰの容量を加算した値になったことを検出して、ＭＷＤ信号復旧条件を成立させる。さらに、ＭＷＤ上限値１０３３の選択条件は、給水流量の下降がなくなり、かつ、モータ駆動ＢＦＰがバックアップした条件とすべく、Ｃ−ＢＦＰバックアップ起動指令３１０とＣ−ＢＦＰ出口弁全開信号４００を論理積演算器１０３２にて演算した信号とする。
【００１３】図６は、給水ポンプバックアップ起動時のプロセス挙動を示す。横軸は時間（秒）、縦軸は給水流量（Ｔ／Ｈ）及びＭＷＤ信号（％）であり、６０１はＢ−ＢＦＰ給水流量、６０２はＡ−ＢＦＰ給水流量、６０３はＣ−ＢＦＰ給水流量、６０４は給水流量、６０５はＭＷＤ指令信号を示す。タービン駆動ＢＦＰのＢ−ＢＦＰが緊急停止（Ｂ−ＢＦＰトリップ）したことで、Ｂ−ＢＦＰ給水流量６０１は２秒で５００Ｔ／Ｈから０Ｔ／Ｈへ減少する。Ｂ−ＢＦＰトリップと同時にＣ−ＢＦＰが自動起動するが、Ｃ−ＢＦＰ給水流量６０３はＣ−ＢＦＰ給水止弁１８の全開時間とＣ−ＢＦＰ用駆動モータ９の起動時間により、３０秒後に定格給水流量へ到達する。この間に、Ａ−ＢＦＰは最大流量の６００Ｔ／Ｈまで一時的に給水流量を増加させ、さらにＭＷＤ信号６０５を給水流量６０４の減少に見合って減少させることにより、プラント全体のバランスを確保しつつ、発電機出力の減少を最低限に抑えてプラントを運転することができる。
【００１４】図７は、モータ駆動ＢＦＰの容量がタービン駆動ＢＦＰより小さく、モータ駆動ＢＦＰを起動しても発電機の最大負荷を確保できない場合の給水ポンプバックアップ起動時のプロセス挙動を示す。横軸は時間（秒）、縦軸は給水流量（Ｔ／Ｈ）及びＭＷＤ信号（％）であり、６０１はＢ−ＢＦＰ給水流量、６０２はＡ−ＢＦＰ給水流量、６０３はＣ−ＢＦＰ給水流量、、６０５はＭＷＤ指令信号を示す。タービン駆動ＢＦＰのＢ−ＢＦＰが緊急停止（Ｂ−ＢＦＰトリップ）したことで、Ｂ−ＢＦＰ給水流量６０１は２秒で５００Ｔ／Ｈから０Ｔ／Ｈへ減少する。Ｂ−ＢＦＰトリップと同時にＣ−ＢＦＰが自動起動するが、Ｃ−ＢＦＰ給水流量６０３はＣ−ＢＦＰ給水止弁１８の全開時間とＣ−ＢＦＰ用駆動モータ９の起動時間により、２５秒後に定格給水流量へ到達する。しかし、Ｂ−ＢＦＰの定格容量５００Ｔ／Ｈまで確保できない。この間に、Ａ−ＢＦＰ給水流量６０２は最大流量の６００Ｔ／Ｈまで一時的に増加させ、さらにＭＷＤ信号６０５を給水流量６０４の減少に見合って減少させることにより、プラント全体のバランスを確保しつつ、発電機出力の減少を最低限に抑えてプラントを運転することができるが、給水流量６０４は発電機の最大負荷を確保できるまでには到達せず、給水流量６０４はＡ−ＢＦＰ給水流量６０２とＣ−ＢＦＰ給水流量６０３との合計となる。同じく、ＭＷＤ指令値６０５も給水流量６０４の復旧値に見合った値までとなる。
【００１５】図８は、本発明の機能フローを示す。８００でスタートし、８０１でモータ駆動ＢＦＰがスタンバイ状態かを判定する。次に、８０２で発電機出力が６０％以上か判断する。更に、８０３でタービン駆動ＢＦＰ２台運転中１台停止したかどうかを確認する。タービン駆動ＢＦＰ２台運転中１台停止した場合、８０５でモータ駆動ＢＦＰを自動起動する。更に、８０５でＭＷＤ信号を給水信号ベースの信号へ切り替える。次に、８０６で給水流量が復旧したことを確認し、８０７でモータ駆動ＢＦＰバッツアップ起動完了とし、８０８で終了する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、複数台のＢＦＰで構成された火力発電所において、タービン駆動ＢＦＰ２台運転中に１台以上が緊急停止した場合には、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰを自動起動させ、発電機出力の制限時間を最小とするとともに、バックアップ用モータ駆動ＢＦＰの起動時間による給水流量の低減に見合って発電機出力指令値（ＭＷＤ）信号を抑制するので、ボイラーとタービン・発電機のバランスを確保でき、プラントの運転状態を安定させ、かつ、プラントの稼働率を向上させることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】３９００２３９２８
【氏名又は名称】日立エンジニアリング株式会社
【出願日】 平成１２年３月２日（２０００．３．２）
【代理人】 【識別番号】１０００９９３０２
【弁理士】
【氏名又は名称】笹岡 茂 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−２４１６０７（Ｐ２００１−２４１６０７Ａ）
【公開日】 平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【出願番号】 特願２０００−５６９２４（Ｐ２０００−５６９２４）