ボイラの過熱器スプレ流量計測回路

【目的】ボイラの暖機状態での起動において、過熱器スプレ流量信号の突変に対して動作が不安定にならないスプレ流量計測回路を提供する。
【構成】ボイラの過熱器１，２からの主蒸気管ａ，ｂに属するスプレｃ，ｄへの給水を、主給水配管４から遮断弁３，中間配管５，６及びスプレ弁７，８を介して行い、中間配管５，６を流れる流量をスプレ流量検出器９，１０で検出し、その検出に基づく加算器２９のスプレ流量信号３０を加算器３４により主給水流量３３に加味して給水制御量３５とし、加算器２９及び加算器３４間に切替器３２を介設して、上記遮断弁３が全開になるまでは、該切替器３２を流量ゼロ設定器３１側に切り替え且つスプレ流量の異常信号を無効とし、上記遮断弁３が全開になったときは上記加算器２９側に切り替え且つ、スプレ流量の異常信号を有効とする構成とする。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラの過熱器スプレ流量計測回路に係り、特にホットバイキング起動時におけるスプレ流量検出信号の突変現象に基づく不都合を回避するようにしたスプレ流量計測回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の発電プラントには１０００ＭＷ級の大容量のものがあり、その蒸気ボイラの水・蒸気系には一次，二次，三次の過熱器が設けられる。例えば重油用の変圧貫流ボイラにおいて、その水・蒸気系に再循環系を備え、気水分離器及び分離タンクで分離されたドレンをボイラ再循環ポンプにより節炭器入口に再循環させ、低負荷時における火炉パス保護に必要な給水流量を確保する一方、ボイラ火炉から出た蒸気を一次，二次，三次の過熱器に通し、高圧タービン入口蒸気温度を５３８℃に保つといったことが行われる。
【０００３】図２はこの一次過熱器１，二次過熱器２の前後のスプレ給水制御系を示したもので、各過熱器１，２の出口側からの二重化主蒸気管ａ，ｂにはそれぞれ過熱器スプレｃ，ｄが設けられており、これらスプレｃ，ｄに対する給水は、エコノマイザ出口（又は給水ポンプ出口）から、スプレ遮断弁３を具備するスプレ給水配管４，これに続く一次，二次への中間配管である分岐配管５，６及びスプレ流量制御弁（以下単にスプレ弁と称する）７，７，８，８を介して行われる。即ち、ホットバイキング起動において、スプレ弁７又は８が開くと、これを受けてスプレ遮断弁３が開き、スプレ水が注水される。このスプレ流量は、分岐配管５，６にそれぞれ設けたスプレ流量検出器（発信器）９，１０により検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ホットバイキング起動において、スプレ弁７又は８が開いてスプレ遮断弁３が開いた瞬間に、上記スプレ流量検出器９，１０により検出されるスプレ流量信号が急激に大きく変化する突変現象を起こし、スプレ流量計器が振り切れることがあった。その原因としては、通常、スプレ弁７又は８のバルブ出口からスプレｃ，ｄの注入点までの区間ｅが水で充満されているが、この水が吸引されて上記区間から無くなってしまうためであることが分かった。
【０００５】詳述するに、ボイラを止めてＭＦＴ（マスターフューエルトリップ）状態に入ると、強制的にスプレ弁７又は８は閉じられ、該弁が全閉になるとこれを受けてスプレ遮断弁３が全閉となる。このとき分岐配管５，６及び区間ｅには水が充満されている。しかし、次のボイラ立上げ後においてボイラが暖まって来ると、区間ｅの水は引かれて無くなってしまう。このため、ホットバイキング起動において、まずスプレ弁７又は８が閉じている時点から区間ｅに封じ込められていたスプレ水が流出し、次いでスプレ弁７又は８が１台でも開になった時点（図３のｔ１点）でスプレ遮断弁３が開き始め、スプレ水が一気に中間配管である分岐配管５，６に充満する。この分岐配管５，６の空間を埋めるべくスプレ水が勢いよく分岐配管５，６に流入することに起因して、スプレ流量検出器９，１０が大きな流量変化を検出する。即ち、図３に示すように、スプレ流量検出器９，１０から突変信号ｆが発生してスケールｇを振り切ってしまうことになり、スプレ流量が正常か否かを監視している異常信号検出回路が応答して異常信号を出力する。
【０００６】上記異常信号が発生すると、これを受けて給水流量制御系統が自動から手動の状態に切り替わる。このため運転監視員は機器の異常の有無をチェックした後、再度自動制御状態に戻す操作が必要となるだけでなく、給水ポンプも手動状態に戻ってしまう構成の下では、ボイラの再始動も容易にはできなくなる。
【０００７】本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ボイラの暖機状態での起動において、スプレ流量検出信号の上記突変現象に対して動作が不安定にならないようにしたボイラの過熱器スプレ流量計測回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するため、ボイラの過熱器出口側からの主蒸気管に属するスプレへの給水を、主給水配管から遮断弁，中間配管及びスプレ弁を介して行い、中間配管を流れる流量をスプレ流量検出器で検出し、その検出されたスプレ流量を加算器により主給水流量に加味して給水制御量とするスプレ流量計測回路において、スプレ流量ゼロを定める設定器を設け、上記加算器に入力するスプレ流量を遮断弁が全開になるまでは上記設定器に切り替え遮断弁が全開になると上記スプレ流量検出器に切り替える切替器を設け、且つスプレ流量が正常か否かを監視している異常信号検出器の異常信号を上記遮断弁が全開になるまで無効にするＡＮＤ回路を設けたものである。
【０００９】
【作用】切替器は、過熱器スプレ遮断弁が全開になるまでは流量ゼロ設定器側を選択しており、設定器が定めている流量ゼロの値が加算器に入力され、主給水流量が直接に給水制御量となる。従って、過熱器スプレ遮断弁が全開になるまでスプレ弁が中間開度でいる間において、スプレ流量検出器からのスプレ流量信号に突変現象が生じたとしても、その影響は加算器に入力されない。また、突変現象による異常信号が無効とされているので、給水量制御系統の自動が手動に切替わることがない。遮断弁が全開になったときは、もはや突変現象は生じないので、スプレ流量検出器からのスプレ流量信号が加算器に入力され、主給水流量に加味されて給水制御量となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】図１に示すボイラの過熱器スプレ流量の計測回路は、図２で説明したボイラの一次過熱器１，二次過熱器２の前後のスプレ給水制御系を前提としている。即ち、各過熱器１，２の出口側からの二重化主蒸気管ａ，ｂにはそれぞれ過熱器スプレｃ，ｄが設けられ、これらスプレｃ，ｄに対する給水は、エコノマイザ出口（又は給水ポンプ出口）から、スプレ遮断弁３を具備するスプレ給水配管４，これに続く一次，二次への分岐配管５，６及びスプレ弁７，７，８，８を介して行われる。スプレ遮断弁３はスプレ弁７又は８がどれか１台でも開状態になった時点で開き、スプレ水を注水する。スプレ流量は、中間配管である分岐配管５，６にそれぞれ設けたスプレ流量検出器９，１０により検出される。
【００１２】図１はスプレ流量計測回路であり、上述した中間配管たる分岐配管５，６に属するスプレ流量検出器９，１０と、平方根回路２７，２８と、加算器２９とによりスプレ流量検出部２６が構成されている。このスプレ流量検出部２６は、スプレ流量検出器９，１０の検出信号（瞬時値）を平方根回路２７，２８に通して実効値とした後に加算器２９で加算することにより、一次過熱器１及び二次過熱器２のスプレ全体のスプレ流量信号３０を作成する。スプレ流量信号３０は、切替器３２を通って加算器３４に送られ、ここで主給水流量３３との減算が行われ、その減算結果が火炉パス通過流量３５として給水流量制御系統２２に入力されるようになっている。加算器２９及び加算器３４間に挿入された切替器３２は、ａ，ｂ２つの入力端子を二者択一的に選択するものであり、通常はｂ側入力を選択していて、設定器３１が定める流量ゼロ（トン／時間）の設定信号を加算器３４に与えている。しかし、上記過熱器スプレ遮断弁３の遮断弁全開信号２５が成立した合には、該信号を受けてｂ側入力からａ側入力に切り替わり、スプレ流量信号３０を加算器３４に与える。
【００１３】各スプレ流量検出器９，１０には、それぞれシグナルモニタから成る上下限振り切れ検出器１６、単独信号の突変検出器１７が接続されており、これら上下限振り切れ検出器１６、単独信号の突変検出器１７の出力がそれぞれＯＲ回路１９に入力されるようになっている。
【００１４】上記ＯＲ回路１９の出力信号はＡＮＤ回路２０の一方の入力として加えられており、このＡＮＤ回路２０を通し、制御許可信号２１として給水流量制御系統（制御回路）２２に加わり、該給水流量制御系統２２の自動制御を許すようになっている。但し、上記ＡＮＤ回路２０の他方の入力端子には、ＯＲ回路２３を通し、ＭＦＴ（マスターフューエルトリップ）信号２４と加熱器スプレ遮断弁３の遮断弁全開信号２５とが入力されており、いずれかの信号が成立した場合にのみＡＮＤ条件が成立する。
【００１５】次に動作について説明する。
【００１６】まず上記設定器３１及び切替器３２が無く、スプレ流量信号３０が直接に加算器３４に加えられている回路構成の場合から説明する。現在、ボイラに火が入ってないＭＦＴ状態にあるものとすると、スプレ弁７，８及びスプレ遮断弁３は閉じられており、分岐配管５，６及び区間ｅは水で充満されている。次のボイラ立上げ後においてボイラが暖まって来ると、区間ｅの水が無くなる。ここで、まずスプレ弁７又は８が少し開くと分岐配管５，６のスプレ水が流出し、次いでスプレ弁７又は８が開状態になると、スプレ遮断弁３が開き始め（図３のｔ１点）、スプレ遮断弁３からのスプレ水が一気に分岐配管５，６内に流入する。このため、スプレ流量検出器９，１０が大きな流量変化を検出し、スプレ流量信号３０が図３に示した突変信号ｆとなり、スプレ流量検出器９，１０に接続された異常信号検出回路（上下限振り切れ検出器１６、単独信号の突変検出器１７）が応答し、給水流量制御系統内の給水駆動ポンプ等の制御が自動から手動に切り替わってしまう。
【００１７】しかし、設定器３１及び切替器３２を設けた本回路の場合、上記スプレ遮断弁３が中間開度にある期間中は、まだ遮断弁全開信号２５が成立していないので、切替器３２がｂ側入力側に切り替わっている。従って、設定器３１からの流量ゼロ（トン／時間）の設定信号が加算器３４の一方の入力となり、主給水流量３３がそのまま火炉パス通過流量３５として給水流量制御系統２２に入力される。上記突変信号ｆ（スプレ流量信号３０）を発生するような突変現象によって、上記異常信号検出回路（上下限振り切れ検出器１６、単独信号の突変検出器１７）が応答しても、加熱器スプレ遮断弁全開信号２５がＭＦＴ２４のいずれかが成立していない限り、ＡＮＤ条件が成立せず給水流量制御系統２２が自動制御から手動制御に切り替わってしまうことがない。また、突変信号ｆが火炉パス通過流量３５に含まれて給水流量制御系統に入力されるということがない。
【００１８】続いて、過熱器スプレ遮断弁３は、例えば１０〜２０秒後に全開状態になる。従って、遮断弁全開信号２５が立ち、切替器３２がｂ側入力からａ側入力に、つまりスプレ流量検出部２６側に切り替わり、スプレ流量信号３０が加算器３４に与えられる。これ以降においては、上述したスプレ流量検出部２６からのスプレ流量信号３０が突変信号ｆとなることはない。
【００１９】尚、上記実施例では、一次過熱器と二次過熱器との間の突変信号について適用したが、更に三次過熱器を有するボイラの場合には、二次過熱器と三次過熱器との間の突変信号についても同様の構成を以て適用することができる。また、分岐配管によらないで各スプレが独立の中間配管により給水される場合においても、その中間配管でのスプレ流量計測にて生じる突変現象に関して、同様の構成を以てその影響を回避することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上要するに本発明のボイラの過熱器スプレ流量計測回路によれば、過熱器スプレ遮断弁が全開になるまでは、設定器が定めている流量ゼロの値が加算器に入力されるため、その間にスプレ流量検出器からのスプレ流量信号に突変現象が生じたとしても、その影響は出力に現れない。また、これ迄のようにスプレ流量信号の突変により給水流量制御系が自動から手動に切り替わってしまうことがなく、運転監視員による機器異常のチェックや、再度自動制御状態に戻す操作が必要でなくなる。また、給水ポンプが手動状態に戻ってボイラの再始動が困難となるという事態も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過熱器スプレ流量計測回路の一実施例を示す構成図である。
【図２】ボイラの過熱器スプレに対する給水系統を示す図である。
【図３】スプレ流量信号の突変現象を示す説明図である。
【符号の説明】
１一次過熱器
２二次過熱器
３スプレ遮断弁
４スプレ給水配管
５，６分岐配管（中間配管）
７，８スプレ流量制御弁（スプレ弁）
９，１０スプレ流量検出器（発信器）
１６上下限振り切れ検出器
１７突変検出器
１９ＯＲ回路
２０ＡＮＤ回路
２１制御許可信号
２２給水流量制系統
２３ＯＲ回路
２４ＭＦＴ（マスターフーエルトリップ）信号
２５遮断弁全開信号
２６スプレ流量検出部
２７，２８平方根回路
２９加算器
３０スプレ流量信号
３１設定器
３２切替器
３３主給水流量
３４加算器
３５火炉パス通過流量
ａ，ｂ主蒸気管
ｃ，ｄ過熱器スプレ
ｅ区間
ｆ突変信号
ｇスケール

【特許請求の範囲】
【請求項１】ボイラの過熱器出口側からの主蒸気管に属するスプレへの給水を、主給水配管から遮断弁，中間配管及びスプレ弁を介して行い、中間配管を流れる流量をスプレ流量検出器で検出し、その検出されたスプレ流量を加算器により主給水流量に加味して給水制御量とするスプレ流量計測回路において、スプレ流量ゼロを定める設定器を設け、上記加算器に入力するスプレ流量を遮断弁が全開になるまでは上記設定器に切り替え遮断弁が全開になると上記スプレ流量検出器に切り替える切替器を設け、且つスプレ流量が正常か否かを監視している異常信号検出器の異常信号を上記遮断弁が全開になるまで無効にするＡＮＤ回路を設けたことを特徴とするボイラの過熱器スプレ流量計測回路。

【図３】