プラントエンジニア

ボイラーの制御方法

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今日は仕事のことについて書いてみます。

  1. 本記事は、ボイラー制御の概要について書きます
  2. これは個人的なアウトプットですので、参考程度に見てください。この記事により何らの保証や責任を負うものではありません

まず、ボイラー・タービンの制御は2つの大要素(発電量と主蒸気圧力)の制御が不可欠であることを押さえておく必要がある。この2つの制御をボイラ側とタービン側(それぞれボイラ入力・タービン入力とよぶ)のどちらが支配するかで運転モードが変化する。

火力原子力発電技術協会の資料によると、ボイラー追従制御、タービン追従制御およびボイラー・タービン統括(協調)制御というのがある。以下各説明。

ボイラー追従制御

タービンガバナ変化にボイラ入力が追従するモード。ボイラー発の主蒸気圧力をもとに、圧力制御で燃料・給水・空気供給弁を制御する。一方で、発電機側は発電機出力をもとに出力制御でタービン制御弁(ガバナーバルブ)を制御する。負荷応答性は良いが、ユニットの安定性が劣る。

タービン追従制御

ボイラ入力にタービンガバナが追従する。主蒸気圧力をもとに、ガバナーバルブを制御する。一方で、発電機出力をもとに、燃料・給水・空気供給弁を制御する。ユニットの安定性は良いが、負荷応答性が劣る。

ボイラー・タービン統括制御

協調制御とは、主蒸気圧力と発電機出力を、ボイラー・タービンマスタ制御に入力する。これにより、燃料・給水・空気供給弁とガバナーバルブを制御する。この制御方法が最も一般的であり、何か問題が起こらない限り、各追従モードに移行することはない。

 

発電量と主蒸気圧力制御

冒頭で「発電量と主蒸気圧力制御」と記載したが、これらをより細かく分類すると、以下の3つに分けられる。

1)発電機出力(MW)に対して、加減弁を制御

2)主蒸気圧力に対して、給水弁を制御

3)主蒸気温度に対して、燃料弁とスプレ流量弁を制御

要は給水、燃料、空気、蒸気をいい感じで制御しましょうということ。

ユニット・ボイラ・タービンマスタ制御

3つの主要な制御系を紹介する。

・ユニットマスタ制御

変化する負荷指令について、ボイラとタービンの制御指標であるMWD(発電量指令)を決める。

・ボイラマスタ制御

MWDを基本とし、主蒸気圧力修正分を考慮し、ボイラを制御する。

・タービンマスタ制御

MWDに対して、実際の発電量との差を考慮し、MWDとなるようガバナ制御する。

なお、ガバナ(タービンガバナ)とは、タービン回転数を制御する機構のことで、日本語では調速機という。回転数(Hz)を一定に保つために蒸気量を制御する。

 

本日はここまで。

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