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公開番号2025074735
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185745
出願日2023-10-30
発明の名称弁制御装置及び弁制御方法
出願人日鉄エンジニアリング株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G05D 7/06 20060101AFI20250507BHJP(制御;調整)
要約【課題】本開示は、複数のボイラの稼働状況が変化する場合であっても、脱気器内の脱気水の水位レベルを安定させることが可能な弁制御装置及び弁制御方法を説明する。
【解決手段】弁制御装置は、脱気器と、子弁と、親弁と、複数のボイラと、脱気器内の水位レベルを測定するように構成されたレベル測定部と、脱気器から複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定するように構成された流量測定部と、開度関数を記憶するように構成された記憶部と、制御部とを備える。制御部は、レベル測定部において測定される水位レベルが所定の目標値に近づくように、子弁の開度を制御する第1の処理と、流量測定部において測定される流量に基づいて、記憶部に記憶されている開度関数から求められる開度となるように、親弁の開度を制御する第2の処理とを実行するように構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
給水器から供給される水に含まれる気体を除去するように構成された脱気器と、
前記給水器と前記脱気器との間を延びる第１の配管に設けられた子弁と、
前記給水器と前記脱気器との間を前記第１の配管と並列して延びる第２の配管に設けられ、前記子弁よりも多い流量を調節可能に構成された親弁と、
前記脱気器において脱気された脱気水が供給される複数のボイラと、
前記脱気器内の水位レベルを測定するように構成されたレベル測定部と、
前記脱気器から前記複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定するように構成された流量測定部と、
前記複数のボイラに流れる脱気水の流量と、当該流量に応じて予め設定された前記親弁の開度との関係を示す開度関数を記憶するように構成された記憶部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記レベル測定部において測定される水位レベルが所定の目標値に近づくように、前記子弁の開度を制御する第１の処理と、
前記流量測定部において測定される流量に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記開度関数から求められる開度となるように、前記親弁の開度を制御する第２の処理とを実行するように構成されている、弁制御装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記脱気器に供給される蒸気流量を測定するように構成された蒸気流量測定部をさらに備え、
前記第２の処理は、
前記流量測定部において測定される流量に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記開度関数から求められる開度を決定することと、
前記蒸気流量測定部において測定される蒸気流量に基づいて、決定された前記開度を補正することと、
前記補正した開度となるように、前記親弁の開度を制御することとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量と、当該流量に応じて予め設定された前記親弁の開度との関係を示す複数の開度関数を記憶するように構成されており、
前記第２の処理は、
前記複数のボイラの稼働数に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記複数の開度関数から一つの開度関数を選択することと、
前記流量測定部において測定される流量に基づいて、選択された前記一つの開度関数から求められる開度となるように、前記親弁の開度を制御することとを含む、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記開度関数は、前記親弁の開度が、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量に対して単調増加する直線状の関数であるか、前記親弁の開度が、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量に対して単調非減少する折れ線状の関数である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
給水器から供給される水に含まれる気体を除去するように構成された脱気器と前記給水器との間を延びる第１の配管に設けられた子弁と、前記給水器と前記脱気器との間を前記第１の配管と並列して延びる第２の配管に設けられ、前記子弁よりも多い流量を調節可能に構成された親弁とを制御する弁制御方法であって、
前記脱気器内の水位レベルを測定し、測定された当該水位レベルが所定の目標値に近づくように、前記子弁の開度を制御する第１の工程と、
前記脱気器から複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定し、測定された当該流量に基づいて、前記脱気器から前記複数のボイラに流れる脱気水の流量と、当該流量に応じて予め設定された前記親弁の開度との関係を示す開度関数から求められる開度となるように、前記親弁の開度を制御する第２の工程とを含む、弁制御方法。
【請求項６】
前記第２の工程は、
前記脱気器から複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定し、測定された当該流量に基づいて、前記開度関数から求められる開度を決定することと、
前記脱気器に供給される蒸気流量を測定し、測定された当該蒸気流量に基づいて、決定された前記開度を補正することと、
前記補正した開度となるように、前記親弁の開度を制御することとを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の工程は、
前記複数のボイラの稼働数に基づいて、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量と、当該流量に応じて予め設定された前記親弁の開度との関係を示す複数の開度関数から一つの開度関数を選択することと、
前記脱気器から複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定し、測定された当該流量に基づいて、選択された前記一つの開度関数から求められる開度となるように、前記親弁の開度を制御することとを含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記開度関数は、前記親弁の開度が、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量に対して単調増加する直線状の関数であるか、前記親弁の開度が、前記複数のボイラに流れる脱気水の流量に対して単調非減少する折れ線状の関数である、請求項５に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、弁制御装置及び弁制御方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、蒸気タービン発電システムにおいて用いられるボイラ給水装置を開示している。当該装置は、脱気器と、複数のボイラとを備える。脱気器は、復水器から供給された復水中に存在する酸素や二酸化炭素などの気体を除去するように構成されている。脱気器で脱気された脱気水は、各ボイラに供給されて蒸気となり、発電タービンにおいて発電のために用いられる。なお、発電システムの発電量、蒸気の送気量などの要求量に基づいて、複数のボイラの稼働台数が決定され、稼働中のボイラの運転停止や、停止中のボイラの稼働開始が実行される。
【０００３】
発電システムの負荷変動に応じて、復水器から脱気器に供給される復水の供給量が変動する。また、ボイラの稼働台数の変更により、脱気器からボイラへの脱気水の給水量が変動する。これらの変動に伴い、脱気器内の脱気水の水位レベルが変動（上下動）する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－２９１９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ボイラの稼働台数が変更される前後では、脱気器からボイラへの脱気水の給水量が大きく変動する。このとき、復水器と脱気器との間の弁が一つのみであると、弁のレンジアビリティを超えてしまう。そのため、一般的には、復水器と脱気器との間にサイズの異なる２つの弁（親弁及び子弁）が設けられている。そして、脱気器からボイラへの脱気水の給水量が少ない場合には、子弁により、復水器から脱気器に供給される復水の量を制御する。一方、ボイラの稼働台数が増えて脱気器からボイラへの脱気水の給水量が大きく変動した場合には、親弁により、復水器から脱気器に供給される復水の量を制御する。
【０００６】
しかしながら、制御対象が子弁から親弁に切り替わる際に、脱気器の水位レベルが大きく変動する。そのため、脱気器の水位レベルの制御が不安定になる場合がある。また、複数のボイラへの脱気水の給水量のピークが重なると、脱気器の水位レベルの大幅な低下に弁の動作が追従できず、脱気器内の圧力変動が生じてしまう場合がある。その結果、脱気器及びその周辺機器の寿命に影響が生じ、メンテナンスの手間や費用が増大しうる。
【０００７】
そこで、本開示は、複数のボイラの稼働状況が変化する場合であっても、脱気器内の脱気水の水位レベルを安定させることが可能な弁制御装置及び弁制御方法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
弁制御装置の一例は、給水器から供給される水に含まれる気体を除去するように構成された脱気器と、給水器と脱気器との間を延びる第１の配管に設けられた子弁と、給水器と脱気器との間を第１の配管と並列して延びる第２の配管に設けられ、子弁よりも多い流量を調節可能に構成された親弁と、脱気器において脱気された脱気水が供給される複数のボイラと、脱気器内の水位レベルを測定するように構成されたレベル測定部と、脱気器から複数のボイラに供給される脱気水の流量を測定するように構成された流量測定部と、複数のボイラに流れる脱気水の流量と、当該流量に応じて予め設定された親弁の開度との関係を示す開度関数を記憶するように構成された記憶部と、制御部とを備える。制御部は、レベル測定部において測定される水位レベルが所定の目標値に近づくように、子弁の開度を制御する第１の処理と、流量測定部において測定される流量に基づいて、記憶部に記憶されている開度関数から求められる開度となるように、親弁の開度を制御する第２の処理とを実行するように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る弁制御装置及び弁制御方法によれば、複数のボイラの稼働状況が変化する場合であっても、脱気器内の脱気水の水位レベルを安定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、蒸気タービン発電システムの一例を示す概略図である。
図２は、コントローラのハードウェア構成を中心に示す概略図である。
図３（ａ）は、ボイラへの脱気水の総流量と、親弁の開度との関係の一例を示すグラフであり、図３（ｂ）は、ボイラへの脱気水の総流量と、親弁の開度との関係の一例を示す表である。
図４（ａ）は、ボイラへの脱気水の総流量と、親弁の開度との関係の一例を示すグラフであり、図４（ｂ）は、ボイラへの脱気水の総流量と、親弁の開度との関係の一例を示す表である。
図５は、弁制御装置の一例を示すブロック図である。
図６は、蒸気タービン発電システムにおいて２つのボイラが稼働している場合のグラフを示しており、図６（ａ）は、脱気器内の水位レベルの時間変化の一例を示すグラフであり、図６（ｂ）は、脱気機内の圧力の時間変化の一例を示すグラフであり、図６（ｃ）は、各ボイラへの脱気水の流量の時間変化の一例を示すグラフであり、図６（ｄ）は、親弁及び子弁の開度の時間変化の一例を示すグラフであり、図６（ｅ）は、脱気器に向かう蒸気流量の時間変化の一例を示すグラフである。
図７は、蒸気タービン発電システムにおいて３つのボイラが稼働している場合において、脱気器内の水位レベルの時間変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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