JPH031563B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH031563B2 JPH031563B2 JP22679385A JP22679385A JPH031563B2 JP H031563 B2 JPH031563 B2 JP H031563B2 JP 22679385 A JP22679385 A JP 22679385A JP 22679385 A JP22679385 A JP 22679385A JP H031563 B2 JPH031563 B2 JP H031563B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- model
- temperature
- flow rate
- boiler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はボイラを自動制御することに係り、特
に頻繁な起動停止や高速負荷追従性能を要求され
る火力プラントに好適な蒸気温度制御方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to automatic control of boilers, and particularly to a steam temperature control method suitable for thermal power plants that require frequent startup and shutdown and high-speed load following performance.
従来の蒸気温度制御方法は、制御対象である蒸
気温度の変動に対し、その設定値との偏差に見合
つて燃料流量やスプレ流量を補正するフイードバ
ツク制御が主流であつたが、この方式ではボイラ
時定数による修正動作の遅れにより制御の限界が
あるため、起動停止の増加、高負荷追従運転、変
圧運転など運用の多様化に伴い対応が困難になつ
てきた。そこで近年では高度なデイジタル技術を
駆使し、且つ制御装置の一部として収納可能なボ
イラ2次過熱器モデルを持つた予測制御手法が導
入されるようになり、実機プラントにおいて大幅
な制御性向上が確認されている。
In the conventional steam temperature control method, the main stream was feedback control, which corrects the fuel flow rate and spray flow rate according to the deviation from the set value in response to fluctuations in the steam temperature, which is the control target. Since there are limits to control due to delays in corrective actions due to constants, it has become difficult to respond to the diversification of operations such as an increase in startups and stops, high-load follow-up operation, and variable voltage operation. Therefore, in recent years, predictive control methods have been introduced that make full use of advanced digital technology and have boiler secondary superheater models that can be stored as part of the control equipment, resulting in significant improvements in controllability in actual plants. Confirmed.
尚、この種の予測制御手法には例えば、雑誌
「マイコン」(1983増刊号)のp113〜115、および
特開昭57−16719号が挙げられる。 Examples of this type of predictive control method include pages 113 to 115 of the magazine "Micom" (1983 special issue) and Japanese Patent Application Laid-open No. 16719/1983.
第4図と第2図を用いて、以下に上記公知の従
来制御方式の概要を述べる。 An outline of the above-mentioned known conventional control system will be described below using FIGS. 4 and 2.
第4図は、代表例として起動バイパス系統を持
つた貫流ボイラの水蒸気系統を示したものであ
る。通常負荷運転中には給水ポンプ2から供給さ
れた給水はボイラ1の蒸発部9で予熱され、その
後1次過熱器5、2次過熱器6で更に過熱されタ
ービン3に通気された発電機4にて所要の発電量
を得る。 FIG. 4 shows, as a typical example, a steam system of a once-through boiler having a startup bypass system. During normal load operation, feed water supplied from the feed water pump 2 is preheated in the evaporator 9 of the boiler 1, then further heated in the primary superheater 5 and secondary superheater 6, and vented to the turbine 3 of the generator 4. Obtain the required power generation amount.
一方、ボイラ起動時はボイラ発生蒸気を一担フ
ラツシユタンク7に落し、そこで発生した乾き蒸
気を2次過熱器へ通気する起動バイパス系統が存
在する。 On the other hand, when the boiler is started, there is a startup bypass system that allows the steam generated by the boiler to drop into the flash tank 7 and vents the dry steam generated there to the secondary superheater.
ボイラ蒸気温度制御の目的は、上記のいずれの
運転状態に於いても燃料調節弁101やSH減温
器8のスプレ流量を調整しタービン通気蒸気の温
度を規定値に制御することにある。 The purpose of boiler steam temperature control is to control the temperature of turbine ventilation steam to a specified value by adjusting the spray flow rate of fuel control valve 101 and SH attemperator 8 in any of the above operating conditions.
ここに、本図における他符号は下記の通りであ
る。 Here, other symbols in this figure are as follows.
102……1次SHバイパス弁
103……2次SHバイパス弁
104……SH通気弁
105……SH減圧弁
106……SH止弁
107……フラツシユタンク蒸気ダンプ弁
108……2次過熱器入口圧力
109…… 〃 入口温度
110…… 〃 出口圧力
111…… 〃 出口温度
112……タービン第1段後圧力(=PTb)
113……主蒸気流量(=f(PTb))
第2図は、2次過熱器予測モデルを用いた従来
の蒸気温度制御方式を示したものであり、ボイラ
の蒸気温度応答遅れによる制御修正動作の遅れを
補償する手段として、2次過熱器予測モデルから
求められるn分先の蒸気温度予測値により燃料を
先行的に修正する方式である。102...Primary SH bypass valve 103...Secondary SH bypass valve 104...SH ventilation valve 105...SH pressure reducing valve 106...SH stop valve 107...Flush tank steam dump valve 108...Secondary superheater Inlet pressure 109... Inlet temperature 110... Outlet pressure 111... Outlet temperature 112...Pressure after turbine first stage (=P Tb ) 113...Main steam flow rate (=f(P Tb )) Second The figure shows a conventional steam temperature control method using a secondary superheater prediction model.The figure shows a conventional steam temperature control method using a secondary superheater prediction model. This is a method in which the fuel is adjusted in advance based on the steam temperature prediction value n minutes in advance.
即ち、2次過熱器6の伝熱特性を数式化したモ
デル201を制御系内に有し、主蒸気温度11
1、2次過熱器入口温度109、および他のパラ
メータから推定した主蒸気温度のn分先予測値2
03と目標温度設定回路202から得られる目標
値204との偏差に応じて燃焼量補正信号205
を作成し、これをボイラ入力指令206から作成
されたプログラム信号207に加えて燃焼量指令
208とし、更に燃料流量209との偏差に見直
つて燃料調節弁101の操作信号210を作成す
るものである。 That is, the control system has a model 201 that formulates the heat transfer characteristics of the secondary superheater 6, and the main steam temperature 11
1. Secondary superheater inlet temperature 109, and predicted value of main steam temperature n minutes ahead estimated from other parameters 2
03 and the target value 204 obtained from the target temperature setting circuit 202.
This is added to the program signal 207 created from the boiler input command 206 as the combustion amount command 208, and the deviation from the fuel flow rate 209 is further reviewed to create the operation signal 210 for the fuel control valve 101. be.
本発明の目的は、従来の2次過熱器モデル予測
制御手法における予測応答遅れを改善し、一層の
制御性向上を図ることにより今後の火力発電プラ
ントのニーズに充分応え得る蒸気温度制御応方法
を提供することにある。
The purpose of the present invention is to provide a steam temperature control method that can fully meet the needs of future thermal power plants by improving the predictive response delay in the conventional secondary superheater model predictive control method and further improving controllability. It is about providing.
本発明は、従来の2次過熱器モデル予測制御手
法における予測応答の改善を目的とし、その要因
であるボイラ蒸発部や1次過熱器の応答遅れを補
正する手段として、1次過熱器の動特性モデルを
持ち、このモデルから求めたn分先の1次過熱器
出口温度予測値を2次過熱器モデルの入力パラメ
ータに利用することによつて、ボイラの動特性を
より正確に推定し制御性の向上を図るものであ
る。
The present invention aims to improve the predicted response in the conventional secondary superheater model predictive control method, and as a means of correcting the response delay of the boiler evaporation section and the primary superheater, which is the cause of this, the present invention aims to improve the predictive response of the conventional secondary superheater model predictive control method. By having a characteristic model and using the predicted value of the primary superheater outlet temperature n minutes ahead obtained from this model as the input parameter of the secondary superheater model, the dynamic characteristics of the boiler can be estimated and controlled more accurately. It aims to improve the quality of life.
以下、本発明の一実施例について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
まず、第3図を用い本発明の着眼点を述べる。 First, the focus of the present invention will be described using FIG.
第4図を簡略化して示した第3図aにおいて、
燃料調節弁101の開度を変化させた時の燃料流
量210とボイラ各部の蒸気温度(1次過熱器入
口温度301、1次過熱器出口温度109、主蒸
気温度111)の特性は第3図bの如くに表わさ
れ、制御量である主蒸気温度111の変化は燃料
変化後t3のむだ時間を持つて現われる。ここで、
2次過熱器6のみをモデル化した場合、その予測
温度203には入力パラメータである2次過熱器
入口温度109と概略等しいむだ時間t2が現われ
る。このむだ時間t2に相当する制御修正の遅れ
は、特に低負荷時のボイラ時定数が長い領域にお
いては致命的であり、逆にむだ時間を半分に改善
することによつて制御性が倍以上向上することが
実機運転より確認されている。 In Figure 3a, which is a simplified version of Figure 4,
Figure 3 shows the characteristics of the fuel flow rate 210 and the steam temperature of each part of the boiler (primary superheater inlet temperature 301, primary superheater outlet temperature 109, main steam temperature 111) when the opening degree of the fuel control valve 101 is changed. A change in the main steam temperature 111, which is a controlled variable, appears with a dead time of t3 after the fuel change. here,
When only the secondary superheater 6 is modeled, a dead time t 2 approximately equal to the input parameter, the secondary superheater inlet temperature 109, appears in its predicted temperature 203. This delay in control correction corresponding to the dead time t 2 is fatal, especially in areas where the boiler time constant is long at low loads; conversely, by cutting the dead time in half, controllability can be more than doubled. This improvement has been confirmed through actual machine operation.
そこで、本発明では2次過熱器前流側の蒸気温
度の応答遅れを改善する手段として、1次過熱器
5をモデル化しこの予測値を2次過熱器モデルの
予測演算に使用する手法を提案するものである。 Therefore, in the present invention, as a means to improve the response delay of the steam temperature upstream of the secondary superheater, we propose a method in which the primary superheater 5 is modeled and this predicted value is used for predictive calculation of the secondary superheater model. It is something to do.
第1図と第5図、第6図は、本発明の具体化に
あたつての検討と、その具体回路を示すものであ
る。 FIG. 1, FIG. 5, and FIG. 6 show a study on realizing the present invention and its specific circuit.
具体化にあたつては従来の2次過熱器モデル手
法と同様に、ボイラ型式や運転状態に係りなく適
用できることが必要条件であり、第1図で示すよ
うに最も特異な運転状態である貫流ボイラの起動
時のバイパス運転状態を例にとつて検討する。 As with the conventional secondary superheater model method, it is necessary to apply it regardless of the boiler type or operating condition, and as shown in Figure 1, once-through flow, which is the most unique operating condition Let us consider the bypass operation state at boiler startup as an example.
(尚、貫流ボイラの通常負荷運転中はボイラ蒸
発部からの蒸気は1次・2次過熱器を通る単一経
路を流れ、本発明の具体化は容易である。又ドラ
ムボイラ場合には、ドラムが一定の蒸気発生源で
あることから、その具体化は上記の貫流ボイラ通
常負荷運転時と同様容易である。)
第1図で、起動バイパス運転中の蒸気経路は、
1次過熱器5からSH減圧弁105を通過する蒸
気と、フラツシユタンク7からSH通気弁104
を通過する蒸気とが混合し、SH減温器8を通じ
て2次過熱器6へ送られる。又、起動過程では
SH減圧弁105は全閉から全開まで徐々に開き、
フラツシユタンク蒸気との混合比率も刻々と変化
する。 (Note that during normal load operation of a once-through boiler, steam from the boiler evaporator flows through a single path passing through the primary and secondary superheaters, making it easy to embody the present invention. Also, in the case of a drum boiler, Since the drum is a constant steam generation source, its implementation is easy as in the case of once-through boiler normal load operation mentioned above.) In Figure 1, the steam path during start-up bypass operation is as follows:
Steam passes from the primary superheater 5 through the SH pressure reducing valve 105 and from the flash tank 7 passes through the SH vent valve 104.
The steam passing through is mixed with the steam passing through the SH desuperheater 8 and sent to the secondary superheater 6. Also, during the startup process
The SH pressure reducing valve 105 gradually opens from fully closed to fully open.
The mixing ratio with flash tank steam also changes from moment to moment.
従つて、1次過熱器5をモデル化しその予測温
度を基に2次過熱器入口温度のn分先推定値を求
めるためには、SH減圧弁105とSH通気弁10
4とを通過する蒸気流量の比率を逐一把握してい
ることが必要となる。具体的な比率算出手法は後
述とするが、以下で蒸気流量比率の推定方法につ
いて概略説明する。 Therefore, in order to model the primary superheater 5 and obtain an estimated value of the secondary superheater inlet temperature n minutes ahead based on the predicted temperature, the SH pressure reducing valve 105 and the SH ventilation valve 10 must be
It is necessary to know the ratio of the steam flow rate passing through 4 and 4. Although the specific ratio calculation method will be described later, the method for estimating the steam flow rate ratio will be briefly explained below.
尚、この図において単重丸の信号が計測可能で
あり、二重丸の信号は推定値である。 Note that in this figure, the signals marked by single circles can be measured, and the signals marked by double circles are estimated values.
第1図において、1次過熱器5の出口圧力40
2、出口温度403、フラツシユタンク圧力40
6、およびSH減温器8の入口圧力404、入口
温度405はそれぞれ計測可能な信号であり、こ
れらより各々の蒸気エンタルピー410,41
2,414は計算により求められる。 In FIG. 1, the outlet pressure 40 of the primary superheater 5
2. Outlet temperature 403, flash tank pressure 40
6, and the inlet pressure 404 and inlet temperature 405 of the SH desuperheater 8 are measurable signals, and from these, the respective steam enthalpies 410, 41
2,414 is obtained by calculation.
一方、タービン第1段後圧力112から計算に
より求めた主蒸気流量417とスプレ流量407
からSH減温器8の入口蒸気流量415は求めら
れる。 On the other hand, the main steam flow rate 417 and the spray flow rate 407 calculated from the pressure 112 after the first stage of the turbine.
The inlet steam flow rate 415 of the SH attemperator 8 can be determined from .
上記で得られた各状態量から、SH減圧弁通過
流量411とSH通気弁通過流量413に対し、
次の関係が成立する。 From each state quantity obtained above, for the SH pressure reducing valve passing flow rate 411 and the SH ventilation valve passing flow rate 413,
The following relationship holds true.
FMIX・HMIX=F201・H201+F205・H205 ……(1)
FMIX=F201+F205 ……(2)
ここに、
FMIX……SH減温器入口蒸気流量(符号415)
HMIX……SH減温器入口蒸気エンタルピー(符号
414)
F201……SH減圧弁(201弁)通過蒸気流量
(符号411)
H201……SH減圧弁通過蒸気エンタルピー(符号
410)
F205……SH通気弁(205弁)通過蒸気流量
(符号413)
H205……SH通気弁通過蒸気エンタルピー(符号
412)
従つて、(1)、(2)式を解くことによりSH減圧弁、
およびSH通気弁を通過する蒸気流量は下記の式
で表わすことが出来る。 F MIX・H MIX =F 201・H 201 +F 205・H 205 ……(1) F MIX =F 201 +F 205 ……(2) Here, F MIX ……SH desuperheater inlet steam flow rate (code 415 ) H MIX ...SH desuperheater inlet steam enthalpy (code 414) F 201 ...SH pressure reducing valve (valve 201) passing steam flow rate (code 411) H 201 ...SH pressure reducing valve passing steam enthalpy (code 410) F 205 ...SH vent valve (valve 205) passing steam flow rate (code 413) H 205 ...SH vent valve passing steam enthalpy (code 412) Therefore, by solving equations (1) and (2), the SH pressure reducing valve,
And the steam flow rate passing through the SH vent valve can be expressed by the following formula.
F201=FMIX・HMIX−H205/H201−H205 ……(3)
F205=FMIX・H201−HMIX/H201−H205 ……(4)
尚、(3)、(4)式において、HMIXがH201と等しい
時、即ちSH減圧弁通過蒸気エンタルピーがSH減
温器入口蒸気エンタルピー(混合後)と等しくな
る起動バイパス運転完了状態に於いては
(3)、(4)式はそれぞれ
F201=FMIX、F205=0 ……(5)
(∵HMIX=H201)
となることから、上記の起動バイパス運転中に於
ける蒸気流量比率推定手法が通常負荷運転中でも
適用できることがわかる。 F 201 =F MIX・H MIX −H 205 /H 201 −H 205 ...(3) F 205 =F MIX・H 201 −H MIX /H 201 −H 205 ...(4) Furthermore, (3), In equation (4), when H MIX is equal to H 201 , that is, in the start-up bypass operation completion state where the steam enthalpy passing through the SH pressure reducing valve is equal to the steam enthalpy at the SH desuperheater inlet (after mixing), (3) Equations (4) are respectively F 201 = F MIX , F 205 = 0 ... (5) (∵H MIX = H 201 ), so the above method for estimating the steam flow rate ratio during startup bypass operation is usually used. It can be seen that it can be applied even during load operation.
第5図に、本実施例に於ける具体的なモデル化
範囲を示す。モデルは1次過熱器予測モデル50
1、起動バイパス流量モデル502、SH減温器
モデル503、2次過熱器予測モデル201で構
成し、各モデルからはそれぞれ予測推定値41
0,414,416,418,509が得られ
る。 FIG. 5 shows a specific modeling range in this embodiment. The model is the primary superheater prediction model 50
1. Consists of a startup bypass flow rate model 502, an SH desuperheater model 503, and a secondary superheater prediction model 201, and each model has a predicted estimated value 41
0,414,416,418,509 are obtained.
第6図は、本実施例による蒸気温度制御回路を
示すものであり、第2図により説明した従来方式
とは次の点で異なつている。 FIG. 6 shows a steam temperature control circuit according to this embodiment, which differs from the conventional system explained with reference to FIG. 2 in the following points.
即ち、2次過熱器モデル201の予測演算パラ
メータのうち、過熱器入口蒸気温度信号を実際の
計測信号に替わり、1次過熱器予測モデル501
の予測信号410から起動バイパス流量モデル5
02、およびSH減温器モデル503を通して計
算したn分先の予測推定信号を用いる点が異な
る。 That is, among the predicted calculation parameters of the secondary superheater model 201, the superheater inlet steam temperature signal is replaced with the actual measurement signal, and the primary superheater prediction model 501
Starting bypass flow model 5 from the prediction signal 410 of
02 and the SH desuperheater model 503 in that a predicted estimated signal for n minutes ahead is used.
本発明によれば、従来方式に比較して次の改善
効果が期態できる。 According to the present invention, the following improvement effects can be expected compared to the conventional method.
第7図は、本実施例による場合の2次過熱器出
口温度予測値の応答波形を示したもので、燃料流
量調節弁開度指令210の変化に対する2次過熱
器入口蒸気温度109の応答遅れt2が、1次過熱
器予測モデルの適用によつて符号508に示す如
くt1の応答遅れ波形に改善され、2次過熱器モデ
予測波形も符号509に示す如く応答遅れをt3か
らt2に短縮された波形で得ることが出来るため、
制御性を大幅に向上させることが可能となる。 FIG. 7 shows the response waveform of the predicted value of the secondary superheater outlet temperature in the case of this embodiment, and shows the response delay of the secondary superheater inlet steam temperature 109 to a change in the fuel flow rate control valve opening command 210. t 2 is improved to a response delay waveform of t 1 as shown at 508 by applying the primary superheater prediction model, and the response delay of the secondary superheater model prediction waveform is also improved from t 3 to t as shown at 509. Since it can be obtained with a waveform shortened to 2 ,
It becomes possible to significantly improve controllability.
又、前述した様に本方式は貫流ボイラの起動バ
イパス運転中の他、通常負荷運転中はもちろん、
ドラムがボイラの蒸気温度制御にも広く適用で
き、更にモデル規模も比較的小さく制御装置の一
機能として容易に収納することが可能である。 In addition, as mentioned above, this method can be used not only during startup bypass operation of a once-through boiler, but also during normal load operation.
The drum can be widely applied to boiler steam temperature control, and the model size is relatively small, so it can be easily accommodated as a function of a control device.
以下において、本方式で用いる各モデルの構成
につき詳細に説明する。 Below, the configuration of each model used in this method will be explained in detail.
第8図は、第6図の演算ブロツク502で示さ
れる起動バイパス流量モデルの演算フローを表わ
すものである。 FIG. 8 shows the calculation flow of the startup bypass flow rate model shown by calculation block 502 in FIG.
本図において演算ブロツク801,802は、
それぞれ温度、圧力からSH減圧通過蒸気エンタ
ルピーH201(符号808)とSH通気弁通過蒸気
エンタルピーH205(符号809)を算出し、第9
図に示す蒸気のエンタルピー温度特性から次の式
で表わすことができる。 In this figure, calculation blocks 801 and 802 are
The enthalpy of steam passing through the SH reduced pressure H 201 (code 808) and the enthalpy of steam passing through the SH ventilation valve H 205 (code 809) are calculated from the temperature and pressure, respectively, and the
From the enthalpy temperature characteristics of steam shown in the figure, it can be expressed by the following equation.
H201=f(PISH、TISH) ……(6)
H205=f(PF) ……(7)
ここに、
PISH……1次過熱器出口圧力
TISH…… 〃 出口温度
PF……フラツシユタンク圧力
尚、フラツシユタンク発生蒸気は第9図の符号
901で示す飽和曲線上にあり、そのエンタルピ
ーは圧力により一義的に決定されるものである。 H 201 = f (P ISH , T ISH ) …(6) H 205 = f (P F ) … (7) Here, P ISH … Primary superheater outlet pressure T ISH … Outlet temperature P F ...Flush tank pressure Note that the steam generated in the flash tank is on the saturation curve shown by reference numeral 901 in FIG. 9, and its enthalpy is uniquely determined by the pressure.
次に、演算ブロツク803はSH減圧弁および
SH通気弁の通過蒸気のエンタルピーから、それ
ぞれの蒸気流量F201(符号810)、F205(符号8
11)を算出する部分であり、前述の(3)、(4)式か
ら求めることが出来る。ここでSH減温器入口蒸
気のエンタルピーHMIXは、(6)式と同様に蒸気特
性表により決定されるものである。 Next, calculation block 803 calculates the SH pressure reducing valve and
From the enthalpy of the steam passing through the SH vent valve, the respective steam flow rates F 201 (symbol 810) and F 205 (symbol 8
11), and can be obtained from the above-mentioned equations (3) and (4). Here, the enthalpy H MIX of the steam at the inlet of the SH desuperheater is determined from the steam characteristic table as in equation (6).
次に、演算ブロツク804では、1次過熱器出
口温度予測値816から、(6)式と同様の考えに基
づきSH減圧弁通過蒸気エンタルピーのn分先予
測推定値H201.P(符号812)を算出し、演算ブ
ロツク805でSH減圧弁通過蒸気の保有熱量予
測値Q201.P(符号813)を算出する。又演算ブロ
ツク806は、SH通気弁通過蒸気の保有熱量
Q205(符号814)を算出する。 Next, in the calculation block 804, from the predicted value 816 of the primary superheater outlet temperature, based on the same idea as equation (6), a predicted estimated value H 201.P (symbol 812) of the steam enthalpy passing through the SH pressure reducing valve n minutes ahead is calculated. is calculated, and a calculation block 805 calculates the predicted amount of heat Q 201.P (reference 813) of the steam passing through the SH pressure reducing valve. In addition, calculation block 806 calculates the amount of heat retained by the steam passing through the SH vent valve.
Q 205 (code 814) is calculated.
演算ブロツク807では、これらの保有熱量算
出値の和を蒸気流量FMIXで除算した予測後のSH
減温器入口蒸気エンタルピーHMIX.P(符号815)
が得られる。 Calculation block 807 calculates the predicted SH value by dividing the sum of these retained heat values by the steam flow rate F MIX .
Desuperheater inlet steam enthalpy H MIX.P (code 815)
is obtained.
以上、演算ブロツク804から807で求めら
れる推定値は次式で表わされる。 As described above, the estimated values obtained in calculation blocks 804 to 807 are expressed by the following equation.
H201.P=f(PISH、TISH.P) ……(8)
ここに、
TISH.P……1次過熱器出口温度予測値
Q201.P=H201.P・F201 ……(9)
Q205=H205・F205 ……(10)
HMIX.P=Q201.P+Q205/FMIX ……(11)
次に、第6図の演算ブロツク503で示される
SH減温器モデルの演算処理について説明する。 H 201.P = f (P ISH , T ISH.P ) ...(8) Here, T ISH.P ... Predicted value of primary superheater outlet temperature Q 201.P = H 201.P・F 201 ... ...(9) Q 205 = H 205・F 205 ...(10) H MIX.P = Q 201.P +Q 205 /F MIX ...(11) Next, as shown in calculation block 503 in FIG.
The calculation processing of the SH desuperheater model will be explained.
減温器では、スプレ流量の変化に対してスプレ
後蒸気温度の対答は、燃料変化時の蒸気温度の応
答に比較して極めて早く、その特性はスプレ流量
に対する定常モデルとして取扱うことが可能であ
る。今、スプレ水取出点の温度TECO、圧力PECOは
計測可能な信号であることからスプレ水のエンタ
ルピHSPは次式で表わされる。 In a desuperheater, the response of the post-spray steam temperature to changes in the spray flow rate is extremely fast compared to the response of the steam temperature when the fuel changes, and this characteristic can be treated as a steady model for the spray flow rate. be. Now, since the temperature T ECO and pressure P ECO at the spray water take-off point are measurable signals, the enthalpy H SP of the spray water is expressed by the following equation.
HSP=f(PECO、TECO) ……(12)
一方、スプレ水流量FSPも計測可能な信号であ
り、スプレ水の有する熱量は次式で表わされる。 H SP =f(P ECO , T ECO ) (12) On the other hand, the spray water flow rate F SP is also a measurable signal, and the amount of heat possessed by the spray water is expressed by the following equation.
QSP=HSP・FSP ……(13)
従つて、スプレ水投入後の蒸気エンタルピ予測
値H2SHi.Pは次の(14)式で表わすことが出来る。 Q SP = H SP・F SP ……(13) Therefore, the predicted steam enthalpy value H 2SHi.P after spray water is added can be expressed by the following equation (14).
H2SHi.P=HMIX.P・FMIX+QSP/F2SH……(14)
ここに、
F2SH……主蒸気流量(=f(PTb))
PTb……タービン第1段後圧力
更に、2次過熱器入口圧力P2SHi(計測可能)と
(14)式とから、2次過熱器入口温度予測値
T2SHi.Pは、次式にて表わすこと出来る。 H 2SHi.P = H MIX.P・F MIX +Q SP /F 2SH ……(14) Here, F 2SH ……Main steam flow rate (=f(P Tb )) P Tb ……Pressure after the first stage of the turbine Furthermore, from the secondary superheater inlet pressure P 2SHi (measurable) and equation (14), the predicted value of the secondary superheater inlet temperature is calculated.
T 2SHi.P can be expressed by the following formula.
T2SHi.P=f(H2SHi.P、P2SHi) ……(15)
次に、第6図の演算ブロツク502,201で
示される1次および2次過熱器予測モデルの構成
につき説明する。 T 2SHi.P = f(H 2SHi.P , P 2SHi ) (15) Next, the configurations of the primary and secondary superheater prediction models shown by calculation blocks 502 and 201 in FIG. 6 will be explained.
尚、1次過熱器予測モデルと2次過熱予測モデ
ルとは、外部より与えられるデータの計測点およ
び量が異なるのみで、モデル内部の演算処理は同
一である。従つて、以下の説明はボイラ過熱器一
般を対象としたモデル化手法について述べる。 Note that the primary superheater prediction model and the secondary overheating prediction model differ only in the measurement points and amount of data provided from the outside, and the calculation processing inside the models is the same. Therefore, the following explanation describes a modeling method targeting boiler superheaters in general.
第10図に示すように、過熱器のメタルを介し
てガス液体から内部蒸気へ熱量が伝達する過程に
対し、エネルギー保存側を適用すると、過熱器出
口蒸気エンタルピHSOとメタル温度θMの変化は次
式にて表わされる。 As shown in Figure 10, when energy conservation is applied to the process in which heat is transferred from the gas liquid to the internal steam via the superheater metal, changes in the superheater outlet steam enthalpy H SO and metal temperature θ M occur. is expressed by the following formula.
V・γ・dHsp/dt=(HSi−HSO)・FS
+A・αnS・(θM−θS) ……(16)
Mn・Cn・dθM/dt=A・αgn・(θG−θM)
−A・αnS・(θM−θS) ……(17)
ここに、
V……過熱器流路容積
γ…… 〃 流体比重量
HSO…… 〃 出口流体エンタルピー
FS…… 〃 液体出量
θS…… 〃 流体温度
θM…… 〃 メタル温度
θG…… 〃 外部ガス温度
A…… 〃 伝熱面積
αns…… 〃 メタルから流体への熱伝達率
HS1…… 〃 入口流体エンタルピー
Mn…… 〃 メタル重量
Cn…… 〃 メタル比熱
αgn…… 〃 ガスからメタルへの熱伝達率
ここで、過熱器外部ガス温度θGは下記の経験式
で与える。 V・γ・dH sp /dt=(H Si −H SO )・F S +A・α nS・(θ M −θ S ) ...(16) M n・C n・dθ M /dt=A・α gn・(θ G −θ M ) −A・α nS・(θ M −θ S ) ……(17) Here, V……superheater flow passage volume γ…… 〃 Fluid specific weight H SO …… 〃 Outlet fluid enthalpy F S …… 〃 Liquid output amount θ S …… 〃 Fluid temperature θ M …… 〃 Metal temperature θ G …… 〃 External gas temperature A…… 〃 Heat transfer area α ns …… 〃 From metal to fluid Heat transfer coefficient H S1 …… 〃 Inlet fluid enthalpy M n …… 〃 Metal weight C n …… 〃 Metal specific heat α gn …… 〃 Heat transfer coefficient from gas to metal Here, superheater external gas temperature θ G is as follows It is given by the empirical formula of
θG=Hu・Ff+Ha・Fa+Hgr・Fgr−K1/Ff・K2×4{(H
u・Ff/CPg・FgBF×6+273)/100}4/Cpg・FgBF…
…(18)
ここに、
Hu……燃料発熱量
Ff……熱料流量
Ha……空気エンタルピ
Fa……空気流量
Hgr……再循環ガスエンタルピ
Fgr……再循環ガス流量
Cpg……ガス比熱
FgBF……ボイラガス流量
K1,k2……定数
一方、過熱器の伝熱過程は定圧比熱CPを用い
ると次式で表わせる。θ G =H u・F f +H a・F a +H gr・F gr −K 1 /Ff・K 2 ×4 {(H
u・Ff/C Pg・F gBF ×6+273)/100} 4 /C p g・F gBF …
...(18) Here, H u ...Fuel calorific value F f ...Heat flow rate H a ...Air enthalpy F a ...Air flow rate H gr ...Recirculating gas enthalpy F gr ...Recirculating gas flow rate C pg ... Gas specific heat F gBF ... Boiler gas flow rate K 1 , k 2 ... Constant On the other hand, the heat transfer process in the superheater can be expressed by the following equation using constant pressure specific heat C P.
CP=(∂H/∂θ)P ……(19)
以上の(16)式から(19)式を整理し、過熱器
出口流体温度X1とメタル温度X2についてまとめ
ると、
dX1/dt=A11・X1+A12・X2+B11・U1
……(20)
dX2/dt=A21・X1+A22・X2+B22・U2
……(21)
の連立式が得られる。 C P = (∂H/∂θ) P ...(19) Rearranging equations (16) to (19) above and summarizing the superheater outlet fluid temperature X 1 and metal temperature X 2 , we get dX 1 / dt=A 11・X 1 +A 12・X 2 +B 11・U 1 ...(20) dX 2 /dt=A 21・X 1 +A 22・X 2 +B 22・U 2 ...(21) Simultaneous equation is obtained.
ここに、
U1……過熱器入口液体温度
U2…… 〃 外部ガス温度
A11〜A22,B11〜B22……蒸気流量およびガス流
量の関数
更に、(20)式、(21)式を解くことにより、過
熱器出口温度に関する下記の状態推移方程式が得
られる。 Here, U 1 ... Superheater inlet liquid temperature U 2 ... 〃 External gas temperature A 11 ~ A 22 , B 11 ~ B 22 ... Function of steam flow rate and gas flow rate Furthermore, equation (20), (21) By solving the equation, the following state transition equation regarding the superheater outlet temperature is obtained.
X〓(i)=Φ(i-1)・X^(i-1)
+H(i-1)・U(i-1) ……(22)
(22)式は、現時点(i)の推定値X〓(i)が、1サン
プリング時間前(i−1)の最大推定値X^(i-1)と
外乱量U(i-1)により求まることを表わすものであ
る。尚、ここのΦ(i-1),H(i-1)は(i−1)時点の
推移行列と駆動行列である。 X〓 (i) = Φ (i-1)・X^ (i-1) +H (i-1)・U (i-1) ……(22) Equation (22) is the estimation of current point (i) This indicates that the value X〓 (i) is determined from the maximum estimated value X^ (i-1) one sampling time ago (i-1) and the disturbance amount U (i-1) . Note that Φ (i-1) and H (i-1) here are the transition matrix and driving matrix at time (i-1).
次に、(22)式で表わされる熱伝達モデルを用
いた蒸気温度予測演算手法を第11図により説明
する。 Next, a steam temperature prediction calculation method using the heat transfer model expressed by equation (22) will be explained with reference to FIG.
本図で、演算ブロツク1101は、上記(22)
式で表わされる熱伝達モデルであり、この推定値
X〓(i)はボイラの観測値Y(i)とブロツク1107で比
較され、この偏差にブロツク1103で誤差重み
補正を加えて最適修正値e(i)が得られる。次に、
この補正値で前記推定値X〓iを補正して最大推定値
X^(i)を求め、これをブロツク1101で次回推定
演算に用いると共に、演算ブロツク1105で1
サンプリング後の推定計算をN回繰り返し行わ
せ、n分先の予測温度1106を算出する。 In this figure, the calculation block 1101 is the above (22)
This is a heat transfer model expressed by the equation, and this estimated value
X〓 (i) is compared with the boiler observed value Y (i) in block 1107, and this deviation is subjected to error weight correction in block 1103 to obtain the optimal correction value e (i) . next,
Correct the estimated value X〓 i with this correction value to obtain the maximum estimated value
X^ (i) is calculated and used in the next estimation calculation in block 1101, and in calculation block 1105
The estimation calculation after sampling is repeated N times to calculate the predicted temperature 1106 for n minutes ahead.
一方、ブロツク1104は、最適修正値e(i)か
らモデルの修正量を計算し、熱伝達モデル110
1を逐時修正することにより、推定値X〓(i)は常に
実機と等しく保たれる。 On the other hand, block 1104 calculates the amount of modification of the model from the optimal modification value e (i) , and
By correcting 1 from time to time, the estimated value X〓 (i) is always kept equal to the actual machine.
尚、ブロツク1105での予測演算は次式によ
り行われる。 Note that the prediction calculation in block 1105 is performed using the following equation.
X^(i,i+1)=Φ(i)・X^(i)
+H(i)・U(i)+e(i)
X^(i,i+2)=Φ(i)・X^(i,i+1)
+H(i)・U(i)+e(i)
X^(i,N-1)=Φ(i)・X^(i,N−2)
+H(i)・U(i)+e(i)
X^(i,N)=Φ(i)・X^(i,N-1)
+H(i)・U(i)+e(i)
ここに、
X^(i,N)……i時点で計算した、Nサンプル先の推
定値
(予測時間n=N×サンプリング時間Ts)
〔発明の効果〕
本発明によれば、1次過熱器予測モデルで得ら
れる蒸気温度予測値を2次過熱器予測モデルの入
力に使用することにより、従来方式と比較して主
蒸気温度予測値の応答が大幅に改善され、しいて
は蒸気温度の制御性を数段向上させることができ
る。 X^ (i,i+1) =Φ (i)・X^ (i) +H (i)・U (i) +e (i) X^ (i,i+2) =Φ (i)・X^ (i,i+1) +H (i)・U (i) +e (i) X^ (i,N-1) =Φ (i)・X^(i,N−2) +H (i)・U (i) +e (i) X^ (i,N) =Φ (i)・X^ (i,N-1) +H (i)・U (i) +e (i) Here, X^ (i, N) ... Estimated value for N samples ahead, calculated at time i (prediction time n = N x sampling time Ts) [Effects of the invention] According to the present invention, steam temperature prediction obtained by the primary superheater prediction model By using this value as input to the secondary superheater prediction model, the response of the main steam temperature prediction value is significantly improved compared to the conventional method, and the controllability of the steam temperature can be improved by several steps. can.
第1図は貫流ボイラの水蒸気系統に適用すると
きの本発明の考え方を示す図、第2図、第3図、
第4図は従来方式の制御回路および予測応答波形
を、又第5図、第6図、第7図は本発明のモデル
化範囲と制御回路および予測応答波形を、第8図
は起動バイパス流量モデルの演算フロー、第9図
は蒸気のエンタルピー温度特性、第10図は過熱
器の熱伝達機構、第11図は蒸気温度予測演算フ
ローをそれぞれ示す。
501……1次過熱器予測モデル、502……
起動バイパスモデル、503……過熱減温器モデ
ル、201……2次過熱器予測モデル。
Fig. 1 is a diagram showing the concept of the present invention when applied to a steam system of a once-through boiler, Fig. 2, Fig. 3,
Figure 4 shows the conventional control circuit and predicted response waveforms, Figures 5, 6, and 7 show the modeling range, control circuit, and predicted response waveforms of the present invention, and Figure 8 shows the startup bypass flow rate. Figure 9 shows the enthalpy temperature characteristics of steam, Figure 10 shows the heat transfer mechanism of the superheater, and Figure 11 shows the calculation flow for predicting steam temperature. 501...Primary superheater prediction model, 502...
Startup bypass model, 503...superheater desuperheater model, 201...secondary superheater prediction model.
Claims (1)
気流量などのボイラ入力量を増減し、この時の蒸
気温度の温度設定値に対する偏差に応じて燃料流
量又はスプレ流量を制御し、ボイラ出口蒸気温度
を定格値に維持する火力プラント制御装置におい
て、制御系にボイラ過熱器の動特性モデルを有
し、制御系に有する動特性モデルをボイラ蒸発部
以降の1次過熱器、2次過熱器に適用し、および
その後者モデルの演算パラメータである入口蒸気
温度として、前者モデルの予測温度から導出した
n分先の推定温度を使用することを特徴とする火
力プラントの蒸気温度制御方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
2次過熱器モデルの入口蒸気温度のn分先推定値
を求める手段として、貫流ボイラにおける起動バ
イパス流路モデルを持ち、このモデルより求めた
過熱蒸気とフラツシユ蒸気の流量比率、および1
次過熱器モデルの予測温度とを用いて蒸気のエン
タルピー推定演算を行うことを特徴とする火力プ
ラントの蒸気温度制御方法。 3 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
1次過熱器モデルおよび2次過熱器モデルの予測
演算過程で得られるボイラ蒸気温度の推定値とそ
の実測値との偏差により、上記の各モデルを構成
するデータを修正することを特徴とする火力プラ
ントの蒸気温度制御方法。[Claims] 1. Increase or decrease boiler input amounts such as feed water flow rate, fuel flow rate, air flow rate, etc. in accordance with the power generation command, and adjust the fuel flow rate or spray flow rate according to the deviation of the steam temperature from the temperature setting value at this time. In a thermal power plant control device that controls and maintains the boiler outlet steam temperature at the rated value, the control system has a dynamic characteristic model of the boiler superheater, and the dynamic characteristic model in the control system is used to control the boiler outlet steam temperature in the primary superheater after the boiler evaporation section. , applied to a secondary superheater, and using an estimated temperature n minutes ahead derived from the predicted temperature of the former model as the inlet steam temperature which is a calculation parameter of the latter model. Control method. 2. In the method described in claim 1,
As a means of calculating the estimated value of the inlet steam temperature of the secondary superheater model n minutes ahead, we have a startup bypass flow path model for a once-through boiler, and the flow rate ratio of superheated steam and flash steam calculated from this model, and 1
1. A steam temperature control method for a thermal power plant, characterized in that a steam enthalpy estimation calculation is performed using a predicted temperature of a secondary superheater model. 3. In the method described in claim 1,
A thermal power plant characterized in that the data constituting each of the above models is corrected based on the deviation between the estimated value of the boiler steam temperature obtained in the prediction calculation process of the primary superheater model and the secondary superheater model and its actual value. Plant steam temperature control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22679385A JPS6287702A (en) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | Method of controlling steam temperature of thermal power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22679385A JPS6287702A (en) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | Method of controlling steam temperature of thermal power plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287702A JPS6287702A (en) | 1987-04-22 |
| JPH031563B2 true JPH031563B2 (en) | 1991-01-10 |
Family
ID=16850703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22679385A Granted JPS6287702A (en) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | Method of controlling steam temperature of thermal power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6287702A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7132932B2 (en) | 2017-02-13 | 2022-09-07 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method for producing ultrapure water |
| WO2018146310A1 (en) | 2017-02-13 | 2018-08-16 | Merck Patent Gmbh | A method for producing ultrapure water |
| CN110248896A (en) | 2017-02-13 | 2019-09-17 | 默克专利股份公司 | Method for producing ultrapure water |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP22679385A patent/JPS6287702A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6287702A (en) | 1987-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2747950C (en) | Dynamic tuning of dynamic matrix control of steam temperature | |
| CN101118054B (en) | Steam temperature control in a boiler using a pid controller. | |
| CA1190304A (en) | Hrsg damper control | |
| CA2747921C (en) | Dynamic matrix control of steam temperature with prevention of saturated steam entry into superheater | |
| CA2747047C (en) | Steam temperature control using dynamic matrix control | |
| KR920007744B1 (en) | How to control an automatic steam generator at low power | |
| JPS6239919B2 (en) | ||
| JPH08128305A (en) | Thermal power plant start control system and start control method | |
| JP2001295607A (en) | Method and device for controlling load of thermal power plant | |
| JP2001041403A (en) | Boiler controller | |
| JPH0215761B2 (en) | ||
| JPS6410722B2 (en) | ||
| JPS6287702A (en) | Method of controlling steam temperature of thermal power plant | |
| JP2511400B2 (en) | Steam temperature control method for once-through boiler | |
| RU2044216C1 (en) | Automatic superheated steam temperature controller for steam generator | |
| JPS62245009A (en) | Automatic controller for boiler | |
| JPS6239658B2 (en) | ||
| JPH02154902A (en) | Steam temperature control method at plant startup | |
| JPH01212802A (en) | Steam temperature control device for boiler | |
| JP2521709B2 (en) | Steam temperature controller | |
| JP2004301366A (en) | Once-through exhaust heat recovery boiler | |
| JPS6246103A (en) | Boiler automatic controller | |
| JPH07332021A (en) | Frequency controller for combined cycle electric power plant | |
| JPH0713526B2 (en) | Thermal power plant automatic control device | |
| JPH0579606A (en) | Method and apparatus for controlling variable pressure benson boiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |