JPH06102903A - プラントの制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラント寿命満了時に機器の各々の寿命も尽き
るようにして、寿命管理を可能とすること。 【構成】プロセス量運転許容制限余裕値を各機器毎に、
状況に応じて設定を可変とする一方、各機器毎の寿命消
費状況と、その後の運転スケジュールを考慮した許容さ
れる運転上限値の設定を、プラント全体寿命の観点より
割り出す。 【効果】プラントを構成する機器自身が許容する運転条
件をプラント制御に反映することで、機器とプラント全
体の寿命を同一とし、無駄のない合理的なプラント運用
を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種プラントの制御シス
テムに係り、特にプラントを構成する機器の個々の運転
管理値の裕度を考慮したプラントの制御システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種プラントとして、例えば火力プラン
トでは特開昭62−207200号に示されているように、主要
な機器（主機）であるタービンあるいは発電機単体に対
して、負荷変化率や許容負荷変化巾を設定し、これらの
機器をこれらに従って運転している。つまり、設定され
た負荷変化率に一致すべく運転し、また設定された許容
負荷変化巾の範囲内に運転状態を制限している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例において、係る
制御，制限を採用している理由は、単体としてのタービ
ンあるいは発電機の寿命消費を考慮していることによ
る。つまり、これらの機器を予定の使用年限後に交換す
ることを意図した運転をすることが近年要求されてお
り、このためには、予定の変化率での負荷変化を何回行
えば良いかが定まることから、負荷変化率を遵守する運
転を行い、かつ不要な大きさの負荷変化巾での運転を禁
じたものである。

【０００４】この方式によれば、プラント耐用年数を経
過した時点において、主機はほぼ推定したとおりの寿命
を損耗することができる。しかし、係る管理の対象とな
っていないその他の多くのプラント機器についてみる
と、予め定められた固定の運転制限のもとで運転されて
おり、寿命管理という意味において充分なものでなかっ
た。

【０００５】従って、仮にプラント機器について、プラ
ント機器の仕様により定まるハード面での耐久性能，運
転による寿命損耗度やプラント運用面からの運転余裕
度、あるいは設備の能力面からの許容度を考慮するとし
たら、今まで以上に自由度の高いプラント制御が実現で
きるばかりでなく、プラント全体としての寿命管理も可
能である。

【０００６】以上のことから、本発明においては今まで
以上に自由度の高いプラント制御が実現でき、かつプラ
ント全体としての寿命管理を行うことを可能とするプラ
ントの制御システム提供することを特徴とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、個別
のプロセス制御を構成する要素としてのプロセス状態量
の取りうる範囲と実動作点との関係より、プロセス状態
量運転管理値の余裕度に着目し、その余裕度の値に応じ
て制御の強さを動的に変えたり、制御順序に優先順位を
つけることで、制御量を目標値にすみやかに合致させ、
かつ、個別プロセス量の管理制限値を逸脱することのな
い協調制御系を実現する。

【０００８】

【作用】プラントまたはシステムのプロセス状態量は実
測若しくは観測され、制御装置内部において、目標値と
突き合わされ、その偏差がある場合に、その偏差を０と
する方向に制御装置内で、操作端を動作させる為の操作
量を作成する。この操作量を作成する過程において、運
転許容制限値までの余裕値による制御機能が付加され、
上記の偏差を０とする制御系動作が強められる。この制
御系の動作の強め方として、プロセス状態量が目標値か
ら遠ざかり、その時プロセス自身の固有の制限値までの
余裕値が減少した時、その減少した余裕値を本来あるべ
き値にまで復帰させるようにパラメータの大きさを決定
し、操作量の重畳なり乗算なりの操作を施す。制御系へ
の適用にあたっては、余裕値が減少すればするほど、本
来の制御系操作量に与える影響を大きくして、強い制御
をかける作用を生じさせる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の概念を示す一実施例図であ
る。プラントのプロセス部１の伝達関数特性は、プラン
トプロセス量伝達函数６（Ｈ(Ｓ)）とプラントへの外乱
７によって表現される。プラントの制御部２は、プロセ
ス量目標値設定部３，プロセス量運転許容制限余裕値算
出部４，プラント制御伝達函数５（Ｇ(Ｓ)）より成る。

【００１０】この図において、プラントプロセス量計測
値１００ａを元にして、必要に応じてプロセス量目標値
が設定される。プロセス量目標値あるいは、プロセス量
目標値と実測値の偏差１００ｂは、プラントの制御伝達
函数５(Ｇ(Ｓ))により、操作信号１００ｄとしてプラン
トのプロセス部１に伝えられる。プラントプロセス量伝
達函数６(Ｈ(Ｓ))は、操作信号１００ｄとプラント外乱
１００ｅを入力として、プロセス量計測値１００ａを出
力する。通常、プラントのプロセス量１００ａは、プロ
セス部１を構成するハード機器の制約条件により、制限
値を課せられており、従来は、プラント制御伝達函数Ｇ
(Ｓ)における数々の巧妙な制御ロジックによってプロセ
ス量を制御していた。

【００１１】本発明は、新たに設けたプロセス量運転許
容制限余裕値算出制御部４においてプロセス量の制限に
対する余裕値１００ｃを算出し、この余裕値の大きさに
応じて制御の強さを変えるものである。つまり、プラン
ト制御伝達函数５（Ｇ(Ｓ)）をして、プロセス量の実計
測値の制約条件に対する余裕値という新しい視点からの
制御を行わしめるものである。以下においては実施例と
してプラントプロセス量のうちマイナループにより制御
される対象を一例として説明する。

【００１２】図２に従来公知のガスとガスの熱交換を行
う熱交換器出口温度制御の例を示す。図中３１ａは被加
熱ガス（低温ガス）配管であり、３１ｂは被加熱ガスバ
イパス配管、３１ｃは加熱ガス（高温ガス）配管であ
る。配管内３１ａ内の被加熱ガスは、ガス／ガス熱交換
器３２を通して、加熱ガス配管３１ｃから熱量を受け加
熱される。ところで被加熱ガスは過熱による熱分解防
止、あるいはガス逆火防止等の理由によりしばしば温度
上限値が設定されている。その為、被加熱ガスバイパス
配管３１ｂによりガス流量を分配すると共に、出口ガス
温度調節弁３３により出口ガス温度の一定制御が行われ
る。

【００１３】この制御は以下のように行われる。まず温
度測定端３４において被加熱温度信号１０１ａが検出さ
れ、温度設定器３５の設定値信号１０１ｂとの偏差３６
がとられる。偏差信号１０２に対して、通常のマイナル
ープではＰＩ制御が施される。すなわち、制御器３７に
おいて制御比例ゲインＫ_C が乗ぜられた信号１０３ａ
は、３８において積分され、その出力が電気／流体変換
器３９により、流体信号１０５となり、出口ガス温度調
節弁３３を操作する。

【００１４】ところで一般的に、ガスの組成の変化が小
さく、比熱が近似的に一定で、かつ、プラントの動特性
として、加熱／被加熱ガス流量ならびにエンタルピー変
化のパターンが適切に認識されていれば、図２のマイナ
ループで十分な制御結果が期待し得る。しかしながら、
ガス組成が大きく変化し、ガスエンタルピーの変化が顕
著かつ不確定要素を含むような場合には、単一のＰＩ制
御定数では、制限条件を破る可能性が生じてくる。この
場合に費用に対する制約がなければ、他測定端を設ける
こと等により、予測制御等の手段を講じ得るが、あくま
でもマイナループ制御による対応としたい場合には、よ
り柔軟な制御とする必要がある。

【００１５】図３は、許容温度制限値迄の余裕度に応じ
て、制御定数を変化させることにより、柔軟な追従制御
を可能とするものである。破線４０で囲まれた部分が、
追加された許容温度制限余裕値による制御比例ゲイン補
正因子の算出部であり、例えば乗算部４５にて元の制御
比例ゲインＫ_C に乗ぜられる。破線部４０では、まず許
容制限値設定器４１ａ，４１ｂにてそれぞれ温度の上限
値／下限値が設定され、実計測値１０１ａとの差演算部
４２ａ，４２ｂにてそれぞれ上限値／下限値に対する余
裕値が算出される。低選択器４３は、余裕値の少ない方
の余裕値を選択し、函数器４４にて余裕値・比例ゲイン
補正函数ｆ（Δ）の値１０７が、乗算器４５にて、制御
比例ゲイン１０３ｂに乗ぜられ、余裕値補正制御比例ゲ
イン103cとして積分器３８に送られる。余裕値補正比例
ゲインＫ_aはここでは次のように表される。

【００１６】 Ｋ_a＝ｆ(min（Ｘ₁−Ｘ(ｔ)，Ｘ(ｔ)−Ｘ₂))×Ｋ_c ここでＸ₁，Ｘ₂はそれぞれ制御プロセス量の許容上限設
定値，許容下限設定値であり、Ｘ(ｔ)は実プロセス量で
ある。

【００１７】余裕値−比例ゲイン補正函数ｆの函数形は
少なくとも次の条件を満たす必要がある。第一に、制御
プロセス量Ｘ(ｔ)が、制御目標値近傍においてはｆが概
ね“１”であること。即ち、制御目標値の近傍である限
りは、比例ゲインは設定値とほぼ同等とする。第二に、
新たに設定される余裕値補正比例ゲインは、操作端の動
作速度が最大動作速度以上とならないものであること
（但し、制御弁等は通常、電気／流体変換器においてリ
ミッタがかけられる。）。

【００１８】上記二条件をプロセス量１０１ａと操作信
号１０４のグラフで見ると図４のようになる。直線４６
は比例ゲインＫ_c 一定の場合の操作信号１０４であり、
破線４７は余裕値補正係数ゲインＫ_a の場合の操作信号
であり、４８ａ〜４８ｃはそれぞれ、プロセス量許容上
限値Ｘ₁，プロセス量制御目標値Ｘ₀，プロセス量許容下
限値Ｘ₂である。図４の例では、余裕値補正比例ゲイン
Ｋ_aの特性４７はプロセス量の許容制限値４８ａ，４８
ｃに近付くにつれて元の比例ゲインＫ_c の特性４６に対
し相対的に大きくなり、制限値４８ａ，４８ｃに達する
と操作信号が、元の比例ゲインＫ_c による最大操作信号
となる様に設定してある。尚、図４においては、説明を
簡単化する為積分時間Ｔ＝０とし、プロセス量の制限値
４８ａ，４８ｂはプロセス量制御目標値Ｘ₀から同じ偏
差をもって離れているものとした。

【００１９】この時の余裕値−比例ゲイン補正函数ｆの
特性４９を図５に示す。プロセス量が制御目標値に近い
所では、ｆはほぼ１であり、プロセス量余裕値△が０に
近付くにつれ最大値に近付き、Δ＜０では操作端の動作
限界に基づき、直線的に降下する。

【００２０】次に、図４，図５の特性に基づく余裕値補
正制御を用いた結果について図６を参照して説明する。
図６−ａは、図３〜図５の余裕値−比例ゲイン補正制御
を適用した場合のプロセス量Ｘ(ｔ)の時間的変化を定性
的に示したものである。

【００２１】実線５０は制御比例ゲインＫ_c一定の場合
であり、設定したＫ_cでは制限値内に制御不能なプロセ
ス量外乱が生じた時のプロセス量Ｘ(ｔ)の時間的変化を
示すものである。それに対して、波線５１は余裕値−比
例ゲイン補正制御を適用した結果であり、プロセス量Ｘ
(ｔ)が、プロセス量下限値Ｘ₂ に近付くにつれて、高次
のフィードバックがかかりＸ₂ を下回るのを防止してい
る。

【００２２】図６−ｂは、同様に余裕値−比例ゲイン補
正制御を適用した場合の操作信号Ｙ(ｔ)の時間的変化を
示したものであり、実線５２は補正制御適用前の操作信
号、波線５３は補正制御適用後の操作信号を示す。

【００２３】図６−ｃは、同じく余裕値−比例ゲイン補
正制御を適用した場合の操作端状態量Ｚ(ｔ)の時間的変
化を示したものである。ここで、操作端状態量とは、操
作端が弁であれば弁開度に対応する。実線５４は補正制
御無、波線５５は補正制御有の場合の結果である。

【００２４】なお、余裕値を反映し得る制御パラメータ
としては、上記実施例のようにゲインによるもの、バイ
アス値によるもの、あるいは、ＰＩＤ制御定数によるも
の、圧縮機の超サージ防止制御のように、関数ｆにて対
応するもの、制御目標値を変更するものその他制御ロジ
ック図中のパラメータ総てがその対象となり得る。

【００２５】余裕値の対象としては、上記実施例のよう
にプロセス構成機器の制限値に対する余裕値をはじめと
して、プロセス状態量の変化率制限値に対する余裕値，
プロセス構成機器の許容寿命消費率までの余裕値，補給
水使用量制限等による許容消費量に対する余裕値，制御
弁・圧縮機等の様に許容運転領域までの余裕値，機器あ
るいはプラント起動などの目標値到達時間迄の余裕値等
が考えられる。

【００２６】具体的な適用例を以下に示す。

【００２７】１）プロセス構成機器の制限値 図７に、プロセス構成機器の制限値の一例として蒸気温
度の制限値を可変にした例を考える。典型的な蒸気ター
ビンでは流入蒸気温度の制限目標値は、５６６℃に設置
されている。制限目標値に対して８℃の温度高は警報が
出力される。この警報はタービン耐熱制限に関するもの
であるが、積算熱疲労が許容する範囲であれば、過渡的
にある程度オーバシュートすることは問題ない。この
際、制限値が５６６＋８℃に固定されていると、許容し
得る蒸気温度のオーバシュートにおいても警報が出力さ
れることとなり、必ずしも必要のない警報対応を求めら
れることとなる。

【００２８】これに対し、たとえば蒸気温度高の状態に
おける運転積算時間を評価尺度として、蒸気温度高の制
限設定値を可変にする方法が考えられる。図７にプロセ
ス構成機器の可変制限値例(蒸気タービン温度)を示す。
従来は、プロセス状態８０ａが発生した場合、制限値８
０ｅ（５６６＋８℃）の警報が出力されるのみである。

【００２９】しかしながら、蒸気タービンの熱疲労に関
しては、過渡応答のオーバシュート時間の積算値がある
時間以下ならば、制限値８０ｅ（５６６＋８℃）以上と
なることを許容する設計も可能である。図７の例では、
蒸気温度の定格からの温度を４ランク、すなわち５６６
≦Ｔ≦５６６＋８，５６６＋８≦Ｔ≦５６６＋１４，５
６６＋１４≦Ｔ≦５６６＋２８，５６６＋２８ＳＴに分
け、年間の運転積算時間がある値以下であれば（条件８
０ｃ，８０ｄ）、元の制限値８０ｅを超えた新たな制限
値８０ｆ，８０ｈを採用し、条件８０ｃ，８０ｄがクリ
アされない場合には、元の制限値８０ｅを採用する方法
をとっている。これにより、無駄な対応のない制御が可
能となる。

【００３０】２）プロセス状態量の変化率制限値例（ボ
イラ伝熱部チューブ） 図８に、プロセス状態量の変化率制限値の一例として、
ボイラ伝熱部チューブの温度変化率制限値を可変にした
例を考える。従来は、典型的なボイラ伝熱部チューブの
温度変化率の制限値としては、１１０℃／ｈｒを制限値
としている。通常、ボイラ伝熱部チューブの温度変化巾
は、ボイラの運転予定によって決まるが、運転予定が不
確定の場合には、必ずしも温度変化率制限値を固定とす
ることに根拠があるとは言えない。

【００３１】つまり、温度変化率の制限値は、機器の熱
応力疲労がその限界値以下の運転では限界値を超えない
よう設定されている。この熱応力は、ボイラ伝熱部チュ
ーブの境界温度がステップ的に変化した場合、温度変化
巾が大きければ大きいほど過渡的熱応力が大きい。

【００３２】本例では、温度変化巾が小さい場合には、
温度変化率の制限値を大きくし、温度変化巾が大きくな
れば従来の温度変化率の制限値に近づくような設定をし
ている。

【００３３】例えば、温度変化巾（図８の横軸参照）が
１０〔℃〕以下であれば、このときの温度率制限値（∂
T_B／∂t)resは２２０〔℃〕(図８の領域８２ｂ）とし、
温度変化巾が１０〔℃〕以上であれば、このときの温度
率制限値（∂T_B／∂t）resは２２０〔℃〕から指数関数
的に減少させることとする(図８の領域８２ｃ）。

【００３４】本方式の採用により、ボイラの能力を最大
限引き出すことができ、また、不要な警報出力低減を期
待できる。

【００３５】３）プロセス構成機器の許容寿命消費量
（率） 例えば、蒸気タービンロータの寿命消費率は、タービン
運転実績と今後の運転予定計画により、最適な消費管理
が必要である。従来は一回の負荷変化に対する寿命消費
量を一定として設定、制限をかけているが、これを過去
の運転実績による寿命消費量と残寿命を今後の運転に生
かしていくための合理的な寿命配分により、制限値を変
えていくことにより、蒸気タービンプラントの寿命の有
効活用が図られる。

【００３６】図９にプロセス構成機器の許容寿命消費量
の可変制限値の例を示す。本例では、蒸気タービンプラ
ントの現在迄の寿命消費積算値８３ａと全寿命値８３ｂ
の差から余寿命値８３ｄを算出し、プラントの運用計画
から通常運転分の消費量83ｆと起動停止分の消費量８３
ｅを配分し、それぞれ今後の運転総時間８３ｈと今後の
プラントの起動停止回数８３ｇとから、現状での通常運
転時の許容寿命消費値８３ｍと、起動停止時の許容寿命
消費値８３ｎを算出し、プラントの許容寿命消費量の可
変制限値とする。

【００３７】これにより、従来たとえば起動停止時間は
スケジュール制御により、目標時間を固定されていたも
のが、余寿命値に合わせて、起動停止時間を再設定する
ことで、蒸気タービンプラントの寿命を有効に活用する
ことが可能となる。

【００３８】４）許容消費量（エネルギ損失，補給水使
用量等） 図１０−ａに補給水タンクの許容消費量の可変制限値例
を示す。従来、補給水タンクの補給水消費量には制限値
はなく、タンク水位低で警報が出力されるのみで、水位
低に対するアクションはなかった。本例では、８５ａの
ようにタンク水位に応じて、補給水の使用量の制限値を
設定する。これにより、補給水使用量を過渡的に抑制
し、無用な警報出力を抑制する。

【００３９】図１０−ｂに石炭ミルの許容消費量の可変
制限値例を示す。従来は石炭ミルの上限／下限の制限値
と石炭ミルの運転台数により、給炭量の許容上限値と許
容下限値を設定していた。これに対して、給炭機スピー
ドに応じた給炭量の制限値を８５ｂの様に設定し、それ
ぞれ許容上限値８５ｋに対しては、総合石炭ミル上限制
限値８６ｄと８６ａで低値選択したものを出力し、許容
下限値８５リットルに対しては、総合石炭ミル下限制限
値８６ｉと８６ｂで高値選択したものにする。これによ
り、過渡的に給炭機スピードが低い場合を考慮した許容
上／下限値が設定され、ボイラへ供給する微粉炭を場合
に応じて制限することで、フレキシブルな給炭と給炭量
監視が可能となる。

【００４０】５）弁，制御弁，機器等の許容運転領域 従来制御弁の低開度での運転は、許容されていない。こ
れは低開度での弁の使用がエロージョンを引き起こす為
であり、従来この領域はＯＮ／ＯＦＦ制御としている。
図１１−ａに制御弁の許容運転領域を示す。しかしなが
ら、低開度領域での過渡的な制御がシステムの安定性に
寄与する場合が生じる。図１１−ｂに制御弁の可変運転
領域の設定例を示す。

【００４１】本例では、弁開度５〜１０％領域の通算運
転積算時間が１００ＨＲ以下である（８７ｄ）ならば許
容弁開度を５％以上とし、条件８７ｄが満たされなけれ
ば、許容弁開度を１０％以上とする。これにより、過渡
的に弁開度５％〜１０％の領域の運転が必要な場合の制
御を可能とし、よりフレキシブルな抑制が可能となる。
なお、低開度運転が許容される制御弁の最大運転積算時
間１００ＨＲの設定値は、エロージョンが問題にならな
い最大運転時間として定義される。また、本方式の適用
にあたってコントローラのソフトロジック変更は容易で
ある。

【００４２】図１２に協調制御系の余裕値に基づいた制
御ゲイン調整の実施例を示す。通常の制御系において、
複数のプロセスの協調制御部６０は、各プロセス量の操
作端６７ａ〜６７ｃのＰＩ制御部６８ａ〜６８ｃに対し
て、目標値、113ａ〜113ｃを設定しており、各プロセス
量マイナ制御の協調を図っている。各制御定数は、想定
されるプロセス量変動に追従し得るよう設定されている
のが普通であるが、実際のプラントにおいては、不慮の
外乱，機器の経年劣化に依るプロセス量動特性の変動，
特殊運用時等で、プロセス量が機器の制約条件を超過す
る可能性も生ずる。

【００４３】その為、本実施例においては、運転許容制
限余裕値調節部６１を設け、協調制御部６０からの目標
値１１０ａ〜１１０ｃに余裕値に応じたゲイン62ａ〜62
ｃを乗じることによって余裕値を増す方向に制御するこ
とで、不慮の外乱等に対する制約条件超過を未然に防止
することを可能としている。

【００４４】余裕値調節器６１には、各プロセス量の検
出端６６ａ〜６６ｃによる測定値１１２ａ〜１１２ｃが
入力され、余裕値調節部６１内に設定されているプロセ
ス量制限値Ｘとの偏差Δを算出し、偏差Δの函数として
のゲインＫを協調制御部６０からの目標設定値１１０ａ
〜１１０ｃへ乗ずる。

【００４５】この方法によると、従来の協調制御をベー
スとしたまま、制御することが可能な為、各プロセス量
のマイナ制御および協調制御部は従来通りの考えで設計
調整が可能となる長所を持つ。

【００４６】ゲインＫの考え方は、基本的にはガス／ガ
ス熱交換器の実施例と同様であり、予想される外乱の３
倍の標準偏差を持つ外乱に追従し得るゲインＫを設定す
ることで実用上満足のいく余裕値調整が達成されると考
えられる。

【００４７】図１３は、余裕値−比例ゲイン調整協調制
御のプロセス量時間発展を示したもので、各プロセス量
１〜Ｎには、それぞれ、プロセス量上／下限値72a〜72c
が設定されている。協調制御部６０によって、カバーで
きない外乱７３ａがあった場合、図１２のゲイン６２ａ
〜６２ｃを乗じることによって、その時間発展は73ａか
ら７４ａのように改善できる。

【００４８】以上述べたように、複数のプロセスから構
成されるプラントにおいて（複数のプロセスから構成さ
れてなくてもよい）、プロセス状態量を目標値に合致さ
せることも重要であるが、プラントとしてみれば、機器
の仕様により定まるハード面での耐久性能，寿命損耗度
やプラント運転面からの運転余裕度、あるいは設備の能
力面からの許容度を反映した制御を行うことがプラント
運用面からみてより重要なことである。

【００４９】本発明はこの点に着目し、プロセス状態量
の制御に運転状態に応じて変化するプロセス状態量許容
制限値に対する余裕度に応じて、制御の強さを動的に変
えるものである。

【００５０】このために本発明では（複数の）プロセス
状態量をそれに対応した操作端により定められた目標値
に制御する制御系において、該プロセス状態量の実測値
がそのプロセスが許容する許容値で、しかも運転状態に
応じた最適許容値に対する余裕値に応じて、該プロセス
制御の制御パラメータを動的に変えるというものであ
る。

【００５１】図１４により、本余裕値を可変とすること
によって、最終的に個別の操作端に対する制御系への信
号フローと、その制御上の効果について説明する。

【００５２】６１ａ〜６１ｄにより作成された個々の制
御プロセスにおける余裕値は、その使われ方として新規
運転要求６１ｇに対し、相当するプロセスの特定と、制
御パラメータをどう設定変更すればよいのかを決められ
た手順で合成する必要がある。具体的には、６１ａ（３
割増可），６１ｂ（５割増可），６１ｃ(３割増可)，６
１ｄ（８割増可）という具合に、従来の値に対して、余
裕値を増方向に変更してもプロセスとして許容するとし
た場合に、変更後の最も小さい許容値６１ａ，６１ｃに
足並みをそろえて制御パラメー６１ｆ、即ち制御設定値
を変更させても良いことになる。これが６１ｅから６１
ｆへの信号処理の内容とするものである。図１２におい
ては、従来の制御設定値１１０ａ,１１０ｂ,１１０ｃ等
の値に、運転許容余裕値調節部６１からの信号１１１
ａ,１１１ｂ,１１１ｃによって、設定値の加算ないし乗
算等により、最終的な制御設定値１１３ａ,１１３ｂ,１
１３ｃを作成するものである。

【００５３】上記操作によってボイラ燃料流量制御，蒸
気温度制御，蒸気タービン加減弁制御，ボイラ給水流量
制御の個々の操作端の弁，電動機への増負荷指令を作成
し、これら補機を、より寿命消費側への運転へと導くも
のである。その結果、新規要求に応じた負荷増が、従来
回路６０のみによる場合に較べ、早く達成されることに
なり、しかも、全体プラントとしての寿命消費協調も図
られている。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、プラントを構成する各
機器の仕様によって定まるハード面での耐久性能，命損
耗度やプラント運転面での運転余裕度或いは、設備の能
力面からの許容度等において、一部にしわ寄せすること
が解消されるので、プラント全体として協調のとれた制
御系を構築することができ、また時々刻々変化するプラ
ント運転状態を反映した余裕度を制御性向上に合理的に
活用でき、合わせて各機器の予防保全に大きく貢献す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】余裕値によるプラント制御の概念を示す図。

【図２】従来のプラント制御の一例を示す図。

【図３】図２のプラント制御に本発明の余裕値制御を採
用した図。

【図４】余裕値制御を行うときのプロセス量と操作信号
の関係を示す図。

【図５】余裕値制御を行うときの余裕値とゲイン補正値
の関係を示す図。

【図６】余裕値制御を行うときのプロセス量，操作信
号，操作端状態量の時間的変化を示す図。

【図７】余裕値制御のためにプロセス構成機器の制限値
を可変とした例を示す図。

【図８】余裕値制御のためにプロセス状態量の変化率制
限値を可変とした例を示す図。

【図９】余裕値制御のためにプロセス構成機器の許容寿
命消費量を可変とした例を示す図。

【図１０】余裕値制御のためにプロセス構成機器の許容
消費量を可変とした例を示す図。

【図１１】制御弁の許容運転領域と可変運転領域の例を
示す図。

【図１２】協調制御系に本発明の余裕値制御系を適用し
た例を示す図。

【図１３】協調制御系に本発明の余裕値制御系を適用し
た時のプロセス量の時間的変化を示す図。

【図１４】火力発電プラントに本発明の余裕値制御系を
適用した時の具体的一実施例を示す図。

【符号の説明】

１…プラントのプロセス部、２…プラントの制御部、３
…プロセス量目標値設定部、４…プロセス量運転許容制
限余裕値算出部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントの最終出力を与える主機と、該主
   機の最終出力を維持するために主機に付属して設けら
   れ、操作端を有する補機と、該補機の操作端を操作して
   補機のプロセス量を所定値に制御する調節器とから構成
   されるプラントの制御システムにおいて、 前記補機の寿命消費を評価し、余寿命により前記調節器
   の調整パラメータを可変に変更し、その調節器出力に従
   って操作端を操作することを特徴とするプラントの制御
   システム。
2. 【請求項２】プラントの最終出力を与える主機と、該主
   機の最終出力を維持するために主機に付属して設けら
   れ、操作端を有する複数の補機と、該補機の操作端を操
   作して補機のプロセス量を所定値に制御する調節器とか
   ら構成されるプラントの制御システムにおいて、 前記複数の補機の事後の運転における単位期間，単位回
   数当たりの許容運転量を計算し、その値を消費し尽くす
   までの余寿命により前記各調節器の調整パラメータを可
   変に変更し、その調節器出力に従って操作端を操作する
   ことを特徴とするプラントの制御システム。
3. 【請求項３】請求項２において、事後の運転における単
   位期間，単位回数当たりの許容運転量の計算とは、その
   機器の安全に運転できる範囲での余寿命を基に、定検時
   更新機器を除いて、余寿命０の時期を同一とすることを
   特徴とするプラントの制御システム。
4. 【請求項４】プラントの最終出力を与える主機と、該主
   機の最終出力を維持するために主機に付属して設けら
   れ、操作端を有する補機と、該補機の操作端を操作して
   補機のプロセス量を所定値に制御する調節器とから構成
   されるプラントの制御システムにおいて、 主機の与えるプラントの最終出力を所定値とすべく、前
   記複数の補機の制御目標値を求め補機ごとの調節器に与
   える協調制御部と、前記補機の運転余裕値を各補機ごと
   に計算し、運転余裕値に応じて各補機の調節器パラメー
   タを修正制御する余裕値制御部を備えることを特徴とす
   るプラントの制御システム。
5. 【請求項５】プラントの最終出力を与える主機と、該主
   機の最終出力を維持するために主機に付属して設けら
   れ、操作端を有する補機と、該補機の操作端を操作して
   補機のプロセス量を所定値に制御する調節器とから構成
   されるプラントの制御システムにおいて、 主機の与えるプラントの最終出力を所定値とすべく、前
   記複数の補機の制御目標値を求め補機ごとの調節器に与
   える協調制御部と、前記補機の運転余裕値を各補機ごと
   に計算し、求められた複数の運転余裕値から特定の運転
   余裕値を選択し、選択された運転余裕値に応じて各補機
   の調節器パラメータを修正制御する余裕値制御部を備え
   ることを特徴とするプラントの制御システム。