JPH0633743A - 脱硝制御装置 - Google Patents
脱硝制御装置Info
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- JPH0633743A JPH0633743A JP4185172A JP18517292A JPH0633743A JP H0633743 A JPH0633743 A JP H0633743A JP 4185172 A JP4185172 A JP 4185172A JP 18517292 A JP18517292 A JP 18517292A JP H0633743 A JPH0633743 A JP H0633743A
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 FB制御系がFF制御をバックアップするこ
とができ、また、ガスタービンの状態変化に拘らず性能
劣化を防止でき、さらにまた、排ガス中の残存酸素濃度
が変動した場合でも、排ガスNOx 濃度の基準O2 補正
値を常に基準値に良好に制御すること。 【構成】 速度型のファジー制御器139はファジー推
論機構137とFBルール135およびFFルール13
6を備えており、ガスタービンの負荷変化等のない場合
には、FBルールによりフィードバック制御を行って、
排ガス窒素酸化物濃度を目標設定値に制御する。ガスタ
ービンの負荷変動等の外乱を受けると、外乱検出信号が
変動してFFルールを発火し、フィードフォワード制御
を行う。
とができ、また、ガスタービンの状態変化に拘らず性能
劣化を防止でき、さらにまた、排ガス中の残存酸素濃度
が変動した場合でも、排ガスNOx 濃度の基準O2 補正
値を常に基準値に良好に制御すること。 【構成】 速度型のファジー制御器139はファジー推
論機構137とFBルール135およびFFルール13
6を備えており、ガスタービンの負荷変化等のない場合
には、FBルールによりフィードバック制御を行って、
排ガス窒素酸化物濃度を目標設定値に制御する。ガスタ
ービンの負荷変動等の外乱を受けると、外乱検出信号が
変動してFFルールを発火し、フィードフォワード制御
を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電プラントのガスタ
ービンの排ガスへのアンモニア注入量を調整することに
よって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装
置に関する。
ービンの排ガスへのアンモニア注入量を調整することに
よって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エネルギー需要の増加は、化石燃
料に頼る傾向が強く、化石燃料によるエネルギー供給量
が増大し、それに伴ないCO2 の排出量も増大してい
る。このため、地球温暖化の危機が叫ばれ、CO2 の排
出量を地球規模で規制しようとする動きがでている。こ
のような背景から、ガスタービンサイクルと蒸気タービ
ンサイクルを組み合わせた複合発電プラントが、高効率
が期待でき、引いては、CO2 の削減にもつながるとし
て期待されている。
料に頼る傾向が強く、化石燃料によるエネルギー供給量
が増大し、それに伴ないCO2 の排出量も増大してい
る。このため、地球温暖化の危機が叫ばれ、CO2 の排
出量を地球規模で規制しようとする動きがでている。こ
のような背景から、ガスタービンサイクルと蒸気タービ
ンサイクルを組み合わせた複合発電プラントが、高効率
が期待でき、引いては、CO2 の削減にもつながるとし
て期待されている。
【0003】以下、図11に示す複合発電プラントの概
略系統図にしたがって説明する。図11に示す複合発電
プラントは、ガスタービン装置1と、その排ガス2を熱
源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ装置3と、この
発生蒸気を駆動蒸気とする蒸気タービン装置4と、熱回
収された排ガスを排気する煙突16とを備えている。さ
らに、ガスタービン装置1は、導入空気5を加圧する空
気圧縮機6と、加圧空気を燃料系統7から供給された燃
料とともに燃焼する燃焼器8と、燃焼により生じた燃焼
ガスにより作動されるガスタービン9と、負荷をとる発
電機10とを備えている。また、排熱回収ボイラ装置3
は、排ガス2が流れる排ガスダクト11の上流から下流
に沿って、過熱器12、蒸発器13、脱硝装置14およ
び節炭器15を備えており、過熱器12で生じた蒸気を
蒸気配管17により蒸気タービン装置4に供給してい
る。蒸気タービン装置4は、排熱回収ボイラ装置3で発
生した蒸気により作動される蒸気タービン18と、負荷
をとる発電機19と、蒸気タービン18で仕事をした後
の蒸気を復水する復水器20とを備えている。復水器2
0からの復水は、給水配管21により節炭器15に導か
れ、ここでまず加熱された後、蒸発器13で蒸発され、
蒸気はさらに過熱器12で加熱される。蒸発器13にお
いて、給水は強制循環または、温度差による自然循環を
しながら、加熱・蒸発が行われている。
略系統図にしたがって説明する。図11に示す複合発電
プラントは、ガスタービン装置1と、その排ガス2を熱
源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ装置3と、この
発生蒸気を駆動蒸気とする蒸気タービン装置4と、熱回
収された排ガスを排気する煙突16とを備えている。さ
らに、ガスタービン装置1は、導入空気5を加圧する空
気圧縮機6と、加圧空気を燃料系統7から供給された燃
料とともに燃焼する燃焼器8と、燃焼により生じた燃焼
ガスにより作動されるガスタービン9と、負荷をとる発
電機10とを備えている。また、排熱回収ボイラ装置3
は、排ガス2が流れる排ガスダクト11の上流から下流
に沿って、過熱器12、蒸発器13、脱硝装置14およ
び節炭器15を備えており、過熱器12で生じた蒸気を
蒸気配管17により蒸気タービン装置4に供給してい
る。蒸気タービン装置4は、排熱回収ボイラ装置3で発
生した蒸気により作動される蒸気タービン18と、負荷
をとる発電機19と、蒸気タービン18で仕事をした後
の蒸気を復水する復水器20とを備えている。復水器2
0からの復水は、給水配管21により節炭器15に導か
れ、ここでまず加熱された後、蒸発器13で蒸発され、
蒸気はさらに過熱器12で加熱される。蒸発器13にお
いて、給水は強制循環または、温度差による自然循環を
しながら、加熱・蒸発が行われている。
【0004】このような構成からなる複合発電プラント
において、プラントの効率を上げて相対的にCO2 を減
少させるために、燃焼温度をあげることが研究されてい
るが、燃焼温度を上げると、ガスタービン装置1から排
出される窒素酸化物(NOx)が温度に対し指数函数的
に増加する。
において、プラントの効率を上げて相対的にCO2 を減
少させるために、燃焼温度をあげることが研究されてい
るが、燃焼温度を上げると、ガスタービン装置1から排
出される窒素酸化物(NOx)が温度に対し指数函数的
に増加する。
【0005】この窒素酸化物(NOx )の濃度低減対策
としては、燃焼器8に、水または蒸気を注入して、燃料
温度を下げる方法、局部的高温部を防止するための燃料
と空気を混合して燃焼器に導く予混合による方法、燃焼
温度を平均化するための2段燃焼等がある。
としては、燃焼器8に、水または蒸気を注入して、燃料
温度を下げる方法、局部的高温部を防止するための燃料
と空気を混合して燃焼器に導く予混合による方法、燃焼
温度を平均化するための2段燃焼等がある。
【0006】しかしながら、これらの手段だけでは、N
Ox の規制値達成は困難である。このために排ガス流路
中に脱硝装置14を設置している。この脱硝方式の1つ
であるアンモニア注入・乾式選択式接触還元分解法は、
排ガス中にアンモニアを注入し、その下流側で、触媒2
2を通過させることにより、次式 2NO+4NH3 +2O2 →6H2 O+3N2 で示すような反応等を生じさせ、窒素酸化物を無害の窒
素分と水蒸気とに還元分解する方法である。この方法
は、一般的に触媒の温度特性により 300〜400 ℃での反
応効率がよいため、蒸発器13と節炭器15の間に設置
される。
Ox の規制値達成は困難である。このために排ガス流路
中に脱硝装置14を設置している。この脱硝方式の1つ
であるアンモニア注入・乾式選択式接触還元分解法は、
排ガス中にアンモニアを注入し、その下流側で、触媒2
2を通過させることにより、次式 2NO+4NH3 +2O2 →6H2 O+3N2 で示すような反応等を生じさせ、窒素酸化物を無害の窒
素分と水蒸気とに還元分解する方法である。この方法
は、一般的に触媒の温度特性により 300〜400 ℃での反
応効率がよいため、蒸発器13と節炭器15の間に設置
される。
【0007】このような脱硝装置14の制御は、アンモ
ニア注入系統23よりのアンモニア注入量によって行わ
れる。以下、図12に示す制御ブロック図に従って、従
来技術の説明をする。条例等から定まるNOx 濃度設定
値100と、プラントより排出される排ガスのNOx 濃
度検出値101は、加算器102で差をとられ、偏差信
号103としてFB制御器104に入力される。
ニア注入系統23よりのアンモニア注入量によって行わ
れる。以下、図12に示す制御ブロック図に従って、従
来技術の説明をする。条例等から定まるNOx 濃度設定
値100と、プラントより排出される排ガスのNOx 濃
度検出値101は、加算器102で差をとられ、偏差信
号103としてFB制御器104に入力される。
【0008】FB制御器104は、比例制御器105、
積分制御器106および加算器107とで構成され、偏
差信号103を比例積分演算してFB制御信号108を
出力する。この時の比例ゲインはKp、積分時定数はT
I sec であるが、脱硝制御においては、NOx 濃度が増
加した時NH3 を増加させる必要があるため、比例ゲイ
ンKpは負の値である。
積分制御器106および加算器107とで構成され、偏
差信号103を比例積分演算してFB制御信号108を
出力する。この時の比例ゲインはKp、積分時定数はT
I sec であるが、脱硝制御においては、NOx 濃度が増
加した時NH3 を増加させる必要があるため、比例ゲイ
ンKpは負の値である。
【0009】複数のNOx の変動要因からなる外乱検出
信号109は、FF制御器110で、フィードフォワー
ド制御処理を施されて、FF信号111となる。このF
F信号111は、接点112aが閉状態の時、FF制御
信号113となる。前述したFB制御信号108は加算
器114においてFF制御信号113と加算され、制御
信号115となる。この制御信号115は脱硝制御装置
116の出力信号であり、アクチュエータ117を介し
てアンモニア流量調整弁118を開閉する。外乱がない
状態では、接点112aは開状態にあり、制御信号11
5すなわちFB制御信号108により、NOx 濃度検出
値101がNOx 濃度設定値100に等しくなるよう制
御されている。
信号109は、FF制御器110で、フィードフォワー
ド制御処理を施されて、FF信号111となる。このF
F信号111は、接点112aが閉状態の時、FF制御
信号113となる。前述したFB制御信号108は加算
器114においてFF制御信号113と加算され、制御
信号115となる。この制御信号115は脱硝制御装置
116の出力信号であり、アクチュエータ117を介し
てアンモニア流量調整弁118を開閉する。外乱がない
状態では、接点112aは開状態にあり、制御信号11
5すなわちFB制御信号108により、NOx 濃度検出
値101がNOx 濃度設定値100に等しくなるよう制
御されている。
【0010】ところが、アンモニア流量調整弁118を
開・閉動作してから、NOx 濃度検出値101に影響が
現れるまでの時間遅れが4分前後ある。一方、ガスター
ビンの排ガスは、ガスタービンを出て煙突に至るまで数
秒以下であるため、ガスタービンの負荷変化等の外乱時
には、前述のフィードバック制御系では制御しきれな
い。この場合は、ガスタービンの負荷変動を検出して、
図示してないリレーが動作し、接点112aが閉状態と
なるため、外乱検出信号109からのFF制御信号11
3が制御信号115に付加され、外乱に対しても遅れが
少なく追従する。この時、FB制御器104はほとんど
効かないため、偏差信号103は、自由な動きをする。
そこで前述の負荷変化検出リレーにより、比例制御器1
05と積分制御器106との接点112bを開状態と
し、積分制御器106の入力を断ち、不要な履歴が積分
制御器106に残るのを防止する。以上のようにしてN
Ox 濃度検出値101は、所定の範囲に制御される。
開・閉動作してから、NOx 濃度検出値101に影響が
現れるまでの時間遅れが4分前後ある。一方、ガスター
ビンの排ガスは、ガスタービンを出て煙突に至るまで数
秒以下であるため、ガスタービンの負荷変化等の外乱時
には、前述のフィードバック制御系では制御しきれな
い。この場合は、ガスタービンの負荷変動を検出して、
図示してないリレーが動作し、接点112aが閉状態と
なるため、外乱検出信号109からのFF制御信号11
3が制御信号115に付加され、外乱に対しても遅れが
少なく追従する。この時、FB制御器104はほとんど
効かないため、偏差信号103は、自由な動きをする。
そこで前述の負荷変化検出リレーにより、比例制御器1
05と積分制御器106との接点112bを開状態と
し、積分制御器106の入力を断ち、不要な履歴が積分
制御器106に残るのを防止する。以上のようにしてN
Ox 濃度検出値101は、所定の範囲に制御される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術においては、次のような問題点があった。
うな従来技術においては、次のような問題点があった。
【0012】(1)ガスタービンの負荷変動の正確な検
出が難しく、接点112a,112bの開閉を切替える
負荷変化検出リレーが必ずしも的確に動作しない。ま
た、ガスタービンの負荷変動を負荷変化検出リレーが的
確にとらえたとしても、そのときはフィードバック制御
系は比例制御となるため、偏差信号103が過大になっ
ても、オフセットを持った制御となる。このことは、経
年変化に対してうまく追従できないフィードフォワード
制御において、対象システムが経年変化等の影響を受け
た時に、フィードバック制御系がバックアップできない
ことを意味する。
出が難しく、接点112a,112bの開閉を切替える
負荷変化検出リレーが必ずしも的確に動作しない。ま
た、ガスタービンの負荷変動を負荷変化検出リレーが的
確にとらえたとしても、そのときはフィードバック制御
系は比例制御となるため、偏差信号103が過大になっ
ても、オフセットを持った制御となる。このことは、経
年変化に対してうまく追従できないフィードフォワード
制御において、対象システムが経年変化等の影響を受け
た時に、フィードバック制御系がバックアップできない
ことを意味する。
【0013】(2)ガスタービン9から排出されるNO
x 濃度が増加すると、脱硝装置14の出口NOx 濃度を
一定に保つためには脱硝率を増大させることになる。脱
硝率が大きくなるとアンモニア注入による脱硝効果が減
少してくる。上記従来技術では、脱硝率の増大に伴なう
脱硝効果の減少が考慮されていないため、ガスタービン
排出NOx を増加させるような負荷変化等の状態変化を
受けると制御性能が悪化する。
x 濃度が増加すると、脱硝装置14の出口NOx 濃度を
一定に保つためには脱硝率を増大させることになる。脱
硝率が大きくなるとアンモニア注入による脱硝効果が減
少してくる。上記従来技術では、脱硝率の増大に伴なう
脱硝効果の減少が考慮されていないため、ガスタービン
排出NOx を増加させるような負荷変化等の状態変化を
受けると制御性能が悪化する。
【0014】ところで、排ガス基準値は濃度規制方式が
採用されるが、空気により排ガスを希釈して基準値に適
合させることができないように、排ガスの残存酸素濃度
によりNOx 濃度を換算する方式が採られる。この換算
された値、すなわちNOx 濃度の基準O2 補正値を基準
値以下に抑えることが要求される。
採用されるが、空気により排ガスを希釈して基準値に適
合させることができないように、排ガスの残存酸素濃度
によりNOx 濃度を換算する方式が採られる。この換算
された値、すなわちNOx 濃度の基準O2 補正値を基準
値以下に抑えることが要求される。
【0015】そのため従来技術では、図13に示すよう
に、プラントから排出される排ガスより実測されるNO
x 濃度実測値101aと残存酸素濃度実測値121か
ら、基準酸素濃度補正演算器122によりNOx 濃度補
正値101bを算出し、このNOx 濃度補正値101b
を前述のNOx 濃度検出値101として用いている。す
なわち、NOx 濃度基準値であるNOx 濃度設定値10
0とNOx 濃度補正値101bとが加算器102で差を
とられ、偏差信号103としてFB制御器104に入力
されることにより、NOx 濃度補正値101bがNOx
濃度基準値に等しくなるように制御される。
に、プラントから排出される排ガスより実測されるNO
x 濃度実測値101aと残存酸素濃度実測値121か
ら、基準酸素濃度補正演算器122によりNOx 濃度補
正値101bを算出し、このNOx 濃度補正値101b
を前述のNOx 濃度検出値101として用いている。す
なわち、NOx 濃度基準値であるNOx 濃度設定値10
0とNOx 濃度補正値101bとが加算器102で差を
とられ、偏差信号103としてFB制御器104に入力
されることにより、NOx 濃度補正値101bがNOx
濃度基準値に等しくなるように制御される。
【0016】しかしながら、このような従来技術におい
ては、次のような問題点がある。
ては、次のような問題点がある。
【0017】(3)残存酸素濃度はタービンの負荷が小
さいとき大きく、負荷が大きいとき小さな値をとるの
で、残存酸素濃度実測値121は運転状態によって大幅
に値が変動する。この残存酸素濃度実測値121の変動
に伴い、NOx 濃度補正値101b並びに偏差信号10
3も変動し、これによってフィードバック制御系の閉ル
ープゲインも変動する。すなわち、制御対象の脱硝装置
は残存酸素濃度にほとんど影響されないので、制御系全
体として見た場合に、残存酸素濃度実測値121の変動
によって制御系閉ループゲインの変動が引き起こされ
る。従来の構成では、このゲインの変動により制御系の
特性が変化し、制御性能の低下を招き、制御偏差が大き
くなり、NOx 濃度が基準値をオーバーしてしまうとい
う問題が生じる。また、このゲインの変動により、最悪
の場合には制御系が不安定になる恐れがある。
さいとき大きく、負荷が大きいとき小さな値をとるの
で、残存酸素濃度実測値121は運転状態によって大幅
に値が変動する。この残存酸素濃度実測値121の変動
に伴い、NOx 濃度補正値101b並びに偏差信号10
3も変動し、これによってフィードバック制御系の閉ル
ープゲインも変動する。すなわち、制御対象の脱硝装置
は残存酸素濃度にほとんど影響されないので、制御系全
体として見た場合に、残存酸素濃度実測値121の変動
によって制御系閉ループゲインの変動が引き起こされ
る。従来の構成では、このゲインの変動により制御系の
特性が変化し、制御性能の低下を招き、制御偏差が大き
くなり、NOx 濃度が基準値をオーバーしてしまうとい
う問題が生じる。また、このゲインの変動により、最悪
の場合には制御系が不安定になる恐れがある。
【0018】本発明は、上記(1)の問題点を解決する
ためになされたもので、ガスタービンの負荷変化を的確
に判断する必要がなく、かつ制御対象の経年変化に対し
ても、フィードバック制御系がフィードフォワード制御
をバックアップすることができる柔軟かつ安全な脱硝制
御装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、ガスタービンの負荷変化を的確
に判断する必要がなく、かつ制御対象の経年変化に対し
ても、フィードバック制御系がフィードフォワード制御
をバックアップすることができる柔軟かつ安全な脱硝制
御装置を提供することを目的とする。
【0019】また本発明は、上記(2)の問題点を解決
するためになされたもので、脱硝率の増大に伴なう脱硝
効果の減少を考慮することによって、ガスタービンの状
態変化に拘らず性能劣化を防止できる柔軟かつ安全な脱
硝制御装置を提供することを目的とする。
するためになされたもので、脱硝率の増大に伴なう脱硝
効果の減少を考慮することによって、ガスタービンの状
態変化に拘らず性能劣化を防止できる柔軟かつ安全な脱
硝制御装置を提供することを目的とする。
【0020】さらに本発明は、上記(3)の問題点を解
決するためになされたもので、排ガス中の残存酸素濃度
が変動した場合でも、排ガスNOx 濃度の基準O2 補正
値を常に基準値に良好に制御することができる脱硝制御
装置を提供することを目的とする。
決するためになされたもので、排ガス中の残存酸素濃度
が変動した場合でも、排ガスNOx 濃度の基準O2 補正
値を常に基準値に良好に制御することができる脱硝制御
装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】すなわち、前記(1)の
問題点を解決するために、本発明は、ガスタービンの排
ガスにアンモニアを注入し化学反応により窒素酸化物を
除去する脱硝装置のこのアンモニアの注入量を増減する
ことによって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝
制御装置において、大気に放出される脱硝処理後の排ガ
ス中の窒素酸化物濃度検出値とその目標設定値との偏差
信号、その偏差変化率信号、および窒素酸化物濃度検出
値に影響を及ぼす外乱因子検出値の変化率信号を入力
し、偏差信号と偏差変化率信号に基づいてフィードバッ
ク制御出力を、外乱因子検出値の変化率信号に基づいて
フィードフォワードク制御出力をファジー推論により算
出するファジー制御器と、ファジー制御器の出力信号を
積分演算してアンモニア注入量を算出する積分器とを具
備することを特徴とする。(以下、(1)の問題点を解
決するための本発明を第1の発明という。)前記(2)
の問題点を解決するために、本発明は、ガスタービンの
排ガスにアンモニアを注入し化学反応により窒素酸化物
を除去する脱硝装置のこのアンモニアの注入量を増減す
ることによって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱
硝制御装置において、脱硝装置入口窒素酸化物濃度検出
値、ガスタービンの状態量に基づく脱硝装置入口窒素酸
化物濃度予測値、およびガスタービンの状態量に基づく
脱硝率計算値のうち少なくとも一つの値に基づいて、こ
の値が増加すると制御ゲインも増加するように制御ゲイ
ンを補正するゲイン補正器を具備することを特徴とす
る。(以下、(2)の問題点を解決するための本発明を
第2の発明という。)この第2の発明において、ゲイン
補正器の入力信号として、脱硝装置入口窒素酸化物濃度
検出値、ガスタービンの状態量に基づく脱硝装置入口窒
素酸化物濃度予測値、およびガスタービンの状態量に基
づく脱硝率計算値の代わりに、ガスタービンの燃料流量
検出値およびガスタービンの燃料流量と空気流量の比で
あるF/A比のうち少なくとも一つの値を用いて、この
値が増加すると制御ゲインも増加するように補正するこ
ともできる。
問題点を解決するために、本発明は、ガスタービンの排
ガスにアンモニアを注入し化学反応により窒素酸化物を
除去する脱硝装置のこのアンモニアの注入量を増減する
ことによって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝
制御装置において、大気に放出される脱硝処理後の排ガ
ス中の窒素酸化物濃度検出値とその目標設定値との偏差
信号、その偏差変化率信号、および窒素酸化物濃度検出
値に影響を及ぼす外乱因子検出値の変化率信号を入力
し、偏差信号と偏差変化率信号に基づいてフィードバッ
ク制御出力を、外乱因子検出値の変化率信号に基づいて
フィードフォワードク制御出力をファジー推論により算
出するファジー制御器と、ファジー制御器の出力信号を
積分演算してアンモニア注入量を算出する積分器とを具
備することを特徴とする。(以下、(1)の問題点を解
決するための本発明を第1の発明という。)前記(2)
の問題点を解決するために、本発明は、ガスタービンの
排ガスにアンモニアを注入し化学反応により窒素酸化物
を除去する脱硝装置のこのアンモニアの注入量を増減す
ることによって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱
硝制御装置において、脱硝装置入口窒素酸化物濃度検出
値、ガスタービンの状態量に基づく脱硝装置入口窒素酸
化物濃度予測値、およびガスタービンの状態量に基づく
脱硝率計算値のうち少なくとも一つの値に基づいて、こ
の値が増加すると制御ゲインも増加するように制御ゲイ
ンを補正するゲイン補正器を具備することを特徴とす
る。(以下、(2)の問題点を解決するための本発明を
第2の発明という。)この第2の発明において、ゲイン
補正器の入力信号として、脱硝装置入口窒素酸化物濃度
検出値、ガスタービンの状態量に基づく脱硝装置入口窒
素酸化物濃度予測値、およびガスタービンの状態量に基
づく脱硝率計算値の代わりに、ガスタービンの燃料流量
検出値およびガスタービンの燃料流量と空気流量の比で
あるF/A比のうち少なくとも一つの値を用いて、この
値が増加すると制御ゲインも増加するように補正するこ
ともできる。
【0022】また、ガスタービンの燃料流量検出値およ
びF/A比のうち少なくとも一つの値を用いて制御ゲイ
ンを調整するゲイン補正器は、ガスタービンが2段燃焼
器を備えている場合、そのメインバーナを通過する燃料
流量の比率に基づいて、この燃料流量の比率が増加する
と制御ゲインが減少するように制御ゲインを追加補正す
るものが好ましい。
びF/A比のうち少なくとも一つの値を用いて制御ゲイ
ンを調整するゲイン補正器は、ガスタービンが2段燃焼
器を備えている場合、そのメインバーナを通過する燃料
流量の比率に基づいて、この燃料流量の比率が増加する
と制御ゲインが減少するように制御ゲインを追加補正す
るものが好ましい。
【0023】前記(3)の問題点を解決するために、本
発明は、ガスタービンの排ガスにアンモニアを注入し化
学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこのアン
モニアの注入量を増減することによって排ガスの基準酸
素濃度時の窒素酸化物濃度を所定値に制御する脱硝制御
装置において、大気に放出される脱硝処理後の排ガス中
の窒素酸化物濃度検出値を排ガス残存酸素濃度の補正関
数により基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値に換算する
基準酸素濃度補正演算器と、基準酸素濃度時の窒素酸化
物濃度値とその目標設定値との偏差信号に基づいて制御
信号を算出するフィードバック制御系と、このフィード
バック制御系の処理信号に対して残存酸素濃度の補正関
数と反比例する逆補正関数により逆補正を行う基準酸素
濃度逆補正演算器とを具備することを特徴とする。(以
下、(3)の問題点を解決するための本発明を第3の発
明という。)この第3の発明において、フィードバック
制御系の処理信号としては、偏差信号、または速度型の
制御系では積分器の入力信号が好ましい。
発明は、ガスタービンの排ガスにアンモニアを注入し化
学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこのアン
モニアの注入量を増減することによって排ガスの基準酸
素濃度時の窒素酸化物濃度を所定値に制御する脱硝制御
装置において、大気に放出される脱硝処理後の排ガス中
の窒素酸化物濃度検出値を排ガス残存酸素濃度の補正関
数により基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値に換算する
基準酸素濃度補正演算器と、基準酸素濃度時の窒素酸化
物濃度値とその目標設定値との偏差信号に基づいて制御
信号を算出するフィードバック制御系と、このフィード
バック制御系の処理信号に対して残存酸素濃度の補正関
数と反比例する逆補正関数により逆補正を行う基準酸素
濃度逆補正演算器とを具備することを特徴とする。(以
下、(3)の問題点を解決するための本発明を第3の発
明という。)この第3の発明において、フィードバック
制御系の処理信号としては、偏差信号、または速度型の
制御系では積分器の入力信号が好ましい。
【0024】また、基準酸素濃度逆補正演算器の代わり
に、フィードバック制御系の比例ゲインを残存酸素濃度
の補正関数と反比例する逆補正関数により調整するゲイ
ン調整器を設置してもよい。
に、フィードバック制御系の比例ゲインを残存酸素濃度
の補正関数と反比例する逆補正関数により調整するゲイ
ン調整器を設置してもよい。
【0025】
【作用】第1の発明においては、速度型のファジー制御
器はファジー推論機構とFBルールおよびFFルールを
備えており、ガスタービンの負荷変化等のない場合に
は、FBルールによりフィードバック制御を行って、排
ガス窒素酸化物濃度を目標設定値に制御する。ガスター
ビンの負荷変動等の外乱を受けると、外乱検出信号が変
動してFFルールを発火し、フィードフォワード制御を
行う。このファジー制御器ではフィードバック制御とフ
ィードフォワード制御の切替を接点で行っていないの
で、フィードフォワード制御中でもフィードバック制御
は共存しており、偏差信号が大きく変動すると、フィー
ドバック制御により抑制される。
器はファジー推論機構とFBルールおよびFFルールを
備えており、ガスタービンの負荷変化等のない場合に
は、FBルールによりフィードバック制御を行って、排
ガス窒素酸化物濃度を目標設定値に制御する。ガスター
ビンの負荷変動等の外乱を受けると、外乱検出信号が変
動してFFルールを発火し、フィードフォワード制御を
行う。このファジー制御器ではフィードバック制御とフ
ィードフォワード制御の切替を接点で行っていないの
で、フィードフォワード制御中でもフィードバック制御
は共存しており、偏差信号が大きく変動すると、フィー
ドバック制御により抑制される。
【0026】第2の発明においては、脱硝装置入口窒素
酸化物濃度検出値、脱硝装置入口窒素酸化物濃度予測
値、脱硝率計算値、燃料流量検出値、またはF/A比を
入力とするゲイン補正器により制御ゲインに補正をかけ
るため、負荷変化などによりガスタービンの排出窒素酸
化物濃度が変化し脱硝装置で達成すべき脱硝率が変動し
た場合においても、脱硝率の変動によるアンモニア注入
効果の変動をゲイン補正器で相殺することができ、対象
システムも含めた閉ループゲインを一定に維持すること
ができる。これによって常に良好な制御性能を保つ制御
系を構成することが可能となる。
酸化物濃度検出値、脱硝装置入口窒素酸化物濃度予測
値、脱硝率計算値、燃料流量検出値、またはF/A比を
入力とするゲイン補正器により制御ゲインに補正をかけ
るため、負荷変化などによりガスタービンの排出窒素酸
化物濃度が変化し脱硝装置で達成すべき脱硝率が変動し
た場合においても、脱硝率の変動によるアンモニア注入
効果の変動をゲイン補正器で相殺することができ、対象
システムも含めた閉ループゲインを一定に維持すること
ができる。これによって常に良好な制御性能を保つ制御
系を構成することが可能となる。
【0027】第3の発明においては、残存酸素濃度の補
正関数で補正された基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値
のその目標設定値に対する偏差信号に基づいて、フィー
ドバック制御により基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値
をその目標設定値に制御する脱硝制御装置において、フ
ィードバック制御系の処理信号に、基準酸素濃度逆補正
演算器により残存酸素濃度の補正関数と反比例する逆補
正関数で逆補正を施すことにより、排ガス中の残存酸素
濃度が変動した場合でも、その変動を基準酸素濃度逆補
正演算器で相殺することができ、制御系の閉ループゲイ
ンを一定に維持することができる。これによって常に良
好な制御性能を保つ制御系を構成することが可能とな
る。また、基準酸素濃度逆補正演算器の代わりに、ゲイ
ン調整器によって制御系の比例ゲインを残存酸素濃度の
補正関数と反比例する逆補正関数で調整するよう構成し
ても同様な効果が得られる。
正関数で補正された基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値
のその目標設定値に対する偏差信号に基づいて、フィー
ドバック制御により基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値
をその目標設定値に制御する脱硝制御装置において、フ
ィードバック制御系の処理信号に、基準酸素濃度逆補正
演算器により残存酸素濃度の補正関数と反比例する逆補
正関数で逆補正を施すことにより、排ガス中の残存酸素
濃度が変動した場合でも、その変動を基準酸素濃度逆補
正演算器で相殺することができ、制御系の閉ループゲイ
ンを一定に維持することができる。これによって常に良
好な制御性能を保つ制御系を構成することが可能とな
る。また、基準酸素濃度逆補正演算器の代わりに、ゲイ
ン調整器によって制御系の比例ゲインを残存酸素濃度の
補正関数と反比例する逆補正関数で調整するよう構成し
ても同様な効果が得られる。
【0028】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。なお、従来例と同一部分には同一符号を付記し、
重複する説明は省略する。
する。なお、従来例と同一部分には同一符号を付記し、
重複する説明は省略する。
【0029】実施例1 図1は、第1の発明の脱硝制御装置の一実施例を示すも
ので、この脱硝制御装置116aは、NOx 濃度設定値
100とNOx 濃度検出値101の差をとって偏差信号
103を出力する加算器102と、偏差信号103を時
間微分して偏差変化率信号131を出力する微分器13
2と、外乱検出信号109を時間微分して外乱変化率信
号133を出力する微分器134と、偏差信号103、
偏差変化率信号131、外乱変化率信号133を入力と
し、フィードバック機能を有するFBルール135、フ
ィードフォワード機能を有するFFルール136および
入力に応じて該当するルールを発火してファジー推論を
行うファジー推論機構137を備え、アンモニア流量調
整弁118の弁開度操作信号138を出力するファジー
制御器139と、弁開度操作信号138を積分して制御
信号115を出力する積分器140とから構成される。
ので、この脱硝制御装置116aは、NOx 濃度設定値
100とNOx 濃度検出値101の差をとって偏差信号
103を出力する加算器102と、偏差信号103を時
間微分して偏差変化率信号131を出力する微分器13
2と、外乱検出信号109を時間微分して外乱変化率信
号133を出力する微分器134と、偏差信号103、
偏差変化率信号131、外乱変化率信号133を入力と
し、フィードバック機能を有するFBルール135、フ
ィードフォワード機能を有するFFルール136および
入力に応じて該当するルールを発火してファジー推論を
行うファジー推論機構137を備え、アンモニア流量調
整弁118の弁開度操作信号138を出力するファジー
制御器139と、弁開度操作信号138を積分して制御
信号115を出力する積分器140とから構成される。
【0030】次に、上記構成の脱硝制御装置116aの
作用を説明する。
作用を説明する。
【0031】条例等から定まるNOx 濃度設定値100
とプラントより排出されるNOx 濃度検出値101とか
ら加算器102により、偏差信号103が求められ、フ
ァジー制御器139に入力される。また、偏差信号10
3は微分器132において時間微分され、偏差変化率信
号131としてファジー制御器139に入力される。
とプラントより排出されるNOx 濃度検出値101とか
ら加算器102により、偏差信号103が求められ、フ
ァジー制御器139に入力される。また、偏差信号10
3は微分器132において時間微分され、偏差変化率信
号131としてファジー制御器139に入力される。
【0032】偏差信号103と偏差変化率信号131は
FBルール135の条件節の入力となり、ファジー制御
器139はフィードバック制御を行う。このフィードバ
ック制御は、例えば偏差信号103の値をE、偏差変化
率信号131の値をDEとし、それぞれをクラスタリン
グして図2に示すような7つのメンバーシップ関数で表
わしたとき、ファジー推論機構137が、図3(a)に
示すように、FBルールを発火してファジー推論を行
い、DUすなわち弁開度操作信号138の値を算出する
ことで実現される。なお、図3(a)のFBルールは、
菅野の改良制御ルールとして公知のフィードバック制御
ルールである。
FBルール135の条件節の入力となり、ファジー制御
器139はフィードバック制御を行う。このフィードバ
ック制御は、例えば偏差信号103の値をE、偏差変化
率信号131の値をDEとし、それぞれをクラスタリン
グして図2に示すような7つのメンバーシップ関数で表
わしたとき、ファジー推論機構137が、図3(a)に
示すように、FBルールを発火してファジー推論を行
い、DUすなわち弁開度操作信号138の値を算出する
ことで実現される。なお、図3(a)のFBルールは、
菅野の改良制御ルールとして公知のフィードバック制御
ルールである。
【0033】次にガスタービンの負荷変動などの外乱を
生じた時は、外乱検出信号109が変化し、外乱変化率
信号133が変化する。この外乱変化率信号133はフ
ァジー制御器139に入力され、FFルール136の条
件節の入力となり、フィードフォワード制御が行われ
る。このフィードフォワード制御は、例えば外乱変化率
信号133の値をFAとし、これをクラスタリングして
図2に示すような7つのメンバーシップ関数で表わした
とき、ファジー推論機構137が、図3(b)に示すF
Fルールを発火してファジー推論を行い、DUすなわち
弁開度操作信号138の値を算出することで実現され
る。また、この時にはFBルールも同時に発火される
が、通常はFFルールの推論結果に吸収されてしまう。
しかしながら、偏差が大きくなると、逆にFBルールの
推論が優勢となって、自動的かつバンプレスにフィード
バック制御に移行する。
生じた時は、外乱検出信号109が変化し、外乱変化率
信号133が変化する。この外乱変化率信号133はフ
ァジー制御器139に入力され、FFルール136の条
件節の入力となり、フィードフォワード制御が行われ
る。このフィードフォワード制御は、例えば外乱変化率
信号133の値をFAとし、これをクラスタリングして
図2に示すような7つのメンバーシップ関数で表わした
とき、ファジー推論機構137が、図3(b)に示すF
Fルールを発火してファジー推論を行い、DUすなわち
弁開度操作信号138の値を算出することで実現され
る。また、この時にはFBルールも同時に発火される
が、通常はFFルールの推論結果に吸収されてしまう。
しかしながら、偏差が大きくなると、逆にFBルールの
推論が優勢となって、自動的かつバンプレスにフィード
バック制御に移行する。
【0034】このようにしてファジー制御器139から
出力された弁開度操作信号138は、積分器140によ
り積分されて制御信号115となり、アクチュエータ1
17を介してアンモニア流量調整弁118を開閉する。
出力された弁開度操作信号138は、積分器140によ
り積分されて制御信号115となり、アクチュエータ1
17を介してアンモニア流量調整弁118を開閉する。
【0035】上記したように、本実施例においては、フ
ィードバック制御とフィードフォワード制御がファジー
論理により融合しているので、従来の完全な切替の概念
がなく、フィードフォワード制御中でもフィードバック
制御系が常時バックアップできる柔軟な態勢にあり、安
全かつ安定な制御が可能となる。したがって、ガスター
ビンの負荷変化を的確に判断する必要がなく、かつフィ
ードフォワード制御における制御対象の経年変化をもフ
ィードバック制御系がバックアップできるという柔軟か
つ安全な脱硝制御を行うことができる。
ィードバック制御とフィードフォワード制御がファジー
論理により融合しているので、従来の完全な切替の概念
がなく、フィードフォワード制御中でもフィードバック
制御系が常時バックアップできる柔軟な態勢にあり、安
全かつ安定な制御が可能となる。したがって、ガスター
ビンの負荷変化を的確に判断する必要がなく、かつフィ
ードフォワード制御における制御対象の経年変化をもフ
ィードバック制御系がバックアップできるという柔軟か
つ安全な脱硝制御を行うことができる。
【0036】実施例2 図4は、第2の発明の脱硝制御装置の一実施例を示すも
ので、図12に示す脱硝制御装置116に、脱硝装置入
口NOx 濃度検出値141を入力し、このNOx 濃度検
出値141が増加するとFB制御器104のゲインも増
加するようにFB制御器104の比例ゲインKP を補正
するゲイン補正器142を付加している。FB制御器1
04の比例ゲインKP は、このゲイン補正器142から
出力されるゲイン補正信号143により調整される。
ので、図12に示す脱硝制御装置116に、脱硝装置入
口NOx 濃度検出値141を入力し、このNOx 濃度検
出値141が増加するとFB制御器104のゲインも増
加するようにFB制御器104の比例ゲインKP を補正
するゲイン補正器142を付加している。FB制御器1
04の比例ゲインKP は、このゲイン補正器142から
出力されるゲイン補正信号143により調整される。
【0037】上記構成の脱硝制御装置116bにおいて
は、ゲイン補正器142は脱硝装置入口NOx 濃度検出
値141に応じたゲイン補正信号143を出力し、FB
制御器104の比例制御器105の比例ゲインKP を補
正する。FB制御器104は、条例等から定まるNOx
濃度設定値100とプラントより排出されるNOx 濃度
検出値101との偏差信号103を入力し、ゲイン補正
信号142に応じたFB制御信号108を出力する。
は、ゲイン補正器142は脱硝装置入口NOx 濃度検出
値141に応じたゲイン補正信号143を出力し、FB
制御器104の比例制御器105の比例ゲインKP を補
正する。FB制御器104は、条例等から定まるNOx
濃度設定値100とプラントより排出されるNOx 濃度
検出値101との偏差信号103を入力し、ゲイン補正
信号142に応じたFB制御信号108を出力する。
【0038】一方、FF制御器110は、負荷変化等の
外乱検出信号109に基づいてFF信号111を出力す
る。負荷変化中は、負荷変化検出リレーにより接点11
2aが閉となり、FF信号111はFF制御信号113
として加算器114において前述のFB制御信号108
と加算され制御信号115となる。この制御信号115
は脱硝制御装置116bの出力信号であり、アクチュエ
ータ117を介して、アンモニア流量調整弁118を開
閉する。
外乱検出信号109に基づいてFF信号111を出力す
る。負荷変化中は、負荷変化検出リレーにより接点11
2aが閉となり、FF信号111はFF制御信号113
として加算器114において前述のFB制御信号108
と加算され制御信号115となる。この制御信号115
は脱硝制御装置116bの出力信号であり、アクチュエ
ータ117を介して、アンモニア流量調整弁118を開
閉する。
【0039】このように、本実施例においては、ガスタ
ービン排ガスNOx 濃度すなわち脱硝装置入口NOx 濃
度が増加すると、ゲイン補正器142は比例制御器10
5の比例ゲインKP の絶対値を増やすように作用し、脱
硝率の増大に伴うシステムゲインの減少を補うことがで
きる。したがって、NOx 濃度検出値101がNOx濃
度設定値100に等しくなるよう、脱硝率の変動に係わ
りなく良好に制御される。
ービン排ガスNOx 濃度すなわち脱硝装置入口NOx 濃
度が増加すると、ゲイン補正器142は比例制御器10
5の比例ゲインKP の絶対値を増やすように作用し、脱
硝率の増大に伴うシステムゲインの減少を補うことがで
きる。したがって、NOx 濃度検出値101がNOx濃
度設定値100に等しくなるよう、脱硝率の変動に係わ
りなく良好に制御される。
【0040】実施例3 実施例2では位置型で説明したが、図5に示す速度型の
制御系でも同様の効果が得られる。図5において、脱硝
制御装置116bは、NOx 濃度検出値101とNOx
濃度設定値100との偏差信号103を入力し、比例制
御器105、150と微分制御器151によってフィー
ドバック制御演算を行う速度型FB制御器152と、複
数のNOx の変動要因からなる外乱検出信号109にフ
ィードフォワード制御処理を施す速度型FF制御器15
3と、速度型FB制御器152の出力と速度型FF制御
器153の出力を加算する加算器114と、負荷変化中
は接点112aを閉、接点112bを開にして比例制御
器105の出力をカットする図示しない負荷変化検出リ
レーと、脱硝装置入口NOx 濃度検出値141を入力し
このNOx 濃度検出値141が増加すると制御ゲインを
増加させるようなゲイン補正信号143を出力するゲイ
ン補正器142と、加算器114の出力とゲイン補正信
号142を乘算し弁開度操作信号154を生成する乗算
器155と、弁開度操作信号154を積分して制御信号
115を生成する積分器140とから構成される。
制御系でも同様の効果が得られる。図5において、脱硝
制御装置116bは、NOx 濃度検出値101とNOx
濃度設定値100との偏差信号103を入力し、比例制
御器105、150と微分制御器151によってフィー
ドバック制御演算を行う速度型FB制御器152と、複
数のNOx の変動要因からなる外乱検出信号109にフ
ィードフォワード制御処理を施す速度型FF制御器15
3と、速度型FB制御器152の出力と速度型FF制御
器153の出力を加算する加算器114と、負荷変化中
は接点112aを閉、接点112bを開にして比例制御
器105の出力をカットする図示しない負荷変化検出リ
レーと、脱硝装置入口NOx 濃度検出値141を入力し
このNOx 濃度検出値141が増加すると制御ゲインを
増加させるようなゲイン補正信号143を出力するゲイ
ン補正器142と、加算器114の出力とゲイン補正信
号142を乘算し弁開度操作信号154を生成する乗算
器155と、弁開度操作信号154を積分して制御信号
115を生成する積分器140とから構成される。
【0041】上記構成においては、脱硝装置入口NOx
濃度に応じて、ゲイン補正器142が、脱硝装置入口N
Ox 濃度検出値141が増加すると制御ゲインも増加す
るようにゲイン補正をかけることにより、図4の実施例
と同様に脱硝率の増大に伴うシステムゲインの減少を補
うことができる。なお、本実施例によれば、フィードフ
ォワード制御系のゲインも補正されるため、一層効果を
あげることができる。
濃度に応じて、ゲイン補正器142が、脱硝装置入口N
Ox 濃度検出値141が増加すると制御ゲインも増加す
るようにゲイン補正をかけることにより、図4の実施例
と同様に脱硝率の増大に伴うシステムゲインの減少を補
うことができる。なお、本実施例によれば、フィードフ
ォワード制御系のゲインも補正されるため、一層効果を
あげることができる。
【0042】なお、実施例2および実施例3において
は、脱硝装置入口NOx 濃度検出値141を用いて制御
系のゲイン補正を行ったが、ガスタービンの状態量に基
づく脱硝装置入口NOx 予測値またはガスタービンの状
態量に基づく脱硝率計算値等を用いて、これらの値が増
加すると制御ゲインも増加するようにゲイン補正を行っ
ても同様の効果が得られる。またこの場合には、予測値
を用いるため対応が早く安定性のよい制御を行うことが
できる。
は、脱硝装置入口NOx 濃度検出値141を用いて制御
系のゲイン補正を行ったが、ガスタービンの状態量に基
づく脱硝装置入口NOx 予測値またはガスタービンの状
態量に基づく脱硝率計算値等を用いて、これらの値が増
加すると制御ゲインも増加するようにゲイン補正を行っ
ても同様の効果が得られる。またこの場合には、予測値
を用いるため対応が早く安定性のよい制御を行うことが
できる。
【0043】また、ガスタービンの燃料流量やガスター
ビンの燃料流量と空気流量の比であるF/A比は増加す
るとタービン排出NOx 濃度も増加するため、燃料流量
またはF/A比等を検出して、この検出値が増加すると
制御ゲインも増加するようにゲイン補正をかけることも
できる。なお、このような実施例においては、ガスター
ビンの燃焼器が2段式の場合、メインバーナを通過する
燃料流量の比率が増加するとタービン排ガスNOx 濃度
は減少する傾向にあるため、図6に示すように、燃料流
量検出値またはF/A比161を入力するとともに、メ
インバーナ燃料流量比162も入力し、メインバーナ燃
料流量比162の増加につれて、検出値161による制
御ゲインの増加率が減少するようなゲイン補正信号16
3を算出するゲイン補正器164を設ける。これによ
り、制御系のゲインを脱硝率によく対応した値に調整す
ることができ、脱硝率の増大による制御性能の劣化を防
ぐことができる。
ビンの燃料流量と空気流量の比であるF/A比は増加す
るとタービン排出NOx 濃度も増加するため、燃料流量
またはF/A比等を検出して、この検出値が増加すると
制御ゲインも増加するようにゲイン補正をかけることも
できる。なお、このような実施例においては、ガスター
ビンの燃焼器が2段式の場合、メインバーナを通過する
燃料流量の比率が増加するとタービン排ガスNOx 濃度
は減少する傾向にあるため、図6に示すように、燃料流
量検出値またはF/A比161を入力するとともに、メ
インバーナ燃料流量比162も入力し、メインバーナ燃
料流量比162の増加につれて、検出値161による制
御ゲインの増加率が減少するようなゲイン補正信号16
3を算出するゲイン補正器164を設ける。これによ
り、制御系のゲインを脱硝率によく対応した値に調整す
ることができ、脱硝率の増大による制御性能の劣化を防
ぐことができる。
【0044】実施例4 図7は、第3の発明の脱硝制御装置の一実施例を示すも
ので、NOx 濃度実測値101aを残存酸素濃度実測値
121に基づいて基準酸素濃度時のNOx 濃度に変換す
る基準酸素濃度補正演算器122と、この基準酸素濃度
時のNOx 濃度すなわちNOx 濃度補正値101bとN
Ox 濃度基準値であるNOx 濃度設定値100との偏差
信号103を入力し、この偏差信号103に残存酸素濃
度実測値121に基づいて、基準O2 逆補正すなわち基
準酸素濃度補正演算器122でNOx 濃度実測値101
aに掛けた補正の逆数をかける基準酸素濃度逆補正演算
器171と、この基準酸素濃度逆補正演算器171を経
た信号172に比例積分演算を行いFB制御信号108
を出力するFB制御器104とから構成される。
ので、NOx 濃度実測値101aを残存酸素濃度実測値
121に基づいて基準酸素濃度時のNOx 濃度に変換す
る基準酸素濃度補正演算器122と、この基準酸素濃度
時のNOx 濃度すなわちNOx 濃度補正値101bとN
Ox 濃度基準値であるNOx 濃度設定値100との偏差
信号103を入力し、この偏差信号103に残存酸素濃
度実測値121に基づいて、基準O2 逆補正すなわち基
準酸素濃度補正演算器122でNOx 濃度実測値101
aに掛けた補正の逆数をかける基準酸素濃度逆補正演算
器171と、この基準酸素濃度逆補正演算器171を経
た信号172に比例積分演算を行いFB制御信号108
を出力するFB制御器104とから構成される。
【0045】次に、上記構成の脱硝制御装置の作用を説
明する。プラントより排出される排ガスのNOx 濃度実
測値101aは、排ガスの残存酸素濃度実測値121か
ら基準酸素濃度補正演算器122により基準酸素濃度時
のNOx 濃度であるNOx 濃度補正値101bに補正さ
れる。加算器102は、NOx 濃度設定値100とこの
NOx 濃度補正値101bとの差を求めて偏差信号10
3を出力する。この偏差信号103は、次の基準酸素濃
度逆補正演算器171で基準O2 逆補正を受ける。
明する。プラントより排出される排ガスのNOx 濃度実
測値101aは、排ガスの残存酸素濃度実測値121か
ら基準酸素濃度補正演算器122により基準酸素濃度時
のNOx 濃度であるNOx 濃度補正値101bに補正さ
れる。加算器102は、NOx 濃度設定値100とこの
NOx 濃度補正値101bとの差を求めて偏差信号10
3を出力する。この偏差信号103は、次の基準酸素濃
度逆補正演算器171で基準O2 逆補正を受ける。
【0046】ここで、基準酸素濃度逆補正演算器171
は、NOx 濃度補正値101bを求める際の基準酸素濃
度補正演算器122の逆関数の演算を行うものである。
こうして得られた信号172はFB制御器104に入力
され、比例演算器105により比例演算されてついで積
分演算器106により積分演算されることにより、FB
制御信号108が求められる。
は、NOx 濃度補正値101bを求める際の基準酸素濃
度補正演算器122の逆関数の演算を行うものである。
こうして得られた信号172はFB制御器104に入力
され、比例演算器105により比例演算されてついで積
分演算器106により積分演算されることにより、FB
制御信号108が求められる。
【0047】このような脱硝制御装置においては、基準
酸素濃度逆補正演算器171により偏差信号103に基
準O2 逆補正をかけているため、残存酸素濃度検出値1
21の変動による偏差信号103の変動を基準酸素濃度
逆補正演算器171で相殺することができ、制御系の閉
ループゲインを残存酸素濃度の値とは無関係に一定に維
持することができる。したがって、残存酸素濃度値のノ
イズ的な変動に対しても制御系のループゲインが変化し
ないので、安定でかつ良好な制御性能を常に維持するこ
とができる。
酸素濃度逆補正演算器171により偏差信号103に基
準O2 逆補正をかけているため、残存酸素濃度検出値1
21の変動による偏差信号103の変動を基準酸素濃度
逆補正演算器171で相殺することができ、制御系の閉
ループゲインを残存酸素濃度の値とは無関係に一定に維
持することができる。したがって、残存酸素濃度値のノ
イズ的な変動に対しても制御系のループゲインが変化し
ないので、安定でかつ良好な制御性能を常に維持するこ
とができる。
【0048】実施例5 図8は、第3の発明の脱硝制御装置の他の実施例を示す
もので、実施例4の位置型に対して、速度型の制御系に
前述の基準酸素濃度逆補正演算器171を設置したもの
である。
もので、実施例4の位置型に対して、速度型の制御系に
前述の基準酸素濃度逆補正演算器171を設置したもの
である。
【0049】この実施例では、比例制御器105、15
0と微分制御器151からなる速度型FB制御器152
の出力に基準O2 逆補正をかける基準酸素濃度逆補正演
算器171を設けている。
0と微分制御器151からなる速度型FB制御器152
の出力に基準O2 逆補正をかける基準酸素濃度逆補正演
算器171を設けている。
【0050】この場合も制御系閉ループゲインは残存酸
素濃度の値にかかわらず一定に保たれるため、実施例4
と同様の効果が得られる。
素濃度の値にかかわらず一定に保たれるため、実施例4
と同様の効果が得られる。
【0051】実施例6 図9は、第3の発明の脱硝制御装置のさらに他の実施例
を示すもので、実施例4の基準酸素濃度逆補正演算器1
71のかわりに、残存酸素濃度検出値121に基づいて
比例制御器105の比例ゲインKP をO2 逆補正関数で
調整するゲイン補正器181を設置したものである。
を示すもので、実施例4の基準酸素濃度逆補正演算器1
71のかわりに、残存酸素濃度検出値121に基づいて
比例制御器105の比例ゲインKP をO2 逆補正関数で
調整するゲイン補正器181を設置したものである。
【0052】この実施例においては、ゲイン補正器18
1が、残存酸素濃度検出値121の変動による偏差信号
103の変動を相殺するように比例制御器105の比例
ゲインKP を調整するため、実施例4と同様に、残存酸
素濃度値のノイズ的な変動に対しても安定でかつ良好な
制御性能を常に維持することができる。
1が、残存酸素濃度検出値121の変動による偏差信号
103の変動を相殺するように比例制御器105の比例
ゲインKP を調整するため、実施例4と同様に、残存酸
素濃度値のノイズ的な変動に対しても安定でかつ良好な
制御性能を常に維持することができる。
【0053】実施例7 図10は、第3の発明の脱硝制御装置のさらに他の実施
例を示すもので、実施例5の基準酸素濃度逆補正演算器
171のかわりに、残存酸素濃度検出値121に基づい
て速度型FB制御器152の比例ゲインKP をO2 逆補
正関数で調整するゲイン補正器181を設置している。
例を示すもので、実施例5の基準酸素濃度逆補正演算器
171のかわりに、残存酸素濃度検出値121に基づい
て速度型FB制御器152の比例ゲインKP をO2 逆補
正関数で調整するゲイン補正器181を設置している。
【0054】この実施例においても、実施例4〜6と同
様に、残存酸素濃度値のノイズ的な変動に対して安定で
かつ良好な制御性能を維持することが可能となる。
様に、残存酸素濃度値のノイズ的な変動に対して安定で
かつ良好な制御性能を維持することが可能となる。
【0055】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、フィードバック制御系とフィードフォワー
ド制御系をファジー制御により共存させることにより、
ガスタービンの負荷変化を的確に判断する必要がなく、
かつ、経年変化によるフィードフォワード制御の性能劣
化をも、フィードバック制御系がバックアップすること
ができるため、柔軟かつ安全な脱硝制御を実現すること
ができる。
明によれば、フィードバック制御系とフィードフォワー
ド制御系をファジー制御により共存させることにより、
ガスタービンの負荷変化を的確に判断する必要がなく、
かつ、経年変化によるフィードフォワード制御の性能劣
化をも、フィードバック制御系がバックアップすること
ができるため、柔軟かつ安全な脱硝制御を実現すること
ができる。
【0056】また、本発明によれば、ガスタービン排ガ
スNOx 濃度により制御ゲインを調整することにより、
ガスタービンの負荷変化などに基づく脱硝率の変動によ
る制御性能の劣化を阻止することができ、柔軟かつ安全
な脱硝制御を実現することができる。
スNOx 濃度により制御ゲインを調整することにより、
ガスタービンの負荷変化などに基づく脱硝率の変動によ
る制御性能の劣化を阻止することができ、柔軟かつ安全
な脱硝制御を実現することができる。
【0057】また、本発明によれば、基準酸素濃度時に
換算された排ガスNOx 濃度補正値を基準値に制御する
脱硝制御装置において、残存酸素濃度値の変動を相殺す
る逆補正をフィードバック制御系にかけることにより、
制御系の閉ループゲインが残存酸素濃度値の変動にかか
わらず一定となり、安定でかつ良好な制御性能を常に維
持することができる。
換算された排ガスNOx 濃度補正値を基準値に制御する
脱硝制御装置において、残存酸素濃度値の変動を相殺す
る逆補正をフィードバック制御系にかけることにより、
制御系の閉ループゲインが残存酸素濃度値の変動にかか
わらず一定となり、安定でかつ良好な制御性能を常に維
持することができる。
【図1】第1の発明による脱硝制御装置の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図2】メンバーシップ関数を示す図である。
【図3】ファジールールを示す図である。
【図4】第2の発明による脱硝制御装置の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図5】第2の発明による脱硝制御装置の他の実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図6】第2の発明による脱硝制御装置のさらに他の実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【図7】第3の発明による脱硝制御装置の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図8】第3の発明による脱硝制御装置の他の実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図9】第3の発明による脱硝制御装置のさらに他の実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【図10】第3の発明による脱硝制御装置のさらに他の
実施例を示すブロック図である。
実施例を示すブロック図である。
【図11】複合発電プラントの概略系統図を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図12】フィードバック制御系とフィードフォワード
制御系からなる脱硝制御装置の従来例を示すブロック図
である。
制御系からなる脱硝制御装置の従来例を示すブロック図
である。
【図13】基準酸素濃度時に換算された排ガスNOx 濃
度補正値を基準値に制御する脱硝制御装置の従来例を示
すブロック図である。
度補正値を基準値に制御する脱硝制御装置の従来例を示
すブロック図である。
100………NOx 濃度設定値 101………NOx 濃度検出値 102………加算器 103………偏差信号 104………FB制御器 105………比例制御器 106………積分制御器 107………加算器 108………FB制御信号 109………外乱検出信号 110………FF制御器 112a……負荷変化検出リレーの接点 112b……負荷変化検出リレーの接点 113………FF制御信号 114………加算器 115………制御信号 116………脱硝制御装置 117………アクチュエータ 118………アンモニア流量調整弁 121………残存酸素濃度実測値 122………基準酸素濃度補正演算器 131………偏差変化率信号 132………微分器 133………外乱変化率信号 134………微分器 135………FBルール 136………FFルール 137………ファジー推論機構 138………弁開度操作信号 139………ファジー制御器 140………積分器 141………脱硝装置入口NOx 濃度検出値 142………ゲイン補正器 143………ゲイン補正信号 150………比例制御器 151………微分制御器 152………速度型FB制御器 153………速度型FF制御器 155………乗算器 161………燃料流量検出値またはF/A比 162………メインバーナ燃料流量比 163………ゲイン補正信号 164………ゲイン補正器 171………基準酸素濃度逆補正演算器 181………ゲイン補正器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 21/00 A 7314−3H 21/02 7314−3H
Claims (8)
- 【請求項1】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
ス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装置におい
て、 大気に放出される脱硝処理後の排ガス中の窒素酸化物濃
度検出値とその目標設定値との偏差信号、その偏差変化
率信号、および前記窒素酸化物濃度検出値に影響を及ぼ
す外乱因子検出値の変化率信号を入力し、前記偏差信号
と偏差変化率信号に基づいてフィードバック制御出力
を、前記外乱因子検出値の変化率信号に基づいてフィー
ドフォワード制御出力をファジー推論により算出するフ
ァジー制御器と、 前記ファジー制御器の出力信号を積分演算して前記アン
モニア注入量を算出する積分器とを具備することを特徴
とする脱硝制御装置。 - 【請求項2】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
ス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装置におい
て、 脱硝装置入口窒素酸化物濃度検出値、ガスタービンの状
態量に基づく脱硝装置入口窒素酸化物濃度予測値、およ
びガスタービンの状態量に基づく脱硝率計算値のうち少
なくとも一つの値に基づいて、この値が増加すると制御
ゲインも増加するように制御ゲインを補正するゲイン補
正器を具備することを特徴とする脱硝制御装置。 - 【請求項3】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
ス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装置におい
て、 ガスタービンの燃料流量検出値およびガスタービンの燃
料流量と空気流量の比であるF/A比のうち少なくとも
一つの値に基づいて、この値が増加すると制御ゲインも
増加するように制御ゲインを補正するゲイン補正器を具
備することを特徴とする脱硝制御装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の脱硝制御装置において、
前記ゲイン補正器はガスタービンの2段燃焼器のメイン
バーナを通過する燃料流量の比率に基づいて、この燃料
流量の比率が増加すると制御ゲインが減少するように制
御ゲインを追加補正することを特徴とする脱硝制御装
置。 - 【請求項5】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
スの基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度を所定値に制御す
る脱硝制御装置において、 大気に放出される脱硝処理後の排ガス中の窒素酸化物濃
度検出値を排ガス残存酸素濃度の補正関数により基準酸
素濃度時の窒素酸化物濃度値に換算する基準酸素濃度補
正演算器と、 前記基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値とその目標設定
値との偏差信号に基づいて制御信号を算出するフィード
バック制御系と、 このフィードバック制御系の処理信号に対して前記残存
酸素濃度の補正関数と反比例する逆補正関数により逆補
正を行う基準酸素濃度逆補正演算器とを具備することを
特徴とする脱硝制御装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の脱硝制御装置において、
前記フィードバック制御系の処理信号が偏差信号である
ことを特徴とする脱硝制御装置。 - 【請求項7】 請求項5記載の脱硝制御装置において、
前記フィードバック制御系が微分器と積分器を備えた速
度型であり、前記フィードバック制御系の処理信号が前
記積分器の入力信号であることを特徴とする脱硝制御装
置。 - 【請求項8】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
スの基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度を所定値に制御す
る脱硝制御装置において、 大気に放出される脱硝処理後の排ガス中の窒素酸化物濃
度検出値を排ガス残存酸素濃度の補正関数により基準酸
素濃度時の窒素酸化物濃度値に換算する基準酸素濃度補
正演算器と、 前記基準酸素濃度時の窒素酸化物濃度値とその目標設定
値との偏差信号に基づいて制御信号を算出するフィード
バック制御系と、 このフィードバック制御系の比例ゲインを前記残存酸素
濃度の補正関数と反比例する逆補正関数により調整する
ゲイン調整器とを具備することを特徴とする脱硝制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4185172A JPH0633743A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 脱硝制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4185172A JPH0633743A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 脱硝制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0633743A true JPH0633743A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16166097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4185172A Withdrawn JPH0633743A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 脱硝制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633743A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127368A (ja) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御装置及び制御方法並びに制御プログラム |
| CN102631828A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-08-15 | 杭州电子科技大学 | 一种煤泥流化床锅炉干法脱硫模糊控制方法 |
| JP2015190460A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-02 | 日立造船株式会社 | エンジンのための脱硝率の測定方法およびその測定装置 |
| CN105327658A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-17 | 威海山河电气有限公司 | 一种混液装置及其控制算法 |
| CN106437956A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 上海海事大学 | 一种串联选择性催化还原系统的模糊控制方法 |
| CN109107360A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 基于脱硝系统的喷氨控制方法和装置 |
| CN113380338A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-10 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种循环流化床机组旋风分离器进口处NOx浓度测量修正及预测方法 |
| CN113777921A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 深圳市英维克信息技术有限公司 | 目标设备的控制方法、系统、存储介质及计算机设备 |
| CN114151180A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 柴油机的NOx排放量获取方法与装置、汽车和存储介质 |
| CN114504923A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-05-17 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种连续式造粒反应釜尾气处理方法、系统和存储介质 |
| CN116510481A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-08-01 | 华润电力(锦州)有限公司 | 基于先进控制策略的火电机组脱硝系统 |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP4185172A patent/JPH0633743A/ja not_active Withdrawn
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127368A (ja) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御装置及び制御方法並びに制御プログラム |
| CN102631828A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-08-15 | 杭州电子科技大学 | 一种煤泥流化床锅炉干法脱硫模糊控制方法 |
| JP2015190460A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-02 | 日立造船株式会社 | エンジンのための脱硝率の測定方法およびその測定装置 |
| CN105327658A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-17 | 威海山河电气有限公司 | 一种混液装置及其控制算法 |
| CN106437956A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-02-22 | 上海海事大学 | 一种串联选择性催化还原系统的模糊控制方法 |
| CN109107360A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 基于脱硝系统的喷氨控制方法和装置 |
| CN113380338A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-10 | 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 | 一种循环流化床机组旋风分离器进口处NOx浓度测量修正及预测方法 |
| CN113777921A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 深圳市英维克信息技术有限公司 | 目标设备的控制方法、系统、存储介质及计算机设备 |
| CN114151180A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 柴油机的NOx排放量获取方法与装置、汽车和存储介质 |
| CN114504923A (zh) * | 2022-04-14 | 2022-05-17 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种连续式造粒反应釜尾气处理方法、系统和存储介质 |
| CN114504923B (zh) * | 2022-04-14 | 2022-07-05 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种连续式造粒反应釜尾气处理方法、系统和存储介质 |
| CN116510481A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-08-01 | 华润电力(锦州)有限公司 | 基于先进控制策略的火电机组脱硝系统 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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