JPH0799245B2 - ボイラ起動制御装置 - Google Patents
ボイラ起動制御装置Info
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- JPH0799245B2 JPH0799245B2 JP60282042A JP28204285A JPH0799245B2 JP H0799245 B2 JPH0799245 B2 JP H0799245B2 JP 60282042 A JP60282042 A JP 60282042A JP 28204285 A JP28204285 A JP 28204285A JP H0799245 B2 JPH0799245 B2 JP H0799245B2
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Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラ起動制御装置に係り、ことに良好な起動
特性を実現するに好適なボイラ起動制御装置に関するも
のである。
特性を実現するに好適なボイラ起動制御装置に関するも
のである。
ボイラ装置の起動は水張り、火炉パージ等の点火準備完
了後、燃料系統から燃料を供給してバーナを点火し、ボ
イラの昇温，昇圧を開始する順序で実行されている。
了後、燃料系統から燃料を供給してバーナを点火し、ボ
イラの昇温，昇圧を開始する順序で実行されている。
しかし従来のボイラ起動制御装置では、できるだけ少な
い燃料投入量で、いかに短時間に予め設定した蒸気温度
目標値ならびに蒸気圧力目標値に到達させるかについて
の配慮がなされていなかった。そのため、燃料の投入量
が多くなったり、あるいはボイラの起動に時間がかか
り、ボイラとしての効率が悪いという欠点を有してい
た。
い燃料投入量で、いかに短時間に予め設定した蒸気温度
目標値ならびに蒸気圧力目標値に到達させるかについて
の配慮がなされていなかった。そのため、燃料の投入量
が多くなったり、あるいはボイラの起動に時間がかか
り、ボイラとしての効率が悪いという欠点を有してい
た。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
効率的なボイラ起動制御装置を提供するものである。
効率的なボイラ起動制御装置を提供するものである。
前記目的を達成するため、本発明は、 過熱器と、この過熱器への蒸気を抜き出す第１の弁と、
前記過熱器からの蒸気をその主たる供給先以外へ抜き出
す第２の弁と、火炉への燃料供給量を制御する第３の弁
とを備えたボイラ起動制御装置を対象とするものであ
る。
前記過熱器からの蒸気をその主たる供給先以外へ抜き出
す第２の弁と、火炉への燃料供給量を制御する第３の弁
とを備えたボイラ起動制御装置を対象とするものであ
る。
そしてボイラ所定部の蒸気温度を検出する温度検出器
と、 前記ボイラ所定部の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、 前記温度検出器から検出された蒸気温度ならびに前記圧
力検出器から検出された蒸気圧力、昇圧目標値ならびに
昇温目標値、昇圧制限値ならびに昇温制限値に基づいて
昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を出力する目標値算
出器と、 その昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を、燃料投入量
最低の条件で実現させるための前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する最適操作量算出器とを備
えたことを特徴とするものである。
と、 前記ボイラ所定部の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、 前記温度検出器から検出された蒸気温度ならびに前記圧
力検出器から検出された蒸気圧力、昇圧目標値ならびに
昇温目標値、昇圧制限値ならびに昇温制限値に基づいて
昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を出力する目標値算
出器と、 その昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を、燃料投入量
最低の条件で実現させるための前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する最適操作量算出器とを備
えたことを特徴とするものである。
さらに本発明は、前記最適操作量算出器に、前記昇圧率
目標値ならびに昇温率目標値、実測の蒸気圧力ならびに
蒸気温度に基づいて、前記第１の弁、第２の弁、第３の
弁の開度を算出する際のパラメータを修正するパラメー
タ適応修正器が設けられていることを特徴とするもので
ある。
目標値ならびに昇温率目標値、実測の蒸気圧力ならびに
蒸気温度に基づいて、前記第１の弁、第２の弁、第３の
弁の開度を算出する際のパラメータを修正するパラメー
タ適応修正器が設けられていることを特徴とするもので
ある。
次に本発明の実施例を図とともに説明する。第１図は実
施例に係るボイラ起動制御装置の概略構成図である。同
図において、１はボイラ火炉の炉壁を構成する水壁、２
はバーナ、３は水壁１へ給水を行うボイラ給水ポンプで
ある。４は気水分離器であり、給水が水壁１で加熱され
ることにより生じる気水混合物を蒸気と水分に分離す
る。５は気水分離器４からの蒸気を過熱する過熱器、６
は給水ポンプ３からの給水を予熱する節炭器、７は発電
機に連結されるタービンである。８は過熱器５とタービ
ン７との間に介在し、過熱器５からタービン７への蒸気
量を加減するタービン加減弁である。
施例に係るボイラ起動制御装置の概略構成図である。同
図において、１はボイラ火炉の炉壁を構成する水壁、２
はバーナ、３は水壁１へ給水を行うボイラ給水ポンプで
ある。４は気水分離器であり、給水が水壁１で加熱され
ることにより生じる気水混合物を蒸気と水分に分離す
る。５は気水分離器４からの蒸気を過熱する過熱器、６
は給水ポンプ３からの給水を予熱する節炭器、７は発電
機に連結されるタービンである。８は過熱器５とタービ
ン７との間に介在し、過熱器５からタービン７への蒸気
量を加減するタービン加減弁である。
９は気水分離器４からの蒸気をコンデンサ等へ逃がす過
熱器バイパス弁である。この過熱器バイパス弁９は、起
動時に低温の蒸気が大量に過熱器５に流入して過熱器５
出口蒸気の昇温を妨げている場合に、そのような低温蒸
気を逃がして過熱器５の通過蒸気量を減少させ、過熱器
５の出口蒸気温度を上昇させる機能を有する。
熱器バイパス弁である。この過熱器バイパス弁９は、起
動時に低温の蒸気が大量に過熱器５に流入して過熱器５
出口蒸気の昇温を妨げている場合に、そのような低温蒸
気を逃がして過熱器５の通過蒸気量を減少させ、過熱器
５の出口蒸気温度を上昇させる機能を有する。
10は過熱器５出口からの発生蒸気をコンデンサ等へ逃が
すタービンバイパス弁である。このタービンバイパス弁
10は、当該発生蒸気がタービン７に通気可能な程度まで
昇温、昇圧していない場合、発生蒸気を逃がす機能を有
し、さらに、タービン７へ通気後であっても、ボイラ負
荷が低い場合には、燃料投入量による蒸気圧力制御が困
難になるので、この領域において発生蒸気を逃がすこと
により蒸気圧力制御に寄与する機能をも有する。
すタービンバイパス弁である。このタービンバイパス弁
10は、当該発生蒸気がタービン７に通気可能な程度まで
昇温、昇圧していない場合、発生蒸気を逃がす機能を有
し、さらに、タービン７へ通気後であっても、ボイラ負
荷が低い場合には、燃料投入量による蒸気圧力制御が困
難になるので、この領域において発生蒸気を逃がすこと
により蒸気圧力制御に寄与する機能をも有する。
11は燃料流調弁、12は蒸気圧力検出器、13は蒸気温度検
出器、14は目標値算出器、17は蒸気圧力昇圧目標値を設
定する目標値設定器、18は蒸気温度昇温目標値を設定す
る目標値設定器、19は昇温率制限値を設定する制限値設
定器、20は昇圧率制限値を設定する制限値設定器、25は
蒸気温度検出器、26は給水温度検出器、37は最適操作量
算出器、38、39は積分器、40、41は信号減算器、42はパ
ラメータ適応修正器である。
出器、14は目標値算出器、17は蒸気圧力昇圧目標値を設
定する目標値設定器、18は蒸気温度昇温目標値を設定す
る目標値設定器、19は昇温率制限値を設定する制限値設
定器、20は昇圧率制限値を設定する制限値設定器、25は
蒸気温度検出器、26は給水温度検出器、37は最適操作量
算出器、38、39は積分器、40、41は信号減算器、42はパ
ラメータ適応修正器である。
まず、本発明の明細書で使用する記号の定義について説
明する。
明する。
Ａ ：過熱器５の伝熱面積〔m2〕 GWW ：水壁１の給水量〔kg/S〕 Ge ：水壁１への蒸発量〔kg/S〕 ｈ′（Ｐ）：飽和水エンタルピ〔kcal/kg〕（Ｐの関
数） ｈ″（Ｐ）：飽和蒸気エンタルピ〔kcal/kg〕（Ｐの関
数） Ｈ（P,T）：過熱器５の出口蒸気エンタルピ〔kcal/kg〕
（P,Tの関数） Hi（P,Ti）：過熱器５の入口蒸気エンタルピ〔kcal/k
g〕（P,Tiの関数） ：過熱器５の出口蒸気エンタルピ変化率〔kcal/k
gs〕 HWW ：水壁１の出口流体エンタルピ〔kcal/kg〕 HECO（P,TECO）：節炭器６の出口給水エンタルピ〔kcal
/kg〕（P,TECOの関数） Ｐ ：蒸気圧力〔kg/cm2abs〕 ：蒸気圧力変化率〔kg/cm2ｓ〕 Ｑ（ｘ）：水壁１の熱吸収量〔kcal/S〕（ｘの関数） Ｔ ：過熱器５の出口蒸気温度〔℃〕 ：過熱器５の出口蒸気温度変化率〔℃/S〕 TECO ：節炭器６の出口給水温度〔℃〕 Ti ：過熱器５の入口蒸気温度〔℃〕 Ts（Ｐ）：飽和蒸気温度〔℃〕（Ｐの関数） VP ：過熱器５内の容積〔m3〕 VT ：ボイラ蒸気部の全容積〔m3〕 ｘ ：燃料投入量〔kg/S〕 xmin ：燃料投入量下限値〔kg/S〕 ｙ ：タービンバイパス弁10の通過蒸気流量〔kg/S〕 ymin ：タービンバイパス弁10の通過蒸気流量最低値
〔kg/S〕 Ｚ ：過熱器バイパス弁９の通過蒸気量〔kg/S〕 Ｕ ：過熱器５の平均熱貫流率〔kcal/m2ｓ℃〕 υ（P,T）：過熱器５内の平均蒸気比容積〔m3/kg〕（P,
Tの関数） Θ（ｘ）：過熱器５の入口燃料ガス温度〔℃〕（ｘの関
数） （∂T/∂Ｈ）P,T：蒸気温度のエンタルピに対する偏微
分係数（P,Tの関数） （∂P/∂ρ）P,T：蒸気圧力の密度に対する偏微分係数
（P,Tの関数） 上記各値のうち、A,VP,VTはボイラの構造により定ま
り、GWW,xmin,yminはボイラ設計に決定される。またh'
（Ｐ）,h"（Ｐ）,H（P,T），Hi（P,Ti），HECO（P,
TECO），Ts（Ｐ），（∂T/∂Ｈ）P,T，（∂P/∂
ρ）P,T，υ（P,T）の関数形は水の物理的性質により決
定されるもので、公知の如く日本機械学会蒸気表等を用
いれば求めることができる。
数） ｈ″（Ｐ）：飽和蒸気エンタルピ〔kcal/kg〕（Ｐの関
数） Ｈ（P,T）：過熱器５の出口蒸気エンタルピ〔kcal/kg〕
（P,Tの関数） Hi（P,Ti）：過熱器５の入口蒸気エンタルピ〔kcal/k
g〕（P,Tiの関数） ：過熱器５の出口蒸気エンタルピ変化率〔kcal/k
gs〕 HWW ：水壁１の出口流体エンタルピ〔kcal/kg〕 HECO（P,TECO）：節炭器６の出口給水エンタルピ〔kcal
/kg〕（P,TECOの関数） Ｐ ：蒸気圧力〔kg/cm2abs〕 ：蒸気圧力変化率〔kg/cm2ｓ〕 Ｑ（ｘ）：水壁１の熱吸収量〔kcal/S〕（ｘの関数） Ｔ ：過熱器５の出口蒸気温度〔℃〕 ：過熱器５の出口蒸気温度変化率〔℃/S〕 TECO ：節炭器６の出口給水温度〔℃〕 Ti ：過熱器５の入口蒸気温度〔℃〕 Ts（Ｐ）：飽和蒸気温度〔℃〕（Ｐの関数） VP ：過熱器５内の容積〔m3〕 VT ：ボイラ蒸気部の全容積〔m3〕 ｘ ：燃料投入量〔kg/S〕 xmin ：燃料投入量下限値〔kg/S〕 ｙ ：タービンバイパス弁10の通過蒸気流量〔kg/S〕 ymin ：タービンバイパス弁10の通過蒸気流量最低値
〔kg/S〕 Ｚ ：過熱器バイパス弁９の通過蒸気量〔kg/S〕 Ｕ ：過熱器５の平均熱貫流率〔kcal/m2ｓ℃〕 υ（P,T）：過熱器５内の平均蒸気比容積〔m3/kg〕（P,
Tの関数） Θ（ｘ）：過熱器５の入口燃料ガス温度〔℃〕（ｘの関
数） （∂T/∂Ｈ）P,T：蒸気温度のエンタルピに対する偏微
分係数（P,Tの関数） （∂P/∂ρ）P,T：蒸気圧力の密度に対する偏微分係数
（P,Tの関数） 上記各値のうち、A,VP,VTはボイラの構造により定ま
り、GWW,xmin,yminはボイラ設計に決定される。またh'
（Ｐ）,h"（Ｐ）,H（P,T），Hi（P,Ti），HECO（P,
TECO），Ts（Ｐ），（∂T/∂Ｈ）P,T，（∂P/∂
ρ）P,T，υ（P,T）の関数形は水の物理的性質により決
定されるもので、公知の如く日本機械学会蒸気表等を用
いれば求めることができる。
Ｑ（ｘ），Θ（ｘ）はその性質上種々の要素の影響を受
ける複雑な関数形であるが、経験的に最も寄与の大きい
燃料投入量ｘについて整理した関数形で取り扱えば実用
に耐えることが知られ、Ｕの値も経験的に知られてい
る。
ける複雑な関数形であるが、経験的に最も寄与の大きい
燃料投入量ｘについて整理した関数形で取り扱えば実用
に耐えることが知られ、Ｕの値も経験的に知られてい
る。
以下、これら諸変数の間に成立する関係式について述べ
る。
る。
過熱器５については、そのエネルギーバランスより次式
成立が知られている。
成立が知られている。
＝υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T・〔ｙ｛Hi（P,
Ti） −Ｈ（P,T）｝＋AU｛Θ（ｘ）−Ｔ｝〕 ……（１） ボイラ蒸気部のマスバランスとして次式が成立する。
Ti） −Ｈ（P,T）｝＋AU｛Θ（ｘ）−Ｔ｝〕 ……（１） ボイラ蒸気部のマスバランスとして次式が成立する。
＝（∂P/∂ρ）P,T・1/VT｛Ge−ｙ−Ｚ｝ ……（２） ここに Ge＝GWW〔（HWW−ｈ′（Ｐ）〕／〔ｈ″（Ｐ）−ｈ′
（Ｐ）〕 ……（３） HWW＝HECO（P,TECO）＋Ｑ（ｘ）／GWW ……（４） （２），（３），（４）式をまとめると下式が求められ
る。
（Ｐ）〕 ……（３） HWW＝HECO（P,TECO）＋Ｑ（ｘ）／GWW ……（４） （２），（３），（４）式をまとめると下式が求められ
る。
＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・〔−ｙ−Ｚ＋｛Ｑ（ｘ）
／（ｈ″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）｝＋GWW｛HECO（P,TECO）
−ｈ′（Ｐ）｝/h″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）〕 ……（５） ここで、x,y,Zには依存しないパラメータK1〜K6を以下
のように定義する。
／（ｈ″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）｝＋GWW｛HECO（P,TECO）
−ｈ′（Ｐ）｝/h″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）〕 ……（５） ここで、x,y,Zには依存しないパラメータK1〜K6を以下
のように定義する。
K1＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T｝・｛Ｈ（P,
T）−Hi（P,Ti）｝ ……（６） K2＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T｝Ｕα ……
（７） K3＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T｝ＵαＴ ……
（８） K4＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T ……（９） K5＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・（1/｛ｈ″（Ｐ）−ｈ′
（Ｐ）｝ ……（10） K6＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・GWW｛ｈ′（Ｐ）−H
ECO（P,TECO）｝／｛ｈ″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）｝……（1
1） このときK1〜K6は検出器12,13,25,26より、それぞれP,
T,Ti,TECOにあたる信号f,g,p,qを入力すれば、前述のよ
うに他の変数及び関数形が既知であるので、ただちに算
出できる。
T）−Hi（P,Ti）｝ ……（６） K2＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T｝Ｕα ……
（７） K3＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T｝ＵαＴ ……
（８） K4＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T ……（９） K5＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・（1/｛ｈ″（Ｐ）−ｈ′
（Ｐ）｝ ……（10） K6＝1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・GWW｛ｈ′（Ｐ）−H
ECO（P,TECO）｝／｛ｈ″（Ｐ）−ｈ′（Ｐ）｝……（1
1） このときK1〜K6は検出器12,13,25,26より、それぞれP,
T,Ti,TECOにあたる信号f,g,p,qを入力すれば、前述のよ
うに他の変数及び関数形が既知であるので、ただちに算
出できる。
（１），（５）式及びxmin,yminの定義、Ｚが正である
条件をまとめると燃料投入量x,タービンバイパス弁10通
過流量ｙ、過熱器バイパス弁９通過流量Ｚは次の関係式
を満たす。
条件をまとめると燃料投入量x,タービンバイパス弁10通
過流量ｙ、過熱器バイパス弁９通過流量Ｚは次の関係式
を満たす。
＝−K1ｙ＋K2Θ（ｘ）−K3 ……（12） ≦K4ｙ＋K5Ｑ（ｘ）−K6 ……（13） ｘ≧xmin ……（14） ｙ≧ymin ……（15） かつ Ｚ＝1/K4・｛K5Ｑ（ｘ）−−K6｝−ｙ ……（16） よって、最適操作量算出器37の機能としては目標値算出
器14より入力した信号a,bにより，の目標値を知
り、この場合において（12）〜（15）式を満足し、か
つ、ｘの値が最低であるx,yの組を求め、それを（16）
に代入してＺを求め、得られたx,y,Zに対応する弁開度
信号c,d,eを出力することになる。
器14より入力した信号a,bにより，の目標値を知
り、この場合において（12）〜（15）式を満足し、か
つ、ｘの値が最低であるx,yの組を求め、それを（16）
に代入してＺを求め、得られたx,y,Zに対応する弁開度
信号c,d,eを出力することになる。
本発明によるボイラ起動制御装置は、第１図に示すよう
に主に目標値算出器14と、最適操作量算出器37と、パラ
メータ適応修正器42、測定誤差補正器46とから構成され
ている。
に主に目標値算出器14と、最適操作量算出器37と、パラ
メータ適応修正器42、測定誤差補正器46とから構成され
ている。
前記目標値算出器14は、蒸気圧力検出器12,蒸気温度検
出器13でそれぞれ実測したボイラ蒸気圧力信号f,過熱器
出口蒸気温度信号g,また目標値設定器17,18でそれぞれ
設定される蒸気圧力昇圧目標値信号ｌ、蒸気温度昇温目
標値信号m,さらに、制限値設定器19,20でそれぞれ設定
される昇温率制限値信号n,昇圧率制限値信号ｏを入力
し、実測のf,gと目標設定l,mとの偏差が大であるときは
ｎ、ｏの制限値いっぱいの昇圧率目標値信号a,昇温率目
標値信号ｂをそれぞれ出力し、偏差が零または小のとき
は、零または小さい値のa,bをそれぞれ出力する。
出器13でそれぞれ実測したボイラ蒸気圧力信号f,過熱器
出口蒸気温度信号g,また目標値設定器17,18でそれぞれ
設定される蒸気圧力昇圧目標値信号ｌ、蒸気温度昇温目
標値信号m,さらに、制限値設定器19,20でそれぞれ設定
される昇温率制限値信号n,昇圧率制限値信号ｏを入力
し、実測のf,gと目標設定l,mとの偏差が大であるときは
ｎ、ｏの制限値いっぱいの昇圧率目標値信号a,昇温率目
標値信号ｂをそれぞれ出力し、偏差が零または小のとき
は、零または小さい値のa,bをそれぞれ出力する。
前記最適操作量算出器15は、目標値算出器14より昇圧率
目標値信号ａ、昇温率目標値信号ｂを受け、これを燃料
投入量最低の条件で実現させる燃料流調弁11の開度ｃ、
タービンバイパス弁10の開度ｄ、過熱器バイパス弁９の
開度ｅを算出する。
目標値信号ａ、昇温率目標値信号ｂを受け、これを燃料
投入量最低の条件で実現させる燃料流調弁11の開度ｃ、
タービンバイパス弁10の開度ｄ、過熱器バイパス弁９の
開度ｅを算出する。
前記目標値算出器14よりのa,b信号を積分器38,39で積分
してα，β信号とし、さらに測定誤差等を想定した補正
を前記測定誤差補正器46で行ないα',β’信号を得た
後、これとf,g信号を信号減算器40,41で比較して偏差信
号γ，δをそれぞれ作成し、p,q,f,g,γ，δ信号を入力
して、算出器37のパラメータを修正して、算出器37中の
諸式が制御対象の特性に一致するようにさせるパラメー
タ適応修正器42を有することである。
してα，β信号とし、さらに測定誤差等を想定した補正
を前記測定誤差補正器46で行ないα',β’信号を得た
後、これとf,g信号を信号減算器40,41で比較して偏差信
号γ，δをそれぞれ作成し、p,q,f,g,γ，δ信号を入力
して、算出器37のパラメータを修正して、算出器37中の
諸式が制御対象の特性に一致するようにさせるパラメー
タ適応修正器42を有することである。
次に最適操作量算出器37,パラメータ適応修正器42の機
能を詳述する。
能を詳述する。
最適操作量算出器37において、燃料投入量x,タービンバ
イパス弁10通過流量ｙ、過熱器バイパス弁通過流量Ｚを
求める際に取り扱う関係式（12），（13），（14），
（15），（16）については先に説明した。この関係式
（12）〜（16）中のパラメータK1,K2,K3,K4,K5,K6をパ
ラメータ適応修正器42で与える訳であるが、このパラメ
ータK1〜K6は本来算出器37中のパラメータで、これを修
正器42の動作εで修正する。
イパス弁10通過流量ｙ、過熱器バイパス弁通過流量Ｚを
求める際に取り扱う関係式（12），（13），（14），
（15），（16）については先に説明した。この関係式
（12）〜（16）中のパラメータK1,K2,K3,K4,K5,K6をパ
ラメータ適応修正器42で与える訳であるが、このパラメ
ータK1〜K6は本来算出器37中のパラメータで、これを修
正器42の動作εで修正する。
パラメータ適応修正器42はK1,K3,K4,K6については洗願
発明と同様にそれぞれ（６），（８），（９），（11）
式に従い、順に式中の変数P,T,Ti,TECOにあたる信号f,
g,p,qを受けて算出器37のパラメータ修正を行う。
発明と同様にそれぞれ（６），（８），（９），（11）
式に従い、順に式中の変数P,T,Ti,TECOにあたる信号f,
g,p,qを受けて算出器37のパラメータ修正を行う。
ところでK2,K5については、これらは（12），（13）式
中のそれぞれΘ（ｘ）,Q（ｘ）の係数であり、前述のよ
うにΘ（ｘ）,Q（ｘ）は確かに燃料投入量ｘの寄与が大
きい関数であるが、火炉水壁１の伝熱管メタル温度をは
じめ複数本あるバーナ２の点火位置の相違等の複雑な影
響を受け、最適操作量算出器37による最適操作量算出時
の誤差の原因の大半を占めていると考えられる。そのた
め、K2,K5は、算出器37の諸式の制御対象の特性からの
はずれ具合に従って修正すれば最適操作量算出時の誤差
を解消することができる。
中のそれぞれΘ（ｘ）,Q（ｘ）の係数であり、前述のよ
うにΘ（ｘ）,Q（ｘ）は確かに燃料投入量ｘの寄与が大
きい関数であるが、火炉水壁１の伝熱管メタル温度をは
じめ複数本あるバーナ２の点火位置の相違等の複雑な影
響を受け、最適操作量算出器37による最適操作量算出時
の誤差の原因の大半を占めていると考えられる。そのた
め、K2,K5は、算出器37の諸式の制御対象の特性からの
はずれ具合に従って修正すれば最適操作量算出時の誤差
を解消することができる。
これは次の式に従ってK2,K5を修正することにより実施
する。
する。
K2＝｛υ（P,T）／VP・（∂T/∂Ｈ）P,T・Ｕα｝・｛１
＋ηＴ（εＴ＋1/τＴ・∫εＴ dt）｝ ……（17） K5＝｛1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・1/h″（Ｐ）−ｈ′
（Ｐ）｝・｛１＋ηＰ（εＰ＋1/τＰ・∫εＰ dt）｝
……（18） ここにεＰ，εＴはそれぞれ信号γ，δにより入力し、
ηＰ，ηＴはパラメータ適応修正比例感度であり、
τＰ，τＴはパラメータ適応修正積分時間である。すな
わちK2,K5は基本的には（７），（10）式で算出するも
のの、目標値算出器14の信号a,bで与えられる，を
実現するように最適操作量算出器37により制御対象を操
作したにもかかわらず、f,g信号で表されるP,T実測値
が、α，β信号で表される，の積分値，とそれ
ぞれ比較して、もし、Ｔがを上回るならば、算出器37
中のΘ（ｘ）は制御対象の特性よりも過小に扱っている
考えK2を増加させるよう補正する。同様にＴがを上回
るならばＱ（ｘ）の係数K5を増加するように補正を行
う。この補正は偏差信号γ，δにより比例・積分調節器
の考えに従って実施し、パラメータの適応修正を実現す
るのである。
＋ηＴ（εＴ＋1/τＴ・∫εＴ dt）｝ ……（17） K5＝｛1/VT・（∂P/∂ρ）P,T・1/h″（Ｐ）−ｈ′
（Ｐ）｝・｛１＋ηＰ（εＰ＋1/τＰ・∫εＰ dt）｝
……（18） ここにεＰ，εＴはそれぞれ信号γ，δにより入力し、
ηＰ，ηＴはパラメータ適応修正比例感度であり、
τＰ，τＴはパラメータ適応修正積分時間である。すな
わちK2,K5は基本的には（７），（10）式で算出するも
のの、目標値算出器14の信号a,bで与えられる，を
実現するように最適操作量算出器37により制御対象を操
作したにもかかわらず、f,g信号で表されるP,T実測値
が、α，β信号で表される，の積分値，とそれ
ぞれ比較して、もし、Ｔがを上回るならば、算出器37
中のΘ（ｘ）は制御対象の特性よりも過小に扱っている
考えK2を増加させるよう補正する。同様にＴがを上回
るならばＱ（ｘ）の係数K5を増加するように補正を行
う。この補正は偏差信号γ，δにより比例・積分調節器
の考えに従って実施し、パラメータの適応修正を実現す
るのである。
続いて、上述したパラメータの適応修正が理論的にも妥
当なものであることを説明する。
当なものであることを説明する。
第２図は本発明の適応修正の考え方の基本を説明するも
ので、一点鎖線43は制御対象であるプラントである。こ
こでプラントは本来ブラックボックスであって、我々が
知ることができるのは、プラントの入力となる操作量ベ
クトルU|と、プラントの出力である観測値ベクトルy|で
ある。ここでU|は少なくとも、燃料投入量x,タービンバ
イパス量y,過熱器バイパス量Ｚを成分に持ち、y|は少な
くとも過熱器出口蒸気温度T,蒸気圧力P,過熱器入口蒸気
温度Ti節炭器出口給水温度TECOを成分に持つ。すなわち
下式で表される。
ので、一点鎖線43は制御対象であるプラントである。こ
こでプラントは本来ブラックボックスであって、我々が
知ることができるのは、プラントの入力となる操作量ベ
クトルU|と、プラントの出力である観測値ベクトルy|で
ある。ここでU|は少なくとも、燃料投入量x,タービンバ
イパス量y,過熱器バイパス量Ｚを成分に持ち、y|は少な
くとも過熱器出口蒸気温度T,蒸気圧力P,過熱器入口蒸気
温度Ti節炭器出口給水温度TECOを成分に持つ。すなわち
下式で表される。
U|＝（x,y,Z・・・・） ……（19） y|＝（P,T,TiTECO・・・・） ……（20） プラント43はブラックボックスであるが、直接観測でき
ない状態量ベクトルｘを考え、次式に表すような構造を
仮定しても妥当であることが知られている。ここで、A,
B,Cはベクトル関数である。
ない状態量ベクトルｘを考え、次式に表すような構造を
仮定しても妥当であることが知られている。ここで、A,
B,Cはベクトル関数である。
第２図中、プラント43中に記したブロック図は（21），
（22）式を表現したものである。
（22）式を表現したものである。
ここで、A,B,Cを直接知ることができないので、第２図
中鎖線部44で示したオブザーバを考える。これはA,B,C
の構造を推定して，，を、また を考える。これらは次の関係を満たすとする。
中鎖線部44で示したオブザーバを考える。これはA,B,C
の構造を推定して，，を、また を考える。これらは次の関係を満たすとする。
すなわち、オブザーバ44はプラント43と同一の操作量ベ
クトルU|を受けて、 を出力する。
クトルU|を受けて、 を出力する。
ここで はy|の各成分に対応して，等を成分に持つ。
もし、プラント43中に仮定したA,B,Cとオブザーバ44中
の，，によりよく近似されていれば、y|と は非常に近いことになる。
の，，によりよく近似されていれば、y|と は非常に近いことになる。
次にy|と を考える。
ここで、 を零ベクトルとするようパラメータ，，を修正す
るパラメータ適応修正器42を考える。これにより が零ベクトルに近くに維持されれば、オブザーバ44中に
あって、我々がその構造を知っている，，は制御
対象プラント43中のA,B,Cを良好に推定できていると考
えてよい。
るパラメータ適応修正器42を考える。これにより が零ベクトルに近くに維持されれば、オブザーバ44中に
あって、我々がその構造を知っている，，は制御
対象プラント43中のA,B,Cを良好に推定できていると考
えてよい。
さて、我々に与えられた起動制御の課題は、昇温率、昇
圧率を制御することであり、言いかえればプラント43中
の状態量ベクトルの変化率 に近づけるかということに帰着する。ここで は目標値算出器14より出力される昇圧率目標値ｒ，昇
温率目標値ｒを成分に持つベクトルである。
圧率を制御することであり、言いかえればプラント43中
の状態量ベクトルの変化率 に近づけるかということに帰着する。ここで は目標値算出器14より出力される昇圧率目標値ｒ，昇
温率目標値ｒを成分に持つベクトルである。
この目的のためには以下のように考えれば良い。の構
造は既知であるので、その逆関数 の構造も知ることができて、（24）式より次の関係があ
る。
造は既知であるので、その逆関数 の構造も知ることができて、（24）式より次の関係があ
る。
これを（30）式に代入し、の構造が既知であるから
の逆関数 を考えると次式でU|が求められる。
の逆関数 を考えると次式でU|が求められる。
プラント43のA,B,Cとオブザーバー中の既知の，，
が近いという前提から（32）式で与えられる操作量ベ
クトルU|をプラント43に入力すれば目的は達成される。
このときプラント43の状態量変化率 （32）式を（21）式に代入して以下のように求めること
ができる。
が近いという前提から（32）式で与えられる操作量ベ
クトルU|をプラント43に入力すれば目的は達成される。
このときプラント43の状態量変化率 （32）式を（21）式に代入して以下のように求めること
ができる。
（34）式について下式の条件を考える。
A,B,Ｃ ……（34） この場合逆関数の性質より次式が成立する。
（35），（36），（37）式を（33）式に代入すれば結局
次式が得られる。
次式が得られる。
（38）式は、（34）式が成立すると考えて良いような
，，の適応修正がパラメータ適応修正器42により
適格に行なわれるならば、（32）式で与えられる操作量
ベクトルU|をプラント43に入力するとき、プラント内部
の状態変数変化率 に一致させられることを意味する。
，，の適応修正がパラメータ適応修正器42により
適格に行なわれるならば、（32）式で与えられる操作量
ベクトルU|をプラント43に入力するとき、プラント内部
の状態変数変化率 に一致させられることを意味する。
第２図中の一点鎖線45で囲まれる操作量作成器は（32）
式をブロック図として表わしたものであり、第２図は全
体で以上の議論を反映しいてる。従って我々は第２図の
構成に従って制御装置を作成すれば、所期の目的が達せ
られるという結論になる。ここで、オブザーバ44中と操
作量作成器の，，は同一構造であり、パラメータ
適応修正器42により、同時に同一の補正を受け、必要な
逆関数 はその際同時に求めることとする。
式をブロック図として表わしたものであり、第２図は全
体で以上の議論を反映しいてる。従って我々は第２図の
構成に従って制御装置を作成すれば、所期の目的が達せ
られるという結論になる。ここで、オブザーバ44中と操
作量作成器の，，は同一構造であり、パラメータ
適応修正器42により、同時に同一の補正を受け、必要な
逆関数 はその際同時に求めることとする。
ところで第２図に示すオブザーバ42,操作量作成器45は
共通の部分も多いことから等価変換により簡略化するこ
とができる。
共通の部分も多いことから等価変換により簡略化するこ
とができる。
第３図は、第２図中オブザーバ42,操作量作成器45に共
通な なる量があることに着目し共用化をはかったものであ
る。
通な なる量があることに着目し共用化をはかったものであ
る。
第４図は以下の関係式の成立を利用して第３図を等価変
換したものである。
換したものである。
第５図は、第４図において以下の関係式の成立を利用し
て等価変換したものである。
て等価変換したものである。
第５図は、第２図と比較するとはるかにシンプルである
が、すべて等価変換に基づいているため、第２図と第５
図は全く同一機能である。
が、すべて等価変換に基づいているため、第２図と第５
図は全く同一機能である。
第５図において、一点鎖線37及び46で囲まれる箇所を第
１図の最適操作量算出器37,測定誤差補正器46に対応さ
せれば、パラメータ適応修正器42も含めて、装置構成は
全く同一となり、本発明による第１図の制御装置が理論
的にも妥当な構成であることが証明される。
１図の最適操作量算出器37,測定誤差補正器46に対応さ
せれば、パラメータ適応修正器42も含めて、装置構成は
全く同一となり、本発明による第１図の制御装置が理論
的にも妥当な構成であることが証明される。
本発明は前述のように、 温度検出器から検出された蒸気温度ならびに前記圧力検
出器から検出された蒸気圧力、昇圧目標値ならびに昇温
目標値、昇圧制限値ならびに昇温制限値に基づいて昇圧
率目標値ならびに昇温率目標値を出力する目標値算出器
と、 その昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を、燃料投入量
最低の条件で実現させるための前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する最適操作量算出器とを備
えているため、燃料投入量最低の条件で効率よくボイラ
の起動ができ、コストの低減を図ることが可能となる。
出器から検出された蒸気圧力、昇圧目標値ならびに昇温
目標値、昇圧制限値ならびに昇温制限値に基づいて昇圧
率目標値ならびに昇温率目標値を出力する目標値算出器
と、 その昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を、燃料投入量
最低の条件で実現させるための前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する最適操作量算出器とを備
えているため、燃料投入量最低の条件で効率よくボイラ
の起動ができ、コストの低減を図ることが可能となる。
また前記最適操作量算出器に、前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する際のパラメータを修正す
るパラメータ適応修正器を設けることにより、制御対象
の特性から外れた場合に発生する最適性が損なわれると
いう問題が解消され、ボイラ状態を監視しながら、熱応
力制限上許容される最大の昇温率、昇圧率を、常に可能
な限り最低の燃料投入量で実現することができる。
弁、第３の弁の開度を算出する際のパラメータを修正す
るパラメータ適応修正器を設けることにより、制御対象
の特性から外れた場合に発生する最適性が損なわれると
いう問題が解消され、ボイラ状態を監視しながら、熱応
力制限上許容される最大の昇温率、昇圧率を、常に可能
な限り最低の燃料投入量で実現することができる。
第１図は本発明の一実施例であるボイラ起動制御装置の
概略構成図、第２図は制御装置パラメータの適応修正の
考え方を示す説明図、第３図は第２図を等価変換した説
明図、第４図は第３図を等価変換した説明図、第５図は
第４図を等価変換した説明図である。 ５……過熱器、７……蒸気タービン、９……過熱器バイ
パス弁、10……タービンバイパス弁、11……燃料流調
弁、12……蒸気圧力検出器、13……蒸気温度検出器、14
……目標値算出器、17……昇圧目標値設定器、18……昇
温目標値設定器、19……昇温率制限値設定器、20……昇
温率制限値設定器、25……蒸気温度検出器、37……最適
操作量算出器、42……パラメータ適応修正器、ａ……昇
圧目標値信号、ｂ……昇温目標値信号、ｃ……燃料流調
弁の開度信号、ｄ……タービンバイパス弁の開度信号、
ｅ……過熱器バイパス弁の開度信号、１……昇圧目標値
設定信号、ｍ……昇温目標値設定信号、ｎ……昇温率制
限値信号、ｏ……昇圧率制限値信号、K1〜K6……パラメ
ータ。
概略構成図、第２図は制御装置パラメータの適応修正の
考え方を示す説明図、第３図は第２図を等価変換した説
明図、第４図は第３図を等価変換した説明図、第５図は
第４図を等価変換した説明図である。 ５……過熱器、７……蒸気タービン、９……過熱器バイ
パス弁、10……タービンバイパス弁、11……燃料流調
弁、12……蒸気圧力検出器、13……蒸気温度検出器、14
……目標値算出器、17……昇圧目標値設定器、18……昇
温目標値設定器、19……昇温率制限値設定器、20……昇
温率制限値設定器、25……蒸気温度検出器、37……最適
操作量算出器、42……パラメータ適応修正器、ａ……昇
圧目標値信号、ｂ……昇温目標値信号、ｃ……燃料流調
弁の開度信号、ｄ……タービンバイパス弁の開度信号、
ｅ……過熱器バイパス弁の開度信号、１……昇圧目標値
設定信号、ｍ……昇温目標値設定信号、ｎ……昇温率制
限値信号、ｏ……昇圧率制限値信号、K1〜K6……パラメ
ータ。
Claims (2)
- 【請求項１】過熱器と、この過熱器への蒸気を抜き出す
第１の弁と、前記過熱器からの蒸気をその主たる供給先
以外へ抜き出す第２の弁と、火炉への燃料供給量を制御
する第３の弁とを備えたボイラ起動制御装置において、 ボイラ所定部の蒸気温度を検出する温度検出器と、 前記ボイラ所定部の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、 前記温度検出器から検出された蒸気温度ならびに前記圧
力検出器から検出された蒸気圧力、昇圧目標値ならびに
昇温目標値、昇圧制限値ならびに昇温制限値に基づいて
昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を出力する目標値算
出器と、 その昇圧率目標値ならびに昇温率目標値を、燃料投入量
最低の条件で実現させるための前記第１の弁、第２の
弁、第３の弁の開度を算出する最適操作量算出器とを備
えたことを特徴とするボイラ起動制御装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載において、
前記最適操作量算出器に、前記昇圧率目標値ならびに昇
温率目標値、実測の蒸気圧力ならびに蒸気温度に基づい
て、前記第１の弁、第２の弁、第３の弁の開度を算出す
る際のパラメータを修正するパラメータ適応修正器が設
けられていることを特徴とするボイラ起動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282042A JPH0799245B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | ボイラ起動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60282042A JPH0799245B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | ボイラ起動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62141403A JPS62141403A (ja) | 1987-06-24 |
| JPH0799245B2 true JPH0799245B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17647410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60282042A Expired - Fee Related JPH0799245B2 (ja) | 1985-12-17 | 1985-12-17 | ボイラ起動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799245B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110941186B (zh) * | 2019-12-26 | 2023-01-20 | 华润电力技术研究院有限公司 | 基于神经网络与万有引力搜索算法的汽温控制寻优方法 |
| CN119532978B (zh) * | 2025-01-23 | 2025-04-29 | 深圳市卓越信息技术有限公司 | 一种锅炉运行监测方法、装置、电子设备和存储介质 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51105501A (ja) * | 1975-03-12 | 1976-09-18 | Yokogawa Electric Works Ltd | Shujokiatsuryokujidoseigyosochi |
| JPS5243001A (en) * | 1975-10-03 | 1977-04-04 | Hitachi Ltd | Starting control process of circulating boller |
| JPS6027883B2 (ja) * | 1979-08-03 | 1985-07-02 | 株式会社日立製作所 | ボイラ昇温制御方式 |
-
1985
- 1985-12-17 JP JP60282042A patent/JPH0799245B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62141403A (ja) | 1987-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |