JPS58146902A - 比例積分器 - Google Patents
比例積分器Info
- Publication number
- JPS58146902A JPS58146902A JP57028964A JP2896482A JPS58146902A JP S58146902 A JPS58146902 A JP S58146902A JP 57028964 A JP57028964 A JP 57028964A JP 2896482 A JP2896482 A JP 2896482A JP S58146902 A JPS58146902 A JP S58146902A
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- JP
- Japan
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- time
- integral
- proportional
- output
- proportional integrator
- 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.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1906—Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、比例積分器に係り、特にその積分動作の初期
値及び係数が適時に変更可能な機能を有し、プロセス制
御装置に用いるに好適な比例積分器に関する。
値及び係数が適時に変更可能な機能を有し、プロセス制
御装置に用いるに好適な比例積分器に関する。
従来のアナログ比例積分器は第1図のような、積分演算
部A及び比例演算部Bより構成されている。この出力■
・は、入力(偏差)信号ΔCに対して で表わされる。ここでKP=R*/Rtは比例ゲイン、
Tx=1/RxCは積分時定数、Vrti積分初期値で
これはコンデンサCの充電電圧で決まる。
部A及び比例演算部Bより構成されている。この出力■
・は、入力(偏差)信号ΔCに対して で表わされる。ここでKP=R*/Rtは比例ゲイン、
Tx=1/RxCは積分時定数、Vrti積分初期値で
これはコンデンサCの充電電圧で決まる。
ディジタル式の比例積分器も式(1)と同じ内容の演算
をディジタルで行う。しかしこの従来の回路では、積分
演算の初期値■!を動作中に任意に変更設定することが
できず、また、比例及び積分のゲインを外部から任意に
設定できず、プロセスの時々刻々と変わる特性に適合し
た最適値に調整することかで亀なかった。このためにプ
ロセス制御系に1にる制御特性に、以下の例で述べるよ
うな問題点があった。
をディジタルで行う。しかしこの従来の回路では、積分
演算の初期値■!を動作中に任意に変更設定することが
できず、また、比例及び積分のゲインを外部から任意に
設定できず、プロセスの時々刻々と変わる特性に適合し
た最適値に調整することかで亀なかった。このためにプ
ロセス制御系に1にる制御特性に、以下の例で述べるよ
うな問題点があった。
菖2図は火力発電プラントの水及び蒸気系統を示してお
り、給水ポンプ9から供給され丸木は高圧給水加熱器1
0を介してボイラ5内の一次過熱器1へ送られて蒸気と
され、さらに減温器3を介して二次過熱器4で再過熱さ
れて高圧タービン6へ送られる。一方、給水ポンプ9か
ら分岐され丸木はスプレー弁2を介して減温器3ヘスプ
レーされるが、スプレー弁2の開度は、減温器出口温度
検出器6の出力Tムと主蒸気温度検出器70出力T翼と
に応じて、主蒸気温度T菖がその設定値TIIKなるよ
うに第3図のようなカスケード制御系統で制御される。
り、給水ポンプ9から供給され丸木は高圧給水加熱器1
0を介してボイラ5内の一次過熱器1へ送られて蒸気と
され、さらに減温器3を介して二次過熱器4で再過熱さ
れて高圧タービン6へ送られる。一方、給水ポンプ9か
ら分岐され丸木はスプレー弁2を介して減温器3ヘスプ
レーされるが、スプレー弁2の開度は、減温器出口温度
検出器6の出力Tムと主蒸気温度検出器70出力T翼と
に応じて、主蒸気温度T菖がその設定値TIIKなるよ
うに第3図のようなカスケード制御系統で制御される。
すなわち第3図に於て、マスク比例積分器13は、主蒸
気温度設定1!11の設定値Tmと主蒸気温度検出器7
により検出された主蒸気温度TwかΔT舅=T菖−T璽 で求められた主蒸気温度偏差ΔTMを入力とし、これを
比例積分して減温器出口温度Tムの設定値TMIIを演
算する。このループは時定数が大きいので、その値に見
合って比例積分器130比例ゲインと積°分時間の設定
が行われる。
気温度設定1!11の設定値Tmと主蒸気温度検出器7
により検出された主蒸気温度TwかΔT舅=T菖−T璽 で求められた主蒸気温度偏差ΔTMを入力とし、これを
比例積分して減温器出口温度Tムの設定値TMIIを演
算する。このループは時定数が大きいので、その値に見
合って比例積分器130比例ゲインと積°分時間の設定
が行われる。
次に、マスク比例積分器13によシ求められた設定値T
誠厘と減温器出ロ温度検出器60出口である減温器出口
温度Tムから偏差 JT菖ム=−(TW菫−Tム ) が算出され、これがマスク比例積分器1.5に入力され
てスプレー弁2の開度A―が算出される。このループは
時定数が小さいので、その値に見合って比例積分器15
の比例ゲインと積分時間が設定される。ただし手動/自
動ステーション16では、それを自動モードにしておけ
ば、上記算出された弁開度A1がスプレー弁2へ出力さ
れ手動モーtにした時は上記算出され九A−はカットさ
れ、手動による設定値が出力される。
誠厘と減温器出ロ温度検出器60出口である減温器出口
温度Tムから偏差 JT菖ム=−(TW菫−Tム ) が算出され、これがマスク比例積分器1.5に入力され
てスプレー弁2の開度A―が算出される。このループは
時定数が小さいので、その値に見合って比例積分器15
の比例ゲインと積分時間が設定される。ただし手動/自
動ステーション16では、それを自動モードにしておけ
ば、上記算出された弁開度A1がスプレー弁2へ出力さ
れ手動モーtにした時は上記算出され九A−はカットさ
れ、手動による設定値が出力される。
このように、カスケード制御万人でに、マスク及びiイ
ナ比例積分器の制御パラメータの設定を独立に行うこと
が出来るため、制御特性をよシ適し九ものとすることが
できるという特徴がある。
ナ比例積分器の制御パラメータの設定を独立に行うこと
が出来るため、制御特性をよシ適し九ものとすることが
できるという特徴がある。
しかし、スプレー弁2が全開または全閉になった場合に
、マスク比例積分器13の出力、すなわち減温器出口温
変の設定値TW菫が振シ切れるという不具合いがある。
、マスク比例積分器13の出力、すなわち減温器出口温
変の設定値TW菫が振シ切れるという不具合いがある。
この様子を第4図、第5図により説明する。
第4図はスプレー弁2が全閉する様子を示す。
まず、主蒸気温度設定値TWが主蒸気温度Txよ〕大き
くなると、減温器出口温度設定値TMIが上昇して減温
器出口温度Tムよシ大きくなJ)、ffイナ比例積分器
Isは閉動作の信号管出力する。
くなると、減温器出口温度設定値TMIが上昇して減温
器出口温度Tムよシ大きくなJ)、ffイナ比例積分器
Isは閉動作の信号管出力する。
やがて1=1・の時点でiイナ比例積分器ISO出力A
1が零、すなわちスプレー弁2は全閉となる。ここで1
=1・の点以降でもTll>TWの状態であると、減温
器出口温度Tムはスプレー弁全閉に°対厄して飽和する
が、減温器出口温度設定値T直属は上昇を継続する。す
なわち、マスク比例積分器13の出力信号Taxは振り
切れる。
1が零、すなわちスプレー弁2は全閉となる。ここで1
=1・の点以降でもTll>TWの状態であると、減温
器出口温度Tムはスプレー弁全閉に°対厄して飽和する
が、減温器出口温度設定値T直属は上昇を継続する。す
なわち、マスク比例積分器13の出力信号Taxは振り
切れる。
逆KT菫〈T冨となシ、スプレー弁2が全開となった場
合には1M厘が逆方向に振り切れることは容易に推察で
きる。
合には1M厘が逆方向に振り切れることは容易に推察で
きる。
上記の振シ切れが発生した場合、Tw≧T冨と反転して
からのスプレー弁2の開操作が遅れるという問題がある
。この様子管第5図に示す。
からのスプレー弁2の開操作が遅れるという問題がある
。この様子管第5図に示す。
第5図に於て、tetmの時点でT蓋≧Tmとなり、ス
プレー弁2が開き始めるべきであるが、マスク比例積分
器13は振り切れており、TMII>Tムの状態にある
。このため、1=1.すなわちTMI=Tムになるまで
はスプレー弁2ti開せず、図の1=11から1.に至
る制御無効域が発生してしまう、この制御遅れのために
、主蒸気温度TMがその設定値T菖を大きく越えるとい
う問題が発生する。
プレー弁2が開き始めるべきであるが、マスク比例積分
器13は振り切れており、TMII>Tムの状態にある
。このため、1=1.すなわちTMI=Tムになるまで
はスプレー弁2ti開せず、図の1=11から1.に至
る制御無効域が発生してしまう、この制御遅れのために
、主蒸気温度TMがその設定値T菖を大きく越えるとい
う問題が発生する。
このような現象は、従来の比例積分器を用いた制御装置
では、パラメータ及び初期値の変更が、各演算時間に於
て外部からできないので回避することが不可能である。
では、パラメータ及び初期値の変更が、各演算時間に於
て外部からできないので回避することが不可能である。
この制御無効域をできる@)短くする九め、マスタ比例
積分器の積分時間を極力大きくするなどの対等(リセッ
トワインドアップ方式と呼ぶ)を講じているが、積分時
間を大きくすると1.時点での制御の行き過ぎが生じ、
オートパンプレスに切替えられない、tた積分時間を短
くすゐとt1〜t3の時間が長くな〕、制御遅れが大き
くなぁ。
積分器の積分時間を極力大きくするなどの対等(リセッ
トワインドアップ方式と呼ぶ)を講じているが、積分時
間を大きくすると1.時点での制御の行き過ぎが生じ、
オートパンプレスに切替えられない、tた積分時間を短
くすゐとt1〜t3の時間が長くな〕、制御遅れが大き
くなぁ。
一方、リセットワインドアップ検出点は1Δτ菖菫=O
%となった時点(即ちts )であ〕、主蒸気温度Tw
がその設定値を越えて上昇を開始している時点から操作
端を急開しても、プロセスの動特性上O遅れ分だけ主蒸
気温度が大きく変動する結果となる。
%となった時点(即ちts )であ〕、主蒸気温度Tw
がその設定値を越えて上昇を開始している時点から操作
端を急開しても、プロセスの動特性上O遅れ分だけ主蒸
気温度が大きく変動する結果となる。
本発明の目的は、上記し九従来技術の欠点をなくシ、プ
ラント機器の制限動作解除時に無駄時間なく、シかもオ
ートパンプレスに比例積分動作を再開でき、更にそのゲ
インと積分時間をプロセス量に追従して外部から適時設
定できる比例積分器を提供することにある。
ラント機器の制限動作解除時に無駄時間なく、シかもオ
ートパンプレスに比例積分動作を再開でき、更にそのゲ
インと積分時間をプロセス量に追従して外部から適時設
定できる比例積分器を提供することにある。
本発明は、回路をディジタル式として初期値及びパラメ
ータの設定を容易とするとともに1 プロセスの操作端
が弁の全開又は全閉のような制限動作に入った時にこれ
を検出してマスク比例積分器の出力をプロセスの時定数
に追随可能な速さで実際のフィードバック信号に一致さ
せて待機させ、制御動作解除と同時に通常の制御動作が
行えるようにしたことを特徴とするものである。
ータの設定を容易とするとともに1 プロセスの操作端
が弁の全開又は全閉のような制限動作に入った時にこれ
を検出してマスク比例積分器の出力をプロセスの時定数
に追随可能な速さで実際のフィードバック信号に一致さ
せて待機させ、制御動作解除と同時に通常の制御動作が
行えるようにしたことを特徴とするものである。
以下本発明を実施例によシ詳細に説明する。第6図は本
発明の一実施例を示す図で、一点鎖線で囲んだ部分が本
発明に関わる部分である。そしてこの実施例は、第3図
のカスケード制御方式によるスプレー弁の開度制御を行
うものであり、その動作が第7図のタイムチャートに示
されている。
発明の一実施例を示す図で、一点鎖線で囲んだ部分が本
発明に関わる部分である。そしてこの実施例は、第3図
のカスケード制御方式によるスプレー弁の開度制御を行
うものであり、その動作が第7図のタイムチャートに示
されている。
まず第6図及び第7図に於て、時刻t・からtlの間で
は、設定温度Tm (一定)に対し主蒸気温度TMが小
さい場合になっており、この間ではスプレー弁2はある
開度から閉方向に作動する。
は、設定温度Tm (一定)に対し主蒸気温度TMが小
さい場合になっており、この間ではスプレー弁2はある
開度から閉方向に作動する。
即ち、信号モニタ(MRY)19は弁2が全閉。
全開、または手動/自動ステージ冒ン16が手動モード
、のいずれでもない時はその出力としての切替信号SW
を1とし、加算器1B(AC)はこの時、比例積分器1
7(PIC)の出力T直属をその出力Yムとして比例積
分器17に通常の積分動作を行わせる。従って通常の制
御動作でスプレー弁2は次第に閉じられる。
、のいずれでもない時はその出力としての切替信号SW
を1とし、加算器1B(AC)はこの時、比例積分器1
7(PIC)の出力T直属をその出力Yムとして比例積
分器17に通常の積分動作を行わせる。従って通常の制
御動作でスプレー弁2は次第に閉じられる。
twtlに達すると、スプレー弁2は全閉(As=0%
)になL主蒸気温度Twもその設定値T菖と等しくなる
。この時には弁2の全閉が信号モニタ19で検出されて
切換信号5W=Oが出力され、これによって加算器18
の出力Yムはある一定時間をかけて減温器出口温度、即
ちフィードバック信号TaK一致する。この5W−OO
時は手動モード(トラックモード)である、このトラッ
クモードは、比例積分器17の初期値を、ライ−ドパツ
ク信号Tムに一致させて、次の制御再開時に従来の第5
図で示したようなTMIの振シ切れのないようにして待
機させるモードである。
)になL主蒸気温度Twもその設定値T菖と等しくなる
。この時には弁2の全閉が信号モニタ19で検出されて
切換信号5W=Oが出力され、これによって加算器18
の出力Yムはある一定時間をかけて減温器出口温度、即
ちフィードバック信号TaK一致する。この5W−OO
時は手動モード(トラックモード)である、このトラッ
クモードは、比例積分器17の初期値を、ライ−ドパツ
ク信号Tムに一致させて、次の制御再開時に従来の第5
図で示したようなTMIの振シ切れのないようにして待
機させるモードである。
ζこで、このトラック毫−ドに於て、一定時間をかけて
YhtTムへ近づける理由は、これを瞬時に行うと、i
イナ比例積分器1!sの比例分によシその出力が全開ま
九は全閉信号でなくなり、5W=1の状態として通常制
御モード(自動モード)に入って再び全開又は全開にな
る、という動作をくり返す。これはスプレー弁2の動作
時定数が有限なために生じるので、スプレー弁2の動作
時定数に追随できるように一定時間をかける必要がある
からである。
YhtTムへ近づける理由は、これを瞬時に行うと、i
イナ比例積分器1!sの比例分によシその出力が全開ま
九は全閉信号でなくなり、5W=1の状態として通常制
御モード(自動モード)に入って再び全開又は全開にな
る、という動作をくり返す。これはスプレー弁2の動作
時定数が有限なために生じるので、スプレー弁2の動作
時定数に追随できるように一定時間をかける必要がある
からである。
次[,1=1.に達すると、主蒸気温度TMが設定温度
TIより大きくなシ、信号モニタ19出力は再び5W=
1となシ通常比例積分動作モード(自動モード)に切替
えられ、加算器18の出力Y、はT、からTMIすなわ
ち、ΔTm厘の比例積分された信号に瞬時に切替えられ
、スプレー弁2を開方向に作動させる信号を出力するこ
とになる。
TIより大きくなシ、信号モニタ19出力は再び5W=
1となシ通常比例積分動作モード(自動モード)に切替
えられ、加算器18の出力Y、はT、からTMIすなわ
ち、ΔTm厘の比例積分された信号に瞬時に切替えられ
、スプレー弁2を開方向に作動させる信号を出力するこ
とになる。
第8図は、以上に述べた実施例に於る比例積分器17の
動作フローチャートで、まずステップ20では各入力信
号lT菖菖、T、、SW、Y^等をとシ込み、ステップ
21で切換信号5W=1か否かを判定する。5W=OO
時は手動モード時演算ステップ22で一定時間をかけて
TMII = Tムとして信号出力ステップ24から出
力する。を九、3W−1の時は自動モード時演算ステッ
プ23で通常の比例積分演算を行ってその結果をステッ
プ24から出力する。このようにすれば、例えば手動モ
ードから自動モードに切替えた場合、積分初期値が切替
え直前のプロセス量となっておシ、無駄時間なく切替え
ることができる。
動作フローチャートで、まずステップ20では各入力信
号lT菖菖、T、、SW、Y^等をとシ込み、ステップ
21で切換信号5W=1か否かを判定する。5W=OO
時は手動モード時演算ステップ22で一定時間をかけて
TMII = Tムとして信号出力ステップ24から出
力する。を九、3W−1の時は自動モード時演算ステッ
プ23で通常の比例積分演算を行ってその結果をステッ
プ24から出力する。このようにすれば、例えば手動モ
ードから自動モードに切替えた場合、積分初期値が切替
え直前のプロセス量となっておシ、無駄時間なく切替え
ることができる。
上述したように、本発明の比例積分器を用いれば、積分
値を外部から適時かつ任意に設定できるから、比例積分
器の制限動作解除時に無駄時間をなくシ、更にオートパ
ンプレスに比例積分動作を再開でき、しかも比例積分器
のゲインと積分時間をプロセス量に追従して外部から適
時設定でき、プロセス制御特性の改善を図れるという効
果がある。
値を外部から適時かつ任意に設定できるから、比例積分
器の制限動作解除時に無駄時間をなくシ、更にオートパ
ンプレスに比例積分動作を再開でき、しかも比例積分器
のゲインと積分時間をプロセス量に追従して外部から適
時設定でき、プロセス制御特性の改善を図れるという効
果がある。
第1図は従来の比例積分器を示す図、第2図は火力発電
プラントの蒸気系統の概略図、第3図は従来方式のカス
ケード制御系統図、第4図及び第5図は従来方式の動作
説明図、第6図は本発明の一実施例を示す図、第7図は
第6図の実施例の動作説明図、第8図は手動/自動モー
ド時の比例積分器の動作7四−を示す図である。 2・・・スプレー弁、6・・・減温器出口温度検出器、
7・・・主蒸気温度検出器、ll・・・主蒸気温度設定
器、17・・・比例積分器、18・・・加算器、19−
信号モニタ。 代理人 弁理士 秋本正実 11) 第 1 図 ′$ 2 図 $ 3 図 第 4121 ′$ 5 図 $ 61 v、7 刀 寮 grv /MH
プラントの蒸気系統の概略図、第3図は従来方式のカス
ケード制御系統図、第4図及び第5図は従来方式の動作
説明図、第6図は本発明の一実施例を示す図、第7図は
第6図の実施例の動作説明図、第8図は手動/自動モー
ド時の比例積分器の動作7四−を示す図である。 2・・・スプレー弁、6・・・減温器出口温度検出器、
7・・・主蒸気温度検出器、ll・・・主蒸気温度設定
器、17・・・比例積分器、18・・・加算器、19−
信号モニタ。 代理人 弁理士 秋本正実 11) 第 1 図 ′$ 2 図 $ 3 図 第 4121 ′$ 5 図 $ 61 v、7 刀 寮 grv /MH
Claims (1)
- 1、ディジタル演算によって比例積分動作を行い、かつ
その積分初期値及び比例、積分の各定数を各演算時点で
外部より設定可能なように構成したプロセス制御用の比
例積分器に於て、その出力信号とプロセスの制御対象量
を表すフィードバック信号との偏差により制御される操
作端が動作範囲の限界に達したかあるいは外部操作によ
りその動作が制限された制限動作時に上記出力信号が上
記フィードバック信号に追従するように積分初期値を上
記フィードバック信号に追従させて、上記出力信号の行
き過ぎを防止し、かつ上記制御動作解除時には上記出力
信号を次の演算時点の積分初期値として通常の比例積分
動作を行うようにするための初期値設定手段を設け、該
初期値設定手段の動作によって上記操作端の上記制限動
作解除時に無駄時間なく直ちに上記操作端の有効な制御
を開始できるように構成したことを特徴とする比例積分
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028964A JPS58146902A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 比例積分器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57028964A JPS58146902A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 比例積分器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58146902A true JPS58146902A (ja) | 1983-09-01 |
Family
ID=12263093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57028964A Pending JPS58146902A (ja) | 1982-02-26 | 1982-02-26 | 比例積分器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58146902A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009013649A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Sekisui House Ltd | かぶり厚検査具 |
| JP2013110842A (ja) * | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5059681A (ja) * | 1973-09-27 | 1975-05-23 | ||
| JPS5460666A (en) * | 1977-10-24 | 1979-05-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process control unit |
-
1982
- 1982-02-26 JP JP57028964A patent/JPS58146902A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5059681A (ja) * | 1973-09-27 | 1975-05-23 | ||
| JPS5460666A (en) * | 1977-10-24 | 1979-05-16 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Process control unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009013649A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Sekisui House Ltd | かぶり厚検査具 |
| JP2013110842A (ja) * | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
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