JPS5930962B2 - ボイラの自動起動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラント特性が起動過程において大幅に変化す
るボイラの出口温度が所定の昇温率となるように起動す
る方法に関する。

従来より、ボイラの起動（ここでボイラ起動とは、停止
状態にあるボイラのバーナに点火して燃料量を増減させ
ることによって、ボイラを決められた昇温率になるよう
にしなからボイラ出口流体温度を所定温度まで昇温する
ことであり、コールドスタート、ホントスタートのいず
れを問わない）は、特に熟練した運転員が、ボイラ出口
流体温度及びボイラ出口ガス温度を監視しながら、燃料
量を増減することによつ１行なわれている。

しかし、ボイラの起動時には、過熱器や再熱器に、はと
んど蒸気が流れていないため、過熱器や再熱器の過加熱
を防止する目的でボイラ出口流体温度の昇温率及びボイ
ラ出口ガス温度に、きびしい制限が設けられており、こ
の燃料量増減操作には特に気を使う。

一方、火力発電の占める割合が大きくなった最近の電力
系統では、火力発電所のできるだけ速い起動が必要とな
り、運転員が種々の計器を見ながら、燃料量を増減する
従来の手動運転方法では、決められた時間内で安全に起
動することが非常に難しくなって来ている。

このため、制御用計算機等を利用した、高度の自動化が
必要となって来た。

しかし、ボイラを自動起動するには以下の各項のような
問題点がある。

（１） タービンその他の特性に比較して、ボイラの
時定数は大きい。

ちなみにタービンでは、蒸気量変化に対するタービイ速
度変化の時定数が最も大きいもので２〜３分であるのに
対し、ボイラでは、燃料量変化に対するボイラ出口流体
温度変化の時定数は約２００分と１００倍程度大きい。

このような時定数が大きい系に対しては温度偏差が生じ
てから修正動作をするいわゆるフィードバック制御方式
では制御特性の向上は望めない。

（２） ボイラの起動特性の変化は、タービンその他
の特性変化に比較し℃、その変化の割合が大きい。

前記、時定数で比較すると、タービンの時定数の変化は
、１〜２分であるのに対し、ボイ２の時定数は約６０分
から約２００分まで大きく変化するこの原因が、タービ
ンでは損失特性によることが分っているのに対し、ボイ
２では、内部流体の比重量や比熱など多数のパラメータ
の変化に起因している。

このため、タービン起動では、タービン速度の関数で制
御パラメータを修正する方式で十分な特性が得られるが
、ボイラ起動では、一つのパラメータで制御パラメータ
を修正することができない。

（３） ボイラ起動過程では過熱器及び再熱器に蒸気
を流さないので配管等の過加熱を防止する目的でボイラ
出口排ガス温度に上限が設けられている。

この上限を越えて排ガス温度が上昇するときには燃料量
を制限して排ガス温度を所定値以下に抑制することにな
るが、これがためにボイ２の自動起動に支障を与えるも
のであってはならない。

（４） （１）で述べたよ５に燃料量変化に対するボ
イラ出口流体温度変化の時定数が長いので、制御量の目
標値への追従性が悪（、目標値のみを所定の変化率に従
って変化させると制御偏差が太き（なる。

さらに、かかる制御偏差の増大は、この偏差を処理して
作られる操作量の増大をまねき、プロセス制御量が目標
値へ近づいたのち、オーバーシュートやバンチング等の
悪影響を及ぼし易い。

本発明はボイラ出口流体温度が所定の昇温率となるよう
に高精度に自動起動することのできる方法を提供するこ
とを１つの目的とする。

また、他の目的とするところはボイラ出口排ガス温度が
所定制限値を越えることなく安全確実に自動起動できる
方法を提供するにある。

更に最短時間にてボイラを自動起動できる方法を提供す
ることを他の目的とする。

尚、上記以外の目的及び効果については以下の説明及び
図面の記載より明らかとなるであろう。

本発明は予測制御方式を採用してボイラ出口流体温度が
所定の昇温率となるようにボイ２を自動却動するもので
ある。

つまり所定時間後のボイラ出口流体温度の予測は現時点
におけるボイラ出口流体温度から現在のボイラ出口流体
の所有するエンタルピを求めて、このエンタルピの変化
の状況から所定時間後のエンタルピを予測しこのエンタ
ルピに対応するボイラ出口流体温度を求めることにより
行なう。

一方、ボイラ出口流体温度と所定の昇温率とから所定時
間後のボイラ出口流体温度の目標値を求める。

そし１以上のようにして求められた所定時間後のボイラ
出口流体温度の目標値と予測値との偏差量に応じてボイ
ラの燃料量を調節することによりボイラ出口流体温度が
所定の昇温率となるように自動起動する。

以下の説明はボイラ起動の場合について行なう。

まずボイ２とその周辺部の構成およびボイラ起動の手順
について第１図を参照して詳細に説明する。

第１図においてＦＷＰは給水ポンプ、ＰＨＰは高圧給水
加熱器であり給水を図示せぬタービンの抽気により加熱
してボイラの中心部に与える。

ＥＣＯは節炭器であり、ボイラ排ガスにより給水を加熱
する。

ｆｆ、ＰＳＨ及びＳＳＨは夫々水壁、１次過熱器及び２
次過熱器である。

ＦＴはフラッシュタンクで蒸気と水とを分離する。

ＲＢＴはレジスタ・バイパス・チューブである。

又、５Ｈ８Ｖ。Ｓ Ｉ（Ｐ ＲＶ及び５ＳＨＢＶは夫々
過熱器止弁、過熱器圧力減少弁及び２次過熱器バイパス
弁である。

このような火力プラントではよく知られているようにボ
イラ起動は過熱器や図示せぬ再熱器の保護のためボイラ
出口流体温度の上昇率やボイラ出口排ガス温度に対して
設けられたきびしい制限条件を守って、一般に次に示す
ような過程を経て起動される。

（１） まず、弁ＳＨＰ Ｒｖ＃よび弁５ｆ（ＳＶを
全開にして給水ポンプＦＷＰを起動し、高圧給水加熱器
ｆ（ＰＨ，節炭器ＥＣＯ、水壁ＷＷおよび１次週熱器Ｐ
ＳＨに水張りする。

次いで１次週熱器ＰＳＨの出口流体圧力を定格値まで昇
圧する。

（２）次に、ボイラに点火し、昇温を開始する。

この場合、高圧給水加熱器ＨＰＩ（から７ラツシユタン
クＦＴまでの内部流体は水の状態なので、２次週熱器Ｓ
ＳＨは通気されていない。

このためボイラ昇温は、ボイラ出口流体温度が所定の昇
温率で上昇するように、燃料量を増減して制御する。

（３）このようにして、昇温を続けると、フラッシュタ
ンクＦＴから蒸気が発生し、フラッシュタンク内の蒸気
圧力は上昇する。

（４） フラッシュタンク内の蒸気圧力が所定の圧力
に達すると、過熱器通気弁５Ｈ８Ｖを開き、２次週熱器
ＳＳＨおよび図示せぬタービンに通気し、タービン暖機
をする。

（５） タービンの暖機が終了すると、過熱器減圧弁
５ＨＰＲＶを開いて主蒸気圧力を定格値まで昇圧する。

（６）主蒸気圧力が定格値まで昇圧し、主蒸気温度が定
格温度まで昇温するとボイラ起動が完了して通常運転に
入る。

ちなみにボイラをコールドスタートする場合、通常運転
状態となって自動ボイラ制御装置が動作可能の状態とな
るまで約１０時間を要する。

尚、以上の説明において、フラッシュタンク内圧力が所
定値に達するまではボイラ側とタービン側（図示せず）
とは加熱器減圧弁５ＨＰＲＶと過熱器通気弁５Ｈｓｖに
より分離されている。

ここまでの状態において、ボイラ出口流体温度とは水壁
ＷＷの出口側温度を意味する。

これ以後、弁５Ｈ８Ｖを開いて２次週熱器ＳＳＨを起動
するときにはボイラ出口流体温度とはいわゆる主蒸気温
度を意味する。

以下の説明においてボイラ出口流体温度とは以上説明の
意味を有するものである。

第２図は本発明になるボイ２の自動起動方法を示す概略
ブロツク図であり、ボイラＢのボイラ出口流体流度θＷ
とボイラ出口ガス温度θｇを入力する。

そしてボイラ出口流体温度θＷが所定の昇ころで前述し
たようにボイラ特性、特にボイラ時定数は長時間のもの
で、かつその変動中は大であり、制御偏差が生じてから
行なういわゆるフィードバック制御では十分な制御性が
得られない。

そのため、ことではゲイ２出口粒体温度の予測制御方式
を採用している。

つまり、まずボイラ出口流体温度θＷと、この温度θＷ
に対応して予め決定温度θＷを求め、これをθＷの目標
値θｗｒとする。

一方温度θＷより前記所定時間後の温度θｗｐを予測す
る。

そして温度θＷの目標値θｗｒと予測値θｗｐとの偏差
が零となるように燃料量を制御する。

本発明は温度θＷの予測にボイラ出口流体のエンタルビ
ンを用いて行なう。

次にその動作について述べる。

尚第２図の本発明はディジタルアナログいずれの形式に
おいても実施可能であるが、以下の説明では制御用計算
機を用いてディジタル的に行なうものとして説明する。

まず、第１図で述べた所定のボイラ起動前の準備操作が
終了するとボイラに点火する。

ボイラ点火によってボイラ起動に必要なボイラ出口流体
温度θＷをボイラ起動部（第２図の一点鎖線で囲む部分
）を取込む。

次に運転員によって制御開始指令が発せられると本起動
部が作動する。

またサンプリング手段２により温度θＷを所定周期でサ
ンプリングして第２図工点鎖線の起動弁へ入力する。

一点鎖線の起動部ではまずボイラ出口流体温度θＷの目
標値θｗｒ（ｉ＋ｎ）をブロックＡ、Ｂ。

Ｃにて求める。

ブロックＡはボイラ出口流体温度θＷに対して予めその
変化率（つまり温度θＷのの出力をブロックＢとブロッ
クＣに与える。

ブロックＢは後述するように、ブロックＡの出力（昇リ
ング時点における目標温度θｗｒ（ｉ）を求める。

ここで、θＷの初期値は運転員により制御開始した際の
ゲイ２出口温度が使用され、以後は前回ブロックＢにて
計算された目標値θｗｒ（”ｉ−１）が使用される。

尚、以下の説明におい毛もそうであるが各符号、例えば
ここではθｗｒにカンフを附して示したｉｔ ｌｓｐは
現サンプリング時点の温度目標値であるものと約束する
。

つまり、θｗｒ（ｉ＋１）、θｗｒ（ｉ−１）は夫々ｎ
サンプリング周期後と１サンプリング周期前の温度目標
値情報である。

このブロックＢの詳細な機能説明は後にボイラ起動時の
問題等について詳細に述べるのでここでの説明はさける
。

ブロックＣはブロックＡより求められた現サンプリング
時点の０ｗ（ｉ）ング時点の目標温度θｗｒ（ｉ−１）
とから、ｎサンプリング時点後の目標温度θｗｒ（ｉ＋
ｎ）を例えば（ＩＸのようにして求める。

但し、制御開始指令が発せられたときだけは、１回前の
サンプリング時点の目標温度θｗｒ（ｉ−１）がないの
で、代りに実測した値θｗｒ（ｉ）カ初期値として使用
される。

このθｗｒ （ｉ ＋ｎ ）が本予測制御の目標値とし
て使用される。

一方、ブロックＤ、Ｅ及びＦから温度θＷの予測値θｗ
ｐが求められる。

この予測にエンタルピを使用して行なうところが本発明
方法の精度、向上を図る上で重大な意味をもつ。

ここで前述したようにボイラ起動時には氷壁出口流体圧
力が一定となるよう制御される。

そのため温度θＷとエンタルピＨの関係は一義的に定ま
り、蒸気表より例えば第３図のように求められる。

プロロクＤ、Ｅ及びＦは、第３図に示す関係を用いて規
定時間後のボイラ出口流体温度θＷを予測するものであ
り、例えば第４図のように行なう。

つまりまずサンプリング手段２において所定の周期でサ
ンプリングして入力したボイラ出口流体温度θＷに対し
、これに相当するエンタルピＨ７にブロックＤにおい℃
各すンプリングの度に第３図の蒸気表を利用して求める
。

ブロックＥではこのようにして求められた各サンプリン
グ時点における複数個のエンタルピ情報から各サンプリ
ング時点におけるエンタルどの変化率を求める。

（２）式は最小自乗法により現サンプリング時点におけ
るエンタルピの変化率ΔＨ（ｉ）を求める場合の一例で
ある。

ただし［Ｈ（ｉ）は温度−エンタルピ変換を介して得ら
れたエンタルピ情報で０内の数字はボイラ出口流体温度
サンプリング時点を表わしている。

例えばＨ（ｉ−３）は現サンプリング時点より３サンプ
リング周期前のエンタルピ情報である。

（３）式はこのようにして得られた変化率から外そう法
によりｎサンプリング周期後のエンタルピを予測するた
めの式である。

、［ｉ十ｎ）−ｎＸΔＨ（ｉ） ＋Ｈ（ｉ）
−−−−・・−−−（３）ブロックＦではこのようにし
て求められたｎサンプリング周期後のエンタルピＨ（ｉ
＋ｎ）に対しこれに対応する温度θｗｐ （ｉ 十ｎ
）を第３図の蒸気表より求める。

これはｎサンプリング周期後のボイラ出口流体温度予測
値θｗｐである。

尚、サンプリング手段２におけるサンプリング周期は短
かければ短かい程、又使用するデータが多ければ多い程
、一般には高精度の予測ができる。

しかし実用上の点から見てサンプリング周期は約１分位
として、４つのデータから７分後の温度を予測する程度
で使用に供しうる。

ボイラ出口流体温度予測値は以上説明のように圧力一定
時に温度とエンタルピとが一義的に求められることを利
用し℃求められる。

ここでエンタルピを利用して温度を予測することは、温
度から直接予測するよりも正確なる予測が期待できる。

つまり、ボイラ出口流体温度はエンタルピの関数として
求められ、比重量のみならず比熱によっても影響を受け
るから、その分だけエンタルピより非線形な特性となる
。

従って本発明のように温度を予測するのにエンタルピを
用いることは予測精度を一段と向上させることができる
。

ブロックＪではブロックＣにおいて求めたｎサンプリン
グ周期後の温度の目標値θｗｒ（ｉ＋ｎ）とブロックＦ
で求めたｎサンプリング周期後の温度の予測値θｗｐ（
ｉ＋ｎ）とを一致させるようにボイラの燃焼量ｆを制御
する。

Ｇは加算部であり、θｗｒ （ｉ ＋ｎ ）とθｗｐ
（ｉ ＋ｎ ）の偏差ｅ（ｉ＋ｎ）を求める。

ブロックＪにおけるこの燃料量ｆの制御は次の（４）式
のように行なわれる。

Δｆ＝に１Ｘｅ（ｉ＋ｎ）ｔ−Ｋｐ（ｅ（ｉ＋ｎ）−ｅ
（ｉ＋ｎ ｌ））・・・・・・・・・（４） ここに、Δｆ：制御出力（この大きさに対応した量だけ
燃料量ｆが増減（＋で増、−で減される。

）Ｋ１ ；積分制御ゲイン Ｋｐ：比例制御ゲイン ｅ（ｉ＋ｎ）＊θｗｒ（ｉ＋ｎ）−θｗｒ（ｉ＋ｎ）θ
ｗｒ（ｉ ＋ｎ ） ； ｎサンプル周期後のボイラ
出口流体温度目標値（ブロック Ｃの出力） θｗｒ（ｉ＋ｎ）；ｎサンプル周期後のボイラ出口流体
温度予測値（ブロック Ｆの出力） このように本発明においては、基本的には、比例積分制
御を採用しているが、ゲイ２起動時には、プラントの特
性が大幅に変化するのが普通であるため、固定した制御
ゲインでは、起動過程全般にわたって、良好な制御特性
を望むことは困難である。

第５図はボイラを一次遅れ要素として表現したとき、そ
の起動時におけるプラントゲインにとプラント時定数Ｔ
の変化の様子の一例を示した図である。

この図によると、ゲインは約３０倍、時定数は約３倍程
の範囲で変化している。

このため本発明ではプラントの特性、すなわち燃料量変
化Δｆに対するボイラ出口流体温度変化ΔθＷの特性を
遅れ回路で仮定し、プラントの時定数およびゲインの変
化に応じて、制御ゲインを修正することによって、プラ
ント起動時の制御特性の一層の向上を図っている。

で仮定し、（４）式による制御からプラント起動時の系
全体のｎ性方程式を求めると、（５）式のようにして求
められる。

２２−（Ｐ１１＋Ｐ２゜）Ｚ十Ｐ１、Ｐ２゜−Ｐｌ。

Ｐ２□−０・・・・・・・・・（５） （５）式の特性方程式において系を振動させずに、しか
も速やかに、目標値に追従させる応答を得るため、ｚ１
＝０．ｚ２−β（０くβ〈ｌ）とおくと（４）式の比例
・積分制御ゲインＫｐ、に１は、（６）。

（７）式のようにして求められる。

第２図の制御ゲイン調節部Ｍは（４）式の比例ゲインＫ
ｐ、積分ゲインに１を調節し℃ボイラ起動制御をボイラ
流体出口温度θＷに応じて修正するものである。

例えばボイラ出口流体温度θＷを入力して第５図の起動
特性を表わすブロックＬからプラントゲインにおよびプ
ラント時定数Ｔを求める。

ブロックしは（６）および（７成にに、Ｔを代入して比
例ゲインＫｐ１積分ゲインに１を求めることによりプラ
ント起動が最適となるようにブロックＪのＫｐとに１を
制御する。

尚、第５図はボイ２を一次遅れ回路に仮定したものであ
るがより最適な制御とするためには高次遅れ回路に仮定
すればよい。

しかし特性方程式が複雑になるという欠点があり、計算
機を用いてオンライン方式で遂次修正していく方法とし
ては実用上、一次遅れで近似することで充分である。

以上詳細説明のように、本発明においては、ボイラ出口
流体温度を所定周期でサンプリングして導入し、各サン
プリング時点における温度θＷから所定時間後の温度の
目標値θｗｒと予測値θｗｐを導出してこれが一致する
ように制御するものである。

この際ボイラ出口流体温度を予測するのに温度信号を用
いず、この温度に相当した比較的線形性のよいエンタル
ピを用いることによって温度予測の精度を向上させるも
のである。

ボイラ起動は以上説明のようにして成されるが起動過程
においてボイラ出口ガス温度θｇが規定ｑｔＤｔ上とな
ったときにはボイラ内の水蒸気をｊＪｌていない管を保
護することが必要である。

本発明の自動起動方法においてはボイラ出口ガス温度θ
ｇを常時監視し、これが規定値以上となるときには前述
の予測制御を停止してガス温度θｇを規定値以下に抑制
する。

尚、θｇはサンプリング手段Ｚ′によって、所定周期で
サンプリングされ入力される。

第２図に示すようにボイラ出口ガス温度θｇはその規定
値θｇｒと加算部Ｎにおいて比較される。

そしてガス温度θｇが規定値θｇｒより大きいことを比
較部Ｏで検出して（θｇ〉θｇｒとなると比較器Ｏの出
力はｌ）常時開接点Ｓ１を閉じ常時閉接点、を開する。

つまり、ブロックＪの出力を接点Ｓ２で停止し、代りに
所定の電源Ｑの出力を積分器Ｒを介して加算部Ｕに与え
燃料量を減少させる。

ただし、電源Ｑは燃料量ｆを減少させガス温度θｇを低
下させるような極性に選ばれる。

尚、比較部０はヒステリシス特性を有するものでありガ
ス温度θｇが規定値θｇｒに復帰したときにθｇｒ近辺
で無用なバンチングが発生するのを防止する。

つまり、比較部０はその人力Δθｇが負（θｇ〉θｇｒ
）となったときに初めて出力し、３０ｇが正の所定値
くθｇｏ（θｇｒ−θｇ≧Δθｇｏ）となったことをも
って出力を停止（比較部Ｏの出力が０）する。

そして接点Ｓ□、Ｓ１が元の状態に復帰し再度、予測制
御により、ボイラ起動が行なわれる。

一方、本発明方法においては、起動初期およびボイラ出
口排ガス温度θｇが所定値以上となったときに、θＷの
目標値θｗｒを修正する機能を有する。

つまり、制御開始指令が出たばかりの起動初期の段階に
おいては燃料量ｆを増加してもθＷは容易に上昇せず、
一方的にθＷの目標値を上昇させるとθｗｒとθｗｐと
の偏差が増大し良好な制御が行なえない。

この偏差監視はＶ、ＷＣよって実現される。

つまりＶは加算部を示し、θｗｒとθｗｐの偏差Δθを
求める。

ブロックＷではΔθが規定値を越えているかと５かをチ
ェックし越え℃いれば“ｌ”、越えていなければ“０″
を出力することによって目標値修正の要否を判断する。

また排ガス温度θｇが規定値以上となってブロックＪの
出力が停止されている間に、目標値θｗｒを上昇させる
と、再度ブロックＪの出力により制御するときに実際の
燃料量ｆと要求量の偏差により、ボイラに大きな外乱を
与える。

ブロックＰはブロックＷと００出力のオアをとるもので
、いずれかが出力すれば出力する。

以下、本発明方法のうち特にブロックＡ、Ｂ及びＣに示
した目標値θｗｒを決定する操作について７０−図を参
照して詳細に説明する。

第６図は第２図の動作をプログラムで表わしたものであ
る。

まず、ボイラ点火の後制御開始指令により５ｔａｒｔし
、ボイラ起動が終了していなければボイラ出口流体温度
θｗ（ｉ）を所定周期でサンプリングして入力する。

ボイラ起動が完ｒしていれば何もせずに終了する。

サンプリング人力θｗ（ｉ）が初め℃の情報θｗ（ｏ）
（制御開始指令時点におけるθＷ）であればθＷ（Ｏ）
に応じて現サンプリング時点の目標値θｗ ｒ （ｏ）
を決定する。

これは例えば、まず第１図に示すように、制御開始時点
ｔｏにおける検出温度θｗ（ｏ）を１サンプリング周期
前の時点ｔ（−１）の温度の目標値θｗｒ（−１）の初
期値と仮定する。

そしてθｗｒ（−１）＝θＷ（ｏ）に対応して予め設定
されている昇温率 Δｔとθｗｒ（−１）とから次式のようにし℃求める。

グ周期前の目標値θｗｒ（−１）に対応し℃設定されて
いる昇温率を表わす。

２回目以上の場合はｉ番目のサンプリング時点ｔ（ｉ）
における目標値θｗｒ （ｉ）を求める。

このとき（ｉ−１）番目の目標値θｗｒ（ｉ−１）は求
まっているから、ｉサンプリング時点の温度目標の初期
値がθｗｒ （ｉ −１）となり、目標値（９成により
求まる。

ただし、ブロックＡに示すように昇温率 化する。

そのため昇温率の変化するときの温度（θ１．θ２・・
・θに−１，θに、θに＋１・・・、１にθにとして表
わす）が、θｗｒ（ｉ−１）とθｗｒ（ｉ）との間に存
在すればθｗｒ（ｉ）を修正し℃正確な目標値を求める
。

θｋがθｗｒ（ｉ−１）とθｗｒ（ｉ）との間にあるか
否かは、θｗｒ （ｉ−１） （θにくθｗｒ（ｉ）を
判断すればよい。

θｋが存在するときは次のυＯ）、００式により０ｗ
ｒ （ｉ ）を修正する。

但し、ｔｋ１温度がθにとなるときの時点とサンプリン
グ時点ｔｉ−１との間の時間 以上のようにして求められた任意のサンプリング時点に
おける目標値θｗｒ（ｉ）は、さらに必要に応じて第２
図の目標値修正信号（ブロックｐの出力）により修正さ
れる。

目標値修正信号は前述したように、目標値と実測温度と
が太き（ズした場合と、ガス温度θｇが異常になったと
きに出される。

まず前者の現象について述べると、これは起動初期の段
階で発生し易い。

つまり、起動時に燃料を増加しても容易に昇温しない為
である。

これは第２図にも示すように１サンプリング周期前の温
度目標値θｗｒ（ｉ−１）と現サンプリング時点の実測
値θｗ（ｉ）との偏差を加算部Ｖで求めこの偏差が３０
以上であることを比較部Ｗにより検出して行なう。

例えば第７図のサンプリング時点ｔ１では０ｗ（ｉ）と
０ｗ ｒ （ｏ）を比較する。

θｗｒ（ｉ−１）−０ｗ（ｉ）≧Δθであるときは目標
値θｗｒ（ｉ）を修正する。

この修正は制御開始指令時に０ｗ（ｏ）から目標値θｗ
ｒ（ｏ）を求めたのと同様にして行なう。

つまり、一〇ｗｒ （ｉ −１）＋０ｗ（ｉ）≧Δθで
あれば、温度目標の初期値′０ｗｒ （ｉ −１）を０
ｗ（ｉ）に修正する。

つまり、現サンプリング時点の温度θｗ（ｉ）を１サン
プリング周期前の目標値θｗｒ（ｉ−１）と仮定し、次
式により求める。

次に後者のガス温度異常の場合について述べる。

一般にはθｇが５４０°を越えたら異常とする。

ガス温度異常となった場合、まず異常を記憶（ＦＥ＝１
）しａ’ａ式のようにして目標値θｗｒ（ｉ）を修正す
る。

（この方法については説明済であるので省略する）また
、燃料量をΔｆだけ減少させる。

そして次のサンプリング入力がとり込まれるまで待期す
る。

この燃料量の減少はθｇが例えば５３０゜以下となるま
で維持し、５３０°以下となればガス温度異常の記録を
解＜（ＦＥ＝０）。

第１図のサンプリング時点ｔ７．ｔ８及びｔ９はガス温
度異常により目標値θｗｒ（ｉ）の修正をしたものであ
る。

ガス温度異常を５３０℃で解（とい５ことは第２図の比
較部θにヒステリンス特性を持たせたのと等価である。

次に現サンプリング時点の目標値θｗｒ（ｉ）からｎサ
ンプリング後の目標値θｗｒ（ｉ＋ｎ）を求める。

θｗｒ（ｉ）からθｗｒ （ｉ ＋ｎ ）を求めるのは
（９） 、 ＧＯ） 、及び００式で前述したようにθ
ｗｒ（ｉ−１）から０ｗ ｒ （ｉ）を求めるのと同様
の手法により求まる。

まず、θｗｒ （ｉ 十ｎ ）を求める。昇温率を変更
するときの温度θｋが、θｗｒ（ｉ）とθｗｒ（ｉ＋ｎ
）との間に存在するときは、θｗｒ（ｉ＋ｎ）を修正す
る。

ただし、θｗｒ（ｉ）とθｗｒ（ｉ＋ｎ）との間にθに
は最大１個しか存在しないものとする。

このようにして、ボイラ出口流体温度のｎサン７’ Ｉ
Ｊング後の目標値θｗｒ（ｉ＋ｎ）が求まる。

尚、フローチャートは第２図の動作の全てを記しである
が、目標値を決定すること以外の説明は、第２図の説明
だけで、十分に理解し得たと思うので、省略する。

ただし、第６−）において、ｅ（ｉ＋ｎ）はｎサンプリ
ング後の目標値θｗｒ （ｉ ＋ｎ ）と予測値θｗｐ
（ｉ＋ｎ）の偏差であり、制御開始時点（第１回目のサ
ンプリング）におい毛は、１サンプリング周期前の偏差
ｅ（ｉ−Ｚ＋ｎ）を０としてＰ （ｉ）を計算する。

第８図は、本発明を適用した場合のボイラ出口流体温度
の制御特性を示した図であり、同図からも分るように、
ゲイ２起動過程で、温度の最大偏差が約１０℃に納まり
、良好で、安全な制御が得られる。

以上詳細説明のように、本発明においては、ボイラ出口
流体温度をサンプリングによって導入し各サンプリング
時点における温度から温度の目標値と予測値を導出して
これを一致するように制御するものであり、この際ボイ
ラ出口流体温度を予測するのに温度信号を用いず、この
温度に相当した比較的線形性のよいコンタルビを用いる
ことによって温度予測の精度を向上させるものである。

さらに本発明においてはボイラ起動時におけるゲイン時
定数等のボイラ特性変化に対応した比例積分制御とする
ため、ボイラを遅れ回路、例えば一次遅れ回路で近似し
その特性変化に応じて比例積分制御のゲイン、時定数等
を最適に調節することによってボイラ起動時の精度をさ
らに向上させるものである。

尚、第２図においては夫々の機能を有するブロック図に
より本発明を説明したが、これを第６図のフロー図によ
って制御用計算機により実施するＤＤ Ｃ（１）ｉｒｅ
ｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）制御とする
ことも可能であり、ボイラの自動起動が容易に行なえる
。

また本発明においては１次遅れを例にとり説明したが、
より高度な起動精度を得るためにはｎ次遅れ回路とする
こともできるが、ゲイン、時定数を求めるための計算が
複雑になることは免れない。

また本発明は、制御開始指令時点においては、ボイラ出
口流体温度θＷを入力するのみであり、ホントスタート
、コールドスタートの別を問わない。

手動運転から自動に切換える場合にもスムーズに行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般に使用されているボイラ及びその周辺の構
成を示す図、第２図は本発明になるボイラの自動起動力
法を各機能別にブロックとして表現した一実施例図、第
３図はボイラ内圧力を一定としたときのボイラの所有す
るエンタルピとボイラ出口流体温度との関係を示す特性
図、第４図は本発明方法において、エンタルピを使用し
て所定時間後のボイラ出口流体温度を予測することを説
明するためのブロック図、第５図はボイラ出口流体温度
の大きさに応じてボイ２のプラントゲイン及び時定数が
変動することを説明するための特性図、第６図は第２図
に示した本発明を制御用計算器により実施する場合のプ
ログラムを示したフロー図、第１図は現サンプリング時
点における温度目標値を目標値修正信号に応じて修正決
定することを説明するための図であり、第８図は本発明
方法によりボイラを起動した場合の温度目標値に対する
ボイラ出口温度、ガス温度及び燃料量の変化の状態を示
した特性図である。 Ａ・・・・・・目標昇温率設定ブロック、Ｂ・・・・・
・現サンプリング時点の目標温度決定ブロック、Ｃ・・
・・・・ｎサンプリング後の目標温度を決定するブロッ
ク、Ｄ・・・・・・温度−エンタルピ変換ブロック、Ｅ
・・・・・・エンタルピ予測ブロンへＦ・・・・・・エ
ンタルピ一温度変換ブロック、０９口、Ｖ、Ｎ・・・・
・・加算部、Ｊ・・・・・・調節操作をするブロック、
Ｌ・−・−ボイラ特性模擬するブロック、Ｍ・・・・・
制御ゲイン調節するブロック。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラ起動時にボイラ出口流体圧力を一定に制御す
   るボイラの自動起動方法であって、ボイラ出口流体温度
   を所定の周期でサンプリングして入力するための温度サ
   ンプリング手段、ゲイ２出口流体の有するエンタルピを
   ボイラ出口流体温度のサンプリング値ごとに求める第１
   のステップ、該第１のステップの出力のうち過去のサン
   プリング時点のエンタルピ値から現時点におけるエンタ
   ルピの変化率を求め、この変化率と現サンプリング時点
   のエンタルピ値とからｎサンプリング後のエンタルピを
   予測する第２のステップ、予測したｎサンプリング後の
   エンタルピに対応して、ｎサンプリング後のボイラ出口
   流体温度を求める第３のステップ、前記温度サンプリン
   グ手段によってサンプリングされたボイラ出口流体温度
   に対応して昇温率を設定するための第４のステップ、ボ
   イラ出口流体温度の目標値の初期値と所定の昇温率とか
   ら前記ｎサンプリング後のボイラ出口流体温度の目標値
   を求めるとともに起動はじめにおいてはそのときのボイ
   ラ出口流体温度を、またその後は前回時点の目標値をボ
   イラ出口流体温度の目標値（７）初期値とし℃使用する
   第５のステップ、第３のステップと第５のステップの偏
   差型に応じてボイ２に与える燃料量を制御する調節ステ
   ップとを備え、第５のステップの前回時点のボイラ出口
   流体温度の目標値と温度サンプリング手段の現サンプリ
   ング時点のボイラ出口流体温度との偏差が所定値より大
   となるときには現時点の温度サンプリング手段の出力を
   第５のステップの現時点のボイラ出口流体温度の目標値
   の初期値とすることを特徴とするボイラの自動起動方法
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のボイ２の自動起動方法
   においてボイラ排ガス温度が所定値より上昇した場合は
   、温度サンプリング手段を介して得られた現時点のボイ
   ラ出口流体温度を第５のステップの現時点のボイラ出口
   流体温度の目標値の初期値とすることを特徴とするボイ
   ラの自動起動方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のボイラの自動起動方法
   におい℃、ボイラ排ガス温度が所定値より上昇した場合
   は、ボイラに与える燃料量を減少させることを特徴とす
   るボイラの自動起動方法。