JPS62248902A - 蒸気温度制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は蒸気温度制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、火り発電所のボイラでは、ボイラ蒸気温度を変
化させる場合には、ボイラへ供給される燃料の流量を調
整するが、燃料′ａ量変更後蒸気温度に影響を与えるま
でに応答遅れ（以下、むだ時間という）があり、このむ
だ時間に対処するため、従来はスミス予測器が使用され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、スミス予測器を使用した場合、むだ時間
に変動がない場合は良いが、むだ時間が変動する場合に
は、制御器のパラメータの調整に限界があって蒸気温度
は発散し、かえって不安定になるおそれがある。

本発明は上述の実情に鑑み、制御器のパラメータの調整
を容易に行い得て且つ蒸気温度が安定するようにするこ
とを目的としてなしたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ボイラへ供給される燃料流量を制御する制御
弁を備えたボイラ被制御系と、前記燃料流量変更（多ボ
イラで発生する蒸気が所定の温度になるまでのむだ時間
をなくすための補正信号を出力するスミス予測器と、測
定された蒸気温度及びスミス予測器からの補正信号並に
予め設定された蒸気温度から前記制御弁へ与える指令信
号を求める制御装置と、ボイラ被制御系のむだ時間が変
化する場合に前記スミス予測器にモデル化されたボイラ
被制御系の伝達関数のむだ時間を調整するむだ時間調整
手段を設けた構成を備えている。

［作　　用］ 測定された蒸気温度及び予め設定された蒸気温度並にス
ミス予測器からの補正信号を基にして制御弁へ与えられ
る指令信号が制御装置において求められ、制御弁は制御
装置からの指令信号により開度が調整されてボイラへ供
給される燃料流量が制御され、又ボイラ被制御系のむだ
時間が変化した場合には、スミス予測器のモデル化され
たボイラ被制御系の伝達関数のむだ時間が調整される。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。

第１図は本発明の一実施例で、図中１はボイラ、２はボ
イラ１への燃料供給配管、３はボイラ１からの蒸気を送
る蒸気配管、４は燃料供給配管２の中途部に取付けられ
た制御弁、５は蒸気配管３を流れる蒸気の温度を検出す
るための蒸気温度検出器、６は制御器、加算器等を含む
従来公知の制御装置、７は従来公知のスミス予測器、８
はむだ時間測定装置、９は蒸気湿度の設定器、ｉｏ、ｉ
ｌは加算器であり、蒸気温度検出器５で検出した蒸気温
度の信号ｙ　（ｋ）は加算器１０及びむだ時間測定装置
８へ加え得るようになっており、加算器１０では蒸気温
度検出器５からの蒸気温度の信号ｙ　（ｋ）とスミス予
測器７からのむだ時間による補正信号を加算して制御装
置６へ加え得るようになっている。更に、制御装置６か
らの出力及びむだ時間測定装置８からの微小な入力信号
（ランダムノイズ）ｕ（ｋ）は加算器１１に加えられる
ようになっており、加算器１１からの信号は制御信号と
して制御弁４へ与えられると共にスミス予測器７ヘフイ
ードバツクし得るようになっている。更に又、むだ時間
測定装置８からは、むだ時間の補正信号がスミス予測器
７へ送り得るようになっている。

スミス予測器７はボイラ被制御系にむだ時間がある場合
に、むだ時間が解消されるような制御を行うためのもの
であって、第２図に詳細が示されている。而して、スミ
ス予測器７には、むだ時間を含まないボイラ被制御系の
伝達関数のモデルＧ　’　（Ｓ）、むだ時間を含む場合
のボイラ被制御系の伝達関数のモデルＧ　’　（Ｓ）　
ｅ　−””が与えられている。

むだ時間測定装置８は制御弁４が加算器１１からの指令
により開閉し、蒸気配管３を流れる蒸気温度が、制御弁
４の開閉度に対応した燃料流量に落着くまでの時間（む
だ時間〉を測定するだめのもので、その詳細は第３図に
示されている。

むだ時間測定装置８は、外乱を作り出すランダムノイズ
発生装置１２、自己回帰モデルのパラメータ算出装置１
３、パラメータ比較装置１４、むだ時間表示装＠１５等
から構成され、ランダムノイズ発生装置１２は、経過時
間ｔの推移と共に常に変動しているランダムノイズｕ（
ｋ）（第５図参照）を前記制御弁４及びパラメータ算出
装置１３に加えるためのものであり、パラメータ算出装
置１３はランダムノイズｕ　（ｋ）及び蒸気温度検出器
５からの蒸気温度の信＠ｙ（ｋ）　　（第６図参照）を
基に自己回帰モデルを算出し自己回帰モデルから各係数
を求めるためのものであり、パラメータ比較装置１４は
パラメータ算出装置１３で得られた自己回帰モデルの各
係数からパラメータの大小関係を比較しむだ時間を算出
するためのものであり、むだ時間表示装置１５は求めら
れたむだ時間を表示するためのものであり、求められた
むだ時間は上述したようにスミス予測器−〇　− ７へ与え得るようになっている。

ボイラ蒸気温度は予め設定器９によって制御装置６へ設
定されており、蒸気温度検出器５で検出された蒸気配管
３中の蒸気温度の信号ｙ（ｋ）は加算器１０及びむだ時
間測定装置８へ与えられ、スミス予測器７からは、ボイ
ラ制御系のむだ時間のない場合の伝達関数のモデルＧ“
（Ｓ）を掛けられた信号とむだ時間のおる場合の伝達関
数のモデルＧ’（Ｓ）ｅ”°８を掛けられた信号の偏差
が求められて該偏差の信号が加算器１０に加えられ、該
加算器１０では前記偏差の信号と信号ｙ　（ｋ）が加算
されて制御装置６へ与えられ、制御装置６では、加算器
１０からの信号と設定器９で設定された蒸気温度との偏
差が求められ、制御装置６内の制御器で該偏差の大きさ
に比例した大きさの調整信号に調整されたうえ加算器１
１に加えられ、一方加算器１１には前記調整信号の他に
むだ時間測定装置８から任意のランダムノイズｕ　（ｋ
）が与えられ、調整信号とランダムノイズｕ　（ｋ）の
加えられた信号が指令信号として加算器１１から出力さ
れて制御弁４へ与えられ、制御弁４の即度が調整されて
燃料供給配管２からボイラへ供給される燃料流量が調整
され、最終的には蒸気配管３の蒸気温度が制御される。

加算器１１からの出力信号は、スミス予測器７へも加え
られ、該スミス予測器７では、前述の通り、ボイラ被制
御系のむだ時間のない場合の伝達関数のモデルＧ　’　
（Ｓ）を掛けられた信号とむだ時間のある場合の伝達関
数のモデル Ｇ　’　（Ｓ）　ｅ−”３を掛けられた信号の偏差が求
められて加算器１０に加えられ、前述と同様の制御が行
われる。

むだ時間測定装置８では、むだ時間りが求められ、むだ
時間りが変化した場合には、スミス予測器７の伝達関数
のモデルＧ’（Ｓ）ｅ−”８のむだ時間Ｌ゛が調整され
る。而して、例えばボイラへ供給される燃料流量が第３
図（イ）に示すように変化すると、むだ時間りによって
蒸気配管２の蒸気温度は第３図＜Ｄ）の曲線Δのように
変化するが、スミス予測器７を備えることによって蒸気
温度を第３図（ロ）の曲線Ｂに示すようにむだ時間のな
いように変化させることができ、又むだ時間が変動する
場合でも５むだ時間測定機能を持たすことによって安定
した制御が可能となる。

次に、上記むだ時間測定装置８の作動について詳細に説
明すると、ボイラ被制御系には、ランダムノイズ発生装
置１２から加算器１１及びパラメータ算出装置１３ヘラ
ンダムノイズｕ　（ｋ）が与えられ、蒸気温度検出器５
がらは蒸気配管３の蒸気温度が信号’１／　（ｋ）とし
てパラメータ算出装置１３へ加えられる。ここで、成る
時間のラング　　□ムノイズｕ　（ｋ）に対応する信号
Ｖ（ｋ）（１人力１出力）の測定対象は、自己回帰モデ
ルを用いると下記のように表わすこと ができる。

ここで　　　　ｍ：自己回帰モデルの次数に；離散的な
時間 ｅ（ｋ）；雑音又は誤差 ａＩ　＃　ｂｉ　　：各々ｍ個ずつの係数又データのザ
ンプリング周期をＡｔとすると、経過時間ｔ＝に一、６
ｔで表わされる。而して、パラメータ算出装置１３では
（１）式の係数ａｉ　、　ｂｌと変換し、雑音又は誤差
ｅ　（ｋ）が最小となるよで表わされる逐次形最小二乗
法を用いて係数ａｉ　、ｂｌが決定される。ここで、Ｊ
は評価関数である。ただし、自己回帰モデルの次数ｍは
、予め測定者が成る程度大きな数（むだ時間りより充分
太きくｍ＞＞Ｌ／Ａｔで表わされる数）をパラメータ算
出装置１３にセットしておく。

自己回帰モデルの係数ａｉ　＊　ｂ　ｔが求められたら
、各係数ａｉ　ｅ　ｂｉはパラメータ比較装置１４に加
えられ、該パラメータ比較装置１４で各係数の大小関係
が比較され、この大小関係からむだ時間りが算出される
。すなわち、むだ時間りが存在するとｂｌ　ｕ（ｋ−ｉ
）の係数ｂ１のうち、ｂｌ、ｂ２．・・・は小さく、む
だ時間を越えた時刻からはｂｌはｂｌより十分大きくな
る。

そこで、 ｌｂ＋　　　ｌ　　＜＜　　ｌｂ＋　　　１　　　・・
・０のが成立するｉを探し出し、 Ｌ　＝　（ｉ−１）　半Ａ　ｔ　・（ｖ）からむだ時間
を算出する。求められたむだ時間りはむだ時間表示装置
１５からスミス予測器７へ与えられ、むだ時間りが変化
した場合にスミス予測器７の伝達関数のモデルＧ　’　
（Ｓ）　Ｏ−”８のＬ゛が調整される。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、むだ時間は予め試験によって定めその結果からむだ時
間を調整するようにしても良いこと、その飽水発明の要
旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論
である。

［発明の効果］ 本発明の蒸気温度制御装置によれば、燃料装置変更後蒸
気温度が所定の温度に変化するまでのむだ時間を調整す
る制御器パラメータの調節を容易に行うことができるた
め蒸気温度が発散することなく安定した制御が可能とな
り、又蒸気温度変動幅の低減を図ることができる、等種
々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気温度制御装置の説明図、第２図は
第１図の装置におけるスミス予測器の説明図、第３図（
イ）は第１図の装置で燃料流量を変化させた場合のグラ
フ、第３図（ロ）は燃料流量を変化させた場合の蒸気温
度の変化の様子を示すグラフ、第４図は第１図の装置に
おけるむだ時間測定装置の説明図、第５図は被制御系及
びパラメータ算出装置へ入力される入力信号と時間との
関係を表わすグラフ、第６図は被制御系からパラメータ
算出装置へ加えられる出力信号と時間との関係を表わす
グラフである。 図中１はボイラ、２は燃料供給配管、３は蒸気配管、４
は制御弁、５は蒸気温度検出器、６は制御装置、７はス
ミス予測器、８はむだ時間測定装置、９は設定器、１０
．１１は加算器を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）ボイラへ供給される燃料流量を制御する制御弁を備
   えたボイラ被制御系と、前記燃料流量変更後ボイラで発
   生する蒸気が所定の温度になるまでのむだ時間をなくす
   ための補正信号を出力するスミス予測器と、測定された
   蒸気温度及びスミス予測器からの補正信号並に予め設定
   された蒸気温度から前記制御弁へ与える指令信号を求め
   る制御装置と、ボイラ被制御系のむだ時間が変化する場
   合に前記スミス予測器にモデル化されたボイラ被制御系
   の伝達関数のむだ時間を調整するむだ時間調整手段を設
   けたことを特徴とする蒸気温度制御装置。