(57)【要約】【課題】長大な時間遅れを伴ってシステムに入力される分析値をシミュレーションモデルに取り込むことにより、シミュレーションの精度を向上させることができるプラント運転支援装置を実現すること。【解決手段】プラントの動作とシミュレーションの結果が一致するようにシミュレーションモデルを修正するプラント運転支援装置において、前記シミュレーションの結果とともに前記シミュレーションモデルの構成情報を記録するシミュレーションデータサーバと、前記プラントから採取されたサンプルを分析する分析手段と、この分析手段から分析値が入力されるとともにプレイバックシミュレーション部の実行制御を行う分析値入力インターフェースと、この分析値入力インターフェースから入力される分析値に基づき前記シミュレーションモデルを適合させるプレイバックシミュレーション部、を有することを特徴とするもの。【選択図】    図１
2010152799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの動作とシミュレーションの結果が一致するようにシミュレーションモデルを修正するプラント運転支援装置において、
前記シミュレーションの結果とともに前記シミュレーションモデルの構成情報を記録するシミュレーションデータサーバと、
前記プラントから採取されたサンプルを分析する分析手段と、
この分析手段から分析値が入力されるとともにプレイバックシミュレーション部の実行制御を行う分析値入力インターフェースと、
この分析値入力インターフェースから入力される分析値に基づき前記シミュレーションモデルを適合させるプレイバックシミュレーション部、
を有することを特徴とするプラント運転支援装置。
【請求項２】
前記プレイバックシミュレーション部は、一次モデル修正部と二次モデル修正部で構成されることを特徴とする請求項1記載のプラント運転支援装置。
【請求項３】
前記一次モデル修正部は、前記分析値と分析対象の前記サンプルを取得する時点の前記シミュレーションの初期値が入力されるとともに、この初期値に基づいた修正シミュレーションモデルを導出することを特徴とする請求項１または２記載のプラント運転支援装置。
【請求項４】
前記二次モデル修正部は、前記修正シミュレーションモデルと前記シミュレーションの初期値を取得し、前記シミュレーションデータサーバからプロセスデータが送信され、前記分析対象サンプル取得時点から前記分析値取得時点までのプロセスデータに基づき、前記シミュレーションモデルを修正したい区間のシミュレーションのやり直しを行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のプラント運転支援装置。
【請求項５】
前記分析値に基づく前記シミュレーションモデルの修正動作が自動化されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のプラント運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント運転支援装置に関し、詳しくは、プラントシミュレーションモデルに組成などの分析結果を反映させ、シミュレーションの精度を向上させるプラント運転支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラントシミュレータの運用に関しては、プロセス情報ＤＢ、あるいは直接プロセス出力を受け取り、オンラインやリアルタイムで、プロセス・シミュレーション・モデルを更新していく方法が提案されていた。
【０００３】
図３は、従来のプラント運転支援装置の一例を示す構成図である。プロセスシミュレーション部１は、プロセスデータサーバ２を介して実際のプラント３からプロセスデータを受け取る。プロセスシミュレーション部１は、実際のプラント３と同期して動作し、モデルパラメータ修正部１０により、実際のプラント３からプロセスデータがプロセスシミュレーション部１に送信される毎に、プロセスシミュレーション部１にあるシミュレーションモデルの計算モデル式のパラメータを修正し演算を行う。プロセスシミュレーション部１は、演算結果を出力する。また、制御部４は実際のプラント３に操作量指令値を与えたり、実際のプラント３のデータをプロセスシミュレーション部１に与える。
【０００４】
このように構成することで、通常計測できない機器の内部情報の可視化や、プロセスがどう変化するのかといった予測などを行うことができ、プラントの運転支援ができる。
【０００５】
特許文献１は、実際のプラントの状態を逐次にシミュレーションモデルに反映し、高精度に実際のプラントの動作を予測できるプラント運転支援装置に関するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３２３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の方法では、たとえばラボ分析計やガスクロマトグラフなどによる特定の組成などの分析値をシミュレーションモデルに反映させようとしても、一般にこれらの分析測定に長大な時間遅れを伴うことから、これらの分析情報をシミュレーションモデルに適切に反映させることができないという問題がある。
【０００８】
また、たとえばモデル境界条件が分析値に基づくものであった場合、時間遅れの間、実際のプラント３の値（以下、真値という）とは異なる境界条件でシミュレーションは実行されることになり、シミュレーションモデルはその誤ったシミュレーション結果と真値の差を埋めるようにオンライン更新されてしまうことから、シミュレーションの精度は低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解決するものであり、長大な時間遅れを伴ってシステムに入力される分析値をシミュレーションモデルに取り込むことにより、シミュレーションの精度を向上させることができるプラント運転支援装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成するために、本発明の請求項１は、
プラントの動作とシミュレーションの結果が一致するようにシミュレーションモデルを修正するプラント運転支援装置において、
前記シミュレーションの結果とともに前記シミュレーションモデルの構成情報を記録するシミュレーションデータサーバと、
前記プラントから採取されたサンプルを分析する分析手段と、
この分析手段から分析値が入力されるとともにプレイバックシミュレーション部の実行制御を行う分析値入力インターフェースと、
この分析値入力インターフェースから入力される分析値に基づき前記シミュレーションモデルを適合させるプレイバックシミュレーション部、
を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２は、請求項１記載のプラント運転支援装置において、
前記プレイバックシミュレーション部は、一次モデル修正部と二次モデル修正部で構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３は、請求項１または２記載のプラント運転支援装置において、
前記一次モデル修正部は、前記分析値と分析対象の前記サンプルを取得する時点の前記シミュレーションの初期値が入力されるとともに、この初期値に基づいた修正シミュレーションモデルを導出することを特徴とする。
【００１３】
請求項４は、請求項１〜３いずれかに記載のプラント運転支援装置において、前記二次モデル修正部は、前記修正シミュレーションモデルと前記シミュレーションの初期値を取得し、前記シミュレーションデータサーバからプロセスデータが送信され、前記分析対象サンプル取得時点から前記分析値取得時点までのプロセスデータに基づき、前記シミュレーションモデルを修正したい区間のシミュレーションのやり直しを行うことを特徴とする
【００１４】
。
請求項５は、請求項１〜４いずれかに記載のプラント運転支援装置において、
前記分析値に基づく前記シミュレーションモデルの修正動作が自動化されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このように構成することにより、長大な時間遅れを伴って得られる組成などの分析値情報を適切にシミュレーションモデルに反映させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて、本発明のプラント運転支援装置を説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図であり、図３と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００１７】
図１において、本発明のプラント運転支援装置は、図３の従来のプラント運転支援装置にはない、シミュレーションデータサーバ５と、プレイバックシミュレーション部６と、ラボ分析計やガスクロマトグラフなどの分析測定に長大な時間遅れを伴う分析手段として用いられる分析装置７と、分析値入力インターフェース８とを有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、プロセスシミュレーション部１は、従来と同様にオンラインで実際のプラント３に接続され、実際のプラント３からリアルタイムで収集したデータを元に、シミュレーションモデルを変更していくシミュレータである。ただし、シミュレーションモデルの変更はリアルタイムで取得できる情報に基づいてのみ行われる。
【００１９】
また、プロセスシミュレーション部１で実行されたシミュレーションの結果は、シミュレーションデータサーバ５に、時間の経過にしたがって時系列的に記録されるとともに、シミュレーションモデルの構成情報なども同時に記録される。
【００２０】
実際のプラント３から採取された生成物、あるいは中間生成物のサンプルは、分析装置７に送られて長時間にわたって分析がされ、組成などが明らかにされる。
【００２１】
分析値入力インターフェース８は、使用者によって分析装置７から提示された分析値を入力し、プレイバックシミュレーション部の実行制御を行っている。
【００２２】
プレイバックシミュレーション部６は、長大な時間遅れを伴って入力される分析値に基づき、シミュレーションモデルを適合させるシミュレータである。たとえば、プレイバックシミュレーション部６は、２つのシミュレーションモデル修正部、一次モデル修正部６１と二次モデル修正部６２で構成されている。
【００２３】
ここで、一次モデル修正部６１は、分析装置７で分析された分析値と分析対象のサンプルを分析装置７で取得した時点のモデルシミュレーションの初期値が入力され、この初期値に基づいた修正モデルを導出している。すなわち、分析対象サンプル取得時点に戻って、分析装置７で分析された分析結果を用いて、プラント運転支援装置全体の最適なシミュレーションモデルを求めている。たとえば、シミュレーションモデルを求める方法として、分析値を含めたプロセス全体の物質収支、熱バランスなどの物理的制約条件を元に、プロセスモデル全体のパラメータを最小二乗などで求める方法が考えられる。
【００２４】
次に、二次モデル修正部６２は、分析対象サンプル取得時から分析値取得時点までのプロセスの特性変化を取り込むために、シミュレーションデータサーバ５が再現するプロセス入力により、該当区間のシミュレーションをやり直して、一次修正されたモデルをオンライン適合させている。
【００２５】
たとえば、ある特定の部位の物理量を反応器の温度とする場合、シミュレーション値と実際のプラント３の値の誤差を、該当物理量である反応器の温度の計算モデルパラメータであモデルパラメータ修正部１０にモデルにフィードバックする方法などが考えられる。
【００２６】
また、二次モデル修正部６２では、現在の時刻で修正が行えるように、加速シミュレーションが用いられ、該当区間の情報、たとえば反応器の温度をシミュレーションモデルに取り込んでいる。
【００２７】
次に、図１の動作説明をする。
【００２８】
まず、プロセスシミュレーション部１が動作していて、プロセス情報や、プロセス情報に基づいて適合されたシミュレーションモデルから得られるシミュレーション値およびシミュレーションモデルに関する情報は、すべてシミュレーションデータサーバ５に記録されているものとする。
【００２９】
ここで、実際のプラント３の物理量のうち、たとえば生成物内の組成などは、プロセス内部に存在する計器類ではリアルタイムに計測することができない。そこで、サンプルを採取し、ラボ分析計やガスクロマトグラフなどの分析装置７に送り、分析に長大な時間をかけて行う。
【００３０】
そして、分析完了後、分析値は使用者に提供される。分析値を得た使用者は、分析値入力インターフェース８から分析値をプレイバックシミュレーション部６に入力し、プラント運転支援装置に対して、分析値への適合を指示する。なお、使用者に提供される分析値は、システム化されプロセスデータサーバに直接入力される場合もあるが、本発明では使用者の手元に直接送られるものとする。
【００３１】
分析値が入力されたプレイバックシミュレーション部６は、一次モデル修正部６１と二次モデル修正部６２から構成されているため、修正が二段階で行われる。修正が二段階で行われた結果に基づいて、シミュレーションモデルの分析値への適合が行われる。
【００３２】
まず、一次モデル修正部６１では、シミュレーションデータサーバ５から分析対象サンプル取得時点のシミュレーションモデルとプロセス情報とシミュレーション状態を取得し、シミュレーション状態を分析対象サンプル取得時点に戻し、分析値を含めたプラント運転支援装置全体の最適パラメータを導出する。
【００３３】
そして、一次修正完了後、二次モデル修正が行われる。二次モデル修正部６２は、一次モデル修正部６１から修正されたシミュレーションモデルと初期状態を取得し、シミュレーションデータサーバ５からプロセスデータが送信され、該当区間のシミュレーションのやり直しが行われる。
【００３４】
ここでは、加速シミュレーションが行われるため、分析対象サンプル取得時点から現在までのプロセスデータに対してのオンライン適合が瞬時に行われる。
【００３５】
このようにして、二段階で修正が行われたシミュレーションモデル、つまり二次モデル修正部６２から出力される二次修正モデルはプロセスシミュレーション部１に送られ、現在稼働しているシミュレーションモデルに替えて、この二次修正モデルが使用される。つまり、本発明のプラント運転支援装置は、実際のプラント３の値に基づいた分析結果が反映されたシミュレーションを自動的に行うことができる。
【００３６】
図２は、本発明におけるモデル修正とその効果の概略図である。
【００３７】
ここで、実際のプラント３の値、つまり真値に対して、分析結果が反映されていないシミュレーション結果には、誤差があることが確認できる。
【００３８】
そこで、分析装置７での分析完了後に、分析対象のサンプルを取得した時点に戻り、分析結果に基づいて、一次モデル修正を行った後、二次モデル修正を行い、実際のプラント３の値である真値に分析結果が反映されたシミュレーション結果を一致させるようにする。
【００３９】
つまり、図２に示されるように、分析装置７での分析完了後に、分析対象のサンプルを取得した時点に戻り、分析結果に基づいて一次モデル修正を行い、分析結果が反映されたシミュレーション結果を得る。この分析結果が反映されたシミュレーション結果は、実際のプラント３の値により近づいていることが確認できる。
【００４０】
さらに、二次モデル修正を行うことにより、分析結果を反映したシミュレーション結果が得られ、より実際のプラント３の値に近づくことが確認できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、従来ではできなかった分析装置により長大な時間遅れを伴って得られる組成などの分析値情報を適切にシミュレーションモデルに反映させることができ、シミュレーションの精度を向上させることができるプラント運転支援装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明におけるモデル修正とその効果の概略図である。
【図３】従来のプラント運転支援装置一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  プロセスシミュレーション部
１０  モデルパラメータ修正部
２  プロセスサーバ
３  実際のプラント
４  制御部
５  シミュレーションデータサーバ
６  プレイバックシミュレーション部
６１  一次モデル修正部
６２  二次モデル修正部
７  分析装置
８  分析値入力インターフェース
【図１】
2010152799.tif 000003
【図２】
2010152799.tif 000004
【図３】
2010152799.tif 000005