(57)【要約】【課題】出力指令値に加算した先行入力指令値が出力目標値を超えて変化するオーバーシュート、アンダーシュートを生じさせないようにする。【解決手段】出力目標値４からプラントに応じた出力指令値６を設定し、出力指令値６にその負荷帯に応じた先行入力指令値８を加算することにより得たボイラ入力指令１０を用いて制御遅れが大きいボイラを出力目標値４に制御するプラントの先行指令制御方法であって、出力目標値４と出力指令値６の差の絶対値を刻々求め、この差の絶対値と先行入力指令値８の絶対値の小さい方を選択して出力指令値６に加算することによりボイラ入力指令１０を得ることで、出力指令値６に加算した先行入力指令値８が出力目標値４を超えないように制限する。【選択図】図１
2014234987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップ的に変化して入力される出力目標値からボイラプラントに応じた負荷変化率の出力指令値を設定し、該出力指令値にその負荷帯に応じた先行入力指令値を加算して得たプラント入力指令を用いて制御遅れを有するボイラプラントを出力目標値に制御する発電用ボイラプラントの先行指令制御方法であって、
前記出力目標値と前記出力指令値の差の絶対値を刻々求め、この差の絶対値と前記先行入力指令の絶対値の小さい方を選択して出力指令値に加算することによりプラント入力指令を得ることで、前記出力指令値に加算した前記先行入力指令値が出力目標値を超えないように制限したことを特徴とする発電用ボイラプラントの先行指令制御方法。
【請求項２】
ステップ的に変化して入力される出力目標値からボイラプラントに応じた負荷変化率の出力指令値を設定し、該出力指令値にその負荷帯に応じた先行入力指令値を加算して得たプラント入力指令を用いて制御遅れを有するボイラプラントを出力目標値に制御する発電用ボイラプラントの先行指令制御装置であって、
出力増加目標値及び出力減少目標値から負荷変化率制限器により得た出力増加指令値及び出力減少指令値から関数発生器により先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値を作成し、且つ、前記出力増加目標値と出力増加指令値との正の差の信号及び出力減少目標値と出力減少指令値との負の差の信号から求めた負荷増加中又は負荷減少中の信号に基づいて前記先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値の終了を設定する負荷増加先行指令演算回路及び負荷減少先行指令演算回路と、
前記先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値の絶対値と前記差の信号の絶対値の小さい方を選択して前記出力増加指令値及び出力減少指令値に加算することによりプラント入力増加指令及びプラント入力減少指令を得る負荷増加制限回路及び負荷減少制限回路と
を有することを特徴とする発電用ボイラプラントの先行指令制御装置。
【請求項３】
前記負荷増加先行指令演算回路は、前記出力増加指令値を入力して先行入力増加指令値を出力する関数変換器と、前記出力増加目標値と出力増加指令値との差を求める引算器からの正の差の信号から負荷増加中又は負荷減少中を判断する判断回路と、前記関数発生器からの先行入力増加指令値を入力し、前記判断回路が負荷増加中を判断すると先行入力増加指令値をそのまま出力し、前記判断回路が負荷減少中を判断すると０信号を出力する切替器と、該切替器によって先行入力増加指令値が０信号に切り替わったときに前記先行入力増加指令値を所定の変化率で減少させて０信号に一致させる減少変化率制限器とを有し、
前記負荷増加制限回路は、前記引算器からの正の差の信号と０信号を入力して両信号のうちの大きい方を選択して高選択信号を出力する高選択器と、前記減少変化率制限器を経た先行入力増加指令値と前記高選択器からの高選択信号を入力して両信号のうちの小さい方を選択して前記出力増加指令値に加算する低選択器とを有し、
前記負荷減少先行指令演算回路は、前記出力減少指令値を入力して先行入力減少指令値を出力する関数変換器と、前記出力減少目標値と出力減少指令値の差を求める引算器からの負の差の信号から負荷増加中又は負荷減少中を判断する判断回路と、前記関数発生器からの先行入力減少指令値を入力し、前記判断回路が負荷減少中を判断すると先行入力減少指令値をそのまま出力し、前記判断回路が負荷増加中を判断すると０信号を出力する切替器と、該切替器によって先行入力減少指令値が０信号に切り替わったときに前記先行入力減少指令値を所定の変化率で増加させて０信号に一致させる増加変化率制限器とを有し、
前記負荷減少制限回路は、前記引算器からの負の差の信号と０信号を入力して両信号のうちの小さい方であって絶対値は大きい方を選択して低選択信号を出力する低選択器と、前記増加変化率制限器を経た先行入力減少指令値と前記低選択器からの低選択信号を入力して両信号のうちの大きい方であって絶対値は小さい方を選択して前記出力減少指令に加算する高選択器とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の発電用ボイラプラントの先行指令制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御遅れが大きい（時間遅れが大きい）発電用ボイラプラントを先行指令制御する際に、オーバーシュート、アンダーシュートが発生しないようにした発電用ボイラプラントの先行指令制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電等の発電用ボイラプラントにおいては、ボイラ本体の加熱及び冷却に大きな時間遅れが生じるために、中央給電指令所等からステップ的に変化して指令される出力目標値（負荷指令＝ＭＷＤ）がボイラに与えられても、このようにステップ的に変化する出力目標値には追随することができない。そのため、先行指令制御装置により出力目標値を調整して、できるだけ短い時間で出力目標値に安定して一致するように火力発電プラントを制御することが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
一般の火力発電に用いられる発電用ボイラプラントでは、中央給電指令所等からステップ的に増加する出力増加目標値が先行指令制御装置に入力されると、出力増加目標値はボイラプラントの運用に見合った負荷変化率の出力増加指令値に変換されてボイラプラントに入力される。
【０００４】
又、この出力増加指令値に沿うようにボイラプラントを運転しようとしても、ボイラプラントは投入される燃料・空気・給水に対するボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）の追従性が低く制御遅れが大きいために、出力増加指令値に沿って運転させることができない。このため、出力増加指令値の負荷帯に応じた先行入力増加指令値を作成し、この先行入力増加指令値を前記出力増加指令値に加算することで、ボイラ入力増加指令を作成している。又、前記先行入力増加指令値は、出力増加指令値が前記出力増加目標値に到達した到達点を起点として、所定の抜取傾斜率で抜き取る操作を行うことで、ボイラ入力増加指令を出力増加目標値に一致させるようにしている。
【０００５】
そして、ボイラプラントは、前記ボイラ入力増加指令に基づいたボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）により制御されて、ボイラ負荷が前記出力増加指令値に略沿って増加するように制御される。これにより結果的に、ボイラプラントの実際の出力値（発電機出力）も出力増加指令値に略沿って増加するようになる。
【０００６】
又、中央給電指令所等からステップ的に減少する出力減少目標値が先行指令制御装置に与えられると、先行指令制御装置は、出力減少指令値に先行入力減少指令値を加算してボイラ入力減少指令を作成する。又、前記先行入力減少指令値は、出力減少指令値が出力減少目標値に到達した到達点を起点として、所定の抜取傾斜率で抜き取る操作を行うことで、ボイラ入力減少指令を出力減少目標値に一致させるようにしている。
【０００７】
そして、ボイラプラントは、ボイラ入力減少指令に基づいたボイラ負荷により制御され、ボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）が前記出力減少指令値に略沿って減少するように制御される。これにより結果的に、ボイラプラントの実際の出力値（発電機出力）も出力減少指令値に略沿って減少するようになる。
【０００８】
又、前記先行指令制御装置にはフィードバック制御部が備えてあり、フィードバック制御部は主蒸気圧力偏差に基づいたＰＩコントローラにより前記ボイラ入力指令を修正し、この修正されたボイラ入力指令に基づいた燃料流量指令、空気流量指令及び給水流量指令を用いてボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）が所定値になるように制御している。これによって、電力の変動を小さく抑えるように制御している。
【０００９】
火力発電プラントの負荷制御方法と装置において、ボイラ圧力変動時のタービン加減弁のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制するために設けられる発電機出力蒸気圧力による補正手段に対し、蒸気量変化が均一になるような補正信号を加えて負荷制御を行うものがある（特許文献２参照）。
【００１０】
又、コンバインドサイクルプラントの起動時の過熱蒸気温度のオーバーシュートを防止するようにした蒸気温度制御装置がある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０５−２６５５０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５６０７号公報
【特許文献３】特開平０９−１０５５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来の発電用ボイラプラントの先行指令制御装置では、前記したように、出力増加指令値及び出力減少指令値が、出力増加目標値及び出力減少目標値に一致する到達点に到達した時点から先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値を抜き取る操作を行うようにしているため、負荷変化の終盤において、前記先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値が、夫々出力増加目標値及び出力減少目標値の基線を超えて突出する過剰増加部及び過剰減少部を生じる。
【００１３】
このような過剰増加部及び過剰減少部が生じる負荷変化の終盤においては、発電機出力の元となるボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）は、夫々出力増加目標値及び出力減少目標値の基線を超えて突出するオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳを発生する。その結果、ボイラプラントによる実際の出力値（発電機出力）が出力増加目標値及び出力減少目標値の基線を超えて突出する突出部を生じることになり、このために電力が大きく変動するという問題がある。
【００１４】
又、上記したように、ボイラ負荷のオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳが発生しても、実際の出力値の突出部は比較的短い時間で出力増加目標値及び出力減少目標値に一致して収束するようになる。従って、前記突出部が収束した後で時間間隔を隔てて発せられる出力目標値の負荷変化によって発生する実際の出力値の変動は、回避できないものとして容認されてきた。
【００１５】
しかし、近年の発電用ボイラプラントにおいては、部分負荷での運転の切り替え（通常負荷変化）が頻繁に行われるようになってきている。即ち、出力目標値による負荷変化が行われその制御が終盤で安定する前（先行入力指令値を所定の抜取傾斜率で抜き取る操作が完了して、ボイラ負荷のオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳが収束する前）に、次の出力目標値による負荷変化が接近して発せられる場合が生じる。この場合には、制御が混乱し、実際の出力値が大きく変動する問題がある。
【００１６】
ここで、前記フィードバック制御部は、主蒸気圧力偏差に基づいてＰＩコントローラにより前記ボイラ入力増加指令を修正して、実際の出力値の突出部の突出を小さく押え込むように燃料流量指令、空気流量指令及び給水流量指令を減少させる制御を行っている。
【００１７】
このため、前記フィードバック制御部による負荷減少の制御によって、実際の出力値が出力増加目標値に向かい増加量が小さくなって収束する効果が現われ出した時に、負荷増加の次の出力増加目標値が発せられることにより、負荷減少と負荷増加の指令が同時に発せられることになって制御が混乱し、そのために実際の出力値は予想外に大きく変動し、発生する電力が大きく変動するという問題が生じる。このような問題は、負荷変化の終盤において、出力減少目標値が接近して発せられた場合にも同様に発生する。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたものであり、出力指令値に先行入力指令値を加算したボイラ入力指令によってボイラ負荷を制御する際に、ボイラ負荷が出力目標値を超えて変化するオーバーシュート及びアンダーシュートを生じないようにした発電用ボイラプラントの先行指令制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、ステップ的に変化して入力される出力目標値からボイラプラントに応じた負荷変化率の出力指令値を設定し、該出力指令値にその負荷帯に応じた先行入力指令値を加算して得たプラント入力指令を用いて制御遅れを有するボイラプラントを出力目標値に制御する発電用ボイラプラントの先行指令制御方法であって、
前記出力目標値と前記出力指令値の差の絶対値を刻々求め、この差の絶対値と前記先行入力指令の絶対値の小さい方を選択して出力指令値に加算することによりプラント入力指令を得ることで、前記出力指令値に加算した前記先行入力指令値が出力目標値を超えないように制限したことを特徴とする発電用ボイラプラントの先行指令制御方法、に係るものである。
【００２０】
本発明は、ステップ的に変化して入力される出力目標値からボイラプラントに応じた負荷変化率の出力指令値を設定し、該出力指令値にその負荷帯に応じた先行入力指令値を加算して得たプラント入力指令を用いて制御遅れを有するボイラプラントを出力目標値に制御する発電用ボイラプラントの先行指令制御装置であって、
出力増加目標値及び出力減少目標値から負荷変化率制限器により得た出力増加指令値及び出力減少指令値から関数発生器により先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値を作成し、且つ、前記出力増加目標値と出力増加指令値との正の差の信号及び出力減少目標値と出力減少指令値との負の差の信号から求めた負荷増加中又は負荷減少中の信号に基づいて前記先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値の終了を設定する負荷増加先行指令演算回路及び負荷減少先行指令演算回路と、
前記先行入力増加指令値及び先行入力減少指令値の絶対値と前記差の信号の絶対値の小さい方を選択して前記出力増加指令値及び出力減少指令値に加算することによりプラント入力増加指令及びプラント入力減少指令を得る負荷増加制限回路及び負荷減少制限回路と
を有することを特徴とする発電用ボイラプラントの先行指令制御装置、に係るものである。
【００２１】
上記発電用ボイラプラントの先行指令制御装置において、前記負荷増加先行指令演算回路は、前記出力増加指令値を入力して先行入力増加指令値を出力する関数変換器と、前記出力増加目標値と出力増加指令値との差を求める引算器からの正の差の信号から負荷増加中又は負荷減少中を判断する判断回路と、前記関数発生器からの先行入力増加指令値を入力し、前記判断回路が負荷増加中を判断すると先行入力増加指令値をそのまま出力し、前記判断回路が負荷減少中を判断すると０信号を出力する切替器と、該切替器によって先行入力増加指令値が０信号に切り替わったときに前記先行入力増加指令値を所定の変化率で減少させて０信号に一致させる減少変化率制限器とを有し、
前記負荷増加制限回路は、前記引算器からの正の差の信号と０信号を入力して両信号のうちの大きい方を選択して高選択信号を出力する高選択器と、前記減少変化率制限器を経た先行入力増加指令値と前記高選択器からの高選択信号を入力して両信号のうちの小さい方を選択して前記出力増加指令値に加算する低選択器とを有し、
前記負荷減少先行指令演算回路は、前記出力減少指令値を入力して先行入力減少指令値を出力する関数変換器と、前記出力減少目標値と出力減少指令値の差を求める引算器からの負の差の信号から負荷増加中又は負荷減少中を判断する判断回路と、前記関数発生器からの先行入力減少指令値を入力し、前記判断回路が負荷減少中を判断すると先行入力減少指令値をそのまま出力し、前記判断回路が負荷増加中を判断すると０信号を出力する切替器と、該切替器によって先行入力減少指令値が０信号に切り替わったときに前記先行入力減少指令値を所定の変化率で増加させて０信号に一致させる増加変化率制限器とを有し、
前記負荷減少制限回路は、前記引算器からの負の差の信号と０信号を入力して両信号のうちの小さい方であって絶対値は大きい方を選択して低選択信号を出力する低選択器と、前記増加変化率制限器を経た先行入力減少指令値と前記低選択器からの低選択信号を入力して両信号のうちの大きい方であって絶対値は小さい方を選択して前記出力減少指令に加算する高選択器とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、出力目標値から得た出力指令値に先行入力指令値を加算したプラント入力指令が出力目標値に一致するように制御する負荷変化の終盤において、先行入力指令値が出力目標値を超える過剰増加部及び過剰減少部を生じることがないように制限しているので、オーバーシュートやアンダーシュートを生じることなくボイラプラントの実際の出力値を出力目標値に安定して制御することかでき、しかも、出力目標値による負荷変化の時間間隔が接近して発せられた場合にも、オーバーシュートやアンダーシュートを生じることなくボイラプラントを安定して運転できるため、負荷変化の終盤にボイラプラントの実際の出力値が大きく変動する問題を防止して、発電用ボイラプラントの電力が安定するという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は本発明の発電用ボイラプラントの先行指令制御装置を構成する負荷増加先行指令演算部の実施例を示すブロック図、（ｂ）は本発明の発電用ボイラプラントの先行指令制御装置を構成する負荷減少先行指令演算部の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明における負荷変化時のボイラ入力指令を示す線図である。
【図３】負荷増加時における本発明の作動を従来と比較して示す線図である。
【図４】負荷減少時における本発明の作動を従来と比較して示す線図である。
【図５】負荷変化が接近して発せられた際の本発明の作動を従来と比較して示す線図である。
【図６】本発明を適用する発電用ボイラプラントにおける一般的な先行指令制御装置の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２５】
図１（ａ）、（ｂ）に示す本発明の負荷増加先行指令演算部２ａ及び負荷減少先行指令演算部２ｂを適用する一般的な先行指令制御装置について、図６を参照して先ず説明する。図６の先行指令制御装置１は、先行指令演算部２とフィードバック制御部３を有しており、前記先行指令演算部２には、中央給電指令所等からの中給指令（負荷指令）である出力目標値４（ＭＷＤ）が入力される。
【００２６】
火力発電等の発電用ボイラプラントの先行指令演算部２には、何ＭＷ（メガワット）のようにステップ的に変化する出力目標値４が負荷指令として入力される。制御遅れを有する発電用ボイラプラントは、このようなステップ的に変化する出力目標値４に対しては追従することができない。このため、前記出力目標値４を負荷変化率制限器５によってボイラプラントの運用に見合った負荷変化率の出力指令値６に変換している。又、この出力指令値６に沿うようにボイラプラントを運転しようとしても、ボイラプラントは投入される燃料・空気・給水に対するボイラ負荷（主蒸気流量・圧力）の追従性が低く制御遅れが大きいために、出力指令値６に沿って運転することはできない。このため、先行指令演算回路７により、出力指令値６に基づいて該出力指令値６の負荷帯に応じた先行入力指令値８を作成し、この先行入力指令値８を加算器９を介して前記出力指令値６に加算することにより、ボイラ入力指令１０を作成している。このとき、前記出力目標値４と出力指令値６は引算器１１に入力されて引算されており、その差の信号１２が判断器１３に入力されて、現在の負荷が負荷増加中か、負荷減少中かを判断している。そして、負荷増加中の信号１３ａ、又は、負荷減少中の信号１３ｂが先行指令演算回路７に入力され、先行指令演算回路７は前記出力指令値６に加算する前記先行入力指令値８の形状と加算するタイミングを設定している。前記先行指令演算回路７には、通常、負荷増加時用と負荷減少時用が備えられている。
【００２７】
又、前記フィードバック制御部３は、主蒸気圧力偏差１４が無くなるように制御するＰＩコントローラ１５からの信号１６を、前記加算器９からのボイラ入力指令１０に加算器１７を介して加算しており、主蒸気圧力が所定値に保持されるようにボイラ入力指令１０を調整している。
【００２８】
更に、前記加算器１７からのボイラ入力指令１０は、燃料プログラムを有する燃料関数発生器１８に導くことにより燃料流量指令１９を作成する。又、該燃料流量指令１９は空気プログラムを有する空気関数発生器２０に導くことにより空気流量指令２１を作成する。更に、前記ボイラ入力指令１０は給水プログラムを有する給水関数発生器２２に導くことにより給水流量指令２３を作成しており、これらの指令１９，２１，２３を用いてボイラプラントの運転を制御している。
【００２９】
図６に示す先行指令制御装置１の先行指令演算部２においては、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂに先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂを加算することで、ボイラ入力増加指令１０ａ及びボイラ入力減少指令１０ｂを作成している。そして、図３（ｂ）、図４（ｂ）に破線で示すように、出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂが出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂに一致する到達点Ｔに到達した時点から先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂを抜き取る操作を行っているため、負荷変化の終盤において、前記先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂが、出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂの基線を超えて突出する過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２を生じる。
【００３０】
上記したような過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２が生じる負荷変化の終盤においては、図３（ｄ）、図４（ｄ）に一点鎖線で示すように、発電機出力の元となるボイラ負荷２４ａ，２４ｂ（主蒸気流量・圧力）が出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂの基線を超えて突出するオーバーシュートＯＳ、アンダーシュートＵＳを発生する。その結果、図３（ｄ）、図４（ｄ）に破線で示すように、ボイラプラントによる実際の出力値２６ａ，２６ｂ（発電機出力）が出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂの基線を超えて突出する突出部２６ａ'，２６ｂ'を生じることになり、電力が大きく変動するという問題がある。
【００３１】
このため、本発明では、前記図６の先行指令制御装置１の先行指令演算部２を、図１（ａ）に示す負荷増加先行指令演算部２ａと、図１（ｂ）に示す負荷減少先行指令演算部２ｂにより構成している。
【００３２】
図１（ａ）に示す負荷増加先行指令演算部２ａは、負荷増加先行指令演算回路３０ａと負荷増加制限回路３１ａを有している。
【００３３】
前記負荷増加先行指令演算回路３０ａの負荷変化率制限器５ａには、図３（ａ）に示すようにステップ的に増加する出力増加目標値４ａが入力され、負荷変化率制限器５ａは、前記出力増加目標値４ａを図３（ｂ）に示すようにボイラプラントに応じた負荷変化率の出力増加指令値６ａに変換する。更に、この出力増加指令値６ａは関数変換器３２ａに入力されて図３（ｃ）に示す先行入力増加指令値８ａが作成され、この先行入力増加指令値８ａは、０信号３３が設定された切替器３４ａに入力される。
【００３４】
前記出力増加目標値４ａと前記出力増加指令値６ａは引算器１１ａに入力されて差の信号１２ａが求められ、この差の信号１２ａは判断回路３５ａ（ハイ・ローモニタ）に入力されており、該判断回路３５ａからは負荷増加中の信号２７及び負荷減少中の信号２８が出力される。この時、前記出力増加目標値４ａは正（＋）、前記出力増加指令値６ａは負（−）の信号であることから、引算器１１ａからは正（＋）の差の信号１２ａが減少する方向で出力されるため、この減少する方向の差の信号１２ａから判断回路３５ａは負荷増加中であることを判断して負荷増加中の信号２７を出力する。
【００３５】
前記切替器３４ａは、前記負荷増加中の信号２７が入力されると、ａ側に切り替えられて前記先行入力増加指令値８ａをそのまま出力し、前記判断回路３５ａからの負荷増加中の信号２７が停止すると、ｂ側に切り替えられて０信号３３を出力するようになる。
【００３６】
前記切替器３４ａの下流には変化率制限器３６ａが設けてあり、該変化率制限器３６ａは、前記切替器３４ａが先行入力増加指令値８ａを出力している状態から０信号３３に切り替わったときに、前記先行入力増加指令値８ａを図３（ｃ）の抜取傾斜率２５ａで減少するように変化させて前記先行入力増加指令値８ａを０の値に一致させる調整を行う。
【００３７】
前記負荷増加制限回路３１ａは、前記引算器１１ａからの正（＋）の差の信号１２ａを入力する高選択器３７を有しており、該高選択器３７には０信号３８が設定されており、高選択器３７は、前記差の信号１２ａと０信号３８を比較して両信号のうちの大きい方を選択して高選択信号３９として出力するようになっている。前記差の信号１２ａは０信号３８よりも大きい正（＋）の信号であるので、差の信号１２ａが高選択信号３９として出力される。高選択器３７は、０信号３８よりも小さい信号が入力された場合にその信号が出力されるのを防止している。
【００３８】
更に、前記変化率制限器３６ａを経た先行入力増加指令値８ａと前記高選択器３７からの高選択信号３９は低選択器４０に入力されており、該低選択器４０は、前記先行入力増加指令値８ａと高選択信号３９を比較して両信号のうちの小さい方を選択して出力するようになっている。
【００３９】
そして、低選択器４０で選択された先行入力増加指令値８ａ及び高選択信号３９は、加算器９ａを介して前記出力増加指令値６ａに加算されてボイラ入力増加指令１０ａが得られる。
【００４０】
図１（ｂ）に示す負荷減少先行指令演算部２ｂは、負荷減少先行指令演算回路３０ｂと負荷減少制限回路３１ｂを有しており、図１（ａ）の前記負荷増加先行指令演算部２ａと同等の構成を有している。
【００４１】
図１（ｂ）の負荷減少先行指令演算部２ｂが前記負荷増加先行指令演算部２ａと異なる点は、図４（ａ）に示すようにステップ的に減少する出力減少目標値４ｂが負荷変化率制限器５ｂに入力され、負荷変化率制限器５ｂは、前記出力減少目標値４ｂを図４（ｂ）に示すようにボイラプラントに応じた負荷変化率の出力減少指令値６ｂに変換する。更に、この出力減少指令値６ｂは関数変換器３２ｂに入力されて図４（ｃ）に示す先行入力減少指令値８ｂを作成する。又、前記出力減少目標値４ｂは負（−）の信号とし、前記出力減少指令値６ｂを正（＋）の信号とすることにより、引算器１１ａから負（−）の差の信号１２ｂが出力されるようにしており、差の信号１２ｂが負（−）から正（＋）の方向へ増加するように出力されるため、この増加する方向の差の信号１２ｂから判断回路３５ｂは負荷減少中であることを判断して負荷減少中の信号２８を出力する。
【００４２】
更に、前記切替器３４ｂは、前記負荷減少中の信号２８が入力されると、ａ側に切り替えられて前記先行入力増加指令値８ａをそのまま出力し、前記判断回路３５ｂからの負荷減少中の信号が停止すると、ｂ側に切り替えられて０信号３３を出力するようになる。
【００４３】
又、前記切替器３４ｂの下流に備えた変化率制限器３６ｂは、前記切替器３４ｂが先行入力減少指令値８ｂを出力している状態から０信号３３に切り替わったときに、前記先行入力減少指令値８ｂを図４（ｃ）の抜取傾斜率２５ｂで増加させて前記先行入力減少指令値８ｂを０の値に一致させる調整を行う。
【００４４】
又、前記負荷減少制限回路３１ｂは、前記引算器１１ｂからの負（−）の差の信号１２ｂを入力する低選択器４１を有しており、該低選択器４１には０信号４２が設定されている。従って、低選択器４１は、前記差の信号１２ｂと０信号４２を比較して両信号のうちの小さい方、即ち、負（−）の差の信号１２ｂを選択して低選択信号４３として出力するようになっている。低選択器４１は、０信号４２よりも大きい信号が入力された場合にその信号が出力されるのを防止している。
【００４５】
更に、前記変化率制限器３６ｂを経た先行入力減少指令値８ｂと前記低選択器４１からの低選択信号４３を入力する高選択器４４を有しており、該高選択器４４は、前記先行入力減少指令値８ｂと低選択信号４３を比較して両信号のうちの大きい（絶対値は小さい）方を選択して出力するようになっている。
【００４６】
そして、高選択器４４で選択された先行入力減少指令値８ｂ及び低選択信号４３は、加算器９ｂを介して前記出力減少指令値６ｂに加算されてボイラ入力減少指令１０ｂが得られる。
【００４７】
次に、上記実施例における作動を説明する。
【００４８】
図１（ａ）に示す負荷増加先行指令演算部２ａの変化率制限器３６ａからの先行入力増加指令値８ａと、図１（ｂ）に示す負荷減少先行指令演算部２ｂの変化率制限器３６ｂからの先行入力減少指令値８ｂは、絶対値で表わすと、図２に示す絶対値Ａとなる。又、図１（ａ）に示す高選択器３７からの高選択信号３９である正の差の信号１２ａと、図１（ｂ）に示す低選択器４１からの低選択信号４３である負の差の信号１２ｂは、絶対値で表わすと、図２に示す絶対値Ｂとなる。そして、図１（ａ）の低選択器４０と図１（ｂ）の高選択器４４は、結果的に前記絶対値Ａと絶対値Ｂの小さい方を選択することになる。従って、低選択器４０及び高選択器４４で選択されて図１（ａ）、（ｂ）の加算器９ａ，９ｂにより出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂに加算される先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂは、図２に矢印で示すように、負荷変化初期から中盤の段階では先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂに沿って変化し、終盤で差の信号１２ａ，１２ｂと交叉した時点からは、差の信号１２ａ，１２ｂに沿って減少して０に到達するようになる。このように先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂと差の信号１２ａ，１２ｂが合成されることにより、負荷変化の終盤においてハッチングで示すカット部Ｘがカットされた新たな先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂが作成される。
【００４９】
従って、上記したようにカット部Ｘがカットされた新たな先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂが、図１の加算器９ａ，９ｂによって出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂに加算されると、図３（ｂ）、図４（ｂ）に実線で示すように、従来生じていた破線で示す過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２の部分がカット部Ｘとしてカットされ、出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂに加算された新たな先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂは出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂを超えることがない状態に制限される。
【００５０】
又、上記過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２がカットされることにより、図３（ｄ）、図４（ｄ）に示すように、ボイラ負荷２４ａ，２４ｂのオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳがカット部Ｘでカットされて滑らかに出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂに一致するようになるため、ボイラプラントの実際の出力値２６ａ，２６ｂの突出部２６ａ'，２６ｂ'もカット部Ｘでカットされて滑らかに出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂに一致するようになる。よって、負荷変動の終盤における実際の出力値２６ａ，２６ｂの変動は効果的に抑制される。
【００５１】
従って、本発明では、図５に示すように、負荷増加の第１の出力増加目標値４ａ−１が発せられて出力増加指令値６ａに先行入力増加指令値８ａが付加される負荷変化時において、前記出力増加指令値６ａが到達点Ｔで出力増加目標値４ａ−１に到達した直後に、短い時間間隔で負荷増加の第２の出力増加目標値４ａ−２が発せられても、制御を安定させることができる。
【００５２】
ここで、前記フィードバック制御部３は、主蒸気圧力偏差１４が無くなるように制御するＰＩコントローラ１５からの信号１６を、前記加算器９からのボイラ入力指令１０に加算器１７を介して加算することで、図３（ｄ）、図４（ｄ）に示す実際の出力値２６ａ，２６ｂの突出部２６ａ'，２６ｂ'の発生を抑制するように燃料流量指令１９、空気流量指令２１及び給水流量指令２３を制御している。
【００５３】
このため、従来は、前記フィードバック制御部３による負荷減少の制御によって、実際の出力値２６ａが出力増加目標値４ａに向かい増加量が小さくなって収束する効果が現われ出した時に、負荷増加の次の出力増加目標値４ａ−２が発せられると、負荷減少と負荷増加の指令が同時に発せられることになって制御が混乱し、そのために実際の出力値は予想外に大きく変動し、発生する電力が大きく変動する問題が生じる。
【００５４】
これに対し、本発明では、図５に示す出力増加目標値４ａ−１に基づいたボイラ入力増加指令１０ａは、図３、図４に示す先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂの過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２がカット部Ｘでカットされるため、ボイラ負荷２４ａ，２４ｂのオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳの発生は抑制される。このため、前記フィードバック制御部３によって制御される制御量は著しく小さくなり、従って、図５の前記出力増加指令値６ａが到達点Ｔで出力増加目標値４ａ−１に到達した直後に、短い時間間隔で負荷増加の第２の出力増加目標値４ａ−２が発せられても、図３（ｄ）、図４（ｄ）に実線で示すように出力値２６ａ，２６ｂの突出部２６ａ'，２６ｂ'の発生はカットされる。従って、負荷変化の終盤に、負荷減少と負荷増加の指令が同時に発せられて制御が混乱し、そのために実際の出力値２６ａ，２６ｂが予想外に大きく変動するといった問題の発生を確実に防止することができる。前記出力増加目標値４ａと出力減少目標値４ｂが接近して発生した場合、出力増加目標値４ａが相互に接近して発生した場合、出力減少目標値４ｂが相互に接近して発生した場合にも、ボイラプラントは安定して運転され、実際の出力値２６ａ，２６ｂの変動は抑制されて安定する。
【００５５】
上記したように、本発明では、出力目標値４（出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂ）と出力指令値６（出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂ）の差の信号１２ａ，１２ｂの絶対値を刻々求め、この差の信号１２ａ，１２ｂの絶対値と先行入力指令値８（先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂ）の絶対値の小さい方を選択して出力指令値６（出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂ）に加算することによりボイラ入力指令１０（ボイラ入力増加指令１０ａ及びボイラ入力減少指令１０ｂ）を得ることにより、前記出力指令値６（出力増加指令値６ａ及び出力減少指令値６ｂ）に加算した前記先行入力指令値８（先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂ）が出力目標値４（出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂ）を超えないように制限する。従って、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、従来生じていた過剰増加部Ｓ１及び過剰減少部Ｓ２の部分が破線で示すようにカット部Ｘとしてカットされるので、ボイラ負荷２４ａ，２４ｂのオーバーシュートＯＳ及びアンダーシュートＵＳの発生は防止され、実際の出力値２６ａ，２６ｂの変動が抑制されることにより、発電用ボイラプラントによる電力が安定して出力される効果がある。
【００５６】
又、先行指令制御装置１は、負荷増加先行指令演算回路３０ａ及び負荷増加制限回路３１ａを有する負荷増加先行指令演算部２ａと、負荷減少先行指令演算回路３０ｂ及び負荷減少制限回路３１ｂを有する負荷減少先行指令演算部２ｂを備えたことにより、出力目標値４の増加及び減少時において、先行入力増加指令値８ａ及び先行入力減少指令値８ｂが出力増加目標値４ａ及び出力減少目標値４ｂを超えることがないように確実に制御できる効果がある。
【００５７】
尚、本発明の発電用ボイラプラントの先行指令制御方法及び装置は、上述の実施例に示した発電用ボイラプラントに限定されることなく、制御遅れが大きい種々のプラント等を先行指令制御する場合にも適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１  先行指令制御装置
２  先行指令演算部
２ａ  負荷増加先行指令演算部
２ｂ  負荷減少先行指令演算部
４  出力目標値
４'  初期値
４ａ  出力増加目標値
４ｂ  出力減少目標値
６  出力指令値
６ａ  出力増加指令値
６ｂ  出力減少指令値
８  先行入力指令
８ａ  先行入力増加指令
８ｂ  先行入力減少指令
１０  ボイラ入力指令（プラント入力指令）
１０ａ  ボイラ入力増加指令（プラント入力増加指令）
１０ｂ  ボイラ入力減少指令（プラント入力減少指令）
１１ａ  引算器
１１ｂ  引算器
１２ａ，１２ｂ  差の信号
２７  負荷増加中の信号
２８  負荷減少中の信号
３０ａ  負荷増加先行指令演算回路
３０ｂ  負荷減少先行指令演算回路
３１ａ  負荷増加制限回路
３１ｂ  負荷減少制限回路
３２ａ  関数変換器
３２ｂ  関数変換器
３３  ０信号
３４ａ  切替器
３４ｂ  切替器
３５ａ  判断回路
３５ｂ  判断回路
３６ａ  変化率制限器
３６ｂ  変化率制限器
３７  高選択器
３８  ０信号
３９  高選択信号
４０  低選択器
４１  低選択器
４２  ０信号
４３  低選択信号
４４  高選択器
Ａ  絶対値
Ｂ  絶対値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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