(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント機器の運転状態及びプロセス量を制御する制御装置、及び、前記制御装置に内蔵される制御用コントローラ内の保守状態、プラント機器の運転状態、プロセス量のデータ収録を行う保守ツールを備えた火力発電プラントと、前記保守ツールと通信回線で結ばれたリモート保守装置を備えた運転ガイダンスサービスを行うサービス提供システムとから構成される火力発電プラントの運転ガイダンス方法において、前記リモート保守装置は、前記保守ツールから前記通信回線を介して送信されてくるプラントデータに基づいて、火力発電プラントの運転ガイダンスデータを作成し、前記通信回線を介して作成した運転ガイダンスデータを前記保守ツールに送信し、前記運転ガイダンスデータは、前記保守ツールを介して、直接前記制御用コントローラ内の制御パラメータを変更することを特徴とする火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【請求項２】
前記リモート保守装置が作成する運転ガイダンスは、火力発電プラントを省エネ運転させるための運転ガイダンスであることを特徴とする請求項１記載の火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【請求項３】
前記リモート保守装置は、前記保守ツールから前記通信回線を介して運転ガイダンスのサービス提供依頼データを受信した後、前記運転ガイダンスを行うことを特徴とする請求項１または２記載の火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【請求項４】
前記リモート保守装置が作成する省エネ運転のガイダンスは、火力発電プラントの負荷変化時の蒸気温度が下限制限温度を下回らないことを条件にボイラに投入する燃料量を抑制する省エネ運転ガイダンスであることを特徴とする請求項２または３記載の火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【請求項５】
前記リモート保守装置が作成する省エネ運転のガイダンスは、火力発電プラントの負荷変化時の過渡的燃料量過不足を補うための動的先行燃料投入量を決定するパラメータを変更してボイラに投入する燃料量を抑制する省エネ運転ガイダンスであることを特徴とする請求項２または３記載の火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【請求項６】
前記サービス提供依頼データは、依頼した運転計画が終了した後、省エネ運転用に設定する制御パラメータを元に戻す情報を有することを特徴とする請求項３記載の火力発電プラントの運転ガイダンス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電プラントの運転ガイダンス方法に係り、特に、火力発電プラントの運転経費低減に寄与する運転ガイダンスを行うことを可能にした火力発電プラントの運転ガイダンス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火力発電プラントは、プラント効率を高めるためにプラント本体の熱回収方法を、再生サイクル、再熱サイクル及びそれらを組み合わせた再熱再生サイクルへと改良したり、燃料コストを低減するために海外からの輸入石炭を燃料とする等、種々の方法でランニングコストの低減が図られてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による火力発電プラントは、その効率が限界に近づいる。一方で、電力会社は、燃料調達のコストに不安定要素が多いにも拘らず、電力料金の引き下げ需要等による一層のランニングコスト低減が求められている。
【０００４】
本発明の目的は、火力発電プラントの運転経費低減に寄与することができるように火力発電プラントの省エネ運転を可能にするようなガイダンスを行う火力発電プラントの運転ガイダンス方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、プラント機器の運転状態及びプロセス量を制御する制御装置、及び、前記制御装置に内蔵される制御用コントローラ内の保守状態、プラント機器の運転状態、プロセス量のデータ収録を行う保守ツールを備えた火力発電プラントと、前記保守ツールと通信回線で結ばれたリモート保守装置を備えた運転ガイダンスサービスを行うサービス提供システムとから構成される火力発電プラントの運転ガイダンス方法において、前記リモート保守装置は、前記保守ツールから前記通信回線を介して送信されてくるプラントデータに基づいて、火力発電プラントの運転ガイダンスデータを作成し、前記通信回線を介して作成した運転ガイダンスデータを前記保守ツールに送信し、前記運転ガイダンスデータは、前記保守ツールを介して、直接前記制御用コントローラ内の制御パラメータを変更することにより達成される。
【０００６】
前述において、前記リモート保守装置が作成する運転のガイダンスは、省エネのための運転ガイダンスであり、火力発電プラントの負荷変化時の蒸気温度が下限制限温度を下回らないことを条件にボイラに投入する燃料量を抑制する省エネ運転ガイダンス、火力発電プラントの負荷変化時の過渡的燃料量過不足を補うための動的先行燃料投入量を決定するパラメータを変更してボイラに投入する燃料量を抑制する省エネ運転ガイダンスである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による火力発電プラントの運転ガイダンス方法の実施形態を図面により詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明が適用される火力発電プラント及び運転ガイダンスを行うサービス提供システムの全体の構成を示すブロック図、図２は保守ツールの機能と動作とを説明する図、図３はリモート保守装置の機能と動作とを説明する図である。図１〜図３において、１は制御装置、２は保守ツール、３はリモート保守装置、４は発信器、５は熱電対、６は操作端、７はユニットネットワーク、８は公衆通信回線、１１は制御用コントローラ、１２は伝送装置、１３はＰＩ／Ｏ装置、２１、３１は中央処理装置、２２、３２は通信装置、２３、３３はモニタ、２４は伝送装置である。
【０００９】
図１に示すように、火力発電プラントである発電所は、制御用コントローラやプロセス信号入出力装置を内蔵した制御装置１と、圧力や温度等のプロセス量を電気信号として制御装置１に送るための発信器４や熱電対５、制御装置１からの制御信号に基づいて圧力や温度等のプロセス量を所定の値に制御するためのバルブやコントロールドライブ等の操作端６、制御装置１の保守やプロセス信号等のデータ収録を行う保守ツール２とにより構成され、制御装置１と保守ツール２とは、ユニットネットワーク７により互いに接続されている。また、図１には示していないが、ユニットネットワーク７には、制御装置１や保守ツール２の他にも、実際には、制御用計算機や運転員の操作端末であるＣＲＴオペレーション装置等も接続されている。
【００１０】
省エネ運転ガイダンスを行うサービス提供システムは、発電所の保守ツール２から送られてくるデータの解析、編集及び省エネ運転ガイダンス算出のための機能を備えたリモート保守装置３が設置されて構成されている。発電所の保守ツール２とサービス提供システムのリモート保守装置３とは、公衆通信回線８で接続されている。なお、保守ツール２とリモート保守装置３と接続する回線は、公衆通信回線に限らず特別に設けられた専用回線であってもよい。
【００１１】
制御装置１は、図１に示すように、制御用コントローラ１１と、伝送装置１２と、ＰＩ／Ｏ装置１３とから構成されており、ＰＩ／Ｏ装置１３を介して発信器４や熱電対５から入力される圧力や温度等のプロセス信号や、伝送装置１２とユニットネットワーク７とを介して入力される他の制御装置からの信号を、制御用コントローラ１１内のメモリに格納されているプログラムに基づいて制御演算を行って、制御演算結果をＰＩ／Ｏ装置１３を介して操作端６に出力して機器を制御し、あるいは、伝送装置１２とユニットネットワーク７とを介して他の制御装置や保守ツール２に出力する。
【００１２】
保守ツール２は、図１に示すように、中央処理装置２１と、通信装置２２と、モニタ２３と、伝送装置２４とから構成されており、次に、保守ツール２の機能と動作とについてを図２を参照して説明する。
【００１３】
保守ツール２は、図示しないキーボードあるいはマウス等の入力装置からのパラメータ変更指示を入力として、制御用コントローラ１１内のメモリに格納されている制御パラメータをオンラインで伝送装置２４及びユニットネットワーク７を介して書き換えるパラメータオンラインチューニング機能を持つ。また、保守ツール２は、制御装置１から出力されているプロセス信号データ、制御信号データとうの信号をユニットネットワーク７及び伝送装置２４を介して入力し、中央処理装置２１内の記憶装置に蓄えておき、キーボードあるいはマウス等の入力装置からの指示に基づいてそれらの数値やトレンドグラフをモニタ２３に画面表示させるデータ収録機能を持つ。なお、通信装置２２は公衆通信回線８を介しての外部との通信を制御する。
【００１４】
リモート保守装置３は、図１に示すように、中央処理装置３１と、通信装置３２と、モニタ３３とから構成されており、次に、リモート保守装置３の機能と動作とを図３を参照して説明する。
【００１５】
リモート保守装置３は、公衆通信回線８及び通信装置３２を介して保守ツール２から保守ツール２が制御装置１から入力したデータ（プロセス信号データ、制御信号データ、制御用コントローラオブジェクトデータ、制御パラメータ等）を取得し記憶装置に保存することができる。そして、サービス提供システム内のリモート保守装置３は、保守ツール２から取得して記憶装置に保存したデータを、省エネ運転ガイダンスを行うために編集したり加工したりすることができる。リモート保守装置３は、編集したり加工したデータを解析して、省エネ運転に適するような制御パラメータ変更ガイダンスやその制御パラメータ変更を行った場合の省エネ効果予想データを作成し、それらの情報を公衆通信回線８及び通信装置３２を介して保守ツール２に送信することによって、省エネ運転のガイダンスのサービスを提供することができる。
【００１６】
図４は負荷変化時の燃料投入量制御について説明する図、図５は本発明の実施形態による省エネ運転方法について説明する図であり、次に、制御装置１の制御用コントローラ１１が行っている各種制御のうち、蒸気温度制御を例に本発明の実施形態での制御について、図４、図５を参照して説明する。
【００１７】
一般に、蒸気温度制御は、ボイラから発生する蒸気温度を規定値に制御するものであり、ボイラに投入する燃料（ガスや軽油や石炭等）の量を加減することにより行われている。図４に示すグラフは、上段から負荷指令の時間変化、この負荷指令に基づく燃料投入量（ベース分）の時間変化、負荷変化時の過渡的燃料量過不足を補うための動的先行燃料投入量（以下、ＢＩＲ量という）の時間変化、総燃料投入量の時間変化、蒸気温度の時間変化である。前述の燃料投入量である負荷変化時の総燃料投入量は、図４から判るように、「負荷指令に基づくベース燃料投入量」＋「ＢＩＲ量」＋「蒸気温度制御偏差に基づく比例積分制御」により制御される。このうち、ＢＩＲ量は、その量がゲイン（ｋ）、投入時間（Ｔａ）、抜き時間（Ｔｂ）の３つのＢＩＲパラメータにより決められ、それらは、種々の負荷変化パターンに対していつも蒸気温度が規定値を保てるよう最適に調整されている。
【００１８】
通常の一定負荷運転時において、蒸気温度は、前述した蒸気温度制御のうち比例積分制御により規定値に保たれる。一方、負荷変化時の蒸気温度は、主としてＢＩＲ量に左右される。蒸気温度は、通常、プラントとしての性能を最大限発揮できるように規定値（定格値）に保たれなければならない。但し、蒸気温度は、ボイラやタービンの本体側の制約等により決められている上限温度及び下限温度を逸脱しなければ、負荷変化時のような過渡的な状態では温度変動が許容されている。
【００１９】
従って、図５（ａ）に示すように、負荷変化時に蒸気温度を一定に保持しなくても、図５（ｂ）に示すように、負荷変化時に通常の最適ＢＩＲ量を抑制して、蒸気温度が下限温度を逸脱しないことを条件に省エネ運転を行ってもプラントとしては支障がない。このような省エネ運転を行うために必要な情報を提供するのが、リモート保守装置３による省エネ運転ガイダンスを行うサービスである。
【００２０】
図６はプラントに対して省エネ運転のガイダンスを行う処理動作を説明するフローチャート、図７は保守ツールにおける省エネ運転ガイダンス提供依頼作成の操作画面の例を説明する図、図８はリモート保守装置における省エネ運転ガイダンス作成の操作画面の例を説明する図、図９は保守ツールにおける省エネ運転ガイダンスの表示画面の例を説明する図である。以下、図７〜図９を参照しながら図６に示す処理ふろーにより、本発明の実施形態による火力発電プラントに対する運転ガイダンス方法について説明する。なお、ガイダンスを行うに当たって、サービス契約をしている発電所からは、プロセス量データ（圧力や温度等）や制御信号データ（操作端指令値等）等の運転データが保守ツール２及び公衆通信回線８を介してリモート保守装置３に送信され、それらの運転データは、リモート保守装置３の記憶装置に保存されているものとする。
【００２１】
（１）発電所の運転員が省エネ運転ガイダンスの提供を依頼したい場合、運転員は、保守ツール２により運転員が省エネ運転ガイダンス提供依頼を入力する。この場合の保守ツール２における省エネ運転ガイダンス提供依頼作成の操作画面の例を図７に示している。省エネ運転ガイダンス提供依頼画面１０１において、発電所の運転員は、「省エネ運転を行いたい負荷変化パターン（運転計画）」や「省エネ運転用に設定する制御パラメータを依頼した運転計画が終了した後、パラメータ等を元に戻すか否か」といった情報を入力して送信操作を行う。これにより、省エネ運転ガイダンス提供依頼データは、公衆通信回線８を介してリモート保守装置３に送信される（ステップ６１、６２）。
【００２２】
（２）省エネ運転ガイダンス提供依頼を受けたサービス提供システムは、リモート保守装置３により、受信した省エネ運転ガイダンス提供依頼データと蓄積されている発電所の運転データを解析して、省エネ運転を行うためにＢＩＲパラメータをどのようにすればよいか、また、その時の省エネ効果（燃料費用比較）や蒸気温度特性予想を算出する。この場合のリモート保守装置３における省エネ運転ガイダンス作成の操作画面の例を図８に示している。サービス提供システム側のサービス提供者は、省エネ運転ガイダンス作成画面１０２に、発電所の保守ツール２から受信してリモート保守装置３の記憶装置に保存されているデータのトレンドグラフ、省エネ運転ガイダンス提供依頼内容等を表示させ、データの評価を行い、省エネ運転を行うために必要なＢＩＲパラメータの変更や、そのときの省エネ効果（燃料量、燃料費）や、蒸気温度特性予想をリモート保守装置３に算出させ省エネ運転ガイダンスデータを作成する。サービス提供者は、作成された省エネ運転ガイダンスデータを公衆通信回線８を介して保守ツール２に送信する（ステップ６３〜６６）。
【００２３】
（３）保守ツール２は、リモート保守装置３から省エネ運転ガイダンスデータを受信すると、モニタ２３の画面に受信した省エネ運転ガイダンスを表示する。この場合の保守ツール２における省エネ運転ガイダンスの表示画面の例を図９に示している。省エネ運転ガイダンス表示画面１０３には、ＢＩＲパラメータ変更ガイダンスや省エネ効果予想や蒸気温度特性予想トレンドグラフ等が表示される。発電所の調整員は、表示されたガイダンスに従って保守ツール２のパラメータオンラインチューニング機能を用い、制御用コントローラ１１内のメモリに格納されているオブジェクトデータを伝送装置２４及びユニットネットワーク７を介して書き換える。あるいは、切替スイッチ等により直接チューニングが許可状態となっていれば、保守ツール２が自動的にＢＩＲパラメータ変更内容に従ってオブジェクトデータをオンラインで書き換える（ステップ６７、６８）。
【００２４】
図１０は前述した保守ツール２とリモート保守装置３との処理で、保守ツール２とリモート保守装置３との間でのデータ授受について説明するシーケンス図であり、以下、これについて簡単に説明する。
【００２５】
発電所とサービス提供システムとの管理者とは、発電所が省エネのガイダンスを利用する旨の契約を予め行っておく▲１▼。この契約に基づいて、発電所の保守ツール２は、発電所を構成している各種の機器の諸元を含む構成情報をリモート保守装置３に送信し、リモート保守装置３は、この情報を保持しておく▲２▼。
【００２６】
その後、発電所側は、ガイダンスを必要とするときに、前述で説明したステップ６１の処理を行って、ステップ６２で、ガイダンスの提供依頼と、ガイダンスを受けるために必要なデータを、保守ツール２からリモート装置３に送信する。リモート保守装置３は、保守ツール２からの前述の情報をステップ６３で受信して、ステップ６５の処理で、省エネに必要なガイダンスデータを作成し、このガイダンスデータをステップ６６で保守ツール２に送信する。このガイダンスデータは、ステップ６７の処理により保守ツール２に受信され、ステップ６８でパラメータの変更に使用される。
【００２７】
前述した本発明の実施形態によれば、サービス提供システムのサービス提供者が、発電所の保守ツールと通信回線で結ばれたリモート保守装置を用いて、保守ツールから通信回線を介してリモート保守装置に送信されるプラントデータに基づいて、火力発電プラントの省エネ運転ガイダンスを作成し、通信回線を介して発電所の省エネ運転を行うのに適した情報を提供することができるため、発電所の調整員が、提供された情報に従って火力発電プラントの運転を調整するだけで、火力発電プラントの運転経費の低減を行うことができるという効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、サービス提供者が、火力発電プラントの省エネ運転のガイダンスを行うことができるので、このガイダンスに従って火力発電プラントの運転を調整するだけで、火力発電プラントの運転経費の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される火力発電プラント及び運転ガイダンスを行うサービス提供システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図２】保守ツールの機能と動作とを説明する図である。
【図３】リモート保守装置の機能と動作とを説明する図である。
【図４】負荷変化時の燃料投入量制御について説明する図である。
【図５】本発明の実施形態による省エネ運転方法について説明する図である。
【図６】プラントに対して省エネ運転のガイダンスを行う処理動作を説明するフローチャートである。
【図７】保守ツールにおける省エネ運転ガイダンス提供依頼作成の操作画面の例を説明する図である。
【図８】リモート保守装置における省エネ運転ガイダンス作成の操作画面の例を説明する図である。
【図９】保守ツールにおける省エネ運転ガイダンスの表示画面の例を説明する図である。
【図１０】保守ツールとリモート保守装置との間でのデータ授受について説明するシーケンス図である。
【符号の説明】
１  制御装置
２  保守ツール
３  リモート保守装置
４  発信器
５  熱電対
６  操作端
７  ユニットネットワーク
８  公衆通信回線
１１  制御用コントローラ
１２  伝送装置
１３  ＰＩ／Ｏ装置
２１、３１  中央処理装置
２２、３２  通信装置
２３、３３  モニタ
２４  伝送装置
【図１】
0003597134.tif 000002
【図２】
0003597134.tif 000003
【図３】
0003597134.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003597134.tif 000007
【図７】
0003597134.tif 000008
【図８】
0003597134.tif 000009
【図９】
0003597134.tif 000010
【図１０】
0003597134.tif 000011