(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、
前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器と、を備え、
前記プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量の変化分と、前記ボイラ側に取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量の変化分との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する、
ことを特徴とするボイラ制御装置。
【請求項２】
設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、
前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器と、を備え、
前記プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量の積算値と、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の積算値との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する、
ことを特徴とするボイラ制御装置。 
【請求項３】
設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、
前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器と、を備え、
前記プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量の変化分と、プロセス無駄時間後に、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の変化分との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する、
ことを特徴とするボイラ制御装置。
【請求項４】
設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、
前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器と、を備え、
前記プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量の積算値と、プロセス無駄時間後に、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の積算値との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する、
ことを特徴とするボイラ制御装置。
【請求項５】
設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、
前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器と、を備え、
前記プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量が所定の値以上、変化したときから、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量が所定の値以上、変化したときまでの時間を計測して、無駄時間修正値を求め、この無駄時間修正値と、プロセスモデルの無駄時間初期値とを除算して得られる無駄時間補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する、
ことを特徴とするボイラ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムや各種プロセスで使用されるボイラ制御装置に係わり、特にボイラ側のプロセス特性が変化した場合にも、良好な制御を行うことができるようにしたボイラ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムや各種プロセスで使用されるボイラ制御装置として、従来、図７に示す装置が知られている。
【０００３】
この図に示すボイラ制御装置１０１は、設定された主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”とボイラに取り付けられた蒸気圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とを取り込み、これらの差“ＰｓＳＶ−ＰｓＰＶ”に対し、ＰＩＤ制御演算を行って燃料流量補正値“Ｆｆ１”を求める主蒸気圧力制御ＰＩＤ演算器１０２と、ボイラに取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、主蒸気流量／燃料流量変換式“Ｆ（ｘ）”を使用して燃料流量“Ｆｆ２”に変換する主蒸気流量／燃料流量変換器１０３と、主蒸気圧力制御ＰＩＤ演算器１０２から出力される燃料流量補正値“Ｆｆ１”と主蒸気流量／燃料流量変換器１０３から出力される燃料流量“Ｆｆ２”とを加算して燃料流量“Ｆｆ”を求める加算器１０４とを備えている。そして、補正により得られた燃料流量“Ｆｆ”をボイラの燃焼器に供給し、主蒸気流量“Ｆｓ”が増減したときにも、主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”と、実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とが一致するよう制御する。なお、主蒸気流量から推定した燃料流量“Ｆｆ”は、主蒸気圧力が変動した場合、ＰＩＤ演算により修正される。この修正値を、燃料流量補正値“Ｆｆ１”と定義している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図７に示す従来のボイラ制御装置１０１では、燃料流量“Ｆｆ”を変化させてから、実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”が変化するまでの無駄時間が大きくなると、ＰＩＤ制御演算が不安定になって良好な制御が期待できない。
【０００６】
そこで、このような問題を解決する方法として、ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御を利用して、無駄時間が大きい場合にも良好な制御を行うことができるボイラ制御装置が開発されている。
【０００７】
図８はこのような予測制御を用いてボイラの燃料流量“Ｆｆ”を制御するボイラ制御装置の一例を示すブロック図である。
【０００８】
この図に示すボイラ制御装置１１１は、設定された主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”とボイラに取り付けられた蒸気圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とを取り込み、ボイラ側のプロセスモデル式を使用した予測制御演算を行って燃料流量補正値“Ｆｆ１”を求める主蒸気圧力制御予測演算器１１２と、ボイラに取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、主蒸気流量／燃料流量変換式“Ｆ（ｘ）”を使用して、燃料流量“Ｆｆ２”を演算する主蒸気流量／燃料流量変換器１１３と、主蒸気圧力制御予測演算器１１２から出力される燃料流量補正値“Ｆｆ１”と主蒸気流量／燃料流量変換器１１３から出力される燃料流量“Ｆｆ２”とを加算して、燃料流量“Ｆｆ”を求める加算器１１４とを備えている。そして、補正により得られた燃料流量“Ｆｆ”をボイラの燃焼器に供給し、主蒸気流量“Ｆｓ”が増減したときにも、主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”と、実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とが一致するよう制御している。
【０００９】
このように、ボイラ制御装置１１１では、ボイラ側のプロセス特性を模擬したプロセスモデル式を使用していることから、プロセスの無駄時間が大きい場合でも、良好な制御を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、このようなボイラ制御装置１１１では、ボイラ側のプロセス特性が大きく変化すると、内部モデルの予測値と実際の応答との差が大きくなり、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”が大きく変動してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑み、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化しても、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルを修正することにより、主蒸気圧力測定値が大きく変動しないように制御することができ、これによってプロセス特性が変化するようなボイラにおいても良好な制御を行わせることができるボイラ制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために本発明は、設定された主蒸気圧力目標値と、ボイラ側に取り付けられた圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値とに基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルを模擬した予測制御演算を行い、前記ボイラ側の燃焼器へ供給する燃料流量を制御する主蒸気圧力制御予測演算器と、前記燃焼器へ供給する燃料流量、前記ボイラ側に取り付けられた各計測器から出力される各計測値に基づき、前記ボイラ側のプロセスモデルの補正値を演算し、前記主蒸気圧力制御予測演算器の前記プロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、主蒸気圧力制御予測演算器は、前記プロセスモデルとして、プロセスのゲイン、１次遅れ時定数、無駄時間によって前記ボイラ側のプロセスを近似したモデルを使用する。
【００１４】
一方、プロセスモデル推定演算器の形態として、前記燃焼器へ供給する燃料流量の変化分と、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の変化分との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する。
【００１５】
また、プロセスモデル推定演算器の他の形態として、前記燃焼器へ供給する燃料流量の積算値と、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の積算値との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する。
【００１６】
また、プロセスモデル推定演算器のさらに他の形態として、前記燃焼器へ供給する燃料流量の変化分と、プロセス無駄時間後に、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の変化分との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する。
【００１７】
また、プロセスモデル推定演算器のさらに他の形態として、前記燃焼器へ供給する燃料流量の積算値と、プロセス無駄時間後に、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量の積算値との比率を求め、この比率に対応するプロセスゲイン指標値と、プロセスモデルのゲイン初期値とを除算して得られるゲイン補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する。
【００１８】
さらに、プロセスモデル推定演算器は、前記燃焼器へ供給する燃料流量が所定の値以上、変化したときから、前記蒸気流量計から出力される主蒸気流量が所定の値以上、変化したときまでの時間を計測して、無駄時間修正値を求め、この無駄時間修正値と、プロセスモデルの無駄時間初期値とを除算して得られる無駄時間補正値を用いて、前記主蒸気圧力制御予測演算器内のプロセスモデルを修正する。
【００１９】
さらに、本発明に係るボイラ制御装置の他の態様として、前記主蒸気圧力制御予測演算器、前記プロセスモデル推定演算器は、燃料流量に代えて、ボイラへ供給する熱量を使用するとともに、前記主蒸気流量に代えて、ボイラが発生する熱量を使用した予測演算制御で、前記ボイラを制御する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化しても、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルを修正することにより、主蒸気圧力測定値が大きく変動しないようにすることができ、これによってプロセス特性が変化するようなボイラにあっても、良好な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるボイラ制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す主蒸気圧力制御予測演算器の詳細な回路構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明によるボイラ制御装置の第２の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明によるボイラ制御装置の第３の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明によるボイラ制御装置の第４の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明によるボイラ制御装置の第５の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【図７】従来から知られているボイラ制御装置のうち、ＰＩＤ制御演算を使用したボイラ制御装置の一例を示すブロック図である。
【図８】従来から知られているボイラ制御装置のうち、予測制御演算を使用したボイラ制御装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
《第１の実施形態》
〈構成〉
図１は本発明によるボイラ制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２３】
この図に示すボイラ制御装置１は、設定された主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”とボイラに取り付けられた蒸気圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とを取り込み、ボイラ側のプロセスモデル式を使用した予測制御演算を行って燃料流量補正値“Ｆｆ１”を求める主蒸気圧力制御予測演算器２と、ボイラに取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、主蒸気流量／燃料流量変換式“Ｆ（ｘ）”を使用して燃料流量“Ｆｆ２”を求める主蒸気流量／燃料流量変換器３と、主蒸気圧力制御予測演算器２から出力される燃料流量補正値“Ｆｆ１”と主蒸気流量／燃料流量変換器３から出力される燃料流量“Ｆｆ２”とを加算して燃料流量“Ｆｆ”を求める加算器４と、プロセス特性測定指示が入力されたとき、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”、ボイラに設けられた各計測器から出力される第１出力値、第２出力値、第３出力値、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”などに基づき、ボイラ側のプロセスモデルを修正するプロセス特性更新指示が入力されたとき、主蒸気圧力制御予測演算器２のプロセスモデルを修正するプロセスモデル推定演算器５ａとを備えている。
【００２４】
主蒸気圧力制御予測演算器２は、図２に示す如く制御対象となっているボイラのプロセス特性をモデル化して得られるプロセスモデル式、例えば下記（１）式に示すプロセスモデル式を用いて、燃料流量“Ｆｆ”に対応する主蒸気圧力演算値“ＰｓＯＰＶ”を演算する燃料流量／主蒸気圧力値演算回路６と、燃料流量／主蒸気圧力値演算回路６から出力される主蒸気圧力演算値“ＰｓＯＰＶ”とボイラに取り付けられた蒸気圧力計から出力される実際の主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”とに基づき、主蒸気圧力差分値“ＰｓＰＶ−ＰｓＯＰＶ”を演算する第１減算回路７と、設定された主蒸気圧力目標値“ＰｓＳＶ”と第１減算回路７から出力される主蒸気圧力差分値“ＰｓＰＶ−ＰｓＯＰＶ”との差に基づき、燃料流量補正値“Ｆｆ１”を演算する第２減算回路８とを備えている。
【００２５】
〔数１〕
［Ｋｐ／（１＋Ｔｐ×Ｓ）］×ｅ−Ｌｐｓ  …（１）
但し、Ｋｐ：プロセスゲイン
Ｔｐ：プロセス時定数
Ｓ：ラプラス変換演算子
ｅ：自然対数の底
Ｌｐ：プロセス無駄時間
〈動作〉
次に、図１のブロック図、図２のブロック図を参照しながら、ボイラ制御装置１の動作を説明する。
【００２６】
プロセス特性測定指示が入力されると、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”、ボイラに設けられた各計測器から出力される第１出力値、第２出力値、第３出力値、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”などに基づき、プロセスモデル推定演算器５ａによって、ボイラ側のプロセスモデルを測定するのに必要な補正値が演算される。プロセス特性更新指示が入力されると、プロセスモデル推定演算器５ａでは、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性を解析して補正値を演算し、主蒸気圧力制御予測演算器２にセットされた、（１）式で示されるプロセスモデル式のプロセスゲイン“Ｋｐ”、プロセス時定数“Ｔｐ”、プロセス無駄時間“Ｌｐ”のうち、少なくてもいずれか１つを修正する。
【００２７】
〈効果〉
このように、第１の実施形態では、プロセス特性測定指示が入力されたとき、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”、ボイラに設けられた各計測器から出力される第１出力値、第２出力値、第３出力値、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”などに基づき、ボイラ側のプロセスモデルを修正するのに必要な補正値を演算し、主蒸気圧力制御予測演算器２のプロセスモデルを修正するようにしているので、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化しても、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”が大きく変動しないようにすることができ、これによってプロセス特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行うことができる。
【００２８】
また、第１の実施形態では、プロセス特性更新指示が入力されたとき、プロセスモデル推定演算器５ａによって、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性を解析して、補正値を演算し、主蒸気圧力制御予測演算器２にセットされた、（１）式で示されるプロセスモデル式のプロセスゲイン“Ｋｐ”、プロセス時定数“Ｔｐ”、プロセス無駄時間“Ｌｐ”のうち、少なくてもいずれか１つを修正するようにしている。このため、プロセス特性が変化するようなボイラについても、プロセスゲイン“Ｋｐ”、プロセス時定数“Ｔｐ”、プロセス無駄時間“Ｌｐ”などを最適化でき、主蒸気圧力測定値“ＰｓＰＶ”の変動を防止して、良好な制御を行うことができる。
【００２９】
《第２の実施形態》
〈構成〉
図３は本発明によるボイラ制御装置の第２の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【００３０】
この図に示すプロセスモデル推定演算器５ｂは、第１差分演算回路１０と、第２差分演算回路１１と、ゲイン補正関数演算回路１３と、除算回路１４とを備えている。
【００３１】
第１差分演算回路１０は、プロセス特性測定指令が出力されると、ボイラに取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、これを現在の主蒸気流量“Ｆｓｎ”として出力するとともに、予め設定されている所定時間当たりの変化分“ΔＦｓ”を求め、これを現在の主蒸気流量変化分“ΔＦｓｎ”として出力する。第２差分演算回路１１は、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”を取り込み、予め設定されている所定時間当たりの変化分“ΔＦｆ”を求め、これを現在の燃料流量変化分“ΔＦｆｎ”として出力する。ゲイン補正関数演算回路１３は、第２差分演算回路１１から出力される燃料流量変化分“ΔＦｆｎ”を使用して、第１差分演算回路１０から出力される主蒸気流量変化分“ΔＦｓｎ”を除算し、比率“ΔＦｓｎ／ΔＦｆｎ”を求め、これを現在のプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”として保存する。。
【００３２】
ここで、第２の実施形態におけるプロセスモデル推定演算器５ｂでは、プロセス特性測定指示が入力される毎に、除算回路１２から出力されるプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と第１差分演算回路１０から出力される主蒸気流量“Ｆｓｎ”とがゲイン補正関数演算回路１３に供給される。ゲイン補正関数演算回路１３には、予め各主蒸気流量“ＳＦｓ１”〜“ＳＦｓｎ”と各プロセスゲイン指標値“ＫＫ１”〜“ＫＫｎ”との対応式（例えば、折れ線グラフ）が登録されており、供給された主蒸気流量“Ｆｓｎ”に対応するプロセスゲイン指標値“ＫＫｎ”が読み出され、Ｋｎ／ＫＫｎを新たにプロセスゲイン指標値Ｋｎと定義している。このプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”はプロセス特性測定指示が入力される都度、新たに求められる。
【００３３】
プロセス特性更新指令が入力されると、ゲイン補正関数演算回路１３に主蒸気流量“Ｆｓｎ”を入力し、対応するプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”を出力する。除算回路１４は、ゲイン補正関数演算回路１３から出力される新たなプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と予め設定されているプロセスゲイン初期値“Ｋｐ”との比である“Ｋｎ／Ｋｐ”を求め、主蒸気圧力制御予測演算器２のプロセスゲイン“Ｋｐ”を補正する
〈効果〉
このように、第２の実施形態では、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”の変化分“ΔＦｆｎ”と、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”の変化分“ΔＦｓｎ”との比率を求め、この比率と、主蒸気流量“Ｆｓ”とを使用して得られた新たなプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と、プロセスモデルのゲイン初期値“Ｋｐ”とを乗算し、これによって得られるゲイン補正値“Ｋｐｎ”で、主蒸気圧力制御予測演算器に設定されているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”を修正するようにしているので、制御対象となっているボイラ側のプロセスゲイン特性が変化しても、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”などを修正することができ、これによってプロセスゲイン特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行わせることができる。
【００３４】
《第３の実施形態》
〈構成〉
図４は本発明によるボイラ制御装置の第３の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。
【００３５】
この図に示すプロセスモデル推定演算器５ｃは、第１積算演算回路２０と、第２積算演算回路２１と、除算回路２２と、ゲイン補正関数演算回路２３と、除算回路２４とを備えている。
【００３６】
第１積算演算回路２０は、プロセス特性測定指令が出力されると、ボイラに取り付けられた蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、これを現在の主蒸気流量“Ｆｓｎ”として出力するとともに、予め設定されている所定時間当たりの積分値“∫Ｆｓ”を求め、これを現在の主蒸気流量積分値“∫Ｆｓｎ”として出力する。第２積算演算回路２１は、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”を取り込み、予め設定されている所定時間当たりの積分値“∫Ｆｆ”を求め、これを現在の燃料流量積分値“∫Ｆｆｎ”として出力する。ゲイン補正関数演算回路２３は、第２積算演算回路２１から出力される所定時間当たりの積分値“∫Ｆｆ”を使用して、第１積算演算回路２０から出力される主蒸気流量積分値“∫Ｆｓｎ”を除算し、比率“∫Ｆｓｎ／∫Ｆｆｎ”を求め、これを現在のプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”として保存する。
【００３７】
さらに、ゲイン補正関数演算回路２３は、プロセスモデル推定演算器５ｃは、主蒸気流量“Ｆｓｎ”に対応するプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”を求める。ゲイン補正関数演算回路２３から出力されるプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と予め設定されているプロセスゲイン初期値“Ｋｐ”とを乗算して、乗算値“Ｋｐ×Ｋｎ”を求め、これを現在のゲイン補正値“Ｋｐｎ”として、主蒸気圧力制御予測演算器に供給し、プロセスモデルで使用されている（１）式のプロセスゲイン“Ｋｐ”を補正する。
【００３８】
第３の実施形態におけるプロセスモデル推定演算器５ｃでも第２の実施形態と同様、プロセス特性測定指示が入力される毎に、除算回路２２から出力されるプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と第１積算演算回路２０から出力される主蒸気流量“Ｆｓｎ”とに基づき、予め登録されている各主蒸気流量“ＳＦ１”〜“ＳＦｓｎ”と各プロセスゲイン指標“ＫＫ１”〜“ＫＫｎ”との対応式（例えば、折れ線グラフ）が格納されている初期のゲイン補正関数演算回路１３から、主蒸気流量“Ｆｓｎ”に対応するプロセスゲイン指標“ＫＫｎ”を読み出し、Ｋｎ／ＫＫｎを新たなプロセスゲイン指標値Ｋｎと定義している。
【００３９】
〈効果〉
このように、第３の実施形態では、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”の積分値“∫Ｆｆ”と、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”の積分値“∫Ｆｓｎ”との比率を求め、この比率と、主蒸気流量“Ｆｓ”とを使用して得られたプロセスゲイン指標値“Ｋｎ”と、プロセスモデルのゲイン初期値“Ｋｐ”とを乗算し、これによって得られるゲイン補正値“Ｋｐｎ”で、主蒸気圧力制御予測演算器に設定されているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”を修正するようにしているので、瞬間的なノイズなどの影響を受けることなく、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化しても、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”などを修正することができ、これによってプロセスゲイン特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行わせることができる。
【００４０】
《第４の実施形態》
図５は本発明によるボイラ制御装置の第４の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。なお、この図において、図３に対応する部分には、同じ符号が付してある。
【００４１】
この図に示すプロセスモデル推定演算器５ｄが図３に示すプロセスモデル推定演算器５ｂと異なる点は、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、実プロセスの無駄時間に対応する無駄時間“Ｌｐ”だけ遅延させて、第１差分演算回路１０に供給する無駄時間回路３１を設けたことである。
【００４２】
これにより、ボイラ側の無駄時間“Ｌｐ”が大きく変化した場合にも、これに対応して、無駄時間回路３１の無駄時間“Ｌｐ”を調整するだけで、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”が変化する時期と、燃料流量“Ｆｆ”の変化に起因して主蒸気発生量が変化し、主蒸気流量“Ｆｓ”が変化するまでの時期とを一致させる。
【００４３】
このように、第４の実施形態では、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、実プロセスの無駄時間に対応する無駄時間“Ｌｐ”だけ遅延させて、第１差分演算回路１０に供給するようにしている。このため、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化したとき、無駄時間を加味して、予測制御で使用しているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”などを修正することができ、これによって大きな無駄時間を持ち、プロセスゲイン特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行わせることができる。
【００４４】
《第５の実施形態》
図６は本発明によるボイラ制御装置の第５の実施形態で使用されるプロセスモデル推定演算器の一例を示すブロック図である。なお、この図において、図４に対応する部分には、同じ符号が付してある。
【００４５】
この図に示すプロセスモデル推定演算器５ｅが図４に示すプロセスモデル推定演算器５ｃと異なる点は、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、実プロセスの無駄時間に対応する無駄時間“Ｌｐ”だけ遅延させて、第１積算演算回路２０に供給する無駄時間回路４１を設けたことである。
【００４６】
これにより、ボイラ側の無駄時間“Ｌｐ”が大きく変化した場合にも、これに対応して、無駄時間回路４１の無駄時間“Ｌｐ”を調整するだけで、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”が変化する時期と、燃料流量“Ｆｆ”の変化に起因して主蒸気発生量が変化し、主蒸気流量“Ｆｓ”が変化するまでの時期とを一致させる。
【００４７】
このように、第５の実施形態では、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”を取り込み、実プロセスの無駄時間に対応する無駄時間“Ｌｐ”だけ遅延させて第１積算演算回路２０に供給するようにしている。このため、瞬間的なノイズなどの影響を受けることなく、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化したとき、無駄時間を加味して、予測制御で使用しているプロセスモデルのプロセスゲイン“Ｋｐ”などを修正することができ、これによって大きな無駄時間を持ち、プロセスゲイン特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行わせることができる。
【００４８】
《他の実施形態》
また、上述した各実施形態で使用する無駄時間“Ｌｐ”として、次に述べるような方法で得られた無駄時間“Ｌｐ”を使用するようにしても良い。
【００４９】
まず、燃焼器へ供給する燃料流量“Ｆｆ”が所定の値以上、変化したときから、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”が所定の値以上、変化するまでの時間を計測して、無駄時間修正値を求める。「所定の値」とは、例えば定常値の±３％程度、例えば、石炭流量の定常値が３０T/hであれば、２９．１〜３０．９T/h、主蒸気流量が３００T/hであれば、２９１〜３０９T/hとなる。
【００５０】
そして、この無駄時間修正値に基づき、予め設定されているプロセスモデルの無駄時間初期値を修正して、プロセスモデルの無駄時間“Ｌｐ”を求める。
【００５１】
これにより、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性のうち、無駄時間などが変化したとき、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルの無駄時間“Ｌｐ”を修正することができ、これによってボイラ側のプロセス無駄時間特性が変化するようなボイラについても、良好な制御を行わせることができる。
【００５２】
また、上述した各実施形態では、燃料流量“Ｆｆ”と主蒸気流量“Ｆｓ”とに基づき、プロセスモデル推定演算器５ａ〜５ｅ、主蒸気圧力制御予測演算器２を動作させて、ボイラを制御するようにしているが、燃料流量“Ｆｆ”、主蒸気流量“Ｆｓ”以外の計測値、例えば、燃料流量“Ｆｆ”に代えて、ボイラへ供給する熱量を使用するとともに、主蒸気流量“Ｆｓ”に代えて、ボイラが発生する熱量を使用して、ボイラを制御するようにしても良い。
【００５３】
このように構成することにより、制御対象となっているボイラがどのような形式の熱源を使用していても、また主蒸気流量以外の要因が外乱要因であっても、制御対象となっているボイラ側のプロセス特性が変化したとき、これに対応して、予測制御で使用しているプロセスモデルを修正することができ、これによってボイラ側のプロセス特性が変化しても、主蒸気圧力測定値が大きく変動しないようにして、良好な制御を行わせることができる。
【００５４】
また、上述した各実施形態、例えば図３に示す第２の実施形態では、プロセス特性測定指示が入力される毎に、蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”と、燃料流量計から出力される燃料流量“Ｆｆ”とを取り込んで、主蒸気流量変化分“ΔＦｓｎ”と、燃料流量変化分“ΔＦｆｎ”とを演算するとともに、燃料流量変化分“ΔＦｆｎ”で主蒸気流量変化分“ΔＦｓｎ”を除算して、プロセスゲイン指標値“Ｋｎ”を求め、予め設定されている各主蒸気流量“ＳＦｓ１”〜“ＳＦｓｎ”と、各プロセスゲイン指標値“ＫＫ１”〜“ＫＫｎ”との対応式（例えば、折れ線グラフ）を修正するようにしているが、ボイラを制御しているとき、任意のタイミングで、プロセスゲイン指標値“Ｋｎ”を求め、各主蒸気流量“ＳＦｓ１”〜“ＳＦｓｎ”と、各プロセスゲイン指標値“ＫＫ１”〜“ＫＫｎ”との対応式（例えば、折れ線グラフ）を修正するようにしても良い。
【００５５】
また、他のタイミング、例えば蒸気流量計から出力される主蒸気流量“Ｆｓ”が予め設定されている各所定値になる毎に、プロセスゲイン指標値“Ｋｎ”を求め、主蒸気流量“ＳＦｓ１”〜“ＳＦｓｎ”と、各プロセスゲイン指標値“ＫＫ１”〜“ＫＫｎ”との対応式（例えば、折れ線グラフ）を修正するようにしても良い。
【００５６】
このようにしても、上述した各実施形態と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１：ボイラ制御装置
２：主蒸気圧力制御予測演算器
３：主蒸気流量／燃料流量変換器
４：加算器
５ａ〜５ｅ：プロセスモデル推定演算器
６：燃料流量／主蒸気圧力値演算回路
７：第１減算回路
８：第２減算回路
１０：第１差分演算回路
１１：第２差分演算回路
１２：除算回路
１３：ゲイン補正関数演算回路
１４：除算回路
２０：第１積算演算回路
２１：第２積算演算回路
２２：除算回路
２３：ゲイン補正関数演算回路
２４：除算回路
３１：無駄時間回路
４１：無駄時間回路
【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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【図７】
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【図８】
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