(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統を管理する水質管理装置であって、
前記循環水系統の濃縮倍率に関する濃縮制御量を決定する決定部と、
前記決定部により前記濃縮制御量の決定に用いる前記プラントに関するプラントデータを取得する取得部と、
前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部と、
前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を前記関係記憶部に記録する更新部と
を備え、
前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する
水質管理装置。
【請求項２】
前記プラントデータと前記濃縮制御量との関係を記憶する関係記憶部をさらに備え、
前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記関係とに基づいて濃縮制御量を決定する
請求項１に記載の水質管理装置。
【請求項３】
前記決定部が決定した前記濃縮制御量に基づいて、前記補給ラインに供給させる前記補給水の量、前記排出ラインから排出させる前記循環水の量、および前記循環ラインに注入させる前記薬剤の量のうち少なくとも１つを制御する制御部
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の水質管理装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記補給水の水質を示す補給水質指標値および前記循環水の水質を示す循環水質指標値を含む水質指標値を取得する水質指標値取得部を有し、
前記決定部は、前記水質指標値取得部が取得した前記水質指標値に基づいて前記濃縮制御量を決定する
請求項１に記載の水質管理装置。
【請求項５】
前記水質指標値が、前記排出ラインから排出される前記循環水の水質を示す排出水質指標値を含む
請求項４に記載の水質管理装置。
【請求項６】
前記取得部は、プラントの環境データを取得する環境データ取得部を有し、
前記決定部は、前記環境データ取得部が取得した前記環境データに基づいて前記濃縮制御量を決定する
請求項１に記載の水質管理装置。
【請求項７】
前記取得部は、プラントの運転データを取得する運転データ取得部を有し、
前記決定部は、前記運転データ取得部が取得した前記運転データに基づいて前記濃縮制御量を決定する
請求項１に記載の水質管理装置。
【請求項８】
循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備える循環水系統と、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の水質管理装置と
を備える水処理システム。
【請求項９】
循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統の水質管理方法であって、
前記プラントに関するプラントデータを取得する取得ステップと、
取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力ステップと、
入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を、前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部に記録する更新ステップと、
前記取得ステップで取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する決定ステップと、
を有する水質管理方法。
【請求項１０】
循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統を管理する水質管理装置のコンピュータを、
前記プラントに関するプラントデータを取得する取得部、
前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて濃縮制御量を決定する決定部、
前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部、
前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力部、
前記入力部に入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を前記関係記憶部に記録する更新部
として機能させ、
前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する
水処理システムの最適化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質管理装置、水処理システム、水質管理方法、および水処理システムの最適化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所には、蒸気タービンから排気した蒸気を冷却するための冷却水を循環させる冷却水系統が設けられることがある。冷却水系統は、蒸気を冷却する復水器と、復水器で加熱された冷却水を冷却する冷却塔とを備える。冷却塔において、冷却水が大気中で蒸発するため、冷却水系統には、常に補給水を補給する必要がある。補給水には、冷却水系統の劣化の原因となる物質が含まれ得る。劣化の原因となる物質の例としては、腐食および蒸発残渣となりうる塩分、およびスケールの原因となり得るシリカが挙げられる。冷却水系統を劣化させないために、一定量の冷却水が排出され、また一定量の薬剤が注入される。
【０００３】
特許文献１には、補給水量に連動して薬剤注入制御を行う方法として、循環している冷却水の電気伝導率が設定値より高いときにブロー（排出）を行って補給水を注入し、冷却水の電気伝導率が設定値より低いときにブローを停止する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭５７−３８７５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、補給水の水質が一定でない場合、特許文献１に開示された方法では、適切に冷却水系統の水質を管理することができない可能性がある。例えば、地下水または地表水から取水される原水は、水質が変動することが知られている。そのため、原水を補給水とする場合、補給水の水質が最も悪い状態を基準に冷却水の濃縮倍率の目標値を定め、制御する必要がある。補給水の水質を規定する変数は、複数あり、その組み合わせにより濃縮倍率の目標値も変化する。そのため、原水の水質が変化しても冷却水の濃縮倍率の目標値が変わらないため、より高い濃縮倍率での運用が可能であるにも関わらず、低い濃縮倍率で水質の管理がなされている。そのため、冷却水系統へ薬剤が必要以上に注入され、水質管理コストを抑えることができない可能性がある。
また、長期間の運転において電気伝導率計に誤差が生じ、校正を頻繁に行わなければ正しい値を把握することが困難であり、電気伝導率でブロー量を規定する従来制御方式では技術的な課題も存在する。
本発明の目的は、補給水の水質が一定でない場合にも適切に循環水系統の水質を管理する水質管理装置、水処理システム、水質管理方法、および水処理システムの最適化プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、水質管理装置は、循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統を管理する水質管理装置であって、前記循環水系統の濃縮倍率に関する濃縮制御量を決定する決定部と、前記決定部により前記濃縮制御量の決定に用いる前記プラントに関するプラントデータを取得する取得部と、前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部と、前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力部と、前記入力部に入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を前記関係記憶部に記録する更新部とを備え、前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る水質管理装置は、前記プラントデータと前記濃縮制御量との関係を記憶する関係記憶部をさらに備え、前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記関係とに基づいて濃縮制御量を決定する。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、第１から第４の何れかの態様に係る水質管理装置は、前記決定部が決定した前記濃縮制御量に基づいて、前記補給ラインに供給させる前記補給水の量、前記排出ラインから排出させる前記循環水の量、および前記循環ラインに注入させる前記薬剤の量のうち少なくとも１つを制御する制御部をさらに備える。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、第１の態様に係る水質管理装置は、前記取得部は、前記補給水の水質を示す補給水質指標値および前記循環水の水質を示す循環水質指標値を含む水質指標値を取得する水質指標値取得部を有し、前記決定部は、前記水質指標値取得部が取得した前記水質指標値に基づいて前記濃縮制御量を決定する。
【００１２】
本発明の第７の態様によれば、第６の態様に係る水質管理装置は、前記水質指標値が、前記排出ラインから排出される前記循環水の水質を示す排出水質指標値を含む。
【００１３】
本発明の第８の態様によれば、第１の態様に係る水質管理装置は、前記取得部は、プラントの環境データを取得する環境データ取得部を有し、前記決定部は、前記環境データ取得部が取得した前記環境データに基づいて前記濃縮制御量を決定する。
【００１４】
本発明の第９の態様によれば、第１の態様に係る水質管理装置は、前記取得部は、プラントの運転データを取得する運転データ取得部を有し、前記決定部は、前記運転データ取得部が取得した前記運転データに基づいて前記濃縮制御量を決定する。
【００１５】
本発明の第１０の態様によれば、水処理システムは、循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備える循環水系統と、第１から第９の何れかの態様に係る水質管理装置とを備える。
【００１６】
本発明の第１１の態様によれば、水質管理方法は、循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統の水質管理方法であって、前記プラントに関するプラントデータを取得する取得ステップと、取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力ステップと、入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を、前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部に記録する更新ステップと、前記取得ステップで取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する決定ステップとを有する。
【００１７】
本発明の第１２の態様によれば、水処理システムの最適化プログラムは、循環水が循環する循環ラインと、前記循環ラインに補給水を供給する補給ラインと、前記循環ラインから前記循環水を排出する排出ラインと、前記循環ラインに薬剤を注入する薬注ラインとを備えるプラントの循環水系統を管理する水質管理装置のコンピュータを、前記プラントに関するプラントデータを取得する取得部、前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて濃縮制御量を決定する決定部、前記プラントデータの条件と当該条件を満たす場合における濃縮制御量とを関連付けた１または複数の推論規則を記憶する関係記憶部、前記取得部が取得した前記プラントデータに基づいて特定した、所定の制限値を満たすための濃縮制御量の入力を受け付ける入力部、前記入力部に入力された前記濃縮制御量に基づいて新たな推論規則を生成し、当該新たな推論規則を前記関係記憶部に記録する更新部として機能させ、前記決定部は、前記取得部が取得した前記プラントデータと前記関係記憶部が記憶する前記推論規則とに基づいて濃縮制御量を決定する。
【発明の効果】
【００１８】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、水質管理装置は、循環ラインを循環する循環水の水質を示す循環水質指標値に加え、補給水の水質を示す補給水質指標値に基づいて濃縮制御量を決定する。これにより、補給水の水質が一定でない場合にも適切に循環水系統の水質を管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る水質管理装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る水質管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図５】少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る水処理システム１００は、発電プラント１０に設けられる。発電プラント１０は、ボイラ１１、蒸気タービン１２、発電機１３、復水器１４、純水装置１５、および冷却塔１６を備える。
ボイラ１１は、水を蒸発させて蒸気を発生させる。蒸気タービン１２は、ボイラ１１が発生させた蒸気により回転する。発電機１３は、蒸気タービン１２の回転エネルギーを電力に変換する。復水器１４は、蒸気タービン１２から排出される蒸気と冷却水とを熱交換させ、蒸気を水に戻す。純水装置１５は、純水を生成する。冷却塔１６は、復水器１４で熱交換された冷却水を冷却する。冷却塔１６には、冷却水を冷却するためのファン（図示せず）が設けられる。当該ファンはインバータ制御または運転するファンの台数制御により回転数を制御可能に構成される。
【００２１】
水処理システム１００は、蒸気循環ライン１０１、第１補給ライン１０２、第１排水ライン１０３、第１薬注ライン１０４、冷却水循環ライン１０５、第２補給ライン１０６、第２排水ライン１０７、第２薬注ライン１０８、排水処理装置１０９、水質管理装置１１０、および環境測定装置１１１を備える。
【００２２】
蒸気循環ライン１０１は、蒸気タービン１２、復水器１４、およびボイラ１１に水および蒸気を循環させるラインである。蒸気循環ライン１０１のうち復水器１４とボイラ１１との間には、第１給水ポンプ１０１１が設けられる。第１給水ポンプ１０１１は、復水器１４からボイラ１１へ向けて水を圧送する。
第１補給ライン１０２は、純水装置１５が生成する純水を蒸気循環ライン１０１に供給するためのラインである。第１補給ライン１０２には、第２給水ポンプ１０２１が設けられる。第２給水ポンプ１０２１は、復水器１４への水張り時に使用される。運転中において第１補給ライン１０２内の水は、復水器１４の減圧により純水装置１５から復水器１４へ向けて圧送される。
【００２３】
第１排水ライン１０３は、蒸気循環ライン１０１を循環する水の一部を、ボイラ１１から排水処理装置１０９へ排出するためのラインである。
第１薬注ライン１０４は、蒸気循環ライン１０１にｐＨ調整剤、脱酸素剤、またはその他の薬剤を供給するためのラインである。第１薬注ライン１０４は、薬剤を貯留する第１薬注タンク１０４１と、第１薬注タンク１０４１から蒸気循環ライン１０１へ薬剤を供給する第１薬注ポンプ１０４２とを備える。
なお、蒸気循環ライン１０１、第１補給ライン１０２、第１排水ライン１０３、および第１薬注ライン１０４によって循環水系統が構成される。
【００２４】
冷却水循環ライン１０５は、復水器１４および冷却塔１６に冷却水を循環させるラインである。冷却水循環ライン１０５には、第３給水ポンプ１０５１および循環水質センサ１０５２が設けられる。第３給水ポンプ１０５１は、冷却塔１６から復水器１４へ向けて冷却水を圧送する。循環水質センサ１０５２は、冷却水循環ライン１０５を循環する冷却水の水質を検出する。センサによって検出される水質の例としては、電気伝導率、ｐＨ値、塩濃度、金属濃度、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）、およびシリカ濃度、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。循環水質センサ１０５２は、検出した水質を示す循環水質指標値を水質管理装置１１０に出力する。
【００２５】
第２補給ライン１０６は、水源から取水される原水を、補給水として冷却水循環ライン１０５に供給するためのラインである。第２補給ライン１０６には、第４給水ポンプ１０６１および補給水質センサ１０６２が設けられる。第４給水ポンプ１０６１は、水源から冷却塔１６へ向けて補給水を圧送する。補給水質センサ１０６２は、検出した水質を示す補給水質指標値を水質管理装置１１０に出力する。
第２排水ライン１０７は、冷却水循環ライン１０５を循環する水の一部を排水処理装置１０９へ排出するためのラインである。第２排水ライン１０７には、ブロー弁１０７１および排水質センサ１０７２が設けられる。ブロー弁１０７１は、冷却水循環ライン１０５から排水処理装置１０９へブローする排水の量を制限する。排水質センサ１０７２は、第２排水ライン１０７から排出される排水の水質を検出する。排水質センサ１０７２は、検出した水質を示す排水質指標値を水質管理装置１１０に出力する。
【００２６】
第２薬注ライン１０８は、冷却水循環ライン１０５に防食材、防スケール財、スライムコントロール材、ｐＨ調整剤、またはその他の薬剤を供給するためのラインである。第２薬注ライン１０８は、薬剤を貯留する第２薬注タンク１０８１と、第２薬注タンク１０８１から冷却水循環ライン１０５へ薬剤を供給する第２薬注ポンプ１０８２とを備える。
なお、冷却水循環ライン１０５、第２補給ライン１０６、第２排水ライン１０７、第２薬注ライン１０８によって循環水系統が構成される。
【００２７】
排水処理装置１０９は、第１排水ライン１０３および第２排水ライン１０７から排出された排水に、酸、アルカリ、凝集剤、またはその他の薬剤を注入する。排水処理装置１０９は、薬剤により処理された排水を廃棄する。
水質管理装置１１０は、循環水質センサ１０５２、補給水質センサ１０６２、および排水質センサ１０７２が検出した水質、および環境測定装置１１１が測定する発電プラント１０周辺の環境データに基づいて、第４給水ポンプ１０６１の動力、ブロー弁１０７１の開度、および第２薬注ポンプ１０８２の注入量（プランジャのストローク量またはストローク数）を決定する。
【００２８】
環境測定装置１１１は、発電プラント１０周辺の環境を測定し、環境データを生成する。環境データの例としては、発電プラント１０の周辺地域の天候、気温および湿度、ならびに補給水の水質（濁りレベルなど）が挙げられる。
運転監視装置１１２は、発電プラント１０の運転データを測定し、運転データを生成する。運転データの例としては、発電プラント１０の出力、各種（蒸気、水、冷却水、薬品など）流量、ボイラの温度や圧力、冷却水温度、冷却塔の風量などが挙げられる。
【００２９】
図２は、第１の実施形態に係る水質管理装置のソフトウェア構成を示す概略ブロック図である。
水質管理装置１１０は、取得部１１０１、水質指標値取得部１１０１ａ、環境データ取得部１１０１ｂ、運転データ取得部１１０１ｃ、関係記憶部１１０２、決定部１１０３、制御部１１０４、入力部１１０５、および更新部１１０６を備える。
【００３０】
取得部１１０１は、発電プラントに１０に関するプラントデータを取得する。具体的には、取得部１１０１は、水質指標値取得部１１０１ａ、環境データ取得部１１０１ｂおよび運転データ取得部１１０１ｃを有する。
水質指標値取得部１１０１ａは、循環水質センサ１０５２、補給水質センサ１０６２、および排水質センサ１０７２から水質を示す水質指標値をプラントデータとして取得する。水質指標値取得部１１０１ａは、循環水質センサ１０５２から循環水質指標値を取得し、補給水質センサ１０６２から補給水質指標値を取得し、排水質センサ１０７２から排水質指標値を取得する。
環境データ取得部１１０１ｂは、環境測定装置１１１から発電プラント１０周辺の環境データ（天候、気温および湿度、補給水の水質など）をプラントデータとして取得する。
運転データ取得部１１０１ｃは、運転監視装置１１２から発電プラント１０の運転データ（発電プラント１０の出力、ボイラの温度や圧力など）をプラントデータとして取得する。
【００３１】
関係記憶部１１０２は、循環水質指標値、補給水質指標値、排水質指標値、および環境データと、冷却水循環ライン１０５の冷却水の濃縮倍率の目標値との関係と、１または複数の推論規則を記憶する。濃縮倍率は、補給水量を排水量で除算して得られる値である。関係記憶部１１０２には、初期状態において、予め技術者が決定した暫定的な推論規則を記憶させておく。推論規則の例としては、「循環水質指標値がＸ１以上Ｘ２以下であり、かつ補給水質指標値Ｙ１以上Ｙ２以下であり、かつ排水質指標値がＺ１以上Ｚ２以下である場合に、冷却水の濃縮倍率の目標値はＴである」という形式が挙げられる。推論規則の条件に用いる変数の例としては、水質指標値、水質指標値の変化率、水質指標値の統計量、運転データ、運転データの変化率、運転データの統計量、環境データ、環境データの変化率、および環境データの統計量が挙げられる。
【００３２】
決定部１１０３は、水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値、環境データ取得部１１０１ｂが取得した環境データ、運転データ取得部１１０１ｃが取得した運転データ、関係記憶部１１０２に記憶された推論規則に基づいて冷却水循環ライン１０５の冷却水の濃縮倍率の目標値を決定する。具体的には、決定部１１０３は、関係記憶部１１０２に複数の推論規則が記憶されている場合、それぞれの推論規則に基づいて推論結果を求め、この複数の推論結果を統合して冷却水の濃縮倍率の目標値を決定する。したがって、決定部１１０３は、濃縮倍率の目標値の確度を高めることができる。推論規則の例としては、ニューラルネットワーク、ベイジアンネットワーク、サポートベクタマシン、および事例ベース推論が挙げられる。決定部１１０３は、複数の推論規則から目標値を決定する他に、複数の推論規則の中から１つの推論規則を特定して目標値を決定するようにしてもよい。なお、決定部１１０３は、推論エンジンによって実現される。つまり、関係記憶部１１０２と決定部１１０３は、人工知能の一例であるエキスパートシステムとして機能する。
【００３３】
制御部１１０４は、決定部１１０３が決定した冷却水の濃縮倍率の目標値に基づいて、第４給水ポンプ１０６１、ブロー弁１０７１、および第２薬注ポンプ１０８２に制御命令を出力する。濃縮倍率は、補給水量を排水量で除算して得られる値である。排水量は、冷却水の電気伝導率の目標値と実測値の比に補給水量を乗算することで特定される。したがって、制御部１１０４は、冷却水の濃縮倍率に基づいて補給水量および排水量を算出することができる。また薬注量は、排水量に比例する量である。したがって、制御部１１０４は、特定した排水量に基づいて薬注量を算出することができる。
【００３４】
入力部１１０５は、熟練された技術者から冷却水の濃縮倍率の目標値の入力を受け付ける。当該目標値は、熟練された技術者が水質指標値取得部１１０１ａにより取得された水質指標値、環境データ取得部１１０１ｂより取得された環境データ、運転データ取得部１１０１ｃより取得された運転データに基づいて特定した適切な目標値である。熟練された技術者は、排水質指標値が所定の排水規制値を超えず、かつ循環水系統にスケール、スライム、または腐食による劣化が生じず、かつ水質管理コストを低減するように、冷却水の濃縮倍率の目標値を特定する。水質管理コストは、補給水量、排水量および薬注量が多いほど高くなる。このとき、入力部１１０５は、熟練された技術者から、目標値に至った理由の入力を受け付ける。目標値に至った理由の一例としては、「循環水質指標値がＸ１以上であり、かつ補給水質指標値がＹ１以上だから」という形式が挙げられる。つまり、入力部１１０５は、目標値に至った理由として推論規則の条件部と同様の形式の入力を受け付けることができる。
更新部１１０６は、入力部１１０５に入力された濃縮倍率と理由とに基づいて推論規則を生成する。更新部１１０６は、生成した推論規則を関係記憶部１１０２に記憶する。
【００３５】
次に、本実施形態に係る水質管理装置１１０の動作について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る水質管理装置の動作を示すフローチャートである。
水質管理装置１１０が起動すると、水質管理装置１１０は、以下に示す処理を一定時間ごとに実行する。
【００３６】
水質指標値取得部１１０１ａは、循環水質センサ１０５２、補給水質センサ１０６２、および排水質センサ１０７２から水質を示す水質指標値を取得する。また、環境データ取得部１１０１ｂは、環境測定装置１１１から環境データを取得する。同様に、運転データ取得部１１０１ｃは、運転監視装置１１２から環境データを取得する。つまり、水質指標値取得部１１０１ａは、循環水質指標値、補給水質指標値、および排水質指標値を取得し、環境データ取得部１１０１ｂは、環境データを取得し、運転データ取得部１１０１ｃは、運転データを取得する（ステップＳ１）。
【００３７】
次に、決定部１１０３は、関係記憶部１１０２に記憶された推論規則に基づいて、冷却水の濃縮倍率の目標値を決定する（ステップＳ２）。ここで、推論規則は、後述するステップＳ３からステップＳ４の処理により、決定部１１０３により決定された目標値が熟練された技術者の判断（熟練された技術者が入力した目標値）と異なる場合、この技術者の判断（入力した目標値）を学習用のデータとして逐次更新される。したがって、水質管理装置１１０は、決定部１１０３の学習が進み、決定される冷却水の濃縮倍率の目標値の精度が高まる。
【００３８】
ステップＳ２で決定部１１０３が濃縮倍率の目標値を決定すると、更新部１１０６は、入力部１１０５に熟練された技術者から濃縮倍率の目標値および目標値に至った理由が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３）。入力部１１０５に濃縮倍率の目標値および目標値に至った理由が入力されない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御部１１０４は、ステップＳ２で決定部１１０３が決定した濃縮倍率の目標値に基づいて、補給水量、排水量および薬注量を算出する（ステップＳ４）。次に、制御部１１０４は、算出結果に基づいて第４給水ポンプ１０６１、ブロー弁１０７１、および第２薬注ポンプ１０８２を制御する（ステップＳ５）。具体的には、制御部１１０４は、算出した補給水量を補給させる制御命令を第４給水ポンプ１０６１に出力する。制御部１１０４は、算出した排水量を排水させる制御命令をブロー弁１０７１に出力する。制御部１１０４は、算出した薬注量を注入させる制御命令を第２薬注ポンプ１０８２に出力する。
【００３９】
他方、入力部１１０５に濃縮倍率の目標値および目標値に至った理由が入力された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、更新部１１０６は、入力部１１０５に入力された目標値および理由に基づいて推論規則を生成する（ステップＳ６）。次に、更新部１１０６は、生成した推論規則を関係記憶部１１０２に記憶する（ステップＳ７）。このように、関係記憶部１１０２が記憶する推論規則は、熟練された技術者の判断により逐次更新されるため、決定部１１０３の学習が進み、決定される冷却水の濃縮倍率の目標値の精度が高まる。制御部１１０４は、入力部１１０５に入力された冷却水の濃縮倍率の目標値に基づいて循環水系統の制御量、すなわち補給水量、排水量および薬注量を算出する（ステップＳ８）。次に、制御部１１０４は、算出結果に基づいて第４給水ポンプ１０６１、ブロー弁１０７１、および第２薬注ポンプ１０８２を制御する（ステップＳ９）。具体的には、制御部１１０４は、算出した補給水量を補給させる制御命令を第４給水ポンプ１０６１に出力する。制御部１１０４は、算出した排水量を排水させる制御命令をブロー弁１０７１に出力する。制御部１１０４は、算出した薬注量を注入させる制御命令を第２薬注ポンプ１０８２に出力する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、水質指標値取得部１１０１ａは、補給水の水質を示す補給水質指標値および循環水の水質を示す循環水質指標値を含む水質指標値を取得する。また決定部は、水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値に基づいて循環水系統の冷却水の濃縮倍率を決定する。これにより、水質管理装置１１０は、補給水の水質が一定でない場合にも適切に循環水系統の水質を管理することができる。
【００４１】
また本実施形態によれば、関係記憶部１１０２は、水質指標値と濃縮制御量との関係を示す推論規則を記憶する。また決定部１１０３は、水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値と関係記憶部１１０２が記憶する関係とに基づいて濃縮倍率を決定する。これにより、関係記憶部１１０２に、排水規制を満たし、循環水系統の劣化が生じず、かつ水質管理コストを抑えることができる濃縮倍率を求めるための推論規則を記憶しておくことで、水質管理装置１１０は、水処理システム１００を適切に管理することができる。
【００４２】
また本実施形態によれば、入力部１１０５は、水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値に基づいて技術者（専門技術者またはエキスパート）が特定した所定の制限値を満たすための冷却水の濃縮倍率の入力を受け付ける。所定の制限値の例としては、排水規制値、循環水系統の劣化に至る水質、水質管理コストが挙げられる。また更新部１１０６は、入力部１１０５に入力された濃縮倍率に基づいて関係記憶部１１０２が記憶する関係を更新する。これにより、所定の制限値を満たす濃縮倍率を求めるための推論規則が、関係記憶部１１０２に蓄積される。したがって、水質管理装置１１０は、水処理システム１００を適切に管理することができる。
【００４３】
《第２の実施形態》
第１の実施形態に係る水質管理装置１１０は、冷却水循環ライン１０５、第２補給ライン１０６、第２排水ライン１０７、第２薬注ライン１０８によって構成される循環水系統の水質を管理するものである。これに対し、第２の実施形態に係る水質管理装置１１０は、蒸気循環ライン１０１、第１補給ライン１０２、第１排水ライン１０３、および第１薬注ライン１０４によって構成される循環水系統の水質を管理するものである。
【００４４】
図４は、第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る水処理システム１００は、循環水質センサ１０５２、補給水質センサ１０６２、および排水質センサ１０７２の設置位置が第１の実施形態と異なる。循環水質センサ１０５２は、蒸気循環ライン１０１に設けられる。補給水質センサ１０６２は、第１補給ライン１０２に設けられる。排水質センサ１０７２は、第１排水ライン１０３に設けられる。本実施形態に係る水質管理装置１１０は、循環水質センサ１０５２、補給水質センサ１０６２、および排水質センサ１０７２が検出した水質に基づいて、第２給水ポンプ１０２１の動力、ボイラ１１における排水量、および第１薬注ポンプ１０４２の動力を決定する。本実施形態に係る水質管理装置１１０の動作は、第１の実施形態と同様である。
これにより、水質管理装置１１０は、蒸気循環ライン１０１、第１補給ライン１０２、第１排水ライン１０３、および第１薬注ライン１０４によって構成される循環水系統の水質を適切に管理することができる。
【００４５】
《他の実施形態》
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係る水質管理装置１１０の決定部１１０３は、濃縮倍率を算出するが、これに限られない。他の実施形態に係る決定部１１０３は、濃縮倍率に係る他の濃縮制御量を算出しても良い。濃縮制御量の例としては、濃縮倍率、給水量、排水量、薬注量、弁開度、およびポンプ動力が挙げられる。
【００４６】
また、上述した実施形態に係る入力部１１０５は、循環水の濃縮倍率の目標値に加えて、当該目標値に至った理由の入力を受け付けるが、これに限られない。他の実施形態に係る入力部１１０５は、当該目標値に至った理由の入力を受け付けなくてもよい。この場合、更新部１１０６は、入力部１１０５に入力された循環水の濃縮倍率の目標値と水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値、環境データ取得部１１０１ｂが取得した環境データに基づいて推論規則を更新する。
【００４７】
また、上述した実施形態に係る決定部１１０３は、関係記憶部１１０２が記憶する複数の推論規則から１つの推論規則を特定し、特定された推論規則に基づいて濃縮制御量を決定するが、これに限られない。他の実施形態に係る決定部１１０３は、エキスパートシステム以外の人工知能技術に基づいて濃縮制御量を決定しても良い。例えば、他の実施形態に係る決定部１１０３は、機械学習に基づく決定手法により濃縮制御量を決定しても良い。この場合、関係記憶部１１０２は、機械学習によって得られる予測モデルを記憶する。予測モデルは、水質指標値と濃縮制御量との関係の一例である。また、更新部１１０６は、入力部１１０５に入力された濃縮倍率の目標値、水質指標値取得部１１０１ａが取得した水質指標値、環境データ取得部１１０１ｂが取得した環境データ、運転データ取得部１１０１ｃが取得した運転データの組み合わせを教師データとして、関係記憶部１１０２が記憶する予測モデルを更新する。
【００４８】
また、上述した実施形態に係る決定部１１０３は、循環水質指標値、補給水質指標値、および排水質指標値に基づいて濃縮倍率の目標値を決定するが、これに限られない。他の実施形態に係る決定部１１０３は、排水質指標値を用いずに濃縮倍率の目標値を決定してもよい。これは、循環水質指標値と排水質指標値とがほぼ同じ値を示すためである。また他の実施形態に係る決定部１１０３は、循環水質指標値および補給水質指標値に加えて、他の水質指標値を用いて濃縮倍率の目標値を決定してもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態に係る水質管理装置１１０は、循環水系統を制御する制御部１１０４を備えるが、これに限られない。例えば、実施形態に係る水質管理装置１１０は、決定部１１０３が決定した濃縮倍率を外部へ出力し、循環水系統の制御を行わなくても良い。例えば、水質管理装置１１０は、決定部１１０３が決定した濃縮倍率の目標値、または循環水系統の制御量を外部の表示装置に表示させても良い。この場合、作業者は、表示された濃縮倍率の目標値または制御量に従って循環水系統を制御する。
【００５０】
図５は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、およびインタフェース９０４を備える。
上述の水質管理装置１１０は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、上述した関係記憶部１１０２に対応する記憶領域を主記憶装置９０２または補助記憶装置９０３に確保する。
【００５１】
なお、少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、コンピュータ読み取り可能な媒体の一例である。コンピュータ読み取り可能な媒体の他の例としては、インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ、およびその他の有形の一時的でない媒体が挙げられる。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。
【００５２】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５３】
また、上述の水質管理装置１１０の少なくとも一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの半導体回路によって実現されても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１００  水処理システム
１０１１  第１給水ポンプ
１０２１  第２給水ポンプ
１０５１  第３給水ポンプ
１０６１  第４給水ポンプ
１０４２  第１薬注ポンプ
１０８２  第２薬注ポンプ
１０７１  ブロー弁
１０５２  循環水質センサ
１０６２  補給水質センサ
１０７２  排水質センサ
１１０  水質管理装置
１１０１  取得部
１１０１ａ  水質指標値取得部
１１０１ｂ  環境データ取得部
１１０１ｃ  運転データ取得部
１１０２  関係記憶部
１１０３  決定部
１１０４  制御部
１１０５  入力部
１１０６  更新部
１１１  環境測定装置
１１２  運転監視装置
【要約】
【課題】補給水の水質が一定でない場合にも適切に循環水系統の水質を管理する。
【解決手段】補給水の水質を示す補給水質指標値および循環水の水質を示す循環水質指標値を含む水質指標値を取得する水質指標値取得部と、水質指標値取得部が取得した水質指標値に基づいて循環水系統の濃縮倍率に関する濃縮制御量を決定する決定部とを備える。
【選択図】図１【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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