(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの伝熱面に備えられた複数のスーツブロアを有し、同スーツブロアの運転順序、運転開始時間、等を制御するスーツブロアの制御装置において、
オペレータから前記複数のスーツブロアの正常／異常状態、起動回数、１回の動作時間が入力され、起動回数と起動間隔の条件を満足し蒸気流量変動が最小となる起動スケジュールを生成し、蒸気系統を共有するグループの中では同時に１台しか作動しないという制約条件で起動時刻を算出し、前記スーツブロアの故障によりそのスケジュールが実現できなくなった場合は自動的に再計算し、前記起動スケジュールおよび起動時刻を下位の最適システム取合ＰＬＣに出力する上位の最適制御システムと、
前記上位の最適制御システムからの指令に基づいて前記複数のスーツブロアに起動指令を出力し、前記複数のスーツブロアから運転アンサを入力し、前記上位の最適制御システムにこれら信号を出力すると共に、前記複数のスーツブロアの故障状態の監視、システム故障バックアップを行う下位の最適システム取合ＰＬＣと、
前記複数のスーツブロアの使用蒸気流量を計測し前記上位の最適制御システムへ出力するＤＣＳとを備え、
前記下位の最適システム取合ＰＬＣは他のＰＬＣとネットワークを形成していることを特徴とするスーツブロア制御装置。
【請求項２】
前記ボイラが複数からなり、前記複数のスーツブロアへの供給蒸気を共有するプラントであることを特徴とする請求項１記載のスーツブロア制御装置。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスーツブロア制御装置に関し、複数のスーツブロアの運転計画を一括して制御することによりタービン出力や抽気圧力の変動を抑えるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は蒸気タービンの一般的な図であり、ボイラからの蒸気はタービン４０に導かれ、タービンを駆動して発電機４２を回し、電力を得ている。タービン４０で仕事をした蒸気又は復水５０は復水器４１で完全に復水して再び図示省略のボイラへ供給される。タービン４０からの蒸気の一部は抽気（１）５１、抽気（２）５２となって工場の必要個所に導かれ、活用される。又、蒸気の一部はスーツブロー５３としてスーツブロアに導かれている。
【０００３】
図５は従来のスーツブロアの制御装置であり、図において１８，１９，２０は伝熱面の汚れデータで、図示省略の別の装置により伝熱面の汚れが計算され、スーツブロア制御装置１１に入力される。制御装置１１ではそれら汚れのデータ１８，１９，２０からその伝熱面に相当する制御信号１２，１３，１４を出力し、その作動タイミングを決定し、対応するスーツブロアを駆動している。実際は伝熱面には複数のスーツブロアが割当てられているのでその伝熱面に関連するスーツブロアを順番に作動させている。
【０００４】
図６は別の方式のスーツブロア制御装置であり、スーツブロア制御装置３１はそれぞれタイマ２１，２２，２３を有し、汚れ度にかかわりなくタイマに決定された一定周期でそれぞれ対応するスーツブロア１５，１６，１７に制御信号１２，１３，１４を出力し、一定周期で作動させている。実際には複数のスーツブロア毎にグループを決め、このグループごとに周期を決めてグループ内では順番に作動することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の図５、図６に示す従来のスーツブロア制御装置においては、各々のスーツブロア個別に作動タイミングを決めることになるので、複数のスーツブロアが同時に開始したり終了したりすることが起り、このため使用蒸気量の変動が大きく、結果的に図７に示すタービン４０の出力や抽気（１）５１、抽気（２）５２の圧力変動が大きくなるという問題があった。この問題点は複数のボイラ・タービンを有するプラントの場合も同様に存在する。個々のボイラのスーツブローを他のボイラのスーツブローの作動タイミングを考えずに作動させると同時に一時期にスーツブローが動作する可能性があり、結果的にタービン出力や抽気圧力の変動が大きくなる。
【０００６】
そこで本発明は、全スーツブロアの作動計画を事前に一括して計画しておき、各スーツブロアの運転状態も監視しながら蒸気量の変動が最小となるよう各スーツブロアの運転を制御できる制御装置を提供することを課題としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【０００８】
（１）ボイラの伝熱面に備えられた複数のスーツブロアを有し、同スーツブロアの運転順序、運転開始時間、等を制御するスーツブロアの制御装置において、オペレータから前記複数のスーツブロアの正常／異常状態、起動回数、１回の動作時間が入力され、起動回数と起動間隔の条件を満足し蒸気流量変動が最小となる起動スケジュールを生成し、蒸気系統を共有するグループの中では同時に１台しか作動しないという制約条件で起動時刻を算出し、前記スーツブロアの故障等によりそのスケジュールが実現できなくなった場合は自動的に再計算し、前記起動スケジュールおよび起動時刻を下位の最適システム取合ＰＬＣに出力する上位の最適制御システムと、前記上位の最適制御システムからの指令に基づいて前記複数のスーツブロアに起動指令を出力し、前記複数のスーツブロアから運転アンサを入力し、前記上位の最適制御システムにこれら信号を出力すると共に、前記複数のスーツブロアの故障状態の監視、システム故障バックアップを行う下位の最適システム取合ＰＬＣと、前記複数のスーツブロアの使用蒸気流量を計測し前記上位の最適制御システムへ出力するＤＣＳとを備え、前記下位の最適システム取合ＰＬＣは他のＰＬＣとネットワークを形成していることを特徴とするスーツブロア制御装置。
【０００９】
（２）上記（１）の発明において、前記ボイラが複数からなり、前記複数のスーツブロワへの供給蒸気を共有するプラントであることを特徴とするスーツブロア制御装置。
【００１１】
本発明のスーツブロア制御装置は、オペレータから各スーツブロアの正常／異常状態、起動回数、１回の動作時間、等が上位の最適制御システムに入力される。上位の最適制御システムは、起動回数と起動間隔の条件を満足し蒸気流量変動が最小となる起動スケジュールを生成し、蒸気系統を共有するグループの中では同時に１台しか作動しないという制約条件で起動時刻を算出し、また、スーツブロアの故障等によりそのスケジュールが実現できなくなった場合は自動的に再計算し、起動スケジュールおよび起動時刻を下位の最適システム取合ＰＬＣに出力し、下位の最適システム取合ＰＬＣは上位の最適制御システムからの指令に基づいて各スーツブロアを制御するので、発電所内使用蒸気量の減少が図れ、蒸気タービン出力変動の制御が可能となる。また、オペレータが運転指令を入力すると、この指令に基づいて上位の制御装置から下位の制御装置へ運転計画が送られ、下位の制御装置は実際の運転状況を加味した運転計画に基づいて各スーツブロアを制御するので、各スーツブロアが同時に作動することが回避され、蒸気タービンの蒸気量の変動を最少限に抑えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係るスーツブロア制御装置の構成図である。図において、１乃至４は各種信号であり、１はスーツブロア起動パターンのダウンロード指令、２は各スーツブロアおよび中間暖管の起動頻度、３はスーツブロア諸元・運転条件でこれら１〜３の信号はオペレータから入力される。４は各スーツブロア状態の各信号であり、これら各信号１〜３は後述するスーツブロア最適制御装置５に入力され、スーツブロア状態の信号４は制御装置５より出力される。
【００１３】
５はスーツブロア最適制御装置であり、６は上記各信号１〜４を入出力するためのインターフェイス、７は計画立案手段であり、信号２，３を入力し、各スーツブロアの運転計画を立案する手段である。８は計画データ格納領域であり、計画立案手段７で立案に計画データを記憶するものである。
【００１４】
９はスーツブロア起動パターン、１０は各スーツブロアの状態信号であり、１１はスーツブロア下位制御装置で、計画データ格納領域８から起動パターン９を受け、更に各スーツブロアの実際の状態１０を最適制御装置５へ出力する。１５，１６，１７はスーツブロアであり、スーツブロア下位制御装置１１からのスーツブロア制御信号１２，１３，１４でそれぞれ制御される。
【００１５】
上記のように、スーツブロア制御装置はスーツブロア最適制御装置５とスーツブロア下位制御装置１１からなる。スーツブロア最適制御装置５はオペレータから最適運用のための条件信号１〜３を受けとったり、オペレータにスーツブロアの状態信号４を出力する。制御装置５は又インターフェイス６と、最適計画問題を解くための計画立案手段７と、計画を保存するための計画データ格納領域８を有する。スーツブロア下位制御装置１１はスーツブロア最適制御装置５と個々のスーツブロア１５，１６，１７との間に位置してスーツブロアの運転を制御している。
【００１６】
上記構成のスーツブロア最適制御装置５は、オペレータから各スーツブロアの起動頻度・中間暖管頻度の信号２、スーツブロア諸元・運転条件の信号３およびスーツブロア下位制御装置１１からは各スーツブロアの状態の信号１０をそれぞれ入力する。これら信号は計画立案手段７に入力され、実際のスーツブロアの運転状況を考慮して蒸気量の変動が最小になるように全スーツブロアの起動計画を立案し、この立案された計画は計画データ格納領域８に記憶され、格納される。
【００１７】
なお、計画データ格納領域８に記憶されている立案された起動計画は、各スーツブロアがこの計画を実行すると表示装置（図示省略）に表示される。
【００１８】
各スーツブロアの起動パターンのダウンロード指令１がオペレータより入力された時点で計画データ格納領域８内の計画データは、一括してスーツブロア下位制御装置１１へ送信される。スーツブロア下位制御装置１１は送信された作動計画データに基づき、個々の該当するスーツブロアに制御信号１２，１３，１４を送り、計画された時刻に各スーツブロア１５，１６，１７を作動させる。
【００１９】
図２はタービンの蒸気量の変動を示す図であり（ａ）が従来のスーツブロア制御装置を備えた場合のもの、（ｂ）は本発明の制御装置を適用した場合の例であり、（ａ）の従来例では複数のスーツブロアが同時に作動し、又同時に作動を終了する場合が多く発生するので図示のように蒸気量の変動が大きく、最悪の場合蒸気量が著しく減少する時間帯が生じているが、（ｂ）に示す本発明においては全スーツブロアの作動計画を一括して行うことにより同時に作動開始終了することを防止するとともに蒸気量、蒸気噴射時間などが異なる個々のスーツブロアの作動時間を最適に配置し蒸気量変動を最少限に抑えることができる。なお、本発明のスーツブロアはスーツブロー蒸気を共有するプラントであれば複数のボイラのスーツブロアに適用可能である。
【００２０】
図３は本発明の実施の第２形態に係るスーツブロア制御装置の構成図であり、ネットワーク化した制御システムの一例である。図において、１００は最適制御システムで最適演算用計算機とオペレータコンソールからなっている。１０１は下位の最適システム取合ＰＬＣであり、上位の最適制御システム１００からの指令に基づいて実動作の制御を行う。１０２はＤＣＳであり、スーツブロア使用蒸気流量の計測を行い、最適制御システム１００に蒸気流量情報を与える。最適システム取合ＰＬＣ１０１は符号１ＲＢ／Ａ３Ｕ、９ＲＢ／Ａ３Ａ、ＢＢ／Ａ３Ａ、２−２ＢＢ／Ａ３Ａで示す他のＰＬＣとネットワークを構成している。最適システム取合ＰＬＣ１０１からは各スーツブロアに起動指令１０３を出力し、各スーツブロアからは運転アンサ１０４を入力し、上位の最適制御システム１００はこれら信号を送る。
【００２１】
上記の構成において、最適制御システム１００では、各スーツブロアの最適実行スケジュールを計算し、スーツブロアの動作実績を収録する。又、オペレータコンソールでは実行周期の設定、最適演算結果の表示、ボイラ運転台数の設定、スーツブロア動作実績の表示、等を行う。最適システム取合ＰＬＣ１０１では最適実行スケジュールに沿った実動作の制御、スーツブロアの運転、故障状態の監視、従来の制御方式での制御（システム故障バックアップ）、等を行う。ＤＳＣ１０２は各スーツブロアの使用蒸気流量を計測し、これを最適制御システム１００へ送り、又、各スーツブロアの運転状況を得る。
【００２２】
最適制御システム１００では、複数のボイラのスーツブロアを蒸気流量変動が小さくなるように起動スケジュールを生成する。オペレータからは各スーツブロアの１日の起動回数が与えられ、その起動回数と起動間隔の条件を満足し、蒸気流量変動が最小となる起動スケジュールを生成し、下位の最適システム取合ＰＬＣ１０１に送る。起動スケジュールは１日毎のパターンであるが、スーツブロアの故障等によりそのスケジュールが実現できなくなった場合は自動的に再計算する。
【００２３】
最適制御システム１００に与えられる情報は、（１）各スーツブロアの正常／異常状態、（２）起動頻度、（３）１回の動作時間、（４）使用蒸気量等である。これらデータを入力し、出力される情報は、各スーツブロアの起動時刻である。
【００２４】
上記の起動時刻を算出するに当り、次の制約条件がある。即ち、（条件１）蒸気系統を共有するグループの中では同時に１台しか作動しない。（条件２）スーツブロアが時間Δ1 の間に複数本が同時に開始または終了しないこと。（条件３）スーツブロアはｉは、Ｄｉ−２４×３６００／Ｎij秒に１回程度起動する必要があるが、厳密にこの時間に起動する必要はない。ここでは前回の起動から、Ｄj −Δ1 −Ｄi ＋Δ2 の間に作動することとなる。なお、Δ1 およびΔ2 を図示すると図４（ａ）、（ｂ）のようになる。
【００２５】
次に、最適制御システムに適用される変数名を表１に、パラメータを、表２に示す。従って、解くべき問題は表１で示す、ｍ、ｋi 、ｎi 、ｌi 、ｆi が与えられた時に、制約条件Δ1 、Δ2 を満たしつつ、蒸気量変動を最小にする起動時間ｔijを求める問題となる。
【００２６】
【表１】
0003776596.tif 000002
【００２７】
【表２】
0003776596.tif 000003
【００２８】
上記の問題を最適化問題の解法によって解けば、本集中制御システムが目的とする工場全体のスーツブロアの起動スケジュールが得られる。
【００２９】
上記に説明の実施の第２形態によれば、次のような効果が得られる。即ち、１）発電所内使用蒸気量の減少が図れる。２）蒸気タービン出力変動の制御が可能となる。３）スーツブロア故障の際にはオペレータが操作することなく最適スケジュールで作動する。４）個別のスーツブロア毎に起動回数（起動周期）が設定可能である。５）ダスト付着量によるスーツブロア起動回数制御などの他の制御を使用した場合にも最適スケジュールが可能となる。以上の１）〜５）の効果により発電所全体の効率が上昇し、電力会社との契約電力の減少が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のスーツブロア制御装置は、上述の構成により、発電所内使用蒸気量の減少が図れ、蒸気タービン出力変動の制御が可能となり、スーツブロア故障の際にはオペレータが操作することなく最適スケジュールで作動するため、発電所全体の効率が上昇することができる。
また、各スーツブロアの運転計画が一括して計画され、これにより各スーツブロアが同時に作動し、終了することが防止され、蒸気タービンプラントの蒸気量の変動を最少限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るスーツブロア制御装置の構成図である。
【図２】本発明と従来の蒸気変動を示す図で、（ａ）は従来、（ｂ）は本発明のものを示す。
【図３】本発明の実施の第２形態に係るスーツブロア制御装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の第２形態に係るスーツブロア制御装置の運転タイミングを示す図で（ａ）、（ｂ）はそれぞれの起動パターンを示す。
【図５】従来のスーツブロア制御装置の構成図である。
【図６】従来のスーツブロア制御装置の他の例を示す図である。
【図７】蒸気タービンの一般的な構成図である。
【符号の説明】
１                各スーツブロアの起動パターンのダウンロード指令
２                各スーツブロアの起動頻度、中間暖管頻度
３                スーツブロア諸元・運転条件
４                各スーツブロアの状態
５                スーツブロア最適制御装置
６                ヒューマンインターフェイス
７                計画立案手段
８                計画データ格納領域
９                スーツブロア起動パターン
１０              各スーツブロア起動パターン
１１              スーツブロア下位制御装置
１２，１３，１４  制御信号
１５，１６，１７  スーツブロア
１００            最適制御システム
１０１            最適システム取合ＰＬＣ
１０２            ＤＣＳ
１０３            起動指令
１０４            運転アンサ
【図１】
0003776596.tif 000004
【図２】
0003776596.tif 000005
【図３】
0003776596.tif 000006
【図４】
0003776596.tif 000007
【図５】
0003776596.tif 000008
【図６】
0003776596.tif 000009
【図７】
0003776596.tif 000010