DE112018006086T5 - Betriebszustandsbewertungsgerät, Betriebszustandsbewertungsverfahren und Steuerungssystem für Kraftwerk - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt ist eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung zum Bewerten eines Betriebszustand eines Kraftwerks, die konfiguriert ist zu umfassend: einen Betriebsmoduseingabeabschnitt zum Empfangen einer Betriebsmoduseingabe des Kraftwerks, einen Verhaltensmodellspeicherabschnitt zum Speichern von Verhaltensmodellen, die virtuelle Verhaltensweisen des Kraftwerks anzeigen, einen Simulationsabschnitt zum Anwenden der Betriebszustände auf die Verhaltensmodelle und zum Berechnen virtueller Prozesswerte des Kraftwerks, wobei die Betriebszustände einen Satz von Betriebsparametern enthalten, der auf jedes von mehreren mit dem Kraftwerk versehenen Manipulationsenden eingestellt ist, einen Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten zum Speichern eines gewichteten Koeffizienten, der entsprechend dem Betriebsmodus für jeden der virtuellen Prozesswerte definiert ist, und einen Bewertungsberechnungsabschnitt zum Bestimmen des gewichteten Koeffizienten entsprechend dem Eingabebetriebsmodus mit Referenz zu dem Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten und zum Berechnen eines Bewertungsergebnisses der Betriebszustände jeweils auf der Grundlage eines Wertes, der durch Multiplikation der virtuellen Prozesswerte mit dem gewichteten Koeffizienten erhalten wird.

Description

• TECHNISCHER BEREICH
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung, ein Betriebszustandsbewertungsverfahren und ein Steuersystem für ein Kraftwerk.
• STAND DER TECHNIK
• Beim Betrieb eines Kraftwerks, insbesondere eines Großkessels, wird eine große Anzahl von Eingangsparametern als Betriebszustände, z.B. die Öffnung einer Klappe zur Einstellung eines Verbrennungsluftdurchsatzes in jedem Verbrennungsbrenner, ein Brennerdüsenwinkel und die Klassifizierungsdrehzahl einer Mühle für feste Brennstoffe wie Kohle manipuliert, und als Ergebnis davon die Konzentration von NOx und CO, die Wärmeübertragungsrohroberflächentemperatur (Metalltemperatur), die Dampftemperatur usw. erfasst. Um die Verbrennung des Kessels einzustellen, ist es notwendig, die Eingangsparameter so zu steuern, dass jeder Prozesswert in einen geeigneten Bereich fällt. Da jedoch die Anzahl der Positionen der Eingangsparameter mehrere zehn oder mehr beträgt und jeder Prozesswert als Ergebnis einer komplizierten Korrelation in Bezug auf die Änderung der Eingangsparameter erhalten wird, gibt es Fälle, in denen die Prozesswerte verbessert oder verschlechtert werden. Dementsprechend ist ein sehr kompliziertes Verfahren zur Manipulation der Eingangsparameter erforderlich. Aus den oben genannten Gründen gibt es einige tatsächliche Situationen, in denen es schwierig ist, den automatischen Betrieb von großen Kesseln zu realisieren, und daher wurde hauptsächlich der manuelle Betrieb oder der halbautomatische Betrieb durch Ingenieure implementiert.
• Im Hinblick auf die oben beschriebenen Situationen ist es erforderlich, den Verbrennungsbetrieb des Kessels zu simulieren, indem die Eingangsparameter für den automatischen Betrieb vorab verwendet werden, um den automatischen Betrieb des Kessels auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulation durchzuführen. In Patentliteratur 1 wird die Technik zur Korrektur von Simulationsmodelldaten einer Anlage und zur Steuerung eines Kessels auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Simulation offengelegt.
• ZITIERLISTE
• PATENTLITERATUR
• Patentliteratur 1: JP 2011-210215 A
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• TECHNISCHES PROBLEM
• Ein Kessel wird je nach Betriebszweck unterschiedlich betrieben, z.B. Betrieb mit Schwerpunkt auf Wirtschaftlichkeit, Betrieb mit Schwerpunkt auf Umweltbelastung und Betrieb mit Schwerpunkt auf der Lebensdauer des Kessels. Unter verschiedenen Zwecken ist ein Betriebszustand, der für einen bestimmten Betriebszweck optimal ist, für andere Betriebszwecke nicht unbedingt optimal. In dieser Hinsicht besteht die Forderung, die Betriebszustände entsprechend den Betriebszwecken zu bewerten, jedoch kann Patentliteratur 1 diese Forderung nicht erfüllen, da die in Patentliteratur 1 offengelegte Technik konfiguriert ist, ein Modell zu korrigieren, aber nicht, um das Modell zur Einstellung und Bewertung eines bestimmten Betriebszustands entsprechend einem Betriebszweck zu verwenden.
• Mit der vorliegenden Erfindung sollen die oben beschriebenen Probleme gelöst werden, und ihr Ziel ist es, eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung und ein Betriebszustandsbewertungsverfahren zur Verfügung zu stellen, die es ermöglichen, einen optimalen Betriebszustand in einem bestimmten Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebszuständen eines Kraftwerks, einschließlich eines Kessels, zu bewerten, sowie ein Steuersystem für ein Kraftwerk, das den optimalen Betriebszustand verwendet. Dabei bezieht sich der Betriebsmodus auf einen bestimmten Betriebszweck.
• LÖSUNG DES PROBLEMS
• Um die oben genannten Probleme zu lösen, wird die vorliegende Erfindung wie in den Ansprüchen beschrieben konfiguriert. Nach einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, einer Betriebszustandsbewertungsvorrichtung zur Bewertung der Betriebszustände eines Kraftwerks, umfasst die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung einen Betriebsmoduseingabeabschnitt, um eine Betriebsmoduseingabe des Kraftwerks zu empfangen; einen Verhaltensmodellspeicherabschnitt, um Verhaltensmodelle zu speichern, die virtuelle Verhaltensweisen des Kraftwerks anzeigen; einen Simulationsabschnitt, um die Betriebszustände auf die Verhaltensmodelle anzuwenden und virtuelle Prozesswerte des Kraftwerks zu berechnen, wobei die Betriebszustände einen Satz von Betriebsparametern enthalten, der auf jedes von mehreren mit dem Kraftwerk versehenen Manipulationsenden eingestellt ist; einen Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten zum Speichern eines gewichteten Koeffizienten, der entsprechend dem Betriebsmodus für jeden der virtuellen Prozesswerte definiert ist; und einen Bewertungsberechnungsabschnitt zum Bestimmen des gewichteten Koeffizienten entsprechend dem Eingangsbetriebsmodus unter Bezugnahme auf den Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten und zum Berechnen eines Bewertungsergebnisses der jeweiligen Betriebszustände auf der Grundlage eines Wertes, der durch Multiplizieren der virtuellen Prozesswerte mit dem gewichteten Koeffizienten erhalten wird.
• VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
• Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung und ein Betriebszustandsbewertungsverfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, einen optimalen Betriebszustand in einem bestimmten Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebszuständen eines Kraftwerks, das ein einen Kessel beinhaltet, zu bewerten, sowie ein Steuersystem für ein Kraftwerk, das den optimalen Betriebszustand verwendet. Die Probleme, Konfigurationen und Auswirkungen, die sich von den oben beschriebenen unterscheiden, werden durch die Erläuterung der nachstehenden Ausführungsformen verdeutlicht.
• Figurenliste
• [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Steuersystems eines Kessels veranschaulicht.
• [2] 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das einen Kessel illustriert.
• [3] 3 veranschaulicht eine Hardware-Konfiguration einer Betriebszustandsbewertungsvorrichtung.
• [4] 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Steuerung (Ablauf eines Betriebszustandsbewertungsverfahrens) in einem Steuersystem 1 eines Kessels zeigt.
• [5] 5 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Erklärungsfluss für ein Prozess zur Auswahl eines optimalen Betriebszustands für einen ausgewählten Betriebsmodus zeigt.
• 6A] 6A veranschaulicht ein Beispiel für Ergebnisumwandlungsdaten.
• [6B] 6B zeigt ein Beispiel für ein Nox-Ergebnisdiagramm.
• [7] 7 zeigt ein Beispiel für eine Bildschirmdarstellung eines Bildschirms zum Einstellen eines virtuellen Prozesswertbereichs.
• [8] 8 zeigt ein Beispiel für einer Bildschirmanzeige eines Bildschirms zum Einstellen eines virtuellen Prozesswertbereichs.
• [9] 9 illustriert ein Beispiel für empfohlene Bereichsdaten.
• [10] 10 zeigt ein Beispiel für eine Bildschirmanzeige in einem Fall, in dem mehrere Betriebsmodi gemischt werden, um einen endgültigen Betriebsmodus umzuwandeln.
• [11] 11 illustriert ein Beispiel für eine Bildschirmanzeige von Betriebszustände mit relativ hohen Bewertungsergebnissen und deren Punktzahlen.
• BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch diese Ausführungsform begrenzt ist, und im Falle einer Vielzahl von Ausführungsformen enthält die vorliegende Erfindung eine Kombination jeder Ausführungsform. Im Folgenden wird als Beispiel ein Kessel beschrieben, der in einem Wärmekraftwerk installiert ist, das als Kraftwerk dient. Andererseits ist das Kraftwerk nicht auf den Kessel beschränkt, sondern andere Kraftwerke können durch die vorliegende Erfindung gesteuert werden.
• Unter Bezugnahme auf 1 wird eine schematische Konfiguration eines Steuersystems 1 des Kessels 100 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Konfiguration des Steuersystems 1 des Kessels 100 illustriert.
• Wie in 1 dargestellt, ist das Steuersystem 1 des Kessels 100 konfiguriert, eine Betriebssteuervorrichtung 200 des Kessels 100 an den Kessel 100 anzuschließen und ferner eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300, die zur Bewertung der Betriebszustände des Kessels 100 konfiguriert ist, an die Betriebssteuervorrichtung 200 anzuschließen.
• (Kessel 100)
• Der Kessel 100 enthält N Anzahl von Manipulationsenden 1, 2, ..., N. Darüber hinaus enthält der Kessel 100 M Anzahl von Sensoren 1, 2, ..., M. Der Kessel 100 wird später mit Bezug auf 2 ausführlich beschrieben.
• (Betriebsteuervorrichtung 200)
• Die Betriebssteuervorrichtung 200 enthält einen Abschnitt zum Ablesen des tatsächlichen Prozesswertes 210, einen Abschnitt zum Berechnen des Betriebsanweisungswertes 220, einen Steuerlogikspeicherabschnitt 230 und einen Abschnitt zum Einstellen des Betriebsanweisungswertes 240.
• Der Abschnitt zum Ablesen der tatsächlichen Prozesswerte 210 ist konfiguriert, Prozesswerte abzulesen, die durch Messung verschiedener Zustandsgrößen des Kessels 100, die von den Sensoren 1, 2, ..., M ausgegeben werden, erhalten wurden, und die Prozesswerte an die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 auszugeben.
• Diese Prozesswerte enthalten Signale, die mindestens eine der jeweiligen Konzentrationen von Stickstoffoxid, Kohlenmonoxid und Schwefelwasserstoff anzeigen, die im Gas enthalten sind, das aus dem thermischen Kraftwerk ausgestoßen wird.
• Der Abschnitt zum Berechnen des Betriebsanweisungswertes 220 ist konfiguriert, die tatsächlichen Eingangsparameter 115 (die den Betriebsparametern entsprechen), die die Betriebszustände anzeigen, von der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 zu erfassen. Die tatsächlichen Eingabeparameter 115 enthalten Signale, die die Öffnung einer Luftklappe und/oder eine Luftdurchflussrate, eine Kraftstoffdurchflussrate und/oder eine Abgasrückführungsdurchflussrate bestimmen.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Eingangsparameter, der auf den tatsächlichen Betrieb des Kessels 100 angewendet wird, als tatsächlicher Eingangsparameter 115 bezeichnet, und ein im tatsächlichen Betrieb erhaltener Prozesswert wird als tatsächlicher Prozesswert 101 bezeichnet. Dagegen wird in der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 ein Eingangsparameter, der auf den virtuellen Betrieb (Simulationsbetrieb) des Kessels 100 angewendet wird, als virtueller Eingangsparameter und ein im virtuellen Betrieb erhaltener Prozesswert als virtueller Prozesswert bezeichnet. Der Eingangsparameter wird durch einen Satz von Betriebsparametern konfiguriert, die für jedes der mehreren Manipulationsenden eingestellt werden.
• Der Steuerlogikspeicherabschnitt 230 ist konfiguriert, eine Steuerschaltung zur Berechnung der Steuerlogikdaten 114 und eines Steuerparameters zu speichern. Als Steuerkreis für die Berechnung der Steuerlogikdaten 114 kann die nach dem Stand der Technik bekannte PI-Regelung (Proportional- und Integralregelung) verwendet werden.
• Der Abschnitt zum Berechnen der Betriebsanweisungswerte 220 ist konfiguriert, unter Verwendung der Steuerlogikdaten 114 die Betriebsanweisungswerte 116 zu berechnen, die für jedes der Manipulationsenden 1, 2, ..., Neinzustellen sind, um den Kessel 100 in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Eingangsparametern 115 zu betreiben, die von der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 erhalten werden.
• Die berechneten Betriebsanweisungswerte 116 werden z.B. als Steuersignale zur Steuerung einer zuzuführenden Luftmenge an den Abschnitt zum Einstellen der Betriebsanweisungswerte 240 ausgegeben.
• Der Abschnitt zum Einstellen der Betriebsanweisungswerte 240 ist konfiguriert, die Steuersignale 117, die die Betriebsanweisungswerte 116 anzeigen, für jedes der Manipulationsenden 1, 2, ..., N einzustellen.
• (Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300)
• Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 enthält hauptsächlich einen Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 und einen Abschnitt zur Auswahl der Betriebszustände 500. Der Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 ist konfiguriert, unter Verwendung eines ersten Eingangs I/F 310, eines ersten Ausgangs I/F 320, eines zweiten Eingangs I/F 330, eines zweiten Ausgangs I/F 340 und von Verhaltensmodellen 106, in denen Betriebszustände des Kessels 100 simuliert werden, eine Vielzahl von Betriebszustände auf die Verhaltensmodelle 106 anzuwenden, die den virtuellen Betrieb des Kessels 100 anzeigen, um den virtuellen Betrieb durchzuführen, und die Ergebnisse des virtuellen Betriebs als virtuelle Prozesswerte auszugeben. Der Abschnitt zur Auswahl der Betriebszustände 500 ist konfiguriert, eine der Betriebszustände aus der Vielzahl der auf den virtuellen Betrieb angewandten Betriebszustände auszuwählen. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 ist über den zweiten Eingang I/F 330 und den zweiten Ausgang I/F 340 an ein Wartungswerkzeug 900 angeschlossen.
• Das Wartungswerkzeug 900 enthält eine Eingabevorrichtung 910 mit z.B. einer Tastatur und/oder einer Maus, eine Anzeigevorrichtung 920 mit z.B. einer Kathodenstrahlröhre oder einer LCD, und eine Wartungssteuervorrichtung 930, die sowohl mit der Eingabevorrichtung 910 als auch mit der Anzeigevorrichtung 920 verbunden ist und Daten mit der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 senden und empfangen kann. Über das Wartungswerkzeug 900 kann ein Bediener auf Informationen zugreifen, die in verschiedenen Speicherabschnitten gespeichert sind, die im Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 enthalten sind. Die Eingabevorrichtung 910 ist ein Manipulationselement, das verwendet wird, um mit Hilfe eines Bildschirms zum Einstellen eines virtuellen Prozesswertes, der später beschrieben wird, einen Bereich einzustellen, den ein virtueller Prozesswert einnehmen kann. Als Eingabevorrichtung 910 kann eine Maus, eine Tastatur, ein Touchpanel usw. verwendet werden. Wenn ein Tablett-Terminal als Wartungswerkzeug 900 verwendet wird, können die Eingabevorrichtung 910, die Anzeigevorrichtung 920 und die Wartungssteuervorrichtung 930 als eine Einheit konfiguriert werden.
• Ein von der Eingabevorrichtung 910 erzeugtes Wartungswerkzeugeingabesignal 911 wird über den zweiten Eingang I/F in den Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 und in den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 eingegeben (siehe 3) 330.
• Wenn beispielsweise zum Zeitpunkt der Bewertung eines Betriebszustands ein Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi des Kessels 100 ausgewählt wird, wird der ausgewählte Betriebsmodus an einen Ergebnisberechnungsabschnitt 418 und den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 ausgegeben.
• Darüber hinaus ist ein Abschnitt zur Erzeugung eines Einstellbildschirms 931, der in der Wartungssteuervorrichtung 930 enthalten ist, so konfiguriert, dass er beispielsweise einen Einstellbildschirm eines virtuellen Prozesswertbereichs auf der Anzeigevorrichtung 920 anzeigt. Wenn der Bediener beispielsweise den virtuellen Prozesswertbereich auf dem Bildschirm zum Einstellen des virtuellen Prozesswertbereichs über die Eingabevorrichtung 910 bearbeitet, werden die bearbeiteten Informationen in einen Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 eingegeben, und ein gewichteter Koeffizient wird aktualisiert. Der Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 kann einen gewichteten Koeffizienten enthalten, der einem neuen virtuellen Prozesswert entspricht, der in Kombination mit dem virtuellen Prozesswert von einem Soft-Sensorwert-Berechnungsabschnitt 416 berechnet wird.
• Wenn zu diesem Zeitpunkt in einem Fall, in dem eine Vielzahl von Prozesswerten einschließlich eines ersten virtuellen Prozesswertes und eines zweiten virtuellen Prozesswertes erhalten wird, der zweite virtuelle Prozesswert eine Antwort in einer Richtung entgegengesetzt zu einer positiven oder negativen Richtung des ersten virtuellen Prozesswertes anzeigt, speichert ein Speicherabschnitt des empfohlenen Bereichs 932 eine Regel, die definiert, dass der erste virtuelle Prozesswert und der zweite virtuelle Prozesswert in einer Tradeoff-Beziehung stehen. Auf dem Bildschirm zum Einstellen des virtuellen Prozesswertbereichs (entsprechend dem „NOx-Einstellbildschirm“ in 7) zum Einstellen des ersten virtuellen Prozesswerts (entsprechend einem primären Prozesswert „NOx“ in 7) ist mindestens einer eines Zielbereichs (in einem Beispiel eines CO-Wertgraphen in 7, dem linken Seitenbereich von einem ersten Wendepunkt von CO) des zweiten virtuellen Prozesswertes (entsprechend einem Unter-(Konflikt-) Prozesswert „CO“ in 7), einem zulässigen Bereich (im Beispiel der CO-Ergebnisgrafik in 7), einem zulässigen Bereich (im Beispiel der CO-Ergebnisgrafik in 7, ein Bereich zwischen dem ersten Wendepunkt und dem zweiten Wendepunkt von CO), der an den Zielbereich angrenzt und einen Bereich zulässiger Werte des virtuellen Prozesswertes anzeigt, und ein unzulässiger Bereich (im Beispiel des CO-Ergebnisdiagramms in 7 der rechtsseitige Bereich vom zweiten Wendepunkt von CO), der an den zulässigen Bereich angrenzt und einen Bereich unzulässiger Werte des virtuellen Prozesswertes anzeigt, wird angezeigt.
• In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, indem die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 den Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 und den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 enthält. Andererseits kann sie konfiguriert werden, den Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 und den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 jeweils als einen unabhängigen Teil der Vorrichtung zu bilden und eine Vorrichtung zur virtuellen Betriebsausführung mit einer Vorrichtung zur Auswahl des Betriebszustands (nicht abgebildet) zu verbinden, die eine Funktion hat, die der des Abschnitts zur Auswahl des Betriebszustands 500 entspricht, um die Betriebszustände von der Vorrichtung zur virtuellen Betriebsausführung an die Vorrichtung zur Auswahl des Betriebszustands auszugeben.
• Der Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung 400 enthält einen Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte 402, einen Abschnitt zur Umwandlung von tatsächlichen Prozesswerten 404, einen Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406, einen Modellkorrekturabschnitt 408, einen Simulationsabschnitt 410, einen Lernabschnitt des Manipulationsverfahren 412, einen Lerninformationsspeicherabschnitt 414, einen Soft-Sensorwert-Berechnungsabschnitt 416, einen Ergebnisberechnungsabschnitt 418, einen Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 und einen Speicherabschnitt für tatsächliche Eingabeparameter 422. Der Lerninformationsspeicherabschnitt 414 entspricht einem Speicherabschnitt für virtuelle Eingabeparameter und einem Speicherabschnitt für virtuelle Prozesswerte.
• Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 ist konfiguriert, einen tatsächlichen Prozesswert 102 von der Betriebssteuervorrichtung 200 über den ersten Eingang I/F 310 zu erfassen und den Wert im Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte 402 zu speichern. In diesem Zusammenhang kann konfiguriert werden, dass, wenn der Bediener den tatsächlichen Prozesswert über die Eingabevorrichtung 910 der Wartungswerkzeug 900 eingibt, der vom Bediener eingegebene tatsächliche Prozesswert über den zweiten Eingang I/F 330 im Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte 402 gespeichert wird. Darüber hinaus kann der im Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte 402 gespeicherte tatsächliche Prozesswert über den zweiten Ausgang I/F 340 auf der Anzeigevorrichtung 920 des Wartungswerkzeugs 900 angezeigt werden.
• Darüber hinaus ist die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 konfiguriert, aus dem Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 den tatsächlichen Eingangsparameter 115, der für den Kessel 100, der ein Steuerungsziel ist, einzustellen ist, über den ersten Ausgang I/F 320 an die Betriebssteuervorrichtung 200 auszugeben.
• Der tatsächliche Eingabeparameter 115, der vom Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 an die Betriebssteuervorrichtung 200 ausgegeben wird, wird im Speicherabschnitt des tatsächlichen Eingabeparameters 422 gespeichert, der in des Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang kann er konfiguriert werden, dass er, wenn der Bediener den tatsächlichen Eingabeparameter über die Eingabevorrichtung 910 des Wartungswerkzeuges 900 eingibt, den vom Bediener eingegebenen tatsächlichen Eingabeparameter über den zweiten Eingang I/F 330 im Speicherabschnitt für tatsächliche Eingabeparameter 422 speichert. Zusätzlich kann der im Speicherabschnitt für tatsächliche Eingabeparameter 422 über den zweiten Ausgang I/F 340 auf der Anzeigevorrichtung 920 des Wartungswerkzeugs 900 angezeigt werden.
• Der in der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 vorgesehene Abschnitt zur Umwandlung von tatsächlichen Prozesswerten 404 ist konfiguriert, die im Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte 402 gespeicherten tatsächlichen Prozesswertdaten 103 in Modellkonstruktionsdaten 104 umzuwandeln. Die Modellkonstruktionsdaten 104 werden im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeichert. Wenn der Bediener ein Verhaltensmodell über die Eingabevorrichtung 910 des Wartungswerkzeugs 900 eingibt, wird das vom Bediener eingegebene Verhaltensmodell über den zweiten Eingang I/F 330 im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeichert. Zusätzlich kann es konfiguriert werden, das im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeicherte Verhaltensmodell über den zweiten Ausgang I/F 340 auf der Anzeigevorrichtung 920 des Wartungswerkzeugs 900 anzuzeigen, so dass die Art und der Inhalt des gespeicherten Verhaltensmodells bestätigt werden können.
• Der Modellkorrekturabschnitt 408 ist konfiguriert, das Verhaltensmodell durch ein statistisches Verfahren, wie z.B. ein neuronales Netz, zu aktualisieren, indem nach Bedarf kombinierte Daten 107 des Verhaltensmodells und der Modellkonstruktionsdaten 104 verwendet werden, die aus dem Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 ausgegeben werden, und den Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 veranlassen, das aktualisierte Verhaltensmodell 108 zu speichern.
• Der Lernabschnitt des Manipulationsverfahren 412 ist konfiguriert, Lernergebnisse 112 zu erzeugen und den Lerninformationsspeicherabschnitt 414 zu veranlassen, die Lernergebnisse 112 zu speichern. Die Lernergebnisse 112 enthalten virtuelle Eingabeparameter 109, die auf den virtuellen Betrieb angewendet werden sollen, und Ausgabewerte (virtuelle Prozesswerte), die durch die Berechnung des virtuellen Betriebs erhalten werden sollen, die durch Anwendung der virtuellen Eingabeparameter 109 durchgeführt wird.
• Der Simulationsabschnitt 410 hat eine Funktion zur Simulation der Steuereigenschaften des Kessels 100. Mit anderen Worten, der Simulationsabschnitt 410 ist konfiguriert, die Berechnung einer Funktion zu simulieren, die einer Funktion zum Erhalten der tatsächlichen Prozesswerte 101 in Bezug auf ein Steuerungsergebnis entspricht, indem der Kessel 100 mit dem tatsächlichen Eingangsparameter 115 versorgt wird. Der Simulationsabschnitt 410 verwendet den virtuellen Eingangsparameter 109, der aus dem Lernabschnitt des Manipulationsverfahren 412 eingegeben wurde, und das Verhaltensmodell 106, das im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeichert ist, um die Simulation der Berechnung durchzuführen.
• Der Simulationsabschnitt 410 ist konfiguriert, den virtuellen Eingabeparameter 109 in das Verhaltensmodell 106 einzugeben, die Berechnung durchzuführen und ein Ergebnis davon als virtuellen Prozesswert 110 auszugeben.
• Der durch den Simulationsabschnitt 410 erhaltene virtuelle Prozesswert 110 ist ein vorhergesagter Wert des tatsächlichen Prozesswertes 101 des Kessels 100. In diesem Zusammenhang sind sowohl die Anzahl des virtuellen Eingangsparameters 109 als auch die des virtuellen Prozesswertes 110 nicht auf eine Art beschränkt, sondern es können mehrere Arten für jeden der virtuellen Eingangsparameter 109 und den virtuellen Prozesswert 110 vorbereitet werden. Im Folgenden wird ein Prozess der Anwendung des virtuellen Eingangsparameters 109 auf das Verhaltensmodell 106 und die Durchführung der Berechnung als Test bezeichnet.
• Der Lernabschnitt des Manipulationsverfahren 412 ist konfiguriert, ein Einstellverfahren für den virtuellen Eingabeparameter 109 zu erlernen, indem Lerninformationsdaten 111 verwendet werden, die im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeichert sind und beispielsweise eine Lernbeschränkungsbedingung und eine Eingabeparametereinstellbedingung enthalten, die zum Lernen verwendet werden. Der virtuelle Prozesswert, der im Lernergebnis 112 enthalten ist, wird im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeichert.
• Der Bediener wählt über die Eingabevorrichtung 910 einen Betriebsmodus aus, und der gewählte Betriebsmodus wird an den Ergebnisberechnungsabschnitt 418 ausgegeben. Daher entspricht die Eingabevorrichtung 910 einem Betriebsmoduseingabeabschnitt zum Empfang der Eingabe des Betriebsmodus des Kessels 100.
• Der Ergebnisberechnungsabschnitt 418 ist konfiguriert, aus dem Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 Ergebnisumwandlungsdaten (gewichteter Koeffizient) auszulesen, die im Voraus für die Art eines virtuellen Prozesswerts festgelegt wurden, und die Daten auf den virtuellen Prozesswert anzuwenden, um ein Ergebnis des virtuellen Prozesswerts des Tests zu berechnen. Die Merkmale jedes Prozesswertes enthalten z.B. ein Merkmal, bei dem das Ergebnis zunimmt, wenn der Prozesswert abnimmt, und ein Merkmal, bei dem das Ergebnis zunimmt, wenn der Prozesswert zunimmt. Dementsprechend kann ein oberer Grenzwert und/oder ein unterer Grenzwert für die Ergebnisumwandlungsdaten in Übereinstimmung mit den Merkmalen des virtuellen Prozesswerts festgelegt werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die im Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 gespeicherten Ergebnisumwandlungsdaten entsprechend den Betriebsmodi des Kessels 100 erstellt. Das heißt, die Werte der Ergebnisumwandlungsdaten, die mit der gleichen Art von Prozesswerten zu multiplizieren sind, unterscheiden sich in den verschiedenen Betriebsmodi. Dieser Punkt ist eines der technischen Merkmale der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform.
• Der Ergebnisberechnungsabschnitt 418 ist konfiguriert, aus dem Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 die Ergebnisumwandlungsdaten, die den von der Eingabevorrichtung 910 erfassten Betriebsmodi entsprechen, auszulesen und die Ergebnisse jedes Betriebszustands zu berechnen, indem die Ergebnisumwandlungsdaten auf die virtuellen Prozesswerte jedes im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeicherten Tests angewendet werden. Die Ergebnisse für jeden Betriebszustand werden auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist es vorzuziehen, dass die Ergebnisse in absteigender Reihenfolge angezeigt werden.
• Auf der Grundlage der Bewertungen für jeden Betriebszustand, die nebeneinander auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt werden, entscheidet der Bediener, welcher Betriebszustand für den Kessel 100 gelten soll, und führt den Auswahlvorgang über die Eingabevorrichtung 910 durch. Die Informationen, die den ausgewählten Betriebszustand angeben, werden an den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 ausgegeben. Daher entspricht die Eingabevorrichtung 910 einem Betriebszustandsauswahlempfangsabschnitt.
• Der Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 ist konfiguriert, die aus den Lerninformationsdaten 113 ausgewählten Betriebszustand aus dem Lerninformationsspeicherabschnitt 414 zu extrahieren und den Betriebszustand über den ersten Ausgang I/F 320 an die Betriebssteuerungsvorrichtung 200 auszugeben.
• Auf diese Weise ist es möglich, bei der Auswahl eines optimalen (mit hohem Ergebnis) Betriebszustandes aus verschiedenen Betriebszuständen den optimalen Betriebszustand in Übereinstimmung mit einem Betriebsmodus des Kessels 100 zu wählen. Durch die Einstellung des gewählten Betriebszustands auf den Kessel 100 ist es dann möglich, einen optimalen Betrieb in dem gewählten Betriebsmodus zu realisieren.
• 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das den Kessel 100 veranschaulicht.
• Im Kessel 100 der gegenwärtigen Ausführungsform wird Kohlenstaub, der durch Zerkleinern von Kohle gewonnen wird, als zu verbrennender pulverisierter Brennstoff (Festbrennstoff) verwendet. Der Kessel 100 ist ein Kohleverbrennungskessel, der konfiguriert ist, die pulverisierte Kohle durch einen Verbrennungsbrenner eines Ofens 11 zu verbrennen und die durch diese Verbrennung erzeugte Wärme mit Speisewasser und Dampf auszutauschen, um Dampf zu erzeugen. In diesem Zusammenhang ist der Brennstoff nicht auf Kohle beschränkt, sondern es können auch andere Brennstoffe, die in einem Kessel verbrannt werden können, wie z.B. Biomasse, verwendet werden. Darüber hinaus können verschiedene Arten von Brennstoffen gemischt und verwendet werden.
• Der Kessel 100 enthält einen Ofen 11, eine Verbrennungseinrichtung 12 und einen Schornstein 13. Der Ofen 11 hat z.B. die Hohlform mit einem Vierkantrohr und wird in vertikaler Richtung eingebaut. Der Ofen 11 enthält eine Wandfläche, die durch Verdampfungsrohre (Wärmeübertragungsrohre) und Rippen zur Verbindung der Verdampfungsrohre miteinander gebildet wird, und ist so konfiguriert, dass ein Temperaturanstieg einer Ofenswand durch Wärmeaustausch mit dem Speisewasser und dem Dampf unterdrückt wird. Insbesondere ist auf einer Seitenwandfläche des Ofens 11 eine Vielzahl von Verdampfungsrohren z.B. in horizontaler Richtung in einer Reihe angeordnet, während sie in die vertikale Richtung gerichtet sind. Jede der Lamellen schließt einen Raum zwischen den Verdampfungsrohren ab. Der Boden des Ofens 11 enthält eine geneigte Fläche 62, und die geneigte Fläche 62 enthält ein Ofenbodenverdampfungsrohr 70, das eine Bodenfläche bildet.
• Die Verbrennungseinrichtung 12 befindet sich an der vertikalen Unterseite der Ofenwand, die den Ofen 11 bildet. In der vorliegenden Ausführung enthält die Verbrennungseinrichtung 12 eine Vielzahl von an der Ofenwand montierten Verbrennungsbrennern (z.B. 21, 22, 23, 24, 25). Diese Verbrennungsbrenner (Brenner) 21, 22, 23, 24, 25 sind z.B. in Umfangsrichtung des Ofens 11 in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Inzwischen sind die Form des Ofens, die Anordnung der Brenner, die Anzahl der Verbrennungsbrenner auf einer Stufe und die Anzahl der Stufen nicht auf die in dieser Ausführungsform begrenzten beschränkt.
• Jeder der Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24, 25 ist über Kohlestaubrohre 26, 27, 28, 29, 30 mit den Brechern (Pulverisierer/Mühle) 31, 32, 33, 34, 35 verbunden. Nach der Förderung durch ein Fördersystem (nicht abgebildet) und der Zuführung in die Mühlen 31, 32, 33, 34, 35 wird die Kohle darin zu Feinkornstücken vorbestimmter Größe zerkleinert, wobei die Kohlenstaubkohle mit der Förderluft (Primärluft) aus der Kohlestaubleitung 26, 27, 28, 29, 30 dem Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24, 25 zugeführt werden kann.
• Darüber hinaus ist der Ofen 11 mit einem Windkasten 36 an den Montagepositionen der einzelnen Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24, 25 versehen. Ein Ende eines Luftkanals 37b ist mit dem Windkasten 36 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Luftkanal 37a für die Luftzufuhr an einem Anschlusspunkt 37d verbunden.
• Noch weiter, an der vertikal oberen Seite des Ofens 11, ist der Schornstein 13 angeschlossen und eine Vielzahl von Wärmetauschern (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) zur Dampferzeugung im Schornstein 13 angeordnet. Die Verbrennungsbrenner 21, 22, 23, 24, 25 injizieren ein Brennstoff-Luft-Gemisch aus Kohlenstaub und Verbrennungsluft in den Ofen 11, um eine Flamme zu bilden, wodurch das Verbrennungsgas erzeugt wird und das Verbrennungsgas in den Schornstein 13 strömt. Das Verbrennungsgas erhitzt das Speisewasser und den Dampf, der durch die Ofenwand und die Wärmetauscher (41 bis 47) strömt, wodurch der überhitzte Dampf erzeugt wird. Eine Dampfturbine (nicht abgebildet) wird mit dem erzeugten überhitzten Dampf gespeist und rotierend angetrieben, die einen Generator (nicht abgebildet) in Rotation versetzt, der mit einer Rotationswelle der Dampfturbine gekoppelt ist, um Strom zu erzeugen. Der Rauchgaskanal 13 ist mit einem Abgaskanal 48 verbunden. Der Abgaskanal 48 enthält beispielsweise ein selektives katalytisches NOx-Reduktionssystem 50, das konfiguriert ist, das Verbrennungsgas zu reinigen, einen Lufterhitzer 49, der konfiguriert ist, den Wärmeaustausch zwischen der Luft, die von einem Gebläse 38 zum Luftkanal 37a geschickt wird, und dem Abgas, das durch den Abgaskanal 48 strömt, durchzuführen, einen Ruß- und Elektrostaubabscheider 51 und ein Saugzuggebläse 52 und ist an seinem stromabwärtigen Ende mit einem Kamin 53 versehen. In diesem Zusammenhang mag das Selektive Katalytische NOx-Reduktionssystem 50 nicht vorgesehen werden, solange die Abgasnorm erfüllt ist.
• Der Ofen 11 der vorliegenden Ausführung ist ein so genannter zweistufiger Verbrennungsofen, in dem nach der überschüssigen Verbrennung des Brennstoffs durch die Förderluft für den Kohlestaub (Primärluft) und die Verbrennungsluft (Sekundärluft), die aus dem Windkasten 36 in den Ofen 11 geleitet wird, die Verbrennungsluft (nach der Luft) neu zugeführt wird, um eine brennstoffarme Verbrennung durchzuführen. Dementsprechend ist der Ofen 11 mit einem zusätzlichen Luftanschluss 39 versehen. Ein Ende des Luftkanals 37c ist mit dem zusätzlichen Luftanschluss 39 verbunden und das andere Ende mit dem Luftkanal 37a für die Luftzufuhr am Anschlusspunkt 37d. In diesem Zusammenhang darf in einem Fall, in dem das zweistufige Verbrennungssystem nicht verwendet wird, der zusätzliche Luftanschluss 39 nicht vorgesehen werden.
• Die vom Gebläse 38 in den Luftkanal 37a zugeführte Luft wird durch den Lufterhitzer 49 erwärmt, der einen Wärmeaustausch mit dem Verbrennungsgas durchführt, und am Anschlusspunkt 37d in die durch den Luftkanal 37b in den Luftkasten 36 eingeleitete Sekundärluft und die durch den Luftkanal 37c in den Zusatzluftanschluss 39 eingeleitete Nachluft verzweigt.
• 3 illustriert eine Hardware-Konfiguration der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 enthält eine CPU (Central Processing Unit) 301, einen RAM (Random Access Memory) 302, einen ROM (Read Only Memory) 303, eine HDD (Hard Disk Drive) 304, den ersten Eingang I/F 310, den ersten Ausgang I/F 320, den zweiten Eingang I/F 330 und den zweiten Ausgang I/F 340, die über einen Bus 306 miteinander verbunden sind. Die Hardware-Konfiguration der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 ist nicht auf das oben Genannte beschränkt und kann eine Kombination aus einer Steuerschaltung und einer Speichervorrichtung sein.
• 4 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Steuerung (Ablauf einer Betriebszustandsbewertungsverfahrens) im Steuersystem 1 des in 1 dargestellten Kessels 100 zeigt.
• Das in 4 dargestellte Flussdiagramm wird durch die Kombination der Schritte 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900 und 2000 ausgeführt. Im Folgenden wird jeder Schritt beschrieben.
• Nachdem der Betrieb des Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 gestartet wurde, werden zunächst in Schritt 1000 des Setzens einer Modellkonstruktionsbedingung und einer Lernbedingung verschiedene Parameterwerte wie eine Ausführungsbedingung und eine Lernbedingung zum Zeitpunkt der Modellkonstruktion gesetzt.
• Als nächstes wird in Schritt 1100 der Konstruktion eines Anlagencharakteristikmodells der Simulationsabschnitt 410 der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 so betrieben, dass die Anlagencharakteristikmodelle unter Verwendung der im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeicherten Verhaltensmodelle 106 konstruiert werden.
• Als nächstes wird in Schritt 1200 des Lernens von Manipulationsverfahren der Lernabschnitt des Manipulationsverfahren 412 betrieben, um die Manipulationsverfahren der virtuellen Eingangsparameter 109 so zu lernen, dass die virtuellen Prozesswerte 110, die aus dem Simulationsabschnitt 410 der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 ausgegeben werden, zu Sollwerten werden. Als Lernalgorithmus kann ein bekanntes Verfahren wie z.B. eine Verstärkungslerntheorie verwendet werden.
• Als nächstes werden in Schritt 1300, in dem der Lerninformationsspeicherabschnitt 414 die Lernergebnisse 112 speichert, die Lernergebnisse 112 der Manipulationsverfahren im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeichert.
• Als nächstes gibt in Schritt 1400 der Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 den ausgewählten Betriebszustand an die Betriebssteuervorrichtung 200 aus, der Abschnitt zur Berechnung des Betriebsanweisungswerts 220 berechnet die Betriebsanweisungswerte 116 unter Verwendung der im Steuerlogikspeicherabschnitt 230 gespeicherten Steuerlogikdaten 114 und den ausgewählten Betriebszustand, und der Abschnitt zum Einstellen des Betriebsanweisungswerts 240 erzeugt darauf basierende Steuersignale 117.
• Als nächstes, im Schritt 1500 der Manipulation der Anlage, stellt der Betriebsanweisungswerteinstellabschnitt 240 die Steuersignale 117 für jedes Manipulationsende 1, 2, ..., N des Kessels 100 ein.
• Als nächstes werden in Schritt 1600 des Speicherns der tatsächlichen Prozesswerte im Abschnitt 402 die tatsächlichen Prozesswerte 101 gespeichert, die tatsächlichen Prozesswertdaten 103, die nach der Manipulation des Kessels 100 eingegeben und in der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 gespeichert wurden, durch den Abschnitt zur Umwandlung von tatsächlichen Prozesswerten in die Modellkonstruktionsdaten 104 (tatsächlichen Prozesswertdaten) umgewandelt und im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeichert.
• Als nächstes werden in Schritt 1700 des Einstellens einer Modelldatenkorrekturbedingung verschiedene Parameterwerte eingestellt, die sich auf eine Ausführungsbedingung zum Zeitpunkt der Modellkorrektur beziehen.
• Als nächstes wird in Schritt 1800 des Korrigierens der Modelldaten der Modellkorrekturabschnitt 408 bedient, um die Verhaltensmodelle zu aktualisieren und unnötige Daten zu löschen.
• Der nächste Schritt 1900 zum Bestimmen der Gültigkeit eines Modelldatenkorrekturergebnisses ist ein Zweig des Flusses. Wenn ein Bestimmungskriterium in Bezug auf das Modelldatenkorrekturergebnis erfüllt ist, fährt der Prozess mit Schritt 2000 fort, und wenn es nicht erfüllt ist, kehrt der Prozess zu Schritt 1700 zurück. Hier gibt es als Bestimmungsmittel zwei mögliche Arten von Bestimmungsmitteln, d.h. die automatische Bestimmung auf der Grundlage interner Parameter und die manuelle Bestimmung, bei der der Betreiber der Anlage das auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigte Modelldatenkorrekturergebnis bestätigt und feststellt, dass die Gültigkeit in Betracht gezogen werden könnte, wobei beide verwendet werden können.
• Schritt 2000, der der letzte Schritt ist, des Bestimmens von EIN/AUS der Steuerung, ist ein Zweig des Flusses. Nach Ausführung der Eingabe in Bezug auf EIN/AUS der Steuerung durch die Eingabevorrichtung 910, wenn die Steuerung EIN ist, kehrt der Prozess zu Schritt 1100 zurück. Wenn die Steuerung AUS ist, geht der Prozess zum Schritt des Beendens des Steuervorgangs des Kessels 100 in einer Reihe von Schritten durch die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300 über. [0070] In einer Reihe der oben beschriebenen Schritte der Steuerung des Kessels 100 durch die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung 300, basierend auf einer Modellanpassungsbedingung und einer Lernbedingung, die durch den Betreiber des Kessels 100 eingestellt wurden, werden die Manipulationsverfahren der virtuellen Eingangsparameter, durch die gewünschte virtuelle Prozesswerte erhalten werden können, autonom gelernt. Der Kessel 100 wird mit Steuersignalen betrieben, die auf der Grundlage der Lernergebnisse 112 erzeugt werden, und dementsprechend ist es möglich, einen gewünschten Betriebszustand des Kessels 100 zu realisieren.
• Hier wird in der vorliegenden Ausführungsform aus mehreren Lernergebnissen ein Betriebszustand ausgewählt, der optimal ist, wenn der Kessel 100 in einem vom Betreiber gewählten Betriebsmodus betrieben wird, und es werden Steuersignale unter Verwendung des Betriebszustands erzeugt (Schritt 1400). Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5 das Verfahren zur Auswahl eines optimalen Betriebszustands für den gewählten Betriebsmodus beschrieben. 5 illustriert ein Flussdiagramm, das einen Erklärungsfluss für den Prozess der Auswahl eines optimalen Betriebszustands für den ausgewählten Betriebsmodus zeigt.
• Vor der Durchführung des folgenden Prozesses wird davon ausgegangen, dass die durch mehrere Betriebszustände in Schritt 1300 erzielten Lernergebnisse 112 im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeichert wurden. In Schritt 3000 manipuliert der Bediener die Eingabevorrichtung 910, um einen Betriebsmodus einzugeben, der vom Kessel 100 ausgeführt werden soll. Bei der Eingabemanipulation des Betriebsmodus kann es beispielsweise konfiguriert werden, einen Auswahlbildschirm einer Vielzahl von Betriebsmodi auf der Anzeigevorrichtung 920 anzuzeigen, so dass die Auswahl durch Ziehen oder Streichen auf dem Bildschirm erfolgen kann.
• In Schritt 3100 wird ein Eingangssignal, das angibt, welcher Betriebsmodus ausgewählt ist, in Ergebnisberechnungsabschnitt 418 eingegeben. Der Ergebnisberechnungsabschnitt 418 liest aus dem Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 die Ergebnisumwandlungsdaten aus, die dem ausgewählten Betriebsmodus entsprechen. Dann multipliziert der Ergebnisberechnungsabschnitt 418 virtuelle Prozesswerte jedes im Lerninformationsspeicherabschnitt 414 gespeicherten Betriebszustands mit den gewichteten Koeffizienten, die in den Ergebnisumwandlungsdaten angegeben sind, und gibt die Ergebnisse an die Wartungssteuervorrichtung 930 aus. Der Abschnitt zur Erzeugung des Einstellbildschirms 931 der Wartungssteuervorrichtung 930 erzeugt unter Verwendung der erfassten Ergebnisse einen Einstellbildschirm eines virtuellen Prozesswertbereichs und zeigt den Einstellbildschirm auf der Anzeigevorrichtung 920 an.
• 6A veranschaulicht ein Beispiel für die im Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 gespeicherten Ergebnisumwandlungsdaten. Als Ergebnisumwandlungsdaten werden Daten gespeichert, in denen Betriebsmodi und Identifikatoren von Diagrammen, die Referenzergebnisse in jedem Betriebsmodus anzeigen, einander zugeordnet sind. Zum Beispiel wird in einem NOx-Reduktionsmodus eine Kennung eines NOx-Ergebnis-Diagramms (siehe Diagramm 2 in 6) mit der vertikalen Achse des Diagramms als Scores und der horizontalen Achse als NOx-Konzentration zugeordnet. Für jeden der anderen Betriebsmodi werden auch die Ergebnisumwandlungsdaten gespeichert, die Referenzergebnisse angeben.
• In Schritt 3200 wird die Referenzbewertung des gewünschten Betriebsmodus auf dem Einstellbildschirm des virtuellen Prozesswertbereichs bearbeitet, der auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt wird. Wenn keine Bearbeitung erforderlich ist, werden die Schritte 3200 bis 3400 übersprungen.
• Zusätzlich zu den in 6A beschriebenen Betriebsmodi können die Betriebsmodi auch einen Modus zur Reduktion der Metalltemperatur-Unausgeglichenheit enthalten. Die Metalltemperatur-Unausgeglichenheit bezieht sich auf die Temperaturverteilung des Metalls (Rohrleitungen usw.) im Kessel und zeigt die Temperaturdifferenz in einem bestimmten Bereich an. Die Metalltemperatur-Unausgeglichenheit wird auf der Grundlage der Temperaturdifferenz der Metalltemperatur (Prozesswerte) an mehreren Stellen berechnet. Die Berechnung der Temperaturdifferenz erfolgt durch den Soft-Sensorwert-Berechnungsabschnitt 416.
• Die Metalltemperatur eines in 6A beschriebenen Reduktionsmodus der Metalltemperatur (absoluter Wert) kann als Anhaltspunkt für die Bewertung der Kriechlebensdauer eines Wärmeübertragungsrohrs und einer Rohrleitung usw. verwendet werden. Andererseits kann die Metalltemperatur-Unausgeglichenheit nicht nur zur Bewertung der gesicherten Zuverlässigkeit des Kessels verwendet werden, sondern auch zur Bewertung der Verbesserung der Steuerbarkeit und der Verbesserung des Wirkungsgrades durch Gleichmäßigkeit der Komponenten (Sauerstoffkonzentration usw.) und der Abgastemperatur. Auf diese Weise können verschiedene Punkte unter Verwendung der Metalltemperatur-Ungleichheit (Soft-Sensor) bewertet werden.
• 7 bzw. 8 veranschaulichen ein Beispiel für die Bildschirmanzeige eines Einstellbildschirms eines virtuellen Prozesswertbereichs. 9 veranschaulicht ein Beispiel für empfohlene Bereichsdaten. 7 bzw. 8 veranschaulichen einen Bildschirm, bei dem der „NOx-Reduktionsmodus“ als Betriebsmodus ausgewählt ist und ein zulässiger Bereich der NOx-Konzentration als Bereich zwischen dem ersten Wendepunkt und dem zweiten Wendepunkt dargestellt ist. Der charakteristische Punkt hier ist, dass beim Editieren des zulässigen Bereichs der NOx-Konzentration, der ein primärer Prozesswert ist, automatisch ein Eingabefeld der CO-Konzentration oder der nicht verbrannten Kohle, die der Unter-(Konflikt-)Prozesswert ist, der die Änderung in der Richtung entgegengesetzt zur Zunahme/Abnahme (positiv/negativ) der NOx-Konzentration anzeigt, angezeigt wird. Im Beispiel von 7 wird ein Bild eines Bewertungskriteriums auf der rechten Seite des Wendepunkt-Eingabebildschirms angezeigt, und ein Wendepunkt-Änderungsbereich wird in das Bild eingeblendet. In diesem Zusammenhang können die Wendepunkte im Bild gezogen oder verschoben werden, so dass die Wendepunkte verschoben oder ihr Gradient verändert werden kann.
• In 8 wird ein Schieberegler zur Eingabe des Wendepunkts verwendet. Es wird ein empfohlener Bereich für den Wendepunkt des Unter-(Konflikt-)Prozesswertes angezeigt. Der empfohlene Bereich wird vom Abschnitt zum Erzeugen des Einstellbildschirms 931 im Hintergrund auf der Grundlage des in den Daten des empfohlenen Bereichs dargestellten Beziehungsdiagramms berechnet, das in 9 angegeben ist und im Voraus im Speicherabschnitt des empfohlenen Bereichs 932 vorbereitet wurde, der im Wartungswerkzeug 900 zur Verfügung steht, und dann auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt wird.
• Die empfohlenen Bereichsdaten werden im Hintergrund berechnet; sie können indessen konfiguriert werden, so dass sie, wenn die Maus als Eingabevorrichtung 910 mit der rechten Maustaste in das Unter-(Konflikt-)Prozesswert-Anzeigefeld von 7 und 8 geklickt wird, ein Pop-up-Fenster öffnen, so dass die empfohlenen Bereichsdaten von 9 darauf angezeigt werden.
• In Schritt 3300 drückt der Bediener auf dem Einstellungsbildschirm des virtuellen Prozesswertbereichs eine Ergebniseingabetaste. Der Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten 420 speichert die korrigierten Ergebnisumwandlungsdaten.
• In Schritt 3400 berechnet der Ergebnisberechnungsabschnitt 418 ein Ergebnis unter Verwendung der korrigierten Ergebnisumwandlungsdaten neu. Das Ergebnis der Neuberechnung wird auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt. Zu diesem Zeitpunkt werden mehrere Betriebszustände mit relativ hohen Bewertungsergebnissen zusammen mit den Ergebnissen angezeigt. Wie in 11 dargestellt, kann die Vorrichtung beispielsweise konfiguriert werden, wenn der „NOx-Reduktionsmodus“ als Betriebsmodus ausgewählt ist, die Betriebszustände mit relativ hohen Ergebnissen im „NOx-Reduktionsmodus“ zusammen mit den Ergebnissen anzuzeigen. Darüber hinaus können die Bewertungen, die zur Berechnung der Bewertungen verwendeten virtuellen Prozesswerte und die zur Berechnung der virtuellen Prozesswerte verwendeten virtuellen Eingangsparameter ebenfalls aufgelistet und angezeigt werden. Auf diese Weise werden die Elemente, die sich auf die Ergebnisberechnung beziehen, gleichzeitig auf einem Bildschirm angezeigt, so dass der Bediener die jeweiligen Zusammenhänge leicht erfassen und effizient einen geeigneten Betriebszustand und einen Betriebsmodus auswählen kann. In diesem Zusammenhang können die Ergebnisse und die virtuellen Prozesswerte sowie die virtuellen Prozesswerte und die virtuellen Eingabeparameter nebeneinander angezeigt werden. Bei dieser Darstellungsanordnung werden die Elemente, die stark miteinander korreliert sind, nebeneinander dargestellt, wodurch ein genauerer Zusammenhang erfasst werden kann. Zusätzlich kann eine Funktion zur Verfügung gestellt werden, die es dem Bediener ermöglicht, die anzuzeigenden Betriebsmodi mit Hilfe der Eingabevorrichtung 910 wie z.B. der Maus umzuschalten, so dass notwendige Informationen, die sich auf einen Betriebsmodus beziehen, vom Bediener selektiv auf der Anzeigevorrichtung 920 angezeigt werden können.
• In Schritt 3500 wird auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 920 ein Betriebszustand ausgewählt. Die Information, welcher Betriebszustand ausgewählt wurde, wird an den Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 ausgegeben.
• In Schritt 3600 gibt der Abschnitt zur Auswahl des Betriebszustands 500 den in dem ausgewählten Betriebszustand enthaltenen Eingabeparameter an die Betriebssteuervorrichtung 200 aus.
• Nach der vorliegenden Ausführungsform ist es zum Zeitpunkt der Bewertung der Ergebnisse des virtuellen Betriebs unter einer Vielzahl von Betriebszustände möglich, eine Bewertung durchzuführen, indem ein Bewertungskriterium, das einem Betriebsmodus entspricht, so verändert wird, dass die Betriebszustände bewertet werden.
• Für das Bewertungskriterium, das dem Betriebsmodus entspricht, wird im Voraus ein Referenzwert erstellt, der je nach Bedarf des Betreibers korrigiert werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird ein empfohlener Bereich angezeigt, der als Anhaltspunkt für die Korrektur dient und es dem Bediener ermöglicht, das Bewertungskriterium in einem geeigneten Bereich zu korrigieren.
• Darüber hinaus wird, wenn ein Unter-(Konflikt-)Prozesswert erhalten wird, dessen positiver/negativer Wert sich in die einem Prozesswert entgegengesetzte Richtung ändert, auch ein Eingabefeld des Unter-(Konflikt-)Prozesswertes in Übereinstimmung mit einem Eingabefeld des virtuellen Prozesswertes angezeigt. Der Wert des Unter-(Konflikt-)Prozesswerts wird in Verbindung mit dem Wert im Eingabefeld des virtuellen Prozesswerts angezeigt, und dementsprechend ist es möglich, einen virtuellen Prozesswertbereich unter Berücksichtigung des Einflusses auf den Unter-(Konflikt-)Prozesswert einzustellen.
• Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und Variationen innerhalb eines Umfangs, der nicht vom Konzept der vorliegenden Erfindung abweicht, sind in der vorliegenden Erfindung enthalten.
• In der vorliegenden Ausführungsform wurde oben das Beispiel der Konstruktion von Verhaltensmodellen aus tatsächlichen Prozesswerten beschrieben. Indessen kann konfiguriert werden, dass der Modellkorrekturabschnitt 408 die im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeicherten Verhaltensmodelle nicht korrigiert. Das heißt, der Simulationsabschnitt 410 liest die im Verhaltensmodellspeicherabschnitt 406 gespeicherten Verhaltensmodelle und kann sie ohne Korrektur verwenden.
• In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Beispiel der Auswahl eines Betriebsmodus und der Änderung eines dementsprechenden gewichteten Koeffizienten der Ergebnisumwandlungsdaten beschrieben. Indessen kann konfiguriert werden, dass eine Vielzahl von Betriebsmodi mit unterschiedlichen Betriebszwecken ausgewählt und ein Fusionsverhältnis jedes ausgewählten Betriebsmodells eingestellt wird, ohne die Gewichtung jedes Betriebsmodus gegenüber ihren Referenzergebnissen zu ändern. 10 zeigt ein diesem Beispiel entsprechendes GUI-Beispiel.
• Zu diesem Zeitpunkt kann konfiguriert werden, dass nach der Auswahl eines Betriebsmodus ein Betriebsmodell, das einen Unter-(Konflikt-)Prozesswert enthält, dessen positiver/negativerWert sich in die entgegengesetzte Richtung zu einem Prozesswert ändert, der sich auf den ausgewählten Betriebsmodus bezieht, nicht ausgewählt werden kann. Dies liegt daran, dass beim Versuch, die sich widersprechenden Prozesswerte jeweils zu optimieren, die Möglichkeit besteht, dass die Werte jedes Prozesswertes dadurch nicht verbessert werden können.
• In 10 wird eine Liste auswählbarer Betriebsmodi angezeigt, aus der eine Vielzahl von Betriebsmodi ausgewählt wird. Die Beitragsverhältnisse jedes Betriebsmodus, die zum endgültigen Betriebsmodell beitragen, werden durch Flächenverhältnisse eines Kreisdiagramms angegeben. In 10 wird ein unverbrannter Kraftstoffreduktionsmodus auf den Beitragssatz von 30% und ein Hilfsmaschinenleistungsreduktionsmodus auf den Beitragssatz von 70% eingestellt, und diese werden gemischt, um das Ergebnis des endgültigen Betriebsmodus umzuwandeln.
• Bezugszeichenliste

1:

Kesselsteuersystem

100:

Kessel (Kraftwerk)

101, 102:

tatsächlicher Prozesswert

103:

tatsächliche Prozesswertdaten

104:

Modellkonstruktionsdaten

106, 108:

Verhaltensmodell

107:

kombinierte Daten

109:

virtueller Eingabeparameter

110:

virtueller Prozesswert

111, 113:

Lerninformationsdaten

112:

Lernergebnis

114:

Steuerlogikdaten

115:

tatsächlicher Eingabeparameter

116:

Betriebsanweisungswert

117:

Steuersignal

200:

Betriebssteuerungsvorrichtung

210:

Abschnitt zum Ablesen des tatsächlichen Prozesswertes

220:

Abschnitt zur Berechnung des Betriebsanweisungswertes

230:

Speicherabschnitt der Steuerlogik

240:

Abschnitt zum Einstellen der Betriebsanweisungswerte

300:

Betriebszustandsbewertungsvorrichtung

306:

Bus

310:

erste Eingangs-I/F

320:

erste Ausgangs-I/F

330:

zweite Eingangs-I/F

340:

zweite Ausgangs-I/F

400:

Abschnitt zur virtuellen Betriebsausführung

402:

Speicherabschnitt für tatsächliche Prozesswerte

404:

Abschnitt zur Umwandlung von tatsächlichen Prozesswerten

406:

Verhaltensmodellspeicherabschnitt

408:

Modellkorrekturabschnitt

410:

Simulationsabschnitt

412:

Lernabschnitt des Manipulationsverfahren

414:

Lerninformationsspeicherabschnitt

416:

Soft-Sensorwert-Berechnungsabschnitt

418:

Ergebnisberechnungsabschnitt

420:

Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten

422:

Speicherabschnitt für tatsächliche Eingabeparameter

500:

Abschnitt zur Auswahl von Betriebszustände

900:

Wartungswerkzeug

910:

Eingabevorrichtung (Betriebsmoduseingabeabschnitt, Manipulationselement)

911:

Wartungswerkzeugeingangssignal

920:

Anzeigevorrichtung (Betriebsmoduseingabeabschnitt, virtueller Prozesswerteinstellbildschirm, Anzeigeabschnitt)

930:

Wartungssteuervorrichtung

931:

Abschnitt zur Erzeugung des Einstellbildschirms

932:

Speicherabschnitt des empfohlenen Bereichs

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2011210215 A [0004]

Claims (8)

1. Eine Betriebszustandsbewertungsvorrichtung zum Bewerten der Betriebszustände eines Kraftwerks, wobei die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung umfasst: einen Betriebsmoduseingabeabschnitt zum Empfangen einer Betriebsmoduseingabe des Kraftwerks; einen Verhaltensmodellspeicherabschnitt zum Speichern von Verhaltensmodellen, die virtuelle Verhaltensweisen des Kraftwerks anzeigen; einen Simulationsabschnitt zum Anwenden der Betriebszustände auf die Verhaltensmodelle und zum Berechnen virtueller Prozesswerte des Kraftwerks, wobei die Betriebszustände einen Satz von Betriebsparametern enthalten, der auf jedes von mehreren mit dem Kraftwerk versehenen Manipulationsenden eingestellt ist; einen Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten zum Speichern eines gewichteten Koeffizienten, der entsprechend dem Betriebsmodus für jeden der virtuellen Prozesswerte definiert ist; und einen Ergebnisberechnungsabschnitt zum Bestimmen des gewichteten Koeffizienten, der dem Eingangsbetriebsmodus entspricht, unter Bezugnahme auf den Speicherabschnitt für den gewichteten Koeffizienten und zum Berechnen eines Bewertungsergebnisses der Betriebszustände jeweils auf der Grundlage eines Wertes, der durch Multiplikation der virtuellen Prozesswerte mit dem gewichteten Koeffizienten erhalten wird.
2. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Soft-Sensorwert-Berechnungsabschnitt zum Berechnen von Soft-Sensorwerten auf der Grundlage der virtuellen Prozesswerte, die durch die vom Simulationsabschnitt durchgeführte Berechnung erhalten werden, wobei der Speicherabschnitt für gewichtete Koeffizienten ferner einen gewichteten Koeffizienten, der entsprechend dem Betriebsmodus für jeden der Soft-Sensorwerte definiert ist, speichert, und der Ergebnisberechnungsabschnitt die Soft-Sensorwerte mit dem gewichteten Koeffizienten, der den Soft-Sensorwerten entspricht, multipliziert und ein Bewertungsergebnis der Betriebszustände jeweils weiter basierend auf einem Multiplikationswert berechnet.
3. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Betriebsmoduseingabeabschnitt enthält: einen Bildschirm zum Einstellen virtueller Prozesswerte, der mindestens von einem Zielbereich der virtuellen Prozesswerte anzeigt, der großen Einfluss auf das Bewertungsergebnis in dem Eingabebetriebsmodus hat, einem zulässigen Bereich, der an den Zielbereich angrenzt und zulässige Werte der virtuellen Prozesswerte anzeigt, und einem unzulässigen Bereich, der an den zulässigen Bereich angrenzt und unzulässige Werte der virtuellen Prozesswerte anzeigt; und ein Manipulationselement, konfiguriert zum Durchführen einer Eingabemanipulation zum Verschieben von mindestens einem von dem Zielbereich, dem zulässigen Bereich und dem unzulässigen Bereich auf dem Bildschirm zum Einstellen virtueller Prozesswerte.
4. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei wenn eine Eingabemanipulation zum Bewegen von mindestens einem von dem Zielbereich, dem zulässigen Bereich und dem unzulässigen Bereich eines ersten virtuellen Prozesswerts, der auf dem Bildschirm zum Einstellen des virtuellen Prozesswerts angezeigt wird, in eine positive Richtung oder eine negative Richtung erfolgt, in einem Fall, in dem ein zweiter virtueller Prozesswert erhalten wird, der eine Reaktion in einer Richtung entgegengesetzt zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung des ersten virtuellen Prozesswerts anzeigt, mindestens einer von dem Zielbereich, dem zulässigen Bereich und dem unzulässigen Bereich des zweiten virtuellen Prozesswerts weiterhin auf dem Bildschirm zum Einstellen des virtuellen Prozesswerts angezeigt wird.
5. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Betriebsmoduseingabeabschnitt eine Manipulation zum Eingeben einer Vielzahl von Betriebsmodi empfängt, die jeweils unterschiedliche Betriebszwecke haben, und eine Manipulation zum Eingeben eines Verschmelzungsverhältnisses jedes der Vielzahl von Betriebsmodi in Bezug auf einen endgültigen Betriebsmodus, der durch Verschmelzen der Vielzahl von Betriebsmodi erzeugt werden soll, und der Ergebnisberechnungsabschnitt ein Bewertungsergebnis der jeweiligen Betriebszustände in den endgültigen Betriebsmodus auf der Grundlage eines Ergebnisses, das durch Multiplikation des Multiplikationswertes mit dem Verschmelzungsverhältnis der Vielzahl von Betriebsmodi erhalten wird, berechnet.
6. Die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Betriebsmoduseingabeabschnitt einen Betriebsmoduseinstellbildschirm enthält, auf dem mindestens ein Betriebsmodus aus vorgegebenen Betriebsmodi ausgewählt werden kann, und die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung ferner in den ausgewählten Betriebsmodus einen Anzeigeabschnitt zum Anzeigen einer Bewertungsbewertung der jeweiligen Betriebszustände, die durch den Bewertungsberechnungsabschnitt berechnet wird, umfasst.
7. Ein Betriebszustandsbewertungsverfahren zum Bewerten der Betriebszustände eines Kraftwerks, wobei das Betriebszustandsbewertungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: Empfangen einer Betriebsmoduseingabe des Kraftwerks; Anwenden der Betriebszustände auf Verhaltensmodelle und Berechnen virtueller Prozesswerte des Kraftwerks, wobei die Betriebszustände einen Satz von Betriebsparametern enthalten, der auf jedes von mehreren mit dem Kraftwerk versehenen Manipulationsenden eingestellt ist; und Bestimmen eines gewichteten Koeffizienten, der dem Eingangsbetriebsmodus entspricht, und Berechnen eines Bewertungsergebnisses der Betriebszustände jeweils auf der Grundlage eines Wertes, der durch Multiplikation der virtuellen Prozesswerte mit dem gewichteten Koeffizienten erhalten wird.
8. Ein Steuerungssystem eines Kraftwerks, umfassend: die Betriebszustandsbewertungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; eine Betriebszustandsauswahlvorrichtung zum Auswählen eines der Betriebszustände, die jeweils die relativ hohe Bewertungsbewertung haben, die von der Betriebszustandsbewertungsvorrichtung berechnet wird; und eine Betriebssteuervorrichtung zur Steuerung der Manipulationsenden auf der Grundlage des durch die Betriebszustandsauswahlvorrichtung ausgewählten Betriebszustand.

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