JP2001154705A

JP2001154705A - 火力プラントの運転制御方法及び運転制御装置

Info

Publication number: JP2001154705A
Application number: JP33384099A
Authority: JP
Inventors: Masahide Nomura; 政英野村; Ryuhei Kawabe; 隆平川部; Yoshio Sato; 美雄佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】火力プラントでは、多入力多出力系であり、こ
れらが相互に干渉すると共に、特性が変化する。このた
め、制御性能を最適に維持するのが難しかった。【解決手段】本発明は、火力プラントの物理モデル及び
制御装置のモデルを持ち、火力プラントの物理モデルを
火力プラントの運転データに基づいてパラメータ調整
し、パラメータ調整した火力プラントの物理モデルと制
御装置のモデルを組み合わせて用い、制御装置のモデル
の制御パラメータを調整し、制御装置のモデルの調整結
果に基づいて制御装置の制御パラメータを調整すること
を特徴とする。また、制御装置のモデルの調整結果をガ
イダンス表示することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力プラントの運
転制御方法及び運転制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力プラントでは、制御装置の調整の省
力化あるいは調整の自動化が求められている。火力プラ
ントの制御装置は、フィードバック制御部とフィードフ
ォワード制御部から成り、フィードフォワード制御部は
静的フィードフォワード制御部と動的フィードフォワー
ド制御部から成る。この動的フィードフォワード制御部
の調整は、特に難しく調整の省力化あるいは自動化が求
められている。

【０００３】動的フィードフォワード制御部の調整に
は、例えば、特開平6−222808号（以降、従来技術１と
称する）に述べられているように、負荷指令をランプ状
に変化させたときの主蒸気温度の時間応答から特徴量を
抽出し、この特徴量に基づいてファジィ推論により燃料
流量の動的フィードフォワード制御信号を求める方法が
ある。

【０００４】また、例えば、特開平11−182209号（以
降、従来技術２と称する）に述べられているように、負
荷指令をランプ状に変化させたときの主蒸気温度及び再
熱蒸気温度の時間応答から特徴量を抽出し、これらの特
徴量に基づいてファジィ推論により燃料流量およびパラ
レルダンパ開度の動的フィードフォワード制御信号を求
める方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術１では、
火力プラントの負荷指令をランプ状に変化させたときの
主蒸気温度の時間応答から特徴量を抽出し、この特徴量
に基づいてファジィ推論により燃料流量の動的フィード
フォワード制御信号を求め、これを繰り返して燃料流量
の適正な動的フィードフォワード制御信号を求める。し
かし、負荷指令をランプ状に変化させたときの時間応答
から特徴量を抽出するには、制御量（主蒸気温度）があ
る程度整定した状態まで待つ必要があり、１回の試行に
1時間程掛かる。また、実プラントを対象に調整するの
で、燃料量が掛かる。更に、ファジィ推論を用いている
のでファジィルールを構築する必要があり、この構築に
時間が掛かる。また、火力プラントは、多入力多出力系
であり、複数の操作量の動的フィードフォワード制御信
号を調整する必要があるが、従来技術１では、特定の制
御量と操作量に注目しており、１入力１出力系を対象に
している。

【０００６】また、従来技術２では、負荷指令をランプ
状に変化させたときの主蒸気温度及び再熱蒸気温度の時
間応答から特徴量を抽出し、これらの特徴量に基づいて
ファジィ推論により燃料流量およびパラレルダンパ開度
の動的フィードフォワード制御信号を求めている。しか
し、負荷指令をランプ状に変化させたときの時間応答か
ら特徴量を抽出するには、制御量（主蒸気温度及び再熱
蒸気温度）がある程度整定した状態まで待つ必要があ
り、１回の試行に1時間程掛かる。また、実プラントを
対象に調整するので、燃料量が掛かる。更に、ファジィ
推論を用いているのでファジィルールを構築する必要が
あり、この構築に時間が掛かる。また、火力プラント
は、多入力多出力系であり、複数の操作量の動的フィー
ドフォワード制御信号を調整する必要があるが、従来技
術２でも、特定の制御量と操作量に注目しており、２入
力２出力を対象にしている。

【０００７】本発明の目的は、多入力多出力系の動的フ
ィードフォワード制御信号を容易に調整できる火力プラ
ント制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、火力プラントの物理モデル及び制御装置
のモデルを持ち、火力プラントの物理モデルを火力プラ
ントの運転データに基づいてパラメータ調整し、パラメ
ータ調整した火力プラントの物理モデルと制御装置のモ
デルを組み合わせて用い、制御装置のモデルの制御パラ
メータを調整し、制御装置のモデルの調整結果に基づい
て制御装置の制御パラメータを調整することを特徴とす
る。また、制御装置のモデルの調整結果をガイダンス表
示することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。

【００１０】先ず、本実施例における火力プラントの概
要について説明する。図２は、石炭焚き火力プラントの
例を示した説明図である。

【００１１】押込みファン１０１からの空気は、空気予
熱器１０２を通って予熱され、１次空気ファン１０３に
よって加速され石炭ミル１０７内に送風される。一方、
石炭バンカ１０４内の石炭は、給炭機モータ１０５によ
り駆動される給炭機１０６により石炭ミル１０７内に運
搬される。石炭ミル１０７によって微粉状となった石炭
は、空気流と共にボイラ１２６内のバーナ１２７に送ら
れ、ここで燃焼する。

【００１２】節炭器（ＥＣＯ）１３０、火炉水冷壁１０
８（ＷＷ）及び１次過熱器（１ＳＨ）１０９を通った水
は、この燃焼ガスにより蒸気となる。この蒸気は、１次
スプレ（ＳＰ１）１１６を通り、２次過熱器（２ＳＨ）
１１０で過熱され、２次スプレ（２ＳＰ）１２０を通っ
て、３次過熱器（３ＳＨ）１１１で更に過熱されて、主
蒸気配管及び主蒸気加減弁１２１を通って、高圧タービ
ン１２２に入る。高圧タービン１２２を出た蒸気は、１
次再熱器１１２及び２次再熱器１１３により再過熱さ
れ、中・低圧タービン１２３に送られる。

【００１３】発電機１２４は、高圧タービン１２２と中
・低圧タービン１２３とにより駆動され発電する。中・
低圧タービン１２３を出た蒸気は、復水器１２５により
復水される。この復水は、給水ポンプ１１７により、再
びボイラ１２６の節炭器１３０に送られる。また、給水
ポンプ１１７を出た給水は、１次スプレ制御弁１１５及
び２次スプレ制御弁１１９を介して、１次スプレ１１６
及び２次スプレ１２０に送られる。また、給水ポンプ１
１７を出た給水は、再熱スプレ制御弁１３１を介して再
熱スプレ（ＳＰ３）１３２に送られる。

【００１４】また、ボイラ１２６には、燃焼ガスを再循
環させるガス再循環ファン１１４が設けられている。ま
た、ボイラ１２６には、炉内圧を制御するための誘引フ
ァン１１８が設けられている。さらに、過熱器側と再熱
器側への熱の配分を制御するためのパラレルガスダンパ
１３３が設けられている。

【００１５】火力プラントには、プラントの状態を検出
するための各種センサが設けられている。すなわち、図
２に示すように、主蒸気圧力（ＰMS）を測定するセンサ
Ｓ１と、１次過熱器出口蒸気温度（Ｔ1SH）を測定する
センサＳ２と、排ガス中の酸素濃度（Ｏ2）を測定する
センサＳ３と、火炉圧力（ＰWW）を測定するセンサＳ４
と、２次過熱器出口温度（Ｔ2SH）を測定するセンサＳ
５と、主蒸気温度（ＴMS）を測定するセンサＳ６と、再
熱蒸気温度（ＴRS）及び１次再熱器出口蒸気温度（Ｔ1R
H）を測定するセンサＳ７及びＳ９、発電機１２４の発
電量（ＭＷ）を検出するセンサＳ８とが設けられてい
る。また、図示していないが、１次過熱器１０９、２次
過熱器１１０及び３次過熱器１１１には、それぞれ入口
または出口に、蒸気流量、圧力及び温度を測定する流
量、圧力及び温度センサが設けられている。同様に、１
次再熱器１１２及び２次再熱器１１３についても、それ
ぞれ入口または出口に、蒸気流量、圧力および温度を測
定する流量、圧力および温度の各センサが設けられてい
る。前記各センサＳ１〜Ｓ９と上記流量、圧力及び温度
の各センサの出力信号は、後述する火力プラント制御装
置に送られる。前記再熱スプレ１３２は、非常用のもの
であって、温度が制限値を越えた時にスプレを使用す
る。

【００１６】火力プラント制御装置は、機能的には、マ
スタ制御部とサブループ制御部により構成され、上記セ
ンサ情報に基づいて、火力プラントの制御を行なう。図
３に、火力プラント制御装置の概要を示す。

【００１７】図３に示すように、マスタ制御部では、主
蒸気圧力制御部１１０１、主蒸気温度制御部１１０２、
ガス酸素濃度制御部１１０３、火炉圧力制御部１１０４
と、負荷指令（ＥＬＤ＋ＡＦＣ）の入力を受け付けて、
それに対応してタービン制御及びボイラ制御のためのデ
マンド操作指令を出すユニットマスタ１１１０とを有す
る。また、２次過熱器出口蒸気温度制御部１１０５、主
蒸気温度制御部１１０６及び再熱蒸気温度制御部１１０
７、１１０８、１１０９が設けられている。

【００１８】また、前記ユニットマスタ１１１０のデマ
ンド操作指令について、前記主蒸気圧力制御部１１０１
からの操作量により補正して、給水制御のための操作指
令を出力する補正部１１１１と、前記補正部１１１１の
出力について、主蒸気温度制御部１１０２からの操作量
により補正して、燃料制御のための操作指令を出力する
補正部１１１２と、前記補正部１１１２の出力につい
て、ガス酸素濃度制御部１１０３からの操作量により補
正して、空気制御のための操作指令を出力する補正部１
１１３と、前記補正部１１１３の出力について、火炉圧
力制御部１１０４からの操作量により補正して、排ガス
制御のための操作指令を出力する補正部１１１４と、前
記補正部１１１１の出力について、２次過熱器出口蒸気
温度制御部１１０５からの操作量により補正して、1次
スプレ制御のための操作指令を出力する補正部１１１５
と、前記補正部１１１１の出力について、主蒸気温度制
御部１１０６からの操作量により補正して、２次スプレ
のための操作指令を出力する補正部１１１６と、前記補
正部１１１１の出力について、再熱蒸気温度制御部１１
０７からの操作量により補正して、再循環ガス制御のた
めの操作指令を出力する補正部１１１７とが設けられて
いる。更に、前記補正部１１１１の出力について、再熱
蒸気温度制御部１１０８からの操作量により補正して、
パラレルガスダンパ制御のための操作指令を出力する補
正部１１１８とが設けられている。また、再熱蒸気温度
制御部１１０９からの操作量は、再熱器スプレのための
操作指令となる。

【００１９】前記ユニットマスタ１１１０は、発電量に
関する経済負荷配分制御に関する指令ＥＬＤと、周波数
の自動調整制御に関する指令ＡＦＣとを受けて、当該火
力プラントにおける負荷変化率、負荷変化幅の制限、及
び周波数についての補正を行なって、それらに対応する
操作指令を演算して出力する。

【００２０】主蒸気圧力制御部１１０１、主蒸気温度制
御部１１０２、ガス酸素濃度制御部１１０３、火炉圧力
制御部１１０４、２次過熱器出口蒸気温度制御部１１０
５、主蒸気温度制御部１１０６及び再熱蒸気温度制御部
１１０７、１１０８、１１０９の各処理機能部は、それ
ぞれ対応するセンサからの情報に基づいて、それぞれの
目標値についての操作量を演算して、出力する。

【００２１】サブループ制御部には、前記ユニットマス
タ１１１０の出力信号とセンサからの発電量を示す信号
とを受けて、主蒸気加減弁１２１を制御するタービン制
御部１１２０と、前記補正部１１１１の出力信号を受け
て給水ポンプ１１７を制御する給水制御部１１２１と、
前記補正部１１１２の出力信号を受けて給炭機モータ１
０５を制御する燃料制御部１１２２と、前記補正部１１
１３の出力信号を受けて押込みファン１０１を制御する
空気制御部１１２３と、前記補正部１１１４の出力信号
を受けて誘引ファン１１８を制御する排ガス制御部１１
２４と、前記補正部１１０５の出力信号を受けて１次ス
プレ制御弁１１５を制御する１次スプレ制御部１１２５
と、前記補正部１１０６の出力信号を受けて２次スプレ
制御弁１１９を制御する２次スプレ制御部１１２６と、
前記補正部１１１７の出力信号を受けてガス再循環ファ
ン１１４を制御する再循環ガス制御部１１２７とを有す
る。

【００２２】更に、前記補正部１１１８の出力信号を受
けてパラレルガスダンパ１３３を制御するパラレルガス
ダンパ制御部１１２８を有する。また、また、再熱蒸気
温度制御部１１０９からの操作指令を受けて、再熱器ス
プレ１３２を制御する再熱器スプレ制御部１１２９を有
する。

【００２３】上記制御装置では、説明を省略したが、火
力プラント制御装置には、静的フィードフォワード制御
部と動的フィードフォワード制御部がある。静的フィー
ドフォワード制御部は、静特性に基づいて負荷に対応す
る各操作量の目標値を決定する。これは、上記補正部１
１１１、１１１２、１１１３、１１１４、１１１５、１
１１６、１１１７、１１１８で行なう。なお、静特性
は、負荷が整定したときの負荷と各操作量の整定値の関
係を関数化したものである。

【００２４】動的フィードフォワード制御部は、各操作
量の遅れ補償機能を持ち、負荷司令信号の内のＥＬＤ信
号に基づいて、各操作量の動的フィードフォワード制御
信号を生成する。例えば、燃料量に対する動的フィード
フォワード制御信号の例を図５に示す。負荷司令信号
が、ランプ状に変化する場合の例であり、動的フィード
フォワード制御信号は、立ち上がり時間T1、立ち下がり
時間T2、ゲインKの3個のパラメータにより表される。動
的フィードフォワード制御信号は、給水量、スプレ量、
パラレルガスダンパ開度、ガス再循環量などについても
生成される。これらの動的フィードフォワード信号によ
り操作量の動的遅れを補償し、負荷司令に発電量を追従
させると共に、主蒸気温度、主蒸気圧力、各過熱器出口
蒸気温度、各再熱器出口蒸気温度などの制御量の変動を
抑制できる。なお、動的フィードフォワード制御信号
は、図３に示す各操作量の指令値に加算されて、各操作
量の目標値が生成され、各操作量の制御部１１２１、１
１２２、１１２３、１１２４、１１２５、１１２６、１
１２７、１１２８により各操作量を制御する。

【００２５】次に、本発明の運転制御方法を、前記火力
プラントにの制御に適用した実施例について説明する。

【００２６】図１に、本発明の１実施例の構成の概要を
示す。本実施例は、火力プラント１を制御する制御装置
２、火力プラント１を模擬する火力プラントモデル３、
制御装置２を模擬する制御装置モデル４、火力プラント
モデル３のパラメータを調整するモデル調整システム
５、制御装置モデル４の制御パラメータ及び制御装置２
の制御パラメータを調整する制御装置調整システム６か
ら構成される。

【００２７】火力プラントモデル３は、火力プラント１
の特性を模擬する。火力プラント１は、図２で説明した
ようにポンプ、熱交換器、タービン、発電機などで構成
されている。このため、これらの各機器を物理法則に基
づいてモデル化し、これらのモデルを組み合わせて火力
プラントモデル３を構築できる。

【００２８】例えば、熱交換器のモデルは、図４に示す
モデルを想定して、質量及びエネルギ保存の法則により
導かれる。図４に示すモデルは、熱交換器の管壁を構成
するメタルの一方側に蒸気が、他方側にガスが流れ、ガ
スから蒸気へメタルを介して熱が伝達される状態を想定
している。ここでは、入口ガス温度θgini、ガス流量Ｆ
giのガスが熱交換器のメタルと接触して、メタルに伝熱
量Ｑgmiの熱を与えて、出口温度θgiとなって流出す
る。一方、入口蒸気温度θsini、蒸気流量Ｆsiの蒸気が
熱交換器のメタルと接触して、メタルから伝熱量Ｑmsi
の熱を受けて、出口温度θsiとなって流出する。

【００２９】このような物理モデルに基づいて、モデル
式は、質量保存及びエネルギ保存の法則から導かれる
（１）、（２）、（３）及び（４）式で表わされる。

【００３０】なお、以下の数式で使用される記号は、以
下の通りである。

【００３１】Ｖ：容積 γ：比重量Ｈ：エンタルピＦ：流量Ｑ：伝熱量Ｍ：重量Ｃ：比熱 θ：温度Ｐ：圧力Ａ：伝熱面積 α：対流熱伝達率 β：輻射熱伝達率また、サフィックスは、以下の通りである。

【００３２】s：水・蒸気 g：ガス m：メタル gm：ガスからメタル ms：メタルから水・蒸気 i：i番目の熱交換器

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、Ｖsi ：熱交換器の管内部流体
（水・蒸気）の容積 γsi ：管内部流体（水・蒸気）の比重量Ｆsi ：管内部流体（水・蒸気）の流量Ｈsi ：管内部流体（水・蒸気）の出口エンタルピＨsini：管内部流体（水・蒸気）の入口エンタルピＶgi ：熱交換器の管外部流体（ガス）の容積 γgi ：管外部流体（ガス）の比重量Ｆgi ：管外部流体（ガス）の流量Ａmsi ：管メタルから管内部流体（水・蒸気）への伝熱
面積Ａgmi ：管外部流体（ガス）から管メタルへの伝熱面積 αmsi ：管メタルから管内部流体（水・蒸気）への対流
熱伝達率 αmsi ：管外部流体（ガス）から管メタルへの対流熱伝
達率Ｍmi ：熱交換器の管メタルの重量Ｃmi ：熱交換器の管メタルのの比熱 θmi ：熱交換器の管メタルの温度 θsi ：熱交換器の管内部流体（水・蒸気）の出口温度 θsini：熱交換器の管内部流体（水・蒸気）の入口温度 θgi ：熱交換器の管外部流体（ガス）の出口温度 θgini：熱交換器の管外部流体（ガス）の入口温度上記熱交換器のモデル式に、ここでは省略するが、ポン
プ、熱交換器、タービン、発電機、復水器などのモデル
式を組合わせて、火力プラントモデル３を構築できる。
この火力プラントモデル３を実際の火力プラント１の特
性に合わせるために、火力プラントモデル３のパラメー
タを調整する必要がある。

【００３５】火力プラントモデル調整システム５は、火
力プラントモデル３の特性を調整する。火力プラントモ
デル３のパラメータ調整には、山登り法が適用できる。
先ず、実際の火力プラント１の運転データ（入出力信
号）を取り込み、運転データのデータベースに記憶す
る。次に、火力プラントモデル３のパラメータに初期値
（初期の基準パラメータ値）を設定し、上記運転データ
の内、入力信号（操作量）を取り出して（図１では、こ
の時のモデル計算のための入力信号は、スイッチａ側か
ら取り込む）、この入力信号に基づいて火力プラントモ
デル３の状態量を演算し、運転データの内の出力信号に
対応する状態量をモデルの出力信号として記憶する。な
お、調整パラメータとして、例えば、過熱器モデルで
は、熱伝達率などが対象となる。また、状態量は、通常
1個以上あり、この記憶したモデルの各出力信号と実際
の火力プラント１の各出力信号との誤差２乗積分値を計
算し、これらの誤差２乗積分値の総和を計算する。これ
を基準パラメータ値に対する誤差２乗積分値総和と呼ぶ
ことにする。

【００３６】次に、調整するパラメータの内、１つのパ
ラメータ値を変化させ、基準パラメータ値に対する演算
と同様に上記運転データの内、入力信号を取り出して、
この入力信号に基づいて火力プラントモデル３の状態量
を演算し、運転データの内の出力信号に対応する状態量
をモデルの出力として記憶する。この記憶したモデルの
出力信号と実際の火力プラント１の出力信号との誤差２
乗積分値総和を計算し、これをパラメータを変化させた
場合の誤差２乗積分値総和と呼ぶ。このパラメータを変
化させた場合の誤差２乗積分値総和と基準パラメータ値
に対する誤差２乗積分値総和からパラメータを変化させ
たときの誤差２乗積分値総和の感度を計算する。

【００３７】引き続き、調整パラメータの内、他の１つ
のパラメータを順次変化させたときの誤差２乗積分値総
和を計算し、このパラメータを変化させた場合の誤差２
乗積分値総和と基準パラメータ値に対する誤差２乗積分
値総和からパラメータを変化させたときの誤差２乗積分
値総和の感度を計算する。この感度を全ての調整パラメ
ータに対して計算し、この感度から誤差2乗積分値総和
が小さくなるように新しく基準となるパラメータ値を求
める。

【００３８】新しい基準パラメータ値に対して、上記と
同様に、誤差２乗積分値総和を計算すると共に、全ての
調整パラメータに対する誤差２乗積分値総和の感度を計
算し、この感度から次の基準となるパラメータ値を求
め、この計算を繰り返す。

【００３９】パラメータ調整値の最適値への収束判定
は、次々に求められる基準パラメータに対する誤差２乗
積分値総和の収束状況により判定する。例えば、前回の
基準パラメータ値に対する誤差２乗積分値総和と今回更
新した新しい基準パラメータ値に対する誤差２乗積分値
総和を比較し、両者の差が予め決められた値より小さく
なれば、収束したものと判定する。

【００４０】上記のモデルパラメータ調整の処理をフロ
ー線図で表わすと図６に示すようになる。火力プラント
モデル３の調整が終了すると、火力プラント制御装置モ
デル４の調整が必要になる。

【００４１】火力プラント制御装置のモデル４は、火力
プラント制御装置２の制御演算式をそのまま模擬するこ
とにより構築できる。

【００４２】火力プラント制御装置調整システム６は、
火力プラント制御装置モデル４の制御パラメータを調整
する。これには、上記のパラメータ調整済みの火力プラ
ントモデル３と火力プラント制御装置モデル４を組み合
わせて（図１では、この時のモデル計算のための入力信
号は、スイッチｂ側から取り込む）、火力プラント制御
系モデルを構築し、この火力プラント制御系モデルを使
用して、火力プラント制御装置モデル４の制御パラメー
タを調整する。制御パラメータの調整は、先に述べたよ
うに、動的フィードフォワード制御信号の調整が難し
く、これについて説明する。

【００４３】火力プラント制御装置モデル４の制御パラ
メータ調整にも、山登り法が適用できる。先ず、負荷指
令値の変化パターンを設定する。次に、火力プラント制
御装置モデル４の各操作量の動的フィードフォワード制
御信号のパラメータに初期値（初期の基準制御パラメー
タ値）を設定し、上記負荷指令の変化パターンに基づい
て火力プラント制御系モデルの各制御量と制御量の設定
値を演算し、記憶する。

【００４４】この記憶した制御系モデルの各制御量と制
御量の設定値との誤差２乗積分値及びこれらの総和を計
算し、これを基準制御パラメータ値に対する誤差２乗積
分値総和と呼ぶことにする。なお、先に説明したよう
に、各操作量の動的フィードフォワード制御信号は、負
荷司令が図５に示すようにランプ状に変化する場合、立
ち上がり時間T1、立ち下がり時間T2、ゲインKの３個の
パラメータにより表される。

【００４５】次に、調整する動的フィードフォワード制
御信号のパラメータの内、１つのパラメータ値を変化さ
せ、上記と同様に負荷指令の変化パターンに基づいて火
力プラント制御系モデルの制御量を演算し、記憶する。
この記憶したモデルの制御量と制御量の設定値との誤差
２乗積分値総和を計算し、これをパラメータを変化させ
た場合の誤差２乗積分値総和と呼ぶ。このパラメータを
変化させた場合の誤差２乗積分値総和と基準制御パラメ
ータ値に対する誤差２乗積分値総和からパラメータを変
化させたときの誤差２乗積分値総和の感度を計算する。

【００４６】引き続き、動的フィードフォワード制御信
号の調整パラメータの内、他の１つのパラメータを順次
変化させたときの誤差２乗積分値総和を計算し、このパ
ラメータを変化させた場合の誤差２乗積分値総和と基準
制御パラメータ値に対する誤差２乗積分値総和からパラ
メータを変化させたときの誤差２乗積分値総和の感度を
計算する。この感度を全ての動的フィードフォワード制
御信号の調整パラメータに対して計算し、この感度から
誤差2乗積分値総和が小さくなるように新しく基準とな
る制御パラメータ値を求める。

【００４７】新しい基準パラメータ値に対して、上記と
同様に、誤差２乗積分値総和を計算すると共に、全ての
動的フィードフォワード制御信号の調整パラメータに対
する誤差２乗積分値総和の感度を計算し、この感度から
次の基準となる制御パラメータ値を求め、この計算を繰
り返す。

【００４８】パラメータ調整値の最適値への収束判定
は、次々に求められる基準制御パラメータに対する誤差
２乗積分値総和の収束状況により判定する。例えば、先
に説明したように、前回の基準制御パラメータに対する
誤差2乗積分値総和と今回更新した新しい基準制御パラ
メータ値に対する誤差2乗積分値総和を比較し、両者の
差が予め決められた値より小さくなれば、収束したもの
と判定する。

【００４９】上記の制御パラメータ調整の処理をフロー
線図で表わすを図７に示すようになる。

【００５０】火力プラント制御装置調整システム６は、
上記手順により求められた火力プラント制御装置モデル
４の各操作量の動的フィードフォワード制御信号のパラ
メータに基づいて、火力プラント制御装置２の各操作量
の動的フィードフォワード制御信号を調整する。調整
は、火力プラント制御装置２の負荷指令値が一定値にな
り、各操作量の動的フィードフォワード制御信号が零に
なってから新しく求めた調整値に設定する。

【００５１】さらに、火力プラント制御装置調整システ
ム６は、上記手順により求められた火力プラント制御装
置モデル４の各操作量の動的フィードフォワード制御信
号のパラメータを表示装置にガイダンス表示する。この
場合、現在の制御パラメータと新しく求められた制御パ
ラメータを同時に表示する。これにより、運転員は火力
プラント制御装置２の制御パラメータが適正かどうか確
認できる。

【００５２】また、本発明の実施例では、火力プラント
制御装置モデル４の各操作量の動的フィードフォワード
制御信号に基づいて、火力プラント制御装置２の各操作
量の動的フィードフォワード制御信号を調整する場合、
調整は、火力プラント制御装置２の負荷指令が一定値に
なり、各操作量の動的フィードフォワード制御信号が零
になってから新しく求めた調整値に設定しているが、前
回の調整値から今回の調整値に変更する場合、徐々に新
しい設定値に近づくように変更しても良い。

【００５３】また、本発明の実施例では、火力プラント
制御装置モデル４の動的フィードフォワード制御信号を
調整の対象にしているが、比例・積分制御の制御パラメ
ータ（比例ゲイン、積分時定数）を調整の対象にしても
良い。

【００５４】また、本発明の実施例では、図５に示すよ
うに、動的フィードフォワード制御信号を立ち上がり時
間、立ち下がり時間、ゲインの３個のパラメータで表わ
すようにしたが、図８に示すように立ち上がり開始時間
Ｔu、立ち下がり開始時間Ｔd、立ち上がり時間Ｔ１、立
ち下がり時間Ｔ２、ゲイン１（Ｋ１）、ゲイン２（Ｋ
２）の６個のパラメータで表わすようにしても良い。更
に、動的フィードフォワード制御信号であれば、どのよ
うな形状であっても良い。

【００５５】また、本発明の実施例では、誤差2乗積分
値総和を求める場合、各誤差2乗積分値を均等に加算し
ているが、各誤差2乗積分値に重みを付けて加算するよ
うにしても良い。

【００５６】

【発明の効果】火力プラントの特性が変化しても、それ
に応じて火力プラントのモデルの特性を調整でき、この
火力プラントのモデルを用いて火力プラント制御装置の
モデルの動的フィードフォワード制御信号を調整し、こ
の調整結果に基づいて火力プラント制御装置の動的フィ
ードフォワード制御信号を調整できるので、制御性能を
最適に維持できる。その結果、制御量の変動を抑制でき
プラントの寿命を延ばすことができる。また、火力プラ
ント制御装置の制御パラメータをモデルを利用して自動
調整できるので、試運転期間を短縮できる。また、実際
の火力プラントを用いないで、モデルを用いて調整でき
るので、燃料費などを節約できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の構成を示すブロック図。

【図２】火力プラントの構成例を示す図。

【図３】火力プラント制御装置の構成例を示すブロック
図。

【図４】熱交換器のモデルの原理を示す図。

【図５】動的フィードフォワード制御信号の例を示す
図。

【図６】本発明の火力プラントモデル調整の処理フロー
を示す図。

【図７】本発明の火力プラント制御装置モデルの制御パ
ラメータ調整の処理フローを示す図。

【図８】動的フィードフォワード制御信号の他の例を示
す図。

【符号の説明】

１…火力プラント、２…火力プラント制御装置、３…火
力プラントモデル、４…火力プラント制御装置モデル、
５…火力プラントモデル調整システム、６…火力プラン
ト制御装置調整システム、１０１…押込みファン、１０
２…空気予熱器、１０３…１次空気ファン、１０４…石
炭バンカ、１０５…給炭機モータ、１０６…給炭機、１
０７…石炭ミル、１０８…火炉水壁、１０９…１次過熱
器、１１０…２次過熱器、１１１…３次過熱器、１１２
…１次再熱器、１１３…２次再熱器、１１４…ガス再循
環ファン、１１５…１次スプレ制御弁、１１６…１次ス
プレ、１１７…給水ポンプ、１１８…誘引ファン、１１
９…２次スプレ制御弁、１２０…２次スプレ、１２１…
主蒸気加減弁、１２２…高圧タービン、１２３…中・低
圧タービン、１２４…発電機、１２５…復水器、１２６
…ボイラ、１２７…バーナ、１３０…節炭器、１３１…
再熱スプレ制御弁、１３２…再熱スプレ、１３３…パラ
レルガスダンパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤美雄茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内Ｆターム(参考） 5H004 GA14 GA16 GB04 HA01 HA03 HA04 HA16 HB01 HB02 HB03 HB04 HB14 JA23 JB09 KA71 KB02 KB04 KB33 KC08 KC12 KC35 KC39 KC45 KC56 LA12 LA15 LB09 MA40 MA49

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火力プラントの運転制御方法において、
火力プラントのモデルを物理式に基づきモデル化し、こ
のモデルのパラメータを運転データを用いて同定し、パ
ラメータを同定した火力プラントのモデルと制御装置の
モデルを組み合わせて用い、制御装置のモデルの制御パ
ラメータを調整し、制御装置のモデルの制御パラメ−タ
の調整結果に基づいて制御装置の制御パラメータを調整
することを特徴とする火力プラントの運転制御方法。
【請求項２】請求項１に記載の火力プラントの運転制
御方法において、火力プラント制御装置のモデルの制御
パラメータの内、動的フィードフォワード制御信号発生
部の制御パラメータを調整し、制御装置のモデルの調整
結果に基づいて制御装置の動的フィードフォワード制御
信号発生部の制御パラメータを調整することを特徴とす
る火力プラントの運転制御方法。
【請求項３】請求項１、２に記載の火力プラントの運
転制御方法において、火力プラントのモデルのパラメー
タを山登り法により同定することを特徴とする火力プラ
ントの運転制御方法。
【請求項４】請求項１、２に記載の火力プラントの運
転制御方法において、山登り法を用いて、制御装置のモ
デルの制御パラメータを調整することを特徴とする火力
プラントの運転制御方法。
【請求項５】請求項１、２、３、４のいずれか１つに
記載の火力プラントの制御方法において、求めた制御装
置のモデルの制御パラメータをガイダンス表示すること
を特徴とする火力プラントの運転制御方法。
【請求項６】火力プラントの運転制御装置において、
火力プラントの物理モデル及び制御装置のモデルを具備
し、火力プラントの物理モデルを火力プラントの運転デ
ータに基づいてパラメータ同定する手段を具備し、パラ
メータ同定した火力プラントの物理モデルと制御装置の
モデルを組み合わせて用い、制御装置のモデルの制御パ
ラメータを調整する手段を具備し、制御装置のモデルの
調整結果に基づいて制御装置の制御パラメータを調整す
る手段を具備することを特徴とする火力プラントの運転
制御装置。
【請求項７】請求項６に記載の火力プラントの運転制
御装置において、制御装置のモデルの調整結果をガイダ
ンス表示する手段を具備することを特徴とする火力プラ
ントの運転制御装置。