JP2003194301A - エネルギー供給設備の制御装置及び方法 - Google Patents
エネルギー供給設備の制御装置及び方法Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安定した蒸気供給量を確保することができるエ
ネルギー供給設備の制御装置および制御方法を提供す
る。 【解決手段】蒸気発生装置１で生成した蒸気を蒸気ヘッ
ダー４に蓄え、この蒸気ヘッダー４に蓄えた蒸気をエネ
ルギーとして供給するエネルギー供給設備の制御装置１
４において、蒸気ヘッダー４の所定時間後の蒸気消費量
Ｆ2を推定する蒸気消費量推定部１５と、推定した蒸気
消費量Ｆ2と蒸気ヘッダー４の蒸気量の検出値Ｆ1とか
ら、所定時間後の蒸気ヘッダー４の圧力Ｐ2を推定する
圧力推定部１６と、この推定圧力Ｐ2が設定した目標値
Ｐ3に近付くよう、蒸気発生装置１への制御信号αを演
算し先行出力する演算出力部１７とを備える構成とす
る。
ネルギー供給設備の制御装置および制御方法を提供す
る。 【解決手段】蒸気発生装置１で生成した蒸気を蒸気ヘッ
ダー４に蓄え、この蒸気ヘッダー４に蓄えた蒸気をエネ
ルギーとして供給するエネルギー供給設備の制御装置１
４において、蒸気ヘッダー４の所定時間後の蒸気消費量
Ｆ2を推定する蒸気消費量推定部１５と、推定した蒸気
消費量Ｆ2と蒸気ヘッダー４の蒸気量の検出値Ｆ1とか
ら、所定時間後の蒸気ヘッダー４の圧力Ｐ2を推定する
圧力推定部１６と、この推定圧力Ｐ2が設定した目標値
Ｐ3に近付くよう、蒸気発生装置１への制御信号αを演
算し先行出力する演算出力部１７とを備える構成とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー供給設
備の制御装置及び方法に係わり、特に、安定した蒸気供
給量を確保することができるエネルギー供給設備の制御
装置及び方法に関する。
備の制御装置及び方法に係わり、特に、安定した蒸気供
給量を確保することができるエネルギー供給設備の制御
装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エネルギー供給設備として、一般的に例
えばボイラ等の蒸気発生装置で生成した蒸気を、エネル
ギーとして生産ライン等に供給するものがある。この種
のエネルギー供給設備において、例えば特開平６−９４
２０４号公報や特開平１０−１６０１０３号公報に記載
のように、ボイラの運転を制御し、その蒸気圧力を制御
するものが既に多数提唱されている。これら従来技術
は、手順は異なるが、いずれも目標とするボイラの蒸気
圧力を設定し、この設定値と検出した圧力との偏差が小
さくなるよう、ボイラへの燃料供給量等を制御するもの
である。
えばボイラ等の蒸気発生装置で生成した蒸気を、エネル
ギーとして生産ライン等に供給するものがある。この種
のエネルギー供給設備において、例えば特開平６−９４
２０４号公報や特開平１０−１６０１０３号公報に記載
のように、ボイラの運転を制御し、その蒸気圧力を制御
するものが既に多数提唱されている。これら従来技術
は、手順は異なるが、いずれも目標とするボイラの蒸気
圧力を設定し、この設定値と検出した圧力との偏差が小
さくなるよう、ボイラへの燃料供給量等を制御するもの
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常、ボイラ等の蒸気
発生装置は、例えば燃料の燃焼熱等により水を加熱して
蒸気を発生させるようになっている。具体的には、例え
ば燃焼式ボイラであれば、燃料の燃焼、燃焼ガスから伝
熱管への伝熱、伝熱管から水（蒸気）への伝熱といった
プロセスで蒸気が発生する。そのため、特に伝熱管の熱
容量や水（蒸気）の流動遅れ等により応答に遅れが生じ
る傾向にあり、入力量である燃料供給量等を増減させて
も、これに応答して蒸気発生量（出力量）が増減するま
でに比較的時間がかかる。特に、容量の大きな蒸気発生
装置においては応答遅れが顕著で、例えば火力発電所の
ボイラ等は、数分〜十数分の応答遅れがあると言われて
いる。
発生装置は、例えば燃料の燃焼熱等により水を加熱して
蒸気を発生させるようになっている。具体的には、例え
ば燃焼式ボイラであれば、燃料の燃焼、燃焼ガスから伝
熱管への伝熱、伝熱管から水（蒸気）への伝熱といった
プロセスで蒸気が発生する。そのため、特に伝熱管の熱
容量や水（蒸気）の流動遅れ等により応答に遅れが生じ
る傾向にあり、入力量である燃料供給量等を増減させて
も、これに応答して蒸気発生量（出力量）が増減するま
でに比較的時間がかかる。特に、容量の大きな蒸気発生
装置においては応答遅れが顕著で、例えば火力発電所の
ボイラ等は、数分〜十数分の応答遅れがあると言われて
いる。
【０００４】従って、上記従来技術のように、検出した
ボイラ圧力を設定値に近付ける制御方法では、制御開始
後しばらくの間、実際の圧力と目標圧力との偏差が生じ
たままになり、圧力偏差が解消されるまでには比較的時
間がかかる。また、蒸気の消費状況等によって、圧力を
検出した時点と制御中とでは、ボイラの圧力状態や圧力
偏差が変わってしまう場合も多い。そのため、圧力検出
時点で行った制御に応答し始めた頃には、その時点で望
ましい値が得られない可能性があった。以上のように、
上記従来技術では、必要時に必要な蒸気発生量を確保す
ることができず、安定した蒸気を供給することが困難な
場合がある。
ボイラ圧力を設定値に近付ける制御方法では、制御開始
後しばらくの間、実際の圧力と目標圧力との偏差が生じ
たままになり、圧力偏差が解消されるまでには比較的時
間がかかる。また、蒸気の消費状況等によって、圧力を
検出した時点と制御中とでは、ボイラの圧力状態や圧力
偏差が変わってしまう場合も多い。そのため、圧力検出
時点で行った制御に応答し始めた頃には、その時点で望
ましい値が得られない可能性があった。以上のように、
上記従来技術では、必要時に必要な蒸気発生量を確保す
ることができず、安定した蒸気を供給することが困難な
場合がある。
【０００５】本発明の目的は、安定した蒸気供給量を確
保することができるエネルギー供給設備の制御装置及び
方法を提供することにある。
保することができるエネルギー供給設備の制御装置及び
方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸
気ヘッダーに蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエ
ネルギーとして供給するエネルギー供給設備の制御装置
において、前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量
を推定する蒸気消費量推定手段と、推定した前記蒸気消
費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の検出値を基に、所定
時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を推定する圧力推定手
段と、この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前
記蒸気発生装置への制御信号を演算し先行出力する演算
出力手段とを備える。
るために、本発明は、蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸
気ヘッダーに蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエ
ネルギーとして供給するエネルギー供給設備の制御装置
において、前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量
を推定する蒸気消費量推定手段と、推定した前記蒸気消
費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の検出値を基に、所定
時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を推定する圧力推定手
段と、この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前
記蒸気発生装置への制御信号を演算し先行出力する演算
出力手段とを備える。
【０００７】本発明においては、蒸気ヘッダーの所定時
間後の蒸気消費量を推定し、所定時間後の蒸気ヘッダー
の圧力を推定する。そして、この所定時間後の蒸気ヘッ
ダーの推定圧力が、設定された圧力の目標値に近付くよ
う、予め蒸気発生装置への制御信号を演算し出力する。
即ち、検出した現在圧力を目標値に近付ける従来の制御
と異なり、所定時間後の推定圧力が目標圧力に近付くよ
う、先行的に制御を行う。これにより、実際には蒸気発
生装置の入出力間の応答に遅れが生じるものの、予測的
に蒸気発生装置の制御が前もって行われるため、この応
答遅れが吸収され、所定時間後には必要な蒸気量を確保
することができ、安定した蒸気供給量を確保することが
できる。
間後の蒸気消費量を推定し、所定時間後の蒸気ヘッダー
の圧力を推定する。そして、この所定時間後の蒸気ヘッ
ダーの推定圧力が、設定された圧力の目標値に近付くよ
う、予め蒸気発生装置への制御信号を演算し出力する。
即ち、検出した現在圧力を目標値に近付ける従来の制御
と異なり、所定時間後の推定圧力が目標圧力に近付くよ
う、先行的に制御を行う。これにより、実際には蒸気発
生装置の入出力間の応答に遅れが生じるものの、予測的
に蒸気発生装置の制御が前もって行われるため、この応
答遅れが吸収され、所定時間後には必要な蒸気量を確保
することができ、安定した蒸気供給量を確保することが
できる。
【０００８】（２）上記目的を達成するために、また本
発明は、発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回収式
の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生させ
る燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生装置
から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして供給
するエネルギー供給設備の制御装置において、前記蒸気
ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定する蒸気消費
量推定手段と、前記熱回収式の蒸気発生装置の所定時間
後の蒸気生成量を推定する蒸気生成量推定手段と、推定
した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前記蒸気ヘ
ッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後の前記蒸
気ヘッダーの圧力を推定する圧力推定手段と、この推定
圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気発生装置
への制御信号を演算し先行出力する演算出力手段とを備
える。
発明は、発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回収式
の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生させ
る燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生装置
から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして供給
するエネルギー供給設備の制御装置において、前記蒸気
ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定する蒸気消費
量推定手段と、前記熱回収式の蒸気発生装置の所定時間
後の蒸気生成量を推定する蒸気生成量推定手段と、推定
した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前記蒸気ヘ
ッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後の前記蒸
気ヘッダーの圧力を推定する圧力推定手段と、この推定
圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気発生装置
への制御信号を演算し先行出力する演算出力手段とを備
える。
【０００９】本発明は、燃焼式蒸気発生装置に加え、発
電装置等の排熱により蒸気を生成する熱回収式蒸気発生
装置を備え、電力及び蒸気を供給するエネルギー供給設
備において、蒸気ヘッダーへの蒸気量を先行制御するも
のである。ここで、熱回収式蒸気発生装置の蒸気生成量
は、例えば、生産計画等から予測される将来の（所定時
間後迄の）消費電力量等により推定することができる。
本発明でも、上記同様、蒸気ヘッダーの所定時間後の推
定圧力が目標値に近付くよう、蒸気発生装置の制御信号
を出力するものであるが、その際、熱回収式蒸気発生装
置により所定時間後に生成される蒸気の推定量も考慮に
入れることにより、全体として将来の（所定時間後の）
必要蒸気量を確保することができる。従って、本発明に
おいても、上記同様、安定した蒸気供給量を確保するこ
とができる。
電装置等の排熱により蒸気を生成する熱回収式蒸気発生
装置を備え、電力及び蒸気を供給するエネルギー供給設
備において、蒸気ヘッダーへの蒸気量を先行制御するも
のである。ここで、熱回収式蒸気発生装置の蒸気生成量
は、例えば、生産計画等から予測される将来の（所定時
間後迄の）消費電力量等により推定することができる。
本発明でも、上記同様、蒸気ヘッダーの所定時間後の推
定圧力が目標値に近付くよう、蒸気発生装置の制御信号
を出力するものであるが、その際、熱回収式蒸気発生装
置により所定時間後に生成される蒸気の推定量も考慮に
入れることにより、全体として将来の（所定時間後の）
必要蒸気量を確保することができる。従って、本発明に
おいても、上記同様、安定した蒸気供給量を確保するこ
とができる。
【００１０】（３）上記（１）又は（２）において、好
ましくは、前記演算出力手段は、前記蒸気発生装置の応
答特性に応じ、前記制御信号を事前に出力する。
ましくは、前記演算出力手段は、前記蒸気発生装置の応
答特性に応じ、前記制御信号を事前に出力する。
【００１１】（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つ
において、好ましくは、前記演算出力手段は、前記蒸気
ヘッダーの検出圧力及び前記推定圧力のいずれかを選択
し、選択した圧力値が前記目標値に近付くよう、前記制
御信号を演算し先行出力する。
において、好ましくは、前記演算出力手段は、前記蒸気
ヘッダーの検出圧力及び前記推定圧力のいずれかを選択
し、選択した圧力値が前記目標値に近付くよう、前記制
御信号を演算し先行出力する。
【００１２】（５）また、上記目的を達成するために、
本発明は、蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸気ヘッダー
に蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーと
して供給するエネルギー供給設備の制御方法において、
前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、
推定した前記蒸気消費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の
検出値とから、所定時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を
推定し、この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、
前記蒸気発生装置への制御信号を演算し先行出力する。
本発明は、蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸気ヘッダー
に蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーと
して供給するエネルギー供給設備の制御方法において、
前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、
推定した前記蒸気消費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の
検出値とから、所定時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を
推定し、この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、
前記蒸気発生装置への制御信号を演算し先行出力する。
【００１３】（６）上記目的を達成するために、また本
発明は、発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回収式
の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生させ
る燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生装置
から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして供給
するエネルギー供給設備の制御方法において、前記蒸気
ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、前記熱回
収式の蒸気発生装置の所定時間後の蒸気生成量を推定
し、推定した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前
記蒸気ヘッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後
の前記蒸気ヘッダーの圧力を推定し、この推定圧力が設
定した目標値に近付くよう、前記蒸気発生装置への制御
信号を演算し先行出力する。
発明は、発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回収式
の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生させ
る燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生装置
から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして供給
するエネルギー供給設備の制御方法において、前記蒸気
ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、前記熱回
収式の蒸気発生装置の所定時間後の蒸気生成量を推定
し、推定した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前
記蒸気ヘッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後
の前記蒸気ヘッダーの圧力を推定し、この推定圧力が設
定した目標値に近付くよう、前記蒸気発生装置への制御
信号を演算し先行出力する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明のエネルギー供給装置の
制御装置の第１の実施形態を用いたエネルギー供給設備
の全体構造を表す概略図である。この図１に示すよう
に、燃焼式の蒸気発生装置（ボイラ）１は、燃料供給管
路２を流れる燃料の燃焼熱により加熱され、接続管路３
を介して貯留した水を蒸気として蒸気ヘッダー４に供給
するようになっている。このとき、蒸気発生装置１は、
上記燃料供給管路２に設けられた燃料流量調節弁５を備
えており、この燃料流量調節弁５の開度により、燃料の
供給流量が制御され、蒸気生成量が調節されるようにな
っている。
用いて説明する。図１は本発明のエネルギー供給装置の
制御装置の第１の実施形態を用いたエネルギー供給設備
の全体構造を表す概略図である。この図１に示すよう
に、燃焼式の蒸気発生装置（ボイラ）１は、燃料供給管
路２を流れる燃料の燃焼熱により加熱され、接続管路３
を介して貯留した水を蒸気として蒸気ヘッダー４に供給
するようになっている。このとき、蒸気発生装置１は、
上記燃料供給管路２に設けられた燃料流量調節弁５を備
えており、この燃料流量調節弁５の開度により、燃料の
供給流量が制御され、蒸気生成量が調節されるようにな
っている。
【００１５】蒸気ヘッダー４は、供給された蒸気を一旦
蓄え、蓄えた蒸気をそれぞれ供給管路６，７を介して生
産ライン８及び空調設備９に供給するようになってい
る。また、供給管路６，７には、それぞれ蒸気供給弁１
０，１１が設けられており、これら蒸気供給弁１０，１
１の開閉により、生産ライン８、空調設備９に蒸気を供
給したり、遮断したりするようになっている。なお、生
産ライン８に供給された蒸気は、例えば種々の部品洗浄
や加熱源等といった様々な目的で使用され、空調設備９
に供給された蒸気は、例えば生産工場や事務所等の冷暖
房に利用される。また、特に図示しないが、生産ライン
８と空調設備９で使用された蒸気は可能な限り回収さ
れ、再び蒸気発生装置１に戻るようになっている。
蓄え、蓄えた蒸気をそれぞれ供給管路６，７を介して生
産ライン８及び空調設備９に供給するようになってい
る。また、供給管路６，７には、それぞれ蒸気供給弁１
０，１１が設けられており、これら蒸気供給弁１０，１
１の開閉により、生産ライン８、空調設備９に蒸気を供
給したり、遮断したりするようになっている。なお、生
産ライン８に供給された蒸気は、例えば種々の部品洗浄
や加熱源等といった様々な目的で使用され、空調設備９
に供給された蒸気は、例えば生産工場や事務所等の冷暖
房に利用される。また、特に図示しないが、生産ライン
８と空調設備９で使用された蒸気は可能な限り回収さ
れ、再び蒸気発生装置１に戻るようになっている。
【００１６】上記接続管路３には、蒸気ヘッダー４への
蒸気の供給流量を検出する流量計１２が設けられてお
り、その検出値Ｆ1は、圧力計１３により検出された蒸
気ヘッダー４の圧力Ｐ1と共に制御装置１４に出力され
るようになっている。そして、制御装置１４は、これら
流量計１２及び圧力計１３の検出結果等を基に制御信号
αを演算し、上記燃料流量調節弁５に出力することによ
り、蒸気発生装置１の蒸気生成量を制御するようになっ
ている。以下に、制御装置１４の制御内容を図２を用い
て説明する。
蒸気の供給流量を検出する流量計１２が設けられてお
り、その検出値Ｆ1は、圧力計１３により検出された蒸
気ヘッダー４の圧力Ｐ1と共に制御装置１４に出力され
るようになっている。そして、制御装置１４は、これら
流量計１２及び圧力計１３の検出結果等を基に制御信号
αを演算し、上記燃料流量調節弁５に出力することによ
り、蒸気発生装置１の蒸気生成量を制御するようになっ
ている。以下に、制御装置１４の制御内容を図２を用い
て説明する。
【００１７】図２は制御装置１４の概略構成を表すブロ
ック図である。この図２に示すように、制御装置１４
は、蒸気消費量推定部１５、圧力推定部１６及び演算出
力部１７を備えている。上記の蒸気消費量推定部１５
は、前述の生産ライン８及び空調設備９で消費（使用）
される所定時間後の蒸気消費量Ｆ2を予測するものであ
る。ここで、生産ライン８における蒸気消費量は、生産
ライン８の生産計画等からある程度推定できるが、空調
設備９の蒸気消費量は、例えば天候等、計画外の要因に
より影響を受けるため、単に生産計画等から決定するこ
とは難しい。
ック図である。この図２に示すように、制御装置１４
は、蒸気消費量推定部１５、圧力推定部１６及び演算出
力部１７を備えている。上記の蒸気消費量推定部１５
は、前述の生産ライン８及び空調設備９で消費（使用）
される所定時間後の蒸気消費量Ｆ2を予測するものであ
る。ここで、生産ライン８における蒸気消費量は、生産
ライン８の生産計画等からある程度推定できるが、空調
設備９の蒸気消費量は、例えば天候等、計画外の要因に
より影響を受けるため、単に生産計画等から決定するこ
とは難しい。
【００１８】そこで、本実施形態では、例えば特開平５
−７３７０６号公報等に記載のいわゆるニューラルネッ
トワークを利用することにより、空調設備９の蒸気消費
量も予測するようになっている。即ち、蒸気消費量推定
部１５にニューラルネットワークを備えることにより、
蒸気消費量推定部１５において、例えば日付や時刻、ま
た所定時間前の気温及び湿度の実績値、現在の気温や湿
度、天候、更に将来時刻（所定時間後）の気温予報値、
天気予報値、操業状態等といった入力値βと、蓄積され
た過去の様々なデータからの学習結果とに基づき、将来
（所定時間後）の蒸気消費量の推定値Ｆ2が得られるよ
うになる。蒸気消費量推定部１５は、以上のように所定
時間後に消費される蒸気量Ｆ2を推定し、その推定値Ｆ2
を圧力推定部１６に出力するようになっている。
−７３７０６号公報等に記載のいわゆるニューラルネッ
トワークを利用することにより、空調設備９の蒸気消費
量も予測するようになっている。即ち、蒸気消費量推定
部１５にニューラルネットワークを備えることにより、
蒸気消費量推定部１５において、例えば日付や時刻、ま
た所定時間前の気温及び湿度の実績値、現在の気温や湿
度、天候、更に将来時刻（所定時間後）の気温予報値、
天気予報値、操業状態等といった入力値βと、蓄積され
た過去の様々なデータからの学習結果とに基づき、将来
（所定時間後）の蒸気消費量の推定値Ｆ2が得られるよ
うになる。蒸気消費量推定部１５は、以上のように所定
時間後に消費される蒸気量Ｆ2を推定し、その推定値Ｆ2
を圧力推定部１６に出力するようになっている。
【００１９】なお、蒸気消費量推定部１５への入力値β
は、必ずしも上記に限られない。また、上記における蒸
気消費量推定部１５の本質的な機能は、所定時間後の蒸
気消費量を予測することにあり、ニューラルネットワー
クを利用しなくても、例えば他の回帰分析等の統計的手
法を利用する構成としても構わない。
は、必ずしも上記に限られない。また、上記における蒸
気消費量推定部１５の本質的な機能は、所定時間後の蒸
気消費量を予測することにあり、ニューラルネットワー
クを利用しなくても、例えば他の回帰分析等の統計的手
法を利用する構成としても構わない。
【００２０】次に、圧力推定部１６は、この蒸気消費量
推定部１５で推定した所定時間後の蒸気消費量の推定値
Ｆ2［ｋｇ／ｓ］と、上記流量計１２（図１参照）の検
出値Ｆ1［ｋｇ／ｓ］とを基に、蒸気ヘッダー４の所定
時間後の圧力Ｐ2［Ｐａ］を次式（１）のように推定
し、演算出力部１７に出力するようになっている。 Ｖ（∂ρ／∂Ｐ)ｄＰ／ｄｔ＝ΣＦｉ−ΣＦ0・・・（１） 但し、Ｖは蒸気ヘッダー４の容積［ｍ3］、ρは蒸気密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｐは蒸気ヘッダー４の圧力［Ｐ
ａ］、（∂ρ／∂Ｐ）は蒸気圧力変化に対する蒸気密度
変化の感度係数［ｋｇ／（ｍ3×Ｐａ）］、ｔは時間
［ｓ］、ΣＦｉは蒸気ヘッダー４への現在の合計蒸気流
量［ｋｇ／ｓ］、ΣＦ0は蒸気ヘッダー４からの合計蒸
気供給量［ｋｇ／ｓ］である。ここでは、ΣＦｉ，ΣＦ
0をそれぞれ蒸気量の検出値Ｆ1、蒸気量の推定値Ｆ2と
し、導かれる蒸気ヘッダー４の圧力Ｐを所定時間後の推
定圧力Ｐ2として導く。
推定部１５で推定した所定時間後の蒸気消費量の推定値
Ｆ2［ｋｇ／ｓ］と、上記流量計１２（図１参照）の検
出値Ｆ1［ｋｇ／ｓ］とを基に、蒸気ヘッダー４の所定
時間後の圧力Ｐ2［Ｐａ］を次式（１）のように推定
し、演算出力部１７に出力するようになっている。 Ｖ（∂ρ／∂Ｐ)ｄＰ／ｄｔ＝ΣＦｉ−ΣＦ0・・・（１） 但し、Ｖは蒸気ヘッダー４の容積［ｍ3］、ρは蒸気密
度［ｋｇ／ｍ3］、Ｐは蒸気ヘッダー４の圧力［Ｐ
ａ］、（∂ρ／∂Ｐ）は蒸気圧力変化に対する蒸気密度
変化の感度係数［ｋｇ／（ｍ3×Ｐａ）］、ｔは時間
［ｓ］、ΣＦｉは蒸気ヘッダー４への現在の合計蒸気流
量［ｋｇ／ｓ］、ΣＦ0は蒸気ヘッダー４からの合計蒸
気供給量［ｋｇ／ｓ］である。ここでは、ΣＦｉ，ΣＦ
0をそれぞれ蒸気量の検出値Ｆ1、蒸気量の推定値Ｆ2と
し、導かれる蒸気ヘッダー４の圧力Ｐを所定時間後の推
定圧力Ｐ2として導く。
【００２１】演算出力部１７には、この推定圧力Ｐ2に
加え、上記圧力計１３（図１参照）の検出値Ｐ1と、設
定した蒸気ヘッダー４の目標圧力Ｐ3とが入力されるよ
うになっている。また演算出力部１７は、乗算器１８，
１９と比例積分制御器２０とを備えており、詳細には、
上記推定圧力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1は、それぞれ乗算器１
８，１９を介し、荷重平均圧力Ｐ4として出力される。
荷重平均圧力Ｐ4は、乗算器１８，１９において荷重平
均パラメータＧの設定値に応じて演算されるものである
が、本実施形態において、荷重平均圧力Ｐ4は、図２に
示すように、Ｇ＝０と設定すると現在の検出圧力Ｐ1と
等しく、Ｇ＝１と設定すると推定圧力Ｐ2に等しくなる
（つまり、推定圧力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1のいずれかが選
択される）ようになっている。但し、加重平均パラメー
タＧは、適宜設定変更可能であり、また必ずしも推定圧
力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1のいずれかを選択する演算方式で
なくても良い。
加え、上記圧力計１３（図１参照）の検出値Ｐ1と、設
定した蒸気ヘッダー４の目標圧力Ｐ3とが入力されるよ
うになっている。また演算出力部１７は、乗算器１８，
１９と比例積分制御器２０とを備えており、詳細には、
上記推定圧力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1は、それぞれ乗算器１
８，１９を介し、荷重平均圧力Ｐ4として出力される。
荷重平均圧力Ｐ4は、乗算器１８，１９において荷重平
均パラメータＧの設定値に応じて演算されるものである
が、本実施形態において、荷重平均圧力Ｐ4は、図２に
示すように、Ｇ＝０と設定すると現在の検出圧力Ｐ1と
等しく、Ｇ＝１と設定すると推定圧力Ｐ2に等しくなる
（つまり、推定圧力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1のいずれかが選
択される）ようになっている。但し、加重平均パラメー
タＧは、適宜設定変更可能であり、また必ずしも推定圧
力Ｐ2及び検出圧力Ｐ1のいずれかを選択する演算方式で
なくても良い。
【００２２】比例積分制御器２０には、この荷重平均圧
力Ｐ4と設定した目標圧力Ｐ3との偏差圧力Ｐ5が入力さ
れ、比例積分制御器２０は、この偏差圧力Ｐ5を小さく
するよう、燃料流量調節弁５の開度を制御する制御信号
αを算出し出力するようになっている。
力Ｐ4と設定した目標圧力Ｐ3との偏差圧力Ｐ5が入力さ
れ、比例積分制御器２０は、この偏差圧力Ｐ5を小さく
するよう、燃料流量調節弁５の開度を制御する制御信号
αを算出し出力するようになっている。
【００２３】以上のような構成の本実施形態のエネルギ
ー供給設備の制御装置１４においては、通常、上記荷重
平均パラメータＧは１に設定され、蒸気消費量推定部１
５により蒸気ヘッダー４の所定時間後の蒸気消費量を推
定し、この推定値と蒸気ヘッダー４への蒸気の流量の検
出値とを基に、所定時間後の蒸気ヘッダー４の圧力を推
定し、そしてこの推定圧力が目標値に近づくよう、蒸気
発生装置１への制御信号を演算し先行的に出力する。即
ち、検出した現在圧力を目標値に近付ける従来の制御と
異なり、所定時間後の推定圧力が目標圧力に近付くよう
に制御する。これにより、実際には蒸気発生装置１の入
出力間の応答に遅れが存在するものの、蒸気発生装置１
の制御を先行的に行うことができ、応答遅れが吸収され
るので、所定時間後には必要な蒸気量を確保することが
でき、安定した蒸気供給量を確保することができる。ま
た、これにより、蒸気を使用する生産ライン８において
も部品の洗浄状態や加工精度等を向上させることもでき
る。
ー供給設備の制御装置１４においては、通常、上記荷重
平均パラメータＧは１に設定され、蒸気消費量推定部１
５により蒸気ヘッダー４の所定時間後の蒸気消費量を推
定し、この推定値と蒸気ヘッダー４への蒸気の流量の検
出値とを基に、所定時間後の蒸気ヘッダー４の圧力を推
定し、そしてこの推定圧力が目標値に近づくよう、蒸気
発生装置１への制御信号を演算し先行的に出力する。即
ち、検出した現在圧力を目標値に近付ける従来の制御と
異なり、所定時間後の推定圧力が目標圧力に近付くよう
に制御する。これにより、実際には蒸気発生装置１の入
出力間の応答に遅れが存在するものの、蒸気発生装置１
の制御を先行的に行うことができ、応答遅れが吸収され
るので、所定時間後には必要な蒸気量を確保することが
でき、安定した蒸気供給量を確保することができる。ま
た、これにより、蒸気を使用する生産ライン８において
も部品の洗浄状態や加工精度等を向上させることもでき
る。
【００２４】なお、上記乗算器１８，１９は、何らかの
原因で推定した蒸気消費量Ｆ2の誤差が大きくなり、蒸
気ヘッダー４の所定時間後の推定圧力Ｐ2の信頼性が低
下した場合、或いは蒸気ヘッダー４の検出圧力Ｐ1が適
正な範囲を超えて上昇した場合等に対応するもので、こ
のような場合、本実施形態においては、上記加重平均パ
ラメータＧの値を０に設定することにより、蒸気ヘッダ
ー４の検出圧力Ｐ1に基づくフィードバック制御に切替
えることができる。
原因で推定した蒸気消費量Ｆ2の誤差が大きくなり、蒸
気ヘッダー４の所定時間後の推定圧力Ｐ2の信頼性が低
下した場合、或いは蒸気ヘッダー４の検出圧力Ｐ1が適
正な範囲を超えて上昇した場合等に対応するもので、こ
のような場合、本実施形態においては、上記加重平均パ
ラメータＧの値を０に設定することにより、蒸気ヘッダ
ー４の検出圧力Ｐ1に基づくフィードバック制御に切替
えることができる。
【００２５】ここで、以上の第１の実施形態は、単に所
定時間後の時点での目標圧力（必要蒸気量）を確保する
構成であるが、例えば、所定時間後の時点での蒸気消費
量だけでなく、所定時間後迄の蒸気消費量の推移を時系
列的に推定することにより、蒸気発生装置１の応答特性
に応じ、燃料の供給量を先行的に変化させることも可能
である。以下に、そのような本発明の第２の実施形態を
説明する。
定時間後の時点での目標圧力（必要蒸気量）を確保する
構成であるが、例えば、所定時間後の時点での蒸気消費
量だけでなく、所定時間後迄の蒸気消費量の推移を時系
列的に推定することにより、蒸気発生装置１の応答特性
に応じ、燃料の供給量を先行的に変化させることも可能
である。以下に、そのような本発明の第２の実施形態を
説明する。
【００２６】図３は本発明のエネルギー供給設備の制御
装置の第２の実施形態の概略構成を表すブロック図、図
４（ａ）〜図４（ｄ）は本実施の形態における制御の概
念を時系列的に表す図である。但し、本実施の形態は、
次に説明する制御概念を除いてほぼ先の第１の実施形態
と同様であり、図３において、同様の部分には同符号を
付し説明を省略する。
装置の第２の実施形態の概略構成を表すブロック図、図
４（ａ）〜図４（ｄ）は本実施の形態における制御の概
念を時系列的に表す図である。但し、本実施の形態は、
次に説明する制御概念を除いてほぼ先の第１の実施形態
と同様であり、図３において、同様の部分には同符号を
付し説明を省略する。
【００２７】これら図３及び図４（ａ）〜図４（ｄ）に
示すように、まず、例えば、現在時刻ｔo〜時刻ｔ4の間
において、蒸気消費量推定部１５で、時刻ｔ2〜ｔ3にか
けて生産計画や上述のニューラルネットワーク等から、
蒸気消費量の推定値Ｆ2が図４（ａ）に示すように増加
すると推定されたとする。この場合、圧力推定部１６で
は、時刻ｔ2〜ｔ3にかけ、蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ
2が図４（ｂ）に示すように低下すると推定される。そ
して、演算出力部１７では、上記同様、時刻ｔ 2以降の
目標圧力値Ｐ3と推定圧力Ｐ2との偏差を小さくするよ
う、制御信号αが演算される。
示すように、まず、例えば、現在時刻ｔo〜時刻ｔ4の間
において、蒸気消費量推定部１５で、時刻ｔ2〜ｔ3にか
けて生産計画や上述のニューラルネットワーク等から、
蒸気消費量の推定値Ｆ2が図４（ａ）に示すように増加
すると推定されたとする。この場合、圧力推定部１６で
は、時刻ｔ2〜ｔ3にかけ、蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ
2が図４（ｂ）に示すように低下すると推定される。そ
して、演算出力部１７では、上記同様、時刻ｔ 2以降の
目標圧力値Ｐ3と推定圧力Ｐ2との偏差を小さくするよ
う、制御信号αが演算される。
【００２８】このとき、本実施の形態では、先に述べた
ように、蒸気発生装置１の時系列的な応答特性に応じ、
演算出力部１７で制御信号αを先行的に出力するように
なっている。そのために、まず、圧力推定部１６では、
目標圧力Ｐ3を保つための必要蒸気生成量Ｆ3を演算す
る。この演算には、時刻ｔ2以降、実際に必要蒸気生成
量Ｆ3が得られる（検出される）と仮定して、上式
（１）において、推定圧力Ｐ2＝目標圧力Ｐ3の条件で導
かれる上記ΣＦｉを必要蒸気生成量Ｆ3として求める。
これにより、図４（ａ）のように、推定した蒸気消費量
Ｆ2の変化に応じた必要蒸気生成量Ｆ3を図４（ｃ）に示
すように時系列的に推定することができる。
ように、蒸気発生装置１の時系列的な応答特性に応じ、
演算出力部１７で制御信号αを先行的に出力するように
なっている。そのために、まず、圧力推定部１６では、
目標圧力Ｐ3を保つための必要蒸気生成量Ｆ3を演算す
る。この演算には、時刻ｔ2以降、実際に必要蒸気生成
量Ｆ3が得られる（検出される）と仮定して、上式
（１）において、推定圧力Ｐ2＝目標圧力Ｐ3の条件で導
かれる上記ΣＦｉを必要蒸気生成量Ｆ3として求める。
これにより、図４（ａ）のように、推定した蒸気消費量
Ｆ2の変化に応じた必要蒸気生成量Ｆ3を図４（ｃ）に示
すように時系列的に推定することができる。
【００２９】次に、図４（ｃ）の必要蒸気生成量Ｆ3を
実際に得るための燃料供給量Ｆｆa［ｋｇ／ｓ］を下式
（２）から求める。 Ｆｆa＝Ｆｉa／Ｋa・・・（２） 但し、Ｆｉaは蒸気発生装置１の蒸気生成量（＝Ｆ3）
［ｋｇ／ｓ］、Ｋaはゲイン（予め求められた値、後
述）である。そして、演算出力部１７では、このように
求められた燃料供給量Ｆfaを供給するよう、蒸気発生装
置１（燃料流量調節弁５）への制御信号αを演算出力す
る。ここで、制御信号αの出力時刻は、圧力低下が予測
される時刻ｔ2よりも応答遅れの分だけ先行して出力す
る必要がある。この応答遅れは、無駄時間Ｌａ［ｓ］、
時定数Ｔa［ｓ］の和である。従って、上式（２）に用
いるゲインＫaと共に、これら無駄時間Ｌａ、時定数Ｔa
を把握しておかなければならない。これらの値は次のよ
うに予め求めておく。
実際に得るための燃料供給量Ｆｆa［ｋｇ／ｓ］を下式
（２）から求める。 Ｆｆa＝Ｆｉa／Ｋa・・・（２） 但し、Ｆｉaは蒸気発生装置１の蒸気生成量（＝Ｆ3）
［ｋｇ／ｓ］、Ｋaはゲイン（予め求められた値、後
述）である。そして、演算出力部１７では、このように
求められた燃料供給量Ｆfaを供給するよう、蒸気発生装
置１（燃料流量調節弁５）への制御信号αを演算出力す
る。ここで、制御信号αの出力時刻は、圧力低下が予測
される時刻ｔ2よりも応答遅れの分だけ先行して出力す
る必要がある。この応答遅れは、無駄時間Ｌａ［ｓ］、
時定数Ｔa［ｓ］の和である。従って、上式（２）に用
いるゲインＫaと共に、これら無駄時間Ｌａ、時定数Ｔa
を把握しておかなければならない。これらの値は次のよ
うに予め求めておく。
【００３０】まず、蒸気発生装置１の燃料流量と蒸気生
成量との関係を下式（３）のように模擬する。但し、下
式（３）において、ｓはラプラス演算子である。 Ｆｉa＝ＦｆaＫaｅ-Las／（１＋Ｔaｓ)・・・（３） そして、この関係式（３）により、蒸気発生装置１の試
運転時等に燃料流量変化に対する蒸気生成量変化のステ
ップ応答試験等を行い、この結果から、蒸気発生装置１
のゲインＫa、無駄時間Ｌａ、時定数Ｔaを予め把握して
おく。
成量との関係を下式（３）のように模擬する。但し、下
式（３）において、ｓはラプラス演算子である。 Ｆｉa＝ＦｆaＫaｅ-Las／（１＋Ｔaｓ)・・・（３） そして、この関係式（３）により、蒸気発生装置１の試
運転時等に燃料流量変化に対する蒸気生成量変化のステ
ップ応答試験等を行い、この結果から、蒸気発生装置１
のゲインＫa、無駄時間Ｌａ、時定数Ｔaを予め把握して
おく。
【００３１】このようにゲインＫa、無駄時間Ｌａ、時
定数Ｔaを予め把握しておけば、上式（２）から燃料供
給量を決定し、応答遅れを考慮して先行的に蒸気量を制
御することができる。従って、本実施の形態において
は、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることがで
き、蒸気ヘッダー４の圧力の制御精度をより向上させる
ことができる。
定数Ｔaを予め把握しておけば、上式（２）から燃料供
給量を決定し、応答遅れを考慮して先行的に蒸気量を制
御することができる。従って、本実施の形態において
は、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることがで
き、蒸気ヘッダー４の圧力の制御精度をより向上させる
ことができる。
【００３２】なお、本実施形態では、供給する燃料流量
を決定し、蒸気発生装置１の応答特性を考慮して蒸気ヘ
ッダー４の圧力を制御することが基本的概念であって、
演算に用いる式は、上式（１）〜（３）に限らず、他に
考えられる関係式を用いても良い。
を決定し、蒸気発生装置１の応答特性を考慮して蒸気ヘ
ッダー４の圧力を制御することが基本的概念であって、
演算に用いる式は、上式（１）〜（３）に限らず、他に
考えられる関係式を用いても良い。
【００３３】本発明のエネルギー供給設備の制御装置の
第３の実施形態を説明する。図５は、本実施の形態の制
御装置が用いられるエネルギー供給設備の全体構造を表
す概念図である。但し、この図５において、先の各図と
同様の部分には同符号を付し説明を省略する。この図５
に示すように、本実施の形態の制御装置１４Ａを用いる
エネルギー供給設備は、先に図１に示したエネルギー供
給設備に、ガスタービン発電装置２１と、このガスター
ビン発電装置２１の排熱を回収して蒸気を発生させる熱
回収式蒸気発生装置２２を加えたものである。
第３の実施形態を説明する。図５は、本実施の形態の制
御装置が用いられるエネルギー供給設備の全体構造を表
す概念図である。但し、この図５において、先の各図と
同様の部分には同符号を付し説明を省略する。この図５
に示すように、本実施の形態の制御装置１４Ａを用いる
エネルギー供給設備は、先に図１に示したエネルギー供
給設備に、ガスタービン発電装置２１と、このガスター
ビン発電装置２１の排熱を回収して蒸気を発生させる熱
回収式蒸気発生装置２２を加えたものである。
【００３４】ガスタービン発電装置２１の燃焼器２３に
は、燃料流量調節弁２４により流量を調整されつつ、燃
料供給管路２５を介し燃料が供給されるようになってい
る。そして、ガスタービン発電装置２１は、圧縮機２６
により圧縮された空気を燃焼器２３で燃焼し、その燃焼
ガスによりタービン２７を回転させ、これを動力として
発電機２８にて発電するようになっている。発電機２８
で作られた電気は、生産ライン８や空調設備９等の動力
源として使用される。
は、燃料流量調節弁２４により流量を調整されつつ、燃
料供給管路２５を介し燃料が供給されるようになってい
る。そして、ガスタービン発電装置２１は、圧縮機２６
により圧縮された空気を燃焼器２３で燃焼し、その燃焼
ガスによりタービン２７を回転させ、これを動力として
発電機２８にて発電するようになっている。発電機２８
で作られた電気は、生産ライン８や空調設備９等の動力
源として使用される。
【００３５】タービン２８を回転させた燃焼ガスは、熱
回収式蒸気発生装置２２に排出され、熱回収式蒸気発生
装置２２では、この燃焼ガスを加熱源として蒸気を生成
するようになっている。なお、この熱回収式蒸気発生装
置２２には、燃焼式蒸気発生装置１への燃料供給管路２
から、分岐管路２９を介して燃料が供給され、この燃料
の燃焼熱によっても蒸気を生成することができるように
なっている。また、熱回収式蒸気発生装置２２は、分岐
管路２９に設けられた燃料流量調節弁３０を備えてお
り、燃料の供給量が調節可能な構成となっている。そし
て、熱回収式蒸気発生装置２２で生成された蒸気は、接
続管路３１を介して蒸気ヘッダー４に供給されるように
なっている。
回収式蒸気発生装置２２に排出され、熱回収式蒸気発生
装置２２では、この燃焼ガスを加熱源として蒸気を生成
するようになっている。なお、この熱回収式蒸気発生装
置２２には、燃焼式蒸気発生装置１への燃料供給管路２
から、分岐管路２９を介して燃料が供給され、この燃料
の燃焼熱によっても蒸気を生成することができるように
なっている。また、熱回収式蒸気発生装置２２は、分岐
管路２９に設けられた燃料流量調節弁３０を備えてお
り、燃料の供給量が調節可能な構成となっている。そし
て、熱回収式蒸気発生装置２２で生成された蒸気は、接
続管路３１を介して蒸気ヘッダー４に供給されるように
なっている。
【００３６】本実施形態は、燃焼式蒸気発生装置１に加
え、このような熱回収式蒸気発生装置２２を備えたエネ
ルギー供給設備において、制御装置１４Ａにより蒸気ヘ
ッダー４への蒸気量を先行制御するものであり、制御装
置１４Ａの概略構成を図６のブロック図に示す。但し、
この図６において、先の各図と同様の部分には同符号を
付し説明を省略する。この図６に示すように、制御装置
１４Ａは、上述の蒸気消費量推定部１５、圧力推定部１
６、演算出力部１７に加え、電力消費量推定部３２と、
蒸気生成量推定部３３とを備えている。電力消費量推定
部３２は、上記発電装置２１（図５参照）の所定時間後
の電力消費量を推定するもので、入力値γから推測され
る電力消費量の推定値Ｅを蒸気生成量推定部３３に出力
するようになっている。
え、このような熱回収式蒸気発生装置２２を備えたエネ
ルギー供給設備において、制御装置１４Ａにより蒸気ヘ
ッダー４への蒸気量を先行制御するものであり、制御装
置１４Ａの概略構成を図６のブロック図に示す。但し、
この図６において、先の各図と同様の部分には同符号を
付し説明を省略する。この図６に示すように、制御装置
１４Ａは、上述の蒸気消費量推定部１５、圧力推定部１
６、演算出力部１７に加え、電力消費量推定部３２と、
蒸気生成量推定部３３とを備えている。電力消費量推定
部３２は、上記発電装置２１（図５参照）の所定時間後
の電力消費量を推定するもので、入力値γから推測され
る電力消費量の推定値Ｅを蒸気生成量推定部３３に出力
するようになっている。
【００３７】なお、図６のようなエネルギー供給設備に
おいて所定時間後の電力消費量を推定する場合、通常、
主に工場の生産計画から生産ライン８に必要な電力量を
計算するが、それ以外、例えば空調設備９で電動ターボ
冷凍機の動力として電力を使用する場合、電力消費量は
天候等の影響も受けるので、蒸気消費量推定部１５と同
様、ニューラルネットワーク等を利用するのが好まし
い。但し、この場合も、前述したように、ニューラルネ
ットワークに限られず、他の回帰分析等の統計的手法用
いて推定するようにしても良い。
おいて所定時間後の電力消費量を推定する場合、通常、
主に工場の生産計画から生産ライン８に必要な電力量を
計算するが、それ以外、例えば空調設備９で電動ターボ
冷凍機の動力として電力を使用する場合、電力消費量は
天候等の影響も受けるので、蒸気消費量推定部１５と同
様、ニューラルネットワーク等を利用するのが好まし
い。但し、この場合も、前述したように、ニューラルネ
ットワークに限られず、他の回帰分析等の統計的手法用
いて推定するようにしても良い。
【００３８】次に、蒸気生成量推定部３３では、入力さ
れた所定時間後の電力消費量の推定値Ｅを基に、熱回収
式蒸気発生装置２２（図５参照）の所定時間後の蒸気生
成量の推定値Ｆ4を以下の要領で演算する。
れた所定時間後の電力消費量の推定値Ｅを基に、熱回収
式蒸気発生装置２２（図５参照）の所定時間後の蒸気生
成量の推定値Ｆ4を以下の要領で演算する。
【００３９】まず、ガスタービン発電装置２１の発電量
と熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量との関係を次
式のように模擬する。 Ｆｉr＝ＬGTＫre-Lrs／（１＋Ｔrｓ）・・・（４） 但し、Ｆｉrは熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量
［ｋｇ／ｓ］、ＬGTは発電装置２１の発電量［ｋｗ］、
Ｋrはゲイン［ｋｇ／（ｓ×ｋＷ）］、Ｌrは無駄時間
［ｓ］、Ｔrは時定数［ｓ］、ｓはラプラス演算子であ
る。
と熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量との関係を次
式のように模擬する。 Ｆｉr＝ＬGTＫre-Lrs／（１＋Ｔrｓ）・・・（４） 但し、Ｆｉrは熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量
［ｋｇ／ｓ］、ＬGTは発電装置２１の発電量［ｋｗ］、
Ｋrはゲイン［ｋｇ／（ｓ×ｋＷ）］、Ｌrは無駄時間
［ｓ］、Ｔrは時定数［ｓ］、ｓはラプラス演算子であ
る。
【００４０】そして上式（４）を用い、前述の第２の実
施形態において蒸気発生装置１の応答特性を予め実験的
に把握したのと同様、予め、試運転時等にガスタービン
発電装置２１と熱回収式蒸気発生装置２２について、発
電量変化に対する蒸気発生量変化のステップ応答試験を
実施し、ゲインＫr、無駄時間Ｌr、時定数Ｔrを把握し
ておく。これにより、上式（４）を用い、電力消費量の
推定値Ｅから熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量の
推定値Ｆ4を演算することができる。但し、蒸気発生量
の推定に用いる式は、必ずしも上式（４）に限られな
い。
施形態において蒸気発生装置１の応答特性を予め実験的
に把握したのと同様、予め、試運転時等にガスタービン
発電装置２１と熱回収式蒸気発生装置２２について、発
電量変化に対する蒸気発生量変化のステップ応答試験を
実施し、ゲインＫr、無駄時間Ｌr、時定数Ｔrを把握し
ておく。これにより、上式（４）を用い、電力消費量の
推定値Ｅから熱回収式蒸気発生装置２２の蒸気発生量の
推定値Ｆ4を演算することができる。但し、蒸気発生量
の推定に用いる式は、必ずしも上式（４）に限られな
い。
【００４１】このようにして演算された熱回収式蒸気発
生装置２２の所定時間後の蒸気生成量の推定値Ｆ4は、
圧力推定部１６に出力される。
生装置２２の所定時間後の蒸気生成量の推定値Ｆ4は、
圧力推定部１６に出力される。
【００４２】圧力推定部１６では、上記同等、上式
（１）により蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ2が算出され
るが、本実施の形態においては、更に熱回収式蒸気発生
装置２２を備えているため、生産計画や天候等による発
電装置２１の発電量に伴って変化する熱回収式蒸気発生
装置２２の蒸気発生量Ｆ4を考慮する必要がある。そこ
で、本実施形態においては、圧力推定部１６にて、燃焼
式蒸気発生装置１の蒸気生成量の検出値Ｆ1と、熱回収
式蒸気発生装置２２の蒸気生成量の推定値Ｆ4の和を上
式（１）中のΣＦｉに用いる。これにより、所定時間後
の蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ2は、推定した蒸気消費
量Ｆ2及び蒸気生成量Ｆ4と、蒸気ヘッダー４の蒸気量の
検出値Ｆ1とを基に演算され、将来の電力消費量の変動
も考慮された値となる。
（１）により蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ2が算出され
るが、本実施の形態においては、更に熱回収式蒸気発生
装置２２を備えているため、生産計画や天候等による発
電装置２１の発電量に伴って変化する熱回収式蒸気発生
装置２２の蒸気発生量Ｆ4を考慮する必要がある。そこ
で、本実施形態においては、圧力推定部１６にて、燃焼
式蒸気発生装置１の蒸気生成量の検出値Ｆ1と、熱回収
式蒸気発生装置２２の蒸気生成量の推定値Ｆ4の和を上
式（１）中のΣＦｉに用いる。これにより、所定時間後
の蒸気ヘッダー４の推定圧力Ｐ2は、推定した蒸気消費
量Ｆ2及び蒸気生成量Ｆ4と、蒸気ヘッダー４の蒸気量の
検出値Ｆ1とを基に演算され、将来の電力消費量の変動
も考慮された値となる。
【００４３】その後、この推定圧力Ｐ2は、演算出力部
１７に出力され、制御信号αが燃料流量調節弁３０（図
５参照）に出力される。演算出力部１７の構成及び演算
出力の手順は、前述の第１の実施形態と同様である。ま
た、図５及び図６において制御信号αは、燃料流量調節
弁３０に出力されるよう図示したが、燃料流量調節弁５
（図５参照）に出力する構成としても、両方に出力する
構成としても構わない。
１７に出力され、制御信号αが燃料流量調節弁３０（図
５参照）に出力される。演算出力部１７の構成及び演算
出力の手順は、前述の第１の実施形態と同様である。ま
た、図５及び図６において制御信号αは、燃料流量調節
弁３０に出力されるよう図示したが、燃料流量調節弁５
（図５参照）に出力する構成としても、両方に出力する
構成としても構わない。
【００４４】本実施の形態においては、電力及び蒸気を
供給するエネルギー供給設備に用いても、前述の第１の
実施形態と同様の効果を得ることができ、電力や蒸気の
消費量が変化しても蒸気ヘッダー４の圧力を精度良く目
標値に制御することができるので、安定した蒸気供給量
を確保することができる。
供給するエネルギー供給設備に用いても、前述の第１の
実施形態と同様の効果を得ることができ、電力や蒸気の
消費量が変化しても蒸気ヘッダー４の圧力を精度良く目
標値に制御することができるので、安定した蒸気供給量
を確保することができる。
【００４５】本発明の第４の実施形態を図７を用いて説
明する。図７は本実施の形態のエネルギー供給設備の制
御装置の概略構成を表すブロック図で、先の各図と同様
の部分には同符号を付し説明を省略する。この図７から
分かるように、本実施の形態は、前述の第２及び第３の
実施形態を組み合わせたもので、蒸気及び電力を供給す
るエネルギー供給設備に用いても、単に所定時間後の圧
力を確保するだけでなく、前述の第２の実施形態と同
様、制御する蒸気発生装置（図７では熱回収式蒸気発生
装置２２としたが、燃焼式蒸気発生装置１としても、両
方としても構わない）の応答特性を考慮した先行制御が
可能となり、より圧力制御の制御を向上させることがで
きる。従って、上記同様、電力や蒸気の消費量が変化し
ても蒸気ヘッダー４の圧力を精度良く目標値に制御する
ことができ、安定した蒸気供給量を確保することができ
る。
明する。図７は本実施の形態のエネルギー供給設備の制
御装置の概略構成を表すブロック図で、先の各図と同様
の部分には同符号を付し説明を省略する。この図７から
分かるように、本実施の形態は、前述の第２及び第３の
実施形態を組み合わせたもので、蒸気及び電力を供給す
るエネルギー供給設備に用いても、単に所定時間後の圧
力を確保するだけでなく、前述の第２の実施形態と同
様、制御する蒸気発生装置（図７では熱回収式蒸気発生
装置２２としたが、燃焼式蒸気発生装置１としても、両
方としても構わない）の応答特性を考慮した先行制御が
可能となり、より圧力制御の制御を向上させることがで
きる。従って、上記同様、電力や蒸気の消費量が変化し
ても蒸気ヘッダー４の圧力を精度良く目標値に制御する
ことができ、安定した蒸気供給量を確保することができ
る。
【００４６】なお、以上においては、蒸気発生装置への
燃料供給量を制御することにより、蒸気生成量を制御す
るようにしたが、蒸気発生装置内への供給水を調節する
ことによって、蒸気生成量を制御する構成としても良
い。また、第３及び第４の実施形態のように、電力及び
蒸気を供給するエネルギー供給設備に本発明の制御装置
を用いる場合は、発電装置に供給する空気量を調節する
構成も考えられ、これらのような構成に本発明を適用し
ても同様の効果が得られる。
燃料供給量を制御することにより、蒸気生成量を制御す
るようにしたが、蒸気発生装置内への供給水を調節する
ことによって、蒸気生成量を制御する構成としても良
い。また、第３及び第４の実施形態のように、電力及び
蒸気を供給するエネルギー供給設備に本発明の制御装置
を用いる場合は、発電装置に供給する空気量を調節する
構成も考えられ、これらのような構成に本発明を適用し
ても同様の効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、蒸気ヘッダーの所定時
間後の蒸気消費量の推定値から、所定時間後の蒸気ヘッ
ダーの圧力を推定し、この推定圧力が、予め設定された
圧力の目標値に近付くよう、蒸気発生装置への制御信号
を演算し出力する。これにより、予測的に蒸気発生装置
の制御を先行的に行うことができ、所定時間後には必要
な蒸気量を確保することができるので、安定した蒸気供
給量を確保することができる。また、蒸気に加えて電力
を供給するエネルギー設備においても、所定時間後の電
力消費量を推定し、この電力消費量の推定値を蒸気消費
量の推定値と共に考慮して推定圧力を演算することで、
安定した蒸気供給量を確保するよう制御することができ
る。
間後の蒸気消費量の推定値から、所定時間後の蒸気ヘッ
ダーの圧力を推定し、この推定圧力が、予め設定された
圧力の目標値に近付くよう、蒸気発生装置への制御信号
を演算し出力する。これにより、予測的に蒸気発生装置
の制御を先行的に行うことができ、所定時間後には必要
な蒸気量を確保することができるので、安定した蒸気供
給量を確保することができる。また、蒸気に加えて電力
を供給するエネルギー設備においても、所定時間後の電
力消費量を推定し、この電力消費量の推定値を蒸気消費
量の推定値と共に考慮して推定圧力を演算することで、
安定した蒸気供給量を確保するよう制御することができ
る。
【図１】本発明のエネルギー供給装置の制御装置の第１
の実施形態を用いたエネルギー供給設備の全体構造を表
す概略図である。
の実施形態を用いたエネルギー供給設備の全体構造を表
す概略図である。
【図２】本発明のエネルギー供給装置の制御装置の第１
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
【図３】本発明のエネルギー供給設備の制御装置の第２
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
【図４】本発明のエネルギー供給設備の制御装置の第２
の実施形態の制御概念を時系列的に表す図である。
の実施形態の制御概念を時系列的に表す図である。
【図５】本発明のエネルギー供給装置の制御装置の第３
の実施形態を用いたエネルギー供給設備の全体構造を表
す概略図である。
の実施形態を用いたエネルギー供給設備の全体構造を表
す概略図である。
【図６】本発明のエネルギー供給設備の制御装置の第３
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
【図７】本発明のエネルギー供給設備の制御装置の第４
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
の実施形態の概略構成を表すブロック図である。
１ 燃焼式蒸気発生装置
４ 蒸気ヘッダー
１４ 制御装置
１４Ａ 制御装置
１５ 蒸気消費量推定部（蒸気消費量推定手段）
１６ 圧力推定部（圧力推定手段）
１７ 演算出力部（演算出力手段）
２１ ガスタービン発電装置（発電装置）
２２ 熱回収式蒸気発生装置
３３ 蒸気生成量推定部（蒸気生成量推定手段）
─────────────────────────────────────────────────────
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
(72)発明者 山田 章
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） 3L021 CA06 DA03
Claims (6)
- 【請求項１】蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸気ヘッダ
ーに蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギー
として供給するエネルギー供給設備の制御装置におい
て、 前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定する
蒸気消費量推定手段と、 推定した前記蒸気消費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の
検出値を基に、所定時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を
推定する圧力推定手段と、 この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気
発生装置への制御信号を演算し先行出力する演算出力手
段とを備えたことを特徴とするエネルギー供給設備の制
御装置。 - 【請求項２】発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回
収式の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生
させる燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生
装置から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして
供給するエネルギー供給設備の制御装置において、 前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定する
蒸気消費量推定手段と、 前記熱回収式の蒸気発生装置の所定時間後の蒸気生成量
を推定する蒸気生成量推定手段と、 推定した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前記蒸
気ヘッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後の前
記蒸気ヘッダーの圧力を推定する圧力推定手段と、 この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気
発生装置への制御信号を演算し先行出力する演算出力手
段とを備えたことを特徴とするエネルギー供給設備の制
御装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のエネルギー供給設備
の制御装置において、前記演算出力手段は、前記蒸気発
生装置の応答特性に応じ、前記制御信号を事前に出力す
ることを特徴とするエネルギー供給設備の制御装置。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載のエネル
ギー供給設備の制御装置において、前記演算出力手段
は、前記蒸気ヘッダーの検出圧力及び前記推定圧力のい
ずれかを選択し、選択した圧力値が前記目標値に近付く
よう、前記制御信号を演算し先行出力することを特徴と
するエネルギー供給設備の制御装置。 - 【請求項５】蒸気発生装置で生成した蒸気を蒸気ヘッダ
ーに蓄え、この蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギー
として供給するエネルギー供給設備の制御方法におい
て、 前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、 推定した前記蒸気消費量と前記蒸気ヘッダーの蒸気量の
検出値とから、所定時間後の前記蒸気ヘッダーの圧力を
推定し、 この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気
発生装置への制御信号を演算し先行出力することを特徴
とするエネルギー供給設備の制御方法。 - 【請求項６】発電装置の排熱により蒸気を生成する熱回
収式の蒸気発生装置と、燃料の燃焼熱により蒸気を発生
させる燃焼式の蒸気発生装置とを備え、これら蒸気発生
装置から蒸気ヘッダーに蓄えた蒸気をエネルギーとして
供給するエネルギー供給設備の制御方法において、 前記蒸気ヘッダーの所定時間後の蒸気消費量を推定し、 前記熱回収式の蒸気発生装置の所定時間後の蒸気生成量
を推定し、 推定した前記蒸気消費量及び前記蒸気生成量と、前記蒸
気ヘッダーの蒸気量の検出値とを基に、所定時間後の前
記蒸気ヘッダーの圧力を推定し、 この推定圧力が設定した目標値に近付くよう、前記蒸気
発生装置への制御信号を演算し先行出力することを特徴
とするエネルギー供給設備の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391525A JP2003194301A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | エネルギー供給設備の制御装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001391525A JP2003194301A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | エネルギー供給設備の制御装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003194301A true JP2003194301A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27599089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001391525A Pending JP2003194301A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | エネルギー供給設備の制御装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003194301A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020118328A (ja) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | アズビル株式会社 | ボイラ運転条件決定装置および方法、ならびにボイラ運転制御装置 |
| JPWO2020162607A1 (ja) * | 2019-02-08 | 2021-09-09 | 株式会社Ihi | 学習装置及びボイラ制御システム |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001391525A patent/JP2003194301A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020118328A (ja) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | アズビル株式会社 | ボイラ運転条件決定装置および方法、ならびにボイラ運転制御装置 |
| JP7244282B2 (ja) | 2019-01-22 | 2023-03-22 | アズビル株式会社 | ボイラ運転条件決定装置および方法、ならびにボイラ運転制御装置 |
| JPWO2020162607A1 (ja) * | 2019-02-08 | 2021-09-09 | 株式会社Ihi | 学習装置及びボイラ制御システム |
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