JP2016053953A - プラントの少なくとも１つの動作パラメータを制御するための装置及び方法 - Google Patents

プラントの少なくとも１つの動作パラメータを制御するための装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】燃焼ユニットを有するプラントの少なくとも１つの動作パラメータを制御する方法を提供する。【解決手段】プラント１の少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、動作パラメータの推定値を求めるステップを含む。それぞれの動作パラメータごとに、動作パラメータの推定値と、動作パラメータの測定値とを比較し、動作パラメータの測定値と動作パラメータの推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求める。基準信号と、測定値と、差の値とに基づいて制御信号を生成し、プラントの少なくとも１つの構成要素に送信して、プラントのプロセスを制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、プラントの少なくとも１つの構成要素を制御するための制御システムと、プラントの少なくとも１つの構成要素を制御するための方法とに関する。
電力生成のために石炭又は他の種類の燃料を燃焼するエネルギ生成システムは、少なくとも１つのボイラ又は他の種類の燃焼器と、タービンとを含むことができる。発電に利用可能な発電システムと、このようなシステムの構成要素の例は、米国特許出願公開第２０１４／０１０６２８４号明細書、米国特許出願公開第２０１４／００６５５６０号明細書、米国特許出願公開第２０１４／００６５０４６号明細書、米国特許出願公開第２０１４／００２６６１３号明細書、米国特許出願公開第２０１４／０００４０２８号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０３１５８１０号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０２９８５９９号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０２９１７１９号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０２５５２７２号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０２０５８２７号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０１６７５８３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／００５２４５０号明細書、米国特許出願公開第２０１２／０１４５０５２、米国特許出願公開第２０１０／０２３６５００号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１３３６１１号明細書、米国特許第７９５４４５８号明細書、米国特許第６５０５５６７号明細書、欧州特許出願公開第２４９７５６０号明細書、国際特許出願公開第２０１３／１４４８５３号明細書、国際特許出願公開第２０１３／０５７６６１号明細書、国際特許出願公開第２０１３／０２７１１５号明細書、国際特許出願公開第２０１３／０２４３３９号明細書、国際特許出願公開第２０１３／０２４３３７号明細書に開示されている。例えば米国特許出願公開第２０１２／０１４５０５２号明細書は、酸素燃焼システムが、空気分離ユニットと、ボイラと、空気汚染制御システムと、煙道ガスからの二酸化炭素を分離するためのガス処理ユニットとを含みうることを開示している。ボイラの煙道ガスからの熱は蒸気によって捕捉することができ、その後この蒸気は、発電用の蒸気タービン発電機を駆動するために使用される。その後、煙道ガスを、所定の汚染物質（例えばＮＯｘ、ＳＯｘ等）を除去するために処理し、そして、処理された煙道ガスの一部分を、燃焼を実施するボイラへと再循環させることができる。
米国特許出願公開第２０１４／０１０６２８４号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００６５５６０号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００６５０４６号明細書 米国特許出願公開第２０１４／００２６６１３号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０００４０２８号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０３１５８１０号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２９８５９９号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２９１７１９号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２５５２７２号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２０５８２７号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０１６７５８３号明細書 米国特許出願公開第２０１２／００５２４５０号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０１４５０５２号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２３６５００号明細書 米国特許出願公開第２００９／０１３３６１１号明細書 米国特許第７９５４４５８号明細書 米国特許第６５０５５６７号明細書 欧州特許出願公開第２４９７５６０号明細書 国際特許出願公開第２０１３／１４４８５３号明細書 国際特許出願公開第２０１３／０５７６６１号明細書 国際特許出願公開第２０１３／０２７１１５号明細書 国際特許出願公開第２０１３／０２４３３９号明細書 国際特許出願公開第２０１３／０２４３３７号明細書
発明の概要
本明細書に示した態様によれば、燃焼ユニットを有するプラントの少なくとも１つの動作パラメータを制御する方法が提供される。本方法は、（ａ）前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求めるステップと、（ｂ）それぞれの動作パラメータごとに、前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求めるステップと、（ｃ）基準信号と、前記測定値と、前記差の値とに基づいて制御信号を生成し、前記プラントの少なくとも１つの構成要素に送信して、前記プラントのプロセスを制御するステップと、を含むことができる。
本明細書に示した態様によれば、本装置は、プラントの燃焼ユニットに接続されるように構成された少なくとも１つの制御装置を含むことができる。前記制御装置は、少なくとも１つのプロセッサと、該プロセッサに通信接続された非一時的メモリと、前記プロセッサに通信接続された少なくとも１つのトランシーバユニットとを有するハードウェアを含むことができる。前記制御装置は、前記燃焼ユニットの少なくとも１つの構成要素と通信し、前記燃焼ユニットに接続された場合に、該燃焼ユニットの少なくとも１つの動作パラメータを制御するように構成することができる。前記制御装置は、以下のステップ：（ａ）前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求めるステップと、（ｂ）それぞれの動作パラメータごとに、前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求めるステップと、（ｃ）基準信号と、前記測定値と、前記差の値とに基づいて制御信号を生成し、前記プラントの少なくとも１つの構成要素に送信して、前記プラントのプロセスを制御するステップと、を含む制御プロセスを実施するように構成することができる。
上述した特徴及び他の特徴は、以下の図面及び詳細な説明によって例示される。
添付図面には、装置と、プラントと、これに関連する方法の例示的な実施形態が示されている。図中で使用される同様の参照番号は、同様の構成要素を表しうることを理解すべきである。
プラントの第１実施例のブロック図である。 プラントの第１実施例の、例示的な第２適応制御装置のための第１アーキテクチャの一例の概略図である。 プラントの第１実施例の、第２制御装置の実施形態のブロック図である。 プラントの第１実施例の、例示的な第１制御回路のブロック図である。 プラントの第１実施例の、例示的な第２制御回路のブロック図である。
本明細書に開示された革新的発明の実施形態のさらなる詳細、課題、及び利点は、実施例と関連する例示的方法とに関する以下の説明から明らかになるであろう。
図１−３を参照すると、プラント１は、工場プラント、電力プラント、又は、発電プラントとして構成することができる。プラント１は、燃焼ユニット３を含むように構成することができる。燃焼ユニット３は、火炉又はボイラのような燃焼器を含むことができ、この燃焼器は、化石燃料（例えば石炭、天然ガス等）又は他の種類の燃料を燃焼し、所期の所定の温度範囲内の温度で燃焼生成物（例えば蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素等）を生成するように構成することができる。燃焼ユニット３によって排出された蒸気は、発電に利用することができるか、又は、所期のシステム出力に変換するための熱エネルギを提供するために利用することができる。燃焼プロセスから排出された煙道ガスは、該煙道ガスを処理するように構成された他の一連の装置を通過し、その後プラントから排出されるようにルーティングすることができる。煙道ガスの処理は、排出された煙道ガスが適用された排気規制を満たすように、又は、所期の設計基準の設定を満たすように保証する支援をするように実施することができる。
或る実施形態では、プラント１を、化石燃料の燃焼から発電するように構成された酸素燃焼プラント（oxygen fired plant）として構成することができる。例えば、プラントのいくつかの実施形態を、微粉炭酸素燃焼プラント（oxygen fired pulverized coal plant）として構成することができる。また別の例では、プラント１の別の実施形態を、天然ガス酸素燃焼プラント（oxygen fired natural gas plant）として構成することができる。
プラント１の１つの実施形態は、空気分離ユニット（ＡＳＵ）２を含むように構成することができる。空気分離ユニット２は、酸素を他の空気成分（例えば窒素、二酸化炭素等）から分離させ、空気から分離された実質的に酸素のガス流を、第１酸化体ガス流として、空気分離ユニット２と燃焼ユニット３との間に接続された第１酸化体供給導管を介して、燃焼ユニット３に供給するように構成されている。第１酸化体ガス流は、実質的に酸素からなる流体（例えば８０モル％より多い酸素、９０−９９モル％より多い酸素、９５−９８モル％の酸素、８０重量％より多い酸素、９０−９９重量％の酸素、又は、９０−９５重量％の酸素）とすることができる。
燃焼ユニット３には、該燃焼ユニット３に燃料を供給するための燃料源６を接続することができる。燃料源６は、例えば燃焼ユニット３に石炭を供給するための、石炭を粉砕する微粉炭機とすることができるか、又は、他の種類の燃料源であってもよい。燃焼ユニット３は、酸素燃焼ボイラのようなボイラとして構成することができるか、又は、火炉又は他の種類の燃焼器として構成してもよい。
燃焼ユニット３には、第２酸化体流を供給することができる。第２酸化体流は、燃料と、燃焼ユニット３へ再循環される煙道ガスと、空気分離ユニット２からの酸素との混合物を含むことができる。煙道ガス及び燃料と混合される、空気分離ユニット２からの酸素流は、実質的に酸素の流体流（例えば８０モル％より多い酸素、９０−９９モル％の酸素、９５−９８モル％の酸素、８０重量％より多い酸素、９０−９９重量％の酸素、又は、９０−９５重量％の酸素）とすることができる。燃焼ユニット３によって以前に排出された煙道ガスの一部は、燃料源６へと再循環させ、燃料と混合することができる。空気分離ユニット２からの酸素は、煙道ガスの当該部分に供給することができ、その後、燃料源６に供給される。空気分離ユニット２からの実質的に純粋な酸素の流体の混合物と、煙道ガスの再循環される部分と、燃料源６からの燃料との混合物は、燃料源６と燃焼ユニット３との間に接続された燃料供給導管を介して燃焼ユニット３へと供給することができる。燃料と混合された後に燃焼ユニット３へと供給される流体の酸素含有量は、２３．５モル％の酸素を超過しないように構成することができる。或る実施形態では、燃料と流体との混合物の酸素濃度は、１６−２４モル％の酸素又は１８−２２モル％の酸素となるように制御することができる。
燃焼ユニット３に供給された燃料を燃焼するために、該燃料ユニット３に第３酸化体流体流を供給することもできる。例えば、燃焼ユニット３によって以前に出力された煙道ガスの一部を、燃料の燃焼に使用するために燃焼ユニット３へと再循環させることができる。煙道ガスの再循環された部分は、空気分離ユニット２からの実質的に純粋な酸素の流れ（例えば８０モル％以上の酸素、９０−９９モル％の酸素、９５−９８モル％の酸素、８０重量％より多い酸素、９０−９９重量％の酸素、又は、９０−９５重量％の酸素）と混合され、その後、この混合物を燃焼ユニット３へと供給することができる。再循環された煙道ガスと、空気分離ユニット２からの相当量の酸素を含む流体流との混合物は、第３酸化体流の酸素含有量が２３．５％以下となるように混合することができる。或る実施形態では、第３酸化体流として後に燃焼ユニット３へ供給される、再循環された煙道ガスと酸素との混合物の酸素含有量は、１６−２４モル％の酸素又は１８−２２モル％の酸素となるように構成することができる。
燃焼ユニット３は、燃料源６からの燃料を、燃焼ユニット３に供給された各酸化体流の存在下で燃焼して、蒸気及び煙道ガスを生成するように構成することができる。この蒸気は、少なくとも１つの発電機タービンのような発電ユニット８へと、該発電ユニット８と燃焼ユニット３との間に接続された蒸気輸送導管を介して供給することができる。燃焼ユニット３で生成された煙道ガスは、蒸気から分離された後、煙道ガスを処理するための複数の煙道ガス処理装置へと送出され、その後、この煙道ガスはプラント１内で再循環される、及び／又は、この煙道ガスの一部がプラント１の外部の大気へと排出される。
或る実施形態では、燃焼ユニット３は、図１の破線で示されるような空気供給装置４を介して燃焼ユニット３へと供給された空気によって、燃料源からの燃料を燃焼するように構成することもできる。空気供給装置４は、少なくとも１つのポンプ又はファンを含むことができる。このポンプ又はファンは、燃料源６からの燃料を燃焼するために使用するために、大気からの空気を燃焼ユニット３へと駆動するように構成されている。空気供給装置４と燃焼ユニット３との間には、燃焼ユニット３に空気を供給するための空気供給導管を接続することができる。燃焼ユニット３が空気供給装置４からの空気を使用して燃料を燃焼する場合には、煙道ガス処理装置からの煙道ガスの、プラント内での再循環と、空気分離ユニット２からの酸化体流の供給とを遮断するために、遮断ダンパ又は他の減衰要素を作動させることができ、こうすることによって燃焼ユニット３は、燃料の燃焼のために空気だけを利用するようになる。或る実施形態では、プラント１は、燃焼ユニット３が空気燃焼モードと、酸化体流燃料モードとで切り換え可能となるよう構成することができる。空気燃焼モードにおいては、減衰要素が酸化体流と煙道ガスの再循環流とを閉鎖するように移動し、酸化体流燃料モードにおいては、空気供給装置４から燃焼ユニット３へ空気はもはや供給されず、減衰要素が酸化体流と煙道ガスの再循環流とを開放して燃焼ユニット３に供給するように移動する。
燃焼ユニット３からの煙道ガスは、洗浄塔５へと輸送することができる。洗浄塔５は、煙道ガスを吸収剤に曝露させ、この煙道ガスから硫黄酸化物（例えばＳＯ３）又は他の成分を除去する。煙道ガスは、燃焼ユニット３と洗浄塔５との間に接続された洗浄塔供給導管を介して、洗浄塔５に供給することができる。煙道ガスの再循環される部分を燃焼ユニット３へと供給するために、及び／又は、煙道ガスと混合可能な、空気分離ユニット２からの酸素含有流体へと供給するために、再循環された煙道ガスが予熱器７を通過する前に、煙道ガスが洗浄塔５から排出され、予熱器７へと供給することができる。洗浄塔５の通過後に排出された煙道ガスからの熱が、煙道ガスの再循環される部分へと熱伝達するために利用され、その後、この再循環された煙道ガスは、燃料ユニット３へと供給される。
煙道ガスは、予熱器７を通過した後、該予熱器７と微粒子捕集装置９との間に接続された微粒子捕集供給導管を介して、微粒子捕集装置９へと送出することができる。微粒子捕集装置９は、塵埃除去装置、電気集塵機、粒子フィルタ、又は、他の種類の微粒子除去装置として構成することができる。微粒子捕集装置９は、燃焼ユニット３から供給された煙道ガスから、フライアッシュ及び別の粒子を分離するように構成することができる。
煙道ガスが微粒子捕集装置９によって処理された後、この処理された煙道ガスは、煙道ガスから硫黄酸化物を除去するように構成された脱硫ユニット１１へと送出することができる。脱硫ユニット１１は、例えば乾式の煙道ガス脱硫システムとして、又は、湿式の煙道ガス脱硫システムとして構成することができる。脱硫ユニット１１は、脱硫ユニット１１と微粒子捕集装置９との間に接続された脱硫ユニット供給導管を介して、微粒子捕集装置９からの煙道ガスを受け取ることができる。
煙道ガスは、脱硫ユニット１１によって処理された後、脱硫ユニット１１とガス処理ユニット１３との間に接続されたガス処理ユニット供給導管を介して、ガス処理ユニット１３へと供給することができる。ガス処理ユニット１３に供給される前に、煙道ガスは、第１部分と第２部分と第３部分とに分割することができる。煙道ガスの第１部分は、燃焼ユニット３へと再循環され、空気分離ユニット２からの酸素含有流体と混合させることができ、燃焼ユニット３と脱硫ユニット１１との間に接続された第１再循環導管を介して燃焼ユニット３へと供給される第３酸化体流を形成している。煙道ガスの第２部分は、ガス処理ユニット供給導管を介して、ガス処理ユニット１３へと輸送することができる。煙道ガスの第３部分は、脱硫ユニット１１と煙突１５との間に接続された煙突供給導管を介して、大気中に排出するために煙突１５へと供給することができる。或る実施形態では、煙突１５を、煙道ガスの第３部分からの熱を利用するように構成された熱回収蒸気発生器（“ＨＲＳＧ”）として構成して、他のプラントプロセスで使用するために水又は他の流体を加熱するようにしてもよい。
ガス処理ユニット１３は、煙道ガスからの二酸化炭素の大部分を除去し、貯留又はさらなる精製又は他の分配のために、この二酸化炭素を捕捉して、実質的に二酸化炭素からなる流体を出力する。ガス処理ユニット１３は、二酸化炭素量が格段に低減された、該ガス処理ユニット１３によって処理された煙道ガスの第１部分を、該煙道ガスの処理後に、さらなる処理又は流体の貯留のために貯留装置１７へと供給するように構成することができる。例えば貯留装置１７は、隔離貯留装置とすることができ、該貯留装置１７とガス処理ユニット１３との間に接続された出力導管を介して、処理された煙道ガスの第１部分を受け取る。ガス処理ユニット１３によって処理された煙道ガスの第２部分は、燃料源６へと分配することができ、この第２部分は、燃焼ユニット３へと燃料が供給される前に、該燃料を処理する動作において使用される。ガス処理ユニット１３と燃料源６との間には、燃料源導管を接続させることができる。燃料源導管は、煙道ガスから二酸化炭素を除去するガス処理ユニット１３によって煙道ガスが処理された後に、該煙道ガスの第２部分を再循環させるために使用される。煙道ガスのうちガス処理ユニット１３から燃料源６へと供給される部分は、ガス処理ユニット１３と燃料源６との間に接続された燃料源導管内部に含まれた予熱導管を介して、予熱器７を通過することができる。煙道ガスのうち燃料源６へと再循環される部分は、ガス処理ユニット１３によって処理された後、燃料源６へと供給される前に、空気分離ユニット２からの酸素含有流体と混合することができるか、若しくは、煙道ガスのうち燃料源６へと再循環される部分と、空気分離ユニット２からの酸素含有流体の双方の流体が燃料源６へと供給された後で、これらの流体を混合することができる。
ガス処理ユニット１３によって実施された煙道ガスの処理によって生成された、実質的に二酸化炭素からなる流体は、ガス処理ユニット１３と貯留装置１７との間に接続された二酸化炭素流体出力導管を介して、貯留装置１７又は他の種類の処理装置へと出力することができる。実質的に純粋な二酸化炭素含有流体は、８０−１００モル％の二酸化炭素から構成することができるか、又は、プラントの或る実施形態では、７０モル％よりも多い二酸化炭素から構成してもよい。例えば、プラントのいくつかの実施形態を、ガス処理ユニット１３によって出力された実質的に純粋な二酸化炭素含有流体が、９２−９８モル％の二酸化炭素となるように構成してもよい。
或る実施形態では、貯留装置１７に貯留された実質的に純粋な二酸化炭素含有流体を、その後さらに処理して、このような化合物を所望するベンダーに分配するための製造物を生成することができる。また別の実施形態では、この流体を二酸化炭素の隔離のために比較的長期間貯留してもよい。
図１の破線の矢印で示すように、空気分離ユニット２と、燃料源６と、燃焼ユニット３と、発電ユニット８と、洗浄塔５と、予熱器７と、微粒子捕集装置９と、脱硫ユニット１１と、ガス処理ユニット１３と、煙突１５と、貯留装置１７とに、少なくとも１つの第１制御装置２１を通信接続させることができる。第１制御装置２１はまた、図１の破線の矢印で示すように、上述した各装置間に接続された導管要素と、弁と、ＰＩＤ制御装置と、測定装置とにも通信接続させることができる。測定装置は、例えば流量センサ、温度センサ、圧力センサ等であり、ガス処理ユニット１３、貯留装置１７、煙突１５、燃焼ユニット３、空気分離ユニット２、燃料源６、洗浄塔５、発電ユニット８、微粒子捕集装置９、及び、脱硫ユニット１１の一部分、又は、これらの装置の導管の一部分に接続されている。これによって第１制御装置２１は、プラント１の１つ以上の動作パラメータに関する情報、及び／又は、燃焼ユニット３、空気分離ユニット２、ガス処理ユニット１３、及び／又は、プラントの別の構成要素の１つ以上の動作パラメータに関する情報を受信することが可能となる。これに加えて、第１制御装置２１を、１つ以上の第２適応制御装置３０に接続させることができ、第２適応制御装置３０は、燃焼ユニット３、発電ユニット８、脱硫ユニット１１、及び／又は、プラントの別の構成要素に接続することができる。
第１制御装置２１は、コンピュータ、ワークステーション、コンピュータデバイス、又は、ハードウェアを含む他の種類の電子機器とすることができる。例えば第１制御装置２１は、少なくとも１つの非一時的メモリと、少なくとも１つのトランシーバユニットと、少なくとも１つのプロセッサとを含むことができる。トランシーバユニットは、第１制御装置２１に通信接続された別の装置と通信するように構成された少なくとも１つの受信器及び少なくとも１つの送信器を含む。プロセッサは、メモリとトランシーバユニットとに接続されている。トランシーバユニットは、該トランシーバユニットによって、第１制御装置２１がインターネット又はイントラネットのようなネットワーク接続を介してリモートデバイスと通信可能となるように構成することもできる。プロセッサは、中央処理装置、マイクロプロセッサ、又は、メモリに格納された１つ以上のアプリケーションを実行するように構成された他の種類のハードウェアプロセッサエレメントとすることができ、これによって第１制御装置２１は、メモリに格納された１つ以上のアプリケーションのコード又は別の命令によって定義された方法を実施することができる。例えば第１制御装置２１は、燃焼ユニット３及び／又はプラント１の動作を制御するために、該第１制御装置２１のメモリに格納された、プロセッサによって実行可能なモデル予測制御プログラムを有することができる。或る実施形態では、第１制御装置２１は、プラントのための分散制御システムとして、又は、プラントのための分散制御システムの構成要素として構成することができる。また別の実施形態では、第１制御装置２１は、図１に破線で示すように、分散制御システムとして構成された別のコンピュータデバイス２３と通信するようにしてもよい。
燃焼ユニット３、発電ユニット８、脱硫ユニット１１、及び、プラントの別の構成要素の種々の動作パラメータを制御するために、燃焼ユニット３と、プラントの別の構成要素とに、第２制御装置３０を接続することができる。図３から分かるように、各第２制御装置３０はそれぞれ、非一時的メモリ３０ａと、少なくとも１つのトランシーバユニット３０ｂと、少なくとも１つのプロセッサ３０ｃとのようなハードウェアを含んでいる電子機器として構成することができる。例えば各第２制御装置３０は、それぞれ適応制御装置として構成することができる。非一時的メモリ３０ａは、ハードドライブ、又は、フラッシュメモリ、又は、プロセッサ３０ｃによってアクセス可能かつ実行可能なコンピュータ可読媒体（例えばアプリケーション又はプログラム）を格納できる他の種類の非一時的記憶装置とすることができる。プロセッサ３０ｃは、１つのマイクロプロセッサ、又は、相互接続された複数のマイクロプロセッサ、又は、中央処理ユニット、又は、回路構造に基づいて信号を処理するように構成された所定の種類のハードウェア回路、又は、他の種類のハードウェアプロセッサエレメントとすることができる。或る実施形態では、プロセッサ３０ｃは、メモリと通信して、該メモリに記憶されたコードを実行するように構成されている。トランシーバユニット３０ｂは、少なくとも１つの無線及び／又は有線のトランシーバを含むことができ、これによって、第２制御装置３０と、該第２制御装置３０に接続された１つ以上のセンサ又は検出器との間での通信、及び／又は、第２制御装置３０と、少なくとも１つの別の第２制御装置３０との間での通信、及び／又は、第２制御装置３０と、第１制御装置２１との間での通信を可能にする。トランシーバユニット３０ｂは、複数の受信器と、複数の異なる送信機とを含むことができ、これによって、第２制御装置３０と、有線通信路及び／又は無線通信路を介して該第２制御装置３０に通信接続された構成要素との間での通信を容易にする。
各第２制御装置３０はそれぞれ、制御法則コンポーネント３１と、状態予測コンポーネント３５と、適応法則コンポーネント３７とを含むアーキテクチャを有することができる。このアーキテクチャは、少なくとも１つのフィルタ３９を含むこともできる。制御法則コンポーネント３１は、基準信号ｒ（ｔ）と、該制御法則コンポーネント３１に接続された、プラント１の１つ以上の構成要素３３（例えば温度センサ、圧力センサ、流量センサ等）から受信した測定可能な状態ｘ（ｔ）と、適応法則コンポーネント３７からの出力とに基づいて、制御信号を生成するように構成することができる。状態予測コンポーネント３５は、第２制御装置３０によって制御されるプロセスにおいてそれぞれ測定可能な状態を、制御法則コンポーネント３１によって生成された制御信号に基づいて推定するように構成することができる。適応法則コンポーネント３７は、測定された状態ｘ（ｔ）と推定された状態
Figure 2016053953
との間の不確実性
Figure 2016053953
を、測定された状態と推定された状態との差に基づいて推定するように構成されている。フィルタ３９は、適応法則コンポーネント３７の不確実性の出力
Figure 2016053953
を、予め選択された基準の集合に基づいてフィルタリングするように構成することができる。
制御法則コンポーネント３１と、状態予測コンポーネント３５と、適応法則コンポーネント３７とは、制御信号の生成に使用するために各コンポーネントが制御装置によって同時に解決されるようにするために、同時に処理されるように構成することができる。例えば状態予測コンポーネント３５は、プラント１の少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定し、以下の計算：
Figure 2016053953
 に基づいて、動作パラメータの推定値を求めるように構成することができる。但し、
ｔは、サンプリング時間内の時間（Ｔ）であり、
ｕ（ｔ）は、制御信号の値であり、
Figure 2016053953
は、時間（ｔ）における動作パラメータの推定値であり、
Ａｍは、状態予測装置の第１モデルパラメータであり、
Ｂｍは、状態予測装置の第２モデルパラメータであり、
Figure 2016053953
は、
Figure 2016053953
に等しく、なお、ｉは、所定の範囲内の整数であり、
Figure 2016053953
は、
Figure 2016053953
に等しく、
Φ（Ｔ）は、
Figure 2016053953
に等しく、
μ（ｉＴ）は、
Figure 2016053953
に等しく、
Figure 2016053953
は、動作パラメータの推定値と動作パラメータの測定値との間の差である。
適応法則コンポーネント３７は、少なくとも１つの動作パラメータの推定値と、該動作パラメータの測定値とを比較し、以下の計算：
Figure 2016053953
 に基づいて、動作パラメータの測定値と動作パラメータの推定値との間の値の差に基づいて、不確実性値を求めるように構成することができ、但し、ｘ（ｔ）は、時間（ｔ）における動作パラメータの測定値である。
制御法則コンポーネント３１は、以下の計算：
Figure 2016053953
 に基づいて、制御信号を生成するように構成することができ、但し、
ｕ（ｓ）は、ｕ（ｔ）のラプラス変換であり、
ｋｇは、内部モデルのＤＣゲインであり、
ｒ（ｓ）は、基準信号ｒ（ｔ）のラプラス変換であり、
Ｃ（ｓ）は、フィルタのラプラス変換である。
第２制御装置３０は、
Figure 2016053953
 と、
Figure 2016053953
 と、
Figure 2016053953
 とが、同時に計算されるように構成することができる。フィルタ３９は、予め選択された基準の集合に基づいて、適応法則コンポーネント３７の出力をフィルタリングし、適応法則コンポーネント３７によって作成された不確実性の推定値が、制御信号ｕ（ｔ）を生成するために制御法則コンポーネント３１によってどのように利用されるかを洗練させる。第２制御装置３０によって生成された制御信号ｕ（ｔ）は、該第２適応制御装置３０に接続された１つ以上の構成要素へと、該構成要素の動作を制御するために送信される。これによって、プラント１又はプラント１の構成要素の動作は、少なくとも１つの動作パラメータ（例えば燃焼ユニット３の蒸気温度、燃焼ユニット３の圧力、燃焼ユニット３から排出された煙道ガスの排気流量）が、当該動作パラメータの許容範囲内に維持されるように調節される。パラメータＡｍ及びＢｍと、フィルタ３９の帯域幅は、第２適応制御装置３０が所期の制御性能を達成できるように所期の程度まで調節することができる。
第２制御装置３０の実施形態は、プラントの種々の構成要素（例えば燃焼ユニット３等）のための制御回路において利用することができる。例えば第２制御装置３０の実施形態は、燃焼ユニット３で生じる燃焼を制御するように構成された制御回路において利用することができる。燃焼の制御回路は、燃料の流れと酸化体の流れとを調整し、燃焼ユニットで生じる燃焼の安定性を維持し、燃焼ユニット３が空気燃焼モードから酸化体燃焼モードへと切り替わる際に発生しうる、燃焼モードの過渡現象を監視するように構成することができる。第２制御装置を、化学量論的制御を実施するように構成された制御回路の中に含めることもできる。この制御回路は、燃焼の安定性及び効率性を維持するように構成することができ、その一方で、燃焼ユニット内の燃料の燃焼のステージングによって、煙道ガス内での窒素酸化物成分の生成を最小化するように構成することができる。第２制御装置の実施形態は、水／蒸気の制御回路において利用することもでき、この制御回路は、燃焼ユニット３のボイラへの給水の流れを調整し、過熱蒸気の温度と再熱蒸気の温度とを制御し、過熱蒸気噴霧弁を種々の動作範囲に維持するように構成することができる。
例えば図４は、プラント１の例示的な制御回路を示している。この制御回路は、発電ユニット８の高圧タービンへと送出される燃焼ユニット３の主蒸気の温度を維持するための、プラント１の動作の制御に使用される複数の第２制御装置３０を含む。蒸気の流れは、過熱パネル４１を通過した後、第１過熱低減装置４５を通過することができる。第１過熱低減装置４５は、第１制御弁４３を含む給水導管を介して、該第１過熱低減装置４５を通過する当該蒸気の流れに噴射するための水を受け取る。第１制御弁４３は、第１過熱低減装置４５へと供給される水の流量を制御するために調節可能である。蒸気が第１過熱低減装置４５を通過した後、この流体は、過熱蒸気プラテン装置４７を通過し、その後、第２過熱低減装置４９を通過することができる。第２過熱低減装置４９は、第２給水導管を介して水源に接続された第２制御弁４８から、第２過熱低減装置４９の噴霧のための水を受け取る。この水源は、第１制御弁４３を介して第１過熱低減装置４５に接続されている水源と同じでもよいし、又は異なっていてもよい。この流体は、第１過熱低減装置４９から、最終過熱器として構成されうる熱交換器５１へと出力することができる。蒸気は、熱交換器５１を通過した後、続いて発電ユニット８の高圧タービンへと供給することができる。複数の第２制御装置３０を主蒸気回路のそれぞれ異なる部分に接続させることができ、高圧タービンへと出力される蒸気の温度の制御を支援するために使用される。例えば、第１過熱低減装置の噴霧器へと供給される水の流量を制御するための第１制御弁４３には、第１蒸気温度制御装置８１を通信接続させることができる。第１蒸気温度制御装置８１は、第１過熱低減装置４５及び／又は第１過熱低減装置４５の出力導管に接続された測定装置からデータを受信することができ、さらに、第２蒸気温度制御装置８２から追加的なデータを受信することもできる。第２蒸気温度制御装置８２から受信するデータは、第２過熱低減器装置４９に供給される流れの温度と、第２過熱低減器装置４９から流出する流れの温度との差を識別するために、第２過熱低減装置４９の入口と出口での蒸気温度を検出する測定装置から受信する各データに基づいて、第２蒸気温度制御装置８２が生成する信号とすることができ、この信号が、第１蒸気温度制御装置８１へと送信される。第２蒸気温度制御装置８２が第１蒸気温度制御装置８１に送信するデータは、第２蒸気温度制御装置８２が分散制御システム２３及び／又は第１制御装置２１から受信可能な設定値に基づき生成することもできる。これに代えて、この設定値が、第２蒸気温度制御装置８２のメモリに定義されていてもよい。或る実施形態では、第２過熱低減装置４９に供給される蒸気の温度データと、第２過熱低減装置４９から流出する蒸気の温度データとを受信する差動検出器Δが、第２過熱低減装置４９へ供給される蒸気の温度と、第２過熱低減装置４９から流出する蒸気の温度との間の差を識別するための信号を、第２温度制御装置８２に送信するようにしてもよい。
第２過熱低減装置４９の噴霧器へと供給される水の流量を制御するための第２制御弁４８に、第３蒸気温度制御装置８３を接続させることができる。第３蒸気温度制御装置８３によって生成される制御信号は、測定装置から受信した、第２過熱低減装置４９から流出する蒸気の温度に基づくことができるのと同じように、第４蒸気温度制御装置８４から受信したデータに基づくこともできる。この第４蒸気温度制御装置８４は、第３蒸気温度制御装置８３に送信するこのデータを、高圧タービンに出力するために熱交換器５１から流出する蒸気の温度と、設定値とに基づいて生成することができる。第４蒸気温度制御装置８４によって受信される温度データは、流出する蒸気の流れを導く導管に接続された測定装置から得られ、また設定値は、第１制御装置２１又は分散制御システム２３から得られる。これに代えて、この設定値が、第４蒸気温度制御装置８４のメモリに定義されていてもよい。
図５は、発電ユニット８の中圧タービン及び／又は低圧タービンへと送出可能な再熱蒸気のための別の例示的な制御回路を示しており、ここで第２適応制御装置３０の実施形態を、プラントの実施形態において利用することができる。再熱蒸気の制御回路は、第１低温再熱装置６１を含むことができ、この第１低温再熱装置６１は、再熱蒸気を生成するために流体を再加熱し、その後、この再熱蒸気を中圧タービン及び／又は低圧タービンへと供給するように構成することができる。第１低温再熱装置６１で再加熱された後、加熱された蒸気は、第１再熱蒸気過熱低減装置６３に接続された第１再熱蒸気供給導管を介して、該第１再熱蒸気過熱低減装置６３を通過することができる。第１再熱蒸気過熱低減装置６３から流出する蒸気は、再熱蒸気過熱低減装置出力導管を介して第２再熱装置６７へと供給することができる。第２再熱装置６７は、中圧タービン及び／又は低圧タービンへと送出するために予め選択された温度範囲内の温度まで蒸気を加熱することができる。第１再熱蒸気過熱低減装置６３の噴霧器によって蒸気中へと噴霧される水は、該噴霧器に供給される水の流量を調節するために調節可能な第３制御弁６５を介して、水源から受け取ることができる。第１再熱蒸気制御装置９１は、第３制御弁６５に通信接続することができ、第３制御弁６５へと信号を送信して、該第３制御弁６５と、第１再熱蒸気過熱低減装置６３の噴霧器に供給される水の流量とを制御する。第１再熱蒸気制御装置９１は、測定装置からのデータを受信することができ、この測定装置は、第１再熱蒸気過熱低減装置６３によって出力された蒸気の温度に基づいて、第１再熱蒸気制御装置９１へとデータを送信する。第１再熱蒸気制御装置９１は、第２再熱蒸気制御装置９２からデータを受信することもできる。第１再熱蒸気制御装置９１を介して第３制御弁６５へと送信される制御信号は、該第１再熱蒸気制御装置９１が測定センサ又は検出装置から受信した、第１再熱蒸気過熱低減装置６３によって出力された蒸気の温度に関するデータと、第２再熱蒸気制御装置９２から受信したデータとに基づいて、第１再熱蒸気制御装置９１によって生成することができる。
第２再熱蒸気制御装置９２は、第２再熱装置６７から出力された再熱蒸気の温度に関するデータと設定値とに基づいて、第１再熱蒸気制御装置９１にデータを送信することができる。第２再熱装置６７から出力された再熱蒸気の温度は、発電ユニット８の低圧タービン及び／又は中圧タービンへと出力される再熱蒸気の温度とすることができる。第２再熱装置６７から出力された再熱蒸気の温度に関するデータは、再熱蒸気の温度を検出する測定装置からのデータ、又は、このような検出された温度に基づく信号を第２再熱蒸気制御装置９２に供給する測定装置からのデータとすることができる。第２再熱蒸気制御装置９２によって利用される再熱蒸気の温度の設定点の値は、該第２再熱蒸気制御装置９２が第１制御装置２１又は分散制御システム２３から受信したデータに基づくものとすることができるか、又は、第２再熱蒸気制御装置９２のメモリに定義された値であってもよい。
第１再熱蒸気過熱低減装置６３へと供給される蒸気の温度を測定する測定装置と、第１再熱蒸気過熱低減装置６３から流出する蒸気の温度を測定する測定装置とによって生成されたデータは、別の装置及び／又は第３再熱蒸気制御装置９３へと送信することができ、プラントの別の構成要素のための制御信号を生成するために使用される。例えば、第１再熱蒸気過熱低減装置６３へと供給される蒸気の温度を測定する測定装置と、第１再熱蒸気過熱低減装置６３から流出する蒸気の温度とを測定する測定装置とによって生成されたデータを、差動検出装置Δへと供給することができ、この差動検出装置Δは、第１再熱蒸気過熱低減装置６３へと供給される蒸気の温度と、第１再熱蒸気過熱低減装置６３から流出する蒸気の温度との差に基づいて、信号を生成するか又はデータを送信することができる。このデータは、第３再熱蒸気制御装置９３へと送信される前に、後続処理のための回路又は他の種類の電気的装置６９へと送信することができる。第３再熱蒸気制御装置９３は、このようなデータと、中圧タービン及び／又は低圧タービンへと出力される再熱蒸気の温度に関するデータと基づいて、燃焼ユニット３のバーナの傾斜を調節するための制御信号を生成することができる。第３再熱蒸気制御装置９３は、中圧タービン及び／又は低圧タービンへと出力される再熱蒸気の温度に関するデータを、低圧タービン及び／又は中圧タービンへと出力される再熱蒸気の温度を監視する測定装置から受信することができる。
蒸気温度に関するプロセスパラメータに影響を与えるために、第４再熱蒸気制御装置９４を利用することもできる。例えば第４再熱蒸気制御装置９４も、制御信号の生成に使用するために、中圧タービン及び／又は低圧タービンへと出力される再熱蒸気の温度に関連したデータを受信することができる。この制御信号は、第５再熱蒸気制御装置９５へと送信され、第５再熱蒸気制御装置９５は、ファン７１へと送信される制御信号を生成する。ファン７１は、燃焼ユニット３へと再循環される煙道ガスの流量を駆動するように構成することができる。第５再熱蒸気制御装置９５は、ファン７１のための制御信号を、第４再熱蒸気制御装置９４から受信したデータと、脱硫ユニット１１から燃焼ユニット３へと再循環される煙道ガスの流量とに基づいて生成するように構成することができる。第５再熱蒸気制御装置９５は、ファン７１のための制御信号の生成に使用するために、脱硫ユニット１１から燃焼ユニット３へと再循環される煙道ガスの流量を監視する測定装置からデータを受信することができる。或る実施形態では、この流量データは、測定された流量に基づくデータとすることができるか、又は、測定された流量と相関している信号、若しくは、測定された流量に基づいて生成された信号に基づくデータであってもよい。
第２適応制御装置３０の実施形態によって、従来のＰＩＤ制御装置よりも優れた過渡性能を提供することができ、さらには、発電ユニット８の電力出力変動の障害に起因する、及び／又は、燃焼ユニット３又はプラント１の熱負荷に起因するプロセスの過渡現象も低減できることが、シミュレーション及び他の試験に基づいて判明している。プラント１の実施形態が、該プラント１の動作中に発生しうる所定の状態に対する過渡反応を比較的迅速に順応できるように、第２制御装置３０の実施形態を利用することができることが判明している。例えば、第２適応制御装置のアーキテクチャの状態予測コンポーネント３５は、プラントのダイナミクスのモデル推定を提供することができ、その一方で、適応法則コンポーネント３７は、プラントの実際の運転によってこのモデルに生じうる不適合又は不正確性に対処して、第２適応制御装置が利用するモデル内に存在しうるエラーを訂正する。さらには、第２適応制御装置３０の実施形態はプラントのモデルを必要としないので、比例積分微分（ＰＩＤ）制御装置のような、工業プラントで利用可能な従来の制御装置に比べて、第２適応制御装置３０の構成を簡単にすることができる。さらには、従来の制御装置であれば、プラントのダイナミクスが変化した場合には作動しなくなる可能性があるが、その一方で、第２適応制御装置３０実施形態は、このような状態においても良好な制御性能を提供するように構成することができる。例えば、第２制御装置３０の利用は、高圧タービンへと出力される蒸気の温度が制御され、この蒸気の温度の偏差が２５％低減されることによってより均一になるように構成することができ、また、第２制御装置３０の使用により、再熱蒸気の温度の偏差が４７％低減されることも判明している。第２適応制御装置３０の使用はまた、所期の設定点と最高温度との間の偏差を低減する一方で、所期の設定点と最低温度値との偏差も低減することが判明している。
本明細書において明示的に記載されたいずれの特定の実施形態においても、工業プラント又は発電プラントのようなプラントの上述した全ての特徴は、互いに相反する場合や互換性のない場合を除き、少なくとも当分野での通常の技能を有する者によって理解されるように、他の特徴又は他の実施形態の構成要素と組み合わせることができることを理解されたい。少なくとも１つの測定装置によって第２制御装置３０へと送信される測定データは、測定された温度、測定された圧力、測定された流量、又は、測定装置によって検知又は検出された別のパラメータに基づいて、当該測定装置よって生成された信号又は他の種類のデータを含みうる。上述した実施形態に対して、設計基準の所定の集合に適合するように種々に変更を加えられることも理解すべきである。例えば燃焼ユニットを、複数の燃焼ゾーンにて燃料を燃焼するように構成されたボイラユニットの火炉のような、少なくとも１つの燃焼器を含むように構成することができる。このようなボイラユニットの火炉は、唯１つのバーナを含むか、又は、複数の離間配置されたバーナを含みうる。さらに別の例では、熱交換器、ポンプ、ファン、弁、測定センサ、測定検出器、他の種類の測定装置、導管要素（例えば、チューブ、パイプ、管、容器など）、及び、その他の構成要素をシステムの実施形態に加えて、該システムの動作における流体の動きを容易にするか、又は、制御変更を支援することもできる。さらに別の例では、空気分離ユニットは、複数の酸素保持容器のような複数の貯留タンクを有することができ、酸素ガスを燃焼ユニットに供給する必要があるまでこの酸素ガスを保持又は貯留することができる。
本発明を、種々の例示的な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を加えることができ、本発明の構成要素に代えて同等の要素を使用できることは当業者によって理解されるであろう。さらには、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく種々の修正を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態には限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。

Claims (15)

  1. 燃焼ユニットを有するプラントの少なくとも１つの動作パラメータを制御する方法であって、
    （ａ）前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求めるステップと、
    （ｂ）それぞれの動作パラメータごとに、前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求めるステップと、
    （ｃ）基準信号と、前記測定値と、前記差の値とに基づいて制御信号を生成し、前記プラントの少なくとも１つの構成要素に送信して、前記プラントのプロセスを制御するステップと
    を有することを特徴とする、方法。
  2. 前記燃焼ユニットはボイラである
    ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 前記プラントの前記動作パラメータは、前記ボイラ内の蒸気温度である
    ことを特徴とする、請求項２記載の方法。
  4. 前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求める前記ステップを、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいて実施し、但し、
    ｔは、サンプリング時間（Ｔ）内の時間であり、
    ｕ（ｔ）は、制御信号の値であり、
    Figure 2016053953
    は、時間（ｔ）における前記動作パラメータの推定値であり、
    Ａｍは、状態予測装置の第１モデルパラメータであり、
    Ｂｍは、前記状態予測装置の第２モデルパラメータであり、
    Figure 2016053953
    は、
    Figure 2016053953
    に等しく、なお、ｉは、所定の範囲内の整数であり、
    Figure 2016053953
    は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    Φ（Ｔ）は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    μ（ｉＴ）は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    Figure 2016053953
    は、前記動作パラメータの前記推定値と、前記動作パラメータの前記測定値との間の差である
    ことを特徴とする、請求項１記載の方法。
  5. 前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求める前記ステップは、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいており、但し、ｘ（ｔ）は、時間（ｔ）における前記動作パラメータの測定値である
    ことを特徴とする、請求項４記載の方法。
  6. 前記制御信号の生成は、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいており、但し、
    ｕ（ｓ）は、ｕ（ｔ）のラプラス変換であり、
    ｋｇは、内部モデルのＤＣゲインであり、
    ｒ（ｓ）は、基準信号のラプラス変換であり、
    Ｃ（ｓ）は、フィルタのラプラス変換である
    ことを特徴とする、請求項５記載の方法。
  7. Figure 2016053953
     と、
    Figure 2016053953
     と、
    Figure 2016053953
     とを、前記制御信号の生成のために制御装置によって同時に計算し、
    前記制御装置は、ハードウェアを含み、
    前記制御装置の前記ハードウェアは、プロセッサと、該プロセッサに通信接続された非一時的メモリと、前記プロセッサに通信接続された少なくとも１つのトランシーバユニットとを含む
    ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
  8. 前記フィルタの帯域幅と、前記状態予測装置の前記第１モデルパラメータと、前記状態予測装置の前記第２モデルパラメータとを調整するステップをさらに含む
    ことを特徴とする、請求項６記載の方法。
  9. 前記フィルタの帯域幅と、前記状態予測装置のパラメータと、前記状態予測装置の前記第２モデルパラメータとを調整する前記ステップを、前記ステップ（ａ）から（ｃ）よりも前に実施する
    ことを特徴とする、請求項８記載の方法。
  10. 少なくとも１つの制御装置を含む装置であって、
    前記制御装置は、プラントの燃焼ユニットに接続されるように構成されており、
    前記制御装置は、少なくとも１つのプロセッサと、該プロセッサに通信接続される非一時的メモリと、前記プロセッサに通信接続される少なくとも１つのトランシーバユニットとを有するハードウェアを含み、
    前記制御装置は、前記燃焼ユニットの少なくとも１つの構成要素と通信し、前記燃焼ユニットに接続された場合に、該燃焼ユニットの少なくとも１つの動作パラメータを制御するように構成されており、
    前記制御装置は、以下のステップ：
    （ａ）前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求めるステップと、
    （ｂ）それぞれの動作パラメータごとに、前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求めるステップと、
    （ｃ）基準信号と、前記測定値と、前記差の値とに基づいて制御信号を生成し、前記プラントの少なくとも１つの構成要素に送信して、前記プラントのプロセスを制御するステップと、
    を含む制御プロセスを実施するように構成されている
    ことを特徴とする、装置。
  11. 前記プラントの少なくとも１つの動作パラメータの状態を推定して、前記動作パラメータの推定値を求める前記ステップは、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいて実施され、但し、
    ｔは、サンプリング時間（Ｔ）内の時間であり、
    ｕ（ｔ）は、制御信号の値であり、
    Figure 2016053953
    は、時間（ｔ）における前記動作パラメータの推定値であり、
    Ａｍは、状態予測装置の第１モデルパラメータであり、
    Ｂｍは、前記状態予測装置の第２モデルパラメータであり、
    Figure 2016053953
    は、
    Figure 2016053953
    に等しく、なお、ｉは、所定の範囲内の整数であり、
    Figure 2016053953
    は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    Φ（Ｔ）は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    μ（ｉＴ）は、
    Figure 2016053953
    に等しく、
    Figure 2016053953
    は、前記動作パラメータの前記推定値と、前記動作パラメータの前記測定値との間の差である
    ことを特徴とする、請求項１０記載の装置。
  12. 前記動作パラメータの前記推定値と前記動作パラメータの測定値とを比較し、前記動作パラメータの前記測定値と前記動作パラメータの前記推定値との間の値の差に基づいて不確実性値を求める前記ステップは、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいており、但し、ｘ（ｔ）は、時間（ｔ）における前記動作パラメータの測定値である
    ことを特徴とする、請求項１１記載の方法。
  13. 前記制御信号の生成は、以下の計算：
    Figure 2016053953
     に基づいており、但し、
    ｕ（ｓ）は、ｕ（ｔ）のラプラス変換であり、
    ｋｇは、内部モデルのＤＣゲインであり、
    ｒ（ｓ）は、基準信号のラプラス変換であり、
    Ｃ（ｓ）は、フィルタのラプラス変換である
    ことを特徴とする、請求項１２記載の方法。
  14. Figure 2016053953
     と、
    Figure 2016053953
     と、
    Figure 2016053953
     とが、同時に計算される
    ことを特徴とする、請求項１３記載の装置。
  15. 前記プラントの前記燃焼ユニットはボイラであり、
    前記動作パラメータは、前記ボイラから少なくとも１つのタービンへと出力される蒸気の蒸気温度である
    ことを特徴とする、請求項１４記載の装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106707746B (zh) * 2016-11-21 2019-05-14 华北电力大学（保定） 电站锅炉热工参数预测监控系统与方法
US11867391B2 (en) 2017-09-11 2024-01-09 Enero Inventions Inc. Dynamic heat release calculation for improved feedback control of solid-fuel-based combustion processes
CN113126481A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 钟国诚 控制目标装置及用于控制可变物理参数的方法
US10678196B1 (en) * 2020-01-27 2020-06-09 King Abdulaziz University Soft sensing of a nonlinear and multimode processes based on semi-supervised weighted Gaussian regression
US11473794B2 (en) * 2020-08-17 2022-10-18 Gabrielle Abizeid Gas accumulation and combustion control device
JP2022089316A (ja) * 2020-12-04 2022-06-16 三菱重工業株式会社 発電システム、及びその制御方法並びにプログラム

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56165806A (en) * 1980-05-26 1981-12-19 Hitachi Ltd Boiler steam temperature control system
US4577270A (en) * 1980-07-04 1986-03-18 Hitachi, Ltd. Plant control method
US4891948A (en) * 1983-12-19 1990-01-09 General Electric Company Steam turbine-generator thermal performance monitor
JPH06236203A (ja) * 1993-02-08 1994-08-23 Asahi Chem Ind Co Ltd プロセス制御方法
JP2004527860A (ja) * 2001-05-25 2004-09-09 パラメトリック・オプティミゼーション・ソリューションズ・リミテッド 改善されたプロセス制御
JP2006172364A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Fujitsu Ten Ltd モデル予測制御装置
US20080288198A1 (en) * 2005-06-06 2008-11-20 Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. Method and Apparatus for Generalized Performance Evaluation of Equipment Using Achievable Performance Derived from Statistics and Real-Time Data
EP2372127A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for waste heat recovery system
JP2012517052A (ja) * 2009-02-02 2012-07-26 フィッシャー−ローズマウント システムズ， インコーポレイテッド モデル不一致を補償するためチューニング可能積分コンポーネントを備えるモデル予測コントローラ
JP2012524935A (ja) * 2009-04-22 2012-10-18 ローズマウント インコーポレイテッド 産業プロセス制御システム用計測制御装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2907672B2 (ja) * 1993-03-12 1999-06-21 株式会社日立製作所 プロセスの適応制御方法およびプロセスの制御システム
US6505567B1 (en) 2001-11-26 2003-01-14 Alstom (Switzerland) Ltd Oxygen fired circulating fluidized bed steam generator
US20040243636A1 (en) * 2003-03-18 2004-12-02 Smartsignal Corporation Equipment health monitoring architecture for fleets of assets
US7194320B2 (en) * 2003-06-05 2007-03-20 Neuco, Inc. Method for implementing indirect controller
FR2887322B1 (fr) 2005-06-15 2007-08-03 Alstom Technology Ltd Dispositif a lit fluidise circulant pourvu d'un foyer de combustion a l'oxygene
WO2008141412A1 (en) 2007-05-18 2008-11-27 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Natural Resources Method for burning coal using oxygen in a recycled flue gas stream for carbon dioxide capture
US7954458B2 (en) 2007-11-14 2011-06-07 Alstom Technology Ltd Boiler having an integrated oxygen producing device
EP2336637A1 (en) * 2009-12-14 2011-06-22 ABB Research Ltd. System and associated method for monitoring and controlling a power plant
EP2365265B1 (en) 2010-03-03 2018-10-31 General Electric Technology GmbH Method and installation for separating carbon dioxide from flue gas of combustion plants
ES2624271T3 (es) 2010-04-21 2017-07-13 General Electric Technology Gmbh Método para separar dióxido de carbono de gas de humo de plantas de combustión
US20120052450A1 (en) 2010-08-27 2012-03-01 Alstom Technology Ltd System and method for control and optimization of a pulverized coal boiler system
MY164718A (en) 2010-11-16 2018-01-30 General Electric Technology Gmbh Apparatus and method of controlling the thermal performance of an oxygen-fired boiler
EP2476477B1 (en) 2011-01-13 2021-03-17 General Electric Technology GmbH A method for drying a wet co2 rich gas stream from an oxy-combustion process
EP2476476B1 (en) 2011-01-14 2018-05-30 General Electric Technology GmbH Compression of a carbon dioxide containing fluid
ES2551865T3 (es) 2011-02-01 2015-11-24 Alstom Technology Ltd Aparato y sistema para reducción de NOx en gas de combustión húmedo
EP2497560A1 (en) 2011-03-08 2012-09-12 Alstom Technology Ltd A method and system for removing contaminants from a process gas
EP2497563A1 (en) 2011-03-08 2012-09-12 Alstom Technology Ltd System and method for low NOx emitting regeneration of desiccants
EP2505948B1 (en) 2011-03-30 2018-10-10 General Electric Technology GmbH Cryogenic CO2 separation using a refrigeration system
EP2559475A1 (en) 2011-08-15 2013-02-20 Alstom Technology Ltd. Apparatus and system for CO2 capture from fuel combustion
EP2559866B1 (en) 2011-08-18 2014-01-01 Alstom Technology Ltd Power plant heat integration
EP2561920A1 (en) 2011-08-24 2013-02-27 Alstom Technology Ltd Method and system for NOx reduction in flue gas
EP2584256B1 (en) 2011-10-17 2015-01-28 Alstom Technology Ltd Oxygen preheating in oxyfuel combustion system
EP2644256A1 (en) 2012-03-30 2013-10-02 Alstom Technology Ltd Method and apparatus for efficient carbon dioxide capture
US20130255272A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 Alstom Technology Ltd. Method for carbon capture in a gas turbine based power plant using chemical looping reactor system
EP2703717B1 (en) 2012-09-03 2016-05-18 Alstom Technology Ltd Method of operating an oxy-fuel boiler system
EP2703063A1 (en) 2012-09-04 2014-03-05 Alstom Technology Ltd Desulphurization and cooling of process gas
EP2722093B1 (en) 2012-10-17 2016-08-17 General Electric Technology GmbH Oxy fuel boiler system with CO2-capture unit and method of operating
CN102914970B (zh) * 2012-11-01 2014-12-03 哈尔滨工业大学 工业过程控制系统中不能直接测量的性能参数的在线数据驱动估计方法
CN103115356B (zh) * 2013-02-07 2015-12-09 华北电力大学 超临界cfb锅炉燃烧信号的监测方法及优化控制方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56165806A (en) * 1980-05-26 1981-12-19 Hitachi Ltd Boiler steam temperature control system
US4577270A (en) * 1980-07-04 1986-03-18 Hitachi, Ltd. Plant control method
US4891948A (en) * 1983-12-19 1990-01-09 General Electric Company Steam turbine-generator thermal performance monitor
JPH06236203A (ja) * 1993-02-08 1994-08-23 Asahi Chem Ind Co Ltd プロセス制御方法
JP2004527860A (ja) * 2001-05-25 2004-09-09 パラメトリック・オプティミゼーション・ソリューションズ・リミテッド 改善されたプロセス制御
JP2006172364A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Fujitsu Ten Ltd モデル予測制御装置
US20080288198A1 (en) * 2005-06-06 2008-11-20 Emerson Process Management Power & Water Solutions, Inc. Method and Apparatus for Generalized Performance Evaluation of Equipment Using Achievable Performance Derived from Statistics and Real-Time Data
EP2372127A1 (en) * 2008-12-26 2011-10-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Control device for waste heat recovery system
JP2012517052A (ja) * 2009-02-02 2012-07-26 フィッシャー−ローズマウント システムズ， インコーポレイテッド モデル不一致を補償するためチューニング可能積分コンポーネントを備えるモデル予測コントローラ
JP2012524935A (ja) * 2009-04-22 2012-10-18 ローズマウント インコーポレイテッド 産業プロセス制御システム用計測制御装置

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