JP2521716B2

JP2521716B2 - 火力発電所の制御演算定数修正装置

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Publication number: JP2521716B2
Application number: JP61122966A
Authority: JP
Inventors: 敦滝田; 彰菅野; 康弘高橋
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPS62280504A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、火力発電所の自動制御装置に係り、特に発
電プラントの経年変化等に起因する制御性の劣化を補償
するに好適な火力発電所の制御演算定数修正装置に関す
る。

〔従来の技術〕

火力発電所では、経年変化により主としてボイラ特性
の変化が生じ、制御性の劣化という問題が発生する。ま
た近年のエネルギーの多様化に伴い、燃料の性状変化に
よる発熱量の変動が大きな問題となる。以下に、従来の
制御システム及びその問題点について述べる。

第２図に火力発電所の概略構成図を示す。主機である
ボイラ84,タービン85,発電機86等があり、補機としてバ
ーナ92,押込通風機95,給水ポンプ97等がある。プラント
自動制御装置81は、ボイラの主たる入力である給水量，
燃料量，空気量を調整し、その出力である蒸気の温度，
圧力を目標値に制御し、負荷要求値に見合う蒸気をター
ビン85に送り込みプラントの統括制御を行うものであ
る。

制御の概要第３図は、プラント自動制御装置81の主たる制御機能
を示す制御系統図である。10は負荷要求信号であり、こ
れと発電機出力検出器11の出力信号は減算器12で比較さ
れPI調節器13を介して第２図の主タービン加減弁14を操
作し負荷の調整を行う。15は主蒸気圧力設定器、16は主
蒸気圧力検出器であり、これらの出力は減算器17で比較
されPI調節器18を介して加算器19で負荷要求信号10と加
算されボイラ入力指令20となる。21は関数発生器であり
ボイラ入力指令20を負荷に見合つた給水量104に換算し
その出力104を低位信号選択器22を介して給水流量検出
器23の出力信号と減算器24で比較しPI調節器25により第
２図の給水弁26を操作してボイラ給水の調整を行う。27
は関数発生器でありボイラ入力指令20から負荷に見合つ
た燃料量（燃料先行指令信号101）への換算を行う。主
蒸気温度設定器28の出力は主蒸気温度検出器29の出力と
減算器30で比較されPI調節器31を介して加算器70で燃料
先行指令信号101と加算され低位信号選択器32,33を介し
て燃料指令信号102となる。燃料指令信号102及び燃料流
量検出器37の出力は減算器40で比較されPI調節器41を介
し重油弁42を制御する。44は関数発生器であり燃料に見
合つた空気流量指令信号103へ換算を行う。45は燃焼排
ガス中のO₂濃度の設定器であり、その出力は排ガスO₂濃
度検出器46出力と減算器47で比較され、積分調節器48を
介し乗算器49により空気流量指令信号103の補正を行い
高位信号選択器50を介して空気流量検出器51の出力と減
算器52で比較されPI調節器53でFDF入口ダンパ54を操作
し空気流量の制御を行う。

以上の如く、プラント自動制御装置81はボイラの主要
な入力である給水，燃料，空気をバランスさせて制御を
行うが定常状態の各負荷に於ける給水量，燃料量，空気
量は個々のプラントで定まつているので関数発生器21,2
7,44に組み込まれた先行制御が非常に有効である。負荷
変動中の過渡的な主蒸気圧力，主蒸気温度，排ガスO₂の
偏差はPI調節器18,31、積分調節器48で補正するように
構成されている。

クロスリミツト機能一方、プラントの重要な保護機能としてクロスリミツ
ト機能がある。これは、上記のようにボイラの各負荷に
おいて、給水，燃料，空気をバランスさせるためには各
量をどの程度とすればよいのかが既知であるので、これ
らの間に定められた量以上のアンバランスが生じた場合
にそのアンバランス量を制限して主機損傷の危険を回避
する保護機能である。これは関数発生器60,61,62,63,信
号選択器22,32,33,50より構成される。第３図を用いて
具体的に説明する。

まず、関数発生器60は第４図に示す如く燃料量に見合
う給水量信号104（第４図の点線）に対してさらに５％
程度高めの信号（第４図の実線）が出力されるように設
定されている。この回路により本来はＡ点で燃料と給水
をバランスさせて運転すべきところ燃料が異常に減少し
てＢ点のごとき燃料不足状態となつた場合、低位信号選
択器22によりクロスリミツト信号105が選択され、給水
量を減少させてＣ点の運転状態とし、給水／燃料のアン
バランスによる蒸気温度の低下に基づく主タービンへの
湿り蒸気混入を防止する。

関数発生器61は、第５図に示す如く給水量に対する燃
料量の換算値信号（加算器70の出力で、これを第５図に
点線で示す。）106に対してさらに５％程度高めの信号
（第５図の実線）が出力されるように設定されている。
この回路により本来はＡ点で燃料と給水をバランスさせ
て運転すべきところ給水が異常低下してＢ点のごとき給
水不足状態となつた場合、低位信号選択器32によりクロ
スリミツト信号107が選択され、燃料量空気量を減少さ
せてＣ点の運転状態とし、給水不足によるボイラメタル
の異常温度上昇を防止する。

関数発生器62は第６図に示す如く空気流量に対する燃
料量の換算値信号108（第６図点線）に対してさらに５
％程度高めの信号（第６図実線）が出力されるように設
定されている。常時は第６図Ａ点で平衡運転している
が、空気量が異常低下して第６図Ｂ点の状態となつた場
合に燃料量をＣ点まで減少させ空燃比を維持し黒煙の発
生、バーナーの失火等を防止する。

63は関数発生器であり、第７図に示すように燃料量に
対する空気量の換算値信号109（第７図点線）に対して
５％程度低めの信号（第７図実線）が出力されるように
設定されている。常時は第７図Ａ点で平衡運転している
が、燃料量の異常上昇によつて第７図Ｂ点の状態となつ
た場合に空気量を第７図Ｃ点まで増加させ空燃比を維持
し黒煙の発生、バーナーの失火等を防止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の制御システムにおいては、以上に述べた先行制
御、およびクロスリミツトの効果は非常に大きいがボイ
ラの経年変化、燃料の発熱量の変化が発生した場合に
は、以下に述べる理由でこれらの機能を十分活用できな
くなるという問題が生ずる。

すなわち、ボイラは汚れ、さびなどにより、熱伝達効
率が低下する。また燃料の性状変化により特に発熱量の
変化が大きい。そのため、関数発生器27の出力である燃
料先行指令信号101だけでは、主蒸気の温度を設定値に
保持することが出来ず、定常状態に於いても主蒸気温度
の偏差信号を入力とするPI調節器31の積分値が零になら
ないので有効に先行制御が行えなくなる。このことを第
８図で具体的に説明する。

この第８図は負荷Ｌと燃料量Ｆの関係を示しており、
101は燃料発熱量又はボイラの熱伝導率が規定値の場合
の燃料先行指令信号（第３図関数発生器27の出力）を示
す。

第８図において、燃料発熱量又はボイラの熱伝導率が
一定のままなら、101で定まる燃料量とすることで負荷
を所定値に保てるはずであり、L₁のときにはF₁，L₂のと
きにはF₂とすればよい。これに対し、実際には主蒸気温
度が変動するために、信号101に第３図の調節器31の出
力112を加算して、目標燃料量Ｆとする。燃料量Ｆとは
第３図の信号106のことである。調節器31の出力は、本
来零となるはずのものであるが、発熱量の異なる燃料の
使用又は、ボイラの熱伝導率の変化により特性111に示
す燃料が必要となつた場合には、図中の斜線で示す部分
の値をPI調節器31の積分器が記憶して補正する必要があ
る。例えば、負荷L₁では積分器（F₁′−F₁）の値を蓄積
している。ボイラの熱伝導率が変化した火力プラントで
は、この補正量は常時発生しており、この状態で負荷が
L₂に移ると、先行信号によりＢ′点の燃料量F₂′に至る
がこの場合特性111のボイラ熱伝導率に対応した燃料量
が必要なため燃料が不足であり積分器は更に（F₂″−
F₂′）の信号を蓄積してはじめてプラントが定常状態に
達する。これは、負荷をL₁からL₂に移しても、すぐには
所定の燃料量を投入できないことを意味しており、この
結果として主蒸気温度が低下してからPI調節器31がその
出力112を変更して初めてB₂″点に到達する。このため
応答が非常に遅いという問題がある。また主蒸気温度が
安定しないことになる。一方、負荷をL₂からL₁に降下さ
せた場合には、先行信号だけではＡ″点に至り余分な燃
料が投入された結果主蒸気温度が上昇しやがて積分器の
蓄積量がＡ′に至つてプラントは定常状態に達するので
ある。このように発熱量の変動は先行信号の効果を損
ね、その制御性を劣化させるので、応答時定数が長くフ
イードバツク制御ゲインを十分とれない温度制御系では
非常に大きな問題となる。

また、このようにボイラの熱伝導率の低下、燃料の発
熱量の変化に伴ない第３図の燃料流量検出器37の出力が
大きく変化して、燃料から給水に対するクロスリミツト
の設定（関数発生器60）及び燃料から空気に対するクロ
スリミツトの設定（関数発生器63）を適切に定めること
が困難であり、クロスリミツト保護機能が有効に活用出
来なくなるという問題かある。

この対策として、ボイラの経年変化に対しては、プラ
ント定期検査の際にボイラの静特性を再度計測してデー
タを算出し、制御装置内の演算定数を再設定することが
行われているが、工数を多大に費やすという問題があ
る。

なお、この種の装置として関連するものとしては、例
えば特願昭56−105518号（特開昭58−8902号公報）等が
挙げられるが、従来の装置は、燃料の発熱量の変動に対
しては有効であるが、ボイラの経年変化については配慮
されていない。また定数修正を行う範囲も、燃料量検出
器の出力に限定されており、給水量，燃料量，空気量の
先行信号を出力する関数発生器，給水量，燃料量，空気
量相互間のクロスリミツト信号を出力する関数発生器に
ついては考慮されていない。

そこで、本発明は発電プラントの状態に応じて迅速に
最適な制御性能を得ることができる制御演算定数修正装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するとともに、本発明の目的を達成
するために、本発明は、負荷要求信号に基づいて給水
量，燃料量，空気量および発電機出力を制御する火力発
電所の制御装置において、前記制御装置から前記給水
量，燃料量，空気量および発電機出力に関する指令値と
実測値の偏差及び実測値からなる静特性データを収集す
るデータ収集手段と、前記収集された静特性データに基
づいて当該火力発電所の運転状態を解析するデータ解析
手段と、前記解析結果により前記制御装置における制御
演算定数を修正する定数決定手段と、を備えたことを特
徴とするものである。

より具体的な第１の態様によれば、前記静特性データ
は、給水量先行制御定数についてはボイラ入力指令およ
び給水量，燃料先行制御定数についてはボイラ入力指令
および燃料量，空気量先行制御定数については燃料量指
令および空気量，給水量から燃料量に対するクロスリミ
ツト制御を行う制御定数については給水量および燃料
量，空気量から燃料量に対するクロスリミツト制御を行
う制御定数については空気量および燃料量，燃料量から
空気量に対するクロスリミツト制御を行う制御定数につ
いては燃料量および空気量であることを特徴とするもの
である。

また、第２の態様によれば、前記静特性データは、ボ
イラ入力指令については主蒸気圧力偏差信号、給水量に
ついては給水量と給水指令との偏差および主蒸気圧力偏
差、燃料量に対しては燃料量と燃料指令との偏差および
主蒸気温度偏差、燃料指令については主蒸気温度偏差、
空気量については空気量と空気指令との偏差および排ガ
ス中の酸素濃度偏差をそれぞれ評価データとして同時に
収集することを特徴とするものである。

さらに、第３の態様によれば、データ解析手段は収集
した静特性データを定格負荷の1/4,2/4,3/4および1/4負
荷にそれぞれ対応した負荷帯に分類し、その各負荷帯内
のデータを直線近似して前記４つの負荷帯に対応したデ
ータに等価交換することを特徴とするものである。

さらにまた、第４の態様によれば、定数決定手段は各
制御定数の修正を同時に行うことを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

上記本発明の構成によれば、本発明は、データ収集手
段により発電プラントの静特性データを収集し、その収
集データに基づいて発電プラントの状態をデータ解析手
段により解析し、その解析結果に応じて定数決定手段に
より制御演算定数を修正するものであるから、発電プラ
ントの経年変化（例えば、ボイラの経年変化等）や燃料
の発熱量の変化より火力発電所の負荷に対する給水量，
燃料量，空気量の相関関係が変化しても、その相関関係
を決定する制御演算定数を発電プラントの状態に応じた
値に自動修正することができる。この修正によつて最適
制御，応答性の改善等の制御性能を向上しうる。また、
自動修正されるものであるから、プラント定期検査時の
工数を削減し、発電プラントの管理，維持費の低減を可
能とするものである。

また、第１の態様によれば、制御装置内の制御演算定
数の修正値を算出するための具体的な収集すべきデータ
を開示し、より適切な修正を可能とするとともに、発電
プラントにおいて重要な保護機能であるクロスリミツト
機能を有効に作用させることができる。

さらに、第２の態様によれば、第１の態様で示した静
特性データとともにそれぞれに対応する評価データを同
時に収集するものであるから、発電プラント全体が整定
していなくとも収集静特性データをプラントの動作状態
に応じた信頼性の評価（重み付け）をして適切な制御を
可能とする。これは、本来プラントの状態を検査するた
めには、プラントの動作を停止し、整定状態にて静特性
データを収集するのが最も望ましいのであるが、プラン
トの停止は影響が大きく、迅速性に欠ける等の理由が好
ましくない。そこで、データ収集時に評価データも取込
み、それぞれに重み付けをしてデータの信頼性を可能な
限り確保するものである。

さらにまた、第３の態様によれば、収集データを４種
類の負荷状態（定格負荷の1/4,2/4,3/4,4/4）に分類し
て直線近似を行うものであるから、各負荷帯に対応した
データに等価変換し、データの取扱いを画一的にするこ
とができ、適切な信頼性の下で応答性のよい制御を可能
とするものである。すなわち、上記した４種類の負荷帯
は火力発電所のボイラ設計の重要な基準であり、かつ、
プラント試運転時の調整やプラント定期検査時にボイラ
の特性を確認する基準となるものであるからこれらの基
準に合せて収集データを取扱うことは当該プラントに最
も適合したデータ処理を可能とするものである。

加えて、第４の態様によれば、各制御演算定数を時間
的に逐次修正するのではなく、同時に修正するものであ
るから、直接的または間接的に関連する制御演算定数を
統一的に修正することができる。すなわち、制御装置内
での制御演算定数はそれぞれ単独に存在するものではな
く、種々の信号を共用したり、互に入出力信号の関係に
あつたりするものであり、互に密接な関連を有してい
る。したがつて、各制御演算定数を個別的に逐次修正し
たのではプラント全体の制御バランスを不安定なものと
してしまうことになる。それゆえ、上記のような統一修
正を行うのである。

〔実施例〕

次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明す
る。

制御システムの概要まず、第９図により本発明に係る火力発電プラントの
制御システムおよび制御演算定数修正装置の概要を説明
する。

本制御システムはプラント230を制御する制御装置が
異常となつた場合、故障波及を局所化するために、コン
トローラ220,225,226というように制御装置を分散化し
ている。一方、プラント230は大規模，複雑化の方向に
あるのに対し、運転員は省力化のため、員数削減の方向
にある。これを補うため、制御の自動化、監視の集中化
が必要となり、監視の集中化のために監視用コントロー
ラ210にて、コントローラ220,225,226を介してプラント
230の情報を集約し、デイスプレイ211にて運転員に適格
な情報を提供する。また、分散化したコントローラ220,
225,226の間、及び監視用コントローラとの信号取合い
は、システム規模の増大により、飛躍的に増加してお
り、ハードウエアによる信号取合いでは、ハードウエア
の増大、接続ケーブルの増大時により、コストパフオー
マンスが悪い。このため、ネツトワーク212を用い、制
御システム内の信号伝送を行い、コストパフオーマンス
の向上を行つている。制御は分散，監視は集中、そして
信号取合いはネツトワーク212というのが本システム構
成の特徴となつている。さらには、分散したコントロー
ラ220,225,226をネツトワーク212を介して、監視・メン
テナンスを行う、プリンタ206,キーボード207,デイスプ
レイ208を装備した本発明に係る制御演算定数修正装置
（以下、静特性データ自動編集／設定装置という。）20
0がある。

静特性データ自動編集設定装置200 静特性データ自動編集／設定装置200について、第１
図により説明する。静特性データ自動編集／設定装置20
0は、ネツトワーク212を介して、コントローラ220がボ
イラ入力指令20,PI調節器31の出力112,またコントロー
ラ225からは燃料流量検出器37の出力を取り込む。これ
らのデータの収集タイミングを決定するのが、データ収
集タイミング決定アルゴリズム201である。

データ収集タイミング決定アルゴリズム201 本アルゴリズムについて第10図にて説明する。従来ボ
イラの設計は、定格負荷の1/4,2/4,3/4,4/4でのボイラ
パフオーマンスを基準としているため、制御システム側
においても、定数を設定する重要なポイントとなつてい
る。このためプラント試運転時、プラント定期検査時で
も、ボイラーパフオーマンスの確認は1/4,2/4,3/4,4/4
定格負荷にて行なわれており、静特性データもその時に
収集するのが望ましい。しかし、運用中のプラントで
は、中央給電所の指令に従い日日の負荷を決めているた
め望ましい負荷でのデータ収集は必ずしも容易でない。
さらに静特性データを収集するにはプラントが整定して
いることが望ましいが、自動運転中に、必ずしも全ての
制御偏差がない状態を期待することは難しい。

そこで、この変動量を収集したデータの評価値とし
て、編集／設定の際の重み付けとする。この重み付けの
なるべく高いデータを収集するためには負荷の変動が少
ないことが条件となるため判定要素240で負荷保持中か
を判定する。さらに、判定要素241でクロスリミツト動
作しているかを判定する。クロスリミツト動作中は、給
水，燃料，空気の各流量がアンバランスであることを示
しているため、データ収集は行なわない。負荷保持中
で、クロスリミツト不動作時に、実行要素242で負荷デ
ータである発電機出力検出器11の出力（第３図に示す）
を収集する。現時点T₁における負荷データL₁からＮサン
プリング周期前時点T_1-nにおけるデータL_1-nまでのｎ個
の負荷データ（第14図に示す）各々と負荷保持目標負荷
データLS（第14図に示す）の差（L₁−L_S），（L_1-1−
L_S），……（L_1-N−L_S）の２乗平均を実行要素243で求
める。この２乗平均によりもとめた偏差が大きい場合
は、重み付けが小さいためデータを収集しないで、さら
に負荷データを収集し、偏差が小さくなる時点をさが
す。偏差が小さくなれば、データ収集タイミングである
と判定要素244で判断する。一点鎖線で囲まれた部分202
は第１図のデータ記録アルゴリズム202と同一である。

データ記録アルゴリズム202 データ記録アルゴリズム202は、データ収集タイミン
グ決定アルゴリズム201からの収集タイミング信号，す
なわち第10図の判定要素244がYESと判定した場合は、設
定値計算に必要なデータをコントローラ220,225,226
（第９図に示す）より収集する。

設定値計算に必要なデータは、各関数発生器の入力デ
ータと関数発生器により設定したい状態量であるから第
３図の関数発生器21の定数を設定するのに必要なデータ
が、ボイラ入力指令20,給水流量検出器23の出力であ
り、関数発生器27に対しては、ボイラ入力指令20と燃料
流量検出器37の出力であり、関数発生器44に対しては、
ボイラ入力指令20に対する燃料量の換算信号108と空気
流量検出器51の出力であり、関数発生器60に対しては、
燃料流量検出器37の出力と給水流量検出器23の出力であ
り、関数発生器61に対しては、給水流量検出器23の出力
と燃料流量検出器37の出力であり、関数発生器62に対し
ては、空気流量検出器51の出力と燃料流量検出器37の出
力であり、関数発生器63に対しては、燃料流量検出器37
の出力と空気流量検出器51の出力である。すなわち、ボ
イラ入力指令20,給水流量検出器23の出力（以下給水流
量と略す）、燃料流量検出器37の出力（以下燃料流量と
略す）、空気流量検出器51の出力（以下空気流量と略
す）、ボイラ入力指令20に対する燃料量の換算信号108
（以下燃料指令と略す）が必要なデータである。また、
各々のデータの重み付けとなるデータは各データの変動
量を示すデータでよいから、ボイラ入力指令に対して
は、PI調節器18の出力（以下主蒸気圧力偏差と称す）、
給水流量に対しては、減算器24の出力（以下給水流量偏
差と称す）と主蒸気圧力偏差、燃料流量に対しては、減
算器40の出力（以下燃料流量偏差と称す）とPI調節器31
の出力（以下主蒸気温度偏差と称す）、空気流量に対し
ては、積分器48の出力（以下排ガスO₂濃度偏差と称す）
と減算器52の出力（以下空気流量偏差と称す）、及び燃
料指令に対しては主蒸気温度偏差が対応している。

以上についてまとめた結果を第20図に示す。NOの欄は
修正対象の各関数発生器の第３図における整理番号を示
す。関数発生器名称の欄は修正対象となる関数発生器を
示す。収集データA,Bの欄は、関数発生器の定数計算に
必要なデータを示し、Ａは入力側でＸ軸座標となり、Ｂ
は出力側でＹ軸座標となる。各データ欄には、左側に定
数計算に必要なデータを、右側には、その重み付けとな
る評価用データが記入されている。

そこで、データ記録アルゴリズム202を燃料流量を例
にして説明する。第10図の判定要素244のYES出力が発生
した時点をT₁としてT_nまでｎコの燃料流量F₁〜F_nを収集
する。（第15図に示す）この時同時にｎコの燃料流量偏
差F_e1〜F_en及びｎコの主蒸気温度偏差M_Te1〜M_Tenを収集
する。これを実行要素246で実行後、実行要素247で燃料
流量F₁〜F_nの平均を算出し、f₁とする。次に実行要素248で燃料流量偏差F
_e1〜F_en及びｎコの主蒸気温度偏差M_Te1〜M_Tenよりの２
乗平均値を算出し、f_e1とする。そして実行要素249で記録し、定
格負荷の1/4−α〜2/4,2/4〜3/4,3/4〜4/4＋β負荷帯で
の各データ収集回数m_Lが３≦m_L≦Ｎとなるまで判定要素
250によりくり返し、データ収集が行われる。定格負荷
の1/4−α以下では起動／停止特性が不安定なため静特
性データの入手が困難である。そこでデータ収集負荷帯
を1/4−α以上とした。実行要素249にて記録された例を
第16図に示す。B,W,F,FS,Aは各々、ボイラ入力指令、給
水流量，燃料流量，燃料設定，空気流量である。またSI
GはデータをERRは重み付けを示している。

データ解析アルゴリズム203 次に第１図のデータ解析アルゴリズム203について説
明する。このアルゴリズムは、記録されたＮ個のデータ
からボイラパフオーマンスに合致した1/4,2/4,3/4,4/4
定格負荷に対応するデータを計算するのが目的である。
記録されたＮ個の燃料流量データを例にとる。第11図に
データ解析アルゴリズムを示す。実行要素260で1/4−α
〜2/4負荷帯のデータを抽出し、実行要素261で直線近似
計算を行う。その例を第18図に示す。負荷帯D1（1/4−
α〜2/4）に対応したデータf₁，f₂，……より直線近似
計算により求められた直線がFL1である。FL1は、各f₁，
f₂……からのＹ軸方向の路離をf_d1，f_d2とすると、f₁，
f₂のそれぞれの重み付けデータf_e1，f_e2より、（Σf_e1 ²
・e^-fd1＋f_e2 ²・e^-fd2＋……）が最小となるように引か
れている。つまり、重み付けの大きいデータが直線近似
に有効に作用することにより、データの適切さを高める
ことを目的としている。設定値の変更が制御に与える影
響が大きいため、その基礎となるデータの取扱いも十分
注意を払わなければならない。次に、FL1と1/4負荷との
交点が1/4負荷における新データF₁₂として実行素子262
により求められる。なお、F₁₁は現在の設定データであ
る。次に、実行素子263により1/4負荷新データF₁₂の重
み付けF_e12を計算する。これは、新データF₁₂と現デー
タF₁₁より新データF₁₄を求める際に、新データF₁₄の適
切さを確保するためである。Fe₁₂は下式で求めることが
できる。

Fe₁₂＝Cf₁₂・Nf_d1・（f_e1・e^-fd14＋f_e2・e^-fd24＋…
…）ここでCf₁₂は定数，Nf_d1はFL1を求めたデータの員
数、f_e1、f_e2，……はf₁，f₂，……の重み付けデータ、
f_d14，f_d24，……は、求めようとする1/4負荷に対する
データf₁，f₂，……の重み付けデータであり、1/4負荷
線とのＸ軸方向の距離である。次に実行要素264にて、1
/4負荷の新データF₁₄が求められる。

すなわち、 F₁₄＝F₁₁＋F_e12（F₁₂−F₁₁）但し、｜F₁₄−F₁₁｜≦αである。つまり、新しいデー
タと現データの差をα（％）以内に制限するのは、設定
値があまりに変化すると制御、ひいてはプラントに与え
る影響が大きいためである。同様にして、実行要素265
〜269により、2/4負荷の新データを、実行要素270〜274
により3/4負荷の新データを、実行要素277〜279により4
/4負荷の新データを求めることができる。そして実行要
素280にて整理し、第17図のように一覧表にまとめ、記
録しておく。

定数決定アルゴリズム204 次に第１図の定数決定アルゴリズム204について第12
図のフローチヤートにより説明する。実行要素290で
は、第３図の関数発生器27の定数を求める。関数発生器
の入力（Ｘ軸）はボイラ入力指令B₁〜B₄であり出力（Ｙ
軸）は燃料流量F₁〜F₄であるから、（B₁，F₁），（B₂，
F₂），（B₃，F₃），（B₄，F₄）が定数となる。これをグ
ラフ化した例を第19図に示す。同様にして、実行要素29
1〜296に対応して、第３図の関数発生器21,44,60〜63が
次次と求められる。

定数変更タイミング決定アルゴリズム205 次に第１図の定数変更タイミング決定アルゴリズム20
5について第13図のフローチヤートにより説明する。運
転員又は保守員の要求があると実行要素300にて現在コ
ントローラ220,225,226内にある定数と、求められた新
しい定数との比較表を作成して、第９図のデイスプレイ
208に実行要素301により表示し、実行要素302で運転員
に対し、書換許可の問合わせを行う。書換不許可の場合
には、終了し、書換許可の場合は、次のステツプに進
む。この判断は判定要素303にて行う。判定要素304,305
にて、プラント制御状態が外乱の影響を受けにくいかを
確認した上で、実行要素306から定数変更タイミング信
号160を出力し、実行要素307にて定数信号161を出力
し、定数を書き換える。実行要素308では、書き換えた
定数をリードバツクして、判定要素309にて照合チエツ
クを行う。照合の結果、正しければ実行要素311で信号
の保持を解除し、もし正しくなければ実行要素310にて
運転員に通報し、信号保持を解除する。定数書換は該当
する全ての関数発生器について全て同時に行うのが望ま
しい。つまり、第３図を見ても明らかな通り、各々の関
数発生器は互いに密接に関係しているからである。例え
ば、関数発生器44は関数発生器27または61の出力を入力
としているし、関数発生器21と27は同一入力である。

外乱防止方法次に定数書換時に制御及びプラントに外乱を与えない
方法について説明する。第１図に示すコントローラ220
内の一点鎖線で囲んだ部分60が第３図の従来回路に追加
した補助回路である。第１図中第３図と同一番号の要素
は同一機能を持つものである。

補償回路60は、定数変更タイミング決定アルゴリズム
205より定数変更タイミング信号160を受け信号106を信
号保持器222にて保持する。すると関数発生器27の出力
信号101が変化しても信号保持器222により信号150を使
用する制御回路には外乱を与えない。そこで定数変更タ
イミング決定アルゴリズム205より定数信号161にて関数
発生器27の定数を変更する。すると信号101は変化する
が、信号101と信号150との偏差を減算器221で算出し、
偏差信号151を比例積分器31内の積分器223に入力し、比
例積分器31の出力信号112を信号151に一致させる。以上
より、信号保持器の入力信号106は、関数発生器27の定
数を変更しても、信号150と一致することになる。従つ
て信号160をオフしても外乱を与えない。この様にし
て、補償回路60は、定数変更を外乱を与えずに行うこと
を可能としている。

本実施例によれば、プラント試運転調整時、プラント
運用時、プラント定期検査時のいずれの場合でも通用可
能だが、特に、プラント試運転調整時、プラント定期検
査時に、理想的な状況つまり1/4,2/4,3/4,4/4定格負荷
において、安定した制御状況が実現できれば、第10図の
判定要素250のm_Lの値を１と限定して、負荷1/4,2/4,3/
4,4/4の合計４回についてデータを収集すればよいた
め、多くのデータを収集する必要もなく、しかも正確な
定数修正が可能である。

そして、火力発電所の静特性データを収集する際に、
収集したデータにそれぞれ発電所の状態に応じた重み付
けを行うことから制御状態が必ずしも十分に安定してい
なくとも静特性データを収集することができ、妥当な制
御演算定数の計算ならびに修正が可能である。このこと
から、給水量，燃料量，空気量に対する指令信号を出力
する関数発生器，給水量，燃料量，空気量相互のクロス
リミツト信号を出力する関数発生器の定数を自動的に修
正することにより常に先行制御が有効になり、クロスリ
ミツト回路を異常時に有効に作動させることが可能とな
るばかりでなく、プラント定期検査時の作業工数を削減
できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ボイラの経年変
化や燃料の発熱量の変動等の火力発電所の状態変化に応
じて当該発電所を停止することなく自動的に最適制御演
算定数を修正し、最適な運転を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
火力発電所の概略構成図、第３図はプラント自動制御装
置の主たる制御機能を示す制御系統図、第４図，第５
図，第６図，第７図は各関数発生器の特性を示す説明
図、第８図は発熱量変動のため先行制御が有効に行えな
い様子を示す説明図、第９図は本発明の実施例に係る自
動制御システムの概略構成図、第10図はデータ収集タイ
ミング決定アルゴリズムを示すフローチヤート、第11図
はデータ解析アルゴリズムを示すフローチヤート、第12
図は定数決定アルゴリズムを示すフローチヤート、第13
図は定数変更タイミングアルゴリズムを示すフローチヤ
ート、第14図乃至第19図は各アルゴリズムの説明図、第
20図は関数発生器と収集データとの対応関係を示す説明
図である。 201…データ収集タイミング決定アルゴリズム、202…デ
ータ記録アルゴリズム、203…データ解析アルゴリズ
ム、204…定数決定アルゴリズム、205…定数変更タイミ
ング決定アルゴリズム、222…信号保持器、223…積分
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋康弘日立市幸町３丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開昭58−15703（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−218105（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷要求信号に基づいて給水量、燃料量、
空気量及び発電機出力を制御する火力発電所の制御装置
において、前記制御装置から前記給水量、燃料量、空気量及び発電
機出力に関する指令値と実測値の偏差及び実測値からな
る静特性データを収集するデータ収集手段と、前記収集された静特性データに基づいて当該火力発電所
の運転状態を解析するデータ解析手段と、前記解析結果により前記制御装置における制御演算手段
を修正する定数決定手段と、を備えたことを特徴とする火力発電所の制御演算定数修
正装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、前記静特性データは、給水量先行制御定数についてはボ
イラ入力指令および給水量、燃料先行制御定数について
はボイラ入力指令および燃料量、空気量先行制御定数に
ついては燃料量指令および空気量、給水量から燃料量に
対するクロスリミット制御を行う制御定数については給
水量および燃料量、空気量から燃料量に対するクロスリ
ミット制御を行う制御定数については空気量および燃料
量、燃料量から空気量に対するクロスリミット制御を行
う制御定数については燃料量および空気量であることを
特徴とする火力発電所の制御演算定数修正装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、前記静特性データは、ボイラ入力指令については主蒸気
圧力偏差信号、給水量については給水量と給水指令との
偏差および主蒸気圧力偏差、燃料量に対しては燃料量と
燃料指令との偏差および主蒸気温度偏差、燃料指令につ
いては主蒸気温度偏差、空気量については空気量と空気
指令との偏差および排ガス中の酸素濃度偏差をそれぞれ
評価データとして同時に収集することを特徴とする火力
発電所の制御演算定数修正装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項、第２項または第３
項記載の装置において、データ解析手段は、収集した静
特性データを定格負荷の1/4、2/4、3/4および4/4負荷に
それぞれ対応した負荷帯に分類し、その各負荷帯内のデ
ータを直線近似して前記４つの負荷帯に対応したデータ
に等価変換することを特徴とする火力発電所の制御演算
定数修正装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
たは第４項記載の装置において、定数決定手段は各制御
定数の修正を同時に行うことを特徴とする火力発電所の
制御演算定数修正装置。