JP2767250B2 - プラント最適起動装置 - Google Patents

プラント最適起動装置

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JP2767250B2
JP2767250B2 JP63055521A JP5552188A JP2767250B2 JP 2767250 B2 JP2767250 B2 JP 2767250B2 JP 63055521 A JP63055521 A JP 63055521A JP 5552188 A JP5552188 A JP 5552188A JP 2767250 B2 JP2767250 B2 JP 2767250B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電所における発電設備の起動を計算機を用
いて自動的に行なう、発電プラント自動起動装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来の装置は、第4図、第5図、第6図に示す様にプ
ロセス状態に応じた起動モードによって決まる制御量パ
ターンを記憶しておき、プラント起動時には起動時のプ
ロセス状態から起動モードを決定し、その後はプラント
の状態にかかわらず、起動モードに応じて記憶した制御
量パターンで制御する様になっていた。
発明に最も近い公知例としてアイエスエイ トランス
アクションズ 16巻第2号の「ア ソフトウエア シス
テム フォア コンピュータコントロール オブ パワ
ープラント アンド イッツオートマチック デザイ
ン」(ISA Transactions Vol.16 No.2の「A software
system for Computer Control of power plant
s and its Automatic Design)と同じくアイエスエ
イ 1981 アイエスビーエヌ 0−87664−520−1「ア
ドバンスド コンピュータコントロール システム フ
ォア マツシマ フォスィル パワープラント」(ISA
1981ISBN 0−87664−520−1「Advanced Computer Cont
rol system for Matsushima fossil Power plant」)が
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来技術における制御の詳細を第4図を用いて説明す
る。第4図は発電設備の主要機器であるボイラ設備の圧
力制御の概要を示す。ボイラの圧力は燃料調節弁106の
開度を圧力制御装置101によって制御しボイラへの投入
燃料量を増減させることにより行なう。この圧力制御装
置101は、フィードバック信号としてのボイラ出口蒸気
圧力を圧力発信器107を介して入力し、この圧力を制御
目標設定器102に設定された目標圧力となる様、比例積
分器103を用いて燃料調節弁106を制御する。
通常この圧力制御装置101は、ボイラ負荷がある規定
値以上で有効であり、初点火からボイラ負荷が規定値以
上となり圧力制御装置101の制御が有効となる間の燃料
調節弁の開度設定は、圧力制御装置101の制御自動/手
動切替器105を手動とし、手動設定器104を介して直接オ
ペレータが設定することにより行なう。初点火から圧力
制御装置101を自動で使えないのは、下記の理由によ
る。
初点火時、投入熱量の大部分はボイラ設備のウォー
ミングに消費され、ボイラドラム内の水が加熱されて圧
力上昇を開始するまでに時間遅れがある。
このボイラ設備のウォーミングによる圧力上昇開始
までの時間遅れが、ボイラ設備の停止時間に依存し一定
でない、即ちボイラ消化後長時間放置すれば、自然放熱
によりボイラ設備の温度は大気温度まで降下しウォーミ
ングに長時間を要するが、ボイラ消化後直ちに再起動す
れば、ボイラウォーミングはほとんど必要ない。
近年、上述の点火から圧力制御装置101自動までのオ
ペレータによる操作を計算機で行なう計算機自動起動装
置が実用化され、発電所などの自動起動に用いられてい
る。(第4図に示す自動起動装置108が該当する。) 自動起動装置108における処理を第5図を用いて説明
する。
自動起動装置108は、初点火タイミング時ボイラ設備
のボイラ出口蒸気圧力である状態値107Aを読み込み、モ
ード判定器112にて起動モードを決定する。起動モード
の判定は第6図に示す様に、ボイラ消化後のドラム蒸気
圧力をあらかじめ定められたしきい値と比較することに
より行なう。本例の場合ドラム蒸気圧力P1が、しきい値
α1以下でα2以上の場合起動モードとして(II)が選択
される。起動モードが決定したらそのモードに応じた、
燃料投入量パターンが、燃料投入量パターン記憶装置11
3から制御出力装置114に出力され、制御出力装置114に
て、燃料調節弁開度設定値109に変換し、圧力制御装置1
01の手動設定器104へ出力する。
燃料投入量パターンは、第7図に示す様に設定する。
燃料量は、時間の関数として定義され、点火時燃料量は
f1とし、点火からt1時間経過後燃料量をf2とする。起動
モードによってこのf1,f2,t1の値は異なるボイラの圧
力上昇を行なう場合、圧力上昇率を一定にする様に制御
する必要があり、第7図は、圧力上昇率一定となる様燃
料投入する場合の例である。
この様なパターン制御を行なった場合、次の様な問題
点がある。
燃料投入量パターンは、あるボイラの運転パターン
を想定して決めるが、この運転パターンと異なる操作介
入があった場合、例えば、第4図における蒸気管ドレン
10Aを開いて蒸気を系外へ逃がす様な操作介入がある
と、ドラムからの発生蒸気量が増えるが、燃料量は点火
時の起動モードによって決まる燃料投入量パターンで制
御されるので一定量のままであり、その結果、ドラムの
圧力上昇率が下がることになる。これは所期の制御目標
(圧力上昇率一定)を達成しないことを意味する。
初点火時のプロセス状態値によって起動モードを決
定するが、このモードに応じたプロセス状態値には、幅
があり、(モードIIの時、プロセス状態値は、α1以下
でα2以上であり得る。)必ずしもプロセス状態に応じ
た最適な制御設定値ではない。
プロセス状態値がしきい値付近にある時、このしき
い値よりプロセス量が大きければ起動モードは(I)と
なり、小さければ(II)となる。前述の様に、制御量
は、起動モードで決まるので、このしきい値を境にし
て、制御量が不連続的に変わることになり、プロセス状
態に応じた最適制御量との偏差大となる。又モード切替
点において制御設定値の突然変化があるので制御上、好
ましくない。
これらの問題点は、プラントの自動起動を行なった場
合、起動完了までの時間が、計画値と大巾にずれたり、
運転員の手動介入を必要とするなどの制御上の不具合を
引き起こす。
本発明の目的は、かかる制御上の不具合を克服すべ
く、自動起動装置108にプロセス状態に応じた最適な制
御操作量となる様補正する回路を設けて、ボイラ設備の
最適化自動起動を行なうものである。
〔課題を解決するための手段〕 上記目的は、プロセスデータをプラントの検出端から
周期的に入力するプロセスデータ入力装置と、プロセス
データを入力して起動モード判定し起動モード信号を出
力する起動モード判定装置とを有するプラント最適起動
装置において、プラント起動初期のプロセスデータと起
動モード信号を入力して演算し起動初期投入エネルギー
量補正値を出力する起動初期投入エネルギー量補正装置
と、プラント起動中のプロセスデータを入力して変化率
を演算し予め定められた変化率に対する起動中の投入エ
ネルギー量を補正する補正値を出力する起動中投入エネ
ルギー量補正装置と、起動モード信号と起動初期投入エ
ネルギー量補正装置とを起動中投入エネルギー量補正装
置とからの補正値を入力して前記起動モード信号により
定められる各起動モードの基準投入エネルギー量と前記
補正値から各起動モードにおける投入エネルギー量指令
値を演算して出力する投入エネルギー量指令装置とを設
けたことにより達成される。
〔作用〕
プラントの起動で起動初期の投入エネルギ量を指令す
るに際し、プラントのプロセスデータを入力して起動モ
ードのどれに該当するか判定し、予め定められている起
動モード毎の起動初期の投入エネルギ量をプロセスデー
タで補正してプラントの状態に合った起動初期の投入エ
ネルギ量を指令する。
次に起動中の投入エネルギ量を指令するに際し、起動
中のプラントのプロセスデータの変化率を入力し予め定
められたプロセスデータの変化率に対する起動中投入エ
ネルギ量を補正して指令する。
このように起動初期、起動中においてプロセスデータ
を用いて基準パターンを補正して投入エネルギ量を指令
するので、プラントがどんな状態にあっても最適な起動
をすることが出来る。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図に示す。本装置は発電プラン
トのボイラに係り、ドラム蒸気圧力入力装置11、起動モ
ード判定装置12、投入燃料量決定装置13、初期燃料量補
正装置14、燃料量補正装置15、及び燃料調節弁開度出力
装置16により構成される。ドラム蒸気圧力入力装置11
は、ボイラ消火後の時間経過によって分類される4段階
のモードに応じた最適な制御量を決めるためのドラム蒸
気圧力17を周期的に読み込む。起動モード判定装置12
は、モード判定用ドラム蒸気圧力17を用いて圧力降下に
よりボイラがどの段階にあるかを示す起動モード18を判
定し、投入燃料量決定装置13へ送る。投入燃料量決定装
置13は、起動モード18と、初期燃料量補正装置14にて、
点火時のドラム蒸気圧力17より求めた初期燃料補正値19
にて初期燃料投入量を決定し、点火完了後は圧力変化率
一定となる様決められた燃料量に燃料量補正装置15にて
求めた補正信号1Aにより燃料投入量指令1Bを決定し燃料
調節弁開度出力装置16へ送る。
燃料調節弁開度出力装置16では、燃料投入量指令1B
を、燃料調節弁開度109に変換し圧力制御装置101へ出力
する。燃料調節弁開度109は下記式により求められる。
Co=FD/K(PI−Po) Co;燃料調節弁開度109 FD;燃料投入量指令1B K ;燃料調節弁流量係数 PI; 〃 入口圧力(Constant) Po; 〃 出口圧力(Constant) 次に初期燃料補正装置14及び、熱量補正装置15の機能
について詳述する。
I)初期燃料量補正装置14(第2図に示す。)起動モー
ド判定装置12にて判定されたモードにおけるドラム蒸気
圧力基準値αBと実ドラム蒸気圧力αAの偏差Δα21を求
める。次にこのドラム蒸気圧力偏差Δα21とボイラ設備
の熱容量MBより下記式にて燃料偏差ΔQI22を求める。
ΔQI=MB×Δα 熱量偏差ΔQI22と、燃料発熱量Hfより燃料量偏差ΔfI23
を下記式により求める。
ΔfI=ΔQI/Hf 上記ΔfI23に補正係数CfI24を掛けて初期燃料補正量1
9を求める。
補正係数CfI24は制御目標によって決める。例えば、
初点火時の制御目標が圧力上昇率一定となるまでの時間
を、一定時間以内に収めることならば、一担補正量19を
出力した後、圧力上昇率を監視し圧力上昇が遅い時には
CfI24を大きくし、早過ぎる時には、小さくする様、人
工知能用言語などを用いて修正する。
II)燃料量補正装置15(第3図に示す。) 圧力上昇率が規定値以下となったら、燃料量補正は本
装置にて行なう。
ドラム蒸気圧力より圧力上昇率ΔPA31を計算する。こ
のΔPA31と基準圧力上昇率ΔPBにより圧力上昇率偏差Δ
P32を計算し、ΔP32より下記式にて熱量偏差ΔQ33を求
める。
ΔQ=ΔP*SB ここで、 SB;基準蒸気流量を加圧するのに要する熱量で下記式で
求める。
SB=Fs*(Hs−Hw) ここで、 Fs;蒸気流量 Hs;実圧+1kg/cm2(単位圧力上昇分)における蒸気エン
タルピ Hw;給水エンタルピ 燃料量偏差計算以降、燃料量補正信号1Aを求める手順は
I)で述べた初期燃料量補正装置14の手順と同じであ
る。
投入燃料量決定装置13では、各モード毎の基準燃料量
と、初期燃料量補正装置14、燃料量補正装置15からの補
正量19,1Aを用いて燃料投入指令1Bを求める。
起動モード判定装置12における処理は従来と同じであ
る。
本実施例によれば、プロセス状態に応じて、制御操作
量を補正するので、規定外の運転操作をしても所期の制
御の目標(圧力上昇率一定)通りに運転することができ
る。
次にプロセス初期状態値に応じた制御操作量の補正を
行なうので、起動時間が所定の時間内となる。
さらにプロセス状態がしきい値近くにあっても制御量
は、連続的に設定されるので、しきい値を境にした制御
設定値の突変がなくなり、安定した制御が可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、プラントの状態が大きく変動する起
動を起動初期と起動中の二つのパタンに分けてそれぞれ
の起動段階に応じて最適なパタン制御の目標を設定し、
所定の目標を逸脱した場合に補正制御を行い、プラント
停止後にプラントがどんな状態或いは操作介入があって
も最適な起動をすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の発電プラント自動起動装置
ブロック図、第2図は本発明の一実施例の起動初期燃料
補正フローチャート、第3図は本発明の一実施例の起動
中燃料補正フローチャート、第4図は従来のボイラ燃料
制御装置系統図、第5図は従来の起動モード判定フロー
チャート、第6図は従来のドラム蒸気圧力から起動モー
ドを判定する図表、第7図は従来の燃料投入量と時間経
過を示す図表である。 11…ドラム蒸気圧力入力装置、12…起動モード判定装
置、13…投入燃料量決定装置、14…初期燃料量補正装
置、15…燃料量補正装置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロセスデータをプラントの検出端から周
    期的に入力するプロセスデータ入力装置と、前記プロセ
    スデータを入力して起動モード判定し起動モード信号を
    出力する起動モード判定装置とを有するプラント最適起
    動装置において、 前記プラント起動初期のプロセスデータと前記起動モー
    ド信号を入力して演算し起動初期投入エネルギー量補正
    値を出力する起動初期投入エネルギー量補正装置と、 前記プラント起動中のプロセスデータを入力して変化率
    を演算し予め定められた変化率に対する起動中の投入エ
    ネルギー量を補正する補正値を出力する起動中投入エネ
    ルギー量補正装置と、 前記起動モード信号と前記起動初期投入エネルギー量補
    正装置と前記起動中投入エネルギー量補正装置とからの
    補正値を入力して前記起動モード信号により定められる
    各起動モードの基準投入エネルギー量と前記補正値から
    各起動モードにおける投入エネルギー量指令値を演算し
    て出力する投入エネルギー量指令装置とを設けたことを
    特徴とするプラント最適起動装置。
JP63055521A 1988-03-09 1988-03-09 プラント最適起動装置 Expired - Lifetime JP2767250B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5316041B2 (ja) * 1971-10-19 1978-05-29
JP2523498B2 (ja) * 1986-05-27 1996-08-07 株式会社東芝 火力発電プラント起動装置

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