JP3068330B2 - 火力プラント燃料配分装置 - Google Patents
火力プラント燃料配分装置Info
- Publication number
- JP3068330B2 JP3068330B2 JP4141585A JP14158592A JP3068330B2 JP 3068330 B2 JP3068330 B2 JP 3068330B2 JP 4141585 A JP4141585 A JP 4141585A JP 14158592 A JP14158592 A JP 14158592A JP 3068330 B2 JP3068330 B2 JP 3068330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- fuel
- solution
- operation mode
- storage unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の燃料を使用する
複数のボイラ・タービンユニットからなる火力プラント
の各ユニットへの燃料配分装置に関する。
複数のボイラ・タービンユニットからなる火力プラント
の各ユニットへの燃料配分装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、産業用火力プラントは、例えば図
10に示すように複数種の燃料、例えば高炉ガス(BF
G)、転炉ガス(LDG)、コークス炉ガス(CO
G)、LNG等を各ユニットUNITに供給している。
そして、非線形計画法に基づく燃料配分計算装置JOS
により、各ユニットにおける直接デジタル制御装置DD
Cに指令を出し、各燃料の配分を制御している。
10に示すように複数種の燃料、例えば高炉ガス(BF
G)、転炉ガス(LDG)、コークス炉ガス(CO
G)、LNG等を各ユニットUNITに供給している。
そして、非線形計画法に基づく燃料配分計算装置JOS
により、各ユニットにおける直接デジタル制御装置DD
Cに指令を出し、各燃料の配分を制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の燃料配分方法に
おいては、一つのユニットにおいて、ある燃料をそのボ
イラユニットの主蒸気制御用のマスタ燃料に選ぶと、そ
の燃料を含む全てのユニットに供給される燃料に対する
上下限値が決定され、それらを制約条件とする非線形計
画法により、出力最大或いは購入燃料最小といった目的
関数を満たすように配分量を求めている。そのため、何
れかの燃料流量が少しでも変動して制約からはずれる
と、改めてマスタ燃料を選び直し、制約条件を変えて解
を求めなければならず、それにより解が求まらなかった
り、求まっても燃料については供給量を大幅に変更しな
ければならないことがあり、プロセスへの外乱を引き起
こすなどの問題があった。
おいては、一つのユニットにおいて、ある燃料をそのボ
イラユニットの主蒸気制御用のマスタ燃料に選ぶと、そ
の燃料を含む全てのユニットに供給される燃料に対する
上下限値が決定され、それらを制約条件とする非線形計
画法により、出力最大或いは購入燃料最小といった目的
関数を満たすように配分量を求めている。そのため、何
れかの燃料流量が少しでも変動して制約からはずれる
と、改めてマスタ燃料を選び直し、制約条件を変えて解
を求めなければならず、それにより解が求まらなかった
り、求まっても燃料については供給量を大幅に変更しな
ければならないことがあり、プロセスへの外乱を引き起
こすなどの問題があった。
【0004】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的とするところは、ファジー
(Fuzzy)非線形計画法により配分量を求める燃料
最適配分装置を備えることにより、燃料供給量が多少変
動して、制約から少しはみ出した位であれば、解を見つ
けて、なるべく現在の運転モードを維持して安定した運
転を実現できるガイダンスを出せる火力プラント燃料配
分装置を提供することにある。
れたものであって、その目的とするところは、ファジー
(Fuzzy)非線形計画法により配分量を求める燃料
最適配分装置を備えることにより、燃料供給量が多少変
動して、制約から少しはみ出した位であれば、解を見つ
けて、なるべく現在の運転モードを維持して安定した運
転を実現できるガイダンスを出せる火力プラント燃料配
分装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る火力プラン
ト燃料配分装置は、複数の種類の燃料を使用する複数の
ボイラ・タービンユニットから構成される火力プラント
の制御装置において、ファジー線形計画法に基づいて各
ユニットと各々の運転モードの全ての組合わせについて
最適燃料配分問題を計算する計算手段と、この計算手段
により解の求まった運転モードを選択する解存在判定手
段と、この解存在判定手段により選択された解の存在す
る運転モードと現在の運転モードとの近さを計算する運
転モード比較部と、この運転モード比較部の比較結果に
基づき、各ユニットの運転モードが現在の運転モードに
最も距離が近く、かつ燃料変化量の小さい解を選択する
解選択手段と、この解選択手段により選択された解に従
って各燃料の流量を調整する燃料流量調整手段とを備え
たことを特徴とする。
ト燃料配分装置は、複数の種類の燃料を使用する複数の
ボイラ・タービンユニットから構成される火力プラント
の制御装置において、ファジー線形計画法に基づいて各
ユニットと各々の運転モードの全ての組合わせについて
最適燃料配分問題を計算する計算手段と、この計算手段
により解の求まった運転モードを選択する解存在判定手
段と、この解存在判定手段により選択された解の存在す
る運転モードと現在の運転モードとの近さを計算する運
転モード比較部と、この運転モード比較部の比較結果に
基づき、各ユニットの運転モードが現在の運転モードに
最も距離が近く、かつ燃料変化量の小さい解を選択する
解選択手段と、この解選択手段により選択された解に従
って各燃料の流量を調整する燃料流量調整手段とを備え
たことを特徴とする。
【0006】
【作用】最適燃料配分を計算する計算手段は、各記憶部
に記憶している例えば微小増分値、メンバシップ関数、
プラント効率、燃料発熱量、換算定数、燃料最適配分問
題マトリックス、デマンド信号、燃料流量等の信号を用
いて、各運転モードの解を計算する。そして、上記計算
手段が各運転モードの全てについて計算を終わると、解
の求まった運転モード信号と、現在の運転モード信号と
を比較し、いくつかある解のある運転モード信号の中か
ら最も距離の近いものを選び、その運転モード信号に従
って各燃料の流量を調整する。
に記憶している例えば微小増分値、メンバシップ関数、
プラント効率、燃料発熱量、換算定数、燃料最適配分問
題マトリックス、デマンド信号、燃料流量等の信号を用
いて、各運転モードの解を計算する。そして、上記計算
手段が各運転モードの全てについて計算を終わると、解
の求まった運転モード信号と、現在の運転モード信号と
を比較し、いくつかある解のある運転モード信号の中か
ら最も距離の近いものを選び、その運転モード信号に従
って各燃料の流量を調整する。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。
明する。
【0008】図1は本発明の全体構成を示すブロック図
である。同図において、21は各燃料流量G(j) を検出
する燃料流量検出器で、その検出信号をCPU100に
出力する。このCPU100には、各種のデータ記憶、
データ入力を行なう記憶・入力部200、計算結果の燃
料配分量を表示するガイダンス表示部24、計算結果に
基づく燃料配分指令により、各燃料流量G(j) を調整す
る燃料流量調整器26が接続される。
である。同図において、21は各燃料流量G(j) を検出
する燃料流量検出器で、その検出信号をCPU100に
出力する。このCPU100には、各種のデータ記憶、
データ入力を行なう記憶・入力部200、計算結果の燃
料配分量を表示するガイダンス表示部24、計算結果に
基づく燃料配分指令により、各燃料流量G(j) を調整す
る燃料流量調整器26が接続される。
【0009】上記記憶・入力部200としては、図2に
示すようにε記憶部1、解記憶部2、メンバシップ関数
入力部3、G′min ,G′max 記憶部4、解マトリック
ス記憶部7、η記憶部8、kM 記憶部10、燃料発熱量
記憶部11、JM 記憶部12、換算定数記憶部13、燃
料最適配分問題マトリックス入力部14、マトリックス
記憶部15、h記憶部17、デマンド入力部18、デマ
ンド記憶部19、燃料流量検出器21、運転モード入力
部23、運転モード記憶部24等が設けられている。
示すようにε記憶部1、解記憶部2、メンバシップ関数
入力部3、G′min ,G′max 記憶部4、解マトリック
ス記憶部7、η記憶部8、kM 記憶部10、燃料発熱量
記憶部11、JM 記憶部12、換算定数記憶部13、燃
料最適配分問題マトリックス入力部14、マトリックス
記憶部15、h記憶部17、デマンド入力部18、デマ
ンド記憶部19、燃料流量検出器21、運転モード入力
部23、運転モード記憶部24等が設けられている。
【0010】上記ε記憶部1には、計算に用いる微小増
分値εが設定されている。解記憶部2には、計算された
結果、出力Wと各燃料配分量xが運転モードごとに保存
される。上記運転モードとは、プラントがm個のボイラ
・タービンユニットから構成されている時に、それぞれ
のユニットにおいて燃料x(1) 〜x(n) の内から1つを
ボイラの主蒸気圧力制御用燃料(マスタ燃料)に選んだ
時、ユニット1からmまでのマスタ燃料の組をいう。n
種の燃料をf1 〜fn 、ユニットUi のマスタ燃料をM
(i) とし、ユニットUi のマスタ燃料をfj に選べば、
M(i) =fj である。全てのユニットでマスタ燃料を決
めれば、運転モードM′は M′=(M(1),M(2),…,M(n) ) で表される。よって、解記憶部2では計算中に計算され
たある運転モードでの出力W(M′)と、各燃料配分量
x(M′,i,j)を記憶する。
分値εが設定されている。解記憶部2には、計算された
結果、出力Wと各燃料配分量xが運転モードごとに保存
される。上記運転モードとは、プラントがm個のボイラ
・タービンユニットから構成されている時に、それぞれ
のユニットにおいて燃料x(1) 〜x(n) の内から1つを
ボイラの主蒸気圧力制御用燃料(マスタ燃料)に選んだ
時、ユニット1からmまでのマスタ燃料の組をいう。n
種の燃料をf1 〜fn 、ユニットUi のマスタ燃料をM
(i) とし、ユニットUi のマスタ燃料をfj に選べば、
M(i) =fj である。全てのユニットでマスタ燃料を決
めれば、運転モードM′は M′=(M(1),M(2),…,M(n) ) で表される。よって、解記憶部2では計算中に計算され
たある運転モードでの出力W(M′)と、各燃料配分量
x(M′,i,j)を記憶する。
【0011】メンバシップ関数入力部3は、各ユニット
のある運転モードM′における、全ての燃料流量の逸脱
許容度を示すメンバシップ関数の上下限値G′min
(i,j,M(i) ),G′max (i,j,M(i) )を入
力する。A′はファジー集合を表し、図7のように中心
値αと裾の広がりCによって表される。G′min ,G′
max 記憶部4には、メンバシップ関数入力部3により入
力されたファジー上下限値が設定されている。解マトリ
ックス記憶部7は、ある運転モードM′で計算した時に
解があったかどうかを記憶する。 η記憶部8には、各ユニットのプラント効率η(i)を
設定する。kM 記憶部10は、計算途中のカウンタkの
値を保持する。燃料発熱量記憶部11は、各燃料fj の
発熱量Q(j) を記憶している。JM 記憶部12は、燃料
最適配分問題の中から選ばれた目的関数の値Jの最大値
或いは最小値を保持している。換算定数記憶部13は、
kcalを出力Wへ変換するための変換定数C(C=8
60[kcal/W])を記憶する。
のある運転モードM′における、全ての燃料流量の逸脱
許容度を示すメンバシップ関数の上下限値G′min
(i,j,M(i) ),G′max (i,j,M(i) )を入
力する。A′はファジー集合を表し、図7のように中心
値αと裾の広がりCによって表される。G′min ,G′
max 記憶部4には、メンバシップ関数入力部3により入
力されたファジー上下限値が設定されている。解マトリ
ックス記憶部7は、ある運転モードM′で計算した時に
解があったかどうかを記憶する。 η記憶部8には、各ユニットのプラント効率η(i)を
設定する。kM 記憶部10は、計算途中のカウンタkの
値を保持する。燃料発熱量記憶部11は、各燃料fj の
発熱量Q(j) を記憶している。JM 記憶部12は、燃料
最適配分問題の中から選ばれた目的関数の値Jの最大値
或いは最小値を保持している。換算定数記憶部13は、
kcalを出力Wへ変換するための変換定数C(C=8
60[kcal/W])を記憶する。
【0012】燃料最適配分問題マトリックス入力部14
は、燃料最適配分問題をファジー線形計画法により解く
ためのマトリックスを入力する。マトリックス記憶部1
5は、燃料最適配分問題マトリックス入力部14で入力
されたマトリックスを記憶する。h記憶部17は、“だ
いたい正である”度合hを記憶する。デマンドW入力部
18は、電力デマンドW[w]を入力する。デマンドW
記憶部19は、デマンド入力部18で入力されたデマン
ドを記憶する。
は、燃料最適配分問題をファジー線形計画法により解く
ためのマトリックスを入力する。マトリックス記憶部1
5は、燃料最適配分問題マトリックス入力部14で入力
されたマトリックスを記憶する。h記憶部17は、“だ
いたい正である”度合hを記憶する。デマンドW入力部
18は、電力デマンドW[w]を入力する。デマンドW
記憶部19は、デマンド入力部18で入力されたデマン
ドを記憶する。
【0013】運転モード入力部23は、現在の運転モー
ドM′を運転モード記憶部24に入力する。運転モード
記憶部24は、運転モード入力部23からの運転モード
M′を記憶する。
ドM′を運転モード記憶部24に入力する。運転モード
記憶部24は、運転モード入力部23からの運転モード
M′を記憶する。
【0014】CPU100は、運転モード順次切換部
5、目的関数選択部6、燃料最適配分問題計算部9、解
存在判定部16、運転モード比較部20、解選択部22
により構成される。運転モード順次切換器5は、運転モ
ードM′のあらゆる組合わせの指示を出す。目的関数選
択部6は、燃料流量を最小にしたい燃料番号jを記憶
し、指示を出す。燃料最適配分問題計算部9は、燃料最
適配分問題を解く。解存在判定部16は、全ての運転モ
ードM′の組合わせで計算を行なった後、解マトリック
スANSを参照して、解の求まった運転モードを選び出
す。運転モード比較部20は、現在の運転モードM′と
解の存在する運転モードM″との運転モードの近さPを
計算し、解選択部22へ出力する。
5、目的関数選択部6、燃料最適配分問題計算部9、解
存在判定部16、運転モード比較部20、解選択部22
により構成される。運転モード順次切換器5は、運転モ
ードM′のあらゆる組合わせの指示を出す。目的関数選
択部6は、燃料流量を最小にしたい燃料番号jを記憶
し、指示を出す。燃料最適配分問題計算部9は、燃料最
適配分問題を解く。解存在判定部16は、全ての運転モ
ードM′の組合わせで計算を行なった後、解マトリック
スANSを参照して、解の求まった運転モードを選び出
す。運転モード比較部20は、現在の運転モードM′と
解の存在する運転モードM″との運転モードの近さPを
計算し、解選択部22へ出力する。
【0015】解選択部22は、運転モード比較部20か
ら送られてきた運転モードの近さPのうち、最もPの小
さい時の運転モードM″の解Xを解としてガイダンス表
示部25及び燃料流量調整器26へ出力する。上記燃料
最適配分問題計算部9は、図3に示すように構成され
る。
ら送られてきた運転モードの近さPのうち、最もPの小
さい時の運転モードM″の解Xを解としてガイダンス表
示部25及び燃料流量調整器26へ出力する。上記燃料
最適配分問題計算部9は、図3に示すように構成され
る。
【0016】マトリックス構成部27は、燃料最適配分
問題マトリックス入力部14よりマトリックス記憶部1
5を介して送られてくるマトリックスA″のG″max ,
G″min ,G* ,W,B′,D′にC,M,L,E,
G,Iの信号と目的関数選択部6からの信号を基づいて
値を線形計画問題計算部31に入力する。初期設定部2
8は、線形計画問題計算部31に対し、計算のための初
期値を設定する。
問題マトリックス入力部14よりマトリックス記憶部1
5を介して送られてくるマトリックスA″のG″max ,
G″min ,G* ,W,B′,D′にC,M,L,E,
G,Iの信号と目的関数選択部6からの信号を基づいて
値を線形計画問題計算部31に入力する。初期設定部2
8は、線形計画問題計算部31に対し、計算のための初
期値を設定する。
【0017】kインクリメント部29は、計算途中、k
(整数)を0,1,2,…と順次増加する回路で、その
値をh計算部30に出力する。このh計算部30は、k
インクリメント部29とε記憶部1からの信号Aに基づ
き“だいたい正である”度合hを次式 h=h+kε により計算し、線形計画問題計算部31及びh判定部3
4に出力する。
(整数)を0,1,2,…と順次増加する回路で、その
値をh計算部30に出力する。このh計算部30は、k
インクリメント部29とε記憶部1からの信号Aに基づ
き“だいたい正である”度合hを次式 h=h+kε により計算し、線形計画問題計算部31及びh判定部3
4に出力する。
【0018】h計算部30により、hの値が「0」から
順に増加するが、この値が「1.0」より下であるかど
うかをh判定部34で判定し、尚且つ、新たなhをh記
憶部17に出力し、h>1.0となった時点で線形計画
問題計算部31に計算終了信号を出力する。この線形計
画問題計算部31は、マトリックス構成部27で構成さ
れたマトリックスA″からシンプレックス法により解を
求め、J判定部32及び解存在判定部35に出力する。
順に増加するが、この値が「1.0」より下であるかど
うかをh判定部34で判定し、尚且つ、新たなhをh記
憶部17に出力し、h>1.0となった時点で線形計画
問題計算部31に計算終了信号を出力する。この線形計
画問題計算部31は、マトリックス構成部27で構成さ
れたマトリックスA″からシンプレックス法により解を
求め、J判定部32及び解存在判定部35に出力する。
【0019】J判定部32は、目的関数選択部6で選択
された目的関数の値Jと、JM 記憶部12に記憶されて
いるJM と比較し、大小関係を判定する。J>JM であ
れば、そのJとkをJM 代入部33とkM 代入部36を
介してJM 記憶部12、kM記憶部10に記憶する。解
存在判定部35は、線形計画問題計算部31から計算結
果に対し、解が求まったのかどうかを判定する。解のあ
る、なしにより、 解がある時 ANS(M′)=1 解がない時 ANS(M′)=0
された目的関数の値Jと、JM 記憶部12に記憶されて
いるJM と比較し、大小関係を判定する。J>JM であ
れば、そのJとkをJM 代入部33とkM 代入部36を
介してJM 記憶部12、kM記憶部10に記憶する。解
存在判定部35は、線形計画問題計算部31から計算結
果に対し、解が求まったのかどうかを判定する。解のあ
る、なしにより、 解がある時 ANS(M′)=1 解がない時 ANS(M′)=0
【0020】の値を解マトリックス記憶部7へ送ると共
に、解が求まったかどうかの信号をANS代入部37に
送り、解があった場合は、その解を解保存部38へ出力
する。ANS代入部37は、解が求まった場合には
「1」を、求まらなかった場合は「0」をDとして解マ
トリックス記憶部7へ出力する。また、解保存部38
は、解存在判定部35により判定された解、すなわち燃
料配分量g(i,j)をx(i,j,M′)に代入し、
Bとして解記憶部2へ送出する。次に燃料最適配分問題
マトリックス入力部14におけるファジー線形計画法に
よる燃料最適配分問題について説明する。図4に示すよ
うにプラントUがm個のボイラ・タービンユニットui
から構成されているとする。すなわち、 U={ui |i=1,2,…,m} とする。また、プラントUに供給されている燃料がn種
類あるとし、それらをfj (j=1,2,…,m)と呼
ぶことにすると、燃料全体の集合Fは F={fj |j=1,2,…,n} となる。以下、iはあるユニット番号、mは最大値、j
は燃料番号を示すものとし、その最大値をnとする。あ
る燃料fj のプラントUへ供給されている流量をG(j)
とする。また、あるユニットui に供給される燃料fj
の流量をg(i,j)とする。すると、流量G(j) は、
に、解が求まったかどうかの信号をANS代入部37に
送り、解があった場合は、その解を解保存部38へ出力
する。ANS代入部37は、解が求まった場合には
「1」を、求まらなかった場合は「0」をDとして解マ
トリックス記憶部7へ出力する。また、解保存部38
は、解存在判定部35により判定された解、すなわち燃
料配分量g(i,j)をx(i,j,M′)に代入し、
Bとして解記憶部2へ送出する。次に燃料最適配分問題
マトリックス入力部14におけるファジー線形計画法に
よる燃料最適配分問題について説明する。図4に示すよ
うにプラントUがm個のボイラ・タービンユニットui
から構成されているとする。すなわち、 U={ui |i=1,2,…,m} とする。また、プラントUに供給されている燃料がn種
類あるとし、それらをfj (j=1,2,…,m)と呼
ぶことにすると、燃料全体の集合Fは F={fj |j=1,2,…,n} となる。以下、iはあるユニット番号、mは最大値、j
は燃料番号を示すものとし、その最大値をnとする。あ
る燃料fj のプラントUへ供給されている流量をG(j)
とする。また、あるユニットui に供給される燃料fj
の流量をg(i,j)とする。すると、流量G(j) は、
【0021】
【数1】 で表される。
【0022】今、ユニットui のプラント効率がη(i)
であるとすると、先のCと各燃料の発熱量Q(j) を用い
て、ユニットui の出力W(i) を次のように表すことが
できる。
であるとすると、先のCと各燃料の発熱量Q(j) を用い
て、ユニットui の出力W(i) を次のように表すことが
できる。
【0023】
【数2】 よって、プラント全体の出力Wは、
【0024】
【数3】 となる。さて、各ユニットへ供給できる燃料流量の上下
限値は、各ユニットのマスタ燃料により決まっている。
限値は、各ユニットのマスタ燃料により決まっている。
【0025】ここで、マスタ燃料について説明する。各
ユニットはn種の燃料が供給されているが、ボイラの運
転の方法として、このうち1種類をボイラの主蒸気圧力
制御のために可変とし、その他、n−1種の燃料は固定
にする。この主蒸気圧力制御用燃料をマスタ燃料と呼
び、各ユニットについて1種のマスタ燃料が選ばれるこ
とになる。ユニットui のマスタ燃料M(i) がfj のと
き M(i) =fj と表す。プラント全体を考えるとm個のマスタ燃料があ
ることになり、この組合わせをベクトルM′で表わせ
ば、
ユニットはn種の燃料が供給されているが、ボイラの運
転の方法として、このうち1種類をボイラの主蒸気圧力
制御のために可変とし、その他、n−1種の燃料は固定
にする。この主蒸気圧力制御用燃料をマスタ燃料と呼
び、各ユニットについて1種のマスタ燃料が選ばれるこ
とになる。ユニットui のマスタ燃料M(i) がfj のと
き M(i) =fj と表す。プラント全体を考えるとm個のマスタ燃料があ
ることになり、この組合わせをベクトルM′で表わせ
ば、
【0026】
【数4】 となる。このM′を運転モードと呼ぶ。
【0027】あるユニットui においてマスタ燃料M
(i) =fj であれば、そのユニットへ供給される各燃料
の上下限値はGmax (i,j,M(i) ),Gmin (i,
j,M(i) )である。すなわち、 Gmin (i,j,M(i) )≦g(i,j)≦Gmax (i,j,M(i) ) である。
(i) =fj であれば、そのユニットへ供給される各燃料
の上下限値はGmax (i,j,M(i) ),Gmin (i,
j,M(i) )である。すなわち、 Gmin (i,j,M(i) )≦g(i,j)≦Gmax (i,j,M(i) ) である。
【0028】そこで、G(1) ,G(2) ,…,G(n) ,W
が与えられた時にある燃料流量G(j) を最小にするよう
各g(i,j)と運転モードM′を決定する問題を、燃
料最適配分問題と呼ぶ。
が与えられた時にある燃料流量G(j) を最小にするよう
各g(i,j)と運転モードM′を決定する問題を、燃
料最適配分問題と呼ぶ。
【0029】ユニット数m=2,燃料数n=2で、f1
=LNG,f2 =BFG(高炉ガス)とした時の各燃料
上下限値の組合わせを図9(a),(b)に示す。図中
Aの点では、M(1) =LNG,M(2) =LNGであり、
M′=(LNG,LNG)である。また、B点ではM′
=(BFG,LNG)である。燃料最適配分問題を定式
化すれば以下のようになる。
=LNG,f2 =BFG(高炉ガス)とした時の各燃料
上下限値の組合わせを図9(a),(b)に示す。図中
Aの点では、M(1) =LNG,M(2) =LNGであり、
M′=(LNG,LNG)である。また、B点ではM′
=(BFG,LNG)である。燃料最適配分問題を定式
化すれば以下のようになる。
【0030】
【数5】 [制約関数] Gmax (1,1,M(1) )≧g(1,
1) Gmax (2,1,M(2) )≧g(2,1) Gmax (m,1,M(m) )≧g(m,1) Gmax (1,2,M(1) )≧g(1,2) Gmax (m,n,M(m) )≧g(m,n) Gmin (1,1,M(1) )≧g(1,1) Gmin (m,n,M(m) )≧g(1,1)
1) Gmax (2,1,M(2) )≧g(2,1) Gmax (m,1,M(m) )≧g(m,1) Gmax (1,2,M(1) )≧g(1,2) Gmax (m,n,M(m) )≧g(m,n) Gmin (1,1,M(1) )≧g(1,1) Gmin (m,n,M(m) )≧g(1,1)
【0031】
【数6】
【0032】次にファジー線形計画法について説明す
る。まず、ファジー数について図8を用いて説明する。
ある数Aに対し、“だいたいA”であるようなファジー
数をA′と書き、Aであるという帰属度を表すメンバシ
ップ関数を、その中心値αと、裾の広がりCを用いて、
図7のような三角形で表わし、μA'(a)と表わす。こ
のμA'(a)は、a=αで「1.0」、a=α−c,α
+cで「0.0」を取る。
る。まず、ファジー数について図8を用いて説明する。
ある数Aに対し、“だいたいA”であるようなファジー
数をA′と書き、Aであるという帰属度を表すメンバシ
ップ関数を、その中心値αと、裾の広がりCを用いて、
図7のような三角形で表わし、μA'(a)と表わす。こ
のμA'(a)は、a=αで「1.0」、a=α−c,α
+cで「0.0」を取る。
【0033】上記ファジー数を用いて、燃料最適配分問
題の上下限値Gmin (i,j,M(i) ),Gmax (i,
j,M(i) )をG′min ,G′max と拡張する。すると
G′min ,G′max は、中心値αとcを用いて組 G′
=(α,c)で表わされることになる。これを用いる
と、もとの制約式は図8(b)のようになる。ここで
“だいたい正である”度合h(0≦h≦1)を導入し、
ファジー線形計画法による燃料最適配分問題は次のよう
になる。
題の上下限値Gmin (i,j,M(i) ),Gmax (i,
j,M(i) )をG′min ,G′max と拡張する。すると
G′min ,G′max は、中心値αとcを用いて組 G′
=(α,c)で表わされることになる。これを用いる
と、もとの制約式は図8(b)のようになる。ここで
“だいたい正である”度合h(0≦h≦1)を導入し、
ファジー線形計画法による燃料最適配分問題は次のよう
になる。
【0034】
【数7】 [制約関数] αmax (1,1 ,M(1) )−Cmax (1,1 ,M(1) )h−
g(1,1)≧0 αmax (2,1 ,M(2) )−Cmax (2,1 ,M(2) )h−
g(2,1)≧0 αmax (m,1 ,M(m) )−Cmax (m,1 ,M(m) )h−
g(m,1)≧0 αmax (1,2 ,M(1) )−Cmax (1,2 ,M(1) )h−
g(1,2)≧0 αmax (m,n ,M(m) )−Cmax (m,n ,M(m) )h−
g(m,n)≧0 αmin (1,1 ,M(1) )−Cmin (1,1 ,M(1) )h−
g(1,1)≧0 αmin (m,n ,M(m) )−Cmin (m,n ,M(m) )h−
g(1,1)≧0
g(1,1)≧0 αmax (2,1 ,M(2) )−Cmax (2,1 ,M(2) )h−
g(2,1)≧0 αmax (m,1 ,M(m) )−Cmax (m,1 ,M(m) )h−
g(m,1)≧0 αmax (1,2 ,M(1) )−Cmax (1,2 ,M(1) )h−
g(1,2)≧0 αmax (m,n ,M(m) )−Cmax (m,n ,M(m) )h−
g(m,n)≧0 αmin (1,1 ,M(1) )−Cmin (1,1 ,M(1) )h−
g(1,1)≧0 αmin (m,n ,M(m) )−Cmin (m,n ,M(m) )h−
g(1,1)≧0
【0035】
【数8】
【0036】この問題を後で述べるシンプルレックス法
で解くために、以下のような形の行列A″で入力する。
ここで部分行列x′c は、L 行c列を表わす。また、I
は単位行列φは零行列を示す。
で解くために、以下のような形の行列A″で入力する。
ここで部分行列x′c は、L 行c列を表わす。また、I
は単位行列φは零行列を示す。
【0037】
【数9】 但し、
【0038】
【数10】 のmn×1行列。
【0039】
【数11】 のmn×1行列。
【0040】
【数12】 の(n−1)×1行列。
【0041】
【数13】 の1×mn行列。
【0042】
【数14】 のm(n-1) ×(n-1) 行列。 D′=[η(1) Q(1) ,η(2) Q(1) ,…,η(m) Q(1) , η(1) Q(2) ,η(2) Q(2) ,…,η(m) Q(2) , ・・・ , η(1) Q(n) ,η(2) Q(n) ,…,η(m) Q(n) ] の1×mn行列。これは、燃料fj の流量G(j) を最小
にする場合のマトリックスである。次に上記実施例の全
体の動作について図5のフローチャート(PAD)に従
って説明する。
にする場合のマトリックスである。次に上記実施例の全
体の動作について図5のフローチャート(PAD)に従
って説明する。
【0043】図2において、G′min ,G′max 記憶部
4には、メンバシップ関数入力部3より各燃料の上下限
値Gmin (i,j,M(i) ),Gmax (i,j,M(i)
)が入力され、記憶される。また、マトリックス記憶
部15には、燃料最適配分問題マトリックス入力部14
よりマトリックスA″が入力され、記憶される。デマン
ドW記憶部19には、デマンドW入力部18よりデマン
ドWが入力され、記憶される。運転モード記憶部24に
は、運転モード入力部23よりプラント現在の運転モー
ドM′が入力され、記憶される。更に、CPU100内
の目的関数選択部6には、流量を最小にしたい燃料fj
の番号jが記憶される。
4には、メンバシップ関数入力部3より各燃料の上下限
値Gmin (i,j,M(i) ),Gmax (i,j,M(i)
)が入力され、記憶される。また、マトリックス記憶
部15には、燃料最適配分問題マトリックス入力部14
よりマトリックスA″が入力され、記憶される。デマン
ドW記憶部19には、デマンドW入力部18よりデマン
ドWが入力され、記憶される。運転モード記憶部24に
は、運転モード入力部23よりプラント現在の運転モー
ドM′が入力され、記憶される。更に、CPU100内
の目的関数選択部6には、流量を最小にしたい燃料fj
の番号jが記憶される。
【0044】そして、CPU100には、ε記憶部1よ
り微小増分ε信号A、G′min ,G′max 記憶部4より
メンバシップ関数C、η記憶部8よりプラント効率η信
号E、燃料発熱量記憶部11より燃料発熱量Q(j) 信号
G、換算定数記憶部13より換算定数C信号I、マトリ
ックス記憶部15より燃料最適配分問題マトリックス
J、デマンド記憶部19よりデマンドW信号L、燃料流
量検出器21より燃料流量Mの各信号が入力される。
り微小増分ε信号A、G′min ,G′max 記憶部4より
メンバシップ関数C、η記憶部8よりプラント効率η信
号E、燃料発熱量記憶部11より燃料発熱量Q(j) 信号
G、換算定数記憶部13より換算定数C信号I、マトリ
ックス記憶部15より燃料最適配分問題マトリックス
J、デマンド記憶部19よりデマンドW信号L、燃料流
量検出器21より燃料流量Mの各信号が入力される。
【0045】CPU100の燃料最適配分問題計算部9
は、前述の信号を用いて、目的関数選択部6からの信号
Oと、運転モード順次切換部5からの切換信号Nによ
り、順に各運転モードM′の解を計算し、その解をW・
X解記憶部2へ出力し、解の有無についての信号Dを解
マトリックス記憶部7へ出力する。また、計算途中での
カウント値kM ,目的関数の値JM ,“だいたい正であ
る”度合hをF,H,KとしてkM 記憶部10、JM 記
憶部12、h記憶部17へ出力する。
は、前述の信号を用いて、目的関数選択部6からの信号
Oと、運転モード順次切換部5からの切換信号Nによ
り、順に各運転モードM′の解を計算し、その解をW・
X解記憶部2へ出力し、解の有無についての信号Dを解
マトリックス記憶部7へ出力する。また、計算途中での
カウント値kM ,目的関数の値JM ,“だいたい正であ
る”度合hをF,H,KとしてkM 記憶部10、JM 記
憶部12、h記憶部17へ出力する。
【0046】燃料最適配分問題計算部9が運転モード順
次切換部5からの信号M′の全てについて計算が終わる
と、解マトリックス記憶部7からの信号が解存在判定部
16に入力され、ANS(M″)=1の場合は、その
M″を運転モード比較部20へ出力する。
次切換部5からの信号M′の全てについて計算が終わる
と、解マトリックス記憶部7からの信号が解存在判定部
16に入力され、ANS(M″)=1の場合は、その
M″を運転モード比較部20へ出力する。
【0047】運転モード比較部20は、解存在判定部1
6からの信号M″と、運転モード記憶部24からの現在
の運転モードM′の信号とを比較し、運転モードの近さ
(距離)Pを次式により計算する。
6からの信号M″と、運転モード記憶部24からの現在
の運転モードM′の信号とを比較し、運転モードの近さ
(距離)Pを次式により計算する。
【0048】
【数15】 そして、上記運転モード比較部20で求めた運転モード
の距離Pを解選択部22へ出力する。
の距離Pを解選択部22へ出力する。
【0049】解選択部22は、運転モード比較部20か
らの信号入力により、最も小さい距離Pのときの解をW
・X記憶部2より読出し、ガイダンス表示部25へ出力
し、また、燃料流量調整器26へ燃料流量変更指令を出
力する。
らの信号入力により、最も小さい距離Pのときの解をW
・X記憶部2より読出し、ガイダンス表示部25へ出力
し、また、燃料流量調整器26へ燃料流量変更指令を出
力する。
【0050】ガイダンス表示部25は、解選択部22か
らの信号により、各燃料配分量g(i,j,M(i) )を
表示し、また、解が存在しなかった場合は適用範囲外の
表示をする。燃料流量調整器26は、解選択部22から
の信号を受け、各燃料の流量を調整する。次に図3に詳
細を示す燃料最適配分問題計算部9の動作を図6に示す
フローチャート(PAD)に従って説明する。初期設定
部28は、解記憶部2、解マトリックス記憶部7、kM
記憶部10に対し、B、D、Fの初期設定信号を出力す
る。
らの信号により、各燃料配分量g(i,j,M(i) )を
表示し、また、解が存在しなかった場合は適用範囲外の
表示をする。燃料流量調整器26は、解選択部22から
の信号を受け、各燃料の流量を調整する。次に図3に詳
細を示す燃料最適配分問題計算部9の動作を図6に示す
フローチャート(PAD)に従って説明する。初期設定
部28は、解記憶部2、解マトリックス記憶部7、kM
記憶部10に対し、B、D、Fの初期設定信号を出力す
る。
【0051】マトリックス構成部27は、C、E、G、
I、J、L、Mの信号を受け、マトリックスA′を構成
する。このマトリックスを線形計画問題計算部31へ出
力する。h計算部30は、kインクリメント部29から
kが0から1ずつインクリメントされる信号を受け、ε
記憶部1からの信号Aを使って“だいたい正である”度
合hを計算する。計算した度合hは順に線形計画問題計
算部31及びh判定部34へ出力される。
I、J、L、Mの信号を受け、マトリックスA′を構成
する。このマトリックスを線形計画問題計算部31へ出
力する。h計算部30は、kインクリメント部29から
kが0から1ずつインクリメントされる信号を受け、ε
記憶部1からの信号Aを使って“だいたい正である”度
合hを計算する。計算した度合hは順に線形計画問題計
算部31及びh判定部34へ出力される。
【0052】線形計画問題計算部31は、マトリックス
構成部27、初期設定部28及びh計算部30からの信
号を用いて、順にh計算部30から送られてくる度合h
について、シンプレックス法により解g(i,j,M
(i) )を求める。解が求まったかどうかの状態と、解が
求まった場合には、その解を解存在判定部35へ送り、
その時の目的関数の値JをJ判定部32へ送る。
構成部27、初期設定部28及びh計算部30からの信
号を用いて、順にh計算部30から送られてくる度合h
について、シンプレックス法により解g(i,j,M
(i) )を求める。解が求まったかどうかの状態と、解が
求まった場合には、その解を解存在判定部35へ送り、
その時の目的関数の値JをJ判定部32へ送る。
【0053】解存在判定部35は、線形計画問題計算部
31からの信号を受け、解が求まったかどうかの信号を
ANS代入部37へ送る。また、求まった場合は、その
解を解保存部38へ送る。ANS代入部37は、解が求
まった場合には「1」を、求まらなかった場合は「0」
をDとして出力する。
31からの信号を受け、解が求まったかどうかの信号を
ANS代入部37へ送る。また、求まった場合は、その
解を解保存部38へ送る。ANS代入部37は、解が求
まった場合には「1」を、求まらなかった場合は「0」
をDとして出力する。
【0054】解保存部38は、求まった解W・XをBと
して出力する。J判定部32は、計算中に線形計画問題
計算部31から送られてくる目的関数の値Jを受け、J
M 記憶部12に記憶されているJM と比較し、J≦JM
なら値JをJM 代入部33へ送り、その時のカウント値
kをkM 代入部36へ送る。JM 代入部33は送られて
きたJをJM としてJM 記憶部12へ送り、kM 代入部
36は送られてきたkをkM としてkM 記憶部10へ送
る。
して出力する。J判定部32は、計算中に線形計画問題
計算部31から送られてくる目的関数の値Jを受け、J
M 記憶部12に記憶されているJM と比較し、J≦JM
なら値JをJM 代入部33へ送り、その時のカウント値
kをkM 代入部36へ送る。JM 代入部33は送られて
きたJをJM としてJM 記憶部12へ送り、kM 代入部
36は送られてきたkをkM としてkM 記憶部10へ送
る。
【0055】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、各
運転モードにおける各燃料流量の上下限値G′max ,
G′min をファジー集合のメンバシップ関数で入力でき
るので、燃料の供給量範囲が台形になり、特に範囲の端
の部分での燃料配分計算では、従来に比べ、柔軟に解を
求めることが可能になっている。そのため運転モードの
切換えを減らすことができる。
運転モードにおける各燃料流量の上下限値G′max ,
G′min をファジー集合のメンバシップ関数で入力でき
るので、燃料の供給量範囲が台形になり、特に範囲の端
の部分での燃料配分計算では、従来に比べ、柔軟に解を
求めることが可能になっている。そのため運転モードの
切換えを減らすことができる。
【0056】また、運転モード比較部で、現在の運転モ
ードと、解の求まった運転モードを比較し、いくつかあ
る解の求まった運転モードの中から最も距離の近いもの
を選ぶようになっているので、マスタ燃料変更を最小限
に抑えられる。
ードと、解の求まった運転モードを比較し、いくつかあ
る解の求まった運転モードの中から最も距離の近いもの
を選ぶようになっているので、マスタ燃料変更を最小限
に抑えられる。
【図1】本発明の一実施例に係る燃料配分装置の全体構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図2】同実施例の詳細を示すブロック図。
【図3】同実施例における燃料最適配分問題計算部の詳
細を示すブロック図。
細を示すブロック図。
【図4】同実施例におけるプラント構成図。
【図5】同実施例における全体の動作を示すフローチャ
ート(PAD)。
ート(PAD)。
【図6】同実施例における燃料最適配分問題計算の動作
を示すフローチャート(PAD)。
を示すフローチャート(PAD)。
【図7】同実施例におけるファジー集合のメンバシップ
関数を表す図。
関数を表す図。
【図8】同実施例における燃料の供給量範囲を示した
図。
図。
【図9】同実施例におけるユニットを2、燃料を2種類
に限った場合のマスタ燃料範囲を示す図。
に限った場合のマスタ燃料範囲を示す図。
【図10】従来の燃料配分装置を示す機器構成図。
1…ε記憶部、2…解記憶部、3…メンバシップ関数入
力部、4…G′min ,G′max 記憶部、5…運転モード
順次切換部、6…目的関数選択部、7…解マトリックス
記憶部、8…η記憶部、9…燃料最適配分問題計算部、
10…kM 記憶部、11…燃料発熱量記憶部、12…J
M 記憶部、13…換算定数記憶部、14…燃料最適配分
問題マトリックス入力部、15…マトリックス記憶部、
16…解存在判定部、17…h記憶部、18…デマンド
入力部<19…デマンド記憶部、20…運転モード比較
部、21…燃料流量検出器、22…解選択部、23…運
転モード入力部、23…運転モード入力部、24…運転
モード記憶部、25…ガイダンス表示部、26…燃料流
量調整器、27…マトリックス構成部、30…h計算
部、31…線形計画問題計算部、32…J判定部、33
…JM 代入部、34…h判定部、35…解存在判定部、
36…kM 代入部、37…ANS代入部、38…解保存
部。
力部、4…G′min ,G′max 記憶部、5…運転モード
順次切換部、6…目的関数選択部、7…解マトリックス
記憶部、8…η記憶部、9…燃料最適配分問題計算部、
10…kM 記憶部、11…燃料発熱量記憶部、12…J
M 記憶部、13…換算定数記憶部、14…燃料最適配分
問題マトリックス入力部、15…マトリックス記憶部、
16…解存在判定部、17…h記憶部、18…デマンド
入力部<19…デマンド記憶部、20…運転モード比較
部、21…燃料流量検出器、22…解選択部、23…運
転モード入力部、23…運転モード入力部、24…運転
モード記憶部、25…ガイダンス表示部、26…燃料流
量調整器、27…マトリックス構成部、30…h計算
部、31…線形計画問題計算部、32…J判定部、33
…JM 代入部、34…h判定部、35…解存在判定部、
36…kM 代入部、37…ANS代入部、38…解保存
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 1/00 115 F22B 35/00
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の種類の燃料を使用する複数のボイ
ラ・タービンユニットから構成される火力プラントの制
御装置において、 ファジー線形計画法に基づいて各ユニットと各々の運転
モードの全ての組合わせについて最適燃料配分問題を計
算する計算手段と、前記計算手段により解の求まった運転モードを選択する
解存在判定手段と、 前記解存在判定手段により選択された解の存在する運転
モードと現在の運転モードとの近さを計算する運転モー
ド比較部と、 前記運転モード比較部の比較結果に基づき、各ユニット
の運転モードが現在の運転モードに最も距離が近く、か
つ燃料変化量の小さい解を選択する 解選択手段と、前記解選択 手段により選択された解に従って各燃料の流
量を調整する燃料流量調整手段とを具備したことを特徴
とする火力プラント燃料配分装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4141585A JP3068330B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 火力プラント燃料配分装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4141585A JP3068330B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 火力プラント燃料配分装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05332529A JPH05332529A (ja) | 1993-12-14 |
JP3068330B2 true JP3068330B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=15295428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4141585A Expired - Fee Related JP3068330B2 (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 火力プラント燃料配分装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3068330B2 (ja) |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP4141585A patent/JP3068330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05332529A (ja) | 1993-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6832134B2 (en) | Coordination in multilayer process control and optimization schemes | |
US4305129A (en) | System for providing load-frequency control through predictively and _dynamically dispatched gas turbine-generator units | |
JPH10507856A (ja) | デッドタイム支配工程、多重可変インタラクテイブ工程、及び時間変化ダイナミックスを有する工程を制御するための可変水平線予知器 | |
JP5028136B2 (ja) | 電力供給システム、電力供給方法および電力会社の計算機 | |
WO2021200118A1 (ja) | 製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算方法、製鉄所におけるエネルギー運用条件の最適計算装置、及び製鉄所の操業方法 | |
JP3068330B2 (ja) | 火力プラント燃料配分装置 | |
US5424958A (en) | Real time resource allocation | |
KR102231347B1 (ko) | 부생가스 수급예측에 기초한 발전출력 제어장치 및 제어방법 | |
JPS63294419A (ja) | コゼネレーション型ボイラー・システムの経済的制御装置 | |
US4178132A (en) | Method and device for controlling the number of pumps to be operated | |
Abel et al. | Using aspiration levels in an interactive interior multiobjective linear programming algorithm | |
JP2003113739A (ja) | エネルギ供給設備の運転計画システム | |
US5388033A (en) | Real time load allocation with additional constraints | |
US4909037A (en) | Control system for once-through boilers | |
Feng et al. | Gas system scheduling strategy for steel metallurgical process based on multi-objective differential evolution | |
JPH01230706A (ja) | 高炉への微粉炭吹込み方法 | |
JPH05272705A (ja) | ボイラ燃料流量制御装置 | |
JPH0844403A (ja) | エネルギー需給調整方法 | |
JP3550931B2 (ja) | 気体送給量制御方法 | |
JP2671230B2 (ja) | ボイラー燃料自動配分装置 | |
Goffin et al. | Necessary conditions and sufficient conditions for Pareto optimality in a multicriterion perturbed system | |
JP2664898B2 (ja) | 燃料供給量調整方法 | |
Zhao et al. | Optimization and Management of On-Site Power Plants Under Time-of-Use Power Price: A Case Study in Steel Mill | |
JPS596306A (ja) | 鉄鋼プロセスにおける高炉操業方法 | |
Pena et al. | Sensitivity analysis of byproduct gas distribution optimization problem in the iron and steel-making process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000418 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |