JP3628884B2 - Steam header pressure controller - Google Patents

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JP3628884B2
JP3628884B2 JP25909998A JP25909998A JP3628884B2 JP 3628884 B2 JP3628884 B2 JP 3628884B2 JP 25909998 A JP25909998 A JP 25909998A JP 25909998 A JP25909998 A JP 25909998A JP 3628884 B2 JP3628884 B2 JP 3628884B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のプラントからなるコンビナートにおいて、各プラントに対する蒸気の集中的な供給源となる動力プラントにおける蒸気ヘッダ圧力を適正に制御するための蒸気ヘッダ圧力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気ヘッダ圧力の制御方法として、従来は、▲1▼動力プラントにおける送出しの蒸気圧力を常に一定とする方法、▲2▼他プラントからの連絡により運転員が手動で動力プラントにおける送出しの蒸気圧力を調整する方法、▲3▼重要と考えられるある一点のプラントの圧力を入力として制御演算を施すことにより動力プラントにおける送出しの蒸気圧力を制御する方法などがとられている。
【0003】
ところが、▲1▼、▲2▼の方法では、実際にはプラントの運転状況の変化等で蒸気配管における圧力損失が変化するため、末端プラントの蒸気圧力を考慮して常に適正な蒸気ヘッダ圧力に保持することは困難であった。▲3▼の方法でも、実際にはプラントの運転状況の変化等で着目しなければならないプラントは複数存在したり、経時的な機器の汚れの進行に伴い蒸気圧力の制約値が変化することがあるため、蒸気ヘッダ圧力が低すぎるとプラントの運転に支障を与えることから蒸気ヘッダ圧力が高めの運転になっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、複数のプラントから成るコンビナートにおいては、各プラントの蒸気需要および各プラントの運転状況は時々刻々と変化するのに対し、動力プラントにおける蒸気ヘッダ圧力を一定にしておくと非効率的運転となったり、プラントの安定運転を阻害する要因となっていた。また、複数プラントに運転員を配置し互いに連絡をとりながら運転員が蒸気ヘッダ圧力を頻繁に調整することは、精神的疲労が大き過ぎ現実的ではなかった。また、ある一点のプラントの圧力を入力として制御演算を施すことにより蒸気ヘッダ圧力を制御する方法でも、実際には各プラントの運転状況の変化等でその他のプラントの状態量が制約となることもあること、また、単一プラントに着目しても、経時的な機器の汚れの進行に伴い、蒸気圧力の制約値が変化することがあるため、蒸気ヘッダ圧力を高めとする非効率な運転となっていた。
【0005】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、複数のプラントから成るコンビナートにおける蒸気ヘッダ圧力を各プラントの安全、安定運転に支障の無い値に保持し、かつ全体として効率的運転を行うための蒸気ヘッダ圧力の制御装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本願発明は、複数のプラントからなるコンビナートにおける蒸気ヘッダ圧力制御装置であって、
複数のプラントの蒸気圧や蒸気弁開度などの時々刻々と変化する各プラントの状態量を入力するプロセス入力部と、
上記各プラントの制約条件について固定の制約条件を予め設定しまた可変の制約条件を入力されて設定する制約条件設定部と、
上記プロセス入力部に時々刻々と入力される各プラントの状態量と上記固定の制約条件とに基づいて、上記可変の制約条件の制約値を演算して上記制約条件設定部に供給する可変制約値演算部と、
上記各プラントの状態量と上記固定及び可変の制約条件とを入力として、コンビナート全体が効率的運転状態となるような適正な蒸気ヘッダ圧力の設定値を多変数モデルを用いた予測制御により演算する多変数モデル予測制御部と
演算結果の蒸気ヘッダ圧力の設定値を、蒸気ヘッダ圧力を制御する下位制御装置へ出力する蒸気ヘッダ圧力設定値出力部と、
を備え、
上記可変制約値演算部は、上記プロセス入力部に時々刻々と入力される各プラントの状態量と上記固定の制約条件とに基づいて、状態量の制御に余裕があるかどうかを判断し、状態量の制御に余裕があると判断された場合は、状態量制御の余裕を低下させる方向に上記可変の制約条件の制約値を演算し、また状態量の制御に余裕がないと判断された場合は、状態量制御の余裕を上昇させる方向に上記可変の制約条件の制約値を演算することを特徴とする蒸気ヘッダ圧力制御装置において、MVは蒸気調節弁の弁開度、MVHは弁開度MVの上限制約値、ΔPは状態量制御の余裕度、Kは余裕度ΔPを算出するための係数として、余裕度ΔPを次式
ΔP=K×(MVH−MV)
で表わし、またVPLはプラントの蒸気受入圧力に対する可変下限制約値、VPLの添字t,t+1はそれぞれ現在の値と次回演算される値として、
上記可変制約値演算部は、上式により余裕度ΔPを算出して、ΔPが正の数ならば、VPL t+1 の値を、(VPL t −ΔP)の値とPLの値のいずれか大きい方の値とし、またΔPが負の数が零ならば、VPL t+1 の値を、(VPL t −ΔP)の値とするように演算して、上記制約条件設定部に供給することを特徴とする蒸気ヘッダ圧力制御装置を要旨とするものである。
【0007】
【作用】
本発明においては、時々刻々と変化する複数プラントの状態量をオンラインで取込み自動的な制御を行うので、運転員の能力に左右されることなく、プラントの運転状態に応じた蒸気ヘッダ圧力の最適運用が可能となる。
【0008】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施例を示す蒸気ヘッダ圧力制御装置の概略構成図で、同図において、蒸気ヘッダ圧力制御装置1は、プロセス入力部2、可変制約値演算部3、制約条件設定部4、制御演算部5、設定値出力部6を備えている。またAプラント7a、Bプラント7b、Cプラント7c、動力プラント7dからなる複数のプラントがコンビナートを構成しており、図示の例では、動力プラント7dからA,B,Cの各プラント7a〜7cに対して蒸気が供給されている。動力プラント7dの蒸気ヘッダ圧力は、下位制御装置8を介して蒸気ヘッダ圧力制御装置1により制御される。
【0009】
プロセス入力部2は、入力群7から各プラントの蒸気受入圧力や弁開度などの状態量を入力するためのもので、可変制約値演算部3および制御演算部5に供給される。
可変制約値演算部3は、プラントの運転状況の変化により、蒸気受入圧力の制約値が変化する場合の制約値を演算するためのもので、制約条件設定部4より固定制約条件の制約値を入力し、可変制約値を演算し、その演算結果は制約条件設定部4に供給される。
【0010】
制約条件設定部4は、各プラント7a,7b,7cにおける蒸気受入圧力や弁開度などの制約条件を設定するためのもので、制約条件は運転員が手動で値を設定するものと、可変制約値演算部3から供給されるものからなり、制御演算部5に供給される。
制御演算部5は、プロセス入力部2および制約条件設定部4から供給されたデータをもとに蒸気ヘッダ圧力の適切な設定値を演算するためのもので、この制御演算部5で得られた演算結果は設定値出力部6に供給される。
【0011】
ここで、固定制約条件としては、各プラントにおける弁開度上限制約値や各プラント受入圧力の下限制約値などがある。また可変制約条件は、弁開度や圧力などのプラントの運転状況と固定制約条件の制約値とから求められる。
設定値出力部6は、制御演算部5からの出力信号を受け取り、下位制御装置8の設定を変更するためのものである。
【0012】
図2は図1に示した蒸気ヘッダ圧力制御装置1を動力プラント及び複数プラント(ここではAプラント、Bプラント、Cプラント)から成るコンビナートに適用した場合の細部構成を示す図である。同図において、9は動力プラントにおける圧力検出器、10は圧力調整操作端、11a〜11cは各プラントにおける圧力検出器、12はAプラントにおける蒸気の調整弁、13は弁開度検出器、14は蒸気ヘッダ配管である。
【0013】
次にこのように構成される本実施例の作用について説明する。
図2に示すような構成によると、コンビナート内各プラントに蒸気を供給する動力プラントの送出しの蒸気圧力は圧力検出器9によって検出され、検出された信号は下位制御装置8に入力され、下位制御装置8で蒸気圧力を設定値に保持するための制御演算が行われる。該演算結果は圧力調整操作端10に出力されることにより蒸気圧力が制御される。
各プラントの蒸気受入圧力は圧力検出器11a〜11cによって検出され、また、一例としてAプラントにおいて使用される蒸気の調整弁12の弁開度は弁開度検出器13によって検出され、これらの検出器11a〜11cおよび13にて検出された信号は蒸気ヘッダ圧力制御装置1のプロセス入力部2に供給される。
【0014】
プロセス入力部2におけるプロセス状態量は制御演算部5に入力され、またプラントの運転条件の変化に応じ自動的に変更する必要のある制約値に関連する状態量は可変制約値演算部3に入力され、可変制約値演算部3において制約値が算出される。
一例として、Aプラント内の機器の経時的な汚れの進行に伴い蒸気調整弁12の弁開度が全開に近くなり制御不能の状態になる場合は蒸気ヘッダ圧力を上昇させる必要がある。すなわち、例えば可変制約値は以下のようにして算出される。
【0015】
まず、蒸気調節弁の弁開度に対して次式で表わされる余裕度ΔPを定義する。
ΔP=K×(MVH−MV)
ここで、MVは弁開度、MVHは弁開度の上限制約値、Kは余裕度ΔPを算出するための係数である。
プラントの蒸気受入圧力に対する可変下限制約値は以下の式で算出される。
ΔPが正の数ならば、
VPLt+1=max{(VPLt−ΔP),PL}
ΔPが負の数または零ならば、
VPLt+1=VPLt−ΔP
但し、VPLはプラントの蒸気受入圧力に対する可変下限制約値であり、添字t,t+1はそれぞれ現在の値、次回演算される値を示す。PLはプラントの蒸気受入圧力に対する固定下限制約値である。
また、max{Z1,Z2}は数値Z1およびZ2のうち大きい方の値を選択する関数である。
【0016】
このようにして算出された可変制約値は、制約条件設定部4に供給される。
制約条件設定部4では、固定の制約条件および可変制約値演算部3で算出された可変の制約条件を制御演算部5に供給する。
制御演算部5では、プロセス入力部2よりプロセス状態量を取込み、制約条件設定部4より制約条件を取込み、制御演算により動力プラントにおける送出しの蒸気圧力の設定値を算出し、設定値出力部6に供給する。制御演算には多変数モデル予測制御を用いた。
【0017】
上記設定値出力部6は、制御演算部5からの出力信号を受け取り、下位制御装置の設定を変更する。
このように本実施例においては、時々刻々と変化する複数プラントの状態量をオンラインで取込み制御を行うので、運転員の能力に左右されることなく、プラントの運転状態に応じた蒸気ヘッダ圧力の最適運用が可能となる。
【0018】
図3は、図2のコンビナートに適用された本発明の蒸気ヘッダ圧力制御装置における、上述した弁開度に関する式に基づく可変制約値演算処理をフローで示したものである。
図2の例の構成では、弁開度はAプラントでのみ検出されているが、任意のプラントで検出されてもよい。まず検出されたプラントの弁開度MVと固定制約条件の弁開度上限値MVHを用いて、式ΔP=K(MVH−MV)により余裕度ΔPを算出する。
【0019】
次に、この余裕度ΔPが正か負かに従い、各プラントにおける現在の可変下限制約値VPLtと、固定下限制約値PLと、余裕度ΔPとを用いて、可変下限制約値の修正値VPLt+1を以下のように求める。
(1)ΔP>0の場合は、(VPLt−ΔP)とPLを比較し、大きい方を修正値VPLt+1として出力する。
(2)ΔP≦0の場合は、(VPLt−ΔP)を算出して、修正値VPLt+1として出力する。
【0020】
(1)は、弁開度から判断してプラント受入圧力に余裕がある場合であり、前回の可変制約値からさらに、その余裕ΔP(正の数)だけ蒸気ヘッダ圧力を低下させるが、プラントの蒸気受入圧力の下限値未満にはしないように制御が行われる。
(2)は、弁開度から判断してプラント受入圧力に余裕が無い場合であり、前回の可変制約値からさらに、その余裕ΔP(負の数又は零)を差し引く。つまり、圧力を上昇させるように制御が行われる。
【0021】
なお、本発明の蒸気ヘッダ圧力制御装置は、図2に示したプラント以外についても適用可能であり、一般にコンビナートでは高圧、中圧、低圧などの種々の蒸気レベルを有するが、それぞれの蒸気ヘッダについて適用可能であることは勿論である。また、蒸気圧力の可変制約値について一例を述べたが、制約値が変化する要因はプラントの事情に応じて千差万別であり、本発明はこれ以外の例にも適用可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、時々刻々と変化する複数プラントの状態量をオンラインで取込み制御を行うので、運転員の能力に左右されることなく、プラントの運転状態に応じた蒸気ヘッダ圧力の最適運用が可能となり、プラントの安全、安定運転のもとに省エネルギ化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す蒸気ヘッダ圧力制御装置の概略構成図である。
【図2】本発明の蒸気ヘッダ圧力制御装置を適用したコンビナートの細部構成図である。
【図3】可変制約値演算処理のフローである。
【符号の説明】
1 蒸気ヘッダ圧力制御装置
2 プロセス入力部
3 可変制約値演算部
4 制約条件設定部
5 制御演算部
6 設定値出力部
7a〜7d プラント
8 下位制御装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam header pressure control device for appropriately controlling steam header pressure in a power plant that is a concentrated supply source of steam to each plant in a complex composed of a plurality of plants.
[0002]
[Prior art]
As a control method of the steam header pressure, conventionally, (1) a method in which the steam pressure sent out in the power plant is always constant, and (2) steam sent out in the power plant manually by the operator by communication from another plant. There are a method of adjusting the pressure, and (3) a method of controlling the steam pressure of the delivery in the power plant by applying a control calculation with the input of a certain plant pressure considered to be important.
[0003]
However, in the methods (1) and (2), since the pressure loss in the steam piping actually changes due to changes in the plant operating conditions, etc., the steam header pressure is always kept at an appropriate level considering the steam pressure at the end plant. It was difficult to hold. Even in the method of (3), there are actually several plants that need to be focused on due to changes in the operating conditions of the plant, etc., and the constraint value of the steam pressure may change with the progress of equipment contamination over time. For this reason, if the steam header pressure is too low, the operation of the plant is hindered, so the steam header pressure has been increased.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, in a complex consisting of a plurality of plants, the steam demand of each plant and the operation status of each plant change from moment to moment, whereas if the steam header pressure in the power plant is kept constant, inefficient operation It was a factor that hindered stable operation of the plant. In addition, it is not realistic that the operator frequently adjusts the steam header pressure while arranging operators in plural plants and communicating with each other because mental fatigue is too great. In addition, even in the method of controlling the steam header pressure by applying a control calculation with the pressure of one plant as an input, the state quantity of other plants may actually be restricted due to changes in the operating status of each plant. In addition, even when focusing on a single plant, the steam pressure constraint value may change with the progress of equipment contamination over time. It was.
[0005]
The present invention has been made paying attention to such problems, and maintains the steam header pressure in a complex composed of a plurality of plants at a value that does not hinder the safe and stable operation of each plant, and as a whole efficiently operates. It aims at providing the control apparatus of the steam header pressure for performing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems is a steam header pressure control device in a complex composed of a plurality of plants,
A process input unit for inputting the state quantity of each plant that changes every moment such as the steam pressure and steam valve opening of a plurality of plants;
The preset fixed constraints on constraint conditions of each plant, also the constraint condition setting unit that sets entered variable constraints,
A variable constraint value that calculates a constraint value of the variable constraint condition and supplies the constraint value to the constraint condition setting unit based on the state quantity of each plant that is input to the process input unit every moment and the fixed constraint condition An arithmetic unit;
Using the state quantity of each plant and the fixed and variable constraint conditions as inputs, an appropriate steam header pressure set value is calculated by predictive control using a multivariable model so that the entire complex is in an efficient operation state. A multivariable model predictive control unit ;
A steam header pressure set value output unit for outputting the set value of the steam header pressure as a calculation result to a lower control device that controls the steam header pressure;
With
The variable constraint value calculation unit determines whether there is a margin in the control of the state quantity based on the state quantity of each plant that is input to the process input unit every moment and the fixed constraint condition, When it is determined that there is a margin in the amount control, the constraint value of the above variable constraint condition is calculated in a direction to reduce the state amount control margin, and it is determined that there is no margin in the state amount control. Is a steam header pressure control device that calculates the constraint value of the variable constraint condition in a direction to increase the margin of state quantity control , wherein MV is the valve opening of the steam control valve, and MVH is the valve opening The upper limit constraint value of MV, ΔP is a margin of state quantity control, K is a coefficient for calculating the margin ΔP, and the margin ΔP is expressed by the following equation:
ΔP = K × (MVH−MV)
VPL is a variable lower limit constraint value for the steam acceptance pressure of the plant, and subscripts t and t + 1 of VPL are a current value and a value to be calculated next time,
The variable constraint value calculation unit calculates the margin ΔP according to the above equation, and if ΔP is a positive number, the value of VPL t + 1 is set to either the value of (VPL t −ΔP) or the value of PL. If the larger value is used and ΔP is negative, the value of VPL t + 1 is calculated to be the value of (VPL t −ΔP) and supplied to the constraint condition setting unit. A gist of the steam header pressure control device characterized by the above.
[0007]
[Action]
In the present invention, since the state quantities of a plurality of plants that change from moment to moment are taken online and automatically controlled, the optimum steam header pressure according to the operation state of the plant is not affected by the ability of the operator. Operation becomes possible.
[0008]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steam header pressure control apparatus showing an embodiment of the present invention. In the figure, a steam header pressure control apparatus 1 includes a process input unit 2, a variable constraint value calculation unit 3, a constraint condition setting unit. 4, a control calculation unit 5 and a set value output unit 6 are provided. In addition, a plurality of plants including an A plant 7a, a B plant 7b, a C plant 7c, and a power plant 7d constitute a complex. In the illustrated example, each of the A, B, and C plants 7a to 7c is changed from the power plant 7d. On the other hand, steam is supplied. The steam header pressure of the power plant 7 d is controlled by the steam header pressure control device 1 via the lower control device 8.
[0009]
The process input unit 2 is for inputting state quantities such as the steam acceptance pressure and valve opening degree of each plant from the input group 7, and is supplied to the variable constraint value calculation unit 3 and the control calculation unit 5.
The variable constraint value calculation unit 3 is for calculating a constraint value when the constraint value of the steam reception pressure changes due to a change in the operation state of the plant. The constraint value setting unit 4 calculates the constraint value of the fixed constraint condition. The variable constraint value is input, and the calculation result is supplied to the constraint condition setting unit 4.
[0010]
The constraint condition setting unit 4 is for setting a constraint condition such as a steam receiving pressure and a valve opening degree in each plant 7a, 7b, 7c. It consists of what is supplied from the constraint value calculation unit 3 and is supplied to the control calculation unit 5.
The control calculation unit 5 is for calculating an appropriate set value of the steam header pressure based on the data supplied from the process input unit 2 and the constraint condition setting unit 4, and is obtained by the control calculation unit 5. The calculation result is supplied to the set value output unit 6.
[0011]
Here, as the fixed constraint conditions, there are a valve opening upper limit constraint value for each plant, a lower limit constraint value for each plant acceptance pressure, and the like. The variable constraint condition is obtained from the plant operating status such as valve opening and pressure and the constraint value of the fixed constraint condition.
The set value output unit 6 receives an output signal from the control calculation unit 5 and changes the setting of the lower control device 8.
[0012]
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration when the steam header pressure control device 1 shown in FIG. 1 is applied to a complex composed of a power plant and a plurality of plants (here, A plant, B plant, C plant). In the figure, 9 is a pressure detector in a power plant, 10 is a pressure adjustment operation end, 11a to 11c are pressure detectors in each plant, 12 is a steam adjustment valve in the A plant, 13 is a valve opening detector, 14 Is a steam header pipe.
[0013]
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described.
According to the configuration shown in FIG. 2, the steam pressure of the power plant that supplies steam to each plant in the complex is detected by the pressure detector 9, and the detected signal is input to the lower control device 8. The control calculation for maintaining the steam pressure at the set value is performed by the control device 8. The calculation result is output to the pressure adjusting operation end 10 to control the steam pressure.
The steam acceptance pressure of each plant is detected by the pressure detectors 11a to 11c, and as an example, the valve opening degree of the steam regulating valve 12 used in the A plant is detected by the valve opening degree detector 13, and these are detected. The signals detected by the devices 11a to 11c and 13 are supplied to the process input unit 2 of the steam header pressure control device 1.
[0014]
The process state quantity in the process input unit 2 is input to the control calculation unit 5, and the state quantity related to the constraint value that needs to be automatically changed according to changes in the plant operating conditions is input to the variable constraint value calculation unit 3. Then, the constraint value is calculated in the variable constraint value calculation unit 3.
As an example, when the valve opening degree of the steam regulating valve 12 is almost fully open and becomes uncontrollable as the equipment in the A plant progresses over time, it is necessary to increase the steam header pressure. That is, for example, the variable constraint value is calculated as follows.
[0015]
First, a margin ΔP expressed by the following equation is defined for the valve opening of the steam control valve.
ΔP = K × (MVH−MV)
Here, MV is the valve opening, MVH is the upper limit constraint value of the valve opening, and K is a coefficient for calculating the margin ΔP.
The variable lower limit constraint value for the steam acceptance pressure of the plant is calculated by the following equation.
If ΔP is a positive number,
VPL t + 1 = max {(VPL t −ΔP), PL}
If ΔP is negative or zero,
VPL t + 1 = VPL t −ΔP
However, VPL is a variable lower limit constraint value for the steam acceptance pressure of the plant, and the subscripts t and t + 1 indicate the current value and the value calculated next time, respectively. PL is a fixed lower limit constraint value for the steam acceptance pressure of the plant.
Further, max {Z1, Z2} is a function for selecting the larger value of the numerical values Z1 and Z2.
[0016]
The variable constraint value calculated in this way is supplied to the constraint condition setting unit 4.
The constraint condition setting unit 4 supplies the fixed constraint condition and the variable constraint condition calculated by the variable constraint value calculation unit 3 to the control calculation unit 5.
The control calculation unit 5 takes in the process state quantity from the process input unit 2, takes in the constraint conditions from the constraint condition setting unit 4, calculates the set value of the steam pressure delivered in the power plant by the control calculation, and sets the set value output unit 6 is supplied. Multivariable model predictive control was used for the control calculation.
[0017]
The set value output unit 6 receives an output signal from the control calculation unit 5 and changes the setting of the lower control device.
As described above, in this embodiment, the state quantities of a plurality of plants that change from moment to moment are taken online and controlled, so the steam header pressure corresponding to the operation state of the plant is not affected by the ability of the operator. Optimal operation is possible.
[0018]
FIG. 3 is a flowchart showing the variable constraint value calculation processing based on the above-described equation regarding the valve opening degree in the steam header pressure control apparatus of the present invention applied to the complex of FIG.
In the configuration of the example in FIG. 2, the valve opening is detected only in the A plant, but may be detected in any plant. First, a margin ΔP is calculated by the equation ΔP = K (MVH−MV) using the detected valve opening MV of the plant and the valve opening upper limit value MVH of the fixed constraint.
[0019]
Next, according to whether the margin ΔP is positive or negative, the current variable lower limit constraint value VPL t , the fixed lower limit constraint value PL, and the margin ΔP in each plant are used to correct the variable lower limit constraint value VPL. t + 1 is obtained as follows.
(1) When ΔP> 0, (VPL t −ΔP) is compared with PL, and the larger one is output as a corrected value VPL t + 1 .
(2) When ΔP ≦ 0, (VPL t −ΔP) is calculated and output as a corrected value VPL t + 1 .
[0020]
(1) is a case where there is a margin in the plant acceptance pressure as judged from the valve opening, and the steam header pressure is further reduced by the margin ΔP (positive number) from the previous variable constraint value. Control is performed so as not to lower the lower limit of the steam receiving pressure.
(2) is a case where there is no margin in the plant acceptance pressure as judged from the valve opening, and the margin ΔP (negative number or zero) is further subtracted from the previous variable constraint value. That is, control is performed so as to increase the pressure.
[0021]
Note that the steam header pressure control device of the present invention can be applied to other than the plant shown in FIG. 2 and generally has various steam levels such as high pressure, medium pressure, and low pressure in a complex. Of course, it is applicable. Moreover, although an example was described about the variable constraint value of the steam pressure, the factors that cause the constraint value to change are various according to the circumstances of the plant, and the present invention can be applied to other examples.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the present invention performs on-line capture control of the state quantities of a plurality of plants that change from moment to moment, so that the steam header pressure corresponding to the operation state of the plant is not affected by the ability of the operator. Optimum operation is possible, and energy saving can be achieved under the safe and stable operation of the plant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steam header pressure control apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a complex to which the steam header pressure control device of the present invention is applied.
FIG. 3 is a flow of variable constraint value calculation processing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam header pressure control apparatus 2 Process input part 3 Variable constraint value calculating part 4 Restriction condition setting part 5 Control calculating part 6 Set value output part 7a-7d Plant 8 Subordinate control apparatus

Claims (1)

複数のプラントからなるコンビナートにおける蒸気ヘッダ圧力制御装置であって、
複数のプラントの蒸気圧や蒸気弁開度などの時々刻々と変化する各プラントの状態量を入力するプロセス入力部と、
上記各プラントの制約条件について固定の制約条件を予め設定しまた可変の制約条件を入力されて設定する制約条件設定部と、
上記プロセス入力部に時々刻々と入力される各プラントの状態量と上記固定の制約条件とに基づいて、上記可変の制約条件の制約値を演算して上記制約条件設定部に供給する可変制約値演算部と、
上記各プラントの状態量と上記固定及び可変の制約条件とを入力として、コンビナート全体が効率的運転状態となるような適正な蒸気ヘッダ圧力の設定値を多変数モデルを用いた予測制御により演算する多変数モデル予測制御部と
演算結果の蒸気ヘッダ圧力の設定値を、蒸気ヘッダ圧力を制御する下位制御装置へ出力する蒸気ヘッダ圧力設定値出力部と、
を備え、
上記可変制約値演算部は、上記プロセス入力部に時々刻々と入力される各プラントの状態量と上記固定の制約条件とに基づいて、状態量の制御に余裕があるかどうかを判断し、状態量の制御に余裕があると判断された場合は、状態量制御の余裕を低下させる方向に上記可変の制約条件の制約値を演算し、また状態量の制御に余裕がないと判断された場合は、状態量制御の余裕を上昇させる方向に上記可変の制約条件の制約値を演算することを特徴とする蒸気ヘッダ圧力制御装置において、MVは蒸気調節弁の弁開度、MVHは弁開度MVの上限制約値、ΔPは状態量制御の余裕度、Kは余裕度ΔPを算出するための係数として、余裕度ΔPを次式
ΔP=K×(MVH−MV)
で表わし、またVPLはプラントの蒸気受入圧力に対する可変下限制約値、VPLの添字t,t+1はそれぞれ現在の値と次回演算される値として、
上記可変制約値演算部は、上式により余裕度ΔPを算出して、ΔPが正の数ならば、VPL t+1 の値を、(VPL t −ΔP)の値とPLの値のいずれか大きい方の値とし、またΔPが負の数が零ならば、VPL t+1 の値を、(VPL t −ΔP)の値とするように演算して、上記制約条件設定部に供給することを特徴とする蒸気ヘッダ圧力制御装置。
A steam header pressure control device in a complex consisting of a plurality of plants,
A process input unit for inputting the state quantity of each plant that changes every moment such as the steam pressure and steam valve opening of a plurality of plants;
The preset fixed constraints on constraint conditions of each plant, also the constraint condition setting unit that sets entered variable constraints,
A variable constraint value that calculates a constraint value of the variable constraint condition and supplies the constraint value to the constraint condition setting unit based on the state quantity of each plant that is input to the process input unit every moment and the fixed constraint condition An arithmetic unit;
Using the state quantity of each plant and the fixed and variable constraint conditions as inputs, an appropriate steam header pressure set value is calculated by predictive control using a multivariable model so that the entire complex is in an efficient operation state. A multivariable model predictive control unit ;
A steam header pressure set value output unit for outputting the set value of the steam header pressure as a calculation result to a lower control device that controls the steam header pressure;
With
The variable constraint value calculation unit determines whether there is a margin in the control of the state quantity based on the state quantity of each plant that is input to the process input unit every moment and the fixed constraint condition, When it is determined that there is a margin in the amount control, the constraint value of the above variable constraint condition is calculated in a direction to reduce the state amount control margin, and it is determined that there is no margin in the state amount control. Is a steam header pressure control device that calculates the constraint value of the variable constraint condition in a direction to increase the margin of state quantity control , wherein MV is the valve opening of the steam control valve, and MVH is the valve opening The upper limit constraint value of MV, ΔP is a margin of state quantity control, K is a coefficient for calculating the margin ΔP, and the margin ΔP is expressed by the following equation:
ΔP = K × (MVH−MV)
VPL is a variable lower limit constraint value for the steam acceptance pressure of the plant, and subscripts t and t + 1 of VPL are a current value and a value to be calculated next time,
The variable constraint value calculation unit calculates the margin ΔP according to the above equation, and if ΔP is a positive number, the value of VPL t + 1 is set to either the value of (VPL t −ΔP) or the value of PL. If the larger value is used and ΔP is negative, the value of VPL t + 1 is calculated to be the value of (VPL t −ΔP) and supplied to the constraint condition setting unit. Steam header pressure control device characterized by.
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