JP3808303B2

JP3808303B2 - 連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法

Info

Publication number: JP3808303B2
Application number: JP2000318967A
Authority: JP
Inventors: 尹戸田; 博文濱崎
Original assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002130604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に燃焼量を増減する制御機構を備えた複数台のボイラの台数制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続的に燃焼量を増減する比例制御方式のボイラを複数台設置した装置について台数制御運転を行う場合、図３に示すように、負荷変動に対して燃焼中のボイラすべての燃焼量を同時に増減する同時比例方式で制御が行われる。同時比例制御方式では、各ボイラの出力が一定値（図３では“ａ”）以上になったら燃焼台数を１台増加させ、一定値（図３では“ｂ”）以下になったら燃焼台数を１台減少させる。なお、図３では、一例として、５台のボイラを設置した場合の同時比例台数制御運転の状態を示しており、実線が負荷増加時の運転状態、破線が負荷減少時の運転状態である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
連続的に燃焼量を増減する制御機構を持つボイラの台数制御において、蒸気圧力のフィードバック制御により台数制御装置から各ボイラへ燃焼量の操作信号を出す場合、燃焼缶数によって操作信号に対する実際の燃焼量の変化量が異なってくるため、常に同一の圧力制御比例帯で制御すると、全負荷域に対して安定した制御性が得られない。すなわち、比例制御対応缶数が多くなる程、制御の感度が良くなるので、全負荷域に対して同一比例帯で制御したのでは、制御不安定を招くことになる。
【０００４】
また、台数制御装置から各ボイラへ燃焼量の操作信号を出して圧力制御をする場合、燃焼缶数を変更すると、変更前と後では操作出力を大幅に変更する必要がある。通常の圧力フィードバック方式のみで対応すると、台数増加時には圧力が大きくオーバーシュートし、台数減少時には圧力がダウンシュートする。これにより、操作出力が大幅に変化することになり、この変化が激しい場合は台数のハンチングまで招くことになる。
【０００５】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、連続的に燃焼量を増減する制御機構を持つボイラの台数制御で、台数制御装置の圧力制御比例帯を、燃焼缶数に比例して自動的に変更できる機能を設けることにより、燃焼缶数が変わっても常に最適比例帯で圧力制御を行うことができるボイラの台数制御方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、連続的に燃焼量を増減する制御機構を持つボイラの台数制御で、台数増減直前の台数制御装置の圧力制御操作出力から台数増減後の平衡すべき操作出力値を演算し、圧力フィードバックによる操作出力の修正動作を待たず、強制的に操作出力を演算値に移行させてフィードフォワード制御を行うことにより、圧力の行き過ぎを防止して、台数増減時でも安定した圧力制御を行うことができるボイラの台数制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法は、連続的に燃焼量を増減する制御機構を備えた複数台のボイラの台数制御方法において、蒸気圧力のフィードバック制御により台数制御装置から各ボイラへ燃焼量の操作信号を出力するに際し、台数制御装置の圧力制御比例帯が燃焼缶数が変わっても常に最適比例帯となるように、台数制御装置で燃焼缶数を検出するとともに、設定した比例帯を基準にそのときの燃焼缶数に対する比例帯を演算し、その比例帯を使って台数制御装置で圧力制御を行い各ボイラへの操作信号を出力するように構成されている（図１参照）。
上記の本発明のボイラの台数制御方法においては、下記の計算式により、最適な圧力制御比例帯を演算することができる。
ＰＢａ＝ＰＢ（１＋（Ｎｃ−１）Ｋ）
（ＰＢａ；実際の制御に使用する比例帯、ＰＢ；設定比例帯、Ｎｃ；比例制御缶数、Ｋ；可変比例帯機能の強度（効かせ方の強さ）、Ｋの設定範囲；０〜１）
【０００７】
また、本発明のボイラの台数制御方法は、連続的に燃焼量を増減する制御機構を備えた複数台のボイラの台数制御方法において、台数制御装置から各ボイラへ燃焼量の操作信号を出力して圧力制御を行い、圧力制御操作出力の増減に応じて燃焼させるボイラ台数を変更するに際し、台数増減直前の台数制御装置の圧力制御操作出力から台数増減後の平衡すべき操作出力値を演算し、蒸気圧力のフィードバック制御による操作出力の修正動作を待たずに強制的に操作出力を演算値に移行させて圧力の行き過ぎを防止し、操作出力が移行するべき目標値になった後は通常の圧力フィードバックによる圧力制御を行うことを特徴としている（図２参照）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法を実施する装置の台数制御信号系統を示している。複数台（図１では、一例として、４台）設置された各ボイラ１０はそれぞれ比例制御盤１２によって連続的に燃焼量を増減させることができる。１４は操作端である。図示を省略しているが、各ボイラ１０から発生する蒸気は蒸気溜めに集められ、蒸気溜めに接続された圧力検出器１６により、蒸気圧力信号が台数制御盤１８に送られる。台数制御盤１８では、ＰＩ制御演算手段２０でＰＩ制御出力信号が出力され、台数制御演算手段２２で燃焼台数又は／及び最大燃焼固定台数等が演算される。
【０００９】
上記のような蒸気圧力のフィードバック制御では、台数制御盤１８から各ボイラ１０へ燃焼量の操作信号を出す場合、燃焼缶数（この場合、比例制御対応缶数）によって操作信号に対する実際の燃焼量の変化量が異なってくるため、常に同一の圧力制御比例帯で制御すると、全負荷域に対して安定した制御性を得ることはできない。そこで、台数制御盤１８に、燃焼缶数を検出する機能を設けて、設定した比例帯を基準にそのときの燃焼缶数に対する比例帯を演算する（比例帯演算手段２４）。台数制御盤１８では、その比例帯を使って圧力制御を行う。
実際の制御に使用する比例帯をＰＢａとすると、設定比例帯；ＰＢと、比例制御缶数；Ｎｃにより、下記の計算式を用いてＰＢａが計算され、このＰＢａが圧力制御に使用される。
ＰＢａ＝ＰＢ（１＋（Ｎｃ−１）Ｋ）
ここで、Ｋ；可変比例帯機能の強度（効かせ方の強さ）であり、Ｋの設定範囲；０．０〜１．０とする。この場合、Ｋ＝０のとき、ＰＢａ＝ＰＢで固定となり、Ｋ＝１．０のとき、ＰＢａ＝Ｎｃ・ＰＢとなる。
【００１０】
図２は、本発明の実施の第２形態による連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法を実施する装置の台数制御信号系統を示している。各ボイラ１０はそれぞれ比例制御盤１２によって連続的に燃焼量を増減させることができる。図示を省略しているが、各ボイラ１０から発生する蒸気は蒸気溜めに集められ、蒸気溜めに接続された圧力検出器１６により、蒸気圧力信号ＰＶが台数制御盤１８に送られる。台数制御盤１８では、ＰＩ制御演算手段２０でＰＩ制御出力信号ＭＶが出力され、台数制御演算手段２２で燃焼台数又は／及び最大燃焼固定台数等が演算される。図２に示す装置の基本的な構成及び作用等は図１と同様である。
台数制御盤１８から各ボイラ１０へ燃焼量の操作信号ＭＶを出して圧力制御をする場合、燃焼缶数を変更すると、変更前と後では操作出力ＭＶを大幅に変更する必要があり、通常の蒸気圧力のフィードバック制御のみで対応すると、台数増加時には圧力が大きくオーバーシュートし、台数減少時には圧力がダウンシュートすることになる。そこで、台数制御盤１８において、台数増減直前の圧力制御操作出力ＭＶｃを検出し、台数増減後の平衡すべき操作出力値ＭＶＴを演算し（操作出力値演算手段２６）、蒸気圧力のフィードバック制御による操作出力の修正動作を待たずに、強制的に操作出力を演算値に移行させる。これにより、圧力の行き過ぎを防止することができる。操作出力が移行するべき目標値になった後は、通常の圧力フィードバックによる圧力制御を行う。
移行するべき操作出力の最終目標値（ＭＶＴＴ）は、演算値に対し、比率（ＦＦＲ）を乗じることができるものとし、台数増減時の圧力の安定状況により最適値に設定できるものとする。
【００１１】
具体的な演算式等の詳細について、下記に一例を示す。表１は缶数増加時のシミュレーション結果であり、表２は缶数減少時のシミュレーション結果である。なお、表１において、ＮＣｓは増加前の缶数、ＮＣｒは増加後の缶数、ＬＤｓは増缶前の蒸気出力、ＬＤｒは増缶後の蒸気出力である。同様に、表２において、ＮＣｓ２は減少前の缶数、ＮＣｒ２は減少後の缶数、ＬＤｓ２は減缶前の蒸気出力、ＬＤｒ２は減缶後の蒸気出力である。
【００１２】
【表１】

【００１３】
缶数増加時の目標ＭＶ値計算式
ＬＤｓ＝（１−ＴＤ）*ＭＶｃ＋ＴＤ
ＬＤｒ＝ＬＤｓ*ＮＣｓ／ＮＣｒ
ＭＶＴ＝（ＬＤｒ−ＴＤ）／（１−ＴＤ）
ＭＶｄ＝ＭＶｃ−ＭＶＴ
ＭＶＴＴ＝ＭＶｃ−ＭＶｄ*ＦＦＲ
【００１４】
【表２】

【００１５】
缶数減少時の目標ＭＶ値計算式
ＬＤｓ２＝（（１−ＴＤ２）*ＭＶｃ２＋ＴＤ２）*ＮＣｓ２
ＬＤｒ２＝ＬＤｓ２／ＮＣｒ２
ＭＶＴ２＝（ＬＤｒ２−ＴＤ２）／（１−ＴＤ２）
ＭＶＩ＝ＭＶＴ２−ＭＶｃ２
ＭＶＴＴ２＝ＭＶｃ２＋ＭＶＩ*ＦＦＲ２
【００１６】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）台数制御装置の圧力制御比例帯を、燃焼缶数に比例して自動的に変更できる機能を設けることにより、燃焼缶数が変わっても常に最適比例帯で圧力制御を行うことができる。
（２）全負荷域に対して安定した制御性が得られ、制御不安定を招くことがない。
（３）台数増減直前の台数制御装置の圧力制御操作出力から台数増減後の平衡すべき操作出力値を演算し、圧力フィードバックによる操作出力の修正動作を待たず、強制的に操作出力を演算値に移行させることにより、圧力の行き過ぎを防止して、台数増減時でも安定した圧力制御を行うことができる。
（４）台数増加時の蒸気圧力のオーバーシュート、台数減少時の蒸気圧力のダウンシュートを防止することができ、操作出力の変動が少なくなるので、台数のハンチングが生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法を実施する装置の台数制御信号系統を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法を実施する装置の台数制御信号系統を示す概略構成説明図である。
【図３】同時比例方式のボイラ台数制御運転の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ボイラ
１２比例制御盤
１４操作端
１６圧力検出器
１８台数制御盤
２０ＰＩ制御演算手段
２２台数制御演算手段
２４比例帯演算手段
２６操作出力値演算手段

Claims

連続的に燃焼量を増減する制御機構を備えた複数台のボイラの台数制御方法において、
蒸気圧力のフィードバック制御により台数制御装置から各ボイラへ燃焼量の操作信号を出力するに際し、台数制御装置の圧力制御比例帯が燃焼缶数の変動があっても常に最適比例帯となるように、台数制御装置で燃焼缶数である比例制御缶数（Ｎｃ）を検出するとともに、設定した比例帯（ＰＢ）を基準にそのときの燃焼缶数に対する圧力制御比例帯（ＰＢａ）を下記の計算式により演算し、その圧力制御比例帯を使って台数制御装置で圧力制御を行い各ボイラへの操作信号を出力することを特徴とする連続的に燃焼量を制御するボイラの台数制御方法。
ＰＢａ＝ＰＢ（１＋（Ｎｃ−１）Ｋ）
（ＰＢａ；圧力制御比例帯、ＰＢ；設定した比例帯、Ｎｃ；燃焼缶数である比例制御缶数、Ｋ；可変比例帯機能の強度（効かせ方の強さ）、Ｋの設定範囲；０〜１）