JP5719664B2 - 発電プラント制御装置及び発電プラント制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施の形態例(以下、「本例」と称する)のプラント制御装置の構成を、図1に示す。また、プラント制御装置の処理概要及びデータ例を図2に示す。
図1に示した例のプラント制御装置30は、は、プラント設備10の監視及び制御を行うものある。プラント設備10は、ガスタービン1による発電と廃熱の供給を受けて、発電機15で発電を行う発電プラントである。プラント設備10は、ガスタービン1による発電を行う発電機2の他に、ガスタービン1の廃熱が供給される廃熱回収ボイラ11を備える。この廃熱回収ボイラ11は、弁17を介して水の供給を受け、ガスタービン1の廃熱で蒸気を発生する。
この運転状況の表示のために、運転制御部31で得た運転情報や温度センサ16から得たセンサ情報などのプラントの状態の情報S2(図2)を、情報処理部32に供給する。運転制御部31が設定した起動モードなどの情報についても、情報処理部32に供給する。
各マトリクステーブルの情報は、例えば起動開始から運転が安定するまでの期間を、運転スケジュールに基づいて複数の期間に分割した、それぞれの分割期間で操作される各設備ごとの情報である。各分割期間は、ブレークポイント(以下「BP」と称する)である基準ポイントを開始タイミングとしている。例えば図2に示すように、マトリクステーブルは、起動操作時の各BPが到達する時間の一覧の情報32aを持つと共に、それぞれのBPで操作される各設備ごとの運転制御に必要な操作が行われるまでの時間や、必要な運転状態になるまでの時間の一覧の情報32bを持つ。
そして、実際のプラント設備10の運転時に取得した情報で、マトリクステーブル内の各情報を更新していき、マトリクステーブルの情報を実際の運転状態の情報に近づけるようにする。この更新処理の詳細についても後述する。
表示処理部34が作成した表示データは、プラント制御装置30に接続した表示装置40に供給し、この表示装置40で表示を行う。
図3は、プラント制御装置30でのデータ処理状態を示したものである。既に説明したように、運転制御部31から情報処理部32に、プラントの状態の情報S2が供給される。情報処理部32は、このプラントの状態の情報S2に基づいて、現在のプラント設備10の運転状態を判断し、その判断したプラントの運転状態の情報S3を記録部33に与える。図3の例では、情報S3として、起動モード:ホットスタート,空気温度25℃,運転時間5000時間を与える。そして、記録部33に記録されたマトリクステーブル100から、この運転状態の情報S3と合致する情報101を取り出し、その取り出した情報S4を表示処理部34に供給する。これにより、直近のBPで各項目の操作が完了するまでの時間の一覧表示42と、各項目の経過時間の表示43とを行う表示データが作成される。
それぞれのマトリクステーブルA,Bは、起動モードとして、ホットスタート,ウォームスタート,コールドスタートの3つがあり、空気温度として、0℃未満、0℃〜30℃の範囲、30℃を超える場合の3つがある。すなわち、起動モード3種類×空気温度3種類で9種類のデータを持つ。図4に示した各欄のデータは、1つのBPでの例であり、実際には複数のBPごとに詳細なデータを持つ。
なお、起動モードと空気温度と運転時間を条件としたのは1つの例であり、その他の条件を組み合わせてもよい。運転時間以外に起動回数を条件としてもよい。また、温度については、空気温度だけでなく、海水温度を条件としてもよい。また、図4の例は起動時の例であるが、停止時のマトリクステーブルを作成する場合には、プラント設備10が備える復水器真空保管状態に基づいて、分類してもよい。
次に、図5のフローチャートを参照して、プラント設備10を起動する際の、プラント制御装置30での監視画面の表示処理とマトリクステーブルの更新処理について説明する。
まず、情報処理部32は、プラント設備10の起動モードなどの運転状態の情報を取得する(ステップS11)。そして、その取得した運転状態に対応した記録情報としての、各BPからの操作時間や経過時間などの情報を、マトリクステーブルから取得する(ステップS12)。
すなわち、ステップS15で全てのBPで区切られた分割区間の表示が終了したと判断した後、今回、運転制御部31が運転制御した際の起動実績としての実時間と、マトリクステーブルから取り出して表示に使用したそれぞれの時間とを比較する(ステップS16)。この比較で、それぞれの時間ごとに、予め決められた偏差の範囲内で、かつ設定された制限の範囲内で、マトリクステーブルの記録値と相違があるか否かを判断する(ステップS17)。この判断で、マトリクステーブルの記録値と相違があると判断した場合に、マトリクステーブルに記録された時間を、運転制御部31が運転制御した際の起動実績で得た時間に修正する(ステップS18)。
運転制御部31が運転制御した際の起動実績が、予め決められた偏差の範囲外の値(時間)である場合や、設定された制限の範囲外の値(時間)である場合には、その値でマトリクステーブルの記録値の更新をしない。偏差の範囲外や設定された制限の範囲外である場合には、起動実績の値が、正常でない状態で運転した値である可能性が高いために、更新には使用しない。
また、このフローチャートの処理では、偏差の範囲内であるかの判断と、制限の範囲内であるかの判断の双方を行うようにしたが、いずれか一方の判断だけを行うようにしてもよい。
さらに、記録値の更新処理としては、新たに得られた実績値で、記録値を書き換えるようにしてもよいが、何らかの更新比率を設定して、記録値を実績値に近づけるような更新を行うのが好ましい。あるいは、過去の複数回の実績値を記録しておき、その過去の複数回の実績値の平均値で更新してもよい。
次に、図5のフローチャートのステップS14での表示例について説明する。
図6の表示画面の例では、起動時のBPの遷移の一覧表示44を画面の上側に行い、BPで操作される各設備の時間表示45を画面の下側に行った例である。
BPの遷移の一覧表示44では、起動時のBPの遷移(最後が起動完了)を表示すると共に、現在のBPがどのBPであるか判るように下線などを付与して表示する。
操作時間表示45cは、ST起動BPで操作される各設備の操作開始タイミングから操作が完了するまでの時間又は各設備の状態が変化するまでの時間を、「分」又は「秒」を単位として表示する。この操作時間表示45cの欄の表示時間が、マトリクステーブルの記録値を表示したものである。
経過時間表示45eは、BPで操作される各設備の開始タイミングからの実経過時間を表示したものである。但し、該当する項目の操作や状態変化があったとき、つまり操作状況表示45bの欄が「操作中」から「完了」に変化したタイミングで、経過時間表示45eの該当する項目の表示時間の変化を停止し、以後は完了した時間を表示している。
なお、時間の表示については、操作時間表示45cだけを行って、経過時間表示45eは行わない構成としてもよい。
この例では、系統図中の低圧蒸気遮断弁46aと、中圧蒸気遮断弁46bと、高圧蒸気遮断弁46cとを、それぞれ「閉」に操作されることを示す。そして、棒グラフ表示47として、この3つの弁「閉」の右横に、それぞれの弁が操作されるまでの操作時間に対応した長さの棒による操作時間表示47a,47c,47eを行う。また、棒グラフ表示47では、BPからの経過時間に対応した長さの棒による経過時間表示47b、47d、47fを行う。
この棒グラフ表示47の場合には、BPからの経過時間が操作される時間までどの程度近づいているのか、図形的に判りやすい表示形態となる。この図7に示した棒グラフ表示と、図6に示した一覧表示は、例えばオペレータの操作により選択される。
なお、ここまで説明した実施の形態例では、プラント設備の自動運転を行うプラント制御装置に適用した例としたが、運転操作の一部又は全てがオペレータによる手動操作で運転を行う場合のプラント制御装置での表示処理に本発明を適用してもよい。
また、上述したフローチャートなどでの説明では、主としてプラント設備の起動時の処理について説明したが、プラント設備の停止時にも、停止の際のスケジュールに基づいて設定したBPを単位として同様の表示を行うようにしてもよい。また、起動や停止以外の運転制御にも適用が可能である。
また、図1の例では、プラント設備10として、ガスタービン1の廃熱で発電を行う発電プラントとしたが、その他の各種発電プラントの監視や制御を行うプラント制御装置に適用してもよい。さらに、発電プラント以外の各種工場が備えるプラント設備の制御装置に本発明の処理を適用してもよい。
Claims (7)
- 発電プラントが備える設備の運転情報と、前記発電プラントが備えるセンサ情報を収集し、収集した各情報に基づいて、前記発電プラントの運転制御を行う運転制御部と、
前記運転制御部が収集した情報に基づいて、前記発電プラントの運転時の基準ポイントから設備の操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間の情報を、前記運転制御部での運転状態から判断した運転条件で分類したマトリクステーブルを作成する情報処理部と、
前記情報処理部が作成したマトリクステーブルを記録する記録部と、
前記発電プラントの運転時に、前記運転制御部が判断した現在の運転条件と同じ運転条件のマトリクステーブルの記録情報を前記記録部から取り出し、その取り出したマトリクステーブル中の記録情報から、基準ポイントから設備の操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間を得て、基準ポイントからの操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間を、それぞれの項目ごとに表示すると共に、基準ポイントからの経過時間をそれぞれの項目ごとに同時に表示する表示データを生成する表示処理部とを備え、
前記情報処理部は、前記運転制御部が収集した情報を、前記記録部が記録したマトリクステーブル内の情報と比較し、収集した情報が設定された偏差値又は制限値の範囲内の情報であるとき、前記記録部が記録したマトリクステーブル内の情報を更新し、前記偏差値又は制限値の範囲を超える情報であるとき、前記記録部が記録したマトリクステーブル内の情報を更新しないようにした
発電プラント制御装置。 - 前記基準ポイントからの操作が行われるまでの時間又は前記所定の状態になるまでの時間を表示した設備についての操作又は所定の状態を検出したとき、前記表示処理部が生成する表示データで該当する項目の操作又は状態変化の完了を表示し、その操作の完了又は状態変化を表示したとき、該当する項目については、前記基準ポイントからの経過時間の表示の変化を停止し、以後は該当する項目の操作又は状態変化が完了した時間の表示を行う
請求項1記載の発電プラント制御装置。 - 前記基準ポイントからの操作が行われるまでの時間又は前記所定の状態になるまでの時間と、前記基準ポイントからの経過時間とを、それぞれの項目ごと1つの棒グラフで表示する
請求項1記載の発電プラント制御装置。 - 前記情報処理部で判断する運転条件は、発電プラントの起動モードがホットスタートの場合と、ウォームスタートの場合と、コールドスタートの場合であり、それぞれの起動モードごとに分類したマトリクステーブルとする
請求項1記載の発電プラント制御装置。 - さらに、ホットスタートと、ウォームスタートと、コールドスタートとのそれぞれで、空気温度に応じて複数段階に分類したマトリクステーブルとする
請求項4記載の発電プラント制御装置。 - 前記マトリクステーブルは、起動時及び停止時の運転状態を複数の運転スケジュールに分割した分割スケジュールごとの情報とした
請求項1記載の発電プラント制御装置。 - 発電プラントが備える設備の運転情報と、前記発電プラントが備えるセンサ情報を収集し、収集した各情報に基づいて、前記発電プラントの運転時の基準ポイントから設備の操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間の情報を、前記発電プラントの運転状態から判断した運転条件で分類したマトリクステーブルとして作成するステップと、
前記マトリクステーブルを記録するステップと、
前記発電プラントの運転時に、現在の前記発電プラントの運転条件と同じ運転条件での記録情報を、記録した前記マトリクステーブルから取り出すステップと、
取り出したマトリクステーブル中の記録情報から、基準ポイントから設備の操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間を得て、基準ポイントからの操作が行われるまでの時間又は設備が所定の状態になるまでの時間を、それぞれの項目ごとに表示すると共に、基準ポイントからの経過時間をそれぞれの項目ごとに同時に表示するステップとを含み、
前記作成するステップでは、収集した情報を、前記記録するステップで記録したマトリクステーブル内の情報と比較し、収集した情報が設定された偏差値又は制限値の範囲内の情報であるとき、マトリクステーブル内の情報を更新し、前記偏差値又は制限値の範囲を超える情報であるとき、マトリクステーブル内の情報を更新しないようにした
発電プラント制御方法。
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