JP6204204B2

JP6204204B2 - ボイラー燃料投入量決定装置

Info

Publication number: JP6204204B2
Application number: JP2014007404A
Authority: JP
Inventors: 栄彦加世堂; 久延小川; 喜義宗野; 敬志藤森; 雄治岡村; 航平飛澤; 悠治鋤納
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; NYK Trading Corp
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; NYK Trading Corp
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: JP2015135219A

Description

本発明は、ボイラーへの燃料投入量を補正してボイラーの要求蒸気量（要求負荷量）に応じた適正燃料量を決定するのに好適なボイラー燃料投入量決定装置に関する。

ボイラー設備を使用した発電は、ボイラーに燃料を供給して燃焼させた熱を熱交換器で吸収し、発生した蒸気をタービンへ供給し、発電機から出力することにより行われているが、ボイラーは常時様々な外乱の影響（外気温度や燃料性状など）を受けており、燃焼状態は変動している。本来、このような外乱の影響を正確にボイラー制御へフィードバックして制御パラメーターを逐次最適化させることができれば、外乱への影響をさほど受けることなく安定した運転が可能となる。

しかし、従来、このような外乱を適切に把握することは困難であったが、下記の特許文献１に開示されているボイラー燃料低減システムのボイラー燃料投入量決定装置（以下、「従来のボイラー燃料投入量決定装置」と称する。）では、以下のようにしてこの課題を解決している。
ボイラーの燃焼状態を測定する指標としてボイラー制御における入力要求蒸気量（ボイラーマスタ信号）と要求蒸気量（測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との差によるフィードバック補正量が加算されたのちの入力要求蒸気量：ボイラーデマンド信号）との比率を利用し、システム内部でこの比率を逐次記憶し、記憶した比率の複数の値から燃料補正係数を求め、求めた燃料補正係数で要求蒸気量を補正することにより、ボイラーの燃焼状態に応じた適正な燃料投入量を決定する。

特許第４５２２３２６号公報

しかしながら、上述した従来のボイラー燃料投入量決定装置では、入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率を常に比率目標に保つよう設計されているため、ボイラーの燃焼状態変化時には変化分を燃料補正係数により補償することにより比率目標を維持しているが、この比率目標は試運転時に決定および入力されたのちには同一パラメーターで固定されているため、万が一適当でない比率目標が入力されていた場合には、ボイラーの主蒸気圧力の整定しづらい状態を燃料補正係数で保持し続けることになる。また、主蒸気圧力の変動は、フィードバックされて要求蒸気量に加算され、比率自体も変動し易くなるため、燃料補正係数による比率目標への保持がより一層困難となり、ボイラー燃料低減システムによる外乱抑制効果および燃料低減効果に少なからず影響を及ぼす。

このようなことから、ボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを常時検証して比率目標を自動的に変えられるようにすることが望ましいが、従来の技術では以下の点で実用化が困難であった。
（１）現在の比率目標が最適であるか否かの評価手法
（２）評価に基づいて比率目標を自動的に変える手法

本発明の目的は、ボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを検証して比率目標を自動的に変えることができるボイラー燃料投入量決定装置を提供することにある。

本発明のボイラー燃料投入量決定装置は、ボイラーに供給する燃料投入量（Fueli）を入力要求蒸気量（A）により求め、該求めた燃料投入量に対応して該ボイラーに燃料を供給し、該ボイラーで発生した主蒸気圧力（Pi）を測定し、該測定した主蒸気圧力と設定主蒸気圧力からフィードバック補正量を求め、該フィードバック補正量で前記燃料投入量を補正するためのボイラー燃料投入量決定装置であって、前記入力要求蒸気量と前記フィードバック補正量によるフィードバック補正後の前記ボイラーの要求蒸気量（B）との比率（Ki）を求めるための比率算出手段（１３）と、該比率算出手段で求められた前記比率をメモリに逐次記憶し、該メモリに記憶された過去の比率も含めて移動平均して係数平均値を求め、該求めた係数平均値が蒸気圧力偏差の大小に応じて定められた許容範囲内である場合または前記要求蒸気量の安定した時間が所定時間続かない場合には、該メモリ内の既存の係数平均値を更新せず、一方、前記求めた係数平均値が前記許容範囲を逸脱するとともに前記要求蒸気量の安定した時間が所定時間続いた場合には、前記既存の係数平均値に前記求めた係数平均値を乗算することによって該既存の係数平均値を更新しつつ前記メモリに記憶し、該更新した係数平均値を該要求蒸気量で補間することによって現在の要求蒸気量に応じた燃料補正係数（Kipgε）を求めるための燃料補正係数算出手段（１５，１６）と、該燃料補正係数算出手段で求められた前記燃料補正係数で前記燃料投入量を補正するための燃料投入量補正手段（１９）と、更新時間毎に前記比率のデータ数の分布を確認するとともに、該更新時間毎に前記燃料投入量または前記主蒸気圧力を標準偏差により評価するためのデータ数分布確認／標準偏差評価手段（３４，３５₁〜３５₅，３６₁〜３６₅，３７，３８）と、該データ数分布確認／標準偏差評価手段による評価結果によってボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを判定し、該比率目標が最適でないと判定すると、該比率目標を変えるための修正比率（Goiii）を決定し、該決定した修正比率を前記比率の代わりに前記燃料補正係数算出手段に入力するための状態判定手段（３９）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率のデータ数が前記比率目標を中心に推移しているかを確認し、該比率のデータ数が該比率目標を中心に推移していない場合に、該比率目標における制御は不良と判定してもよい。
前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率目標における制御は不良と判定すると、前記比率の所定数のバンドごとの前記燃料投入量または前記主蒸気圧力の標準偏差を算出してもよい。
前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率のデータ数が所定のデータ数に達しない場合には、前記標準偏差による評価をしなくてもよい。

本発明のボイラー燃料投入量決定装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）ボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適でない場合に比率目標を自動的に変えることができる。
（２）ボイラー燃料低減システムの燃料低減率の改善、ボイラーの主蒸気圧力変動の軽減、外乱抑制機能の強化、炉内燃焼状態改善による炉内温度安定およびシステム導入時の試運転期間の短縮を図ることができる。
（３）副次効果として、ボイラー本体への熱衝撃の改善および排出ＣＯ₂の低減を図ることができる。

本発明の一実施例によるボイラー燃料投入量決定装置の構成を示すブロック図である。図１に示した自動ゲイン更新部３０の構成を示すブロック図である。図１に示した自動ゲイン更新部３０を動作させたときのボイラー燃料投入量決定装置の動作について説明するためのフローチャートである。図１に示した自動ゲイン更新部３０の具体的動作例について説明するための図である。

上記の目的を、更新時間毎に入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率のデータ数の分布を確認するとともに燃料投入量または主蒸気圧力を標準偏差により評価してボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを判定し、比率目標が最適でないと判定すると比率目標を変えることにより実現した。

以下、本発明のボイラー燃料投入量決定装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明のボイラー燃料投入量決定装置は、従来のボイラー燃料低減システムの制御状態を既存の制御に影響を及ぼさないように評価するための評価方法として、更新時間毎に入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率のデータ数の分布を確認する第１のステップと更新時間毎に燃料投入量または主蒸気圧力を標準偏差により評価する第２のステップとの２つのステップを採用して、評価結果によってボイラー燃料低減システムの比率目標が最適であるかを判定し、比率目標が最適でないと判定すると比率目標を自動的に変えることを特徴とする。
ここで、第１のステップは入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率のデータ数が比率目標を中心に推移しているかを確認するステップであり、最適な比率目標でボイラー燃料低減システムが動作していれば比率目標を中心にこの比率のデータ数が分布するため、そうでない場合に比率目標における制御は不良と判定して第２のステップに移行する。
第２のステップでは、プロセスの制御性が現れやすい燃料投入量および主蒸気圧力のいずれかを選択できるようにし、選択した燃料投入量または主蒸気圧力のデータを更新時間毎に集計し、入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率の所定数のバンドごとの燃料投入量または主蒸気圧力の標準偏差を算出する。標準偏差は平均値からの離散分布を表しており、標準偏差が小さいほどプロセスの振れ幅が小さく制御性は良いと言える。ただし、入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率のデータ数が少ない状態での標準偏差の算出は信憑性に乏しいため、入力要求蒸気量と要求蒸気量との比率のデータ数が所定のデータ数に達しない場合には標準偏差は比較対象としないようにする。

そのため、本発明の一実施例によるボイラー燃料投入量決定装置は、図１に示すように、主蒸気圧力発信器Ｐと、ＰＩＤ制御部１１と、加算部１２と、除算部１３と、一次遅れ補正部１４と、移動平均算出部１５と、プログラム演算部（ＰＲＧ演算部）１６と、変化率制限部１７と、スイッチ１８と、乗算部１９と、燃料投入量演算部２０と、自動ゲイン更新部３０と、選択部５１と、スイッチ５２とを具備する。
すなわち、本実施例によるボイラー燃料投入量決定装置は、自動ゲイン更新部３０、選択部５１およびスイッチ５２を具備する点で、従来のボイラー燃料投入量決定装置と相違する。

自動ゲイン更新部３０は、図２に示すように、一次遅れ補正部３１と、スイッチ３２と、第１および第２の移動平均算出部３３₁，３３₂と、データ振分け部３４と、第１乃至第５の指標カウンタ３５₁〜３５₅と、第１乃至第５の標準偏差データ格納部３６₁〜３６₅と、データ波形集計部３７と、標準偏差算出部３８と、状態判定プログラム部（状態判定ＰＲＧ部）３９と、加算器４０と、スイッチ４１とを備える。

まず、自動ゲイン更新部３０を動作させないときのボイラー燃料投入量決定装置の動作（すなわち、従来のボイラー燃料投入量決定装置の動作）について説明する。
なお、自動ゲイン更新部３０を動作させないときには、スイッチ５２は定数＝１を選択するように切り換えられており、選択部５１は除算部１３から入力される比率Kiを選択する。

常時は、必要となる発電量を発電機で出力するためにボイラーの操作部で、発電機出力に相当するボイラー要求蒸気量（入力要求蒸気量A）を入力し、燃料関数F1を設定入力している燃料投入量演算部２０で、ボイラーへの入力要求蒸気量Ａおよび設定燃料関数F1に基づいてボイラーに供給する燃料投入量Fueliが決定され、決定された燃料投入量Fueliがボイラーに供給される。

ボイラーに設けられた圧力計などによって主蒸気圧力Pi（ボイラーで発生した蒸気の圧力）が測定され、測定された主蒸気圧力Piが主蒸気圧力発信器Pに入力される。主蒸気圧力発信器Pに入力された主蒸気圧力Piに基づいて、ＰＩＤ制御部１１によって主蒸気圧力補正操作量が設定される。

たとえば、ボイラーの状態（伝熱面の汚れなど）、燃料性状および他の要因が維持された条件で得られる燃料関数F1であれば、設定値と実操業値との圧力差がほとんどないため、燃料関数F1から必要となる発電機出力が得られるが、ボイラーのボイラー状態変化、燃料性状および他の要因変化に伴って主蒸気圧力Piと設定主蒸気圧力とで圧力差（以下、「フィードバック補正量」とも称する。）が発生する。
そこで、ＰＩＤ制御部１１は、主蒸気圧力Piと設定主蒸気圧力とで圧力差が発生したことを検出すると、加算部１２によって燃料過不足によって発生した主蒸気圧力Piの偏差（誤差量）を入力要求蒸気量Aに加算したのち、除算部１３によって圧力補正前の入力要求蒸気量A（＝MWi）と圧力補正後の要求蒸気量B（＝MWii）との比率Ki（係数基準値）を算出する。
Ki＝MWii／MWi （１）

一次遅れ補正部１４は、１０秒間の一次遅れによる過渡的変動（ハンチング）を抑えるため、比率Kiを一次遅れ補正する。これにより、比率Kiに含まれるノイズをカットして一次遅れ補正後の比率Kil（一次遅れ補正後の係数基準値）の精度を向上することができる。

移動平均算出部１５は、３０秒間の一次遅れ補正後の比率Kilを移動平均して、比率移動平均値Kiε（係数平均値）を算出する。
ここで、移動平均算出部１５は、一次遅れ補正後の比率Kilを内蔵のメモリに逐次記憶し、このメモリに記憶された過去の一次遅れ補正後の比率Kilも含めて移動平均して係数平均値を求める。

プログラム演算部１６は、移動平均算出部１５で算出された比率移動平均値Kiεを使用して、求めた比率移動平均値Kiεが蒸気圧力偏差の大小に応じて定められた許容範囲内である場合または要求蒸気量Bの安定した時間が所定時間（たとえば、５分）続かない場合には、移動平均算出部１５のメモリ内の既存の一次遅れ補正後の比率Kilを更新せず、一方、求めた比率移動平均値Kiεが許容範囲を逸脱するとともに要求蒸気量Bの安定した時間が所定時間続いた場合には、既存の一次遅れ補正後の比率Kilに比率移動平均値Kiεを乗算することによって既存の一次遅れ補正後の比率Kilを更新しつつ移動平均算出部１５のメモリに記憶し、更新した一次遅れ補正後の比率Kilを要求蒸気量Bで補間することによって現在の要求蒸気量Bに応じた燃料補正係数Kipgε（燃料補正係数の前段階の適正補正値Kipg）を算出する。
なお、プログラム演算部１６については、係数のリセットおよび演算開始の設定も可能である（係数リセットトリガおよび演算開始トリガ）。

変化率制限部１７は、プログラム演算部１６で算出された適正補正値Kipgについてボイラーでの操業運転状態の急激な変動を考慮して変化率の制限（たとえば、０．０２／分）を設けることにより、燃料補正係数Kipgεを求める。
なお、システム異常（エラー）時およびイニシャライズ（初期設定）時には、スイッチ１８を切り換えて、燃料補正係数Kipgεの代わりに定数＝１を使用する。

乗算部１９は、燃料投入量演算部２０によって燃料関数F1および要求蒸気量Bから求められた燃料投入量Fueliに燃料補正係数Kipgεを乗算して、必要な主蒸気圧力Piに対応する適正な燃料投入量（すなわち、補正後の燃料投入量Fuelii）を求める。
Fuelii＝Kipgε×Fueli （２）
なお、算出された燃料補正係数Kipgεの代わりに定数＝１を使用する場合には、燃料関数F1および要求蒸気量Bから求められた燃料投入量Fueliが補正後の燃料投入量Fueliiとしてボイラーに出力される。
Fuelii＝1×Fueli＝Fueli （３）
この求めた補正後の燃料投入量Fueliiだけボイラーに燃料を供給することにより、必要な主蒸気圧力Piを得て発電量を得る。なお、求めた補正後の燃料投入量Fueliiの燃料をボイラーに投入したのちは、ボイラーの主蒸気圧力Piが測定され、測定された主蒸気圧力Piに基づいて上述の手順が繰り返される。

次に、自動ゲイン更新部３０を動作させたときのボイラー燃料投入量決定装置の動作について、図２および図３を参照して説明する。
なお、自動ゲイン更新部３０を動作させるときには、スイッチ５２は修正比率Goiiiを選択するように切り換えられており、選択部５１はスイッチ５２から入力される修正比率Goiiiを選択する。

一次遅れ補正部３１は、図１に示した一次遅れ補正部１４と同様に、１０秒間の一次遅れによる過渡的変動（ハンチング）を抑えるため、除算部１３から入力される比率Kiを一次遅れ補正する。
なお、以下では、図１に示した一次遅れ補正部１４から出力される一次遅れ補正後の比率Kilと区別するために、一次遅れ補正部３１から出力される一次遅れ補正後の比率を一次遅れ補正後比率Gi（一次遅れ補正後の係数基準値）と称する。

第１の移動平均算出部３３₁は、図１に示した移動平均算出部１５と同様に動作して、設定された移動平均時間（たとえば、図１に示した移動平均算出部１５における移動平均時間である３０秒間）の一次遅れ補正後比率Giを移動平均して、比率移動平均値Giiを算出する。
なお、以下では、比率移動平均値Giiを「比率Gii」と称する。

スイッチ３２は、図１に示した燃料投入量演算部２０から入力される燃料投入量Fueliおよび図１に示した主蒸気圧力発信器Ｐから入力される主蒸気圧力Piのうちの一方を選択する。

第２の移動平均算出部３３₂は、第１の移動平均算出部３３₁と同様に、設定された移動平均時間のスイッチ３２で選択された燃料投入量Fueliまたは主蒸気圧力Piを移動平均して、燃料投入量移動平均値または主蒸気圧力移動平均値を算出する。
なお、以下では、第２の移動平均算出部３３₂から出力される燃料投入量移動平均値または主蒸気圧力移動平均値は、標準偏差算出部３８における標準偏差を算出するためのデータとなるため、「標準偏差データD」と称する。

データ振分け部３４は、第１の移動平均算出部３３₁から入力される比率Giiをその大きさに応じて第１乃至第５のバンドの比率データ（以下、「第１乃至第５の比率データG₁〜G₅」と称する。）に振り分けて、第１乃至第５の比率データG₁〜G₅のデータ数を第１乃至第５の指標カウンタ３５₁〜３５₅にそれぞれカウントさせる。
たとえば、データ振分け部３４は、１．０１５＜比率Gii（第１のバンド内）であるとこの比率Giiを第１の比率データG₁に振り分けるとともに第１の指標カウンタ３５₁のカウント数を１つずつ増加させ、１．００５＜比率Gii≦１．０１５（第２のバンド内）であるとこの比率Giiを第２の比率データG₂に振り分けるとともに第２の指標カウンタ３５₂のカウント数を１つずつ増加させ、０．９９５＜比率Gii≦１．００５（第３のバンド内）であるとこの比率Giiを第３の比率データG₃に振り分けるとともに第３の指標カウンタ３５₃のカウント数を１つずつ増加させ、０．９８５＜比率Gii≦０．９９５（第４のバンド内）であるとこの比率Giiを第４の比率データG₄に振り分けるとともに第４の指標カウンタ３５₄のカウント数を１つずつ増加させ、比率Gii≦０．９８５（第５のバンド内）であるとこの比率Giiを第５の比率データG₅に振り分けるとともに第５の指標カウンタ３５₅のカウント数を１つずつ増加させる。

第１乃至第５の指標カウンタ３５₁〜３５₅は、カウント数を増加させる毎に第１乃至第５の標準偏差データ格納部３６₁〜３６₅に対して第２の移動平均算出部３３₂から入力される標準偏差データＤを格納するように指示する第１乃至第５のデータ取込指令を第１乃至第５の標準偏差データ格納部３６₁〜３６₅にそれぞれ出力する。
なお、以下では、第１乃至第５の標準偏差データ格納部３６₁〜３６₅に格納された標準偏差データＤを「第１乃至第５の標準偏差データＤ₁〜D₅」と称する。

データ波形集計部３７は、設定された更新時間（たとえば、１０時間）毎に第１乃至第５の指標カウンタ３５₁〜３５₅のカウント数を取り込んで、第１乃至第５の比率データG₁〜G₅のデータ数の集計作業を行う。

標準偏差算出部３８は、設定された更新時間（たとえば、１０時間）毎に第１乃至第５の標準偏差データ格納部３６₁〜３６₅に格納された第１乃至第５の標準偏差データＤ₁〜D₅を取り込んで、（４）式を用いて第１乃至第５の標準偏差σ₁〜σ₅を算出する。
σ_i＝［｛ｎΣＤ_i ²−（ΣＤ_i）²｝／ｎ²］^1/2 （４）
ここで、ｉ＝１〜５
ｎ＝サンプル数（第１乃至第５の標準偏差データＤ₁〜D₅の総数）

状態判定部３９は、データ波形集計部３７から入力される第１乃至第５の比率データG₁〜G₅のデータ数の集計結果および標準偏差算出部３８から入力される第１乃至第５の標準偏差σ₁〜σ₅に基づいて、ボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを判定して、比率目標が最適でないと判定すると、比率修正値Goiを以下のようにして算出する。

状態判定部３９は、ゲイン演算指令がオンにされると（図３のステップＳ１１）、第３の比率データG₃（０．９９５＜比率Gii≦１．００５である比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA3をサンプル数＝CNT_TOTAL（＝ｎ）で割った値が第１のバンド設定値BAND1_SET＝０．６５以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
ここで、第１のバンド設定値BAND1_SETは現在の比率目標に対して比率目標を維持させるためのバンド設定値であり、一般的に標準正規分布では平均値を中心に平均値±１σ（標準偏差）の範囲内に含まれるデータ数は全データ数の６８．２６％となるため、CNT_DATA3／CNT_TOTAL≧０．６５である場合には概ね正規分布以上に中心に第３の比率データG₃が密集した分布となっていることから比率目標を中心に制御されていると判定できるので、第１のバンド設定値BAND1_SETとして０．６５（＝１σ）を設定する。

ステップＳ１２の判定結果が“YES”である場合には、状態判定部３９は、比率目標を中心に制御されていると判定して、ステップＳ１２に戻って次の更新時間に対して同様の動作を繰り返す。

一方、ステップＳ１２の判定結果が“NO”である場合には、状態判定部３９は、第２の比率データG₂（１．００５＜比率Gii≦１．０１５である比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA2と第４の比率データG₄（０．９８５＜比率Gii≦０．９９５である比率Gii）のデータ数＝ＣＮＴ＿ＤＡＴＡ４との和（＝CNT_DATA2＋CNT_DATA4）をサンプル数＝CNT_TOTAL（＝ｎ）で割った値が第２のバンド設定値BAND2_SET＝０．３５以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ここで、第２のバンド設定値BAND2_SETは現在の比率目標に対して比率推移を確認するためのバンド設定値であり、一般的に標準正規分布では平均値を中心に平均値±２σの範囲内に含まれるデータ数は全データ数の９５．４４％となるため、平均値±１σの範囲外かつ平均値±２σの範囲内に含まれるデータ数は全データ数の２７．１８％（＝９５．４４％−６８．２６％）となることから、万が一制御性が悪化して山の頂点がずれた場合であっても平均値±２σの範囲内には３５％以上のデータが存在していると考えられ、この場合には両サイドの燃料投入量Fueliまたは主蒸気圧力Piの標準偏差を比較することによってより安定した整定点の算出が可能であるので、第２のバンド設定値BAND2_SETとして０．３５（＝２σ）を設定する。

ステップＳ１３の判定結果が“NO”である場合には、状態判定部３９は、第１の比率データG₁（１．０１５＜比率Giiである比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA1および第５の比率データG₅（比率Gii≦０．９８５である比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA5が共に第１のデータ数設定値A1以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
一方、ステップＳ１３の判定結果が“YES”である場合には、状態判定部３９は、第２の比率データG₂（１．００５＜比率Gii≦１．０１５である比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA2および第４の比率データG₄（０．９８５＜比率Gii≦０．９９５である比率Gii）のデータ数＝CNT_DATA4が共に第２のデータ数設定値A2以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
ここで、第１および第２のデータ数設定値A1，A2は、燃料投入量Fueliおよび主蒸気圧力Piの標準偏差を算出するには一定以上のデータ数がないと信憑性に乏しくなるため、後述するステップＳ１６，Ｓ１７における標準偏差の比較を行う前段階でデータ数が確保されているかを確認するためのものであるので、たとえばサンプル数＝CNT_TOTAL（＝ｎ）の１０％の値（＝０．１×ｎ）とされる。

ステップＳ１４の判定結果が“YES”である場合には、状態判定部３９は、第５の標準偏差σ₅が第１の標準偏差σ₁以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
また、ステップＳ１５の判定結果が“YES”である場合には、状態判定部３９は、第２の標準偏差σ₂が第４の標準偏差σ₄以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
一方、ステップＳ１４，Ｓ１５の判定結果が“NO”である場合には、状態判定部３９は、ステップＳ１２に戻って次の更新時間に対して同様の動作を繰り返す。

ステップＳ１６の判定結果が“YES”またはステップＳ１７の判定結果が“NO”である場合には、状態判定部３９は、比率修正値Goi＝０．００２としたのち（ステップＳ１８）、ステップＳ１２に戻って次の更新時間に対して同様の動作を繰り返す。
一方、ステップＳ１６の判定結果が“NO”またはステップＳ１７の判定結果が“YES”である場合には、状態判定部３９は、比率修正値Goi＝−０．００２としたのち（ステップＳ１９）、ステップＳ１２に戻って次の更新時間に対して同様の動作を繰り返す。
ここで、比率修正値Goiは、修正比率Goiiiを小刻みに変えて制御妥当性を確認しながら比率目標を変えるために０．００２または−０．００２としているが、これ以外の値を用いてもよい。

加算部４０は、状態判定部３９から入力される比率修正値Goiとスイッチ４１によって選択された前回の修正比率Goii（前回値）または定数＝１とを加算して新しい修正比率Goiiiを生成する。
ここで、自動ゲイン更新部３０が動作していない場合には、定数＝１がスイッチ４１によって選択されている。

次に、自動ゲイン更新部３０の具体的動作例について、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
なお、前回の修正比率Goii＝１とする。

図４（ａ）に示すようにCNT_DATA1＝７２０、CNT_DATA2＝１８００、CNT_DATA3＝２８０８０、CNT_DATA4＝３６００、CNT_DATA5＝１８００およびCNT_TOTAL＝３６０００（＝７２０＋１８００＋２８０８０＋３６００＋１８００）である場合には、CNT_DATA3／CNT_TOTAL＝２８０８０／３６０００＝０．７８≧０．６５となるため、図３に示したステップＳ１２における判定結果が“YES”となる。
その結果、状態判定部３９は、比率目標を中心に制御されていると判定して、ステップＳ１２に戻って次の更新時間に対して同様の動作を繰り返す。
したがって、この場合には修正比率Goiiiは前回の修正比率Goii＝１のままとなる。

図４（ｂ）に示すようにCNT_DATA1＝２５２０、CNT_DATA2＝８２８０、CNT_DATA3＝１２６００、CNT_DATA4＝９０００、CNT_DATA5＝３６００およびCNT_TOTAL＝３６０００（＝２５２０＋８２８０＋１２６００＋９０００＋３６００）であり、σ₁＝０．０３、σ₂＝０．０２、σ₄＝０．０２２およびσ₅＝０．０３である場合には、CNT_DATA3／CNT_TOTAL＝１２６００／３６０００＝０．３５＜０．６５となるため、図３に示したステップＳ１２における判定結果が“NO”となる。
また、（CNT_DATA2＋CNT_DATA4）／CNT_TOTAL＝（８２８０＋９０００）／３６０００＝１７８０／３６０００＝０．４８≧０．３５となるため、図３に示したステップＳ１３における判定結果が“YES”となる。
さらに、CNT_DATA2＝８２８０≧３６００（＝Ａ２＝０．１×３６０００）となり、かつ、CNT_DATA4＝９０００≧３６００（＝Ａ２＝０．１×３６０００）となるため、図３に示したステップＳ１５における判定結果が“YES”となる。
さらに、σ₂（＝０．０２）＜σ₄（＝０．０２２）となるため、図３に示したステップＳ１７における判定結果が“NO”となる。
その結果、状態判定部３９は、比率修正値Goi＝０．００２とする（図３に示したステップＳ１８参照）。
これにより、前回の修正比率Goii＝１であるため、加算部４０において修正比率Goiii＝Goii＋Goi＝１＋０．００２＝１．００２とされ、比率目標が修正比率Goiii＝１．００２となるようにボイラー燃料低減システムを動作させることができる。

Ｐ主蒸気圧力発信器
１１ＰＩＤ制御部
１２加算部
１３除算部
１４一次遅れ補正部
１５移動平均算出部
１６プログラム演算部
１７変化率制限部
１８，５２スイッチ
１９，５１乗算部
２０燃料投入量演算部
３０自動ゲイン更新部
３１一次遅れ補正部
３２，４１，５１スイッチ
３３₁，３３₂ 第１および第２の移動平均算出部
３４データ振分け部
３５₁〜３５₅ 第１乃至第５の指標カウンタ
３６₁〜３６₅ 第１乃至第５の標準偏差データ格納部
３７データ波形集計部
３８標準偏差算出部
３９状態判定プログラム部
４０加算器
５２選択部
Ｓ１１〜Ｓ１９ステップ

Claims

ボイラーに供給する燃料投入量（Fueli）を入力要求蒸気量（A）により求め、該求めた燃料投入量に対応して該ボイラーに燃料を供給し、該ボイラーで発生した主蒸気圧力（Pi）を測定し、該測定した主蒸気圧力と設定主蒸気圧力からフィードバック補正量を求め、該フィードバック補正量で前記燃料投入量を補正するためのボイラー燃料投入量決定装置であって、
前記入力要求蒸気量と前記フィードバック補正量によるフィードバック補正後の前記ボイラーの要求蒸気量（B）との比率（Ki）を求めるための比率算出手段（１３）と、
該比率算出手段で求められた前記比率をメモリに逐次記憶し、該メモリに記憶された過去の比率も含めて移動平均して係数平均値を求め、該求めた係数平均値が蒸気圧力偏差の大小に応じて定められた許容範囲内である場合または前記要求蒸気量の安定した時間が所定時間続かない場合には、該メモリ内の既存の係数平均値を更新せず、一方、前記求めた係数平均値が前記許容範囲を逸脱するとともに前記要求蒸気量の安定した時間が所定時間続いた場合には、前記既存の係数平均値に前記求めた係数平均値を乗算することによって該既存の係数平均値を更新しつつ前記メモリに記憶し、該更新した係数平均値を該要求蒸気量で補間することによって現在の要求蒸気量に応じた燃料補正係数（Kipgε）を求めるための燃料補正係数算出手段（１５，１６）と、
該燃料補正係数算出手段で求められた前記燃料補正係数で前記燃料投入量を補正するための燃料投入量補正手段（１９）と、
更新時間毎に前記比率のデータ数の分布を確認するとともに、該更新時間毎に前記燃料投入量または前記主蒸気圧力を標準偏差により評価するためのデータ数分布確認／標準偏差評価手段（３４，３５₁〜３５₅，３６₁〜３６₅，３７，３８）と、
該データ数分布確認／標準偏差評価手段による評価結果によってボイラー燃料低減システムに設定されている比率目標が最適であるかを判定し、該比率目標が最適でないと判定すると、該比率目標を変えるための修正比率（Goiii）を決定し、該決定した修正比率を前記比率の代わりに前記燃料補正係数算出手段に入力するための状態判定手段（３９）と、
を具備することを特徴とする、ボイラー燃料投入量決定装置。
前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率のデータ数が前記比率目標を中心に推移しているかを確認し、該比率のデータ数が該比率目標を中心に推移していない場合に、該比率目標における制御は不良と判定することを特徴とする、請求項１記載のボイラー燃料投入量決定装置。
前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率目標における制御は不良と判定すると、前記比率の所定数のバンドごとの前記燃料投入量または前記主蒸気圧力の標準偏差を算出することを特徴とする、請求項２記載のボイラー燃料投入量決定装置。
前記データ数分布確認／標準偏差評価手段が、前記比率のデータ数が所定のデータ数に達しない場合には、前記標準偏差による評価をしないことを特徴とする、請求項３記載のボイラー燃料投入量決定装置。