JP6248764B2 - ボイラシステム - Google Patents
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Description
従来、蒸気消費量の変動に対してヘッダ圧力を目標圧力に保つため、ボイラで発生すべ
き蒸気量をPIアルゴリズム又はPIDアルゴリズムにより制御(以下、「PI又はPID制御」ともいう)する手法を用いたボイラシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
これは、ボイラ燃焼中は配管内において圧損が発生することにより、ヘッダ圧力がボイラ圧力よりも低くなるため、手動運転ボイラのボイラ圧力設定において、ボイラ圧力を実際の圧損以上に高めに設定する傾向があることによる。このように、全台、一部のボイラ、又は実負荷を十分に賄えるだけのボイラ台数を手動運転している状態では、ヘッダ圧力が目標圧力よりも高めに推移することとなる。
そこで、本発明は、全台、一部のボイラ、又は実負荷を十分に賄えるだけのボイラ台数を手動運転している状態で、手動運転ボイラが自動運転に復帰した場合に、自動運転に復帰直後にヘッダ圧力が目標圧力を大幅に下回ることなく、目標圧力に収束させて、圧力の安定性を向上できるボイラシステムを提供することを目的とする。
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1の概略を示す図である。
なお、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1は、複数台の比例制御ボイラ、即ち燃焼量を連続的に変更して燃焼可能な複数台のボイラからなるボイラシステム1としているが、これに制限されない。複数台の段階値制御ボイラからなるボイラシステム1又は比例制御ボイラ及び段階値制御ボイラが混在するボイラシステム1にも本発明は適用される。
ボイラ群2は、負荷機器としての蒸気使用設備18に供給する蒸気を生成する。
ボイラシステム1において要求される負荷(要求負荷)は、蒸気使用設備18における蒸気消費量である。台数制御時においては、この蒸気消費量に対応して生じる蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ7が測定する蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧(物理量)に基づいて算出し、ボイラ群2を構成する各ボイラ20の燃焼量を制御する。
より具体的には、複数のボイラ20それぞれには、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Uが設定されている。これにより、ボイラ20は、最小燃焼状態S1から最大燃焼状態S2の範囲においては、単位蒸気量U単位で、蒸気量を変更可能となっている。
尚、出力蒸気量とは、ボイラ群2により出力される蒸気量を示し、この出力蒸気量は、複数のボイラ20それぞれから出力される蒸気量の合計値により表される。
ローカル制御部22は、蒸気消費量に応じてボイラ20の燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部22は、信号線16を介して台数制御装置3から送信される制御信号又は運転者の手動操作により入力された制御信号に基づいて、ボイラ20の燃焼状態を制御する。また、ローカル制御部22は、台数制御装置3で用いられる信号を、信号線16を介して台数制御装置3に送信する。台数制御装置3で用いられる信号としては、ボイラ20の実際の燃焼状態、及びその他のデータ等が挙げられる。
台数制御装置3は、蒸気圧センサ7からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群2の目標蒸気量、及び目標蒸気量に対応する各ボイラ20の燃焼状態を算出し、各ボイラ20(ローカル制御部22)に台数制御信号を送信する。この台数制御装置3は、図1に示すように、記憶部5と制御部4とを備え、信号線16を介して各ボイラ20に電気的に接続されている。
制御部4の詳細な構成については後述する。
図3に示すように、制御部4は、蒸気量算出部41と、出力制御部42と、制御対象切換部43と、判定部44と、補正部45と、を含んで構成される。
補正部45は、制御対象切換部43が複数のボイラのうち全部又は一部の手動運転ボイラを自動運転に切り換える時間T2のタイミングで、切り換え時のヘッダ圧力値P2と設定条件で設定されている目標圧力値P1との差が第1閾値を超えていると判定した場合、設定条件の目標圧力値P1を切り換え時のヘッダ圧力値P2に補正する。
(1)切り換え前の目標圧力値P1を切り換え時のヘッダ圧力値P2に補正する。
(2)切り換え前の設定値P1と切り換え時のヘッダ圧力値P2に補正された設定値との差分である設定値差分値P3を算出する。
(3)切り換え前の設定値P1に到達する時間T3と設定条件を変更した時間T2との差分を所定の分割数nで除算して、単位時間ΔTを算出する。
(4)設定値差分値P3を所定の分割数nで除算して、単位差分値ΔPを算出する。
(5)単位時間ΔT毎に補正された目標圧力値Pに単位差分値ΔPずつ加算する。
(6)こうすることで、移行時間(T3−T2)の経過後の時間T3に切り換え前の目標圧力値P1になるように、目標圧力値Pは段階的に変更される。
そして、蒸気圧センサ7で測定された蒸気ヘッダ6の内部のヘッダ圧力値P2と設定条件で設定されている目標圧力値P1との差が第1閾値を超えない場合(No)には、ステップS10へ移る。一方、蒸気圧センサ7で測定された蒸気ヘッダ6の内部のヘッダ圧力値P2と設定条件で設定されている目標圧力値P1との差が第1閾値を超える場合(Yes)には、ステップS3へ移る。
より詳細には、次のとおりである。
なお、ステップS7及びステップS8を、移行時間の経過後の時間T3になるまで繰り返す。
第1実施形態のボイラシステム1においては、補正部45は、制御対象切換部43が手動運転ボイラを自動運転に切り換える場合、判定部44が切り換え時点T2におけるヘッダ圧力値P2と目標圧力値P1との差が第1閾値を超えると判定したことに応答して、目標圧力値P1を切り換え時点T2におけるヘッダ圧力値P2に補正して、制御部4は、自動運転ボイラの燃焼状態を制御し、その後、補正部45は、移行時間(T3−T2)をかけて段階的に、目標圧力値P2を補正前の元の目標圧力値P1に戻すように補正するとともに、制御部4は自動運転ボイラの燃焼状態を制御する。こうすることで、補正部45は、移行時間(T3−T2)の経過後(T3)に補正前の元の目標圧力値P1に戻るように補正する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態については、主として、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様な構成については詳細な説明を省略する。第2実施形態において、特に説明しない点は、第1実施形態についての説明が適宜適用される。また、第2実施形態においても、第1実施形態と同様な効果が奏される。
なお、ステップS17及びステップS18を、移行時間の経過後の時間T3になるまで繰り返す。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態については、主として、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様な構成については詳細な説明を省略する。第3実施形態において、特に説明しない点は、第1実施形態についての説明が適宜適用される。また、第3実施形態においても、第1実施形態と同様な効果が奏される。
なお、ステップS27及びステップS28を、移行時間の経過後の時間T3になるまで繰り返す。
例えば、前記実施形態においては、元の目標圧力値P1は、いずれも切り換え時のヘッダ圧力値P2よりも小さくなっている。そのため、設定値差分値P3及び単位差分値ΔPは、いずれも、マイナス(−)となっている。しかし、元の目標圧力値P1が切り換え時のヘッダ圧力値P2よりも大きくなっていてもよい。その場合には、設定値差分値P3及び単位差分値ΔPはプラス(+)となる。
2 ボイラ群
3 台数制御装置
4 制御部
5 記憶部
6 蒸気ヘッダ(蒸気集合部)
7 蒸気圧センサ(蒸気圧測定手段)
18 蒸気使用設備(負荷機器)
20 ボイラ
41 蒸気量算出部
42 出力制御部
43 制御対象切換部
44 判定部
45 補正部
Claims (7)
- 燃焼率を変更して燃焼可能な複数のボイラからなり、負荷機器に蒸気を供給するボイラ群と、
前記ボイラ群により生成された蒸気が集合する蒸気ヘッダと、
前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、
負荷機器からの要求負荷に応じた目標蒸気量の蒸気を生成するために、前記蒸気圧測定手段により測定される蒸気圧に係る設定条件として、目標圧力値を設定し、前記蒸気圧測定手段により測定されるヘッダ圧力値が前記目標圧力値と一致するように、燃焼状態の制御対象となる自動運転ボイラの燃焼状態を制御する制御部と、
を備えるボイラシステムであって、
前記制御部は、
前記ボイラ群の、前記制御部の制御対象外である手動運転ボイラを前記制御部の制御に復旧し、自動運転に切り換える、制御対象切換部と、
前記制御対象切換部が手動運転ボイラを自動運転に切り換える場合、切り換え時点におけるヘッダ圧力値と前記目標圧力値との差が、予め設定された第1閾値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値と前記目標圧力値との差が前記第1閾値を超えると判定したことに応答して、前記目標圧力値を前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正して、その後、移行時間をかけて段階的に、切り換え前の目標圧力値に戻すように、当該設定条件を補正する補正部と、
を備えるボイラシステム。 - 前記補正部は、移行時間をかけて段階的に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値を前記切り換え前の目標圧力値に戻すように補正する際、
前記切り換え前の目標圧力値から前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値を減算して目標圧力値差分値を算出し、
前記目標圧力値差分値を分割数で除算して、単位差分値を算出し、
前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値について、前記移行時間を前記分割数で除算した時間である単位時間毎に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値に前記単位差分値ずつ加算して、前記移行時間の経過後に前記補正された目標圧力値が前記切り換え前の目標圧力値に戻るように、当該目標圧力値を補正する、請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値に前記単位差分値ずつ加算する前に、前記移行時間を前記分割数で除算して、前記単位時間を算出する、請求項2に記載のボイラシステム。
- 前記単位差分値を算出する前に、前記移行時間を前記単位時間で除算して、前記分割数を算出する、請求項2に記載のボイラシステム。
- 前記補正部は、移行時間をかけて段階的に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値を前記切り換え前の目標圧力値に戻すように補正する際、
前記切り換え前の目標圧力値から前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値を減算して目標圧力値差分値を算出し、
前記目標圧力値差分値を予め設定された単位差分値で除算した商に、予め設定された単位時間で乗算して移行時間を算出し、
前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値について、前記単位時間毎に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値に前記単位差分値ずつ加算して、前記移行時間の経過後に前記補正された目標圧力値が前記切り換え前の目標圧力値に戻るように、当該目標圧力値を補正する、請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記補正部は、移行時間をかけて段階的に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値を前記切り換え前の目標圧力値に戻すように補正する際、
前記切り換え前の目標圧力値から前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値を減算して目標圧力値差分値を算出し、
前記目標圧力値差分値に予め設定された単位時間で乗算した積を、予め設定された単位差分値で除算して移行時間を算出し、
前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値について、前記単位時間毎に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値に前記単位差分値ずつ加算して、前記移行時間の経過後に前記補正された目標圧力値が前記切り換え前の目標圧力値に戻るように、当該目標圧力値を補正する、請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記補正部は、移行時間をかけて段階的に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値を前記切り換え前の目標圧力値に戻すように補正する際、
前記切り換え前の目標圧力値から前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値を減算して目標圧力値差分値を算出し、
予め設定された単位時間を予め設定された単位差分値で除算した商を算出し、前記目標圧力値差分値に前記商を乗算して移行時間を算出し、
前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値について、前記単位時間毎に、前記切り換え時点におけるヘッダ圧力値に補正された目標圧力値に前記単位差分値ずつ加算して、前記移行時間の経過後に前記補正された目標圧力値が前記切り換え前の目標圧力値に戻るように、当該目標圧力値を補正する、請求項1に記載のボイラシステム。
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