JP6894503B2 - Boiler combustion control system and boiler combustion control method - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラの燃焼を制御する技術に関し、特に、ボイラの負荷要求量に基づいてボイラへの燃料投入量を決定するボイラ燃焼制御システム、およびボイラ燃焼制御方法に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for controlling combustion of a boiler, and more particularly to a boiler combustion control system for determining a fuel input amount to a boiler based on a load requirement of the boiler, and a technique effective when applied to a boiler combustion control method. It is a thing.
例えば、ボイラ設備を使用してエネルギーを取得する場合、ボイラ(火炉)に燃料(固体燃料、液体燃料、もしくは気体燃料)を供給して燃焼させ、その熱を熱交換器で吸収し、蒸気を発生させて熱エネルギーを得る。発生した蒸気は、例えば、蒸気タービンへ供給することで熱エネルギーから回転運動に変換され、発電機による発電等に用いられる。ボイラへの燃料投入量は、負荷要求量(例えば、発電要求量MWD(Mega Watt Demand)であり、以下では、負荷要求量MWDと記載する場合がある)と、ボイラへの燃料投入量(以下では、ボイラ入力指令値BID(Boiler Input Demand)と記載する場合がある)との間の関係式である燃料関数FXにより決定される。 For example, when acquiring energy using a boiler facility, fuel (solid fuel, liquid fuel, or gaseous fuel) is supplied to the boiler (fire furnace) and burned, and the heat is absorbed by a heat exchanger to absorb steam. Generate and obtain heat energy. The generated steam is converted from thermal energy into rotary motion by supplying it to a steam turbine, for example, and is used for power generation by a generator or the like. The amount of fuel input to the boiler is the load requirement (for example, the power generation requirement MWD (Mega Watt Demand), which may be referred to as the load requirement MWD below) and the fuel input to the boiler (hereinafter). Then, it is determined by the fuel function FX, which is a relational expression between the boiler input command value (may be described as BID (Boiler Input Demand)).
ここで、ボイラ設備に係る諸因子、例えば、燃料性状や発熱量、火炉汚れ、スーツブロワ、気水温等による影響により、ボイラの運転状態、特に、主蒸気圧に変動が生じる場合がある。そこで、燃料関数FXにより求められた燃料投入量に係る燃料をボイラに供給し、発生した主蒸気圧を測定して、これと予め設定された主蒸気圧との差分に基づいてPID(Proportional-Integral-Differential)制御によってフィードバック補正量を求め、これを負荷要求量に加算してボイラへの燃料投入量を補正するという制御が一般的に行われていた。 Here, the operating state of the boiler, particularly the main vapor pressure, may fluctuate due to the influence of various factors related to the boiler equipment, such as fuel properties, calorific value, furnace dirt, suit blower, and air / water temperature. Therefore, the fuel related to the fuel input amount obtained by the fuel function FX is supplied to the boiler, the generated main steam pressure is measured, and the PID (Proportional-) is based on the difference between this and the preset main steam pressure. Integral-Differential) control is generally used to obtain the feedback correction amount and add it to the load request amount to correct the fuel input amount to the boiler.
これに関連する技術として、例えば、特許第4522326号公報(特許文献1)には、フィードバック補正を行う前と後の値の比または差を逐次更新しつつ複数記憶し、記憶した複数の値から燃料補正係数を求め、この補正係数によりフィードバック補正後の値を補正する旨が記載されている。これにより、諸因子の影響によるボイラの熱効率の変化を考慮して適正な燃料投入量に補正することが可能であるとされる。 As a technique related to this, for example, in Japanese Patent No. 4522326 (Patent Document 1), a plurality of values are stored while sequentially updating the ratio or difference between the values before and after the feedback correction, and the stored values are used. It is described that the fuel correction coefficient is obtained and the value after feedback correction is corrected by this correction coefficient. As a result, it is possible to correct the fuel input amount to an appropriate level in consideration of changes in the thermal efficiency of the boiler due to the influence of various factors.
さらに、例えば、特許第4791269号公報(特許文献2)には、複数種類燃料混合燃焼ボイラにおいて、フィードバック補正後の値を補正するための燃料補正係数を3要素に細分化することで、燃料の単位熱量の差異および混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラへの燃料投入量を補正する旨が記載されている。 Further, for example, in Japanese Patent No. 4791269 (Patent Document 2), in a plurality of types of fuel mixed combustion boiler, the fuel correction coefficient for correcting the value after feedback correction is subdivided into three elements to obtain the fuel. It is stated that the amount of fuel input to the boiler is corrected in response to the difference in unit calorific value and the difference in boiler thermal efficiency due to changes in the co-firing rate.
例えば、特許文献1、2等の従来技術によれば、諸因子の影響によるボイラの熱効率の変化に対して、フィードバック補正の前後の負荷要求量MWDの値(もしくは他の制御値)を随時比較計測することでこれを判定し、判定結果に基づいてフィードバック補正後の値をさらに補正して最適化するための補正係数の値を自己学習により取得することが可能である。 For example, according to the prior arts such as Patent Documents 1 and 2, the value (or other control value) of the load required amount MWD before and after the feedback correction is compared at any time with respect to the change in the thermal efficiency of the boiler due to the influence of various factors. This can be determined by measurement, and the value of the correction coefficient for further correcting and optimizing the value after feedback correction based on the determination result can be obtained by self-learning.
一方で、負荷要求量MWDとこれに対応するボイラ入力指令値BIDとの関係を関数(曲線)として規定した燃料関数FXは、ボイラの特性を反映して設定されるものであり、従来技術では、過去の実測データの蓄積等に基づいて予め算出した固定値として設定されている。しかし、ボイラの特性に基づく主蒸気圧の挙動は、個々のボイラで異なるものであり、さらに、1つのボイラにおいてもボイラ設備の更新等により変化し得る。すなわち、主蒸気圧の実際の挙動と、燃料関数FXにおいて想定している、あるべき値(最適値)との間にごく僅かながら乖離が生じる場合がある。この乖離は、燃料投入量の最適値からの乖離となってボイラの燃焼制御プロセスを不安定化し、結果としてエネルギーの損失を生じさせる。 On the other hand, the fuel function FX, which defines the relationship between the load request amount MWD and the corresponding boiler input command value BID as a function (curve), is set by reflecting the characteristics of the boiler, and in the prior art, it is set. , It is set as a fixed value calculated in advance based on the accumulation of past actual measurement data. However, the behavior of the main vapor pressure based on the characteristics of the boiler is different for each boiler, and even one boiler can be changed by updating the boiler equipment or the like. That is, there may be a slight discrepancy between the actual behavior of the main vapor pressure and the ideal value (optimal value) assumed in the fuel function FX. This deviation causes a deviation from the optimum value of the fuel input amount, destabilizes the combustion control process of the boiler, and results in energy loss.
そこで本発明の目的は、主蒸気圧の挙動における燃料関数FXが想定する最適値からの乖離を検知し、燃料関数FXを自律的・自己完結的に修正することを可能とするボイラ燃焼制御システム、およびボイラ燃焼制御方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is a boiler combustion control system that can detect a deviation from the optimum value assumed by the fuel function FX in the behavior of the main vapor pressure and modify the fuel function FX autonomously and self-sufficiently. , And to provide a boiler combustion control method.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and accompanying drawings herein.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 A brief description of typical inventions disclosed in the present application is as follows.
本発明の代表的な実施の形態によるボイラ燃焼制御システムは、負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧である設定主蒸気圧とに基づいてフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムであって、前記フィードバック補正の前後の前記負荷要求量の比と、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係の初期値を規定した初期値および微調整関数と、に基づいて前記燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算部と、前記初期値および微調整関数を補正する基準曲線補正係数を出力する基準曲線補正部と、を有するものである。 In the boiler combustion control system according to a typical embodiment of the present invention, fuel related to the fuel input amount to the boiler calculated based on a predetermined fuel function with respect to the load required amount is supplied to the boiler and measured. The feedback correction amount is obtained based on the measured main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler and the set main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler set in advance, and the load is based on the feedback correction amount. A boiler combustion control system that outputs a fuel correction coefficient for correcting the load requirement amount or the fuel input amount after the feedback correction to a plant that corrects the required amount or the fuel input amount, and is a boiler combustion control system for the feedback correction. A fuel for which the fuel correction coefficient is calculated based on the ratio of the load demand before and after and the initial value and the fine adjustment function that define the initial value of the relationship between the load demand and the fuel input amount for the boiler. It has a correction coefficient calculation unit and a reference curve correction unit that outputs a reference curve correction coefficient that corrects the initial value and the fine adjustment function.
そして、前記基準曲線補正部は、前記測定主蒸気圧と前記設定主蒸気圧との偏差を算出する偏差判定部と、前記偏差の変動に係る周期を取得して記録する周期判定部と、前記偏差の変動に係る振幅を取得して記録する振幅判定部と、前記基準曲線補正係数を所定の基準曲線補正関数に基づいて算出して出力する基準曲線補正係数出力部と、前記周期と前記振幅の組み合わせが所定の条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たした場合に、前記ボイラに対する制御状態に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正する基準曲線燃料関数補正判定部と、を有する。 Then, the reference curve correction unit includes a deviation determination unit that calculates the deviation between the measurement main steam pressure and the set main steam pressure, a cycle determination unit that acquires and records a cycle related to the fluctuation of the deviation, and the cycle determination unit. An amplitude determination unit that acquires and records the amplitude related to the fluctuation of the deviation, a reference curve correction coefficient output unit that calculates and outputs the reference curve correction coefficient based on a predetermined reference curve correction function, and the period and the amplitude. A reference curve fuel function correction determination unit that determines whether or not the combination of the above conditions satisfies a predetermined condition, and corrects the reference curve correction function based on the control state for the boiler when the conditions are satisfied. Have.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, the effects obtained by representative ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、主蒸気圧の挙動における燃料関数FXが想定する最適値からの乖離を検知し、燃料関数FXを自律的・自己完結的に修正することが可能となる。 That is, according to a typical embodiment of the present invention, the deviation from the optimum value assumed by the fuel function FX in the behavior of the main vapor pressure is detected, and the fuel function FX is autonomously and self-contained. Is possible.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in all the drawings for explaining the embodiment, in principle, the same reference numerals are given to the same parts, and the repeated description thereof will be omitted. On the other hand, the parts described with reference numerals in one figure may be referred to with the same reference numerals in the explanation of other figures, although they are not shown again.
(実施の形態1)
上述したように、ボイラ設備を使用してエネルギーを取得する場合、ボイラの蒸気要求量(負荷要求量MWD)に対応する燃料(例えば石炭やバイオマス燃料等)投入量(ボイラ入力指令値BID)は、燃料関数FXを用いて決定される。このとき、負荷要求量MWDは、ボイラの主蒸気圧を所望の設定主蒸気圧に近づけるようなフィードバック補正を行うよう制御される。(Embodiment 1)
As described above, when energy is acquired using the boiler equipment, the fuel (for example, coal, biomass fuel, etc.) input amount (boiler input command value BID) corresponding to the steam requirement amount (load request amount MWD) of the boiler is determined. , Determined using the fuel function FX. At this time, the load request amount MWD is controlled so as to perform feedback correction so as to bring the main vapor pressure of the boiler closer to the desired set main vapor pressure.
これに対し、上記の特許文献1、2等に記載されたような従来技術では、さらに制御の精度を向上させるため、フィードバック補正を行う前後の負荷要求量MWDの比、すなわち主蒸気圧のフィードバック補正の操作度合いを示す指標に基づいて燃料補正係数を自己学習により求め、この燃料補正係数により負荷要求量MWD(もしくはボイラ入力指令値BID)をさらに補正する仕組みを有している。この補正は、実質的には燃料関数FXを補正することと等価であるといえる。 On the other hand, in the prior art as described in Patent Documents 1 and 2 above, in order to further improve the control accuracy, the ratio of the load required amount MWD before and after the feedback correction, that is, the feedback of the main vapor pressure. The fuel correction coefficient is obtained by self-learning based on an index indicating the degree of operation of correction, and the load required amount MWD (or boiler input command value BID) is further corrected by this fuel correction coefficient. It can be said that this correction is substantially equivalent to correcting the fuel function FX.
本発明の実施の形態1に係るボイラ燃焼制御システムは、上記の従来技術に対してさらに精度を向上させるため、自己学習の基礎・起点となる基準曲線をAI(Artificial Intelligence:人工知能)により補正するものである。この基準曲線は、対象のボイラについて規定された負荷要求量MWDとボイラ入力指令値BIDとの関係の初期値を示したものである。従来技術では、この基準曲線は、燃料関数FXと同様に、過去の実測データの蓄積に基づいて予め算出した固定値として設定されていた。この場合、ボイラの設備更新やその他の状態の変化によっては、主蒸気圧の挙動が、燃料補正係数による補正後の燃料関数FXにおいて想定している最適値から僅かに乖離してボイラの燃焼制御プロセスが不安定となり効率が低下する場合がある。 In the boiler combustion control system according to the first embodiment of the present invention, in order to further improve the accuracy with respect to the above-mentioned conventional technique, the reference curve which is the basis / starting point of self-learning is corrected by AI (Artificial Intelligence). Is what you do. This reference curve shows the initial value of the relationship between the load request amount MWD specified for the target boiler and the boiler input command value BID. In the prior art, this reference curve is set as a fixed value calculated in advance based on the accumulation of past actual measurement data, similarly to the fuel function FX. In this case, the behavior of the main vapor pressure deviates slightly from the optimum value assumed in the fuel function FX corrected by the fuel correction coefficient due to the equipment update of the boiler or other changes in the state, and the combustion control of the boiler is performed. The process may become unstable and efficiency may decrease.
これに対し、本実施の形態のボイラ燃料制御システムでは、ボイラの主蒸気圧の挙動・状態変化を、過去のデータに基づいて常時分析・判定し、判定結果に基づいて上記の基準曲線を調整することで、燃料関数FXに生じる僅かなズレを補正する。そして、本実施の形態では、この一連の処理を自己完結型の処理ループによって自律的に、かつリアルタイムで行う。 On the other hand, in the boiler fuel control system of the present embodiment, the behavior / state change of the main vapor pressure of the boiler is constantly analyzed / determined based on the past data, and the above reference curve is adjusted based on the determination result. By doing so, a slight deviation occurring in the fuel function FX is corrected. Then, in the present embodiment, this series of processing is performed autonomously and in real time by a self-contained processing loop.
<システム構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係るボイラ燃焼制御システムの構成例について概要を示した図である。ボイラ燃焼制御システム1は、上述したように、プラントにおけるボイラ2に対する燃料投入量が最適となるように初期値および微調整関数FXAIを用いて基準曲線を調整することで燃料補正係数Kを決定し、制御情報としてボイラ2への燃料投入等を行う既設の回路等に出力する(すなわち、燃料関数FXを実質的に補正することでボイラ2の燃焼を制御する)装置である。<System configuration>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of a boiler combustion control system according to a first embodiment of the present invention. As described above, the boiler combustion control system 1 determines the fuel correction coefficient K by adjusting the reference curve using the initial value and the fine adjustment function FXAI so that the fuel input amount to the boiler 2 in the plant is optimized. This is a device that outputs control information to an existing circuit or the like that inputs fuel to the boiler 2 (that is, controls combustion of the boiler 2 by substantially correcting the fuel function FX).
ボイラ燃焼制御システム1は、例えば、後述する各機能に係る処理を実行する図示しない半導体回路やマイコン等からなるハードウェアにより実装された装置として構成されてもよい。もしくは、汎用的なサーバ機器やクラウドコンピューティングサービス上に構築された仮想サーバ等により構成され、図示しないCPU(Central Processing Unit)により、HDD(Hard Disk Drive)等の記録装置からメモリ上に展開したOS(Operating System)等のミドルウェアや、その上で稼働するソフトウェアを実行することで、後述する各機能に係る処理を実行するものとしてもよい。 The boiler combustion control system 1 may be configured as, for example, a device implemented by hardware including a semiconductor circuit (not shown), a microcomputer, or the like that executes processing related to each function described later. Alternatively, it is configured by a general-purpose server device, a virtual server built on a cloud computing service, etc., and is deployed on memory from a recording device such as an HDD (Hard Disk Drive) by a CPU (Central Processing Unit) (not shown). By executing middleware such as an OS (Operating System) or software running on the middleware, processing related to each function described later may be executed.
また、これらのハードウェアによる実装とソフトウェアによる実装とを適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。また、全体を1つの筐体で実装する構成に限らず、一部の機能を別の筐体で実装し、これらの筐体間を通信ケーブル等により相互に接続する構成であってもよい。すなわち、ボイラ燃焼制御システム1の実装形態は特に限定されず、プラントの環境等に応じて適宜柔軟に構成することが可能である。 Further, the hardware implementation and the software implementation may be appropriately combined and configured. Further, the configuration is not limited to the configuration in which the whole is mounted in one housing, and a configuration in which some functions are mounted in another housing and these housings are connected to each other by a communication cable or the like may be used. That is, the mounting form of the boiler combustion control system 1 is not particularly limited, and it can be appropriately and flexibly configured according to the environment of the plant and the like.
ボイラ燃焼制御システム1は、図示するように、例えば、ハードウェアもしくはソフトウェアにより実装された除算部11、基準曲線補正部12、乗算部13、および燃料補正係数演算部14等の各部を有する。また、メモリやHDD等に記録されたファイルやテーブルとして実装された初期値および微調整関数FXAI等のデータを有する。
As shown in the figure, the boiler combustion control system 1 includes, for example, a
プラントにおいて、燃料投入量(図中ではボイラ入力指令値BID)の情報に基づいてボイラ2で燃料を燃焼させることで発生した主蒸気は、例えば、蒸気タービン3に供給され、図示しない発電機による発電等に用いられる。発電機での出力に対応するボイラ2の負荷要求量MWD(入力蒸気要求量)は、例えば、ボイラ2における図示しない操作パネル等によって入力されるとともに、ボイラ燃焼制御システム1にも入力される。 In the plant, the main steam generated by burning the fuel in the boiler 2 based on the information of the fuel input amount (boiler input command value BID in the figure) is supplied to the steam turbine 3, for example, by a generator (not shown). Used for power generation, etc. The load request amount MWD (input steam request amount) of the boiler 2 corresponding to the output of the generator is input by, for example, an operation panel (not shown) of the boiler 2 and is also input to the boiler combustion control system 1.
一方、例えば、ボイラ2に設けられた図示しない圧力計により、ボイラ2で発生した主蒸気の圧力が測定され、測定値が主蒸気圧発信器PXに入力される。主蒸気圧発信器PXから発信された測定主蒸気圧PVは、PID制御部4に入力され、PID制御部4において本来あるべき主蒸気圧である設定主蒸気圧SVとの間で比較が行われる。このとき、例えば、ボイラ2の状態(火炉の汚れ等)、燃料性状、その他の諸因子が維持された条件で得られる燃料関数FXを用いて燃料投入量を決定しているのであれば、測定主蒸気圧PVと設定主蒸気圧SVとの差はほとんど生じず、燃料関数FXによって所望の負荷(発電機出力)が得られる。しかし、上述したように、例えば、ボイラ2の状態変化や、燃料性状、その他の諸因子の変化に伴って、測定主蒸気圧PVと設定主蒸気圧SVとの間で圧力差が生じる場合がある。
On the other hand, for example, the pressure of the main steam generated in the boiler 2 is measured by a pressure gauge (not shown) provided in the boiler 2, and the measured value is input to the main steam pressure transmitter PX. The measured main vapor pressure PV transmitted from the main vapor pressure transmitter PX is input to the
PID制御部4では、測定主蒸気圧PVと設定主蒸気圧SVとの間の圧力差を検知した場合、公知のPID制御の手法によりフィードバック補正量、すなわち、燃料不足(もしくは過剰)により発生した主蒸気圧の偏差(誤差量)を算出してこれを加算部5に送る。加算部5では、PID制御部4から送られたフィードバック補正量を、ボイラ燃焼制御システム1にも入力される負荷要求量MWDに加算することで、フィードバック補正後の負荷要求量MWD’(ボイラ入力指令値BID’)を出力する(PID制御部4および加算部5をフィードバック制御部と記載する場合がある)。
When the
本実施の形態のボイラ燃料制御システム1では、上述したように、特許文献1、2等の従来技術と同様に、ボイラ2の効率等の特性の変化に伴う最適値からの乖離に追従するため、フィードバック制御部(PID制御部4および加算部5)によるフィードバック補正の操作度合いを示す指標、すなわち、フィードバック補正の前後の指令値である負荷要求量MWDと負荷要求量MWD’(ボイラ入力指令値BID’)の比を除算部11により求める。そして、これを入力として、燃料補正係数演算部14により燃料補正係数Kを自己学習により算出し、出力する。
In the boiler fuel control system 1 of the present embodiment, as described above, in order to follow the deviation from the optimum value due to the change in the characteristics such as the efficiency of the boiler 2 as in the prior arts such as Patent Documents 1 and 2. , An index indicating the degree of operation of the feedback correction by the feedback control unit (
出力された燃料補正係数Kは、乗算部6によって負荷要求量MWD’(ボイラ入力指令値BID’)に乗算される。この補正後の負荷要求量MWD”(ボイラ入力指令値BID”)を入力として、燃料投入量演算部7が燃料関数FXによってこれをボイラ入力指令値BIDに変換する。このボイラ入力指令値BIDに基づいてボイラ2への燃料の投入が制御される。
The output fuel correction coefficient K is multiplied by the load request amount MWD'(boiler input command value BID') by the
なお、ボイラ燃焼制御システム1の燃料補正係数演算部14における燃料補正係数Kの算出手法については、例えば、特許文献1、2等に記載されたものと同様の手法を適宜用いることができるため、ここでの再度の詳細な説明は省略する。また、特許文献1、2等に記載されているように、ボイラ燃焼制御システム1を含むプラント各部の接続関係や処理順序等は、図1に示したものに限られず、同様の思想の範囲内で各種のバリエーションの構成を適宜採用することができる。例えば、図1の例では、燃料補正係数Kをフィードバック補正後の負荷要求量MWD’に乗算して補正しているが、燃料投入量演算部7によって求められたボイラ入力指令値BIDに乗算して補正する構成としてもよい。また、燃料関数FXを直接補正する構成としてもよい。
As for the method for calculating the fuel correction coefficient K in the fuel correction
上述したように、燃料補正係数Kの決定においては、基準曲線を起点として自己学習が行われるが、従来技術では、基準曲線には予め設定された固定値が用いられていた。この場合、ボイラ2の効率等の特性の変化に伴い、この基準曲線についても最適値から僅かに乖離し、ボイラ2の燃焼制御プロセスが不安定となり効率が低下する場合が生じ得る。そこで、本実施の形態では、基準曲線補正部12により、ボイラ2の測定主蒸気圧PVと、本来あるべき設定値である設定主蒸気圧SVとの比較計測を常時行って、ボイラ2の主蒸気圧の挙動の変化を分析・判定し、判定結果に基づいて基準曲線補正係数KPを設定する。そして、これを乗算部13により初期値および微調整関数FXAIに乗算することで、初期値および微調整関数FXAIに規定された基準曲線の初期値をリアルタイムで補正する。
As described above, in determining the fuel correction coefficient K, self-learning is performed starting from the reference curve, but in the prior art, a preset fixed value is used for the reference curve. In this case, as the characteristics such as the efficiency of the boiler 2 change, the reference curve also deviates slightly from the optimum value, and the combustion control process of the boiler 2 may become unstable and the efficiency may decrease. Therefore, in the present embodiment, the reference
図4は、主蒸気圧の挙動の例について概要を示した図である。各段の図は、それぞれ、時間経過に伴う測定主蒸気圧PVの変動の例を曲線で示しており、併せて設定主蒸気圧力SVについても直線で示している。上段の図は、補正(燃料補正係数Kによる補正、およびPID制御による積分補正)の程度を強く設定した場合を示しており、測定主蒸気圧PVが設定主蒸気圧SVを跨いで大きく変動していることを示している。これに対し、中段の図は、補正の程度が最適である場合を示しており、測定主蒸気圧PVは設定主蒸気圧SVの付近で変動していることを示している。一方、下段の図は、補正の程度を弱く設定した場合を示しており、測定主蒸気圧PVは、小さな変動を繰り返しながら、全体として設定主蒸気圧SVを跨いで大きくゆっくりと変動していることを示している。 FIG. 4 is a diagram showing an outline of an example of the behavior of the main vapor pressure. The figure of each stage shows an example of the fluctuation of the measured main vapor pressure PV with the passage of time by a curve, and also shows the set main vapor pressure SV by a straight line. The upper figure shows the case where the degree of correction (correction by fuel correction coefficient K and integral correction by PID control) is strongly set, and the measured main vapor pressure PV fluctuates greatly across the set main vapor pressure SV. It shows that it is. On the other hand, the middle figure shows the case where the degree of correction is optimum, and shows that the measured main vapor pressure PV fluctuates in the vicinity of the set main vapor pressure SV. On the other hand, the lower figure shows the case where the degree of correction is set to be weak, and the measured main vapor pressure PV fluctuates greatly and slowly across the set main vapor pressure SV as a whole while repeating small fluctuations. It is shown that.
ここで、本実施の形態のボイラ燃焼制御システム1では、主蒸気圧の挙動を、設定主蒸気圧SVを基準とした測定主蒸気圧PVの振動、すなわち、設定主蒸気圧SVを中心とした振幅と周期(測定主蒸気圧PVが設定主蒸気圧SVと交差するタイミングの間隔)によって把握する。主蒸気圧(測定主蒸気圧PV)が最適な状態とは、基本的に、中段の図に示すように、振幅が小さく、かつ周期が短い状態を指す。なお、周期が長い状態とは、下段の図に示すように、測定主蒸気圧PVが設定主蒸気圧SVから離れた状態が長期間続くことを意味する。 Here, in the boiler combustion control system 1 of the present embodiment, the behavior of the main vapor pressure is centered on the vibration of the measured main vapor pressure PV based on the set main vapor pressure SV, that is, the set main vapor pressure SV. It is grasped by the amplitude and the period (the interval at which the measured main vapor pressure PV intersects the set main vapor pressure SV). The optimum state of the main vapor pressure (measured main vapor pressure PV) basically means a state in which the amplitude is small and the period is short, as shown in the middle figure. In addition, the state where the period is long means that the state where the measured main vapor pressure PV is separated from the set main vapor pressure SV continues for a long period of time as shown in the lower figure.
上述したように、例えば、ボイラ2の状態や燃料性状、その他の諸因子が維持された条件で得られる燃料関数FXを用いて燃料投入量を決定しているのであれば、測定主蒸気圧PVと設定主蒸気圧SVとの差はほとんど生じない。実際には、例えば、図4の中段の図に示すように、測定主蒸気圧PVは、設定主蒸気圧SVを中心として小さい振幅で振動する形となる。しかし、ボイラ2の状態変化や、燃料性状、その他の諸因子の変化に伴って、測定主蒸気圧PVと設定主蒸気圧SVとの間で圧力差(偏差)が生じ得る。本実施の形態では、この偏差を計測して、測定主蒸気圧PVが最適な状態、すなわち、振幅および周期の値が小さい状態となったタイミングを検知し、そのときの状態に基づいて燃料関数FXに対する補正係数(本実施の形態では、初期値および微調整関数FXAIに対する燃料関数補正係数KP)を算出する。 As described above, for example, if the fuel input amount is determined using the fuel function FX obtained under the condition that the state of the boiler 2, the fuel properties, and other factors are maintained, the measured main vapor pressure PV. There is almost no difference between the set main vapor pressure SV and the set main vapor pressure SV. Actually, for example, as shown in the middle figure of FIG. 4, the measured main vapor pressure PV vibrates with a small amplitude around the set main vapor pressure SV. However, a pressure difference (deviation) may occur between the measured main vapor pressure PV and the set main vapor pressure SV due to changes in the state of the boiler 2, fuel properties, and other factors. In the present embodiment, this deviation is measured to detect the timing when the measured main vapor pressure PV is in the optimum state, that is, the state in which the amplitude and period values are small, and the fuel function is based on the state at that time. The correction coefficient for FX (in the present embodiment, the initial value and the fuel function correction coefficient KP for the fine adjustment function FXAI) is calculated.
図2は、本実施の形態における基準曲線補正部12の構成例について概要を示した図である。基準曲線補正部12は、例えば、その構成としてさらに、ハードウェアもしくはソフトウェアにより実装された偏差判定部121、周期判定部122、振幅判定部123、基準曲線補正判定部124、および基準曲線補正係数出力部125等の各部を有する。また、メモリやHDD等に記録されたファイルやテーブルとして実装された周期履歴126、振幅履歴127、最適値情報128、および基準曲線補正関数VFX等の各データを有する。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration example of the reference
基準曲線補正部12に入力された測定主蒸気圧PVおよび設定主蒸気圧SVは、偏差判定部121に入力され、その差分(偏差)が算出される。算出された差分は、周期判定部122および振幅判定部123にそれぞれ入力され、測定主蒸気圧PVの挙動を特徴付ける情報としてその変動の周期および振幅をそれぞれ算出する。なお、上述したように、測定主蒸気圧PVの挙動は一定ではなく時々刻々と変化する。したがって、周期および振幅は、長時間(例えば、30分間)での移動平均として算出するものとする。このため、算出した周期および振幅の情報は、それぞれ、周期履歴126および振幅履歴127としてメモリやHDD等に記録しておく。
The measured main vapor pressure PV and the set main vapor pressure SV input to the reference
算出された周期および振幅の値は、基準曲線補正判定部124に入力される。基準曲線補正判定部124では、周期および振幅の値が最適値(これに準ずる一定範囲の好適な値も含むものとする)であるか否かを判定する。最適値に係る情報は、例えば、最適値情報128としてメモリやHDD等に記録しておく。そして、周期および振幅が最適な状態であると判定した場合に、最適な状態から外れるまでの間、可変関数として設定された基準曲線補正関数VFXの値を移動させる。
The calculated period and amplitude values are input to the reference curve
この基準曲線補正関数VFXに基づいて、基準曲線補正係数出力部125は、負荷要求量MWDに対応する基準曲線補正係数KPを取得して出力する。この基準曲線補正係数KPは、初期値および微調整関数FXAIに対して乗算されることで初期値および微調整関数FXAIを補正する。 Based on this reference curve correction function VFX, the reference curve correction coefficient output unit 125 acquires and outputs the reference curve correction coefficient KP corresponding to the load request amount MWD. This reference curve correction coefficient KP corrects the initial value and the fine adjustment function FXAI by multiplying the initial value and the fine adjustment function FXAI.
<初期値および微調整関数FXAIの補正処理>
図3は、本実施の形態における初期値および微調整関数FXAIの補正を行う処理の流れの例を示したフロー図である。ここでは、基準曲線補正部12の基準曲線補正判定部124において基準曲線補正関数VFXを設定する部分までの処理の流れを示す。以降は、基準曲線補正部12の基準曲線補正係数出力部125が、設定された基準曲線補正関数VFXに基づいて負荷要求量MWDに対応する基準曲線補正係数KPを取得して出力する。<Correction processing of initial value and fine adjustment function FXAI>
FIG. 3 is a flow chart showing an example of a processing flow for correcting the initial value and the fine adjustment function FXAI in the present embodiment. Here, the flow of processing up to the portion where the reference curve correction function VFX is set in the reference curve
基準曲線補正部12では、まず、偏差判定部121が、設定主蒸気圧SVを取得する(S01)。設定主蒸気圧SVは、図1に示すように定数としてシステム内部に予め設定しておいてもよいし、ボイラ2等からの外部入力として取得してもよい。その後、主蒸気圧発信器PXから発信される測定主蒸気圧PVを取得する(S02)。上記の処理順は一例であり、逆の順序で実行してもよいし並行的に行ってもよい。設定主蒸気圧SVと測定主蒸気圧PVを取得すると、これらの間の差分を求める偏差処理を行う(S03)。偏差判定部121は、算出した差分の情報を周期判定部122および振幅判定部123にそれぞれ入力するとともに、ステップS01に戻って処理を継続する。
In the reference
周期判定部122では、偏差判定部121から取得した主蒸気圧の差分の情報に基づいて、設定主蒸気圧SVを基準とした測定主蒸気圧PVの変動の周期を計測する(S11)。例えば、図示しないメモリ等に蓄積した過去の差分の履歴情報に基づいて、差分の符合が反転するタイミングを把握し、その時間間隔を周期とする。上述したように、測定主蒸気圧PVの挙動は一定ではなく時々刻々と変化する。したがって、周期は、過去の長時間(例えば、30分間)の履歴に基づく移動平均として算出する。その後、計測した周期が正常か否か(マイナス等の異常値ではないか)を判定する(S12)。正常ではない(異常値である)場合は(S12:N)、ステップS11に戻って周期計測の処理を継続する。
The
また、振幅判定部123でも同様に、偏差判定部121から取得した主蒸気圧の差分の情報に基づいて、設定主蒸気圧SVを基準とした測定主蒸気圧PVの変動の振幅を計測する(S21)。例えば、差分の絶対値を振幅として把握する。振幅についても、過去の長時間(例えば、30分間)の履歴情報の移動平均として算出する。その後、計測した振幅が正常か否かを判定する(S22)。正常ではない場合は(S22:N)、ステップS21に戻って振幅計測の処理を継続する。
Similarly, the
周期および振幅の値がいずれも正常である場合は(S12:Y、S22:Y)、算出された周期および振幅の値が基準曲線補正判定部124に入力される。基準曲線補正判定部124では、過去の一定時間範囲内(例えば、5分間)での周期の遷移を取得し(S31)、各周期が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する(S32)。所定の範囲内に収まっていない場合は(S32:N)、何もしない、もしくは基準曲線補正関数VFXに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する(S38)。これにより、後段の基準曲線補正係数出力部125は、この時点での基準曲線補正関数VFXに基づいて基準曲線補正係数KPを取得して出力することになる。
When both the period and amplitude values are normal (S12: Y, S22: Y), the calculated period and amplitude values are input to the reference curve
一方、過去の一定時間範囲内の周期が所定の範囲内に収まっている場合は(S32:Y)、計測した周期および振幅がそれぞれ過去の変動の履歴においてこれまでの最小値であるか否かを判定する(S33)。これまでの最小値の情報は、例えば、最適値情報128に記録しておくようにしてもよい。なお、周期については、ステップS32における所定の範囲内にある上で、最小値であるか否かを判定する。周期および振幅の少なくとも一方が最小値ではない場合は(S33:N)、何もしない、もしくは基準曲線補正関数VFXに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する(S38)。 On the other hand, when the period within a certain time range in the past is within a predetermined range (S32: Y), whether or not the measured period and amplitude are the minimum values so far in the history of past fluctuations, respectively. Is determined (S33). The information of the minimum value so far may be recorded in the optimum value information 128, for example. It should be noted that the period is within the predetermined range in step S32, and it is determined whether or not it is the minimum value. If at least one of the period and the amplitude is not the minimum value (S33: N), nothing is done, or if the correction process for the reference curve correction function VFX has already been performed, this is terminated (S38).
一方、計測した周期および振幅のいずれも最小値である場合は(S33:N)、最適値情報128からこれまでの最適値に係る周期および振幅の情報を取得し(S34)、これとの比較において、計測した周期および振幅の組み合わせの方が最適値であるといえるかを判定する(S35)。いずれが最適値かの判定手法は、例えば、振幅の値が所定の範囲内に入っている上で、周期がより小さい方が最適であるとする等、適当な手法を用いることができる。計測した周期および振幅の組み合わせが最適値ではない場合は(S35:N)、何もしない、もしくは基準曲線補正関数VFXに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する(S38)。 On the other hand, when both the measured period and amplitude are the minimum values (S33: N), the period and amplitude information related to the optimum value so far is acquired from the optimum value information 128 (S34) and compared with this. In (S35), it is determined whether the combination of the measured period and the amplitude is the optimum value. As a method for determining which is the optimum value, an appropriate method can be used, for example, it is assumed that the amplitude value is within a predetermined range and the period is smaller. If the combination of the measured period and amplitude is not the optimum value (S35: N), nothing is done, or if the correction process for the reference curve correction function VFX has already been performed, this is terminated (S38).
一方、計測した周期および振幅の組み合わせの方が最適値である場合は(S35:Y)、この組み合わせにより最適値情報128の内容を更新し(S36)、基準曲線補正関数VFXに対する補正処理を開始する(S37)。基準曲線補正関数VFXは、負荷要求量MWDと、初期値および微調整関数FXAIに対する補正係数である基準曲線補正係数KPとの対応関係の曲線を規定する可変関数として設定されており、この曲線を所定量移動させることによって補正する。この補正は、例えば、計測された周期および振幅が最適な状態から外れるまで継続する。なお、このような補正手法は一例であり、例えば、計測した周期および振幅の組み合わせが最適値であるときの制御状態におけるボイラ入力指令値BID等の他の指標を用いて、基準曲線補正関数VFX(もしくは初期値および微調整関数FXAI)を補正する手法を用いてもよい。 On the other hand, if the combination of the measured period and amplitude is the optimum value (S35: Y), the content of the optimum value information 128 is updated by this combination (S36), and the correction process for the reference curve correction function VFX is started. (S37). The reference curve correction function VFX is set as a variable function that defines a curve of the correspondence between the load request amount MWD and the reference curve correction coefficient KP which is a correction coefficient for the initial value and the fine adjustment function FXAI. It is corrected by moving it by a predetermined amount. This correction continues, for example, until the measured period and amplitude deviate from the optimum state. Note that such a correction method is an example, and for example, the reference curve correction function VFX is used by using another index such as the boiler input command value BID in the control state when the combination of the measured period and amplitude is the optimum value. (Or the initial value and the fine adjustment function FXAI) may be corrected.
以上に説明したように、本発明の実施の形態1に係るボイラ燃焼制御システム1によれば、測定主蒸気圧PVの変動の設定主蒸気圧SVに対する偏差を周期および振幅として測定し、その長時間の遷移に基づいて周期および振幅が最適な状態であるタイミングを特定する。そして、周期および振幅が最適であるときの状態に基づいて燃料関数FX(本実施の形態では具体的には初期値および微調整関数FXAI)を補正するための基準曲線補正係数KPを出力する。すなわち、実質的には燃料関数FXに生じる僅かなズレを自律的・自己完結的にリアルタイムで修正することが可能である。 As described above, according to the boiler combustion control system 1 according to the first embodiment of the present invention, the deviation of the fluctuation of the measured main vapor pressure PV with respect to the main vapor pressure SV is measured as the period and the amplitude, and the length thereof is measured. Determine when the period and amplitude are optimal based on time transitions. Then, the reference curve correction coefficient KP for correcting the fuel function FX (specifically, the initial value and the fine adjustment function FXAI in the present embodiment) is output based on the state when the period and the amplitude are optimal. That is, it is possible to autonomously and self-sufficiently correct a slight deviation occurring in the fuel function FX in real time.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。なお、以下では、前述の実施の形態と重複する箇所については、原則としてその説明を省略する。(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described. In the following, the description of the parts that overlap with the above-described embodiment will be omitted in principle.
本実施の形態では、超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラに適用可能なボイラ燃焼制御システムについて説明する。超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラにおける燃料投入量や給水量は、主蒸気圧及び水燃比に依存する。水燃比とは、ボイラへの給水量と燃料との重量比で規定される値である。この水燃比は、ボイラ燃焼制御システム外に設けられた水燃比マスタで制御される。水燃比マスタは、熱量(主蒸気圧)に応じた積分処理を行いながら燃料投入量を調整しているが、従来は、燃料投入量を適切に制御することができず、燃焼を安定させることができなかった。 In this embodiment, a boiler combustion control system applicable to a supercritical pressure-through boiler and a super-supercritical pressure-through boiler will be described. The amount of fuel input and the amount of water supplied in a supercritical pressure-through boiler and a super-supercritical pressure-through boiler depend on the main vapor pressure and the water-fuel ratio. The water-fuel ratio is a value defined by the weight ratio of the amount of water supplied to the boiler and the fuel. This water-fuel ratio is controlled by a water-fuel ratio master provided outside the boiler combustion control system. The water-fuel ratio master adjusts the fuel input amount while performing integral processing according to the calorific value (main vapor pressure), but in the past, the fuel input amount could not be controlled appropriately and combustion was stabilized. I couldn't.
そこで、本実施の形態では、超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラにおいて、燃料投入量を適切に制御することが可能なボイラ燃焼制御システム等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present embodiment is to provide a boiler combustion control system and the like capable of appropriately controlling the fuel input amount in a supercritical pressure-through boiler and a super-supercritical pressure-through boiler.
図5は、本発明の実施の形態2に係るボイラ燃焼制御システムの構成例について概要を示した図である。本実施の形態におけるボイラ燃焼制御システム201以外の構成は、図1に給水マスタ208、水燃比マスタ209、及び加算部210が追加された構成となっている。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a configuration example of a boiler combustion control system according to a second embodiment of the present invention. The configuration other than the boiler
水燃比マスタ209は、ボイラ2に供給される水(液体)と燃料との重量比で規定される水燃比が所定の値(あるいは所定の範囲内)となるように、ボイラ入力指令値BID,BID’(負荷要求量MWD’)や給水量を調整する。これらの制御により、水燃比マスタ209は、給水量、パイプ内の流体温度、及びパイプの表面温度を制御する。水燃比マスタ209は、図示しない圧力計により測定された主蒸気圧力PVの測定値や、給水量等の情報に基づいて水燃比マスタ信号を生成し、生成した水燃比マスタ信号を出力する。水燃比マスタ信号は、燃料投入量の増減に関する信号であり、燃料不足の場合には、燃料投入量を増加させるプラス信号となり、燃料過剰の場合には、燃料投入量を減少させるマイナス信号となる。
The water
給水マスタ208は、負荷要求量MWD、水燃比の設定値等に基づいてボイラ2への給水量を調整する。加算部210は、水燃比マスタ209から出力される水燃比マスタ信号に基づき、燃料投入量演算部7から出力されるボイラ入力指令値BIDを調整する。
The
このように、水燃比の設定値に基づいてボイラ2周辺の各部により給水量や燃料投入量が調整されるが、本実施の形態では、さらに、ボイラ燃焼制御システム201においても、燃料投入量の制御が行われる。図5に示すように、ボイラ燃焼制御システム201は、図1のボイラ燃焼制御システム1に、加算部215が追加された構成となっている。加算部215は、水燃比マスタ209と接続され、水燃比マスタ209から出力される水燃比マスタ信号に基づいて、加算部5から出力されるフィードバック調整後のボイラ入力指令値BID’(負荷要求量MWD’)の値を調整する。
In this way, the water supply amount and the fuel input amount are adjusted by each part around the boiler 2 based on the set value of the water fuel ratio. However, in the present embodiment, the boiler
加算部215は、水燃比マスタ信号がプラス信号であれば、ボイラ入力指令値BID’に所定の値を加算する信号処理を行い、水燃比マスタ信号がマイナス信号であれば、ボイラ入力指令値BID’から所定の値を減算する信号処理を行う。そして、加算部215は、信号処理後のボイラ入力指令値BID’(負荷要求量MWD’)を除算部11へ出力する。
If the water-fuel ratio master signal is a positive signal, the
除算部11は、負荷要求量MWDと信号処理後のボイラ入力指令値BID’との比を算出し、燃料補正係数演算部14へ出力する。燃料補正係数演算部14は、除算部11から出力された比を入力として、信号処理後のボイラ入力指令値BID’に基づく燃料補正係数Kを自己学習により算出し、出力する。なお、基準曲線補正部12及び乗算部13における処理は、実施の形態1と同様である。
The
水燃比マスタ209の制御に基づく燃料補正係数Kは、乗算部6によって負荷要求量MWD’(ボイラ入力指令値BID’)に乗算される。この補正後の負荷要求量MWD”(ボイラ入力指令値BID”)を入力として、燃料投入量演算部7は、燃料関数FXによってこれをボイラ入力指令値BIDに変換し、加算部210へ出力する。加算部210における処理はすでに述べた通りである。
The fuel correction coefficient K based on the control of the water
本実施の形態によれば、前述の実施の形態における効果に加え、以下の効果が得られる。本実施の形態によれば、燃料補正係数演算部14は、フィードバック補正前の負荷要求量MWDと、水燃比に基づき調整されたフィードバック補正後の負荷要求量MWD’(ボイラ入力指令値BID’)との比に基づいて燃料補正係数Kを算出する。この構成によれば、水燃比マスタ209の制御に基づく適切な燃料補正係数Kを算出することができるので、超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラにおいても、燃料投入量を適切に制御することが可能なボイラ燃焼制御システム等が提供される。
According to this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects in the above-described embodiment. According to the present embodiment, the fuel correction
また、この構成によれば、水燃比マスタ209の影響を計算により割り出すことができるので、ボイラ入力指令値BIDに対する水燃比マスタ209による制御との重みを算出することができ、安定燃焼させることが可能となった。
Further, according to this configuration, since the influence of the water
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of the above-described embodiment with another configuration.
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、またはICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Further, each of the above configurations, functions, processing units, processing means and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be placed in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
また、上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, in each of the above figures, the control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and not all the control lines and information lines in the implementation are necessarily shown. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected.
本発明は、ボイラの負荷要求量に基づいてボイラへの燃料投入量を決定するボイラ燃焼制御システム、およびボイラ燃焼制御方法に利用可能である。 The present invention can be used in a boiler combustion control system for determining a fuel input amount to a boiler based on a load requirement of the boiler, and a boiler combustion control method.
1,201…ボイラ燃焼制御システム、2…ボイラ、3…蒸気タービン、4…PID制御部、5…加算部、6…乗算部、7…燃料投入量演算部、
11…除算部、12…基準曲線補正部、13…乗算部、14…燃料補正係数演算部、
121…偏差判定部、122…周期判定部、123…振幅判定部、124…基準曲線補正判定部、125…基準曲線補正係数出力部、126…周期履歴、127…振幅履歴、128…最適値情報、
215…加算部、
SV…設定主蒸気圧、PV…測定主蒸気圧、PX…主蒸気圧発信器、MWD、MWD’、MWD”…負荷要求量、BID、BID’、BID”…ボイラ入力指令値、K…燃料補正係数、KP…基準曲線補正係数、FX…燃料関数、FXAI…初期値および微調整関数、VFX…基準曲線補正関数1,201 ... Boiler combustion control system, 2 ... Boiler, 3 ... Steam turbine, 4 ... PID control unit, 5 ... Addition unit, 6 ... Multiplication unit, 7 ... Fuel input amount calculation unit,
11 ... Division unit, 12 ... Reference curve correction unit, 13 ... Multiplication unit, 14 ... Fuel correction coefficient calculation unit,
121 ... Deviation determination unit, 122 ... Period determination unit, 123 ... Amplitude determination unit, 124 ... Reference curve correction determination unit, 125 ... Reference curve correction coefficient output unit, 126 ... Period history, 127 ... Amplitude history, 128 ... Optimal value information ,
215 ... Addition part,
SV ... Set main vapor pressure, PV ... Measured main vapor pressure, PX ... Main vapor pressure transmitter, MWD, MWD', MWD "... Load requirement, BID, BID', BID" ... Boiler input command value, K ... Fuel Correction coefficient, KP ... Reference curve correction coefficient, FX ... Fuel function, FXAI ... Initial value and fine adjustment function, VFX ... Reference curve correction function
Claims (7)
前記フィードバック補正の前後の前記負荷要求量の比と、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係の初期値を規定した初期値および微調整関数と、に基づいて前記燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算部と、
前記初期値および微調整関数を補正する基準曲線補正係数を出力する基準曲線補正部と、を有し、
前記基準曲線補正部は、
前記測定主蒸気圧と前記設定主蒸気圧との偏差を算出する偏差判定部と、
前記偏差の変動に係る周期を取得して記録する周期判定部と、
前記偏差の変動に係る振幅を取得して記録する振幅判定部と、
前記基準曲線補正係数を所定の基準曲線補正関数に基づいて算出して出力する基準曲線補正係数出力部と、
前記周期と前記振幅の組み合わせが所定の条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たした場合に、前記ボイラに対する制御状態に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正する基準曲線補正判定部と、を有する、ボイラ燃焼制御システム。Fuel related to the fuel input amount to the boiler calculated based on a predetermined fuel function with respect to the load required amount is supplied to the boiler, and the measured main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler measured and the measured main steam pressure in advance. The feedback correction amount is obtained based on the set main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler, and the load requirement amount or the fuel input amount is corrected based on the feedback correction amount. A boiler combustion control system that outputs a fuel correction coefficient that corrects the load requirement amount or the fuel input amount after feedback correction.
The fuel correction coefficient is based on the ratio of the load required amount before and after the feedback correction, and the initial value and the fine adjustment function that define the initial value of the relationship between the load required amount and the fuel input amount for the boiler. Fuel correction coefficient calculation unit to calculate
It has a reference curve correction unit that outputs a reference curve correction coefficient that corrects the initial value and the fine adjustment function.
The reference curve correction unit
A deviation determination unit that calculates the deviation between the measured main vapor pressure and the set main vapor pressure,
A cycle determination unit that acquires and records the cycle related to the fluctuation of the deviation, and
An amplitude determination unit that acquires and records the amplitude related to the fluctuation of the deviation, and
A reference curve correction coefficient output unit that calculates and outputs the reference curve correction coefficient based on a predetermined reference curve correction function, and a reference curve correction coefficient output unit.
A reference curve correction determination unit that determines whether or not the combination of the period and the amplitude satisfies a predetermined condition, and corrects the reference curve correction function based on the control state for the boiler when the condition is satisfied. And, with, boiler combustion control system.
前記条件は、前記振幅が所定の範囲内にあり、かつ前記周期が過去の一定時間範囲の履歴において最も小さいことである、ボイラ燃焼制御システム。In the boiler combustion control system according to claim 1,
The condition is that the amplitude is within a predetermined range and the period is the smallest in the history of a fixed time range in the past.
前記周期判定部および前記振幅判定部は、それぞれ、前記周期および前記振幅を、過去の一定時間における移動平均によって取得する、ボイラ燃焼制御システム。In the boiler combustion control system according to claim 1,
A boiler combustion control system in which the period determination unit and the amplitude determination unit acquire the period and the amplitude by a moving average in a certain time in the past, respectively.
前記基準曲線補正関数は可変関数として設定され、
前記基準曲線補正判定部は、前記基準曲線補正関数を、前記周期と前記振幅の組み合わせが前記条件を満たす間、移動させることで補正する、ボイラ燃焼制御システム。In the boiler combustion control system according to claim 1,
The reference curve correction function is set as a variable function,
The reference curve correction determination unit is a boiler combustion control system that corrects the reference curve correction function by moving the reference curve correction function while the combination of the period and the amplitude satisfies the above condition.
前記燃料補正係数演算部は、前記フィードバック補正前の前記負荷要求量と、前記ボイラに供給される水と燃料との重量比で規定される水燃比に基づき調整された前記フィードバック補正後の前記負荷要求量との比に基づいて前記燃料補正係数を算出する、ボイラ燃料制御システム。In the boiler fuel control system according to claim 1,
The fuel correction coefficient calculation unit is the load after the feedback correction adjusted based on the water fuel ratio defined by the weight ratio of the water supplied to the boiler and the fuel to the load request amount before the feedback correction. A boiler fuel control system that calculates the fuel correction coefficient based on the ratio with the required amount.
前記フィードバック補正の前後の前記負荷要求量の比と、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係の初期値を規定した初期値および微調整関数と、に基づいて前記燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算工程と、
前記初期値および微調整関数を補正する基準曲線補正係数を出力する基準曲線補正工程と、を有し、
前記基準曲線補正工程は、
前記測定主蒸気圧と前記設定主蒸気圧との偏差を算出する偏差判定工程と、
前記偏差の変動に係る周期を取得して記録する周期判定工程と、
前記偏差の変動に係る振幅を取得して記録する振幅判定工程と、
前記基準曲線補正係数を所定の基準曲線補正関数に基づいて算出して出力する基準曲線補正係数出力工程と、
前記周期と前記振幅の組み合わせが所定の条件を満たすか否かを判定し、前記条件を満たした場合に、前記ボイラに対する制御状態に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正する基準曲線補正判定工程と、を有する、ボイラ燃焼制御方法。Fuel related to the fuel input amount to the boiler calculated based on a predetermined fuel function with respect to the load required amount is supplied to the boiler, and the measured main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler measured and the measured main steam pressure in advance. The feedback correction amount is obtained based on the set main steam pressure which is the main steam pressure of the boiler, and the load requirement amount or the fuel input amount is corrected based on the feedback correction amount. A boiler combustion control method in a boiler combustion control system that outputs a fuel correction coefficient that corrects the load requirement amount or the fuel input amount after feedback correction.
The fuel correction coefficient is based on the ratio of the load required amount before and after the feedback correction, and the initial value and the fine adjustment function that define the initial value of the relationship between the load required amount and the fuel input amount for the boiler. Fuel correction coefficient calculation process to calculate
It has a reference curve correction step that outputs a reference curve correction coefficient that corrects the initial value and the fine adjustment function.
The reference curve correction step is
A deviation determination step for calculating the deviation between the measured main vapor pressure and the set main vapor pressure,
A cycle determination step of acquiring and recording a cycle related to the fluctuation of the deviation, and
An amplitude determination step of acquiring and recording the amplitude related to the fluctuation of the deviation, and
A reference curve correction coefficient output step of calculating and outputting the reference curve correction coefficient based on a predetermined reference curve correction function, and a reference curve correction coefficient output process.
A reference curve correction determination step of determining whether or not the combination of the period and the amplitude satisfies a predetermined condition, and correcting the reference curve correction function based on the control state for the boiler when the condition is satisfied. And, the boiler combustion control method.
前記燃料補正係数演算工程の前に、前記ボイラに供給される水と燃料との重量比で規定される水燃比に基づき、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量を調整し、前記フィードバック補正前の前記負荷要求量と、調整した後の前記フィードバック補正後の前記負荷要求量との比を算出する工程を有し、
前記燃料補正係数演算工程では、調整した後の前記フィードバック補正後の前記負荷要求量に基づいて算出された前記比に基づいて前記燃料補正係数を算出する、ボイラ燃焼制御方法。In the boiler combustion control method according to claim 6,
Prior to the fuel correction coefficient calculation step, the load requirement amount after the feedback correction is adjusted based on the water-fuel ratio defined by the weight ratio of water supplied to the boiler and the fuel, and before the feedback correction. It has a step of calculating the ratio between the load demand amount and the load demand amount after the feedback correction after adjustment.
In the fuel correction coefficient calculation step, a boiler combustion control method for calculating the fuel correction coefficient based on the ratio calculated based on the load requirement amount after the feedback correction after adjustment.
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