JPH01300101A - Boiler controller - Google Patents
Boiler controllerInfo
- Publication number
- JPH01300101A JPH01300101A JP13031988A JP13031988A JPH01300101A JP H01300101 A JPH01300101 A JP H01300101A JP 13031988 A JP13031988 A JP 13031988A JP 13031988 A JP13031988 A JP 13031988A JP H01300101 A JPH01300101 A JP H01300101A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- change
- control
- rate
- steam
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims abstract description 61
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 59
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 32
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 15
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 241000219109 Citrullus Species 0.000 description 6
- 235000012828 Citrullus lanatus var citroides Nutrition 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000011157 data evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 235000019640 taste Nutrition 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000005293 physical law Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はボイラ系統において、耐圧部の寿命消費を管理
しつつ、プラントを運用するに好適なボイラ制御装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a boiler control device suitable for operating a plant while managing the life consumption of pressure-resistant parts in a boiler system.
第4図は、従来のボイラ起動制御装置の系統図である。 FIG. 4 is a system diagram of a conventional boiler startup control device.
第4図において、1はボイラ火炉炉壁を構成する水壁、
2はバーナ、3は水壁1へ給水を行なうボイラ給水ポン
プである。4は気水分散器であり、給水が水壁1で加熱
されることにより生じる気水混合物を蒸気と水分に分離
する。5は気水分離器4からの蒸気を加熱する過熱器、
6は給水ポンプ3からの給水を予熱する節炭器、7は発
電機に連結されるタービンである。8は過熱器5とター
ビン7との間に介在し、過熱器5からタービン7への蒸
気量を加減するタービン加減弁である。9は気水分離器
4からの蒸気をコンデンサ等へ逃がす過熱器バイパス弁
である。この過熱器バイパス弁9は、起動時に低温の蒸
気が多量に過熱器5に流入して、過熱器5の出口の昇温
を妨げている場合に、そのような低温蒸気を逃がして過
熱器5の通過蒸気量を減少させ、過熱器5の出口蒸気温
度を上昇させる機能を有する。10は過熱器5の出口か
らの発生蒸気をコンデンサ等へ逃がすタービンバイパス
弁である。このタービンバイパス弁10は、当該発生蒸
気がタービン7に通気可能な程度まで昇温、昇圧してい
ない状態等でタービン加減弁8を全閉した場合、発生蒸
気を逃がす機能を有し、さらにタービン7へ通気後であ
っても、通気蒸気流量が少ない場合には、燃料投入量に
よる蒸気圧力制御が困難になるので、この領域において
発生蒸気を逃がすことにより蒸気圧力制御に寄与する機
能を有する。In Fig. 4, 1 is a water wall that constitutes the boiler furnace wall;
2 is a burner, and 3 is a boiler water supply pump that supplies water to the water wall 1. Reference numeral 4 denotes a steam/water disperser which separates a steam/water mixture produced when feed water is heated by the water wall 1 into steam and moisture. 5 is a superheater that heats the steam from the steam separator 4;
Reference numeral 6 represents an energy saver that preheats the water supplied from the water supply pump 3, and 7 represents a turbine connected to a generator. A turbine control valve 8 is interposed between the superheater 5 and the turbine 7 and controls the amount of steam flowing from the superheater 5 to the turbine 7. 9 is a superheater bypass valve that releases steam from the steam separator 4 to a condenser or the like. When a large amount of low-temperature steam flows into the superheater 5 during startup and prevents the temperature from rising at the outlet of the superheater 5, the superheater bypass valve 9 allows such low-temperature steam to escape and closes the superheater 5. It has the function of reducing the amount of steam passing through the superheater 5 and increasing the steam temperature at the outlet of the superheater 5. Reference numeral 10 designates a turbine bypass valve that releases steam generated from the outlet of the superheater 5 to a condenser or the like. This turbine bypass valve 10 has a function of releasing the generated steam when the turbine control valve 8 is fully closed in a state where the temperature and pressure have not been increased to the extent that the generated steam can be vented to the turbine 7. Even after venting to 7, if the aeration steam flow rate is small, it will be difficult to control the steam pressure by controlling the amount of fuel input, so the function contributes to steam pressure control by releasing the generated steam in this region.
11は過熱器5からタービン7へ供給される蒸気の圧力
を検出する蒸気圧力検出器、12は当該蒸気の目標とす
る圧力、即ち目標蒸気圧力を設定する蒸気圧力設定器、
13は蒸気圧力設定器12に設定された値と蒸気圧力検
出器11で検出された値との差を演算する減算器である
。14.15は減算器13で演算されて出力される圧力
偏差信号を比例積分する比例積分器である。16は関数
発生器であり、蒸気圧力検出器11で検出された値を入
力し、この値に対応した予め定められている値を出力す
る。この関数発生器16からの出力信号は、蒸気圧力を
適圧とするためのタービンバイパス弁10の開度を指令
する開度指令信号となる。17は同じく蒸気圧力検出器
11で検出された値を入力し、この値に対応した値を出
力する関数発生器である。この関数発生器17からの出
力信号は、過熱器5の昇温を妨げる多量の低温蒸気を排
出するための過熱器バイパス弁9の開度を指令する開度
指令信号となる。18は端子18a。11 is a steam pressure detector that detects the pressure of steam supplied from the superheater 5 to the turbine 7; 12 is a steam pressure setting device that sets the target pressure of the steam, that is, the target steam pressure;
A subtracter 13 calculates the difference between the value set in the steam pressure setting device 12 and the value detected by the steam pressure detector 11. 14 and 15 are proportional integrators that proportionally integrate the pressure deviation signal calculated and output by the subtracter 13. 16 is a function generator which inputs the value detected by the steam pressure detector 11 and outputs a predetermined value corresponding to this value. The output signal from the function generator 16 becomes an opening degree command signal that instructs the opening degree of the turbine bypass valve 10 to maintain the steam pressure at an appropriate pressure. 17 is a function generator which inputs the value detected by the steam pressure detector 11 and outputs a value corresponding to this value. The output signal from the function generator 17 becomes an opening degree command signal that instructs the opening degree of the superheater bypass valve 9 for discharging a large amount of low-temperature steam that prevents the temperature of the superheater 5 from rising. 18 is a terminal 18a.
18b及び切換片18Cを備えた信号切換器であり、端
子18aは比例積分器14に、端子18bは関数発生器
16に、切換片18cはタービンバイパス弁10にそれ
ぞれ接続されている。19は商信号選択器であり、比例
積分器15の出力信号と関数発生器17の出力信号とを
比較して、大きな方の信号を過熱器バイパス弁9に出力
する。20はバーナ2に対する燃料供給を制御する燃料
流量調節弁、21はバーナの点火本数に合わせて燃料流
量調節弁20の開度を設定する開度設定器である。18b and a switching piece 18C, the terminal 18a is connected to the proportional integrator 14, the terminal 18b is connected to the function generator 16, and the switching piece 18c is connected to the turbine bypass valve 10. A quotient signal selector 19 compares the output signal of the proportional integrator 15 and the output signal of the function generator 17 and outputs the larger signal to the superheater bypass valve 9. 20 is a fuel flow control valve that controls fuel supply to the burner 2, and 21 is an opening setting device that sets the opening of the fuel flow control valve 20 in accordance with the number of ignitions of the burner.
ここで、上記装置の動作を第5図fa)〜(e)に示す
タイムチャートを参照しながら説明する。第5図(a)
は時間経過に対する燃料投入量の変化、第5図(b)は
時間経過に対する過熱器バイパス弁5の開度の変化、第
5図(C)は時間経過に対するタービンバイパス弁lO
の開度の変化、第5図+dlは時間経過に対する蒸気圧
力の変化、第5図fe)は時間経過に対する過熱器出口
蒸気温度の変化を示す。時刻t0は点火時刻、時刻t、
は昇圧完了時刻、時刻【2は昇温完了時刻、時刻t、は
タービン通気時刻である。またP2は初期蒸気圧力値、
P、は昇圧目標値である。Here, the operation of the above device will be explained with reference to the time charts shown in FIGS. 5fa) to 5(e). Figure 5(a)
5 (b) shows the change in the opening degree of the superheater bypass valve 5 over time, and FIG. 5 (C) shows the change in the amount of fuel input over time.
Fig. 5 +dl shows the change in the steam pressure over time, and Fig. 5 fe) shows the change in the superheater outlet steam temperature over time. Time t0 is the ignition time, time t,
is the pressure increase completion time, time [2 is the temperature increase completion time, and time t is the turbine ventilation time. Also, P2 is the initial steam pressure value,
P is the boost target value.
時刻t0における点火後、バーナ2の点火本数は段階的
に増加され、これに応じて開度設定器21からの開度信
号により燃料流量調節弁20の開度が制御され、燃料投
入量は第5図(a)に示すように段階的に増加する。一
方、信号切換器18は蒸気圧力が昇圧目標値P、に達す
る以前には、その切換片18cが端子18bに切換えら
れた状態にある。したがって、タービンバイパス弁10
の開度は、蒸気圧力検出器11で検出される蒸気圧力が
昇圧目標値P1に達するまでは、その蒸気圧力に対応す
る関数発生器16の出力により制御され、当該蒸気圧力
により一義的に決定される。関数発生器16は目標値P
1への昇圧過程の蒸気圧力変化率が適当な値となるよう
設定される。After the ignition at time t0, the number of ignitions of the burner 2 is increased in stages, and in accordance with this, the opening degree of the fuel flow rate control valve 20 is controlled by the opening degree signal from the opening degree setting device 21, and the amount of fuel input is It increases step by step as shown in Figure 5(a). On the other hand, the signal switching device 18 is in a state where its switching piece 18c is switched to the terminal 18b before the steam pressure reaches the pressure increase target value P. Therefore, the turbine bypass valve 10
The opening degree of is controlled by the output of the function generator 16 corresponding to the steam pressure until the steam pressure detected by the steam pressure detector 11 reaches the boost target value P1, and is uniquely determined by the steam pressure. be done. The function generator 16 generates the target value P
The rate of change in steam pressure during the pressure raising process to 1 is set to an appropriate value.
さらに、タービンバイパス弁10は第5図(C)に示す
ように、昇圧完了点P、以降は信号切換器18の切換片
18Cが端子18aに切換えられ、比例積分器14の信
号により増加する蒸気圧力を逃がすようにその開度が制
御される。また、蒸気圧力が低い間は蒸気の飽和温度が
低く、気水分離器4から低温の蒸気が供給されるため、
関数発生器17の出力信号は過熱器バイパス弁9の開度
を大きくする信号となり、これにより低温の蒸気を逃が
し、過熱器5と通過する蒸気量を減らして過熱器5の出
口蒸気温度を上昇させる。蒸気圧力が昇圧目標値P1に
達した後には、前述のようにタービンバイパス弁10の
開度は、蒸気圧力設定器12に設定された昇圧目標値P
、と蒸気圧力検出器11で検出された実際の蒸気圧力と
の圧力偏差信号を比例、積分した信号により、第5図(
C)に示すように制御される。Furthermore, as shown in FIG. 5(C), the turbine bypass valve 10 is operated at a pressure increase completion point P, after which the switching piece 18C of the signal switching device 18 is switched to the terminal 18a, and the steam is increased by the signal of the proportional integrator 14. Its opening degree is controlled to release pressure. In addition, while the steam pressure is low, the saturation temperature of the steam is low, and low-temperature steam is supplied from the steam separator 4.
The output signal of the function generator 17 becomes a signal that increases the opening degree of the superheater bypass valve 9, thereby allowing low-temperature steam to escape, reducing the amount of steam passing through the superheater 5, and increasing the exit steam temperature of the superheater 5. let After the steam pressure reaches the pressure increase target value P1, the opening degree of the turbine bypass valve 10 is adjusted to the pressure increase target value P set in the steam pressure setting device 12 as described above.
, and the actual steam pressure detected by the steam pressure detector 11.
It is controlled as shown in C).
さらに、昇圧完了時刻t1以後において、蒸気圧力がタ
ービンバイパス弁10で逃がしきれないように高くなっ
た場合、比例積分器15の出力信号も大きくなるので、
高信号選択器19はその出力信号を選択し、過熱器バイ
パス弁9の開度を増加して蒸気を逃がし、蒸気圧力の上
昇を抑える。Furthermore, after the pressure increase completion time t1, if the steam pressure becomes so high that it cannot be released by the turbine bypass valve 10, the output signal of the proportional integrator 15 also becomes large.
The high signal selector 19 selects the output signal and increases the opening degree of the superheater bypass valve 9 to release steam and suppress a rise in steam pressure.
熱応力については、その容器、配管の内外面のメタル温
度差に依存し、その肉厚が大であるほど、内部流体の温
度変化が急であるほど大となり、その寿命消費の面で厳
しい条件となる。この観点から過熱器出口ヘッダと気水
分離器(またはドラム)がボイラにおいて熱応力管理上
膜も注目すべき部位として知られている。このような部
位の発生熱応力を監視する必要性は良く知られ、従来ま
でに種々の熱応力測定法が開発されている。Thermal stress depends on the metal temperature difference between the inner and outer surfaces of the container or piping, and the greater the wall thickness and the more rapid the temperature change of the internal fluid, the greater the thermal stress. becomes. From this point of view, the superheater outlet header and the steam/water separator (or drum) are known to be important parts of the boiler as well as thermal stress management membranes. The need to monitor the thermal stress generated at such locations is well known, and various thermal stress measurement methods have been developed to date.
これらの熱応力測定法のうち、正確さの点ては歪みゲー
ジを貼りつける方法等が優れているが、ボイラプラント
に恒常的に設置する手段としては、内部流体温度、圧力
等の計測信号を受けて熱応力を算出する方法が耐久力、
取り扱いの容易さの面で優れており、もっばらこの方法
が実用に供されている。Among these thermal stress measurement methods, methods such as attaching strain gauges are superior in terms of accuracy, but as a means of permanently installing them in boiler plants, methods that transmit measurement signals such as internal fluid temperature and pressure are better. The method of calculating thermal stress is called durability.
It is easy to handle, and this method is widely used in practice.
監視した熱応力を制御系へ反映させる構想としては第6
図に示す主蒸気温度予測適応制御がある。The sixth concept is to reflect the monitored thermal stress in the control system.
There is a main steam temperature predictive adaptive control shown in the figure.
これは従来の熱応力予測値に基づいて、将来の蒸気温度
予測値との偏差で燃料投入量を補正しようとする発想で
ある。This idea is to correct the amount of fuel input based on the deviation from the predicted value of future steam temperature based on the conventional predicted value of thermal stress.
以上に説明した上記従来技術については、第6図に示す
構想も含めて、以下に挙げる問題点があり、その解決が
迫られている。以下この問題点を順に説明する。The conventional techniques described above, including the concept shown in FIG. 6, have the following problems, which need to be solved. These problems will be explained in order below.
+11第4図に示す従来装置では、最適の昇温1.昇圧
のパターンの設定が困難である。ここで、最適の昇温、
昇圧パターンとは、ボイラにおける厚肉部の熱応力発生
を抑えながら、昇温、昇圧を最短時間で行なう起動態様
という。ところで一般に、ボイラ装置において、最も重
要な厚肉部は過熱器5の出口ヘッダと気水分離器4 (
またはドラム)であるから、最適の昇温、昇圧パターン
とは、換言すれば過熱器5の出口ヘッダの熱応力に影響
を与える過熱器5の出口蒸気温度の変化率(以下、昇温
率という)と、気水分離器4 (またはドラム)の熱応
力に飽和温度変化を介して影響を与える蒸気圧力変化率
(以下、昇圧率という)とを、発生熱応力の抑制上許容
される変化率制限値いっばいに維持する態様であるとい
うことができる。+11 In the conventional device shown in Fig. 4, the optimum temperature increase 1. It is difficult to set the boost pattern. Here, the optimal temperature increase,
The pressure increase pattern is a startup mode that increases the temperature and pressure in the shortest possible time while suppressing the occurrence of thermal stress in thick-walled parts of the boiler. By the way, in general, the most important thick-walled parts in a boiler system are the outlet header of the superheater 5 and the steam separator 4 (
In other words, the optimum temperature and pressure increase pattern is the rate of change in the steam temperature at the outlet of the superheater 5 (hereinafter referred to as the temperature increase rate), which affects the thermal stress of the outlet header of the superheater 5. ) and the steam pressure change rate (hereinafter referred to as pressure increase rate) that affects the thermal stress of the steam separator 4 (or drum) through the saturation temperature change. It can be said that this is a mode in which the limit value is maintained at all times.
このような観点から前述の従来装置をみると、昇温率、
昇圧率は関数発生器1.6.17の設定により調整され
るが、これらの設定は実缶の起動試験を繰り返す必要が
あって面倒である上、さらに起動の際、点火時刻t0に
おける蒸気圧力(初期圧力)が調整実施と異なる蒸気圧
力である場合、計画の昇温率及び昇圧率からずれる事態
を生じる。Looking at the conventional equipment mentioned above from this perspective, the temperature increase rate,
The pressure increase rate is adjusted by the settings of function generator 1.6.17, but these settings require repeated starting tests on actual cans, which is troublesome, and furthermore, when starting, the steam pressure at ignition time t0 If the (initial pressure) is a steam pressure different from the one used for adjustment, a situation will occur where the temperature increase rate and pressure increase rate will deviate from the planned rate.
このようなずれの悪影響を防ぐため、従来装置における
関数発生器16.17は、どのような初期圧力の起動で
あっても、昇温、昇圧のどの過程であっても昇温率、昇
圧率がその制限値を越えないことを目安に設定される。In order to prevent the negative effects of such deviations, the function generators 16 and 17 in conventional devices control the temperature rise rate and pressure rise rate no matter what initial pressure is started, or during any process of temperature rise or pressure rise. is set so that the limit value is not exceeded.
この結果、その昇温、昇圧パターンは最適の昇温、昇圧
パターンから大きく外れたものとなり、起動時間は最適
な昇温、昇圧を行なった場合と比べ、かなり長い時間と
なる。As a result, the temperature and pressure increase pattern deviates significantly from the optimal temperature and pressure increase pattern, and the startup time becomes considerably longer than when the temperature and pressure increase are optimal.
(2)第4図に示す従来装置では、プラントの寿命管理
が困難である。前述のように、この装置においても熱応
力監視機能により起動過程の厚肉部発生熱応力を把握で
き、一連の起動・停止を終えた後その熱サイクルにおけ
る熱応力値の変化幅、継続時間より寿命消費を算出する
ことは可能である。(2) With the conventional device shown in FIG. 4, it is difficult to manage the life of the plant. As mentioned above, this device also has a thermal stress monitoring function that allows you to grasp the thermal stress generated in thick walls during the startup process, and after a series of startups and shutdowns, it is possible to check the change range and duration of the thermal stress value during the thermal cycle. It is possible to calculate lifetime consumption.
しかしながら、プラントの寿命管理の究極的な目的は、
起動、停止等のある一連の運用に対し、状況に応じて、
例えばある程度寿命消費を覚悟して急速な起動を要する
場合と、極力寿命消費を抑える起動を要する場合とで、
そのケースに合わせた寿命消費値どおりの起動を実現す
るよう運用方法を柔軟に使い分けることにある。However, the ultimate purpose of plant life management is
For a series of operations such as starting and stopping, depending on the situation,
For example, there are cases in which rapid startup is required with a certain level of life consumption, and cases in which startup is required to reduce life consumption as much as possible.
The goal is to flexibly use different operating methods to achieve startup according to the lifetime consumption value according to the case.
この観点で、従来装置はある運用を行なった事後にお戸
で寿命消費値を知ることを可能とするのみで、その都度
の起動等に際して寿命管理方針に従かった運用を実現す
るという要求に対しては全く無力である。From this point of view, conventional devices only make it possible to know the life consumption value at the door after a certain operation, but do not meet the requirement of realizing operation in accordance with the life management policy at each startup etc. They are completely powerless against it.
(3)前述した第6図に示す従来装置では、第4図に示
した装置に比較して、熱応力将来挙動を燃料投入量に反
映させる改善策が試みられている。しかし、この装置で
は熱応力予測制御の発想あるものの、前記第(2)項で
述べた状況に応じて割り当てられた寿命消費を実現する
柔軟な起動運用を実現するという機能は維持できない。(3) In the conventional device shown in FIG. 6 described above, compared to the device shown in FIG. 4, an improvement measure has been attempted in which the future behavior of thermal stress is reflected in the amount of fuel input. However, although this device has the idea of thermal stress predictive control, it cannot maintain the function of realizing flexible startup operation that realizes the life consumption allocated according to the situation described in the above item (2).
(4)第4図及び第6図の従来装置の共通の欠点として
起動損失の低減が困難である。前述のボイラ装置におい
て、ある与えられた昇温率、昇圧率で起動を行なう場合
、燃料流量調節弁20を通過させる投入燃料量、過熱器
バイパス弁9の開度及びタービンバイパス弁10の開度
の組合せは一義的に決まるものではない。即ち、例えば
多量の燃料をバーナ2に投入して、過熱器バイパス弁9
及びタービンバイパス弁lOから多量の蒸気を抜き出す
組合せが存在する一方、その逆の組合せも存在するので
ある。これらの組合せのうちで、与えられた昇温率、昇
圧率を維持することができる3者の組合せが、同一起動
時間を達成する上で最も起動損失の少ない操作である。(4) A common drawback of the conventional devices shown in FIGS. 4 and 6 is that it is difficult to reduce startup loss. In the above-mentioned boiler apparatus, when starting at a given temperature increase rate and pressure increase rate, the amount of input fuel that passes through the fuel flow control valve 20, the opening degree of the superheater bypass valve 9, and the opening degree of the turbine bypass valve 10. The combination of is not uniquely determined. That is, for example, by putting a large amount of fuel into the burner 2, the superheater bypass valve 9
While there is a combination in which a large amount of steam is extracted from the turbine bypass valve IO, there is also a reverse combination. Among these combinations, the combination of the three that can maintain the given temperature increase rate and pressure increase rate is the operation with the least startup loss in achieving the same startup time.
しかしながら、従来装置では、過熱器バイパス弁9、タ
ービンバイパス弁10及び燃料流調弁20を協調して操
作する機能がないため、起動損失を低減させるには、開
度設定器21、関数発生器16゜17をそれぞれ個別に
調整する以外に方法がない。However, in the conventional device, there is no function to operate the superheater bypass valve 9, the turbine bypass valve 10, and the fuel flow control valve 20 in a coordinated manner. There is no other way than to adjust each of 16° and 17 individually.
そして、実際上、これらを前述の最適な昇温率、昇圧率
を維持しつつ、しかも起動損失が最低になるように調整
することは、はとんど不可能に近いことである。In reality, it is almost impossible to adjust these so that the above-mentioned optimal temperature increase rate and pressure increase rate are maintained and the startup loss is minimized.
要するに本発明は、耐圧部内の流体の温度、当該耐圧部
の発生熱応力値を計測、算出もしくは推定する機能と、
耐圧部内の流体の温度もしくは温度変化率を制御する機
能を有するボイラにおいて、発生熱応力極大値と当該熱
サイクル完了後の寿命消費値の関係式から、ある寿命消
費値を割り当てられた起動運用について発生熱応力極大
値を算出し、少なくとも蒸気温度変化率と熱応力極大値
とを入力データとするファジィ推論機能を内蔵した流体
温度変化率推定部により流体温度変化率を推定し、これ
を目標値として流体温度の変化率を制御することにより
、前記した問題点は解決したものである。In short, the present invention has a function of measuring, calculating or estimating the temperature of the fluid in the pressure-resistant part and the generated thermal stress value of the pressure-resistant part;
In a boiler that has the function of controlling the temperature or temperature change rate of the fluid in the pressure-resistant section, start-up operations are assigned a certain life consumption value based on the relational expression between the maximum generated thermal stress value and the life consumption value after the completion of the relevant thermal cycle. The generated thermal stress maximum value is calculated, and the fluid temperature change rate is estimated by a fluid temperature change rate estimator that has a built-in fuzzy inference function that uses at least the steam temperature change rate and the thermal stress maximum value as input data, and this is estimated as the target value. By controlling the rate of change of fluid temperature, the above-mentioned problems can be solved.
本発明において、流体温度変化率と熱応力極大値の関係
、熱応力極大値と熱サイクルにおける寿命消費値の関係
の把握がポイントとなる。ところで、前者は流体温度の
変化があった後、熱応力が極大に達するまでに熱容量、
熱伝導当に起因する大きな遅れがあるし、後者は本質的
に一つの熱サイクルが完了してこの履歴を考慮しないと
求められない。従ってこれらの関係式を物理的法則に基
づいて連立微分方程式等で記述する(物理モデル)方式
で取り扱うことは非常に繁雑かつ困難である。In the present invention, it is important to understand the relationship between the fluid temperature change rate and the maximum value of thermal stress, and the relationship between the maximum value of thermal stress and the life consumption value in thermal cycles. By the way, in the former case, after the fluid temperature changes, the heat capacity and
There are large delays due to heat conduction, and the latter cannot be determined until essentially one thermal cycle has been completed and this history is taken into account. Therefore, it is extremely complicated and difficult to handle these relational expressions using a method (physical model) that describes them using simultaneous differential equations or the like based on physical laws.
一方で、これらの関係式を応用する立場で考えると、プ
ラントの起動はその耐用期間中に千回のオーダーに達す
るのが通例であるから、熱応力極大値と一熱サイクル後
の寿命消費値との関係式は平均として正確であればよく
、個々のケースの不確実な要因になる誤差の影響は、回
を重ねる毎に打ち消し合っていく性質のものであれば問
題にしなくてよい。このような立場の応用には実績デー
タの蓄積から関係式を求める(統計モデル)方式が最適
である。On the other hand, from the perspective of applying these relational expressions, since it is normal for a plant to start up on the order of 1,000 times during its service life, the maximum value of thermal stress and the life consumption value after one thermal cycle are It suffices if the relational expression with is accurate on average, and the influence of errors that cause uncertainty in individual cases need not be a problem as long as they cancel each other out each time. For this kind of application, the most suitable method is to obtain a relational expression from the accumulation of actual data (statistical model).
統計モデルの手法については、本出願人が提案した「ボ
イラ制御装置」 (特願昭61−262781号)に、
また熱応力極大値より寿命評価を行う手法についても、
本出願人が提案した「ボイラ負荷制御装置」 (特願昭
58−116201号、特開昭60−11002号)の
明細書中に詳述しであるのでここでは省略するが、その
当然の帰結として熱応力極大値と一熱サイクル完了後の
寿命消費量とには強い相間関係があり、それらを統計的
関係式で調整することの妥当性が裏付けられている。Regarding the statistical model method, see "Boiler Control Device" (Japanese Patent Application No. 61-262781) proposed by the applicant.
Also, regarding the method of life evaluation based on the maximum value of thermal stress,
The natural consequences are omitted here because they are detailed in the specifications of the "boiler load control device" (Japanese Patent Application No. 58-116201, Japanese Patent Application Laid-open No. 60-11002) proposed by the present applicant. As such, there is a strong correlation between the maximum value of thermal stress and the lifetime consumption after the completion of one thermal cycle, and the validity of adjusting them using a statistical relational expression is supported.
また流体温度変化率と熱応力極大値との関係は、熱応力
極大値が求まれば一義的に流体温度変化率が決まるもの
ではなく、例えば起動スケジュールからの遅れ、プロッ
ベン防止あるいはタービン熱応力からの制約といった多
くの制約条件があり、これらの条件の優先度を考慮し、
かつ熟練オペレータの勘や経験に基づいた制御を実現す
るには、ファジィ推論を用いるのが最適である。Furthermore, the relationship between the fluid temperature change rate and the thermal stress maximum value is such that the fluid temperature change rate is not uniquely determined once the thermal stress maximum value is determined. There are many constraints such as constraints, and considering the priority of these conditions,
In addition, in order to realize control based on the intuition and experience of a skilled operator, it is optimal to use fuzzy inference.
ファジィ理論について、その考え方を以下簡単に述べる
。尚、ファジィ理論に関しては、寺野はか「ファジィシ
ステム入門」オーム社、1987年等に詳しく述べられ
ている。The concept of fuzzy theory is briefly described below. Fuzzy theory is described in detail in Haka Terano's ``Introduction to Fuzzy Systems'', Ohmsha, 1987.
ファジィ (あいまい)理論は、熟練オペレータの勘や
経験によるあいまいな判断手法(もし・・・・・・なら
ば・・・・・・を・・・・・・せよ)を制御規則という
形(IP・・・・・・THEN・・・・・・)で記述す
ることができ、かつあいまいな判断状況を制御演算に取
り込むことが容易という特長がある。Fuzzy (vague) theory is based on the intuition and experience of skilled operators, and ambiguous judgment methods (if..., then...) are applied in the form of control rules (IP). . . . THEN . . .), and it has the advantage that it is easy to incorporate ambiguous judgment situations into control calculations.
そして、ファジィ理論はファジィ集合論に基づき、この
集合に属する程度をメンバーシップ関数で表した要素の
集まりで表現する。このメンバーシップ関数はOから1
までの値をとり、その値をその集合に属する「度合(グ
レード)」と呼ぶ。Based on fuzzy set theory, fuzzy theory expresses the degree of belonging to this set by a collection of elements expressed by a membership function. This membership function is from O to 1
This value is called the "grade" of belonging to that set.
このグレードとあいまいさの程度を対応させる(1のと
き完全にあてはまり、Oのとき完全にあてはまらない)
ことにより、境界をぼやがした表現が可能となる。メン
バーシップ関数は、第6図に示すように三角形を基本と
する。この三角形のパラメータP In P 2+ P
3の3点の値を決めることにより、入力データのもつ
あいまいな概念を表現する。そして、ファジィ推論では
メンバーシップ関数により入力データの適合度を推論す
る。例えば、「もし、すいかをたたいて音が良ければ、
そのすいかの味は良い。」
「このすいかをたたくと非常に良い音がする。」「した
がって、このすいかの味は大変良いだろう。」制御規則
と呼ぶ第1文に基づいて第3文を求めるのがファジィ推
論である。すいかをたたいた時の音が入力データであり
、良い、非常に良いなどをファジィ変数と呼び、メンバ
ーシップ関数で決定のための基準を表わす。すいかの音
を聞いて入力すると制御規則の条件に表われるファジィ
変数に対応したメンバーシップ関数でその適合度が定ま
り、実行の有効度が得られる。This grade corresponds to the degree of ambiguity (1 is completely applicable, O is completely not applicable)
This allows for expressions that blur the boundaries. The membership function is based on a triangle as shown in FIG. Parameters of this triangle P In P 2+ P
By determining the values of the three points of 3, the vague concept of the input data is expressed. In fuzzy inference, the suitability of input data is inferred using a membership function. For example, ``If you pound a watermelon and it makes a good sound,
That watermelon tastes good. ” “When you hit this watermelon, it makes a very good sound.” “Therefore, this watermelon must taste very good.” Fuzzy reasoning is to find the third sentence based on the first sentence, which is called a control rule. . The input data is the sound made when tapping a watermelon, and the variables such as good and very good are called fuzzy variables, and membership functions represent criteria for decisions. When you listen to the sound of a watermelon and input it, its fitness is determined by the membership function corresponding to the fuzzy variables appearing in the conditions of the control rule, and the effectiveness of the execution is obtained.
つまり、各入力データ(例えば耐圧部の熱応力極大値、
起動スケジュールからの遅れ時間等)に対応したメンバ
ーシップ関数での適合度により、各制約条件の有効度あ
るいは優先度が得られ、熟練オペレータの勘や経験に基
づいた制御規則により、P練オペレータあるいは蓄積さ
れた実績データの多くの情報に基づいた制御動作を実現
できる。In other words, each input data (for example, the maximum thermal stress value of the pressure-resistant part,
The effectiveness or priority of each constraint condition can be obtained based on the goodness of fit of the membership function corresponding to the delay time from the startup schedule, etc.), and the control rules based on the intuition and experience of a skilled operator can be used to Control operations can be realized based on a large amount of accumulated performance data.
更に第8図により本件出願に先行して提案したボイラの
制御系統図に基づいてより具体的に説明する。Further, with reference to FIG. 8, a more specific explanation will be given based on a boiler control system diagram proposed prior to this application.
51はプラント62からの蒸気温度、蒸気圧力、起動ス
ケジュールからの遅れ時間、熱応力等の計測信号63を
入力し、蒸気温度変化率実績値52と厚肉部の熱応力極
大実績値53を算出する第1の手段である算出部である
。58は熱応力極大実績値53を受けて一熱サイクルの
完了後、寿命消費実績値を算出する第2の手段である寿
命消費量算出部である。65は熱応力極大実績値53、
寿命消費値64を保存するデータベース。51 inputs measurement signals 63 such as steam temperature, steam pressure, delay time from start-up schedule, thermal stress, etc. from the plant 62, and calculates steam temperature change rate actual value 52 and maximum thermal stress actual value 53 of thick wall part. This is a calculation unit which is the first means to do this. Reference numeral 58 denotes a life consumption amount calculating unit which is a second means for receiving the thermal stress maximum actual value 53 and calculating a lifetime consumption actual value after completion of one heat cycle. 65 is the thermal stress maximum actual value 53,
A database that stores life consumption values 64.
68は当該起動に割当てられた寿命消費量指令67を受
け、データベース65のデータ信号66を参照して寿命
消費量指令67に対応する熱応力極大制限値57を算出
する熱応力極大制限値算出部であって、前記データベー
ス65、熱応力極大制限値算出部68を合わせて第3の
手段となる。68 is a thermal stress maximum limit value calculation unit that receives the life consumption amount command 67 assigned to the activation and calculates the thermal stress maximum limit value 57 corresponding to the life consumption amount command 67 by referring to the data signal 66 of the database 65. The database 65 and the thermal stress maximum limit value calculating section 68 together constitute a third means.
54.55.56は情報63.52.53のデータをメ
ンバーシップ関数により評価を行なうデータ評価部、7
0は各データ評価部54,55゜56の評価情報と制御
規則69とでファジィ推論を行なう推論部、71は推論
部70で推論された結果に基づいて昇温率/昇圧率の目
標値を算出する昇温率/昇圧率目標値算出部であって、
データ評価部54,55,56、制御規則69、推論部
70、算出部71を合わせて第4の手段となる。54.55.56 is a data evaluation unit that evaluates the data of information 63.52.53 using a membership function, 7
0 is an inference unit that performs fuzzy inference using the evaluation information of each data evaluation unit 54, 55, and 56 and the control rule 69; A temperature increase rate/pressure increase rate target value calculation unit for calculating,
The data evaluation sections 54, 55, and 56, the control rule 69, the inference section 70, and the calculation section 71 together constitute a fourth means.
60は昇温率/昇圧率目標値59、プラント計測信号6
3を受けて弁開度等の操作信号61を算出する第5の手
段となる操作量算出部であり、62は制御対象のプラン
トであって、操作量算出部60、プラント62の部分は
第2図に詳細を示す。60 is temperature increase rate/pressure increase rate target value 59, plant measurement signal 6
62 is a plant to be controlled. Details are shown in Figure 2.
第9図の25は過熱器5からの蒸気温度を検出する蒸気
温度検出器である。26は昇圧目標値設定器、27は昇
温完了時における過熱器5の出口蒸気温度を設定する昇
温目標値設定器である。28は気水分離器4の厚肉部の
熱応力を抑制するための飽和温度変化率制限値を設定す
る飽和温度変化率制限値設定器、29は過熱器5の出口
ヘッダの厚肉部の熱応力を抑制するための昇温率制限値
を設定する昇温率制限値設定器である。30は変化率目
標値演算装置であり、蒸気圧力検出器11および蒸気温
度検出器25の検出値、各設定器26゜27.28.2
9で設定された各設定値を入力し、これらの値に基づい
て所定の演算、制御を行なって得られた昇温率目標値信
号aおよび昇圧率目標値信号すを出力する。31は最適
操作量演算装置であり、蒸気圧力検出器11および蒸気
温度検出器25の検出値と、変化率目標値演算装置30
で与えられた昇温率目標値信号aおよび昇圧率目標値信
号すとに基づき、かつ所定の数式に従って演算、制御を
行ない、その結果得られた燃料流it調節弁開度指令信
号C2、過熱器バイパス弁開度指令信号d2、およびタ
ービンバイパス弁開度指令信号e2を出力する。Reference numeral 25 in FIG. 9 is a steam temperature detector for detecting the steam temperature from the superheater 5. 26 is a pressure increase target value setter, and 27 is a temperature increase target value setter for setting the outlet steam temperature of the superheater 5 at the time of completion of temperature increase. 28 is a saturation temperature change rate limit value setting device for setting a saturation temperature change rate limit value for suppressing thermal stress in the thick wall portion of the steam/water separator 4; 29 is a saturation temperature change rate limit value setting device for the thick wall portion of the outlet header of the superheater 5; This is a temperature increase rate limit value setting device that sets a temperature increase rate limit value for suppressing thermal stress. 30 is a rate-of-change target value calculating device, which calculates the detected values of the steam pressure detector 11 and the steam temperature detector 25, and each setting device 26°27.28.2
Each set value set in step 9 is inputted, and a temperature increase rate target value signal a and a pressure increase rate target value signal S obtained by performing predetermined calculations and control based on these values are output. Reference numeral 31 denotes an optimum manipulated variable calculation device, which calculates the detected values of the steam pressure detector 11 and the steam temperature detector 25, and the rate of change target value calculation device 30.
Calculation and control are performed based on the temperature increase rate target value signal a and the pressure increase rate target value signal S given by and according to a predetermined formula, and the resulting fuel flow control valve opening command signal C2 and superheat A turbine bypass valve opening command signal d2 and a turbine bypass valve opening command signal e2 are output.
35は蒸気圧力検出器11の検出値を入力して、これを
微分し、実際の昇圧率を演算する微分器、33は微分器
35で得られた昇圧率と昇圧率目標値信号aとを比較し
、その偏差である昇圧率偏差信号fを出力する減算器で
ある。また、36は蒸気温度検出器25の検出値を入力
して、これを微分し、実際の昇温率を演算する微分器、
34は微分器36で得られた昇温率と昇温率目標値信号
すとを比較し、その偏差である昇温率偏差信号gを出力
する減算器である。32は補正操作量演算装置であり、
さきに入力した最適操作量演算装置31からの各開度指
令信号c!+ d2+ e2を偏差信号f、gに基づき
所定の演算、“制御により補正し、補正された開度指令
信号cZ’+ d2’、ez’を出力する。35 is a differentiator which inputs the detected value of the steam pressure detector 11, differentiates it, and calculates the actual pressure increase rate; 33 is a differentiator which calculates the pressure increase rate obtained by the differentiator 35 and the pressure increase rate target value signal a; This is a subtracter that compares the voltages and outputs a boost rate deviation signal f, which is the deviation thereof. Further, 36 is a differentiator that inputs the detected value of the steam temperature detector 25, differentiates it, and calculates the actual temperature increase rate;
34 is a subtracter that compares the temperature increase rate obtained by the differentiator 36 and the temperature increase rate target value signal S, and outputs a temperature increase rate deviation signal g that is the deviation thereof. 32 is a correction operation amount calculation device;
Each opening command signal c! from the optimal operation amount calculation device 31 input earlier! +d2+e2 is corrected by a predetermined calculation and control based on the deviation signals f and g, and corrected opening command signals cZ'+d2' and ez' are output.
前記第1の手段の作用は、プラント計測信号を取り込み
、耐圧部内部流体条件より流体−耐圧部メタル間の熱伝
達、耐圧部メタル内の温度分布、軸、半径、接続方向の
熱応力成分を算出することである。The action of the first means is to take in the plant measurement signal and calculate the heat transfer between the fluid and the metal of the pressure-resistant part, the temperature distribution in the metal of the pressure-resistant part, and the thermal stress components in the axial, radial, and connection directions based on the internal fluid conditions of the pressure-resistant part. It is to calculate.
前記第2の手段の作用は、耐圧部内部の流体温度がある
着目点(通常は停止時の条件をとる)がら変化し、再び
着目点の値に復帰する一熱サイクル(通常は起動−負荷
運用−停止の区間)において、第1の手段により算出し
た熱応力の3成分の差(主応力差)の変化幅(正の極大
と負の極大の差)より当該部位の疲労による寿命消費を
、3成分の二乗和の平方根(相当応力)の極大値とその
後の時間経過でのクリープによる寿命消費を算出し、両
者の和により当該部位にかかる一熱サイクル中の寿命消
費を算出することである。The action of the second means is one heat cycle (usually starting-load) in which the fluid temperature inside the pressure-resistant part changes from a certain point of interest (usually the conditions at stop) and returns to the value at the point of interest. During the operation-stop period), the life consumption due to fatigue of the relevant part can be estimated from the change width (difference between positive maximum and negative maximum) of the difference between the three components of thermal stress (principal stress difference) calculated by the first method. , by calculating the maximum value of the square root of the sum of the squares of the three components (equivalent stress) and the life consumption due to creep over time, and calculating the life consumption during one heat cycle applied to the part by the sum of both. be.
第1の手段、第2の手段の作用の詳細は前述したように
既公開の特1tJi57−223939号、特開昭59
−115901号[ボイラ応力監視装置」、特願58−
116201号、特開昭60−11002号「ボイラ負
荷制御装置」明細書中および日立評論誌第65巻6号p
391rボイラ熱応力監視装置」中に詳述されている。The details of the operations of the first means and the second means are as described above in the previously published Japanese Patent Application No. 1tJi57-223939,
-115901 [Boiler stress monitoring device], patent application 58-
No. 116201, JP-A-60-11002 "Boiler load control device" specification and Hitachi Review Vol. 65 No. 6 p.
391r Boiler Thermal Stress Monitoring System”.
前記第3の手段は、データベース65に保存されたデー
タを用いて、既提出の特願昭61−262781号「ボ
イラ制御装置」明細書中に明記されているfi1式のパ
ラメータb0.b、を決定する。本実施例は、(11式
のyを知ってXを求める場合に相当し、求めたパラメー
タを第3の手段でそれぞれb3゜。The third means uses the data stored in the database 65 to determine the fi1-type parameters b0. Determine b. This embodiment corresponds to the case where X is determined by knowing y in Equation 11, and the determined parameters are converted to b3° by the third means.
b31(添字の左側が手段を示す)と与えれば下式の作
用を行なうことになる。If b31 (the left side of the subscript indicates the means) is given, the following formula will work.
前記第4の手段の作用は、プラント計測信号63や第1
および第3の手段によって求めに蒸気温度変化率実績値
52とよび熱応力極大制限値57より昇温率/昇圧率目
標値を算出する作用を有するが、その詳細図を第3図に
示す。昇温率/昇圧率の目標値を算出するためには、流
体温度の変動に対し、熱応力が極大に達するまでに熱容
量、熱伝導等に起因する大きな遅れがあるため、予測制
御が必要である。The action of the fourth means is based on the plant measurement signal 63 and the first
The third means has the function of calculating the temperature increase rate/pressure increase rate target value from the steam temperature change rate actual value 52 and thermal stress maximum limit value 57, a detailed diagram of which is shown in FIG. In order to calculate the target value of the temperature increase rate/pressure increase rate, predictive control is required because there is a long delay due to heat capacity, heat conduction, etc. before thermal stress reaches its maximum due to fluctuations in fluid temperature. be.
ここで述べる方法は、起動スケジュールからの遅れ時間
63、蒸気温度変化率実績値52および熱応力極大制限
値57から昇温率/昇圧率の目標値59を予測するもの
であるが、他にもタービン側熱応力あるいはプロツペン
対策としての気水分離器の入口側流体温度等のデータを
入力することも考えられる。図中の54は起動スケジュ
ール評価部、55は昇温率評価部、56は熱応力極大値
評価部、70は推論部、71は昇温率/昇圧率目標値算
出部、69は1)と2)は目標値59の推論を行なうた
めの制御規則の例であり、1):遅れ時間が少し遅れて
(NS)おり、昇温率が中位(PM)で、熱応力P極大
制限値が小さい(PS)ならば、昇温率
(ΔT)を中位(PM)に、昇圧率(ΔP)を小さく
(PS)にせよ。The method described here predicts the target value 59 of the temperature increase rate/pressure increase rate from the delay time 63 from the startup schedule, the steam temperature change rate actual value 52, and the thermal stress maximum limit value 57, but there are other methods as well. It is also conceivable to input data such as thermal stress on the turbine side or fluid temperature on the inlet side of the steam/water separator as a measure against protupene. In the figure, 54 is a startup schedule evaluation section, 55 is a temperature increase rate evaluation section, 56 is a thermal stress maximum value evaluation section, 70 is an inference section, 71 is a temperature increase rate/pressure increase rate target value calculation section, and 69 is 1). 2) is an example of a control rule for inferring the target value 59. 1): The delay time is slightly delayed (NS), the temperature increase rate is medium (PM), and the thermal stress P maximum limit value If is small (PS), set the temperature increase rate (ΔT) to medium (PM) and reduce the pressure increase rate (ΔP).
(PS) Let it be.
2):昇温率が小さく(PS)、熱応力極大制限値が中
位(PM)ならば、昇温率くΔT)を太きく(PB)、
昇圧率(ΔP)を中位(PM)にせよ。2): If the temperature increase rate is small (PS) and the maximum thermal stress limit value is medium (PM), increase the temperature increase rate (ΔT) (PB),
Set the pressure increase rate (ΔP) to medium (PM).
という規則を表わしている。制御規則は、ある状況のと
き出口をどうするかをあらかじめ定めたもの(図中評価
部54,55.56のメンバーシップ関数)である。今
、入力63,52.57がそれぞれm、、mg、m、で
あったとすると、制御規制69の1)の規則によりm、
=Ns、mz =PM。It represents the rule. The control rule is a rule that predetermines what to do with the exit in a certain situation (membership functions of evaluation units 54, 55, and 56 in the figure). Now, if the inputs 63, 52, and 57 are m, , mg, and m, respectively, then according to the rule of control regulation 69 1), m,
=Ns, mz =PM.
m3=PSという命題のあてはまる度合(グレード)は
、それぞれのメンバーシップ関数から0.8゜0.2,
0.5となる。この制御規則の出力に対するファジィ変
数でる昇温率/昇圧率目標値(ΔT。The degree of applicability (grade) of the proposition m3=PS is 0.8°0.2 from each membership function.
It becomes 0.5. The temperature increase rate/pressure increase rate target value (ΔT) is a fuzzy variable for the output of this control rule.
ΔP)は推論部70内の右側のメンバーシップ関数であ
るので、全体を0.2倍して斜線部分が得られる。いわ
ば、安全係数をかけて、より安全な制御を行なうことに
相当する。また、推論部70において、命題のあてはま
る度合の平均をとってファジィ変数(ΔT、ΔP)の値
を求めることも考えられ、これはその制御方式(制御規
則の優先度、確信度)によって決定すれば良い。同様に
、制御規則69の2)の規則から、ファジィ変数(ΔT
。Since ΔP) is the membership function on the right side in the inference unit 70, the shaded part is obtained by multiplying the whole by 0.2. In other words, this corresponds to performing safer control by multiplying by a safety factor. It is also conceivable that the inference unit 70 calculates the values of the fuzzy variables (ΔT, ΔP) by averaging the degree of applicability of the propositions, which is determined by the control method (priority of control rule, confidence level). Good. Similarly, from the control rule 69-2), the fuzzy variable (ΔT
.
ΔP)は推論部70内の2)の斜線部分を選択する。ΔP) selects the shaded part of 2) in the inference section 70.
各制御規則に対する結論は、ファジィ制御の場合、推論
合成剤が多く用いられ、その合成するための出力のファ
ジィ集合の和演算を行なった結果が昇温率/昇圧率目標
値算出部71の2つのメンバーシップ関数であり、推論
値は目標値を示すメンバーシップ関数の面積を2等分す
るところとして、それぞれmT、m、が求まる。The conclusion for each control rule is that in the case of fuzzy control, inference synthesis agents are often used, and the result of the sum operation of the fuzzy sets of outputs for synthesis is the 2 mT and m, respectively, are obtained by dividing the area of the membership function indicating the target value into two equal inference values.
前記第5の手段は、第4の手段による昇温率/昇圧率目
標値59を受けるが、本信号は寿命管理対象部位毎に必
要であり、本例では過熱器5出ロヘツダ、気水分離器4
について算出を行なう。第5の手段の動作は、「ボイラ
起動制御装置」 (特願昭59−145932号、特開
昭61−24905号)の明細書中に述べた通りであっ
て、プラントの状態に応じて、信号59により与えられ
た昇温率/昇圧率目標値制限許容範囲内の最短時間起動
を燃料投入量最低の条件下で弁開度等のプラント操作量
(最適操作量)を算出することにより起動制御を行なう
。The fifth means receives the temperature increase rate/pressure increase rate target value 59 from the fourth means, but this signal is necessary for each part subject to life management. Vessel 4
Calculate. The operation of the fifth means is as described in the specification of "Boiler Startup Control Device" (Japanese Patent Application No. 59-145932, Japanese Patent Application Laid-open No. 61-24905), and depending on the state of the plant, Start by calculating the plant operation amount (optimum operation amount) such as valve opening under the minimum fuel input condition to start the shortest time within the temperature increase rate/pressure increase rate target value limit allowable range given by signal 59. control.
さらに、第5の手段の最適操作量算出精度を向上させる
ために、パラメータ適応制御機能をもつ「ボイラ起動制
御装置」 (特願昭60−282042号、特開昭62
−141403号)を用いてもよい。Furthermore, in order to improve the accuracy of calculating the optimal operation amount of the fifth means, we have developed a "boiler startup control device" (Japanese Patent Application No. 60-282042, Japanese Unexamined Patent Publication No. 62/1983) having a parameter adaptive control function.
-141403) may be used.
以上の従来技術では、予め設定された定時間内の起動に
おいて、ボイラに熱応力が発生している最中にファジィ
理論を用いた制御により高効率に起動運用することは可
能であるが、起動完了予定時間の要求が変化した場合の
対応が困難である。With the above conventional technology, it is possible to start up the boiler efficiently within a preset period of time by controlling it using fuzzy theory while thermal stress is occurring in the boiler. It is difficult to respond when the required completion time changes.
また、要求に応じである操作を実施した場合、その操作
後に状態がどのように変化するかを定量的に把握するこ
とは困難であり、安全性への配慮が十分であるとは言い
難い。Furthermore, when a certain operation is performed in response to a request, it is difficult to quantitatively grasp how the state changes after the operation, and it cannot be said that sufficient consideration is given to safety.
本発明はこれら従来技術の問題点及び、前記発明の背景
の項において述べた技術でき課題に基づき構成したもの
であり、ファジィ推論機能をもちいて演算された蒸気温
度変化率を達成する操作を実施した場合、この操作実施
後のシミュレーション結果を画面装置に表示することに
より、この操作子の状態変化を定量的に把握することが
できる。The present invention is constructed based on the problems of the prior art and the technical problems described in the background section of the invention, and implements an operation to achieve the steam temperature change rate calculated using a fuzzy inference function. In this case, by displaying the simulation results after performing this operation on the screen device, it is possible to quantitatively understand the change in the state of this operator.
またシミュレーション結果が満足されない場合には、プ
ラント制御部へ制御停止信号を出力すると共に、ファジ
ィ推論制御規則変更信号により要因変化に対応した結果
を得ることができ、かつ安全性も十分考慮した制御を可
能にするよう構成したボイラ制御装置である。In addition, if the simulation results are not satisfied, a control stop signal is output to the plant control unit, and a fuzzy inference control rule change signal is used to obtain results that correspond to changes in factors, and to perform control that takes safety into account. This is a boiler control device configured to make it possible.
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
第1図において、63はプラント62からの蒸気温度、
蒸気圧力、熱応力などの計測信号であり、これらの情報
を受けて寿命消費量算出部58により1熱サイクル完了
後、寿命消費量を算出する。In FIG. 1, 63 is the steam temperature from the plant 62;
These are measurement signals such as steam pressure and thermal stress, and in response to this information, the life consumption amount calculation unit 58 calculates the life consumption amount after one heat cycle is completed.
68はこの寿命消費量算出部58からの寿命消費値64
を湿気て熱応力極大制限値57を算出する熱応力極大制
限算出部である。80は熱応力極大制限値57とプラン
トの計測信号63を受けてファジィ推論機能を用いて蒸
気温度変化率の目標値59を操作量算出ぶ60に転送す
る。操作量算出部60で算出された操作量信号61は制
御部81を経て制御信号82によりプラント62を制御
する。また、操作量算出部60からの操作量信号61は
シミュレーションぶ83へ転送され、制御規則変更信号
85が蒸気温度変化率算出部へ、また制御停止信号84
が制御部81に送られる。68 is the life consumption value 64 from this life consumption amount calculation unit 58
This is a thermal stress maximum limit calculation unit that calculates a thermal stress maximum limit value 57 based on humidity. 80 receives the thermal stress maximum limit value 57 and the plant measurement signal 63, and uses a fuzzy inference function to transfer the target value 59 of the steam temperature change rate to 60, which calculates the manipulated variable. The manipulated variable signal 61 calculated by the manipulated variable calculator 60 passes through the controller 81 and controls the plant 62 using a control signal 82 . Further, the manipulated variable signal 61 from the manipulated variable calculation section 60 is transferred to the simulation section 83, the control rule change signal 85 is sent to the steam temperature change rate calculation section, and the control stop signal 84 is transferred to the simulation section 83.
is sent to the control section 81.
第2図はシミュレーション部83の詳細な構成を示す。FIG. 2 shows the detailed configuration of the simulation section 83.
シミュレーション部83の構成はプラントの計測信号6
3及び操作量信号61が各々プラントデータファイル9
0及び操作量データファイル91をへてシミュレータ9
2へ転送され、キーボード94の操作量により、パラメ
ータメニューファイル95からパラメータを選択し、シ
ミュレータ92でシミュレーションした結果を画面表示
装置96でトレンドグラフを表示する。またキーボード
94の操作により、制御停止信号84及び制御規則変更
信号85がそれぞれ制御部81及び蒸気温度変化率算出
部80へ転送する。The configuration of the simulation section 83 is based on the plant measurement signal 6.
3 and the manipulated variable signal 61 are respectively stored in the plant data file 9.
0 and the manipulated variable data file 91 to the simulator 9
2, parameters are selected from the parameter menu file 95 according to the amount of operation on the keyboard 94, and the results of the simulation performed by the simulator 92 are displayed as a trend graph on the screen display device 96. Further, by operating the keyboard 94, a control stop signal 84 and a control rule change signal 85 are transferred to the control section 81 and the steam temperature change rate calculation section 80, respectively.
次にこのシミュレーション部830作用にいて説明する
。プラントデータファイル90及び操作量データファイ
ル91はプラントの計測信号63及び操作量61を記憶
しておくファイルであり、キーボード94からのシミュ
レーション要求のあった場合に、シミュレータ92に必
要なデータを採り込まれる。またパラメータメニューフ
ァイル95は、第3図に示すような表示画面を各々のプ
ラント状態に応じて自由に選択できるように複数用意し
ておき、最も適したパラメータ(たとえば熱応力値、蒸
気温度、蒸気圧等)でシミュレーション可能なようにす
る。また第3図に示すヨウニ、プラントのシミュレーシ
ョン結果(トレンドグラフ)は、現時点以前の実績値と
予測言値とを同一グラフに表示できるようにすることに
よって、運転員にプラントの推移を定量的に把握できる
ようにすることが可能となる。Next, the operation of this simulation section 830 will be explained. The plant data file 90 and the manipulated variable data file 91 are files that store the plant measurement signal 63 and the manipulated variable 61, and are used to import necessary data into the simulator 92 when a simulation request is made from the keyboard 94. It will be done. In addition, the parameter menu file 95 is prepared so that a plurality of display screens as shown in FIG. pressure, etc.) to enable simulation. In addition, the plant simulation results (trend graph) shown in Figure 3 allow operators to quantitatively understand plant trends by displaying actual values and predicted prices up to the present time on the same graph. It becomes possible to understand it.
ボイラ起動運用中に起動完了予定時間等の要求が変化し
た場合には、例えば寿命消費量を80%から90%に変
更し、蒸気温度変化率制限値を上昇させる)させる等、
キーボード94からシミュレータ92を経て制御規則変
更信号85により蒸気温度変化率算出部80内のファジ
ィ推論用制御規則を変更し、要求変化に対応した結果が
得られるまでシミュレーションを繰り返す。このうにし
て要求変化に対応したシミュレーションけっか得られる
まで、シミュレータ92から制御停止信号84を制御部
81に出力することによりプラントの制御を現状維持に
し、要求変化に応じた新たな操作量信号61が得られる
まで制御停止信号84を加除しないようにする。此の機
能により、運転要求が変化した場合でも対応が可能とな
り、かつ安全性を十分に考慮した制御が可能となる。If requirements such as the expected startup completion time change during boiler startup operation, for example, change the lifetime consumption from 80% to 90% and increase the steam temperature change rate limit value.
The fuzzy inference control rule in the steam temperature change rate calculation unit 80 is changed by a control rule change signal 85 from the keyboard 94 via the simulator 92, and the simulation is repeated until a result corresponding to the required change is obtained. In this way, until a simulation corresponding to the change in demand is obtained, the control of the plant is maintained as it is by outputting the control stop signal 84 from the simulator 92 to the control unit 81, and a new manipulated variable signal 61 corresponding to the change in demand is output. The control stop signal 84 is not added or subtracted until this is obtained. This function makes it possible to respond even when driving demands change, and to perform control that fully takes safety into consideration.
本発明は蒸気温度変化率算出部内のファジィ推論用制御
規則を変更し、その変更に基づいた操作量により再度シ
ミュレーションするよう構成したので、次の効果を発揮
することができる。In the present invention, the control rule for fuzzy inference in the steam temperature change rate calculating section is changed, and the simulation is performed again using the manipulated variable based on the change, so that the following effects can be achieved.
(11厚肉部の発生熱応力を制限値内に抑制するに必要
な昇温率/昇圧率をプラントの状況に応じて把握可能で
ある。(11) It is possible to determine the temperature increase rate/pressure increase rate necessary to suppress the thermal stress generated in the thick wall portion within the limit value according to the plant situation.
(2)任意に与えた厚肉部の寿命消費許容値内の起動を
行なうに必要な発生熱応力の許容値をプラントの状況に
応じて把握可能である。(2) It is possible to grasp the allowable value of generated thermal stress necessary for startup within the arbitrarily given allowable life consumption value of the thick-walled part, depending on the situation of the plant.
(3)前記fl)の昇温率/昇圧率の目標(制限)値の
算出部にファジィ (あいまい)推論機能を内蔵するこ
とにより、多くの制約条件の優先度あるいは有効度を考
慮可能であり、耐圧部の寿命消費を管理しつつ、プラン
トの制御、運用が可能となる。(3) By incorporating a fuzzy inference function into the calculation unit for the target (limit) value of the temperature increase rate/pressure increase rate in fl) above, it is possible to consider the priority or effectiveness of many constraint conditions. , it becomes possible to control and operate the plant while managing the life consumption of the pressure-resistant parts.
第1図および第2図は、本発明の実施例に係るボイラ制
御装置の系統図、第3図は画像表示装置の表示例を示す
図、第4図は従来のボイラ制御装置の系統図、第5図は
従来のボイラ制御装置のタイミングチャート、第6図は
従来のボイラの制御を示す制御概念図、第7図はファジ
ィ変数を決めるメンバーシップ関数の基本形示す図、第
8図及び第9図は従来のボイラ制御装置の制御系統図、
第10図は第8図に示す制御装置の制御手段の詳細図で
ある。
51・・・・・・算出部、54〜56・・・・・・デー
タ評価部、58・・・・・・寿命消費量算出部、60・
・・・・・操作量算出部、62・・・・・・プラント、
65・・・・・・データベース、68・・・・・・熱応
力極大制限値算出部、70・・・・・・准論第1図
第2図
第3図
第4図
第5図
10I+ !2 13 pq第6図
第7図
計5目ワイt」
第9図1 and 2 are system diagrams of a boiler control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a display example of an image display device, and FIG. 4 is a system diagram of a conventional boiler control device, Figure 5 is a timing chart of a conventional boiler control device, Figure 6 is a control conceptual diagram showing conventional boiler control, Figure 7 is a diagram showing the basic form of membership functions that determine fuzzy variables, and Figures 8 and 9. The figure shows a control system diagram of a conventional boiler control device.
FIG. 10 is a detailed diagram of the control means of the control device shown in FIG. 8. 51... Calculation unit, 54-56... Data evaluation unit, 58... Life consumption calculation unit, 60.
...Manipulated amount calculation unit, 62...Plant,
65...Database, 68...Thermal stress maximum limit value calculation unit, 70...Assistant theory Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 10I+! 2 13 pq Fig. 6 Fig. 7 Total of 5 stitches (wait) Fig. 9
Claims (1)
熱応力値を演算する第1の演算部と、その第1の演算部
からのデータに基づいて発生熱応力極大値を演算する第
2の演算部と、少なくとも、前記第1の演算部によつて
求められた流体温度変化率と、第2の演算部によつて求
められた発生熱応力極大値とを入力データとして、発生
熱応力極大値以下に耐圧部を維持するために必要な流体
温度変化率の目標制御値を演算する第3の演算部と、前
記流体が耐圧部に与える熱量を制御する制御手段とを備
え、前記第3の演算部で設定された目標値に合うように
前記制御手段を動作させるように構成されていることを
特徴とするボイラ制御装置。a first calculation unit that calculates the rate of temperature change of the internal fluid in contact with the pressure-resistant part and the generated thermal stress value of the pressure-resistant part; and a second calculation unit that calculates the maximum value of the generated thermal stress based on the data from the first calculation unit. and at least the fluid temperature change rate determined by the first calculation section and the generated thermal stress maximum value determined by the second calculation section as input data, calculate the generated thermal stress. a third calculation unit that calculates a target control value of a fluid temperature change rate necessary to maintain the pressure-resistant part below a local maximum value; and a control means that controls an amount of heat that the fluid gives to the pressure-resistant part, 3. A boiler control device characterized in that the control means is configured to operate in accordance with the target value set by the calculation unit of No. 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13031988A JPH01300101A (en) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | Boiler controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13031988A JPH01300101A (en) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | Boiler controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01300101A true JPH01300101A (en) | 1989-12-04 |
Family
ID=15031488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13031988A Pending JPH01300101A (en) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | Boiler controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01300101A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014095512A (en) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Measuring device, measuring system and measuring method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59158901A (en) * | 1983-03-02 | 1984-09-08 | 株式会社日立製作所 | Method of controlling temperature of boiler steam |
JPS62108903A (en) * | 1985-11-07 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | Boiler-stress monitor controller |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP13031988A patent/JPH01300101A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59158901A (en) * | 1983-03-02 | 1984-09-08 | 株式会社日立製作所 | Method of controlling temperature of boiler steam |
JPS62108903A (en) * | 1985-11-07 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | Boiler-stress monitor controller |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014095512A (en) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Measuring device, measuring system and measuring method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5180520B2 (en) | Method for controlling load on machine and turbine engine control system | |
JP3042066B2 (en) | Plant control system | |
EP2124113B1 (en) | Control of combined cycle power generation system | |
JP3673017B2 (en) | Steam turbine start control device | |
CN102374518B (en) | Steam temperature control using dynamic matrix control | |
JP2014519009A (en) | Operation method of circulating waste heat recovery steam generator | |
EP0266771B1 (en) | Boiler control system | |
JP3333674B2 (en) | Method and apparatus for creating plant operation plan | |
US4500950A (en) | Industrial process control apparatus and method | |
JP2003150233A (en) | Method and device for evaluating performance deteriorating state for plant | |
JP3666035B2 (en) | Thermal power plant autonomous adaptive control system | |
JPH01300101A (en) | Boiler controller | |
JPH08128305A (en) | Thermal power generation plant starting control system and starting control method | |
JPS6410722B2 (en) | ||
JP2678216B2 (en) | Thermal power plant startup operation support device | |
JP3291467B2 (en) | Process prediction control method and apparatus | |
JPS62108903A (en) | Boiler-stress monitor controller | |
KR20200086477A (en) | Monitoring and diagnosis method of fluidized energy consumption in small and medium-sized buildings | |
JPH04148101A (en) | Controlling method for steam drum water level at time of switching of feed water control valve | |
JPH02103301A (en) | Device for supporting boiler operation | |
JPS6394004A (en) | Starting device for power generation plant | |
JPS6132403Y2 (en) | ||
JPS6394007A (en) | Starting device for power generation plant | |
JPH02272203A (en) | Boiler startup support system | |
JPS63176605A (en) | Warming controller |