JPH0215761B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0215761B2 JPH0215761B2 JP56113461A JP11346181A JPH0215761B2 JP H0215761 B2 JPH0215761 B2 JP H0215761B2 JP 56113461 A JP56113461 A JP 56113461A JP 11346181 A JP11346181 A JP 11346181A JP H0215761 B2 JPH0215761 B2 JP H0215761B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coal
- main steam
- steam temperature
- mill
- boiler
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007476 Maximum Likelihood Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
- F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はプラント制御方法に関する。
例えば、発電用火力プラントを安定に、高効率
で運転するためには、ボイラの発生する主蒸気温
度を、負荷変化等の外乱に対しても影響されない
ようにして、一定に維持することが重要である。
又、プラントの起動の際には、主蒸気温度を所定
の昇温カーブに従つて正しく昇温してゆくことが
必要である。 従来から、制御性能を向上させる目的で種々の
工夫がなされており、本願の出願人も、例えば特
許1019355号を提案した。この発明はボイラの特
性を考慮し、所定時間後の主蒸気温度目標値、主
蒸気温度予測値を計算機により導出して両者の差
をなくするようにボイラの起動を制御するもので
あり、制御性能の向上という面で一定の成果をあ
げたものであるが、より一層の性能の向上が望ま
れる。さらに、定常負荷運転中にも適用できるシ
ステムとされることが必要である。 前述した発明でも充分に満足できる性能の得ら
れない理由の一つはボイラの特性を正確に模擬し
きれないことにあり、さらには、特性が運転条件
によつて変ることにある。 本発明の目的は、プラント特性を模擬するモデ
ルを備え、このモデルをプラントの実測値でオン
ラインに修正することによりモデルをより忠実に
プラント特性を再現するとともに、このモデルを
使用して、より適切な予測値を得てプラントを制
御することを提案することである。 本発明の他の目的の一つは、ボイラプラントで
は二次過熱器をプラントを代表するモデルとし
て、本発明を実現する具体案を提供することであ
る。 本発明の他の目的の一つは石炭を燃料とするボ
イラプラントに対して、石炭ミルのモデルを併用
して本発明を実現する具体案を提供することであ
る。 第1図は、本発明を石炭だきの火力プラントに
適用したときの概念的な構成を示すブロツク図で
ある。10は制御盤、20は計算機、30は石炭
ミルシステム、40はボイラシステム、50はタ
ービン発電機システムである。 火力プラントのオペレータは、計算機20を介
して与えられるプラントの各部のデータ、図示し
ない中央給電指令所のような上位の制御所から与
えられるデータ等を参考に必要な操作を制御盤1
0上にて行う。計算機20は事前に与えられてい
るプログラムに従つて、プラントの各部のデー
タ、制御盤10の操作に応じた信号等から、プラ
ントの各部に対して必要な制御信号を与える。石
炭ミルシステム30はコールバンカ301、給炭
ベルト302、ベルト駆動モータ303、ミル3
10、ブロワ321,322、ダンパ323,3
24より構成される。ミル310は、テーブル3
11、テーブル駆動モータ312、複数個のボー
ル313よりなる。バンカ301よりベルト30
2を介してミル310内に供給された石炭はテー
ブル311とボールとの間で粉砕される。ミル3
10内にはブロワ321,322により空気が吹
込まれており、この空気により粉砕され、微粉炭
にされた石炭が後述するボイラのバーナに搬送さ
れる。石炭量を制御するためにモータ303が、
空気量を制御するためにダンパ323,324
が、夫々計算機20の出力により操作されるアク
チエータ331,332により制御される。ブロ
ワ321とダンパ324との間で空気パイプは分
岐され、ボイラのバーナ周辺に供給する空気を供
給する。ミル関連データとしてミル内に吹込まれ
る空気量FMA、ミル入口圧力とミル内圧力との圧
力差であるミル差圧およびバーナ周辺へ供給され
る空気量FBAが夫々検出器341,342および
343で検出され計算機へ送られる。 ボイラシステム40は給水ポンプ401、給水
制御弁402、エバポレータ403、一次スーパ
ヒータ404、二次スーパヒータ405、ガス再
循環ブロワ406およびバーナ407より構成さ
れる。給水ポンプ401より供給された水はエバ
ポレータ403で蒸気にされ、一次、二次スーパ
ヒータ404,405で過熱蒸気である主蒸気と
されて後述するタービン発電機システム50に供
給される。バーナ407の供給する熱量はエバポ
レータで水を蒸気に変え、スーパヒータで蒸気を
過熱蒸気にするために使用されるとともに、一部
は排出ガスとともに煙突から空気中に逃げる。煙
突から排出されるガスの一部はガス再循環ポンプ
406によつてボイラに戻される。ボイラが供給
する蒸気流量を制御するため、計算機20の出力
により制御弁402が操作される。主蒸気温度を
制御するためのボイラ関連データとして給水量、
一次スーパヒータ出口温度、出口圧力および出口
蒸気流量、主蒸気温度およびガス再循環流量等が
夫々検出器411,412,413,414,4
15および416で検出され、計算機20へ送ら
れる。 タービン発電機システム50はタービン制御弁
501、高圧タービン502、中、低圧タービン
503、復水器504およびタービンロータに直
結された発電機505より構成される。計算機2
0の出力により制御弁501が操作され、その開
度に応じた量の主蒸気がタービン502,503
に供給され、発電機505を回転させる。タービ
ンで仕事を終えた蒸気は復水器504により水に
戻される。この水は前述した給水ポンプ401に
よりボイラに再度供給される。発電機出力が検出
器509で検出され計算機20へ送られる。 計算機20は、制御盤10からプラント運転に
関する種々の要求を与えられ、プラントから得ら
れるデータと事前に与えられているプログラムか
ら、所定の制御信号を出力するわけである。本発
明が適用された第1図の実施例では、計算機20
はミルシステム30の計算モデル、ボイラシステ
ム40の計算モデルを夫々内蔵している。夫々の
モデルは、いずれもカルマンフイルタとして知ら
れる手法を利用したものとされており、モデルの
精度を向上させている。本実施例では、後述する
ように、ミルシステム30、ボイラシステム40
を独立したモデルとして形成する。ミルシステム
30では供給空気量、ミル差圧の実測値と推定値
とからモデルを修正するとともにボイラバーナ4
07へ供給する微粉炭量の推定をする。ボイラシ
ステムでは主蒸気温度の実測値と推定値とからモ
デルを修正するとともに所定時間後の主蒸気温度
の予測値を導出する。 本発明の、このモデルの具体的な説明および、
このモデルを使用した制御系の構成の具体的な説
明は後述する。 第2図は、本発明においてカルマンフイルタの
考え方を利用してプラントのモデルを構成し、且
修正する基本概念を説明するブロツク図である。 201は、モデルを構成されるべき対象プラン
ト又はシステムであり、この動特性は次の状態推
移方程式で表わされるものとする。 X(i+1)=Φ(i)・X(i)+H(i)・u(i
)
……(1) ここに、 X(i):n次元状態ベクトルのi時点での値。 Φ(i):n×n次元状態推移行列。 H(i):n×r元駆動行列。 u(i):システムノイズ表わすr次元の確率変数
ベクトル。 ノイズベクトルu(i)は、白色ランダム系列、
すなわち平均値と分散とが次のように与えられる
ものと仮定する。 E{u(i)}=() ……(2) E{W(i)−()}{u(j)−()}′=
δijU
……(3) ここに、 U:r×r元正定値行列 δij= 1 :i=j 0 i〓j { }′:転置 203,205は、夫々測定器であり、(1)式に
おける状態ベクトルX(i)、ノイズベクトルu
(i)を導出する。ここで測定器203は次のよ
うな観測方程式を持つものとする。 y(i)=C(i)・X(i)+W(i) ……(4) ここに、 y(i):m次元観測ベクトル C(i):m×n元観測行列 W(i):m次元観測ノイズベクトル 観測ノイズベクトルW(i)も白色ランダム系
列であり、上記(2)、(3)式で示したものと同様の性
質を持つものとする。また、観測ノイズベクトル
W(i)はシステムノイズベクトルu(i)及び初
期値ベクトルX(0)と独立であるものと仮定す
る。ノイズベクトルu(i)は別な言い方をすれ
ばシステムに作用する各種の外乱である。 207はプラントの数式モデルであり、状態推
移方程式は上記(1)式にて表現されるものである。
ここで状態推移行列Φ(i)に状態ベクトルX
(i)の最尤推定量X^(i)、駆動行列H(i)にノ
イズベクトルu(i)を作用させ、次の数学的演
算を行なわせるものが、いわゆるカルマンフイル
タである。 X^(i)=X〜(i)+e(i)=X〜(i)+P(i)
C′(i)W-1〔y(i)−{C(i)X(i)+(
)}〕……(5) ここに、e(i)は誤差ベクトル、X〜(i)は
モデルの推定量である。 【表】 <
〓
で運転するためには、ボイラの発生する主蒸気温
度を、負荷変化等の外乱に対しても影響されない
ようにして、一定に維持することが重要である。
又、プラントの起動の際には、主蒸気温度を所定
の昇温カーブに従つて正しく昇温してゆくことが
必要である。 従来から、制御性能を向上させる目的で種々の
工夫がなされており、本願の出願人も、例えば特
許1019355号を提案した。この発明はボイラの特
性を考慮し、所定時間後の主蒸気温度目標値、主
蒸気温度予測値を計算機により導出して両者の差
をなくするようにボイラの起動を制御するもので
あり、制御性能の向上という面で一定の成果をあ
げたものであるが、より一層の性能の向上が望ま
れる。さらに、定常負荷運転中にも適用できるシ
ステムとされることが必要である。 前述した発明でも充分に満足できる性能の得ら
れない理由の一つはボイラの特性を正確に模擬し
きれないことにあり、さらには、特性が運転条件
によつて変ることにある。 本発明の目的は、プラント特性を模擬するモデ
ルを備え、このモデルをプラントの実測値でオン
ラインに修正することによりモデルをより忠実に
プラント特性を再現するとともに、このモデルを
使用して、より適切な予測値を得てプラントを制
御することを提案することである。 本発明の他の目的の一つは、ボイラプラントで
は二次過熱器をプラントを代表するモデルとし
て、本発明を実現する具体案を提供することであ
る。 本発明の他の目的の一つは石炭を燃料とするボ
イラプラントに対して、石炭ミルのモデルを併用
して本発明を実現する具体案を提供することであ
る。 第1図は、本発明を石炭だきの火力プラントに
適用したときの概念的な構成を示すブロツク図で
ある。10は制御盤、20は計算機、30は石炭
ミルシステム、40はボイラシステム、50はタ
ービン発電機システムである。 火力プラントのオペレータは、計算機20を介
して与えられるプラントの各部のデータ、図示し
ない中央給電指令所のような上位の制御所から与
えられるデータ等を参考に必要な操作を制御盤1
0上にて行う。計算機20は事前に与えられてい
るプログラムに従つて、プラントの各部のデー
タ、制御盤10の操作に応じた信号等から、プラ
ントの各部に対して必要な制御信号を与える。石
炭ミルシステム30はコールバンカ301、給炭
ベルト302、ベルト駆動モータ303、ミル3
10、ブロワ321,322、ダンパ323,3
24より構成される。ミル310は、テーブル3
11、テーブル駆動モータ312、複数個のボー
ル313よりなる。バンカ301よりベルト30
2を介してミル310内に供給された石炭はテー
ブル311とボールとの間で粉砕される。ミル3
10内にはブロワ321,322により空気が吹
込まれており、この空気により粉砕され、微粉炭
にされた石炭が後述するボイラのバーナに搬送さ
れる。石炭量を制御するためにモータ303が、
空気量を制御するためにダンパ323,324
が、夫々計算機20の出力により操作されるアク
チエータ331,332により制御される。ブロ
ワ321とダンパ324との間で空気パイプは分
岐され、ボイラのバーナ周辺に供給する空気を供
給する。ミル関連データとしてミル内に吹込まれ
る空気量FMA、ミル入口圧力とミル内圧力との圧
力差であるミル差圧およびバーナ周辺へ供給され
る空気量FBAが夫々検出器341,342および
343で検出され計算機へ送られる。 ボイラシステム40は給水ポンプ401、給水
制御弁402、エバポレータ403、一次スーパ
ヒータ404、二次スーパヒータ405、ガス再
循環ブロワ406およびバーナ407より構成さ
れる。給水ポンプ401より供給された水はエバ
ポレータ403で蒸気にされ、一次、二次スーパ
ヒータ404,405で過熱蒸気である主蒸気と
されて後述するタービン発電機システム50に供
給される。バーナ407の供給する熱量はエバポ
レータで水を蒸気に変え、スーパヒータで蒸気を
過熱蒸気にするために使用されるとともに、一部
は排出ガスとともに煙突から空気中に逃げる。煙
突から排出されるガスの一部はガス再循環ポンプ
406によつてボイラに戻される。ボイラが供給
する蒸気流量を制御するため、計算機20の出力
により制御弁402が操作される。主蒸気温度を
制御するためのボイラ関連データとして給水量、
一次スーパヒータ出口温度、出口圧力および出口
蒸気流量、主蒸気温度およびガス再循環流量等が
夫々検出器411,412,413,414,4
15および416で検出され、計算機20へ送ら
れる。 タービン発電機システム50はタービン制御弁
501、高圧タービン502、中、低圧タービン
503、復水器504およびタービンロータに直
結された発電機505より構成される。計算機2
0の出力により制御弁501が操作され、その開
度に応じた量の主蒸気がタービン502,503
に供給され、発電機505を回転させる。タービ
ンで仕事を終えた蒸気は復水器504により水に
戻される。この水は前述した給水ポンプ401に
よりボイラに再度供給される。発電機出力が検出
器509で検出され計算機20へ送られる。 計算機20は、制御盤10からプラント運転に
関する種々の要求を与えられ、プラントから得ら
れるデータと事前に与えられているプログラムか
ら、所定の制御信号を出力するわけである。本発
明が適用された第1図の実施例では、計算機20
はミルシステム30の計算モデル、ボイラシステ
ム40の計算モデルを夫々内蔵している。夫々の
モデルは、いずれもカルマンフイルタとして知ら
れる手法を利用したものとされており、モデルの
精度を向上させている。本実施例では、後述する
ように、ミルシステム30、ボイラシステム40
を独立したモデルとして形成する。ミルシステム
30では供給空気量、ミル差圧の実測値と推定値
とからモデルを修正するとともにボイラバーナ4
07へ供給する微粉炭量の推定をする。ボイラシ
ステムでは主蒸気温度の実測値と推定値とからモ
デルを修正するとともに所定時間後の主蒸気温度
の予測値を導出する。 本発明の、このモデルの具体的な説明および、
このモデルを使用した制御系の構成の具体的な説
明は後述する。 第2図は、本発明においてカルマンフイルタの
考え方を利用してプラントのモデルを構成し、且
修正する基本概念を説明するブロツク図である。 201は、モデルを構成されるべき対象プラン
ト又はシステムであり、この動特性は次の状態推
移方程式で表わされるものとする。 X(i+1)=Φ(i)・X(i)+H(i)・u(i
)
……(1) ここに、 X(i):n次元状態ベクトルのi時点での値。 Φ(i):n×n次元状態推移行列。 H(i):n×r元駆動行列。 u(i):システムノイズ表わすr次元の確率変数
ベクトル。 ノイズベクトルu(i)は、白色ランダム系列、
すなわち平均値と分散とが次のように与えられる
ものと仮定する。 E{u(i)}=() ……(2) E{W(i)−()}{u(j)−()}′=
δijU
……(3) ここに、 U:r×r元正定値行列 δij= 1 :i=j 0 i〓j { }′:転置 203,205は、夫々測定器であり、(1)式に
おける状態ベクトルX(i)、ノイズベクトルu
(i)を導出する。ここで測定器203は次のよ
うな観測方程式を持つものとする。 y(i)=C(i)・X(i)+W(i) ……(4) ここに、 y(i):m次元観測ベクトル C(i):m×n元観測行列 W(i):m次元観測ノイズベクトル 観測ノイズベクトルW(i)も白色ランダム系
列であり、上記(2)、(3)式で示したものと同様の性
質を持つものとする。また、観測ノイズベクトル
W(i)はシステムノイズベクトルu(i)及び初
期値ベクトルX(0)と独立であるものと仮定す
る。ノイズベクトルu(i)は別な言い方をすれ
ばシステムに作用する各種の外乱である。 207はプラントの数式モデルであり、状態推
移方程式は上記(1)式にて表現されるものである。
ここで状態推移行列Φ(i)に状態ベクトルX
(i)の最尤推定量X^(i)、駆動行列H(i)にノ
イズベクトルu(i)を作用させ、次の数学的演
算を行なわせるものが、いわゆるカルマンフイル
タである。 X^(i)=X〜(i)+e(i)=X〜(i)+P(i)
C′(i)W-1〔y(i)−{C(i)X(i)+(
)}〕……(5) ここに、e(i)は誤差ベクトル、X〜(i)は
モデルの推定量である。 【表】 <
〓
Claims (1)
- 1 石炭ミルシステム30で粉砕した微粉炭をボ
イラシステム40のバーナ407に搬送し、該バ
ーナでエバポレータ403内を流れる水を加熱し
て蒸気に変え、複数のスーパヒータにより過熱蒸
気である主蒸気としてタービン発電機システム5
0に供給し発電機505を回転する石炭火力発電
プラントであつて、所定時間後の主蒸気温度の予
測値を導出するボイラシステムの数式モデルを有
し、前記主蒸気温度の所定時間後の予測値とその
時刻の目標値との偏差から比例、積分制御により
ミル内に供給する石炭量を制御する石炭火力発電
プラントの制御方法において、前記バーナに搬送
する微粉炭量を推定する石炭ミルシステムの数式
モデルを有し、該微粉炭量の推定値を入力として
前記ボイラシステムの数式モデルに基いて現時刻
の主蒸気温度を推定すること、該主蒸気温度の推
定値と現時刻における主蒸気温度の実測値との偏
差を求め、その偏差をなくすように前記ボイラシ
ステムの数式モデルに含まれるパラメータを修正
すること、および修正された前記ボイラシステム
の数式モデルに基いて比例、積分制御部のゲイン
を修正することを特徴とする石炭火力発電プラン
トの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11346181A JPS5815703A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 石炭火力発電プラントの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11346181A JPS5815703A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 石炭火力発電プラントの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5815703A JPS5815703A (ja) | 1983-01-29 |
JPH0215761B2 true JPH0215761B2 (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=14612818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11346181A Granted JPS5815703A (ja) | 1981-07-22 | 1981-07-22 | 石炭火力発電プラントの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5815703A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4403293A (en) * | 1981-03-06 | 1983-09-06 | Clayton Manufacturing Company | Control apparatus for use in multiple steam generator or multiple hot water generator installations |
EP0147407B1 (en) * | 1983-05-23 | 1988-06-01 | Solar Turbines Incorporated | Steam generator control systems |
JPS6184305U (ja) * | 1984-11-08 | 1986-06-03 | ||
JPH0799246B2 (ja) * | 1986-04-04 | 1995-10-25 | バブコツク日立株式会社 | ボイラ起動制御装置 |
JP2521716B2 (ja) * | 1986-05-28 | 1996-08-07 | 株式会社日立製作所 | 火力発電所の制御演算定数修正装置 |
JPH04283301A (ja) * | 1991-03-12 | 1992-10-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸素最適化制御装置 |
US7389151B2 (en) * | 2006-03-06 | 2008-06-17 | General Electric Company | Systems and methods for multi-level optimizing control systems for boilers |
CN102506408B (zh) * | 2011-12-13 | 2013-12-11 | 上海发电设备成套设计研究院 | 电站锅炉炉外四大管道安全风险在线监视控制装置及方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52133479A (en) * | 1976-04-30 | 1977-11-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Plant control system |
JPS5623606A (en) * | 1979-08-03 | 1981-03-06 | Hitachi Ltd | Controlling system for temperature rise of boiler |
-
1981
- 1981-07-22 JP JP11346181A patent/JPS5815703A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52133479A (en) * | 1976-04-30 | 1977-11-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Plant control system |
JPS5623606A (en) * | 1979-08-03 | 1981-03-06 | Hitachi Ltd | Controlling system for temperature rise of boiler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5815703A (ja) | 1983-01-29 |
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