JPH0379903A - 再熱蒸気温度制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電プラントの蒸気温度制御に係り、特に
、ボイラの再熱蒸気温度制御方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、火力発電用ボイラの再熱蒸気温度制御方式ではｒ
７００ＭＷ石炭火力発電所総合ディジタル制御システム
（火力原子力発？’１ｌＥｖｏＱ、３６．　Ｎｃｉｌ’
８５゜１）」に記載されているように、再熱蒸気温度を
先行制御する先行制御指令は、ボイラ入力指令信号をパ
ラメータとして燃料種別毎に、火炉ホッパ入口ダンパや
ガス分配ダンパの開度があらかじめ関数設定され、オペ
レータが燃料種別を切り替える度に、新しい燃料種別に
対応した関数に切り替え、これを元に作成されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、負荷変化時の燃料の種類によ
る燃焼特性の違いに対して、」二記固定関数設定では、
例えば燃料の湿り度に対する調整が不充分な場合、先行
制御信号の不適合により、再熱蒸気温度のオーバシュー
ト（負荷増加時）またはアンダーシュート（負荷減少時
）が発生する。

また、燃料の種類ごとに関数設定が必要な上、燃料を切
り替えるごとに関数の切換え操作が必要となり、運転者
の負担が大きい。さらに、燃料の性状による調整を充分
行っても、調整時と実際の運転時との火炉の状態の相違
により、調整時と異なる特性を示すことがある。

本発明の課題は、運転者の負担が少く、燃料または火炉
の燃焼状態が変化しても再熱蒸気温度を安定かつ良好に
制御するにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記の課題は、ボイラに再熱器を備えた火力発電プラン
トの再熱蒸気温度制御方法において、火炉内部の垂直軸
方向の温度分布を検出し、火炉の構造と運用条件とに基
づいて予め定められた火炉内部の垂直軸方向の基準とな
る温度分布と前記検出された温度分布との温度偏差を算
出し、該算出された温度偏差を↓変数とする関数に基づ
いて操作端を制御することにより達成される。

上記の課題は、また、ボイラに再熱器を備えた火力発電
プラントの再熱蒸気温度制御方法において、火炉内部の
垂直軸方向の温度分布を検出する手順と、火炉の構造と
運用条件とに基づいて予め定められた火炉内部の垂直軸
方向の基準となる温度分布と前記検出された温度分布と
の温度偏差を算出する手順と、該算出された温度偏差を
）変数とする関数に基づいて操作端に対する先行制御信
号を生成する手順と、要求されるボイラ負荷に基づいて
定められる設定信号と検出された再熱蒸気温度との偏差
を算出する手順と、該偏差に基づいて操作端に対する制
御信号を生成する手順と、該制御信号と前記先行制御信
号とに基づいて操作端の操作量を指示する操作信号を出
力する手順と、を備えていることを特徴とする再熱蒸気
温度制御方法によっても達成される。

上記の課題は、また、火炉内の垂直軸方向の複数個所の
燃焼火炎画像を画素ごとに画像の輝度に応じた数値を持
つディジタル信号に変換して２次元輝度画像とし、該２
次元輝度画像を燃焼火炎温度に変換し、該燃焼火炎温度
に基づいて火炉内部の垂直軸方向の温度分布の検出が行
われることを特徴とする請求項１または２に記載の再熱
蒸気温度制御方法によっても達成される。

上記の課題はさらに、操作端が、火炉ホッパ入口ダンパ
およびガス分配ダンパである請求項（または２に記載の
再熱蒸気温度制御方法や、温度偏差が、火炉の垂直軸方
向の各段バーナ位置およびＮＯポート位置について算出
される請求項１または２に記載の再熱蒸気温度制御方法
、温度偏差を１変数とする関数が、ファジー推論に基づ
くメンバシップ関数である請求項１乃至５のいずれかに
記載の再熱蒸気温度制御方法によっても達成される。

上記の課題は、また、火炉垂直軸方向に複数段配置され
たバーナと、該火炉で生成された燃焼ガスにより加熱さ
れる再熱器と、火炉への燃焼ガスの循環量を制御するダ
ンパと、バーナへの燃焼ガス供給量を制御するダンパと
、を備えたボイラの、再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気
温度制御装置に、火炉内の垂直軸方向の温度分布を検出
する手段と、予め設定された基準となる温度分布と前記
検出された温度分布との温度偏差を算出し、該温度偏差
を一変数とする関数とに基づいて前記ダンパに対する先
行制御信号を生成する手段と、を備えることによっても
達成される。

上記の課題は、また、火炉垂直軸方向に複数段配置され
たバーナと、該火炉で生成された燃焼ガスにより加熱さ
れる再熱器と、火炉への燃焼ガスの循環量を制御するダ
ンパと、バーナへの燃焼ガス供給量を制御するダンパと
、を備えたボイラの、再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気
温度制御装置に、火炉内の燃焼火炎画像を光学画像とし
て出力する光学画像出力手段と、該光学画像を火炎の輝
度を含む電気信号に変換する光電変換手段と、該電気信
号に基づいて火炉垂直軸方向の温度分布を検出する温度
分布検出手段と、予め設定された基準となる温度分布と
前記検出された温度分布との温度偏差を算出し、該温度
偏差を１変数とする関数に基づいて前記ダンパに対する
先行制御信号を生成する先行制御指令演算部と、検出さ
れる再熱蒸気温度とボイラに要求される負荷から定まる
再熱蒸気設定温度との偏差を算出する偏差演算手段と、
該偏差に基づいて前記ダンパに対する制御信号を生成す
る制御演算部と、該制御信号と前記先行制御信号とに基
づいて前記ダンパに対する操作信号を生成する信号演算
部と、備えることによっても達成される。

上記の課題は、また、先行制御指令〆実算部に、先行制
御信号を表示する表示手段が接続されている請求項８に
記載の再熱蒸気温度？［、Ｉ制御装置によっても達成さ
れる。

〔作用〕

火炉内の垂直軸方向（燃焼ガス流れ方向）の温度分布は
、火炉における輻射伝熱の量と、対流による伝熱の量に
大きく影響する。火炉内の前記温度分布が変化すると、
前記輻射伝熱と対流伝熱の量も変化し、この変化は炉の
形状や燃料の種類、空気量、燃料量、ボイラ負荷、過熱
蒸気温度、再熱蒸気温度等の運用条件等によって定まる
遅れ時間ののち、燃焼ガスによって加熱される再熱器で
の再熱蒸気温度を変化させる。

すなわち、ある負荷条件で安定に燃焼している火炉では
、再熱蒸気湿度は安定しており、その時の火炉内の火炉
垂直軸方向温度分布は、炉の形状、運用条件等によって
定まる。その状態から燃焼状態が変化して火炉内温度分
布が変化すると、対流伝熱量が変化し、ある遅れ時間の
のち、再熱蒸気温度が変化する。したがって、火炉内の
温度分布を検出し、その変化を監視することによって、
その燃焼状態が継続されたとき、再熱蒸気温度がどのよ
うに変化するかが把握される。安定に燃焼が行われてい
る状態での火炉の温度分布と監視時点での火炉の温度分
布の偏差が検出され、この偏差に基づいて、再熱蒸気温
度制御用機器が先行制御（ｆｆ　’％により操作され、
前記偏差が低減される。これらの操作は、再熱蒸気温度
に基づいて行われるのでなく、火炉内温度分布に基づい
て行われ、現実に再熱蒸気温度が変化する前に、その変
化の発生を防ぐように行われ、再熱蒸気温度の大きい変
動が避けられる。

火炉内温度分布の検出は、光学的な燃焼火炎画像を電気
信号からなる画像に変換し、この画像を信号処理して行
われる。

また、温度分布の変化と、燃焼状態を変化させる機器の
操作量の関係は、ファジィ推論を利用したメンバシップ
関数により定義される。

さらに、各時点における再熱蒸気温度と、再熱蒸気温度
設定値との偏差に基づいて上記再熱温度制御用機器の制
御信号が生成され、この制御信号と前記先行制御信号が
加算されて操作用信号が生成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を用いて説明す
る。

第１図は、本発明を石炭焚火カプラントに適用した一実
施例を示す。まず、プラントの概要について説明する。

ボイラエで燃焼させるための石炭は、石炭バンカ２に貯
えられており、フィーダ４および開動用モータ３により
ミル５に供給され、粉砕された後、火炉垂直軸方向に複
数段設けられたバーナ６へ送られる。燃焼用空気は、押
込通風機８により空気予熱器９を経て一部はバーナ６お
よびＮｏポー１〜６Ａへ送られ、他の一部は微粉炭搬送
用として１次空気ファン１２を経てミル５へ導かれる。

また、空気予熱器９には、バイパス系があり、バイパス
ダンパ１０により１次空気の温度が制御される。また、
燃焼に必要な合計空気量はダンパ７で、微粉炭搬送に必
要む空気量は、１次空気ファン入ロダンバ１１によりそ
れぞれ制御される。一方、復水器１３の水は復水系１４
で脱塩、昇圧され、給水系１５で加熱、脱気がっ昇圧さ
れて節炭器１６に供給される。節炭器１６で燃焼ガスに
よって加熱された水は、水壁１７に供給され、加熱され
て蒸気になり、１次過熱器（Ｓ　Ｉ−Ｉ　）１８に導か
れる。燃焼ガスによって１次過熱器１８で過熱された蒸
気は２次過熱器（９で更に加熱され、過熱蒸気が高圧タ
ービン２ｏへ送られろ。

高圧タービン２０を断熱膨張によって回転させ。

発電機２２によって発電させた蒸気は抽気されて再熱器
（ＲＨ）２３に導びかれて再び加熱され、再熱蒸気とな
って低圧タービン２１に送られ、タービン２１を回転さ
せる。この蒸気は、復水ｖ１１３に導かれ、冷却されて
水になる。以下上記のサイクルが繰り返される。一方、
ボイラ１で燃焼し、水及び蒸気に熱を与えた燃焼ガスは
、煙突２４へ送られ大気に放出されるが、一部のガスは
ガス再循環ファン２５により火炉ホッパ人ロダンバ２８
を経てボイラ１のホッパ部に、他の一部はガス分配ダン
パ２６，２７を経て、各バーナ及びＮＯボートに、戻さ
れる。

上述のような石炭火力プラントを負荷要求指令に応じて
円滑に運転するためには、各種バルブ、ダンパ、モータ
を適切に操作する必要がある。第２図は従来から使用さ
れている火力プラント自動制御系の概略図を示す。以下
、本図に従ってその機能の概要を説明する。

まず、火力プラントへの負荷（発電機２２の出力）要求
信号１０００は、主蒸気圧力１１００が所定の値（定圧
プラントでは一定値、変圧プラントでは負荷に応じた値
）になるように補正され（主蒸気圧力補償ブロック１０
０）、ボイラ１へのボイラ入力デマンド信号３０００と
なる。このボイラ入カデマンドイａ号３０００は、給水
流量１２００の設定値として給水流量制御系４００へ導
かれ、給水流量加減弁２５の制御用として使用される一
方、再熱蒸気温度１１０３の設定値として再熱蒸気温度
制御系７００へ導かれ、ガス分配ダンパ（再熱器側）２
６とガス分配ダンパ（過熱器側）２７及び火炉ホッパ入
口ダンパ２８の制御用として使用される。ボイラ入力デ
マンド信号３０００は次に主蒸気温度補償ブロック２０
０へ導かれ主蒸気温度１１０１が所定値になるよう補正
されて燃焼量デマンド信３３１００となる。この燃焼量
デマンド信号３１００は、合計石炭燃料流喰１２０１の
設定値として燃料流１ｊｔ　？ｌｉｉ　＠系５００へ導
かれ、給炭機閘動モータ３の制御用として使用される一
方、空燃比補償ブロック３００で排ガス０２過剰１１．
１０２が所定値になるように補正され、合計空気流量デ
マンド信号３２００となる。この信号は合計空気流Ｍ２
Ｏ２の設定値として空気流量制御系６００に導かれ、Ｆ
ＤＰ入口のダンパ７の制御信号として使用される。

以上が石炭火力プラント自動制御系の概要であり、この
他にタービン加減弁制御系や一次空気制御系等があるが
本発明と直接関係がないので省略しである。

以上、発明の実施例のプラントの概要と従来の自動制御
系の機能概要を説明した。

以下、第２図の再熱蒸気温度制御系７００に本発明を適
用した再熱蒸気温度制御装置の実施例について第１図を
参照して説明する。本実施例は。

光学画像出力手段、光電変換手段を、燃焼火炎の光学的
状態ｆｆ１（火炎の輝度）を計測して電気信号に変換す
る装置で構成したもので、炉壁に装着されたイメージガ
イド３０、該イメージガイド３０と光電変換手段である
テレビカメラ３２を接続する光ファイバ３１．テレビカ
メラ３２の出力側に接続された画像入力装置３３、該画
像入力装置３３の出力側に接続された計算機４０、該計
算機４０の出力側に接続されたプロセス出力装置３５、
および前記計算機４０の入力側に接続されたプロセス入
力装置３４を備えている。プロセス出力装置３５の出力
側は、プラント機器の操作端に接続され、プロセス入力
装置３４の入力側は、プロセス状態量（機器状態量を含
む）の検出端に接続されている。計算機４０には更に表
示袋？ｉ５１が接続されている。

以下、上記構成の装置の動作を説明する。火炉内で燃焼
している火炎の燃焼火炎画像５０は、光学画像手段であ
るイメージガイド３０および光ファイバ３１を介してテ
レビカメラ３２に導かれ、テレビカメラ３２の出力信号
すなわちビデオ信号となって画像入力装置３３に入力さ
れる。画像入力装置３３では、ビデオ信号がディジタル
信号に変換され、これが計算機４０に入力される。計算
Ｊａ４０には、前記ディジタル信号（燃焼火炎画像５０
を表わす信号）のほかに、制御に必要な再熱蒸気温度他
のプロセスｆ１３Ｇがプロセス人力袋打３４を介して取
りこまれる。

計算機４０は上記人力信旨に基づいて制御演算を実行し
、結果をプロセス出力装置３５を介して操作指令として
出力し、ダンパ開度を制御する。

第３図は、第１図に示した実施例の再熱蒸気温度制御系
のブロック図を示す。図に示された計算機４０は、入力
側に設けられた画像処理部４１−と、該画像処理部４１
の出力側に接続された温度水Ａｉ演算部４２と、該温度
分布演算部４２の出力側に接続された先行制御指令演算
部４３と、該先行制御指令演算部４３の出力側に互いに
並列に接続された信冷演算部である加算器７０．７１と
、該力Ｕ算器７０の出力側に接続された制限器４９と、
前記加算器７００入力端１こ接続された第１の制御演算
部４７と、該第１の制御演算部４７の入力側に接続され
た偏差演算手段である減算器７２と、該減算器７２の入
力側に接続された再熱蒸気温度設定部４６と、前記減算
器７２の出力側と前記加算器７１の入力側とを結んで配
置された第２の制御演算部４８と、を備えている。前記
制限器４９の出力側及び前記加算器７■の出力側は、プ
ロセス出力装置３５の入力側に接続され、該プロセス出
力装置３５の出力側は、火炉ホッパ入口ダンパ２８、ガ
ス分配ダンパ（ＲＨ側）２６およびガス分配ダンパ（Ｓ
Ｈ側）２７の操作端に接続されている。前記再熱蒸気温
度設定部４６の入力側は、前記主蒸気圧力補償ブロック
１００の出力側に接続され、前記減算器７２の入力側は
、プロセス入力装置３４にも接続されている。また、前
記画像処理部４１の入力側は、前記画像入力装置３３の
出力側に接続されている。さらに、イメージガイド３０
、光ファイバー３１、テレビカメラ３２および画像入力
装置３３が先に説明したように配置されている。

第３図に示された構成の再熱蒸気温度制御系において、
バーナ６の燃焼火炎画像５０は、光フアイバー束よりな
るイメージファイバーを耐熱構造としたイメージガイド
３０のレンズ系と光ファイバ３１を介し、テレビカメラ
３２に導かれ、ここでビデオ信号に変換される。この信
号は画像入力装置３３でディジタル信号に変換され、画
像処理部４１で画素毎に画像の輝度に応じた数値として
記憶される。すなわち、燃焼火炎画像の各画素の輝度レ
ベルが数値として画像に対応して全画素について計算さ
れ、２次元ディジタル輝度ｊｉｇ　＠とじて記憶される
。次に温度分布演算部４２では、前記２次元ディジタル
輝度画像が、まず燃焼火炎温度に変換される。燃焼火炎
温度は、イメージガイド３０とテレビカメラ３２により
、各段の代表バーナまたは個々のバーナ毎に伝送される
、燃焼火炎画像５０ごとに求められ、これらをもとに、
火炉内部の燃焼火炎の温度分布が温度分布演算部４２で
求められる。先行制御指令演算部４３は、温度分布演算
部４２が出力する燃焼火炎温度分布をもとに、火炉ホッ
パ入口ダンパ２８の先行制御信号６０及びガス分配ダン
パ２Ｇ、２７の先行制御信号６１を作成し、出力する。

再熱蒸気温度信号１１０３は、プロセス入力装置３４で
ディジタル信号６２に変換されて減算器７２に入力され
、ボイラ入力デマンド信号３０００をパラメータとして
、再熱蒸気温度設定部４６で決定された設定（８号６３
が同じく減算器７２に入力される。減算器７２では、設
定信号６３からディジタル信号６２が減算されて、偏差
信号６４が生成され、この偏差信号６４が、前記第１の
制御演算部４７および第２の制御演算部４８に出力され
る。第１の制御演算部４７では偏差信号６４に基づいて
火炉ホッパ入口ダンパ２８の制御信号６５が生成されて
加算器７０に入力され、同時に該加算器７０に入力され
る前記先行制御信号６０に加算されて制御信号６７が生
成される。この制御信号６７は、ガス再循環ファンモー
タの過負荷防止のための火炉ホッパ入口ダンパ開度の上
限値及び火炉保護のための最小限のガス再＠環量確保の
ための下限値が設定された制限器４９を経て。

制御信号６８としてプロセス出力装置３５に入力される
。第２の制御演算部４８では偏差信号６４に基づいてガ
ス分配ダンパ２６，２７の制御信ゆ６６が生成されて加
算器７１に入力され、同特に該加算器７１に入力される
先行制御信号６６に加算されて制御信号６９が生成され
る。この制御信号６９は、前記プロセス出力装置３５に
入力され、該プロセス出力装置３５は該制御信号６９を
アナログ信号に変換し、ガス分配ダンパ２Ｇ、２７の制
御信号として出力する。プロセス出力装置ｖｅ３５に入
力された前記制御信号６８も、プロセス出力装置３５で
アナログ信号に変換され、火炉ホッパ入口ダンパ２８の
制御信号として出力される。ガス分配ダンパ２６，２７
および火炉ホッパ入口ダンパ２８の開度は、上述のよう
に、再熱蒸気温度信号１１０３と、ボイラ入力デマンド
信号３０００と、燃焼火炎画像５０に基づいて生成され
た先行制御信号と、に基づいて制御され、再熱蒸気温度
が安定に所定の精度に保持される。

次に、先行制御信号の生成について説明する。

第４図は、火炉内温度分布を示す。曲線■〜■は第１段
パーナル第３段バーナ及びＮＯポートの各位置での燃焼
火炎温度に基づく火炉水平方向の平均温度の火炉垂直軸
方向の温度分布を下記の条件について、同一図面上に示
したものである。

曲線■・・・ある燃焼安定状態における基準となる定常
温度分布 曲線■・・・燃焼状態が上記曲線■の状態から変化し、
温度分布の山の位置が火炉の下方に大幅に移動し、曲線
のとの間に大きな偏差が生じた場合の温度分布 曲線■・・・温度分布の変化の傾向は、曲線■と同じで
あるが、温度分布の山の位置のずれと温度偏差が１曲線
■はど大きくない場合の温度分布 曲線■・・・燃焼状態が上記曲線■の状態から変化し、
温度分布の山の位置が火炉の上方に大幅に移動し、曲線
のとの間に大きな偏差が生じた場合の温度分布 曲線■・・・温度分布の変化の傾向は曲線■と同じであ
るが、温度分布の山の位置のずれと温度偏差が１１１１
線■はどは大きくない場合の温度分布 ΔＴ工〜ΔＴ、は第１段パーナル第３段バーナ及びＮＯ
ポートにおける［１１１線■と他の曲線との温度偏差を
示し、第４図においては該他の曲線として曲線■が選ば
れている。温度分布が曲線■から曲線■のように変化し
た場合、火炉での輻射伝熱が大幅に増加し、逆に再熱器
への熱吸収は減少する方向にある。この変化の影響は変
化に追給する対流の遅れと伝熱遅れのために遅れて生ず
る再熱蒸気温度の低下として現われるが、本実施例にお
いては、変化の影響が再熱蒸気温度に及ぶ前に、温度偏
差ΔＴ１〜ΔＴ４に基づく温度分布の変化から上記再熱
蒸気温度の低下が予測されろ。この子Δ１りに伴い、火
炉ホッパ人ロダンバ２８の開度を増加させる先行制御信
号が出力されてガス再循環流量が増やされ、温度分布の
山を上方に移してバランスがとれるように先行制御が行
われる。一方、火炉ホッパ入口ダンパ２８の開度は、前
述のように、上下限値が設定されており、その制御範囲
が制限されるため、ガス分配ダンパ２６，２７の開度も
併せて先行制御され、両者の開度調整により再熱蒸気温
度が制御される。ガス分配ダンパは、再熱蒸気温度が低
いとき（再熱蒸気温度を高めようとするとき）ガスを沢
山流すように開度が増加される。

曲線■から曲線■のように温度分布が変化した場合は、
曲線■と温度分布の変化傾向は同じであるが、山の位置
のずれも温度偏差も小さいので、曲線■の場合よりもダ
ンパ開度の増加度合は少くて済む。

曲線■から曲線■のように温度分布が変化した場合は、
曲線■の場合と逆に、火炉での輻射伝熱が大幅に減少し
、逆に再熱器への熱吸収は増加する方向にある。そして
この変化の影響は、前記曲線■の場合と逆に、遅れて生
ずる再熱蒸気温度の上昇として現われるが、本実施例に
おいては、変化の影響が再熱蒸気温度に及ぶ前に、温度
偏差ΔＴ□〜ΔＴ４に表われる温度分布の変化から、上
記再熱蒸気温度の上昇が予測される。この予測に伴い、
火炉ホッパ入口ダンパ２８の開度を減少させる先行制御
信号が出力されてガス再循環量が減少され、温度分布の
山を下方に移してバランスがとれるように先行制御が行
われる。一方、ガス分配ダンパの開度も合わせて先行制
御され、両者の開度！Ｉ！１１ｋにより再熱蒸気温度が
制御される。

曲線■から曲線■のように温度用’／Ｉｊが変化した場
合は、温度分布の変化傾向は１１１］線■と同じである
が、温度分布の山の位置のずれも温度備差も小さいので
、曲線■の場合よりも上記両ダンパの開度減少の度合は
少くて済む。

上述のように、再熱蒸気温度制御における先行制御＜Ｗ
号は、温度偏差Δ丁０〜ΔＴ４のデータを、ＩＡに決定
されるが、この他に定常状態での負荷レベルし、この負
荷レベルＬがらの負荷変化率ΔＬも、再循環ガス量及び
再循環ガス量の変化率を変え、該ガスの熱量を再熱蒸気
に伝達する伝熱性特に関係するため、これらも先行制御
信号生成のためのパラメータに含めて、温度偏差ΔＴを
変数の一部とする次のような関数で求められる。すなわ
ち、火炉ホッパ人ロダンバ開度の先行制御信号をＵ工、
ガス分配ダンパ開度の先行制御信つをＵ２とするとＵ□
、Ｕ、は次の関数で求められる。

Ｕ□＝ｆ（ΔＴ４．ΔＴ２．Δ丁□、ΔＴ４．Ｌ、ΔＬ
）・・　（１） Ｕｚ＝ｇ（ΔＴ　１１ΔＴ２．ΔＴ□、ΔＴ４．Ｌ、Δ
Ｌ）・・　（２） 上記先行制御信号は、ファジィ推論手法によっても生成
可能であり、以下、その実施例を説明する。以下の説明
ではＵ工を、温度偏差ΔＴ工〜Δ丁４から決定する例に
ついて説明するが、ΔＴ工。

ΔＴ２．ΔＴ３．ΔＴ４をそれぞれｘ、、　ｘ２．　ｘ
３．　Ｘ４に置き換えて説明する。

第４図で説明して制御アルゴリズムは、ファジィ推論の
ルールにより次のように表現される。

ルール１：曲線■→■に変化した場合の制御ルール Ｉ　Ｆ　　　ｘ１＝ＰＢ，　　ｘｚ＝ＰＳ，　　ｘ，＝
ＮＢ。

ｘ４＝ＮＢ ＴＨＥＮＵユ＝ＰＢ　　　　　　　　　・・　　（３）
ルール２：曲線■→■に変化した場合の制御ルール ＩＦ　　　　　ｘ　□　＝ＰＭ，　　　ｘ　２　＝ＰＭ
，　　　ｘ，＝ＮＭ。

ｘ４＝ＮＭ ＴＨＥＮＵ□＝ＰＭ　　　　　　　　　・・　（＋１）
ルール３：■線■のまま変化しない場合の制御ルール ＩＦ　　　　　ｘ　　１　＝ＺＯ，　　　ｘ　　２　＝
Ｚｏ，　　　ｘ　　３　＝ＺＯ。

ｘ　４　＝ＺＯ ＴＨＥＮ　　　　　Ｕ，＝Ｚ　　○　　　　　　　　　
　　　　　　　　＝−＝　　　　　（５）ルール４：曲
線■→■に変化した場合の制御ル　ー　ル Ｉ　Ｆ　　　ｘ１＝ＮＭ，ｘ，、＝＝ＮＭ，　　ｘ：ｌ
＝ＮＳ。

ｘ　　４　＝ＰＭ ＴＨＥＮＵ　□　＝ＮＭ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・　・・・　　　　（６）ルール５：曲線■
→■に変化した場合の制御ルール Ｉ　Ｆ　　　ｘ１＝ＮＢ，ｘ２＝ＮＢ，ｘ３＝ＮＢ。

ｘ４＝　Ｐ　Ｂ ＴＨＥＮＵ□＝ＮＢ　　　　　　　　・・　（７）」１
記（３）〜（７）式の前件部（ＩＦ文）におけるＮＢ，
ＮＭ，ＮＳ，ＺＯ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢは、第５図に示す
ようなメンバシップ関数を表わす。横軸は曲線■からの
温度偏差ΔＴを表わし、縦軸は、各メンバシップ関数の
適合度Ｑ（この例では、最大値を１、最小値をＯとして
いる）を表わす。

一方、上記（３）〜（７）式の後件部（ＴＨＥＮ文）に
おけるＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，　ＺＯ，ＰＳ，ＰＭ。

ＰＢは第６図に示されるメンバシップ関数を表わす。第
６図の横軸は火炉ホッパ人ロダンバ開度の変更操作量Δ
Ｍ（開度％）を表わし、縦軸は各メンバシップ関数の適
合度Ｒ（この例では、第５図に合わせて最大値を１、最
少値をＯとしている）を表わす。正（＋）のΔＭは開度
増加を，負（−）のΔＭは開度の減少を示す。

第７図は、第５図の曲線■のように温度分布が変化した
ときの先行制御信号Ｕ□。を求める手順を示し、左側前
件部は第５図のメンバシップ関数、右側後件部は第６図
に示すメンバシップ関数で、本図により、この手順を説
明する。まず、温度偏差χ□〜χ４の値をルール１の前
件部に適用し、各々に対応するメンバシップ関数に対す
る適合度Ｑを求め、ファジィ論理よりルール１に対する
適合度ｗ１を次式より求める。

Ｗ．　＝ｍｉｎ（Ｐ　Ｂ　（　ＺｌＬ　Ｐ　Ｓ　（Ｚ　
Ｊ−　ＮＢ　（ＺｌＬ　Ｎ　Ｂ　（　ｚ４Ｂ−−（８）
ＰＢ（χ，）は、メンバシップ関数ＰＩ】において、横
軸の値がχ□のときの適合度Ｑを意味し，（８）式０式
％） （χ４）の中で最少の適合度を意味する。また、例えば
、０１１２で横軸と交わるメンバシップ関数ＰＳに対し
、横軸の値が０以下もしくはｉ２以上のときは当該横軸
値の対するメンバシップ関数の適合度はゼロである。本
例ではＷ工＝ｐｓ（χ２）となり５これによりルール１
による操作量推論結果Ｕユ′は最上段右側のＰＢ（χ）
の斜線部の重心の横方向位置として求められる。

ルール２についても、ルール１で用いられた同じχ□〜
χ、の値により推論演算が行われ、ルール２に適する適
合度ｗ２は、 Ｗ２　＝ｍｉｎ（Ｐ　Ｍ　（Ｚ　１）、Ｐ　Ｍ　（Ｚ　
ｚ）、ＮＭ（Ｚ　３）、ＮＭ　（Ｚ　４））−−（９）
により、ｗ２＝ＰＭ（χ１）として求められ、これによ
りルール２による操作量推論結果Ｕ工′が第７図上から
第２段右側のＰＭ（χ）の斜線部の重心の横方向位置と
して求められる。

ルール３〜５についても、それぞれのルールに対する適
合度Ｗ　３　、　Ｗ　４　ＨＷ　ＳがＷ、　＝ｍｉｎ（
Ｚ　Ｏ（Ｚ　ｚ）　＋　Ｚ○（Ｚ２）、Ｚ○（Ｚ３）？
Ｚ○（Ｚ　、））・・（１０）Ｗ４　＝ｍｉｎ（ＮＭ（
Ｚ　ｘ）＋　ＮＭ　（Ｚ　２）ｌ　Ｎ　Ｓ　（Ｚ　ａ）
、Ｐ　Ｍ（Ｚ　Ｊ）−＝（１１，）Ｗ、　＝＝ｌｌｌｌ
ｌｌ　（Ｎ　Ｂ　（ｚ　ｘ　）＋　Ｎ　Ｂ　（Ｚ　ｚ　
）・Ｎ　Ｂ　（Ｚ　］　）＋　Ｐ　Ｂ　（Ｚ　４　））
・・’　（１２）により求められるが、第７図に示す例
では、Ｗ３゜ｗ４．ｗ、がいずれもＯとなり、Ｕｉ１〜
Ｕ工′を規定する第７図右側でのメンバシップ関数の斜
線部がない。

ルール１〜５に対する適合度ｗ１〜Ｗ、が求められ、該
適合度に対する第７図右側のメンバシップ関数の斜線部
が求まると、全ルールを総合した操作量推論結果は求め
られた斜線部の重心位置の加重平均値として求められる
。具体的には、各ルールに対応して求められた斜線部が
第７図最下段右側に示されるように重ね合わされ、その
重ね合わされた斜線郡全体の重心の横方向位置が、全ル
ールを総合した操作量推論結果である。後件部横軸の数
値は、例えば２０％にまず設定しておき、制御の適否を
判断した上で、必要に応じて変えればよい。

第７図の例では、前記操作量推論結果は正の値であるか
ら、これによりダンパ開度を増加させる先行制御信号Ｕ
工６０が出される。温度分布演算部４２は、火炉内型直
軸方向温度分布を先行制御指令演算部４３に出力し、先
行制御指令演算部４３が、ΔＴ□〜ΔＴ４を算出したの
ち、第７図に示された演算を行って先行制御信号Ｇｏ、
６１を出力する。

第８図は第５図の曲線■のように温度分布が変化したと
きの先行制御信３Ｕ１を求める手順を示したもので、第
７図を用いて説明したと同様の手順により推論結果が得
られ、この場合はダンパの開度を減少させる方向の信号
が出される。このときの操作量の絶対値は、温度分布の
変化が曲線■の場合よりも小さいため、小さくなってい
ることが分る。

以上、火炉ホッパ入口ダンパ２８に対する先行制御信号
６０の生成について述べたが、ガス分配ダンパ２６，２
７に対する先行制御信号６１の生成も同様の手順により
行われる。この場合は、前記ルールの構成及びメンバシ
ップ関数が、ガス分配ダンパの動作特性に合わせて選定
されるのは言うまでもない。

尚、先行制御指令演算部４３に接続された表示装置５↓
には、先行制御信号が操作端操作量（例えばダンパ開度
変化量％）として表示され、操作量に対し、現在の燃焼
状態が再熱蒸気温度に及ぼす影響に注意を喚起する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、火炉の燃焼状態の変化が、火炉内温度
分布の変化として検出され、該温度分布の変化に基づい
て再熱蒸気温度制御のための操作端を制御する先行制御
信号が出力されるので、再熱蒸気温度が実際に変動する
前に修正動作をおこすことができ、再熱蒸気温度の変動
を小さくし、プラントの運転を安定に行えるようにする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例が適用された火力発′１ｔプラ
ントの一例を示す系統図、第２図は従来の火力プラント
自動制御系の例を示すブロック図、第３図は第工図に示
された実施例の詳、Ｙ、ｌｌ＋を示すブロック図、第４
図は火炉垂直軸方向の燃焼火炎温度分布を示す概念図、
第５図は火炉内温塵の基準ｉ？ｒｉ度分布との温度偏差
のメンバシップ関数の例を示す概念図、第６図はダンパ
開度操作量のメンバシップ関数の例を示すグラフ、第７
図および第８図は、第５図、第６図に示されるメンバシ
ップ関数を用いてダンパ開度操作量を求める例を示す説
明図である。 ｌ・・・ボイラ、６・・・バーナ、２３・・再熱器、２
６．２７・・・ダンパ（ガス分配ダンパ）、８・・ダン
パ（火炉ホッパ入ロダンバ）。 ０，３１・・・光学画像出力手段、 ２・・・光電変換手段（テレビカメラ）。 ２・・・温度分布検出手段、 ３・・・先行制御指令演算部、 ７．４８・・・制御演算部、５↓・・・表示手段、０．
７１・・・信号演算部（加算器）、２・・・偏差演算手
段（減算器）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラに再熱器を備えた火力発電プラントの再熱蒸
   気温度制御方法において、火炉内部の垂直軸方向の温度
   分布を検出し、火炉の構造と運用条件とに基づいて予め
   定められた火炉内部の垂直軸方向の基準となる温度分布
   と前記検出された温度分布との温度偏差を算出し、該算
   出された温度偏差を１変数とする関数に基づいて操作端
   が制御されることを特徴とする再熱蒸気温度制御方法。 ２、ボイラに再熱器を備えた火力発電プラントの再熱蒸
   気温度制御方法において、火炉内部の垂直軸方向の温度
   分布を検出する手順と、火炉の構造と運用条件とに基づ
   いて予め定められた火炉内部の垂直軸方向の基準となる
   温度分布と前記検出された温度分布との温度偏差を算出
   する手順と、該算出された温度偏差を１変数とする関数
   に基づいて操作端に対する先行制御信号を生成する手順
   と、要求されるボイラ負荷に基づいて定められる設定信
   号と検出された再熱蒸気温度との偏差を算出する手順と
   、該偏差に基づいて操作端に対する制御信号を生成する
   手順と、該制御信号と前記先行制御信号とに基づいて操
   作端の操作量を指示する操作信号を出力する手順と、を
   備えていることを特徴とする再熱蒸気温度制御方法。 ３、火炉内の垂直軸方向の複数個所の燃焼火炎画像を画
   素ごとに画像の輝度に応じた数値を持つディジタル信号
   に変換して２次元輝度画像とし、該２次元輝度画像を燃
   焼火炎温度に変換し、該燃焼火炎温度に基づいて火炉内
   部の垂直軸方向の温度分布の検出が行われることを特徴
   とする請求項１または２に記載の再熱蒸気温度制御方法
   。 ４、操作端が、火炉ホッパ入口ダンパおよびガス分配ダ
   ンパであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   再熱蒸気温度制御方法。 ５、温度偏差が、火炉の垂直軸方向の各段バーナ位置お
   よびＮＯポート位置について算出されることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の再熱蒸気温度制御方法。 ６、温度偏差を１変数とする関数が、ファジー推論に基
   づくメンバシップ関数であることを特徴とする請求項１
   乃至５のいずれかに記載の再熱蒸気温度制御方法。 ７、火炉垂直軸方向に複数段配置されたバーナと、該火
   炉で生成された燃焼ガスにより加熱される再熱器と、火
   炉への燃焼ガスの循環量を制御するダンパと、バーナへ
   の燃焼ガス供給量を制御するダンパと、を備えたボイラ
   の、再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気温度制御装置にお
   いて、火炉内の垂直軸方向の温度分布を検出する手段と
   、予め設定された基準となる温度分布と前記検出された
   温度分布との温度偏差を算出し、該温度偏差を一変数と
   する関数とに基づいて前記ダンパに対する先行制御信号
   を生成する手段と、を備えたことを特徴とする再熱蒸気
   温度制御装置。 ８、火炉垂直軸方向に複数段配置されたバーナと、該火
   炉で生成された燃焼ガスにより加熱される再熱器と、火
   炉への燃焼ガスの循環量を制御するダンパと、バーナへ
   の燃焼ガス供給量を制御するダンパと、を備えたボイラ
   の、再熱蒸気温度を制御する再熱蒸気温度制御装置にお
   いて、火炉内の燃焼火炎画像を光学画像として出力する
   光学画像出力手段と、該光学画像を火炎の輝度を含む電
   気信号に変換する光電変換手段と、該電気信号に基づい
   て火炉垂直軸方向の温度分布を検出する温度分布検出手
   段と、予め設定された基準となる温度分布と前記検出さ
   れた温度分布との温度偏差を算出し、該温度偏差を１変
   数とする関数に基づいて前記ダンパに対する先行制御信
   号を生成する先行制御指令演算部と、検出される再熱蒸
   気温度とボイラに要求される負荷から定まる再熱蒸気設
   定温度との偏差を算出する偏差演算手段と、該偏差に基
   づいて前記ダンパに対する制御信号を生成する制御演算
   部と、該制御信号と前記先行制御信号とに基づいて前記
   ダンパに対する操作信号を生成する信号演算部と、備え
   たことを特徴とする再熱蒸気温度制御装置。 ９、先行制御指令演算部に、先行制御信号を表示する表
   示手段が接続されていることを特徴とする請求項８に記
   載の再熱蒸気温度制御装置。