JPH0544902A - ボイラ自動制御装置 - Google Patents
ボイラ自動制御装置Info
- Publication number
- JPH0544902A JPH0544902A JP20673091A JP20673091A JPH0544902A JP H0544902 A JPH0544902 A JP H0544902A JP 20673091 A JP20673091 A JP 20673091A JP 20673091 A JP20673091 A JP 20673091A JP H0544902 A JPH0544902 A JP H0544902A
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- Japan
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- control
- flow rate
- section
- boiler
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- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、燃焼排ガスの一部を火炉に再循
環させるガス再循環方式のボイラの自動制御装置に関
し、負荷変動に対するボイラの蒸気圧力や蒸気温度の変
動を抑制してボイラを常に最適状態で運転することを目
的とする。 【構成】 この発明は、負荷帯と、負荷変化速度と、ボ
イラの圧力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器の温度
偏差とをファジイ量として定性的に評価し、その評価結
果に基づいてファジィ推論により排ガスの一部を火炉に
再循環させる流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸
気温度の変動を抑制する。
環させるガス再循環方式のボイラの自動制御装置に関
し、負荷変動に対するボイラの蒸気圧力や蒸気温度の変
動を抑制してボイラを常に最適状態で運転することを目
的とする。 【構成】 この発明は、負荷帯と、負荷変化速度と、ボ
イラの圧力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器の温度
偏差とをファジイ量として定性的に評価し、その評価結
果に基づいてファジィ推論により排ガスの一部を火炉に
再循環させる流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸
気温度の変動を抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃焼排ガスの一部を
火炉に再循環させるガス再循環方式のボイラの自動制御
装置に関し、火力発電プラントのＡＰＣ（自動プラント
制御）装置などに適用して好適なものである。
火炉に再循環させるガス再循環方式のボイラの自動制御
装置に関し、火力発電プラントのＡＰＣ（自動プラント
制御）装置などに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】火力発電プラントにおける制御の基本
は、電圧および周波数の安定した質の良い電気を必要量
供給することにある。そのためには、タービンの回転数
を一定に保ち、また、ボイラからタービンへ供給する蒸
気の圧力および蒸気の温度を一定に保つ必要がある。
は、電圧および周波数の安定した質の良い電気を必要量
供給することにある。そのためには、タービンの回転数
を一定に保ち、また、ボイラからタービンへ供給する蒸
気の圧力および蒸気の温度を一定に保つ必要がある。
【０００３】ボイラ側では、蒸気流量の変化が蒸発量の
変化となり、蒸気圧力の変化として現れる。そこで、過
熱器出口の蒸気圧力の変化を主制御信号として燃料供給
量や空気量を変え、ボイラへの熱入力と蒸気量とを平衡
させて蒸気圧力を一定に保っている。
変化となり、蒸気圧力の変化として現れる。そこで、過
熱器出口の蒸気圧力の変化を主制御信号として燃料供給
量や空気量を変え、ボイラへの熱入力と蒸気量とを平衡
させて蒸気圧力を一定に保っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ボイラはあ
る一つの量の操作が他のいくつもの量に影響を与える多
変数系であるため、その制御はかなり複雑となる。例え
ば、蒸気圧力を一定にするために燃料供給量や空気量を
変化させると、蒸気温度が変わるため蒸気温度制御系が
必要となる。それにより燃焼排ガス配分ダンパの角度を
変えたり、火炉出口ガスを入口に再循環する量を変えた
りして蒸気温度を一定に保つ。
る一つの量の操作が他のいくつもの量に影響を与える多
変数系であるため、その制御はかなり複雑となる。例え
ば、蒸気圧力を一定にするために燃料供給量や空気量を
変化させると、蒸気温度が変わるため蒸気温度制御系が
必要となる。それにより燃焼排ガス配分ダンパの角度を
変えたり、火炉出口ガスを入口に再循環する量を変えた
りして蒸気温度を一定に保つ。
【０００５】このほか、平衡通風式のボイラでは空気量
の変化により生じる炉内風圧の変化を制御する炉内圧制
御系が必要である。また、ドラムのあるボイラでは、ド
ラム水位を規定値に保つための給水制御系が必要とな
る。さらに、石炭を燃料とするボイラの場合は常に燃料
を安定した状態で供給するためのミル制御系が必要とな
る。
の変化により生じる炉内風圧の変化を制御する炉内圧制
御系が必要である。また、ドラムのあるボイラでは、ド
ラム水位を規定値に保つための給水制御系が必要とな
る。さらに、石炭を燃料とするボイラの場合は常に燃料
を安定した状態で供給するためのミル制御系が必要とな
る。
【０００６】このようにボイラの特性は静的なものよ
り、むしろ過渡的な動特性が重要である。ある一つの操
作がいくつもの制御量に関係するため、その特性はかな
り複雑で、実際には実験的に求めている。特に蒸気温度
の動特性は蒸発量、伝熱量あるいは蒸発管と過熱器管の
熱配分によって変わるため、その特性はかなり複雑で、
ボイラの設計構造によって異なるばかりでなく、伝熱面
の汚れ状態などによっても左右される。
り、むしろ過渡的な動特性が重要である。ある一つの操
作がいくつもの制御量に関係するため、その特性はかな
り複雑で、実際には実験的に求めている。特に蒸気温度
の動特性は蒸発量、伝熱量あるいは蒸発管と過熱器管の
熱配分によって変わるため、その特性はかなり複雑で、
ボイラの設計構造によって異なるばかりでなく、伝熱面
の汚れ状態などによっても左右される。
【０００７】蒸気温度を制御する方法の一つに、火炉を
出た燃焼排ガスを炉内に再循環して炉内の温度をあげる
ガス再循環法がある。この蒸気温度制御で最も問題とな
るのは、蒸気温度の変化する時定数が大きいため、温度
制御装置を操作してもそれに対する応答が遅いこと、ま
た、温度変化の検出に遅れがあるため正確な値が迅速に
把握できないことなどがあり、そのために制御特性が悪
くなる。
出た燃焼排ガスを炉内に再循環して炉内の温度をあげる
ガス再循環法がある。この蒸気温度制御で最も問題とな
るのは、蒸気温度の変化する時定数が大きいため、温度
制御装置を操作してもそれに対する応答が遅いこと、ま
た、温度変化の検出に遅れがあるため正確な値が迅速に
把握できないことなどがあり、そのために制御特性が悪
くなる。
【０００８】この発明は負荷変動に対するボイラの蒸気
圧力や蒸気温度の変動を抑制してボイラを常に最適状態
で運転することを目的とする。
圧力や蒸気温度の変動を抑制してボイラを常に最適状態
で運転することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明によるボイラ自
動制御装置は、負荷帯と、負荷変化速度と、ボイラの圧
力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器の温度偏差とを
ファジイ量として定性的に評価し、その評価結果に基づ
いてファジィ推論により排ガスの一部を火炉に再循環さ
せる流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸気温度の
変動を抑制することを特徴とする。
動制御装置は、負荷帯と、負荷変化速度と、ボイラの圧
力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器の温度偏差とを
ファジイ量として定性的に評価し、その評価結果に基づ
いてファジィ推論により排ガスの一部を火炉に再循環さ
せる流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸気温度の
変動を抑制することを特徴とする。
【００１０】
【作用】この発明においては、負荷帯と、負荷変化速度
と、ボイラの圧力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器
の温度偏差とをファジイ量として各々対応するメンバー
シップ関数によって各々の値を定性的に評価し、ある状
況のときに操作出力をどう制御するかを予め定めた制御
ルールから評価した値に合った制御ルールを検索し、火
炉に再循環するガス再循環流量を制御するダンパの最適
操作量をファジィ推論により推論する。こうして推論し
た最適操作量に基づいてダンパを操作し、火炉に再循環
するガス流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸気温
度の変動を抑制する。
と、ボイラの圧力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器
の温度偏差とをファジイ量として各々対応するメンバー
シップ関数によって各々の値を定性的に評価し、ある状
況のときに操作出力をどう制御するかを予め定めた制御
ルールから評価した値に合った制御ルールを検索し、火
炉に再循環するガス再循環流量を制御するダンパの最適
操作量をファジィ推論により推論する。こうして推論し
た最適操作量に基づいてダンパを操作し、火炉に再循環
するガス流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸気温
度の変動を抑制する。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明によるボイラ自動制御装置
の一実施例を示す系統図で、発電用ボイラの燃焼排ガス
の一部を火炉に再循環させる流量を制御するガス再循環
ファン（ＧＲＦ）入口ダンパの制御系を示している。
の一実施例を示す系統図で、発電用ボイラの燃焼排ガス
の一部を火炉に再循環させる流量を制御するガス再循環
ファン（ＧＲＦ）入口ダンパの制御系を示している。
【００１２】同図において、流量センサ１は火炉に再循
環する燃焼排ガスの流量を測定するセンサで、その出力
は乗算器２の一方の入力に供給される。乗算器２の他方
の入力には、温度センサ３で検出した燃焼排ガス温度が
流量補正として入力される。乗算器２の出力は比較器４
で後述するガス流量設定値と比較され、その偏差は比例
・積分器５で演算されてＧＲＦ入口ダンパ６の操作量と
なる。
環する燃焼排ガスの流量を測定するセンサで、その出力
は乗算器２の一方の入力に供給される。乗算器２の他方
の入力には、温度センサ３で検出した燃焼排ガス温度が
流量補正として入力される。乗算器２の出力は比較器４
で後述するガス流量設定値と比較され、その偏差は比例
・積分器５で演算されてＧＲＦ入口ダンパ６の操作量と
なる。
【００１３】比較器４に供給されるガス流量設定値は、
負荷指令部７からの負荷指令値に基づいて関数発生器８
から出力されるガス流量設定値を、補正部９でファジィ
制御部１０の出力によって補正した値である。ファジィ
制御部１０は発電機の出力を示す負荷帯、発電機の出力
の変化速度を示す負荷変化速度、ボイラの圧力設定値と
実際の圧力値との差を表す圧力偏差、過熱器出口の蒸気
温度設定値と実際の蒸気温度との差を表す過熱器（Ｓ
Ｈ）温度偏差、再熱器の蒸気温度設定値と実際の蒸気温
度との差を表す再熱器（ＲＨ）温度偏差の各データをフ
ァジィ量として逐次取り込み、補正部９にガス流量設定
値を補正する補正値ΔＧＲとして供給する回路である。
負荷指令部７からの負荷指令値に基づいて関数発生器８
から出力されるガス流量設定値を、補正部９でファジィ
制御部１０の出力によって補正した値である。ファジィ
制御部１０は発電機の出力を示す負荷帯、発電機の出力
の変化速度を示す負荷変化速度、ボイラの圧力設定値と
実際の圧力値との差を表す圧力偏差、過熱器出口の蒸気
温度設定値と実際の蒸気温度との差を表す過熱器（Ｓ
Ｈ）温度偏差、再熱器の蒸気温度設定値と実際の蒸気温
度との差を表す再熱器（ＲＨ）温度偏差の各データをフ
ァジィ量として逐次取り込み、補正部９にガス流量設定
値を補正する補正値ΔＧＲとして供給する回路である。
【００１４】図２にファジィ制御部１０の構成を示す。
この制御部１０は各入力データを対応するメンバーシッ
プ関数によって定性的に評価する評価部２０と、ある状
況のときに出力をどう制御するかの制御ルールを定めた
制御ルール部２１と、評価部２０で評価した値に合った
制御ルールを制御ルール部２１から検索してガス流量設
定値の最適補正値を推論するファジィ推論部２２とから
なる。
この制御部１０は各入力データを対応するメンバーシッ
プ関数によって定性的に評価する評価部２０と、ある状
況のときに出力をどう制御するかの制御ルールを定めた
制御ルール部２１と、評価部２０で評価した値に合った
制御ルールを制御ルール部２１から検索してガス流量設
定値の最適補正値を推論するファジィ推論部２２とから
なる。
【００１５】制御ルール部２１に格納されている制御ル
ールは熟練者の知識・経験あるいはこれまで蓄積されて
きた豊富なデータベースに基づいて作成されたプロダク
ション・ルールで、「if 前件部 then 後件部」の形
式で記述されている。制御ルール部２１に格納されてい
る制御ルールのいくつかを、次に示す。
ールは熟練者の知識・経験あるいはこれまで蓄積されて
きた豊富なデータベースに基づいて作成されたプロダク
ション・ルールで、「if 前件部 then 後件部」の形
式で記述されている。制御ルール部２１に格納されてい
る制御ルールのいくつかを、次に示す。
【００１６】「if 負荷帯＝ＢＧ & 負荷変化速度＝Ｂ
Ｇ & 圧力偏差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＢＧ」 「if 負荷帯＝ＢＧ & 負荷変化速度＝ＢＧ & ＳＨ偏
差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＳＭ」 「if 負荷帯＝ＢＧ & 負荷変化速度＝ＢＧ & ＲＨ偏
差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＢＧ」 なお、記号ＢＧ，ＭＤ，ＳＭは、“Ｂig”，“Ｍediu
m"，“Ｓmall”を表し、「高，中，低」（負荷帯）、
「大，中，小」（負荷変化速度）または「＋，０，−」
（偏差）をそれぞれ意味している。
Ｇ & 圧力偏差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＢＧ」 「if 負荷帯＝ＢＧ & 負荷変化速度＝ＢＧ & ＳＨ偏
差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＳＭ」 「if 負荷帯＝ＢＧ & 負荷変化速度＝ＢＧ & ＲＨ偏
差＝ＢＧthen ΔＧＲ＝ＢＧ」 なお、記号ＢＧ，ＭＤ，ＳＭは、“Ｂig”，“Ｍediu
m"，“Ｓmall”を表し、「高，中，低」（負荷帯）、
「大，中，小」（負荷変化速度）または「＋，０，−」
（偏差）をそれぞれ意味している。
【００１７】いま、負荷帯をｍ１，負荷変化速度をｍ
２，圧力偏差をｍ３とし、制御ルールＲ1 を「if 負荷
帯＝ＢＧ 負荷変化速度＝ＢＧ 圧力偏差＝ＢＧ then
ＧＲ＝ＢＧ」とすると、評価部２０の各メンバーシッ
プ関数からこのルールにあてはまる度合ｆ１，ｆ２，ｆ
３が求まる。
２，圧力偏差をｍ３とし、制御ルールＲ1 を「if 負荷
帯＝ＢＧ 負荷変化速度＝ＢＧ 圧力偏差＝ＢＧ then
ＧＲ＝ＢＧ」とすると、評価部２０の各メンバーシッ
プ関数からこのルールにあてはまる度合ｆ１，ｆ２，ｆ
３が求まる。
【００１８】ファジィ推論部２２では、推論法として
「ｍａｘ−ｍｉｎ論理積」を適用して度合ｆ１〜ｆ３の
中から最小値ｆ１を取り、この最小値ｆ１のフラットな
メンバーシップ関数と後件部の「ΔＧＲ＝ＢＧ」のメン
バーシップ関数との論理積を求める。図式的には、図３
に示すように、度合ｆ１で後件部のメンバーシップ関数
ＢＧの頭切りを行ってＢＧ’を求める。
「ｍａｘ−ｍｉｎ論理積」を適用して度合ｆ１〜ｆ３の
中から最小値ｆ１を取り、この最小値ｆ１のフラットな
メンバーシップ関数と後件部の「ΔＧＲ＝ＢＧ」のメン
バーシップ関数との論理積を求める。図式的には、図３
に示すように、度合ｆ１で後件部のメンバーシップ関数
ＢＧの頭切りを行ってＢＧ’を求める。
【００１９】他の制御ルールＲ2 についても同様の演算
を行い、図３に示すように、最小値の度合ｇ２で後件部
のメンバーシップ関数ＭＤの頭切りを行ってＭＤ’を求
める。次いで、ＢＧ’およびＭＤ’の論理和を取り、重
心法により図形の重心を求めると、この重心の台集合の
値ｑが確定出力ΔＧＲとなる。
を行い、図３に示すように、最小値の度合ｇ２で後件部
のメンバーシップ関数ＭＤの頭切りを行ってＭＤ’を求
める。次いで、ＢＧ’およびＭＤ’の論理和を取り、重
心法により図形の重心を求めると、この重心の台集合の
値ｑが確定出力ΔＧＲとなる。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、ガス再循環流量を制
御するダンパの最適操作量を、ファジィ推論によって精
度よく定性的に求めることができ、負荷変動に対するボ
イラの蒸気圧力および蒸気温度の変動を抑制してボイラ
を常に最適状態で運転することが可能となる。
御するダンパの最適操作量を、ファジィ推論によって精
度よく定性的に求めることができ、負荷変動に対するボ
イラの蒸気圧力および蒸気温度の変動を抑制してボイラ
を常に最適状態で運転することが可能となる。
【図１】この発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】ファジィ制御部の構成図である。
【図３】ファジィ推論の演算過程を示す図である。
１ 流量センサ ３ 温度センサ ６ ＧＲＦ入口ダンパ １０ ファジィ制御部 ２０ 評価部 ２１ 制御ルール部 ２２ ファジィ推論部
フロントページの続き (72)発明者 寺本 徹夫 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 村上 昭二 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷帯と、負荷変化速度と、ボイラの圧
力偏差と、過熱器の温度偏差と、再熱器の温度偏差とを
ファジイ量として定性的に評価し、その評価結果に基づ
いてファジィ推論により排ガスの一部を火炉に再循環さ
せる流量を制御してボイラの蒸気圧力および蒸気温度の
変動を抑制することを特徴とするボイラ自動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20673091A JPH0544902A (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ボイラ自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20673091A JPH0544902A (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ボイラ自動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0544902A true JPH0544902A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16528160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20673091A Withdrawn JPH0544902A (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | ボイラ自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0544902A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011114703A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 株式会社 東芝 | プラント運転支援システム、プラント運転支援プログラム及びプラント運転支援方法 |
| CN110941186A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-03-31 | 华润电力技术研究院有限公司 | 基于神经网络与万有引力搜索算法的汽温控制寻优方法 |
-
1991
- 1991-08-19 JP JP20673091A patent/JPH0544902A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011114703A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 株式会社 東芝 | プラント運転支援システム、プラント運転支援プログラム及びプラント運転支援方法 |
| CN102804224A (zh) * | 2010-03-18 | 2012-11-28 | 株式会社东芝 | 工厂运转支援系统、工厂运转支援程序及工厂运转支援方法 |
| JPWO2011114703A1 (ja) * | 2010-03-18 | 2013-06-27 | 株式会社東芝 | プラント運転支援システム、プラント運転支援プログラム及びプラント運転支援方法 |
| AU2011228527B2 (en) * | 2010-03-18 | 2014-09-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Plant operation supporting system, plant operation supporting program, and plant operation supporting method |
| JP5642156B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2014-12-17 | 株式会社東芝 | プラント運転支援システム、プラント運転支援プログラム及びプラント運転支援方法 |
| US9202187B2 (en) | 2010-03-18 | 2015-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Plant operation support system, plant operation support program, and plant operation support method |
| CN110941186A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-03-31 | 华润电力技术研究院有限公司 | 基于神经网络与万有引力搜索算法的汽温控制寻优方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |