JPS5876902A - プラントの制御装置 - 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】 本発明は、火力発電プラントのような運用面での多様化
、操作性及び信頼性の向上等を要求されるプラントの制
御に適した制御装置に関する。

電力需要形態の変化およびエネルギー事情を反映して、
近年の火力発電プラントに対して負荷変化率の向上、高
頻度の起動停止、最低負荷運転及び燃料の多様化など従
来にも増して運用面の多様化が要求されている。この要
求に応えるため、火力発電用ボイラの制御装置として、
柔軟性に富み、制御性能の改善が期待できるデジタル制
御装置が採用される気運にある。

マイクロプロセッサ、メモリ及び入出力処理機能で構成
されるマイクロコンピュータを、火力発電プラントのプ
ラント総括制御装置（以下ＡＰＣ：　Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｃ　ｐｏｗ’ｅｒ　ｐｌａｎｔ　Ｃｏｎｔｔｒｒｏｌと
略称する）に適用することにより、ＡＰＣとして必要な
制御性能、柔軟性、信頼性の向上を図ることができる。

従って、今後の火力発電プラントの制御装置にデジタル
制御システムが適用されることは必至であ・す、本発明
はこうした考えに先立って成したもので、多入力多出力
システムであるプラントの制御装置において、マイクロ
コンピュータを用いて操作端に系統別に直接指令を出す
複数の演算処理部と、該各演算処理部に指令を出すユニ
ットマスタと、二重化処理部とを高速シリアル伝送バス
にて接続することにより分散形システムを構成し、且つ
前記演算処理部に二重化された発信器の各出力信号を入
力し且つ該出力信号の少なくとも一方を前記二重化処理
部に入力すると共に、前記ユニットマスクと二重化処理
部の夫々にランバック機構を備え、更に前記ユニットマ
スタと二重化処理部の両方に発電機出力指令を出す手動
設定器を設け、ユニットマスタと二重化処理部からの指
令の一方全選択して入力する機構を前記演算処理部に設
けたことを特徴とするプラントの制御装置、に係るも以
下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

火力発電用ボイラとして超臨界貫流ボイラを考えた場合
、その制御系統の基本構成思想は第１図のようになる。

この場合の制御方式はボイラ・タービン協調制御方式で
あり、中央給電所より要求される発電機出力となるよう
に、タービン加減弁及びボイラ入力量（給水流量、燃料
流量）を調節し、さらにタービン入口蒸気条件を規定値
に保持する。

第２図は上記基本構成思想において、安全性及び制御機
能に着目してなした本発明の制御装置の一具体例を示す
もので、該制御装置は、制御演算部（１）と、メンテナ
ンス機構（１［）と、外部インターフェイス機構（ＩＩ
Ｉ）にて構成されている。

制御演算部（１）は、ＡＰＣのもつユニットマスタ（１
）、ボイラマスタ（２）、水燃比マスタ＜３＞、空燃比
マスタ（４）、及び第１図中二点鎖線で囲んだ各操作端
を作動させる制御系統に対応した演算処理部即ち、起動
系統（５）、給水流ｔ　＜ｅ）　、燃料流量（７）、タ
ービンマスク（８）、空気流量（９）、過熱器スプレー
萌、再熱蒸気温度ＱＤ、ＮＯｘ制御０２等の各演算処理
部、及び１運転の防止、緊急時の制御信号の確保並びに
ユニットマスタ異常時の発電機出力指令の確保のための
二重化処理部（至）と呼ぶ演算処理部から構成される。

上記構成において、運転員が自動、手動切換操作できる
セレクタステーションは、ボイラマスタ（２）、水燃比
マスタ（３１、空燃比マスタ（４）及び各操作端の出力
項目に対して設置する。

二重化されている発信器におけるノーマル側及びリダン
ダント側Ｑ４）〜（ハ）の各出力信号は、関連する各マ
スク（１）〜（４）或いは操作端に対応する各演算処理
部（６）〜ｏｔに入力し、一方、二重化されている発信
器のリダンダント側ａ４〜ＣＩ４は二重化処理部（１３
に入力するようにする。また前記各操作端への指令信号
は、対応する演算処理部（５）〜Ｏ２より直接出力する
ようにする。

また、手動設定器−からの発電機出力指令をユニットマ
スク（１）の演算処理部と二重化処理部α違の両方に入
力して発電機出力手動設定機能をもたせ、また所内単独
運転信号（ホ）を、起動系統（５）、給水流量（６）、
燃料流量（７）の各演算処理部に入力する。

前記二重化処理部部、各マスタ（１）〜（４）及び操作
端の各演算処理部（５）〜Ｏ３は、高速シリアル伝送パ
ス−で結合されるが、ユニットマスク（１）がら空燃比
マスタ（４）までの連続したマスク指令が各マスクの演
算処理部の故障により中断されることのないように、各
マスクにセレクタステーションを設け、各マスクは第３
図にその基本思想を示すように、必要とする演算処理部
に入力し合成するようなソフトウェアとしている。

前記発電機出力手動設定機能は、第４図に示す如く、手
動設定器（至）からの発電機出力指令をユニットマスク
（１）と二重化処理部０の両方に夫々アナログメモリ＠
−ヲ介して入力し、且つユニットマスク（１）からの出
力を保持入力翰とじて前記アナログメモリーに導き、ユ
ニットマスク（１）の演算処理部異常時に発電機出力指
令を保持可能とすると共に、手動設定器（ＢＴＧ盤）に
）による発電機出力の変化を可能にしている。図中用ハ
信号切換部、０ｐ０６は変化率制御器、（至）は周波数
バイアス（至）を有した加算器、■は出方上下制限器、
ｅａｒｅｄはランバック機能（７）−を有した低信号選
択器、−は中給指令を示す。

発電機出力指令として、ユニットマスタ（１）の演算処
理部と二重化処理部（至）のどちらの出方信号を選択す
るかは、それを必要とする演算処理部内の信号切換部（
ロ）で行い、ユニットマスタ（１）の演算処理部が正常
ならば各演算処理部（５）〜ｏｚはユニットマスタ（１
）９発電機出方指令を選択し、二重化処理部（至）の発
電機出力指令はユニットマスタ（１ンのそれに追従して
いる。二重化処理部（至）はユニットマスク（１）の演
算処理部異常時に動作するものでありその変化率設定は
固定で十分と考えられるが、変化率手動、設定器の増減
指令を二重化処理部にも入力し変化可能とする方法も給
水、燃料、空気の操作端のうちのどれが１つが手動とな
った場合、以下に示すクロスリミット機能を作動させる
ため給水流量、燃料流量及び空気流量信号を確保しなけ
ればならない。

通常これらの発信器（至）αＩ（イ）は二重化され、そ
の一方を二重化処理部（至）に入力しているので、給水
流量、燃料流量、空気流量信号を確保し、各信号間の比
率が許容範囲を逸脱しないようにするため高速シリアル
伝送バス（イ）により信号交換（参照ンを行ってクロス
リミット機能をもたせることができ、給水、燃料、空気
の演算処理部＜６）　（７）　（８）の１つが故障して
セレクタステーションが手動となった場合でも二重化処
理部（至）の信号を用いることにより、クロスリミット
機能は正常に働き、プラントの安全を確保することがで
きる。

プラントの安全確保のためには、どの演算処理部の１つ
が故障しても、主要制御量は中央操作室にて監視できる
ものでなければならないが、このような主要制御量は発
信器が二重化されているので、第５図に示す如く出力を
信号切換部（至）を介して記録計或いは指示計等の表示
部−に表示させておくことにより、盲運転の防止を図る
ことができる。図中（６）は二重化された発信器の異常
を検出するリタ′ンダントシステム、（至）は設定値−
との偏差を得る引算器、（至）は比例＋積分調節器を示
す。

また、給水流量（６）、燃料流量（７）、タービンマス
ク（８）、起動系統（５）の各系統が正常であれば、ユ
ニットマスク（１１及びボイラマスタ（２）の演！処理
部が故障しても動作゛可能にするという目的のために、
二重化処理部にもランパック機能を備える。上記目的を
達成するためには、第６図に示す如く、主要補機停止信
号−１発信器αＧ−からの主蒸気圧力信号ＧＫ？）Ｑ６
、及びランパック時の指令信号（財）−を確保する必要
があるが、各主要補機の停止信号（ト）及び主蒸気圧力
信号ｏｆ＞−二重化処理部（至）に入力し、またランパ
ック時の指令信号（財）−もユニットマスク（１）及び
二重化処理部α１で構成する。これにより、ユニットマ
スク（１）及びボイラマスタ（２）の演算処理部が故障
しても、運転可能な負荷に対応した給水、燃料流量とな
るようランバック機能を動作させることができる。図中
−は関数発生器を示す。

次に作用を説明する。

第２図において、中給指令−がユニットマスク（１）に
入力され、該ユニットマスク（１）からの信号が高速シ
リアル伝送パス−を介して接続された各マスク（２１（
３１（４）、及び操作端に対応する各演算処理部（６）
〜０２に送られる。また各マスク（１）〜（４）及び各
演算処理部（６）〜０６には対応して設けた二重化して
なる発信器のノーマル側及びリダンダント側（ｌ◆〜（
ハ）の信号が入力されていると共に、リダンダント側α
４〜−の信号が二重化処理部側に入力されている。更に
ユニットマスク（１）と二重化処理部（６）には、手動
設定器四からの増減指令信号、及び主要補機停止信号−
の夫々が入力されている。

通常時には、各演算処理部（５）〜０りはユニットマス
ク（１１からの出力を信号切換部（ロ）で選択して入力
し、各操作端の正常な制御を行っている。

また、演算処理部のいずれかが故障を起したような異常
時には、次のような作用により運転と安全性を確保する
ことができる。

手動設定器（至）からユニットマスク（１）と二重化処
理部（至）の両方に出力される発電機出力指令は、各末
端の制御系統の基本信号として入力されているので、ユ
ニットマスタ＋１）の演算処理部が故障しても、第４図
に示すように発電機出力指令をアナログメモリーにより
故障前の値に保持して二重化処理部ａ］からの指令によ
り制御を行わしめることができ、且つ手動操作により発
電機出力の設定が可能である。

主要制御量（二重化されている項目）は、どの演算処理
部の１つが故障しても正常な演算処理部でその値を参照
することができ、且つ表示部暢υに表示されることによ
り盲運転の防止を図ることができる。

演算処理部の故障により給水、燃料、空気の作置間の比
率が許容範囲を逸脱しないようにクロスリミント動作が
働いてプラントの安全を確保することができる。

ボイラマスタ（２）、水燃比マスタ（３）、空燃比マス
タ（４）は補正用であり、プラント整定状態では負荷に
関係なく略一定値となっているので、各マスク（２）　
＋３１　（４１のセレクタステーションを手動すること
によりこれらのマスクの演算処理部が故障しても、下位
の制御系統の操作端が手動となることはない。即ち、整
定状態での各マスク（２）（３１（４）部の出力が確保
されている。

押入送気機、給水ポンプ（第１．５図参照）等の主要補
機が故障した場合は、ランバック機能により発電機出力
指令を運転可能な負荷まで急速に絞り込むことができ、
且つこのランバック機能は、ユニットマスタ＋１１及び
ボイラマスタ（２）の演算処理部が故障しても動作する
ことができる。

尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではなく
、火力発電プラント以外の同様なプラントの制御にも適
用し得ること、二重化された発信器の設置は必要に応じ
て任意の個所に選定し得ること、各演算処理部に発信器
からのノーマル側とりダンダント側の両方の信号を直接
入力し、且つリダンダント側を二重化処理部に入力する
場合について例示したが、各演算装置に直接入力する信
号をノーマル側のみとするようにしても良いこと、説明
した以外の機能を付加することは任意であること、その
池水発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を
加え得ること、等は勿論である。

上述した本発明のプラントの制御装置によれば、下記の
如き優れた効果を奏し得る。

（１）　？　イクロコンピュータを用いた分散形システ
ムを構成したことにエリ、故障を生じてもその演算処理
部に限定されるため、関連する操作端を手動とすること
により充分対応することができる。

（１１）故障を生じた際、１つの二重化処理部によりプ
ラント安全確保のための制御動作及び運転機能を代行・
させることができる。

（ｌｉｉ）二重化されている演算処理部の１つが故障し
ても正常な演算処理部でその値を参照することができ、
且つ表示部に表示されるので盲運転が防止できる。

（１ｖ）主要な操作端が手動となった場合、各操作量間
の比率が許容範囲を逸脱しないようにクロスリミット動
作が働いてプラントの安全を確保することができる。

ｆｖ）主要補機が故障した場合、ランバック機能により
指令を運転可能な負荷まで急速に絞り込んで安全を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラの制御系統の基本思想を示す説明図、第
２図はボイラに適用した本発明の一実施例を示す説明図
、第５図は第２図に示した実施例の基本思想を示す説明
図、第４図は発電機出力手動設定機構の説明図、第５図
は盲運転防止機構の説明図、第６図はランバック機構の
説明図である。 （１）は演算処理部、（■）はメンテナンス機構、（■
）は外部インターフェイス機構、（１）はユニットマス
タ、（２）はボイラマスタ、（３）は水燃比マスタ、（
４）は空燃比マスタ、（５）〜Ｏｚは演算処理部、（２
）は二重化処理部、α→〜（ハ）０４〜−は信号、翰は
手動設定器、（イ）は高速シリアル伝送パス、（至）−
はランバック機能、（ロ）は信号切換部、＠（至）は出
力指令信号、（Ａ１）は表示部、θｅは主要補機の停止
信号を示す。 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）多入力多出力システムであるプラントの制御装置に
   おいて、マイクロコンピユータラ用いて操作端に系統別
   に直接指令を出す複数の演算処理部と、該各演算処理部
   に指令を出すユニットマスクと、二重化処理部とを高速
   シリアル伝送パスにて接続することにより分散形システ
   ムを構成し、且つ前記演算処理部に二重化された発信器
   の各出力信号を入力し該出力信号の少なくとも一方を前
   記二重化処理部に入力すると共に、前記ユニットマスク
   と二重化処理部の夫々にランバック機構を備え、更に前
   記ユニットマスクと二重化処理部の両方に発電機出力指
   令を出す手動設定器を設゛け、ユニットマスタと二重化
   処理部からの指令の一方を選択して入力する機構を前記
   演算処理部に設けたことを特徴とするプラントの制御装
   置。