JPS60129502A - プラント自動制御方法 - Google Patents

プラント自動制御方法

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JPS60129502A
JPS60129502A JP23629583A JP23629583A JPS60129502A JP S60129502 A JPS60129502 A JP S60129502A JP 23629583 A JP23629583 A JP 23629583A JP 23629583 A JP23629583 A JP 23629583A JP S60129502 A JPS60129502 A JP S60129502A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thermal stress
plant
pressure
control
steam
Prior art date
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Pending
Application number
JP23629583A
Other languages
English (en)
Inventor
横川 篤
宮垣 久典
東 敏彦
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、火力発(プラントのプラント自動制一方武に
係り、特に、頻繁な起動停止が要求される中間負荷慣用
の火力発磁プラントに好適なプラント自動制御方法に関
する。
し発明のR景〕 プラントの起動停止時には、内部流木(蒸気)の温!現
が大きくf励し、ボイラ蒸気配・a4の圧力、・「6材
の温度との間に大きな温度差が生じ、これによって、圧
力部材に熱応力が発生することが却られている。特に、
ボイラ最終段過熱器出口のヘッダg寄などのように、厚
肉耐圧部材のノズルコ−す部等では、その厚肉方向の温
度勾配によって大@l熱応力が発生し、このため、圧力
部材の疲労が早まる。
そこで、圧力部材の損娼を防止するという安全上の観点
から、プラントの起!#停止等に伴う圧力部材の疲労を
一定の許容値以下に抑1制することが要望されている。
特に、急速、かつ、頻#な起動停止運用が要求される中
間負荷運用火力発成プラントでは、主に疲労を迅速、か
つ、積置よく把握し、ブラント自励制御にフィードバッ
クできるようにすることが要望されている。
第1図は、本発明の適用対象の一つである火力発電プラ
ントの概略図を示す。図によって火力発成プラントの概
要を説明する。燃料は、燃料調節弁1で流量制御されて
バーナ2へ送られ、燃焼用空気は、押込通風機3によシ
、ダンパ4で流jl制呻されてバーナ2へ送られる。一
方、給水は、給水ポンプ5で加圧され、給水調節弁6で
流量制呻されて火炉水冷壁7に送らl”Lる。火炉水冷
壁7、lIi]段過熱器8、最終段過熱器9を経て過熱
蒸気と/z J 、ターピノ11へ送られる。タービン
流入蒸′A流電は、タービ/加減弁10で流産制御され
る。
タービア11は、過熱蒸気の断熱膨張によシ回転し、元
邂機12で発成する。
このような火力元藏グラ/トを負荷要求指令に一応じて
円滑に運転する7’Cめには、谷調節弁、ダンパ4を7
1切に?ffU御する必要がめる。第2図は、従来から
ml用されている火力9@嶋プラント自動ll1I御系
の政略図倉示す。以[、図に従ってその機能の概要r説
明する。まず、火カブラ/トへの負荷(元鑞礪12の出
力)要求信号2Oは、負荷変化率制限器21で、予め設
定された職荷変化率に制限され、主蒸気圧力制御バイア
ス用加算器28に〃口えら扛る。負荷変化率制限器21
の出力信号は、ガバナー制御23へのデマンド信号と/
l、NW22(発直1幾出力)が規定1直となるようタ
ービン°加減弁1を制御する。
次に、主蒸気圧力24が設定値25に等しくなるように
減算器26と主蒸気圧力制御27により主蒸気圧力補正
バイアスを作成、功口真器28で前述の信号に加算、ボ
イラ入力指令となる。ボイラ入力指令は、給水プログラ
ム29で、ボイラ入力に見合りた給水流量指令信号に変
換され、給水流j130の設定値として給水側+f[1
131へ導かれ、給水流を調節弁6の制御用として使用
される一方、加算器36で燃焼Ik指令決定用としても
使用される。主蒸気温度32が設定値33に等しくなる
ように$C算器34と主蒸気温度制御35により、主蒸
気温度補正バイアスを作成、加算器36で給水流を指令
信号に加算、燃焼!指令となる。燃魂盪指令は、燃料プ
ログラム37で、負荷に見合97ヒ燃料1に指令信号に
変換さ扛、燃料流産38の設定値として燃M 1ffl
 1卸39へ導かれ、燃料流量調節弁1の制御用として
旋用される。又、燃:li@It指令は、02補正41
で排ガスの過剰0240が所定直になるように補正され
空気流量指令信号となる。空気m制御43では、空気流
電42が空気流量指令信号に等しくなるように、ダンパ
4を制御する。
このような従来システムでは、負荷変化率は、予めオフ
ライン計算によって作成した寿命消費線図と許d#命消
責とから設定していた。
しかし、この従来方式では、実際の起動パター7が寿命
消費線図の起動モードと異なる場合には、11−図通9
の寿命消費になると限らないことがある。
即ち、実際の寿命消費が許#直以上になって損傷が生じ
た9、逆に安全側に片寄りすぎた運転となって1.起動
停止に要する時間が長くなってしまうという欠点がめっ
た。
〔プロ例の目的〕
本発明の目的は、運転中に、ボイラ圧力部材に発生する
熱応力金許谷直以下に制御11でき、且つ1、低速な起
動停止をoT能にするプラント自動制量方法を提供する
にめる。
〔発明の概要〕
本発明は、ボイラ圧力部材に設定された熱応力評1曲点
VCおける一定時間後の蒸気温度、圧力、流量等を予測
し、この予測直に基づいて計画点に2ける熱応力をめ、
この熱応力と設定され次ff容熱応力との偏差とめ、こ
の偏差を許容値以下とするように負荷変化率を制御する
ことにある。
(@例の実施例〕 以下、本発明の一実逓例を第3図により説明する。
本実施例の制御方式は、従来の方式で必要とする制御機
能に対し、新たに次の四つの機能が付加されている(一
点鎖、I!で囲った部分ン。
(1)制御系動作推定機能90 (2)プラント特性推定機能io。
(3)熱応力推定機能110 (4)負荷変化率設定各正機能130 各機能の詳訓については、後述する。ここでは、本実施
例の基本概念について述べる。
(1)制御系モデルを内蔵することtこよQ、プラント
出力特性のより高精度l予測金可能とする。
(2)制御系モデルからの制御信号に基づく、グラフト
出力特性を予測計算する。
(3)制御系動作推定機能90、プラント持・注准定磯
#l!100よp出力さnるグラフト特性の予測直金も
とに、ボイラ圧力部の熱応力を計算する。
(4)熱応力推定機能110で計算された熱応力に基づ
き、熱応力が許容呟以下となるように負荷変化率を湯止
する。
以下、各44t4@について詳、−に説明する。
荻ず、制御系動作推定機能について説明する。
本機能は、基本的には第2図に示される制御系と同等の
愼能をも−)制御系モデルで構成される。但し、プラン
ト出力の予測に不要な機能(警報表示のためのイノタロ
ツク機能等)は、装置の繁雑化をさけるため省略して良
い。
グラ/ト−1Lf注推定機能100は、プラントの特:
生を数式で表現し、プラント特性の予測値を計算する。
プラント特注を数式で表現する方法には、統計、確率的
手法(回帰分析等)、物理式による手法がめり、モデル
の規模、要求される精度、モデル化に対する難易度等を
考慮して選択する。第4図に、プラントモデルの構成図
を示す。火炉水冷壁モデル200では、給水流量、燃料
流量、空気流]lを入力信号として、火炉水冷壁出口蒸
気温度、火炉出口燃焼ガス温度全計算する。前段過熱器
モデル210では、火炉水冷壁モデル200からの蒸気
条件、再熱器モデル240からの燃焼ガス条件を人力と
して、出口蒸気1度、出口ガス温度を計算する。最終段
過熱器モデル220では、前段過熱器モデル210から
の蒸気条件、火炉出口の燃焼ガス条件を入力とし、出口
蒸気温度(主蒸気温度)、出ロガス温度金計算する。高
圧タービンモデル230では、主蒸気流源、圧力、温度
等から高圧タービン排気蒸気条件、最終段過熱器モデル
220からの燃焼ガス条件を入力とし、再熱器出口蒸気
温度、出口ガス温度を計算する。中低圧タービンモデル
250では、再熱蒸気流量、圧力、温度等から中低圧タ
ービン出力全計算する。
発邂機モデル260では、^圧タービン出力、中低圧タ
ービン出力を入力として、発mm出力(MW)をift
算する。
次に、熱応力推定機能110について説明する。
熱応力推定機能110は、制御系動作推定機能90、プ
ラント特性推定機能100で計算されるフリット予jl
lJ i直をもとりこ、熱応力+t’Fldli点にお
ける熱応力の予測値r計算する。ボイラ圧力部材に熱応
力評価点を設定するには、大きな熱応力の発生が予想さ
れる温度条件ヤ圧力条件の厳しい点に設定すべきでるる
。ボイラ圧力部で、熱応力的に厳しいのは、最終段過熱
器出ロヘツダ管寄ノズルコーす部でめシ、この部分を評
価点とする。この部分は、厚肉で、かつ、高温中で使用
され、起動停止時等の非定常時に、内部の主蒸気温度や
流量の変化に対応して、内外面に大きな温度差が生じ、
特に、蒸気出口ノズルコーナ部はその構造の複雑さもめ
って発生応力の分布が複雑で値も大きく、寿命消費の顕
著な部分でるる。上記評価点に於ける熱応力の計算は、
制−系7oの動作推定機能90、プラント80の時曲進
定機能100 (特に、最終段過熱器モデル22o)か
らのプラー/出力(特に、生蒸気温度、圧力、流量)予
測値tもとに計算する。
以上の三1幾能により、任意時間におけるボイラ熱応力
を計算する。又、演算時間1躯をΔtとするとき、上記
三機能fn回繰り返し演算することVこよシ、n−Δを
時間先のボイラ熱応力全予測することができる。
最後に、負荷変化率設定重圧機能130について説萌す
る。、熱応力推定機能110で計算した一定時間後の熱
応力許容値σと、予め与えられている熱応力許容値σP
120とを減算器125で比較して偏差をめる。次に、
熱応力の許容調達tεと、現在の負荷変化率を凡にと、
1回の負荷変化率変更単位をΔRとし庭とき、次式(1
)、、 (2)のいずれかf:満足する負荷変化率R′
kをめ、新たな負荷変化率Rとして負荷変化率制限30
.50に出力する。
σ−σp〉εlらばR’ * =Rb−Δ几 ・・・・
・・(1)σ−σpくεlらばR′に:I(、に+Δ几
 ・・・・・・(2)本実IIAレトCは、寿命消費の
顕41評画点について、逐次オンラインで一定時間後の
熱応力を予測し、その熱応力を許容される範囲内に抑制
するように、負荷変化率を補正するので、安全で、且つ
、急速な火力発心プラントの起動停止が行なえる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、運転中に、ボイラ圧力部材に発生する
熱応力を、許容直以下に制御しながら、適切な負荷変化
率で負荷変化できることから安定した寿命消費の下に、
安全、且つ、急速な起動停止を行lわせることができる
【図面の簡単な説明】
第1図は、火力発成プラントの概略図、第2図は、従来
制御方式全示すブロック図、第3図は、本発明の一実施
例の制−系統図、第4図tまグラ/トモデルのブロック
構成図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 ボイラ圧力部に設定された評価点における一定時
    1HJ後の蒸気温度、圧力、流量等を予測し、この予測
    値に基づいて前記評価点における熱応力をめ、この熱応
    力と設定される許容熱応力どの偏差が許容範囲内に収ま
    るように負荷変化率を決定することt−特徴とするプラ
    ント自!g17副御方法。
JP23629583A 1983-12-16 1983-12-16 プラント自動制御方法 Pending JPS60129502A (ja)

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