JPS61175522A - デイジタルセンサ−ユニツト - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラント運転監視システムのプロセス量計測
技術に係り、特に、流量、レベルなどの様に、他のプロ
セス量（温度・圧力）により補正を行なう必要のあるプ
ロセス量の計測技術に関する。

〔発明の背景〕

プロセス状態量の計測装置は、プラント運転監視システ
ムの中枢となす要素技術である。オペレータは、運転操
作盤、又は、監視盤などに表示されたプロセスデータを
見てプラントを運転し、制御装置は計測データを読み込
みプラントの制御を行なう、第４図に従来のプラント運
転監視システムの一例として、火力発電プラントの運転
監視システムを示す、火力発電プラントは、ポンプ１、
流量調整弁２、ボイラ３、主蒸気管４、蒸気タービン８
によって構成される。このプラントを運転制御するため
に、主給水流量７、主給水温度６、主給水圧力５が計測
され、それぞれ個別の信号として制御装置９、変換器盤
１２、ユニット計算機１０へ入力される。制御装置！９
．変換装置１２゜ユニット計算機１０では、主給水流量
７を、主給水温度６、主給水圧力５で比容積補正等を行
ない、真の主給水流量をそれぞれ得る。これらのプロセ
スデータの処理の詳細を第５図に示す、主給水流量は、
オリフィスの前段差圧を測定し、差圧トランスミツター
フから電流信号として出力される。

圧力、温度も、圧カドランスミツター５、サーモカップ
ル６から、それぞれ電流信号として出方される。変換器
盤１２では、これらの流量、圧力、温度に相当する電気
信号を取り込み、第５図に示す様な、アナログ演算回路
１２で、流量を計算し、電圧信号として記録計１３ａに
出力する。第５図における１２ａは、ディストリビュー
タを、１２ｂは乗除算器を、１２ｃは開平器を、１２ｄ
は電圧電流変換器を示す。

一方、ユニット計算機１ｏは、各プロセス量を）電気信
号として、入力装置１０ａに取り込み、１０ｂのＡ／Ｄ
変換器で、ディジタルデータとし。

ＣＰ　Ｕ　１０　ｃで、温圧補正を行ない、工学値を得
る。制御装置９における処理は、変換器盤１２における
処理と同様である。

以上述べたきた、計測データは、火力発電プラントの場
合には、偏差±０．６％以内という高い精度が要求され
る。これは、次の様な理由による５火力発電プラントに
おける主給水流量、燃料流量等は、プラント効率を規定
するプロセス量であす、これらの計測誤差はそのままプ
ラント効率の誤差に反映される。もし、計測データ）こ
９例えば、２％の誤差があると仮定すると、プラント効
率偏差も２％となる。これは年間稼動率６０％で１０１
００Ｏの火力発電プラントでは、年間の累積誤差が、重
油消費量換算で、約三百へ十Ｋｆｆｉの１０００Ｇ　（
Ｋｃａ　Ｑ　／　Ｑ　）誤差に相当する。又、プラント
の効率偏差は、発電所の管理項目であるが、このオーダ
ーは０．０１％の単位まで計算している。従って、この
計算のベースとなるプロセス量に誤差があると管理デー
タとしての意味を失なうことになる。この様な背景から
、プロセス量の計測は高精度が要求される。

従来のプラント運転監視システムでは、前述のように、
変換器盤、制御装置、ユニット計算機で、プロセスデー
タを個別に取り込み、それぞれ別々にプロセス量を計算
していた。演算手段、方法がそれぞれ異なるので、当然
、これらの演算結果には、相対誤差が存在する。従って
、これらの間に相対誤差が出た場合は、例えば、ユニッ
ト計算機側で補正を行なう等の処理をして相対誤差をな
くす様調整してきた。これはプラント運転監視システム
は、発電プラントを総括的に管理運用する事を目的とし
てるからである。すなわち相対誤差を含んだシステムで
は、計算機から出方される管理データと、制御装置のフ
ィードバック量との間に偏差を生じることになり、管理
データは、高効率点で運転されているが、実際の運転は
、効率の悪い点で運転していたという様な事になりがね
ないからである。従って、プロセスデータは、プラント
運転監視システム内では、原則的に相対誤差はＯとする
必要があり、システム内のデータは一元化することが望
ましい。

以上、述べてきた従来のプラント運転監視システムにお
けるプロセス状態量計測装置は、全て既知の技術であり
、これまで建設されてきた１発電プラントにおいて実用
化されている。最も近い公知例として、火力原子力発電
技術協会発行のｒ計装制御と自動化講座」の第１２３頁
に流量測定の構成例が記載されている。

すなわち、プラント状態量計測装置は、高い精度が要求
され、かつ、プラント運転監視システム内では、データ
を一元化して管理する必要がある。

従来の計測装置は、プロセス量、すなわち、差圧、温度
、圧力等を、電流信号として制御装置、ユニット計算機
等へ出力していた。プラント運転監視システムにおける
、制御装置、ユニット計算機では、計測装置からのこれ
らの電気信号を個々に入力し、その用途に応じて演算し
、所要のデータに加工して、制御装置はプラントの制御
を行な−い、ユニット計算機はプラントの運転効率等の
計算を行なってきた。

これは、従来のプラント運転監視システムが。

例えば制御装置はアナログ装置、ユニット計算機は、デ
ィジタル装置という様に、アナログと、ディジタルの混
合システムとして構成されてきたためである。従来の運
転監視システムは、電気信号で、各装置へプロセス量が
、接続されるため、システム構成という観点からは第５
ｇに示す様に（１０ａ、１２ａは共に、電流／電圧変換
器を示すが）、構成要素が重複したり、装置間のケーブ
ル本数が多くなるなどの問題があった。これはコスト上
昇の要因となり、かつ、システムの信頼性を低下させる
要因となっている。

一方、システム内でのデータ処理の観点からは、同一の
プロセス量を、各構成要素毎に演算しているので、その
演算手段、方法が各装置毎に異なり、必然的にシステム
内での同一プロセス量に相対誤騙を、生じるという問題
がある。同一プロセス量に相対誤差を生じた時は、例え
ば、ユニット計算機内で補正を行ない調整してきたが、
この補正には、物理的意味はなく、本質的に不合理なも
のである。

これらは、従来のプラント運転監視システムが、アナロ
グとディジタルの混合システムとして、構成されている
ための必然的な欠点である。

しかし、近年のディジタル技術の進歩に伴い、従来のア
ナログ装置は、ディジタル化されプラントの運転監視シ
ステムを全てディジタル化した、トータルディジタルシ
ステムが、実用化されつつある。全ての装置がディジタ
ル化されれば、もはや、電気信号で装置間のデータの接
続をする必要はぼく、ディジタルデータとして各装置間
でデータリンクする事が可能となる。従って、計測装置
の出力をディジタル化し、演算機能を付加すれば、各装
置毎に個別に電気信号を入力し、各装置毎に入力データ
の補正等のデータ処理を行なう必要はなくなる。

〔発明の目的〕

″本発明の目的はプラント運転監視システム内のデータ
の一元管理を行なうために、センサの出力回路をディジ
タル化し、他のシステムの構成要素の用途に応じたプロ
セスデータを演算し、かつ、他の各構成要素で必要とす
る信号形態に変換したプロセスデータの出力を可能とす
る計測装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は複数の電気信号を入力し、論理演算等の処理を
行なう機能を持ち、入力信号とは、物理的意味の異なる
プロセス量をアナログ信号、又は、ディジタル信号とし
て、出力し得る事を特徴とした、ディジタルセンサーユ
ニットである。第１図にプラント運転監視システムに本
装置を適用した例を示す。

°本装置を用いれば、プラント運転システムを構成する
制御量Ｗ９、ユニット計算機１０等へ工学データとして
、センサーユニット１２からデータを伝送する事が可能
となるので、各装置間のケー／、ル接続は大幅に削減さ
れる。又、入力データの処理は、本装置で全て行なうの
で、システム内でのデータの一元化が可能となる。更に
、アナログ出力も可能となっているので、本装置より直
接記録計、指示計へ出力する事ができ、従来システムに
おける変換器盤は不要となる。

（発明の実施例〕 以下９本発明を第１図、第２図に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。

□　第１図はディジタルセンサーユニット１２を適用し
た発電プラントの運転監視システムを示す。

運転監視システムは、ディジタルセンサーユニット１２
、プラント制御装置９．ユニット計算機１０、監視操作
盤１１，１３等により構成される。

プラント設備は、給水ポンプ１によりボイラ３に給水を
おこなうが給水量は制御装置９により調整弁２を用いて
制御される。ボイラで発生した蒸気は蒸気管４によりタ
ービン発電機８で電力を発生する。給水流量は、圧力測
定トランスミッタ５、温度測定サーモカップル６、流量
測定トランスミー′ツタ７によって測定さね、ディジタ
ルセンサーユニット１２で比容積補正等の処理を行ない
、工学ディジタルデータ１８を制御装置９、ユニット計
算機１０へデータ伝送する。

プラント制御装置９は、ディジタルセンサユニット１２
からのデジタル信号１８をフィードバック量として、プ
ラントの制御に必要な制御量を求めて、アナログ制御出
力信号１６でプラントを制御する。一方、ディジタル信
号１７でユニット計算機１０とデータリンクし、装置間
のデータの授受を行なう。

ユニット計算機１０は、ディジタルセンサー１２および
プラント制御部［９からのデータを入力して、プラント
の効率などを計算し、プラントの管理データを作成する
と共に、プラントの運転状態を把握して、制御装置９に
対して制御指令を出力する６更に、プロセスデータを操
作盤１１に設置されたＣＲＴ表示盤などを介して表示す
る。

操作盤１１は、プラントの監視・制御が可能なログ的に
表示する計器つまり指示計およびプロセス量の変化を時
経列的に記録する計器、すなわち、記録計などにより構
成されている。

オペレータは、この運転監視システムを介してプラント
状態を総合的に把握し、プラントを安全。

かつ、所定の出力を最高高率点で得られるように監視操
作する。

本発明によるディジタルセンサーユニット１２は、この
運転監視システムへ、プロセス量を提供するシステムの
中枢としての機能を持つ、以下、このディジタルセンサ
ーユニット１２について詳細に説明する。

第２図はディジタルセンサーユニット１２の構成を示し
たものである１本ユニットは、入力部、演算部、出力部
より構成されている。

入力部では、プラントからのトランスミッタ３１の出力
信号３２を電気信号として取り込み、フィルタ３３．３
４で電気的な雑音を除去する。

フィルターの出力信号３５は入力信号選択回路３６で、
制御回路２２の入力選択指令２３によつ・て選択され、
Ａ／Ｄ変換器３８によりディジタル蚕号３９に変換され
る。

演算部４０では、入力部で取り込んだ複数の入力データ
を用いて、補正等の処理を行ない、入力信号とは物理的
意味の異なるプロセスデータを得る。

出力部では、演算されたプロセス量のディジタル信号４
７を出力信号記憶回路４２で記憶し、記憶されたディジ
タル信号１９をＤ／Ａ変換器４４でアナログ信号に変換
後、演算増幅器４５で増幅して、アナログ信号２０を監
視操作盤等に出力する。

一方、ディジタル信号として出力される信号は、ディジ
タル信号４６を出力信号記憶回路４１で記憶し、記憶し
たデジタル信号１８をバッファ・アンプ４３を通して、
ディジタル信号２１を出力する。

制御部２２は、あらかじめ決められた処理手順に基づき
、入力信号選択回路３８に対して入力信号選択指令２３
、Ａ／Ｄ変換器３６に対してＡ／Ｄ変換動作指令２４．
演算部４０に対して演算動作指令２５、アナコク出力用
出力信号記憶回路４２に対して出力信号記憶動作指令２
７．デジタル出力用出力信号記憶回路４１に対して出力
信号記憶動作指令２６をそれぞれ出力し、入力、演算、
出力のそれぞれの処理を統括する。

次に、演算部４０での処理の詳細を、ディジタルセンサ
ーユニット４２の出力として、流量を圧力と温度で補正
したデータとして出力する場合を例として説明する０本
来、この演算部は、プロセスデータの特性に応じて、決
まるものであり、流量の他には、レベル、パルス入力の
工学値変換などの処理がある。

第２図における演算部４０での処理の詳細を第３図に示
す。

第２図における演算部４０は、冷接点温度入力データ、
流体温度入力データをスケール変換５１゜５２を用いて
工学値に変換し、冷接点補正５５により補正を行なった
流体温度を求める。さらに、値に変換し、流量に相当す
る差圧入力データは工学値変換３３により工学値に変換
される。

工学値に変換された流体圧力と冷接点補正を行なった流
体温度を用いて蒸気表演算部５６．５７で流体比重量を
求め、これと工学値に変換された流量に相当する差圧を
用いて流量演算部４０゜４１で下記の式により、温度と
圧力による補正を行なった流量を得る。

ｌ　　γ・ Ｑ：流量（演算結果） Ｋ：流量換算定数（定数データ） ＡＰ＝差圧信号（計測データ） γ：運転点における流体比重量（演算データ）γ。：設
計点における流体比重量（定数データ）γ＝ｆ（Ｐ−ｔ
） ｆ（Ｐ　−ｔ）：圧力と温度より比重を求める関数Ｐ　
　二運転点における流体圧力（計測データ） ｔ　　：運転点における流体温度（計測データ） 第２図における演算部４０は、二重化され、得られた工
学値をデータ判定部４２でデータの相互診断をおこない
、二つのデータより、その偏差が許容しうる範囲であれ
ば、二つのデータの平均を出力とし、もし偏差が許容し
うる範囲を逸脱していたならば、あらかじめ決めた優先
順位の高いものを出力とするとともに警報を出力する８
以上により、第２図における演算部４０は四つの入力デ
ータより冷接点補正を行なった流体温度。

温度と圧力による補正を行なった流量という二つの出力
を得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、 （１）プラント運転監視システム内のデータの一元化が
可能となり、同一プロセス量における相対誤差が発生し
ない。

（２）センサーユニットからディジタル信号としてプロ
セス量が出力されるので、プラント運転監視システムを
構成するディジタル制御装置、ユニット計算機と計測装
置間のデータの接続はデータリンクで行なえる。従って
、各装置間の接続ケーブルが大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のディジタルセンサーユニ
ットを用いたプラント運転システムの構成図、第２図は
、ディジタルセンサーユニットのシステム構成図、第３
図は、ディジタルセンサーユニットにおける処理の概念
図、第４図は、従来のプラント運転監視システムの構成
図、第５図は、従来のプロセスデータ演算装置の系統図
である。 ９・・・プラント制御装置、１０・・・ユニット計算機
、１１・・・監視操作盤、１２・・・ディジタルセンサ
ーユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数のプロセス量を、電気信号として入力し、ディ
   ジタル化して、補正・変換等の処理を行なう手段と、こ
   の入力信号とは物理的意味の異なるプロセス量を計算す
   る手段と、その演算回路を二重化して、演算結果の相互
   診断を行なう手段と、その出力を使用する他装置の特性
   に応じて、アナログ値又はディジタル値として、出力す
   る手段とからなる事を特徴とするディジタルセンサーユ
   ニット。