JPS62108903A - Boiler-stress monitor controller - Google Patents

Boiler-stress monitor controller

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JPS62108903A
JPS62108903A JP24807385A JP24807385A JPS62108903A JP S62108903 A JPS62108903 A JP S62108903A JP 24807385 A JP24807385 A JP 24807385A JP 24807385 A JP24807385 A JP 24807385A JP S62108903 A JPS62108903 A JP S62108903A
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stress
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boiler
load
deviation
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宮垣 久典
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ボイラの応力監視制御装置に係り、特に、高
頻度の起動停止や負荷変化運用が要請される中間負荷運
用のボイラプラントの応力監視制御に好適なボイラ応力
監視制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a stress monitoring and control device for a boiler, and in particular, stress monitoring of a boiler plant operating under intermediate load, which requires frequent startup/shutdown and load change operation. The present invention relates to a boiler stress monitoring and control device suitable for control.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

ボイラプラントの運転に際して、特に、起動停止及び負
荷変化時に2次過熱器出ロヘッダ管寄などの厚肉耐圧部
の特に内面ノズルコーナ部には。
When operating a boiler plant, especially during startup/stopping and load changes, apply to thick pressure-resistant parts such as secondary superheater outlet headers, especially inner nozzle corners.

内部流体の温度とメタル温度との差に起因する熱応力が
発生し、これが主因となって疲労寿命が消費される。
Thermal stress occurs due to the difference between the internal fluid temperature and the metal temperature, and this is the main cause of fatigue life consumption.

また、定格運転中には、上記熱応力と内部流体の圧力に
よる内圧応力とを合計した主応力に起因するクリープ寿
命消費が顕著となる。
Furthermore, during rated operation, creep life consumption becomes significant due to the principal stress that is the sum of the thermal stress and the internal pressure stress due to the pressure of the internal fluid.

従って、ボイラプラントの安全運転を確保する為には上
述した寿命消費の原因となる熱応力または主応力を抑制
し、過大な寿命消費が生じないようにする必要がある。
Therefore, in order to ensure safe operation of a boiler plant, it is necessary to suppress the thermal stress or principal stress that causes the above-mentioned life consumption to prevent excessive life consumption from occurring.

従来、熱応力または主応力の監視制御の方式としては、
メタル温度や評価点内部流体の温度、圧力、流量などの
計測値に基づいて熱応力または主応力の現在値を推定し
、警報値を超えた場合は。
Conventionally, methods for monitoring and controlling thermal stress or principal stress include:
The current value of thermal stress or principal stress is estimated based on the measured values such as metal temperature and temperature, pressure, flow rate of the internal fluid at the evaluation point, and if it exceeds the alarm value.

オペレータが手動により、経験的に、起動時は昇温率を
下げ、また負荷運転時は、負荷変化率や負荷変化鳴を小
さくして熱応力を抑えるようにしている。
The operator manually and empirically reduces the temperature increase rate during startup, and during load operation, reduces the load change rate and load change noise to suppress thermal stress.

しかし、この様な方法では、熱応力が制限値を超えたこ
とを検知してから燃料や給水の操作量を調節するため、
操作に遅れが生じる。すなわち、メタルの平均温度と内
面温度との差が減少して熱応力が低下するまでに1分オ
〜ダーの時間遅れが生じ、その結果熱応力が制限値を超
えてしまうことがあるという問題がある。
However, with this method, the amount of fuel and water supply is adjusted after detecting that the thermal stress exceeds the limit value.
There is a delay in operation. In other words, there is a time delay of on the order of one minute until the difference between the average temperature of the metal and the inner surface temperature decreases and the thermal stress decreases, and as a result, the thermal stress may exceed the limit value. There is.

一方、熱応力制限値は、ボイラプラントの設計時に、プ
ラント耐用年数に対する起動停止運転のパターンと各パ
ターンの回数を想定して、プラント運転開始時に設定さ
れたものを定数として使用している。
On the other hand, the thermal stress limit value is used as a constant when designing the boiler plant, and is set at the start of plant operation, assuming the start-stop operation pattern and the number of times each pattern will occur over the plant's service life.

しかし、実際は、プラントの運転パターン及び各パター
ンの回数が計画値と異って来るため、累積寿命消費−換
言すれば余寿命に、計画値とのずれが生ずる。その結果
、当初計画した耐用年数をそのま5想定した場合、熱応
力制限の条件がきつ過ぎたり、ゆる過ぎたりする状況が
生じているはずである。
However, in reality, the operating pattern of the plant and the number of times each pattern is used differs from the planned value, so that the cumulative life consumption, in other words, the remaining life, deviates from the planned value. As a result, if the originally planned service life is assumed to be 5, there will be situations where the conditions for limiting thermal stress are either too strict or too loose.

このことは、前者の場合には、プラントの起動または負
荷連応性を不必要に制限していることを、また後者の場
合には、予定より寿命を縮める運転をしていることをそ
れぞれ意味している。
In the former case, this means that the start-up or load response of the plant is being unnecessarily restricted, and in the latter case, it means that the plant is operating at a shorter service life than planned. ing.

なお、熱応力の評価点としては、異る複数点を設定し、
これらの総てを監視する必要があると共に、その何れ(
こおいても、応力を制限値以下に抑えなから昇温率や負
荷を目標値に近付けるのが最も望ましいが、従来は、こ
のような観点に基づいてボイラプラントの運転を制御す
ることは全く考慮されていなかった。
In addition, multiple different points were set as evaluation points for thermal stress.
All of these need to be monitored, and any of them (
In this case as well, it is most desirable to bring the temperature rise rate and load closer to the target values in order to keep the stress below the limit value, but conventionally, boiler plant operations have not been controlled at all based on this perspective. It wasn't taken into account.

し発明の目的〕 本発明の目的は、前述した従来の欠点をなくし・ボイラ
プラントの評価点の熱応力を、余寿命に見合った制限範
囲内に抑制しながら、しかも安全かつ迅速なボイラ起動
停止及び負荷運転を可能とするような、ボイラ熱応力監
視制御装置を提供するにある。
[Object of the Invention] The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, suppress the thermal stress at the evaluation point of the boiler plant within a limit commensurate with the remaining life, and moreover, provide a safe and quick boiler start/stop system. An object of the present invention is to provide a boiler thermal stress monitoring and control device that enables load operation.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、前記目的を達成するために、ボイラプラント
の配管の所望個所に設定された評価点における応力を監
視及び制御するものである。
In order to achieve the above object, the present invention monitors and controls stress at evaluation points set at desired locations in piping of a boiler plant.

そして、その構成上の特徴は、該評価点の内部流体流量
の現状値を計算する手段、該内部流体流量計算値に基づ
いて該評価点のメタル温度分布を計算する手段、該メタ
ル温度分布計算値に基づいて熱応力を計算する手段、内
部流体の圧力から内圧応力を計算する手段、および上記
熱応力と内圧応力とから主応力を計算する手段とで構成
される応力計算部と、上記応力計算部で得られた主応力
から評価点の余寿命を計算する手段と、該余寿命計算値
から応力制限値を吏新計算する手段と、将来時点におけ
る該評価点の主応力を予測する応力予測手段と、将来の
同時点における主蒸気温度を予測する主蒸気温度予測手
段と、該同時点に2ける負荷を予測する負荷予測手段と
、応力予測値の上記応力制限値に対する偏差、主蒸気温
度予測値の目標値に対する偏差、および負荷予測値の負
荷指令に対する偏差の少なくとも1つを許容値以内に保
持し、残りの偏差の評価値(例えば、偏差の2乗の和)
を最小とするように各操作量を設定する手段とを具備し
た点にある。
Its configuration features include a means for calculating the current value of the internal fluid flow rate at the evaluation point, a means for calculating the metal temperature distribution at the evaluation point based on the calculated value of the internal fluid flow rate, and a means for calculating the metal temperature distribution. a stress calculation unit comprising means for calculating thermal stress based on the value, means for calculating internal pressure stress from the pressure of internal fluid, and means for calculating principal stress from the thermal stress and internal pressure stress; A means for calculating the remaining life of an evaluation point from the principal stress obtained by the calculation section, a means for calculating a new stress limit value from the calculated remaining life value, and a stress for predicting the principal stress of the evaluation point at a future point in time. a prediction means, a main steam temperature prediction means for predicting the main steam temperature at the same time in the future, a load prediction means for predicting the load at the same time in the future, a deviation of the stress prediction value from the stress limit value, and a main steam temperature prediction means for predicting the main steam temperature at the same time in the future; At least one of the deviation of the temperature predicted value from the target value and the deviation of the load predicted value from the load command is maintained within a tolerance value, and the evaluation value of the remaining deviation (for example, the sum of the squares of the deviations)
The present invention also includes means for setting each operation amount so as to minimize the amount of operation.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を示す前に1本発明の適用対象の
一つである油焚き定圧貫流ボイラプラント主要部の概要
を第2図及び第4図を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before showing embodiments of the present invention, an overview of the main parts of an oil-fired constant pressure once-through boiler plant to which the present invention is applied will be described below with reference to FIGS. 2 and 4.

第4図において、燃料は、燃料流量調節弁100で流量
制帥されてバーナ101に供給される。燃焼用空気は、
押込通風機102により、ダンパ103で流量制御され
てバーナ101に送られる。
In FIG. 4, fuel is supplied to a burner 101 with its flow rate controlled by a fuel flow control valve 100. The combustion air is
The forced draft fan 102 controls the flow rate with a damper 103 and sends it to the burner 101 .

一方、給水は、給水ポンプ104で加圧され、給水流t
f4節弁105で流量制御されて、ボイラ200に供給
される。
On the other hand, the water supply is pressurized by the water supply pump 104, and the water supply flow t
The flow rate is controlled by the f4 mode valve 105 and the water is supplied to the boiler 200.

ボイラプラントの運転は、第2図から分るように、バー
ナ101の点火から過熱器止弁6の全開までの起動バイ
パス運転と、それ以降の負荷運転及び停止運転までの貞
流運転の2つのモードに分けられる。
As can be seen from Figure 2, the boiler plant operates in two stages: start-up bypass operation from ignition of burner 101 to full opening of superheater stop valve 6, and side-flow operation from then on to load operation and stop operation. Divided into modes.

まず、起動バイパス運転について説明する。第4図に示
すように、給水ポンプ104から調節弁105を介して
供給される給水は、ボイラ200の節炭器201によっ
て予熱され、水壁202で加熱される。
First, startup bypass operation will be explained. As shown in FIG. 4, water supplied from the water supply pump 104 via the control valve 105 is preheated by the economizer 201 of the boiler 200 and heated by the water wall 202.

そして加熱流体は、1次過熱器バイパス弁1を洩して、
および1次過熱器203から2次過熱添1(イパス弁2
を通してそれぞれフラッシュタンク206に導びかれ、
一方、蒸気はさらに、過熱器通気弁5を通って2次過熱
5204に通気される。
The heating fluid then leaks through the primary superheater bypass valve 1,
and from the primary superheater 203 to the secondary superheating addition 1 (Ipass valve 2
through the respective flash tanks 206,
Meanwhile, the steam is further vented to the secondary superheater 5204 through the superheater vent valve 5.

2次過熱器204で過熱された蒸気は、タービンバイパ
ス弁7を通って、フラッシュタンク206及び復水器4
00に導ひかれ、主蒸気管をウオーミングする。
The steam superheated in the secondary superheater 204 passes through the turbine bypass valve 7 to the flash tank 206 and the condenser 4.
00 to warm the main steam pipe.

次に、フラッシュタンク206の圧力が所定の値にまで
上昇したら、主塞止弁バイパス弁9を開いてタービン3
10,330に通気し、タービン昇速を行なう。タービ
ン310,330が定格回転数(この例では3600r
pm)に達したら同期併入し、フラッジ−タンク蒸気に
より初負荷をとる。
Next, when the pressure in the flash tank 206 rises to a predetermined value, the main blocking valve bypass valve 9 is opened and the turbine 3
10,330, and the turbine speed is increased. The turbines 310 and 330 have a rated rotational speed (3600 r in this example).
pm), synchronously join the tank and take the initial load with flood tank steam.

そして、−次週熱器203の出口流体のエンタルピが、
フラッシュタンク蒸気のエンタルピに等しくなるように
、2次過熱器バイパス弁2の開度を制御することによっ
て一次過熱器出口温度を規定埴に制御する。
-Next week, the enthalpy of the outlet fluid of the heater 203 is
The primary superheater outlet temperature is controlled to a specified level by controlling the opening degree of the secondary superheater bypass valve 2 so as to be equal to the enthalpy of the flash tank steam.

タービン初負荷併入後規定負荷に達したら、主塞止弁バ
イパス弁9の制御から、主塞止弁8を開いて加減弁制御
に切替える。
When the specified load is reached after the initial load of the turbine is added, the control of the main stop valve bypass valve 9 is switched to the control of the main stop valve 8 by opening the main stop valve 8.

その後、目標負荷が規定値以上になったときは過熱器減
圧弁3を開き、2次過熱器204の人口の圧力がフラノ
ンユタンク運転圧力より高くなったときは、過熱器通気
系統上の逆止弁(過熱器通気弁5の後流に設置)により
蒸気源は一次過熱器203に切替る。
After that, when the target load exceeds the specified value, the superheater pressure reducing valve 3 is opened, and when the population pressure of the secondary superheater 204 becomes higher than the operating pressure of the furanoyu tank, the reverse pressure on the superheater ventilation system is opened. A stop valve (installed downstream of the superheater vent valve 5) switches the steam source to the primary superheater 203.

これと並行して2次過熱器バイパス弁2が自動的に閉じ
られ、一方、過熱器通気弁5は、過熱器止弁6の人口圧
力が規定値以上になったときに閉じられる。
In parallel with this, the secondary superheater bypass valve 2 is automatically closed, while the superheater vent valve 5 is closed when the population pressure of the superheater stop valve 6 exceeds a specified value.

つぎのステップでは、負荷要求信号により過熱器減圧弁
3を開き%負荷を俳人負荷から約20%負荷まで上げる
。過熱器止弁6は、負荷が20%に達すると過熱器減圧
弁3が全開になるまでは段階的に徐開され、弁3の全開
後は連続的に開く。
In the next step, the superheater pressure reducing valve 3 is opened in response to the load request signal, and the % load is increased from the haiku load to about 20% load. When the load reaches 20%, the superheater stop valve 6 is gradually opened in stages until the superheater pressure reducing valve 3 is fully opened, and after the valve 3 is fully opened, it is opened continuously.

−万、1次過熱器バイパス弁1は、上記操作に対応して
閉じられ、負荷が約25%で全閉する。
- 10,000, the primary superheater bypass valve 1 is closed in response to the above operation, and is fully closed when the load is about 25%.

μ上のようにして、過熱器止弁6が全開されるまでを、
第2図に示すように、起動バイパス運転と叶ぶ〇 質流運転(通常運転)は、第2図から分るように、過熱
器止弁6が全開された後の運転フェーズで、負荷は、プ
ラント停止までタービン加減弁10によって調節される
。タービン310,330は。
As shown above, until the superheater stop valve 6 is fully opened,
As shown in Fig. 2, the startup bypass operation and the mass flow operation (normal operation) are the operation phase after the superheater stop valve 6 is fully opened, and the load is , is regulated by the turbine control valve 10 until plant shutdown. The turbines 310, 330.

過熱蒸気の断熱膨張により回転し1発電区機SOOで発
1する〇 第4図に示した2次過熱器出ロヘッダ管寄部205の、
特に内面ノズルコーナ部NCは、メタルが厚肉で、構造
も複雑であるがゆえに、プラントの起動、負荷、停止の
全運転領域に亘って顕著な応力が働らく部分であり、寿
命消費の面で厳しい条件下にある応力評価点の代表的な
部分である。
It rotates due to the adiabatic expansion of superheated steam and generates electricity in the first power generating unit SOO.
In particular, the internal nozzle corner NC is a part where significant stress is applied throughout the entire operating range of the plant, including startup, loading, and stopping, because the metal is thick and the structure is complex. This is a typical part of stress evaluation points under severe conditions.

このほかに再熱器出口ヘッダ管寄部208も。In addition to this, there is also a reheater outlet header header section 208.

上記に比べ薄肉ではあるが、その内部がより高温の蒸気
にさらされ、その内面ノズルコーナ部には顕著なりリー
プ応力が働くため、応力評価点として重要な部分である
Although it is thinner than the above, its interior is exposed to higher-temperature steam, and significant leap stress acts on the inner nozzle corner, making it an important part as a stress evaluation point.

また、変圧運転ボイラプラントでは、このほかに汽水分
離器や汽水分11+!Wタンクの内面ノズルコーナが重
要な評価点となる。
In addition, in variable voltage operation boiler plants, there are also brackish water separators and brackish water 11+! The inner nozzle corner of the W tank is an important evaluation point.

このような火力発電プラントを、負荷要求指令に応じて
円滑に運転するためには、各調節弁、ダンパ等を適切に
制御する必要がある。第3図は、従来から使用されてい
る火力発電1プラント自動制鐸系の概略図を示す。
In order to operate such a thermal power plant smoothly in accordance with load request commands, it is necessary to appropriately control each control valve, damper, etc. FIG. 3 shows a schematic diagram of a single thermal power plant automatic control system that has been used conventionally.

以下、第3図に従ってその機能動作の概要を説明する。An outline of its functional operation will be explained below with reference to FIG.

まず、火力プラントへの負荷(発電機500の出力)要
求信号60Gは、負荷変化率制限器601で、設定器6
02によりあらかじめ設定された負荷変化率以内に制限
され、主蒸気圧力補正バイアス用加算器603に加えら
れる。
First, the load (output of the generator 500) request signal 60G to the thermal power plant is sent to the load change rate limiter 601 by the setting device 6.
02, the load change rate is limited to within a preset load change rate, and is added to the main steam pressure correction bias adder 603.

負荷変化率制限器601の出力信号は、また、カバナー
制到604へのデマンド信号となり。
The output signal of the load change rate limiter 601 also serves as a demand signal to the governor control 604.

MW 605 (発道機出力)が規定値となるように。MW 605 (starter output) is set to the specified value.

タービン加減弁10を制御する・ 一万、主蒸気圧力606が設定値607に等しくなるよ
うに、減算器60Bと主蒸気圧力制御609とによって
主蒸気圧力補正バイアスを作成し、加算器603にてこ
れを前記信号に加算し。
Controlling the turbine control valve 10 - A main steam pressure correction bias is created by the subtractor 60B and the main steam pressure control 609 so that the main steam pressure 606 becomes equal to the set value 607, and the adder 603 Add this to the signal.

ボイラ人力指令を作成する〇 ボイラ入力指令は、給水プログラム610で、ボイラ入
力に見合った給水ff、1i[指令信号に変換され、給
水流量611の設定値として給水制御612へ導かれ、
給水流ta14節弁105の制御用として使用される。
Create a boiler manual command 〇The boiler input command is converted into a command signal by the water supply program 610 to supply water ff, 1i commensurate with the boiler input, and is guided to the water supply control 612 as a set value of the water supply flow rate 611,
It is used for controlling the water supply flow TA14 node valve 105.

前記ボイラ入力指令はまた、燃料プログラム613で負
荷に見合った燃料量指令信号に変換される。
The boiler input command is also converted by a fuel program 613 into a fuel quantity command signal commensurate with the load.

主蒸気温度614とその設定@615との偏差(減1i
ii615Aによって得られる)に見合った制御信号と
して、主蒸気温度制御616で作成された主蒸気温度補
正バイアス信号および前記燃料量指令信号が、加vt器
617によって加算され。
Deviation between main steam temperature 614 and its setting @615 (reduction 1i
ii615A), the main steam temperature correction bias signal created by the main steam temperature control 616 and the fuel amount command signal are added by the VT device 617.

燃料流1i618の設定値(燃料量指令)として燃料側
倒619に与えられる。そしてその制御出力によって燃
料流量調節弁lOOを制御する。
It is given to the fuel side control 619 as a set value (fuel amount command) for the fuel flow 1i 618. Then, the fuel flow control valve lOO is controlled by the control output.

上記燃料量指令はまた。排ガス過剰0.620の設定値
621に対する偏差(減算器622によって得られるに
見合った制御信号として、02補正制御623で作成さ
れた02補正バイアス信号と、加算器624によって加
算され、空気流量指令信号となる。
The above fuel quantity directive also applies. As a control signal commensurate with the deviation of excess exhaust gas 0.620 from the set value 621 (obtained by the subtracter 622), the 02 correction bias signal created by the 02 correction control 623 is added by the adder 624, and the air flow rate command signal is becomes.

空気置割@625では、空気流t626が空気流を指令
信号に等しくなるように、押込通風磯ダンパ103を制
御する。
In the air setting @625, the forced draft rock damper 103 is controlled so that the air flow t626 becomes equal to the air flow command signal.

以上が、火力元電プラント自動制倒系の概要である。The above is an overview of the automatic control system for thermal power plants.

第1図は、本発明を第3図に示したボイラプラント制御
系に適用した実施例の全体構成を示すブロック図である
。図に2いて、第3図と同一または等価なものは同一記
号で表わす0なお、本実施例においては、応力評価点を
2次過熱語出ロヘッダ管寄内面ノズルコーナ部NCとし
た場合について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to the boiler plant control system shown in FIG. In Fig. 2, the same or equivalent parts as in Fig. 3 are indicated by the same symbols.In this example, the case where the stress evaluation point is the nozzle corner NC on the inner surface of the header conduit at the beginning of the secondary overheating will be explained. .

第1図において従来と異るのは、次の機能ブロックが追
加されていることである。
What differs from the conventional system in FIG. 1 is that the following functional blocks have been added.

(1]応力計算機能ブロンク1000 (2)余寿命計算機化ブロック1100(3)応力制限
(直計算機能ブロック1200(4)主蒸気温度予測機
能ブロック2000(5)応力予測機能ブロック210
0 (6)負荷予測機能ブロック3000 (7)制御評価機能ブロック4000 (8)最適操作量探索機能ブロック500゜(9)最適
操作量出力機能ブロック60000@優先制鈎選択機化
ブロック7000応力訂菖機能ブロック1000は、応
力評価点における熱応力と内圧応力の両方を考慮した主
応力の現状値を計算する部分である。
(1) Stress calculation function Bronc 1000 (2) Remaining life calculation block 1100 (3) Stress limit (direct calculation function block 1200) (4) Main steam temperature prediction function block 2000 (5) Stress prediction function block 210
0 (6) Load prediction function block 3000 (7) Control evaluation function block 4000 (8) Optimal operation amount search function block 500° (9) Optimal operation amount output function block 60000 @ Priority hook selection mechanization block 7000 Stress correction The functional block 1000 is a part that calculates the current value of the principal stress in consideration of both the thermal stress and the internal pressure stress at the stress evaluation point.

余寿命計算機能ブロック1100 は、上記で計算した
主応力現状値に基づいて累積寿命消費率を計算し、これ
より余寿命を計算する部分である。
The remaining life calculation function block 1100 is a part that calculates the cumulative life consumption rate based on the current principal stress value calculated above, and calculates the remaining life from this.

応力制限値計算機能ブロック1200 は、上記余寿命
計算値に基づいて応力制限値を再計算する部分である。
The stress limit value calculation function block 1200 is a part that recalculates the stress limit value based on the above-mentioned remaining life calculation value.

主蒸気温度予測機能ブロック2000は、指定時間後の
主蒸気温度を予測する部分である。
The main steam temperature prediction function block 2000 is a part that predicts the main steam temperature after a specified time.

応力予測機能ブロック2100は、上記主蒸気温度予I
l!I ll11′iこ基づいて上記指定時間後の応力
を予測計具する部分である。
The stress prediction function block 2100 is based on the main steam temperature prediction I.
l! This is a part that predicts the stress after the specified time based on this.

貫荷予測機能ブロック3000は、指定時間後の負荷レ
ベルを予測する部分である。
The load prediction function block 3000 is a part that predicts the load level after a specified time.

制御評価機能ブロック4000は、上記応力子供1j値
が応力制限1直↓メ下で、運転フェーズに対応しで王蒸
気OA度予測亀と設定1直との偏差(偏差1)、負荷予
測値と′A、向安求信号との偏差(偏差2)の両者また
はイi」れか一方が最小1直であるかどうかを判定評価
する部分である。
The control evaluation function block 4000 calculates the deviation (deviation 1) between the predicted steam OA degree and the set 1st shift, the load predicted value, and This is a part for determining and evaluating whether either one or both of the deviation (deviation 2) from the target signal (deviation 2) is at least 1.

そして、判定結果が良くない場合には、最適操作蓋探索
機能ブロック5ooo+cおいて、上記該当偏差を小さ
くする方向の最適な操作蓋を探索し。
If the determination result is not good, the optimal operation lid search function block 5ooo+c searches for an optimal operation lid that reduces the above-mentioned deviation.

これに基づいて上述主蒸気温度予測機能ブロック200
0 、応力予測機能ブロック2100 、負荷予測機能
ブロック3000で各予測値を再計算し。
Based on this, the main steam temperature prediction function block 200
0, the stress prediction function block 2100, and the load prediction function block 3000 recalculate each predicted value.

制御計側機能ブロック4000 で判定条件が満足され
るまで、上記探索を繰り返す。
The above search is repeated until the determination condition is satisfied in the controller side functional block 4000.

判定条件が満足された場合には、その時の操作量を、最
適値として、最適操作量出力機能ブロック6000を介
して出力する。
If the determination condition is satisfied, the manipulated variable at that time is output as the optimal value via the optimal manipulated variable output function block 6000.

以下、各機能フロックにつき詳細に説明する。Each functional block will be explained in detail below.

第5図は%応力計算機能ブロック1000の詳細愼能ブ
lj5・り図を示1゛。本gIM、例は、応力評価点の
メタル温度分布計算を、第2図に示したように内部流体
の流量と圧力に応じて、定常温度分布計算モデルと非足
常温度分布針算モテルの間で切替えて、高梢度に行うも
のである。
FIG. 5 shows a detailed functional diagram of the % stress calculation function block 1000. This gIM example calculates the metal temperature distribution at the stress evaluation point between the steady temperature distribution calculation model and the irregular temperature distribution calculation model according to the flow rate and pressure of the internal fluid as shown in Figure 2. This is done with high precision by switching.

な2.この場合、内部流体の流量計算も同期併人前(流
量li算1)と併入イ々(流量計算2)に分けて1例え
ば待以昭60−53856号に説明したような手法で計
算する。
2. In this case, the flow rate calculation of the internal fluid is also divided into synchronous combined flow (flow rate li calculation 1) and combined flow rate calculation 1 (flow rate calculation 2), and is calculated using a method such as that described in 1985-53856, for example.

以下、第2図、第4図及び第5図を用いて、応力計算機
能ブロック1000の具体例について詳細に説明する。
Hereinafter, a specific example of the stress calculation function block 1000 will be described in detail using FIGS. 2, 4, and 5.

前に述べたように、第4図において、2次過熱器204
の出ロヘンダ管寄205(以下、評価点と略称−J−る
)の内面ノズルコーナNCには、ブラント停止後にも応
力が発生するため、プラント起動から停止まではもちろ
んのこと、更に停止後も継続して、応力を監視する必要
がある。
As previously mentioned, in FIG.
Stress is generated in the inner nozzle corner NC of the Node Lohenda pipe header 205 (hereinafter referred to as evaluation point -J-ru) even after the blunt is stopped, so stress is generated not only from plant startup to shutdown, but also continues even after shutdown. stress should be monitored.

その場合、評価点205のメタル温度分布は、主蒸気管
zogよび水管22に内部流体が流れている場合は、非
定常温度分布特性に従うが、内部流体が流れていない場
合は、定常温度分布特性に従う。
In that case, the metal temperature distribution at evaluation point 205 follows unsteady temperature distribution characteristics when internal fluid is flowing in the main steam pipe ZOG and water pipe 22, but follows steady temperature distribution characteristics when internal fluid is not flowing. Follow.

このため、メタル温度分布を精度良(計算するためには
、内部流体の状態に対応して計算モデルを適切に切替え
る必要がある。
Therefore, in order to accurately calculate the metal temperature distribution, it is necessary to appropriately switch the calculation model depending on the state of the internal fluid.

ところが、評価点205の内部における流体の流量は、
直接計測することができない。したカ遵って、本発明で
は、タービンの同期併入までは、タービンバイパス弁7
の開度や、2次過熱1vF204の出口流体圧力とフラ
ッシュタンク206の内圧との差圧などから計算し、同
期併入後は、タービン負荷から計算することとしている
However, the fluid flow rate inside the evaluation point 205 is
It cannot be measured directly. Accordingly, in the present invention, the turbine bypass valve 7 is
It is calculated from the opening degree of , the differential pressure between the outlet fluid pressure of the secondary superheating 1vF 204 and the internal pressure of the flash tank 206, and after synchronous addition, it is calculated from the turbine load.

以上に説明したように、2次過熱器出口管寄すなわち評
価点205には、ボイラ点人後、過熱器通気弁5とター
ビンバイパス弁7が開くまでは。
As explained above, the secondary superheater outlet header, that is, the evaluation point 205, is in the condition after the boiler is turned on until the superheater vent valve 5 and the turbine bypass valve 7 are opened.

内部流体は流れない。それ故に、”評価点205のメタ
ル温度分布は、定常メタル温度分布計算モデルにしたが
って計算する。
No internal fluid flows. Therefore, the metal temperature distribution at the evaluation point 205 is calculated according to the steady metal temperature distribution calculation model.

一方、上記両弁5および7が開いた恢は、過熱器止弁6
が閉じられるまで、評価点205には。
On the other hand, when both valves 5 and 7 are open, the superheater stop valve 6
Until the is closed, the evaluation score is 205.

内部流体が流れるため、メタル温度分布は非定常メタル
温度分布it算モデルにしたがって計算する。
Since the internal fluid flows, the metal temperature distribution is calculated according to an unsteady metal temperature distribution IT calculation model.

なお、非定常メタル温度分布計算では、内部流体からメ
タルへの伝熱量を計算するため、内部流体の流量を計算
する必要がある。
In addition, in the unsteady metal temperature distribution calculation, in order to calculate the amount of heat transfer from the internal fluid to the metal, it is necessary to calculate the flow rate of the internal fluid.

第2図に示したように、同期併入までは、タービンバイ
パス弁7の開度、主塞止弁前上部シートドレン弁12の
開閉、主蒸気管ドレン弁11の開度、及び初負荷をとる
までの低圧および中φ高圧ターヒン310 、330の
昇速過程におけるターヒン回転数Rを人力信号として、
内部流体の流量を計算する(第2図の流量計算1)。
As shown in Fig. 2, until synchronous joining, the opening degree of the turbine bypass valve 7, the opening/closing of the upper seat drain valve 12 in front of the main blocking valve, the opening degree of the main steam pipe drain valve 11, and the initial load are controlled. The low pressure and medium φ high pressure Tahin 310, 330 are used as a human power signal for the Tahin rotation speed R during the speed up process until the
Calculate the flow rate of the internal fluid (flow rate calculation 1 in Figure 2).

一方、併入後は、タービン負荷MW(または発4(4s
ooの出力)を人力信号として前記流量を計算する(第
2図の流量計算2)。
On the other hand, after joining, the turbine load MW (or generation 4 (4s
The flow rate is calculated using the output of OO) as a manual signal (flow rate calculation 2 in FIG. 2).

次に、第5図の各部の動作について説明する。Next, the operation of each part in FIG. 5 will be explained.

まず、装置の動作を開始させた時、メタル温度分布初期
値計算部1001で、評価点205の内部流体温度計測
値Tfと外面メタル温度計測値Tユ。を用い、定常メタ
ル温度分布計算モデル(後で詳述する)に基づいて、評
価点205のメタル温度分布の初期値を計算する。
First, when the device starts operating, the metal temperature distribution initial value calculation unit 1001 calculates the internal fluid temperature measurement value Tf and the external metal temperature measurement value Tyu at the evaluation point 205. is used to calculate the initial value of the metal temperature distribution at the evaluation point 205 based on a steady metal temperature distribution calculation model (described in detail later).

次に、バーナが点火されてプラントが起動されると、バ
ーナ点火信号を検知し、モデル切替条件判定部1002
を動作させ、評価点の内部流体の圧力計測値p、と流量
計算値Gを連続監視させる◇そして、過熱器通気ff5
とタービンバイパス弁7が開いて評価点205に内部流
体が流れているかどうかを、内部流体の圧力計測値P、
および流量計算値Gの両方が規定値以上になったかどう
かで判定する。
Next, when the burner is ignited and the plant is started, the burner ignition signal is detected, and the model switching condition determination unit 1002
is operated to continuously monitor the internal fluid pressure measurement value p and flow rate calculation value G at the evaluation point ◇And the superheater ventilation ff5
The internal fluid pressure measurement value P,
The determination is made based on whether both the flow rate calculation value G and the flow rate calculation value G are equal to or greater than a specified value.

すなわち、流量計算値Gおよび計測値Pfの少なくとも
一方が規定値未満の場合は、内部流体が流れていないと
判定し、定常メタル温度分布計算モデル1003を動作
させる。そして、切替スイッチ(A) l 004 を
a@、すなわち定常メタル温度分布計算モデル側に切替
えて、その計算結果をメタル温度分布記憶部1006に
格納するようにする。
That is, if at least one of the calculated flow rate G and the measured value Pf is less than the specified value, it is determined that the internal fluid is not flowing, and the steady metal temperature distribution calculation model 1003 is operated. Then, the selector switch (A) l 004 is switched to a@, that is, the steady metal temperature distribution calculation model side, and the calculation result is stored in the metal temperature distribution storage unit 1006.

上記両肘測値が共に規定値以上になった場合には、非定
常メタル温度分布計算モデル1005を動作させる。そ
して、切替スイッチ(A) 1004をb側、すなわち
非定常メタル温度分布計算モデルIoos 側に切替え
て、メタル温度分布記憶部1006には、その計算結果
を蓄えるようにする。
When both of the elbow measurement values are equal to or greater than the specified value, the unsteady metal temperature distribution calculation model 1005 is operated. Then, the selector switch (A) 1004 is switched to the b side, that is, the unsteady metal temperature distribution calculation model Ioos side, and the metal temperature distribution storage section 1006 stores the calculation results.

非定常メタル@度分布計算では、まず最初(こ。In unsteady metal @ degree distribution calculation, first (this).

前述のように同期俳人前と後とで異る計算方法により、
各種プロセス量Daを基に内部流体流量計算部1007
 により計算した内部流体流量計算値Gと内部流体の温
度と圧力の計測値Tf及びFfを用いて、熱応力計算部
1008で、内部流体からメタルへの熱伝達率を計算す
る。
As mentioned above, due to the different calculation methods before and after the same haiku,
Internal fluid flow rate calculation unit 1007 based on various process amounts Da
The thermal stress calculation unit 1008 calculates the heat transfer coefficient from the internal fluid to the metal using the calculated internal fluid flow rate G and the measured values Tf and Ff of the temperature and pressure of the internal fluid.

つぎに、前記の熱伝達率を%後述の(4)式に代入して
得られる内面メタルの境界条件に基づき、切替スイッチ
(B) 1009 をbIltllに切替えて得られる
メタル温度分布記憶部1006の内容(定常メタル温度
分布計算モデル1003 による計算結果)を初期温度
分布として便用し、非定常メタル温度分布計算モデル1
005でメタル温度分布を計算する。
Next, based on the boundary condition of the inner surface metal obtained by substituting the above heat transfer coefficient into equation (4) described later, the changeover switch (B) 1009 is switched to bIltll to obtain the metal temperature distribution storage section 1006. Using the contents (calculation results by steady metal temperature distribution calculation model 1003) as the initial temperature distribution, unsteady metal temperature distribution calculation model 1
005 to calculate the metal temperature distribution.

さらに前記の計算結果を外面メタル温度計測値TMOで
補正し、その補正結果を、スイッチ(人)1004 の
b 111+1人力を介してメタル温度分布記憶部10
06 に格納する。
Further, the above calculation result is corrected using the outer surface metal temperature measurement value TMO, and the correction result is transferred to the metal temperature distribution storage unit 10 via human power of the switch (person) 1004 b 111+1.
Store in 06.

プラント停止時は、第4図の過熱器止弁6が閉じられて
評価点205の内部流体が減少する。
When the plant is stopped, the superheater stop valve 6 in FIG. 4 is closed and the internal fluid at the evaluation point 205 is reduced.

前記内部流体の流量と圧力の少なくとも一方が、規定値
未満になったことを、モデル切替条件判定部1002で
検知すると、上記とは逆に、メタル温度分布計算モデル
を、非定常メタル温度分布計算モデル1005から定常
メタル温度分布計算モデル1003 に切替える。
When the model switching condition determination unit 1002 detects that at least one of the flow rate and pressure of the internal fluid has become less than the specified value, contrary to the above, the metal temperature distribution calculation model is changed to unsteady metal temperature distribution calculation. The model 1005 is switched to the steady metal temperature distribution calculation model 1003.

この時のメタル温度分布初期値としては、メタル温就分
布記憶部1006 の内容を、切替スイッチ(B)10
09  をa tjlllに切替えて1史用する。さら
に、切替スイッチ(A) 1004  もa I!!I
に切替えて、定常メタル温度分布計算モデル1003の
計算結果をメタル温度分布記憶部1006に格納する。
As the initial value of the metal temperature distribution at this time, the contents of the metal temperature distribution storage section 1006 are set to the changeover switch (B) 10.
Switch 09 to a tjllll and use it for one history. Furthermore, the changeover switch (A) 1004 is also a I! ! I
The calculation result of the steady metal temperature distribution calculation model 1003 is stored in the metal temperature distribution storage unit 1006.

熱応力は、以上のようにして計算され、格納されたメタ
ル温度分布記憶部1006の内容に基づいて、熱応力計
算部1010 で計算する。一方、内圧応力は、内部流
体の圧力計測1直P、に基づいて、内圧応力計算部10
11 で計算する。
The thermal stress is calculated by the thermal stress calculation unit 1010 based on the contents of the metal temperature distribution storage unit 1006 calculated and stored as described above. On the other hand, the internal pressure stress is determined by the internal pressure stress calculation unit 10 based on the pressure measurement 1 of the internal fluid.
Calculate with 11.

以上のようにして求めた熱応力および内圧応力の計算値
から、主応力計算部1012 で主応力を計算する。
The principal stress calculation unit 1012 calculates the principal stress from the calculated values of the thermal stress and internal pressure stress obtained as described above.

次に、メタル温度分布計算と応力計算の実施具体例につ
いて、さらに詳細に説明する。
Next, practical examples of metal temperature distribution calculation and stress calculation will be described in more detail.

まず、何れも同じ計算式を使うメタル温度分布初期値針
3を部1001 と定常メタル温度計算モデル1003
について説明する0 2次過熱器出ロヘノダ管寄、すなわち評価点205を、
第21図に示すような各部寸法をもった無限円筒とみな
し、軸方向の温度分布は生じない一換言すれば、その半
径す方向の温度分布は、軸方向のどの位置でも同じであ
ると仮定する。
First, the metal temperature distribution initial value needle 3, which uses the same calculation formula, is part 1001 and the steady metal temperature calculation model 1003.
Explaining the secondary superheater outlet header, that is, the evaluation point 205,
It is assumed that it is an infinite cylinder with the dimensions of each part as shown in Figure 21, and that no temperature distribution occurs in the axial direction.In other words, it is assumed that the temperature distribution in the radial direction is the same at any position in the axial direction. do.

そして、第22図に示すように、FF価点点205おけ
る半径方向8個のうち、i番目の分割点のメタル温度T
1 (iはO−N )を、次の(1)式の定常温度分布
計算式を用いて計算する■T  ;ktnr・ + B
       −−−(1)ただし。
As shown in FIG. 22, the metal temperature T at the i-th division point among the eight radial division points at the FF value point 205
1 (i is O-N) using the steady temperature distribution calculation formula of the following equation (1) ■T;ktnr・+B
--- (1) However.

ここで、 r  :円筒中心からの距離 a  :円筒内半径 b  =円筒外半径 TM□  :外面メタル温度計測値 Tf:内部流体温度計測値 つぎに、非定常メタル温度計算モデルに2ける温度分布
1其式について説明する。
Here, r: Distance from the center of the cylinder a: Cylinder inner radius b = Cylinder outer radius TM□: External metal temperature measurement value Tf: Internal fluid temperature measurement value Next, temperature distribution 1 based on the unsteady metal temperature calculation model The formula will be explained.

上記と同様に、評価点205を無限円筒とみなし、かつ
その軸方向の温度分布は生じないものと仮定すると、半
径方向の非定常メタル温度分布は、次の(3)〜(5)
式で計算されるO ここで。
Similarly to the above, assuming that the evaluation point 205 is an infinite cylinder and that no temperature distribution occurs in the axial direction, the unsteady metal temperature distribution in the radial direction is as follows (3) to (5).
O is calculated by the formula where:

λ :メタルの熱伝導率 h :内部流体からメタル内への熱伝達率T :内面メ
タル温度計算値 なお、前記(4)式は、内部流体から評価点205のメ
タルに伝達される熱量が、メタル内茨面における温度勾
配とメタルの熱伝導率との積に等しいことをあられすも
のであり、また前記(5)式は、前記メタル外表面では
熱的に平衡状態にあることを示すものである。
λ: Thermal conductivity of the metal h: Heat transfer coefficient from the internal fluid to the metal T: Calculated temperature of the internal metal It is equal to the product of the temperature gradient on the inner thorny surface of the metal and the thermal conductivity of the metal, and the above equation (5) shows that the outer surface of the metal is in a thermal equilibrium state. It is.

前記式(3)〜(5)をディジタル計算機(図示せず)
で計算するためには、定常温度分布計算の場合と同様に
、評価点メタルを半径方向にN分割し。
The above equations (3) to (5) are calculated using a digital computer (not shown).
In order to calculate this, the evaluation point metal is divided into N parts in the radial direction, as in the case of steady temperature distribution calculation.

各分割点のメタル温度T、(i)を求めるように、分割
単位長さをΔr、温度分布の計算周期をΔtとして、第
23図に示す差分形式に変換することが必要である。
In order to obtain the metal temperature T, (i) at each division point, it is necessary to convert into the differential format shown in FIG. 23, where the division unit length is Δr and the temperature distribution calculation cycle is Δt.

第23図において、60は変換前のデータを記憶するテ
ーブルであり、61は差分形式にf換する変換部である
。また、62は変換後のデータを記憶するテーブルであ
る。
In FIG. 23, 60 is a table that stores data before conversion, and 61 is a conversion unit that converts data into a differential format. Further, 62 is a table that stores the data after conversion.

60に記憶されたデータは、変換部61で次の(6)式
のように変換される。すなわち、ここで。
The data stored in 60 is converted by the conversion unit 61 as shown in equation (6) below. i.e. here.

A。A.

J ただし、 Tf(i)  :内部流体の時刻jの温度T(j)−メ
タルの分割点iの時刻jの温度a、:熱披散率(時刻j
の値) λ  :熱伝導率(時刻jの値) h  :熱伝達率(時刻jの値) Δr  :メタルの円筒分割単位長さ つぎに、熱伝達率り、は、熱伝達率計算部1008にお
いて、次の(7)〜(lO)式に基づいて計算される。
J However, Tf(i) : Temperature T(j) of internal fluid at time j - Temperature a of metal dividing point i at time j, : Heat dissipation rate (time j
) λ: Thermal conductivity (value at time j) h: Heat transfer coefficient (value at time j) Δr: Unit length of cylindrical division of metal Next, the heat transfer coefficient is the heat transfer coefficient calculation unit 1008 is calculated based on the following equations (7) to (lO).

(−巴尚次外共著、森北出版株式会社、「伝熱工学」第
89頁など参照)。
(See page 89 of "Heat Transfer Engineering", co-authored by Naoji Tomoe, Morikita Publishing Co., Ltd.).

w = G・v/9                
 ・・・・・・・・・(7)“  2 s= −3・・・・・・・・・(8) ここで。
w = G・v/9
・・・・・・・・・(7) “ 2 s= −3・・・・・・・・・(8) Here.

W :蒸気流速 G :内部流体流量 V :内部流体比容積(温度T、と圧力P、の関数) S :流路断面積 FL:レイノズル数 ν :動粘性係数(温度T、と圧力Pの関数)K :熱
伝導率(温度Tfと圧力Pの関数)P ニブラントル数
(温度T1と圧力Pの関数)前記式(7)における内部
流体流量Gは内部流体流量計算部1007において、俳
人前は、次の(11)式を用いて計算される。
W: Steam flow rate G: Internal fluid flow rate V: Internal fluid specific volume (function of temperature T and pressure P) S: Channel cross-sectional area FL: Raynozzle number ν: Kinematic viscosity coefficient (function of temperature T and pressure P) )K: Thermal conductivity (function of temperature Tf and pressure P) P Nibrandtl number (function of temperature T1 and pressure P) The internal fluid flow rate G in the above equation (7) is determined by the internal fluid flow rate calculation unit 1007 as follows: It is calculated using the following equation (11).

ここで、 G1:タービンバイパス弁7の流量 G2:主塞止弁前上部シートドレン升12の流量 G8=主蒸気管ドレン弁11の流量 0121段再熱器207の蒸気流量 上記G、、 G2. G、は各々の弁の差圧特性に基づ
く一般の流址計算式1こより求めることができる。
Here, G1: Flow rate of the turbine bypass valve 7 G2: Flow rate of the upper seat drain square 12 in front of the main blocking valve G8 = Flow rate of the main steam pipe drain valve 11 012 Steam flow rate of the 1st stage reheater 207 Above G,, G2. G can be determined from a general flow rate calculation formula 1 based on the differential pressure characteristics of each valve.

すなわち、流jtG+は、2?:Ka熱姦出口蒸気圧力
とフラノン1タツク指内圧との着圧を用いて。
In other words, the flow jtG+ is 2? :Using the pressure of Ka heat release steam pressure and furanone 1-tack finger pressure.

また流量G2.山は、2次過熱晶出口蒸気圧力と復水器
圧力との差圧を用いて、各々の弁流路断面積などの弁特
性に基づいて、各々計算することができる。
Also, the flow rate G2. The peaks can each be calculated based on valve characteristics such as the cross-sectional area of each valve passage using the differential pressure between the secondary superheated crystal outlet steam pressure and the condenser pressure.

一方、G1□は、俳人前の最大流敏にターしンの定格回
転数に対する比率を乗することによって計算できる。
On the other hand, G1□ can be calculated by multiplying the maximum fluidity before the haiku by the ratio to the rated rotational speed of the turbine.

なお、上式における係数1/4は、生蒸気雪20が2本
設置されたプラントについて、各々の管寄・\ラダの流
量を全蒸気量から按分(!A′II−するための係数で
ある。
In addition, the coefficient 1/4 in the above formula is a coefficient for proportionally dividing (!A'II-) the flow rate of each header/rudder from the total steam amount for a plant where two live steam snows 20 are installed. be.

つぎに、併入後の円部流体流量Gは、タービン負荷に対
する主蒸気流量を予めテーブルとして記憶させて置き、
このデータに基づいて補闇討算により計算することがで
きる。
Next, the circular fluid flow rate G after joining is determined by storing the main steam flow rate for the turbine load in advance as a table.
Based on this data, calculations can be made using supplementary calculations.

上記手順により、非定常メタル温度分布計算式で計算し
た結果は、外面メタル温度計測恒TMOを用いで、 a)メタル内面熱伝達率が5式(10ンに一致し。
According to the above procedure, the results calculated using the unsteady metal temperature distribution calculation formula are as follows: (a) The metal inner surface heat transfer coefficient matches Equation 5 (10) using the outer metal temperature measurement constant TMO.

さらに、 b)外面メタル温度を計測値番こ一致させるように。moreover, b) Make the external metal temperature match the measured value number.

補正される。すなわち、内面メタル温度計算値Tと外面
メタル温度計算1v7LTHとの差の大きさにしたがっ
て、 (111To−TMl≧0.5℃(温度差が大)の時は
、比例配分の考えを用いて、 ここで。
Corrected. In other words, according to the size of the difference between the calculated inner metal temperature value T and the calculated outer metal temperature value 1v7LTH, (111To-TMl≧0.5℃ (the temperature difference is large), using the idea of proportional distribution, here.

To−TN  h・Δr ただし、 T、:補正前の分割点1のメタル温度計算値T、′:補
正後の分割点iのメタル温度計算値なる計算式によって
、また。
To-TN h・Δr However, T: Calculated value of metal temperature at dividing point 1 before correction T, ′: Calculated value of metal temperature at dividing point i after correction.

(211To−TNI<0.5℃(温度差が小)の時は
、第24図に示したような平行移動の考えを用いて、’
r、’ = T、 −(TN−T、。)       
・・・−・・−(15iなる式によって、それぞれメタ
ル温度分布の補正計算を行う。
(When 211To-TNI<0.5℃ (temperature difference is small), use the idea of parallel movement as shown in Figure 24,
r,' = T, -(TN-T,.)
. . . - (The metal temperature distribution is corrected and calculated using the formula 15i.

つぎに、熱応力計算部1010について説明する。ここ
では、上記方法によって計算・補正され、メタル温度分
布記憶部1006に記憶されている結果(メタル温度分
布)を用いて1次の(16)(17)式により評価点2
05の一般部(ノズルコーナ部NC以外の部分)の熱応
力を計算する。
Next, the thermal stress calculation section 1010 will be explained. Here, using the result (metal temperature distribution) calculated and corrected by the above method and stored in the metal temperature distribution storage unit 1006, the evaluation point 2 is calculated using the linear equations (16) and (17).
Calculate the thermal stress of the general part (parts other than the nozzle corner part NC) of 05.

ここで。here.

σθ、 2局方向内面熱応力 σzt  ”軸方向内面熱応力 T  :メタル体積平均温度 ve ′E  :ヤング率 α  :線膨張率 ν  :ポアソン比 T1m二分割点iのメタル温度の記憶値Tom:内面メ
タル温度の記憶値 T  :外面メタル温度の記憶値 8m 上式におけるヤング率E、巌膨張率αは、メタル体積平
均温度に依存するため、これをパラメータとして定数テ
ーブルより内挿計算によって決定するのが望ましい。
σθ, Internal thermal stress in two local directions σzt ” Axial internal thermal stress T: Metal volume average temperature ve'E: Young's modulus α: Coefficient of linear expansion ν: Poisson's ratio T1m Memorized value of metal temperature at bisection point i Tom: Internal surface Memorized value of metal temperature T: Memorized value of external metal temperature 8m Since Young's modulus E and Iwa expansion coefficient α in the above equation depend on the metal volume average temperature, they are determined by interpolation calculation from a constant table using this as a parameter. is desirable.

つぎに内圧応力計算部について説明する。ここでは、内
部流体の圧力計測値に基づいて、内圧応力を次の(18
)(19)式を用いて計算する。
Next, the internal pressure stress calculation section will be explained. Here, based on the pressure measurement value of the internal fluid, the internal pressure stress is calculated as follows (18
) (19).

a  −−p、            ・・・・・・
・・・U娩「p ここで、 σ1.二半径方向内圧応カ σ、  :内圧芯カ強さ 町 :内圧 Di=管内径 t  :板厚 以上で計算した熱応力と内圧応力を基にして。
a--p, ・・・・・・
...U delivery 'p Here, σ1.Internal pressure stress in two radial directions σ, :Internal pressure core strength town :Internal pressure Di=Pipe inner diameter t :Based on thermal stress and internal pressure stress calculated above plate thickness .

主応力計算部1012 では、評価点205の一般部に
対する内面ノズルコーナ部NCへの応力集中を考慮し、
次の(20)(21)(22)式により、内面ノズルコ
ーナ部の主応力を計算する。
The principal stress calculation unit 1012 considers the stress concentration on the inner nozzle corner part NC with respect to the general part of the evaluation point 205,
The principal stress at the inner nozzle corner is calculated using the following equations (20), (21), and (22).

a ″ゞ °0         ・・・・・・・・・
(至)r      rp      rp σα=にθ1−σθ、+にθp・σp  ・・・・・・
・・・シυσ2= Kzt@σit+KZp・σp  
・・・・・・・・・C21ここで、 K、、  :周方向熱応力集中係数 に2.  :44I11方向熱応力集中係数K  :牛
径方向内圧応力集中係数 p Kθ、 :周方向内圧応力集中係数 に2.:++a+方向内圧応力集中係数σr  二手径
方向主応力 σθ  :周方向主応力 σ  :軸方向主応力 なお、前述の実施例では、内部流体流皺の計算値および
内部流体の圧力実測値とそれぞれの基準値との比較結果
に基づいて、メタル温度分布計算モデルの定常/非定常
間の切替えを実行したが、過熱器止弁6の開閉状態に応
じて前記の切替えを実行してもよい。
a ″ゞ °0 ・・・・・・・・・
(To) r rp rp σα = θ1 − σθ, + θp・σp ・・・・・・
...Shυσ2= Kzt@σit+KZp・σp
・・・・・・・・・C21 Here, K: 2. for the circumferential thermal stress concentration coefficient. : 44I11 direction thermal stress concentration coefficient K : radial direction internal pressure stress concentration coefficient p Kθ, : circumferential direction internal pressure stress concentration coefficient 2. : ++a+ direction internal pressure stress concentration coefficient σr Bilateral radial direction principal stress σθ : Circumferential direction principal stress σ : Axial direction principal stress Note that in the above example, the calculated value of the internal fluid flow wrinkles and the actual measured value of the internal fluid pressure and the respective Although the metal temperature distribution calculation model was switched between steady state and unsteady state based on the comparison result with the reference value, the above switching may be performed depending on the open/closed state of the superheater stop valve 6.

次に、余寿命#n機能ブロック1100の具体例につい
て説明する。第6図は、余寿命計算フローを示す。以下
このフローに沿って計算方法を説明する。
Next, a specific example of the remaining life #n functional block 1100 will be described. FIG. 6 shows the remaining life calculation flow. The calculation method will be explained below along this flow.

まず、疲労寿命計算の手順について説明する。First, the procedure for calculating fatigue life will be explained.

まず、ステップ1101では、前記の式(20)〜(2
2)に基づいて、内面主応力差(9,〜S、)を次式(
23)〜(25)により求める。
First, in step 1101, the above equations (20) to (2
2), the inner principal stress difference (9, ~S,) is calculated using the following formula (
23) to (25).

9、=リーσz            ”’ ”’ 
”’困9、= σ −σ              
 ・・・・・・・・・Q滲S、=σ、−σθ     
       ・・・・・・・・・(251次にステッ
プ1102では、前記の式(23)〜(25)によって
計算した各々の主応力差S、〜S、について、その応力
型幅をとらえ、これに基づいて設計疲労線図より寿命消
費を計算する。
9, = Lee σz ”'”'
”' Trouble 9, = σ − σ
......Q S, =σ, -σθ
(251) Next, in step 1102, the stress type width is determined for each principal stress difference S, ~S, calculated by the above equations (23) to (25), and this Calculate the life consumption from the design fatigue diagram based on .

例えば、主応力差S、が第7図に示すような時間的変動
を示したとすれば、S、についての応力全振幅2..2
2  が求められる。同様にC2,S3■■厘鳳 にライてもz、  l z2  + ”” + Zl 
 + z2+ ”’  がそれぞれ求まる。
For example, if the principal stress difference S shows a temporal variation as shown in FIG. 7, then the total stress amplitude 2. .. 2
2 is required. Similarly, if you lie on C2, S3■■Rinho, z, l z2 + "" + Zl
+ z2+ ”' can be found respectively.

つまり、各主応力差の変化曲線に現われる多数の極小値
と極大値の中から、まず最大の振幅を有する極小・極大
値の対をピックアップし、つぎに残りの権小・極大1直
について同様にピックアップするというように。
In other words, from among the many minimum values and maximum values that appear on each principal stress difference change curve, first pick up the pair of minimum and maximum values that have the largest amplitude, and then do the same for the remaining minimum and maximum values. and so on.

8I(コライては、Zl、z2・・(Z1ンz2〉・・
・)nu       in S、(こついては、Zl  + Z2  +−・(Zl
> Z2ン−)II        ml S、については、 Zl  、 Z2  、・−(Zl
 >Z2 >−)のように求める。
8I
・)nu in S, (If you get stuck, Zl + Z2 +-・(Zl
> Z2-) II ml S, for Zl, Z2, ・-(Zl
>Z2 >-).

+1 次に、これらの応力全振幅へ 〜Z、(i=1+・・・
n)の中から次式(26)に示すよう(こ、順次最大値
を選び応力片振@H8,1(2,・・・を求める。
+1 Next, to the total amplitude of these stresses ~Z, (i=1+...
n), as shown in the following equation (26), the maximum value is sequentially selected to obtain the stress oscillation @H8,1(2, . . . ).

ステップ1103では、この応力片”A幅H,、H2に
対応させて、第8図に示すような設計疲労線図より許容
繰返し回数Nl + N、 I・・・を求める。さらに
、これらの許容繰返し回数N、 I N2!・・・の逆
数より、ステップ1104 Jこおいて、次式(27)
に示す1サイクル当りの疲労寿命消費量φfを計算する
In step 1103, the allowable number of repetitions Nl + N, I, etc. is determined from the design fatigue diagram as shown in FIG. From the reciprocal of the number of repetitions N, I N2!..., step 1104 J, the following formula (27) is obtained.
Calculate the fatigue life consumption amount φf per cycle shown in

つぎに、クリープ損傷寿命消費の計算手順について説明
する〇 ボイラの起動時の主応力差の時間的f:動は、θ方向(
周方向)のものを二次過熱1セ管寄部について模式的に
示すと、コールドスタートかホットスタートかにはかか
わり無く、第9図のようになる。すなわち、起動後一旦
は圧縮側に変化するが。
Next, we will explain the calculation procedure for creep damage life consumption.〇The temporal f:dynamics of the principal stress difference at the time of starting the boiler is expressed in the θ direction (
Fig. 9 schematically shows the secondary heating (circumferential direction) for the 1-stage header section, regardless of whether it is a cold start or a hot start. In other words, it changes to the compression side once after startup.

その後圧力上昇に伴って引張側に変化し、初期応力σ、
に遅した後徐々に緩和する。
Then, as the pressure increases, it changes to the tensile side, and the initial stress σ,
After slowing down, it gradually eases.

クリープ損傷寿命は、第io図Jこ示すように、檀々の
初期応力σ、に対する緩和カーブを計算機に記憶させて
おいて、初期応力σ□の値に応じた!a和カーブを選択
し、第11図(、)に示す応力緩和カーブの緩和開始時
点Sからの経過時間Tにおける応力σ(T)と時間幅Δ
Tを求める。
The creep damage life is determined by storing the relaxation curve for each initial stress σ in a computer and calculating it according to the value of the initial stress σ□, as shown in Figure ioJ. Select the sum curve a, and calculate the stress σ(T) and time width Δ at the elapsed time T from the relaxation start point S of the stress relaxation curve shown in Figure 11(,).
Find T.

そして、このσ(T)を用いて、第11図(b)に示す
ようなりリープ破断カーブより破断時間tr(σ(T)
)を求め、上記ΔTの間のクリープ損傷をΔt/lrと
して求める。
Then, using this σ(T), the rupture time tr(σ(T)
) is determined, and the creep damage during the above ΔT is determined as Δt/lr.

第6図のステップ1106ではs ′fJtJ記式(2
1)で求めた内面周方向の応力σθが圧縮方向(即ち。
In step 1106 of FIG. 6, s'fJtJ notation (2
The stress σθ in the inner circumferential direction obtained in 1) is in the compression direction (i.e.

第9図では負側)に相当する時は、ステップ1107へ
移行し、ステップ1105で計算した次式(28)に示
す相当応力σ、がこれまでの最大値であるかどうかをチ
ェックする。
(negative side in FIG. 9), the process moves to step 1107, and it is checked whether the equivalent stress σ calculated in step 1105 and shown in the following equation (28) is the maximum value so far.

そして最大であれば、これとこの時のメタル平均温度を
メモリに記憶しておく。
If it is the maximum, this and the metal average temperature at this time are stored in the memory.

内面周方向の応力σθが引張方向(即ち第9図では上側
)に転じた場合は、ステップ1108でメタル平均温度
がクリープ域(例えば、二次過熱器出口ヘッダ管寄につ
いては510℃)に入ったか否かを判定する。
If the stress σθ in the inner circumferential direction changes to the tensile direction (i.e., upward in FIG. 9), the metal average temperature enters the creep region (for example, 510° C. for the secondary superheater outlet header) in step 1108. Determine whether or not.

前記クリープ域に入ったときは、応力緩和カーブの初期
応力以後の緩和経過時間Tを計数するための、クリープ
保持時間力ヮンタをスタートさせる。そして引続きステ
ップ1109 で初期応力σ。
When the creep region is entered, a creep holding time counter is started for counting the elapsed relaxation time T after the initial stress of the stress relaxation curve. Then, in step 1109, the initial stress σ is determined.

を計算する。Calculate.

第12図には、第6図のステップl l O’9におけ
る初期応力計算の詳細フローチャートが示されている。
FIG. 12 shows a detailed flowchart of the initial stress calculation in step l l O'9 of FIG.

このフローチャートと第13図〜417図を用いて初期
応力の計算手順について以下説明する。
The procedure for calculating the initial stress will be explained below using this flowchart and FIGS. 13 to 417.

第13図に示された応力歪線図の例は、初期点が0点に
ある時に圧縮側最大相当応カカS発生し、その値がその
時の温度の圧縮側降伏応力Y1を超え、その後応力が引
張方向に転じ最大値σ、に達した経路を示したもので、
σいが初期応力であり、その1直は次式(29)で表わ
される。
In the example of the stress strain diagram shown in Fig. 13, when the initial point is 0 point, the maximum equivalent stress S on the compressive side occurs, the value exceeds the yield stress Y1 on the compressive side at the temperature at that time, and then the stress It shows the path where σ turned to the tensile direction and reached the maximum value σ,
σ is the initial stress, and its straight line is expressed by the following equation (29).

また、;vJ期応力が定格温度での降伏応力Y、を超え
る場合は、同図σ、′のようになり、次式(3o)で表
わされる。
Further, when the vJ period stress exceeds the yield stress Y at the rated temperature, it becomes as shown in the figure σ,' and is expressed by the following equation (3o).

P。P.

ここで、E、:  定格温度でのヤング率、P S  
定格温度での高温引張特性頑き。
Here, E: Young's modulus at rated temperature, P S
Strong high temperature tensile properties at rated temperature.

である。It is.

まず、ステップ1109Aでは、第13図に示す応力歪
線図を用いて、圧縮側での降伏応力Y、。
First, in step 1109A, the yield stress Y on the compression side is determined using the stress strain diagram shown in FIG.

圧縮側最大応力発生温度での高温引張特性頑きF。High temperature tensile properties at the maximum stress generation temperature on the compression side.

圧縮側最大相当応力発生時の温度でのヤング率Eを計算
する。
The Young's modulus E at the temperature at which the maximum equivalent stress on the compression side occurs is calculated.

次のステップ1109B では、第14図に示すように
、前回運転時の応力緩和最終値SO9定格運転時、ia
S応力σ、2及び圧縮側最大相当応力σ2から、圧縮側
最大応力SBを次式(31)によって求める。
In the next step 1109B, as shown in FIG.
The compression side maximum stress SB is determined from the S stress σ,2 and the compression side maximum equivalent stress σ2 using the following equation (31).

9B = 90−σP2+σ、       叫・・・
・−C3υこの圧縮側最大応力9Bと降伏応力−Y1と
をステップ1109Cで比較し、  5IB(−Y、 
 のときはステップ1109D へ、それ以外のときは
ステップ1109Hへ移行する。
9B = 90-σP2+σ, scream...
・-C3υThis maximum stress on the compression side 9B and the yield stress -Y1 are compared in step 1109C, and 5IB(-Y,
If so, proceed to step 1109D, otherwise proceed to step 1109H.

ステップ1109D では、引張側相当応力3人を、第
1回目起動のときは第13図に、また第2回目以降起動
のときは第14図にそれぞれ示す方法により、次式(3
2)の如く求める。
In step 1109D, the tensile side equivalent stress of three people is calculated by the following formula (3
Find as in 2).

9A=(’3B+Yl)(−−1)+SO・−・川・−
C3りこの引張側相当応力3人と定格温度での降伏応力
Y、とをステップ1109E で比較し、9A>Y。
9A=('3B+Yl)(--1)+SO・-・kawa・-
Compare C3 Riko's tensile side equivalent stress with the yield stress Y at the rated temperature in step 1109E, and 9A>Y.

であればステップ1109F  へ移行し、それ以外の
ときはステップ1109G へ移行する。
If so, the process moves to step 1109F; otherwise, the process moves to step 1109G.

ステップ11091;’  へ移行したとき、即ち圧縮
側でも引張側でも降伏する場合は、第17図に示すよう
にして、次式(33)により初期応力σA2を計算する
When proceeding to step 11091;', that is, when yield occurs on both the compression side and the tension side, the initial stress σA2 is calculated using the following equation (33) as shown in FIG.

ス−7−クプ1109()へ移行するのは、第14図に
示すようにして、即ち応力が緩和してSOまで下った時
点でボイラ停止後再起動するような場合で、圧縮側で降
伏するときの初期応力σ、を求める。
The transition to S-7-cup 1109 () occurs when the boiler is stopped and restarted as shown in Fig. 14, when the stress is relaxed and has decreased to SO, and yields on the compression side. Find the initial stress σ when

ステップ1109Hでは、引張側相当応力s。In step 1109H, the tensile side equivalent stress s.

と定格温度での降伏応力Y3とを比較し、90≦Y3の
場合は、ステップ1I09I  へ移行し、!90>Y
and the yield stress Y3 at the rated temperature, and if 90≦Y3, proceed to step 1I09I, and! 90>Y
.

の場合はステップ1109J へ移行する。In this case, the process moves to step 1109J.

ステップ1109I  へ移行したとき、即ち第15図
に示すように圧縮側でも引張側でも降伏しないときは、
初期応力はSOと変らないので初期応力び、□′を90
と等しいと置く。あるいは、初期応力σA1′  を計
算する。
When proceeding to step 1109I, that is, when there is no yield on either the compression side or the tension side as shown in FIG.
The initial stress is the same as SO, so the initial stress and □' are 90
Set it as equal to . Alternatively, calculate the initial stress σA1'.

ステップ1109J  へ移行したとき、即ち第16図
に示すように圧縮側で降伏せずに、引張側で降伏すると
きは、次式(34)によって初期応力σA2′を求める
When proceeding to step 1109J, that is, when yielding does not occur on the compression side but yields on the tension side as shown in FIG. 16, the initial stress σA2' is determined by the following equation (34).

このようにステップ1109によって求められた初期応
力σ□に基づいて、第6図のステップ1110では、ま
ず最初に、第10図に示した応力緩和曲線を用い、第1
8図に示すように、内挿法lこよって適用すべき応力緩
和曲線〔鎖線)を求める。なお、第18図の実線は、予
め記憶されている応力緩和曲線である。
Based on the initial stress σ□ obtained in step 1109, in step 1110 of FIG.
As shown in Figure 8, the stress relaxation curve (dashed line) to be applied is determined by interpolation. Note that the solid line in FIG. 18 is a stress relaxation curve stored in advance.

その恢、クリープ保持時間力ワンタの値Tに対応させて
、次のようにしてクリープ損傷寿命を計算する。
Then, the creep damage life is calculated as follows in correspondence with the value T of the creep retention time force wanta.

クリープ損傷寿命計算の手順を、第19図(a)〜(c
)に示された具体例にしたがって説明する。第19図(
a)〜(c)には、適用される応力緩和曲線が示されて
いる。
The procedure for calculating creep damage life is shown in Figures 19(a) to (c).
) will be explained according to the specific example shown. Figure 19 (
In a) to (c) the applied stress relaxation curves are shown.

応力緩和曲線は、償軸のクリープ保持時間(第9図で、
主応力差がピーク値を示してからの経過時間) 0,1
 、0,2 、0,4 、0,7 、1.0時間におけ
る応力として、それぞれσ(0,1) lσ(0,2)
The stress relaxation curve is determined by the creep retention time of the compensation axis (in Figure 9,
Time elapsed since the principal stress difference reached its peak value) 0,1
, 0,2 , 0,4 , 0,7 , and 1.0 hours, respectively σ(0,1) lσ(0,2)
.

σ(0,4)、σ(0,7) 、σ(1,0)なる値が
与えられる(すなわち、記憶されている)。
The values σ(0,4), σ(0,7), and σ(1,0) are given (that is, stored).

第19図(a)〜(C)は、クリープ保持時間Tが上記
時間の隣接する2つの中間時間点に対して、それぞれ左
側にある場合(第19図aでは、0.4と0.7の中間
点0.55の左側にTが位置している)。
FIGS. 19(a) to (C) show cases where the creep retention time T is on the left side of two adjacent intermediate time points of the above time (0.4 and 0.7 in FIG. 19a). T is located to the left of the midpoint 0.55).

上記時間点に一致している場合、中間時間点に対して右
側にある場合(第19図Cでは、0.2と0.4の中間
点0.3の右側にTが位置している)を表わしている。
If it matches the above time point, if it is to the right of the intermediate time point (in Figure 19C, T is located to the right of the midpoint 0.3 between 0.2 and 0.4) It represents.

この実施例は、クリープ損傷評価のための応力を、前記
時間点の応力に合致していると仮定し、この応力を代表
曲なものとして持続時間ΔTを設定することにより、ク
リープ損傷寿命消費の計算を簡単にしようとするもので
ある。
In this example, it is assumed that the stress for evaluating creep damage matches the stress at the above-mentioned time point, and by setting the duration ΔT using this stress as a representative curve, the life consumption of creep damage can be reduced. This is intended to simplify calculations.

glQ図(a)の例によれば、応力とその持続時間ΔT
との関係は、 σ(0,1)の応力が ΔT、 =(0,15−0,1
)時間、σ(0,2)の応力が ΔT2−(0,3−0
−15)時間、またσ(0,4)の応力が ΔT3=(
T−0,3)時間。
According to the example of glQ diagram (a), the stress and its duration ΔT
The relationship is that the stress of σ(0,1) is ΔT, =(0,15−0,1
) time, the stress of σ(0,2) is ΔT2-(0,3-0
-15) time, and the stress of σ(0,4) is ΔT3=(
T-0, 3) Time.

それぞれ保持されたものと仮定する。Assume that each is retained.

第19図(b)の例では、 σ(0,1,)の応力が ΔT、’=(0,15−0,
1)時間、またσ(0,2)の応力が ΔT、’= (
0,4−0,15)時間、それぞれ保持されたものと仮
定しており、さらに。
In the example of Fig. 19(b), the stress of σ(0,1,) is ΔT,'=(0,15-0,
1) Time and stress of σ(0,2) are ΔT,'= (
0,4-0,15) hours, respectively, and further.

第19図(e)の例では、 σ(0,1)の応力が ΔT、″= (0,15−0,
1)時間、またσ(0,2)の応力が ΔT、”= (
T −0,15)時間、それぞれ保持されたものと仮定
している。
In the example of Fig. 19(e), the stress of σ(0,1) is ΔT,''= (0,15-0,
1) Time and stress of σ(0,2) are ΔT,”= (
T −0, 15) time, respectively.

ここで、前記σ(Oll ) +σ(0,2) rσ(
0,4)。
Here, the above σ(Oll) +σ(0,2) rσ(
0,4).

・・・・・・に対応する破断時間が、それぞれ’It 
t2+ t3+・・・として与えられている。これらか
ら、クリープ損傷寿命消費φ。は、それぞれ第19図(
、)〜(c)の場合について表わすと、次式(35)〜
(37)のようになる。
The rupture time corresponding to . . . is 'It
It is given as t2+ t3+... From these, creep damage life consumption φ. are respectively shown in Figure 19 (
, ) to (c), the following equations (35) to
(37).

このようにして求められたクリープ損傷寿命消゛ 費φ
。と、前記疲労寿命消費φ、とに基づいて。
Creep damage life consumption φ determined in this way
. and the fatigue life consumption φ.

第6図のステップ1111および1112において。In steps 1111 and 1112 of FIG.

合計寿命消費φ1と累積合計寿命φ7を次のように計算
する。
The total life consumption φ1 and the cumulative total life φ7 are calculated as follows.

まず、ステップ1111において1サイクルごとに、即
ちサイクルiごとに合計寿命消費φ、を次式(38)に
より求める。
First, in step 1111, the total life consumption φ is calculated for each cycle, that is, for each cycle i, using the following equation (38).

φi−φfi+φ□          ・・・・・・
・・・(至)次に、ステップ1112において、今回の
第Nサイクルまでの累積合計寿命φ7を、次式(39)
により求める ステップ1113は、前述したように1サイクル当りの
許容寿命を計算する。
φi−φfi+φ□ ・・・・・・
...(To) Next, in step 1112, the cumulative total life φ7 up to the current Nth cycle is calculated using the following formula (39).
In step 1113, the allowable life per cycle is calculated as described above.

このためその基準データとして1例えば起動モードごと
に、即ちコールドスタートモード、ウオームスタートモ
ード、ホットスタートモードごとに、許容起動回数がそ
れぞれNoc、N0VI、N0Hとして、また合計寿命
消費がそれぞれφ、。、φ’rw+φ、Hとして、予め
初期に配分されている。
Therefore, the reference data is 1, for example, for each startup mode, that is, for each cold start mode, warm start mode, and hot start mode, the allowable number of startups is Noc, N0VI, and N0H, respectively, and the total life consumption is φ, respectively. , φ'rw+φ,H, and are initially allocated in advance.

したがって、各モードlこ対応する初期サイクルの許容
寿命消費φpc +  φpw +  φPヨはそれぞ
れ次式(40)で茨わされる。
Therefore, the allowable life consumption φpc + φpw + φP of the initial cycle corresponding to each mode is determined by the following equation (40).

これに準じて、第1回目のサイクルまでの各モードの運
転回数をNi、 、 Ni。、Ni□とし、合計寿命消
費をφ’To +φ’TV Iψ’THとすると、次回
サイクル(i+1 )の許容寿命は、各モードごとに次
式(41)によって求められる。
According to this, the number of operations in each mode up to the first cycle is Ni, , Ni. , Ni□, and the total life consumption is φ'To +φ'TV Iψ'TH, the allowable life of the next cycle (i+1) is determined by the following equation (41) for each mode.

ここで、  (41)式の分子が残りの許容寿命すなわ
ち余寿命であり1分母が残りの許容運転回数である。
Here, the numerator of equation (41) is the remaining allowable life, that is, the remaining life, and the denominator is the remaining allowable number of operations.

次に、応力制限計算機能ブロック1200 U 1図)
について説明する。
Next, the stress limit calculation function block 1200 U (Fig. 1)
I will explain about it.

このブロックでは、余寿命計算機9目ブロツク1100
で、式(38)を用いて計算した合計寿命消費φ と、
そのサイクルでの圧縮側最大相当応力σ、〔式(28)
で求められる〕とを蓄積学習することにより、第20図
に示すような組図をコールド、ウオーム、ホットの各運
転モード毎に逐時更新作成して置く。
In this block, the remaining life calculator 9th block 1100
Then, the total life consumption φ calculated using equation (38) is
The maximum equivalent stress on the compression side σ in that cycle, [Equation (28)
By accumulating and learning the following information, a set diagram as shown in FIG. 20 is created and updated for each cold, warm, and hot operation mode.

第20図において、横軸のσ。は初期応力制限値、σ1
+1は(i+1)回目のサイクルに対する応力制限値で
あり、またlII軸のφ は初期許容寿醋消*(+サイ
クル当り)、φ は1サイクル当りの廿討寿命哨費、L
pi+1は(i + 1 )回目のサイクルに許される
許容寿命ををそれぞれ表わしている。
In FIG. 20, the horizontal axis is σ. is the initial stress limit value, σ1
+1 is the stress limit value for the (i+1)th cycle, φ on the II axis is the initial allowable life consumption * (+ per cycle), φ is the stress limit value per cycle, and L
pi+1 each represents the allowable life allowed for the (i + 1)th cycle.

この線図に基づいて、第1図のブロック1200では5
式(41)で新たに計算した許容寿命を縫えない応力、
すなわち第20図に示した例では、交点Pにr1応した
応力を新たな応力制限値として決定する。
Based on this diagram, block 1200 of FIG.
The stress that makes it impossible to meet the allowable life newly calculated using equation (41),
That is, in the example shown in FIG. 20, the stress corresponding to the intersection point P r1 is determined as the new stress limit value.

第1図の主蒸気温度予測部2000は、例えば特願昭5
8−29429号の明1![+沓に開示したように。
The main steam temperature prediction unit 2000 in FIG.
Mei 1 of No. 8-29429! [+As disclosed to Kutsu.

第25図に示す機能ブロックから形成されており。It is formed from the functional blocks shown in FIG.

カル7ンフイルタ理論により、口・Δt(但し、nは整
数、Δtはサンプリング周期)時間後の主蒸気温度T 
r pい+n、i)を予測するものである。
According to the Cal7 filter theory, the main steam temperature T after time Δt (where n is an integer and Δt is the sampling period)
rp+n,i).

第25図に示されたように、時刻1時点におけるプロセ
ス検出値のうち主蒸気温度Tfは、演算変数X+(+)
として取込まれ、観測ノイズW (i)とともに加算器
131jこ人力される。
As shown in FIG. 25, among the process detection values at time 1, the main steam temperature Tf is equal to the calculated variable X+(+)
The signal is taken in as a signal and input to the adder 131j together with the observation noise W (i).

加算器131の7II]算出力は、刀り算5132を介
して演算ブロック133に人力される。演算ブロック1
33の出力は、加算器134を介して、遅れ要素135
8よび0段に設けられた二次過熱器MJ特性モデル13
6−1〜口の初段に人力される。
7II] calculation output of the adder 131 is manually input to the calculation block 133 via the calculation 5132. Computation block 1
The output of 33 is passed through an adder 134 to a delay element 135
Secondary superheater MJ characteristic model 13 installed in stages 8 and 0
6-1 ~ Human power is applied to the first stage of the mouth.

2次過熱器入口蒸気温1fTsは、演算変数U+(i)
として、2次過熱器動特性モデル136−0の演算ブロ
ック136aに人力される。また、この動特性モデル1
36−0の池の演算ブロック136bには、前記遅れ要
素135の出力が入力される。
The secondary superheater inlet steam temperature 1fTs is the calculation variable U+(i)
As such, it is manually input to the calculation block 136a of the secondary superheater dynamic characteristic model 136-0. In addition, this dynamic characteristic model 1
The output of the delay element 135 is input to the pond calculation block 136b of 36-0.

これらの演算ブロック136aおよび136bの出力は
、加$5136cfこよって加算され、前記加算器13
2には減算信号として、一方前記カロ算器134には加
算信号としてそれぞれ入力される。
The outputs of these arithmetic blocks 136a and 136b are added by an addition of $5136cf, and the outputs of the adder 13
2 is inputted as a subtraction signal, and on the other hand, it is inputted to the Calo calculator 134 as an addition signal.

2次過熱器動特性モデル136−1〜nの内部の記載は
省略されているが、136−0と同一の構成となってい
る。また二次過熱器動特性モデル136−0には、後述
するように、演算に必要なプロセス検出値が人力される
Although the internal description of the secondary superheater dynamic characteristic models 136-1 to 136-n is omitted, they have the same configuration as the secondary superheater dynamic characteristic models 136-0. Further, as will be described later, process detection values necessary for calculation are input manually into the secondary superheater dynamic characteristic model 136-0.

つぎに、蒸気温度予測部2000の演xm作について説
明する。いま、時刻tにおける主蒸気温度TfをxIs
二次過熱器メタル温度T、をx2%二次過熱器人ロ蒸気
温度TSをUI、二次過熱器ガス温度T。をU2とし、
定常状態近辺での微少なそれらの変数の変動を考え、二
次過熱器の伝熱を定圧過程とすると、二次過熱器の動特
性モデルは次式(42)〜(49)で賢わせる。
Next, the operation of the steam temperature prediction section 2000 will be explained. Now, the main steam temperature Tf at time t is xIs
Secondary superheater metal temperature T, x2% secondary superheater steam temperature TS, UI, secondary superheater gas temperature T. Let be U2,
Considering minute fluctuations in these variables near the steady state, and assuming that heat transfer in the secondary superheater is a constant pressure process, the dynamic characteristic model of the secondary superheater can be calculated using the following equations (42) to (49). .

”’  A21 ” A1士A22’ 入2↑btt 
 @Ut   ””””’1.43−↑ ここで ・・・・・・・・・I4’71 なお、上記式において。
``' A21 '' A1 士 A22' Enter 2↑btt
@Ut """"'1.43-↑ Here...I4'71 In addition, in the above formula.

Cp i  :二次過熱器入口定圧比熱CO:二次過熱
器出口定圧比熱 WF:二次過熱器内部流体流瀘 WFR:二次過熱器内部流体比重量蓋 γ6  :二次過熱器内部流体比重量 ■  =二次過熱器内部容積 FG:ボイラガス流散 FGR:ボイラガス定格流量 Mm:二次過熱器メタル重置 Cm=二次過熱器メタル比熱 八日:二次過熱器伝熱面積 6g m lR:カスからメタルへの定格状態での熱伝
達率 α1118 + R:メタルから蒸気への定格状態での
熱伝4率 両式(42)、 (43)は、UI + U2が1−0
における値に保持されるものと仮定すると、それぞれ次
式%式%) これらの式(SO) 、 (Sl)に基づき、演算周期
Δt(Δt=1−1o)時刻光のx+(Δt)とX2(
、Δt)とを求める1IiI故値タイプの式に変形する
と次式(52)になる。
Cp i: Secondary superheater inlet constant pressure specific heat CO: Secondary superheater outlet constant pressure specific heat WF: Secondary superheater internal fluid flow WFR: Secondary superheater internal fluid specific weight Lid γ6: Secondary superheater internal fluid specific weight ■ = Secondary superheater internal volume FG: Boiler gas dispersion FGR: Boiler gas rated flow rate Mm: Secondary superheater metal overlay Cm = Secondary superheater metal specific heat 8 days: Secondary superheater heat transfer area 6g m lR: From waste Heat transfer coefficient to metal in rated state α1118 + R: 4 coefficient of heat transfer from metal to steam in rated state Both equations (42) and (43) have UI + U2 of 1-0.
Based on these equations (SO) and (Sl), the calculation period Δt (Δt=1-1o) time light x+(Δt) and X2 (
, Δt), the following equation (52) is obtained.

上式(52)において ・・・・・・・・・53 ・・・・・・・・・641 ・・・・・・・・・(5均 ・・・・・・・・・Q ・・・・・・・・・6υ ・・・・・・・・・轍 上記(52)式によって求められたX+(Δt)rX2
(Δt)を、それぞれx+(o) 、X2(0)と置き
換え、さらに式(52)の演算を0回繰り返すことによ
って、D・Δを時間先の主蒸気温度Tr(n−2℃)、
二次過熱器メタル温度T2゜(n・Δt)を予測するこ
とができる。
In the above formula (52)......53...641...(5%)...Q...・・・・・・6υ ・・・・・・Rut X+(Δt)rX2 obtained by the above equation (52)
By replacing (Δt) with x+(o) and X2(0), respectively, and repeating the calculation of equation (52) 0 times, D・Δ can be expressed as the main steam temperature Tr (n-2℃),
The secondary superheater metal temperature T2° (n·Δt) can be predicted.

式(52)で表わされる二次過熱器の動特性モデルは、
第25図中の一点知線で囲まれたブロック136に対応
されている。なお、同図においては、図を簡単化するた
め、任意の時刻1を用いて次式(63)で擬現されてい
る。
The dynamic characteristic model of the secondary superheater expressed by equation (52) is:
This corresponds to the block 136 surrounded by a dotted line in FIG. In addition, in the figure, in order to simplify the diagram, an arbitrary time 1 is used to simulate the following equation (63).

交(1)=φ(1−1)−x(1−t)+ H(1−1
)・U(1−1)・・・悼また、プロセス検出値の観測
過程が次式(64)で表わされるとき、信号1(1)の
最尤推定値X(1)は、カルマンフィルタ理論を適用し
て、次式(65)%式% ここで、仝(i) : m次元観測ベクトルC(i):
mXnXn鋭利 行列i):m次元11M 1111ノイズベクトル1(
1)=i(i)+p(1)・O’(1)・w  (Y(
i)−c (t)旋(1ン+舎(1月      ・・
・・・・・・・(6!llここで。
Intersection (1) = φ (1-1) - x (1-t) + H (1-1
)・U(1-1)...Mourning Also, when the observation process of the process detected value is expressed by the following equation (64), the maximum likelihood estimate X(1) of the signal 1(1) can be calculated using the Kalman filter theory. Applying the following equation (65)%, where: 仝(i): m-dimensional observation vector C(i):
mXnXn sharpness matrix i): m dimension 11M 1111 noise vector 1 (
1)=i(i)+p(1)・O'(1)・w (Y(
i)-c (t)turn(1n+sha(January...)
・・・・・・・・・(6!ll here.

+M(i−x)・台(1−1)   ・・・・・・・・
・鏝う(i)Q(*−’(1)+c−”(1)・舎−1
・0(1) l−’・・・・・・・・惰力 M(1)=−鏡1−1)・れ1−t ) i’(t−t
 )+M(1−t)・台(1−1)・M’(1−t)・
・・((至)上式のkはn次元状態変数ベクトルの1時
点でである。上式のjy (1)はr次元/ステムノイ
ズで推移行列、1l(1)はnxr駆勤駆動行列る。
+M(i-x)・unit(1-1)・・・・・・・・・
・Kan (i) Q (*-'(1)+c-"(1)・sha-1
・0(1) l-'...Inertia M(1)=-mirror 1-1)・re1-t) i'(t-t
)+M(1-t)・unit(1-1)・M'(1-t)・
...((to) k in the above equation is one point in time of the n-dimensional state variable vector. jy (1) in the above equation is the transition matrix with r-dimensional/stem noise, and 1l(1) is the nxr drive matrix Ru.

上述したように、式(63)で得られる主蒸気温度τ T、の演算値x(1)を、カルマンフィルタに通す −
ことによって精度の高い予測値が得られるのである。
As mentioned above, the calculated value x(1) of the main steam temperature τ T obtained by equation (63) is passed through a Kalman filter.
This allows highly accurate predicted values to be obtained.

なお、二次過熱器ガス温度U2は、次式(69)で計算
することにより得られる。       U、=  (
Hz十FS + Ha II FA十Hrg 11RG
        −161ここで、 Hr:$料発熱量、 Hrg :再循環ガスエンタルピ。
Note that the secondary superheater gas temperature U2 is obtained by calculating using the following equation (69). U, = (
Hz 10FS + Ha II FA10Hrg 11RG
-161 where, Hr: $ gas calorific value, Hrg: recirculation gas enthalpy.

FS:燃料流量、 HG:再循環ガス流量、 Ha:空気エンタルピ。FS: fuel flow rate, HG: recirculation gas flow rate, Ha: Air enthalpy.

Opg :ガス比熱、 FA;空気流量。Opg: gas specific heat, FA: Air flow rate.

K :定数0 第1図の応力予測機能ブロック2100で番よ、最適操
作型探索機能ブロック5000からの主蒸気温度変゛化
率Rs−kをもとに、先ず、n@Δtだけ将来の主蒸気
温度T2.を次式(70)を用1.Nで推定、予測する
0 ここでT、: 現在の主蒸気温度 次に、上記主蒸気温度T、pを用いて、応力計算機能ブ
ロック1000  と同様の計算手法により、n・Δを
時間後の時刻jにおける応力予測値σ1を計算する。
K: constant 0 In the stress prediction function block 2100 of FIG. Steam temperature T2. Using the following equation (70), 1. Estimated and predicted with N 0 where T: Current main steam temperature Next, using the above main steam temperature T and p, calculate n・Δ after time using the same calculation method as in the stress calculation function block 1000. Calculate the predicted stress value σ1 at time j.

但しこの実施例で゛は、内部流体流量計算用各種プロセ
ス量Daおよび内部流体圧力P、に関しては、n・Δを
時間後も変らないものとし、また外面メタル温度”MO
によるメタル温度分布計算値の補正計算は行わないもの
としている。
However, in this example, regarding the various process quantities Da and internal fluid pressure P for calculating the internal fluid flow rate, it is assumed that n and Δ do not change after time, and that the external metal temperature "MO"
Correction calculations for metal temperature distribution calculated values are not performed.

一方、負荷変化率を操作漱とした場合は、負荷予測機能
ブロックaoo’o(第1図)で8個の負荷変化率 R1> R4> R3・・・、>RN を大きいものから順に選び、現状の負荷MWを基にして
、n・Δを時間後(nサンプリング周期光)の負荷を次
式(71)によって推定する。
On the other hand, when the load change rate is used as the operating level, the load prediction function block aoo'o (Fig. 1) selects eight load change rates R1>R4>R3..., >RN in order from the largest one, Based on the current load MW, the load after n·Δ time (n sampling period light) is estimated by the following equation (71).

MVP  −MW + Rjen―Δt       
・・=−−−crυJ (j=1+2+・・N) そしてさやに、この予測負荷に見合った主蒸気流雪、燃
料流量、空気流量から、上述した主蒸気温度予測及び応
力予測手法により応力を予測する。
MVP −MW + Rjen−Δt
・・・=−−−crυJ (j=1+2+・・N) Then, the stress on the pod is calculated using the main steam temperature prediction and stress prediction method described above from the main steam snow drift, fuel flow rate, and air flow rate commensurate with this predicted load. Predict.

第1図の制菌評価機能ブロック4000では。In the bacteriostatic evaluation function block 4000 of FIG.

以上で算出した諸量を次のように定義する。The various quantities calculated above are defined as follows.

σ、:応力制限値 ′乞:時刻jにおける応力予測イ直 Tfj:時刻jに2ける主蒸気温度予測値T8j:時刻
jIこおける主蒸気温度設定値MVP、:時刻Jにおけ
る負荷予測値 MW、 j:時刻−における負荷指令値ε、二上記応力
制限値と応力予測値の許容偏差62:上記主蒸気温度予
測値と設定値の許容偏差 ε、二上記負荷予測値と負荷指令値の許容備差優先詞狂
P選択機能ブロック7000からの選択が、応力制限値
優先、主蒸気温度優先、または負荷優先のいずれである
かに応じて、それぞれ下記のように動作する。
σ, : Stress limit value': Stress prediction at time j Tfj: Predicted main steam temperature value T8j at time j: Main steam temperature set value MVP at time jI, : Predicted load value MW at time J, j: Load command value ε at time -, 2 Tolerance deviation between the above stress limit value and predicted stress value 62: Tolerance deviation ε between the above main steam temperature predicted value and set value, 2 Allowable deviation between the above predicted load value and load command value Depending on whether the selection from the difference priority P selection function block 7000 is stress limit value priority, main steam temperature priority, or load priority, each operates as follows.

(1)応力制限1優先の場合 つぎの(72)式 %式% が成立するまで、最適操作量探索機能ブロック5ooo
により主蒸気温度変化率R,3,負荷変化率RL3を探
索する。そして上式を満足する値の中で1次式(73)
で茨わされる工。
(1) When stress limit 1 is given priority Optimum operation amount search function block 5ooo
The main steam temperature change rate R,3 and the load change rate RL3 are searched for. Among the values that satisfy the above equation, the linear equation (73)
A worker who is troubled by this.

Iljヨ(♀、どT。)2+ (MW5− MW、 b
 )2  °゛σJを最小にする値を、最適操作量出力
機能ブロック6000を介して出力する。
Ilj yo (♀, do T.) 2+ (MW5- MW, b
)2 The value that minimizes σJ is output via the optimal manipulated variable output function block 6000.

(2)  主蒸気温度優先の場合 つぎの(74)式 %式%(41 が成立する迄RIllj、RL、を探索し、上式を満足
するイ直の中で、次式(75)で表わされる工、。
(2) When main steam temperature is given priority Search for RIllj, RL until the following formula (74) % formula % (41) is satisfied, and among the I's that satisfy the above formula, The work that will be done.

”2j = (j−σL)2” (”3− MWs 3
 )2=・=・CIeを最小にする1直を、最適操作量
出力機能ブロックから出力する。
"2j = (j-σL)2"("3- MWs 3
)2=...=.One shift that minimizes CIe is output from the optimal manipulated variable output function block.

(3)負荷優先の場合 つぎの(76)式 %式%(761 が成立する迄R8j、RLj を探索し、上式を満足す
る1直の中で1次式(77)で表わされる工3゜を最小
にする値を、最適操作量出力機能ブロック6000を介
して出力する。この他、式(72) 。
(3) In the case of load priority, search R8j and RLj until the following formula (76) % formula % (761) is satisfied, and find the work 3 expressed by linear formula (77) within one shift that satisfies the above formula. The value that minimizes ° is outputted via the optimum manipulated variable output function block 6000. In addition, Equation (72).

(74) 、 (76)の任意の組合せもoT舵である
Any combination of (74) and (76) is also an oT rudder.

なお、優先指定のない場合は、式(72) 、 (74
) 。
In addition, if there is no priority designation, formulas (72) and (74
).

(76)を同時に満足するR8j+ RLj  を探索
する。
Search for R8j+RLj that simultaneously satisfies (76).

そして、満足する解が得られない場合には、第2図に示
した起動バイパス運転中及び停止運転中は、応力が大き
いことから上記(11のモードどし、貞流運転甲の全負
荷以下では、急速温度変化優先のために(2)のモード
に、また全負荷運転後は、負荷変化優先のために(3)
のモードに、それぞれ自動的に切り替える。 ′ 本発明によれば、上記式(72)が満足されない場合で
も、次のサイクルでは、今回の寿命消費を考慮した応力
制限値が再設定されるため、ボイラの寿命を縮めること
にはならない。但し、その後の1サイクル当りの応力制
限値は小さくなることになる。
If a satisfactory solution cannot be obtained, the stress is large during startup bypass operation and stop operation as shown in Fig. Now, switch to mode (2) to give priority to rapid temperature changes, and switch to mode (3) to give priority to load changes after full load operation.
automatically switch to each mode. ' According to the present invention, even if the above equation (72) is not satisfied, in the next cycle, the stress limit value is reset in consideration of the current life consumption, so the life of the boiler will not be shortened. However, the stress limit value per subsequent cycle becomes smaller.

なお、上述の実施例では、応力評価点が一点の場合につ
いて説明したが、応力評価点が異る複数の個所である場
合についても、応力制限値を各々の評価点毎に設定する
ことにより容易に本発明が適用できることは言うまでも
ない。
In the above example, the case where there is one stress evaluation point was explained, but even when there are multiple stress evaluation points at different points, it is easy to set the stress limit value for each evaluation point. It goes without saying that the present invention can be applied to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ボイラ厚肉耐圧部の応力を、プラント
の運転履歴に見合った適切な制限!範囲に抑えながら、
安全かつ迅速な起動、負荷、停止4@が可能となる。
According to the present invention, the stress in the boiler thick-wall pressure-resistant part is appropriately limited in accordance with the operating history of the plant! While keeping it within the range,
Safe and quick start, load, and stop operations are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
、第2図は本発明とボイラプラント運転との関係を説明
するタイムチャート、第3図は従来のボイラプラント制
御装置のブロック図、第4図は本発明の適用対象である
ボイラプラントの概略構成図、第5図は第1図の応力計
算機化ブロックの一例を示す詳細ブロック図、第6図は
第1図の余寿命計算機能ブロック動作例を示すフローチ
ャート、第7および第9図は主応力差の変化例を示すグ
ラフ、第8図は応力片掘幅の変化例を示すグラフ、第1
0および第11図は応力の変化例を示すグラフ、第12
図は第6図の初期応力計算手順の詳細フローチャート、
第13〜第17図は余寿命計算のために用いられる応カ
ー歪関係を示すグラフ、第18図は所望応力緩和曲線の
求め万を説明するためのグラフ、第19図はクリープ損
傷寿命計算の手順を説明するための応力一時間関係を示
すグラフ、第20図は第1図の応力制限値計算機能ブロ
ックの動作を説明するためのグラフ、第21〜24図は
2次過熱器出ロヘッダ管寄部の温度分布計算手段を説明
するための図、第25図は第1図の主蒸気温度予測部の
詳細ブロック図である。 1000・・・応力計算機能ブロック、1100・・・
余寿命計算機能ブロック、1200・・・応力制限1直
計算機能ブロック、2000・・・主蒸気温度予測機能
ブロック、2100・・・応力予測機能ブロック、30
00・・・負荷予測機能ブロック、4000・・・制御
評価機能ブロック、5ooo・・・最適操作量探索機能
ブロック、6000・・・最適操作量出力機能ブロック
、7000・・・優先制御選択機能ブロック 代理人 弁理士  平  木  道  人第  6  
 図 第   7   図 第   8   図 N、   N2 第  9  図 (゛)) 第  13  図 第   10   図 tJ、l         1         1.
Ll     時間(Hr )第  11  図 (a) む     破断時間 第   12  図 第  14  図 第  15  図 第  16  図 第18図 ■ 第  20  図 ai+I    ’Q       ’M第  19 
 図 第24図
Fig. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a time chart explaining the relationship between the present invention and boiler plant operation, and Fig. 3 is a block diagram of a conventional boiler plant control device. , FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a boiler plant to which the present invention is applied, FIG. 5 is a detailed block diagram showing an example of the stress calculation block of FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram of the remaining life calculation of FIG. 1. Flowchart showing an example of functional block operation; FIGS. 7 and 9 are graphs showing an example of change in principal stress difference; FIG. 8 is a graph showing an example of change in stress width;
0 and 11 are graphs showing examples of changes in stress;
The figure is a detailed flowchart of the initial stress calculation procedure in Figure 6,
Figures 13 to 17 are graphs showing stress-strain relationships used for calculating remaining life, Figure 18 is a graph explaining how to obtain a desired stress relaxation curve, and Figure 19 is a graph for calculating creep damage life. A graph showing the stress-time relationship to explain the procedure, Fig. 20 is a graph to explain the operation of the stress limit value calculation function block in Fig. 1, and Figs. 21 to 24 show the secondary superheater outlet header pipe. FIG. 25, which is a diagram for explaining the temperature distribution calculation means in the near portion, is a detailed block diagram of the main steam temperature prediction section of FIG. 1. 1000...Stress calculation function block, 1100...
Remaining life calculation function block, 1200... Stress limit 1 direct calculation function block, 2000... Main steam temperature prediction function block, 2100... Stress prediction function block, 30
00...Load prediction function block, 4000...Control evaluation function block, 5ooo...Optimum operation amount search function block, 6000...Optimum operation amount output function block, 7000...Priority control selection function block substitute Patent Attorney Michi Hiraki 6th
Fig. 7 Fig. 8 Fig. N, N2 Fig. 9 (゛)) Fig. 13 Fig. 10 Fig. tJ, l 1 1.
Ll Time (Hr) Fig. 11 (a) M Breaking time Fig. 12 Fig. 14 Fig. 15 Fig. 16 Fig. 18 Fig. 20 Fig. ai + I 'Q 'M No. 19
Figure 24

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ボイラプラントの配管の所望個所に設定された評
価点における応力を監視及び制御するボイラ応力監視制
御装置において、 該評価点の内部流体流量の現状値を計算する手段、該内
部流体流量計算値に基づいて該評価点のメタル温度分布
を計算する手段、該メタル温度分布計算値に基づいて熱
応力を計算する手段、内部流体の圧力から内圧応力を計
算する手段、および上記熱応力と内圧応力とから主応力
を計算する手段とで構成される応力計算部と、 上記応力計算部で得られた主応力から評価点の余寿命を
計算する手段と、 該余寿命計算値から応力制限値を更新計算する手段と、 将来時点における該評価点の主応力を予測する応力予測
手段と、 将来の同時点における主蒸気温度を予測する主蒸気温度
予測手段と、 該同時点における負荷を予測する負荷予測手段と、 応力予測値の上記応力制限値に対する偏差、主蒸気温度
予測値の目標値に対する偏差、および負荷予測値の負荷
指令に対する偏差の少なくとも1つを許容値以内に保持
し、残りの偏差の評価値を最小とするように各操作量を
設定する手段とを具備したことを特徴とするボイラ応力
監視制御装置。
(1) In a boiler stress monitoring and control device that monitors and controls stress at an evaluation point set at a desired location in piping of a boiler plant, means for calculating the current value of internal fluid flow rate at the evaluation point, and internal fluid flow rate calculation. means for calculating the metal temperature distribution at the evaluation point based on the value, means for calculating the thermal stress based on the calculated metal temperature distribution value, means for calculating the internal pressure stress from the pressure of the internal fluid, and the thermal stress and the internal pressure. a stress calculation unit comprising a means for calculating principal stress from the stress, a means for calculating the remaining life of the evaluation point from the principal stress obtained by the stress calculation unit, and a stress limit value from the calculated remaining life value. A stress prediction means for predicting the principal stress at the evaluation point at a future point in time; A main steam temperature prediction means for predicting the main steam temperature at the same point in the future; and a means for predicting the load at the same point in the future. load predicting means; maintaining at least one of the deviation of the stress prediction value from the stress limit value, the deviation of the main steam temperature prediction value from the target value, and the deviation of the load prediction value from the load command within an allowable value; 1. A boiler stress monitoring and control device, comprising means for setting each manipulated variable so as to minimize an evaluation value of deviation.
(2)特許請求の範囲第1項において、将来時点の主蒸
気温度予測は主蒸気温度変化率および現在の主蒸気温度
に基づいて行なわれることを特徴とするボイラ応力監視
制御装置。
(2) The boiler stress monitoring and control device according to claim 1, wherein the prediction of the main steam temperature at a future point in time is performed based on the main steam temperature change rate and the current main steam temperature.
(3)特許請求の範囲第1項において、将来時点の負荷
予測は負荷変化率および現在の負荷に基づいて行なわれ
ることを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
(3) A boiler stress monitoring and control device according to claim 1, characterized in that load prediction at a future point in time is performed based on a load change rate and a current load.
(4)特許請求の範囲第1項において、該評価点の主応
力予測は、メタル温度分布に基づいて得られる熱応力お
よび、内部流体の圧力および配管メタルの寸法に基づい
て得られる内圧応力の両者から演算されることを特徴と
するボイラ応力監視制御装置。
(4) In claim 1, the principal stress prediction at the evaluation point is based on the thermal stress obtained based on the metal temperature distribution and the internal pressure stress obtained based on the internal fluid pressure and the dimensions of the piping metal. A boiler stress monitoring and control device characterized in that calculations are made from both.
(5)特許請求の範囲第1項において、前記残りの偏差
の評価値は、残りの各偏差の2乗の和であることを特徴
とするボイラ応力監視制御装置。
(5) The boiler stress monitoring and control device according to claim 1, wherein the evaluation value of the remaining deviation is the sum of the squares of each remaining deviation.
(6)特許請求の範囲第1項において、主蒸気温度変化
率をパラメータとして将来時点における熱応力を予測し
、該熱応力予測値の制限値に対する偏差が許容範囲内と
なるように各操作量を設定すると共に、上記主蒸気温度
変化率に基づく将来時点における主蒸気温度目標値と将
来同時点における主蒸気温度予測値との偏差を予測し、
該偏差に見合った燃料バイアスを燃料量指令値に加算操
作するよう構成したことを特徴とするボイラ応力監視制
御装置。
(6) In claim 1, the thermal stress at a future point in time is predicted using the main steam temperature change rate as a parameter, and each manipulated variable is adjusted such that the deviation of the predicted thermal stress value from the limit value is within an allowable range. and predicting the deviation between the main steam temperature target value at a future point in time based on the main steam temperature change rate and the main steam temperature predicted value at the same point in the future,
A boiler stress monitoring and control device characterized in that it is configured to add a fuel bias corresponding to the deviation to a fuel quantity command value.
(7)特許請求の範囲第1項において、負荷変化率をパ
ラメータとして将来時点における熱応力を予測し、該熱
応力予測値の制限値に対する偏差が許容範囲内となるよ
うに各操作量を設定すると共に、上記負荷変化率に基づ
く将来時点における負荷目標値と同将来時点における負
荷予測値との偏差を最小にする変化率を決定し、該偏差
に見合って給水及び燃料を操作することを特徴とするボ
イラ応力監視制御装置。
(7) In claim 1, the thermal stress at a future point in time is predicted using the load change rate as a parameter, and each manipulated variable is set so that the deviation of the predicted thermal stress value from the limit value is within an allowable range. At the same time, it determines a rate of change that minimizes the deviation between the target load value at a future point in time based on the load change rate and the predicted load value at the same future point in time, and operates the water supply and fuel in accordance with the deviation. Boiler stress monitoring and control equipment.
(8)特許請求の範囲第1項において、異る複数の評価
点の各々について応力を予測し、その全ての予測値の応
力制限値に対する偏差が許容範囲内になるように、操作
量を設定するよう構成したことを特徴とするボイラ応力
監視制御装置。
(8) In claim 1, stress is predicted for each of a plurality of different evaluation points, and the manipulated variable is set so that the deviation of all predicted values from the stress limit value is within an allowable range. A boiler stress monitoring and control device characterized in that it is configured to.
(9)特許請求の範囲第1項において、メタル温度を計
算する部分を理論計算モデルで構成し、該計算モデルを
応力評価点の内部流体の状態に応じて切替えることを特
徴とするボイラ応力監視制御装置。
(9) Boiler stress monitoring according to claim 1, characterized in that the part that calculates the metal temperature is configured with a theoretical calculation model, and the calculation model is switched depending on the state of the internal fluid at the stress evaluation point. Control device.
(10)特許請求の範囲第1項において、理論計算モデ
ルを定常メタル温度分布計算モデルと非定常メタル温度
分布モデルとで構成し、応力評価点の内部流体の圧力、
流量の少なくとも一方が規定値未満の場合は前者モデル
、両方とも規定値以上の場合には、後者モデルを用いて
メタル温度分布を計算することを特徴とするボイラ応力
監視制御装置。
(10) In claim 1, the theoretical calculation model is composed of a steady metal temperature distribution calculation model and an unsteady metal temperature distribution model, and the pressure of the internal fluid at the stress evaluation point,
A boiler stress monitoring and control device characterized in that metal temperature distribution is calculated using the former model when at least one of the flow rates is less than a specified value, and using the latter model when both flow rates are above the specified value.
(11)特許請求の範囲第10項において、非定常メタ
ル温度分布計算モデルを、応力評価点内部流体の温度、
圧力および流量の計測値に基づいてメタル温度分布を計
算する部分と、該評価点外面メタル温度計測値を用いて
上記メタル温度分布を補正する部分とで構成したことを
特徴とするボイラ応力監視制御装置。
(11) In claim 10, the unsteady metal temperature distribution calculation model is defined as the temperature of the fluid inside the stress evaluation point,
A boiler stress monitoring control comprising a part that calculates a metal temperature distribution based on measured values of pressure and flow rate, and a part that corrects the metal temperature distribution using the measured value of the outer surface metal temperature at the evaluation point. Device.
(12)特許請求の範囲第11項において、メタル温度
分布の補正量を、評価点におけるメタル内面での熱伝達
率が、補正前と補正後のメタル温度分布の両方において
一致し、かつ各々のメタル外面における温度が外面メタ
ル温度計測値に一致するように決定することを特徴とす
るボイラ応力監視制御装置。
(12) In claim 11, the amount of correction of the metal temperature distribution is determined when the heat transfer coefficient on the inner surface of the metal at the evaluation point is the same in both the metal temperature distribution before and after the correction, and A boiler stress monitoring and control device characterized in that the temperature on the outer surface of the metal is determined to match the measured value of the outer metal temperature.
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