JPS62178704A - プラントの最適起動システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電プラントの起動システムに係り、特に
プラント起動過程での運転制約条件を守り、短時間で起
動を完了するために好適な起動方式に関する。

〔従来の技術〕

火力発電プラントの起動に関する従来の方法は、起動前
の停止時間や機器の温度状態に応じて、ボイラへの初期
投入燃料欧、主蒸気の昇温及び昇圧の時間関数、タービ
ンの昇速及び負荷上昇の時間関数が起動スケジュールと
して決定し、この起動スケジュールをプラントの各系統
に設けられた制部系で実行するという方法である。この
最も代表的な方法はエレクトリカルワールド（Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌＷｏｒｌｄ、　ＶｏＱ　、　１６５　、　
＆６）の論文ボイラ・ランビンの起動・負荷運転の熱応
力（Ｔｈｅｒｍａｌ　５ｔｒｅｓｓＩｎｆｌｕｅｎｃｅ
　Ｓｔａｒｔｉｎｇ、　Ｌｏａｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｏｉ
ｌｅｒｓ。

Ｔｕｒｂｉｎｅｓ）で述べられている。

この方法は、プラントの限られた部分の初期状態によっ
て一義的に起動スケジュールを決定する方法である。即
ち、ボイラ蒸気圧力、ボイラ出口蒸気温度、蒸気タービ
ンケーシング温度の初期値に応じて、蒸気タービンの昇
速率、初負荷量、速度保持並びに負荷保持による蒸気タ
ービンの暖機時間及び負荷変化率を決定する方法である
。この方法は、ボイラ発生蒸気の昇温特性のばらつきを
起動スケジュールのマージンとして吸収しているため１
作成される起動スケジュールは必要以上に長くなりがち
である。また、別の従来方法としては、Ｕ　Ｓ　Ｐ３，
４４６，２２４及び１１８　Ｐ４，２２８，３５９が知
られている。これらは蒸気タービンに発生する熱応力を
オンラインリアルタイムで監視しながら蒸気タービンの
急速起動を図るものであるが、前記従来方法と同様にボ
イラの起動方法に関しては何ら言及していない６ ボイラの起動時間短縮を目的とした従来方法としては、
特開昭５９−１．５７４０２が知られている。この方法
はボイラに発生する熱応力をオンラインリアルタイムで
監視しなからボイラ発生蒸気の急速昇温を図るものであ
る。しかし、この方式はタービンの起動に関しては何ら
言及していない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の方法は何れもボイラもしくは蒸気タービンの片方
のみに着目した急速起動方法である。しかし、この様な
個別の方法を組合わせたとしても、プラント全体の起動
時間が最短となる保証は何も無い。何故ならば、ボイラ
と蒸気タービンは相互干渉が極めて強く、個々の最適化
が必ずしも全体の最適化とならないからである。

本発明は、上記従来方法がボイラまたは蒸気タービンの
片方を対象としていたのに対し、両者の起動特性を総合
的に考慮してプラント全体の起動時間の最短化を図る点
が特徴である。

本発明の目的は、前記従来方法では考慮されていなかっ
た、ボイラと蒸気タービンの起動特性に関する相互作用
を考慮することにより、プラント全体としての起動時間
を最短化できる火力発電プラント最短起動方式を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

火力発電プラントの起動に必要な操作及び制御目標値設
定に関する時間的な起動スケジュールを該プラントの起
動前に作成するための起動スケジュール作成機能と、作
成された起動スケジュールに従って実際にプラントを起
動するスケジュール実行機能を有する該プラントの起動
システムにおいて、任意の起動スケジュールに対応した
起動特性の模擬を特徴とする特性モデルと、実際に該プ
ラントを起動する前に該動特性モデルを用いて任意の起
動スケジュールに対応して変動するプロセス状態のうち
運転制約条件に関係するプロセス状態の挙動を予測する
ための動特性予１ｌ１１１機能と、該動特性予測機能で
予測したプロセス状態が運転制約条件を満足しているか
否かを調べるだめの制約条件判定機能と、該動特性予測
機能により予測されたプロセス状態が全起動過程を通し
て制約条件を満足し起動時間が最短となる最適起動スケ
ジュールを決定するための最適スケジュール探索機能と
、該最適起動スケジュールを前記スケジュール実行機能
に設定するための最適スケジュール設定機能を有し、火
力発電プラント最短起動をおこなう。

〔作用〕

起動の全過程におけるプロセス状態値が運転制限条件を
満足するか否かを事前確認するためのプラント動特性モ
デルを準備し、このモデルを用いた一種の山登り法によ
り最適運転方策、即ち最短起動スケジュールを決定する
。

〔実施例〕

第１図は本発明の火力発電プラン１−最短起動方式のＪ
ｋ本機能構成を示すものである８機能を大別すると、起
動スケジュール作成機能１．０００とスケジュール実行
機能２０００から成る。前者ではプラント起動時間を最
短ならしめる最適起動スケジュール信号１０１を作成し
、後者は実際のプラント３０００を最適起動スケジュー
ル通りに起動するために時々刻々プラントに対する操作
量信号２０１を変更する。

起動スケジュール作成機能１０００は更にスケジュール
最適化機能１１００とプラント動特性子４１す機能１２
００から成−る。前者は更にオフライン最適化機能１１
１０とオンライン最適化機能１１２０から成り、後者は
更にプラント動特性モデル１２１０、ボイラ応力計算機
能１２２０及びタービン応力計算機能１２３０から成る
。オフライン最適化機能１１１０は起動スケジュール１
１１を仮定し、これをプラント動特性モデル１２１０に
設定することにより起動特性（２１３，２１１，２１２
）を模擬すると共に、ボイラ応力計算機能１２２０及び
タービン応力計算機能１２３０にて、それぞれボイラ応
力２２１及びタービン応力２３１を算出する。一方、オ
ンライン最適化機能１１２０はプラント動特性モデル１
２１０が動作するとき、タービン応力２３１に応じてタ
ービンの目標運転状態１２１を逐次最適化する。オフラ
イン最適化機能１１１０は、この結果算出された運転制
限条件に関係するプロセス変数の挙動及び起動所要時間
を評価し、新たに起動スケジュール１１１を仮定し、こ
れをプラント動特性モデル１２１０に設定する。この様
な処理を繰返すことにより、プロセス状態が運転制限を
侵すことなく最適時間で起動を完了できる最適起動スケ
ジュール１０１が決定される。決定された最適起動スケ
ジュール１０１はスケジュール実効機能２０００に設定
され、実際にプラントを起動するための目標値となる。

ここで、プラント動特性モデル１２１０、ボイラ応力計
算機能１２２０及びタービン応力計算機能１２３０は、
それぞれ初期値３２１，３２２及び３２３を必要とし、
これらは起動前に計測されたプロセス状態値とする。

次に、実施例における起動スケジュールを規定するパラ
メータを定義する。プラントの起動時間は基本的にプラ
ントの温度特性に依存するため、プラントの昇温特性と
因果関係の強いものをパラメータとして選定すべきであ
る。このような基本的考え方に基づいて、イグナイタ点
火間隔（’Ｉ’ｔｃ）、ミル起動間隔（ＴＰＬＶ）、主
蒸気昇温率（ＬＴＭＳ）及び再熱蒸気昇温率（ＴＲＩ（
Ｈ）　　の４つをパラメータとして選定した。

イグナイタ点火間隔（Ｔｒａ）とは、ボイラ点火指令が
発生されると、ボイラの各バーナ段に対応したイグナイ
タが時間間隔ＴＩｏで順次点火され軽油バーナが点火さ
れてゆく間隔である。

ミル起動間隔（ＴＰＬＶ）　　とは、軽油バーナが全て
点火された後、微粉炭ミルが順次起動されてゆくときの
時間間隔である。この場合、２台目までのミルは運用基
準に従って定格流量の５０％の微粉炭を供給する。３台
目のミルが起動されると、ボイラへ投入される微粉炭の
全流量が定格値の４０％（各ミルの分担量は６７％）と
なるように運転する。その後、タービンが起動され９！
電機出力が４０％に達すると通常負荷Ｍｆ！　Ｉｋモー
ドに移行し、負荷要求に応じてミルが起動され、最大５
台のミルが運転される。各ミルが起動されるにつれ。

前記軽油バーナは消火されてゆく。

主蒸気昇温率（ＬＴＭＳ）　　は、通常負荷運転領域（
４０〜１００％負荷）での主蒸気温度の上昇速度を規定
するパラメータであり、スケジュール実行機能２０００
で演算される主蒸気温度目標値ＴＭＳＳＥＴに対して、
次式に示す働きをもつ。

・・・・・・（１） ここで、７ＭＳ４０　：　４０％負荷に達したときの主
蒸気温度（’Ｃ） ＴＭＳＲ：主蒸気温度定格値（”Ｃ） Ｌ　：負荷（％） 即ち、負荷がＬｔＭｓ　　（％）に達するとき主蒸気温
度を定格値に到達させることを意味する。

再熱蒸気昇温率（ＬＴＲｌｌ）　　とは、主蒸気温度と
同様に通常負荷運転領域での再熱蒸気温度の上昇速度を
規定するパラメータであり、スケジュール実行機能２０
００で演算される再熱蒸気温度目標値ＴＲＨ３ＥＴに対
して、次式に示す働きをもつ。

・・・・・・（２） ここで、ＴＲ１１４０：　４０％負荷に達したときの再
熱蒸気温度（’Ｃ） ＴＲＨＲ：再熱蒸気温度定格値（’Ｃ）Ｌ　：負荷（％
） 即ち、負荷がＬＴｆＨ４（％）に達するとき再熱蒸気温
度を定格値に到達させることを意味する。

次に、オフライン最適化機能１１１０における最適化ア
ルゴリズムについて詳細に述べる。

第２図は、本発明に非線形最適化手法の一つであるコン
プレックス法を適用した起動スケジュール最適化アルゴ
リズムの基本処理手順を示す。ここで、スケジュールパ
ラメータは ｘ＝　（ｘ（１）、ｘ（２）、ｘ（３）、ｘ（４））’
”　（Ｔｒａ、　ＴＰＬＶ、　ＬｔＭｓ、　ＬＴＲＨ）
　’　　−（３）と表記する。以下、各処理機能につい
て説明する。

（１）イニシャライズ１００ 最適化アルゴリズムで使用する定数及びイニシャル値に
関して、その記号、値、単イ１２及び意味を第３図に示
す。

（２）初期シンプレックス形成２００ 処理手順を第４図に示す。初期試行点ｘ１には設計値Ｘ
ｏを設定し、シミュレーションを実行する。この場合の
シミュレーションとはプラント勅特性予測機能１２００
を動作させ、起動スケジュールＸｏに従ってプラントが
起動される場合の起動特性を予測することである。この
とき、Ｘｌに対する運転制限要因Ｙ　（ＮＭＶ）が陰的
制約条件ＹＬ　（ＮＭＶ）　（第５図参照）を満足して
いれば１次式に従ってＸｌの近傍で初期シンプレックス
を形成する。

ここで、ＢＪは−１＜　Ｂａ　＜　１を満足する擬似乱
数であり、第６図に示す手順で決定する。ＸＪが陰的制
約条件を満足していない場合は第７図に示す手順で試行
点を修正する。

（ａ）乱数発生２２０ 第６図はＭを変数とする擬似乱数の算出手順である１本
アルゴリズムは平方根の最上術から５番目に現われる数
字を利用する方法である。

（ｂ）初期シンプレックス修正２４０ 延長倍率修正係数Ｄ　（Ｉ）に従って、試行点Ｘ　（Ｉ
、Ｊ）を次式のように修正する。

Ｘ（■、Ｊ）＝Ｘ（Ｉ、Ｊ）＋（Ｌ　　Ｄ（Ｉ））（Ｘ
ＭＡＸ（Ｉ）−ＭＭｒＮ（Ｉ　））　　　　　　　　・
・・　（５）（ｃ）延長倍率修正係数決定２６０ 操作パラメータを変更した場合の運転制限要因に対する
感度は、第８図に示すように、大、中。

小及び零と種々異なる。従って、どの運転制限要因が陰
的制約条件（第５図参照）を満足しなかったかによって
、試行点の延長倍率を修正した方が画一的に修正するよ
りも最適値の探索効率が高くなると考えられる。第９図
は、この考え方に従って陰的制約条件の監視アルゴリズ
ム（第１０図参照）を基に延長倍率修正係数を決定する
アルゴリズムを示す。

（３）特性評価順位付け３００ 本機能は第１１図（Ａ）、（Ｂ）に示すように。

Ｋ個（本例ではに＝８）からなるシンプレックスの頂点
の中から特徴的な次の３点を決定するためのアルゴリズ
ムである。

ｉ）最良頂点（Ｘｓ　ｅ　Ｔｘ、Ｑ） Ｋ個の頂点のうちｉ短起動となる頂点に対応した操作パ
ラメータ（Ｘｓ）と起動時間（ＴＸ、Ｑ）ｉｉ）！悪頂
点（Ｘｓ　ｔ　Ｔｘ、ｓ）Ｋ個の頂点のうち最長起動と
なる頂点に対応した操作パラメータ（Ｘｓ　）と起動時
間（Ｔ　ｘ　＋　ｓ　）ｉｉｉ）２番目に悪い頂点（Ｘ
Ｓ２１　ＴＸ、　ｓ２．）Ｋ個の頂点のうち起動時間が
２番目に長い頂点に対応した操作パラメータ（Ｘｓｚ）
と起動時間（’Ｉ’Ｘ、５２） （４）重心計算４００ 第１２図に示すように、最悪頂点Ｘｓを除く（Ｋ−４）
個の頂点からなるシンプレックスの幾何学的重心座標Ｘ
ａを求める。

（５）新試行点決定５００ 第１３図に示すように、新試行点をＸＫ＋１として１次
式を満足する座標で定義する。この点は最悪頂点Ｘｓと
重心Ｘａを結ぶ直線上にあり、重心から距離Ｒ（Ｘｏ　
−Ｘｓ　）にある。ここでＲは（７）で述べる延長倍率
である。

ＸＫ＋ｔ　＝Ｘａ　＋Ｒ（Ｘａ　−Ｘｓ　）　　　−−
（６）但し、ＸＭＩＮ＜　ＸＫ＋１　＜　ＸＭＡＸ（６
）試行点後退不可判定６００ 延長倍率の修正が発生すると、次の試行点は重心方向に
後退するが、無制限に後退させるのではなく、第１４図
に示すように、Ｒ＜−０，１Ｒｏとなったとき後退は中
止し、シンプレックス全体を縮退させ、新たな探索方向
を見出す。この縮退方法に関しては（９）で説明する。

（７）延長倍率修正７００ 陰的制約条件が侵害された場合は、第１５図に示す方法
で延長倍率Ｒを修正する。

（８）新試行点延長８００ 新試行７ＸＫ＋ｔにおける起動時間ＴＸ、に＋１が、そ
れまでの最短時間Ｔ　ｘ　、　ｅよりも短い場合は、第
１６図に示すように、虹に同一方向に延長して最適点へ
の接近を図る。この再延長点をＸｅとする。

（９）試行点後退９００ 新試行点ＸＫ＋１における起動時間ＴＸ、に＋１が、そ
れまでの２番目に長い時間ＴＸ、Ｓ２よりも長い場合は
Ｘに十１が最適点を飛び越した可能性がある。

そこで、第１７図に示すように、ＴＸ、に＋ＩＫＴｘ、
ｓの場合は試行点を重心方向へ中間まで後退（Ｒを０．
５Ｒとする）させ、ＴＸ、　Ｋ＋ｚ＞Ｔｘｔｓの場合は
大きく後退（Ｒ＝−０，５とする）させる。このときの
試行点をＸｃとする。

（１０）シンプレックスの縮退１３００最悪点ＸＳと重
心Ｘａを結ぶ直線上で特性改淳点で見つからない場合（
Ｔｘ、ｃ＜Ｔに、ＳとなるＸＣがない場合）は、シンプ
レックスの大きさを最良点ＸＱの方向に縮小させること
により、新たに最適点への接近の可能性を見出す。この
場合、第１８図に示すように最初は縮退率を１／２とす
るが、各頂点が制約条件を満足しない場合は縮退率を３
７４とする。それでも制約条件を満足しない場合は頂点
は元の位置にもどす。ここで、陽的制約条件とは最適化
パラメータ自身の上下限値であり、それぞれＸＭ＾ｚ、
　ＸＭＩＮである。第１９図に示すように全パラメータ
が陽的制約条件を満足していることを確認した上でシミ
ュレーションを実行する。

（１１）最悪点除外１４２０，１４４０．１４６０第２
０［ｍ　（Ａ）　〜（Ｃ）に示すように、Ｘｅ。

χに＋１あるいはＸｃがＸｓよりも改善された点であれ
ばＸＳを除外し、ＸＥ　、ＸＫ＋１あるいはＸｃを追加
することにより新たなシンプレックスを形成する。

（１２）探索回数制限到達判定１５００探索回数とはシ
ミュレーションの回数であり、これを制限することによ
り１本アルゴリズムが無限ループに陥らないようにする
。第２１図はそのための処理手順であり、記号の意味は
次の通りである。

ＮＴ　：全シミュレーション回数 ＮＡＤ：シミュレーション結果がシンプレックスの頂点
として使用された回数 ＮＮＯ：シミュレーション結果がシンプレックスの頂点
として使用されなかった回数 Ｎに＾ｏ　　：　ＸＫ＋１がシンプレックスの頂点とし
て使用された回数 ＮＥＡＤ　：　ＸＥがシンプレックスの頂点として使用
された回数 Ｎ（！ＡＤ　：　Ｘｃがシンプレックスの頂点として使
用された回数 Ｎ５ＡＤ　　ニシンプレックス縮退のためのシミュレー
ション結果がシンプレックスの頂点として使用された回
数 ＮＫＮＯ：　ＸＫ＋１がシンプレックスの頂点として使
用されなかった回数 Ｎｒ：ｗａ　　：　Ｘｅがシンプレックスの頂点として
使用されなかった回数 ＮＣＮ０　　：　ＸＣがシンプレックスの頂点として使
用されなかった回数 Ｎ５ＮＧ　ニシンプレックス縮退のためのシミュレーシ
ョン結果がシンプレックスの頂点として使用されなかっ
た回数 （１３）シミュレーション１６００ シミユレーシヨンの基本的手順を第２２図に示す。シミ
ュレーションでは、プラント起動過程をボイラ起動、昇
速、負荷上昇の３つのフェーズに分けた。ボイラ起動フ
ェーズは、イグナイタ点火から昇圧制御（本機能はプラ
ント動特性モデルに内蔵されている）を実行し、起動時
設定圧力（主蒸気は９４．９ａｔａ、再熱蒸気圧力は８
　、１６ａｔａ）に到達するまでの起動過程を示す。昇
速フェーズは、昇速制御機能を含むメタルマツチ制御機
能により定格速度まで昇速し、且つ高圧タービンのメタ
ルマツチ条件が成立するまでの起動過程を示す。

負荷上昇フェーズは、併入条件判定機能により負荷併入
し、負荷上昇制御機能により定格負荷（実連用において
は目標負荷）に達するまでの起ｉ過稈を示す。

（１４）最適点収束判定１７００ 最適点、即ち最短起動スケジュールは次式を満足するＸ
Ｑ　とする。

ＴＸ、Ｑ このときのＸＱをＸ　ｏｐｔと表記する。

以上でオフライン最適化機能１１１０の詳細説明を完了
した。次に、オンライン最適化機能＋１２０について詳
細を説明する。

オンライン最適化により急速起動を実現するために、次
の点に着目した。

（１）ドラム蒸気温度変化率を考慮した急速昇圧主蒸気
圧力の上昇はドラム圧力の上昇を意味し、ドラム圧力の
上昇は圧力で定まる飽和温度の上昇となって表われる。

更に、ドラム蒸気温度が変化するとドラムには熱応力が
発生する。このドラム熱応力を許容値以下にするために
は蒸気温度の変化率を許容蒸以下とする必要がある。本
発明では圧力と飽和温度の関係が非線形性をもっている
ことを考慮して、常に最大許容温度変化率となるように
目憚圧力を決定する方式とする。これにより。

昇圧に要する時間を最小にする。

（２）最適メタルマツチ条件算出による昇期通気制御対
象であるプラントは、中圧起動（中圧タービンにより昇
速する方式）とした。メタルマツチ条件は高圧タービン
と中圧タービンの両者を考慮する必要がある。本発明で
は、中圧りτビンのメタル温度から定まる通気可能温度
に再熱蒸気温度に達すると、直ちに中圧タービンに通気
し昇速する。昇速か完了すると、高圧タービンのメタル
温度から定まる通気可能温度に主蒸気温度が達すると、
直ちに負荷上昇フェーズへ制御を進める。

これにより、タービンの通気待ち時間を必要最小限にと
どめる。

（３）中圧タービンの応力を考慮した急速昇速中圧ター
ビンのロータ表面及びボアに発生する応力（熱応力＋遠
心応力）を許容値以下に抑え。

且つ最大昇速率を逐次決定することにより、最短時間で
昇速を完了させる。

（４）併入可能条件判定による早期併入併入直後はボイ
ラ発生蒸気温度が急上昇する。

この現象を考慮せず、高圧タービンのメタルマツチ条件
確立のみで併入してしまうと、負荷保持にもかかわらず
、ロータには過大な熱応力が発生する方式とする。これ
により、併入のための待ち時間を最小にし、起動時間の
短縮を図る。

（５）高圧及び中圧タービンの応力を考慮した急速負荷
上昇 高圧及び中圧タービンのロータ表面及びボアに発生する
応力（熱応力＋遠心応力）を許容値以下に抑え、且つ最
大負荷上昇率を逐次決定することにより、最短時間で負
荷上昇を完了させる。

以上に述べた基本的考え方に基づいて作成されたオンラ
イン最適化機能１１２０の処理方法について詳細を述べ
る。

（１）昇圧制御 プラント起動時のボイラのドラムには、内部流体の温度
変化に伴なって熱応力が発生する。このとき過大熱応力
の発生を防ぐには、内部流体温度の変化率を許容値以下
に抑えなければならない。

内部流体温度は、そのときの圧力で一義的に定まる飽和
温度と見做されるため、許容温度変化率は許容圧力変化
率で表わすことができる。第２３図に示すように、圧力
Ｐと飽和温度Ｔ　ＳＡＴの関係１１２３は非線形である
。いま、圧力Ｐにおける飽和温度変化率の集合α（Ｐ）
を ｔ と表記し、飽和温度変化率許容値をαしとすれば、圧力
Ｐにおける許容圧力変化率β（Ｐ）１１２４は ｔ ・・・・・・　　（９） で表わされ、第２４図に示す特性曲線が得られる。

この特性は圧力レベルが高くなるほど許容圧力変化率は
大きくなることを示している。昇圧制御にこの特徴を生
かしたのが第２５図に示す制御系ブロック線図１１２５
である。

（２）メタルマツチ制御１６１０ メタルマツチ制御の基本処理手順を第２６図に示す。本
プラントは中圧タービン起動方式を採用しているため、
再熱蒸気温度ＴＲＩ（がＴＲＭＣＩＩＮ　　（中圧ター
ビンのメタルマツチ条件下限温度を再熱蒸気温度に換算
した値であり、以下、中圧タービンに対するＮｅｇａｔ
ｊ　ｖθＭａｘと呼ぶ）よりも高い場合はメタルマツチ
条件が確立したことになり、中圧タービンによる昇速か
可能となる。低い場合は、その状態で温度上昇を待つ。

しかし、メタルマツチ条件が確立した時点での主蒸気温
度ＴＭＳがＴＨＭＣＩＩＰ（高圧タービンのメタルマツ
チ条件上限温度を主蒸気温度に換算した値であり、以下
、高圧タービンに対するＰｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｍａｘと呼
ぶ）よりも高い場合は、主蒸気の昇温か早過ぎたことに
なり、高圧タービン通気により負荷上昇が不可能なため
、もはや中圧タービンにより昇速は無意味となる。即ち
。

メタルマツチ失敗である。また、昇速中にＴＭｓ＞Ｔ　
ＭＨＯ）ＩＰとなった場合もメタルマツチ失敗である。

昇速完了後の主蒸気温度ＴＭＳがＴＭにＣＨＮ　　（高
圧タービンのメタルマツチ条件下限温度を主蒸気温度に
換算した値であり、以下、高圧タービンに対するＮｅｇ
ａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値と呼ぶ）よりも低い場合は、主蒸
気昇温待ちとなる。その後、ＴＭＳ＞　ＴＭＭＣ）ＩＮ
となリメタルマッチ条件が確立すれば、負荷上昇フェー
ズの併入可能条件判定機能へ処理は移行する。

昇速完了後、いつまでもメタルマツチ条件確立待ちとな
る場合は、シミュレーション時間を制限（ＴＬＩＭＩＴ
　）　Ｌ／、起動失敗と見做す。これにより。

シミュレーションの計算時間を節約する。

次に、上記メタルマツチ条件の算出手順を説明する。

ｉ）中圧タービンに対するＮｅｇａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値
（ＴＲＭＣＩＩＮ　）　　１６１１ 第２７図は、中圧タービンに対する再熱蒸気温度のＮｅ
ｇａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値（ＴＲＭｃＨｓ　）の算出手順
を示す。本例では、通気時の中圧タービンボール内蒸気
温度のメタルマツチ下限温度ＴＲｓＭｒＮを、ボール４
１度’ｒｌＢｏよりも５０℃だけ低い値に設定しである
。同図に示す処理は、ボール内蒸気温度がＴｒ＋ｓＭｒ
Ｎ　となるような再熱蒸気温度ＴｎｓｓｒＮ　を算出す
るためのものである。本処理は、タービン応力計算機能
１２３０に含まれる計算ルーチン（再熱蒸気温度からボ
ウル内蒸気温度を計算する方法）を共用し、収束計算に
より逆にＴＲｓＭｘｈからＴ　ＲＭＣＨＮ　を求める方
法としている。

ｊｉ）高圧タービンに対するＰｏ５ｉｔｉ、ｖｅ　Ｍａ
ｘ値（ＴＭｓｃｏｐ　）　　１６１２ 第２８図は、高圧タービンに対する主蒸気温度のＰｏ５
ｊｔｉｖｅ　Ｍａｘ値（ＴＭＭｃＨＰ）の算出手順を示
す。

本例では、通気時の高圧タービン第１没後蒸気温度のメ
チルマツチ上限温度Ｔ　ｓｓＭ＾Ｘを、ロータ表面温度
（ケーシング内壁温度と等しいと見做す）よりも５０℃
だけ高い値に設定しである。同図に示す処理は、第１没
後蒸気温度がＴ　ＭＳＭ＾にとなるような主蒸気温度Ｔ
ＭＭ（！ＨＰ　を算出するためのものである。本処理も
、前項と同様、タービン応力計算機能１２３０に含まれ
る計算ルーチン（主蒸気温度から第１段後蒸気ｉＧ度を
算出する方法）を共用し、収束計算により逆にＴＭＳＭ
＾ＸからＴＭＭＣＨＰを算出する方式とした。

■）高圧タービンに対するＮｅＫａｌｘｉｖｅ　Ｍａｘ
値（ＴＭＭｃｕ＋ｖ　）　　１６１３ 第２９図は、高圧タービンに対する主蒸気温度のＮｅｇ
ａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値（Ｔ　Ｉ４ＭｃｌＩＮ　）の算出
手順を示す。

本処理手順は、前項と全く同じであり、メタルマツチ下
限温度ＴＭｓＭｒＮに対応する主蒸気温度ＴＭＭＣＨＮ
　を求めるものである。

（３）昇速制御１６４０ 第３０図は、昇速制御の処理手順を示す。この処理の特
徴は、次の点である。

ｉ）中圧タービンに発生する応力を予測し、この予測値
が許容値以下となる最大昇速率を逐次求めることにより
、昇速時間が最短となる昇速パターンでタービンを起動
できること。

ｉｉ）応力予測の精度を高めるために、プラントモデル
をそのまま予測に用いること。

本方式では、基準時刻’ｒ＋ｏｆ！ｏからＴｎｖＡｎｖ
の間を最大昇速率ＤＮ　（１）で昇速し、その後は速度
。

保持したと仮定し、時刻Ｔ　ｔｘｐｏ　＋　Ｔ　ＮＬＩ
Ｐまでタービンに発生する応力を予測する。その結果、
応力の予測値がどの時点においても許容値以下であれば
、昇速率ＤＮ　（１）で時刻Ｔ　１Ｍ［ＥＯ＋　Ｔ　Ｎ
ｌ／ＡＲＹまで実際（起動のシミュレーションとして）
に昇速する。逆に、予測値が許容値以上となった場合は
、１ランク下の昇速率ＤＮ　（２）をモデルに設定し、
発生応力を予４１すする。ＤＮ　（３）の場合でも、な
お応力予４１す値が許容値以下にならない場合はＤＮ（
４）を設定して速度保持状態とする。この様にして、時
刻Ｔ　ＩＭＥＯ＋　Ｔ　ＮＶＡＩＩに達すると、この時
刻を再び基準時刻ＴＩＭＥＯと置き、同様の処理を行な
う。以上の処理を繰返すことにより定格速度に達すると
昇速制御が完了し、次の俳人可能条件判定の処理に移行
する。。

（４）併入可能条件判定１６２０ 第３１図は、併入可能条件判定のための処理手順を示す
６本処理内容は同図の破線で示すように、大きく分けて
次の２つから成る。

ｉ）併入後の状態予４１り 初負荷（Ｌ＝３％）を投入した後の発生応力をプラント
モデルを用いて予測し、これが全予測区間Ｔｒｂにおい
て、許容値以下となるか否かを判定する部分。許容値以
下であれば、負荷併入が実施される。

ｉｉ）併入条件待ち 前項での予測結果が否の場合（予測応力が許容値以上と
なる場合）、負荷併入を実施せず無負荷運転のまま制御
周期Ｔｃ５（次に状態予測を実施するまでの時間）だけ
待つ。この間に、主蒸気温度ＴＭＳが高圧タービンのメ
タルマツチ条件の上限温度Ｔ　ＭＭＣＨＰを越す場合は
メタルマツチ失敗であり、起動失敗となる。メタルマツ
チ失敗とならなければ、次の制御周期に再びｉ）の処理
にもどって併入後の状態を予測する。併入可能条件が成
立すれば次の負荷上昇制御に移行する。

（５）負荷上昇制御１６３０ 第３２図は、負荷上昇制御の処理手順を示す。

本制御方式は基本的には昇速制御方式と同じである。本
方式では、基準時刻ＴＩＭＩＥＯからＴＬＶＡＲＹの間
を最大負荷変化率ＤＬ　（１）で負荷上昇し、その後は
負荷保持したと仮定し、時刻Ｔ■にＨｃ）　＋　Ｔ　＋
、ｕｐまでタービンに発生する応力を予ｎ！１１する。

その結果、応力の予測値がどの時点においても許容値以
下であれば、負荷変化率ＤＬ　（１）で時刻Ｔｔｓｐ。

＋　ＴＬＶＡＲＹまで実際（起動シミュレーションとし
て）に負荷上昇する。逆に、予測値が許容値以上となっ
た場合は、１ランク下の負荷変化率ＤＬ（２）をモデル
に設定し、発生応力を予測する。

ＤＬ　（３）の場合でも、なお応力予測値が許容値以下
にならない場合はＤＬ　（４）を設定して負荷保持状態
とする。この様にして、時刻が次の制御周期であるＴ　
ｒＭＥｏ＋　ＴＮＴ／ＡＲＹに達すると、この時刻を再
び基準時刻ＴＩＭＥＯと置き、同様の処理を行なう。以
上の処理を繰返すことにより目標負荷に到達すると起動
完了となる。

以上の様にして、ボイラ点火から目標負荷到達に要した
起動時間をＴｘとする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、起動時間即ちボイラ点火から定格負荷
到達に要する時間は、従来方式による場合と比較して大
幅に短縮でき、毎日起動停止を行なうプラントにおいて
は４０％の短縮が可能となる。起動時間が短縮できるこ
とにより、電力系統における負荷調整能力が向上し、電
力の供給安定性が向上するという効果がある。また、各
発電プラントにおいては、起動時間の短縮に伴ない起動
損失が低減でき、運転員の負担が軽減されるという付随
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本機能ブロック構成図を、第２図は
本発明に非線形最適化手法の一つであるコンプレックス
法を適用した起動スケジュール最適化アルゴリズムの基
本処理手順を、第３図は定数、イニシャライズ値の定義
を、第４図は第２図初期コンプレックス形成の処理手順
を、第５図は制約条件、第６図はその擬似乱数の算出処
理フロー、第７図はその修正手順を、第８図〜第１０図
は操作パラメータを変更したときの運転制限要因感度の
説明と監視フロー図を、第１１図（Ａ）。 （Ｂ）は特性評価順位付は機能説明フロー図を。 第１２図は第２図の重心計算４００の詳細フロー図を、
第１３図は第２図新試行点決定５００の詳細フロー図を
、第１４図は第２回状行点後退不可判定６００のフロー
図を、第１５図〜第１７図は第２図のブロック７００，
８００，９００の詳細フロー図を、第１８図は第２図シ
ンプレックス縮退１３０ｏの詳細フロー図を、第１９図
は第１８図のステップ１３０の詳細フロー図を、第２０
図は第２図のステップ１４２０，１４４０．１４６０の
詳細フロー図を、第２１図は第２図ステップ１５００の
詳細フロー図を、第２２図は第２図のステップ１６００
シミユレーシヨンの詳細フロー図を、第２３図は圧力と
飽和温度の関係を、第２４図は圧力と許容圧力変化率と
の関係を、第２５図は昇圧制御ブロック図を、第２６図
はメタルマツチ制御の手順フロー図を、第２７図は中圧
タービンに対する再熱蒸気温度の算出手順を、第２８図
は第２７図と同様高圧タービンに対する算出手段を、第
２９図は高圧タービンに対する主蒸気温度の算出手順を
、第３０図は昇速制御の処理手順を、第３１図は併入可
能条件判定のための処理手順を、第３２図は負荷上昇制
御の処理手順を、それぞル示す。 １０００・・・起動スケジュール作成機能ブロック。 ２０００・・・スケジュール実行機能ブロック、３００
０・・・プラント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、火力発電プラントの起動制御であつて、起動に必要
   な操作及び制御目標値設定に関する時間的な起動スケジ
   ュールを該プラントの起動前に作成するための起動スケ
   ジュール作成機能と、作成された起動スケジュールに従
   つて実際にプラントを起動するスケジュール実行機能を
   有する該プラントの起動システムにおいて、任意の起動
   スケジュールに対応した起動特性の模擬を可能とする動
   特性モデルと、実際に該プラントを起動する前に該動特
   性モデルを用いて任意の起動スケジュールに対応して変
   動するプロセス状態のうち運転制約条件に関係するプロ
   セス状態の挙動を予測するための動特性予測手段と、該
   動特性予測手段で予測したプロセス状態が運転制約条件
   を満足しているか否かをチェックするための制約条件判
   定機能と、該動特性予測機能により予測されたプロセス
   状態が全起動過程を通して制約条件を満足し起動時間が
   最短となる最適起動スケジュールを決定するための最適
   スケジュール探索手段と、該最適起動スケジュールを前
   記スケジュール実行機能に設定するための最適スケジュ
   ール設定手段を有することを特徴とする火力発電プラン
   ト最短起動システム。