JPS62266302A - ボイラの制御方法 - 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］ 本発明はボイラの制御方法に係り、特に火力発電ユニッ
トの負荷変動に対して浸れた追従性が得られるようにし
たボイラの制御方法に関する。

［従来の技術］ 火力発電ユニットの負荷変動に対１−る）Ｂ従性は、ボ
イラの制御方法によって左右ざｒし、とくに、負荷変動
にざいして、プロセス状態量である主蒸気温度などをボ
イラ使用材料の強度特性などの制約から許容範囲以内に
抑えることが要請されている。

かかる要請に対して、フィードバック制御のみでは厳し
い制約のもとての良好な制御が行えないため、通常、ボ
イラの制御方法としては、ＰＩＤ１！制御回路によるフ
ィードバック制御と、負荷の信号による先行動作を行う
フィードフォワード制御を基本とした方法が利用されて
いる。ざらに、上記の制御方法の性能改善を行うために
、現代制御理論にもとづくアドバンス制御回路を適用し
、フィードバックの性能を改善するようにされている。

第３図は従来のアドバンス制御を適用したボイラの制御
方法の回路をしめすものである。１０はＰＩＤフィード
バック制御系をしめし、Ｐ　Ｉ　Ｄ　１ｌｉｌｌす１１
回路１２、および制り１１灼象であるボイラ１４などに
より（ｉ４成されている。３４は負荷指令をしめし、関
数光牛器２４にもとづく先行信号２０はＰ　Ｉ　Ｄ　ｉ
ｉ’制御回路１２へ入力されている。アドバンス１ｊ制
御回路４０にはボイラの制御変数１８および先行信号２
１が入力され、その出力４２はＰＩＤ制御回路１２の出
力と加亦器４６により加算されて、ボイラ１４の入力変
数４８が与えられる。

かかるボイラの制御方法においては、ボイラの外乱であ
る負荷変動に対応して、負荷指令の操作が行われ、関数
発生器２４にもとづく先行動作とフィードバック１＋１
１御ならびにアドバンス制御回路４０による制御動作が
行われ、ボイラ１４の制御変数１８を検出してからアド
バンス制御回路４０の動作によりボイラ１４の制御遅れ
を補償して負荷変化時にあけるボイラの蒸気温Ｌｚ　ｌ
蒸気圧力等の変動を少くするようにさせている。このざ
い、ボイラ１４の制御変数１８の信号Ｉは、ボイラ１４
の熱容量や燃焼装置特性にもとづく大きな位相遅れの影
響をう【プている。

以上のごとく、運転中のボイラは負荷指令にもとづいて
負荷変化にｊＤ従して１り御偏差が少なくなるように１
＋ｌＩ　１Ｕ１１されている。

［発明か解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来のボイラのｉ＋＋　１０方法で
は、フィードフォワード制御はボイラの静特性に従って
動作し、ボイラの追従特性の改善のためにもらいられて
いるが、ボイラの面持［生に従ったｎ１作であるため、
かかる動作が行われても、ボイラの複雑な動特性の乱れ
のためエネルギバランスを保持することがてぎず、ボイ
ラの蒸気温度、蒸気圧力などの外乱を発生ざＶてしまい
、Ｐ　Ｉ　Ｄ　ｌｉ’制御への制御指令として必ずしも
最適なものでは４工り、ボイラ全体の系の安定が容易に
得られないという問題かめった。

次いで、アドバンス制御とＰＩＤ制ｉｉｌ＋＋を供用し
た場合では、アドバンス制御とＰＩＤ制御の’ＩＩ、ｌ
　ＤＯ動作は相互に干渉を発生し、応答性が良好な制御
かでさないという問題があり、さらに、ホーイラの試運
転「、１または運転時において、Ｐ　Ｉ　Ｄ　１＋ＩＩ
　Ｑｌｌの調整帛の変更を行うごとに７１〜バンス制Ｕ
＋１回路の再調整を行わねばならないという問題か必っ
た。

本発明は、このような従来の問題を解決するしのであり
、負荷変化時に゛積度の良好な制υ１１変故の追従か行
われ、より良好な１制御性能が得られるとともに、フィ
ードバック制御とＰ　Ｉ　Ｄ　１ｉｌｉ御による１ｉ１
１υ■動作にＪ３１＝プる相互干渉が回避されるように
した（至）れたボイラの１制御方法を提供することを目
的とするものである。

［問題点を解決するための手段１ 本発明は上記目的を達成するために、ボイラを負荷指令
にちとつく先行信号とＰＩＤ制御とにＪ：す１，１１１
３１１リ−るとともに、該１１＜イラの演算用ボイラモ
デルをもらいた現代制御理論によりアドバンス制御回路
により、前記アドバンス制（３１１回路からの出力信号
を先行信号の動的補正として入力するようにしたもので
必る。

！１乍　　用　１ 本発明は上記のような）ｊ・１成により次にような作用
を何する。、Ｊｌｊｂら、火力発電１ニツトへの負荷指
令か指令されると、ボイラ静’Ｆ５性にしたかった関数
発生器からの１１１号（ま、Ｐ　Ｉ　Ｄ　１＋’ｌ　ｉ
ｆｆ！１回路ととしにボイラ”’：　ｌｊｌ　ｊ’ｌｌ
ｌ　シ、」−記にｈ口えて、ボイラの演算用［デルタら
らいＣ１上記の負荷ｊ−＋７＋　””Ｊか与えられたざ
いのボイラの蒸気温度、蒸気圧力なとの状態変数の外乱
の推定か行われ、上記の推定による外乱の抑１Ｊ１］を
現代刊す１１理論による動的計画法等を用いたアドバン
ス制御回路にて行うように動作させ、その出力信号は面
記の関数発生器からの先行信号の動的補正として加算さ
れてＰＩＤ制仰回路に入力される。

かくして、負荷変化時に蒸気温度、蒸気圧力の変動の少
いボイラの動的変動特性を考慮した理想的なフィードフ
ォワード１．制御か行われろ。Ｊ−ｔＪ：ｂら、負伺変
ＩＬ時、ボイラの圧力、温度の乱れの抑制および）Ｂ径
外の改善を考慮したフィードフォワード信号を現代制御
理論によるアドバンス制鉗１回路を用いて作成し、ボイ
ラの良好な制鉗１性能か百られるようにしたものである
。

したがって、本発明によれば、関数発生器からの先行１
３号は、演算用ボイラモデルと現代１１’ｌ　ｊ１！理
論によるアドバンス制御によって動的補正としてン山完
されろこと）こよって、１尾来のフィートフン１ワーＩ
−刊ゆ１１（こ化して、適切にして迅速な最；の信号に
変換されるため負荷変化時に精度の良好な制御変数の追
従が行われ、より高度の制御性能が得られるようになり
、本発明による現代り制御理論によるアドバンス制御は
、フィードフォワード制御として用いられているためＰ
ＩＤ制御による制御動作にさいしては相互干渉が回避さ
れるようにすることができる。すなわち、アドバンス制
御は、ボイラ演算用七デルと閉ループを構成し、ＰＩＤ
制御の閉ループには含まれないため、アドバンス制御と
ＰＩＤ制御の（０互干渉か回避される。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成をしめすものでおる。

第１図において、１０はＰＩＤフィードバック制す１１
系をしめし、ＰＩＤ制御回路１２ａ３よび制御対象でお
るボイラ１４などにより構成されている。１６はＰ　Ｉ
　Ｄ　１ｌｌｌｌ　（２８回路１２による操作部てあり
、ボイラ１４の入力変数として与えられる。１８はボイ
ラ１４の制御変数であり、Ｐ　Ｉ　Ｄ　１ｌｌｌｌ御回
路１２にフィードバックされている。３４（ユ負荷指令
をしめし、関数発生器２４にもとづく先行信号３２は加
締器２２を介して入力信号２０としてＰＩＤ制御回路１
２に入力される。

２６は鋳口用ボイラモデルをしめし、前記のボイラ１４
の特性に対応したものであり、また、２８はアドバンス
制御回路をしめし、現代制御理論による動的計画法等を
用いたアドバンス制御回路２８においては、波線用ボイ
ラモデル２６によってｊｌｌ定される状態変数をもちい
最小口４間で平衡状態か１■られるような最適制御か行
われるようにされており、鋳口用ボイラモデル２６には
負荷指令３４か入力信号３６として入力され、アドバン
ス制御回路２８からの出力信号３０は演節用ボイラ［デ
ル２６への制御信号となるとともに、加締器２２を介し
て、先行信号の？＋ｆｉ正信号として先行信号３２に加
鈴される。また、出力信号３０はＰＩＤＩＩＩＩ御回路
１２より作られる操作部１６に直接加等する場合もある
。なお、演算用ボイラモデル２６からなる硯測器およσ
アドバンス制Ｕ＋＋回路２８は専用の特殊デジタル訂障
機’８：　ＮＦＪみ立てろことにより装置化することか
できるしのて必ろ。

かくして、ボイラ１４の外乱であるｆ′！荷変動に対１
．ｉ５して、負荷指令３４の操作が行われ、ボイラ１４
の面持［１に対応した関数発生器２４にもとづく先行信
号３２（Ｊ、入力信号３６か演算用ボイラモデル２６お
よびアドバンス制御回路２８により変換された最適制御
信号である出力信号３０とともに加算されて、入力信号
２０となり、ＰＩＤ制御回路１２に入力される。

ｒｆなわら、ボイラ１４の静特性に対応した先行信号３
２は演算用ボイラモデル２６と現代制御理論によるアド
バンス回路２８をもらいることによって、負荷変化時に
心外孔を発生さ１！ないような動的補正が行われて、従
来の先行信号３２と＋Ｊ￥なる最適なフィードフォワー
ド信号が入力信号２０としてＰＩＤｌｕｌｌ　１３１１
回路１？に入力される。

かくして、入り信号２０１は、敏速にして正確なフィー
トノ４ワ〜ド制御かてぎるように動的補正か行われてい
るため、ＰＩＤ制御ととしに制御動作か行われても、負
荷変化時に熱気温度、蒸気圧力なとの１ｌｌｌ　ｐＨＩ
＝差の少い応答性の良好な制御か行えるよ′）に１１゛
ることかできる。

また、ホブで明によるフィートフＡワー１〜１．ＩＩ　
ｊｌｌとＰＩＤ制御における相互干渉は回避されること
ができ、とくに、演算用ボイラモデルは、ＰＩＤｉｉ制
御回路を含まないボイラ本体のみをモデル化することも
出来るのでボイラ試運転時や通常運転時に演算用ボイラ
モデルのμ正をする必要かなくＰＩＤ制御の調整量の調
整を自在に行うことかできる。

第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例にお（プる
ボイラの制御特性をしめすもので必る。

第２図（ａ）において、負荷指令にもとづいて、ボイラ
出力が時間とともに曲線５０をしめすように設定された
場合、ボイラの制御変数て必るボイラ出力、蒸気圧力な
どが’Ａｌｌ速に曲線５？に）８従するように補正をし
た理想的なフィーヒフ４ワー１−信局の変化を示し、こ
のようなｌＩｉ！想的なフィー１−フカワード信号が加
えられた場合、ボイラは負荷指令にはと／υど遅れなく
、曲線５０に添って応答リ−る。

また、第２図（ｂ）に（６いて、１ｉｌｊ　Ｖ！；！　
５４１よ負イ１：ｉ指令にもとづいてボイラ出力か前記
の曲線５０にしめすように設定された場合、ア１〜ハン
ス刊ｕｌｌ　ｍｊ　’ｉｔｓ　２３からの動的補償を行
う出力信号３０がしめされている。

なお、第４図は、従来のボイラの制御特性をしめすしの
である。

第４図において、負荷指令にもとづいて、ボイラ出力か
時間とともに曲線５０をしめすように設定された場合、
ボイラの制御変数が曲線５６にしめすように応答され、
敏速な平衡が困難であることがしめされている。

［発明の効果］ 本発明は上記実施例より明らかなように、以下にしめす
効果を有している。

関数発生器からの先行信号は、従来のフィードフＡワー
ド制御に比してボイラの動特性を考慮した適切にして迅
速な最適信号に変換されるため、負荷変化時に蒸気温度
、蒸気圧力など制御変数の変動を少くなし得て、より高
度な制御性能が得られるようにすることができる。また
、フィードフォワード制御とＰＩＤ制御による制御動作
にさいしての相互干渉を回避するようにすることができ
るなどその効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るボイラの制御方法の概
略ブロック図、第２図は同方法の制御特性の説明図、第
３図は従来のボイラの制御方法の概略ブロック図、第４
図は同方法の制御特性の説明図である。 １２・−・ＰＩＤ制御回路 １４・・・ボイラ ２６・・・演亦用ボイラモデル ２８・・・アドバンス制御回路 ３４・・・負荷指令

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボイラを負荷指令にもとづく先行信号と ＰＩＤ制御とにより制御するとともに、該ボイラの演算
   用ボイラモデルをもちいた現代制御理論によるアドバン
   ス制御回路により、前記アドバンス制御回路からの出力
   信号を先行信号の動的補正として入力することを特徴と
   するボイラの制御方法。