TWI542829B

TWI542829B - 程式、控制器及鍋爐系統

Info

Publication number: TWI542829B
Application number: TW100101915A
Authority: TW
Inventors: 山田和也; 三浦浩二
Original assignee: 三浦工業股份有限公司
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2016-07-21
Also published as: CN102207285B; JP2011208817A; KR20110109821A; US8682490B2; JP5447083B2; KR101739884B1; US20110238216A1; TW201144700A; CN102207285A

Description

程式、控制器及鍋爐系統

本發明係關於一種用以控制由具有複數個階段性燃燒位置的鍋爐(boiler)所構成的鍋爐群的程式、控制器及鍋爐系統。

以往，揭露有一種在燃燒控制由複數個鍋爐所構成的鍋爐群的情形時，依據蒸汽壓力計算燃燒量，並藉由其計算結果來決定燃燒的鍋爐的座數之鍋爐群的控制技術(例如參照專利文獻1、2)。

在該等鍋爐系統中，如專利文獻1(第3圖、第4圖)、專利文獻2(例如第2圖至第4圖)所示，進行燃燒的鍋爐(燃燒位置)的數量係對應於集管器(header)壓力而設定，並按照目前的集管器壓力，預定數量的燃燒位置順著優先順序燃燒。

在該控制方法中，係如第9圖(A)所示，由五座三位置鍋爐(No.1至5，各燃燒位置的差分蒸發量為500(kg/h))所構成的鍋爐群之中，以設定壓力1.0(MPa)、容許壓力範圍0.2(MPa)運轉可轉為燃燒的四座鍋爐(No.1至4)及一座預備筒(No.5)時，各燃燒位置係分擔0.025(MPa)。因此，在目前壓力為0.87(MPa)時，六個燃燒位置會燃燒。另外，在第9圖(A)、(B)、(C)中，畫上陰影的框線，係顯示受到燃燒輸出的燃燒位置。

(先前技術文獻)

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開平8-49803號公報

專利文獻2：日本特開2005-43001號公報

然而，若例如因為故障等因素預備筒增加到兩個(No.4、5)，則壓力偏差為0.15(MPa)以下時，雖可使燃燒量涵蓋整個容許壓力範圍階段性地控制，然例如目前壓力下降到0.825(MPa)而壓力偏差超過0.15(MPa)、並到達0.175(MPa)時，雖有燃燒七個燃燒位置的必要，然如第9(B)圖所示，可轉為燃燒的鍋爐係為三座，有一個燃燒位置不足，而難以適當地控制。(第9圖(B)畫上網格的部分係顯示不足處。)

另一方面，在預備筒(No.5鍋爐)轉移為可轉為燃燒的鍋爐，使可轉為燃燒的鍋爐增加到五座時，目前壓力在變動容許壓力範圍0.20(MPa)的範圍內，例如若設為壓力偏差為0.15(MPa)，則如第9圖(C)所示，只有在六個燃燒位置有燃燒輸出，No.5鍋爐係只要目前壓力的變動不超過容許壓力範圍0.20(Mpa)，則實質上成為與預備筒相同的狀態。

因此，因為負載集中在No.1至4鍋爐，難以進行由負載分散所帶來的有效率的操作。

因而，有著即使可轉為燃燒(可運轉)的鍋爐的座數變動也能有效率地操作鍋爐群的技術上的要求。

本發明係考慮上述情事所研創者，其目的為在由複數個鍋爐所構成的鍋爐群的控制中，在可轉為燃燒(可運轉)的鍋爐的座數變動時，提供一種能有效率地操作鍋爐群的程式、控制器及鍋爐系統。

為了解決上述的課題，本發明係提案以下的手段。

記載於申請專利範圍第1項的發明，係一種用以控制具備具有複數個階段性的燃燒位置的鍋爐之鍋爐群之程式，並以下列方式所構成：計算出目前可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數或總蒸發量；計算出設定物理量與目前物理量之偏差量；計算出前述偏差量、與對應前述設定物理量之控制範圍的比率；並且依據前述可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數或總蒸發量與前述比率計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。

記載於申請專利範圍第6項的發明係一種控制器，且具備有申請專利範圍第1項至第5項任一項所述之程式。

記載於申請專利範圍7的發明係一種鍋爐系統，且具備有申請專利範圍第6項所述之控制器。

依據本發明之程式、控制器及鍋爐系統，依據從目前可轉為燃燒的鍋爐之數量、燃燒位置數或總蒸發量、設定物理量及目前物理量所計算出之控制範圍的比率來控制使其燃燒的鍋爐及燃燒位置，故於鍋爐群中，即使在可轉為燃燒的鍋爐之座數產生變動的情形時，仍能以可轉為燃燒的鍋爐及燃燒位置整體來控制容許控制範圍。因此，可有效率地操作鍋爐群。

記載於申請專利範圍第2項的發明，係記載於申請專利範圍第1項之程式，其中，以下列方式所構成：計算出目前可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數；計算出設定壓力及目前壓力的壓力偏差；將前述壓力偏差除以壓力控制的容許範圍，而計算出前述壓力偏差相對於前述壓力控制之容許範圍的比率；並且將前述比率與前述可轉為燃燒的燃燒位置數予以相乘，藉以計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。

依據本發明之程式，算出目前可轉為燃燒的鍋爐數或燃燒位置數，並從設定壓力及目前壓力的壓力偏差，計算出壓力偏差相對於壓力控制的容許範圍(以下有稱為控制壓力範圍的情形)之比率，並依據此結果，計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置，故可藉由全部可轉為燃燒的鍋爐對控制壓力範圍進行控制。結果，可有效率地操作鍋爐群。

記載於申請專利範圍第3項的發明，係記載於申請專利範圍第2項之程式，且以下列方式所構成：計算出在可運轉的鍋爐中被輸出燃燒指示的燃燒位置數、壓力下降時的必要燃燒位置數、以及壓力上升時的必要燃燒位置數；在被輸出有燃燒指示的燃燒位置數＜壓力下降時的必要燃燒位置的情形時，係輸出燃燒訊號至前述可運轉的鍋爐中之任一者的燃燒位置；在被輸出有燃燒指示的燃燒位置數＞壓力上升時的必要燃燒位置數的情形時，係輸出待機訊號至前述可運轉的鍋爐中之任一者的燃燒位置，並且在壓力上升時的必要燃燒位置數≧被輸出有燃燒指示的燃燒位置數≧壓力下降時的必要燃燒位置數的情形時，係維持現在的燃燒狀態。

依據本發明之程式，不用檢測壓力的上升、下降，而可容易地計算出使燃燒的燃燒位置數，另外，可有效率地操作鍋爐群。

記載於申請專利範圍第4項的發明，係記載於申請專利範圍第1項之程式，且以下列方式所構成：計算出目前可轉為燃燒的燃燒位置之總蒸發量；計算出設定壓力及目前壓力的壓力偏差；將前述壓力偏差除以壓力控制的容許範圍，並計算出前述壓力偏差相對於前述壓力控制的容許範圍的比率；並且將前述比率與前述總蒸發量予以相乘而計算出必要蒸發量，藉以計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。

依據本發明之程式，從設定壓力及目前壓力的壓力偏差，計算出壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率，並將此比率與總蒸發量予以相乘而計算出必要蒸發量，並依據其結果計算出使燃燒的鍋爐及燃燒位置，故可藉由可轉為燃燒的全部鍋爐對控制壓力範圍進行控制。結果，可有效率地操作鍋爐群。

記載於申請專利範圍第5項的發明，係記載於申請專利範圍第4項之程式，且以下列方式所構成：將前述必要蒸發量、與被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計予以比較，在壓力下降時，前述必要蒸發量＞被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計的情形，係將燃燒訊號輸出到符合(前述必要蒸發量-被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計)之蒸發量的燃燒位置；而在壓力上升時，前述必要蒸發量＜被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計的情形，係將待機訊號輸出到符合(被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計-前述必要蒸發量)之蒸發量的燃燒位置。

依據本發明之程式，由於將燃燒訊號或待機訊號輸出到差分蒸發量符合(必要蒸發量-目前蒸發量)的燃燒位置，故可有效率地確保近似於必要蒸發量之蒸發量。結果，可有效率地操作鍋爐群。

在本說明書中，「輸出燃燒訊號至符合(前述必要蒸發量-被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計)的蒸發量之燃燒位置」、「輸出待機訊號至符合(被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計-前述必要蒸發量)的蒸發量之燃燒位置」，係指為了使被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量相加而得的合計蒸發量接近於必要蒸發量，之燃燒位置係指：

例如受指示燃燒或待機的結果，

(1)不論設定範圍的有無，合計蒸發量為如比目前更接近必要蒸發量的燃燒位置；

(2)合計蒸發量成為如必要蒸發量的預定範圍內的燃燒位置；

(3)合計蒸發量≧必要蒸發量成立，且合計蒸發量成為如最小限度或預定範圍內的燃燒位置；

(4)合計蒸發量≦必要蒸發量成立，且合計蒸發量成為如最大限度或預定範圍內的燃燒位置等。

於本說明書中，差分蒸發量係指將鍋爐轉移到一階段上位的燃燒位置時所增加的蒸發量，亦即，轉移後的燃燒位置之蒸發量與轉移前的燃燒停止位置(或燃燒位置)之蒸發量的差，將藉由往一階段上位轉移並成為第N燃燒位置(N係1以上的整數)而增加之蒸發量稱為「第N燃燒位置的差分蒸發量」、或「第N差分蒸發量」，例如，將在從燃燒停止位置轉移到第一燃燒位置時增加的蒸發量稱為「第一燃燒位置之差分蒸發量」、或「第一差分蒸發量」，並將在從第一燃燒位置轉移到第二燃燒位置時增加的蒸發量稱為「第二燃燒位置之差分蒸發量」、或「第二差分蒸發量」。

依據本發明之程式、控制器及鍋爐系統，在由複數個鍋爐所構成的鍋爐群的控制中，在可轉為燃燒的座數變動時，可有效率地操作鍋爐群。

以下，參照第1圖至第4圖，說明本發明第一實施形態。

第1圖係顯示本發明之鍋爐系統的第一實施形態之圖，而元件符號「1」係顯示鍋爐系統。

鍋爐系統1係具備有：由複數個鍋爐所構成的鍋爐群2；控制部(控制器)4；蒸汽集管器(steam header)6；以及設於蒸汽集管器6的壓力感測器7；其能將藉由鍋爐群2所產生的蒸汽供給至蒸汽使用設備18。

於此實施形態中，鍋爐群2係由例如五座蒸汽鍋爐所構成，並具備有：第一鍋爐21、第二鍋爐22、第三鍋爐23、第四鍋爐24及第五鍋爐25。

此實施形態的要求負載係由壓力感測器7所檢測的蒸汽集管器6內的蒸汽之壓力(物理量)所代用，依據此壓力計算出與蒸汽使用設備18的消費蒸汽量對應的蒸發量。

蒸汽集管器6係藉由蒸汽管11與第一鍋爐21、...、第五鍋爐25連接，並且藉由蒸汽管12與蒸汽使用設備18連接，並集合藉由鍋爐群2所產生的蒸汽，而調整各鍋爐彼此間的壓力差及壓力變動，並將蒸汽供給至蒸汽使用設備18。

構成鍋爐群2的各鍋爐21、...、25係如第2圖所示，作成為例如三位置控制鍋爐，而可控制於各者的燃燒停止狀態(對應於燃燒停止位置)、屬於最下位燃燒位置的低燃燒狀態(對應於第一燃燒位置)及高燃燒位置(對應於第二燃燒位置)的燃燒。

另外，各鍋爐21、...、25係做成為第一差分蒸發量為500(kg/h)、第二差分蒸發量為500(kg/h)、而額定蒸發量為1000(kg/h)。

另外，各鍋爐21、...、25係分別將「各鍋爐之燃燒位置是否可轉為燃燒」輸出到控制部4。

另外，各鍋爐21、...、25係作成為能按照要求負載控制各燃燒位置或燃燒停止位置，以例如在蒸汽集管器6的壓力升高的情形時使蒸發量減少，而於壓力減低的情形時則使蒸發量增加。

控制部4係具備有：輸入部41、記憶體42、運算部43、硬碟44、輸出部46及通訊線47，而輸入部41、記憶體42、運算部43、硬碟44及輸出部46係藉由通訊線47相互地連接成可對資料等進行資訊，於硬碟44係儲存有資料庫45。

輸入部41係作成為：具有例如未圖示的鍵盤(keyboard)等資料輸入機器，而可將設定等輸出到運算部43，並且藉由訊號線13、訊號線16連接到壓力感測器7及各鍋爐21、...、25，以使從壓力感測器7所輸入的壓力訊號及從各鍋爐21、...、25所輸入的訊號(例如燃燒位置等的資訊)輸出到運算部43。

輸出部46係藉由訊號線14與各鍋爐21、...、25連接，以將從運算部43所輸出的控制訊號輸出到各鍋爐21、...、25。

運算部43係將儲存於記憶體42的記憶媒體(例如ROM)之程式加以讀取並執行，並依據例如對應於要求負載的蒸發量的計算值、從輸入部41所輸入的關於各鍋爐的運轉狀態的資訊等，做出關於各鍋爐21、...、25是否要轉移至燃燒位置或燃燒停止位置的判斷、燃燒位置或燃燒停止位置的選擇、是否要轉移到轉為供給蒸汽之過程的判斷，並依據此結果，透過輸出部46將訊號輸出到各鍋爐21、...、25。

資料庫45係具備有第一資料庫45A，而第1資料庫45A係將顯示壓力訊號(mV)與壓力(MPa)之關係的數據表(data table)當作數值資料儲存，而運算部43係參照第一資料庫45A，依據來自壓力感測器7的壓力訊號(mV)計算出蒸汽集管器6內的壓力(MPa)。

第一實施形態的程式係計算出目前可運轉(可轉為燃燒)的鍋爐及燃燒位置的數值，並計算出目前壓力PN的壓力偏差PD1(=Pmax-PN)，並將此壓力偏差PD1除以控制壓力範圍P1(壓力控制的容許範圍)(為(Pmax-壓力的最低容許值)，無關於鍋爐的運轉座數而為相同)，以計算出壓力偏差PD1相對於控制壓力範圍P1之比率PR1，將此比率PR1與對應於可運轉的燃燒位置的數目(於本實施例中係使用總燃燒位置數+1)相乘，以計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置，並將燃燒訊號及待機訊號(燃燒停止訊號)輸出到對象之燃燒位置。此外，於本實施形態中，用以輸出燃燒訊號及待機訊號的燃燒位置，係依循預先所設定的優先順序。

此外，使其燃燒的鍋爐及燃燒位置的計算，係例如以以下的方式來進行。

在可運轉的鍋爐中，以下述的方式計算出被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A、壓力下降時的必要燃燒位置數B、以及壓力上升時的必要燃燒位置數C，

壓力下降時的必要燃燒位置數B

={(控制壓力範圍中的最大壓力Pmax-目前壓力PN-K)/(控制壓力範圍P1-K)}×(2×目前可運轉的鍋爐數n+1)　...計算式(1)

接著，

壓力上升時的必要燃燒位置數C

=[{(控制壓力範圍中的最大壓力Pmax-目前壓力PN)/(控制壓力範圍P1-K)}×(2×目前可運轉的鍋爐數n+1)]+1　...計算式(2)

於此，各鍋爐21、...、25係為三位置鍋爐，並分別具有兩個燃燒位置，而於計算式(1)、(2)中，燃燒位置(=2)×在目前可運轉的鍋爐數n，係表示可運轉的燃燒位置之總數。於計算式(1)、(2)中，壓力下降時的必要燃燒位置數B及壓力上升時的必要燃燒位置數C非為整數時，小數點以下係設為捨去。

此外，於計算式(1)、(2)中之K係關於壓力之零以上的常數，藉由將常數K代入於計算式(1)、(2)，可設定壓力上升時與壓力下降時的切換壓力之差分(differential)。

接著，在

被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A＜壓力下降時的必要燃燒位置數B　...計算式(3)

成立的情形時，則將燃燒訊號輸出到可運轉的鍋爐任一者的燃燒位置，而在

被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A＞壓力上升時的必要燃燒位置數C　...計算式(4)

成立的情形時，則將待機訊號輸出到可運轉的鍋爐任一者的燃燒位置，而在

計算式(3)及計算式(4)皆不成立的情形時，

亦即，

被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A≧壓力下降時的必要燃燒位置數B

且

被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A≦壓力上升時的必要燃燒位置數C

換言之，

為壓力上升時的必要燃燒位置數C≧被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A≧壓力下降時的必要燃燒位置數B　...計算式(5)

的情形時，係維持現在的燃燒狀態。

於本實施例中，為了便於說明，而將K設定成為零者。

以下，參照第3圖之流程圖，說明關於第一實施形態之程式的一例。此外，於第3圖的流程圖中，係設為使用計算式(1)、(2)(K=0)者，而關於依據壓力感測器7的壓力訊號進行燃燒位置或燃燒停止位置的轉移，係可應用習知的燃燒位置控制技術，關於習知技術係省略說明。另外，於各鍋爐21、...、25係設為預先設定有關於燃燒的優先順序者。

(1)首先，設定設定壓力Pmax及控制壓力範圍P1，並且分別於所輸出的燃燒位置A、可轉為燃燒的燃燒位置數n、以及目前壓力PN設定初始值(=0)(S1)。

(2)判斷鍋爐群2是否在運轉中(S2)。

在鍋爐群2為運轉中的情形時轉移到S3，而在運轉停止時則結束程式。

(3)運算部43係例如藉由儲存於記憶體42的資料，來計算燃燒訊號被輸出的燃燒位置數A(S3)。

(4)運算部43係依據從各鍋爐21、...、25輸出、並透過輸入部41所輸入的訊號。計算可運轉的鍋爐座數(S4)。

(5)運算部43係從壓力感測器7透過輸入部41取得目前壓力PN，並以最大壓力Pmax減去壓力PN而進行運算，以計算出壓力偏差PD1(S5)。

(6)運算部43係將以S5所計算出的壓力偏差PD1除以控制壓力範圍P1，並計算壓力偏差PD1相對於控制壓力範圍P1之比率PR1(S6)。

(7)運算部43係依據計算式(1)計算壓力下降時的必要燃燒位置數B(S7)。

(8)運算部43係依據計算式(2)計算壓力上升時的必要燃燒位置數C(S8)。

(9)運算部43係依據執行A＜B是否成立的判斷，判斷是否使燃燒量增加(S9)。

在A＜B成立的情形時係轉移到S10，而A＜B不成立時則係轉移到S12。

(10)運算部43係依循優先順序來選擇使燃燒的燃燒位置(S10)。

(11)運算部43係輸出燃燒訊號到在S10中所選擇的燃燒位置。(S11)

(12)運算部43係依據執行A＞C是否成立的判斷，判斷是否使燃燒量減少(S12)。

在A＞C成立的情形時係轉移到S13，而A＞C不成立時係轉移到S2。

(13)運算部43係依循優先順序來選擇使待機的燃燒位置(S13)。

(14)運算部43係輸出待機訊號到在S13中所選擇的燃燒位置(S14)。

以例如一秒鐘一次反覆執行上述(2)到(14)。

接著，參照第4圖說明關於鍋爐系統1的作用。

第4圖係顯示在使用程式來控制鍋爐群2時，在以下的目前壓力下各鍋爐21、...、25穩定時之各燃燒位置的狀態之圖，四角框係顯示各鍋爐21、...、25的第一燃燒位置及第二燃燒位置的燃燒狀態，顯示於左欄的數值係顯示第一差分蒸發量及第二差分蒸發量，而顯示於各框的上部之數值，係顯示各鍋爐的額定蒸發量。

另外，於第4圖中，劃有斜線的燃燒位置係表示有燃燒輸出的燃燒位置，記載為「(預備筒)」的鍋爐係表示運轉對象外鍋爐。

另外，為了方便起見，於第4圖(A)、(B)、(C)的可運轉鍋爐、預備筒、設定壓力Pmax、控制壓力範圍P1、目前壓力PN等條件係設為與第9圖(A)、(B)、(C)的情形時相同，並以第一鍋爐21、第二鍋爐22、第三鍋爐23、第四鍋爐24為可運轉的鍋爐，第五鍋爐25為預備筒的情形為例子進行說明。另外，各鍋爐21、...、25的優先順序係設定為此順序，而在各鍋爐21、...、25的第一燃燒位置正在燃燒且第二燃燒位置未在燃燒時，係在轉移到下個優先鍋爐之前，輸出燃燒訊號至第二燃燒位置。

(1)首先，與第9圖(A)的情形相同地，說明相對於設定壓力Pmax為1.0(MPa)及控制壓力範圍P1為0.2(MPa)、目前壓力PN為0.87(MPa)的情形。

此情形時，如第4圖(A)所示穩定於燃燒狀態下。此外，顯示於(S3)的數值，係預先依據計算式(1)、(2)所計算出。

所輸出的燃燒位置數A=5　(S3)

可運轉的鍋爐座數n=4　(S4)

壓力偏差PD1為0.13(MPa)　(S5)

壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率PR1為0.65(=(0.13)/(0.2))　(S6)

壓力下降時的必要燃燒位置數B=5(小數點以下捨去)　(S7)

壓力上升時的必要燃燒位置數C=6(小數點以下捨去)　(S8)

於S9中之「所輸出的燃燒位置數A＜壓力下降時的必要燃燒位置數B」是否成立的判斷，由於所輸出的燃燒位置數A=壓力下降時的必要燃燒位置數B(A=5、B=5)，故成為「No」而轉移到S12。

另外，於S12中之「所輸出的燃燒位置數A＞壓力上升時的必要燃燒位置數C」是否成立的判斷，由於所輸出的燃燒位置數A(=5)＜壓力上升時的必要燃燒位置數C(=6)，故成為「No」而轉移到S2。

因此，「壓力上升時的必要燃燒位置數C≧被輸出有燃燒指示的燃燒位置數A≧壓力下降時的必要燃燒位置數B」成立。

結果，不輸出燃燒訊號及待機訊號，而如第4圖(A)所示，燃燒位置數維持為五個。

(2)接著，說明第四鍋爐24成為預備筒，而設定壓力Pmax為1.0(MPa)、控制壓力範圍P1為0.2(MPa)、目前壓力PN為0.825(MPa)的情形。

此情形時，如第8圖(C)所示穩定於燃燒狀態下。此外，顯示於(S3)的數值係預先依據計算式(1)、(2)所計算出。

所輸出的燃燒位置數A=6　(S3)

可運轉的鍋爐座數n=3　(S4)

壓力偏差PD1為0.175(MPa)　(S5)

壓力偏差相對於控制壓力範圍的比率PR1為0.875(=(0.175)/(0.2))　(S6)

壓力下降時的必要燃燒位置數B=6(小數點以下捨去)　(S7)

壓力上升時的必要燃燒位置數C=7(小數點以下捨去)　(S8)

於S9中之「所輸出的燃燒位置數A＜壓力下降時的必要燃燒位置數B」是否成立的判斷，由於為所輸出的燃燒位置數A=壓力下降時的必要燃燒位置數B(A=6、B=6)，故成為「No」而轉移到S12。

另外，於S12中之「所輸出的燃燒位置數A＞壓力上升時的必要燃燒位置數C」是否成立的判斷，由於所輸出的燃燒位置數A(=6)＜壓力上升時的必要燃燒位置數C(=7)，故成為「No」而轉移到S2。

因此，「壓力上升時的必要燃燒位置數C≧燃燒指示所輸出的燃燒位置數A≧壓力下降時的必要燃燒位置數B」成立。

結果，不會輸出燃燒訊號及待機訊號，而如第4圖(B)所示，燃燒位置數維持為六個。

(3)接著，說明第四鍋爐24及第五鍋爐25成為可運轉，而設定壓力Pmax為1.0(MPa)、控制壓力範圍P1為0.2(MPa)、目前壓力PN為0.85(MPa)的情形。

此情形時，如第8圖(C)所示穩定於燃燒狀態下。此外，顯示於(S3)的數值，係預先依據計算式(1)、(2)所計算出。

所輸出的燃燒位置數A=8　(S3)

可運轉的鍋爐座數n=5　(S4)

壓力偏差PD1為0.15(MPa)　(S5)

壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率PR1為0.75(=(0.15)/(0.2))　(S6)

壓力下降時的必要燃燒位置數B=8(小數點以下捨去)　(S7)

壓力上升時的必要燃燒位置數C=9(小數點以下捨去)　(S8)

於S9中之「所輸出的燃燒位置數A＜壓力下降時的必要燃燒位置數B」是否成立的判斷，由於所輸出的燃燒位置數A=壓力下降時的必要燃燒位置數B(A=8、B=8)，故成為「No」而轉移到S12。

另外，於S12中之「所輸出的燃燒位置數A＞壓力上升時的必要燃燒位置數C」是否成立的判斷，由於所輸出的燃燒位置數A(=8)＜壓力上升時的必要燃燒位置數C(=9)，故成為「No」而轉移到S2。

因此，「壓力上升時的必要燃燒位置數C≧燃燒指示被輸出的燃燒位置數A≧壓力下降時的必要燃燒位置數B」成立。

結果，不會輸出燃燒訊號及待機訊號，而如第4圖(C)所示，燃燒位置數維持為八個。

依據鍋爐系統1，藉由可運轉的鍋爐的全部燃燒位置來控制壓力範圍P1的全部範圍，故可有效率地操作鍋爐群2。

結果，可運轉的各鍋爐(燃燒位置)適當地分擔壓力範圍，而可適當地進行控制。

另外，可有效率地操作鍋爐群2。

另外，不用檢測壓力的上升、下降，而能輕易地計算出使燃燒的燃燒位置數。

另外，相較於藉由模式(pattern)等控制使其燃燒的鍋爐、燃燒位置之方式，設定較為容易，而可減少控制裝置的記憶容量。

此外，關於第一實施形態，就在壓力上升時與壓力下降時的切換壓力不設置差分的構成而言，例如亦可使用：壓力下降時的必要燃燒位置數B={(控制壓力範圍中的最大壓力Pmax-目前壓力PN)/(控制壓力範圍P1)}×(2×在目前可運轉的鍋爐數n)...計算式(1A)

壓力上升時的必要燃燒位置數C=〔{(控制壓力範圍中的最大壓力Pmax-目前壓力PN)/(控制壓力範圍P1)}×(2×在目前可運轉的鍋爐數n)〕+1...計算式(2A)

取代計算式(1)、(2)。

以下，參照第5圖至第8圖，說明關於本發明第二實施形態。

第5圖之元件符號1A係顯示第二實施形態之鍋爐系統。

鍋爐系統1A與鍋爐系統1A的相異點係具備有鍋爐群2A及控制部4A，以取代鍋爐群2及控制部4。其他部分係與第一實施形態相同，故附上相同的元件符號並省略說明。

鍋爐群2A係例如由五座蒸汽鍋爐所構成，並具備有：第一鍋爐21A、第二鍋爐22A、第三鍋爐23A、第四鍋爐24A及第五鍋爐25A。

構成鍋爐群2A的各鍋爐21A、...、25A係如第6圖所示作成為例如四位置控制鍋爐，以可控制於各者的燃燒停止狀態(對應於燃燒停止位置)、屬於最下位燃燒位置的低燃燒狀態(對應於第一燃燒位置)、中燃燒狀態(對應於第二燃燒位置)以及高燃燒位置(對應於第三燃燒位置)的燃燒，而第一差分蒸發量分別為200(kg/h)、第二差分蒸發量為300(kg/h)、第三差分蒸發量為500(kg/h)、並且額定蒸發量為1000(kg/h)。

各鍋爐21A、...、25A係分別將「各鍋爐及各燃燒位置係是否可轉為燃燒」輸出到控制部4A。

於控制部4A中，儲存於硬碟44的資料庫45係具備有第一資料庫45A及第二資料庫45B，第一資料庫45A係具有與第一實施形態相同的構成而於第二資料庫45B係例如以數據表的形式儲存各鍋爐21A、...、25A的第一差分蒸發量、第二差分蒸發量、第三差分蒸發量及額定蒸發量，而運算部43係參照第二資料庫45B，而可計算出燃燒訊號被輸出的燃燒位置之合計蒸發量(以下稱作合計蒸發量)JT、目前可運轉(可轉為燃燒)的燃燒位置之總蒸發量(以下稱作總蒸發量)JG。

第二實施形態之程式係計算出總蒸發量JG及合計蒸發量JT並計算出目前壓力PN的壓力偏差PD2(=Pmax-PN)，並將此壓力偏差PD2除以控制壓力範圍P2，以計算出壓力偏差PD2相對於壓力範圍P2之比率PR2。

另外，將此比率PR2與總蒸發量JG相乘，以計算出必要蒸發量JN，並選擇使其燃燒的鍋爐及燃燒位置，以傳送燃燒訊號、待機訊號至所選擇的燃燒位置。另外，在此實施形態中，輸出燃燒訊號及待機訊號的燃燒位置係依循預先所設定的優先順序。

另外，使燃燒的鍋爐及燃燒位置的計算係例如以下述的方式進行。

比較必要蒸發量JN與合計蒸發量JT，而

在壓力下降時係為：

必要蒸發量JN＞合計蒸發量JT　...計算式(11)

的情形時，係將燃燒訊號輸出到燃燒訊號輸出到符合(必要蒸發量JN-合計蒸發量JT)的蒸發量之燃燒位置。

而在壓力上升時係為：

必要蒸發量JN＜合計蒸發量JT　...計算式(12)

的情形時，係將待機訊號輸出到符合(合計蒸發量JT-必要蒸發量JN)的蒸發量之燃燒位置。

以下，參照第7圖之流程圖，說明關於第二實施形態之程式的一例。此外，於第7圖之流程圖中，設為使用計算式(11)、(12)，而關於依據壓力感測器7的壓力訊號進行燃燒位置或燃燒停止位置的轉移，係可應用習知的燃燒位置控制技術，而省略關於習知技術的說明。另外，於各鍋爐21A、...、25A係設為預先設定有關於燃燒的優先順序者，為方便起見，設為未設有差分者。

(1)首先，設定：設定壓力Pmax及壓力控制之容許範圍P，並且對目前壓力PN、必要蒸發量JN、被輸出的燃燒位置之合計蒸發量JT、以及可轉為燃燒的燃燒位置之總蒸發量JG分別設定初始值(=0)(S21)。

(2)判斷鍋爐群2是否在運轉中(S22)。

在鍋爐群2為運轉中的情形時轉移到S3，而在運轉停止時結束程式。

(3)運算部43係例如藉由儲存於記憶體42的資料，來計算出合計蒸發量JT(S23)。

(4)運算部43係依據從各鍋爐21、...、25輸出、並透過輸入部41所輸入的訊號，計算出總蒸發量JG(S24)。

(5)運算部43係從壓力感測器7透過輸入部41取得目前壓力PN，並藉由Pmax-PN的運算，以計算出壓力偏差PD2(S25)。

(6)運算部43係將以S25所計算出的壓力偏差PD2除以控制壓力範圍P2，計算出壓力偏差PD2相對於控制壓力範圍P2之比率PR2(S26)。

(7)運算部43係計算出必要蒸發量JN(S27)。

(8)運算部43係將儲存於記憶體42的前次所測量的目前壓力與本次所測量的目前壓力PN加以比較，以判斷目前壓力PN是否有增加(S28)。

在目前壓力PN未增加的情形時轉移到S29，而於目前壓力PN增加的情形時轉移到S32。

(9)運算部43係於目前壓力PN下降時，判斷是否必要蒸發量JN＞合計蒸發量JT(S29)。

在必要蒸發量JN＞合計蒸發量JT的情形時，係判斷為燃燒量不足並轉移到S30，而在必要蒸發量JN＞合計蒸發量JT不成立時係轉移到S22。

(10)運算部43係從可轉為燃燒的燃燒位置中選擇與「必要蒸發量JN-合計蒸發量JT」最接近、且在轉移後滿足「必要蒸發量JN≦合計蒸發量JT」的燃燒位置(S30)。

在存在有複數個可較為燃燒且差分蒸發量之合計相等的燃燒位置時，依據優先順位選擇使其燃燒之燃燒位置。

(11)運算部43係輸出燃燒訊號到在S30中所選擇的燃燒位置(S31)。在輸出燃燒訊號後轉移到S22。

(12)運算部43係於目前壓力PN上升時，判斷是否必要蒸發量JN＜輸出之燃燒位置的合計蒸發量JT(S32)。

在必要蒸發量JN＜合計蒸發量JT的情形時，係轉移到S33，而必要蒸發量JN＜輸出之燃燒位置的合計蒸發量JT不成立時係轉移到S22。

(13)運算部43係從能轉移到待機狀態的燃燒位置中選擇與「合計蒸發量JT-必要蒸發量JN」最接近、且在轉移後滿足「必要蒸發量JN≧合計蒸發量JT」的燃燒位置(S33)。在存在有複數個能轉移至待機狀態、且差分蒸發量的合計相等的燃燒位置時，係依循優先順序來選擇使待機的燃燒位置(S33)。

(14)運算部43係輸出待機訊號到在S33中所選擇的燃燒位置(S34)。

以例如一至三秒鐘一次反覆執行上述(2)到(14)。

接著，參照第8圖說明關於鍋爐系統1A的作用。

第8圖係顯示在使用第二實施形態之程式來控制鍋爐群2A時，在以下的目前壓力下各鍋爐21A、...、25A穩定時之各燃燒位置的狀態之圖，四角框係顯示各鍋爐21A、...、25A的第一燃燒位置至第三燃燒位置的燃燒狀態，顯示於左欄的數值係顯示第一差分蒸發量至第三差分蒸發量，而各框格的上部所示之數值，係顯示各鍋爐的額定蒸發量。

另外，於第8圖中，劃有斜線的燃燒位置係表示受到燃燒輸出的燃燒位置，記載為「(預備筒)」的鍋爐係表示運轉對象外鍋爐。另外，加上網點的燃燒位置係依據目前壓力PN為上升時與下降時的任一種，顯示選擇燃燒輸出之有無的燃燒位置。

另外，為了方便起見，於第8圖(A)、(B)、(C)的可運轉鍋爐、預備筒、設定壓力Pmax、控制壓力範圍P1、目前壓力PN等的條件係設為與第9圖(A)、(B)、(C)的情形時相同，並以第一鍋爐21A、第二鍋爐22A、第三鍋爐23A、第四鍋爐24A為可運轉的鍋爐，第五鍋爐25A為預備筒的情形為例子進行說明。另外，將構成鍋爐群2A的各鍋爐21A、...、25A之可轉為燃燒的燃燒位置中、差分蒸發量最接近必要蒸發量的燃燒位置設為優先轉為燃燒者，而在該燃燒位置有複數個時，於各鍋爐21A、...、25A設為依據以此順序所設定的優先順序者。

(1)首先，與第9圖(A)的情形相同地，說明相對於設定壓力Pmax為1.0(MPa)及控制壓力範圍PD2為0.2(MPa)，目前壓力PN為0.87(MPa)的情形。

此情形時，在第8圖(A)所示之燃燒狀態下維持穩定。

在以下情形時：

可運轉的燃燒位置之總蒸發量JG=4000(kg/h)　(S24)

壓力偏差PD2為0.13(MPa)　(S25)

壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率PR2為0.65(=(0.13)/(0.2))　(S26)

必要蒸發量JN=JG(=4000)×壓力偏差之比率PR2(=0.65)=2600(kg/h)　(S27)時，

於S23中所計算出的燃燒狀態為穩定時的合計蒸發量JT係：

於目前壓力PN的下降時，輸出燃燒訊號直到滿足必要蒸發量JN(=2600(kg/h))≦合計蒸發量JT為止，在目前壓力PN上升時，輸出待機訊號直到滿足必要蒸發量JN(=2600(kg/h))≧合計蒸發量JT為止。

因此，在目前壓力PN下降時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=2600(kg/h)以上、於第8圖(A)中以斜線及網點表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為2700(kg/h))之燃燒位置，而在目前壓力PN上升時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=2600(kg/h))以下、於第8圖(A)中以斜線表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為2500(kg/h))。

(2)接著，說明關於第四鍋爐24A成為預備筒，而設定壓力Pmax為1.0(MPa)、控制壓力範圍為0.2(MPa)、目前壓力PN為0.825(MPa)的情形。

此情形時，在第8圖(B)所示之燃燒狀態下維持穩定。

在以下情形時：

可運轉的燃燒位置之總蒸發量JG=3000(kg/h)(S24)

壓力偏差PD2為0.175(MPa)　(S25)

壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率PR2為0.875(=(0.175)/(0.2))　(S26)

必要蒸發量JN=JG(=3000)×壓力偏差之比率PR2(=0.875)=2625(kg/h)　(S27)時，

於S23中所計算出的燃燒狀態為安定時的合計蒸發量JT係：

在目前壓力PN下降時，輸出燃燒訊號直到滿足必要蒸發量JN(=2625(kg/h))≦合計蒸發量JT為止，而在目前壓力PN上升時，則輸出待機訊號直到滿足必要蒸發量JN(=2625(kg/h))≧合計蒸發量JT為止。

因此，在目前壓力PN下降時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=2625(kg/h)以上、於第8圖(B)中以斜線及網點表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為3000(kg/h))之燃燒位置，而在目前壓力PN上升時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=2625(kg/h))以下、於第8圖(B)中以斜線表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為2500(kg/h))。

(3)接著，說明關於第四鍋爐24A及第五鍋爐25A成為可運轉，而設定壓力Pmax為1.0(MPa)、控制壓力範圍P2為0.2(MPa)、目前壓力PN為0.85(MPa)的情形。

此情形時，在第8圖(C)所示之燃燒狀態下維持穩定。

在以下情形時：

可運轉的燃燒位置之總蒸發量JG=5000(kg/h)(S24)

壓力偏差PD2為0.15(MPa)　(S25)

壓力偏差相對於控制壓力範圍之比率PR2為0.75(=(0.15)/(0.2))　(S26)

必要蒸發量JN=JG(=5000)×壓力偏差之比率(=0.75)=3750(kg/h)　(S27)

時，於S23中所計算出的燃燒狀態為穩定時的合計蒸發量JT係：

於目前壓力PN的下降時，輸出燃燒訊號直到滿足必要蒸發量JN(=3750(kg/h))≦合計蒸發量JT為止，而在目前壓力PN上升時，則輸出待機訊號直到滿足必要蒸發量JN(=3750(kg/h))≧合計蒸發量JT為止。

因此，在目前壓力PN下降時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=3750(kg/h)以上、第8圖(C)中以斜線及網點表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為4000(kg/h))之燃燒位置，而在目前壓力PN上升時，將燃燒訊號輸出到合計蒸發量JT成為必要蒸發量JN(=3750(kg/h))以下、於第8圖(C)中以斜線表示的燃燒位置(合計蒸發量JT為3700(kg/h))。

根據鍋爐系統1A，能藉由可運轉的全部的鍋爐控制壓力控制範圍。結果，可有效率地操作鍋爐群2A。

另外，根據鍋爐系統1A，將燃燒訊號或待機訊號輸出至差分蒸發量符合(必要蒸發量JN-目前的合計蒸發量JT)的燃燒位置，故可輕易地確保必要蒸發量JN。結果，可有效率地操作鍋爐群2A。

結果，在各燃燒位置的差分蒸發量相異的鍋爐、例如即使在不為第一差分蒸發量：第二差分蒸發量=1：1的鍋爐中，亦可進行有效率、且適當之操作。

此外，上發實施形態並非用以限制本發明者，在不脫離發明的宗旨的範圍內，能進行各種各樣的變更。

例如，於上述實施形態中，雖係說明鍋爐群2由五座三位置控制鍋爐所構成，而鍋爐群2A由五座四位置鍋爐所構成的情形，但形成鍋爐群2、2A的鍋爐之構成、以及鍋爐的座數係能任意地設定。例如，亦可使用四位置以上的鍋爐，亦可組合燃燒位置數或蒸發量等的構成不同的鍋爐。

另外，於上述實施形態中，雖說明了關於物理量為壓力的情形，但亦可取代壓力，而依據例如水溫等的溫度、蒸汽流量等的其他物理量來控制鍋爐群2、2A。

另外，於上述實施形態中，雖說明關於在鍋爐群2、2A滿足或不滿足預定的不等號的情形時，輸出燃燒訊號、待機訊號的情形，但亦可使用其他的計算方法，而在選擇輸出燃燒或待機訊號的鍋爐、燃燒位置時，可構成為設定預定範圍內並選擇轉移到轉為燃燒或待機狀態的鍋爐、燃燒位置的方式構成。另外，並不限於與可運轉的鍋爐數或燃燒位置數之相乘，而亦可如計算式(1)、(2)的情形使用修正值或修正函數。

另外，於上述第二實施形態中，雖說明於壓力上升時與壓力下降時的控制壓力帶不設置差分的構成，但亦可為於壓力上升時與壓力下降時的控制壓力帶設置差分的構成。

另外，於上述第二實施形態中，雖說明為了確保用以滿足鍋爐群2的必要蒸發量JN的總蒸發量JR，而選擇各鍋爐21、...、25(各鍋爐21A、...、25A)的燃燒位置或燃燒停止位置，並輸出燃燒或待機訊號的情形，但例如以總蒸發量JR低於必要蒸發量JN，或成為必要蒸發量JN的預定範圍內的方式選擇燃燒位置或燃燒停止位置亦可。

另外可任意地設定，要藉由單一的計算式計算出必要總蒸發量JN，或要使用對應於壓力上升時及壓力下降時的複數個計算式計算出必要蒸發量JN。

另外，雖於第3圖、第7圖以流程圖顯示本發明的程式之概略構成之一例，但當然亦可使用上述流程圖以外的方法(演算法(algorithm))來構成程式。

另外，於上述實施形態中，雖說明了用以儲存程式的的記憶媒體為ROM的情形，但亦可使用例如EP-ROM、硬碟(hard disk)、可撓性碟片(flexible disk)、光碟、光磁碟、CD-ROM、CD-R、磁帶及非揮發性記憶體等。另外，不只是藉由執行運算部所讀出的程式來實現上述實施形態的作用，亦包含依據其程式的指示，以利用運算部而正在運轉的OS(作業系統，Operation System)等執行實際的處理的一部分或全部，並藉由此處理實現上述實施形態之作用的情形。再者，當然亦可含：將從記憶媒體所讀取出的程式，寫入到插入至運算部的功能擴充板或連接到運算部的功能擴充單元所具備之記憶體(memory)後，依據此程式的指示，以該功能擴充板或功能擴張單元所具備的CPU(中央處理器)等執行實際處理的一部分或全部，並藉由此處理實現前述的實施形態之作用的情形。

(產業上的可利用性)

由於對應於可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數，在將燃燒、待機訊號輸出至各燃燒位置之際的控制範圍會變化，因此能有效率地操作鍋爐群，而能利用於產業上。

1、1A．．．鍋爐系統

11、12．．．蒸汽管

13、14、16．．．訊號線

18．．．蒸汽使用設備

2、2A．．．鍋爐群

21、21A．．．第一鍋爐

22、22A．．．第二鍋爐

23、23A．．．第三鍋爐

24、24A．．．第四鍋爐

25、25A．．．第五鍋爐

4、4A．．．控制部(控制器)

41．．．輸入部

42．．．記憶體

43．．．運算部

44．．．硬碟

45．．．資料庫

45A．．．第一資料庫

45B．．．第二資料庫

46．．．輸出部

47．．．通訊線

6．．．蒸汽集管器

7．．．壓力感測器

第1圖係顯示本發明第一實施形態之鍋爐系統的概略之圖。

第2圖係用以說明構成第一實施形態之鍋爐群的鍋爐的概略之圖。

第3圖係用以說明第一實施形態之程式的一例之流程圖。

第4圖(A)至第4圖(C)係用以說明第一實施形態之鍋爐系統的動作的一例之概略圖。

第5圖係顯示本發明第二實施形態之鍋爐系統的概略之圖。

第6圖係用以說明構成第二實施形態之鍋爐群的鍋爐的概略之圖。

第7圖係第二實施形態之程式的一例之流程圖。

第8圖(A)至第8圖(C)係用以說明第一實施形態之鍋爐系統的動作的一例之概略圖。

第9圖(A)至第9圖(C)係用以說明習知的鍋爐系統的概略之圖。

本案代表圖無元件符號及其所代表之意義。

Claims

一種程式，係用以控制具備具有複數個階段性的燃燒位置的鍋爐之鍋爐群之程式，並以下列方式所構成：計算出目前可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數或總蒸發量；計算出設定物理量與目前物理量之偏差量；計算出前述偏差量、與對應前述設定物理量的控制範圍的比率；並且依據前述可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數或總蒸發量與前述比率計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。
如申請專利範圍第1項所述之程式，其中，以下列方式所構成；計算出目前可轉為燃燒的鍋爐數、燃燒位置數；計算出設定壓力及目前壓力的壓力偏差；將前述壓力偏差除以壓力控制的容許範圍，而計算出前述壓力偏差相對於前述壓力控制之容許範圍的比率；並且將前述比率與前述可轉為燃燒的燃燒位置數予以相乘，藉以計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。
如申請專利範圍第2項所述之程式，其中，以下列方式所構成：計算出在可運轉的鍋爐中被輸出燃燒指示的燃燒位置數、壓力下降時的必要燃燒位置數、以及壓力上升時的必要燃燒位置數；在被輸出有燃燒指示的燃燒位置數＜壓力下降時的必要燃燒位置數的情形時，係輸出燃燒訊號至前述可運轉的鍋爐中之任一者的燃燒位置；在被輸出有燃燒指示的燃燒位置數＞壓力上升時的必要燃燒位置數的情形時，係輸出待機訊號至前述可運轉的鍋爐中之任一者的燃燒位置，在壓力上升時的必要燃燒位置數≧被輸出有燃燒指示的燃燒位置數≧壓力下降時的必要燃燒位置數的情形時，係維持現在的燃燒狀態。
如申請專利範圍第1項所述之程式，其中，以下列方式所構成：計算出目前可轉為燃燒的燃燒位置之總蒸發量；計算出設定壓力及目前壓力的壓力偏差；將前述壓力偏差除以壓力控制的容許範圍，而計算出前述壓力偏差相對於前述壓力控制的容許範圍的比率；將前述比率與前述總蒸發量予以相乘而計算出必要蒸發量；計算出使其燃燒的鍋爐及燃燒位置。
如申請專利範圍第4項所述之程式，其中，以下列方式所構成：將前述必要蒸發量與被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計予以比較，在壓力下降時，前述必要蒸發量＞被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計的情形，係將燃燒訊號輸出到符合(前述必要蒸發量-被輸出有前述燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計)之蒸發量的燃燒位置；而在壓力上升時，前述必要蒸發量＜被輸出有燃燒指示的燃燒位置之蒸發量的合計的情形，係將待機訊號輸出到符合(被輸出有前述燃燒指示的前述燃燒位置之蒸發量的合計-前述必要蒸發量)之蒸發量的燃燒位置。
一種控制器，係具備有申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之程式。
一種鍋爐系統，係具備有申請專利範圍第6項所述之控制器。