TWI691821B - 運轉條件評價裝置、運轉條件評價方法及鍋爐之控制系統 - Google Patents

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Abstract

係為一種對於發電廠之運轉條件進行評價之運轉條件評價裝置，其特徵為，係具備有：運轉模式輸入部，係受理發電廠之運轉模式之輸入；和動作模型記憶部，係記憶代表發電廠之假想性的動作之動作模型；和模擬部，係將由在發電廠所具備之複數之操作端的各者處所被設定之運轉參數之組所成的運轉條件，適用於動作模型中，並演算出發電廠之假想製程值；和權重係數記憶部，係記憶針對假想製程值之各者而對應於運轉模式所制定之權重係數；和分數算出部，係參照權重係數記憶部，來決定與被輸入的運轉模式相對應之權重係數，並使用對於假想製程值而乘算上了權重係數之值，來算出各運轉條件之評價分數。

Description

運轉條件評價裝置、運轉條件評價方法及鍋爐之控制系統
本發明，係有關於運轉條件評價裝置、運轉條件評價方法及鍋爐之控制系統。
在發電廠之運轉、特別是大型之鍋爐之運轉中，係對於作為運轉條件之多數的輸入參數、例如對於針對在各燃燒器處之燃燒用空氣流量作調整的風門之開度、燃燒器噴嘴角度、煤炭等之固體燃料的粉碎機之分級旋轉速度等進行操作，並作為其結果之輸出，而得到有NOx、CO之濃度、導熱管表面溫度(金屬溫度)、蒸氣溫度等。在鍋爐之燃燒調整中，係有必要以會使各製程值成為適當之範圍內的方式來對於輸入參數作控制，但是，由於輸入參數係存在有數十項目以上之多數，並且相對於輸入參數之變化，各製程值係作為複雜的相互關係之結果而被得到，因此，係存在有會使製程值改善或者是惡化的各種參數，在輸入參數之操作中係成為需要進行非常複雜的手續。因此，大型之鍋爐的自動運轉，係處於難以實現的狀況，實際上，係成為主要實施有由技術者所致之手動運轉或者是半自動運轉。
因此，係有著想要針對自動運轉而事先使用輸入參數來對於鍋爐之燃燒動作進行模擬並使用該結果來進行鍋爐之自動運轉的需求。在專利文獻1中，係揭示有對於工廠之模擬模型資料進行修正並基於其結果來進行鍋爐的控制之構成。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-210215號公報
鍋爐，係存在有對於經濟性有所重視的運轉、以環境之負載為優先考量的運轉、或者是對於鍋爐壽命有所重視的運轉等之與運轉目的相對應的各種之運轉。若是運轉目的有所相異，則就算是在某一運轉目的中被視為最適當之運轉條件，在其他之運轉目的中也並非絕對會成為最適當的運轉條件。故而，係有著想要因應於運轉目的來對於運轉條件進行評價的需求。針對此點，在專利文獻1中，就算是進行模型之修正，也無法使用該模型來進行與運轉目的相對應的特定之運轉條件之設定、評價，而無法滿足上述需求。
本發明，係為對於上述之課題作解決者，其目的，係在於提供一種能夠從包含有鍋爐的發電廠之各式各樣的運轉條件之中而評價出在特定之運轉模式下的最適 當之運轉條件之運轉條件評價裝置、運轉條件評價方法以及使用該運轉條件的發電廠之控制系統。另外，於此，所謂運轉模式，係指特定之運轉目的。
為了達成上述目的，係具備有在申請專利範圍中所記載之構成。若是列舉出其中一例，則本發明，係為一種對於鍋爐之運轉條件進行評價之運轉條件評價裝置，其特徵為，係具備有：運轉模式輸入部，係受理前述鍋爐之運轉模式之輸入；和動作模型記憶部，係記憶代表前述鍋爐之假想性的動作之動作模型；和模擬部，係將由在前述鍋爐所具備之複數之操作端的各者處所被設定之運轉參數之組所成的運轉條件，適用於前述動作模型中，並演算出前述鍋爐之假想製程值；和權重係數記憶部，係記憶針對前述假想製程值之各者而對應於運轉模式所制定之權重係數；和分數算出部，係參照前述權重係數記憶部，來決定與被輸入的前述運轉模式相對應之權重係數，並使用對於前述假想製程值而乘算上了權重係數之值，來算出各運轉條件之評價分數，前述運轉模式，係包含有以前述鍋爐所排出的NOx之降低作為優先的NOx降低模式、以前述鍋爐之燃料之未燃燒量之降低作為優先的未燃燒量降低模式、以前述鍋爐之效率作為優先的鍋爐效率提升模式、以前述鍋爐之金屬溫度之降低作為優先的金屬溫度降低模式、以前述鍋爐之輔助機器動力降低作為優先的輔助機器動力降低模式，此些中之至少其中一者。
若依據本發明，則係可提供一種能夠從包含有鍋爐的發電廠之各式各樣的運轉條件之中而評價出在特定之運轉模式下的最適當之運轉條件之運轉條件評價裝置、運轉條件評價方法以及使用該運轉條件的發電廠之控制系統。上述記載以外的課題、構成以及效果，係基於以下之實施形態的說明而成為更加明瞭。
以下，參考所添附之圖面，針對本發明之合適之實施形態作詳細說明。另外，本發明係並不被此實施形態所限定，又，當存在有複數之實施形態的情況時，係亦包含有將各實施形態作組合的構成。以下，作為發電廠，係列舉出被設置在火力發電廠處的鍋爐為例來進行說明，但是，發電廠係並不被限定於鍋爐，而亦可將其他之發電廠作為控制對象。
參考圖1，針對鍋爐100之控制系統1之概略構成作說明。圖1，係為對於鍋爐100之控制系統1的概略構成作展示之區塊圖。
如同圖1中所示一般，鍋爐100之控制系統1，係在鍋爐100處連接鍋爐100之運轉控制裝置200，並進而在運轉控制裝置200處連接對於鍋爐100之運轉條件進行評價的運轉條件評價裝置300，而構成之。
(鍋爐100) 鍋爐100，係包含有N個的操作端1、2、・・・N。進而，鍋爐100，係包含有M個的感測器1、2、・・・M。另外，鍋爐100之更進一步的說明，係參考圖2而於後再作敘述。
(運轉控制裝置200) 運轉控制裝置200，係具備有實際製程值讀入部210、和運轉指示值演算部220、和控制邏輯記憶部230、以及運轉指示值設定部240。
實際製程值讀入部210，係將從感測器1、2、・・・M所輸出的對於鍋爐100之各種狀態量作了計測之製程值讀入，並對於運轉條件評價裝置300作輸出。
此些之製程值，係包含代表在從火力發電廠所排出的氣體中所包含之氮氧化物、一氧化碳以及硫化氫之各者的濃度中之至少一者的訊號。
運轉指示值演算部220，係從運轉條件評價裝置300而取得代表運轉條件之實際輸入參數115(相當於運轉參數)。實際輸入參數115，係包含對於空氣風門之開度、空氣流量、燃料流量、排氣氣體再循環流量中之至少一者作決定的訊號。
在本實施形態中，係將被適用於鍋爐100之實際的運轉中之輸入參數，稱作實際輸入參數115，並將藉由實際的運轉所得到之製程值，稱作實際製程值101。另一方面，在運轉條件評價裝置300中，係將被適用於鍋爐100之假想運轉(模擬運轉)中之輸入參數，稱作假想輸入參數，並將藉由假想運轉所得到之製程值，稱作假想製程值。輸入參數，係由在複數之操作端的各者處所被設定之運轉參數之組所成。
在控制邏輯記憶部230中，係被保存有算出控制邏輯資料114之控制電路、以及控制參數。在此算出控制邏輯資料114之控制電路中，係可作為先前技術而使用公知之PI(比例、積分)控制。
運轉指示值演算部220，係使用控制邏輯資料114，而演算出為了依據從運轉條件評價裝置300所取得之實際輸入參數115來使鍋爐100運轉而對於各操作端1、2、・・・N所設定的運轉指示值116。
將被演算出的運轉指示值116，對於運轉指示值設定部240作輸出。運轉指示值116，例如係以作為對於所供給之空氣流量作控制之控制訊號而輸出的方式，而被構成。
運轉指示值設定部240，係將代表運轉指示值116之控制訊號117對各操作端1、2、・・・N作設定。
(運轉條件評價裝置300) 運轉條件評價裝置300，主要係包含有：第1輸入I/F310、第1輸出I/F320、第2輸入I/F330、第2輸出I/F340；和使用將鍋爐100之稼動狀態擬似性地作了再現的動作模型106，來將複數之運轉條件適用於代表鍋爐100假想性的動作之動作模型106中，來進行假想運轉，並將其結果作為假想製程值而輸出之假想運轉實行部400；和從適用於假想運轉中之複數的運轉條件之中，選擇1個的運轉條件之運轉條件選擇部500。運轉條件評價裝置300，係經由第2輸入I/F330以及第2輸出I/F340而被與維修工具900作連接。
維修工具900，係包含有由鍵盤或滑鼠所成之輸入裝置910、和由CRT或LCD所成之顯示裝置920、以及被與輸入裝置910和顯示裝置920之各者作連接並且能夠與運轉條件評價裝置300進行資料之送受訊的維修控制裝置930。作業員，係能夠藉由使用維修工具900，來對於被保存在假想運轉實行部400所具備之各種之記憶部中的資訊進行存取。輸入裝置910，係為使用後述之假想製程值設定畫面來設定假想製程值所能夠成為的範圍之操作構件，而亦可使用滑鼠、鍵盤、觸控面板等。又，在作為維修工具900而使用觸控平板終端的情況時，係亦可將輸入裝置910、顯示裝置920以及維修控制裝置930一體性地構成。
藉由輸入裝置910所產生的維修工具輸入訊號911，係經由第2輸入I/F(參考圖3)330而被輸入至假想運轉實行部400以及運轉條件選擇部500中。
例如，在運轉條件的評價時，若是從鍋爐100之複數之運轉模式之中而選擇1個，則被選擇的運轉模式，係被輸出至分數算出部418、運轉條件選擇部500處。
進而，被包含於維修控制裝置930中之設定畫面產生部931，係將假想製程值範圍之設定畫面等顯示於顯示裝置920處。例如，若是作業員在假想製程值範圍之設定畫面上使用輸入裝置910而對於假想製程值範圍進行編輯，則被作了編輯的資訊係被輸入至權重係數記憶部420中，權重係數係被作更新。在權重係數記憶部420中，係亦可包含有與使軟體感測器值演算部416將假想製程值作組合所演算出之新的假想製程值相對應之權重係數。
此時，當存在有包含第1假想製程值以及第2假想製程值之複數之製程值，且第2假想製程值為代表與第1假想製程值之正方向或負方向相反之方向之回應的情況時，在推薦範圍記憶部932中，係預先記憶有對於第1假想製程值和第2假想製程值係成為取捨關係(tradeoff)一事作制定之規則。又，在用以設定第1假想製程值(圖7之主要製程值，相當於"NOx")之假想製程值範圍的設定畫面(在圖7中係為NOx設定畫面)中，係亦顯示有「第2假想製程值(圖7之次要(衝突製程值)，相當於"CO")之目標範圍(在圖7之CO-分數表之例中，係為較CO之第1反曲點而更左方區域)」、和「與目標範圍相鄰接，並代表假想製程值之容許值的範圍之容許範圍(在圖7之CO-分數表之例中，係為CO之第1反曲點起而至第2反曲點之間之區域)」、以及「與容許範圍相鄰接，並代表假想製程值之非容許值之非容許範圍(在圖7之CO-分數表之例中，係為較CO之第2反曲點而更右方區域)」，此些之至少1個的範圍。
在本實施形態中，雖係針對在運轉條件評價裝置300中係包含有假想運轉實行部400以及運轉條件選擇部500而構成的例子，來作了說明，但是，係亦可採用下述之構成：亦即是，係將假想運轉實行部400以及運轉條件選擇部500作為相互獨立之裝置來構成，並將假想運轉實行裝置，和具備有與運轉條件選擇部500同等之功能的運轉條件選擇裝置(未圖示)作連接，並且從假想運轉實行裝置來對於運轉條件選擇裝置輸出運轉條件。
假想運轉實行部400，係包含有實際製程值記憶部402、和實際製程值轉換部404、和動作模型記憶部406、和模型修正部408、和模擬部410、和操作方法學習部412、和學習資訊記憶部414、以及軟體感測器值演算部416、和分數算出部418、和權重係數記憶部420、和實際輸入參數記憶部422。學習資訊記憶部414，係相當於假想輸入參數記憶部以及假想製程值記憶部。
運轉條件評價裝置300，係經由第1輸入I/F310來從運轉控制裝置200而取得實際製程值102，並保存在實際製程值記憶部402中。又，若是作業員從維修工具900之輸入裝置910而輸入實際製程值，則係亦可經由第2輸入I/F330來在實際製程值記憶部402中保存作業員所輸入了的實際製程值。進而，係亦可將被記憶在實際製程值記憶部402中之實際製程值，經由第2輸出I/F340來顯示在維修工具900之顯示裝置920處。
又，係將從運轉條件評價裝置300之運轉條件選擇部500來經由第1輸出I/F320而對於控制對象之鍋爐100所設定的實際輸入參數115，對於運轉控制裝置200作輸出。
又，運轉條件選擇部500所輸出至運轉控制裝置200處之實際輸入參數115，係被保存於被設置在運轉條件評價裝置300處之實際輸入參數記憶部422中。又，若是作業員從維修工具900之輸入裝置910而輸入實際輸入參數，則係亦可經由第2輸入I/F330來在實際輸入參數記憶部422中保存作業員所輸入了的實際輸入參數。進而，係亦可將被記憶在實際輸入參數記憶部422中之實際輸入參數，經由第2輸出I/F340來顯示在維修工具900之顯示裝置920處。
在被設置於運轉條件評價裝置300處之實際製程值轉換部404中，係將被保存在實際製程值記憶部402中之實際製程值資料103，轉換為模型建構資料104。此模型建構資料104，係被保存在動作模型記憶部406中。若是作業員從維修工具900之輸入裝置910而輸入動作模型，則係經由第2輸入I/F330來在動作模型記憶部406中保存作業員所輸入了的動作模型。又，係亦可將被記憶在動作模型記憶部406中之動作模型，經由第2輸出I/F340來顯示在維修工具900之顯示裝置920處，而構成為能夠對於被保存的動作模型之種類或內容作確認。
模型修正部408，係因應於需要，來使用從動作模型記憶部406所導入的動作模型與模型建構資料104之複合資料107，來藉由以類神經網路作為代表的統計性之手法而對於動作模型作更新，並將更新後的動作模型108保存在動作模型記憶部406中。
在操作方法學習部412處，係產生學習結果112，並保存在學習資訊記憶部414中。在學習結果112中，係包含有適用於假想運轉中之假想輸入參數109、和適用此來藉由假想運轉演算所得到的輸出值(假想製程值)。
模擬部410，係具備有對於鍋爐100之控制特性作模擬之功能。亦即是，係對於與「將實際輸入參數115賦予至鍋爐100，並得到相對於該控制結果之實際製程值101」同等之功能進行模擬演算。為了進行此模擬演算，模擬部410，係使用藉由操作方法學習部412所接收的假想輸入參數109、和被保存於動作模型記憶部406中之動作模型106。
模擬部410，係將假想輸入參數109輸入至動作模型106中，並將所演算出的結果作為假想製程值110而輸出。
藉由模擬部410所得到的假想製程值110，係成為鍋爐100之實際製程值101之預測值。另外，假想輸入參數109、假想製程值110，係均同樣的，其之數量係並不被限定於1個種類，而可分別準備複數種類。以下，將把假想輸入參數109對於動作模型106作適用並進行演算的處理，稱作測試。
操作方法學習部412，係使用包含有被保存在學習資訊記憶部414中之學習的限制條件以及在學習中所使用的輸入參數設定條件等之學習資訊資料111，來學習假想輸入參數109之設定方法。被包含於學習結果112中之假想製程值，係被保存在學習資訊記憶部414中。
作業員，係使用輸入裝置910而選擇運轉模式，並對於分數算出部418作輸出。故而，輸入裝置910，係相當於受理鍋爐100之運轉模式之輸入的運轉模式輸入部。
分數算出部418，係從權重係數記憶部420而讀出對於假想製程值之種類所預先設定的分數換算資料(權重係數)，並適用於假想製程值中，而算出測試之假想製程值之分數。在各製程值之特性中，例如係存在有若是製程值越小則分數之附加會越增加者、和若是製程值越大則分數之附加會越增加者。因此，分數換算資料，係亦可因應於假想製程值之特性，而設定上限值或下限值。在本實施形態中，權重係數記憶部420所記憶之分數換算資料，係對應於鍋爐100之運轉模式而被作成。亦即是，對於相同種類之製程值而作乘算的分數換算資料之值，係依存於運轉模式而有所相異。此點，係為本實施形態之運轉條件評價裝置的特徵。
分數算出部418，係從權重係數記憶部420而讀出與從輸入裝置910所取得的運轉模式相對應之分數換算資料，並適用於被記憶在學習資訊記憶部414中的各測試之假想製程值中，而算出各運轉條件之分數。各運轉條件之每一者的分數，係被顯示於顯示裝置920處。此時，較理想，係將分數以會成為降順的方式來作顯示。
作業員，係基於在顯示裝置920處所並排顯示的各運轉條件之每一者之分數，來判斷要對於鍋爐100適用何者之運轉條件，並從輸入裝置910而進行選擇操作。代表所被選擇了的運轉條件之資訊，係被輸出至運轉條件選擇部500處。故而，輸入裝置910，係相當於運轉條件選擇受理部。
運轉條件選擇部500，係從藉由學習資訊記憶部414所輸出的學習資訊資料113之中而將被選擇了的運轉條件抽出，並經由第1輸出I/F320而對於運轉控制裝置200作輸出。
藉由上述構成，在從各種的運轉條件之中而選擇最適當(分數為高)之運轉條件時，係能夠配合於鍋爐100之運轉模式來選擇最適當的運轉條件。之後，藉由將所選擇的運轉條件對於鍋爐100作設定，係能夠在所選擇了的運轉模式中實現最適當之運轉。
圖2，係為對於鍋爐100作展示之概略構成圖。
本實施形態之鍋爐100，係身為燃煤鍋爐，其係作為使固體燃料燃燒者，而將使煤炭粉碎後的微粉碳作為微粉燃料(固體燃料)來使用，並將此微粉碳藉由火爐11之燃燒器來作燃燒，而能夠將藉由此燃燒所產生熱與供水或蒸氣進行熱交換並產生蒸氣。另外，燃料係並不被限定於煤炭，亦可為生物質(bio mass)等之可藉由鍋爐來燃燒的其他之燃料。進而，係亦可將多種類的燃料作混合使用。
鍋爐100，係具備有火爐11和燃燒裝置12以及煙道13。火爐11，例如係成為四角筒之中空形狀，並沿著鉛直方向而被作設置。火爐11，係使壁面藉由蒸發管(導熱管)和與蒸發管作連接之鰭所構成，並藉由與供水或蒸氣進行熱交換來對於火爐壁之溫度上升作抑制。具體而言，在火爐11之側壁面處，複數之蒸發管例如係沿著鉛直方向而被作配置，並在水平方向上並排地而被作配置。鰭，係將蒸發管與蒸發管之間作閉塞。火爐11，係於爐底處設置有傾斜面62，並在傾斜面62處被設置有爐底蒸發管70，而成為底面。
燃燒裝置12，係被設置在構成此火爐11之火爐壁的鉛直下部側處。在本實施形態中，此燃燒裝置12，係具備有被裝著於火爐壁處之複數之燃燒器(例如21、22、23、24、25)。例如，此燃燒器(噴燃器)21、22、23、24、25，係沿著火爐11之周方向而被以均等間隔作複數配設。但是，火爐之形狀、噴燃器之配置或者是在1個的段中之燃燒器之數量、段數，係並不被限定於本實施形態。
此各燃燒器21、22、23、24、25，係經由微粉碳供給管26、27、28、29、30而被與粉碎機(微粉碳機/磨機)31、32、33、34、35作連結。煤炭，若是藉由未圖示之搬送系統而被作搬送，並被投入至此粉碎機31、32、33、34、35中，則係於此處而被粉碎為特定之微粉之大小，並能夠與搬送用空氣(1次空氣)一同地而從微粉碳供給管26、27、28、29、30來將被粉碎的煤炭(微粉碳)供給至燃燒器21、22、23、24、25處。
又，火爐11，係在各燃燒器21、22、23、24、25之裝著位置處被設置有風箱36，在此風箱36處係被連結有空氣管路37b之其中一端部，另外一端部係在連結點37d處被與供給空氣之空氣管路37a作連結。
又，在火爐11之鉛直方向上方處，係被連結有煙道13，在此煙道13處，係被配置有用以產生蒸氣之複數之熱交換器(41、42、43、44、45、46、47)。因此，藉由使燃燒器21、22、23、24、25對於火爐11內而噴射微粉碳燃料與燃燒用空氣之混合氣體，火焰係被形成，並產生燃燒氣體而在煙道13中流動。之後，係藉由燃燒氣體來對於在火爐壁以及熱交換器(41～47)處流動的供水或蒸氣進行加熱而產生過熱蒸氣，並供給所產生的過熱蒸氣而旋轉驅動未圖示之蒸氣渦輪，而能夠驅動與蒸氣渦輪之旋轉軸作了連結的未圖示之發電機，並進行發電。又，此煙道13，係被設置有被連結有排氣氣體通路48並用以進行燃燒氣體之淨化的脫硝裝置50、和在從送風機38而對於空氣管路37a所送氣之空氣與在排氣氣體通路48中所送氣之排氣之間進行熱交換之空氣加熱器49、和煤塵處理裝置51、以及誘導送風機52等，並於下游端部處被設置有煙囪53。另外，只要是能夠滿足排氣基準，則係亦可並不設置脫硝裝置50。
本實施形態之火爐11，係為在由微粉碳之搬送用空氣(1次空氣)以及從風箱36所投入至火爐11中之燃燒用空氣(2次空氣)所致的燃料過剩燃燒後，投入新的燃燒用空氣(後置空氣)並進行燃料稀薄燃燒之所謂2段燃燒方式的火爐。因此，在火爐11處，係具備有後置空氣埠39，在後置空氣埠39處係被連接有空氣管路37c之其中一端部，另外一端部係在連結點37d處被與供給空氣之空氣管路37a作連結。另外，在並不採用2段燃燒方式的情況時，係亦可並不設置後置空氣埠39。
從送風機38而被送氣至空氣管路37a處之空氣，係藉由空氣加熱器49而被與燃燒氣體進行熱交換並被加溫，並且在連結點37d處，被分歧為經由空氣管路37b而被導引至風箱36處的2次空氣、和經由空氣管路37c而被導引至後置空氣埠39處之後置空氣。
圖3，係為對於運轉條件評價裝置300之硬體構成作展示之圖。運轉條件評價裝置300，係包含有CPU(Central Processing Unit)301、RAM(Random Access Memory)302、ROM(Read Only Memory)303、HDD (Hard Disk Drive)304、第1輸入I/F310、第1輸出I/F320、第2輸入I/F330、以及第2輸出I/F340，此些係經由匯流排306而被相互作連接，而構成之。另外，運轉條件評價裝置300之硬體構成，係並不被限定於上述之構成，係亦可藉由控制電路與記憶裝置之組合來構成之。
圖4，係為對於在圖1中所示之鍋爐100之控制系統1中的控制之處理程序(運轉條件評價方法之流程)作展示之流程圖。
圖4中所示之流程圖，係將步驟1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000作組合並實行。以下，針對各個的步驟作說明。
在運轉條件評價裝置300之動作開始後，首先，最初，在設定模型建構條件、學習條件之步驟1000中，係對於模型建構時之實行條件學習條件等之各種的參數值作設定。
接著，在建構廠房特性模型之步驟1100中，係使運轉條件評價裝置300之模擬部410動作，並使用被保存在動作模型記憶部406中之動作模型106來建構出廠房特性模型。
接著，在對於操作方法作學習之步驟1200中，係使操作方法學習部412動作，並對於會使運轉條件評價裝置300之模擬部410所輸出的假想製程值110成為所期望之值一般之假想輸入參數109的操作方法進行學習。學習演算法，係可使用強化學習理論等之公知之方式。
接著，在將學習結果112保存在學習資訊記憶部414中之步驟1300中，係將操作方法之學習結果112保存在學習資訊記憶部414中。
接著，在步驟1400中，係將運轉條件選擇部500所選擇的運轉條件對於運轉控制裝置200作輸出，並使運轉指示值演算部220使用被保存在控制邏輯記憶部230中之控制邏輯資料114以及所選擇的運轉條件來對於運轉指示值116進行演算，基於此，運轉指示值設定部240係產生控制訊號117。
接著，在對於廠房進行操作之步驟1500中，運轉指示值設定部240係將控制訊號117對鍋爐100之各操作端1、2、・・・N作設定。
接著，在將實際製程值101保存於實際製程值記憶部402中之步驟1600中，於鍋爐100之操作後而被輸入、保存於運轉條件評價裝置300中之實際製程值資料103，係在實際製程值轉換部404中被轉換為模型建構資料104(實際製程值資料)，並被保存在動作模型記憶部406中。
接著，在對於模型資料修正條件作設定之步驟1700中，係設定關連於模型修正時之實行條件的各種之參數值。
接著，在對於模型資料進行修正之步驟1800中，係使模型修正部408動作，並對於動作模型作更新，並且將不必要之資料刪除。
接著，對於模型資料修正結果之妥當性進行判斷的步驟1900，係身為分歧。針對模型資料修正結果，當滿足判定基準的情況時，係前進至步驟2000，當並未滿足的情況時，係回到步驟1700。於此，作為判定手段，係可考慮有「由內部參數所致之自動判定」和「由讓廠房之作業員對於被顯示在顯示裝置920處之模型資料修正結果進行確認並判斷妥當性所致之手動判定」之2種類，但是，不論是使用何者均可。
接著，最後之對於控制之ON/OFF進行判斷的步驟2000，係身為分歧。透過輸入裝置910，關連於控制之ON/OFF之輸入係被實行，在ON的情況時，係回到步驟1100，在OFF的情況時，係前進至使一連串之在運轉條件評價裝置300處的鍋爐100之控制之動作結束的步驟處。
藉由以上之動作，在由運轉條件評價裝置300所致之鍋爐100之控制中，係基於鍋爐100之作業員所設定的模型調整條件以及學習條件，來自律性地學習能夠得到所期望的假想製程值之假想輸入參數之操作方法，並以基於該學習結果112所產生的控制訊號來對於鍋爐100進行操作，藉由此，係能夠將鍋爐100設為所期望的運轉狀態。
於此，在本實施形態中，係從複數次的學習結果之中，選擇在以作業員所選擇的運轉模式下而使鍋爐100稼動的情況時之最適當之運轉條件，並使用該運轉條件，來進行控制訊號之產生(步驟1400)。以下，參考圖5，針對選擇出適合於所選擇之運轉模式的最適當之運轉條件之處理作說明。圖5，係為對關於選擇在所選擇之運轉模式中的最適當之運轉條件之處理的說明之流程作展示之流程圖。
在以下的處理之前，假設係先在步驟1300中而於學習資訊記憶部414中記憶有由複數之運轉條件所致之學習結果112。在步驟3000中，作業員，係對於輸入裝置910進行操作，而進行想要使鍋爐100實行之運轉模式之輸入操作。運轉模式之輸入操作，例如係亦可構成為在顯示裝置920處顯示複數之運轉模式之選擇畫面，並藉由在該畫面上進行拖曳(drag)或揮過(swipe)操作，來進行選擇。
在步驟3100中，代表何者之運轉模式為被作了選擇一事的輸入訊號，係被輸入至分數算出部418中。分數算出部418，係從權重係數記憶部420而將適合於所選擇的運轉模式之分數換算資料讀出。之後，係在被記憶於學習資訊記憶部414中的運轉條件之假想製程值處，乘算上在分數換算資料中所示之權重係數，並將其結果對於維修控制裝置930作輸出。維修控制裝置930之設定畫面產生部931，係使用所取得的結果來產生假想製程值範圍之設定畫面，並顯示於顯示裝置920處。
圖6A，係為被記憶在權重係數記憶部420中之分數換算資料的其中一例。分數換算資料，係記憶有將運轉模式與對於在各運轉模式中的基準分數作展示的圖表之識別符相互附加有關連的資料。例如，在NOx降低模式中，係被與將圖表之縱軸作為分數並將橫軸作為NOx濃度的NOx-分數表(圖表2，參考圖6B)之識別符附加有關連。針對其他之各運轉模式，係亦被儲存有對基準分數作展示的分數換算資料。
在步驟3200中，係於被顯示在顯示裝置920處之假想製程值範圍之設定畫面中，進行所希望的運轉模式之基準分數之編輯。在不需要進行編輯的情況時，係從步驟3200而跳至步驟3400。
另外，除了圖6A中所記載之運轉模式以外，係亦可包含有金屬溫度不平衡降低模式。所謂金屬溫度不平衡，係為有關於鍋爐內之金屬(配管等)之溫度分布的內容，而指在特定區域中之溫度差。金屬溫度不平衡，係根據複數場所的金屬溫度(製程值)之溫度差而被作計算。此溫度差之計算，係藉由軟體感測器值演算部416來進行。
在圖6A所記載之金屬溫度(絕對值)降低模式中的金屬溫度(絕對值)，係能夠使用在關連於導熱管以及配管等之潛變壽命的評價項目中。另一方面，金屬溫度不平衡，係除了能夠使用在鍋爐之信賴性的確保中以外，亦能夠使用在關連於由排氣氣體之成分(氧濃度等)或者是溫度之均勻化所致的控制性之改善或效率之提昇的評價項目中。如此這般，藉由使用金屬溫度不平衡(軟體感測器)，係能夠對於相異之項目進行評價。
圖7、8，係對於假想製程值範圍之設定畫面的畫面顯示例作展示。圖9，係對於推薦範圍資料之其中一例作展示。圖7、8，係為作為運轉模式而選擇有「NOx降低模式」，並將NOx濃度之容許範圍作為從第1反曲點起而至第2反曲點為止之間的範圍來作了表現的畫面。於此之特徵性的重點，係在於在對於身為主要製程值之NOx濃度的容許範圍進行編輯時，係自動顯示有代表與NOx濃度之增減(正負)相反方向之變化的次要(衝突)製程值之CO濃度或者是煤炭的未燃燒量之輸入欄。在圖7之例中，係於反曲點輸入畫面之右方顯示分數評價基準之示意圖，並在該示意圖中記入反曲點可變更範圍。另外，係亦可構成為對於上述示意圖中之反曲點自身進行拖曳或揮過，而使反曲點移動或者是使斜率變化。
在圖8中，反曲點之輸入係使用有滑塊條。針對次要(衝突)製程值之反曲點，係顯示推薦範圍。推薦範圍，係在維修工具900所具備的推薦範圍記憶部932中，預先準備圖9中所示之推薦範圍資料，並使設定畫面產生部931根據在推薦範圍資料中所展示的關係圖來以背景(background)而算定並顯示在顯示裝置920處。
推薦範圍資料之演算，係以背景來執行，但是，係亦可構成為：若是在圖7、8之次要(衝突)製程值顯示欄中對作為輸入裝置910之滑鼠進行右點擊，則彈出畫面係開啟，並被顯示有圖9之推薦範圍資料。
在步驟3300中，作業員係按下假想製程值範圍之設定畫面的分數確定按鍵。權重係數記憶部420，係將被作了修正的分數換算資料作記憶。
在步驟3400中，分數算出部418係使用被作了修正的分數換算資料來對於分數進行再計算。再計算之結果，係被顯示於顯示裝置920處。此時，係將評價分數相對性而言為高之運轉條件，與分數一同地而作複數顯示。例如，如同圖11中所示一般，當作為運轉模式而選擇了「NOx降低模式」的情況時，係亦可將在「NOx降低模式」中而評價分數相對性而言為高之運轉條件，與分數一同地作顯示。又，係亦可將分數和在該分數之算出中所使用的假想製程值以及為了對於假想製程值進行演算所適用的假想輸入參數，進行一覽顯示。藉由如此這般地而將關連於分數算出之要素同時地顯示在1個畫面上，對於作業員而言係成為容易對於各別的相關關係有所掌握，並成為能夠有效率地進行適當之運轉條件或運轉模式的選擇。又，係亦可將分數和假想製程值、假想製程值和假想輸入參數作鄰接顯示。藉由如此這般地來作顯示，相互間之關係為強的要素係成為被作鄰接顯示，而成為能夠進行更為確實的相關關係之掌握。又，係亦可設置讓作業員使用滑鼠等之輸入裝置910來對於作為顯示對象之運轉模式進行切換的功能。藉由此，作業員自身係成為能夠將關連於所需要的運轉模式之資訊選擇性地顯示在顯示裝置920處。
在步驟3500中，係在顯示裝置920上之畫面中，選擇1個的運轉條件。代表何者之運轉條件為被作了選擇一事之資訊，係被輸出至運轉條件選擇部500處。
在步驟3600中，運轉條件選擇部500，係將在所選擇的運轉條件中所包含之輸入參數，輸出至運轉控制裝置200處。
若依據本實施形態，則在對於藉由複數之運轉條件來進行了假想運轉後的結果進行評價時，係能夠因應於運轉模式來改變評價基準並進行分數附加，而進行運轉條件之評價。
又，與運轉模式相對應之評價基準，係預先準備有基準分數，並進而能夠依循於作業員之希望來施加修正。此時，藉由將成為修正之參考的推薦範圍作顯示，作業員係能夠在適當的範圍內而進行修正。
進而，當存在有製程值之正負為朝向相反方向而變化的次要(衝突)製程值的情況時，係配合於假想製程值之輸入欄，而亦顯示次要(衝突)製程值之輸入欄，並使該值與假想製程值輸入欄之值相互連動地而被作顯示，藉由此，係能夠在亦考慮有對於次要(衝突)製程值之影響的狀態下，來對於假想製程值範圍作設定。
上述實施形態，係並非為對於本發明作限定，在不脫離本發明之要旨的範圍內所進行之變形例，係亦被包含於本發明中。
例如，在上述記載中，雖係針對基於實際製程值來建構動作模型的例子而作了說明，但是，係亦可並不使模型修正部408對於被記憶在動作模型記憶部406中之動作模型進行修正，亦即是使模擬部410將被記憶在動作模型記憶部406中之動作模型讀出並直接作使用。
例如，在上述記載中，雖係選擇1個的運轉模式，並使與其相對應之分數換算資料之權重係數作了變化，但是，係亦可選擇運轉目的為相異之複數之運轉模式，並使各運轉模式之權重附加並不從基準分數而改變地來對於所選擇了的各運轉模式之融合比例作設定。在圖10中，係對於與此例相對應之GUI例作展示。
此時，在選擇了1個的運轉模式之後，針對包含有會與關連於所選擇了的運轉模式之製程值而正負為朝向相反方向變化的次要(衝突)製程值之運轉模式，係亦可設為無法作選擇。此係因為，若是想要對於相衝突之製程值分別進行最佳化，則結果上而言會有不論是何者之製程值其分數均並未被改善的可能性之故。
在圖10中，係將可選擇之運轉模式的一覽作顯示，並從其中而選擇複數之運轉模式。之後，以圓餅圖之面積比例，來對於各運轉模式之對於最終運轉模式所賦予的相關率作指定。在圖10中，係將未燃燒量降低模式設為30％之相關率，並將輔助機動力降低模式設定為70％之相關率，並且將此些作混合而換算出最終運轉模式之分數。
1‧‧‧鍋爐控制系統 100‧‧‧鍋爐(發電廠) 101、102‧‧‧實際製程值 103‧‧‧實際製程值資料 104‧‧‧模型建構資料 106、108‧‧‧動作模型 107‧‧‧複合資料 109‧‧‧假想輸入參數 110‧‧‧假想製程值 111、113‧‧‧學習資訊資料 112‧‧‧學習結果 114‧‧‧控制邏輯資料 115‧‧‧實際輸入參數 116‧‧‧運轉指示值 117‧‧‧控制訊號 200‧‧‧運轉控制裝置 210‧‧‧實際製程值讀入部 220‧‧‧運轉指示值演算部 230‧‧‧控制邏輯記憶部 240‧‧‧運轉指示值設定部 300‧‧‧運轉條件評價裝置 306‧‧‧匯流排 310‧‧‧第1輸入I/F 320‧‧‧第1輸出I/F 330‧‧‧第2輸入I/F 340‧‧‧第2輸出I/F 400‧‧‧假想運轉實行部 402‧‧‧實際製程值記憶部 404‧‧‧實際製程值轉換部 406‧‧‧動作模型記憶部 408‧‧‧模型修正部 410‧‧‧模擬部 412‧‧‧操作方法學習部 414‧‧‧學習資訊記憶部 416‧‧‧軟體感測器值演算部 418‧‧‧分數算出部 420‧‧‧權重係數記憶部 422‧‧‧實際輸入參數記憶部 500‧‧‧運轉條件選擇部 900‧‧‧維修工具 910‧‧‧輸入裝置(運轉模式輸入部、操作構件) 911‧‧‧維修工具輸入訊號 920‧‧‧顯示裝置(運轉模式輸入部、假想製程值設定畫面、顯示部) 930‧‧‧維修控制裝置 931‧‧‧設定畫面產生部 932‧‧‧推薦範圍記憶部
[圖1]係為對於鍋爐之控制系統的概略構成作展示之區塊圖。
[圖2]係為對於鍋爐作展示之概略構成圖。
[圖3]係為對於運轉條件評價裝置之硬體構成作展示之圖。
[圖4]係為對於在鍋爐之控制系統1中的控制之處理程序(運轉條件評價方法之流程)作展示之流程圖。
[圖5]係為對關於選擇在所選擇之運轉模式中的最適當之運轉條件之處理的說明之流程作展示之流程圖。
[圖6A]係為對於分數換算資料之例作展示之圖。
[圖6B]係為對於NOx-分數表之例作展示之圖。
[圖7]係為對於假想製程值範圍之設定畫面的畫面顯示例作展示之圖。
[圖8]係為對於假想製程值範圍之設定畫面的畫面顯示例作展示之圖。
[圖9]係為對於推薦範圍資料之例作展示之圖。
[圖10]係為對於使複數之運轉模式作混合並對最終運轉模式作換算的情況之畫面顯示例作展示之圖。 [圖11]係為對於評價分數相對性而言為高之運轉條件及其之分數的畫面顯示例作展示之圖。

Claims (8)

  1. 一種運轉條件評價裝置，係為對於鍋爐之運轉條件進行評價之運轉條件評價裝置，其特徵為，係具備有：運轉模式輸入部，係受理前述鍋爐之運轉模式之輸入；和動作模型記憶部，係記憶代表前述鍋爐之假想性的動作之動作模型；和模擬部，係將由在前述鍋爐所具備之複數之操作端的各者處所被設定之運轉參數之組所成的運轉條件，適用於前述動作模型中，並演算出前述鍋爐之假想製程值；和權重係數記憶部，係記憶針對前述假想製程值之各者而對應於運轉模式所制定之權重係數；和分數算出部，係參照前述權重係數記憶部，來決定與被輸入的前述運轉模式相對應之權重係數，並使用對於前述假想製程值而乘算上了權重係數之值，來算出各運轉條件之評價分數，前述運轉模式，係包含有以前述鍋爐所排出的NOx之降低作為優先的NOx降低模式、以前述鍋爐之燃料之未燃燒量之降低作為優先的未燃燒量降低模式、以前述鍋爐之效率作為優先的鍋爐效率提升模式、以前述鍋爐之金屬溫度之降低作為優先的金屬溫度降低模式、以前述鍋爐之輔助機器動力降低作為優先的輔助機器動力降低模式，此些中之至少其中一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之運轉條件評價裝置，其中，係更進而具備有：軟體感測器值演算部，係使用前述模擬部所演算並得到的複數之假想製程值，來演算出軟體感測器值，前述權重係數記憶部，係更進而記憶針對前述軟體感測器值而因應於前述運轉模式所制定的權重係數，前述分數算出部，係將對應於前述軟體感測器值之前述權重係數與前述軟體感測器值作乘算，並更進而使用該乘算後之值來算出各運轉條件之評價分數。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之運轉條件評價裝置，其中，前述運轉模式輸入部，係包含有：假想製程值設定畫面，係展示在所被輸入的前述運轉模式下之對於前述評價分數所造成的影響為大之前述假想製程值之目標範圍、和與該目標範圍相鄰接並代表前述假想製程值之容許值的容許範圍、以及與前述容許範圍相鄰接並代表前述假想製程值之非容許值之非容許範圍，此些中之至少1個的範圍；和操作構件，係在前述假想製程值設定畫面中，進行使前述目標範圍、前述容許範圍以及前述非容許範圍之至少1個的範圍作移動之輸入操作。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之運轉條件評價裝置，其中，若是進行使被顯示於前述假想製程值設定畫面上的第1假想製程值之前述目標範圍、前述容許範圍以及前述非容許範圍之至少其中1個的範圍朝向正方向或負方向移動之輸入操作，則當存在有與該輸入操作相互連動地而展現與前述第1假想製程值之正方向或負方向而為反方向之回應之第2假想製程值的情況時，係在前述假想製程值設定畫面上，更進而顯示前述第2假想製程值之前述目標範圍、前述容許範圍以及前述非容許範圍之至少其中1個的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之運轉條件評價裝置，其中，前述運轉模式輸入部，係受理運轉目的為相異之複數之運轉模式的輸入操作、以及相對於使此些之複數之運轉模式相融合所產生的最終運轉模式之各運轉模式之融合比例之輸入操作，前述分數算出部，係使用對於前述乘算後之值而乘算了該運轉模式之前述融合比例後之結果，來算出在前述最終運轉模式中之各運轉條件之評價分數。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之運轉條件評價裝置，其中， 前述運轉模式輸入部，係具備有能夠從預先所制定的運轉模式來選擇1以上的運轉模式之運轉模式設定畫面，並且，係更進而具備有：顯示部，係在被選擇了的運轉模式中，顯示藉由前述分數算出部所算出的各運轉條件之評價分數。
  7. 一種運轉條件評價方法，係為對於鍋爐之運轉條件進行評價之運轉條件評價方法，其特徵為，係包含有：受理前述鍋爐之運轉模式之輸入之步驟；和將由在前述鍋爐所具備之複數之操作端的各者處所被設定之運轉參數之組所成的運轉條件，適用於動作模型中，並演算出前述鍋爐之假想製程值之步驟；和決定與被輸入的前述運轉模式相對應之權重係數，並使用對於前述假想製程值而乘算上了權重係數之值，來算出各運轉條件之評價分數之步驟，前述運轉模式，係包含有以前述鍋爐所排出的NOx之降低作為優先的NOx降低模式、以前述鍋爐之燃料之未燃燒量之降低作為優先的未燃燒量降低模式、以前述鍋爐之效率作為優先的鍋爐效率提升模式、以前述鍋爐之金屬溫度之降低作為優先的金屬溫度降低模式、以前述鍋爐之輔助機器動力降低作為優先的輔助機器動力降低模式，此些中之至少其中一者。
  8. 一種鍋爐之控制系統，其特徵為，係具備有： 如申請專利範圍第1~6項中之任一項所記載之運轉條件評價裝置；和選擇出藉由前述運轉條件評價裝置所算出的前述評價分數相對性而言為高之運轉條件中之其中1者之運轉條件選擇裝置；和基於藉由前述運轉條件選擇裝置所選擇了的前述運轉條件來對於前述操作端作控制之運轉控制裝置。
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