JP2017026292A - Boiler system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気集合部(以下、「蒸気ヘッダ」ともいう)の内部の蒸気圧値が目標圧力値と一致するように、制御対象のボイラの燃焼量を制御するボイラシステムに関する。 The present invention relates to a boiler system that controls a combustion amount of a boiler to be controlled so that a steam pressure value inside a steam collecting portion (hereinafter also referred to as “steam header”) matches a target pressure value.
複数台の燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な連続制御ボイラからなるボイラ群により構成されるボイラシステムでは、ボイラ群において生成された蒸気を蒸気ヘッダに集合し、この蒸気ヘッダから負荷機器に対して蒸気を供給する。このようなボイラシステムでは、通常、蒸気ヘッダ内の蒸気の圧力値(以下、「ヘッダ圧力値」ともいう)が目標圧力値に一致するように、台数制御装置が、制御対象のボイラ(以下「自動運転ボイラ」ともいう)の燃焼量を制御することとしている。
このため、蒸気消費量の変動に対してヘッダ圧力値を目標圧力値に保つように、ボイラで発生すべき蒸気量をPIアルゴリズム又はPIDアルゴリズムにより制御(以下、「PI又はPID制御」ともいう)する手法を用いたボイラシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In a boiler system composed of a group of boilers that can be burned by continuously changing the combustion rate of multiple units, the steam generated in the group of boilers is collected in a steam header, and the load equipment To supply steam. In such a boiler system, usually, the unit control device is connected to the boiler to be controlled (hereinafter referred to as “header pressure value”) so that the steam pressure value in the steam header (hereinafter also referred to as “header pressure value”) matches the target pressure value. The amount of combustion in an “automatic operation boiler” is also controlled.
For this reason, the steam amount to be generated in the boiler is controlled by the PI algorithm or the PID algorithm so as to keep the header pressure value at the target pressure value against the fluctuation of the steam consumption (hereinafter also referred to as “PI or PID control”). There has been proposed a boiler system using such a technique (see, for example, Patent Document 1).
ところで、PIアルゴリズム又はPIDアルゴリズムによる蒸気量の制御では、圧力安定性を重要視する観点から、予め制御上限圧力値を設けておき、ヘッダ圧力値が制御上限圧力値を超えた場合に、全てのボイラを燃焼停止状態(以下、「全台待機」ともいう)とする台数制御を行うことがある。
同様に、圧力安定性を重要視する観点から、予め制御上限圧力ディファレンシャルを設定しておき、ヘッダ圧力値が制御上限圧力値よりも制御上限圧力ディファレンシャル分下まわった場合に、全てのボイラに対して燃焼指示をする台数制御を行うことがある。
By the way, in the control of the steam amount by the PI algorithm or the PID algorithm, from the viewpoint of emphasizing pressure stability, a control upper limit pressure value is provided in advance, and when the header pressure value exceeds the control upper limit pressure value, The number of units may be controlled so that the boiler is in a combustion stopped state (hereinafter also referred to as “all units standby”).
Similarly, from the viewpoint of emphasizing pressure stability, a control upper limit pressure differential is set in advance, and when the header pressure value falls below the control upper limit pressure value by the control upper limit pressure differential, all boilers are To control the number of units that give combustion instructions.
このようなボイラシステムにおいては、仮に、台数制御装置に異常が発生して、各ボイラを制御することができなくなった場合に、全ての自動運転ボイラが台数制御対象外のボイラ(以下、「手動運転ボイラ」ともいう)として、燃焼量を制御する。 In such a boiler system, if an abnormality occurs in the number control device and it becomes impossible to control each boiler, all of the automatic operation boilers are boilers that are not subject to the number control (hereinafter referred to as “manual”). Combustion amount is controlled as “operation boiler”.
一般に、手動運転では、各ボイラに予め設定しておいた圧力設定値に基づいて、ローカル制御部により燃焼制御が行われる。なお、ボイラが連続制御ボイラの場合、PI又はPIDアルゴリズムによる燃焼制御が行われる。
ボイラが連続制御ボイラの場合、当該ボイラ自身の圧力設定値として、停止圧力値、ローカル目標圧力値、及び停止圧力ディファレンシャルを予め設定することができる。
そうすることで、手動運転時には、ボイラ自身の缶内の蒸気圧力値であるボイラ圧力値がローカル目標圧力値に一致するように、ボイラの備えるローカル制御部により燃焼制御される。
また、ボイラ圧力の安定性を重要視する観点から、ボイラ圧力値が停止圧力値を超えると、ボイラの燃焼を停止するようになっている。逆に、ボイラ圧力値が、停止圧力値から停止圧力ディファレンシャル値を引いた値(以下、「ローカル制御下限圧力値」ともいう)を下回ると、燃焼を開始するようになっている。
通常、手動運転時においては、全ボイラに予め設定する圧力設定値を同じ値に設定することが一般的である。
Generally, in manual operation, combustion control is performed by a local control unit based on a pressure set value preset in each boiler. In addition, when a boiler is a continuous control boiler, the combustion control by PI or PID algorithm is performed.
When the boiler is a continuous control boiler, a stop pressure value, a local target pressure value, and a stop pressure differential can be set in advance as pressure settings for the boiler itself.
By doing so, during manual operation, combustion control is performed by a local control unit provided in the boiler so that the boiler pressure value, which is the steam pressure value in the boiler of the boiler itself, matches the local target pressure value.
Further, from the viewpoint of emphasizing the stability of the boiler pressure, when the boiler pressure value exceeds the stop pressure value, the combustion of the boiler is stopped. On the contrary, when the boiler pressure value falls below a value obtained by subtracting the stop pressure differential value from the stop pressure value (hereinafter also referred to as “local control lower limit pressure value”), combustion is started.
Normally, during manual operation, it is common to set the pressure setting value preset for all boilers to the same value.
これに対して、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能な段階値制御ボイラを複数有するボイラ群により構成されるボイラシステムでは、予め蒸気圧制御範囲が設定され、ヘッダ圧力値が当該蒸気圧制御範囲内に収まるように、台数制御装置が、制御対象のボイラの燃焼量を制御している。このため、蒸気圧制御範囲を複数の圧力帯に区分し、圧力帯毎に、対応する燃焼パターン、即ち、各段階値制御ボイラの燃焼状態(燃焼位置)を設定しておき、ヘッダ圧力値がどの圧力帯に対応するかによって各段階値制御ボイラの燃焼位置を決定する燃焼制御が行われている。
段階値制御ボイラを複数有するボイラ群により構成されるボイラシステムにおいて、仮に、台数制御装置に異常が発生して、各ボイラを制御することできなくなった場合に、全ての自動運転ボイラが台数制御対象外のボイラとして燃焼量を制御する場合がある。
このような場合に備えて、各段階値制御ボイラ毎に、予め仮想的な蒸気圧制御範囲及び圧力帯を配信しておき、台数制御装置に異常が発生して、各段階値制御ボイラを制御できなくなった場合に、各段階値制御ボイラ毎に、ボイラ圧力値が仮想的な蒸気圧制御範囲におけるどの圧力帯に対応するかによって、各ローカル制御部が各段階値制御ボイラを個別に制御することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
On the other hand, in a boiler system composed of a group of boilers having a plurality of stage value control boilers capable of burning at a plurality of staged combustion positions, a steam pressure control range is set in advance, and the header pressure value corresponds to the steam pressure control. The number control device controls the combustion amount of the boiler to be controlled so that it falls within the range. For this reason, the vapor pressure control range is divided into a plurality of pressure zones, and for each pressure zone, the corresponding combustion pattern, that is, the combustion state (combustion position) of each step value control boiler is set, and the header pressure value is Combustion control is performed in which the combustion position of each step value control boiler is determined depending on which pressure zone corresponds.
In a boiler system composed of a group of boilers with multiple step-value control boilers, if an abnormality occurs in the unit control device and each boiler cannot be controlled, all automatic operation boilers are subject to unit control. The combustion amount may be controlled as an external boiler.
In preparation for such a case, a virtual vapor pressure control range and a pressure zone are distributed in advance for each step value control boiler, and an abnormality occurs in the unit control device to control each step value control boiler. When it becomes impossible, each local control unit controls each step value control boiler individually for each step value control boiler depending on which pressure zone in the virtual steam pressure control range the boiler pressure value corresponds to. (For example, refer to Patent Document 2).
複数の連続制御ボイラから構成されるボイラシステムにおいて、台数制御装置に異常が発生して、自動運転から手動運転に切り換えられる場合、全ボイラに予め設定する圧力設定値を同じ値に設定することが一般的であった。 In a boiler system composed of a plurality of continuous control boilers, when an abnormality occurs in the unit control device and switching from automatic operation to manual operation, the pressure setting value set in advance for all boilers can be set to the same value. It was general.
しかしながら、全ボイラの圧力設定値を同じ値とした場合に、仮に台数制御装置に異常が発生して、全ボイラが自動運転から手動運転に切り換えられたとき、各ボイラは、当該ボイラのボイラ圧力値とボイラ圧力設定値によって、それぞれ独立して燃焼制御されるため、必要な負荷量に対して必要以上の台数が燃焼するおそれがある。特に、蒸気負荷が低負荷の場合、例えば、蒸気負荷が全ボイラが最大燃焼率の20%の燃焼量として出力する出力蒸気量を下回る低負荷の場合、各ボイラの圧力設定値が同じ値の場合、全台のボイラが燃焼することにより、ヘッダ圧力値が上昇することが予想される。
その場合、各ボイラのボイラ圧力値が停止圧力値を超えると、全台が一斉に燃焼を停止し待機状態となる。その後、全台が一斉に待機状態となったことから、圧力値が下降し、ボイラ圧力値が制御下限圧力値を下回ると、今度は全台が一斉に燃焼を開始することとなる。
このように、ボイラ圧力値が、停止圧力値と、制御下限圧力値との間を繰り返すことで、ボイラシステムが、全台待機と全台燃焼を繰り返す、ハンチング動作が発生する可能性がある。
However, when the pressure setting value of all boilers is the same value, if an abnormality occurs in the unit control device and all the boilers are switched from automatic operation to manual operation, each boiler will have its boiler pressure Since the combustion control is independently performed according to the value and the boiler pressure setting value, there is a possibility that more than necessary number of fuels may burn with respect to a necessary load amount. In particular, when the steam load is low, for example, when the steam load is a low load that is less than the output steam amount that the entire boiler outputs as the combustion amount of 20% of the maximum combustion rate, the pressure setting value of each boiler has the same value. In this case, it is expected that the header pressure value will increase due to combustion of all the boilers.
In that case, if the boiler pressure value of each boiler exceeds a stop pressure value, all the units will stop combustion all at once and will be in a standby state. After that, since all the units are in a standby state at once, when the pressure value decreases and the boiler pressure value falls below the control lower limit pressure value, all the units start burning at the same time.
In this way, when the boiler pressure value repeats between the stop pressure value and the control lower limit pressure value, there is a possibility that a hunting operation occurs in which the boiler system repeats standby for all units and combustion for all units.
本発明は、複数台の連続制御ボイラからなるボイラ群により構成されるボイラシステムにおいて、特に、蒸気負荷が低負荷の場合、仮に台数制御装置に異常が発生して、全ボイラを自動運転から手動運転に切り換えたときに、ボイラ圧力値が大幅に上昇し、全てのボイラが燃焼停止状態となる全台待機を回避させるとともに、ボイラシステムが全台待機と全台燃焼を繰り返すハンチング動作を防止し、ボイラ圧力値を所定の目標圧力値に収束させて、圧力の安定性を向上できるボイラシステムを提供することを目的とする。 The present invention relates to a boiler system composed of a group of boilers composed of a plurality of continuous control boilers. Especially when the steam load is low, an abnormality occurs in the unit control device, and all boilers are manually operated from automatic operation. When switching to operation, the boiler pressure value rises significantly, avoiding standby for all boilers where all boilers are in a combustion stop state, and preventing the hunting operation in which the boiler system repeats standby for all units and combustion for all units. An object of the present invention is to provide a boiler system that can improve the stability of pressure by converging the boiler pressure value to a predetermined target pressure value.
本発明は、ローカル制御部を有し、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な、複数のボイラからなるボイラ群と、前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧値であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、前記ヘッダ圧力値が予め設定された目標圧力値と一致するように、前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記台数制御部は、前記目標圧力値より大きな値である制御上限圧力値を予め設定し、前記ヘッダ圧力値が前記制御上限圧力値を超える場合、燃焼している全ての前記ボイラの燃焼を停止する全台待機部と、前記制御上限圧力値及び前記目標圧力値のそれぞれに、所定の値を加算した、第1制御上限圧力値及び第2制御上限圧力値をそれぞれ、上限値及び下限値とする制御上限圧力割当圧力帯域を算出する、圧力帯域算出部と、前記制御上限圧力割当圧力帯域から、前記ボイラの台数分の圧力値を選択し、選択した各圧力値をそれぞれ各ボイラの仮想台数制御上限圧力値として設定する仮想台数制御上限圧力値設定部と、前記仮想台数制御上限圧力値設定部により前記ボイラに設定された仮想台数制御上限圧力値を前記ボイラに配信する仮想台数制御上限圧力値配信部と、前記台数制御部に発生した異常を検知する台数制御異常検出部と、前記台数制御異常検出部が前記台数制御部に発生した異常を検知したとき、前記ボイラをそれぞれ手動運転に移行させる手動運転移行部と、を備え、前記手動運転移行部により前記ボイラがそれぞれ手動運転に移行した場合、前記ローカル制御部は、前記ボイラの燃焼状態を制御し、ボイラ圧力値が前記仮想台数制御上限圧力値配信部によって配信された前記仮想台数制御上限圧力値を超える場合、前記ボイラの燃焼を停止する、ボイラシステムに関する。 The present invention has a local control unit and can be burned by continuously changing the combustion rate, a boiler group composed of a plurality of boilers, a steam header that collects steam generated in the boiler group, and the steam Steam pressure measuring means for measuring a header pressure value which is a steam pressure value inside the header, and unit control for controlling the combustion state of the boiler group so that the header pressure value matches a preset target pressure value And the number control unit presets a control upper limit pressure value that is larger than the target pressure value, and combustion is performed when the header pressure value exceeds the control upper limit pressure value. A first control upper limit pressure value and a second control upper limit value obtained by adding a predetermined value to each of the stand-by standby unit for stopping the combustion of all the boilers, and the control upper limit pressure value and the target pressure value. Pressure Select the pressure value for the number of the boilers from the pressure zone calculation unit that calculates the control upper limit pressure allocation pressure band with the upper limit value and the lower limit value, respectively, and the control upper limit pressure allocation pressure band. A virtual unit control upper limit pressure value setting unit for setting each pressure value as a virtual unit control upper limit pressure value for each boiler, and a virtual unit control upper limit pressure value set for the boiler by the virtual unit control upper limit pressure value setting unit. A virtual unit control upper limit pressure value distribution unit that distributes to the boiler, a unit control abnormality detection unit that detects an abnormality that has occurred in the unit control unit, and the unit control abnormality detection unit that detects an abnormality that has occurred in the unit control unit A manual operation transition unit that causes each of the boilers to transition to manual operation, and when the boilers each transition to manual operation by the manual operation transition unit, The local control unit controls the combustion state of the boiler, and when the boiler pressure value exceeds the virtual unit control upper limit pressure value delivered by the virtual unit control upper limit pressure value delivery unit, stops the combustion of the boiler. It relates to boiler systems.
また、前記所定の値を、前記ボイラの燃焼中に配管内において発生する圧損の値とすることができる。 Further, the predetermined value can be a value of pressure loss generated in the pipe during combustion of the boiler.
また、前記所定の値を、前記ボイラの燃焼中に配管内において発生する圧損の値に、予め設定された、第1圧力値を加算した値とすることができる。 Further, the predetermined value can be a value obtained by adding a preset first pressure value to a pressure loss value generated in the pipe during combustion of the boiler.
また、前記仮想台数制御上限圧力値設定部は、前記制御上限圧力割当圧力帯域を、前記ボイラ群のボイラ台数n(n>1)から1を減算した値(n−1)で分割する圧力帯域分割部と、第1制御上限圧力値から前記第2制御上限圧力値を含む、前記制御上限圧力割当圧力帯域を分割した境界線の圧力値の大きい値から順番に、前記ボイラの台数分の圧力値を選択する圧力値選択部と、を含むようにすることができる。 The virtual unit control upper limit pressure value setting unit divides the control upper limit pressure allocation pressure band by a value (n−1) obtained by subtracting 1 from the number of boilers n (n> 1) in the boiler group. Pressure corresponding to the number of the boilers in order from the largest value of the boundary line that divides the control upper limit pressure allocation pressure band, including the division unit and the second control upper limit pressure value from the first control upper limit pressure value And a pressure value selection unit for selecting a value.
また、前記台数制御部は、さらに前記複数のボイラに優先順位を設定する優先順位設定部を有し、前記仮想台数制御上限圧力値設定部は、さらに、前記圧力値選択部により選択された前記ボイラの台数分の圧力値の大きい値から順番に、前記ボイラの優先順位の高い前記ボイラの仮想台数制御上限圧力値として設定することができる。 Further, the number control unit further includes a priority order setting unit that sets a priority order for the plurality of boilers, and the virtual number control upper limit pressure value setting unit is further selected by the pressure value selection unit. In order from the largest pressure value corresponding to the number of boilers, the upper limit pressure value for the virtual number control of the boilers with higher priority of the boilers can be set.
また、前記台数制御部に発生した異常は、前記台数制御部と前記ボイラとの間で通信不良が発生し、前記台数制御部から前記ボイラに対する台数制御信号が不通になること、又は前記台数制御部に電源オフを含む障害が発生し、前記台数制御部が正常に動作できなくなること、又はヘッダ圧力が下がり過ぎて、バックアップ用に設けられた圧力スイッチが働き、前記ボイラに手動運転指令が出ること、又は前記ヘッダ圧力値を測定する前記蒸気圧測定手段に障害が発生し、前記ボイラに手動運転指令が出ること、を含むことができる。 In addition, an abnormality that has occurred in the number control unit is a communication failure between the number control unit and the boiler, and the number control signal from the number control unit to the boiler is interrupted, or the number control If a failure including power off occurs in the unit, the unit control unit cannot operate normally, or the header pressure drops too much, the pressure switch provided for backup works, and a manual operation command is issued to the boiler Or a failure occurs in the vapor pressure measuring means for measuring the header pressure value, and a manual operation command is issued to the boiler.
本発明によれば、複数台の連続制御ボイラからなるボイラ群により構成されるボイラシステムにおいて、特に、蒸気負荷が低負荷の場合、仮に台数制御装置に異常が発生して、全ボイラを自動運転から手動運転に切り換えたときに、ボイラ圧力値が大幅に上昇し、全てのボイラが燃焼停止状態となる全台待機を回避させるとともに、ボイラシステムが全台待機と全台燃焼を繰り返すハンチング動作を防止し、ボイラ圧力値を所定の目標圧力値に収束させて、圧力の安定性を向上できるボイラシステムを提供することができる。 According to the present invention, in a boiler system composed of a group of boilers composed of a plurality of continuously controlled boilers, particularly when the steam load is low, an abnormality occurs in the unit control device and all boilers are automatically operated. When switching from manual operation to manual operation, the boiler pressure value increases significantly, avoiding standby for all boilers in which all boilers are in a combustion stop state, and the boiler system performs hunting operation that repeats standby for all units and combustion for all units. It is possible to provide a boiler system that can prevent and converge the boiler pressure value to a predetermined target pressure value to improve pressure stability.
〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るボイラシステム1について説明する。図1は、ボイラシステム1の概略を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, with reference to drawings,
図1に示すように、ボイラシステム1は、複数(8台)のボイラ20を含むボイラ群2と、ボイラ20において生成された蒸気を集合させる蒸気集合部としての蒸気ヘッダ6と、蒸気圧測定手段としての蒸気圧センサ7と、台数制御装置3と、を備える。
ここで、ボイラ20は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な連続制御ボイラである。
ボイラ群2は、負荷機器としての蒸気使用設備18に供給する蒸気を生成する。
As shown in FIG. 1, a
Here, the
The
蒸気ヘッダ6の上流側は、蒸気管11を介してボイラ群2(各ボイラ20)に接続されている。蒸気ヘッダ6の下流側は、蒸気管12を介して蒸気使用設備18に接続されている。蒸気ヘッダ6は、ボイラ群2で発生させた蒸気を集合させて貯留することにより各ボイラ20の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備18に供給するようになっている。
The upstream side of the
蒸気圧センサ7は、信号線13を介して、台数制御装置3に電気的に接続されている。蒸気圧センサ7は、ヘッダ圧力値を測定し、測定した蒸気圧信号を、信号線13を介して台数制御装置3に送信する。
The vapor pressure sensor 7 is electrically connected to the
ボイラシステム1は、ボイラ群2で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ6を介して、蒸気によって運転される蒸気使用設備18に供給可能とされている。
ボイラシステム1において要求される負荷(要求負荷)は、蒸気使用設備18における蒸気消費量である。台数制御装置3は、台数制御時において、この蒸気消費量に対応して生じる蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ7が測定するヘッダ圧力値(物理量)に基づいて算出し、ヘッダ圧力値が目標圧力値に一致するようにボイラ群2を構成する各ボイラ20の燃焼量を制御する。
The
The load required in the boiler system 1 (required load) is the amount of steam consumed in the
より具体的には、台数制御装置3は、PI又はPIDアルゴリズムによりヘッダ圧力値を目標圧力値にするために必要な蒸気量(必要蒸気量)を算出し、算出した蒸気量に基づいて自動運転ボイラの燃焼量(燃焼率)を制御する。これにより、自動運転ボイラから蒸気ヘッダ6に供給される蒸気量が調節されるため、ヘッダ圧力値を目標圧力値に近づけることができる。
なお、台数制御装置の詳細については後述する。
More specifically, the
Details of the number control device will be described later.
ボイラ20は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な連続制御ボイラである。図2に示すように、連続制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態S1(例えば、最大燃焼率の20%の燃焼量における燃焼状態)から最大燃焼状態S2の範囲で、燃焼量が連続的に制御可能とされているボイラである。連続制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度(燃焼比)を制御することにより、燃焼量を調整するようになっている。
The
また、燃焼量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部22における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合(例えば、ボイラ20の出力(燃焼量)が1%刻みで制御される場合)であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。
Further, the continuous control of the combustion amount means that the calculation or signal in the
本実施形態におけるボイラは、ボイラ20の燃焼停止状態S0と最小燃焼状態S1との間の燃焼状態の変更については、ボイラ20(バーナ)の燃焼をオン/オフすることで制御される。そして、最小燃焼状態S1から最大燃焼状態S2の範囲においては、燃焼量が連続的に制御可能となっている。
より具体的には、複数のボイラ20それぞれには、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Uが設定されている。これにより、ボイラ20は、最小燃焼状態S1から最大燃焼状態S2の範囲においては、単位蒸気量U単位で、蒸気量を変更可能となっている。
The boiler in this embodiment is controlled by turning on / off the combustion of the boiler 20 (burner) for the change of the combustion state between the combustion stop state S0 and the minimum combustion state S1 of the
More specifically, a unit steam amount U, which is a unit of variable steam amount, is set for each of the plurality of
単位蒸気量Uは、ボイラ20の最大燃焼状態S2における蒸気量(最大蒸気量)に応じて適宜設定できるが、ボイラシステム1における出力蒸気量の必要蒸気量に対する追従性を向上させる観点から、ボイラ20の最大蒸気量の0.1%〜20%に設定されることが好ましく、1%〜10%に設定されることがより好ましい。
The unit steam amount U can be appropriately set according to the steam amount (maximum steam amount) in the maximum combustion state S2 of the
複数のボイラ20のそれぞれは、信号線16を介して台数制御装置3と電気的に接続され、台数制御装置3の制御により燃焼状態(燃焼量)が制御される。また、複数のボイラ20のそれぞれは、運転者の操作により又は自動的に台数制御装置3の制御から切り離された場合、運転者の手動制御により燃焼状態が制御される。
Each of the plurality of
以上説明したボイラ20は、図1に示すように、燃焼が行われるボイラ本体21と、ボイラ20の燃焼状態を制御するローカル制御部22と、ボイラ圧力値を測定するボイラ圧力検出部と、を備える。
ローカル制御部22は、蒸気消費量に応じてボイラ20の燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部22は、信号線16を介して台数制御装置3から送信される制御信号又は運転者の手動操作により入力された制御信号に基づいて、ボイラ20の燃焼状態を制御する。また、ローカル制御部22は、台数制御装置3で用いられる信号を、信号線16を介して台数制御装置3に送信する。台数制御装置3で用いられる信号としては、ボイラ20の実際の燃焼状態、及びその他のデータ等が挙げられる。
ローカル制御部22は、ボイラ20に対して行われた指示の内容や、ボイラ20から受信した燃焼状態等の情報、ボイラ20の単位蒸気量Uの設定に関する情報を、ローカル記憶部(図示せず)に記憶する。
As shown in FIG. 1, the
The
The
また、ローカル記憶部には、前述したように、ボイラ20の圧力設定値として、ローカル目標圧力値、停止圧力値、及び停止圧力ディファレンシャルを設定することができる。
そうすることで、ボイラ20を手動運転させる場合、ローカル制御部22は、ボイラ圧検出部23により測定されるボイラ圧力値がローカル目標圧力値に一致するようにボイラ20の燃焼状態を制御する。
また、ボイラ圧力値が停止圧力値を超えると、ボイラ20の燃焼を停止するように燃焼制御される。また、ボイラ圧力値が、ローカル制御下限圧力値を下回ると、燃焼を開始するように燃焼制御される。
Further, as described above, the local target pressure value, the stop pressure value, and the stop pressure differential can be set in the local storage unit as the pressure set value of the
By doing so, when the
Further, when the boiler pressure value exceeds the stop pressure value, combustion control is performed so as to stop the combustion of the
以上のように構成されたボイラシステム1では、ボイラ群2で発生させた蒸気が、蒸気ヘッダ6を介して蒸気使用設備18に供給される。
In the
[台数制御装置3]
台数制御装置3は、蒸気圧センサ7からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群2の目標蒸気量、及び目標蒸気量に対応する各ボイラ20の燃焼状態を算出し、各ボイラ20(ローカル制御部22)に台数制御信号を送信する。この台数制御装置3は、図1に示すように、記憶部5と制御部4とを備え、信号線16を介して各ボイラ20に電気的に接続されている。
[Number control device 3]
The
制御部4は、信号線16を介してボイラ20に各種の指示を送信したり、各ボイラ20から各種のデータを受信したりして、ボイラ20の燃焼状態及び運転台数の制御を実行する。各ボイラ20は、台数制御装置3から燃焼状態の変更指示の信号を受けると、その指示に従って該当するボイラ20の燃焼量を制御する。なお、制御部4は、信号線16を介して自動運転ボイラのみならず、手動運転ボイラの燃焼状態に関する情報を受信する。
The
制御部4は、ヘッダ圧力値に基づくフィードバック制御により各自動運転ボイラ20の燃焼状態を制御する。すなわち、制御部4は、蒸気ヘッダ6の蒸気圧力と目標圧力値との偏差に対して、所定のPI又はPIDアルゴリズムに基づくフィードバック制御を行うことで、ヘッダ圧力が目標圧力値となるために必要な蒸気量を算出し、算出した蒸気量を発生するように自動運転ボイラ20を制御する。
制御部4の詳細な構成については後述する。
The
The detailed configuration of the
記憶部5は、台数制御装置3(制御部4)の制御により各ボイラ20に対して行われた指示の内容や、各ボイラ20から受信した燃焼状態等の情報、各ボイラ20の単位蒸気量Uの設定に関する情報、後述する複数のボイラ20の優先順位の設定に関する情報、優先順位の変更(ローテーション)に関する設定の情報等を記憶する。
The
また、記憶部5は、蒸気圧センサ7により測定される蒸気圧に係る設定条件として、目標圧力値を記憶することができる。また、記憶部5は、当該目標圧力値に関連した制御上限圧力値を記憶することができる。なお、制御上限圧力値は目標圧力値とは独立して設定することもできる。また、記憶部5は、当該制御上限圧力値に関連した制御上限圧力ディファレンシャルを記憶することができる。
Further, the
次に、制御部4の構成について、さらに詳細に説明する。
第1実施形態では、制御部4は、通常状態では、PI又はPIDアルゴリズムによりヘッダ圧力値を目標圧力値にするために必要な蒸気量(必要蒸気量)を算出し、算出した蒸気量に基づいて自動運転ボイラの燃焼量(燃焼率)を制御する。
一方、制御部4に何らかの異常が発生し、制御部4が正常に動作できなくなり、各ボイラを台数制御することできなった場合に、全てのボイラ20を自動運転から手動運転に移行させる。その際に、各ボイラ20のローカル制御部22に設定される圧力設定値である、停止圧力値、ローカル目標圧力値、及び停止圧力ディファレンシャル(又はローカル制御下限圧力値)を、制御部4が正常状態のときに、予め制御部4により、各ボイラ20のローカル制御部22に配信しておくことで、全ボイラを自動運転から手動運転に切り換えった直後に、全てのボイラ20が燃焼して、各ボイラ圧力値が大幅に上昇しても、全てのボイラが同時に燃焼停止状態となる全台待機を回避するとともに、ボイラの過剰な燃焼と停止を頻繁に繰り返す、いわゆるハンチング現象を防止する。そして、ローカル制御部22は、各ボイラ20のボイラ圧力値を所定のローカル目標圧力値に収束させて、圧力の安定性を向上できるように、各ボイラ20の燃焼状態を制御することを可能とする。
このような制御を実現するため、図3に示すように、制御部4は、全台待機部41と、圧力帯域算出部42と、仮想台数制御上限圧力値設定部43と、仮想台数制御上限圧力値配信部44と、台数制御異常検出部45と、手動運転移行部46と、優先順位設定部47と、を含んで構成される。
Next, the configuration of the
In the first embodiment, in the normal state, the
On the other hand, when some abnormality occurs in the
In order to realize such control, as shown in FIG. 3, the
[全台待機部41]
全台待機部41は、蒸気圧センサ7により測定されるヘッダ圧力値が目標圧力値を上回り、制御上限圧力値を超える場合、燃焼している全てのボイラ20の燃焼を停止させる。
[Whole stand-by unit 41]
When the header pressure value measured by the vapor pressure sensor 7 exceeds the target pressure value and exceeds the control upper limit pressure value, all the stand-by
[圧力帯域算出部42]
圧力帯域算出部42は、ボイラシステム1に設定された目標圧力値に、ボイラの燃焼中に配管内において発生する圧損の値を加算した、第1目標圧力値を算出する。後述するように、第1目標圧力値は、各ボイラ20のローカル目標圧力値としての仮想台数制御目標圧力値を設定するためのものである。すなわち、各ボイラ20の手動運転時に、各ローカル制御部22は、各ボイラ20のボイラ圧力値が第1目標圧力値に一致するように、各ボイラ20を燃焼制御する。
そうすることで、ボイラシステム1の手動移行前と手動移行後において、各ローカル制御部22が各ボイラ20のボイラ蒸気圧値が第1目標圧力値に一致するように制御することで、ヘッダ圧力値はボイラシステム1の手動移行前に設定された目標圧力値と実質的に同じ値となり、移行を円滑に行わせることができる。
なお、各ボイラ20のローカル目標圧力値を、各ボイラ20で異なる値とした場合、蒸気負荷が中〜高負荷時において、安定する圧力が変化する事象が発生する。このため、各ボイラ20の仮想台数制御目標圧力値は同じとすることが好ましい。
[Pressure band calculation unit 42]
The pressure
By doing so, before the manual transition of the
In addition, when the local target pressure value of each
圧力帯域算出部42は、ボイラシステム1に設定された制御上限圧力値及び目標圧力値のそれぞれに、所定の値を加算した、第1制御上限圧力値及び第2制御上限圧力値をそれぞれ、上限値及び下限値とする制御上限圧力割当圧力帯域を算出する。
所定の値として、例えば、ボイラ20の燃焼中に配管内において発生する圧損の値とすることができる。この場合、第2制御上限圧力値は、第1目標圧力値すなわち、各ボイラ20のローカル目標圧力値としての仮想台数制御目標圧力値と一致することになる。また、仮にボイラ20の停止圧力値を第1制御上限圧力値に設定した場合は、配管内において発生する圧損の値を考慮すると、実質的にボイラ群2の制御上限圧力と同じ値となる。
The pressure
As the predetermined value, for example, a value of pressure loss generated in the pipe during combustion of the
また、圧力帯域算出部42は、第1制御上限圧力値をボイラシステム1に設定された制御上限圧力値に圧損の値のみを加算して算出し、他方第2制御上限圧力値を目標圧力値に圧損の値に第1圧力値を加算した値を加算して算出してもよい。
そうすることで、仮にボイラ20の停止圧力値を第1制御上限圧力値に設定した場合は、配管内において発生する圧損の値を考慮すると、実質的にボイラ群2の制御上限圧力と同じ値となる。この場合、第2制御上限圧力値は、第1目標圧力値すなわち、各ボイラ20のローカル目標圧力値としての仮想台数制御目標圧力値よりも第1圧力値分大きな値となる。したがって、ボイラ20に第2制御上限圧力値を停止圧力に設定したと仮定しても、ローカル目標圧力値を第1圧力値分、超えなければ燃焼停止させることはない。
Further, the pressure
By doing so, if the stop pressure value of the
また、圧力帯域算出部42は、第1制御上限圧力値及び第2制御上限圧力値のそれぞれに、圧損の値に第1圧力値を加算した値を加算して算出してもよい。この場合、仮にボイラ20の停止圧力値を第1制御上限圧力値に設定した場合は、配管内において発生する圧損の値を考慮すると、実質的にボイラ群2の制御上限圧力に第1圧力値を加算した値となる。
Further, the pressure
例えば、ボイラシステム1に設定された制御上限圧力値及び目標圧力値をそれぞれ、1.40MPa、及び1.30MPaとし、ボイラの燃焼中に配管内において発生する圧損の値をα、第1圧力値を0.030MPaとする。
この場合、図4に示すように、圧力帯域算出部42は、第1制御上限圧力値をボイラシステム1に設定された制御上限圧力値(1.40MPa)に圧損の値αのみを加算して算出し、第2制御上限圧力値を目標圧力値(1.30MPa)に圧損の値αに第1圧力値(0.030MPa)を加算した値を加算して算出する。
For example, the control upper limit pressure value and the target pressure value set in the
In this case, as shown in FIG. 4, the pressure
また、圧力帯域算出部42は、第1目標圧力値から所定の圧力値を減算した、第1制御下限圧力値を算出するように構成することができる。後述するように、第1制御下限圧力値は、ローカル制御下限圧力値としての仮想台数制御下限圧力値を設定するためのものである。すなわち、ボイラ20の手動運転時に、ローカル制御部22は、ボイラ20のボイラ圧力値が仮想台数制御下限圧力値を下回ると、ボイラ20の燃焼を開始するように燃焼制御する。
Further, the pressure
[仮想台数制御上限圧力値設定部43]
仮想台数制御上限圧力値設定部43は、圧力帯域算出部42により算出した第1目標圧力値及び第1制御下限圧力値をそれぞれ、各ボイラ20のローカル目標圧力値としての仮想台数制御目標圧力値、及びローカル制御下限圧力値としての仮想台数制御下限圧力値として設定する。
[Virtual number control upper limit pressure value setting unit 43]
The virtual unit control upper limit pressure
また、仮想台数制御上限圧力値設定部43は、図5に示すように圧力帯域算出部42により算出した制御上限圧力割当圧力帯域から、ボイラ20の台数分(8台)の圧力値を選択し、選択した各圧力値をそれぞれ各ボイラ20の仮想台数制御上限圧力値(i){1≦i≦8}として設定する。
なお、ボイラ20の台数分(8台)の圧力値のボイラ20への設定に際しては、後述するように、ボイラ20の優先順位に基づいて設定することができる。
Further, the virtual unit control upper limit pressure
In addition, when setting to the
ここで、仮想台数制御上限圧力値は、ボイラ20の手動運転時に、各ボイラ20の停止圧力値として設定するためのものである。すなわち、ボイラ20の手動運転時に、各ローカル制御部22は、各ボイラ20のボイラ圧力値が当該ボイラ20に設定された仮想台数制御上限圧力値を超えると、各ボイラ20の燃焼を停止させるように燃焼制御する。
なお、仮想台数制御上限圧力値の選択に際しては、それぞれの値が異なるように、制御上限圧力割当圧力帯域のなかで、ずらすように選択することが好ましい。
こうすることで、負荷量の変動があったとき、設定された仮想台数制御上限圧力値に従って各ボイラを、順次燃焼停止させることが可能となる。
なお、仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦8)の選択において、いくつかの値が同一の値になるように選択することを妨げない。
Here, the virtual unit control upper limit pressure value is for setting as a stop pressure value of each
In selecting the virtual unit control upper limit pressure value, it is preferable to select the virtual unit control upper limit pressure value so as to be shifted within the control upper limit pressure allocation pressure band so that the respective values are different.
By doing so, when there is a change in the load amount, it becomes possible to sequentially stop the combustion of each boiler according to the set virtual unit control upper limit pressure value.
It should be noted that in selecting the virtual unit control upper limit pressure value (i) (1 ≦ i ≦ 8), it is not hindered that several values are selected to be the same value.
ここで、ボイラ20の優先順位に基づいて、選択した各圧力値を各ボイラ20の仮想台数制御上限圧力値として設定する処理について説明する。
Here, a process of setting each selected pressure value as the virtual unit control upper limit pressure value of each
優先順位設定部47は、ボイラ群2に含まれるボイラ20に優先順位を設定する。
優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。図2に示すように、ボイラ20の1号機〜8号機のそれぞれに「1」〜「8」の優先順位が割り当てられている場合、1号機の優先順位が最も高く、8号機の優先順位が最も低い。
優先順位設定部47は、所定の時間間隔(例えば、24時間間隔)で、優先順位を変更することができる。
The priority
The priority order can be set, for example, using an integer value so that the lower the numerical value, the higher the priority order. As shown in FIG. 2, when the priority order of “1” to “8” is assigned to each of the No. 1 to No. 8 units of the
The priority
優先順位は、通常、燃焼指示や燃焼停止指示等を行うボイラ20を選択するために用いられるが、本実施形態においては、仮想台数制御上限圧力値設定部43が選択した仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦8)を各ボイラ20の仮想台数制御上限圧力値として設定する際に用いる。
例えば、大きな値をとる仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦8)を優先順位の高いボイラ20に設定することができる。
図5を参照すると、数値iが小さいほど仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦8)大きな値をとることから、仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦8)を、それぞれi号機(1≦i≦8)のボイラに設定することができる。
The priority order is normally used to select the
For example, the virtual unit control upper limit pressure value (i) (1 ≦ i ≦ 8) taking a large value can be set in the
Referring to FIG. 5, the smaller the numerical value i, the larger the virtual unit control upper limit pressure value (i) (1 ≦ i ≦ 8), so the virtual unit control upper limit pressure value (i) (1 ≦ i ≦ 8). Can be set in the boilers of the i-th car (1 ≦ i ≦ 8), respectively.
[仮想台数制御上限圧力値配信部44]
仮想台数制御上限圧力値配信部44は、仮想台数制御上限圧力値設定部43により各ボイラ20に設定された仮想台数制御目標圧力値、仮想台数制御上限圧力値、及び仮想台数制御下限圧力値を各ボイラ20に配信する。
[Virtual number control upper limit pressure value distribution unit 44]
The virtual unit control upper limit pressure
各ボイラ20は、仮想台数制御上限圧力値配信部44から配信された、仮想台数制御目標圧力値、仮想台数制御上限圧力値、及び仮想台数制御下限圧力値を、ローカル記憶部にボイラ20の圧力設定値として設定する。
Each
[台数制御異常検出部45]
台数制御異常検出部45は、制御部4に異常が発生したことを検知する。
ここで、制御部4に発生する異常としては、例えば、制御部4とボイラ20との間で通信不良が発生し、制御部4からボイラ20に対する台数制御信号が不通になること、制御部4に電源オフを含む障害が発生し、制御部4が正常に動作できなくなること、ヘッダ圧力値が下がり過ぎて、バックアップ用に設けられた圧力スイッチが働き、ボイラ20に手動運転指令が出ること、ヘッダ圧力値を測定する蒸気圧センサ7に障害が発生し、ボイラ20に手動運転指令が出ること等が挙げられる。
[Number control abnormality detection unit 45]
The unit control
Here, as an abnormality that occurs in the
[手動運転移行部46]
手動運転移行部46は、台数制御異常検出部45が制御部4に異常が発生したことを検知したとき、全ボイラ20を手動運転に移行させる。
[Manual operation transition unit 46]
When the number control
以上の構成により、制御部4に異常が発生し、制御部4が正常に動作できなくなり、各ボイラを台数制御することができなくなった場合に、全てのボイラ20を自動運転から手動運転に移行させ、各ローカル制御部22は各ボイラ20の燃焼状態を、ボイラ圧検出部23により測定されるボイラ圧力値に基づいて、仮想台数制御目標圧力値、仮想台数制御上限圧力値、及び仮想台数制御下限圧力値により、ボイラ20の燃焼状態を制御する。
With the above configuration, when an abnormality occurs in the
具体的には、制御部4に異常が発生し、制御部4が正常に動作できなくなり、各ボイラを台数制御することができなくなった場合に、自動運転から手動運転時に切換えると、各ローカル制御部22は、各ボイラ20のボイラ圧力値が、仮想台数制御目標圧力値に一致するように、燃焼制御する。
ここで、仮想台数制御目標圧力値は、ボイラシステム1の手動移行前におけるヘッダ圧力値の目標圧力値にボイラ20の燃焼中に配管内において発生する圧損の値を加算した値であることから、ボイラシステム1の手動移行前と手動移行後において、各ローカル制御部22が各ボイラ20のボイラ蒸気圧値が仮想台数制御目標圧力値に一致するように制御することで、ヘッダ圧力値はボイラシステム1の手動移行前に設定された目標圧力値と実質的に同じ値となり、移行を円滑に行わせることができる。
Specifically, when an abnormality occurs in the
Here, the virtual unit control target pressure value is a value obtained by adding the value of the pressure loss generated in the pipe during combustion of the
また、各ボイラ20(i号機)(8≧i≧1)のボイラ圧力値が各ボイラ20に設定される仮想台数制御上限圧力値(i)を超えると、ローカル制御部22は、ボイラ20の燃焼を停止させるように燃焼制御する。
Moreover, if the boiler pressure value of each boiler 20 (i.e. machine) (8 ≧ i ≧ 1) exceeds the virtual unit control upper limit pressure value (i) set in each
したがって、全ボイラが自動運転から手動運転に切り換えられた直後に、全てのボイラが燃焼して、各ボイラ圧力値が大幅に上昇したと仮定しても、各ボイラ20は、各ボイラ20に設定される仮想台数制御上限圧力値(i)を超えると、順次燃焼停止するため、全てのボイラが同時に燃焼停止状態となる全台待機を回避するとともに、ボイラの過剰な燃焼と停止を頻繁に繰り返す、いわゆるハンチング現象を防止することが可能となる。
Accordingly, immediately after all boilers are switched from automatic operation to manual operation, each
次に、ボイラシステム1において、蒸気負荷が低負荷の場合、例えば、蒸気負荷が全ボイラが最大燃焼率の20%の燃焼量として出力する出力蒸気量を下回る低負荷の場合に、制御部4に異常が発生して、ボイラ群2が自動運転から手動運転に切換えられた場合の動作について、図6及び図7を参照して説明する。
Next, in the
図6及び図7において、横軸は経過時間(秒)を、左縦軸はボイラ圧力値(MPa)を、右縦軸はヘッダ圧力値(MPa)を、それぞれ示している。したがって、左縦軸のボイラ圧力値と右縦軸のヘッダ圧力値とは圧損αの差がある。 6 and 7, the horizontal axis indicates the elapsed time (seconds), the left vertical axis indicates the boiler pressure value (MPa), and the right vertical axis indicates the header pressure value (MPa). Therefore, there is a difference in pressure loss α between the boiler pressure value on the left vertical axis and the header pressure value on the right vertical axis.
図6は、従来の切換え制御を実施した場合(すなわち、全ボイラ20の圧力設定値(特に停止圧力値)を同じ値とした場合)における、ヘッダ圧力値の推移を示す図である。これに対して、図7は、本発明の第1実施形態に係る切換え制御を実施した場合における、ヘッダ圧力値の推移を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the transition of the header pressure value when the conventional switching control is performed (that is, when the pressure setting values (particularly, the stop pressure value) of all the
<従来例>
図6を参照して、制御部4が、従来の切換え制御を実施した場合(すなわち、全ボイラ20の圧力設定値(特に停止圧力値)を同じ値とした場合)における、ヘッダ圧力値の時間的変化について説明する。
<Conventional example>
Referring to FIG. 6, the header pressure value time when
前述したとおり、従来の切換え制御を実施した場合、図6に示すように、時間t0において、ボイラ群2が自動運転から手動運転に切換えられ、各ボイラ20は、ローカル制御部22により、独立して制御される。
そして、各ボイラ20の圧力設定値が同じであることから、各ボイラ20は、例えば最大燃焼率の20%で燃焼し、各ボイラ20のボイラ圧力値の上昇に伴い、ヘッダ圧力値が上昇する。時間t1において、各ボイラ20のボイラ圧力値が停止圧力値を超えると、全てのボイラ20が一斉に燃焼停止となる。
その後、図示しないが、各ボイラ20のボイラ圧力値の下降に伴い、ヘッダ圧力値が下降する。そして、各ボイラ20のボイラ圧力値が各ボイラ20の制御下限圧力値を下回ると、燃焼を開始するように燃焼制御され、全てのボイラ20が一斉に燃焼を開始することとなる。
このように、蒸気負荷が低負荷の場合、従来の切換え制御を実施した場合、各ボイラ20の燃焼と停止との繰り返し(以下「発停の繰り返し」ともいう)が発生し、圧力が不安定になる可能性が高い。
As described above, when the conventional switching control is performed, as shown in FIG. 6, the
And since the pressure setting value of each
Thereafter, although not shown, the header pressure value decreases as the boiler pressure value of each
As described above, when the steam load is low, when the conventional switching control is performed, the combustion and stop of each
<第1実施形態に係る切換え制御を実施した場合>
これに対して、図7を参照して、制御部4が、本発明の第1実施形態に係る切換え制御を実施した場合における、ヘッダ圧力値の時間的変化について説明する。
<When switching control according to the first embodiment>
On the other hand, with reference to FIG. 7, the time change of the header pressure value when the
蒸気負荷が低負荷の場合、例えば、蒸気負荷が全ボイラが最大燃焼率の20%の燃焼量として出力する出力蒸気量を下回る低負荷の場合に、第1実施形態に係る台数制御を実施した場合、図7に示すように、時間t0において、ボイラ群2が自動運転から手動運転に切換えられ、各ボイラ20は、ローカル制御部22により、独立して制御される。
When the steam load is a low load, for example, the number control according to the first embodiment is performed when the steam load is a low load lower than the output steam amount output as a combustion amount of 20% of the maximum combustion rate by all the boilers. In this case, as shown in FIG. 7, at time t <b> 0, the
そして、各ボイラ20は、例えば最大燃焼率の20%で燃焼し、各ボイラ20のボイラ圧力値の上昇に伴い、ヘッダ圧力値が上昇する。そして、時間t1において、8号機のボイラ20のボイラ圧力値が仮想台数制御上限圧力値(8)を超えると、8号機のボイラ20は燃焼停止される。
その後、時間t2において、7号機のボイラ20のボイラ圧力値が仮想台数制御上限圧力値(7)を超えると、7号機のボイラ20は燃焼停止される。
さらに、時間t3において、6号機のボイラ20のボイラ圧力値が仮想台数制御上限圧力値(6)を超えると、6号機のボイラ20は燃焼停止される。
以下同様に、時間t4、t5、及びt6において、それぞれ5号機のボイラ20、4号機のボイラ20、及び3号機のボイラが、燃焼停止される。
Each
Thereafter, when the boiler pressure value of the No. 7
Furthermore, when the boiler pressure value of the No. 6
Similarly, at times t4, t5, and t6, combustion of the No. 5
その後、燃焼状態にあるボイラは、1号機と2号機のみとなり、ボイラ圧力値が下降するとともに、ヘッダ圧力値が下降する。
こうすることで、自動運転から手動運転に切り換えられた直後の全台待機を回避することができ、ボイラ20の発停の抑止、及びヘッダ圧力の低下度合を低減することが可能となり、圧力の安定性を確保することができる。
Thereafter, the boilers in the combustion state are only No. 1 and No. 2, and the boiler pressure value decreases and the header pressure value decreases.
By doing so, it is possible to avoid waiting for all the units immediately after switching from automatic operation to manual operation, it is possible to suppress the start / stop of the
第1実施形態のボイラシステム1によれば、例えば、次の効果が奏される。
第1実施形態のボイラシステム1においては、制御部4に異常が発生し、自動運転から手動運転に切換えられた場合に、各ボイラ20の停止圧力値が、予め仮想台数制御上限圧力値配信部44により配信された、仮想台数制御上限圧力値に設定されていることから、ボイラ20は、全台が同時に燃焼停止することはなく、各ボイラを順次燃焼停止させることができる。
According to the
In the
そのため、第1実施形態によれば、手動運転に切り換えられた場合において、蒸気負荷が中負荷から高負荷のときにおいては、自動運転時(台数制御時)と同様の圧力安定性を確保することができ、他方、蒸気負荷が低負荷のときにおいても、ボイラ20の燃焼停止をずらせて行うことができるため、全台待機を抑制することを可能とし、ボイラの発停の抑止及び圧力低下度合を低減することができる。
Therefore, according to the first embodiment, when switching to manual operation, when the steam load is from medium load to high load, the same pressure stability as in automatic operation (unit control) is ensured. On the other hand, even when the steam load is low, since the combustion of the
また、第1実施形態のボイラシステム1においては、第1制御上限圧力値及び第2制御上限圧力値として、ボイラシステム1の制御上限圧力値及び目標圧力値のそれぞれに、ボイラ20の燃焼中に配管内において発生する圧損の値又は圧損の値に所定の圧力値を加算した値とするとともに、第1目標圧力値を目標圧力値に、ボイラ20の燃焼中に配管内において発生する圧損の値を加算した値とすることができる。
In the
そのため、第1実施形態によれば、制御部4に異常が発生し、自動運転から手動運転に切換えられた場合において、ヘッダ圧力値を自動運転時(台数制御時)の目標圧力値と実質的に同じ圧力値で維持させることができ、圧力安定性を確保することができる。
Therefore, according to the first embodiment, when an abnormality occurs in the
[第2実施形態]
第1実施形態では、仮想台数制御上限圧力値設定部43は、圧力帯域算出部42により算出した制御上限圧力割当圧力帯域から、ボイラ20の台数分の圧力値を選択し、選択した各圧力値をそれぞれ各ボイラ20の仮想台数制御上限圧力値として設定した。その際に、圧力値の選択においては、全てのボイラ20に設定された圧力値が全て異なることを限定したものではない。
また、それぞれの値が異なるように、また制御上限圧力割当圧力帯域のなかで、ずらすように選択する場合においても、必ずしも制御上限圧力割当圧力帯域を等分に分割することに限定したものではない。
これに対して、第2実施形態の仮想台数制御上限圧力値設定部43は、制御上限圧力割当圧力帯域を等分に分割した値を圧力値として選択する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the virtual unit control upper limit pressure
Further, even when the values are selected so as to be different from each other and to be shifted in the control upper limit pressure assigned pressure band, the control upper limit pressure assigned pressure band is not necessarily divided into equal parts. .
On the other hand, the virtual number control upper limit pressure
以下、第2実施形態については、主として、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様な構成については詳細な説明を省略する。第2実施形態において、特に説明しない点は、第1実施形態についての説明が適宜適用される。また、第2実施形態においても第1実施形態と同様な効果が奏される。 Hereinafter, the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the first embodiment, and detailed description of the same configurations as those of the first embodiment will be omitted. In the second embodiment, the description of the first embodiment is appropriately applied to points that are not particularly described. Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are achieved.
第2実施形態における仮想台数制御上限圧力値設定部43は、図8に示すように、圧力帯域分割部431と、圧力値選択部432と、を含む。
圧力帯域分割部431は、制御上限圧力割当圧力帯域を、ボイラ群2のボイラ台数n(n>1)から1を減算した値(n−1)で分割する。
圧力値選択部432は、第1制御上限圧力値から第2制御上限圧力値を含む、制御上限圧力割当圧力帯域を分割した境界線の圧力値の大きい値から順番に、ボイラ群2のボイラ台数分n個の圧力値として選択する。
The virtual number control upper limit pressure
The pressure
The pressure
より具体的には、圧力帯域分割部431は、圧力帯域算出部42により算出された制御上限圧力割当圧力帯域を制御ボイラ台数nから1を減じた値(n−1)で分割する。そうして得られる境界線の圧力値をn台の各ボイラの仮想台数制御上限圧力値(i)として設定する。
仮想台数制御上限圧力値の大きな値から順番にi番目(1≦i≦n)とすると、仮想台数制御上限圧力値(i)は、式1で算出される。
仮想台数制御上限圧力値(i)
= 第1制御上限圧力値
−(i−1)×{(第1制御上限圧力値−第2制御上限圧力値)/(n−1)}
(式1)
More specifically, the pressure
Assuming that the virtual number control upper limit pressure value is the i-th (1 ≦ i ≦ n) in order from the largest value, the virtual number control upper limit pressure value (i) is calculated by
Virtual unit control upper limit pressure value (i)
= First control upper limit pressure value− (i−1) × {(first control upper limit pressure value−second control upper limit pressure value) / (n−1)}
(Formula 1)
例えば、図9に示すように、圧力帯域算出部42により、第1制御上限圧力値を1.40MPa+α、第2制御上限圧力値を1.33MPa+αと設定された場合、圧力帯域分割部431は、第1制御上限圧力値と第2制御上限圧力値との差分0.7MPaを7で割ることにより、0.01MPaを算出し、第1制御上限圧力値を含む境界線の圧力値を求める。
そうすると、仮想台数制御上限圧力値(1)として、第1制御上限圧力値1.40MPa+αを、仮想台数制御上限圧力値(2)として、1.39MPa+αを、仮想台数制御上限圧力値(3)として、1.38MPa+αを、仮想台数制御上限圧力値(4)として、1.37MPa+α等を、仮想台数制御上限圧力値(8)として、1.33MPa+αを得る。
For example, as shown in FIG. 9, when the first control upper limit pressure value is set to 1.40 MPa + α and the second control upper limit pressure value is set to 1.33 MPa + α by the pressure
Then, as the virtual unit control upper limit pressure value (1), the first control upper limit pressure value 1.40 MPa + α is set as the virtual unit control upper limit pressure value (2), and 1.39 MPa + α is set as the virtual unit control upper limit pressure value (3). 1.38 MPa + α is used as the virtual unit control upper limit pressure value (4), and 1.37 MPa + α is obtained as the virtual unit control upper limit pressure value (8) to obtain 1.33 MPa + α.
なお、ボイラ台数がn台の場合には、圧力値選択部432は、式1で算出される仮想台数制御上限圧力値(i)(1≦i≦n)をボイラ群2の各ボイラ20圧力値として選択する。
この際、優先順位の高いボイラ20から順番に仮想台数制御上限圧力値(i)を選択することが好ましい。
When the number of boilers is n, the pressure
At this time, it is preferable to select the virtual unit control upper limit pressure value (i) in order from the
例えば、図9を参照すると、圧力値選択部432は、1号機に1.40MPa+α、2号機に1.39MPa+α、3号機に1.38MPa+α、4号機に1.37MPa+α等、8号機に1.33MPa+αを選択する。
For example, referring to FIG. 9, the pressure
そうすることで、制御部4に異常が発生し、自動運転から手動運転に切換えられた場合においても、ボイラ20の停止圧力値を、予め仮想台数制御上限圧力値配信部44により配信された、仮想台数制御上限圧力値に設定されていることから、ボイラ20は、全台が同時に燃焼停止することはなく、各ボイラを順次燃焼停止させることができる。
By doing so, even when an abnormality occurs in the
そのため、第2実施形態によれば、制御部4に異常が発生し、自動運転から手動運転に切換えられた場合においても、蒸気負荷が中負荷から高負荷のときにおいては、自動運転時(台数制御時)と同様の圧力安定性を確保することができ、他方、蒸気負荷が低負荷のときにおいても、ボイラ20の燃焼停止を、制御上限圧力割当圧力帯域を制御ボイラ台数nから1を減じた値(n−1)で等分割した圧力値で、行わせることができるため、第1実施形態に比較してより効率的に順次燃焼停止させることができる。
Therefore, according to the second embodiment, even when an abnormality occurs in the
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した第1実施形態又は第2実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。 As mentioned above, although preferred embodiment was described, this invention can be implemented with a various form, without being limited to 1st Embodiment or 2nd Embodiment mentioned above.
例えば、第1実施形態乃至第2実施形態では、全てのボイラ20において圧損の値に同一の値を設定したが、ボイラ20の位置に応じて配管経路が異なることにより圧損の値が同一の値とならない可能性があること、また圧力検出誤差等のボイラ個体差によるずれが発生する可能性等もあることから、各ボイラ20において、圧損の値に異なる値を設定してもよい。
For example, in the first embodiment to the second embodiment, the same value is set as the pressure loss value in all the
例えば、第1実施形態乃至第2実施形態では、連続制御ボイラ20を、全て同一のボイラ容量としたが、これに限らない。すなわち、ボイラ20毎にその最小燃焼量、単位蒸気量、最大燃焼量としての燃焼能力が異なる場合にも適用可能である。
For example, in the first embodiment to the second embodiment, all the
また、例えば、第1実施形態乃至第2実施形態では、本発明を、8台の連続制御ボイラ20からなるボイラ群2を備えるボイラシステムに適用したが、これに限らない。すなわち、本発明を、2台〜7台、又は9台以上のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよい。
For example, in 1st Embodiment thru | or 2nd Embodiment, although this invention was applied to the boiler system provided with the
1 ボイラシステム
2 ボイラ群
3 台数制御装置
4 制御部
5 記憶部
6 蒸気ヘッダ(蒸気集合部)
7 蒸気圧センサ(蒸気圧測定手段)
18 蒸気使用設備(負荷機器)
20 ボイラ
41 全台待機部
42 圧力帯域算出部
43 仮想台数制御上限圧力値設定部
431 圧力帯域分割部
432 圧力値選択部
44 仮想台数制御上限圧力値配信部
45 台数制御異常検出部
46 手動運転移行部
47 優先順位設定部
DESCRIPTION OF
7 Vapor pressure sensor (Vapor pressure measuring means)
18 Steam use facilities (load equipment)
20
Claims (6)
前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、
前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧値であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、
前記ヘッダ圧力値が予め設定された目標圧力値と一致するように、前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、
を備えるボイラシステムであって、
前記台数制御部は、
前記目標圧力値より大きな値である制御上限圧力値を予め設定し、前記ヘッダ圧力値が前記制御上限圧力値を超える場合、燃焼している全ての前記ボイラの燃焼を停止する全台待機部と、
前記制御上限圧力値及び前記目標圧力値のそれぞれに、所定の値を加算した、第1制御上限圧力値及び第2制御上限圧力値をそれぞれ、上限値及び下限値とする制御上限圧力割当圧力帯域を算出する、圧力帯域算出部と、
前記制御上限圧力割当圧力帯域から、前記ボイラの台数分の圧力値を選択し、選択した各圧力値をそれぞれ各ボイラの仮想台数制御上限圧力値として設定する仮想台数制御上限圧力値設定部と
前記仮想台数制御上限圧力値設定部により前記ボイラに設定された仮想台数制御上限圧力値を前記ボイラに配信する仮想台数制御上限圧力値配信部と、
前記台数制御部に発生した異常を検知する台数制御異常検出部と、
前記台数制御異常検出部が前記台数制御部に発生した異常を検知したとき、前記ボイラをそれぞれ手動運転に移行させる手動運転移行部と、
を備え、
前記手動運転移行部により前記ボイラがそれぞれ手動運転に移行した場合、前記ローカル制御部は、前記ボイラの燃焼状態を制御し、ボイラ圧力値が前記仮想台数制御上限圧力値配信部によって配信された前記仮想台数制御上限圧力値を超える場合、前記ボイラの燃焼を停止する、
ボイラシステム。 A boiler group comprising a plurality of boilers having a local control unit and capable of burning by continuously changing the combustion rate;
A steam header for collecting steam generated in the boiler group;
Vapor pressure measuring means for measuring a header pressure value which is a vapor pressure value inside the vapor header;
A unit control unit for controlling the combustion state of the boiler group so that the header pressure value matches a preset target pressure value;
A boiler system comprising:
The number controller is
A control upper limit pressure value that is larger than the target pressure value is set in advance, and when the header pressure value exceeds the control upper limit pressure value, an all-standby standby unit that stops the combustion of all the boilers that are burning, ,
A control upper limit pressure allocation pressure band in which a predetermined value is added to each of the control upper limit pressure value and the target pressure value, and the first control upper limit pressure value and the second control upper limit pressure value are the upper limit value and the lower limit value, respectively. Calculating a pressure band, and
A virtual unit control upper limit pressure value setting unit that selects pressure values for the number of boilers from the control upper limit pressure allocation pressure band, and sets each selected pressure value as a virtual unit control upper limit pressure value for each boiler; and A virtual unit control upper limit pressure value distribution unit that distributes the virtual unit control upper limit pressure value set in the boiler by the virtual unit control upper limit pressure value setting unit to the boiler;
A unit control abnormality detection unit for detecting an abnormality occurring in the unit control unit;
When the unit control abnormality detection unit detects an abnormality that has occurred in the unit control unit, a manual operation transition unit that transitions the boiler to manual operation, and
With
When the boiler is shifted to manual operation by the manual operation transition unit, the local control unit controls the combustion state of the boiler, and the boiler pressure value is distributed by the virtual unit control upper limit pressure value distribution unit. If the virtual unit control upper limit pressure value is exceeded, the combustion of the boiler is stopped.
Boiler system.
前記制御上限圧力割当圧力帯域を、前記ボイラ群のボイラ台数n(n>1)から1を減算した値(n−1)で分割する圧力帯域分割部と、
第1制御上限圧力値から前記第2制御上限圧力値を含む、前記制御上限圧力割当圧力帯域を分割した境界線の圧力値の大きい値から順番に、前記ボイラの台数分の圧力値を選択する圧力値選択部と、を含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のボイラシステム。 The virtual unit control upper limit pressure value setting unit is:
A pressure band dividing unit that divides the control upper limit pressure allocated pressure band by a value (n-1) obtained by subtracting 1 from the number of boilers n (n> 1) of the boiler group;
Pressure values corresponding to the number of the boilers are selected in order from the largest pressure value of the boundary line that divides the control upper limit pressure allocation pressure band including the second control upper limit pressure value from the first control upper limit pressure value. The boiler system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pressure value selection unit.
前記複数のボイラに優先順位を設定する優先順位設定部を有し、
前記仮想台数制御上限圧力値設定部は、さらに、前記圧力値選択部により選択された前記ボイラの台数分の圧力値の大きい値から順番に、前記ボイラの優先順位の高い前記ボイラの仮想台数制御上限圧力値として設定する、請求項4に記載のボイラシステム。 The number control unit further includes:
A priority setting unit for setting a priority order for the plurality of boilers;
The virtual number control upper limit pressure value setting unit is further configured to control the virtual number of the boilers having a higher priority in order of the boilers in order from the largest pressure value corresponding to the number of the boilers selected by the pressure value selection unit. The boiler system according to claim 4, wherein the boiler system is set as an upper limit pressure value.
前記台数制御部と前記ボイラとの間で通信不良が発生し、前記台数制御部から前記ボイラに対する台数制御信号が不通になること、又は前記台数制御部に電源オフを含む障害が発生し、前記台数制御部が正常に動作できなくなること、又はヘッダ圧力が下がり過ぎて、バックアップ用に設けられた圧力スイッチが働き、前記ボイラに手動運転指令が出ること、又は前記ヘッダ圧力値を測定する前記蒸気圧測定手段に障害が発生し、前記ボイラに手動運転指令が出ること、を含む、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のボイラシステム。 The abnormality that occurred in the number control unit is
Communication failure occurs between the number control unit and the boiler, the number control signal from the number control unit to the boiler is disconnected, or a failure including power off occurs in the number control unit, When the unit control unit cannot operate normally, or when the header pressure is too low, the pressure switch provided for backup works, and a manual operation command is issued to the boiler, or the steam that measures the header pressure value The boiler system according to any one of claims 1 to 4, comprising a failure in the pressure measuring means and a manual operation command issued to the boiler.
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JP2017089956A (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 株式会社サムソン | Multi-can installed boiler |
CN108037704A (en) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 天水电气传动研究所有限责任公司 | A kind of Intelligent Controller for Boiler and control method based on finite state machine |
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CN108037704A (en) * | 2017-12-15 | 2018-05-15 | 天水电气传动研究所有限责任公司 | A kind of Intelligent Controller for Boiler and control method based on finite state machine |
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