JP3374745B2 - プロセス制御装置及びその制御方法 - Google Patents
プロセス制御装置及びその制御方法Info
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Description
された第1の調節弁及び第2の調節弁を協調制御するこ
とによって、プロセスの圧力,水位,流量,温度等の状
態量(以下、「プロセス状態量」と称す。)を制御する
プロセス制御装置及びその制御方法に係わり、特に、火
力発電所や原子力発電所の主蒸気,補助蒸気,燃焼ガ
ス,排気ガス,燃料,復水,給水,貯水等のプロセス状
態量を制御するプロセス制御装置及びその制御方法に関
する。
御においては、大容量弁と小容量弁とを互いに並列に配
置して、大容量弁と小容量弁とを協調制御することによ
り、プロセス状態量を制御している。即ち、プロセス状
態量の変化幅が小さいときには、小容量弁を積極的に開
閉動作させ、プロセス状態量の変化幅が大きいときに
は、大容量弁を積極的に開閉動作させるプロセス制御が
行われている。
2の調節弁(大容量)が蒸気発生器内の高温側と低温側
との温度差によってフィードフォワード制御を行い、第
1の調節弁(小容量)が密閉容器の水位と蒸気流量と給
水流量との3要素によるフィードバック制御を行い、第
1の調節弁の開度がある設定された開度以上になれば、
強制的に第2の調節弁を開き、また、第1の調節弁があ
る設定された開度以下になったときには、強制的に第2
の調節弁を閉じる側の信号をつくりだし、これを第1の
関数発生器の出力信号に加えて第2の調節弁を制御する
水位制御装置が記載されている。
された水位信号と水位設定値との偏差を比例・積分演算
して第1の調節弁(小容量)を制御すると共に、第1の
調節弁に伝達される開度信号と開度設定値との偏差を比
例・積分して第2の調節弁(大容量)を制御することに
より、第1の調節弁の開度が開度設定値となるように第
2の調節弁の開度を制御する水位制御装置が記載されて
いる。
ントの起動・停止時に子弁(小容量)を使用して、負荷増
加に伴って子弁を閉じ親弁(大容量)を開くことによ
り、子弁から親弁に切り替えて、脱気器レベルを制御す
る脱気器レベル制御装置が記載されている。
の調節計によって大容量調節弁と小容量調節弁を制御
(スプリットレンジコントロール)し、調節計の出力値
が第1の信号レベルに達したとき大容量調節弁の制御ゲ
インを大きくし、調節計の出力値が第2の信号レベルに
復帰したとき大容量調節弁の制御ゲインを戻すプロセス
制御装置が記載されている。
号公報に記載の発明のように、第1の調節弁の開度があ
る設定された開度以上になったときに、第2の関数発生
器により強制的に第2の調節弁を開くと、プロセス量が
急激に増加して、蒸気発生器の水位が目標設定水位を上
回る。蒸気発生器の水位が目標設定水位を上回ると、第
1の調節弁のフィードバック制御によって、第1の調節
弁の開度が減少する方向に調節される。そして、第1の
調節弁の開度がある設定された開度値以下になると、第
2の関数発生器により強制的に第2の調節弁が閉じ、プ
ロセス量が急激に減少して、蒸気発生器の水位が目標設
定水位を下回る。プロセス量が急激に減少して、蒸気発
生器の水位が目標設定水位を下回ると、第1の調節弁の
フィードバック制御によって、第1の調節弁の開度が再
度増加する方向に調節されるといったように、特にプロ
セス状態量(蒸気発生器の水位)の変化幅が大きい場合
に、第1の調節弁と第2の調節弁の協調がとれず、プロ
セス状態量が安定しないという問題がある。
明のように、第一の調節弁の開度が設定開度になるよう
に第二の調節弁の開度を制御しているため、プラントの
所要流量が決まると第一の調節弁の開度及び第二の調節
弁の開度が一意に決まる。そして、プラントの所要流
量,圧力,温度等が微小量でも変化すると、第一の調節
弁の開度が変化し、これに伴って第一の調節弁の開度が
設定開度から偏差することにより、第二の調節弁の開度
も変化することになる、このとき、第二の調節弁の調節
計のPI制御ゲインが小さいと、第一の調節弁の変化幅
が大きくなり、第二の調節弁の基準信号である第一の調
節弁の開度と設定開度との偏差が大きくなり、かえって
第二の調節弁の変化幅が大きくなる。つまり、プラント
が高負荷で一定運転(例えば、定格運転)中において
も、第一の調節弁でフィードバック制御を継続し、第二
の調節弁が周期的に開度を増減する。そして、第二の開
度の増減幅が最少の場合でも、第二の調節弁が持つ不感
帯の分だけステップ的に弁開度が変化することとなり、
プロセスの変化幅が大きくなり、プロセス状態量が安定
しないという問題がある。
59−87503 号公報に記載された発明においても同様に、
プラントが高負荷で一定運転中においても、大容量弁が
持つ不感帯の分だけステップ的に弁開度が変化すること
となり、プロセスの変化幅が大きくなり、プロセス状態
量が安定しないという問題がある。
調節弁)の弁開度に応じて、第2の調節弁(大容量の調
節弁)のプロセス状態量の目標値を変更することによ
り、第1の調節弁と第2の調節弁の制御干渉を抑制した
プロセス制御装置及びその制御方法を提供することにあ
る。
に、本発明のプロセス制御方法は、プロセス状態量が予
め設定された前記プロセス状態量の目標値に見合うよう
に、互いに並列に配置された大容量の調節弁及び小容量
の調節弁を制御して、前記プロセス状態量を制御する。
さらに、前記小容量の調節弁が予め設定された第1の所
定の弁開度以上となったとき又は前記第1の所定の弁開
度を超えたときに、前記大容量の調節弁の前記プロセス
状態量の目標値を大きくし、前記小容量の調節弁が前記
第1の所定の弁開度以下に設定された第2の所定の弁開
度以下となったとき又は前記第2の所定の弁開度より小
さくなったときに、前記大容量の調節弁の前記プロセス
状態量の目標値を小さくする。
のプロセス制御方法は、プロセス状態量が予め設定され
た前記プロセス状態量の目標値に見合うように、互いに
並列に配置された大容量の調節弁及び小容量の調節弁を
制御して、前記プロセス状態量を制御する。さらに、前
記小容量の調節弁が予め設定された第1の所定の弁開度
以下となったとき又は前記第1の所定の弁開度より小さ
いときに、前記大容量の調節弁の前記プロセス状態量の
目標値を小さくし、前記小容量の調節弁が前記第1の所
定の弁開度以上に設定された第2の所定の弁開度以上と
なったとき又は前記第2の所定の弁開度を超えたとき
に、前記大容量の調節弁の前記プロセス状態量の目標値
を大きくする。
のプロセス制御方法は、プロセス状態量が予め設定され
た前記プロセス状態量の目標値に見合うように、互いに
並列に配置された大容量の調節弁及び小容量の調節弁を
制御して、前記プロセス状態量を制御する。さらに、前
記小容量の調節弁が予め設定された第1の所定弁開度範
囲外になったときに、前記大容量の調節弁の前記プロセ
ス状態量の目標値を変更し、前記小容量の調節弁が前記
第1の所定弁開度範囲以内に設定された第2の所定開度
範囲内になったときに、前記大容量の調節弁の前記プロ
セス状態量の目標値を元に戻す。好ましくは、前記小容
量の調節弁が前記第1の所定開度範囲外になったとき
に、前記大容量の調節弁を制御する制御計の制御ゲイン
を大きくする。また、好ましくは、前記小容量の調節弁
が前記第2の所定開度範囲内になったときに、前記大容
量の調節弁を制御する制御計の制御ゲインを小さくす
る。
のプロセス制御装置は、互いに並列に配置された第1の
調節弁及び第2の調節弁と、プロセス状態量を検出する
伝送器と、前記プロセス状態量の目標値を設定する設定
部と、前記伝送器で検出された前記プロセス状態量の検
出値と前記プロセス状態量の目標値とに基づいて前記第
1の調節弁を制御する第1の調節計と、前記プロセス状
態量の検出値と前記プロセス状態量の目標値とに基づい
て前記第2の調節弁を制御する第2の調節計と、前記第
1の調節弁の開度に応じて、前記第2の調節計の前記プ
ロセス状態量の目標値を変更する目標プロセス状態量変
更部とを有する。
する。
節弁と比較的小容量の第1の調節弁とを協調してプロセ
ス状態量を制御する協調制御方式を採用し、第1の調節
弁及び第2の調節弁を共に、検出されたプロセス状態量
に基づき積分+比例演算するフィードバック制御を採用
し、かつ、第2の調節計の制御ゲインを第1の調節計の
制御ゲインより小さく設定する。
きは、第1の調節弁の目標値と第2の調節弁の目標値と
を同一とする。そして、プロセス状態量が変化して、第
1の調節弁の開度が第1の規定範囲(例えば、10%〜
90%)外となったときに、第2の調節弁の目標値を第
1の調節弁の目標値よりも大きく(又は小さく)する。
また、第1の調節弁の開度が前記第1の規定範囲以内に
設定された第2の規定範囲(例えば、30%〜70%)
内となったときに、第2の調節弁の目標値を小さく(又
は大きく)し、つまり、第2の調節弁の目標値を元に戻
して、第2の調節弁の目標値を第1の調節弁の目標値と
同一とする。即ち、第1の調節弁が前記第1の規定範囲
の上限値に相当する第1の所定の弁開度(例えば、90
%)以上又は超えたときに、第2の調節弁の目標値を第
1の調節弁の目標値よりも大きくし、第1の調節弁が前
記第2の規定範囲の上限値に相当する第2の所定の弁開
度(例えば、70%)以下又は小さくなったときに、第
2の調節弁の目標値を小さくし、つまり、第2の調節弁
の目標値を元に戻す。一方、第1の調節弁が前記第1の
規定範囲の下限値に相当する第1の所定の弁開度(例え
ば、10%)以下又は小さいときに、第2の調節弁の目
標値を第1の調節弁の目標値よりも小さくし、第1の調
節弁が前記第2の規定範囲の下限値に相当する第2の所
定の弁開度(例えば、30%)以上又は大きくなったと
きに、第2の調節弁の目標値を大きくし、つまり、第2
の調節弁の目標値を元に戻す。尚、第1の規定範囲と第
2の規定範囲とは、同一であってもよい。
御ゲインを第1の調節弁を制御する第1の調節計の制御
ゲインに比較して極小に設定すると、第2の調節弁のフ
ィードバック制御の感度が鈍くなり第2の調節弁の開度
があまり変化せずに、ほぼ第1の調節弁のみでプロセス
状態量を制御することになる。つまり、プロセス状態量
が微小変化する場合は、比較的弁容量の小さい第1の調
節弁のみでプロセス状態量を制御することになる。一
方、プロセス状態量の変化幅が大きい場合には、第1の
調節弁の開度が第1の規定範囲(例えば、10%〜90
%)外となり、上述のように第2の調節弁の目標値が変
更されて、第2の調節弁の目標値と検出値との偏差が大
きくなり、比較的大容量の第2の調節弁の開度が大きく
(又は小さく)なるように制御される。これによりプロ
セス状態量が大きく変化し、逆に第1の調節弁の開度が
閉方向(又は開方向)に制御され、やがて、第1の調節
弁の開度が第2の規定範囲内となり、これと同時に、第
2の調節弁の目標値も元に戻されて、第2の調節弁のフ
ィードバック制御が鈍くなる。その後は、第1の調節弁
が微調整することになり、プロセス状態量が安定する。
これにより、第1の調節弁と第2の調節弁との制御干渉
を抑制し、かつ、プロセス状態量を迅速にその目標値に
制御することが可能となる。また、負荷流量がいかなる
値であっても、プロセス状態量が微小変化する場合には
比較的小容量の第1の調節弁の制御を支配的にしてプロ
セス状態量を微調節することができ、プロセス状態量が
大きく変化する場合には比較的小容量の第1の調節弁の
制御に加え、比較的大容量の第2の調節弁の制御を行う
ことにより、プロセス状態量を粗調節することができ、
つまり、負荷流量やプロセス状態量の変化幅にかかわら
ず、プロセス状態量を迅速にかつ安定にその目標値に制
御することが可能となる。
値の変更に伴って、第2の調節弁を制御する第2の調節
計の制御ゲインを変更するとよい。即ち、第1の調節弁
の開度が第1の規定範囲内のときは、第1の調節弁の開
度が第1の規定範囲外のときの第2の調節計の制御ゲイ
ンに比較して、第2の調節計の制御ゲインを極小又はゼ
ロにする。つまり、第1の調節弁の開度が第1の規定範
囲外のときに、第2の調節計の制御ゲインを大きくす
る。そして、第2の調節弁が動作して第1の調節弁の開
度が閉方向(開方法)に作用して、第1の調節弁の開度
が第2の規定範囲内になったときに、再び第2の調節計
の制御ゲインを極小又はゼロにする。これにより、第1
の調節弁が第1の規定範囲内にあるときは、第2の調節
弁のフィードバック制御の感度がさらに鈍くなる。これ
により、さらに第1の調節弁と第2の調節弁との制御干
渉を抑制することが可能となる。
基づいて第2の調節弁の開度を演算し、第2の調節弁を
先行制御することによって、プロセス状態量をより迅速
にその目標値に制御することが可能となる。
る。
の実施の形態の制御ブロック図を示す。図2に、本発明
のプロセス制御装置の第1の実施の形態の第1の調節弁
開度判定部の詳細な制御ブロック図を示す。図3に、本
発明のプロセス制御装置の第1の実施の形態の第2の目
標プロセス状態量補整部の詳細な制御ブロック図を示
す。図4に、本発明のプロセス制御装置の第1の実施の
形態による各状態量(負荷流量,第1の調節弁,第2調
節の弁供給流量,サージタンク内圧力,目標設定圧力,
第1の調節弁開度,第2の調節弁開度)を比較したタイ
ムチャートを示す。図1〜図4中、1は燃料ガスを供給
する燃料ガス供給ヘッダ、2はサージタンク、5はプロ
セス量を調節する第1の調節弁(小容量弁)、6はプロ
セス量を調節する第2の調節弁(大容量弁)、21はサ
ージタンク内圧力を検出して伝送するサージタンク内圧
力伝送器、40は第1の調節弁と第2の調節弁とを協調
制御してプロセス状態量を制御する制御装置、41は第
1の調節弁の開度を制御する(第1の調節弁への開度指
令信号を演算する)第1の調節計、411は第1の調節
弁への開度指令信号を演算する第1の制御演算部、41
1aは入力信号を加算又は減算して出力する加減演算
部、411bは入力信号を比例+積分演算して出力する
比例積分演算部、412は第1の調節弁が目標とするプ
ロセス状態量を設定する第1の目標プロセス状態量設定
部、42は第2の調節弁を制御する(第2の調節弁への
開度指令信号を演算する)第2の調節計、421は第2
の調節弁への開度指令信号を演算する第2の制御演算
部、421aは入力信号を加算又は減算して出力する加
減演算部、421bは入力信号を比例+積分演算して出
力する比例積分演算部、422は第2の調節弁6が目標
とするプロセス状態量を設定する第2の目標プロセス状
態量設定部、422aは入力信号を加算又は減算して出
力する加減演算器、43は第1の調節弁の弁開度が規定
範囲内又は/及び規定範囲外にあることを判定する第1
の調節弁開度判定部、431は入力端子、432は予め
設定された値の信号を出力する第1の信号発生部、43
3は入力信号に基づいて所定の信号を出力する第1のモ
ニタースイッチ、434は出力端子、435は予め設定さ
れた値の信号を出力する第2の信号発生部、436は入
力信号に基づいて所定の信号を出力する第2のモニター
スイッチ、437は出力端子、47は第2の調節弁が目
標とするプロセス状態量を変更する第2の目標プロセス
状態量補整部、47aは一次遅れ演算部、47bは入力
信号を加算又は減算して出力する加減演算部、47cは
出力端子、471は入力端子、472は予め設定された
A側設定値、473は入力信号を選択して出力する選択
スイッチ、474は予め設定されたB側設定値、475
は一次遅れ演算部、476は入力端子、477は予め設
定されたC側設定値、478は入力信号を選択して出力
する選択スイッチ、479は予め設定されたD側設定値
を示す。
制御装置をガスタービン発電プラントの燃料ガスのサー
ジタンクの圧力制御に適用した例を示す。
ガスは、互いに並設された第1の調節弁5と第2の調節
弁6によって、その流量を制御されて、サージタンク2
内に送られた後、ガスタービン燃焼器へ供給される。
≦第2の調節弁6(大容量弁)の弁容量とする。さら
に、好ましくは、第1の調節弁5の弁容量:第2の調節
弁6の弁容量=1:4とする。
サージタンク2内の圧力を検出して、制御装置40へ伝
送する。制御装置40は、第1の調節計41、第2の調
節計42、及び第1の調節弁開度判定部43とによって
構成される。第1の調節計41は、第1の目標プロセス
状態量設定部412と第1の制御演算部411とによっ
て構成される。第1の制御演算部411は、加減演算部
411aと比例積分演算部411bとによって構成され
る。第2の調節計42は、第2の目標プロセス状態量設
定部422と第2の制御演算部421とによって構成さ
れる。第2の制御演算部421は、加減演算部421a
と比例積分演算部421dで構成される。
おいて、第1の調節弁5のサージタンク2内圧力の目標
値(第1の目標圧力信号)(例えば、30.0kg/cm
2g)を設定する。加減演算部411aにおいて、第1
の目標圧力信号から圧力伝送器21から伝送された圧力
検出信号を減算する。比例積分演算部411bにおい
て、加減演算部411aからの信号(圧力検出信号と第
1の目標圧力信号との偏差信号)を比例・積分演算す
る。比例積分演算部411bからの出力信号(第1の調
節弁5へ開度を指令する第1の開度指令信号)を第1の
調節弁5に伝達し、第1の調節弁5を開示させることに
よって、燃料ガス(プロセス)の流量を制御する。
第1の開度指令信号が規定範囲内であること又は/及び
規定範囲外であることを判定し、第1の開度指令信号に
応じて信号を出力する。以下、図2を参照して説明す
る。第1の開度指令信号が入力端子431から入力され
て、接断差付きの第1のモニタースイッチ433及び接
断差付きの第2のモニタースイッチ436に伝達され
る。
432に設定された設定値(例えば、90%)以上又は
超えると、第1のモニタースイッチ433がONとなり
信号を出力する。また、第1の信号発生部432に設定
された設定値以下で、且つ、接断差(例えば、20%)
以上又は超えて低下すると、第1のモニタースイッチ4
33がリセット(OFF)されて、信号を出力しなくな
る。つまり、第1の信号発生部432に設定された設定
値を例えば90%とし、第1のモニタースイッチ433
の接断差を例えば20%とすると、入力端子431の信
号が70%以下又は小さいと、第1のモニタースイッチ
433がリセットされることになる。そして、第1のモ
ニタースイッチ433の出力信号は、出力端子434か
ら出力される。尚、第1のモニタースイッチ433の接
断差は、0%でもよい。第1のモニタースイッチ433
の接断差が0%の場合、第1のモニタースイッチ433
がONとなる設定値と、第1のモニタースイッチ433
がリセットされる設定値とが同一となる。
発生部435に設定された設定値(例えば、10%)以
下又は小さいと、第2のモニタースイッチ436がON
となり信号を出力する。また、第2の信号発生部435
の設定値以上で、且つ、接断差(例えば、20%)以上
又は超えると、第2のモニタースイッチ436がリセッ
ト(OFF)されて、信号を出力しなくなる。つまり、
第2の信号発生部435に設定された設定値を例えば1
0%とし、第2のモニタースイッチ436の接断差を例
えば20%とすると、入力端子431の信号が30%以
上又は超えると、第2のモニタースイッチ436がリセ
ットされることになる。第2のモニタースイッチ436
の出力信号は、出力端子437から出力される。尚、第
2のモニタースイッチ436の接断差は、0%でもよ
い。第2のモニタースイッチ436の接断差が0%の場
合、第2のモニタースイッチ436がONとなる設定値
と、第2のモニタースイッチ436がリセットされる設
定値とが同一となる。第1の調節弁開度判定部43から
の出力信号は、第2の目標プロセス状態量補整部47へ
伝達される。以下、図3を参照して説明する。尚、第1
の調節弁開度判定部43の出力端子434と第2の目標
プロセス状態量補整部47の入力端子471とが接続さ
れており、第1の調節弁開度判定部43の出力端子43
7と第2の目標プロセス状態量補整部47の入力端子4
76とが接続されている。
号が、入力端子471から入力されて、選択スイッチ4
73に伝達される。第1の調節弁5の弁開度が、規定範
囲の上限値である第1の信号発生部432で設定された
設定値以上又は超えて、入力端子471からの入力信号
がONの場合(入力端子471からの信号が確認された
場合)は、予め設定されたA側設定値472(例えば、
+1%)が選択されて、その設定信号が出力される。一
方、入力端子471からの入力信号がOFFの場合(入
力端子471からの信号が確認されない場合)は、予め
設定されたB側設定値474(0%)が選択されて、そ
の設定信号が出力される。そして、選択スイッチ473
からの出力信号が、一次遅れ演算部475を経由して、
加減演算部47bに伝達される。
出力信号が、入力端子476から入力されて、選択スイ
ッチ478に伝達される。第1の調節弁5の弁開度が、
規定範囲の下限値である第2の信号発生部435で設定
された設定値以下又は小さく、入力端子476からの入
力信号がONの場合(入力端子476からの信号が確認
された場合)は、予め設定されたC側設定値477(例
えば、−1%)が選択されて、その設定信号が出力され
る。一方、入力端子476からの入力信号がOFFの場
合(入力端子476からの信号が確認されない場合)
は、予め設定されたD側設定値479(0%)が選択さ
れて、その設定信号が出力される。そして、選択スイッ
チ478からの出力信号が、一次遅れ演算部47aを経
由して、加減演算部47bに伝達される。加減演算部4
7bからの出力信号が、出力端子47cから出力され
る。
の出力信号が、加減演算部422aに伝達される。加減
演算部422aにおいて、第1の目標プロセス状態量設
定部412からの出力信号と第2の目標プロセス状態量
補整部47からの出力信号とを加算して、その加算信号
を第2の調節弁6のサージタンク2内圧力の目標値(第
2の目標圧力信号)として出力する。そして、加減演算
部422aからの出力信号が、第2の調節計42の加減
演算部421aに伝達される。加減演算部421aにお
いて、第2の目標圧力信号から圧力検出信号を減算す
る。比例積分演算部421dにおいて、加減演算部42
1aからの信号(圧力検出信号と第2の目標圧力信号と
の偏差信号)を比例・積分演算する。比例積分演算部4
21dからの信号(第2の調節弁6へ開度を指令する第
2の開度指令信号)を第2の調節弁6に伝達し、第2の
調節弁6を開閉させることによって、燃料ガス(プロセ
ス)の流量を制御する。
うに作用する。
号)が、規定範囲内にある場合(第1の信号発生部43
2の設定値以下又は小さく、且つ、第2の信号発生部4
35の設定値以上又は超える場合)は、第2の目標プロ
セス状態量補正部47の出力信号はゼロになる為、第2
の調節計42の目標値(第2の目標圧力信号)と第1の
調節計41の目標値(第1の目標圧力信号)とが同一と
なる。第1の調節計41の制御ゲイン(比例積分演算部
411bの制御ゲイン)を、第2の調節計42の制御ゲ
イン(比例積分演算部421dの制御ゲイン)よりも敏
感に設定する。例えば、第1の調節計41の制御ゲイン
を、比例ゲイン=約1.0 ,積分時間=約10秒に設定
し、第2の調節計42の制御ゲインを、比例ゲイン=約
0.2,積分時間=約30秒に設定する。これにより、第1
の調節弁5の開度が規定範囲内にあって、サージタンク
2内圧力が微小変化した場合は、第2の調節弁6の開度
変化が小さく、ほぼ第1の調節弁5のみで燃料ガスの流
量が制御されることになる。従って、プラント負荷一定
運転中は、第1の調節弁5と第2の調節弁6との制御干
渉が発生しない。
外の場合(第1の信号発生部432の設定値以上若しく
は超えた場合、又は、第2の信号発生部435の設定値
以下若しくは小さい場合)は、第1の調節弁開度判定部
43から信号が出力される。つまり、第1の信号発生部
432の設定値以上若しくは超えた場合は、第1のモニ
タースイッチ433がONとなる。そして、第1の調節
弁5の開度が、第1の信号発生部432の設定値以上若
しくは超えた場合は、A側設定値472が選択され、A
側設定値472が加減演算部422aに伝達される。こ
の結果、第2の調節弁6の第2の目標圧力信号が、第1
の調節弁5の第1の目標圧力信号よりA側設定値472
だけ高目に設定変更され、比例積分演算部421dの比
例+積分動作によって、第2の調節弁6の開度を増加さ
せる側に機能し、第1の調節弁5の開度が規定範囲内に
ある時よりも第2の調節弁6の開度が徐々に大きくなっ
て、燃料ガスの流量を増加し、サージタンク2内圧力が
上昇する。この結果、第1の圧力検出信号が、第1の目
標圧力信号よりも大きくなって、フィードバック制御に
よって、第1の調節弁5の開度が減少して、規定範囲内
になり、サージタンク2内圧力の制御が安定する。ま
た、第1の調節弁5の開度が、第2の信号発生部435
の設定値以下又は小さい場合は、C側設定値477が選
択され、C側設定値477が加減演算部422aに伝達
される。この結果、第2の調節弁6の第2の目標圧力信
号が、第1の調節弁5の第1の目標圧力信号よりC側設
定値だけ低目に設定変更され、比例積分演算部421d
の比例+積分動作によって、第2の調節弁6の開度を減
少させる側に機能し第1の調節弁5の開度が規定範囲内
にある時よりも第2の調節弁6の開度が徐々に小さくな
って燃料ガス流量が減少する。この結果、第1の調節弁
5の開度が増加して規定開度内になり、サージタンク2
内圧力の制御が安定する。
る。
の実施の形態の制御ブロック図を示す。図5中、7は第
1の調節弁5の開度を検出して伝送する第1の調節弁開
度伝送器を示す。
判定部43の入力信号として、上記第1の実施の形態お
ける第1の開度指令信号の代わりに、第1の調節弁開度
伝送器7から伝送された第1の調節弁5の開度検出信号
とした例である。
実施の形態に比較して、第1の調節弁5の開度の判定に
第1の調節弁5の実開度(検出値)を用いるため、スチ
ィック等の第1の調節弁5の本体に異常が発生した場合
にも、第1の調節弁5の開度を正確に検出することがで
き、プロセス状態量を安定して制御するという効果を奏
する。さらに、第1の調節弁5の開度の判定に、第1の
調節弁5の実開度を用いるため、プロセス状態量の制御
の精度を向上するという効果を奏する。
る。
の実施の形態の制御ブロック図を示す。図7に、本発明
のプロセス制御装置の第3の実施の形態の第2の制御ゲ
イン補整付き制御演算部の詳細な制御ブロック図を示
す。図6,図7中、48は入力信号に基づいて制御ゲイ
ンを変更する第2の制御ゲイン補整付き制御演算部、4
81は入力端子、482は入力端子、483は複数の入
力信号のうち少なくとも1つの入力信号を受けたときに
信号を出力する論理和(OR回路)、484は予め設定
された比例ゲインを出力する第1の比例ゲイン設定部、
485は入力信号を選択して出力する選択スイッチ、4
86は予め設定された比例ゲインを出力する第2の比例
ゲイン設定部、487は一次遅れ演算部、488は予め
設定された積分時間を出力する第1の積分時間設定部、
489は入力信号を選択して出力する選択スイッチ、4
8aは予め設定された積分時間を出力する第2の積分時
間設定部、48bは一次遅れ演算部、48cは入力端
子、48dは入力信号を比例+積分演算して出力する比
例積分演算部、48eは出力端子を示す。尚、第1の比
例ゲイン設定部484の設定値>第2の比例ゲイン設定
部486の設定値とし、第1の積分時間設定部488の
設定値>第2の積分時間設定部48aの設定値とする。
形態の比例積分演算部421dに代えて、第2の制御ゲ
イン補整付き制御演算部48を追加した例である。つま
り、第2の目標圧力信号の値(設定変更)に応じて、第
2の調節計42の制御ゲインを変更する例である。
34と第2の制御ゲイン補整付き制御演算部48の入力
端子481とが接続されており、第1の調節弁開度判定
部43の出力端子437と第2の制御ゲイン補整付き制
御演算部48の入力端子482とが接続されている。
1の調節弁5の開度が規定範囲外と判定して、第2の制
御ゲイン補整付き制御演算部48が第1の調節弁開度判
定部43からの信号を入力した場合(入力端子481又
は入力端子482のうち少なくとも一方が信号を入力し
た場合)は、選択スイッチ485が第1の比例ゲイン設
定部484に設定された設定値(例えば、1.0)を選択
し、比例積分演算部48dに伝達する。また、選択スイ
ッチ489が第1の積分時間設定部488に設定された
設定値(例えば、10秒)を選択し、比例積分演算部4
8dに伝達する。
1の調節弁5の開度が規定範囲内と判定した場合、即ち
第2の制御ゲイン補整付き制御演算部48が第1の調節
弁開度判定部43からの信号を入力しない(入力端子4
81及び入力端子482が何れも信号を入力しない場
合)は、選択スイッチ485が第2の比例ゲイン設定部
486に設定された設定値(例えば、0.01)を選択
し、比例積分演算部48dに伝達する。また、選択スイ
ッチ489が第2の積分時間設定部48aに設定された
設定値(例えば、100分)を選択し、比例積分演算部
48dに伝達する。そして、本第3の実施の形態は、以
下のように作用する。
は、第2の調節計42の目標値と第1の調節計41の目
標値とを同一の例えば30.0kg/cm2gとし、かつ、第
2の調節計42の制御ゲインを比例ゲイン小値(例え
ば、0.01 又は0)に設定し、積分時間大値(例え
ば、100分又は∞)に設定する。この結果、サージタ
ンク2内圧力が微小変化した場合に、第2の調節計42
の制御ゲインが極鈍感になることから第2の調節弁6は
一時的にフィードバック制御がほぼ停止して、第2の調
節弁6の開度がほぼ一定状態となり、燃料ガス(プロセ
ス)の流量が第1の調節弁5のみで制御されることにな
る。従って、プラント負荷一定運転中は、第1の調節弁
5と第2の調節弁6との制御干渉が発生しない。
上限値(例えば、90%)以上又は超えた場合は、第2
の調節計42の目標値を例えば30kg/cm2g から、第
1の調節計41の目標値の例えば30kg/cm2gより約
0.5kg/cm2 高目の約30.5kg/cm2g に変更し、か
つ、第2の調節計42の制御ゲインを比例ゲイン通常値
(例えば、1.0)に変更し、積分時間通常値(例えば、
10秒)に変更する。これにより、第2の調節弁6と第
1の調節弁5とを同時にフィードバック制御をしても、
第2の調節計42の目標値(例えば、30.5kg/cm2g)
が第1の調節計41の目標値(例えば、30.0kg/cm2
g)より高目であるため、比例+積分動作によって第2
の調節弁6の開度を増加させる側に機能し第1の調節弁
5が規定開度内にある時よりも第2の調節弁6の開度が
大きくなって流量が増加する。この結果、サージタンク
2内圧力が第1の調節計41の目標値(例えば、30.0
kg/cm2g)より上昇すると、第1の調節計41は第1の
調節弁5の開度を減少させる側に機能し、やがて第1の
調節弁5の開度が規定範囲の上限値以下に設定された規
定値以下又は小さく低下して、例えばその開度が70%
以下又は小さくなると、第1のモニタースイッチ433
がリセットされて、第1の調節弁開度判定部43の出力
がOFFし、第2の調節計42の目標値が第1の調節計
41の目標値と同一の例えば30kg/cm2g に戻され、
かつ、第2の調節計42の制御ゲインが通常値より大幅
に小さく又はゲインゼロに設定変更される。そして、第
2の調節弁6の開度が比例動作分によって弁開度を若干
減少することになるが、第2の調節弁6の弁動作がほぼ
積分動作のみに支配されている為、第2の調節弁6が弁
開度を保持し、フィードバック制御がほぼ停止すること
になる。これにより、第2の調節弁6の開度が、第1の
調節弁5の開度が規定範囲外のときより、開側(大きい
側)の状態に保持されるため、サージタンク2内圧力が
第1の調節弁5のみで制御されることになる。つまり、
弁容量の大きい第2の調節弁6によるプロセス制御に対
して、弁容量の小さい第1の調節弁5によるプロセス制
御を支配的にすることにより、プロセス状態量が微小変
化した場合の制御精度を向上することができる。
下限値(例えば、10%)以下又は小さい場合は、第2
の調節計42の目標値を、第1の調節計41の目標値の
例えば30kg/cm2g より約0.5kg/cm2低目の29.
5kg/cm2gに変更し、かつ、第2の調節計42の制御
ゲイン(比例ゲイン及び積分時間)を通常値に変更され
るため、第2の調節弁6と第1の調節弁5とを同時に比
例+積分演算によるフィードバック制御されるが、第2
の調節計6の目標値(例えば、29.5kg/cm2g)が第1
の調節計41の目標値(例えば、30.0kg/cm2g)より
低目である為、比例+積分動作によって第2の調節弁6
の開度を減少させる側に機能し第1の調節弁5が規定値
(例えば、10%)以上又は超える場合よりも、第2の調
節弁6の開度が小さくなって流量が増加し、サージタン
ク2内圧力が低下する。サージタンク2内圧力が、第1
の調節計41の目標値(例えば、30.0kg/cm2g)よ
り低下すると、第1の調節計41が第1の調節弁5の開
度を増加させる側に機能し、やがて第1の調節弁5の開
度が増加して、第1の調節弁5の開度が例えば、30%
以上又は超えると、第1の調節弁開度判定部43がリセ
ットされ、第2の調節計42の目標値が第1の調節計4
1の目標値と同一の例えば、30kg/cm2g に変更さ
れ、かつ、第2の調節計42の比例ゲインを通常値より
大幅に小さく又はゲインゼロに変更される為、第2の調
節弁6の開度が比例動作分によって若干増加することに
なるが、第2の調節弁6の開閉動作がほぼ積分動作のみ
に支配されているため、第2の調節弁6が弁開度を保持
し、フィードバックによる制御はほぼ停止されることに
なる。これにより、第2の調節弁6の開度が、第1の調
節弁5の開度が規定値以下又は小さくなる前の状態よ
り、閉側(小さい側)の状態に保持されるため、サージ
タンク2内圧力が第1の調節弁5のみで制御されること
になる。これにより、サージタンク2内圧力を安定に制
御することが可能になる。
る。
の実施の形態の制御ブロック図を示す。図9に、本発明
のプロセス制御装置の第4の実施の形態の第1の調節弁
開度判定部の詳細な制御ブロック図を示す。図8,図9
中、22は第1の調節弁5及び第2の調節弁6の上流側
の燃料ガス圧力を検出し伝送する燃料ガス圧力伝送器、
44は燃料ガス圧力伝送器22からの出力信号に基づい
て信号を出力する第1の調節弁開度判定部、441は入
力端子、443は入力信号に基づいて所定の信号を出力
する第1のモニタースイッチ、444は出力端子、44
5は予め設定された値の信号を出力する第2の信号発生
部、446は入力信号に基づいて所定の信号を出力する
第2のモニタースイッチ、447は出力端子、448は
入力端子、44aは第1の調節弁5及び第2の調節弁6
の上流側の燃料ガス圧力を関数演算して出力する圧力補
整部を示す。
形態の第1の調節弁開度判定部43に代えて、第1の調
節弁開度判定部44を設置した例である。つまり、第1
の調節弁5及び第2の調節弁6の上流側の燃料ガス圧力
に基づいて第2の調節弁6の目標値を変更する例であ
る。
1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口(上流側)圧力
が上昇すると、圧力上昇に伴って密度が上昇するため、
第1の調節弁5の開度が規定範囲内であっても、第1の
調節弁5を通過する流量が多くなる。そこで、第1の調
節弁5及び第2の調節弁6の上流側に燃料ガス圧力伝送
器22を設置し、第1の調節弁5及び第2の調節弁6の
入口圧力を検出して、入力端子448を経由して、圧力
補整部44aに伝達する。そして、圧力補整部44aに
おいて、燃料ガスの圧力変化に伴う燃料ガス密度に見合
うように、第1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口圧
力検出信号を関数演算し、その出力信号を第1のモニタ
ースイッチ443に伝達し、第1のモニタースイッチ4
43の設定値を低下させることによって、第1の調節弁
5の流量が過大になる前に、第2の調節計42の目標値
を高目に変更する。
力が高い場合においても過大流速で運用されない為、第
1の調節弁5が過大な振動や騒音を発生することを防止
することができる効果を得る。さらに、第1の調節弁5
と第2の調節弁6との制御干渉を抑制するという効果を
得る。さらに第1の調節弁5と第2の調節弁6との制御
干渉を抑制するという効果を得る。
る。
5の実施の形態の制御ブロック図を示す。図11に、本
発明のプロセス制御装置の第5の実施の形態の第1の調
節弁開度判定部の詳細な制御ブロック図を示す。図1
0,図11中、23は第1の調節弁5及び第2の調節弁
6の上流側の燃料ガス温度を検出し伝送する燃料ガス温
度伝送器、45は燃料ガス圧力伝送器22からの出力信
号又は/及び燃料ガス温度伝送器23からの出力信号に
基づいて信号を出力する第1の調節弁開度判定部、45
1は入力端子、453は入力信号に基づいて所定の信号
を出力する第1のモニタースイッチ、454は出力端
子、455は予め設定された値の信号を出力する第2の
信号発生部、456は入力信号に基づいて所定の信号を
出力する第2のモニタースイッチ、457は出力端子、
458は入力端子、459は入力端子、45aは第1の
調節弁5及び第2の調節弁6の上流側の燃料ガス圧力を
関数演算して出力する圧力補整部、45bは第1の調節
弁5及び第2の調節弁6の上流側の燃料ガス温度を関数
演算して出力する温度補整部、45cは入力信号を乗算
して出力する乗算部を示す。
形態の第1の調節弁開度判定部43に代えて、第1の調
節弁開度判定部45を設置した例である。つまり、第1
の調節弁5及び第2の調節弁6の上流側の燃料ガス圧力
又は/及び第1の調節弁5及び第2の調節弁6の上流側
の燃料ガス温度に基づいて第2の調節弁6の目標値を変
更する例である。
1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口温度が低下する
と、温度低下に伴って密度が上昇するため、第1の調節
弁5の開度が規定範囲内であっても、第1の調節弁を通
過する流量が多くなる。そこで、第1の調節弁5及び第
2の調節弁6の上流側に燃料ガス圧力伝送器22を設置
し、第1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口圧力を検
出し、入力端子458を経由して、圧力補整部45aに
伝達する。一方、第1の調節弁5及び第2の調節弁6の
上流側に燃料ガス温度伝送器23を設置し、第1の調節
弁5及び第2の調節弁6の入口温度を検出し、入力端子
459を経由して、温度補整部45bに伝達する。尚、
燃料ガス圧力伝送器22と燃料ガス温度伝送器23との
位置関係は、何れが上流側に位置していてもよい。そし
て、圧力補整部45aにおいて、燃料ガスの圧力変化に
伴う燃料ガスの密度に見合うように、第1の調節弁5及
び第2の調節弁6の入口圧力検出信号を関数演算し、そ
の出力信号を乗算部45cに伝達する。温度補整部45
bにおいて、燃料ガスの温度変化に伴う燃料ガスの密度
に見合うように、第1の調節弁5及び第2の調節弁6の
入口温度検出信号を関数演算し、その出力信号を乗算部
45cに伝達する。温度補整部45bにおいて、燃料ガ
スの温度変化に伴う燃料ガスの密度に見合うように、第
1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口温度検出信号を
関数演算し、その出力信号を乗算部45cに伝達する。
第1の調節弁5及び第2の調節弁6の入口温度が低下し
た場合には、温度補整部45bによって、第1のモニタ
ースイッチ453の設定値を低下させることによって、
第2の調節計42の目標値を高めに変更する。
度が低い場合においても過大流速で運用されない為、第
1の調節弁5が過大な振動や騒音を発生することを防止
することができる効果を得る。さらに、第1の調節弁5
と第2の調節弁6との制御干渉を抑制するという効果を
得る。さらに第1の調節弁5と第2の調節弁6との制御
干渉を抑制するという効果を得る。
る。
6の実施の形態の制御ブロック図を示す。図13に、本
発明のプロセス制御装置の第6の実施の形態による各状
態量(負荷流量、第1の調節弁,第2の調節弁供給流
量、サージタンク内圧力、目標設定圧力、第1の調節弁
開度,第2の調節弁開度)を比較したタイムチャートを
示す。図12,図13中、3はサージタンク2の下流側
の燃料ガス流量を検出し伝送する燃料ガス流量伝送器、
423は燃料ガス流量に基づいて第2の調節弁6を先行
制御する先行制御演算部、423aは入力信号を加算又
は減算して出力する加減演算部、423bは燃料ガス流
量に基づいて第2の調節弁6を先行制御する圧力先行制
御演算部を示す。
形態に対し、サージタンク2の下流側の燃料ガス流量に
基づいて第2の調節弁2を先行制御する例である。
を検出して伝送する流量伝送器3を設置し、サージタン
ク2の出口燃料ガス流量を検出し、圧力先行制御演算部
423bに伝達する。圧力先行制御演算部423bにおい
て、サージタンク2の出口流量検出信号をその出口燃料
ガス流量に比例した関数演算をし、その演算結果を出力
し、加減演算部423aに伝達する。加減演算部423
aにおいて、第2の制御演算部からの出力信号と圧力先
行制御演算部423bからの出力信号とを加算して、第
2の開度指令信号として、第2の調節弁6に伝達する。
この結果、第1の調節弁5が、ほぼ常時規定範囲内にあ
る為、図13に示す如く、サージタンク2の圧力が、上
記本発明の第1の実施の形態よりさらに安定した制御が
可能になる。
る。
7の実施の形態の制御ブロック図を示す。図14中、1
1は蒸気タービンから排出された蒸気を復水にする復水
器、12は復水器11からの復水を昇圧する低圧復水ポ
ンプ、13はグランドコンデンサからの復水を昇圧する
高圧復水ポンプ、14は復水中の溶存酸素を分離して復
水を脱気する脱気器、16は脱気器からの復水(給水)
を昇圧する主給水ポンプ、17はグランドコンデンサ、
18は復水中の不純物を分離して復水を浄化する復水浄
化器、31は脱気器内の水位を検出し伝送する脱気器内
水位伝送器、33は復水ポンプで昇圧された復水の流量
を検出し伝送する復水流量伝送器、34は給水ポンプで
昇圧された給水の流量を検出し伝送する主給水流量伝送
器、424は復水流量又は/及び給水流量に基づいて第
2の調節弁6を先行制御する先行制御演算部、424a
は入力信号を加算又は減算する加減演算部、424bは
入力信号を加算又は減算する加減演算部、424cは給
水流量に基づいて第2の調節弁6を先行制御する第2の
水位先行制御演算部、424dは復水流量に基づいて第
2の調節弁6を先行制御する第1の水位先行制御演算部
を示す。
制御装置を火力,原子力発電プラントの脱気器内の水位
制御に適用した例を示す。
されて低圧復水ポンプ12で昇圧され、復水浄化器18
とグランドコンデンサ17を経由して、高圧復水ポンプ
13に送水される。そして、高圧復水ポンプ13で、さ
らに昇圧されて、並設した第1の調節弁5と第2の調節
弁6の出口側に設けた復水流量伝送器33を経由して脱
気器14に送水される。脱気器14内の復水は、汲み出
されて主給水ポンプ16によって昇圧され、主給水流量
伝送器34を経由して、ボイラ(図示なし)に送水され
る。
いて第1の調節弁5及び第2の調節弁6とを協調制御し
て、脱気器14内水位を制御する。即ち、脱気器内水位
伝送器31を脱気器14に設置し、脱気器14内水位を
検出し、第1の調節計41と第2の調節計42との各々
に伝送する。第1の調節計41及び第2の調節計42で
は、水位検出信号が各々の目標値(第1の目標プロセス
状態量設定部412で設定された第1の目標水位信号、
第2の目標プロセス状態量設定部422で設定された第
2の目標水位信号)に見合うように、第1の調節弁5及
び第2の調節弁6を制御する。
状態量設定部412と第1の制御演算部411によって
構成する。第1の制御演算部411の加減演算部411
aにおいて、第1の目標プロセス状態量設定部412で
設定された第1の目標水位信号から水位伝送器31で検
出された脱気器14内の水位検出信号を減算して比例積
分演算部411bに伝達する。比例積分演算部411b
において、目標水位信号と水位検出信号との偏差信号を
比例+積分演算し、第1の開度指令信号として第1の調
節弁5に伝達すると共に、第1の調節弁開度判定部43
に伝達する。
状態量設定部422と第2の制御演算部421によって
構成する。加減演算部421aにおいて、第2の目標プ
ロセス状態量設定部422から出力された第2の目標水
位信号から水位検出信号を減算し比例積分演算部421
dに伝達する。比例積分演算部421dにおいて、第2
の目標水位信号と水位検出信号との偏差信号を比例+積
分演算して、先行制御演算部424に伝達する。
イラ(の上流側)との間に主給水流量伝送器34を設置
し、主給水流量伝送器34において、出口給水流量を検
出し、第2の水位先行制御演算部424cに伝達する。
第2の水位先行制御演算部424cにおいて、主給水流
量に比例した関数演算を行い、加減演算部424bに伝
達する。また、第1の調節弁5及び第2の調節弁6(の
下流側)と脱気器14(の上流側)との間に復水流量伝
送器33を設置し、復水流量伝送器33において、出口
復水流量を検出し、第1の水位先行制御演算部424d
に伝達する。第1の水位先行制御演算部424dにおい
て、復水流量に比例した関数演算を行い、加減演算部4
24bに伝達する。加減演算部424bにおいて、第1
の水位先行制御演算部424dからの出力信号と第2の
水位先行制御演算部424cからの出力信号とを加算し
て、加減演算部474aに伝達する。加減演算部474aに
おいて、第2の制御演算部421からの出力信号と加減
演算部474aからの出力信号とを加算して、第2の開
度指令信号として第2の調節弁6に伝達する。本第7の
実施の形態によれば、第1の調節弁5の開度が規定範囲
近傍にあり、第2の調節弁6の開度が主に先行制御され
る為、第2の調節弁6の開度変化が少なくなって、脱気
器内水位の安定した制御が可能となる効果を得る。
る。
8の実施の形態の制御ブロック図を示す。図15中、3
5は流体の逆流を阻止する逆止弁を示す。
ロセス制御装置を原子力発電プラントに用いられる復水
再循環流量制御に適用した例を示す。
復水浄化器18,グランドコンデンサ17,復水流量伝
送部33を経由した後、高圧復水ポンプ13に伝送され
ると共に、分岐して並設された第1の調節弁5及び第2
の調節弁6とに送水される。さらに、高圧復水ポンプ1
3で昇圧された復水は、逆止弁35を経由して、主給水
ポンプ16に送水されると共に、分岐して第1の調節弁
5及び第2の調節弁6とに送水される。第1の調節弁5
及び第2の調節弁6からの復水は、復水器11へ再循環
する。
る復水の最小流量を確保するように制御する。即ち、復
水器11と高圧復水ポンプ13の上流側の分岐点との間
に復水流量伝送器33を設置して、復水器11から送水
される復水流量を検出し、第1の調節計41と第2の調
節計42との各々に伝送する。第1の調節計41及び第
2の調節計42では、流量検出信号が各々の目標値(第
1の目標プロセス状態量設定部412で設定された第1
の目標流量信号、第2の目標プロセス状態量設定部42
2で設定された第2の目標流量信号)に見合うように、
第1の調節弁5及び第2の調節弁6を制御する。
実施の形態と同様に第1の調節弁5の開度が規定範囲内
の場合は第2の目標流量信号の値が第1の目標流量信号
の値と同一になり、第1の調節弁5が規定開度範囲外の
場合は第2の目標流量信号の値が第1の目標流量信号の
値より高め(又は低め)に設定される。この結果、第1
の調節弁5の開度は規定範囲近傍で制御され、容量の大
きな第2の調節弁6が微少開度で制御されることが少な
くなる為、復水流量の変動が少なく安定した流量制御が
可能になる。
る。
9の実施の形態の制御ブロック図を示す。図16中、6
1は蒸気を供給する蒸気供給ヘッダ、62は冷却水を供
給する冷却水供給ヘッダ、64は蒸気に冷却水を噴射し
て蒸気を減温する減温器、72は蒸気温度を検出し伝送
する蒸気温度伝送器を示す。
ロセス制御装置を蒸気を減温して蒸気の温度を制御する
蒸気温度制御に適用した例を示す。
の途中に、減温器64を設置する。一方、冷却水供給ヘ
ッダ62から減温器64へ冷却水を供給して、減温器6
4内で蒸気に対し冷却水を噴出することにより蒸気の温
度を減温する。このとき、冷却水供給ヘッダ62から減
温器64に至るまでの冷却水系統に、第1の調節弁5及
び第2の調節弁6を並設し、第1の調節弁5及び第2の
調節弁6を制御して、減温器64へ供給する冷却水の流
量を制御し、蒸気の減温量を制御し、蒸気を温度を制御
する。
の調節弁5及び第2の調節弁69とを協調制御して、蒸
気温度を制御する。即ち、蒸気温度伝送部72を減温器
64の下流側(蒸気消費側ヘッダの上流側)に設置し、
蒸気温度を検出し、第1の調節計41と第2の調節計4
2との各々に伝送する。第1の調節計41及び第2の調
節計42では、蒸気温度検出信号が各々の目標値(第1
の目標プロセス状態量設定部412で設定された第1の
目標蒸気温度信号、第2の目標プロセス状態量設定部4
22で設定された第2の目標蒸気温度信号)に見合うよ
うに、第1の調節弁5及び第2の調節弁6を制御する。
弁5の開度が規定範囲近傍で制御され、容量の大きな第
2の調節弁6が微少開度で制御されることが少なくなる
為、冷却水流量の変化が少なくなって安定した蒸気温度
制御が可能となる効果を得る。
する。
10の実施の形態の制御ブロック図を示す。図18に、
本発明のプロセス制御装置の第10の実施の形態の第2
の調節計補整演算部の詳細な制御ブロック図を示す。図
17,図18中、422bは第2の調節弁6が目標とす
るプロセス状態量を設定する第2の目標プロセス状態量
設定部、49は第1の調節弁の開度に基づいて第2の調
節弁の開度を補整する第2の調節計補整演算部、491
は入力端子、492は予め設定されたA側設定値、49
3は入力信号を選択して出力する選択スイッチ、494
は予め設定されたB側設定値、495は入力信号を積分
演算し出力する積分演算部、496は入力端子、497
は予め設定されたC側設定値、498は入力信号を選択
して出力する選択スイッチ、499は予め設定されたD
側設定値、49bは入力信号を加算又は減算する加減演
算部、49cは出力端子、49dは入力信号を加算又は
減算する加減演算部を示す。
の形態の第1の目標プロセス状態量設定部412からの
出力信号(第1の目標圧力信号)に基づいて設定されて
いた第2の目標プロセス状態量設定部422を、第1の
目標プロセス状態量設定部412とは無関係に設定され
る第2の目標プロセス状態量設定部422bを設置した
ものである。
基づいて第1の調節弁5及び第2の調節弁6とを協調制
御して、サージタンク2内圧力を制御する。即ち、サー
ジタンク内圧力伝送器21をサージタンク2に設置し、
サージタンク2内圧力を検出し、第1の調節計41と第
2の調節計42との各々に伝送する。第1の調節計41
及び第2の調節計42では、圧力検出信号が各々の目標
値(第1の目標プロセス状態量設定部412で設定され
た第1の目標圧力信号、第2の目標プロセス状態量設定
部422で設定された第2の目標圧力信号)に見合うよ
うに、第1の調節弁5及び第2の調節弁6を制御する。
において、第1の目標プロセス状態量設定部412で設
定された第1の目標圧力信号からサージタンク圧力伝送
器21から伝送された圧力検出信号を減算し、比例積分
演算部411bにおいて、比例+積分演算して、第1の
開度指令信号として第1の調節弁5及び第1の調節弁開
度判定部43に伝達する。第1の調節弁開度判定部43
において、第1の調節弁5の開度が規定範囲外となった
こと又は/及び規定範囲内になったことを判定し信号を
出力する。第1の調節弁開度判定部43からの出力信号
は、第2の調節計補整演算部49に伝達される。第2の
調節計補整演算部49の入力端子491と第1の調節弁開
度判定部43の出力端子434とが接続され、第2の調
節計補整演算部49の入力端子496と第1の調節弁開
度判定部43の出力端子437とが接続される。第1の
調節弁開度判定部43からの出力信号が、入力端子431
を経由して、接断差付きの第1のモニタースイッチ43
3と接断差付きの第2のモニタースイッチ436に伝達
される。
31の信号が、第1の信号発生部432の設定値以上又
は超えると、第1のモニタースイッチ433がONとな
り信号を出力し、第1の信号発生部432の設定値以下
で、且つ、接断差以上又は超えて低下すると、第1のモ
ニタースイッチ433がリセットされる。第1のモニタ
ースイッチ433の出力は出力端子434に伝達され、
入力端子491を経由して選択スイッチ493に伝達さ
れる。入力端子491からの入力信号がONの場合は、
例えば+1%に設定されたA側設定値492が選択さ
れ、入力端子491からの入力信号がOFFの場合は、
0%に設定されたB側設定値494が選択され、加減演
算部49bに伝達される。
端子431の信号が第2の信号発生部435の設定値以
下又は小さくなると、第2のモニタースイッチ436が
ONとなり信号を出力し、第2の信号発生部435の設
定値以上で、且つ、接断差以上又は超えて上昇すると、
第2のモニタースイッチ436がリセットされる。第2
のモニタースイッチ436の出力は出力端子437に伝
達され、入力端子496を経由して選択スイッチ498に
伝達される。入力端子496からの入力信号がONの場
合は、例えば−1%に設定されたC側設定値497が選
択され、入力端子496からの入力信号がOFFの場合
は、0%に設定されたD側設定値499が選択され、加
減演算部49bに伝達される。
積分演算部495に伝達され、その積分演算結果が出力
端子49cに伝達され、第2の調節計補正演算部49の
出力となる。
る場合には、第2の調節計補正演算部49の出力はほぼ
一定になる為、加減演算部49dの出力変化は、第2の
制御演算部421の出力信号の変化のみとなり、第2の
調節弁6の弁開度が殆ど変化しない。ここで、第1の調
節計41の制御ゲインは、第2の調節計42の制御ゲイ
ンよりも敏感に設定するものとし、例えば、比例ゲイン
を約1.0 ,積分時間を約10秒に設定し、また、第2
の調節計は第1の調節計よりも鈍感に設定するものと
し、例えば、比例ゲインを約0.2 ,積分時間=を30
秒に設定する。このように、第1の調節計41の制御ゲ
インと第2の調節計42の制御ゲインとを設定すること
により、第1の調節弁5の開度が規定範囲内にある場合
には、サージタンク2の圧力が微小変化した場合、第2
の調節弁6の弁開度変化が少なくなり、殆ど第1の調節
弁5のみで燃料ガスの流量が制御されることになる。従
って、プラント負荷一定運転中は、第2の調節弁6と第
1の調節弁5との制御干渉が発生せず、サージタンク2
内圧力が安定に制御される。
外の時は、第1のモニタースイッチ433がONとな
り、入力端子491の入力信号がONになる為、A側設
定値492が、加減演算部49bを経由して、積分演算
部495に伝達され、その積分演算結果が出力端子49
cを経由して、加減演算部49dに伝達される。この結
果、第2の調節弁6の弁開度を増加させる側に機能し、
第1の調節弁5が規定開度内にある時よりも第2の調節
弁6の開度が徐々に大きくなって燃料ガス流量が増加
し、サージタンク2内圧力が上昇する。この結果、第1
の調節弁5の弁開度が減少して規定開度内になり制御が
安定する。
内の時は、第2のモニタースイッチ436がONとな
り、入力端子496の入力信号がONになる為、C側設
定値497が加減演算部49bを経由して、積分演算部
495に伝達され、その積分演算結果が出力端子49c
を経由して、加減演算部49dに伝達される。
させる側に機能し、第1の調節弁5が規定開度内にある
時よりも第2の調節弁6の開度が小さくなって、燃料ガ
ス流量が減少し、サージタンク2内圧力が低下する。こ
の結果、第1の調節弁5の弁開度が増加して規定開度内
になり制御が安定し、サージタンク2は安定した圧力に
制御されることが可能になる。
する。
11の実施の形態の制御ブロック図を示す。図20に、
本発明のプロセス制御装置の第11の実施の形態の第2
の目標設定関数演算部の詳細な制御ブロック図を示す。
が目標とするプロセス状態量を変更する第2の目標設定
関数演算部、501は入力端子、502は入力信号を予
め設定された所定の関数に従って変換し出力する関数演
算部、503は出力端子を示す。
明の第1の実施の形態の第1の調節弁開度判定部43と
第2の目標プロセス状態量補整部47とに代えて、第1
の調節弁開度判定部43と第2の目標プロセス状態量補
整部47との機能を備えた関数演算部502を設置した
例である。
開度指令信号)を第2の目標設定関数演算部50に伝達
する。第2の目標設定関数演算部50において、入力端
子501の入力信号が、関数演算部502に伝達され
る。関数演算部502において、入力信号(第1の調節
弁5の開度)が0以上規定範囲の下限値(例えば、20
%)以下又は小さい時にその入力信号に応じた信号(例
えば、−1%〜0の範囲)を出力し、規定範囲の下限値
(例えば、20%)以上又は大きく第2の規定値(例え
ば、80%)以下又は小さい時に0%の信号を出力し、
第2の規定値以上又は大きく100%以下の時にその入
力信号に応じた信号(例えば、0〜1%の範囲)を出力
する。これにより、第1の調節弁5の開度が規定範囲内
にある場合は、第2の目標設定関数演算部50の出力は
0%になる為、第2の調節計42の目標値と第1の調節
計41の目標値は同一(30.0kg/cm2g)となる。第
1の調節計41の制御ゲインを第2の調節計42の制御
ゲインよりも敏感に、例えば、比例ゲインを約1.0 ,
積分時間を約10秒に設定し、第2の調節計42の制御
ゲインを第1の調節計41の制御ゲインよりも鈍感に、
例えば、比例ゲイン=約0.2 ,積分時間=約30秒に
設定することにより、第1の調節弁5の開度が規定範囲
内にある場合は、サージタンク2内圧力が微小変化した
場合に、第2の調節弁6の開度変化は少なくなり、第1
の調節弁5のみで制御される。従って、プラント負荷一
定中は、第2の調節弁6と第1の調節弁5との制御干渉
は発生しない。
値以上又は大きい時、第2の目標設定関数演算部50の
出力が、+1%〜0%となり、加減演算部422aに、
+1%〜0%の信号が伝達される。この結果、第2の調
節計42の目標値が第1の調節計41の目標値(例え
ば、30kg/cm2g)より、+1%〜0%高目に設定変更
される為、比例+積分動作によって第2の調節弁6の開
度を増加させる側に機能し、第1の調節弁5が規定開度
内にある時よりも第2の調節弁6の開度が徐々に大きく
なって流量が増加する為、サージタンク2内圧力が上昇
する。この結果、第1の調節弁5の開度が減少して規定
開度内になり制御は安定する。
の下限値以下又は小さい時、第2の目標設定関数演算部
50の出力が−1%〜0%となり、加減演算部422a
に−1%〜0%の信号が伝達される。第2の調節計42
の目標値が、第1の調節計41の目標値(例えば、30
kg/cm2g)より、1%〜0%低目に設定変更される為、
比例+積分動作によって第2の調節弁6の弁開度を減少
させる側に機能し、第1の調節弁5が規定開度内にある
時よりも第2の調節弁6の開度が小さくなって燃料ガス
流量が減少する為、サージタンク2内圧力が低下する。
この結果、第1の調節弁5の開度が増加して規定開度内
になり制御が安定する。この結果、サージタンク2は安
定した圧力に制御されることが可能になる。
の調節弁)の弁開度に応じて、第2の調節弁(大容量の
調節弁)のプロセス状態量の目標値を変更することによ
り、第1の調節弁と第2の調節弁の制御干渉を抑制する
という効果を奏する。
には、第1の調節弁のプロセス状態量の目標値よりも、
第2の調節弁のプロセス状態量の目標値を大きくする。
これにより、プロセス状態量の検出値が第1の調節弁の
プロセス状態量の目標値を超えると、逆に第1の調節弁
が閉方向に制御されることになる。そして、第1の調節
弁の弁開度が小さくなったところで、第2の調節弁のプ
ロセス状態量の目標値を小さくする。また、第1の調節
弁の弁開度が小さい場合には、第1の調節弁のプロセス
状態量の目標値よりも、第2の調節弁のプロセス状態量
の目標値を小さくする。これにより、プロセス状態量の
検出値が第1の調節弁のプロセス状態量の目標値より小
さくなると、逆に第1の調節弁が開方向に制御されるこ
とになる。そして、第1の調節弁の弁開度が大きくなっ
たところで、第2の調節弁のプロセス状態量の目標値を
大きくする。
の制御ブロック図。
の第1の調節弁開度判定部の詳細な制御ブロック図。
の第2の目標プロセス状態量補整部の詳細な制御ブロッ
ク図。
による各状態量を比較したタイムチャート。
の制御ブロック図。
の制御ブロック図。
の第2の制御ゲイン補整付き制御演算部の詳細な制御ブ
ロック図。
の制御ブロック図。
の第1の調節弁開度判定部の詳細な制御ブロック図。
態の制御ブロック図。
態の第1の調節弁開度判定部の詳細な制御ブロック図。
態の制御ブロック図。
態による各状態量を比較したタイムチャート。
態の制御ブロック図。
態の制御ブロック図。
態の制御ブロック図。
形態の制御ブロック図。
形態の第2の調節計補整演算部の詳細な制御ブロック
図。
形態の制御ブロック図。
形態の第2の目標設定関数演算部の詳細な制御ブロック
図。
ガス流量伝送器、5…第1の調節弁、6…第2の調節
弁、7…第1の調節弁開度伝送器、11…復水器、12
…低圧復水ポンプ、13…高圧復水ポンプ、14…脱気
器、16…主給水ポンプ、17…グランドコンデンサ、
18…復水浄化器、21…サージタンク内圧力伝送器、
22…燃料ガス圧力伝送器、23…燃料ガス温度伝送
器、31…脱気器内水位伝送器、33…復水流量伝送
器、34…主給水流量伝送器、35…逆止弁、40…制
御装置、41…第1の調節計、42…第2の調節計、4
3,45…第1の調節弁開度判定部、44…第1の調節
弁開度判定部、44a,45a…圧力補整部、45b…
温度補整部、45c…乗算部、47…第2の目標プロセ
ス状態量補整部、47a,48b,475,487…一
次遅れ演算部、47b,49b,49d,411a,4
21a,422a,423a,424a,424b…加減演
算部、47c,48e,49c,434,437,44
4,447,454,457,503…出力端子、48…第
2の制御ゲイン補整付き制御演算部、48a…第2の積分
時間設定部、48c,431,441,448,45
1,458,459,471,476,481,48
2,491,496,501…入力端子、48d,41
1b,42d…比例積分演算部、49…第2の調節計補
整演算部50…第2の目標設定関数演算部、61…蒸気
供給ヘッダ、62…冷却水供給ヘッダ、64…減温器、
72…蒸気温度伝送器、411…第1の制御演算部、41
2…第1の目標プロセス状態量設定部、421…第2の
制御演算部、422,422b…第2の目標プロセス状態量
設定部、423,424…先行制御演算部、423b…圧力
先行制御演算部、424c…第2の水位先行制御演算
部、424d…第1の水位先行制御演算部、432…第
1の信号発生部、433,443,453…第1のモニ
タースイッチ、435,445,455…第2の信号発
生部、436,446,456…第2のモニタースイッ
チ、472,492…A側設定値、473,478,48
5,489,493,498…選択スイッチ、474,
494…B側設定値、477,497…C側設定値、4
79,499…D側設定値、483…論理和、484…
第1の比例ゲイン設定部、486…第2の比例ゲイン設
定部、488…第1の積分時間設定部、495…積分演
算部、502…関数演算部。
Claims (7)
- 【請求項1】プロセス状態量が予め設定された前記プロ
セス状態量の目標値に見合うように、互いに並列に配置
された大容量の調節弁及び小容量の調節弁を制御して、
前記プロセス状態量を制御するプロセス制御方法におい
て、 前記小容量の調節弁が予め設定された第1の所定の弁開
度以上となったとき又は前記第1の所定の弁開度を超え
たときに、前記大容量の調節弁の前記プロセス状態量の
目標値を大きくし、 前記小容量の調節弁が前記第1の所定の弁開度以下に設
定された第2の所定の弁開度以下となったとき又は前記
第2の所定の弁開度より小さくなったときに、前記大容
量の調節弁の前記プロセス状態量の目標値を小さくする
ことを特徴とするプロセス制御方法。 - 【請求項2】プロセス状態量が予め設定された前記プロ
セス状態量の目標値に見合うように、互いに並列に配置
された大容量の調節弁及び小容量の調節弁を制御して、
前記プロセス状態量を制御するプロセス制御方法におい
て、 前記小容量の調節弁が予め設定された第1の所定の弁開
度以下となったとき又は前記第1の所定の弁開度より小
さいときに、前記大容量の調節弁の前記プロセス状態量
の目標値を小さくし、 前記小容量の調節弁が前記第1の所定の弁開度以上に設
定された第2の所定の弁開度以上となったとき又は前記
第2の所定の弁開度を超えたときに、前記大容量の調節
弁の前記プロセス状態量の目標値を大きくすることを特
徴とするプロセス制御方法。 - 【請求項3】プロセス状態量が予め設定された前記プロ
セス状態量の目標値に見合うように、互いに並列に配置
された大容量の調節弁及び小容量の調節弁を制御して、
前記プロセス状態量を制御するプロセス制御方法におい
て、 前記小容量の調節弁が予め設定された第1の所定弁開度
範囲外になったときに、前記大容量の調節弁の前記プロ
セス状態量の目標値を変更し、 前記小容量の調節弁が前記第1の所定弁開度範囲以内に
設定された第2の所定開度範囲内になったときに、前記
大容量の調節弁の前記プロセス状態量の目標値を元に戻
すことを特徴とするプロセス制御方法。 - 【請求項4】前記小容量の調節弁が前記第1の所定開度
範囲外になったときに、前記大容量の調節弁を制御する
制御計の制御ゲインを大きくすることを特徴とする請求
項3に記載のプロセス制御方法。 - 【請求項5】前記小容量の調節弁が前記第2の所定開度
範囲内になったときに、前記大容量の調節弁を制御する
制御計の制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求
項3に記載のプロセス制御方法。 - 【請求項6】互いに並列に配置された第1の調節弁及び
第2の調節弁と、プロセス状態量を検出する伝送器と、
前記プロセス状態量の目標値を設定する設定部と、前記
伝送器で検出された前記プロセス状態量の検出値と前記
プロセス状態量の目標値とに基づいて前記第1の調節弁
を制御する第1の調節計と、前記プロセス状態量の検出
値と前記プロセス状態量の目標値とに基づいて前記第2
の調節弁を制御する第2の調節計とを有するプロセス制
御装置において、 前記第1の調節弁の開度に応じて、前記第2の調節計の
前記プロセス状態量の目標値を変更する目標プロセス状
態量変更部を有することを特徴とするプロセス制御装
置。 - 【請求項7】ガスタービン燃焼器へ供給する燃料ガスを
貯留するサージタンクと、前記サージタンクへ供給する
燃料ガスの流路に互いに並列に配置された第1の調節弁
及び第2の調節弁と、前記サージタンク内の圧力を検出
する圧力伝送器と、前記サージタンク内の圧力の目標値
を設定する目標圧力設定部と、前記圧力伝送器で検出さ
れた前記サージタンク内の圧力の検出値と前記サージタ
ンク内の圧力の目標値とに基づいて前記第1の調節弁を
制御する第1の調節計と、前記サージタンク内の圧力の
検出値と前記サージタンク内の圧力の目標値とに基づい
て前記第2の調節弁を制御する第2の調節計とを有する
サージタンク内圧力制御装置において、 前記第1の調節弁の開度に応じて、前記第2の調節計の
前記サージタンク内の圧力の目標値を変更する目標圧力
変更部を有することを特徴とするサージタンク内圧力制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP06976698A JP3374745B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | プロセス制御装置及びその制御方法 |
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JP06976698A JP3374745B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | プロセス制御装置及びその制御方法 |
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CN104500150B (zh) * | 2014-11-28 | 2016-03-30 | 武汉大学 | 一种汽轮机调速器执行机构分段线性模型及参数获取方法 |
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1998
- 1998-03-19 JP JP06976698A patent/JP3374745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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