JPS6332602A - 火力発電プラント最小寿命消費低損失起動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電プラントの起動システムに係り、特に
、プラント起動過程での運転制約条件を守り、指定され
た時刻通りに起動を完了し、かつ、機器の寿命消費量及
び起動時エネルギ損失を最小にするために好適な起動方
式に関する。 〔従来の技術〕 火力発電プラントの起動に関する従来の方法は、起動前
の停止時間や機器の温度状態に応じて、ボイラへの初期
投入燃料量、主蒸気の昇温及び外圧の時間関数、タービ
ンの昇速及び負荷上昇の時間関数が起動スケジュールと
して決定され、この起動スケジュールをプラントの各系
統に設けられた制御系で実行するという方法である。こ
の最も代表的な方法は、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｗｏｒ
ｌｄ、　Ｖｏ　ｎ　、　１６５　。 ＮＱ６の論文”Ｔｈｅｒｍａｌ　５ｔｒｅｓｓ　Ｉｎｆ
ｌｕｅｎｃｅ　Ｓｔａｒｔｉｎｇ。 Ｌｏａｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｂｏｉｌｅｒｓ、　Ｔｕｒｂｉ
ｎｅｓ”で述べられている。 この方法は、プラントの限られた部分の初期状態によっ
て一義的に起動スケジュールを決定する方法である。即
ち、ボイラ蒸気圧力、ボイラ出口蒸気温度、蒸気タービ
ンケーシング温度の初期値に応じて、蒸気タービンの昇
速率、初負荷型、速度保持並びに負荷保持による蒸気タ
ービンの暖機時間及び負荷変化率を決定する方法である
。この方法は、ボイラ発生蒸気の昇温特性のばらつきを
起動スケジュールのマージンとして吸収しているため１
作成される起動スケジュールは必要以上に長くなりがち
である。また、別の従来方法として、Ｕ　Ｓ　Ｐ３，４
４６，２２４及びＵ　Ｓ　Ｐ４，２２８，３５９が知ら
れている。これらは蒸気タービンに発生する熱応力をオ
ンラインリアルタイムで監視しながら蒸気タービンの急
速起動を図るものであるが、前述の従来方法と同様にボ
イラの起動方法に関しては何ら言及していない。 ボイラの起動時間短縮を目的とした従来方法は。 特開昭５９−１５７４０２号公報が知られている。この
方法はボイラに発生する熱応力をオンラインリアルタイ
ムで監視しなからボイラ発生蒸気の急速昇温を図るもの
である。しかし、この方法はタービンの起動に関しては
何ら言及していない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このように、従来の方法は何れもボイラもしくは蒸気タ
ービンの片方のみに着目した急速起動方法である。しか
も、機器の寿命消費量及び起動損失を低減するための配
慮はなされてぃなかった。 本発明は、上記従来方法がボイラまたはタービンの片方
のみを対象としていたのに対し、両者の起動特性を総合
的に考慮することにより、指定された時刻に対して正確
に起動を完了し、がっ、機器の寿命消費量及び起動損失
の最小化を図ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、従来方式では考慮されていなかったプラン
ト全系の起動特性に着目し、この起動特性を予測するた
めのモデルを用いて、指定時刻通りに起動を完了すると
いう条件のもとて機器寿命の消費量と起動損失を最小化
する起動スケジュールの作成機能を設けることにより達
成される。 〔作用〕 火力発電プラントの起動システムに内蔵させたプラント
動特性モデルは、実際にプラントが起動される前に起動
特性予測用として使用される。このプラント動特性モデ
ルに初期設定した運転制約条件下での起動特性を予測し
、起動損失が最小となるような起動スケジュールを求め
、このときの起動完了時刻と指定時刻との差に応じて運
転制約条件を修正し、この修正した条件下で再度起動完
了時刻を予測する。予測された起動完了時刻を再度指定
時刻と比較し、その差に応じて再度運転制約条件を修正
する。このような手続きを繰返すことにより起動時にお
ける機器の寿命消費量を最小に抑え、かつ、起動損失を
低く抑えることができる。 〔発明の実施例〕 第１図は火力発電プラント最小寿命消費低損失起動方式
の基本機能構成を示す。機能を大別すると、起動スケジ
ュール作成機能１０００とスケジュール実行機能２００
０から成る。前者では最小寿命消費でかつ低損失ならし
める最適起動スケジュール１０１を作成し、後者は実際
のプラント３０００を最適起動スケジュール通りに起動
するために時々開側プラントに対する操作量２０１を変
更する。 起動スケジュール作成機能１０００は、更に、スケジュ
ール最適化機能１１００とプラント動特性予測機能１２
００から成る。前者は、更に、オフライン最適化機能１
１１０とオンライン最適化機能１１２０から成り、後者
は更にプラント動特性モデル１２１０．ボイラ応力計算
機能１２２０及びタービン応力計算機能１２３０から成
る。オフライン最適化機能１１１０は起動スケジュール
１１１を仮定し、これをプラント動特性モデル１２１０
に設定することにより起動特性２１３゜２１１．２１２
を模擬すると共に、ボイラ応力計算機能１２２０及びタ
ービン応力計算機能１２３０にて、それぞれボイラ応力
２２１及びタービン応力２３１を算出する。一方、オン
ライン最適化機能１１２０はプラント動特性モデル１２
１０が動作するとき、タービン応力２３１に応じてター
ビンの目標運転状態１２１を逐次最適化する。オフライ
ン最適化機能１１１０は、この結果算出された運転制限
条件に関係するプロセス変数の挙動及び起動損失を評価
し、新たに起動スケジュール１１１を仮定し、これをプ
ラント動特性モデル１２１０に設定する。ここで、起動
損失は全起動過程で消費した燃料の発熱量から電気出力
を引いた値と定義する。この様な処理を繰返すことによ
り、プロセス状態が運転制限を侵すことなく最小起動損
失で起動を完了できる最適起動スケジュール１０１が決
定される。決定された最適起動スケジュール１０１はス
ケジュール実効機能２０００に設定され、実際にプラン
トを起動するための目標値となる。ここで、プラント動
特性モデル１２１０、ボイラ応力計算機能１２２０及び
タービン応力計算機能１２３０は、それぞれ初期値３２
１゜３２２及び３２３を必要とし、これらは起動前に計
測されたプロセス状態値とする。 次に、実施例における起動スケジュールを規定するパラ
メータを定義する。プラントの起動損失及び起動時間は
基本的にプラントの温度特性に依存するため、プラント
の昇温特性と因果関係の強いものをパラメータとして選
定すべきである。このような基本的考え方に基づいて、
イグナイタ点火間隔（Ｔｒａ）　ｔ　ミル起動間隔（Ｔ
ｐＬｖ　）　を主蒸気昇温率（ＬｔＭｇ）及び再熱蒸気
昇温率（ＴＲＨＨ）の四つをパラメータとして選定した
。 イグニイタ点火間隔（ＴＸａ）とは、ボイラ点火指令が
発生されると、ボイラの各バーナ段に対応したイグナイ
タが時間間隔Ｔｘａで、順次１点火され軽油バーナが点
火されてゆく間隔である。 ミル起動間隔（ＴＰＬＶ）とは、軽油バーナが全て点火
された後、微粉炭ミルが、順次、起動されてゆくときの
時間間隔である。この場合、二台目までのミルは運用基
準に従って定格流量の５０％の微粉炭を供給する。三台
目のミルが起動されると、ボイラへ投入される微粉炭の
全流量が定格値の４０％（各ミルの分担量は６７％）と
なるように運転する。その後、タービンが起動され１発
電機出力が４０％に達すると通常負荷運転モードに移行
し、負荷要求に応じてミルが起動され、最大１台のミル
が運転される。各ミルが起動されるにつれ、軽油バーナ
は消火されてゆく。 主蒸気昇温率（ＬＴＭＳ）は、通常負荷運転領域（４０
〜１００％負荷）での主蒸気温度の上昇速度を規定する
パラメータであり、スケジュール実行機能２０００で演
算される主蒸気温度目標値ＴＭＳＳε丁に対して、次式
に示す働きをもつ。 ・・・（１） ここで、’　ＴＭ８４０　：　４０％負荷に達したとき
の主蒸気温度（℃） Ｔ阿ｓＲ：主蒸気温度定格値（”Ｃ） Ｌ　：負荷（％） 即ち、負荷がＬＴＭＳ（％）に達するとき主蒸気温度を
定格値に到達させることを意味する。 再熱蒸気昇温率（ＬＴＲ）ｌ　）とは、主蒸気温度と同
様に通常負荷運転領域での再熱蒸気温度の上昇速度を規
定するパラメータであり、スケジュール実行機能２００
０で演算される再熱蒸気温度目標値ＴＲＨ３ＥＴに対し
て、次式に示す働きをもつ。 ・・・（２） ここで、　ＴＲＨ４０：　４　Ｑ％負負荷達したときの
再熱蒸気温度（”Ｃ） ＴＭＳＲ：再熱蒸気温度定格値（℃） Ｌ　：負荷（％） 即ち、負荷がＬＴＲＨ（％）に達するとき再熱蒸気温度
を定格値に到達させることを意味する。 次に、オフライン最適化機能１１１０における最適化ア
ルゴリズムについて詳細に述べる。 第２図は、本発明に非線形最適化手法の一つであるコン
プレックス法を適用した詞動スケジュール最適化アルゴ
リズムの基本処理手順を示す。ここで、スケジュールパ
ラメータは Ｘ＝［Ｘ（１）、　　Ｘ（２）、　　Ｘ（３）、　　Ｘ
（４）コ１＝［Ｔｒａ、　　Ｔｐｃ、ｖ　　＊　　ＬＴ
ＭＳ　　＋　　ＬＴＲＨコｔ　　　−（３）と表記する
。以下、各処理機能について説明する。 （１）イニシャライズ１００ 最適化アルゴリズムで使用する定数及びイニシャル値に
関して、その記号、値、単位及び意味を第３図に示す。 （２）初期シンプレックス形式２００ 処理手順を第４図に示す、初期試行点Ｘ１には設計値Ｘ
ｏを設定し、シミュレーションを実行する。この場合の
シミュレーションとはプラント動特性予測機能１２００
を動作させ、起動スケジュールＸｎに従ってプラントが
起動される場合の起動特性を予測することである。この
とき、Ｘｌに対する運転制限要因Ｙ（ＮＭＶ）が陰的制
約条件Ｙｔ。 （Ｎ　ｓｖ）　（第５図参照）を侵害していなければ、
次式に従ってＸｓの近傍で初期シンプレックスを形成す
る。 ここで、ＢＪは−１，＜ＢＪ＜１．を満足する擬似乱数
であり、第６図に示す手順で決定する。 ＸＪが陰的制約条件を侵害する場合は、第７図に示す手
順で試行点を修正する。 （ａ）乱数発生２２０ 第６図はＭを変数とする擬似乱数の算出手順である。本
アルゴリズムは平方根の最上桁から５番目に現われる数
字を利用する方法である。 （ｂ）初期シンプレックス修正２４０ 延長倍率修正係数Ｄ　（Ｉ）に従って、試行点Ｘ（Ｉ、
Ｊ）を次式のように修正する。 Ｘ（Ｉ、　Ｊ）＝Ｘ（Ｉ、　Ｊ）＋（１，−Ｄ（Ｉ）Ｘ
ＸＭＡＸ（Ｉ）　ＸＭｒＮ（１））・・・（５） （ｃ）延長倍率修正係数決定２６０ 操作パラメータを変更した場合の運転制限要因に対する
感度は、第８図に示すように、大。 中、小及び零と種々異なる。従って、どの運転制限要因
が陰的制約条件（第５図参照）を侵害したかによって、
試行点の延長倍率を修正した方が画一的に修正するより
も最適値の探索効率が高くなると考えられる。第９図は
、この考え方に従って陰的制約条件の監視アルゴリズム
（第１０図参照）を基に延長倍率修正係数を決定するア
ルゴリズムを示す。 （３）特性評価順位付け３００ 本機能は第１１図に示すように、に個（本例ではに＝８
）からなるシンプレックスの頂点の中から特徴的な次の
三点を決定するためのアルゴリズムである。 ｉ）最良頂点（ＸＱ、ＱχｔＱ） Ｋ個の頂点のうち最小起動損失となる頂点に対応した操
作パラメータ（ＸＱ）と起動損失（Ｑ　ｘ　、　ｏ　） ｎ）Ｍ悪頂点（Ｘｓ＋　Ｑｘ＋ｓ） Ｋ個の頂点のうち最大起動損失となる頂点に対応した操
作パラメータ（Ｘｓ）と起動損失（Ｑｘ、ｓ）　ｎｉ）
二番目に悪い頂点（Ｘｓｚ、　Ｑｘｙｓｚ）Ｋ個の頂点
のうち起動損失が二番目に大きい頂点に対応した操作パ
ラメータ（Ｘｓｚ）と起動損失（Ｑｘ、　５ｚ） （４）重心計算４００ 第１２図に示すように、最悪頂点Ｘｓを除く（Ｋ−１）
個の頂点からなるシンプレックスの幾何学的重心座標Ｘ
ａを求める。 （５）新試行点決定５００ ）第１３ｒＭに示すように、新試行点をχに十１として
、次式を満足する座標で定義する。この点は最悪頂点Ｘ
ｓと重心Ｘａを結ぶ直線上にあり１重心から距離Ｒ（Ｘ
ｏ−Ｘｓ）にある、ここでＲは（７）テ述べる延長倍率
である。 Ｘｇ＋ｔ＝Ｘｏ＋Ｒ（Ｘａ−Ｘｓ）　　　　　　　−（
６）但し、ＸＭＩＮ＜ＸＫ＋１＜ＸＭＡＸ （６）試行点後退不可判定６００ 延長倍率の修正が発生すると１次の試行式点は重心方向
に後退するが、群制限に後退させるのではなく、第１４
図に示すように、Ｒ＜Ｏ−１・Ｒ。 となったとき後退は中止し、シンプレックス全体を縮退
させ、新たな探索方向を見比す。この縮退方法に関して
は（９）で説明する。 （７）延長倍率修正７００ 陰的制御条件が侵害された場合は、第１５図に示す方法
で延長倍率Ｒを修正する。 （８）新試行点延長８００ 新試行点χに＋１における起動損失（Ｑｘ、に＋１）が
、それまでの最小値Ｑｘ、ｅよりも小さい場合は、第１
６図に示すように、更に同一方向に延長して最適点への
接近を図る。この再延長点をＸＥとする。 （９）試行点後退９００ 新試行点Ｘｘ◆１における起動損失（Ｑｘ、　Ｋ＋１）
が、それまでの二番目に大きい値Ｑｘ、ｓｚよりも大き
い場合はＸＫ＋ｔが最適点を飛び越した可能性がある。 そこで、第１７図に示すようにＱ　ｘ　ｖに＋１＜Ｑｘ
、ｓの場合は試行点を重心方向へ中間まで後退（Ｒを０
．５Ｒとする）させ、Ｑｘｗ　Ｋ＋１＞ＱＸＩＳの場合
は大きく後退（Ｒを＝０．５　とする）させる、このと
きの試行点をＸｃとする。 （１０）シンプレックスの縮退１３００最悪点Ｘｓと重
心Ｘａを結ぶ直線上で特性改善点が見つからない場合（
Ｑｘ、ｃ＜Ｑｘ、ａとなるＸｃがない場合）は、シンプ
レックスの大きさを最良点Ｘａの方向に縮小させること
により、新たに最適点への接近の可能性を見出す、この
場合、第１８図に示すように最初は縮退率を半分とする
が。 各頂点が制約条件を侵害する場合は縮退率を３／４とす
る。それでも制約条件を侵害する頂点は元の位置にもど
す、ここで、陽的制約条件とは最適化パラメータ自身の
上下限値であり、それぞれＸＨＡＸ、　ＸＭｔｓである
。第１９図に示すように全パラメータが陽的制約条件を
満足していることを確認した上でシミュレーションを実
行する。 （１１）最悪点除外１４２０．１４４０．１４６０第２
０図に示すように、ＸＥ、　ＸＫ÷１あるいはＸｃがＸ
ｓよりも改善された点であればＸｓを除外し。 ＸＥ、χに＋１あるいはＸｃを追加することにより新た
なシンプレックスを形成する。 （１２）探索回数制限到達判定１５００探索回数とはシ
ミュレーションの回数であり、これを制限することによ
り１本アルゴリズムが無限ループに陥らないようにする
。第２１図はそのための処理手段であり、記号の意味は
次の通りである。 ＮＴ　　：全シミュレーション回数 ＮＡＤ　　：シミュレーション結果がシンプレックスの
頂点として使用された回数 Ｎｎａ　　：シミュレーション結果がシンプレックスの
頂点として使用されなかった回数 ＮＫＡＤ：Ｘに＋１がシンプレックスの頂点として使用
された回数 Ｎ２八〇：ＸＥがシンプレックスの頂点として使用され
た回数 ＮＣＡＤ　：　ＸＣがシンプレックスの頂点として使用
された回数 Ｎ５ＡＤ　ニシンプレックスの縮退のためのシミュレー
ション結果がシンプレックスの頂点として使用された回
数 ＮＫＮＧ　　：ＸＫ＋１がシンプレックスの頂点として
使用されなかった回数 ＮＥＮＧ　　：　ＸＥがシンプレックスの頂点として使
用されなかった回数 ＮＣＮ０：ＸＣがシンプレックスの頂点として使用され
なかった回数 Ｎ５ＮＯニシンプレックス縮退のためのシミュレーショ
ン結果がシンプレックスの頂点として使用されなかった
回数 （１３）シミュレーション１６００ シミユレーシヨンの基本的手順を第２２図に示す。シミ
ュレーションでは、プラント起動過程をボイラ起動、昇
速、負荷上昇の３つのフェーズに分けた。ボイラ起動フ
ェーズは、イグナイタ点火から昇圧制御（本機能はプラ
ント起特性モデルに内蔵されている）を実行し、起動時
設定圧力（主蒸気は９４．９ａｔａ、再熱蒸気圧力は８
　、１６ａｔａ）に到達するまでの起動過程を示す。昇
速フェーズは、昇速制御機能を含むメタルマツチ制御機
能により定格速度まで昇速し、且つ高圧タービンのメタ
ルマツチ条件が成立するまでの起動過程を示す。 負荷上昇フェーズは、併入条件判定機能により負荷併入
し、負荷上昇制御機能により定格負荷（実運用において
は目櫟負荷）に達するまでの起動過程を示す。 （１４）最適点収束判定１７００ 最適点、即ち最小損失を実現するための起動スケジュー
ルは次式を満足するＸＱとする。 このときのＸＱをＸｏｐｒと表記する。 以上でオフライン最適化機能１１１０の詳細説明を完了
した１次に、オンライン最適化機能１１２０について詳
細を説明する。 オンライン最適化により急速起動を実現するために、次
の点に着目した。 （１）ドラム蒸気温度変化率を考慮した急速昇圧主蒸気
圧力の上昇はドラム圧力の上昇を意味し。 ドラム圧力の上昇は圧力で定まる飽和温度の上昇となっ
て表われる。更に、ドラム蒸気温度が変化するとドラム
には熱応力が発生する。このドラム熱応力を許容値以下
にするためには蒸気温度の変化率を許容値以下とする必
要がある。本発明では圧力と飽和温度の関係が非線形性
をもっていることを考慮して、常に最大許容温度変化率
となるように目櫟圧力を決定する方式とする。これによ
り。 昇圧に要する時間を最小にする。 （２）最適メタルマツチ条件算出による昇期通気制御対
象であるプラントは、中圧起動（中圧タービンにより昇
速する方式）とした。メタルマツチ条件は高圧タービン
と中圧タービンの両者を考慮する必要がある。本発明で
は、中圧タービンのメタル温度から定まる通気可能温度
に再熱蒸気温度に達すると、直ちに中圧タービンに通気
し昇速する。昇速か完了すると、高圧タービンのメタル
温度から定まる通気可能温度に主蒸気温度が達すると、
直ちに負荷上昇フェーズへ制御を進める。 これにより、タービンの通気待ち時間を必要最小限にと
どめる。 （３）中圧タービンの応力を考慮した急速昇速中圧ター
ビンのロータ表面及びボアに発生する応力（熱応力＋遠
心応力）を許容値以下に抑え、且つ最大昇速率を逐次決
定することしこより、最短時間で昇速を完了させる。 （４）併入可能条件判定による早期併入併入直後はボイ
ラ発生蒸気温度が急上昇する。 この現象を考慮せず、高圧タービンのメタルマツチ条件
確立のみで併入してしまうと、負荷保持にもかかわらず
、ロータには過大な熱応力が発生する方式とする。これ
により、併入のための待ち時間を最小にし、起動時間の
短縮を図る６（５）高圧及び中圧タービンの応力を考慮
した急速負荷上昇 高圧及び中圧タービンのロータ表面及びボアに発生する
応力（熱応力＋遠心応力）を許容値以下に抑え、且つ最
大負荷上昇率を逐次決定することにより、最短時間で負
荷上昇を完了させる。 以上に述べた基本的考え方に基づいて作成されたオンラ
イン最適化機能１１２０の処理方式について詳細を述べ
る。 （１）昇圧制御 プラント起動時のボイラのドラムには、内部流体の温度
変化に伴なって熱応力が発生する。このとき過大熱応力
の発生を防ぐには、内部流体温度の変化率を許容値以下
に抑えなければならない。 内部流体温度は、そのときの圧力で一義的に定まる飽和
温度と見做されるため、許容温度変化率は許容圧力変化
率！！ＩＩわすことができる。第２３図に示すように、
圧力Ｐ飽和温度Ｔ　ｓａｔの関係１１２３は非線形であ
る。いま、圧力Ｐにおける飽和温度変化率の集合α（Ｐ
）を と表記し、飽和温度変化率許容値をαＬとすれば。 圧力Ｐにおける許容圧力変化率β（Ｐ）１１２４はで表
わされ、第２４（Ｉに示す特性゛曲線が得ら九る。 この特性は圧力レベルが高くなるほど許容圧力変化率は
大きくなることを示している。昇圧制御にこの特徴を生
かしたのが第２５図に示す制御系ブロック線ｖ！１１１
２５である。 （２）メタルマツチ制御１６１Ｇ メタルマツチ制御の基本処理手順を第２６図に示す１本
プラントは中圧タービン起動方式を採用しているため、
再熱蒸気温度ＴＲＩがＴＲＮＣＨＮ　（中圧タービンの
メタルマツチ条件下限温度を再熱蒸気温度に換算した値
であり、以下、中圧タービンに対するＮａｇａｔｉｖａ
　Ｍａｘと呼ぶ）よりも高い場合はメタルマツチ条件が
確立したことになり、中圧タービンによる昇速が可能と
なる。低い場合は、その状態で温度上昇を待つ、しかし
、メタルマツチ条件が確立した時点での主蒸気温度Ｔｎ
ａがＴ　ＭＮＣＨＰ（高圧タービンのメタルマツチ条件
上限温度を主蒸気温度に換算した値であり、以下、高圧
タービンに対するＰｏ５１ｔ１ｖａ　Ｎａｘと呼ぶ）よ
りも高い場合は、主蒸気の昇温が早過ぎたことになり、
高圧タービン通気による負荷上昇が不可能なため、もは
や中圧タービンによる昇速は無意味となる。即ち。 メタルマツチ失敗である。＊た。昇速中にＴｎａ＞Ｔ　
ＨＨＣＨＰとなった場合もメタルマツチ失敗である。 昇速完了後の主蒸気温度ＴｎｓがＴＮＮＯＨｌｌ　（高
圧タービンのメタルマツチ条件下限温度を主蒸気温度に
換算した値であり、以下、高圧タービンに対するＮａｇ
ａｔｉｖｅ　Ｎａｘと呼ぶ）よりも低い場合は、主黒気
昇温待ちとなる。その後、　ＴＭＩ　＞ＴＩＩＮ（！Ｉ
１１となりメタルマツチ条件が確立す九ば、負荷上昇フ
ェーズの併入可能条件判定機能へ処理は移行する。 昇速完了後、いつまでもメタルマツチ条件確立を待ちと
なる場合は、シミュレーション時間を制限（ＴＬ、ｔｎ
ｔｔ　）　Ｌｌ、起動失敗を見做す、二九により。 シミュレーションの計算時間を節約する。 次に、上記メタルマツチ条件の算出手順を説明する。 ｌ）中圧タービンに対するＮ・ｇａｔｉＶｅＷａｘ値（
Ｔ訃ｃ＊＊　）　１６１１ 第２７１１は、中圧タービンに対する再熱蒸気温度のＮ
ｅｇａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値（ＴＩＩＮＯＩＩＩＩ　）の
算出手順を示す０本例では１通気時の中圧タービンボー
ル内蒸気温度のメタルマツチ下限温度ＴＲａＮｆｆＮを
、ボール温度Ｔｒａｏよりも５０℃だけ低い値に設定し
である。同図に示す処理は、ポール内蒸気温度がＴＲＪ
ＩＮＩＩＩとなるような再熱蒸気温度Ｔ＊ｇＨｔｅ＋を
算出するためのものである０本処糧は、タービン応力計
算機能１２３Ｇに含まれる計算ルーチン（再熱蒸気温度
からボウル内蒸気温度を計算する方法）を共用し、収束
計算により逆にＴ＊５ＨｔＮからＴ　ＩＩＮｃＨＩＩを
求める方法としている。 ｎ）高圧タービンに対するＰｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｍａｘ値
（ＴｎｎａＨｐ　）　１６１２ 第２Ｂ＠は、高圧タービンに対する主蒸気温度の時の高
圧タービン第１段後蒸気温度のＰｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｍａ
ｘ値（ＴｓＨｃｎｐ　）の算出手順を示す６本例では１
通気メタルマツチ上隅部度Ｔｓ翻＾貰を、ロータ表面温
度（ケーシング内ｉｔｓ度と等しいと見做す）よりも５
０℃だけ高い値に設定しである。同図に示す処理は。 第１段後蒸気温度がＴ　ＭａｗＡｘとなるような主蒸気
温度ＴＭ１４０ＨＰを算出するためのものである。本処
理も、前項と同様、タービン応力計算機能１２３０に含
まれる計算ルーチン（主蒸気温度から第１没後蒸気温度
を算出する方法）を共用し、数束計算により逆にＴＭｓ
Ｍ＾ＸからＴ　ＭＭＣＨＰ　を算出する方式とした。 ｉｎ）高圧タービンに対するＮｅｇａｔｉｖｅ　Ｍａｘ
値（Ｔ　ＭＭＣＨＮ　）　１６１３ 第２９図は、高圧タービンに対する主蒸気温度のＮｅｇ
ａｔｉｖｅ　Ｍａｘ値（ＴＮＮＣＨＮ　）の算出手順を
示す。本処理手順は、前項と全く同じであり、メタルマ
ツチ下限温度ＴＨ８Ｎ！Ｎに対応する主蒸気温度ＴＲＭ
ＣＨＮを求めるものである。 （３）昇速制御１６４０ 第３０図は、昇速制御の処理手順を示す。この処理の特
徴は、次の点である。 ｊ）中圧タービンに発生する応力を予測し、この予測値
が許容値以下となる最大昇速率を逐次求めることにより
、昇速時間が最短となる昇速パターンでタービンを起動
できること。 ｎ）応力予測の精度を高めるために、プラントモデルを
そのまま予測に用いること。 本方式では、基準時刻ＴＩＭＥＤか−らＴＮＶＡＲＹの
間を最大昇速率ＤＮ（１）で昇速し、その後は速度保持
したと仮定し、時刻Ｔ＋−εＤ＋ＴＮＵＰまでタービン
に発生する応力を予測する。その結果、応力の予測値が
どの時点においても許容値以下であれば、昇速率ＤＮ（
１）で時刻Ｔ　＋Ｍｐｏ＋　ＴＮＶＡＲＹまで実際（起
動のシミュレーションとして）に昇速する。 逆に、予測値が許容値以上となった場合は、１ランク下
の昇速率ＤＮ（２）をモデルに設定し、発生応力を予測
する。ＤＮ（３）の場合でも、なお応力予測値が許容値
以下にならない場合はＤＮ（４）を設定して速度保持状
態とする。この様にして、時刻Ｔ　ｒｓｅｏ＋　ＴＮＶ
ＡＦＩＹに達すると、この時刻を再び基準時刻ＴｒＨｐ
ｏと置き、同様の処理を行う。以上の処理を繰返すこと
により定格速度に達すると昇速制御が完了し、次の併入
可能条件判定の処理に移行する。 （４）併入可能条件判定１６２０ 第３１図は、併入可能条件判定のための処理手順を示す
。本処理内容は同図の破線で示すように。 大きく分けて次の２つから成る。 ｉ）併入後の状態予測 初負荷（Ｌ＝３％）を投入した後の発生応力をプラント
モデルを用いて予測し、これが全予測区間Ｔｒシにおい
て、許容値以下となるか否かを判定する部分。許容値以
下であれば、負荷併入が実施される。 ｊｊ）併入条件保ち 前項での予測結果が否の場合（予測応力が許容値以上と
なる場合）、負荷併入を実施せず無負荷運転のまま制御
周期Ｔｃ５（次に状態予測を実施するまでの時間）だけ
待つ、この間に、主蒸気温度ＴＭｓが高圧タービンのメ
タルマツチ条件の上限温度Ｔ　ＭＭＣＨＰを越す場合は
メタルマツチ失敗であり、起動失敗となる。 メタルマツチ失敗とならなければ１次の制御周期に再び
ｉ）の処理にもどって併入後の状態を予測する。併入可
能条件が成立すれば次の負荷上昇制御に移行する。 （５）負荷上昇制御１６３０ 第３２図は、負荷上昇制御の処理手順を示す。 本制御方式は基本的には昇速制御方式と同じである。本
方式では、基準時刻ＴｔＭｅｏからＴＬＶＡＲｖの間を
最大負荷変化率ＤＬ（１）で負荷上昇し、その後は負荷
保持したと仮定し、時刻Ｔ＋ＭεＤ＋ＴＬＬＩＰまでタ
ービンに発生する応力を予測する。その結果、応力の予
測値がどの時点においても許容値以下であれば、負荷変
化率ＤＬ（１）で時刻Ｔ！にＥＯ＋ＴＬＶＡＲＶ　まで
実際（起動シミュレーションとして）に負荷上昇する。 逆に、予測値が許容値以上となった場合は、１ランク下
の負荷変化率ＤＬ（２）をモデルに設定し、発生応力を
予測する。ＤＬ（３）の場合でも、なお応力予測値が許
容値以下にならない場合はＤＬ（４）を設定して負荷保
持状態とする。この様にして、時刻が次の制御周期であ
るＴｘｓＥｏ＋　ＴＮＶＡＦＩＹに達すると、この時刻
を再び基準時刻’ｒｌ）ＩＥＤと置き、同様の処理を行
う０以上の処理を繰返すことにより目標負荷に到達する
と起動完了となる。 以上の様にして、ボイラ点火から目標負荷到達に要した
起動時間をＴｘとする。 以上に説明した方法により最小損失起動スケジュールＸ
・と起動時間’ｒ、＠が求まったことになるが、最小寿
命消費低損失起動を実現するために次の処理を行う、第
２図に示すように、現在時刻Ｔｏにおいてボイラを点火
し、最小損失スケジュールＸｓに従って起動したときの
起動完了予想時刻Ｔｐｏは Ｔｐｏｗ　Ｔｏ＋　Ｔｘｅ　＊　　　　　　　　　　　
・＝（１０）となる、起動完了指定時刻Ｔ　ｍＥｔと上
記Ｔｐｏの誤差ΔＴｘが許容値Ｃ以上となる場合は、誤
差ΔＴχに応じて運転制約条件を修正し、この修正値に
対して再度最小損失起動スケジュールを決定する。 この場合の運転制約条件とは第５１Ｉに示した陰的制約
桑件Ｙム（１）〜Ｙｉ、（１６）であり、第２１１には
ベクトル形式でＹＬと表記した。また、この修正方法と
しては各制約条件に対応した修正関数を−値し、これも
ベクトル形式ｆ（ΔＴｘ）と表記した。 このような繰返し処理により誤差ΔＴＸが許容値Ｃ以下
となったとき、最小損失起動スケジュールＸ＠は最適起
動スケジュールＸｏｐｔとしてスケジュール実行機能２
００Ｇに設定される。これが最小寿命消費低損失起動を
実現するための起動スケジューである。

【発明の効果】

本発明によれば９機器の寿命消費を必要最小限に抑える
ことができるため、起動停止の頻繁なプラントの長寿命
化が可能である。また、４１器寿命あ最小化と同時に起
動損失の低減ができるため。 プラントの１エネルギ運転が可能である。また。 起動完了時刻も指定された時刻に対して正確となるため
、電力系統における負荷ｌｌ１１１精度が向上し。 電力供給の信頼性示向上し、更に、各プラントにおいて
は運転員の負担が軽減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基本機能構成図、　　　−
第２ｓは起動スケジュール最適化アルゴリズムの処理手
順図、第３１２は記号とその説明図、第４図は初期シン
プレックスの処理手順図、第５図は制約条件説明図、第
６Ｅｌは擬似乱数決定手順図、第７１１はｘｌの陰約制
約条件を満足しないときの手順図、第ｓＨないし第１０
図は運転制限要因の説明と監視アルゴリズム図、第ｆｉ
ｌｌは特性評価機能の説明図、第１２Ｉ！ｌは重心を求
めるフローチャート、第１３＠は試行点決定の説明図、
第１４図は試行点後退不可判定フローチャート、第１５
５１は延長倍率修正フローチャート、第１６１１は新試
行点延長判定フロータヤード、第１７１１は試行点後退
のフローチャート、第１８図、第１９図はシンプレック
スの縮退の説明図、第２０１１は最悪濾除外のフローチ
ャート、第２１ｍ、第２２図はシミュレーションの基本
手順図、第２３１１は圧力と飽和温度の関係図、第２４
は図圧力と圧力変化中を示す図、第２５１！ｌは昇圧制
御ブロック図、第２６１ｆｌは基本処理手順図、第２７
１１はＴｌｌＮ０Ｎ−の算出手順図、第２８Ｉ！はＴＮ
ＮＣ！ＭＰの算出手順図。 第２９図はＴＮＮｃＨＮの算出手順図、第３０図は昇速
制御の処理手順図、第３１１９は併入可能条件判定手順
図、第３２図は負荷上昇制御手順図である。 １０００・・・起動スケジュールａｍ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、火力発電プラントの起動に必要な操作及び制御目標
   値設定に関する時間的な起動スケジュールを前記火力発
   電プラントの起動前に作成するための前記起動スケジュ
   ールの作成機能と、作成された前記起動スケジュールに
   従つて実際にプラントを起動するするスケジュール実行
   機能をもつ前記火力発電プラントの起動システムにおい
   て、 前記起動スケジュールの作成機能をスケジュール最適化
   機能とプラント動特性予測機能とで構成し、前記スケジ
   ュール最適化機能は起動完了時刻を守り機器寿命消費が
   最小となる条件のもとで起動損失を最小化するスケジュ
   ールを探索し、前記動特性予測機能は動特性モデル及び
   応力計算機能を内蔵し、前記動特性モデル及び応力計算
   により起動時のプロセス状態値を前記スケジュール最適
   化機能に出力することを特徴とする火力発電プラント最
   小寿命消費低損失起動方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記起動スケジュ
   ールに対応した起動特性の模擬を可能とする前記動特性
   モデルと、実際に前記火力発電プラントを起動する前に
   前記動特性モデルを用いて前記起動スケジュールに対応
   して変動するプロセス状態のうち運転制約条件に関係す
   るプロセス状態の挙動を予測するための動特性予測機能
   と、前記動特性予測機能で予測したプロセス状態が運転
   制約条件を侵害しているか否かを調べるための制約条件
   侵害判定機能と、前記動特性予測機能により予測された
   プロセス状態が全起動過程を通して制約条件を侵害する
   ことなく起動損失が最小となる最適起動スケジュールを
   決定するための最適スケジュール探索機能と、前記最適
   起動スケジュールを実行したと仮定した場合の起動完了
   予想時刻と指定された時刻との誤差に応じて前記運転制
   約条件のうち機器寿命を規定する条件を変更する運転制
   約条件変更機能をもち、前記最適スケジュール探索機能
   は変更後の運転制約条件のもとで起動損失を最小化する
   最適起動スケジュールを決定し、起動完了予想時刻と指
   定された時刻を再度比較するという手続きを繰返すこと
   により、指定時刻通りに起動を完了し、機器寿命消費の
   最小化を可能とする起動スケジュールを決定し、前記ス
   ケジュール実行機能に設定することを特徴とする火力発
   電プラント最小寿命消費低損失起動方式。