特開 2015-175570 ボイラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-175570(P2015-175570A)

(43)【公開日】2015年10月5日

(54)【発明の名称】ボイラシステム

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/18 20060101AFI20150908BHJP

   F22B 35/00 20060101ALI20150908BHJP

   G05B 11/36 20060101ALI20150908BHJP

   G05B 13/02 20060101ALI20150908BHJP

【ＦＩ】

   F22B35/18

   F22B35/00 E

   G05B11/36 L

   G05B13/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-53728(P2014-53728)

(22)【出願日】2014年3月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】越智 克幸

【テーマコード（参考）】

3L021

5H004

【Ｆターム（参考）】

3L021AA05

3L021BA08

3L021CA01

3L021DA04

3L021EA04

3L021FA21

5H004GA06

5H004GA07

5H004GB01

5H004HA03

5H004HB03

5H004KB02

5H004KB04

5H004KB06

5H004KC39

5H004KC55

(57)【要約】

【課題】ハンチング発生を未然に防ぐボイラシステムを提供すること。
【解決手段】燃焼率を変更して燃焼可能な複数のボイラ２０と、複数のボイラにより生成された蒸気が集合する蒸気ヘッダ６と、要求負荷に応じて複数のボイラ２０の燃焼状態を制御する制御部４と、を備え、制御部４は、蒸気消費量の変動に対して該蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値（ヘッダ圧力値）を目標蒸気圧力値に保つように、必要蒸気量をＰＩＤ制御方式により算出する蒸気量算出部４１と、蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を発生させるように、複数のボイラ２０の燃焼状態を制御する出力制御部４２と、ハンチングの起因となる可能性のあるヘッダ圧力値の変動（擬似ハンチング）を検出するハンチング検出部４３と、ハンチング検出部４３により、擬似ハンチングを検出した場合、ＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う補正部４４と、を備えるボイラシステム
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼率を変更して燃焼可能な複数のボイラからなり、負荷機器に蒸気を供給するボイラ群と、
該ボイラ群において生成された蒸気が集合する蒸気ヘッダと、
負荷機器からの要求負荷に応じて前記複数のボイラの燃焼状態を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
蒸気消費量の変動に対して該蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値を目標蒸気圧力値に保つように、必要蒸気量をＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により算出する蒸気量算出部と、
前記蒸気量算出部により算出された必要蒸気量を発生させるように、前記複数のボイラの燃焼状態を制御する出力制御部と、
ハンチングの起因となる可能性のある前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値の変動を擬似ハンチングとして検出するハンチング検出部と、
前記ハンチング検出部により、前記擬似ハンチングを検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う補正部と、を備えるボイラシステム。

【請求項2】

前記補正部は、
比例帯を大きくする補正を行った後、前記ハンチング検出部が、予め設定された所定の時間の間、前記擬似ハンチングを検出しなかった場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を補正前の値に戻す補正を行う、請求項１に記載のボイラシステム。

【請求項3】

前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、前記制御部により前記複数のボイラが全缶停止される閾値として予め設定された制御圧力上限値と前記目標蒸気圧力値との間に予め設定された第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、第１の時間の間に第１の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出する、請求項１又は請求項２に記載のボイラシステム。

【請求項4】

前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、制御帯下限値との偏差の絶対値が第１閾値以下となるように予め設定された第２制御帯下限値を下回る又は第２制御帯下限値以下となる回数が、第２の時間の間に、第２の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のボイラシステム。

【請求項5】

前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、前記目標蒸気圧力値を超える値から前記目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えるか、又は圧力降下幅値以上となる回数が、第３の時間の間に、第３の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のボイラシステム。

【請求項6】

前記制御部は、
ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯に関する複数のパラメータを記憶する記憶部を備え、
前記蒸気量算出部は、前記複数のパラメータのうち１つのパラメータにより設定される比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、
前記補正部は、前記複数のパラメータのうち１つのパラメータを用いて比例帯を補正する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のボイラシステム。

【請求項7】

前記制御部は、
前記ハンチング検出部により擬似ハンチングを検出した場合、当該擬似ハンチングに関する情報を記録する変動情報記録部を備える、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のボイラシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気消費量に応じたボイラの燃焼量を、Ｐ（比例制御）、ＰＩ（比例積分制御）又はＰＩＤ（比例積分微分制御）アルゴリズムにより制御するボイラシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ボイラと、蒸気使用設備の蒸気消費量（要求負荷）に応じてボイラの燃焼量を制御する制御部と、を備えたボイラシステムが知られている。このようなボイラシステムでは、蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値（以下、「ヘッダ圧力値」ともいう）が蒸気消費量の変動に係わらず一定の目標蒸気圧力値となるように、蒸気消費量の変動に応じてボイラの燃焼量が制御される。従来、蒸気消費量の変動に対して蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値を目標蒸気圧力値に保つため、ボイラで発生すべき蒸気量（以下、「必要蒸気量」ともいう）をＰＩＤアルゴリズムにより制御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、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−７３１０５号公報

【特許文献2】特許第３８０５６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、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、ヘッダ圧力値が通常制御であれば到達しない制御圧力上限を予め設けておき、例えば、蒸気使用設備の蒸気消費量（要求負荷）が急激に減少することで、ヘッダ圧力値が制御圧力上限を超えた場合に、全てのボイラを停止（以下、「全缶停止」ともいう）とする台数制御を行うことがある。
全缶停止となった場合、ヘッダ圧力値は急激に下降し、ＰＩＤ演算により算出される必要蒸気量が過剰に確保される。このため、ボイラが燃焼を開始し、出力蒸気量が増加することにより、その後、ヘッダ圧力値は下降から上昇に転じる。そして、ヘッダ圧力値が上昇に転じた時点から必要蒸気量は減少し続けるが、その時点で必要蒸気量が過剰に確保されている。そして、出力蒸気量が必要蒸気量に追いついていないため、出力蒸気量は増加し続け、ヘッダ圧力値が増加し続ける。
この場合、ヘッダ圧力値の上昇を抑えきれずに再度、制御圧力上限を超えることにより全缶停止となり、ヘッダ圧力値が急降下する、ということを繰り返すおそれがある。
この繰り返しが発生した場合、ヘッダ圧力値が目標蒸気圧力値に収束せずに上下に変動する、いわゆるハンチング現象が発生し、継続する。
このようなハンチング現象は、出力蒸気量が大幅に不足することにより、ヘッダ圧力値が通常制御であれば到達しない下限圧力を下回った場合においても発生し得る。

【0005】

本発明は、ヘッダ圧力値が、ハンチングの起因となる可能性のある圧力変動を検出した場合、全缶停止及びハンチングの発生を回避して、ヘッダ圧力値を速やかに目標蒸気圧力値に収束させるボイラシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、燃焼率を変更して燃焼可能な複数のボイラからなり、負荷機器に蒸気を供給するボイラ群と、該ボイラ群において生成された蒸気が集合する蒸気ヘッダと、負荷機器からの要求負荷に応じて前記複数のボイラの燃焼状態を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、蒸気消費量の変動に対して該蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値を目標蒸気圧力値に保つように、必要蒸気量をＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により算出する蒸気量算出部と、前記蒸気量算出部により算出された必要蒸気量を発生させるように、前記複数のボイラの燃焼状態を制御する出力制御部と、ハンチングの起因となる可能性のある前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値の変動を擬似ハンチングとして検出するハンチング検出部と、前記ハンチング検出部により、前記擬似ハンチングを検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う補正部と、を備えるボイラシステムに関する。

【0007】

前記補正部は、比例帯を大きくする補正を行った後、前記ハンチング検出部が、予め設定された所定の時間の間、前記擬似ハンチングを検出しなかった場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を補正前の値に戻す補正を行うことができる。

【0008】

また、前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、前記制御部により前記複数のボイラが全缶停止される閾値として予め設定された制御圧力上限値と前記目標蒸気圧力値との間に予め設定された第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、前記第１の時間の間に第１の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出することができる。

【0009】

また、前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、制御帯下限値との偏差の絶対値が第１閾値以下となるように予め設定された第２制御帯下限値を下回る又は前記第２制御帯下限値以下となる回数が、第２の時間の間に、第２の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出することができる。

【0010】

また、前記ハンチング検出部は、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、前記目標蒸気圧力値を超える値から前記目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えるか、又は圧力降下幅値以上となる回数が、第３の時間の間に、第３の回数以上発生する変動を擬似ハンチングとして検出することができる。

【0011】

また、前記制御部は、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯に関する複数のパラメータを記憶する記憶部を備え、前記蒸気量算出部は、前記複数のパラメータのうち１つのパラメータにより設定される比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、前記補正部は、前記複数のパラメータのうち１つのパラメータを用いて比例帯を補正することができる。

【0012】

また、前記制御部は、前記ハンチング検出部により擬似ハンチングを検出した場合、当該擬似ハンチングに関する情報（例えば、擬似ハンチングを検出した日時、ヘッダ圧力値、擬似ハンチングを検出した時の比例帯、補正した日時、補正時の比例帯、補正前の比例帯に戻した日時等の情報）を記録する変動情報記録部を備えることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力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台数制御手段を備えるボイラシステムにおいて、全缶停止又はハンチングの起因となる可能性のある前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値の変動を擬似ハンチングとして検出した場合に、事前に全缶停止又はハンチングの発生を回避して、ヘッダ圧力値を速やかに目標蒸気圧力値に収束させるボイラシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るボイラシステム１の概略構成図である。

【図2】ボイラ群の概略を示す図である。

【図3】制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】第１実施形態に係るボイラシステム１のフィードバック制御の流れを示すフローチャートである。

【図5】図１に示すボイラシステム１をモデルとして、第１実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移を示す図である。

【図6】図１に示すボイラシステム１をモデルとして、第２実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移を示す図である。

【図7】図１に示すボイラシステム１をモデルとして、第３実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係るボイラシステムの第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明のボイラシステム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。ボイラシステム１は、複数（５台）のボイラ２０を含むボイラ群２と、これら複数のボイラ２０において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ６と、この蒸気ヘッダ６の内部の圧力を測定する蒸気圧センサ７と、ボイラ群２の燃焼状態を制御する制御部４を有する台数制御装置３と、を備える。

【0016】

ボイラ群２は、蒸気使用設備１８に供給する蒸気を生成する。
蒸気ヘッダ６は、蒸気管１１を介してボイラ群２を構成する複数のボイラ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で生成された蒸気を集合させて貯留する。蒸気ヘッダ６は、燃焼させる１又は複数のボイラ２０の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が一定に調整された蒸気を蒸気使用設備１８に供給する。

【0017】

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、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力（ヘッダ圧力）を測定し、測定結果としての蒸気圧信号を、信号線１３を介して台数制御装置３に送信する。

【0018】

台数制御装置３は、信号線１６を介して、複数のボイラ２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力に基づいて、各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。台数制御装置３の詳細については、後述する。

【0019】

以上のボイラシステム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、この蒸気消費量の変動に対応して生じる蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力の変動に基づいて必要蒸気量を算出し、ボイラ群２を構成する各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

【0020】

具体的には、蒸気使用設備１８の需要の増大により要求負荷（蒸気消費量）が増加し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量（後述の出力蒸気量）が不足すれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力が下降することになる。一方、蒸気使用設備１８の需要の下降により要求負荷（蒸気消費量）が減少し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力が上昇することになる。従って、ボイラシステム１は、蒸気圧センサ７により測定された蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、ボイラシステム１は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力に基づいて、蒸気使用設備１８の蒸気消費量（要求負荷）に応じて必要とされる蒸気量である必要蒸気量を算出する。制御方式の詳細については、後述する。

【0021】

ここで、ボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０について説明する。図２は、ボイラ群２の概略を示す図である。
ボイラ２０は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラからなる。
比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態Ｓ１（例えば、燃焼率の２０％の燃焼状態）から最大燃焼状態Ｓ２の範囲で、燃焼率が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、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を制御することにより、燃焼率を調整するようになっている。

【0022】

また、燃焼率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（燃焼率）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。

【0023】

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、燃焼率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。

【0024】

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。
なお、出力蒸気量とは、ボイラ群２により出力される蒸気量を示し、この出力蒸気量は、複数のボイラ２０それぞれから出力される蒸気量の合計値により表される。

【0025】

また、複数のボイラ２０には、それぞれ優先順位が設定されている。優先順位は、燃焼指示や燃焼停止指示を行うボイラ２０を選択するために用いられる。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〜５号機のそれぞれに「１」〜「５」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、５号機の優先順位が最も低い。この優先順位は、通常の場合、後述の制御部４の制御により、所定の時間間隔（例えば、２４時間間隔）で変更される。

【0026】

以上のボイラ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、を備える。
ローカル制御部２２は、要求負荷に応じてボイラ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から送信される台数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が挙げられる。

【0027】

次に、台数制御装置３の詳細について説明する。
台数制御装置３は、蒸気圧センサ７からの蒸気圧力信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群２の必要燃焼量、及び必要燃焼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、を備える。

【0028】

記憶部５は、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、複数のボイラ２０の優先順位の設定の情報、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。なお、後述するように、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯に関する少なくとも２つ以上の複数のパラメータを記憶部５に記憶することができる。また、後述するように、ハンチング検出部により検出した擬似ハンチングに関する情報、例えば、擬似ハンチングを検出した日時、当該擬似ハンチングの状況、擬似ハンチングを検出した時の比例帯の値、補正した日時、補正時の比例帯の値、補正前の比例帯に戻した日時等の情報を記憶することができる。

【0029】

制御部４は、信号線１６を介して各ボイラ２０に各種の指示を行ったり、各ボイラ２０から各種のデータを受信したりして、５台のボイラ２０の燃焼状態や優先順位を制御する。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、その指示に従って当該ボイラ２０を制御する。

【0030】

（制御部４の構成）
次に、制御部４の詳細な構成について説明する。図３に示すように、制御部４は、蒸気量算出部４１と、出力制御部４２と、ハンチング検出部４３と、補正部４４と、変動情報記録部４５と、履歴情報解析部４６と、を含んで構成される。

【0031】

蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値ＳＶ、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値ＰＶ等に基づいて、必要蒸気量を算出する。具体的には、蒸気量算出部４１は、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値ＰＶが、予め設定された目標蒸気圧力値ＳＶとなるように、必要蒸気量を、例えば、速度型ＰＩＤアルゴリズムにより算出する。

【0032】

蒸気量算出部４１は、複数のボイラ２０から発生させる今回必要蒸気量ＭＶｎを、下記の速度型演算式（１）に基づいて算出する。

ＭＶ_ｎ ＝ ＭＶ_ｎ−１ ＋ ΔＭＶ_ｎ ・・・（１）
ここで、Δｔを制御周期、ｎを正の整数値としたとき、
ＭＶ_ｎは制御周期ｎ（起点ｔ０＋ｎ＊Δｔ）における複数のボイラ２０から発生させる今回必要蒸気量、
ＭＶ_ｎ−１は制御周期（ｎ−１）における前回必要蒸気量、
ΔＭＶ_ｎは制御周期毎の必要蒸気量変化分を表す。

速度型演算は、制御周期毎の必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎのみを計算し、これに前回必要蒸気量ＭＶ_ｎ−１を加算して、今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを計算する方法である。
これに対して、制御周期毎に今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを直接計算するＰＩＤ制御アルゴリズムは、位置型演算と言う。

【0033】

制御周期毎の必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎは、下記の式（２）〜（６）に基づいて算出する。

ΔＭＶ_ｎ ＝ ΔＰ_ｎ＋ΔＩ_ｎ＋ΔＤ_ｎ ・・・（２）
ここで、ΔＰ_ｎはＰ制御出力(変化分)を、
ΔＩ_ｎはＩ制御出力(変化分)を、
ΔＤ_ｎはＤ制御出力(変化分)を表す。

ΔＰ_ｎ ＝ Ｋ_Ｐ＊（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１） ・・・（３）
ここで、Ｋ_Ｐは、比例ゲインを、
ｅ_ｎは、式（４）に示すように、今回の目標蒸気圧力値ＳＶ_ｎと、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の内部の今回蒸気圧力値ＰＶ_ｎとの差（今回偏差量）を表す。

ｅ_ｎ ＝ ＳＶ_ｎ−ＰＶ_ｎ ・・・（４）

ΔＩ_ｎ ＝Ｋ_Ｐ＊(Δｔ／Ｔ_Ｉ)＊ｅ_ｎ ・・・（５）
Ｔ_Ｉは積分時間を表す。

ΔＤ_ｎ ＝ Ｋ_Ｐ＊(Ｔ_Ｄ／Δｔ)＊（ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２）
・・・（６）
ここで、Ｔ_Ｄは微分時間を表す。

【0034】

蒸気量算出部４１は、式（３）、（５）、（６）で算出された各出力(変化分)を合計することにより、制御周期毎の必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎを算出する。
蒸気量算出部４１は、式（１）のように、前回必要蒸気量ＭＶ_ｎ−１にΔＭＶ_ｎを加算して、今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを計算する。
なお、蒸気量算出部４１は、必要蒸気量を算出するに際して、位置型演算によるＰＩＤ制御アルゴリズムを適用してもよい。

【0035】

（制御圧力上限値）
ところで、制御部４は、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を行うに際して、圧力安定性を重要視する観点から、ヘッダ圧力値が通常制御であれば到達しない制御圧力上限を予め設けておき、例えば、蒸気使用設備の蒸気消費量（要求負荷）が急激に減少することで、ヘッダ圧力値が制限条件圧力を超えた場合に、全てのボイラを停止（以下、「全缶停止」ともいう）とする台数制御を行う。

【0036】

全缶停止となった場合、ヘッダ圧力値は急激に下降し、ＰＩＤ演算により算出される必要蒸気量が過剰に確保される。このため、ボイラが燃焼を開始し、出力蒸気量が増加することにより、その後、ヘッダ圧力値は下降から上昇に転じる。そして、ヘッダ圧力値が上昇に転じた時点から必要蒸気量は減少し続けるが、その時点で必要蒸気量が過剰に確保されている。そして、出力蒸気量が必要蒸気量に追いついていないため、出力蒸気量は増加し続け、ヘッダ圧力値が増加し続けるおそれがある。
これにより、ヘッダ圧力値の上昇を抑えきれずに再度、制限条件圧力を超えることにより全台待機となり、ヘッダ圧力値が急降下する、ということを繰り返す可能性が高い。
このような事象が発生すると、ヘッダ圧力値が目標蒸気圧力値に収束せずに上下に変動する、いわゆるハンチング現象が発生し、継続する。

【0037】

（制御圧力上限２）
このため、ヘッダ圧力値が、制御部４により複数のボイラ２０が全缶停止される閾値として予め設定された制御圧力上限値と目標蒸気圧力値との間に第２制御圧力上限値を予め設定する。
制御圧力上限値 ＞ 第２制御圧力上限値 ＞目標蒸気圧力値

【0038】

第１実施形態においては、ヘッダ圧力値が制御圧力上限値を超えないが、第２制御圧力上限値以上となるような変動を所定時間（例えば、６０秒）以内に所定回数（例えば、４回）以上繰り返す場合、ハンチングの起因となる可能性のある、ヘッダ圧力値の変動とみなす（以下、当該変動を「擬似ハンチング」、当該所定時間を「第１の時間」、当該所定回数を「第１の回数」という）。
擬似ハンチングを検出することで、ヘッダ圧力値が制御圧力上限値を超えて、全缶停止及びハンチングを起こすことを未然に防止することを可能にする。

【0039】

（比例帯）
ところで、制御部４は、ＰＩＤアルゴリズムによる蒸気量の制御を行うに際して、圧力安定性を高めるために比例帯又は比例ゲインを適切に設定する必要がある。

【0040】

ここで、比例帯Ｐｂと比例ゲインＫｐとの関係について簡単に触れておく。
例えば、比例帯Ｐｂと比例ゲインＫｐとの関係は以下の式で表すことができる。

比例ゲインＫｐ ＝ 最大蒸気量／（比例帯Ｐｂ×フルスケール圧力）
・・・（７）
なお、比例ゲインの値は、固定値ではなく、ボイラ２０の燃焼率に基づいて、例えば、ボイラ２０の燃焼率が低いほど、比例ゲインを小さくなるように調整することができる。

【0041】

このように、比例帯Ｐｂを大きく設定すると、比例ゲインが小さくなり、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、小さな操作量が算出され、比例帯を小さく設定すると、比例ゲインが大きくなり、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、大きな操作量が算出されることとなる。（式（３）、式（５）、式（６）、式（８）〜（１０）等参照。）

【0042】

擬似ハンチングの発生する１つの要因としては、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、操作量が過剰に算出される結果、圧力変動が急激に上下動し、擬似ハンチング（又はハンチング）が発生することが考えられる。
このため、ハンチング検出部４３が擬似ハンチングを検出した場合、後述するように、補正部４４は、比例帯を大きくなるように補正する。比例帯を大きく補正することにより、結果として、比例ゲインは小さくなるように変更されることになり、操作量が過剰に算出されないように制御される。そうすることで、圧力変動の急激な上下動を抑制して、擬似ハンチング段階においてヘッダ圧力値を速やかに目標蒸気圧力値に収束させ、全缶停止又はハンチングの発生を回避する。

【0043】

出力制御部４２は、蒸気量算出部４１が算出した今回必要蒸気量に基づいてボイラ２０の燃焼状態（燃焼量）を制御する。出力制御部４２は、ボイラ群２から必要蒸気量分の蒸気が発生するように各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

【0044】

出力制御部４２は、蒸気量算出部４１において、蒸気消費量に応じて算出された必要蒸気量に基づいて、燃焼させるボイラ２０の台数を設定する。出力制御部４２は、記憶部５に記載されている優先順位に従って燃焼を開始又は停止するボイラ２０を設定するとともに、それらボイラ２０のローカル制御部２２に対して、台数制御信号（運転の開始又は停止）を出力する。これにより、ボイラ群２から必要蒸気量分の蒸気が発生するように各ボイラ２０の燃焼状態を制御することで、必要蒸気量に対応する蒸気量（以下、「出力蒸気量」ともいう）が蒸気ヘッダ６に供給される。

【0045】

ハンチング検出部４３は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、第１の時間（例えば、６０秒）の間に、第１の回数（例えば、４回）以上発生したか否かを検出する。
なお、第１の時間及び第１の回数については、ボイラシステムの特性に合わせて、適宜設定することができる。例えば、第１の回数を「１」に設定した場合、ハンチング検出部４３は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御圧力上限値を超えるか、又は第２制御圧力上限値以上となることが発生したか否かを検出する。

【0046】

補正部４４は、ハンチング検出部４３により、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、第１の時間（例えば、６０秒）の間に、第１の回数（例えば、４回）以上発生したことを検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う。

【0047】

この補正を行うために、記憶部５に、予めＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯に関する少なくとも２つ以上の複数のパラメータを記憶する。

【0048】

少なくとも２つ以上の複数のパラメータのうち、１つのパラメータは、通常時のパラメータとして、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯の値として用いる。すなわち、蒸気量算出部４１は、複数のパラメータのうち通常時のパラメータにより設定される比例帯に基づいてＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２により、算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダに供給する。

【0049】

少なくとも２つ以上の複数のパラメータのうち、通常時のパラメータ以外のパラメータは、補正時のパラメータとして、擬似ハンチングを検出した場合に、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して操作量が過剰に算出されないように、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯の値として用いる。このため、補正時のパラメータにおける比例帯の値は、通常時のパラメータで設定された比例帯の値よりも大きくしたものとする。

【0050】

例えば、通常時のパラメータにおける比例帯の値を５％とした場合、補正時のパラメータとして、例えば７％〜８％の値を採用してもよい。
補正時のパラメータとして、複数個のパラメータを備えるようにしてもよい。この場合、補正時のパラメータには、例えば補正番号を付与することにより識別することとし、補正番号１の補正時のパラメータにおける比例帯の値として７％の値を、補正番号２の補正時のパラメータにおける比例帯の値として９％の値を設定するように、所定の割合で比例帯の値を大きくしたパラメータとすることができる。なお、通常時のパラメータについては、パラメータ識別番号を、便宜上、補正番号０として識別してもよい。

【0051】

補正部４４は、ハンチング検出部４３が擬似ハンチングを検出した場合、通常時のパラメータを補正時のパラメータに置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を一時的に大きくする補正を行うことができる。

【0052】

そうすることで、蒸気量算出部４１は、補正時のパラメータにより設定される一時的に大きくした比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、補正時のパラメータにより設定される比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダに供給することとなる。その結果、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、過剰な操作量を算出しないようにすることが可能となり、圧力変動の急激な上下動を抑制して、圧力変動を緩やかに収束することが可能となる。

【0053】

補正部４４が、比例帯を一時的に大きくする補正を行った後、ハンチング検出部４３は、予め設定した所定の時間（例えば、２分〜３分）の間、擬似ハンチングが発生するか否かを監視する。ハンチング検出部４３が、予め設定した所定の時間（例えば、２分〜３分）の間、擬似ハンチングを検出しなかった場合、擬似ハンチングが収束傾向にあると判断して、補正部４４は、補正時のパラメータを通常時のパラメータに置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を元の値に戻すことができる。

【0054】

そうすることで、蒸気量算出部４１は、再び、通常時のパラメータにより設定される比例帯を用いたＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、通常時のパラメータにより設定される比例帯を用いたＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダに供給することとなる。

【0055】

なお、補正時のパラメータを複数個備える場合、補正部４４が、補正時のパラメータ（補正番号１）により比例帯を大きくする補正を行った後、当該パラメータにより設定される比例帯を用いたＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を、出力制御部４２により蒸気ヘッダに供給する場合に、依然としてハンチング検出部４３により、擬似ハンチングを検出した場合、補正部４４は、補正時のパラメータ（補正番号１）をさらに補正時のパラメータ（補正番号２）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯をさらに大きくする補正を行うことができる。

【0056】

そうすることで、出力制御部４２は、補正時のパラメータ（補正番号２）により設定される一時的により大きくした比例帯を用いるＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダ６に供給することとなる。その結果、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、さらに、過剰な操作量を算出しないようにすることが可能となり、圧力変動を緩やかに収束することが可能となる。

【0057】

ハンチング検出部が、予め設定した所定の時間（例えば、２分間）の間、擬似ハンチングを検出しなかった場合、補正部４４は、補正時のパラメータ（補正番号２）を補正時のパラメータ（補正番号１）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を補正時のパラメータ（補正番号１）により設定された値に戻し、その後、補正時のパラメータ（補正番号１）により比例帯を大きくする補正を行われた状態で、ハンチング検出部が、予め設定した所定の時間（例えば、２分間）の間、擬似ハンチングを検出しないことを確認したうえで、補正部４４は、補正時のパラメータを通常時のパラメータに置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を元の値に戻すことが好ましい。
なお、ハンチング検出部が、予め設定した所定の時間（例えば、２分間）の間、擬似ハンチングを検出しなかった場合、補正部４４は、補正時のパラメータ（補正番号２）を通常時のパラメータ（補正番号０）に戻すように構成することもできる。

【0058】

通常時のパラメータにより設定される比例帯を用いたＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を、出力制御部４２により蒸気ヘッダに供給する場合に、毎回、擬似ハンチングが検出されるが、比例帯を大きくする補正を行った後、補正時のパラメータにより設定される比例帯を用いたＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を、出力制御部４２により蒸気ヘッダ６に供給する場合に擬似ハンチングが検出されないことがあり得る。
このような場合には、通常時の比例帯を大きくしておく方がよいという選択もあり得る。補正部４４は、例えば、通常時のパラメータ使用時の擬似ハンチングの発生回数に基づいて、発生回数が所定の閾値を超える場合には、補正時のパラメータから通常時のパラメータに戻さないようにしてもよい。

【0059】

また、そのような場合においても、当該補正は、あくまでもハンチングの予防措置、一時的にハンチング発生を防止するための一時的な補正であるとして、常に補正時のパラメータから通常時のパラメータに戻すようにしてもよい。

【0060】

いずれの場合においても、後述するように、履歴情報解析部４６により出力される解析情報に基づいて、管理者が補正状況を常時確認できるようにすることが好ましい。

【0061】

変動情報記録部４５は、ハンチング検出部４３により検出した擬似ハンチングに関する情報、例えば、擬似ハンチングを検出した日時、当該擬似ハンチングの内容、擬似ハンチングを検出した時の比例帯の値を履歴情報として記憶部５に記憶する。
同様に、変動情報記録部４５は、補正部４４により、比例帯を大きくする補正を行った日時分秒等の時刻情報、及び補正前の比例帯の値と補正後の比例帯の値を履歴情報として記憶部５に記憶する。なお、補正前の比例帯の値と補正後の比例帯の値の代わりに、補正番号を記憶してもよい。

【0062】

また、変動情報記録部４５は、補正部４４により、補正時のパラメータを補正前のパラメータに置き換えた時の情報（例えば、補正前のパラメータに置き換えた時の時刻情報及び置き換え前の比例帯の値と置き換えた後の比例帯の値等を履歴情報として記憶部５に記憶する。なお、置き換え前の比例帯の値と置き換えた後の比例帯の値の代わりに、置き換え前のパラメータの補正番号及び置き換え後のパラメータの補正番号を記憶してもよい。

【0063】

履歴情報解析部４６は、変動情報記録部４５により記憶された圧力値の変動情報に関する履歴情報を、管理者により指定された又は予め設定された所定の期間に発生した擬似ハンチングの発生回数、発生状況等の情報、及びアラーム情報（例えば、該期間に擬似ハンチングの発生状況が異常な場合）等を出力する。なお、解析情報は、表示部（図示せず）又は、管理者の使用する端末に出力することができる。

【0064】

また、履歴情報解析部４６は、変動情報記録部４５により記憶された圧力値の変動情報に関する履歴情報を、その都度、表示部（図示せず）又は、管理者の使用する端末に出力してもよい。

【0065】

そうすることで、管理者は、履歴情報解析部４６の出力情報を、要求負荷に対するＰＩＤパラメータ（比例帯の値）が適切であるか否かの判断材料として、ＰＩＤパラメータの最適化を図ることが可能となる。

【0066】

（フローチャート）
次に、ボイラシステム１の動作について、図４を参照して説明する。図４は、ボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートである。

【0067】

ボイラシステム１の制御の流れは、次のとおりである。
ステップＳＴ１において、制御部４（補正部４４）は、比例帯の値として通常時のパラメータ（補正番号０）を用いるように初期設定する。
この際、例えば、レジスタ、ビットメモリ等を用いたフラグデータを用意して、制御部４（補正部４４）は、フラグデータに補正番号０をセットする。

【0068】

ステップＳＴ２において、蒸気量算出部４１は、目標圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値、現在設定されているパラメータの比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を発生させるよう、ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

【0069】

ステップＳＴ３において、ハンチング検出部４３は、擬似ハンチングが発生したか否か（すなわち、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、第１の時間（例えば、６０秒）の間に、第１の回数（例えば、４回）以上発生したか否か）を検出する。擬似ハンチングの発生を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ４に移る。擬似ハンチングの発生を検出しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ２に戻る。

【0070】

ステップＳＴ４において、補正部４４は、補正番号に対応する補正時のパラメータが最大値に達しているか否かを判定する。最大値に達している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ８に移る。最大値に達していない場合、ステップＳＴ５に移る。
なお、最大値に達している場合（Ｙｅｓ）に、変動情報記録部４５は、補正パラメータが最大値に達している旨の履歴情報を記憶するとともに、アラーム情報（補正パラメータが最大値に達している状態である旨の警報）等を出力する。なお、アラーム情報として、警報や表示画面上一目でわかるような表示をすることが望ましい。

【0071】

ステップＳＴ５において、補正部４４は、フラグデータにセットされた補正番号に１を加算することで新たな補正番号を算出する。

【0072】

ステップＳＴ６において、補正部４４は、現在のパラメータを新たな補正番号に対応する新たな補正時のパラメータ（新たな補正番号）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を一時的に大きくする補正を行う。こうすることで、蒸気量算出部４１は、目標圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値、新たな補正時のパラメータの比例帯に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、蒸気量算出部４１により算出された必要蒸気量を発生させるよう、ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

【0073】

ステップＳＴ７において、変動情報記録部４５は、ハンチング検出部４３により検出した擬似ハンチングに関する情報、及び補正部４４により、比例帯を一時的に大きくする補正を行った時の時刻情報（時間分秒）、及び補正前の比例帯の値と補正後の比例帯の値を履歴情報として記憶部５に記憶する。なお、補正前の比例帯の値と補正後の比例帯の値の代わりに、補正番号を記憶してもよい。

【0074】

ステップＳＴ８において、ハンチング検出部４３は、予め設定した所定の時間（例えば、２分間）の間、擬似ハンチングが発生するか否かを検出する。
擬似ハンチングの発生を検出した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ４に移る。擬似ハンチングの発生を検出しない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ９に移る。

【0075】

ステップＳＴ９において、補正部４４は、フラグデータにセットされた補正番号から１を減算することで、補正前の補正番号を算出する。

【0076】

ステップＳＴ１０において、補正部４４は、現在のパラメータを補正前の補正番号に対応する補正時のパラメータ（補正前の補正番号）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を補正前に戻す補正を行う。

【0077】

ステップＳＴ１１において、変動情報記録部４５は、補正前の比例帯に戻す補正を行った時の時刻情報、及び補正前の比例帯の値に戻す前の比例帯の値と補正前の比例帯の値を履歴情報として記憶部５に記憶する。なお、補正前の比例帯の値と補正後の比例帯の値の代わりに、補正番号を記憶してもよい。
その後、ステップＳＴ２に移る。

【0078】

ステップＳＴ１２において、補正部４４は、フラグデータにセットされた値が０か否かを判定する。フラグデータにセットされた値が０の場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ２に移る。フラグデータにセットされた値が０でない場合（Ｎｏ）には、ステップＳＴ８に移る。

【0079】

（擬似ハンチングの収束）
次に、図５を参照して、第１実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムを用いて圧力制御を実施した場合における、擬似ハンチング発生及び擬似ハンチング発生以降の、ヘッダ圧力値と必要蒸気量と実際の出力蒸気量の時間的変化について説明する。
図５には、第１実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移が示されている。

【0080】

図５は、図１に示すように、５台のボイラ２０からなるボイラ群を備え、各ボイラ２０の最大発生蒸気量（最大出力）が７０００ｋｇ／ｈ、最高圧力が２ＭＰａ（メガパスカル）、目標蒸気圧力値が１．６ＭＰａ、制限上限圧力が１．７ＭＰａ、第２制御圧力上限値が１．６５ＭＰａ、制御帯下限が１．５ＭＰａと設定された、ボイラシステム１をモデルとしている。
また、通常時の比例帯を５％（＝０．１ＭＰａ＝２×０．０５）と設定している。そして、補正時の比例帯を８％、第１の時間を６０秒、第１の回数を４回、補正後に擬似ハンチングの発生を監視する所定の時間を２分と設定している。
なお、図５において、横軸は経過時間（秒）、左縦軸は蒸気圧力値（ＭＰａ）をそれぞれ示している。

【0081】

ボイラシステム１において、ハンチング検出部４３は、経過時間ｔ１において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えたこと（１回目）を検出し、経過時間ｔ２において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えたこと（２回目）を検出し、経過時間ｔ３において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えたこと（３回目）を検出し、経過時間ｔ４において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えたこと（４回目）を検出する。

【0082】

経過時間ｔ４において、ハンチング検出部４３は、初めて蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えた経過時間ｔ１から、４回目に蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が第２制御圧力上限値（１．６５ＭＰａ）を超えた経過時間ｔ４までの時間が第１の時間（６０秒）以内であることを検出し、擬似ハンチングが発生したことを検出する。

【0083】

経過時間ｔ４において、ハンチング検出部４３による擬似ハンチングの発生の検出に応じて、補正部４４は、現在のパラメータ（比例帯５％）を補正番号１に対応する新たな補正時のパラメータ（比例帯８％）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を５％から８％に一時的に大きくする補正を行う。

【0084】

その結果、蒸気量算出部４１は、補正時のパラメータにより設定される一時的に大きくした比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダ６に供給することとなる。

【0085】

このため、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、過剰な操作量を算出されないようになり、圧力値の変動が小さくなる。

【0086】

その結果、経過時間ｔ４から予め設定した所定の時間（２分間）を経過するｔ５までの間、ハンチング検出部４３は、擬似ハンチングの発生を検出しないこととなる。
経過時間ｔ５において、補正部４４は、現在のパラメータ（比例帯８％）を補正前の通常時のパラメータ（比例帯５％）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を通常時の値（５％）に戻す補正を行う。

【0087】

ｔ５以降、ヘッダ圧力値は目標圧力値の付近で収束している。そうすることで、全缶停止又はハンチングの発生を未然に防ぐことができた。

【0088】

(第２実施形態)
次に、本発明の第２実施形態について説明する。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。

【0089】

第２実施形態に係るボイラシステム１は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、予め設定された第２制御帯下限値を下回る又は第２制御帯下限値以下となる回数が、第２の時間（例えば、６０秒）の間に、第２の回数（例えば、４回）以上発生するような蒸気圧力値が急激に低い方向に変動する場合を擬似ハンチングの一種としてとらえる（以下、「第２の擬似ハンチング」ということもある）。
ここで、第２制御帯下限値は、制御帯下限値の近傍の値であって、例えば、第２制御帯下限値と制御帯下限値との偏差の絶対値が、第１閾値となるように設定することができる。

【0090】

なお、第２の時間及び第２の回数については、ボイラシステムの特性に合わせて、適宜設定することができる。例えば、第２の回数を「１」に設定した場合、ハンチング検出部４３は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回る又は第２制御帯下限値以下となることが発生したか否かを検出する。

【0091】

第２実施形態に係るボイラシステム１の補正部４４は、ハンチング検出部４３により、第２の擬似ハンチング（すなわち、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回る又は第２制御帯下限値以下となる回数が、第２の時間（例えば、６０秒）の間に、第２の回数（例えば、４回）以上発生したこと）を検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を一時的に大きくする補正を行う。

【0092】

また、第２実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートについては、第１実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートにおける「擬似ハンチング」、「第１の時間」、及び「第１の回数」をそれぞれ「第２の擬似ハンチング」、「第２の時間」、及び「第２の回数」に置き換えることで、第１実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートについての説明が適用される。

【0093】

また、第２実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移については、図６に示す。

【0094】

ボイラシステム１において、ハンチング検出部４３は、経過時間ｔ´１において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回ること（１回目）を検出し、経過時間ｔ´２において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回ること（２回目）を検出し、経過時間ｔ´３において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回ること（３回目）を検出し、経過時間ｔ´４において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回ること（４回目）を検出する。

【0095】

経過時間ｔ´４において、ハンチング検出部４３は、初めて蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回る経過時間ｔ´１から、４回目に蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回る経過時間ｔ´４までの時間が第２の時間（６０秒）以内であることを検出し、擬似ハンチングが発生したことを検出する。

【0096】

経過時間ｔ´４において、ハンチング検出部４３による第２の擬似ハンチングの発生の検出に応じて、補正部４４は、現在の比例帯パラメータを補正番号１に対応する新たな補正時の比例帯パラメータに置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を５％から８％に一時的に大きくする補正を行う。

【0097】

その結果、蒸気量算出部４１は、補正時のパラメータにより設定される一時的に大きくした比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダ６に供給することとなる。

【0098】

このため、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、過剰な操作量を算出されないようになり、圧力値の変動が小さくなる。

【0099】

その結果、経過時間ｔ´４から予め設定した所定の時間（２分間）を経過するｔ５までの間、ハンチング検出部４３は、第２の擬似ハンチングの発生を検出しないこととなる。
経過時間ｔ´５において、補正部４４は、現在の比例帯のパラメータ（８％）を補正前の通常時のパラメータ（比例帯５％）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を通常時の値（５％）に戻す補正を行う。

【0100】

ｔ´５以降、ヘッダ圧力値は目標圧力値の付近で収束している。そうすることで、全缶停止又はハンチングの発生を未然に防ぐことができた。

【0101】

(第３実施形態)
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３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３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３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。

【0102】

第３実施形態に係るボイラシステム１は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える又は圧力降下幅値以上となる回数が、第３の時間（例えば、６０秒）の間に、第３の回数（例えば、４回）以上発生するような、蒸気圧力値が目標蒸気圧の上下に急激に変動する場合を擬似ハンチングの一種としてとらえる（以下、「第３の擬似ハンチング」ということもある）。

【0103】

なお、第３の時間及び第３の回数については、ボイラシステムの特性に合わせて、適宜設定することができる。例えば、第３の回数を「１」に設定した場合、ハンチング検出部４３は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える又は圧力降下幅値以上となることが発生したか否かを検出する。

【0104】

第３実施形態に係るボイラシステム１の補正部４４は、ハンチング検出部４３により、第３の擬似ハンチング（すなわち、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える又は圧力降下幅値以上となる回数が、第３の時間（例えば、６０秒）の間に、第３の回数（例えば、４回）以上発生したこと）を検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を一時的に大きくする補正を行う。

【0105】

なお、第３実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートについては、第１実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートにおける「擬似ハンチング」、「第１の時間」、及び「第１の回数」をそれぞれ「第３の擬似ハンチング」、「第３の時間」、及び「第３の回数」に置き換えることで、第１実施形態のボイラシステム１の制御の流れを示すフローチャートについての説明が適用される。

【0106】

また、第３実施形態に係るＰＩＤアルゴリズムによる圧力制御を実施した場合におけるヘッダ圧力値の時間的推移については、図７に示す。

【0107】

ボイラシステム１において、ハンチング検出部４３は、経過時間ｔ´´１において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えること（１回目）を検出し、経過時間ｔ´´２において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えること（２回目）を検出し、経過時間ｔ´´３において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えること（３回目）を検出し、経過時間ｔ´´４において蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超えること（４回目）を検出する。

【0108】

経過時間ｔ´´４において、ハンチング検出部４３は、初めて蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える経過時間ｔ´´１から、４回目に蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える経過時間ｔ´´４までの時間が第３の時間（６０秒）以内であることを検出し、第３の擬似ハンチングが発生したことを検出する。

【0109】

経過時間ｔ´´４において、ハンチング検出部４３による第３の擬似ハンチングの発生の検出に応じて、補正部４４は、現在の比例帯パラメータを補正番号１に対応する新たな補正時の比例帯パラメータに置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を５％から８％に一時的に大きくする補正を行う。

【0110】

その結果、蒸気量算出部４１は、補正時のパラメータにより設定される一時的に大きくした比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式により必要蒸気量を算出し、出力制御部４２は、比例帯（８％）に基づくＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式に基づいて算出された必要蒸気量を蒸気ヘッダ６に供給することとなる。

【0111】

このため、目標蒸気圧力値とヘッダ圧力値との偏差に対して、過剰な操作量を算出されないようになり、圧力値の変動が小さくなる。

【0112】

その結果、経過時間ｔ´´４から予め設定した所定の時間（２分間）を経過するｔ５までの間、ハンチング検出部４３は、第３の擬似ハンチングの発生を検出しないこととなる。
経過時間ｔ´´５において、補正部４４は、現在の比例帯のパラメータ（８％）を補正前の通常時のパラメータ（比例帯５％）に置き換えることで、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を通常時の値（５％）に戻す補正を行う。

【0113】

ｔ´´５以降、ヘッダ圧力値は目標圧力値の付近で収束している。そうすることで、全缶停止又はハンチングの発生を未然に防ぐことができた。

【0114】

(第４実施形態)
第１実施形態〜第３実施形態に加えて、擬似ハンチング、第２の擬似ハンチング、及び第３の擬似ハンチングのうち、任意の２つ以上の擬似ハンチングを検出するようにすることができる。

【0115】

以上説明した第１実施形態のボイラシステム１によれば、以下のような効果を奏する。

【0116】

（１）上述した第１実施形態に係るボイラシステム１においては、ハンチングの起因となる可能性のある擬似ハンチング（すなわち、蒸気ヘッダの内部の蒸気圧力値が、前記制御部により前記複数のボイラが全缶停止される閾値として予め設定された制御圧力上限値と前記目標蒸気圧力値との間に予め設定された第２制御圧力上限値を超える又は第２制御圧力上限値以上となる回数が、前記第１の時間の間に第１の回数以上発生する変動）を検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う。
これにより、第１実施形態に係るボイラシステム１は、ヘッダ圧力値が制御圧力上限値を超えて、全缶停止及びハンチングを起こすことを未然に防止することを可能にする。その結果、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させることができる。

【0117】

（２）上述した第２実施形態に係るボイラシステム１においては、ハンチングの起因となる可能性のある第２の擬似ハンチング（すなわち、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、第２制御帯下限値を下回る又は第２制御帯下限値以下となる回数が、第２の時間（例えば、６０秒）の間に、第２の回数（例えば、４回）以上発生したこと）を検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う。
これにより、第２実施形態に係るボイラシステム１は、ヘッダ圧力値が急激に制御帯下限値を下回って、ハンチングを起こすことを未然に防止することを可能にする。その結果、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させることができる。

【0118】

（３）また、第３実施形態に係るボイラシステム１においては、ハンチングの起因となる可能性のある第３の擬似ハンチング（すなわち、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧力値が、目標蒸気圧力値を超える値から目標蒸気圧力値を下回る値に降下する際の圧力降下幅が予め設定された圧力降下幅値を超える又は圧力降下幅値以上となる回数が、第３の時間（例えば、６０秒）の間に、第３の回数（例えば、４回）以上発生したこと）を検出した場合、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式における比例帯を大きくする補正を行う。
これにより、第３実施形態に係るボイラシステム１は、ヘッダ圧力値が目標蒸気圧の上下に急激に変動して、ハンチングを起こすことを未然に防止することを可能にする。その結果、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させることができる。

【0119】

（４）また、第４実施形態に係るボイラシステム１においては、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態と同様の動作を行うことができる。
これにより、第４実施形態に係るボイラシステム１においては、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態と同様に、ハンチングを起こすことを未然に防止することを可能にする。その結果、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させることができる。

【0120】

以上、本発明に係るボイラシステムの好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

【0121】

例えば、各実施形態では、制御部４における蒸気量の制御を行うに際して、その制御アルゴリズムとして、ＰＩＤ制御について主に説明し、その他の制御（ＰＩ制御及びＰ制御）についての詳細は省略したが、この点、制御部４が実行する蒸気量の制御は、ＰＩＤ制御に限らず、ＰＩ制御又はＰ制御等であってもよい。

【0122】

また、各実施形態では、制御部４における蒸気量の制御を行うに際して、必要蒸気量を、速度型ＰＩＤアルゴリズムにより算出したが、必要蒸気量を、位置型ＰＩＤアルゴリズムにより算出してもよい。

【0123】

なお、位置型ＰＩＤアルゴリズムを用いる場合、制御周期毎の今回必要蒸気量ＭＶ_ｎは、下記の式（８）〜（１１）に基づいて算出することができる。

今回必要蒸気量ＭＶ_ｎ
＝比例制御出力（Ｐ制御）＋積分制御出力（Ｉ制御）＋微分制御出力（Ｄ制御）
・・・（８）

【0124】

今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを構成する各成分は、下記の式（８）〜（１０）により算出される。
比例制御出力（ＭＶ＿Ｐ）＝ＰＩＤ＿Ｋ×（目標蒸気圧力値−現在の蒸気圧力値）
・・・（９）
ここで、ＰＩＤ＿Ｋ（比例ゲイン）は、単位圧力偏差（１ｋｇｆ／ｃｍ２又は１ＭＰａ）当たりのボイラ出力（蒸気量）である。

【0125】

積分制御出力（ＭＶ＿Ｉ）＝ＰＩＤ＿Ｋ×（目標蒸気圧力値−現在の蒸気圧力値の累計値）／積分時間（秒）
・・・（１０）
微分制御出力（ＭＶ＿Ｄ）＝
ＰＩＤ＿Ｋ×（１秒前の蒸気圧力値−現在の蒸気圧力値）×微分時間（秒）
・・・（１１）

【0126】

また、各実施形態では、補正部４４は比例帯を補正するために、予め、通常時のパラメータ及び補正時のパラメータを記憶部５に記憶していたが、補正時のパラメータに替えて、補正部４４は、通常時の比例帯の値に対して、所定の増加値を加算するようにしてもよい。また、補正部４４は、通常時の比例帯の値に対して、所定の増加率を掛けるようにしてもよい。

【0127】

また、各実施形態では、本発明による圧力制御と複数のボイラの台数制御とを組み合わせた例について説明したが、本発明による圧力制御を単体のボイラの圧力制御に適用してもよい。その場合には、ＰＩＤアルゴリズム（ＰＩアルゴリズム、又はＰアルゴリズム）により算出された必要蒸気量が、そのまま単体のボイラにおける必要蒸気量として設定される。

【0128】

また、各実施形態では、複数のボイラ２０を比例制御ボイラにより構成することとしているが、ボイラ２０は比例制御ボイラに限らず、段階値制御ボイラにより構成することとしてもよい。なお、段階値制御ボイラとは、複数の段階的な燃焼位置を有し、燃焼を選択的にオン／オフしたり、炎の大きさを調整したりすること等により燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて燃焼量を段階的に増減可能なボイラである。一例として、複数のボイラ２０を、燃焼停止位置、低燃焼位置及び高燃焼位置の３位置を有する３位置ボイラにより、構成することとしてもよい。もちろん、ボイラ２０は、３位置に限らず、任意のＮ位置の燃焼位置を有することとしてもよい。

【符号の説明】

【0129】

１ ボイラシステム
２ ボイラ群
３ ボイラ制御装置
４ 制御部
５ 記憶部
６ 蒸気ヘッダ
７ 蒸気圧センサ
１８ 蒸気使用設備
２０ ボイラ
４１ 蒸気量算出部
４２ 出力制御部
４３ ハンチング検出部
４４ 補正部
４５ 変動情報記録部
４６ 履歴情報解析部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】