特開 2024-53869 プラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラム

(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】P2024053869

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】プラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F22G 5/12 20060101AFI20240409BHJP

   F22B 35/18 20060101ALI20240409BHJP

   G05B 11/32 20060101ALN20240409BHJP

【ＦＩ】

F22G5/12 A

F22B35/18

G05B11/32 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160337

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】竹友 孝裕

【テーマコード（参考）】

3L021

5H004

【Ｆターム（参考）】

3L021DA05

3L021FA08

5H004GA05

5H004GB04

5H004HA01

5H004HB01

5H004JA11

5H004LB06

(57)【要約】

【課題】１次制御系の入力の極性と２次制御系の入力の極性とが異なる場合であっても、カスケード制御が有効に機能するプラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラムを提供する。
【解決手段】１次制御系５１および２次制御系５２を有し、プラントの制御を行うプラント制御装置５０において、１次制御系５１の入力が増加傾向を示し、かつ、２次制御系５２の入力が減少傾向を示す場合、２次制御系５２の出力の傾向を１次制御系５１の入力の増減傾向に対応させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次制御系および２次制御系を有し、プラントの制御を行うプラント制御装置において、
前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、
前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、
前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させるプラント制御装置。

【請求項2】

前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、
前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、
前記２次制御系の出力を減少傾向から増加傾向に反転させる請求項１に記載のプラント制御装置。

【請求項3】

前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、
前記１次制御系の入力の増加傾向の傾きが所定の値以上であり、かつ、
前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合は、
その時点での前記２次制御系の出力を保持した制御を行う請求項１に記載のプラント制御装置。

【請求項4】

前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、
前記２次制御系の入力が前記２次制御系の入力の設定値である入力設定値以下の場合、
前記２次制御系の出力を増加傾向に反転させる請求項３に記載のプラント制御装置。

【請求項5】

前記１次制御系と前記２次制御系とは、入力を段階的に組合わせるカスケード制御である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプラント制御装置。

【請求項6】

前記プラントは、ボイラであり、
前記１次制御系は、熱交換器出口蒸気温度を入力とする制御系であり、
前記２次制御系は、熱交換器入口蒸気温度を入力とする制御系であって、
前記ボイラの制御を行う請求項１に記載のプラント制御装置。

【請求項7】

請求項１に記載のプラント制御装置を備えるプラント。

【請求項8】

１次制御系および２次制御系を有し、プラントの制御を行うプラント制御方法において、
前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、
前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、
前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させる、
コンピュータが実行するプラント制御方法。

【請求項9】

コンピュータに、請求項８に記載のプラント制御方法を実行させるためのプラント制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラントの制御において、１つの制御ループの出力を、他の制御ループの入力とするカスケード制御が用いられることがある。例えば、ボイラの過熱器で生成される過熱蒸気の温度に対して、カスケード制御を用いて過熱度を制御することがある。特許文献１には、ボイラの蒸気温度制御装置において、ＰＩコントローラを用いてカスケード制御を行うことが開示されている。カスケード制御を行うことにより、外乱や特性の変動の影響が１次フィードバックループに現れる前に２次フィードバックループによって軽減可能である。また、２次フィードバックループによって速応性（入力に対する追従性の速さ）を高め、システム全体の応答特性が改善される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８－３３４２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

２次フィードバックループである２次制御系の速応性がシステム全体に要請される速応性に比べて高くなければ、カスケード制御は有効に機能しない。そのため、１次制御系の入力の増減傾向（極性、正負）と２次制御系の入力の増減傾向が異なる場合、特に１次制御系の入力が増加傾向で２次制御系の入力が減少傾向である場合は、カスケード制御の有効性を失うこととなる。しかし、特許文献１の発明では、１次制御系の入力の増減傾向と２次制御系の入力の増減傾向とが異なる場合についての検討がなされていない。

【0005】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、１次制御系の入力の増減傾向と２次制御系の入力の増減傾向とが異なる場合、特に１次制御系の入力が増加傾向を示しかつ２次制御系の入力が減少傾向を示す場合であっても、カスケード制御が有効に機能するプラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラ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】

上記課題を解決するために、本開示のプラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラムは以下の手段を採用する。
本開示のプラント制御装置は、１次制御系および２次制御系を有し、プラントの制御を行うプラント制御装置において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させる。

【0007】

本開示のプラントは、前述のプラント制御装置を備える。

【0008】

本開示のプラント制御方法は、１次制御系および２次制御系を有し、プラントの制御を行うプラント制御方法において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させ、コンピュータが実行する。

【0009】

本開示のプラント制御プログラムは、コンピュータに前述のプラント制御方法を実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、１次制御系の入力が増加傾向であり、２次制御系の入力が減少傾向であっても、２次制御系の出力の増減傾向を１次制御系の入力の増減傾向に対応した傾向に変更するため、１次制御系の制御が所望の制御管理値を取得し、制御の有効性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の幾つかの実施形態におけるプラントを示す図である。

【図2】本開示の幾つかの実施形態におけるボイラの蒸気系統を示す図である。

【図3】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の機能の一例を示す図である。

【図5】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の制御のタイムチャートを図である。

【図6】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の制御のタイムチャートを図である。

【図7】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の増減傾向を示す図である。

【図8】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の概略構成を示す図である。

【図9】本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本開示に係るプラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

【0013】

図１は、本開示の幾つかの実施形態におけるボイラを示す図である。
図１に示すように、本開示の実施形態では、発電プラント（プラント）１に固体燃料を主燃料とするボイラを備えるとする。

【0014】

本実施形態のボイラ１０は、固体燃料を粉砕した微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能なボイラである。固体燃料としては、バイオマス燃料や石炭などが使用される。

【0015】

ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置２０と燃焼ガス通路１２を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１の内壁面を構成する火炉壁１０１は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を、伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して回収すると共に、火炉壁１０１の温度上昇を抑制している。

【0016】

燃焼装置２０は、火炉１１の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置２０は、火炉壁１０１に装着された複数のバーナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ（以下、一括して「バーナ２１」と記載する場合がある。）を有している。バーナ２１は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で配設されたもの（例えば、四角形の火炉１１の各コーナ部に設置された４個）を１セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。なお、図１では、図示の都合上、１セットのバーナのうちの２個のみを記載し、各セットに符合２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆを付している。火炉１１の形状やバーナ２１の段数、一つの段におけるバーナ２１の数、バーナ２１の配置などは、この実施形態に限定されるものではない。

【0017】

バーナ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆは、それぞれ、複数の微粉燃料供給管２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ（以下、一括して「微粉燃料供給管２２」と記載する場合がある。）を介して、複数のミル（粉砕機）３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ（以下、一括して「ミル３１」と記載する場合がある。）に連結されている。ミル３１は、例えば、内部に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミル３１に供給される一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）により、ミル３１が備える分級機（図示省略）に搬送される。分級機では、バーナ２１での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共に微粉燃料供給管２２を介してバーナ２１に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミル３１の内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。

【0018】

バーナ２１の装着位置における火炉１１の炉外側には、風箱（エアレジスタ）２３が設けられており、この風箱２３には風道（空気ダクト）２４の一端部が連結されている。風道２４の他端部には、押込通風機（ＦＤＦ：Forced Draft Fan）３２が連結されている。押込通風機３２から供給された空気は、風道２４に設置された空気予熱器４２で加熱され（詳細は後述する）、風箱２３を介してバーナ２１に二次空気（燃焼用空気、酸化性ガス）として供給され、火炉１１の内部に投入される。

【0019】

燃焼ガス通路１２は、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１２には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ（以下、一括して「過熱器１０２」と記載する場合がある。）、再熱器１０３Ａ、１０３Ｂ（以下、一括して「再熱器１０３」と記載する場合がある。）、節炭器１０４が設けられており、火炉１１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、各熱交換器の配置や形状は、図１に記載した形態に限定されない。

【0020】

燃焼ガス通路１２の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道１３が連結されている。煙道１３には、風道２４との間に空気予熱器（エアヒータ）４２が設けられており、風道２４を流れる空気と、煙道１３を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、ミル３１に供給する一次空気やバーナ２１に供給する二次空気を加熱することで、水や蒸気との熱交換後の燃焼ガスから、さらに熱回収を行う。

【0021】

また、煙道１３には、空気予熱器４２よりも上流側の位置に、脱硝装置４３が設けられていてもよい。脱硝装置４３は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を、煙道１３内を流通する燃焼ガスに供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と還元剤との反応を、脱硝装置４３内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
煙道１３の空気予熱器４２より下流側には、ガスダクト４１が連結されている。ガスダクト４１には、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置４４や硫黄酸化物を除去する脱硫装置４６などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）４５が設けられている。ガスダクト４１の下流端部は、煙突４７に連結されており、環境装置で処理された燃焼ガスが、排ガスとして系外に排出される。

【0022】

ボイラ１０において、複数のミル３１が駆動すると、粉砕、分級された微粉燃料が、一次空気と共に微粉燃料供給管２２を介してバーナ２１に供給される。また、空気予熱器４２で加熱された二次空気が、風道２４から風箱２３を介してバーナ２１に供給される。バーナ２１は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に、二次空気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれた微粉燃料混合気が着火し、二次空気と反応することで火炎を形成する。火炉１１内の下部領域で火炎が形成され、高温の燃焼ガスが火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１２に流入する。なお、本実施形態では、酸化性ガス（一次空気、二次空気）として空気を用いるが、空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉１１において安定した燃焼が実現される。

【0023】

また、火炉１１のバーナ２１の装着位置より上方には、火炉１１内に燃焼用追加空気（ＡＡ：Additional Air）を供給するための複数のアディショナル空気ポート（ＡＡポート）２５が設けられている。アディショナル空気ポート２５には、風道２４から分岐したアディショナル空気ダクト（ＡＡダクト）２６の端部が連結されており、押込通風機３２から供給された空気の一部を、燃焼用追加空気として、アディショナル空気ダクト２６を介してアディショナル空気ポート２５に供給することができる。

【0024】

燃焼ガス通路１２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路１２の内部に配置された過熱器１０２、再熱器１０３、節炭器１０４で水や蒸気と熱交換した後、煙道１３に排出され、脱硝装置４３で窒素酸化物が除去され、空気予熱器４２で一次空気及び二次空気と熱交換した後、さらにガスダクト４１に排出され、集じん装置４４で灰などが除去され、脱硫装置４６で硫黄酸化物が除去された後、煙突４７から系外に排出される。なお、燃焼ガス通路１２における各熱交換器及び煙道１３からガスダクト４１における各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。

【0025】

図２は、本開示の幾つかの実施形態におけるボイラの蒸気系統を示す図である。なお、図１では燃焼ガス通路１２内の過熱器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃの位置を正確に示しているものではなく、各過熱器の燃焼ガス流れに対する配置順も図１の記載に限定されるものではない。

【0026】

図２に示すように、本実施形態の発電プラント１は、ボイラ１０に設けられた過熱器（熱交換器）１０２と、ボイラ１０で生成した蒸気によって回転駆動される蒸気タービン１１１と、蒸気タービン１１１に連結され蒸気タービン１１１の回転力によって発電を行う発電機１１３と、蒸気タービン１１１で用いられた蒸気を水に戻す復水器１１２と、を備える。本実施形態では、過熱器１０２はボイラ１０側から順に第１過熱器１０２Ａ、第２過熱器１０２Ｂ、第３過熱器１０２Ｃ（以下、一括して「過熱器（熱交換器）１０２」と記載する場合がある。）として設けられている。

【0027】

蒸気タービン１１１は、例えば、高圧タービン（図示せず）と中圧タービン（図示せず）と低圧タービン（図示せず）とから構成される。ボイラ１０の過熱器１０２で加熱された蒸気が主蒸気加減弁１００を介して供給され高圧タービンを回転駆動した後、ボイラ１０の再熱器１０３（図１参照）で再過熱され、中圧タービン、及び低圧タービンを回転駆動する。低圧タービンには、復水器１１２が連結されており、低圧タービンを回転駆動した蒸気が、この復水器１１２で冷却水（例えば、海水や河川水など）との熱交換によって凝縮されて復水となる。復水器１１２は、給水ラインを介して節炭器１０４（図１参照）に連結されている。

【0028】

過熱器１０２には、各熱交換器で過熱された蒸気の温度（以下、第３過熱器１０２Ｃの出口における過熱蒸気の温度を「主蒸気温度」または「出口蒸気温度（熱交換器出口蒸気温度）」と言う。）を制御するための手段が設けられている。例えば、過熱された蒸気に混合噴射される水（以下、主蒸気温度制御のために噴射される水を「過熱器スプレイ水」と言う。）の量を調整することで、蒸気温度を制御するスプレイ調節弁が設けられている。過熱器スプレイ水は、例えば、ボイラ１０への給水の一部が供給される。

【0029】

なお、過熱器スプレイ水が混合噴射される位置は、第３過熱器１０２Ｃの出口に限定されず、主蒸気温度の制御が可能な位置であればよく、例えば、汽水分離器（図示せず）の出口から蒸気タービン１１１の高圧タービン（図示せず）の入口の間のいずれかの位置に設置される。本実施形態では、第１過熱器１０２Ａの入口、第２過熱器１０２Ｂの入口、および第３過熱器１０２Ｃの入口の位置に設置されるものとする。

【0030】

第１過熱器１０２Ａの入口側には、スプレイ水供給のための配管が接続され、配管には第１過熱器１０２Ａへのスプレイ水供給量を調整するための第１スプレイ調節弁６１が設けられている。同様に、第２過熱器１０２Ｂの入口側には、スプレイ水供給のための配管が接続され、配管には第２過熱器１０２Ｂへのスプレイ水供給量を調整するための第２スプレイ調節弁６２が設けられ、第３過熱器１０２Ｃの入口側には、スプレイ水供給のための配管が接続され、配管には第３過熱器１０２Ｃへのスプレイ水供給量を調整するための第３スプレイ調節弁６３が設けられている。

【0031】

第３過熱器１０２Ｃの入口側には、第３過熱器１０２Ｃの入口蒸気温度（熱交換器入口蒸気温度）を計測する入口蒸気温度センサ６８が設けられており、第３過熱器１０２Ｃの出口側には、第３過熱器１０２Ｃの出口蒸気温度（熱交換器出口蒸気温度）を計測する出口蒸気温度センサ６９が設けられている。

【0032】

図３は、本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
図３に示すように、プラント制御装置（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）１１００、二次記憶装置（ＲＯＭ、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）１２００、主記憶装置（ＲＡＭ、Ｍａｉｎ Ｍｅｍｏｒｙ）１３００、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４００と、ネットワーク等に接続するための通信部１５００とを備えている。なお、大容量記憶装置としては、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）を用いることとしてもよい。これら各部は、バス１８００を介して接続されている。

【0033】

ＣＰＵ１１００は、例えば、バス１８００を介して接続された二次記憶装置１２００に格納されたＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）によりプラント制御装置５０全体の制御を行うとともに、二次記憶装置１２００に格納された各種プログラムを実行することにより各種処理を実行する。ＣＰＵ１１００は、１つ又は複数設けられており、互いに協働して処理を実現してもよい。

【0034】

主記憶装置１３００は、例えば、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能なメモリで構成され、ＣＰＵ１１００の実行プログラムの読み出し、実行プログラムによる処理データの書き込み等を行う作業領域として利用される。

【0035】

二次記憶装置１２００は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）である。二次記憶装置１２００は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどである。二次記憶装置１２００の一例として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）フラッシュメモリなどが挙げられる。二次記憶装置１２００は、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、ｉＯＳ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）等の情報処理装置全体の制御を行うためのＯＳ、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、周辺機器類をハードウェア操作するための各種デバイスドライバ、各種アプリケーションソフトウェア、及び各種データやファイル等を格納する。また、二次記憶装置１２００には、各種処理を実現するためのプログラムや、各種処理を実現するために必要とされる各種データが格納されている。二次記憶装置１２００は、複数設けられていてもよく、各二次記憶装置１２００に上述したようなプログラムやデータが分割されて格納されていてもよい。

【0036】

また、プラント制御装置５０は、キーボードやマウス等からなる入力部や、データを表示する液晶表示装置等からなる表示部などを備えていてもよい。また、表示部を含み、ランプ、音、特にアラーム音を出力するスピーカーなどの通知部を備えていてもよい。

【0037】

図４は、本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の機能の一例を示した図である。
図４に示すように、プラント制御装置５０は、１次制御系５１と、２次制御系５２と、を備えている。

【0038】

プラント制御装置５０が備える機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置１２００（図３参照）などに記憶されており、このプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）１１００（図３参照）が主記憶装置１３００（図３参照）に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置１２００に予めインストールされている形態や、他の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の一例として、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどが挙げられる。

【0039】

図４に示される１次制御系５１は、出口蒸気温度センサ６９が計測する出口蒸気温度が出口蒸気温度設定値に到達するように制御する。２次制御系５２は、入口蒸気温度センサ６８が計測する入口蒸気温度が入口蒸気温度設定値に到達するように制御する。

【0040】

本実施形態では、プラント制御装置５０においてカスケード制御を行うものとする。具体的には、１次制御系５１の出力が後段の２次制御系５２の設定値に接続される。

【0041】

図５には、本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の制御のタイムチャートが図に示されている。図５の横軸は、時間を表す。

【0042】

図５（ａ）は、１次制御系５１の入力のプロセス値、２次制御系５２の入力のプロセス値のタイムチャートを示す。図５（ａ）の縦軸は、１次制御系５１および２次制御系５２の入力値である各部蒸気温度を示す。１次制御系５１の入力は第３過熱器１０２Ｃ（図２参照）の出口蒸気温度ＦＢ１であり、実線で示す。２次制御系５２の入力は第３過熱器１０２Ｃの入口蒸気温度ＦＢ２であり、破線で示す。１次制御系５１の設定値である出口蒸気温度設定値Ｓ１（後述する図７の関数器７１の出力値）、２次制御系５２の設定値である入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ（厳密には、後述する図７の加算器７８の出力値）、及び、蒸気温度の警報値をそれぞれ一点鎖線で示す。各部の蒸気温度が図５（ａ）に示される警報値を超えると、アラーム音が出力されるなどユーザに対して注意喚起を促す警報が発信される。図５（ａ）の例では、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向を示すたびに、そのピーク値前後で警報値を超えている。

【0043】

図５（ａ）に示されるように、時間ｔ０において、１次制御系５１の入力である出口蒸気温度ＦＢ１は増加傾向を示し、２次制御系５２の入力である入口蒸気温度ＦＢ２は減少傾向を示す。時間ｔ２において、出口蒸気温度ＦＢ１はピークを迎えた後に減少傾向を示す。時間ｔ３において、入口蒸気温度ＦＢ２は減少傾向から増加傾向へ転換する。遅れて時間ｔ５において、出口蒸気温度ＦＢ１は減少傾向から増加傾向へ転換する。時間ｔ８において、入口蒸気温度ＦＢ２はピークを迎えた後に減少傾向を示す。遅れて時間ｔ１０において、出口蒸気温度ＦＢ１はピークを迎えた後に減少傾向を示す。つまり、１次制御系５１の入力である第３過熱器１０２Ｃ（図２参照）の出口蒸気温度ＦＢ１は、２次制御系５２の入力である第３過熱器１０２Ｃの入口蒸気温度ＦＢ２の増減傾向から遅れて増減傾向が現れる。

【0044】

図６（ｂ）は、１次制御系５１の入力である出口蒸気温度ＦＢ１の時間微分値のタイムチャートを示し、図６（ｃ）は、２次制御系５２の入力である入口蒸気温度ＦＢ２の時間微分値のタイムチャートを示す。図５（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向にある場合は、出口蒸気温度ＦＢ１の微分値は正の値（＋側）にあり、出口蒸気温度ＦＢ１が減少傾向にある場合は、出口蒸気温度ＦＢ１の微分値は負の値（－側）にある。同様に、図５（ａ）及び図６（ｃ）に示されるように、入口蒸気温度ＦＢ２が増加傾向にある場合は、入口蒸気温度ＦＢ２の微分値は正の値（＋側）にあり、入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向にある場合は、入口蒸気温度ＦＢ２の微分値は負の値（－側）にある。

【0045】

図７及び８には、本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の概略構成が示されている。図７及び８を参照し、本開示のプラント制御装置５０の制御処理について説明する。

【0046】

図７に示されるように、ＭＷＤ（Ｍｅｇａ Ｗａｔｔ Ｄｅｍａｎｄ、要求発電機出力、要求ボイラ負荷）７０がプラント制御装置５０に入力される。関数器７１は、予め設定されたＭＷＤ７０と出口蒸気温度設定値との関係から、入力されたＭＷＤ７０に対応する出口蒸気温度設定値Ｓ１を出力する。

【0047】

入力７２において、出口蒸気温度センサ６９の計測値であって１次制御系５１の入力である出口蒸気温度ＦＢ１が入力される。出口蒸気温度ＦＢ１はＢに遷移するとともに、偏差Δ１を出力する減算器７３に入力される。

【0048】

減算器７３は、出口蒸気温度設定値Ｓ１と出口蒸気温度ＦＢ１との偏差であるΔ１を出力する。偏差Δ１は、Ｃに遷移する。偏差Δ１は、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１よりも高い場合に、負の値として出力される。

【0049】

偏差Δ１は、調節器（Ｉコントローラ）７６にて積分されて、１次制御系５１の出力として加算器７８に入力される。調節器７６の出力値は、第３過熱器１０２Ｃにおける制御設定値と出口蒸気温度ＦＢ１の偏差量（状態値）を加味した値となる。

【0050】

関数器７７は、予め設定されたＭＷＤ７０と入口蒸気温度設定値との関係から、入力されたＭＷＤ７０に対応する入口蒸気温度設定値である入口蒸気温度設定値Ｓ２を出力する。

【0051】

加算器７８は、関数器７７から出力された入口蒸気温度設定値Ｓ２に対して、１次制御系５１の出力である調節器７６の出力値を加算して補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａとして出力し、その出力値はＤへ遷移する。例えば、加算器７８に、１次制御系５１の出力値として負の値が入力されると、加算器７８の出力値である補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａは、関数器７７から出力される補正前の入口蒸気温度設定値Ｓ２よりも低い値となる。このように、１次制御系５１の出力を２次制御系５２の設定値に接続したカスケード制御を行う。

【0052】

図８に示されるように、図７のＢから遷移した出口蒸気温度ＦＢ１は、微分器８０で微分され、その微分値が正の値（＋側）、すなわち出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向であった場合は１が、微分値が負の値（－側）、すなわち出口蒸気温度ＦＢ１が減少傾向であった場合はゼロが、出力される。出力値は、Ａに遷移するとともに、論理演算器８３に入力される。

【0053】

比較器８１は、出口蒸気温度設定値Ｓ１と出口蒸気温度ＦＢ１との大小を比較する。すなわち、図７のＣから遷移した偏差Δ１が正の値の場合は出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１より小さく、負の値の場合は出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１よりも大きいと判定できる。比較器８１は、入力値が正の値の場合はゼロを、入力値が負の値またはゼロの場合は１を出力する。出力値は、Ｅに遷移するとともに、論理演算器８３に入力される。

【0054】

入力８７において、入口蒸気温度センサ６８の計測値であって２次制御系５２の入力である入口蒸気温度ＦＢ２が入力される。入口蒸気温度ＦＢ２は微分器８８に入力されるとともに、減算器８９に入力される。

【0055】

入口蒸気温度ＦＢ２は微分器８８で微分され、その微分値が正の値（＋側）、すなわち入口蒸気温度ＦＢ２が増加傾向であった場合はゼロが、微分値が負の値（－側）、すなわち入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向であった場合は１が、出力される。出力値は、論理演算器８３に入力される。

【0056】

一方、減算器８９は、入口蒸気温度ＦＢ２と図７のＤから遷移した補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａとの偏差であるΔ２を出力する。偏差Δ２は、比較器９１と乗算器９３に入力される。

【0057】

比較器９０は、入口蒸気温度ＦＢ２と補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａとの大小を比較する。すなわち、偏差Δ２が正の値の場合は入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａよりも大きく、負の値の場合は入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａよりも小さいと判定できる。比較器９０は、入力値が正の値の場合は１を、入力値が負の値またはゼロの場合はゼロを出力する。出力値は、論理演算器８３に入力される。

【0058】

比較器９１は、入口蒸気温度ＦＢ２と補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａとの大小を比較する。すなわち、偏差Δ２が正の値の場合は入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａよりも大きく、負の値の場合は入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａよりも小さいと判定できる。比較器９１は、入力値が正の値の場合はゼロを、入力値が負の値またはゼロの場合は１を出力する。出力値は、論理演算器９２に入力される。

【0059】

論理演算器９２には、Ｅから遷移した比較器８１の出力値と、比較器９１の出力値と、Ａから遷移した出口蒸気温度ＦＢ１の微分値の極性に応じて１またはゼロが入力され、ＡＮＤ（論理積）が演算される。よって、偏差Δ１が負の値またはゼロの場合、かつ、偏差Δ２が負の値またはゼロで、かつ、出口蒸気温度ＦＢ１の微分値が正の値の場合にのみ論理演算器９２から１が出力され、それ以外の場合はゼロが出力される。換言すれば、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１よりも大きく、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａよりも小さく、かつ、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向である場合にのみ１が出力される。

【0060】

スイッチ９４は、通常１を出力し、論理演算器９２の出力が１の場合には－１に切り替え、出力する。出力値は、乗算器９３に入力される。

【0061】

乗算器９３は、偏差Δ２とスイッチ９４の出力である１または－１とを乗算し、出力する。すなわち、論理演算器９２の出力が１の場合には偏差Δ２に－１を乗算する。このように、２次制御系５２の出力について、条件が合致する場合に極性（正負）の反転が行われる。

【0062】

これにより、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向であって、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａまで低下した場合に、偏差Δ２に－１を乗算して極性（正負）を反転させる。この時、乗算器９３の入力値である偏差Δ２は負の値であるため、－１を乗算することで＋の値となり、第３スプレイ調節弁６３の開度を開く方向へ転換させることとなる。

【0063】

一方、論理演算器８３には、微分器８０の出力と、微分器８８の出力と、比較器８１と比較器９０の出力とが入力され、ＡＮＤ（論理積）が演算される。よって、微分器８０の出力が１であり、かつ、微分器８８の出力が１であり、かつ、比較器８１と比較器９０の出力が１である場合にのみ論理演算器８３から１が出力され、それ以外の場合はゼロが出力される。換言すれば、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１より高く増加傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ以上である場合にのみ１が出力される。

【0064】

スイッチ８５は、通常ゼロを出力し、論理演算器８３の出力が１の場合には１に切り替え、出力する。出力値は、保持回路９７に入力される。

【0065】

保持回路９７では、スイッチ８５の出力値に基づき偏差Δ２のＨＯＬＤを行うかどうかを判定する。ＨＯＬＤとは、その時点での偏差Δ２の値を保持することである。保持回路９７は、スイッチ８５の出力が１である場合は、偏差Δ２の値をＨＯＬＤする。すなわち、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１より高く増加傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ以上である場合は、偏差Δ２のＨＯＬＤを行い、第３スプレイ調節弁６３の開度の絞りを防止する。このように、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向であって入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向にある場合、第３スプレイ調節弁６３の開度が絞られると、出口蒸気温度ＦＢ１がさらに増加して警報値を超える可能性があるため、本実施形態ではＨＯＬＤを行い第３スプレイ調節弁６３の開度が絞られるのを防止する。保持回路９７の判定は、繰り返し行われる。

【0066】

図６（ｄ）には、図７の減算器７３の出力値である偏差Δ１の極性のタイムチャートが示されている。図６（ｄ）に示されるように、偏差Δ１は、出口蒸気温度設定値Ｓ１と出口蒸気温度ＦＢ１との偏差であることから、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１を超えている期間、すなわち時間ｔ０からｔ４までの間は負の値（－側）を示し、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１を下回る期間、すなわち時間ｔ４から時間ｔ７までの間は正の値（＋側）を示す。この後についても、同様の傾向を示す。

【0067】

図６（ｅ）には、図７の減算器８９の出力値である偏差Δ２の極性のタイムチャートが示されている。図６（ｅ）に示されるように、偏差Δ２は、補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａと入口蒸気温度ＦＢ２との偏差であることから、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａを超えている期間、すなわち時間ｔ０からｔ１までの間は正の値（＋側）を示し、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａを下回る期間、すなわち時間ｔ１からｔ６までの間は負の値（－側）を示す。この後についても、同様の傾向を示す。

【0068】

図６（ｇ）には、図８の偏差Δ２の比較後出力の極性のタイムチャートが示されている。図６（ｇ）に示されるように、偏差Δ２の比較後出力の極性値は、図６（ｅ）の偏差Δ２の極性のタイムチャートと同様の傾向を示す。

【0069】

本実施形態では、前述の制御を行うことにより、偏差Δ２に基づく第３スプレイ調節弁６３の開度の制御を行う。
図６（ｈ）には、第３スプレイ調節弁６３の開度制御信号のタイムチャートが破線で示されている。図６（ｈ）の破線に示されるように、第３スプレイ調節弁６３の開度制御を行う調節器（ＰＩコントローラ）９９の出力は、時間ｔ０からｔ２までの間は正の値（＋側）を示し、時間ｔ２からｔ８までの間は負の値（－側）を示す。このうち、時間ｔ０からｔ１までの間は、出口蒸気温度ＦＢ１が出口蒸気温度設定値Ｓ１より高く増加傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ以上であるため、図８の保持回路９７においてＨＯＬＤが行われる期間である。

【0070】

また、時間ｔ１からｔ２までの間は、出口蒸気温度ＦＢ１が増加傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が減少傾向であり、かつ、入口蒸気温度ＦＢ２が補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ以下であるため、図７のスイッチ９４において－１が出力されて、乗算器９３において偏差Δ２に－１が乗算されて極性（正負）が反転される期間である。

【0071】

また図６（ｈ）において、実線は従来のカスケード制御による第３スプレイ調節弁６３の開度のタイムチャートであり、一点鎖線は本実施形態の制御を行った場合の第３スプレイ調節弁６３の開度のタイムチャートである。

【0072】

図６（ｈ）の実線及び一点鎖線に示されるように、本実施形態の制御を行うことにより、第３スプレイ調節弁６３は開度のピークを超えた後、絞られるのではなく引き続き開度を開ける方向に制御される。これにより、第３スプレイ調節弁６３を介してスプレイ水が供給され、出口蒸気温度ＦＢ１の増加傾向が抑えられ、出口蒸気温度ＦＢ１が警報値を超えるのを抑止する。出口蒸気温度ＦＢ１が警報値を超過することを抑止することで、プラント１の高温配管（本実施形態においては第３過熱器１０２Ｃを構成する伝熱管等）の寿命消費を抑制して点検頻度を抑えることができ、運用コストを低減することができる。

【0073】

図９には、本開示の幾つかの実施形態におけるプラント制御装置の増減傾向が図に示されている。図９におけるゾーン１からゾーン４は、図５及び６のゾーン１からゾーン４に対応している。ゾーン１は、図５及び６の時間ｔ０からｔ２の期間および時間ｔ５からｔ１０の期間、ゾーン２は、図５及び６の時間ｔ０からｔ２の期間および時間ｔ８からｔ１０の期間、ゾーン３は図５及び６の時間ｔ２からｔ５の期間および時間ｔ１０以降の期間、ゾーン４は図５及び６の時間ｔ３からｔ５の期間を示す。

【0074】

図９に示されるように、ゾーン１の場合は、１次制御系５１の入力（出口蒸気温度ＦＢ１）は増加傾向にあり、偏差Δ１及び２次制御系５２の設定値（補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ、図７の加算器７８の出力Σ１）は減少傾向にあり、２次制御系５２の入力（入口蒸気温度ＦＢ２）は例えば時間ｔ５からｔ８の間は増加傾向、時間ｔ８からｔ１０の間は減少傾向にあり、偏差Δ２は順応答となっている。ゾーン１の例えば時間ｔ８からｔ９の間は出口蒸気温度ＦＢ１と入口蒸気温度ＦＢ２の差が開く方向にあり、そのまま制御を行うと出口蒸気温度ＦＢ１が警報値を超える可能性がある。そこで、本実施形態では、ＨＯＬＤを行うものとする。

【0075】

ゾーン２の場合は、１次制御系５１の入力（出口蒸気温度ＦＢ１）は増加傾向にあり、偏差Δ１及び２次制御系５２の設定値（補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ、図７の加算器７８の出力Σ１）は減少傾向にあり、２次制御系５２の入力（入口蒸気温度ＦＢ２）は例えば時間ｔ８からｔ１０の間は減少傾向にあり、偏差Δ２は逆応答となっている。ゾーン２の例えば時間ｔ８からｔ１０の間は出口蒸気温度ＦＢ１と入口蒸気温度ＦＢ２の差が開く方向にあり、さらに時間ｔ９からｔ１０の間は２次制御系５２の入力（入口蒸気温度ＦＢ２）は補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａを下回っており、そのまま制御を行うと出口蒸気温度ＦＢ１が警報値を超える可能性がある。そこで、本実施形態では、２次制御系５２の出力の極性の反転を行うものとする。つまり、警報値超過を抑止する方向に２次制御系内で極性を反転させて第３スプレイ調節弁６３へ出力する。

【0076】

ゾーン３の場合は、１次制御系５１の入力（出口蒸気温度ＦＢ１）は減少傾向にあり、偏差Δ１及び２次制御系５２の設定値（補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ、図７の加算器７８の出力Σ１）は増加傾向にあり、２次制御系５２の入力（入口蒸気温度ＦＢ２）は例えば時間ｔ２からｔ３の間は減少傾向、時間ｔ３からｔ５の間は増加傾向にあり、偏差Δ２は順応答となっている。またゾーン４の場合は、１次制御系５１の入力（出口蒸気温度ＦＢ１）は減少傾向にあり、偏差Δ１及び２次制御系５２の設定値（補正後の入口蒸気温度設定値Ｓ２ａ、図７の加算器７８の出力Σ１）は増加傾向にあり、２次制御系５２の入力（入口蒸気温度ＦＢ２）は例えば時間ｔ２からｔ５の間は増加傾向にあり、偏差Δ２は順応答となっている。

【0077】

このようにゾーン３及びゾーン４の場合は出口蒸気温度ＦＢ１と入口蒸気温度ＦＢ２の、差が変わらない、または差が狭まる方向にあるため、通常のカスケード制御を行えばよい。

【0078】

〈付記〉
以上説明した実施形態に記載のプラント制御装置、プラント、プラント制御方法およびプラント制御プログラムは、例えば以下のように把握される。

【0079】

本開示の第１態様に係るプラント制御装置（５０）は、１次制御系（５１）および２次制御系（５２）を有し、プラント（１）の制御を行うプラント制御装置において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させる。

【0080】

前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力の傾向を１次制御系の入力の増減傾向に対応させることから、２次制御系の出力の増減傾向を１次制御系の入力の増減傾向に合わせるように変更するため、１次制御系の制御が所望の制御管理値を取得することができる。これにより、制御の有効性を発揮することができる。
例えば、ボイラ（１０）を用いたプラントにおいて、ボイラに熱交換器（過熱器）（１０２Ｃ）が設けられており、１次制御系が熱交換器の出口蒸気温度を入力として出口蒸気温度の制御を行う制御系、２次制御系が熱交換器の入口蒸気温度を入力として出口蒸気温度の制御を行う制御系であるプラント制御装置において、熱交換器出口温度が増加傾向を示し、熱交換器入口温度が減少傾向を示す場合、熱交換器入口温度と熱交換器入口設定温度との偏差の増減傾向を熱交換器出口温度の増減傾向に対応した傾向とする。熱交換器入口温度と熱交換器入口設定温度との偏差に応じて熱交換器に投入される蒸気量すなわちスプレイ調節弁（６３）の開度が制御されることから、これにより、熱交換器入口温度の傾向に従い遅れて増減する熱交換器出口温度が、熱交換器入口温度の減少により蒸気の投入が行われず、熱交換器出口温度が上昇してしまうのを防ぐ。熱交換器の入口側において蒸気投入が行われ、熱交換器出口温度が低下し、熱交換器出口温度制御系が所望の制御管理値を取得することができる。

【0081】

本開示の第２態様に係るプラント制御装置は、前記第１態様において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力を減少傾向から増加傾向に反転させるとしてもよい。

【0082】

１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、２次制御系の入力を減少傾向から増加傾向に反転させることから、１次制御系の入力と同じ増加傾向へ２次制御系の入力の傾向を合わせることができる。また、１次制御系と同じ方向へ２次制御系の操作量を合わせることができ、制御の有効性を発揮することができる。

【0083】

本開示の第３態様に係るプラント制御装置は、前記第１態様または前記第２態様において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記１次制御系の入力の増加傾向の傾きが所定の値以上であり、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合は、その時点での前記２次制御系の出力を保持した制御を行うとしてもよい。

【0084】

１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、１次制御系の入力の増加傾向の傾きが所定の値以上であり、かつ、２次制御系の入力が減少傾向を示す場合は、その時点での２次制御系の出力を保持した制御を行うことから、この条件を満たす場合に２次制御系の出力に変動を加えず、その時点での２次制御系の出力に基づく制御を継続することができる。よって１次制御系の入力の傾向と異なる２次制御系の出力による制御を抑えることができる。また２次制御系の出力の傾向を変更せず、無用な制御の変更を抑止できる。

【0085】

本開示の第４態様に係るプラント制御装置は、前記第１態様から前記第３態様のいずれかにおいて、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が前記２次制御系の入力の設定値である入力設定値以下の場合、前記２次制御系の出力を増加傾向に反転させるとしてもよい。

【0086】

１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、２次制御系の入力が、２次制御系の入力の設定値である入力設定値以下の場合、２次制御系の出力を増加傾向に反転させることから、１次制御系の入力と２次制御系の入力との間の乖離を察知し、１次制御系の入力と同じ増加傾向へ２次制御系の出力の傾向を合わせることができる。また、１次制御系と同じ方向へ２次制御系の操作量を合わせることができ、制御の有効性を発揮することができる。

【0087】

本開示の第５態様に係るプラント制御装置は、前記第１態様から前記第４態様のいずれかにおいて、前記１次制御系と前記２次制御系とは、入力を段階的に組合わせるカスケード制御であるとしてもよい。

【0088】

制御は、カスケード制御であることから、外乱や特性の変動の影響を、１次制御系に現れる前に２次制御系によって軽減可能である。２次制御系によって即応性を高めることができ、制御全体の応答特性が改善される。

【0089】

本開示の第６態様に係るプラント制御装置は、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記プラントは、ボイラであり、前記１次制御系は、熱交換器出口蒸気温度を入力とする制御系であり、前記２次制御系は、熱交換器入口蒸気温度を入力とする制御系であって、前記ボイラの制御を行うとしてもよい。

【0090】

本開示の第７態様に係るプラントは、上述のプラント制御装置を備える。

【0091】

本開示の第８態様に係るプラント制御方法（５０）は、１次制御系および２次制御系を有し、プラントの制御を行うプラント制御方法において、前記１次制御系の入力が増加傾向を示し、かつ、前記２次制御系の入力が減少傾向を示す場合、前記２次制御系の出力の傾向を前記１次制御系の入力の増減傾向に対応させ、コンピュータが実行する。

【0092】

本開示の第９態様に係るプラント制御プログラム（５０）は、コンピュータに、前記第８態様のプラント制御方法を実行させる。

【0093】

上述した実施形態では、本開示のボイラを、燃料に固体燃料を使用するボイラとして説明した。ボイラに使用される固体燃料としては、石炭、バイオマス燃料、石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）燃料、石油残渣などが使用される。
なお、ボイラの燃料としては、固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液、液化アンモニアなどの液体燃料も使用することができる。また、天然ガスや各種石油ガス、製鉄プロセスなどで発生する副生ガス、水素ガス、アンモニアガスなどの気体燃料も使用することができる。
さらに、これらの各種燃料を組み合わせて使用する混焼ボイラにも適用することができる。

【符号の説明】

【0094】

１ 発電プラント（プラント）
１０ ボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼ガス通路
１３ 煙道
２０ 燃焼装置
２１ バーナ
２２ 微粉燃料供給管
２３ 風箱（エアレジスタ）
２４ 風道（空気ダクト）
２５ アディショナル空気ポート
２６ アディショナル空気ダクト
３１ ミル（粉砕機）
３２ 押込通風機（ＦＤＦ）
４１ ガスダクト
４２ 空気予熱器
４３ 脱硝装置
４４ 集じん装置
４５ 誘引通風機（ＩＤＦ）
４６ 脱硫装置
４７ 煙突
５０ プラント制御装置
５１ １次制御系
５２ ２次制御系
６１ 第１スプレイ調節弁
６２ 第２スプレイ調節弁
６３ 第３スプレイ調節弁
６８ 入口蒸気温度センサ
６９ 出口蒸気温度センサ
１００ 主蒸気加減弁
１０１ 火炉壁
１０２ 過熱器
１０２Ａ 第１過熱器
１０２Ｂ 第２過熱器
１０２Ｃ 第３過熱器
１０３ 再熱器
１０３Ａ 第１再熱器
１０３Ｂ 第２再熱器
１０４ 節炭器
１１１ 蒸気タービン
１１２ 復水器
１１３ 発電機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】