特開 2025-29326 ボイラ燃焼制御システム、ボイラ燃焼制御方法、およびプログラム

(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】P2025029326

(43)【公開日】2025-03-06

(54)【発明の名称】ボイラ燃焼制御システム、ボイラ燃焼制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/00 20060101AFI20250227BHJP

   F22B 35/18 20060101ALI20250227BHJP

【ＦＩ】

F22B35/00 J

F22B35/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133876

(22)【出願日】2023-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】521308171

【氏名又は名称】郵船出光グリーンソリューションズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡村 雄治

(72)【発明者】

【氏名】福濱 謙二

(72)【発明者】

【氏名】大田 祐二

【テーマコード（参考）】

3L021

【Ｆターム（参考）】

3L021CA06

3L021DA04

3L021FA12

(57)【要約】

【課題】ボイラ燃焼制御において更なる精度の向上を図る。
【解決手段】ボイラ燃焼制御システムは、負荷要求量に対して燃料関数を基に算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料をボイラに供給し、測定主蒸気圧と、設定主蒸気圧とに基づきＰＩＤ制御によるフィードバック（ＦＢ）補正量を求め、ＦＢ補正量に基づき負荷要求量もしくは燃料投入量を補正するプラントに対して、ＦＢ補正後の負荷要求量もしくは燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力する。ボイラ燃焼制御システムは、ボイラ入力指令値、負荷要求量もしくは燃料投入量、および測定主蒸気圧に基づき、ＦＢ補正量のうちＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求め、これらの補正量に基づき、ボイラについて負荷要求量と燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する補正部と、補正された基準曲線に基づいて燃料補正係数を算出する演算部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムであって、
ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求め、前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する基準曲線補正部と、
前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算部と、を備える、
ボイラ燃焼制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載のボイラ燃焼制御システムにおいて、
前記基準曲線補正部は、
前記比例項の補正量の変動における振幅と前記測定主蒸気圧の変動における振幅との比較結果に基づいて、前記基準曲線の補正に用いる関数である基準曲線補正関数を補正するための比例項修正係数を決定する比例項修正係数決定部と、
前記積分項の補正量の変動が前記測定主蒸気圧の変動に反映されるまでの遅延時間に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正するための積分項修正係数を決定する積分項修正係数決定部と、を有し、
前記決定された比例項修正係数および積分項修正係数に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正する、
ボイラ燃焼制御システム。

【請求項3】

請求項２に記載のボイラ燃焼制御システムにおいて、
前記基準曲線補正部は、
灰中未燃分計測器により計測された前記ボイラの燃焼中における灰中未燃分に基づいて、前記基準曲線補正関数を補正する、
ボイラ燃焼制御システム。

【請求項4】

負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムにおけるボイラ燃焼制御方法であって、
ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求める工程と、
前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する工程と、
前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する工程と、を備える、
ボイラ燃焼制御方法。

【請求項5】

負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムに用いられるプログラムであって、
前記ボイラ燃焼制御システムが備えるプロセッサに、
ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求める工程と、
前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する工程と、
前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する工程と、を実行させるための、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラ燃焼制御システム、ボイラ燃焼制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラの負荷要求量に基づいてボイラへの燃料投入量を決定するボイラ燃焼制御システムが知られている。特許文献１には、主蒸気圧力の挙動における燃料関数ＦＸが想定する最適値からの乖離を検知し、燃料関数ＦＸを自律的・自己完結的に修正することを可能とするボイラ燃焼制御システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／２１２２２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のボイラ燃焼制御システムをもってしても、ボイラの燃焼制御の精度を向上させる余地が未だ残されている。

【0005】

本発明の目的は、ボイラ燃焼制御において更なる精度の向上を図ることである。

【0006】

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

【0008】

本発明の代表的な実施の形態によるボイラ燃焼制御システムは、負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムであって、ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求め、前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する基準曲線補正部と、前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算部と、を備えるものである。

【0009】

また、本発明の代表的な実施の形態によるボイラ燃焼制御方法は、負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムにおけるボイラ燃焼制御方法であって、ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求める工程と、前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する工程と、前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する工程と、を備えるものである。

【0010】

また、本発明の代表的な実施の形態によるプログラムは、負荷要求量に対して所定の燃料関数に基づいて算出されたボイラへの燃料投入量に係る燃料を前記ボイラに供給し、測定された前記ボイラの主蒸気圧力である測定主蒸気圧と、予め設定された前記ボイラの主蒸気圧力である設定主蒸気圧とに基づいてＰＩＤ制御によるフィードバック補正量を求め、前記フィードバック補正量に基づいて前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正するプラントに対して、前記フィードバック補正後の前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量を補正する燃料補正係数を出力するボイラ燃焼制御システムに用いられるプログラムであって、前記ボイラ燃焼制御システムが備えるプロセッサに、ボイラ入力指令値、前記負荷要求量もしくは前記燃料投入量、および前記測定主蒸気圧に基づいて、前記フィードバック補正量のうち前記ＰＩＤ制御での比例項および積分項の補正量を求める工程と、前記求められた比例項および積分項の補正量に基づいて、前記ボイラについて前記負荷要求量と前記燃料投入量との関係を規定した基準曲線を補正する工程と、前記補正された基準曲線に基づいて前記燃料補正係数を算出する工程と、を実行させるためのものである。

【発明の効果】

【0011】

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

【0012】

すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、ボイラ燃焼制御において更なる精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【図2】実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムのハードウェアとソフトウェアの実装による構成の一例を示す図である。

【図3】主蒸気圧力の挙動の例について概要を示す図である。

【図4】実施の形態１における基準曲線補正部の構成の一例を概略的に示す図である。

【図5】実施の形態１における基準曲線の補正を行う処理の流れの一例を示すフロー図である。

【図6】実施の形態１における基準曲線補正関数の第１補正処理の流れの一例を示す図である。

【図7】ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理の流れの一例を示すフロー図である。

【図8】ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理を説明するための図である。

【図9】ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理の流れの一例を示すフロー図である。

【図10】ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理を説明するための図である。

【図11】実施の形態１における基準曲線補正関数の第２補正処理の流れの一例を示す図である。

【図12】実施の形態２に係るボイラ燃焼制御システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【図13】実施の形態２における基準曲線補正部の構成の一例を概略的に示す図である。

【図14】実施の形態２における基準曲線補正部での処理の流れの一例を示す図である。

【図15】実施の形態２における基準曲線補正関数の第２補正処理の流れの一例を示す図である。

【図16】実施の形態２における重み関数の例を示す図である。

【図17】実施の形態２における重みテーブルの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜本発明者らによる検討の経緯＞
ボイラ設備を使用してエネルギーを取得する場合、ボイラに燃料を供給して燃焼させ、その熱を熱交換器で吸収し、蒸気を発生させて熱エネルギーを得る。発生した蒸気は、例えば、蒸気タービンへ供給することで熱エネルギーから回転運動に変換され、発電機による発電等に用いられる。ボイラへの燃料投入量は、負荷要求量（例えば、発電要求量ＭＷＤ（Mega Watt Demand）であり、以下では、負荷要求量ＭＷＤと記載する場合がある）と、ボイラへの燃料投入量（以下では、ボイラ入力指令値ＢＩＤ（Boiler Input Demand）と記載する場合がある）との間の関係式である燃料関数ＦＸにより決定される。

【0015】

なお、ボイラは、火炉とも呼ばれる。また、燃料は、例えば、固体燃料、液体燃料、気体燃料、あるいはこれらの混合燃料である。

【0016】

ここで、ボイラ設備に係る諸因子、例えば、燃料性状や発熱量、火炉汚れ、スーツブロワ、気水温等による影響により、ボイラの運転状態、特に、主蒸気圧力に変動が生じる場合がある。そこで、燃料関数ＦＸにより求められた燃料投入量に係る燃料をボイラに供給し、発生した主蒸気圧力を測定して、これと予め設定された主蒸気圧力との差分に基づいてＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御によってフィードバック補正量を求め、これを負荷要求量に加算してボイラへの燃料投入量を補正するという制御が一般的に行われていた。

【0017】

これに対し、特許第４５２２３２６号公報（第１文献）、特許第４７９１２６９号公報（第２文献）等に記載された技術では、さらに制御の精度を向上させるため、フィードバック補正を行う前後の負荷要求量ＭＷＤの比、すなわち主蒸気圧力のフィードバック補正の操作度合いを示す指標に基づいて燃料補正係数を自己学習により求め、この燃料補正係数により負荷要求量ＭＷＤもしくはボイラ入力指令値ＢＩＤをさらに補正する仕組みを有している。この補正は、実質的には燃料関数ＦＸを補正することと等価であるといえる。

【0018】

より具体的には、上記第１文献には、フィードバック補正を行う前と後の値の比または差を逐次更新しつつ複数記憶し、記憶した複数の値から燃料補正係数を求め、この補正係数によりフィードバック補正後の値を補正する旨が記載されている。これにより、諸因子の影響によるボイラの熱効率の変化を考慮して適正な燃料投入量に補正することが可能であるとされる。

【0019】

また、上記第２文献には、複数種類燃料混合燃焼ボイラにおいて、フィードバック補正後の値を補正するための燃料補正係数を３要素に細分化することで、燃料の単位熱量の差異および混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラへの燃料投入量を補正する旨が記載されている。

【0020】

このような上記の第１文献および第２文献に記載された技術によれば、諸因子の影響によるボイラの熱効率の変化に対して、フィードバック補正の前後の負荷要求量ＭＷＤの値もしくは他の制御値を随時比較計測することでこれを判定し、判定結果に基づいてフィードバック補正後の値をさらに補正して最適化するための補正係数の値を自己学習により取得することが可能である。

【0021】

一方で、負荷要求量ＭＷＤとこれに対応するボイラ入力指令値ＢＩＤとの関係を、関数すなわち曲線として規定した燃料関数ＦＸは、ボイラの特性を反映して設定されるものであり、上記第１文献および第２文献等に記載の技術では、過去の実測データの蓄積等に基づいて予め算出した固定値として設定されている。しかし、ボイラの特性に基づく主蒸気圧力の挙動は、個々のボイラで異なるものであり、さらに、１つのボイラにおいてもボイラ設備の更新等により変化し得る。すなわち、主蒸気圧力の実際の挙動と、燃料関数ＦＸにおいて想定している、あるべき値、すなわち最適値との間に、ごく僅かながら乖離が生じる場合がある。この乖離は、燃料投入量の最適値からの乖離となってボイラの燃焼制御プロセスを不安定化し、結果としてエネルギーの損失を生じさせる。

【0022】

そこで、例えば、国際公開第２０１８／２１２２２４号（特許文献１）では、さらに制御の精度を向上させるため、ボイラ燃焼制御システムにおいて、主蒸気圧力の挙動における燃料関数ＦＸが想定する最適値からの乖離を検知し、燃料関数ＦＸを自律的・自己完結的に修正する旨が記載されている。すなわち、当該技術は、自己学習の基礎・起点となる基準曲線をＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）により補正するものである。この基準曲線は、対象のボイラについて規定された負荷要求量ＭＷＤとボイラ入力指令値ＢＩＤとの関係の初期値を示したものである。

【0023】

上記第１文献および第２文献に記載の技術では、この基準曲線は、燃料関数ＦＸと同様に、過去の実測データの蓄積に基づいて予め算出した固定値として設定されていた。この場合、ボイラの設備更新やその他の状態の変化によっては、主蒸気圧力の挙動が、燃料補正係数による補正後の燃料関数ＦＸにおいて想定している最適値から僅かに乖離してボイラの燃焼制御プロセスが不安定となり効率が低下する場合がある。

【0024】

これに対し、特許文献１に記載のボイラ燃焼制御システムでは、ボイラの主蒸気圧力の挙動・状態変化を、過去のデータに基づいて常時分析・判定し、判定結果に基づいて上記の基準曲線を調整することで、燃料関数ＦＸに生じる僅かなズレを補正する。そして、当該ボイラ燃料制御システムでは、この一連の処理を自己完結型の処理ループによって自律的に、かつリアルタイムで行う。

【0025】

より具体的には、特許文献１に記載のボイラ燃焼制御システムは、フィードバック補正の前後の負荷要求量の比と、負荷要求量と燃料投入量との関係の初期値を規定した基準曲線とに基づいて燃料補正係数を算出する燃料補正係数演算部と、基準曲線を補正する基準曲線補正係数を出力する基準曲線補正部と、を有する。上記の基準曲線補正部は、設定主蒸気圧と測定主蒸気圧との偏差を算出し、この偏差の周期および振幅を取得する判定部と、基準曲線補正関数に基づいて基準曲線補正係数を算出し出力する基準曲線補正係数出力部と、上記の周期および振幅が所定の条件を満たす場合に、基準曲線補正関数を補正する基準曲線補正判定部と、を有する。

【0026】

しかしながら、特許文献１に記載のボイラ燃焼制御システムをもってしても、ボイラの燃焼制御の精度を向上させる余地が未だ残されている。

【0027】

本発明者らは、上記事情に鑑みて鋭意検討を行い、その結果として本発明を成すに至った。すなわち、本発明の実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムは、特許文献１に記載の技術に対して、さらにボイラ燃焼制御の精度を向上させるため、ボイラ設備側においてＰＩＤ制御によって求められる燃料投入量のフィードバック補正量のうち、ＰＩＤ制御上の比例項と積分項とを、既知のパラメータから導出し、導出された比例項および積分項に基づいて基準曲線補正関数を補正するものである。

【0028】

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一のまたは互いに対応する部、回路、あるいは機能ブロックには、原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部等について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。

【0029】

＜システム構成＞
図１は、実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムの構成の一例を概略的に示す図である。ボイラ燃焼制御システム１は、上述したように、プラントにおけるボイラ２に対する燃料投入量が最適となるように初期値および微調整関数ＦＸＡＩを用いて基準曲線を調整することで燃料補正係数Ｋを決定し、制御情報としてボイラ２への燃料投入等を行う既設の回路等に出力する装置である。すなわち、ボイラ燃焼制御システム１は、燃料関数ＦＸを実質的に補正することでボイラ２の燃焼を制御する装置である。

【0030】

ボイラ燃焼制御システム１は、例えば、後述する各機能に係る処理を実行する図示しない半導体回路やマイコン等からなるハードウェアにより実装された装置として構成されてもよい。もしくは、汎用的なサーバ機器やクラウドコンピューティングサービス上に構築された仮想サーバ等により構成され、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ（Processor）により、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記録装置からメモリ上に展開したＯＳ（Operating System）等のミドルウェアや、その上で稼働するソフトウェアを実行することで、後述する各機能に係る処理を実行するものとしてもよい。

【0031】

また、これらのハードウェアによる実装とソフトウェアによる実装とを適宜組み合わせて構成するようにしてもよい。また、全体を１つの筐体で実装する構成に限らず、一部の機能を別の筐体で実装し、これらの筐体間を通信ケーブル等により相互に接続する構成であってもよい。すなわち、ボイラ燃焼制御システム１の実装形態は特に限定されず、プラントの環境等に応じて適宜柔軟に構成することが可能である。

【0032】

図２は、本発明の実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムのハードウェアとソフトウェアの実装による構成の一例を示す図である。図２に示すように、ボイラ燃焼制御システム１は、プロセッサ１５１、メモリ１５２、ストレージ１５３、操作部１５４、表示部１５５、インタフェース１５６、および通信バス１５７を有している。プロセッサ１５１、メモリ１５２、ストレージ１５３、操作部１５４、表示部１５５、およびインタフェース１５６は、通信バス１５７に通信可能に接続されている。ストレージ１５３には、プログラムＰＧが記録されている。プロセッサ１５１は、プログラムＰＧを読み出して実行することにより、ボイラ燃焼制御システム１を構成する各機能ブロックとして機能する。なお、操作部１５４は、例えば、タッチパネル、キーボード、マウスなどで構成される。表示部１５５は、例えば、液晶パネル、有機ＥＬパネルなどで構成される。

【0033】

図１に戻り、ボイラ燃焼制御システム１の構成について説明を続ける。ボイラ燃焼制御システム１は、図１に示すように、例えば、ハードウェアもしくはソフトウェアにより実装された除算部１１、基準曲線補正部１２、乗算部１３、および燃料補正係数演算部１４等の各部を有する。また、メモリやＨＤＤ等に記録されたファイルやテーブルとして実装された初期値および微調整関数ＦＸＡＩ等のデータを有する。

【0034】

プラントにおいて、燃料投入量（図中ではボイラ入力指令値ＢＩＤ）の情報に基づいてボイラ２で燃料を燃焼させることで発生した主蒸気は、例えば、蒸気タービン３に供給され、図示しない発電機による発電等に用いられる。発電機での出力に対応するボイラ２の負荷要求量ＭＷＤ（入力蒸気要求量）は、例えば、ボイラ２における図示しない操作パネル等によって入力されるとともに、ボイラ燃焼制御システム１にも入力される。

【0035】

一方、例えば、ボイラ２に設けられた図示しない圧力計により、ボイラ２で発生した主蒸気の圧力が測定され、測定値が主蒸気圧発信器ＰＸに入力される。主蒸気圧発信器ＰＸから発信された測定主蒸気圧ＰＶは、ＰＩＤ制御部４に入力され、ＰＩＤ制御部４において本来あるべき主蒸気圧力である設定主蒸気圧ＳＶとの間で比較が行われる。このとき、例えば、ボイラ２の状態（火炉の汚れ等）、燃料性状、その他の諸因子が維持された条件で得られる燃料関数ＦＸを用いて燃料投入量を決定しているのであれば、測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの差はほとんど生じず、燃料関数ＦＸによって所望の負荷（発電機出力）が得られる。しかし、上述したように、例えば、ボイラ２の状態変化や、燃料性状、その他の諸因子の変化に伴って、測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの間で圧力差が生じる場合がある。

【0036】

ＰＩＤ制御部４では、測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの間の圧力差を検知した場合、公知のＰＩＤ制御の手法によりフィードバック補正量、すなわち、燃料不足（もしくは過剰）により発生した主蒸気圧力の偏差（誤差量）を算出してこれを加算部５に送る。加算部５では、ＰＩＤ制御部４から送られたフィードバック補正量を、ボイラ燃焼制御システム１にも入力される負荷要求量ＭＷＤに加算することで、フィードバック補正後の負荷要求量ＭＷＤ’（ボイラ入力指令値ＢＩＤ’）を出力する（ＰＩＤ制御部４および加算部５をフィードバック制御部と記載する場合がある）。

【0037】

本実施の形態のボイラ燃焼制御システム１では、上述したように、特許文献１等に記載の技術と同様に、ボイラ２の効率等の特性の変化に伴う最適値からの乖離に追従するため、フィードバック制御部（ＰＩＤ制御部４および加算部５）によるフィードバック補正の操作度合いを示す指標、すなわち、フィードバック補正の前後の指令値である負荷要求量ＭＷＤと負荷要求量ＭＷＤ’（ボイラ入力指令値ＢＩＤ’）の比を除算部１１により求める。そして、これを入力として、燃料補正係数演算部１４により燃料補正係数Ｋを自己学習により算出し、出力する。

【0038】

出力された燃料補正係数Ｋは、乗算部６によって負荷要求量ＭＷＤ’（ボイラ入力指令値ＢＩＤ’）に乗算される。この補正後の負荷要求量ＭＷＤ”（ボイラ入力指令値ＢＩＤ”）を入力として、燃料投入量演算部７が燃料関数ＦＸによってこれをボイラ入力指令値ＢＩＤに変換する。このボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいてボイラ２への燃料の投入が制御される。

【0039】

なお、ボイラ燃焼制御システム１の燃料補正係数演算部１４における燃料補正係数Ｋの算出手法については、例えば、特許文献１、２等に記載されたものと同様の手法を適宜用いることができるため、ここでの再度の詳細な説明は省略する。また、特許文献１、２等に記載されているように、ボイラ燃焼制御システム１を含むプラント各部の接続関係や処理順序等は、図１に示したものに限られず、同様の思想の範囲内で各種のバリエーションの構成を適宜採用することができる。例えば、図１の例では、燃料補正係数Ｋをフィードバック補正後の負荷要求量ＭＷＤ’に乗算して補正しているが、燃料投入量演算部７によって求められたボイラ入力指令値ＢＩＤに乗算して補正する構成としてもよい。また、燃料関数ＦＸを直接補正する構成としてもよい。

【0040】

上述したように、燃料補正係数Ｋの決定においては、基準曲線を起点として自己学習が行われるが、従来技術では、基準曲線には予め設定された固定値が用いられていた。この場合、ボイラ２の効率等の特性の変化に伴い、この基準曲線についても最適値から僅かに乖離し、ボイラ２の燃焼制御プロセスが不安定となり効率が低下する場合が生じ得る。そこで、本実施の形態では、基準曲線補正部１２により、ボイラ２の測定主蒸気圧ＰＶと、本来あるべき設定値である設定主蒸気圧ＳＶとの比較計測を常時行って、ボイラ２の主蒸気圧力の挙動の変化を分析・判定し、判定結果に基づいて基準曲線補正係数ＫＰを設定する。そして、これを乗算部１３により初期値および微調整関数ＦＸＡＩに乗算することで、初期値および微調整関数ＦＸＡＩに規定された基準曲線の初期値をリアルタイムで補正する。

【0041】

図３は、主蒸気圧力の挙動の例について概要を示した図である。各段の図は、それぞれ、時間経過に伴う測定主蒸気圧ＰＶの変動の例を曲線で示しており、併せて設定主蒸気圧ＳＶについても直線で示している。上段の図は、補正（燃料補正係数Ｋによる補正、およびＰＩＤ制御による積分補正）の程度を強く設定した場合を示しており、測定主蒸気圧ＰＶが設定主蒸気圧ＳＶを跨いで大きく変動していることを示している。これに対し、中段の図は、補正の程度が最適である場合を示しており、測定主蒸気圧ＰＶは設定主蒸気圧ＳＶの付近で変動していることを示している。一方、下段の図は、補正の程度を弱く設定した場合を示しており、測定主蒸気圧ＰＶは、小さな変動を繰り返しながら、全体として設定主蒸気圧ＳＶを跨いで大きくゆっくりと変動していることを示している。

【0042】

ここで、本実施の形態のボイラ燃焼制御システム１では、主蒸気圧力の挙動を、設定主蒸気圧ＳＶを基準とした測定主蒸気圧ＰＶの振動、すなわち、設定主蒸気圧ＳＶを中心とした振幅と周期（測定主蒸気圧ＰＶが設定主蒸気圧ＳＶと交差するタイミングの間隔）によって把握する。主蒸気圧力（測定主蒸気圧ＰＶ）が最適な状態とは、基本的に、中段の図に示すように、振幅が小さく、かつ周期が短い状態を指す。なお、周期が長い状態とは、下段の図に示すように、測定主蒸気圧ＰＶが設定主蒸気圧ＳＶから離れた状態が長期間続くことを意味する。

【0043】

上述したように、例えば、ボイラ２の状態や燃料性状、その他の諸因子が維持された条件で得られる燃料関数ＦＸを用いて燃料投入量を決定しているのであれば、測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの差はほとんど生じない。実際には、例えば、図４の中段の図に示すように、測定主蒸気圧ＰＶは、設定主蒸気圧ＳＶを中心として小さい振幅で振動する形となる。しかし、ボイラ２の状態変化や、燃料性状、その他の諸因子の変化に伴って、測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの間で圧力差（偏差）が生じ得る。本実施の形態では、この偏差を計測して、測定主蒸気圧ＰＶが最適な状態、すなわち、振幅および周期の値が小さい状態となったタイミングを検知し、そのときの状態に基づいて燃料関数ＦＸに対する補正係数（本実施の形態では、初期値および微調整関数ＦＸＡＩに対する基準曲線補正係数ＫＰ）を算出する。

【0044】

図４は、実施の形態１における基準曲線補正部１２の構成の一例を概略的に示す図である。基準曲線補正部１２は、例えば、その構成としてさらに、ハードウェアもしくはソフトウェアにより実装された偏差判定部１２１、周期・振幅判定部１２２、基準曲線補正判定部１２４、および基準曲線補正係数出力部１２５、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２等の各部を有する。また、メモリやＨＤＤ等に記録されたファイルやテーブルとして実装された周期履歴１２６、振幅履歴１２７、最適値情報１２８、および基準曲線補正関数ＶＦＸ等の各データを有する。

【0045】

基準曲線補正部１２に入力された測定主蒸気圧ＰＶおよび設定主蒸気圧ＳＶは、偏差判定部１２１に入力され、その差分（偏差）が算出される。算出された差分は、周期・振幅判定部１２２に入力され、測定主蒸気圧ＰＶの挙動を特徴付ける情報としてその変動の周期および振幅を算出する。なお、上述したように、測定主蒸気圧ＰＶの挙動は一定ではなく時々刻々と変化する。したがって、周期および振幅は、長時間（例えば、３０分間）での移動平均として算出するものとする。このため、算出した周期および振幅の情報は、それぞれ、周期履歴１２６および振幅履歴１２７としてメモリやＨＤＤ等に記録しておく。

【0046】

算出された周期および振幅の値は、基準曲線補正判定部１２４に入力される。基準曲線補正判定部１２４では、周期および振幅の値が最適値（これに準ずる一定範囲の好適な値も含むものとする）であるか否かを判定する。最適値に係る情報は、例えば、最適値情報１２８としてメモリやＨＤＤ等に記録しておく。そして、周期および振幅が最適な状態であると判定した場合に、最適な状態から外れるまでの間、可変関数として設定された基準曲線補正関数ＶＦＸの値を移動させ、基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する。

【0047】

一方で、基準曲線補正部１２に入力された測定主蒸気圧ＰＶ、負荷要求量ＭＷＤ、およびボイラ入力指令値ＢＩＤは、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１およびＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２のそれぞれに入力される。

【0048】

ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、入力された測定主蒸気圧ＰＶ、負荷要求量ＭＷＤ、およびボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいて、所定の演算により、ＰＩＤ制御部４にて求められる燃料投入量のフィードバック補正量のうち、ＰＩＤ制御での比例項に係る適補正量について、適正な補正量からのズレを求める。そして、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、比例項に係る補正量における求めたズレを修正するために、基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する修正係数Ｋ１を決定する。

【0049】

また、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、入力された測定主蒸気圧ＰＶ、負荷要求量ＭＷＤ、およびボイラ入力指令値ＢＩＤに基づいて、所定の演算により、ＰＩＤ制御部４にて求められる燃料投入量のフィードバック補正量のうち、ＰＩＤ制御での積分項に係る補正量について、適正な補正量からのズレを求める。そして、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、積分項に係る補正量における求めたズレを修正するために、基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する修正係数Ｋ２を決定する。

【0050】

基準曲線補正判定部１２４は、決定された修正係数Ｋ１，Ｋ２に基づいて、基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する。なお、この修正係数に基づく補正は、上述した測定主蒸気圧ＰＶと設定主蒸気圧ＳＶとの偏差の変動の周期および振幅に基づく補正とは独立して実行される。また、基準曲線補正関数ＶＦＸに対するこれら両方の補正を行うための処理は、ボイラ入力指令値ＢＩＤあるいは測定主蒸気圧ＰＶが時々刻々と変化する中、繰り返し行われる。

【0051】

基準曲線補正係数出力部１２５は、この基準曲線補正関数ＶＦＸに基づいて、負荷要求量ＭＷＤに対応する基準曲線補正係数ＫＰを取得して出力する。この基準曲線補正係数ＫＰは、初期値および微調整関数ＦＸＡＩに対して乗算されることで初期値および微調整関数ＦＸＡＩを補正する。

【0052】

＜基準曲線（初期値および微調整関数ＦＸＡＩ）の補正処理＞
図５は、実施の形態１における基準曲線の補正を行う処理の流れの一例を示すフロー図である。基準曲線は、上述の通り、初期値および微調整関数ＦＸＡＩに相当する。ここでは、基準曲線補正部１２の基準曲線補正判定部１２４において基準曲線補正関数ＶＦＸを設定する部分までの処理の流れを示す。以降は、基準曲線補正部１２の基準曲線補正係数出力部１２５が、設定された基準曲線補正関数ＶＦＸに基づいて負荷要求量ＭＷＤに対応する基準曲線補正係数ＫＰを取得して出力する。なお、基準曲線の補正を行う処理は、基準曲線第１補正処理と、基準曲線第２補正処理の２種類があり、それぞれ独立して行われる。これより、基準曲線第１補正処理について説明し、その後、基準曲線第２補正処理について説明する。

【0053】

＜＜基準曲線第１補正処理＞＞
図５に示すように、まず、偏差判定部１２１が、設定主蒸気圧ＳＶを取得する（Ｓ０１）。設定主蒸気圧ＳＶは、図１に示すように定数としてシステム内部に予め設定しておいてもよいし、ボイラ２等からの外部入力として取得してもよい。その後、主蒸気圧発信器ＰＸから発信される測定主蒸気圧ＰＶを取得する（Ｓ０２）。上記の処理順は一例であり、逆の順序で実行してもよいし並行的に行ってもよい。設定主蒸気圧ＳＶと測定主蒸気圧ＰＶを取得すると、これらの間の差分を求める偏差処理を行う（Ｓ０３）。偏差判定部１２１は、算出した差分の情報を周期・振幅判定部１２２および振幅判定部１２３にそれぞれ入力するとともに、ステップＳ０１に戻って処理を継続する。

【0054】

周期・振幅判定部１２２では、偏差判定部１２１から取得した主蒸気圧力の差分の情報に基づいて、設定主蒸気圧ＳＶを基準とした測定主蒸気圧ＰＶの変動の周期を計測する（Ｓ１１）。例えば、図示しないメモリ等に蓄積した過去の差分の履歴情報に基づいて、差分の符合が反転するタイミングを把握し、その時間間隔を周期とする。上述したように、測定主蒸気圧ＰＶの挙動は一定ではなく時々刻々と変化する。したがって、周期は、過去の長時間（例えば、３０分間）の履歴に基づく移動平均として算出する。その後、計測した周期が正常か否か（マイナス等の異常値ではないか）を判定する。正常ではない（異常値である）場合は、ステップＳ１１に戻って周期計測の処理を継続する。

【0055】

また、周期・振幅判定部１２２では、周期の場合と同様に、偏差判定部１２１から取得した主蒸気圧力の差分の情報に基づいて、設定主蒸気圧ＳＶを基準とした測定主蒸気圧ＰＶの変動の振幅を計測する（Ｓ１１）。例えば、差分の絶対値を振幅として把握する。振幅についても、過去の長時間（例えば、３０分間）の履歴情報の移動平均として算出する。その後、計測した振幅が正常か否かを判定する。正常ではない場合は、ステップＳ１１に戻って振幅計測の処理を継続する。

【0056】

周期および振幅の値がいずれも正常である場合は、算出された周期および振幅の値が基準曲線補正判定部１２４に入力される。そして、基準曲線補正判定部１２４において、基準曲線補正関数ＶＦＸの第１補正処理（Ｓ２０）が行われる。

【0057】

ここで、基準曲線補正判定部１２４による基準曲線補正関数の第１補正処理（Ｓ２０）の詳細について説明する。

【0058】

図６は、実施の形態１における基準曲線補正関数の第１補正処理の流れの一例を示す図である。図６に示すように、まず、基準曲線補正判定部１２４では、過去の一定時間範囲内（例えば、５分間）での周期の遷移を取得し（Ｓ２１）、各周期が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する（Ｓ２２）。所定の範囲内に収まっていない場合は（Ｓ２２：Ｎ）、何もしない、もしくは基準曲線補正関数ＶＦＸに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する（Ｓ２８）。

【0059】

一方、過去の一定時間範囲内の周期が所定の範囲内に収まっている場合は（Ｓ２２：Ｙ）、計測した周期および振幅がそれぞれ過去の変動の履歴においてこれまでの最小値であるか否かを判定する（Ｓ２３）。これまでの最小値の情報は、例えば、最適値情報１２８に記録しておくようにしてもよい。なお、周期については、ステップＳ３２における所定の範囲内にある上で、最小値であるか否かを判定する。周期および振幅の少なくとも一方が最小値ではない場合は（Ｓ２３：Ｎ）、何もしない、もしくは基準曲線補正関数ＶＦＸに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する（Ｓ２８）。

【0060】

一方、計測した周期および振幅のいずれも最小値である場合は（Ｓ２３：Ｎ）、最適値情報１２８からこれまでの最適値に係る周期および振幅の情報を取得し（Ｓ２４）、これとの比較において、計測した周期および振幅の組み合わせの方が最適値であるといえるかを判定する（Ｓ２５）。いずれが最適値かの判定手法は、例えば、振幅の値が所定の範囲内に入っている上で、周期がより小さい方が最適であるとする等、適当な手法を用いることができる。計測した周期および振幅の組み合わせが最適値ではない場合は（Ｓ２５：Ｎ）、何もしない、もしくは基準曲線補正関数ＶＦＸに対する補正処理を既に行っている場合はこれを終了する（Ｓ２８）。

【0061】

一方、計測した周期および振幅の組み合わせの方が最適値である場合は（Ｓ２５：Ｙ）、この組み合わせにより最適値情報１２８の内容を更新し（Ｓ２６)、基準曲線補正関数ＶＦＸに対する補正処理を開始する（Ｓ２７）。基準曲線補正関数ＶＦＸは、負荷要求量ＭＷＤと、初期値および微調整関数ＦＸＡＩに対する補正係数である基準曲線補正係数ＫＰとの対応関係の曲線を規定する可変関数として設定されており、この曲線を所定量移動させることによって補正する。この補正は、例えば、計測された周期および振幅が最適な状態から外れるまで継続する。なお、このような補正手法は一例であり、例えば、計測した周期および振幅の組み合わせが最適値であるときの制御状態におけるボイラ入力指令値ＢＩＤ等の他の指標を用いて、基準曲線補正関数ＶＦＸ（もしくは初期値および微調整関数ＦＸＡＩ）を補正する手法を用いてもよい。

【0062】

＜＜基準曲線補正関数の第２補正処理＞＞
図５に示すように、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、負荷要求量ＭＷＤと、測定主蒸気圧ＰＶと、ボイラ入力指令値ＢＩＤとを取得する（Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３）。なお、これらの情報を取得する順番が特に限定されず、並行に取得されてもよい。ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、取得したこれらの情報に基づいて、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する（Ｓ３４）。ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理（Ｓ３４）の詳細については後述する。ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、決定したＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１の情報を基準曲線補正判定部１２４に入力するとともに、ステップＳ３１に戻って処理を継続する。

【0063】

同様に、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、負荷要求量ＭＷＤと、測定主蒸気圧ＰＶと、ボイラ入力指令値ＢＩＤとを取得する（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。なお、これらの情報を取得する順番が特に限定されず、並行に取得されてもよい。ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、取得したこれらの情報に基づいて、ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する（Ｓ４４）。ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理（Ｓ４４）の詳細については後述する。ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、決定したＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２の情報を基準曲線補正判定部１２４に入力するとともに、ステップＳ４１に戻って処理を継続する。

【0064】

基準曲線補正判定部１２４は、取得したＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１とＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２とに基づいて、基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する（Ｓ５０）。ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１とＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２とに基づいて基準曲線補正関数ＶＦＸを補正する処理（Ｓ５０）の詳細については後述する。

【0065】

＜＜＜ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理＞＞＞
ここで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１によるＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理の詳細について説明する。

【0066】

図７は、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理の流れの一例を示すフロー図である。また、図８は、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を決定する処理を説明するための図である。図７に示すように、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶを算出する（Ｓ３４１）。ボイラ入力指令値ＢＩＤ＝負荷要求量ＭＷＤ＋主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶが成り立つので、ボイラ入力指令値ＢＩＤから負荷要求量ＭＷＤを減算することにより、主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶが算出される。

【0067】

次に、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、算出した主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶに実燃料量（水燃比分を減算したもの）を乗算することにより、実際の主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶに必要な相対燃料量（工学値）ΔＦＦＲＣを算出する（Ｓ３４２）。相対燃料量とは、主蒸気圧力の補正分に対応した相対的な燃料流量である。

【0068】

次いで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、算出された相対燃料量ΔＦＦＲＣの所定時間内における移動平均である相対燃料量移動平均ΔＦＦＲＣ－ＭＡＶを算出する（Ｓ３４３）。相対燃料量移動平均ΔＦＦＲＣ－ＭＡＶは、例えば、２０分間分の相対燃料量ΔＦＦＲＣの移動平均とする。これにより、相対燃料量ΔＦＦＲＣの変動分がキャンセルされた、実態に近い相対燃料量が算出される。なお、この相対燃料量移動平均ΔＦＦＲＣ－ＭＡＶを算出することは、主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶの中点を求めることに等しい。

【0069】

次いで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、測定主蒸気圧ＰＶの所定時間内における移動平均である測定主蒸気圧移動平均ＰＶ－ＭＡＶを算出する（Ｓ３４４）。なお、この測定主蒸気圧移動平均ＰＶ－ＭＡＶは、ステップＳ３４３で算出された相対燃料量移動平均ΔＦＦＲＣ－ＭＡＶに対する主蒸気圧力の影響度を表すものと言える。

【0070】

次いで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、相対燃料量移動平均ΔＦＦＲＣ－ＭＡＶを測定主蒸気圧移動平均ＰＶ－ＭＡＶで除算することにより、測定主蒸気圧ＰＶに対する相対燃料量ΔＦＦＲＣの比を重みＷ１として算出する（Ｓ３４５）。

【0071】

次いで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、相対燃料量ΔＦＦＲＣの変動部分が測定主蒸気圧ＰＶの変動部分として出現するのに要する時間である遅延時間Δｔ１を取得する。遅延時間Δｔ１は、例えば、後述するＰＩＤ積分項修正係数を決定する処理において算出されたものである。図８に示すように、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、測定主蒸気圧ＰＶの変動部分を表す曲線を遅延時間Δｔ１分だけ時間軸の逆方向にシフトして遅延時間Δｔ１をキャンセルした上で、測定主蒸気圧ＰＶの変動部分における振幅を、相対燃料量ΔＦＦＲＣの変動部分における振幅で除算する。これにより、主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶにおけるＰＩＤ制御での比例項に係る補正分の補正強度Ｊ１が求められる（Ｓ３４６）。

【0072】

次いで、ＰＩＤ比例項修正係数決定部１２０１は、ステップＳ３４６で求めた補正強度Ｊ１を、ステップＳ３４５で求めた重みＷ１で除算して、ＰＩＤ制御での比例項に係る補正の修正係数、すなわちＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１を算出する（Ｓ３４７）。

【0073】

＜＜＜ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理＞＞＞
次に、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２によるＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理の詳細について説明する。

【0074】

図９は、ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理の流れの一例を示すフロー図である。また、図１０は、ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を決定する処理を説明するための図である。図９に示すように、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、相対燃料量ΔＦＦＲＣがその中点を所定の向きに横切る時点で、時間計測を開始する（Ｓ４４１）。例えば、図１０に示すように、相対燃料量ΔＦＦＲＣが上（正側）から下（負側）に向かって中点を横切る時点で、時間計測を開始する。

【0075】

次に、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、測定主蒸気圧ＰＶがその中点を上記所定の向きに横切る時点で、時間計測を終了する（Ｓ４４２）。例えば、図１０に示すように、測定主蒸気圧ＰＶが上（正側）から下（負側）に向かって横切る時点で、時間計測を終了する。

【0076】

次いで、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、時間計測の計測開始から計測終了までの時間を、遅延時間Δｔ１として算出する（Ｓ４４３）。

【0077】

次いで、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、既存の主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶのＰＩＤ制御における積分項の値と、ステップＳ４４３で算出した遅延時間Δｔ１との時間ズレ度Ｔ１を算出する（Ｓ４４４）。

【0078】

次いで、ＰＩＤ積分項修正係数決定部１２０２は、ステップＳ４４４で算出した時間ズレ度Ｔ１と、ステップＳ４４３で算出した遅延時間Δｔ１との比較により、ＰＩＤ制御での積分項に係る補正の修正係数、すなわちＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を算出する（Ｓ４４５）。

【0079】

＜＜＜基準曲線補正関数の第２補正処理＞＞＞
ここで、基準曲線補正判定部１２４による基準曲線補正関数の第２補正処理（Ｓ５０）の詳細について説明する。

【0080】

図１１は、基準曲線補正関数の第２補正処理の流れの一例を示す図である。図１１に示すように、基準曲線補正判定部１２４は、まず、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１およびＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２を取得する（Ｓ５１）。次に、基準曲線補正判定部１２４は、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１とＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２とを加算処理して修正係数Ｋ１２を得る（Ｓ５２）。次に、基準曲線補正判定部１２４は、修正係数Ｋ１２と調整係数Ｋａとの乗算処理により、修正係数Ｋ３を得る（Ｓ５３）。その後、基準曲線補正判定部１２４は、修正係数Ｋ３と基準曲線補正関数ＶＦＸとの乗算処理により、補正された新たな基準曲線補正関数ＶＦＸを得る（Ｓ５４）。

【0081】

以上の処理により、基準曲線補正関数ＶＦＸが補正された後、後段の基準曲線補正係数出力部１２５は、この時点での基準曲線補正関数ＶＦＸに基づいて基準曲線補正係数ＫＰを取得して出力することになる。

【0082】

このような実施の形態１によれば、ボイラ燃焼制御システムにおいて、ＰＩＤ制御による主蒸気圧力補正量ΔＰＴＭＶのうち比例項および積分項に係る補正量の適正値からのズレを定量化し、そのズレが少なくなるように基準曲線補正関数を補正する。その結果、主蒸気圧力の補正の根幹に係る状況をほぼリアルタイムに把握して、主蒸気圧力の補正量をより適正化することができ、燃焼制御の更なる向上を図ることができる。

【0083】

（実施の形態２）
実施の形態２に係るボイラ燃焼制御システムについて説明する。本実施の形態に係るボイラ燃焼制御システムは、実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システムをベースとして、ボイラの燃焼中に計測されたボイラの灰中未燃分に基づいて基準曲線補正関数の補正強度に重み付けを行う機能をさらに有するものである。灰中未燃分とは、ボイラの中で燃料を燃焼して残った灰の中にどれくらいの割合で未燃物、すなわち燃えずに残ったものが含まれているかを表す指標値である。灰中未燃分は、ボイラの燃焼状態を知ることができる重要な情報である。この灰中未燃分をほぼリアルタイムで取得し、その値に応じて、基準曲線の補正強度を変化させることにより、ボイラの燃焼制御システムにおける燃焼制御の精度の更なる向上を図ることが可能となる。

【0084】

図１２は、実施の形態２に係るボイラ燃焼制御システムの構成の一例を概略的に示す図である。図１２に示すように、ボイラ燃焼制御システム１は、灰中未燃分計測器８により計測されたボイラ２の灰中未燃分Ｚを取得する。灰中未燃分計測器８は、ボイラ２の燃焼中において灰中未燃分Ｚをほぼリアルタイムに繰り返し計測し、基準曲線補正部１２に入力する。基準曲線補正部１２は、取得した灰中未燃分Ｚに基づいて、基準曲線の補正強度を実質的に重み付けし、重み付け後の補正強度で補正された基準曲線補正関数ＶＦＸを用いて基準曲線補正係数ＫＰを出力する。

【0085】

図１３は、実施の形態２における基準曲線補正部１２の構成の一例を概略的に示す図である。また、図１４は、実施の形態２における基準曲線補正部１２での処理の流れの一例を示す図である。

【0086】

図１３に示すように、基準曲線補正部１２は、決定されたＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１およびＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２に加え、入力された灰中未燃分Ｚを取得する。また、図１４に示すように、基準曲線補正部１２の基準曲線補正判定部１２４は、取得された灰中未燃分Ｚの値の大きさを考慮して、基準曲線補正関数ＶＦＸの第２補正処理を行う（Ｓ６０）。以下、実施の形態２における基準曲線補正関数ＶＦＸの第２補正処理（Ｓ６０）の詳細について説明する。

【0087】

図１５は、実施の形態２における基準曲線補正関数ＶＦＸの第２補正処理の流れの一例を示す図である。図１５に示すように、基準曲線補正判定部１２４は、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１、ＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２、および灰中未燃分Ｚを取得する（Ｓ６１）。次に、基準曲線補正判定部１２４は、ＰＩＤ比例項修正係数Ｋ１とＰＩＤ積分項修正係数Ｋ２とを加算処理して修正係数Ｋ１２を得る（Ｓ６２）。次に、灰中未燃分Ｚの値に応じた重み係数ＫＷを決定する（Ｓ６３）。重み係数ＫＷを決定するには、例えば、予め設定されている重み関数を用いたり、予め記憶されている重みテーブルを参照したりする。

【0088】

図１６は、実施の形態２における重み関数の例を示す図である。図１６に示すように、重み関数ＦＷは、灰中未燃分Ｚと重み係数ＫＷとの関係を直線あるいは曲線で示す関数である。重み関数ＦＷでは、灰中未燃分Ｚを入力パラメータとして、重み係数ＫＷが一意的に定まる。本例では、灰中未燃分Ｚの値が５．０（％）である場合に、重み係数ＫＷは１．００となり、灰中未燃分Ｚの値が１０．０（％）のである場合には、重み係数ＫＷは１．５０となる。

【0089】

図１７は、実施の形態２における重みテーブルの例を示す図である。図１７に示すように、重みテーブルＴＢは、離散的な灰中未燃分Ｚの各値に対して、重み係数ＫＷの値が対応付けされたテーブルである。重みテーブルＴＢにおける灰中未燃分Ｚの離散的な値は、灰中未燃分計測器８の計測分解能に合わせて設定してもよいし、灰中未燃分計測器８から得られる灰中未燃分Ｚを少数の所定桁の値を四捨五入、切り捨て、あるいは切り上げして得られる値に合わせて設定してもよい。

【0090】

次に、基準曲線補正判定部１２４は、修正係数Ｋ１２と調整係数Ｋａと重み係数ＫＷとの乗算処理により、修正係数Ｋ３を得る（Ｓ６４）。その後、基準曲線補正判定部１２４は、修正係数Ｋ３と基準曲線補正関数ＶＦＸとの乗算処理により、補正された新たな基準曲線補正関数ＶＦＸを得る（Ｓ６５）。

【0091】

このような実施の形態２によれば、ボイラの燃焼中における灰中未燃分に基づいて補正係数に重み付けを行い、重み付けされた補正係数を用いて基準曲線補正関数を補正するので、ボイラの燃焼状態をほぼリアルタイムに補正に反映させることができ、ボイラの燃焼制御の精度の更なる向上を図ることができる。

【0092】

以上に説明したように、本発明の実施の形態１に係るボイラ燃焼制御システム１によれば、測定主蒸気圧ＰＶの変動の設定主蒸気圧ＳＶに対する偏差を周期および振幅として測定し、その長時間の遷移に基づいて周期および振幅が最適な状態であるタイミングを特定する。そして、周期および振幅が最適であるときの状態に基づいて燃料関数ＦＸ（本実施の形態では具体的には初期値および微調整関数ＦＸＡＩ）を補正するための基準曲線補正係数ＫＰを出力する。すなわち、実質的には燃料関数ＦＸに生じる僅かなズレを自律的・自己完結的にリアルタイムで修正することが可能である。

【0093】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。なお、以下では、前述の実施の形態と重複する箇所については、原則としてその説明を省略する。

【0094】

本実施の形態では、超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラに適用可能なボイラ燃焼制御システムについて説明する。超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラにおける燃料投入量や給水量は、主蒸気圧力及び水燃比に依存する。水燃比とは、ボイラへの給水量と燃料との重量比で規定される値である。この水燃比は、ボイラ燃焼制御システム外に設けられた水燃比マスタで制御される。水燃比マスタは、熱量（主蒸気圧力）に応じた積分処理を行いながら燃料投入量を調整しているが、従来は、燃料投入量を適切に制御することができず、燃焼を安定させることができなかった。

【0095】

そこで、本実施の形態では、超臨界圧貫流ボイラや超々臨界圧貫流ボイラにおいて、燃料投入量を適切に制御することが可能なボイラ燃焼制御システム等を提供することを目的とする。

【0096】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0097】

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

【0098】

また、上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明は、ボイラの負荷要求量に基づいてボイラへの燃料投入量を決定するボイラ燃焼制御システム、ボイラ燃焼制御方法、そのためのプログラム、およびそのプログラムを非一時的に記録した有体のコンピュータ読み取り可能な記録媒体等に利用可能である。

【符号の説明】

【0100】

１，２０１…ボイラ燃焼制御システム、２…ボイラ、３…蒸気タービン、４…ＰＩＤ制御部、５…加算部、６…乗算部、７…燃料投入量演算部、８…灰中未燃分計測器、１１…除算部、１２…基準曲線補正部、１３…乗算部、１４…燃料補正係数演算部、１２１…偏差判定部、１２２…周期・振幅判定部、１２４…基準曲線補正判定部、１２５…基準曲線補正係数出力部、１２６…周期履歴、１２７…振幅履歴、１２８…最適値情報、１５１…プロセッサ、１５２…メモリ、１５３…ストレージ、１５４…操作部、１５５…表示部、１５６…インタフェース、１５７…通信バス、１２０１…ＰＩＤ比例項修正係数決定部、１２０２…ＰＩＤ積分項修正係数決定部、ＳＶ…設定主蒸気圧、ＰＶ…測定主蒸気圧、ＰＶ－ＭＡＶ…測定主蒸気圧の移動平均、ＰＸ…主蒸気圧発信器、ＭＷＤ、ＭＷＤ’、ＭＷＤ”…負荷要求量、ＢＩＤ、ＢＩＤ’、ＢＩＤ”…ボイラ入力指令値、Ｊ１…ＰＩＤ比例項の補正強度、Ｋ…燃料補正係数、Ｋ１…ＰＩＤ比例項修正係数、Ｋ２…ＰＩＤ積分項修正係数、ＫＰ…基準曲線補正係数、ＦＸ…燃料関数、ＦＸＡＩ…初期値および微調整関数、Ｔ１…時間ズレ度、ＶＦＸ…基準曲線補正関数、Ｗ１…重み、Ｚ…灰中未燃分、ΔＦＦＲＣ…相対燃料量、ΔＰＴＭＶ…主蒸気圧力補正量、Δｔ１…遅延時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】