程序、控制器及鍋爐系統的製作方法

2023-07-25 05:26:26

專利名稱：程序、控制器及鍋爐系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制由具有多個階段的燃燒位置的鍋爐(boiler)組成的鍋爐組的程序、控制器及鍋爐系統。
背景技術：
過去，公開有關於在對由多個鍋爐構成的鍋爐組進行燃燒控制的情況下，根據蒸汽壓力計算燃燒量，根據此計算結果決定進行燃燒的鍋爐的臺數的鍋爐組的控制的技術 (例如參照專利文獻1、2)。在這些鍋爐系統中，如專利文獻1 (圖3、圖4)、專利文獻2 (例如圖2至圖4)所示， 對應集管(header)壓來設定進行燃燒的鍋爐(燃燒位置)的數目，按照當前時刻的集管壓使規定數目的燃燒位置根據優先順序進行燃燒。在這種控制方法中，例如如圖9(A)所示，由5臺三位置鍋爐(No. 1 5，各燃燒位置的差分蒸發量為500(kg/h))構成的鍋爐組中，在按設定壓力1.0 (MPa)、允許壓力幅度 0.2 (MPa)使能燃燒轉換的4臺鍋爐(No. 1 4)、1臺預備罐(No. 5)運轉的情況下，各燃燒位置會分擔0. 025 (MPa)。因此，在當前時刻壓力為0. 87 (MPa)的情況下，6個燃燒位置會進行燃燒。再有，在圖9(A)、(B)、(C)中，施加了陰影線的框表示進行了燃燒輸出的燃燒位置。專利文獻1 JP特開平8-49803號公報專利文獻2 JP特開2005-43001號公報

發明內容
但是，例如，在一旦因故障等預備罐增加為2臺(似.4、5)，壓力偏差為0.15(10^) 以下時，雖然可在整個壓力允許幅度中分階段地控制燃燒量，但例如噹噹前時刻壓力下降到0. 825 (MPa)、壓力偏差超過0. 15 (MPa)、達到0. 175 (MPa)時，雖然需要7個燃燒位置進行燃燒，但如圖9(B)所示，能燃燒轉換的鍋爐是3臺、缺少了 1個燃燒位置，適當的控制變得困難。(圖9(B)中網線部分表示不足。)另一方面，預備罐(No. 5鍋爐)轉換為能燃燒轉換的鍋爐，在能燃燒轉換鍋爐增加到5臺的時候，如果當前時刻壓力的變動處於壓力允許幅度0. 20 (MPa)的範圍內、例如壓力偏差處於0. 15 (MPa)，則如圖9 (C)所示，只不過在6個燃燒位置進行燃燒輸出，只要No. 5鍋爐當前時刻壓力的變動不超過壓力允許幅度0. 20 (MPa)，實質上就成為與預備罐相同的狀態。為此，負載集中在No. 1 4鍋爐，難以進行通過負載分散的有效的運轉。因此，即使能燃燒轉換(能運行)的鍋爐的臺數變動，也會產生希望使鍋爐組有效運轉的技術要求。考慮這樣的情況而進行本發明，其目的在於，提供一種在由多個鍋爐組成的鍋爐組的控制中，在能燃燒轉換(能運行)的鍋爐的臺數變動的情況下，可使鍋爐組有效運轉的程序、控制器及鍋爐系統。
為了解決上述課題，此發明提案出以下的方法。 權利要求1所述的發明是一種具備控制鍋爐組的程序的控制器，該鍋爐組具備具有多個階段的燃燒位置的鍋爐，該控制器的特徵在於，上述程序構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目、燃燒位置數目或總蒸發量，計算設定物理量和當前時刻物理量之間的偏差量，計算上述偏差量和與上述設定物理量對應的控制幅度之間的比率，基於上述能燃燒轉換的鍋爐的數目、燃燒位置數目或總蒸發量、和上述比率，計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。權利要求6所述的發明是一種鍋爐系統，具備權利要求1所述的控制器。根據本發明的程序、控制器、鍋爐系統，由於根據當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目、燃燒位置數目或總蒸發量、相對於由設定物理量和當前時刻物理量計算出的控制幅度的比率，控制能燃燒的鍋爐、燃燒位置，因此在鍋爐組中，即使在能燃燒轉換的鍋爐的臺數發生變動的情況下，也能用能燃燒轉換的鍋爐、整體燃燒位置來控制允許控制幅度。因此，可有效地運轉鍋爐組。權利要求2所述的發明是權利要求1所述的控制器，其特徵在於，上述程序構成為，計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目或燃燒位置數目，計算設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差，用壓力控制的允許幅度除上述壓力偏差，計算上述壓力偏差相對於上述壓力控制的允許幅度的比率，通過將上述比率和上述能燃燒轉換的燃燒位置數目相乘，來計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。根據本發明的程序，由於計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目或燃燒位置數目，基於設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差，計算壓力偏差相對於壓力控制的允許幅度 (以下，也有時稱為控制壓力幅度)的比率，根據此結果，計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置，所以就能用能燃燒轉換的所有鍋爐來對控制壓力幅度進行控制。其結果，可有效地運轉鍋爐組。權利要求3所述的發明是權利要求2所述的控制器，其特徵在於，上述程序構成為計算在能運行的鍋爐中輸出燃燒指示的燃燒位置數目、壓力下降時所需燃燒位置數目、 和壓力上升時所需燃燒位置數目；在輸出燃燒指示的燃燒位置數目 壓力上升時所需燃燒位置數目的情況下，向上述能運行的鍋爐中的任意之一的燃燒位置輸出待機信號；在壓力上升時所需燃燒位置數目>輸出燃燒指示的燃燒位置數目 >壓力下降時所需燃燒位置數目的情況下，維持當前的燃燒狀態。根據本發明的程序，不檢測壓力的上升、下降就能容易地計算能燃燒的燃燒位置數目，此外，還能有效地運轉鍋爐組。權利要求4所述的發明是權利要求1所述的控制器，其特徵在於，上述程序構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的燃燒位置的總蒸發量，計算設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差，用壓力控制的允許幅度除上述壓力偏差，計算上述壓力偏差相對於上述壓力控制的允許幅度的比率，通過將上述比率和上述總蒸發量相乘來計算所需蒸發量，計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。根據本發明的程序，由於基於設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差，計算壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率，將此比率和總蒸發量相乘來計算所需蒸發量，基於此結果計算能燃燒的鍋爐和燃燒位置，所以能通過能燃燒轉換的所有的鍋爐來對控制壓力幅度進行控制。其結果，可有效地運轉鍋爐組。權利要求5所述的發明是權利要求4所述的控制器，其特徵在於，上述程序構成為對上述所需蒸發量和輸出燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計進行比較；在壓力下降時，在上述所需蒸發量>輸出上述燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計的情況下，向與 (上述所需蒸發量_輸出上述燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計)的蒸發量相應的燃 燒位置輸出燃燒信號；在壓力上升時，在上述所需蒸發量 所需蒸發量成立、且合計蒸發量成為最小限度或規定範圍內這樣的燃燒位置，(4)使合計蒸發量《所需蒸發量成立、且合計蒸發量成為最大限度或規定範圍內這樣的燃燒位置。在本說明書中，所謂差分蒸發量是指在將鍋爐轉換為上位一階段的燃燒位置時增加的蒸發量、即轉換後的燃燒位置的蒸發量和轉換前的燃燒停止位置(或燃燒位置)的蒸發量之差，將通過轉換為上位一階段而成為第N燃燒位置(N是1以上的整數)所增加的蒸發量稱為「第N燃燒位置的差分蒸發量」、或「第N差分蒸發量」，例如，將在從燃燒停止位置轉換為第一燃燒位置時增加的蒸發量稱為「第1燃燒位置的差分蒸發量」、或「第1差分蒸發量」，將在從第一燃燒位置轉換為第二燃燒位置時增加的蒸發量稱為「第2燃燒位置的差分蒸發量」、或「第2差分蒸發量」。根據本發明的程序、控制器、鍋爐系統，在由多個鍋爐組成的鍋爐組的控制中，在能燃燒轉換臺數變動的情況下能有效地運轉鍋爐組。


圖1是表示本發明的第一實施方式的鍋爐系統的示意圖。圖2是說明構成第一實施方式的鍋爐組的鍋爐的示意圖。圖3是說明第一實施方式的程序的一例的流程圖。
圖4是說明第一實施方式的鍋爐系統的工作的一例的概況圖。圖5是表示本發明的第二實施方式的鍋爐系統的示意圖。圖6是說明構成第二實施方式的鍋爐組的鍋爐的示意圖。圖7是說明第二實施方式的程序的一例的流程圖。

圖8是說明第二實施方式的鍋爐系統的工作的一例的概況圖。圖9是說明現有的鍋爐系統的示意圖。符號說明1、IA-鍋爐系統，2、2A-鍋爐組，4、4A-控制部(控制器)，21、22、23、24、25-鍋爐， 21A、22A、23A、24A、25A-鍋爐
具體實施例方式下面，參照圖1至圖4，說明本發明的第一實施方式。圖1是表示本發明的鍋爐系統的第一實施方式的圖，符號1表示鍋爐系統。鍋爐系統1包括由多個鍋爐構成的鍋爐組2、控制部(控制器)4、蒸汽集管 (steam header) 6、和設置在蒸汽集管6上的壓力傳感器7，能將由鍋爐組2產生的蒸汽提供給蒸汽使用設備18。在此實施方式中，鍋爐組2，例如由5臺蒸汽鍋爐構成，包括第一鍋爐21、第二鍋爐22、第三鍋爐23、第四鍋爐24、第五鍋爐25。此實施方式中的要求負載由壓力傳感器7檢測出的蒸汽集管6內的蒸汽的壓力 (物理量)所代用，基於此壓力就能計算與蒸汽使用設備18的消耗蒸汽量對應的蒸發量。蒸汽集管6通過蒸汽管11與第一鍋爐21.....第五鍋爐25連接，同時通過蒸汽
管12與蒸汽使用設備18連接，對由鍋爐組2產生的蒸汽進行集合，調整各鍋爐相互間的壓力差及壓力變動，就能向蒸汽使用設備18提供蒸汽。構成鍋爐組2的各鍋爐21.....25，如圖2所示，例如為三位置控制鍋爐，分別可
進行燃燒停止狀態(對應燃燒停止位置)、最下位燃燒位置即低燃燒狀態(對應第一燃燒位置)、高燃燒狀態(對應第二燃燒位置)下的燃燒控制。此外，設各鍋爐21.....25中第一差分蒸發量為500 (kg/h)、第二差分蒸發量為
500 (kg/h)、額定蒸發量為 1000 (kg/h)。此外，各鍋爐21.....25會向控制部4輸出各自的燃燒位置是否能燃燒轉換。此外，各鍋爐21.....25按照要求負載可控制各燃燒位置或燃燒停止位置，例如
會在蒸汽集管6的壓力變高的情況下減少蒸發量，在壓力變低的情況下增加蒸發量。控制部4包括輸入部41、存儲器42、運算部43、硬碟44、輸出部46、和通信線47， 輸入部41、存儲器42、運算部43、硬碟44、輸出部46通過通信線47按照可互相進行數據等通信的方式連接，在硬碟44中保存資料庫45。例如，輸入部41具有未圖示的鍵盤等數據輸入設備，可向運算部43輸出設定等，
同時通過信號線13、信號線16與壓力傳感器7、各鍋爐21.....25連接，可向運算部43輸
出從壓力傳感器7輸入的壓力信號及從各鍋爐21.....25輸入的信號(例如燃燒位置等的
fn 息)ο輸出部46通過信號線14與各鍋爐21.....25連接，可向各鍋爐21.....25輸出從運算部43輸出的控制信號。運算部43讀入並執行保存在存儲器42的存儲介質(例如ROM)中的程序，例如對應要求負載的蒸發量的計算、基於有關從輸入部41輸入的各鍋爐的運轉狀態的信息等對
於各鍋爐21.....25進行燃燒位置或燃燒停止位置是否需要轉換的判斷、燃燒位置或燃燒
停止位置的選擇、是否需要向供蒸轉換過程轉移的判斷，基於此結果通過輸出部46向各鍋爐21、...、25輸出信號。資料庫45具備第一資料庫45A，第一資料庫45A將表示壓力信號(mV)和壓力 (MPa)之間的關係的數據表作為數值數據加以保存，運算部43參照第一資料庫45A，基於來自壓力傳感器7的壓力信號(mV)就能計算蒸汽集管6內的壓力(MPa)。第一實施方式的程序，計算當前時刻下能運行(能燃燒轉換)的鍋爐、燃燒位置的數目，計算當前時刻壓力PN的壓力偏差PDl = (Pmax-PN)，用控制壓力幅度(壓力控制的允許幅度)Pl(( = Pmax-壓力的最低允許值)，與鍋爐的運轉臺數無關，都相同。)除此壓力偏差pdi，計算壓力偏差PDi相對於控制壓力幅度Pi的比率rai，將此比率rai、和與能運行的燃燒位置對應的數目(在此實施方式中，使用總燃燒位置數目+1)相乘，計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置，就能向對象的燃燒位置輸出燃燒信號、待機信號(燃燒停止信號)。此夕卜，在此實施方式中，輸出燃燒信號、待機信號的燃燒位置會遵循預先設定的優先順序。此外，能燃燒的鍋爐及燃燒位置的計算，例如可按如下這樣進行。按如下計算在能運行的鍋爐中輸出燃燒指示的燃燒位置數目A、壓力下降時的所需燃燒位置數目B、和壓力上升時的所需燃燒位置數目C，壓力下降時的所需燃燒位置數目B={(控制壓力幅度中的最大壓力Pmax-當前時刻壓力PN-K)/ (控制壓力幅度Pl-KM X (2X當前時刻下能運行的鍋爐數目n+1) · ·公式(1)接著，壓力上升時的所需燃燒位置數目C= [{(控制壓力幅度中的最大壓力Pmax-當前時刻壓力PN)/(控制壓力幅度 Pl-K)} X (2X當前時刻下能運行的鍋爐數目n+l)]+l...公式⑵在此，各鍋爐21.....25是三位置鍋爐，分別具有2個燃燒位置，公式(1)、(2)中
的燃燒位置數目(=2) X當前時刻下能運行的鍋爐數目η表示能運行的燃燒位置的總數。 在公式(1)、(2)中，當壓力下降時的所需燃燒位置數目B、壓力上升時的所需燃燒位置數目 C不是整數的時候，捨去小數點以下的部分。再有，公式(1)、(2)中的K是壓力相關的零以上的常數，通過在公式(1)、(2)中代入常數K，就能設計壓力上升時和壓力下降時的切換壓力的微差(differential)。接著，在下式輸出燃燒指示的燃燒位置數目A 壓力上升時所需燃燒位置數目C…公式(4)
成立的情況下，向能運行的鍋爐中的任意之一的燃燒位置輸出待機信號，在公式 (3)、⑷都不成立的情況下，即，在輸出燃燒指示的燃燒位置數目A >壓力下降時所需燃燒位置數目B，且輸出燃燒指示的燃燒位置數目A <壓力上升時所需燃燒位置數目C的情況下，換言之，在壓 力上升時所需燃燒位置數目C彡輸出燃燒指示的燃燒位置數目A彡壓力下降時所需燃燒位置數目B…公式(5)的情況下，會維持當前的燃燒狀態。在此實施方式中，為了方便說明，將K設為0。下面，參照圖3的流程圖，說明第一實施方式的程序的一例。再有，在圖3的流程圖中，使用公式(1)、(2) (K = 0)，根據壓力傳感器7的壓力信號的燃燒位置或燃燒停止位置
的轉換，可應用周知的燃燒位置控制技術，省略周知技術的說明。此外，在各鍋爐21.....
25中預先設定燃燒相關的優先順序。(1)首先，在對設定壓力Pmax、控制壓力幅度Pl進行設定的同時，分別將初始值(=0)設定給輸出的燃燒位置數目A、能燃燒轉換的燃燒位置數目η、當前時刻壓力 PN(Sl)。(2)判斷鍋爐組2是否在運轉中(S2)。在鍋爐組2是運轉中的情況下，移向S3，在運轉停止的情況下終止程序。(3)運算部43，例如利用保存在存儲器42中的數據計算燃燒信號輸出的燃燒位置數目A(S3)。(4)運算部43，基於從各鍋爐21.....25輸出並通過輸入部41輸入的信號，計算
能運行的鍋爐臺數η (S4)。(5)運算部43從壓力傳感器7通過輸入部41獲取當前時刻壓力ΡΝ，計算最大壓力Pmax-減少壓力ΡΝ，計算壓力偏差PDl (S5)。(6)運算部43用控制壓力幅度Pl除由S5計算出的壓力偏差PD1，計算壓力偏差 PDl相對於控制壓力幅度Pl的比率PRl (S6)。(7)運算部43通過公式(1)計算壓力下降時的所需燃燒位置數目B(S7)。(8)運算部43通過公式(2)計算壓力上升時的所需燃燒位置數目C(SS)。(9)運算部43通過執行A < B是否成立，來判斷是否增加燃燒量(S9)。在A < B成立的情況下，移向S10，在A C是否成立，來判斷是否減少燃燒量(S12)。在A > C成立的情況下，移向S13，在A > C不成立的情況下，移向S2。(13)運算部43按照優先順序選擇待機的燃燒位置(S13)。(14)運算部43向在S13中選擇出的燃燒位置輸出待機信號(S14)。例如1秒1次重複執行上述(2)到(14)。接著，參照圖4說明鍋爐系統1的作用。圖4是表示在使用程序控制鍋爐組2的時候，在以下的當前時刻壓力下各鍋爐
21.....25穩定時的各燃燒位置的狀態的圖，四角框表示各鍋爐21.....25的第一燃燒位
置、第二燃燒位置的燃燒狀態，在左欄中示出的數值表示第一差分蒸發量及第二蒸發量，在各框的上部示出的數值 表示各鍋爐的額定蒸發量。此外，在圖4中，施加了陰影線的燃燒位置表示進行過燃燒輸出的燃燒位置，記載為「(預備罐)」的鍋爐表示運轉對象外鍋爐。此外，為了方便，圖4(A)、(B)、(C)中的能運行的鍋爐、預備罐、設定壓力Pmax、控制壓力幅度P1、當前時刻壓力PN等條件，與圖9(A)、(B)、(C)的情形相同，以第一鍋爐21、 第二鍋爐22、第三鍋爐23、第四鍋爐24為能運行鍋爐、第五鍋爐25是預備罐的情況為例進
行說明。此外，各鍋爐21.....25的優先順序按此順序設定，在各鍋爐21.....25的第一燃
燒位置燃燒、第二燃燒位置未燃燒的情況下，在向下一優先鍋爐轉換前，會向第二燃燒位置輸出燃燒信號。(1)首先，與圖9(A)的情形相同，說明相對於設定壓力PmaX:1.0(MPa)、控制壓力幅度Pl 0. 2 (MPa)，當前時刻壓力PN 0. 87 (MPa)的情形。此情況下，穩定在圖4(A)所示的燃燒狀態。再有，(S3)所示的數值預先由公式 (1)、(2)計算出。輸出的燃燒位置數目A = 5 (S3)能運行的鍋爐臺數η = 4(S4)壓力偏差PDl :0· I3 (MPa) (S5)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率I3Rl 0.65( = (0. 13)/(0. 2)) (S6)壓力下降時的所需燃燒位置數目B = 5 (小數點以下捨去)(S7)壓力上升時的所需燃燒位置數目C = 6 (小數點以下捨去)(S8)由於S9中的輸出的燃燒位置數目A 壓力上升時所需燃燒位置數目C是否成立的判斷是輸出的燃燒位置數目A( = 5) <壓力上升時的所需燃燒位置數目C(C = 6)，所以為「No」，就移向S2。因此，壓力上升時所需燃燒位置數目C彡輸出燃燒指示的燃燒位置數目A彡壓力下降時所需燃燒位置數目B成立。其結果，不輸出燃燒信號、待機信號，如圖4(A)所示，維持燃燒位置數目5個。(2)接著，說明第四鍋爐24為預備罐、設定壓力Pmax 1. 0 (MPa)、控制壓力幅度 Pl :0. 2 (MPa)、當前時刻壓力PN 0. 825 (MPa)的情形。此情況下，穩定在圖8(C)所示的燃燒狀態。再有，(S3)所示的數值預先由公式 (1)、(2)計算出。輸出的燃燒位置數目A = 6 (S3)能運行的鍋爐臺數η = 3(S4)壓力偏差PDl 0. 175 (MPa) (S5)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率I3Rl 0.875( = (0. 175)/(0.2)) (S6)壓力下降時所需燃燒位置數目B = 6(小數點以下捨去)(S7)壓力上升時所需燃燒位置數目C = 7(小數點以下捨去)(S8)由於S9中的輸出的燃燒位置數目A 壓力上升時所需燃燒位置數目C是否成立的判斷是輸出的燃燒位置數目A( = 6) <壓力上升時所需燃燒位置數目C(C = 7)， 所以為「No」，就向移S2。因此，壓力上升時所需燃燒位置數目C彡輸出燃燒指示的燃燒位置數目A彡壓力下降時所需燃燒位置數目B成立。其結果，不輸出燃燒信號、待機信號，如圖4(B)所示，維持燃燒位置數目6個。(3)接著，說明第四鍋爐24、第五鍋爐25為能運行、設定壓力Pmax =LO(MPa)、控制壓力幅度Pl :0. 2 (MPa)、當前時刻壓力PN 0. 85 (MPa)的情形。此情況下，穩定在圖8(C)所示的燃燒狀態。再有，(S3)所示的數值預先由公式 (1)、(2)計算出。輸出的燃燒位置數目A = 8 (S3)能運行的鍋爐臺數η = 5(S4)壓力偏差PDl 0. 15 (MPa) (S5)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率I3Rl 0. 75 ( = (0. 15)/(0. 2)) (S6)壓力下降時的所需燃燒位置數目B = 8(小數點以下捨去)(S7)壓力上升時的所需燃燒位置數目C = 9(小數點以下捨去)(S8)由於S9中的輸出的燃燒位置數目A 壓力上升時所需燃燒位置數目C是否成立的判斷是輸出的燃燒位置數目A( = 8) <壓力上升時的所需燃燒位置數目C(C = 9)，所以為「No」，就移向S2。因此，壓力上升時的所需燃燒位置數目C彡輸出燃燒指示的燃燒位置數目A彡壓力下降時所需燃燒位置數目B成立。其結果，不輸出燃燒信號、待機信號，如圖4(C)所示，維持燃燒位置數目8個。根據鍋爐系統1，由於用能運行的鍋爐、燃燒位置整體來對控制壓力幅度Pl的整個範圍進行控制，所以就能有效地運轉鍋爐組2。其結果，能運行的各鍋爐(燃燒位置)分擔適當的壓力幅度，可進行適當的控制。此外，可有效地運轉鍋爐組2。此外，不檢測壓力的上升、下降，就能容易地計算能燃燒的燃燒位置數目。此外，與根據模式(pattern)等控制能燃燒的鍋爐、燃燒位置相比，容易設定、可減小控制裝置的存儲容量。再有，關於第一實施方式，作為未對壓力上升時和壓力下降時的切換壓力設計微差的結構，例如，代替公式(1)、(2)，也可以使用壓力下降時的所需燃燒位置數目B= {(控制壓力幅度中的最大壓力Pmax-當前時刻壓力PN)/(控制壓力幅度 Pl)} X (2 X當前時刻下能運行的鍋爐數目η)...公式(IA)
壓力上升時的所需燃燒位置數目C = [{(控制壓力幅度中的最大壓力Pmax-當前時刻壓力PN)/(控制壓力幅度 Pl)} X (2 X當前時刻下能運行的鍋爐數目η)]...公式(2Α)下面，參照圖5至圖8說明此發明的第二實施方式。圖5的符號IA表示第二實施方式的鍋爐系統。鍋爐系統IA與鍋爐系統1不同點是代替鍋爐組2、控制部4，具備鍋爐組2Α、控制部4Α。由於其它與第一實施方式相同，所以賦予相同的符號省略說明。鍋爐組2Α例如由5臺蒸汽鍋爐構成，包括第一鍋爐21Α、第二鍋爐22Α、第三鍋爐 23Α、第四鍋爐24Α、第五鍋爐25Α。構成鍋爐組2Α的各鍋爐21Α.....25Α，如圖6所示，例如為四位置控制鍋爐，分別
可進行燃燒停止狀態(對應燃燒停止位置)、最下位燃燒位置即低燃燒狀態(對應第一燃燒位置)、中燃燒狀態(對應第二燃燒位置)、高燃燒狀態(對應第三燃燒位置)下的燃燒控制，分別設第一差分蒸發量為200(kg/h)、第二差分蒸發量為300(kg/h)、第三差分蒸發量為500 (kg/h)、額定蒸發量為1000 (kg/h)。各鍋爐21A.....25A可分別向控制部4A輸出各鍋爐及各燃燒位置是否能燃燒轉換。在控制部4A中，保存在硬碟44中的資料庫45具備第一資料庫45A、和第二資料庫 45B，第一資料庫45A具有與第一實施方式相同的結構，在第二資料庫45B中，例如以數據表
的形式保存各鍋爐21A.....25A的第一差分蒸發量、第二差分蒸發量、第三差分蒸發量、額
定蒸發量，運算部43參照第二資料庫45B，就能計算輸出了燃燒信號的燃燒位置的合計蒸發量(以下稱為合計蒸發量)JT、當前時刻下能運行(能燃燒轉換)燃燒位置的總蒸發量 (以下稱為總蒸發量)JG。第二實施方式的程序，計算總蒸發量JG、合計蒸發量JT，計算當前時刻壓力PN的壓力偏差PD2 (Pmax-PN)，用控制壓力幅度P2除此壓力偏差PD2，就能計算壓力偏差PD2相對於控制壓力幅度P2的比率冊2。此外，將此比率PR2和總蒸發量JG相乘，計算所需蒸發量JN，選擇能燃燒的鍋爐及燃燒位置，就會向選擇出的燃燒位置輸出燃燒信號、待機信號。此外，在此實施方式中，輸出燃燒信號、待機信號的燃燒位置會遵循預先設定的優先順序。此外，能燃燒的鍋爐及燃燒位置的計算，例如可按如下這樣進行。對所需蒸發量JN和合計蒸發量JT進行比較，當壓力下降時，在是所需蒸發量JN >合計蒸發量JT...公式(11)的時候，進行向與(所需蒸發量JN-合計蒸發量JT)的蒸發量相應的燃燒位置輸出燃燒信號的計算，當壓力上升時，在是所需蒸發量JN <合計蒸發量JT...公式(12)的時候，進行向與(合計蒸發量JT-所需蒸發量JN)的蒸發量相應的燃燒位置輸出待機信號的計算。下面，參照圖7的流程圖，說明第二實施方式的程序的一例。再有，在圖7的流程圖中，使用公式(11)、(12)，根據壓力傳感器7的壓力信號的燃燒位置或燃燒停止位置的轉移，可應用周知的燃燒位置控制技術，省略周知技術的說明。此外，在各鍋爐21A.....25A中預先設定燃燒相關的優先順序，為了便於說明，假設未設計微差。 (1)首先，在對設定壓力Pmax、壓力控制的允許幅度P進行設定的同時，分別將初始值(=0)設定給當前時刻壓力PN、所需蒸發量JN、輸出的燃燒位置的合計蒸發量JT、能燃燒轉換的燃燒位置的總蒸發量JG(S21)。(2)判斷鍋爐組2是否在運轉中(S22)。在鍋爐組2是運轉中的情況下，移向S23，在運轉停止的情況下終止程序。(3)例如，運算部43利用存儲器42中可能的數據計算合計蒸發量JT(S23)。(4)運算部43基於從各鍋爐21.....25輸出、通過輸入部41輸入的信號，計算總
蒸發量JG(S24)。(5)運算部43從壓力傳感器7通過輸入部41獲取當前時刻壓力PN，通過計算 Pmax-PN,來計算壓力偏差PD2 (S25)。(6)運算部43用控制壓力幅度P2除由S25計算出的壓力偏差PD2，計算壓力偏差 PD2相對於控制壓力幅度P2的比率ra2(S26)。(7)運算部43計算所需蒸發量JN (S27)。(8)運算部43對保存在存儲器42中的前一次測量的當前時刻壓力和本次測量的當前時刻壓力PN進行比較，判斷當前時刻壓力PN是否增加(S28)。在當前時刻壓力PN未增加的情況下，移向S29，在當前時刻壓力PN增加的情況下， 移向S32。(9)當前時刻壓力PN下降後，運算部43判斷是否是所需蒸發量JN >合計蒸發量 JT(S29)。在是所需蒸發量JN>合計蒸發量JT的情況下，判斷為燃燒量不足，移向S30，在所需蒸發量JN >合計蒸發量JT不成立的情況下，移向S22。(10)運算部43從能燃燒轉換的燃燒位置中選擇與所需蒸發量JN-合計蒸發量JT 最接近、且轉移後滿足所需蒸發量JN《合計蒸發量JT的燃燒位置(S30)。在能燃燒轉換、且差分蒸發量的合計相等的燃燒位置存在多個的情況下，按照優先順序來選擇能燃燒的燃燒位置。(11)運算部43向在S30中選擇出的燃燒位置輸出燃燒信號(S31)。輸出燃燒信號後，就移向S22。(12)當前時刻壓力PN上升後，運算部43判斷是否是所需蒸發量JN <輸出的燃燒位置的合計蒸發量JT (S32)。在是所需蒸發量JN <合計蒸發量JT的情況下，移向S33，在所需蒸發量JN 合計蒸發量JT的燃燒位置。在可轉換為待機狀態、且差分蒸發量的合計相等的燃燒位置存在多個的情況下，按照優先順序來選擇待機的燃燒位置(S33)。(14)運算部43向在S33中選擇出的燃燒位置輸出待機信號(S34)。例如1 3秒1次重複執行上述(2)到(14)。接著，參照圖8說明鍋爐系統IA的作用。
圖8是表示在使用第二實施方式的程序控制鍋爐組2的時候，在以下的當前時刻
壓力下各鍋爐21A.....25A穩定時的各燃燒位置的狀態的圖，四角框表示各鍋爐21A.....
25A的第一燃燒位置 第 三燃燒位置的燃燒狀態，在左欄中示出的數值表示第一差分蒸發量 第三差分蒸發量，在各框的上部示出的數值表示各鍋爐的額定蒸發量。此外，在圖8中，施加了陰影線的燃燒位置表示進行了燃燒輸出的燃燒位置，記載為「(預備罐)」的鍋爐表示運轉對象外鍋爐。此外，實施了網線的燃燒位置表示基於當前時刻壓力PN是上升時和下降時的哪一個來選擇有無燃燒輸出的燃燒位置。此外，為了方便，圖8(A)、(B)、(C)中的能運行的鍋爐、預備罐、設定壓力Pmax、控制壓力幅度Pl、當前時刻壓力PN等條件，與圖9㈧、⑶、(C)的情形相同，以第一鍋爐21A、 第二鍋爐22A、第三鍋爐23A、第四鍋爐24A為能運行鍋爐、第五鍋爐25A是預備罐的情況為
例進行說明。此外，設優先對構成鍋爐組2A的各鍋爐21A.....25A的能燃燒轉換的燃燒位
置中、差分蒸發量最接近所需蒸發量的燃燒位置進行燃燒轉換，在相應的燃燒位置存在多個的情況下，設各鍋爐21A.....25A按照此順序設定的優先順序。(1)首先，與圖9㈧的情形相同，說明相對於設定壓力Pmax :1.0、控制壓力幅度 PD2 0. 2 (MPa)，當前時刻壓力PN 0. 87 (MPa)的情形。此情況下，在圖8(A)所示的燃燒狀態下穩定。在能運行的燃燒位置的總蒸發量JG = 4000 (kg/h) (S24)壓力偏差PD2 :0· 13 (MPa) (S25)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率冊2 0.65( = (0. 13)/(0. 2)) (S26)所需蒸發量JN = JG ( = 4000) X壓力偏差的比率冊2( = 0. 65) = 2600 (kg/h) (S27)的情況下，對於在S23中計算出的燃燒狀態穩定時的合計蒸發量JT，在當前時刻壓力PN下降時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 2600 (kg/h))彡合計蒸發量JT之前都輸出燃燒信號；在當前時刻壓力PN上升時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 2600 (kg/h)) >合計蒸發量JT之前都輸出待機信號。因此，在當前時刻壓力PN下降時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN(= 2600 (kg/h))以上、成為圖8(A)中用陰影線和網線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT為 2700 (kg/h))的燃燒位置輸出燃燒信號；在當前時刻壓力PN上升時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN ( = 2600 (kg/h))以下、圖8(A)中用陰影線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT 為2500 (kg/h))輸出燃燒信號。(2)接著，說明第四鍋爐24A為預備罐、設定壓力Pmax 1. 0、控制壓力幅度 0. 2 (MPa)、當前時刻壓力PN 0. 825 (MPa)的情形。此情況下，在圖8(B)所示的燃燒狀態下穩定。在能運行的燃燒位置的總蒸發量JG = 3000 (kg/h) (S24)壓力偏差PD2 :0· I75(MPa) (S25)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率冊2 = 0. 875 ( = (0. 175)/(0. 2)) (S26)所需蒸發量JN = JG( = 3000) X壓力偏差的比率冊2( = 0. 875) = 2625 (kg/h) (S27)的情況下，對於在S23中計算出的燃燒狀態穩定時的合計蒸發量JT，在當前時刻壓力PN下降時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 2625 (kg/h))彡合計蒸發量JT之前都輸出燃燒信號，在當前時刻壓力PN上升時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 2625 (kg/h)) >合計蒸發量JT之前都輸出待機信號。因此，在當前時刻壓力PN下降時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN(= 2625 (kg/h))以上、成為圖8(B)中用陰影線和網線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT為 3000 (kg/h))的燃燒位置輸出燃燒信號；在當前時刻壓力PN上升時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN ( = 2625 (kg/h))以下、圖8(B)中用陰影線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT 為2500 (kg/h))輸出燃燒信號。(3)接著，說明第四鍋爐24A、第五鍋爐25A為能運行、設定壓力Pmax 1. 0、控制壓力幅度P2 :0. 2 (MPa)、當前時刻壓力PN 0. 85 (MPa)的情形。此情況下，穩定在圖8(C)所示的這樣的燃燒狀態。在能運行的燃燒位置的總蒸發量JG = 5000 (kg/h) (S24)壓力偏差PD2 0. 15 (MPa) (S25)壓力偏差相對於控制壓力幅度的比率冊2 0. 75( = (0. 15)/(0. 2)) (S26)所需蒸發量JN = JG( = 5000) X 壓力偏差的比率(=0. 75) = 3750 (kg/h) (S27)的情況下，對於在S23中計算出的燃燒狀態穩定時的合計蒸發量JT，在當前時刻壓力PN下降時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 3750 (kg/h))彡合計蒸發量JT之前都輸出燃燒信號，在當前時刻壓力PN上升時，在直到滿足所需蒸發量JN( = 3750 (kg/h)) >合計蒸發量JT之前都輸出待機信號。因此，在當前時刻壓力PN下降時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN(= 3750 (kg/h))以上、成為圖8(C)中用陰影線和網線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT為 4000 (kg/h))的燃燒位置輸出燃燒信號，在當前時刻壓力PN上升時，向合計蒸發量JT成為所需蒸發量JN ( = 3750 (kg/h))以下、圖8(C)中用陰影線示出的燃燒位置(合計蒸發量JT 為3700 (kg/h))輸出燃燒信號。根據鍋爐系統1A，可通過能運行的所有鍋爐來對控制壓力幅度進行控制。其結果， 能有效地運轉鍋爐組2A。此外，根據鍋爐系統1A，由於向差分蒸發量與(所需蒸發量JN-當前時刻的合計蒸發量JT)相應的燃燒位置輸出燃燒信號或待機信號，所以就能容易地確保所需蒸發量JN。 其結果，可有效地運轉鍋爐組2A。其結果，即使在各燃燒位置的差分蒸發量不同的鍋爐、例如不滿足第一差分蒸發量第二差分蒸發量=1 1的鍋爐中，也能進行有效且適當的運轉。再有，本發明不限於上述實施方式，在不脫離發明的宗旨的範圍中可進行各種變更。例如，在上述的實施方式中，雖然說明了鍋爐組2由5臺三位置控制鍋爐構成、鍋爐組2A由5臺四位置控制鍋爐構成的情形，但形成鍋爐組2、2A的鍋爐的結構、及鍋爐的臺數是可以任意設定的。例如，既可以使用四位置以上的鍋爐，也可以組合燃燒位置數目、蒸發量等結構不同的鍋爐。此外，在上述的實施方式中，雖然說明了物理量是壓力的情形，但也可以代替壓力，例如基於水溫等溫度、蒸汽流量等其它的物理量來控制鍋爐組2、2A。
此外，雖然在上述實施方式中，說明了在鍋爐組2、2A滿足或不滿足規定的不等式的情況下輸出燃燒信號、待機信號的情形，但也可以使用其它計算方法，也可以構成為，在選擇輸出燃燒或待機信號的鍋爐、燃燒位置的情況下，設定規定範圍內並選擇向燃燒轉換或待機狀態轉換的鍋爐、燃燒位置。此外，不限於將能運行的鍋爐數目或燃燒位置數目相乘，在公式(1)、(2)這樣的情況下，也可以使用修正值、或修正函數。 此外，在上述第二實施方式中，雖然說明了未在壓力上升時和壓力下降時的控制壓力帶設計微差的情形，但也可以為在壓力上升時和壓力下降時的控制壓力帶設計微差的結構。此外，在上述第一、第二實施方式中，說明了為了確保滿足鍋爐組2的所需蒸發量
JN的總蒸發量JR，而選擇各鍋爐21.....25 (各鍋爐21A.....25A)的燃燒位置或燃燒停止
位置，輸出燃燒或待機信號的情形，但也可以例如，為了使總蒸發量JR低於所需蒸發量JN 或在所需蒸發量JN的規定範圍內，而選擇燃燒位置或燃燒停止位置。此外，是通過單一的公式計算所需蒸發量JN、還是使用對應壓力上升時和壓力下降時的多個公式計算所需蒸發量JN可任意地設定。此外，雖然在圖3、圖7中將本發明的程序的概括結構的一例作為流程圖示出，但毫無疑問，也可以使用上述流程圖以外的方法(算法)構成程序。此外，在上述實施方式中，雖然說明了用於保存程序的存儲介質是ROM的情形，但也可以使用ROM以外的例如EP-R0M、硬碟、軟盤、光碟、光磁碟、CD-ROM、CD-R、磁帶、非易失性存儲卡等。此外，不僅通過運算部執行讀出的程序可實現上述實施方式的作用，還包含以下情況，即，基於此程序的指示、由運算部運行的OS(作業系統)等進行實際的處理的一部分或全部，通過此處理實現上述實施方式的作用。並且，毫無疑問也包含以下情況，即，從存儲介質讀出的程序被寫入插入運算部中的功能擴展板或連接在運算部上的功能擴展單元所具備的存儲器中後，基於此程序的指示，此功能擴展板或功能擴展單元所具備的CPU等執行實際的處理的一部分或全部，通過此處理實現上述的實施方式的作用。由於對應能燃燒轉換的鍋爐數目、燃燒位置數目，通過改變向各燃燒位置輸出燃燒、待機信號時的控制幅度，就能有效地運轉鍋爐組，所以可在工業中利用。
權利要求
1.一種具備控制鍋爐組的程序的控制器，該鍋爐組具備具有多個階段的燃燒位置的鍋爐，該控制器的特徵在於，上述程序構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目、燃燒位置數目或總蒸發量； 計算設定物理量和當前時刻物理量之間的偏差量； 計算上述偏差量和與上述設定物理量對應的控制幅度之間的比率； 基於上述能燃燒轉換的鍋爐的數目、燃燒位置數目或總蒸發量、和上述比率，計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。
2.根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於， 上述程序構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的數目或燃燒位置數目； 計算設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差；用壓力控制的允許幅度除上述壓力偏差，計算上述壓力偏差相對於上述壓力控制的允許幅度的比率；通過將上述比率和上述能燃燒轉換的燃燒位置數目相乘，來計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。
3.根據權利要求2所述的控制器，其特徵在於， 上述程序構成為計算在能運行的鍋爐中輸出燃燒指示的燃燒位置數目、壓力下降時所需燃燒位置數目、和壓力上升時所需燃燒位置數目；在輸出燃燒指示的燃燒位置數目 壓力上升時所需燃燒位置數目的情況下，向上述能運行的鍋爐中的任意之一的燃燒位置輸出待機信號；在壓力上升時所需燃燒位置數目 >輸出燃燒指示的燃燒位置數目 >壓力下降時所需燃燒位置數目的情況下，維持當前的燃燒狀態。
4.根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於， 上述程序構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的燃燒位置的總蒸發量； 計算設定壓力和當前時刻壓力的壓力偏差；用壓力控制的允許幅度除上述壓力偏差，計算上述壓力偏差相對於上述壓力控制的允許幅度的比率；通過將上述比率和上述總蒸發量相乘來計算所需蒸發量； 計算能燃燒的鍋爐及燃燒位置。
5.根據權利要求4所述的控制器，其特徵在於， 上述程序構成為對上述所需蒸發量和輸出燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計進行比較， 當壓力下降時，在上述所需蒸發量 > 輸出上述燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計的情況下，向與(上述所需蒸發量-輸出上述燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計)的蒸發量相應的燃燒位置輸出燃燒信號；當壓力上升時，在上述所需蒸發量 < 輸出上述燃燒指示的燃燒位置的蒸發量的合計的情況下，向與(輸出上述燃燒指示的上述燃燒位置的蒸發量的合計-上述所需蒸發量)的蒸發量相應的燃燒位置輸出待機信號。
6. 一種鍋爐系統，具備權利要求1所述的控制器。
全文摘要
本發明提供一種在由多個鍋爐組成的鍋爐組的控制中，在能燃燒轉換的鍋爐臺數變動的情況下，可有效地使鍋爐組運轉的程序、控制器及鍋爐系統。一種控制鍋爐組的程序，其中，該鍋爐組具備具有多個階段的燃燒位置的鍋爐，該程序的特徵在於，構成為計算當前時刻下能燃燒轉換的鍋爐的總蒸發量JG，計算設定壓力Pmax和當前時刻壓力PN之間的偏差量PD2，計算上述偏差量PD2和與上述設定壓力Pmax對應的控制幅度P2之間的比率PR2，基於上述能燃燒轉換的總蒸發量JG和上述比率PR2來計算燃燒的鍋爐及燃燒位置。
文檔編號F22B33/00GK102207285SQ20111008049
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月29日 優先權日2010年3月29日
發明者三浦浩二, 山田和也 申請人:三浦工業株式會社