ロバストな適応制御方式を用いた発電プラントの脱硝制御に関する研究

• Project/Area Number: 07750490
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 計測・制御工学
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 尾形 和哉 名古屋大学, 工学部, 助手 (30252258)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1995: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 火力発電 / ボイラ / 脱硝制御 / 同定 / フィードフォワード制御 / PI制御

Research Abstract

脱硝制御系の設計のために2通りの方法でモデル化を行った。すなわち、
(A)脱硝装置に到達する燃焼ガス中のNOxを正確に予測するためのモデル(脱硝入口NOxモデル)と脱硝制御系のモデル(煙突入口NOxモデル)を別々に用いるモデル化と、
(B)両モデルを結合したモデル(拡大煙突入口NOxモデル)を再構成するモデル化である。いずれも、ボイラにおける燃焼状態や脱硝装置におけるアンモニアの注入量とNOx濃度との関係などから動特性モデルを仮定し、パラメータ同定の手法を用いて実データからモデルを作成した。Aの方法を用いたフィードフォワード補償器では、脱硝入口NOxモデルを用いて燃焼ガス中のNOx濃度を正確に予測する方法を考察し、その予測値と煙突入口NOxモデルを用いて脱硝装置に与えるアンモニア量を決定した。また、Bの方法を用いたフィードフォワード補償器では、陽にNOxの予測値を計算することなくアンモニア量を決定する方法を考察した。さらに、負荷変動による動特性の変化に対応するためにゲインスケジュールの方法を取り入れた。フィードバック補償器の設計はP1コントローラを利用したが、計測時間遅れが大きいためにゲインをあまり大きくすることができず、目標値からの定常偏差を取り除く働きにとどめた。
シミュレーションにより本手法の有用性を確認したところ、煙突入口におけるNOx値はその目標値からの偏差を大きく減らすことができた。従来の制御結果と比較すると、偏差の最大値が約1/2、標準偏差が約1/5となった。ただし、負荷が大きく変動し、ボイラのバーナーの点消火が行われる際の外乱モデルが十分に作成されていないため、突発的な偏差が生じる。今後の課題はこのような場合にも対応できるように脱硝入口NOxモデルを拡張し、オンラインパラメータ同定の手法を利用して、実用に向けた改良を行うことである。