| 研究概要 |
発電ボイラの変圧運転を性格に模擬するために,MMS(Modular Modeling System)を用いて,強制循環ボイラ,過熱器,減温器,高圧タービン,節炭器,バルブ,復水器,ボンプ,脱気器,給水加熱器などの100個ほどのモジュールからなる発電プラントシミュレータの開発した.
その評価ならびに制御系設計用途に向けた使用可能性を調査したところ,定格負荷時の定常値はおおむね誤差なくシミュレートできるようにモデルパラメータの修正ができた.しかし,動特性の評価を十分に行うには至らなかった.その理由は,シミュレータの中で動特性がかなり早い応答を持つ設備(高圧タービンなど)とかなり遅い応答を持つ設備(ボイラのレベル部分,再熱器など)が混在しており,数値計算上Stiff的になり計算負荷が非常に高くなっていることである.
次に制御系の基本構成に関して考察した.現在現場で使われているPIDを中心とした温度制御系を検討した上で,その欠点を認識し,負荷指令と圧力指令から燃料制御系と過熱温度制御系までの動的前向き制御系+フィードバック制御系を構成した.
制御系設計のために用いるモデルとして,負荷とドラム圧力による発電ボイラの特性変動が反映できるように,高,中,低負荷帯及び高,中,低ドラム圧力帯における線形モデルを用いた内挿ゲインスケジューリング時変モデルを作った.そのために,各負荷帯,各ドラム圧力帯における線形近似モデルを,シミュレータにM系列信号を印可し同定実験を行うことで求めた.
このモデルに基づき,負荷指令と圧力指令に対して内挿ゲインスケジューリング前向きコントローラ+PIDコントローラからなる蒸気温度Cascade制御系を設計した.小幅な圧力変化,小幅な負荷変化,大幅な負荷変化,大幅な圧力変化に対してそれぞれ蒸気温度制御のシミュレーションをMMSによる発電プラントシミュレータのプロトタイプを用いて行った.従来のPID温度制御系より蒸気温度の偏差がは著しく改善され,約半分まで減ることがわかった.
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