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JPH0743086B2 - Boiler stress monitoring controller - Google Patents
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JPH0743086B2 - Boiler stress monitoring controller - Google Patents

Boiler stress monitoring controller

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Publication number
JPH0743086B2
JPH0743086B2 JP24807385A JP24807385A JPH0743086B2 JP H0743086 B2 JPH0743086 B2 JP H0743086B2 JP 24807385 A JP24807385 A JP 24807385A JP 24807385 A JP24807385 A JP 24807385A JP H0743086 B2 JPH0743086 B2 JP H0743086B2
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JP
Japan
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stress
value
load
boiler
main steam
Prior art date
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久典 宮垣
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Hitachi Ltd
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ボイラの応力監視制御装置に係り、特に、高
頻度の起動停止や負荷変化運用が要請される中間負荷運
用のボイラプラントの応力監視制御に好適なボイラ応力
監視制御装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress monitoring control device for a boiler, and more particularly, to stress monitoring of a boiler plant for intermediate load operation in which frequent start / stop and load change operation are required. The present invention relates to a boiler stress monitoring control device suitable for control.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

ボイラプラントの運転に際して、特に、起動停止及び負
荷変化時に2次過熱器出口ヘッダ管寄などの厚肉耐圧部
の特に内面のノズルコーナ部には、内部流体の温度とメ
タル温度との差に起因する熱応力が発生し、これが主因
となって疲労寿命が消費される。
At the time of operation of the boiler plant, especially when starting and stopping and when the load changes, due to the difference between the temperature of the internal fluid and the metal temperature, especially at the nozzle corners of the thick wall pressure-resistant portion such as the header pipe side of the outlet of the secondary superheater Thermal stress is generated, which is the main cause of consumption of fatigue life.

また、定格運転中には、上記熱応力と内部流体の圧力に
よる内圧応力とを合計した主応力に起因するクリープ寿
命消費が顕著となる。
Further, during the rated operation, the creep life consumption due to the main stress that is the sum of the thermal stress and the internal pressure stress due to the pressure of the internal fluid becomes remarkable.

従って、ボイラプラントの安全運転を確保する為には上
述した寿命消費の原因となる熱応力または主応力を抑制
し、過大な寿命消費が生じないようにする必要がある。
Therefore, in order to ensure the safe operation of the boiler plant, it is necessary to suppress the above-mentioned thermal stress or principal stress that causes lifespan consumption so that excessive lifespan consumption does not occur.

従来、熱応力または主応力の監視制御の方式としては、
メタル温度や評価点内部流体の温度、圧力、流量などの
計測値に基づいて熱応力または主応力の現在値を推定
し、警報値を超えた場合は、オペレータが手動により、
経験的に、起動時は昇温率を下げ、また負荷運転時は、
負荷変化率や負荷変化幅を小さくして熱応力を抑えるよ
うにしている しかし、この様な方法では、熱応力が制限値を超えたこ
とを検知してから燃料や給水の操作量を調節するため、
操作に遅れが生じる。すなわち、メタルの平均温度と内
面温度との差が減少して熱応力が低下するまでに、分オ
ーダーの時間遅れが生じ、その結果熱応力が制限値を超
えてしまうことがあるという問題がある。
Conventionally, as a method of monitoring control of thermal stress or main stress,
Estimate the current value of thermal stress or principal stress based on measured values such as metal temperature and internal fluid temperature, pressure, flow rate, etc.If the alarm value is exceeded, the operator manually
Empirically, the rate of temperature rise is reduced at startup, and during load operation,
The load change rate and load change width are reduced to suppress the thermal stress. However, in such a method, the operation amount of fuel or water is adjusted after detecting that the thermal stress exceeds the limit value. For,
Operation delays. That is, there is a problem that a time delay of the order of minutes occurs until the difference between the average temperature of the metal and the inner surface temperature decreases and the thermal stress decreases, and as a result, the thermal stress may exceed the limit value. .

一方、熱応力制限値は、ボイラプラントの設計時に、プ
ラント耐用年数に対する起動停止運転のパターンと各パ
ターンの回数を想定して、プラント運転開始時に設定さ
れたものを定数として使用している。
On the other hand, the thermal stress limit value, which is set at the time of starting the plant operation, is used as a constant at the time of designing the boiler plant, assuming the pattern of start-stop operation and the number of times of each pattern with respect to the service life of the plant.

しかし、実際は、プラントの運転パターン及び各パター
ンの回数が計画値と異って来るため、累積寿命消費−換
言すれば余寿命に、計画値とのずれが生ずる。その結
果、当初計画した耐用年数のそのまゝ想定した場合、熱
応力制限の条件がきつ過ぎたり、ゆる過ぎたりする状況
が生じているはずである。
However, in reality, the operating pattern of the plant and the number of times of each pattern are different from the planned value, so that the cumulative life consumption, in other words, the remaining life, deviates from the planned value. As a result, the conditions for thermal stress limitation should be too tight or too lenient under the initially planned useful life.

このことは、前者の場合には、プラントの起動または負
荷速応性を不必要に制限していることを、また後者の場
合には、予定より寿命を縮める運転をしていることをそ
れぞれ意味している。
This means that in the former case, the start-up or load responsiveness of the plant is unnecessarily limited, and in the latter case, the operation is shorter than expected. ing.

なお、熱応力の評価点としては、異る複数点を設定し、
これらの総ての監視する必要があると共に、その何れに
おいても、応力の制限値以下に抑えながら昇温率や負荷
を目標値に近付けるのが最も望ましいが、従来は、この
ような観点に基づいてボイラプラントの運転を制御する
ことは全く考慮されていなかった。
As a thermal stress evaluation point, set different points,
While it is necessary to monitor all of these, it is most desirable to bring the temperature rise rate and load close to the target value while keeping them below the stress limit value in any of these cases. Controlling the operation of the boiler plant was not considered at all.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、前述した従来の欠点をなくし、ボイラ
プラントの評価点の熱応力を、余寿命に見合った制限範
囲内に抑制しながら、しかも安全かつ迅速なボイラ起動
停止及び負荷運転を可能とするような、ボイラ熱応力監
視制御装置を提供するにある。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and to suppress the thermal stress at the evaluation point of the boiler plant within the limit range commensurate with the remaining life, while enabling safe and quick boiler start / stop and load operation. The present invention is to provide a boiler thermal stress monitor and control device.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、前記目的を達成するために、ボイラプラント
の配管の所望個所に設定された評価点における応力を監
視及び制御するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention monitors and controls the stress at an evaluation point set at a desired point in the piping of a boiler plant.

そして、その構成上の特徴は、該評価点の内部流体流量
の現状値を計算する手段、該内部流体流量計算値に基づ
いて該評価点のメタル温度分布を計算する手段、該メタ
ル温度分布計算値に基づいて熱応力を計算する手段、内
部流体の圧力から内圧応力を計算する手段、および上記
熱応力と内圧応力とから主応力を計算する手段とで構成
される応力計算部と、上記応力計算部で得られた主応力
から評価点の余寿命を計算する手段と、該余寿命計算値
から応力制限値を更新計算する手段と、将来時点におけ
る該評価点の主応力を予測する応力予測手段と、上来の
同時点における主蒸気温度を予測する主蒸気温度予測手
段と、該同時点における負荷を予測する負荷予測手段
と、応力予測値の蒸気応力制限値に対する偏差、主蒸気
温度予測値の主蒸気温度設定値に対する偏差、および負
荷予測値の負荷指令に対する偏差の少なくとも1つを許
容値以内に保持し、残りの偏差の評価値(例えば、偏差
の2乗の和)を最小とするように、主蒸気温度設定値お
よび負荷指令値を設定する手段とを具備した点にある。
The structural features are that means for calculating the current value of the internal fluid flow rate at the evaluation point, means for calculating the metal temperature distribution at the evaluation point based on the internal fluid flow rate calculation value, and the metal temperature distribution calculation A stress calculation unit composed of means for calculating thermal stress based on the value, means for calculating internal pressure stress from the pressure of the internal fluid, and means for calculating main stress from the thermal stress and internal pressure stress; Means for calculating the remaining life of the evaluation point from the principal stress obtained by the calculation unit, means for updating the stress limit value from the remaining life calculation value, and stress prediction for predicting the principal stress of the evaluation point at a future time point Means, main steam temperature predicting means for predicting the main steam temperature at the same time point, load predicting means for predicting the load at the same time point, deviation of stress prediction value from steam stress limit value, main steam temperature prediction value The main steam of At least one of the deviation with respect to the load set value and the deviation with respect to the load command of the predicted load value is held within the allowable value, and the evaluation value of the remaining deviation (for example, the sum of the squares of the deviations) is minimized. And a means for setting a main steam temperature set value and a load command value.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例を示す前に、本発明の適用対象の
一つである油焚き定圧貫流ボイラプラント主要部の概要
を第2図及び第4図を用いて説明する。
Before showing an embodiment of the present invention, an outline of a main part of an oil-fired constant pressure once-through boiler plant, which is one of the objects to which the present invention is applied, will be described below with reference to Figs. 2 and 4.

第4図において、燃料は、燃料流量調節弁100で流量制
御されてバーナ101に供給される。燃焼用空気は、押込
通風機102により、ダンパ103で流量制御されてバーナ10
1に送られる。一方、給水は、給水ポンプ104で加圧さ
れ、給水流量調節弁105で流量制御されて、ボイラ200に
供給される。
In FIG. 4, the flow rate of the fuel is controlled by the fuel flow rate control valve 100 and is supplied to the burner 101. The flow rate of the combustion air is controlled by the damper 103 by the forced draft fan 102 and is controlled by the burner 10.
Sent to 1. On the other hand, the water supply is pressurized by the water supply pump 104, the flow rate is controlled by the water supply flow rate control valve 105, and the water is supplied to the boiler 200.

ボイラプラントの運転は、第2図から分るように、バー
ナ101の点火から過熱器止弁6の全開までの起動バイパ
ス運転と、それ以降の負荷運転及び停止運転までの貫流
運転の2つのモードに分けられる。
As can be seen from FIG. 2, the operation of the boiler plant has two modes, that is, start-up bypass operation from the ignition of the burner 101 to full opening of the superheater stop valve 6 and subsequent flow-through operation from load operation to stop operation. It is divided into

まず、起動バイパス運転について説明する。第4図に示
すように、給水ポンプ104から調節弁105を介して供給さ
れる給水は、ボイラ200の節炭器201によって予熱され、
水壁202で加熱される。
First, the startup bypass operation will be described. As shown in FIG. 4, the water supply supplied from the water supply pump 104 via the control valve 105 is preheated by the economizer 201 of the boiler 200,
It is heated by the water wall 202.

そして加熱流体は、1次過熱器バイパス弁1を通して、
および1次過熱器203から2次過熱器バイパス弁2を通
してそれぞれフラッシュタンク206に導びかれ、一方、
蒸気はさらに、過熱器通気弁5を通って2次過熱器204
に通気される。
And the heating fluid passes through the primary superheater bypass valve 1,
And from the primary superheater 203 through the secondary superheater bypass valve 2 to the flash tank 206, respectively, while:
The steam is further passed through the superheater ventilation valve 5 to the secondary superheater 204.
Be vented to.

2次過熱器204で過熱された蒸気は、タービンバイパス
弁7を通って、フラッシュタンク206及び復水器400に導
びかれ、主蒸気管をウオーミングする。
The steam superheated in the secondary superheater 204 is guided to the flash tank 206 and the condenser 400 through the turbine bypass valve 7, and warms the main steam pipe.

次に、フラッシュタンク206の圧力が所定の値にまで上
昇したら、主塞止弁バイパス弁9を開いてタービン310,
330に通気し、タービン昇速を行なう。タービン310,330
が定格回転数(この例では3600rpm)に達したら同期併
入し、フラッシュタンク蒸気により初負荷をとる。
Next, when the pressure in the flash tank 206 has risen to a predetermined value, the main blocking valve bypass valve 9 is opened and the turbine 310,
Ventilate the 330 and accelerate the turbine. Turbine 310,330
When the number of rotations reaches the rated speed (3600 rpm in this example), it is synchronously inserted and the initial load is taken by the flash tank steam.

そして、一次過熱器203の出口流体のエンタルピが、フ
ラッシュタンク蒸気のエンタルピに等しくなるように、
2次過熱器バイパス弁2の開度を制御することによって
一次過熱器出口温度を規定値に制御する。
Then, so that the enthalpy of the outlet fluid of the primary superheater 203 is equal to the enthalpy of the flash tank vapor,
By controlling the opening degree of the secondary superheater bypass valve 2, the primary superheater outlet temperature is controlled to a specified value.

タービン初負荷併入後規定負荷に達したら、主塞止弁バ
イパス弁9の制御から、主塞止弁8を開いて加減弁制御
に切替える。
When the specified load is reached after the turbine initial load is combined, the control of the main blocking valve bypass valve 9 is switched to the control valve control by opening the main blocking valve 8.

その後、目標負荷が規定値以上になったときは過熱器減
圧弁3を開き、2次過熱器204の入口の圧力がフラッシ
ュタンク運転圧力より高くなったときは、過熱器通気系
統上の逆止弁(過熱器通気弁5の後流に設置)により蒸
気源は一次過熱器203に切替る。
After that, when the target load exceeds the specified value, the superheater pressure reducing valve 3 is opened, and when the pressure at the inlet of the secondary superheater 204 becomes higher than the flash tank operating pressure, the check valve on the superheater ventilation system is checked. The steam source is switched to the primary superheater 203 by means of a valve (installed downstream of the superheater ventilation valve 5).

これと並行して2次過熱器バイパス弁2が自動的に閉じ
られ、一方、過熱器通気弁5は、過熱器止弁6の入口圧
力が規定値以上になったときに閉じられる。
In parallel with this, the secondary superheater bypass valve 2 is automatically closed, while the superheater ventilation valve 5 is closed when the inlet pressure of the superheater stop valve 6 becomes equal to or higher than a specified value.

つぎのステップでは、負荷要求信号により過熱器減圧弁
3を開き、負荷を併入負荷から約20%負荷まで上げる。
過熱器止弁6は、負荷が20%に達すると過熱器減圧弁3
が全開になるまでは段階的に徐開され、弁3の全開後は
連続的に開く。一方、1次過熱器バイパス弁1は、上記
操作に対応して閉じられ、負荷が約25%で全閉する。
In the next step, the superheater pressure reducing valve 3 is opened by the load request signal, and the load is increased from the combined load to about 20% load.
The superheater stop valve 6 turns the superheater pressure reducing valve 3 when the load reaches 20%.
Is gradually opened until fully opened, and after the valve 3 is fully opened, it is continuously opened. On the other hand, the primary superheater bypass valve 1 is closed corresponding to the above operation, and is fully closed when the load is about 25%.

以上のようにして、過熱器止弁6が全開されるまでを、
第2図に示すように、起動バイパス運転と呼ぶ。
As described above, until the superheater stop valve 6 is fully opened,
As shown in FIG. 2, this is called startup bypass operation.

貫流運転(通常運転)は、第2図から分るように、過熱
器止弁6が全開された後の運転フェーズで、負荷は、プ
ラント停止までタービン加減弁10によって調節される。
タービン310,330は、過熱蒸気の断熱膨張により回転
し、発電機500で発電する。
In the once-through operation (normal operation), as can be seen from FIG. 2, in the operation phase after the superheater stop valve 6 is fully opened, the load is adjusted by the turbine control valve 10 until the plant is stopped.
The turbines 310 and 330 rotate due to adiabatic expansion of superheated steam, and the generator 500 generates electric power.

第4図に示した2次過熱器出口ヘッダ管寄部205の、特
に内面ノズルコーナー部NCは、メタルが厚肉で、構造も
複雑であるがゆえに、プラントの起動、負荷、停止の全
運転領域に亘って顕著な応力が働らく部分であり、寿命
消費の面で厳しい条件下にある応力評価点の代表的な部
分である。
The secondary superheater outlet header pipe side portion 205 shown in FIG. 4, especially the inner nozzle corner NC, is made of thick metal and has a complicated structure. Therefore, all the operations of starting, loading and stopping the plant are performed. This is a part where significant stress is exerted over the region, and is a typical part of stress evaluation points under severe conditions in terms of life consumption.

このほかに再熱器出口ヘッダ管寄部208も、上記に比べ
薄肉ではあるが、その内部がより高温の蒸気にさらさ
れ、その内面ノズルコーナ部には顕著なクリープ応力が
働くため、応力評価点として重要な部分である。
In addition to this, the reheater outlet header pipe side portion 208 is also thinner than the above, but the inside is exposed to higher temperature steam, and a remarkable creep stress acts on the inner surface nozzle corner portion, so the stress evaluation point As an important part.

また、変圧運転ボイラプラントでは、このほかに汽水分
離器や汽水分離器タンクの内面ノズルコーナが重要な評
価点となる。
In addition, in the transformer operation boiler plant, the inner surface nozzle corners of the brackish water separator and the brackish water separator tank are also important evaluation points.

このような火力発電プラントを、負荷要求指令に応じて
円滑に運転するためには、各調節弁、ダンパ等を適切に
制御する必要がある。第3図は、従来から使用されてい
る火力発電プラント自動制御系の概略図を示す。
In order to operate such a thermal power plant smoothly according to the load request command, it is necessary to appropriately control each control valve, damper and the like. FIG. 3 shows a schematic diagram of a conventional thermal power plant automatic control system.

以下、第3図に従ってその機能動作の概要を説明する。The outline of the functional operation will be described below with reference to FIG.

まず、火力プラントへの負荷(発電機500の出力)要求
信号600は、負荷変化率制限器601で、設定器602により
あらかじめ設定された負荷変化率以内に制限され、主蒸
気圧力補正バイアス用加算器603に加えられる。
First, the load (output of the generator 500) request signal 600 to the thermal power plant is limited within the load change rate preset by the setter 602 by the load change rate limiter 601, and the main steam pressure correction bias addition is performed. Added to the vessel 603.

負荷変化率制限器601の出力信号は、また、ガバナー制
御604へのデマンド信号となり、MW605(発電機出力)が
規定値となるように、タービン加減弁10を制御する。
The output signal of the load change rate limiter 601 also becomes a demand signal to the governor control 604, and controls the turbine regulator valve 10 so that the MW 605 (generator output) becomes a specified value.

一方、主蒸気圧力606が設定値607に等しくなるように、
減算器608と主蒸気圧力制御609とによって主蒸気圧力補
正バイアスを作成し、加算器603にてこれを前記信号に
加算し、ボイラ入力指令を作成する。
On the other hand, so that the main steam pressure 606 becomes equal to the set value 607,
A main steam pressure correction bias is created by the subtractor 608 and the main steam pressure control 609, and this is added to the signal by the adder 603 to create a boiler input command.

ボイラ入力指令は、給水プログラム610で、ボイラ入力
に見合った給水流量指令信号に変換され、給水流量611
の設定値として給水制御612へ導かれ、給水流量調節弁1
05の制御用として使用される。
The boiler input command is converted by the water supply program 610 into a water supply flow rate command signal corresponding to the boiler input, and the water supply flow rate 611 is converted.
Is fed to the water supply control 612 as the set value of, and the water supply flow rate control valve 1
Used for control of 05.

前記ボイラ入力指令はまた、燃料プログラム613で負荷
に見合った燃料量指令信号に変換される。
The boiler input command is also converted into a fuel amount command signal commensurate with the load in the fuel program 613.

主蒸気温度614とその設定値615の偏差(減算器615Aによ
って得られる)に見合った制御信号として、主蒸気温度
制御616で作成された主蒸気温度補正バイアス信号およ
び前記燃料量指令信号が、加算器617によって加算さ
れ、燃料流量618の設定値(燃料量指令)として燃料制
御619に与えられる。そしてその制御出力によって燃料
流量調節弁100を制御する。
The main steam temperature correction bias signal created by the main steam temperature control 616 and the fuel amount command signal are added as a control signal corresponding to the deviation between the main steam temperature 614 and the set value 615 (obtained by the subtractor 615A). It is added by the device 617 and is given to the fuel control 619 as a set value (fuel amount command) of the fuel flow rate 618. Then, the fuel flow rate control valve 100 is controlled by the control output.

上記燃料量指令はまた、排ガス過剰O2620の設定値621に
対する偏差(減算器622によって得られるに見合った制
御信号として、O2補正制御623で作成されたO2補正バイ
アス信号と、加算器624によって加算され、空気流量指
令信号となる。
The fuel amount command also includes a deviation of the exhaust gas excess O 2 620 from the set value 621 (a control signal corresponding to the value obtained by the subtractor 622, an O 2 correction bias signal generated by the O 2 correction control 623, and an adder). It is added by 624 and becomes an air flow rate command signal.

空気量制御625では、空気流量626が空気流量指令信号に
等しくなるように、押込通風機ダンパ103を制御する。
In the air amount control 625, the forced draft fan damper 103 is controlled so that the air flow rate 626 becomes equal to the air flow rate command signal.

以上が、火力発電プラント自動制御系の概要である。The above is the outline of the thermal power plant automatic control system.

第1図は、本発明を第3図に示したボイラプラント制御
系に適用した実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。図において、第3図と同一または等価なものは同一
記号で表わす。なお、本実施例においては、応力評価点
を2次過熱器出口ヘッダ管寄内面ノズルコーナ部NCとし
た場合について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment in which the present invention is applied to the boiler plant control system shown in FIG. In the figure, the same or equivalent elements as in FIG. 3 are represented by the same symbols. In this embodiment, the case where the stress evaluation point is the nozzle corner NC of the inner surface of the secondary superheater outlet header pipe will be described.

第1図において従来と異るのは、次の機能ブロックが追
加されていることである。
The difference from the conventional one in FIG. 1 is that the following functional blocks are added.

(1)応力計算機能ブロック1000 (2)余寿命計算機能ブロック1100 (3)応力制限値計算機能ブロック1200 (4)主蒸気温度予測機能ブロック2000 (5)応力予測機能ブロック2100 (6)負荷予測機能ブロック3000 (7)制御評価機能ブロック4000 (8)最適操作量探索機能ブロック5000 (9)最適操作量出力機能ブロック6000 (10)優先制御選択機能ブロック7000 応力計算機能ブロック1000は、応力評価点における熱応
力と内圧応力の両方を考慮した主応力の現状値を計算す
る部分である。
(1) Stress calculation function block 1000 (2) Remaining life calculation function block 1100 (3) Stress limit value calculation function block 1200 (4) Main steam temperature prediction function block 2000 (5) Stress prediction function block 2100 (6) Load prediction Function block 3000 (7) Control evaluation function block 4000 (8) Optimal operation amount search function block 5000 (9) Optimal operation amount output function block 6000 (10) Priority control selection function block 7000 Stress calculation function block 1000 is the stress evaluation point. This is a part to calculate the present value of the principal stress in consideration of both the thermal stress and the internal pressure stress.

余寿命計算機能ブロック1100は、上記で計算し主応力現
状値に基づいて累積寿命消費率を計算し、これより余寿
命を計算する部分である。
The remaining life calculation function block 1100 is a part for calculating the cumulative life consumption rate based on the main stress present value calculated above and calculating the remaining life.

応力制限値計算機能ブロック1200は、上記余寿命計算値
に基づいて応力制限値を再計算する部分である。
The stress limit value calculation function block 1200 is a part that recalculates the stress limit value based on the remaining life calculation value.

主蒸気温度予測機能ブロック2000は、指定時間後の主蒸
気温度を予測する部分である。
The main steam temperature prediction function block 2000 is a part that predicts the main steam temperature after a specified time.

応力予測機能ブロック2100は、蒸気主蒸気温度予測値に
基づいて上記指定時間後の応力を予測計算する部分であ
る。
The stress prediction function block 2100 is a part that predicts and calculates the stress after the specified time based on the steam main steam temperature prediction value.

負荷予測機能ブロック3000は、指定時間後の負荷レベル
を予測する部分である。
The load prediction function block 3000 is a part that predicts the load level after a specified time.

制御評価機能ブロック4000は、上記応力予測値が応力制
限値以下で、運転フェーズに対応して主蒸気温度予測値
と設定値との偏差(偏差1)、負荷予測値と負荷要求信
号との偏差(偏差2)の両者または何れか一方が最小値
であるかどうかを判定評価する部分である。
The control evaluation function block 4000 determines that the stress prediction value is less than or equal to the stress limit value, and the deviation between the predicted main steam temperature value and the set value (deviation 1) and the deviation between the predicted load value and the load request signal correspond to the operation phase. This is a portion for judging and evaluating whether or not both or one of (deviation 2) is the minimum value.

そして、判定結果が良くない場合には、最適操作量探索
機能ブロック5000において、上記該当偏差を小さくする
方向の最適な操作量(主蒸気温度変化率および負荷変化
率)を探索し、これに基づいて上述主蒸気温度予測機能
ブロック2000、応力予測機能ブロック2100、負荷予測機
能ブロック3000で各予測値を再計算し、制御評価機能ブ
ロック4000で判定条件が満足されるまで、上記探索を繰
り返す。
If the determination result is not good, the optimum manipulated variable search function block 5000 searches for the optimum manipulated variables (main steam temperature change rate and load change rate) in the direction of reducing the corresponding deviation, and based on this, Then, the main steam temperature prediction function block 2000, the stress prediction function block 2100, and the load prediction function block 3000 recalculate each predicted value, and the control evaluation function block 4000 repeats the above search until the determination condition is satisfied.

判定条件が満足された場合には、その時の操作量を、最
適値として、最適操作量出力機能ブロック6000を介して
出力する。
When the determination condition is satisfied, the operation amount at that time is output as an optimum value via the optimum operation amount output function block 6000.

以下、各機能ブロックにつき詳細に説明する。Hereinafter, each functional block will be described in detail.

第5図は、応力計算機能ブロック1000の詳細機能ブロッ
ク図を示す。本構成例は、応力評価点のメタル温度分布
計算を、第2図に示したように内部流体の流量と圧力に
応じて、定常温度分布計算モデルと非定常温度分布計算
モデルの間で切替えて、高精度に行うものである。
FIG. 5 shows a detailed functional block diagram of the stress calculation functional block 1000. In this configuration example, the metal temperature distribution calculation at the stress evaluation point is switched between the steady temperature distribution calculation model and the unsteady temperature distribution calculation model according to the flow rate and pressure of the internal fluid as shown in FIG. , With high precision.

なお、この場合、内部流体の流量計算も同期併入前(流
入計算1)と併入後(流量計算2)に分けて、例えば特
願昭60−53856号(特開昭61−213403号公報)に説明し
たような手法で計算する。
In this case, the flow rate calculation of the internal fluid is divided into before the synchronous merge (inflow calculation 1) and after the merge (flow rate calculation 2), for example, Japanese Patent Application No. 60-53856 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-213403). ).

以下、第2図、第4図及び第5図を用いて、応力計算機
能ブロック1000の具体例について詳細に説明する。
Hereinafter, a specific example of the stress calculation function block 1000 will be described in detail with reference to FIGS. 2, 4, and 5.

前に述べたように、第4図において、2次過熱器204の
出口ヘッダ管寄205(以下、評価点と略称するの)内面
ノズルコーナNCには、プラント停止後にも応力が発生す
るため、プラント起動から停止まではもちろんのこと、
更に停止後も継続して、応力を監視する必要がある。
As described above, in FIG. 4, in the outlet header pipe side 205 (hereinafter, abbreviated as an evaluation point) of the secondary superheater 204, stress is generated in the inner surface nozzle corner NC even after the plant is stopped. From start to stop, of course,
Furthermore, it is necessary to continuously monitor the stress even after the stop.

その場合、評価点205のメタル温度分布は、主蒸気管20
および水管22に内部流体が流れている場合は、非定常温
度分布特性に従うが、内部流体が流れていない場合は、
定常温度分布特性に従う。
In that case, the metal temperature distribution at the evaluation point 205 is the main steam pipe 20.
And when the internal fluid is flowing in the water pipe 22, it follows the unsteady temperature distribution characteristics, but when the internal fluid is not flowing,
Follow the steady temperature distribution characteristics.

このため、メタル温度分布を精度良く計算するために
は、内部流体の状態に対応して計算モデルを適切に切替
える必要がある。
Therefore, in order to accurately calculate the metal temperature distribution, it is necessary to appropriately switch the calculation model according to the state of the internal fluid.

ところが、評価点205の内部における流体の流量は、直
接計測することができない。したがって、本発明では、
タービンの同期併入までは、タービンバイパス弁7の開
度や、2次過熱器204の出口流体圧力とフラッシュタン
ク206の内圧との差圧などから計算し、同期併入後は、
タービン負荷から計算することとしている。
However, the flow rate of the fluid inside the evaluation point 205 cannot be directly measured. Therefore, in the present invention,
Until the turbine synchronous insertion, it is calculated from the opening of the turbine bypass valve 7 and the differential pressure between the outlet fluid pressure of the secondary superheater 204 and the internal pressure of the flash tank 206.
It is supposed to be calculated from the turbine load.

以上に説明したように、2次過熱器出口管寄すなわち評
価点205には、ボイラ点火後、過熱器通気弁5とタービ
ンバイパス弁7が開くまでは、内部流体は流れない。そ
れ故に、評価点205のメタル温度分布は、定常メタル温
度分布計算モデルにしたがって計算する。
As described above, the internal fluid does not flow to the outlet pipe of the secondary superheater, that is, at the evaluation point 205 after the boiler is ignited until the superheater ventilation valve 5 and the turbine bypass valve 7 are opened. Therefore, the metal temperature distribution at the evaluation point 205 is calculated according to the steady-state metal temperature distribution calculation model.

一方、上記両弁5および7が開いた後は、過熱器止弁6
が閉じられるまで、評価点205には、内部流体が流れる
ため、メタル温度分布は非定常メタル温度分布計算モデ
ルにしたがって計算する。
On the other hand, after opening both valves 5 and 7, the superheater stop valve 6
Since the internal fluid flows to the evaluation point 205 until is closed, the metal temperature distribution is calculated according to the unsteady metal temperature distribution calculation model.

なお、非定常メタル温度分布計算では、内部流体からメ
タルへの伝熱量を計算するため、内部流体の流量を計算
する必要がある。
In the unsteady metal temperature distribution calculation, the heat transfer amount from the internal fluid to the metal is calculated, and therefore the flow rate of the internal fluid needs to be calculated.

第2図に示したように、同期併入までは、タービンバイ
パス弁7の開度、主塞止弁前上部シートドレン弁12の開
閉、主蒸気管ドレン弁11の開度、及び初負荷をとるまで
の低圧および中・高圧タービン310,330の昇速過程にお
けるタービン回転数Rを入力信号として内部流体の流量
を計算する(第2図の流量計算1)。
As shown in FIG. 2, the opening of the turbine bypass valve 7, the opening / closing of the upper seat drain valve 12 in front of the main blocking valve, the opening of the main steam pipe drain valve 11, and the initial load are increased until the synchronous insertion. The flow rate of the internal fluid is calculated using the turbine speed R in the speed increasing process of the low-pressure and medium / high-pressure turbines 310, 330 up to that time as an input signal (flow rate calculation 1 in FIG. 2).

一方、併入後は、タービン負荷MW(または発電機500の
出力)を入力信号として前記流量を計算する(第2図の
流量計算2)。
On the other hand, after the parallel insertion, the flow rate is calculated using the turbine load MW (or the output of the generator 500) as an input signal (flow rate calculation 2 in FIG. 2).

次に、第5図の各部の動作について説明する。Next, the operation of each part in FIG. 5 will be described.

まず、装置の動作を開始させた時、メタル温度分布初期
値計算部1001で、評価点205の内部流体温度計測値Tf
外面メタル温度計測値TMOを用い、定常メタル温度分布
計算モデル(後で詳述する)に基づいて、評価点205の
メタル温度分布の初期値を計算する。
First, when the operation of the apparatus is started, the metal temperature distribution initial value calculation unit 1001 uses the internal fluid temperature measurement value T f at the evaluation point 205 and the outer surface metal temperature measurement value T MO to calculate a steady metal temperature distribution calculation model ( The initial value of the metal temperature distribution at the evaluation point 205 is calculated based on (described later in detail).

次に、バーナが点火されてプラントが起動されると、バ
ーナ点火信号を検知し、モデル切替条件判定部1002を動
作させ、評価点の内部流体の圧力計測値Pfと流量計算値
Gを連続監視させる。
Next, when the burner is ignited and the plant is started, the burner ignition signal is detected, the model switching condition determination unit 1002 is operated, and the pressure measurement value P f of the internal fluid at the evaluation point and the flow rate calculation value G are continuously calculated. Let me watch.

そして、過熱器通気弁5とタービンバイパス弁7が開い
て評価点205に内部流体が流れているかどうかを、内部
流体の圧力計測値Pfおよび流量計算値Gの両方が規定値
以上になったかどうかで判定する。
Then, whether the superheater ventilation valve 5 and the turbine bypass valve 7 are opened and whether the internal fluid is flowing to the evaluation point 205 is whether both the pressure measurement value P f of the internal fluid and the flow rate calculation value G are equal to or more than the specified values. I will judge it.

すなわち、流量計算値Gおよび計測値Pfの少なくとも一
方が規定値未満の場合は、内部流体が流れていないと判
定し、定常メタル温度分布計算モデル1003を動作させ
る。そして、切替スイッチ(A)1004をa側、すなわち
定常メタル温度分布計算モデル側に切替えて、その計算
結果をメタル温度分布記憶部1006に格納するようにす
る。
That is, when at least one of the flow rate calculated value G and the measured value P f is less than the specified value, it is determined that the internal fluid is not flowing, and the steady metal temperature distribution calculation model 1003 is operated. Then, the changeover switch (A) 1004 is switched to the side a, that is, the steady metal temperature distribution calculation model side, and the calculation result is stored in the metal temperature distribution storage unit 1006.

蒸気両計測値が共に規定値以上になった場合には、非定
常メタル温度分布計算モデル1005を動作させる。そし
て、切替スイッチ(A)1004をb側、すなわち非定常メ
タル温度分布計算モデル1005側に切替えて、メタル温度
分布記憶部1006には、その計算結果を蓄えるようにす
る。
When both measured values of both steams exceed the specified values, the unsteady metal temperature distribution calculation model 1005 is operated. Then, the changeover switch (A) 1004 is switched to the side b, that is, the unsteady metal temperature distribution calculation model 1005 side, and the calculation result is stored in the metal temperature distribution storage unit 1006.

定常メタル温度分布計算では、まず最初に、前述のよう
に同期併入前と後とで異る計算方法により、各種プロセ
ス量Daを基に内部流体流量計算部1007により計算した内
部流体流量計算値Gと内部流体の温度と圧力の計算値Tf
及びPfを用いて、熱伝達率計算部1008で、内部流体から
メタルへの熱伝達率を計算する。
In the steady-state metal temperature distribution calculation, first of all, the internal fluid flow rate calculation unit 1007 calculates the internal fluid flow rate based on various process amounts D a by different calculation methods before and after synchronous inclusion as described above. Value G and calculated values of internal fluid temperature and pressure T f
And P f , the heat transfer coefficient calculation unit 1008 calculates the heat transfer coefficient from the internal fluid to the metal.

つぎに、前記の熱伝達率を、後述の(4)式に代入して
得られる内面メタルの境界条件に基づき、切替スイッチ
(B)1009をb側に切替えて得られるメタル温度分布記
憶部1006の内容(定常メタル温度分布計算モデル1003に
よる計算結果)を初期温度分布として使用し、非定常メ
タル温度分布計算モデル1005でメタル温度分布を計算す
る。
Next, the metal temperature distribution storage unit 1006 obtained by switching the changeover switch (B) 1009 to the b side based on the boundary condition of the inner surface metal obtained by substituting the above heat transfer coefficient into the equation (4) described later. The content (calculation result by the steady metal temperature distribution calculation model 1003) is used as the initial temperature distribution, and the unsteady metal temperature distribution calculation model 1005 is used to calculate the metal temperature distribution.

さらに前記の計算結果を外面メタル温度計測値TMOで補
正し、その補正結果を、スイッチ(A)1004のb側入力
を介してメタル温度分布記憶1006に格納する。
Further, the above calculation result is corrected by the outer surface metal temperature measurement value T MO , and the correction result is stored in the metal temperature distribution storage 1006 via the b side input of the switch (A) 1004.

プラント停止時は、第4図の過熱器止弁6が閉じられて
評価点205の内部流体が減少する。
When the plant is stopped, the superheater stop valve 6 in FIG. 4 is closed and the internal fluid at the evaluation point 205 decreases.

前記内部流体の流量と圧力の少なくとも一方が、規定値
未満になったことを、モデル切替条件判定部1002で検知
すると、上記とは逆に、メタル温度分布計算モデルを、
非定常メタル温度分布計算モデル1005から定常メタル温
度分布計算モデル1003に切替える。
At least one of the flow rate and the pressure of the internal fluid, when it is detected by the model switching condition determination unit 1002 that is less than a specified value, contrary to the above, a metal temperature distribution calculation model,
The unsteady metal temperature distribution calculation model 1005 is switched to the stationary metal temperature distribution calculation model 1003.

この時のメタル温度分布初期値としては、メタル温度分
布記憶部1006の内容を、切替スイッチ(B)1009をa側
に切替えて使用する。さらに、切替スイッチ(A)1004
もa側に切替えて、定常メタル温度分布計算モデル1003
の計算結果をメタル温度分布記憶部1006に格納する。
As the initial value of the metal temperature distribution at this time, the contents of the metal temperature distribution storage unit 1006 are used by switching the changeover switch (B) 1009 to the a side. Furthermore, changeover switch (A) 1004
Also, switch to the a side to calculate the steady-state metal temperature distribution calculation model 1003
The calculation result of is stored in the metal temperature distribution storage unit 1006.

熱応力は、以上のようにして計算され、格納されたメタ
ル温度分布記憶部1006の内容に基づいて、熱応力計算部
1010で計算する。一方、内圧応力は、内部流体の圧力計
算値Pfに基づいて、内圧応力計算部1011で計算する。
The thermal stress is calculated as described above, and based on the content of the stored metal temperature distribution storage unit 1006, the thermal stress calculation unit
Calculate with 1010. On the other hand, the internal pressure stress is calculated by the internal pressure stress calculation unit 1011 based on the calculated pressure value P f of the internal fluid.

以上のようにして求めた熱応力および内圧応力の計算値
から、主応力計算部1012で主応力を計算する。
The principal stress calculation unit 1012 calculates the principal stress from the calculated values of the thermal stress and the internal pressure stress obtained as described above.

次に、メタル温度分布計算と応力計算の実施具体例につ
いて、さらに詳細に説明する。
Next, specific examples of the metal temperature distribution calculation and the stress calculation will be described in more detail.

まず、何れも同じ計算式を使うメタル温度分布初期値計
算部1001と定常メタル温度計算モデル1003について説明
する。
First, the metal temperature distribution initial value calculation unit 1001 and the steady metal temperature calculation model 1003 that use the same calculation formula will be described.

2次過熱器出口ヘッダ管寄、すなわち評価点205を、第2
1図に示すような各部寸法をもった無限円筒とみなし、
軸方向の温度分布は生じない−換言すれば、その半径b
の方向の温度分布は、軸方向のどの位置でも同じである
と仮定する。
The secondary superheater outlet header pipe side, that is, the evaluation point 205,
Considered as an infinite cylinder with dimensions of each part as shown in Fig. 1,
There is no axial temperature distribution-in other words, its radius b.
It is assumed that the temperature distribution in the direction of is the same at any position in the axial direction.

そして、第22図に示すように、評価点205における半径
方向N個のうち、i番目の分割点のメタル温度Ti(iは
O〜N)を、次の(1)式の定常温度分布計算式を用い
て計算する。
Then, as shown in FIG. 22, the metal temperature T i (i is O to N) at the i-th division point among the N points in the radial direction at the evaluation point 205 is calculated as the steady temperature distribution of the following equation (1). Calculate using the formula.

Ti=Alnri+B ………(1) ただし、 ここで、 ri:円筒中心からの距離 a:円筒内半径 b:円筒外半径 TMO:外面メタル温度計測値 Tf:内部流体温度計測値 つぎに、非定常メタル温度計算モデルにおける温度分布
計算式について説明する。
T i = Alnr i + B ……… (1) Where r i : distance from the center of the cylinder a: inner radius of the cylinder b: outer radius of the cylinder T MO : measured value of the outer surface metal temperature T f : measured value of the inner fluid temperature Next, the temperature distribution calculation in the transient metal temperature calculation model The formula will be described.

上記と同様に、評価点205を無限円筒とみなし、かつそ
の軸方向の温度分布は生じないものと仮定すると、半径
方向の非定常メタル温度分布は、次の(3)〜(5)式
で計算される。
Similarly to the above, assuming that the evaluation point 205 is an infinite cylinder and assuming that the temperature distribution in the axial direction does not occur, the radial unsteady metal temperature distribution is expressed by the following equations (3) to (5). Calculated.

ここで、 λ:メタルの熱伝導率 h:内部流体からメタル内への熱伝達率 TO:内面メタル温度計算値 なお、前記(4)式は、内部流体から評価点205のメタ
ルに伝達される熱量が、メタル内表面における温度勾配
とメタルの熱伝導率との積に等しいことをあらわすもの
であり、また前記(5)式は、前記メタル外表面では熱
的に平衡状態にあることを示すものである。
Where λ: thermal conductivity of metal h: heat transfer coefficient from internal fluid into metal T O : calculated inner surface metal temperature Note that the above equation (4) is transferred from the internal fluid to the metal at the evaluation point 205. The amount of heat is equal to the product of the temperature gradient on the inner surface of the metal and the thermal conductivity of the metal, and the equation (5) shows that the outer surface of the metal is in thermal equilibrium. It is shown.

前記式(3)〜(5)をディジタル計算機(図示せず)
で計算するためには、定常温度分布計算の場合と同様
に、評価点メタルを半径方向にN分割し、各分割点のメ
タル温度Ti(j)を求めるように、分割単位流さをΔ
r、温度分布の計算周期をΔtとして、第23図に示す差
分形式に変換することが必要である。
The equations (3) to (5) are calculated by a digital computer (not shown).
In order to calculate in the same manner as in the case of the steady temperature distribution calculation, the evaluation point metal is divided into N in the radial direction, and the division unit flow is Δ so that the metal temperature T i (j) at each division point is obtained.
It is necessary to convert to the differential format shown in FIG. 23, where r is the calculation cycle of the temperature distribution and Δt is the calculation cycle.

第23図において、60は変換前のデータを記憶するテーブ
ルであり、61は差分形式に変換する変換部である。ま
た、62は変換後のデータを記憶するテーブルである。
In FIG. 23, 60 is a table for storing the data before conversion, and 61 is a conversion unit for converting to the differential format. Reference numeral 62 is a table for storing the converted data.

60に記憶されたデータは、変換部61で次の(6)式のよ
うに変換される。すなわち、 ここで、 ただし、 Tf(j):内部流体の時刻jの温度 Ti(j):メタルの分割点iの時刻jの温度 aj:熱拡散率(時刻jの値) λj:熱伝導率(時刻jの値) hj:熱伝達率(時刻jの値) Δr:メタルの円筒分割単位長さ つぎに、熱伝達率hjは、年伝達率計算部1008において、
次の(7)〜(10)式に基づいて計算される。(一色尚
次外共著、森北出版株式会社、「伝熱工学」第89頁など
参照)。
The data stored in 60 is converted by the conversion unit 61 as shown in the following expression (6). That is, here, Where T f (j): temperature of internal fluid at time j T i (j): temperature of metal dividing point i at time j a j : thermal diffusivity (value at time j) λ j : thermal conductivity ( Value at time j) h j : Heat transfer coefficient (value at time j) Δr: Unit length of cylindrical division of metal Next, the heat transfer coefficient h j is calculated by the annual transfer coefficient calculation unit 1008.
It is calculated based on the following equations (7) to (10). (Refer to Shoji Isshiki, Co., Ltd., Morikita Publishing Co., Ltd., "Heat Transfer Engineering", page 89).

w=G・v/S ………(7) hj=0.023・Re 0.8・Rr 0.4・K/2a ………(10) ここで、 w:蒸気流速 G:内部流体流量 v:内部流体比容積(温度Tfと圧力Pfの関数) S:流路断面積 Re:レイノズル数 ν:動粘性係数(温度Tfと圧力Pの関数) K:熱伝導率(温度Tfと圧力Pの関数) Pr:プラントル数(温度T1と圧力Pの関数) 前記式(7)における内部流体流量Gは内部流体流量計
算部1007において、併入前は、次の(11)式を用いて計
算される。
w = G ・ v / S ………… (7) h j = 0.023 ・ R e 0.8・ R r 0.4・ K / 2a (10) where, w: Steam flow velocity G: Internal fluid flow rate v: Internal fluid specific volume (function of temperature T f and pressure P f ) S: Channel cross-sectional area R e : Reynolds number ν: Dynamic viscosity coefficient (function of temperature T f and pressure P) K: Thermal conductivity (function of temperature T f and pressure P) P r : Prandtl number (temperature T 1 and Function of Pressure P) The internal fluid flow rate G in the above equation (7) is calculated by the internal fluid flow rate calculation unit 1007 using the following equation (11) before being merged.

ここで、 G1:タービンバイパス弁7の流量 G2:主塞止弁前上部シートドレン弁12の流量 G8:主蒸気管ドレン弁11の流量 G1RH:1段再熱器207の蒸気流量 上記G1,G2,G8は各々の弁の差圧特性に基づく一般の流量
計算式により求めることができる。
Where G 1 is the flow rate of the turbine bypass valve G 2 is the flow rate of the main block valve front upper seat drain valve 12 G 8 is the flow rate of the main steam pipe drain valve 11 G 1RH is the steam flow rate of the one-stage reheater 207 The above G 1 , G 2 , and G 8 can be obtained by a general flow rate calculation formula based on the differential pressure characteristic of each valve.

すなわち、流量G1は、2次過熱器出口蒸気圧力とフラッ
シュタンク器内圧との差圧を用いて、また流量G2,G
8は、2次過熱器出口蒸気圧力と復水器圧力との差圧を
用いて、各々の弁流路断面積などの弁特性に基づいて、
各々計算することができる。
That is, the flow rate G 1 is obtained by using the differential pressure between the secondary superheater outlet steam pressure and the flash tank internal pressure, and the flow rates G 2 and G
8 uses the differential pressure between the secondary superheater outlet steam pressure and the condenser pressure, based on the valve characteristics such as the valve flow passage cross-sectional area,
Each can be calculated.

一方、G1RHは、併入前の最大流量にタービンの定格回転
数に対する比率を乗ずることによって計算できる。
On the other hand, G 1RH can be calculated by multiplying the maximum flow rate before inclusion by the ratio to the rated speed of the turbine.

なお、上式における係数1/4は、主蒸気管20が2本設置
されたプラントについて、各々の管寄ヘッダの流量を全
蒸気量から按分換算するための係数である。
The coefficient 1/4 in the above equation is a coefficient for proportionally converting the flow rate of each pipe header from the total amount of steam in a plant in which two main steam pipes 20 are installed.

つぎに、併入後の内部流体流量Gは、タービン負荷に対
する主蒸気流量を予めテーブルとして記憶させて置き、
このデータに基づいて補間計算により計算することがで
きる。
Next, as the internal fluid flow rate G after the merger, the main steam flow rate for the turbine load is stored in advance as a table,
It can be calculated by interpolation calculation based on this data.

上記手順により、非定常メタル温度分布計算式で計算し
た結果は、外面メタル温度計測値TMOを用いて、 a)メタル内面熱伝達率が、式(10)に一致し、さら
に、 b)外面メタル温度を計測値に一致させるように、 補正される。すなわち、内面メタル温度計算値Toと外面
メタル温度計算値TNとの差の大きさにしたがって、 (1) |To−TN|≧0.5℃(温度差が大)の時は、比例
配分の考えを用いて、 ここで、 ただし、 Ti:補正前の分割点iのメタル温度計算値 Ti′:補正後の分割点iのメタル温度計算値 なる計算式によって、また、 (2) |To−TN|<0.5℃(温度差が小)の時は、第24
図に示したような平行移動の考えを用いて、 Ti′=Ti−(TN−TMO) ………(15) なる式によって、それぞれメタル温度分布の補正計算を
行う。
The results of the unsteady metal temperature distribution calculation formula obtained by the above procedure are as follows: a) the metal inner surface heat transfer coefficient agrees with the equation (10) using the outer surface metal temperature measurement value T MO , and b) the outer surface. Corrected to match the metal temperature to the measured value. That is, according to the size of the difference between the calculated inner surface metal temperature value T o and the calculated outer surface metal temperature value T N , when (1) | T o −T N | ≧ 0.5 ° C (large temperature difference), proportional Using the idea of allocation, here, Where T i is the calculated metal temperature of the division point i before correction T i ′ is the calculated metal temperature of the division point i after correction, and (2) | T o −T N | <0.5 No. 24 at ℃ (small temperature difference)
Using the idea of parallel movement as shown in the figure, the correction calculation of the metal temperature distribution is performed by the equation T i ′ = T i − ( TN − T MO ) ... (15).

つぎに、熱応力計算部1010について説明する。ここで
は、上記方法によって計算補正され、メタル温度分布記
憶部1006に記憶されている結果(メタル温度分布)を用
いて、次の(16)(17)式により評価点205の一般部
(ノズルコーナ部NC以外の部分)の熱応力を計算する。
Next, the thermal stress calculation unit 1010 will be described. Here, using the result (metal temperature distribution) that has been calculated and corrected by the above method and stored in the metal temperature distribution storage unit 1006, the general portion (nozzle corner portion) of the evaluation point 205 is calculated by the following equations (16) and (17). Calculate the thermal stress of parts other than NC.

ここで、 σθt:周方向内面熱応力 σzt:軸方向内面熱応力 Tave:メタル体積平均温度 E:ヤング率 α:線膨張率 ν:ポアソン比 Tim:分割点iのメタル温度の記憶値 Tom:内面メタル温度の記憶値 TNm:外面メタル温度の記憶値 上式におけるヤング率E,線膨張率αは、メタル体積平均
温度に依存するため、これをパラメータとして定数テー
ブルより内挿計算によって決定するのが望ましい。
Where σ θt : circumferential inner surface thermal stress σ zt : axial inner surface thermal stress T ave : metal volume average temperature E: Young's modulus α: linear expansion coefficient ν: Poisson's ratio T im : storage of metal temperature at division point i Value T om : Memorized value of inner surface metal temperature T Nm : Memorized value of outer surface metal temperature Young's modulus E and linear expansion coefficient α in the above equation depend on the metal volume average temperature. It is desirable to determine by calculation.

つぎに内圧応力計算部について説明する。ここでは、内
部流体の圧力計測値に基づいて、内圧応力を次の(18)
(19)式を用いて計算する。
Next, the internal pressure stress calculation unit will be described. Here, based on the pressure measurement value of the internal fluid,
Calculation is performed using equation (19).

σrp=−Pf ………(18) ここで、 σrp:半径方向内圧応力 σp:内圧応力強さ Rf:内圧 Di:管内径 t:板厚 以上で計算した熱応力と内圧応力を基にして、主応力計
算部1012では、評価点205の一般部に対する内面ノズル
コーナ部NCへの応力集中を考慮し、次の(20)(21)
(22)式により、内面ノズルコーナ部の主応力を計算す
る。
σ rp = −P f ……… (18) Where σ rp : radial internal pressure stress σ p : internal pressure stress strength R f : internal pressure D i : pipe inner diameter t: plate thickness Based on the thermal stress and internal pressure stress calculated above, the main stress calculation unit 1012 Considering the stress concentration in the inner nozzle corner NC with respect to the general part of the evaluation point 205, the following (20) (21)
The principal stress at the inner nozzle corner is calculated by the equation (22).

σ=Krp・σrp ………(20) σθ=Kθt・σθt+Kθp・σ ………(21) σ=Kzt・σzt+Kzp・σ ………(22) ここで、 Kθt:周方向熱応力集中係数 KZT:軸方向熱応力集中係数 Krp:半径方向内圧応力集中係数 Kθp:周方向内圧応力集中係数 Kzp:軸方向内圧応力集中係数 σr:半径方向主応力 σθ:周方向主応力 σz:軸方向主応力 なお、前述の実施例では、内部流体流量の計算値および
内部流体の圧力実測値とそれぞれの基準値との比較結果
に基づいて、メタル温度分布計算モデルの定常/非定常
間の切替えを実行したが、過熱器止弁6の開閉状態に応
じて前記の切替えを実行してもよい。
σ r = K rp · σ rp ……… (20) σ θ = K θt · σ θt + K θp · σ p ……… (21) σ z = K zt · σ zt + K zp · σ p ……… ( 22) where K θt : circumferential thermal stress concentration factor K ZT : axial thermal stress concentration factor K rp : radial internal pressure stress concentration factor K θp : circumferential internal pressure stress concentration factor K zp : axial internal pressure stress concentration factor σ r : Radial principal stress σ θ : Circumferential principal stress σ z : Axial principal stress In the above-mentioned embodiment, the calculated value of the internal fluid flow rate and the measured value of the internal fluid pressure are compared with respective reference values. Based on the result, the switching between the steady state and the non-steady state of the metal temperature distribution calculation model is executed, but the above switching may be executed depending on the open / close state of the superheater stop valve 6.

次に、余寿命計算機能ブロック1100の具体例について説
明する。第6図は、余寿命計算フローを示す。以下この
フローに沿って計算方法を説明する。
Next, a specific example of the remaining life calculation function block 1100 will be described. FIG. 6 shows a remaining life calculation flow. The calculation method will be described below along this flow.

まず、疲労寿命計算の手順について説明する。First, the procedure of fatigue life calculation will be described.

まず、ステップ1101では、前記の式(20)〜(22)に基
づいて、内面主応力差(S1〜S3)を次式(23)〜(25)
により求める。
First, in step 1101, the inner surface principal stress difference (S 1 to S 3 ) is calculated by the following equations (23) to (25) based on the equations (20) to (22).
Ask by.

S1=σθ−σ ………(23) S2=σ−σ ………(24) S3=σ−σθ ………(25) 次にステップ1102では、前記の式(23)〜(25)によっ
て計算した各々の主応力差S1〜S3について、その応力振
幅をとらえ、これに基づいて設計疲労線図より寿命消費
を計算する。
In S 1 = σ θ -σ z ......... (23) S 2 = σ z -σ r ......... (24) S 3 = σ r -σ θ ......... (25) then step 1102, the For each of the main stress differences S 1 to S 3 calculated by the equations (23) to (25), the stress amplitude is captured, and the life consumption is calculated from the design fatigue diagram based on this.

例えば、主応力差S1が第7図に示すような時間的変動を
示したとすれば、S1についての応力全振幅Z1 ,Z2
求められる。同様にS2,S3についてもZ1 II,Z2 II,…,Z1
III,Z2 III,…がそれぞれ求まる。
For example, if the main stress difference S 1 shows a temporal variation as shown in FIG. 7, the stress total amplitudes Z 1 I and Z 2 I for S 1 can be obtained. Similarly for S 2 and S 3 , Z 1 II , Z 2 II , ..., Z 1
III , Z 2 III , ... Can be obtained respectively.

つまり、各主応力差の変化曲線に現われる多数の極小値
と極大値の中から、まず最大の振幅を有する極小・極大
値の対をピックアップし、つぎに残りの極小・極大値に
ついて同様にピックアップするというように、 S1については、Z1 ,Z2 …(Z1 >Z2 >…) S2については、Z1 II,Z2 II…(Z1 II>Z2 II>…) S3については、Z1 III,Z2 III…(Z1 III>Z2 III>…) のように求める。
In other words, from among the many minimum and maximum values appearing on the change curve of each principal stress difference, first, the minimum / maximum value pair with the maximum amplitude is picked up, and then the remaining minimum / maximum values are similarly picked up. Thus, for S 1 , Z 1 I , Z 2 I ... (Z 1 I > Z 2 I > ...) For S 2 Z 1 II , Z 2 II ... (Z 1 II > Z 2 II > ...) for S 3 is, Z 1 III, Z 2 III ... (Z 1 III> Z 2 III> ...) determined as in the.

次に、これからの応力全振幅Zi ,Zi III(i=1,…n)
の中から次式(26)に示すように、順次最大値を選び応
力片振幅H1,H2,…を求める。
Next, the total stress amplitude Z i I , Z i III (i = 1, ... n)
As shown in the following equation (26), the maximum value is sequentially selected and the stress piece amplitudes H 1 , H 2 , ... Are obtained.

ステップ1103では、この応力片振幅H1,H2に対応させ
て、第8図に示すような設計疲労線図より許容繰返し回
数N1,N2,…を求める。さらに、これらの許容繰返し回数
N1,N2,…の逆数より、ステップ1104において、次式(2
7)に示す1サイクル当りの疲労寿命消費量φfを計算
する。
In step 1103, the allowable number of repetitions N 1 , N 2 , ... Is obtained from the design fatigue diagram as shown in FIG. 8 in correspondence with the stress piece amplitudes H 1 , H 2 . In addition, the allowable number of repetitions of these
From the reciprocal of N 1 , N 2 , ... In step 1104, the following equation (2
Calculate the fatigue life consumption φf per cycle shown in 7).

つぎに、クリープ損傷寿命消費の計算手順について説明
する。
Next, the procedure for calculating the creep damage life consumption will be described.

ボイラの起動時の主応力差の時間的変動は、θ方向(周
方向)のものを二次過熱器出口管寄部について模式的に
示すと、コールドスタートかホットスタートかにはかか
わり無く、第9図のようになる。すなわち、起動後一旦
は圧縮側に変化するが、その後圧力上昇に伴って引張側
に変化し、初期応力σに達した後徐々に緩和する。
Regarding the temporal fluctuation of the main stress difference at the time of starting the boiler, if the one in the θ direction (circumferential direction) is schematically shown for the secondary superheater outlet pipe vicinity, it will be irrespective of whether it is cold start or hot start. It looks like Figure 9. That is, after starting, the pressure temporarily changes to the compression side, but then changes to the tension side as the pressure rises, and gradually relaxes after reaching the initial stress σ A.

クリープ損傷寿命は、第10図に示すように、種々の初期
応力σに対する緩和カーブを計算機に記憶させておい
て、初期応力σの値に応じた緩和カーブを選炭し、第
11図(a)に示す応力緩和カーブの緩和開始時点Sから
の経過時間Tにおける応力σ(T)と時間幅ΔTを求め
る。
As for the creep damage life, as shown in FIG. 10, relaxation curves for various initial stresses σ A are stored in a computer, and relaxation curves corresponding to the values of the initial stress σ A are selected.
The stress σ (T) and the time width ΔT at the elapsed time T from the relaxation start point S of the stress relaxation curve shown in FIG. 11 (a) are obtained.

そして、このσ(T)を用いて、第11図(b)に示すよ
うなクリープ破断カーブより破断時間tr(σ(T))を
求め、上記ΔTの間のクリープ損傷をΔt/trとして求め
る。
Then, using this σ (T), the fracture time tr (σ (T)) is obtained from the creep rupture curve as shown in FIG. 11 (b), and the creep damage during the above ΔT is obtained as Δt / tr. .

第6図のステップ1106では、前記式(21)で求めた内面
周方向の応力σθが圧縮方向(即ち、第9図では負側)
に相当する時は、ステップ1107へ移行し、ステップ1105
で計算した次式(28)に示す相当応力σがこれまでの
最大値であるかどうかをチェックする。
In step 1106 of FIG. 6, the stress σ θ in the inner surface circumferential direction obtained by the equation (21) is in the compression direction (that is, the negative side in FIG. 9).
When it corresponds to step 1107, the process proceeds to step 1107,
It is checked whether the equivalent stress σ M shown in the following equation (28) calculated in step 3 is the maximum value so far.

そして最大であれば、これとこの時のメタル平均温度を
メモリに記憶しておく。
If it is the maximum, this and the average metal temperature at this time are stored in the memory.

内面周方向の応力σθが引張方向(即ち第9図では正
側)に転じた場合は、ステップ1108でメタル平均温度が
クリープ域(例えば、二次過熱器出口ヘッダ管寄につい
ては510℃)に入ったか否かを判定する。
When the stress σ θ in the circumferential direction of the inner surface is changed to the tensile direction (that is, the positive side in FIG. 9), the metal average temperature is in the creep range in step 1108 (for example, 510 ° C for the secondary superheater outlet header pipe side). It is determined whether or not it entered.

前記クリープ域に入ったときは、応力緩和カーブの初期
応力以後の緩和経過時間Tを計数するための、クリープ
保持時間カウンタをスタートさせる。そして引続きステ
ップ1109で初期応力σを計算する。
When the creep region is entered, a creep holding time counter for counting the relaxation elapsed time T after the initial stress of the stress relaxation curve is started. Then, in step 1109, the initial stress σ A is calculated.

第12図には、第6図のステップ1109における初期応力計
算の詳細フローチャートが示されている。このフローチ
ャートと第13図〜第17図を用いて初期応力の計算手順に
ついて以下説明する。
FIG. 12 shows a detailed flowchart of the initial stress calculation in step 1109 of FIG. The procedure for calculating the initial stress will be described below with reference to this flowchart and FIGS. 13 to 17.

第13図に示された応力歪線図の例は、初期点が0点にあ
る時に圧縮側最大相当応力が発生し、その値がその時の
温度の圧縮側降伏応力Y1を超え、その後応力が引張方向
に転じ最大値σに達した経路を示したもので、σ
初期応力であり、その値は次式(29)で表わされる。
In the example of the stress-strain diagram shown in Fig. 13, the maximum equivalent stress on the compression side occurs when the initial point is at 0 point, and the value exceeds the compression-side yield stress Y 1 at the temperature at that time. Indicates a path that has changed to the tensile direction and reached the maximum value σ A , where σ A is the initial stress, and its value is expressed by the following equation (29).

また、初期応力が定格温度での降伏応力Y3を超える場合
は、同図σ′のようになり、次式(30)で表わされ
る。
Further, when the initial stress exceeds the yield stress Y 3 at the rated temperature, it becomes as shown in σ A ′ in the figure, which is expressed by the following equation (30).

ここで、E1:定格温度でのヤング率、 F1:定格温度での高温引張特性傾き、 である。 Here, E 1 is Young's modulus at rated temperature, and F 1 is high temperature tensile property gradient at rated temperature.

まず、ステップ1109Aでは、第13図に示す応力歪線図を
用いて、圧縮側での降伏応力Y1,圧縮側最大応力発生温
度での高温引張特性傾きF,圧縮側最大相当応力発生時の
温度でのヤング率Eを計算する。
First, in step 1109A, using the stress-strain diagram shown in FIG. 13, the yield stress Y 1 on the compression side, the high-temperature tensile characteristic gradient F at the compression-side maximum stress generation temperature, and the compression-side maximum equivalent stress generation time Calculate Young's modulus E at temperature.

次のステップ1109Bでは、第14図に示すように、前回運
転時の応力緩和最終値SO,定格運転時相当応力σP2及び
圧縮側最大相当応力σから、圧縮側最大応力SBを次式
(31)によって求める。
In the next step 1109B, as shown in FIG. 14, the compression-side maximum stress SB is calculated from the stress relaxation final value SO during the previous operation, the rated-operation equivalent stress σ P2, and the compression-side maximum equivalent stress σ 2 by the following equation ( 31)

SB=SO−σP2+σ ………(31) この圧縮側最大応力SBと降伏応力−Y1とをステップ1109
Cで比較し、SB<−Y1のときはステップ1109Dへ、それ以
外のときはステップ1109Hへ移行する。
SB = SO-σ P2 + σ 2 ......... (31) Step 1109 and the compression side maximum stress SB and yield stress -Y 1
The comparison is made in C. If SB <−Y 1 , the process proceeds to step 1109D, and if not, the process proceeds to step 1109H.

ステップ1109Dでは、引張側相当応力SAを、第1回目起
動のときは第13図に、また第2回目以降起動のときは第
14図にそれぞれ示す方法により、次式(32)の如く求め
る。
In Step 1109D, the tensile side equivalent stress SA is shown in FIG. 13 at the first activation and at the second and subsequent activations.
It is calculated by the following equation (32) by the method shown in FIG.

この引張側相当応力SAと定格温度での降伏応力Y3とをス
テップ1109Eで比較し、SA>Y3であればステップ1109Fへ
移行し、それ以外のときはステップ1109Gへ移行する。
The tensile side equivalent stress SA and the yield stress Y 3 at the rated temperature are compared in step 1109E. If SA> Y 3 , the process proceeds to step 1109F, and otherwise proceeds to step 1109G.

ステップ1109Fへ移行したとき、即ち圧縮側でも引張側
でも降伏する場合は、第17図に示すようにして、次式
(33)により初期応力σA2を計算する。
When shifting to step 1109F, that is, when yielding on both the compression side and the tension side, the initial stress σ A2 is calculated by the following equation (33) as shown in FIG.

ステップ1109Gへ移行するのは、第14図に示すようにし
て、即ち応力が緩和してSOまで下った時点でボイラ停止
後再起動するような場合で、圧縮側で降伏するときの初
期応力σを求める。
As shown in FIG. 14, the process proceeds to step 1109G, i.e., when the stress is relaxed and restarted after the boiler is stopped when SO reaches the initial stress σ when yielding on the compression side. Ask for A.

ステップ1109Hでは、引張側相当応力SOと定格温度での
降伏応力Y3とを比較し、SO≦Y3の場合は、ステップ1109
Iへ移行し、SO>Y3の場合はステップ1109Jへ移行する。
In Step 1109H, the tensile side equivalent stress SO is compared with the yield stress Y 3 at the rated temperature. If SO ≦ Y 3 , Step 1109H
Move to I, and if SO> Y 3 , move to step 1109J.

ステップ1109Iへ移行したとき、即ち第15図に示すよう
に圧縮側でも引張側でも降伏しないときは、初期応力は
SOと変らないので初期応力σA1′をSOと等しいと置く。
あるいは、初期応力σA1′を計算する。
When the process proceeds to step 1109I, that is, when the yield does not occur on the compression side or the tension side as shown in FIG. 15, the initial stress is
Since it does not change with SO, the initial stress σ A1 ′ is set equal to SO.
Alternatively, the initial stress σ A1 ′ is calculated.

ステップ1109Jへ移行したとき、即ち第16図に示すよう
に圧縮側で降伏せずに、引張側で降伏するときは、次式
(34)によって初期応力σA2′を求める。
When shifting to step 1109J, that is, when yielding on the tension side without yielding on the compression side as shown in FIG. 16, the initial stress σ A2 ′ is obtained by the following equation (34).

このようにステップ1109によって求められた初期応力σ
に基づいて、第6図のステップ1110では、まず最初
に、第10図に示した応力緩和曲線を用い、第18図に示す
ように、内挿法によって適用すべき応力緩和曲線(鎖
線)を求める。なお、第18図の実線は、予め記憶されて
いる応力緩和曲線である。
Thus, the initial stress σ obtained in step 1109 is
Based on A , in step 1110 of FIG. 6, first, the stress relaxation curve shown in FIG. 10 is used, and as shown in FIG. 18, the stress relaxation curve (chain line) to be applied by the interpolation method. Ask for. The solid line in FIG. 18 is the stress relaxation curve stored in advance.

その後、クリープ保持時間カウンタの値Tに対応させ
て、次のようにしてクリープ損傷寿命を計算する。
Then, the creep damage life is calculated in the following manner in correspondence with the value T of the creep holding time counter.

クリープ損傷寿命計算の手順を、第19図(a)〜(c)
に示された具体例にしたがって説明する。第19図(a)
〜(c)には、適用される応力緩和曲線が示されてい
る。
The creep damage life calculation procedure is shown in Fig. 19 (a) to (c).
A description will be given according to the specific example shown in FIG. Figure 19 (a)
The applied stress relaxation curves are shown in (c).

応力緩和曲線は、横軸のクリープ保持時間(第9図で、
主応力差がピーク値を示してからの経過時間)0.1,0.2,
0.4,0.7,1.0時間における応力として、それぞれσ(0.
1),σ(0.2),σ(0.4),σ(0.7),σ(1.0)な
る値が与えられる(すなわち、記憶されている)。
The stress relaxation curve is the creep retention time on the horizontal axis (Fig. 9,
Elapsed time after the principal stress difference shows a peak value) 0.1,0.2,
The stress at 0.4, 0.7 and 1.0 hours is σ (0.
1), σ (0.2), σ (0.4), σ (0.7), σ (1.0) are given (that is, stored).

第19図(a)〜(c)は、クリープ保持時間Tが上記時
間の隣接する2つの中間時間点に対して、それぞれ左側
にある場合(第19図aでは、0.4と0.7の中間点0.55の左
側にTが位置している)、上記時間点に一致している場
合、中間時間点に対して右側にある場合(第19図cで
は、0.2と0.4の中間点0.3の右側にTが位置している)
を表わしている。
FIGS. 19 (a) to 19 (c) show that the creep holding time T is on the left side with respect to two intermediate time points adjacent to each other in the above time (in FIG. 19a, the intermediate point 0.55 of 0.4 and 0.7). (T is located on the left side of) and is on the right side with respect to the intermediate time point when it coincides with the above time point (in FIG. 19c, T is on the right side of the intermediate point 0.3 between 0.2 and 0.4). positioned)
Is represented.

この実施例は、クリープ損傷評価のための応力を、前記
時間点の応力に合致していると仮定し、この応力を代表
的なものとして持続時間ΔTを設定することにより、ク
リープ損傷寿命消費の計算を簡単にしようとするもので
ある。
In this example, the stress for creep damage evaluation is assumed to match the stress at the time point, and the duration ΔT is set by using this stress as a representative, so that the creep damage life consumption can be reduced. It is intended to simplify the calculation.

第19図(a)の例によれば、応力とその持続時間ΔTと
の関係は、 σ(0.1)の応力がΔT1=(0.15−0.1)時間、 σ(0.2)の応力がΔT2=(0.3−0.15)時間、また σ(0.4)の応力がΔT3=(T−0.3)時間、 それぞれ保持されたものと仮定する。
According to the example of FIG. 19 (a), the relationship between stress and its duration ΔT is as follows: σ (0.1) stress is ΔT 1 = (0.15-0.1) hours, σ (0.2) stress is ΔT 2 = It is assumed that the stress of (0.3−0.15) hours and the stress of σ (0.4) are held for ΔT 3 = (T−0.3) hours.

第19図(b)の例では、 σ(0.1)の応力がΔT1′=(0.15−0.1)時間、また σ(0.2)の応力がΔT2′=(0.4−0.15)時間、 それぞれ保持されたものと仮定しており、さらに、第19
図(c)の例では、 σ(0.1)の応力がΔT1″=(0.15−0.1)時間、また σ(0.2)の応力がΔT2″=(T−0.15)時間、 それぞれ保持されたものと仮定している。
In the example of FIG. 19 (b), the stress of σ (0.1) is held for ΔT 1 ′ = (0.15-0.1) time, and the stress of σ (0.2) is held for ΔT 2 ′ = (0.4−0.15) time. It is assumed that the
In the example of Figure (c), the stress of σ (0.1) is held for ΔT 1 ″ = (0.15-0.1) hours, and the stress of σ (0.2) is held for ΔT 2 ″ = (T−0.15) hours. I am assuming.

ここで、前記σ(0.1),σ(0.2),σ(0.4),……
に対応する破断時間が、それぞれt1,t2,t3,…として与
えられている。それらから、クリープ損傷寿命消費φ
は、それぞれ第19図(a)〜(c)の場合について表わ
すと、次式(35)〜(37)のようになる。
Here, σ (0.1), σ (0.2), σ (0.4), ...
The break times corresponding to are given as t 1 , t 2 , t 3 , .... From them, creep damage life consumption φ c
Are expressed by the following equations (35) to (37), respectively, in the case of FIGS. 19 (a) to (c).

このようにして求められたクリープ損傷寿命消費φ
と、前記疲労寿命消費φとに基づいて、第6図のス
テップ1111および1112において、合計寿命消費φと累
積合計寿命φを次のように計算する。
Creep damage life consumption φ determined in this way
Based on c and the fatigue life consumption φ f , in steps 1111 and 1112 of FIG. 6, the total life consumption φ i and the cumulative total life φ T are calculated as follows.

まず、ステップ1111において1サイクルごとに、即ちサ
イクルiごとに合計寿命消費φ次式(38)により求め
る。
First, in step 1111, the total life consumption φ i is calculated by the following equation (38) for each cycle, that is, for each cycle i.

φ=φfi+φci ………(38) 次に、ステップ1112において、今回の第Nサイクルまで
の累積合計寿命φを、次式(39)により求める ステップ1113は、前述したように1サイクル当りの許容
寿命を計算する。
φ i = φ fi + φ ci (...) (38) Next, in step 1112, the cumulative total life φ T up to this N-th cycle is calculated by the following equation (39). Step 1113 calculates the allowable life per cycle as described above.

このためその基準データとして、例えば起動モードごと
に、即ちコールドスタートモード、ウォームスタートモ
ード、ホットスタートモードごとに、許容起動回数がそ
れぞれNo c,No W,No Hとして、また合計寿命消費がそれぞ
れφo TCo TWo THとして、予め初期に配分されてい
る。
Therefore, as the reference data, for example, for each start mode, that is, for each cold start mode, warm start mode, and hot start mode, the allowable number of starts is N o c , N o W , N o H , and the total life consumption Are respectively assigned as φ o TC , φ o TW , and φ o TH in the initial stage.

したがって、各モードに対応する初期サイクルの許容寿
命消費φo PCo PWo PHはそれぞれ次式(40)で表わ
される。
Therefore, the permissible life cycle consumption φ o PC , φ o PW , and φ o PH corresponding to each mode are expressed by the following equation (40).

これに準じて、第i回目のサイクルまでの各モードの運
転回数をNi C,Ni W,Ni Hとし、合計寿命消費をφi TC,
φi TWi THとすると、次回サイクル(i+1)の許容
寿命は、各モードごとに次式(41)によって求められ
る。
In accordance with this, the number of operations in each mode up to the i-th cycle is N i C , N i W , and N i H , and the total life consumption is φ i TC ,
Assuming φ i TW and φ i TH , the allowable life of the next cycle (i + 1) is calculated by the following equation (41) for each mode.

ここで、(41)式の分子が残りの許容寿命すなわち余寿
命であり、分母が残りの許容運転回数である。
Here, the numerator of the equation (41) is the remaining allowable life, that is, the remaining life, and the denominator is the remaining allowable number of operations.

次に、応力制限計算機能ブロック1200(第1図)につい
て説明する。
Next, the stress limit calculation function block 1200 (FIG. 1) will be described.

このブロックでは、余寿命計算機能ブロック1100で、式
(38)を用いて計算した合計寿命消費φと、そのサイ
クルでの圧縮側最大相当応力σ〔式(28)で求められ
る〕とを蓄積学習することにより、第20図に示すような
線図をコールド、ウォーム、ホットの各運転モード毎に
逐時更新作成して置く。
In this block, in the remaining life calculation function block 1100, the total life consumption φ i calculated using the equation (38) and the maximum compression-side equivalent stress σ M [determined by the equation (28)] in the cycle are calculated. By accumulating and learning, the diagram shown in Fig. 20 is updated and created for each cold, warm, and hot operation mode.

第20図において、横軸のσは初期応力制限値、σi+1
は(i+1)回目のサイクルに対する応力制限値であ
り、また縦軸のφは初期許容寿命消費(1サイクル当
り)、φは1サイクル当りの合計寿命消費、φi+1
(i+1)回目のサイクルに許される許容寿命をそれぞ
れ表わしている。
In FIG. 20, σ o on the horizontal axis is the initial stress limit value, σ i + 1
Is the stress limit value for the (i + 1) th cycle, φ o on the vertical axis is the initial allowable life consumption (per cycle), φ i is the total life consumption per cycle, and φ i + 1 is (i + 1) It shows the allowable life for each cycle.

この線図に基づいて、第1図のブロック1200では、式
(41)で新たに計算した許容寿命を超えない応力、すな
わち第20図に示した例では、交点Pに対応した応力を新
たな応力制限値として決定する。
Based on this diagram, in the block 1200 of FIG. 1, the stress that does not exceed the allowable life newly calculated by the equation (41), that is, in the example shown in FIG. 20, the stress corresponding to the intersection point P is newly added. Determined as the stress limit value.

第1図の主蒸気温度予測部2000は、例えば特願昭58−29
429号の明細書(特開昭59−157402号公報)に開示した
ように、第25図に示す機能ブロックから形成されてお
り、カルマンフイルタ理論により、n・Δt(但し、n
は整数、Δtはサンプリング周期)時間後の主蒸気温度
Tfp(j+n,i)を予測するものである。
The main steam temperature predicting unit 2000 shown in FIG.
As disclosed in the specification of Japanese Patent No. 429 (Japanese Patent Laid-Open No. 59-157402), it is formed from the functional blocks shown in FIG. 25, and n · Δt (however, n
Is an integer, Δt is the sampling cycle) and the main steam temperature after time
T fp (j + n, i) is predicted.

第25図に示されたように、時刻i時点におけるプロセス
検出値のうち主蒸気温度Tfは、演算変数X1(i)として
取込まれ、観測ノイズW(i)とともに加算器131に入
力される。
As shown in FIG. 25, the main steam temperature T f of the process detected values at time i is taken in as a calculation variable X 1 (i) and input to the adder 131 together with the observation noise W (i). To be done.

加算器131の加算出力は、加算器132を介して演算ブロッ
ク133に入力される。演算ブロック133の出力は、加算器
134を介して、遅れ要素135およびn段に設けられた二次
過熱器動特性モデル136−1〜nの初段に入力される。
The addition output of the adder 131 is input to the operation block 133 via the adder 132. The output of the operation block 133 is an adder
It is input via the delay element 135 and the first stage of the secondary superheater dynamic characteristic models 136-1 to 136-n provided in the n stage.

2次過熱器入力蒸気温度TSは、演算変数U1(i)とし
て、2次過熱器動特性モデル136−0の演算ブロック136
aに入力される。また、この動特性モデル136−0の他の
演算ブロック136bには、前記遅れ要素135の出力が入力
される。
The secondary superheater input steam temperature TS is calculated as a calculation variable U 1 (i) by the calculation block 136 of the secondary superheater dynamic characteristic model 136-0.
Entered in a. The output of the delay element 135 is input to the other calculation block 136b of the dynamic characteristic model 136-0.

これらの演算ブロック136aおよび136bの出力は、加算器
136cによって加算され、前記加算器132には減算信号と
して、一方前記加算器134には加算信号としてそれぞれ
入力される。
The outputs of these arithmetic blocks 136a and 136b are the adders.
The addition is performed by 136c, and the addition signal is input to the adder 132 and the addition signal is input to the adder 134, respectively.

2次過熱器動特性モデル136−1〜nの内部の記載は省
略されているが、136−0と同一の構成となっている。
また二次過熱器動特性モデル136−0には、後述するよ
うに、演算に必要なプロセス検出値が入力される。
Although the internal description of the secondary superheater dynamic characteristic models 136-1 to n is omitted, it has the same configuration as 136-0.
Further, the process detection value necessary for the calculation is input to the secondary superheater dynamic characteristic model 136-0 as described later.

つぎに、蒸気温度予測部2000の演算動作について説明す
る。いま、時刻tにおける主蒸気温度TfをX1、二次過熱
器メタル温度TMをX2、二次過熱器入口蒸気温度TSをU1
二次過熱器ガス温度TGをU2とし、定常状態近辺での微少
なそれらの変数の変動を考え、二次過熱器の伝熱を定圧
過程とすると、二次過熱器の動特性モデルは次式(42)
〜(49)で表わせる。
Next, the calculation operation of the steam temperature prediction unit 2000 will be described. Now, at time t, the main steam temperature T f is X 1 , the secondary superheater metal temperature T M is X 2 , the secondary superheater inlet steam temperature TS is U 1 ,
Given that the secondary superheater gas temperature T G is U 2, and considering the minute fluctuations of these variables near the steady state, and assuming that the heat transfer of the secondary superheater is a constant pressure process, the dynamic characteristic model of the secondary superheater is Formula (42)
It can be represented by ~ (49).

なお、上記式において、 Cpi:二次過熱器入口定圧比熱 Cpo:二次過熱器出口定圧比熱 WF:二次過熱器内部流体流量 WFR:二次過熱器内部流体定格流量 γs:二次過熱器内部流体比重量 V:二次過熱器内部容積 FG:ボイラガス流量 FGR:ボイラガス定格流量 Mm:二次過熱器メタル重量 Cm:二次過熱器メタル比熱 As:二次過熱器伝熱面積 αgm,R:ガスからメタルへの定格状態での熱伝達率 αms,R:メタルから蒸気への定格状態での熱伝達率 前式(42),(43)は、U1,U2がt=0における値に保
持されるものと仮定すると、それぞれ次式(50),(5
1)となる。
In the above formula, C pi : Secondary superheater inlet constant pressure specific heat C po : Secondary superheater outlet constant pressure specific heat WF: Secondary superheater internal fluid flow rate WFR: Secondary superheater internal fluid rated flow rate γ s : Secondary Superheater internal fluid specific weight V: Secondary superheater internal volume FG: Boiler gas flow rate FGR: Boiler gas rated flow rate M m : Secondary superheater metal weight C m : Secondary superheater metal specific heat A s : Secondary superheater heat transfer Area α gm, R : Heat transfer coefficient in the rated state from gas to metal α ms, R : Heat transfer coefficient in the rated state from metal to steam The above equations (42) and (43) are U 1 , U Assuming that 2 is held at the value at t = 0, the following equations (50) and (5
It becomes 1).

これらの式(50),(51)に基づき、演算周期Δt(Δ
t=t−t0)時刻先のX1(Δt)とX2(Δt)とを求め
る離散値タイプの式に変形すると次式(52)になる。
Based on these equations (50) and (51), the calculation cycle Δt (Δ
t = t−t 0 ) When transformed into a discrete value type equation for obtaining X 1 (Δt) and X 2 (Δt) ahead of time, the following equation (52) is obtained.

上式(52)において 上記(52)式によって求められたX1(Δt),X2(Δ
t)を、それぞれX1(O),X2(O)と置き換え、さら
に式(52)の演算をn回繰り返すことによって、n・Δ
t時間先の主蒸気温度Tf(n・Δt)、二次過熱器メタ
ル温度TMO(n・Δt)を予測することができる。
In the above formula (52) X 1 (Δt), X 2
Replace t) with X 1 (O) and X 2 (O), respectively, and repeat the operation of equation (52) n times to obtain n · Δ
It is possible to predict the main steam temperature T f (n · Δt) and the secondary superheater metal temperature T MO (n · Δt) after t hours.

式(52)で表わされる二次過熱器の動特性モデルは、第
25図中の一点鎖線で囲まれたブロック136に対応されて
いる。なお、同図においては、図を簡単化するため、任
意の時刻iを用いて次式(63)で表現されている。
The dynamic characteristic model of the secondary superheater expressed by equation (52) is
It corresponds to the block 136 surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. In addition, in the same figure, in order to simplify the figure, it is expressed by the following equation (63) using an arbitrary time i.

(i)=(i−1)・(i−1) +(i−1)・(i−1) ………(63) また、プロセス検出値の観測過程が次式(64)で表わさ
れるとき、信号(i)の は、カルマンフィルタ理論を適用して、次式(65)で表
わすことができる。
(I) = (i-1). (I-1) + (i-1). (I-1) (63) Further, the process of observing the process detected value is expressed by the following equation (64). When the signal (i) Can be expressed by the following equation (65) by applying the Kalman filter theory.

(i)=(i)・(i)+(i)………(64) ここで、(i):m次元観測ベクトル C(i):m×n観測行列 (i):m次元観測ノイズベクトル ここで、 (i) ={-1(i)+C-1(i)・-1・C(i)}-1 ……
…(67) (i)=(i−1)・(i−1)′(i−1) +(i−1)・(i−1)・′(i−1)………
(68) 上式の はn次元状態変数ベクトルのi時点での値 であり、前式(63)の(i)と同じである。上式の
(i)はr次元システムノイズでり と同じである。(i)はn×n状態推移行列、
(i)はn×r駆動行列である。
(I) = (i) ・ (i) + (i) ……… (64) where (i): m-dimensional observation vector C (i): m × n observation matrix (i): m-dimensional observation noise vector here, (I) = { -1 (i) + C -1 (i) .- 1.C (i)} -1 ...
(67) (i) = (i-1). (I-1) '(i-1) + (i-1). (I-1).' (I-1) ...
(68) Is the value of the n-dimensional state variable vector at time i And is the same as (i) in the previous equation (63). (I) in the above equation is the r-dimensional system noise Is the same as. (I) is an n × n state transition matrix,
(I) is an n × r driving matrix.

上述したように、式(63)で得られる主蒸気温度Tf演算
を、カルマンフィルタに通すことによって精度の高い予
測値が得られるのである。
As mentioned above, the main steam temperature T f calculated value obtained by equation (63) Is passed through the Kalman filter to obtain a highly accurate predicted value.

なお、二次過熱器ガス温度U2は、次式(69)で計算する
ことにより得られる。
The secondary superheater gas temperature U 2 is obtained by calculating with the following equation (69).

ここで、 Hf:燃料発熱量、 Hrg:再循環ガスエンタルピ、 FS:燃料流量、 HG:再循環ガス流量、 Ha:空気エンタルピ、 Cpg:ガス比熱、 FA:空気流量、 K:定数。 Here, H f : heat value of fuel, Hrg: enthalpy of recirculation gas, FS: fuel flow rate, HG: flow rate of recirculation gas, Ha: enthalpy of air, Cpg: specific heat of gas, FA: air flow rate, K: constant.

第1図の応力予測機能ブロック2100では、最適操作量探
索機能ブロック5000からの主蒸気温度変化率Rskをもと
に、合ず、n.Δtだけ将来の主蒸気温度Tfpを次式(7
0)を用いて推定、予測する。
In the stress prediction function block 2100 of FIG. 1, based on the main steam temperature change rate R sk from the optimum manipulated variable search function block 5000, the main steam temperature T fp of the future is calculated by the following equation (n.Δt). 7
0) is used for estimation and prediction.

Tfp=Tf+Rsk・n・Δt ………(70) ここでTf:現在の主蒸気温度 次に、上気主蒸気温度Tfp用いて、応力計算機能ブロッ
ク1000と同様の計算手法により、n・Δt時間後の時刻
jにおける を計算する。
T fp = T f + R sk · n · Δt ……… (70) where T f : current main steam temperature Next, using the above main steam temperature T fp , the same calculation method as the stress calculation function block 1000. At time j after n · Δt time To calculate.

但しこの実施例では、内部流体流量計算用各種プロセス
量Daおよび内部流体圧力Pf関しては、n・Δt時間後も
変らないものとし、また外面メタル温度TMOによるメタ
ル温度分布計算値の補正計算は行わないものとしてい
る。
However, in this embodiment, it is assumed that the various process amounts Da for calculating the internal fluid flow rate and the internal fluid pressure P f do not change even after n · Δt time, and the metal temperature distribution calculation value is corrected by the outer surface metal temperature T MO. No calculation is made.

一方、負荷変化率を操作量とした場合は、負荷予測機能
ブロック3000(第1図)でN個の負荷変化率 R1>R2>R3…>RN を大きいものから順に選び、現状の負荷MWを基にして、
n・Δt時間後(nサンプリング周期先)の負荷を次式
(71)によって推定する。
On the other hand, when the load change rate is used as the manipulated variable, the load predicting function block 3000 (FIG. 1) selects N load change rates R 1 > R 2 > R 3 ... Based on the load MW,
The load after n · Δt time (n sampling cycle ahead) is estimated by the following equation (71).

MWPj=MW+Rj・n・Δt ………(71) (j=1,2,…N) そしてさらに、この予測負荷に見合った主蒸気流量、燃
料流量、空気流量から、上述した主蒸気温度予測及び応
力予測手法により応力を予測する。
MWP j = MW + R j · n · Δt ……… (71) (j = 1,2,… N) And, from the main steam flow rate, fuel flow rate, and air flow rate corresponding to this predicted load, the above-mentioned main steam temperature Predict stress using prediction and stress prediction methods.

第1図の制御評価機能ブロック4000では、以上で算出し
た諸量を次のように定義する。
In the control evaluation function block 4000 of FIG. 1, the various quantities calculated above are defined as follows.

σL:応力制限値 fj:時刻jにおける主蒸気温度予測値 Tsj:時刻jにおける主蒸気温度設定値 MWPj:時刻jにおける負荷予測値 MWsj:時刻jにおける負荷指令値 ε1:上気応力制限値と応力予測値の許容偏差 ε2:上気主蒸気温度予測値と設定値の許容偏差 ε3:上気負荷予測値と負荷指令値の許容偏差 優先制御選択機能ブロック7000からの選択が、応力制限
値優先、主蒸気温度優先、または負荷優先のいずれであ
るかに応じて、それぞれ下記のように動作する。
σ L : Stress limit value fj : Main steam temperature predicted value at time j T sj : Main steam temperature set value at time j MWP j : Load predicted value at time j MW sj : Load command value at time j ε 1 : Upper air stress limit value and stress prediction tolerance value epsilon 2: upper respiratory main steam temperature tolerance of the predicted value and the set value epsilon 3: selection from tolerance priority control selection function block 7000 of the upper respiratory load prediction value and the load command value, stress limit priority , The main steam temperature is prioritized, or the load is prioritized.

(1) 応力制限値優先の場合 つぎの(72)式 が成立するまで、最適操作量探索機能ブロック5000によ
り主蒸気温度変化率Rsj、負荷変化率RLj探索する。そし
て上式を満足する値の中で、残りの偏差を関数とした次
の評価関数(73)で表わされる評価値I1j I1j=(fj−Tsj+(MWj−MWsj ………(73) を最小にする値を、最適操作量出力機能ブロック6000を
介して出力する。
(1) When stress limit value is prioritized The following formula (72) Until the above condition is satisfied, the main steam temperature change rate R sj and the load change rate R Lj are searched by the optimum manipulated variable search function block 5000. And among the values that satisfy the above equation, the remaining evaluation value is expressed by the following evaluation function difference was a function (73) I 1j I 1j = (fj -T sj) 2 + (MW j -MW sj) 2 ... Outputs the value that minimizes (73) via the optimum manipulated variable output function block 6000.

(2) 主蒸気温度優先の場合 つぎの(74)式 |fj−Tsj|≦ε ………(74) が成立する迄Rsj,RLjを探索し、上式を満足する値の中
で、残りの偏差を関数とした次の評価関数(75)で表わ
される評価値I2j を最小にする値を、最適操作量出力機能ブロックから出
力する。
(2) the main steam temperature priority if: (74) Equation | fj -T sj | R sj until ≦ epsilon 2 ......... (74) is satisfied, to explore the R Lj, the values that satisfy the above equation , The evaluation value I 2j expressed by the following evaluation function (75) using the remaining deviation as a function The value that minimizes is output from the optimum manipulated variable output function block.

(3) 負荷優先の場合 つぎの(76)式 |MWj−MWsj|≦ε ………(76) が成立する迄Rsj,RLjを探索し、上式を満足する値の中
で、残りの偏差を関数とした次の評価関数(77)で表わ
される評価値I3j を最小にする値を、最適操作量出力機能ブロック6000を
介して出力する。この他、式(72),(74),(76)の
任意の組合せも可能である。
(3) When load is prioritized Rsj , RLj are searched until the following equation (76) | MW j −MW sj | ≤ ε 3 ……… (76) is satisfied, and among the values that satisfy the above equation Then, the evaluation value I 3j expressed by the following evaluation function (77) with the remaining deviation as a function The value that minimizes is output via the optimum manipulated variable output function block 6000. In addition, any combination of formulas (72), (74), and (76) is possible.

なお、優先指定のない場合は、式(72),(74),(7
6)を同時に満足するRsj,RLjを探索する。そして、満足
する解が得られない場合には、第2図に示した起動バイ
パス運転中及び停止運転中は、応力が大きいことから蒸
気(1)のモードとし、貫流運転中の全負荷以下では、
急速温度変化優先のために(2)のモードに、また全負
荷運転後は、負荷変化優先のために(3)のモードに、
それぞれ自動的に切り替える。
If no priority is specified, the formulas (72), (74), (7
Search for R sj and R Lj that simultaneously satisfy 6). If a satisfactory solution cannot be obtained, the mode is set to steam (1) because the stress is large during the start-up bypass operation and the stop operation shown in FIG. ,
To prioritize rapid temperature change, go to mode (2), and after full load operation, go to mode (3) to prioritize load change.
Automatically switch each.

本発明によれば、上記式(72)が満足されない場合で
も、次のサイクルでは、今回の寿命消費を考慮した応力
制限値が再設定されるため、ボイラの寿命を縮めること
にはならない。但し、その後の1サイクル当りの応力制
限値は小さくなることになる。
According to the present invention, even if the above equation (72) is not satisfied, in the next cycle, the stress limit value considering the current life consumption is reset, so that the life of the boiler is not shortened. However, the stress limit value per cycle thereafter becomes small.

なお、上述の実施例では、応力評価点が一点の場合につ
いて説明したが、応力評価点が異る複数の個所である場
合についても、応力制限値を各々の評価点毎に設定する
ことにより容易に本発明が適用できることは言うまでも
ない。
In the above embodiment, the case where the stress evaluation point is one point has been described, but even in the case where there are a plurality of stress evaluation points, it is easy to set the stress limit value for each evaluation point. It goes without saying that the present invention can be applied to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ボイラ厚肉耐圧部の応力を、プラント
の運転履歴に見合った適切な制限値範囲に抑えながら、
安全かつ迅速な起動、負荷、停止運転が可能となる。
According to the present invention, while suppressing the stress of the boiler thick wall pressure resistant portion within an appropriate limit value range commensurate with the operation history of the plant,
It enables safe and quick start, load, and stop operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図、第2図は本発明とボイラプラント運転との関係を説
明するタイムチャート、第3図は従来のボイラプラント
制御装置のブロック図、第4図は本発明の適用対象であ
るボイラプラントの概略構成図、第5図は第1図の応力
計算機能ブロックの一例を示す詳細ブロック図、第6図
は第1図の余寿命計算機能ブロック動作例を示すフロー
チャート、第7および第9図は主応力差の変化例を示す
グラフ、第8図は応力片振幅の変化例を示すグラフ、第
10および第11図は応力の変化例を示すグラフ、第12図は
第6図の初期応力計算手順の詳細フローチャート、第13
〜第17図は余寿命計算のために用いられる応力−歪関係
を示すグラフ、第18図は所望応力緩和曲線の求め方を説
明するためのグラフ、第19図はクリープ損傷寿命計算の
手順を説明するための応力−時間関係を示すグラフ、第
20図は第1図の応力制限値計算機能ブロックの動作を説
明するためのグラフ、第21〜24図は2次過熱器出口ヘッ
ダ管寄部の温度分布計算手段を説明するための図、第25
図は第1図の主蒸気温度予測部の詳細ブロック図であ
る。 1000……応力計算機能ブロック、1100……余寿命計算機
能ブロック、1200……応力制限値計算機能ブロック、20
00……主蒸気温度予測機能ブロック、2100……応力予測
機能ブロック、3000……負荷予測機能ブロック、4000…
…制御評価機能ブロック、5000……最適操作量探索機能
ブロック、6000……最適操作量出力機能ブロック、7000
……優先制御選択機能ブロック
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart explaining the relationship between the present invention and boiler plant operation, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional boiler plant control device. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a boiler plant to which the present invention is applied, FIG. 5 is a detailed block diagram showing an example of a stress calculation function block of FIG. 1, and FIG. 6 is a residual life calculation of FIG. 7 and 9 are graphs showing changes in principal stress difference, FIG. 8 is a graph showing changes in stress piece amplitude, and FIG.
10 and 11 are graphs showing examples of changes in stress, FIG. 12 is a detailed flowchart of the initial stress calculation procedure of FIG. 6, and FIG.
~ Fig. 17 is a graph showing the stress-strain relationship used for residual life calculation, Fig. 18 is a graph for explaining how to obtain the desired stress relaxation curve, and Fig. 19 is a procedure for creep damage life calculation. A graph showing a stress-time relationship for explaining,
FIG. 20 is a graph for explaining the operation of the stress limit value calculation function block of FIG. 1, and FIGS. 21-24 are diagrams for explaining the temperature distribution calculation means near the secondary superheater outlet header pipe. twenty five
The figure is a detailed block diagram of the main steam temperature predicting section in FIG. 1000 …… Stress calculation function block, 1100 …… Remaining life calculation function block, 1200 …… Stress limit value calculation function block, 20
00 …… Main steam temperature prediction function block, 2100 …… Stress prediction function block, 3000 …… Load prediction function block, 4000…
… Control evaluation function block, 5000 …… Optimal manipulated variable search function block, 6000 …… Optimal manipulated variable output function block, 7000
...... Priority control selection function block

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ボイラプラントの配管の所望個所に設定さ
れた評価点における応力を監視及び制御するボイラの応
力監視制御装置おいて、 該評価点の内部流体流量の現状値を計算する手段、該内
部流体流量計算値に基づいて該評価点のメタル温度分布
を計算する手段、該メタル温度分布計算値に基づいて熱
応力を計算する手段、内部流体の圧力から内圧応力を計
算する手段、および上記熱応力と内圧応力とから主応力
を計算する手段とで構成される応力計算部と、 上記応力計算部で得られた主応力から評価点の余寿命を
計算する手段と、 該余寿命計算値から応力制限値を更新計算する手段と、 将来時点における該評価点の主応力を予測する応力予測
手段と、 将来の同時点における主蒸気温度を予測する主蒸気温度
予測手段と、 該同時点における負荷を予測する負荷予測手段と、 応力予測値の上記応力制限値に対する偏差、主蒸気温度
予測値の主蒸気温度設定値に対する偏差、および負荷予
測値の負荷指令値に対する偏差の少なくとも1つを許容
値以内に保持し、かつ残りの偏差を変数とした評価関数
により得られる評価値を最小とするように、前記主蒸気
温度設定値および負荷指令値を設定する手段とを具備し
たことを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
Claim: What is claimed is: 1. A boiler stress monitoring control device for monitoring and controlling stress at an evaluation point set at a desired point of a boiler plant pipe, a means for calculating a current value of an internal fluid flow rate at the evaluation point, Means for calculating the metal temperature distribution at the evaluation point based on the internal fluid flow rate calculation value, means for calculating thermal stress based on the metal temperature distribution calculation value, means for calculating internal pressure stress from the internal fluid pressure, and A stress calculation unit composed of means for calculating the principal stress from thermal stress and internal pressure stress, means for calculating the remaining life at the evaluation point from the principal stress obtained by the stress calculation unit, and the remaining life calculation value Means for updating and calculating the stress limit value from, the stress predicting means for predicting the main stress at the evaluation point in the future, the main steam temperature predicting means for predicting the main steam temperature at the future simultaneous point, and the simultaneous point Oh Load prediction means for predicting a load, and at least one of a deviation of the stress prediction value from the stress limit value, a deviation of the main steam temperature prediction value from the main steam temperature set value, and a deviation of the load prediction value from the load command value. A means for setting the main steam temperature set value and the load command value so as to minimize the evaluation value obtained by an evaluation function in which the deviation is held as a variable and the remaining deviation is kept as a variable. Boiler stress monitoring and control equipment.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、将来時点
の主蒸気温度予測は主蒸気温度変化率および現在の主蒸
気温度に基づいて行なわれることを特徴とするボイラ応
力監視制御装置。
2. The boiler stress monitoring control device according to claim 1, wherein the prediction of the main steam temperature at a future time is performed based on the main steam temperature change rate and the current main steam temperature.
【請求項3】特許請求の範囲第1項において、将来時点
の負荷予測は負荷変化率および現在の負荷に基づいて行
なわれることを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
3. A boiler stress monitoring control apparatus according to claim 1, wherein the load prediction at a future time is performed based on the load change rate and the current load.
【請求項4】特許請求の範囲第1項において、該評価点
の主応力予測は、メタル温度分布に基づいて得られる熱
応力および、内部流体の圧力および配管メタルの寸法に
基づいて得られる内圧応力の両者から演算されることを
特徴とするボイラ応力監視制御装置。
4. The main stress prediction at the evaluation point according to claim 1, the thermal stress obtained based on the metal temperature distribution, and the internal pressure obtained based on the pressure of the internal fluid and the size of the pipe metal. A boiler stress monitor and control device characterized by being calculated from both stresses.
【請求項5】特許請求の範囲第1項において、前記残り
の偏差を変数とした評価関数により得られる評価値は、
残りの各偏差の2乗の和であることを徴とするボイラ応
力監視制御装置。
5. The evaluation value obtained by an evaluation function using the remaining deviation as a variable according to claim 1,
A boiler stress monitor and control device which is characterized by the sum of the squares of the remaining deviations.
【請求項6】特許請求の範囲第1項において、主蒸気温
度変化率をパラメータとして将来時点における熱応力を
予測し、該熱応力予測値の制限値に対する偏差が許容範
囲内となるように主蒸気温度設定値および負荷指令値を
設定すると共に、上記主蒸気温度変化率に基づく将来時
点における主蒸気温度設定値と将来同時点における主蒸
気温度予測値との偏差を予測し、該偏差に見合った燃料
バイアスを燃料量指令値に加算操作するよう構成したこ
とを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
6. The method according to claim 1, wherein thermal stress at a future time is predicted by using the main steam temperature change rate as a parameter, and the deviation of the predicted thermal stress value from the limit value is within an allowable range. While setting the steam temperature set value and the load command value, predict the deviation between the main steam temperature set value at the future point based on the main steam temperature change rate and the main steam temperature predicted value at the future simultaneous point, and match the deviation. A boiler stress monitoring and controlling apparatus characterized in that the fuel bias is configured to be added to a fuel amount command value.
【請求項7】特許請求の範囲第1項において、負荷変化
率をパラメータとして将来時点における熱応力を予測
し、該熱応力予測値の制限値に対する偏差が許容範囲内
となるように主蒸気温度設定値および負荷指令値を設定
すると共に、上記負荷変化率に基づく将来時点における
負荷指令値と同将来時点における負荷予測値との偏差を
最小にする変化率を決定し、該偏差に見合って給水及び
燃料を操作することを特徴とするボイラ応力監視制御装
置。
7. The main steam temperature according to claim 1, wherein thermal stress at a future time is predicted using the load change rate as a parameter, and the deviation of the predicted thermal stress value from the limit value falls within an allowable range. While setting the set value and the load command value, the change rate that minimizes the deviation between the load command value at the future time point based on the load change rate and the predicted load value at the future time point is determined, and water supply is performed in accordance with the deviation. And a boiler stress monitoring and control device characterized by operating fuel.
【請求項8】特許請求の範囲第1項において、異る複数
の評価点の各々について応力を予測し、その全ての予測
値の応力制限値に対する偏差が許容範囲内になるよう
に、前記主蒸気温度設定値および負荷指令値を設定する
よう構成したことを特徴とするボイラ応力監視制御装
置。
8. The main unit according to claim 1, wherein the stress is predicted for each of a plurality of different evaluation points, and the deviation of all predicted values from the stress limit value is within an allowable range. A boiler stress monitoring and control device characterized in that it is configured to set a steam temperature set value and a load command value.
【請求項9】特許請求の範囲第1項において、メタル温
度を計算する部分を理論計算モデルで構成し、該計算モ
デルを応力評価点の内部流体の状態に応じて切替えるこ
とを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
9. The boiler according to claim 1, wherein the portion for calculating the metal temperature is constituted by a theoretical calculation model, and the calculation model is switched according to the state of the internal fluid at the stress evaluation point. Stress monitoring control device.
【請求項10】特許請求の範囲第9項において、理論計
算モデルを定常メタル温度分布計算モデルと非定常メタ
ル温度分布モデルとで構成し、応力評価点の内部流体の
圧力、流量の少なくとも一方が規定値未満の場合は前者
モデル、両方とも規定値以上の場合には、後者モデルを
用いてメタル温度分布を計算することを特徴とするボイ
ラ応力監視制御装置。
10. The theoretical calculation model according to claim 9, comprising a steady metal temperature distribution calculation model and an unsteady metal temperature distribution model, wherein at least one of the pressure and the flow rate of the internal fluid at the stress evaluation point is A boiler stress monitor and control device characterized by calculating the metal temperature distribution using the former model when the values are less than the specified value and the latter model when both values are the specified values or more.
【請求項11】特許請求の範囲第10項において、非定常
メタル温度分布計算モデルを、応力評価点内部流体の温
度、圧力および流量の計算値に基づいてメタル温度分布
を計算する部分と、該評価点外面メタル温度計測値を用
いて上記メタル温度分布を補正する部分とで構成したこ
とを特徴とするボイラ応力監視制御装置。
11. The unsteady metal temperature distribution calculation model according to claim 10, comprising a portion for calculating the metal temperature distribution based on the calculated values of the temperature, pressure and flow rate of the fluid inside the stress evaluation point, and A boiler stress monitoring and controlling apparatus, characterized in that it is configured with a portion for correcting the metal temperature distribution by using an outer surface metal temperature measurement value at an evaluation point.
【請求項12】特許請求の範囲第11項において、メタル
温度分布の補正量を、評価点におけるメタル内面での熱
伝達率が、補正前と補正後のメタル温度分布の両方にお
いて一致し、かつ各々のメタル外面における温度が外面
メタル温度計測値に一致するように決定することを特徴
とするボイラ応力監視制御装置。
12. The correction amount of the metal temperature distribution according to claim 11, wherein the heat transfer coefficient on the inner surface of the metal at the evaluation point is the same in both the pre-correction and post-correction metal temperature distributions, and A boiler stress monitoring and controlling apparatus, characterized in that the temperature at each metal outer surface is determined so as to match the outer surface metal temperature measurement value.
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