JP2007093104A - 燃焼炉の遠隔監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼装置全体に亘り小さな異常も早期に検知できるとともに、装置全体の運転状況を複合的に把握判断しうる燃焼炉の遠隔監視システムを提供する。
【解決手段】動作チェックが必要な要監視機器の作動状態を検知する個数のセンサを前記燃焼用経路に配したセンサ群を含む燃焼炉監視装置と、中央監視部に設けられる監視サーバーとを有し、前記燃焼炉監視装置は、判定データメモリと、データ識別手段と、出力装置とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼炉の稼動状況を遠隔地の中央監視部から監視でき、しかも正常な燃焼状態を維持するために必要、かつタイムリーな保守をなしうる燃焼炉の遠隔監視システムに関する。

火葬炉、焼却炉などの燃焼施設では、燃焼炉を中心とした燃料供給経路、燃焼空気供給経路、燃焼ガス排出経路などの全燃焼用経路おいて、各制御機器類が正しく動作して初めて正常な燃焼が得られ、しかも高温部を含むこともあり、機器類の耐久性には限りがあるため異常動作を生じて燃焼不良を招くことがある。またオペレートミスが原因で、異常動作を発生するケースもあり、この場合に発見が遅れると設備が損傷して事故につながる恐れがある。

そのため、燃料供給、及び燃焼空気供給の状況を検知するセンサをバーナーの直前に設けることにより、運転状態を監視している。さらに、各燃焼施設において、前記センサの検知データを解析して、運転異常の有無を判定するとともに必要な保全を実施した上で、その結果を通信回線により保守管理者へ送信する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６６６９１０号公報

しかしながら、前記バーナー直前の圧力検知に基づく運転監視方法では、異常発生の事実自体は検知できるものの、どの設備経路において、更にはどの機器の不良動作が原因で不良を生じているかなど異常発生の詳細内容が不明である。従って保守のため、運転を緊急停止して、全ての経路における全ての機器を個々に検査して不良箇所を突き止める必要があり、復旧作業に多くの時間ロスと工数が必要なため、燃焼施設が長時間ストップするという問題がある。更には、遠隔地に建設された小規模の燃焼施設では、専門の検査員が駐在しない場合もあり、復旧が更に遅れる。

また、前記保守結果を、通信回線により送信する方法においては、監視室の保守管理者がサポートできるものの、データの解析及び判断は各燃焼施設の駐在作業員が行なうため、判断がばらつくとともに対応に時間がかかり、また燃焼施設毎に解析装置を設置するため、解析精度に限界があるとともに、トータルの設備投資コストが嵩むという問題がある。

本発明は、燃焼炉監視装置から離れた中央監視部に、判定データメモリ、データ識別手段、及び出力装置を含む監視サーバーを設置することを基本とし、燃焼装置全体に亘り小さな異常も早期に検知できるとともに、各検知データの組み合わせにより装置全体の運転状況を複合的に把握判断しうる燃焼炉の遠隔監視システムの提供を課題としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、内部で被燃焼物を燃焼する燃焼炉、及びこの燃焼炉に燃料を供給する燃料供給経路と、燃焼炉に空気を供給する空気供給経路と、燃焼炉内で生じる燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出経路とを含む燃焼用経路からなる燃焼装置を遠隔的に監視する燃焼炉の遠隔監視システムであって、前記燃焼用経路にその始端から順次に組み込まれ該経路を制御するとともに動作チェックが必要な要監視機器の作動状態を検知する個数のセンサを前記燃焼用経路に配したセンサ群を含む燃焼炉監視装置と、該燃焼炉監視装置から離れた中央監視部に設けられる監視サーバーとを有し、前記燃焼炉監視装置は、前記センサの検知データを、情報ネットワークを介して接続した前記監視サーバーに伝えるとともに、前記監視サーバーは、各センサの検知データにより各要監視機器が正常であることを示す正常範囲と保守を要する保守範囲とを示す判定データを記憶する判定データメモリと、判定データメモリの判定データにより各センサからの検知データを判定して各機器が正常か要保守状態かを識別するデータ識別手段と、識別結果を出力し要保守機器を指摘する出力装置とを含むことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、前記燃焼炉監視装置は、前記燃焼炉の燃焼状態を検知するために、該燃焼炉に取り付けられたセンサ群を更に含み、請求項３に係る発明においては、前記センサは、要監視機器毎に取付けられたことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、監視サーバは、継続的に送信される検知データを記録する検知履歴メモリ、及びデータ識別結果を記録する識別履歴メモリを有し、請求項５に係る発明においては、前記データ識別手段は、各センサの検知データに基づいて算出した一定期間の平均値、標準偏差値とにより、各監視機器が正常であることを示す正常範囲と保守を要する保守範囲とを示す判定データを用いて保守の要否を判別し、更に請求項６に係る発明では、前記監視サーバーは、前記データ識別手段の識別結果を、燃焼施設、又は燃焼装置の保守作業を担当する営繕部門へ向けて送信する送信部を具えることを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、データ識別手段により、正常範囲及び保守を必要とする保守範囲を明示する判定データに基づいて、各センサから送られる検知データが、正常か否かを適格に判定できる。そのため、要監視機器に動作不良があれば早期に保守し、或いはオペミスの場合にはこれを即座に是正して、正常な燃焼状態が維持できる。従って、一部機器の不良動作が他の機器部分に対し無理な負荷を及ぼすことがないために燃焼装置全体の耐久性が向上する。しかも、動作をチェックするセンサは、燃料供給経路、空気供給経路、及び燃焼ガス排出経路を含み、燃焼用経路を制御する全ての要監視機器の作動状態を検知するために必要な個数が設置されるため、初期段階で部分的に生じる小さな異常を含めて見落とすことなく、全ての要監視機器に対して個別に検知でき、従って異常発生の要監視機器を特定して点検保全できる。更には各検知データを組み合わせることにより運転状況の複合的な把握判断が可能となる。また、燃焼路監視装置で検知された検知データは、情報ネットワークを介して監視サーバーに送信されて、中央監視部においてデータ解析を行うとともに保守対応が判断される。そのため、燃焼装置が遠隔の僻地に設置された場合でも、専門知識と熟練を具えた専門スタッフが中央監視部において、集中的に保守管理を行なうことができ、その結果効率良くしかも高精度の監視運営を推進できる。

請求項２に係る発明のように、燃焼炉に、燃焼状態を検知するセンサ群を取り付けると、このセンサ群から得られる燃焼状況を直接反映する炉内温度、炉内圧の微妙な変化と、前記燃焼用経路に配置されたセンサの検知データとを連係させることにより各要監視機器の高精度な監視ができる点で好ましい。更に請求項３に係る発明のように、センサを要監視機器毎に取り付けると、各機器毎の微妙な変化を一層精密に把握でき、更にこれら全ての検知データを複合的に判断することにより、初期段階の不良も含めて適格に計画された保守を実施できる。

請求項４に係る発明では、監視サーバーが、検知履歴メモリ、及び識別履歴メモリを有するため、例え同じ設計でも、燃焼装置毎に微妙に異なる燃焼状態が記録された履歴メモリの情報を考慮して判定することができ、その結果個別に異なる燃焼炉の特性を踏まえた判断が可能となり、請求項５に係る発明のように、各検知データの一定期間の平均値、標準偏差値とを用いて、保守の要否を判別すると、一定巾で変動する燃焼状態を統計的に精確に把握できて、検知データのバラツキを見込んで適格な設備保守の判断ができる。更に請求項６に係る発明のように、監視サーバーに、燃焼施設、又は営繕部門へ識別結果を送信する送信部を設けると、緊急対応が必要な情報を遅滞なく配信できるため、早期対応が可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１に示すように、燃焼炉の遠隔監視システム１は、燃焼の状態を測定するため燃焼装置７に設置されたセンサ群を有する燃焼炉監視装置１０と、燃焼施設から離れた中央監視部１１に設置されるとともに前記燃焼炉監視装置１０と情報ネットワーク１３を介して接続された監視サーバー１２とを含み構成される。

前記燃焼装置７は、本形態では図２に示すように、内部で被燃焼物を燃焼する燃焼炉２と、燃焼用経路６とからなり、更にこの燃焼用経路６は、燃料供給経路３、空気供給経路４、及び燃焼ガス排出経路５を含むものが例示されている。

前記燃焼炉２は、本形態では斎場において火葬に使用される火葬炉２Ａの場合が例示される。しかし本発明の燃焼炉２は、これに限定されるものではなく、火葬炉２Ａ以外に、廃棄物その他を焼却する焼却炉、セラミック製品を焼成する焼成炉なども含まれる。

前記本形態の火葬炉２Ａは、主燃焼室２１の上方に、未燃焼ガスを再燃する再燃焼室２２が連続して形成され、内周面がセラミックなどの耐火材料で覆われている。前記主燃焼室２１、再燃焼室２２には、各々主燃バーナー２３、再燃バーナー２４が設置されている。

前記燃料供給経路３は、重油、灯油などのオイル燃料を使用した場合が例示され、サービスタンク２７から前記主燃バーナー２３、再燃バーナー２４へ個別に燃料を供給するため、途中から分岐して配管される。更に前記再燃バーナー２４にはガス燃料を使用するパイロットバーナー２５が付設され、燃料ガス供給設備からパイロットバーナー２５に向けてガス供給経路２６が配管される。前記空気供給経路４は、燃焼炉２は空気を供給する管路であり、主燃バーナー２３、再燃バーナー２４、及びパイロットバーナー２５へ向けて分岐して配管されている。また前記燃焼ガス排出経路５は、燃焼炉２内で生じた燃焼ガスを排出する排気の管路であり、前記再燃焼室２２から煙突２９へ向けてのびている。

前記燃焼用経路６には、良好な燃焼状態を維持するため、燃料、空気、及び燃焼ガスが制御されて流動するように、各種の機器が配設される。そして、これらの機器の多くは信頼性のバラツキ、耐久性から動作不良を生じる可能性があり、その動作状態をチェックして、異常時に保全する必要がある。本明細書ではこれらの機器を要監視機器８と言う。

例えば前記燃料供給経路３には、サービスタンク２７側から順番に、オイルフィルター２８、流量計２９、第１、第２のオイルポンプ３０などの要監視機器８が組み込まれ、更にその先は、分岐配管毎に、減圧弁３１、オイル電磁弁３２が組み込まれている。また前記ガス供給経路２６にも、同様に減圧弁３１、オイル電磁弁３２が配設されている。

そして、これら燃料供給経路３、ガス供給経路２６には、各要監視機器８の作動状態の監視のため、圧力計からなるセンサ９が複数個設けられる。このセンサ９の配置は、要監視機器８の中で、動作状態のチェックのために個別のセンサ９によるの監視が必要な機器に対しては機器毎にセンサ９が取り付けられ、他の機器に設けられたセンサ９の検知データに基づいて作動チェックが可能な機器に対してはセンサ９の取り付けが省略される。このように燃料供給経路３、及びガス供給経路２６の作動状態を検知するために必要な個数のセンサ９を取り付けるため、これら検知データを組み合わせることにより、運転状態を複合的に判定して、異常発生の機器、及び異常内容を適格に把握できる。従って全ての要監視機器８に対して、小さな異常も見落とすことなく作動をチェックでき、異常を検知された要監視機器８毎に保全を実施できる。

更に要監視機器８毎、個別にセンサ９を設けると、各機器の微妙な動作の変化が一層綿密に把握できるとともに、各検知データの関連付けにより高精度な判定をすることができる。

同様にして、前記空気供給経路４には、送風ブロア３３からなる要監視機器８が設けられ、該送風ブロア３３の出口及び各バーナーへの接続部付近に圧力計からなるセンサ９、及び送風ブロア３３には電流計２０からなるセンサ９が設けられている。

また前記燃焼ガス排出経路５には、火葬炉２Ａからでた高温の燃焼ガスを冷却するガス冷却装置３４、ダイオキシンを含む有害物質を除去する排ガス濾過装置３５、及び排ガス誘引ファン３６からなる要監視機器８が組み込まれる。そして本経路においても、前記同様、各要監視機器８の作動状態を検知できる個数の圧力計、温度計５０、電流計２０からなるセンサ９が取り付けられている。

本形態では、燃焼炉２内の燃焼状態を検知するため、主燃焼室２１に温度計５０、圧力計、及び再燃焼室２２に温度計５０からなるセンサ９を設けている。従って、燃焼状態を直接反映する炉内温度、炉内圧の検知データと、前記燃焼用経路６に配置されたセンサ群の検知データとを関連づけして複合的に判断することができ、燃焼装置全体としての運転状況の微妙な変化から、小さな異常箇所を正確かつ早期に判断でき、予防的なメンテナンスを含め保全の精度を高めることができる。

前記センサ群は、図１に示すように、ＲＳ４２２、ＲＳ４８５などシリアル通信３７を通じて接続されたシーケンサ３８によって制御されるとともに、プロトコルコンバータ３９を介し、イーサネット（登録商標）４０に接続されている。さらにイーサネット４０には、パソコン４１が接続され、このパソコン４１から前記シーケンサ３８を操作できる。更に前記センサ９の検知データは、パソコン４１に制御されて前記イーサネット４０に接続したダイヤルアップルータ４２から、情報ネットワーク４３を介して、遠隔地の中央監視部に設置された監視サーバー１２へ送信される。

なお本形態では、前記センサ群、シーケンサ３８、プロトコルコンバータ３９、イーサネット４０、パソコン４１、及びダイヤルアップルータ４２により、前記要監視機器８の作動状態を検知して、そのデータを監視サーバー１２へ向け送信する燃焼炉監視装置１０を構成している。

前記情報ネットワーク１３は、本形態では、パケット交換型の通信方式であるインターネットを採用しているが、これ以外に回線交換型の通信方式、旧来のいわゆるパソコン通信等、あらゆる通信手段の採用が可能である。

前記監視サーバー１２は、本形態では図３に示すように、ＣＰＵを含む中央演算部４４と、各種データメモリ及びプログラムメモリを含む記憶部４５と、前記情報ネットワーク１３に接続されて燃焼炉監視装置１０からの送られる検知データを受けるダイヤルアップルータなどの通信部４６と、液晶画面、プリンター、警報ブザー、警報灯などの出力装置４７と、キーボード、マウスなどの入力装置４８と、送信部１９とを具える。

前記記憶部４５に含まれるデータメモリには、各々のセンサ９から送信される検知データが、要監視機器８が正常に動作していることを示す正常範囲と、要監視機器８に何らかの異常が生じており保全を必要とする保全範囲とを記憶した判定データメモリ１４が含まれる。前記正常範囲は、出力画面を例示する図１０の如く、要監視機器８の標準値としてのデータ範囲が設定される。また前記保全範囲は本形態では、３ケ月以内に定期メンテナンスを必要とする予報値と、１ケ月以内に点検保全が必要な注意報値と、直ちに保全を必要とする警報値とに、緊急度を三つに区分して設定される。

データメモリとしては、この他にも図３に示すように、燃焼炉監視装置１０から継続して送られる検知データを記録する検知履歴メモリ１６、及び監視サーバー１２におけるデータ識別結果を記録する識別履歴メモリ１７、保全の内容、日時を記録するメンテナンス履歴メモリ、稼動予定を記録する運転予定メモリが含まれる。なお図１２は、識別履歴メモリ１７に記録された異常発生内容の表示画面を例示している。

前記記憶部４５には、中央演算部４４を動かすプログラム４９が記憶され、該プログラム４９の中に、データ識別プログラムが含まれている。このデータ識別プログラムが中央演算部４４で実行されると、前記判定データメモリ１４に基づき各検知データが正常範囲内か、或いは保全範囲かを識別するデータ識別手段が形成され、図４のフローチャートに示す判定が行なわれる。

即ち、火葬炉の着火とともに、データ識別手段が始動し、各センサ９から送られる検知データが、前記警報値の範囲内か否かの判定を行なう。そして検知データが警報値の範囲に含まれる場合には、図５に示すように、警報ブザー、警報灯を作動させ、かつ図１１に示すように、モニターに警報値域を示す検知データの内容が表示される。監視専門スタッフは、燃焼装置７全ての要監視機器８の全検知データの変化を基本に、検知履歴メモリ１６、識別履歴メモリ１７、メンテナンス履歴メモリなどの過去の経緯を含めて、複合的に判断ができるため、異常発生箇所、異常内容の特定、及び適切な処置方法を即座に決定することができる。そしてその内容が、前記入力装置から入力され、前記送信部１９から、燃焼施設１８である斎場、又は燃焼装置７の保守作業を担当する斎場に近い営繕部門へ向けて発信される。

なお監視専門スタッフからの処置内容連絡の前に、警報値の識別と同時に、送信部１９から警報第一報を即座に送信するように構成すると、現場での緊急体制が早期に整うために、対応処置がスムースにおこなえる点で好ましい。本形態の送信部１９は、メールサーバーを用いているが、専用電話回線、無線通信手段などを採用することもよい。

また警報値の範囲内でない時には、データ識別手段は、前記注意報値の範囲内かの判定を行なう。そして注意報値の範囲に含まれる場合には、図６に示すように、同時発生の他の注意報値の有無を確認し、複数の検知データがある場合は、その相互関連を判定する。更に該当の要監視機器８に関する識別履歴メモリ１７により過去の異常発生の状況をチェックし、検知履歴メモリ１６により運転値の変動特性をチェックした上で、１ケ月以内に点検を実施する箇所、及びその内容を分析決定する。更にその分析結果を点検リストとして作成し、出力装置４７により表示し、印刷する。そして、監視専門スタッフがこれを確認し、必要に応じて修正の上、前記送信部１９から斎場、営繕部門へ向けて定期的に発信される。

また注意報値の範囲内でない時には、データ識別手段は、前記予報値の範囲内かの判定を行なう。そして予報値の範囲に含まれる場合には、図７に示すように、同時発生の他の予報値の有無を確認し、複数の検知データがある場合は、その相互関連を判定する。更に識別履歴、メンテナンス履歴により過去の異常発生、メンテナンス実施をチェックするとともに検知履歴により運転値の変動特性を確認した上で、３ケ月以内にメンテナンスの対象とする箇所、及びその内容を分析決定し、その分析結果をメンテナンス予報リストとして表示し、印刷する。そして、監視専門スタッフが内容確認の上、斎場、営繕部門へ向けて発信される。

更に注意報値の範囲内ではないものの、前記正常範囲を少し外れる検知データに関しては、図８に示すように、検知履歴メモリにマーク付与して記録される。このデータは、燃焼装置の特性として蓄積され、複合判断の一要素として活用される。

また本形態のデータ識別手段は、検知データが、保守範囲内の値を示しているか否かを判定する際に、一定期間（例えば１５分間）内に送信されるデータの平均値、及び標準偏差値を含む期間値を基本に、関連する要監視機器８の検知データ、及び各履歴データを加えて複合的に判定している。その結果、変化を伴う燃焼状態を統計的に把握できるため、検知データのバラツキを見込んだより適格な設備保全が行なえる点で好ましい。

なお図９は、監視サーバーが集中管理する各斎場の画面を選択できる監視モニタスタート画面を示し、図１３は、燃焼装置を構成する設備要素の動作状態を監視できるデバイスモニター画面であり、図１４は、各センサの動作回数、及び交換時期を表示すす画面を例示している。

以上の如く、燃焼炉の遠隔監視システム１は燃焼用経路６に設けられた要監視機器８全てに設置したセンサ群から情報ネットワーク１３を介して送信される検知データに基づいて、監視サーバー１２が保守を必要とするかを複合的に判断するため、初期段階で部分的に生じる小さな異常も見落とすことなく早期の保全できるとともに、僅かなオペミスも即座に是正でき、従って正常な燃焼状態を維持できるとともに運転負荷が低減されて燃焼装置７全体の耐久性が向上する。また情報ネットワーク１３を介して結ばれた中央監視部１１において、専門スタッフが集中的にデータ解析、判定を行うため、高精度で効率的な監視運営を推進することができる。しかも、図１に示すように、監視サーバー１２と各地に点在する複数の燃焼施設１８（斎場）とを情報ネットワーク１３で結ぶと、中央監視部１１において効率的な集中管理が行なえる。

尚、叙上の説明は本発明の実施の形態を例示したものである。従って本発明の技術的範囲はこれに何ら限定されるものではなく、前記した実施の形態の他にも、各種の変形例が含まれる。

本発明の一実施の形態を例示する概略図である。 燃焼装置を例示する概略図であるある。 監視サーバーの要素構成を例示するブロック図である。 データ識別手段の処理手順を例示するフローチャートである。 異常警報出力の処理手順を例示するフローチャートである。 点検チェックリスト作成の処理手順を例示するフローチャートである。 メンテナンス予報リスト作成の処理手順を例示するフローチャートである。 検知履歴マーク付与の処理手順を例示するフローチャートである。 監視サーバーの出力装置において、スタート画面の要部を示す概略図である。 監視サーバーの出力装置において、管理値一覧を表示する画面の要部を示す概略図である。 監視サーバーの出力装置において、異常警報を表示する画面の要部を示す概略図である。 監視サーバーの出力装置において、異常履歴を表示する画面の要部を示す概略図である。 監視サーバーの出力装置において、デバイスモニターを表示する画面の要部を示す概略図である。 監視サーバーの出力装置において、センサー機器交換カウントを表示する画面の要部を示す概略図である。

符号の説明

１ 燃焼炉の遠隔監視システム
２ 燃焼炉
３ 燃料供給経路
４ 空気供給経路
５ 燃焼ガス排出経路
６ 燃焼用経路
７ 燃焼装置
８ 要監視機器
９ センサ
１０ 燃焼炉監視装置
１１ 中央監視部
１２ 監視サーバー
１３ 情報ネットワーク
１４ 判定データメモリ
１５ 出力装置
１６ 検知履歴メモリ
１７ 識別履歴メモリ
１８ 燃焼施設
１９ 送信部

Claims (6)

1. 内部で被燃焼物を燃焼する燃焼炉、及びこの燃焼炉に燃料を供給する燃料供給経路と、燃焼炉に空気を供給する空気供給経路と、燃焼炉内で生じる燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出経路とを含む燃焼用経路からなる燃焼装置を遠隔的に監視する燃焼炉の遠隔監視システムであって、
   前記燃焼用経路にその始端から順次に組み込まれ該経路を制御するとともに動作チェックが必要な要監視機器の作動状態を検知する個数のセンサを前記燃焼用経路に配したセンサ群を含む燃焼炉監視装置と、該燃焼炉監視装置から離れた中央監視部に設けられる監視サーバーとを有し、
   前記燃焼炉監視装置は、前記センサの検知データを、情報ネットワークを介して接続した前記監視サーバーに伝えるとともに、
   前記監視サーバーは、各センサの検知データにより各要監視機器が正常であることを示す正常範囲と保守を要する保守範囲とを示す判定データを記憶する判定データメモリと、判定データメモリの判定データにより各センサからの検知データを判定して各機器が正常か要保守状態かを識別するデータ識別手段と、識別結果を出力し要保守機器を指摘する出力装置とを含むことを特徴とする燃焼炉の遠隔監視システム。
2. 前記燃焼炉監視装置は、前記燃焼炉の燃焼状態を検知するために、該燃焼炉に取り付けられたセンサ群を更に含むことを特徴とする請求項１記載の燃焼炉の遠隔監視システム。
3. 前記センサは、要監視機器毎に取付けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼炉の遠隔監視システム。
4. 監視サーバは、継続的に送信される検知データを記録する検知履歴メモリ、及びデータ識別結果を記録する識別履歴メモリを有することを特徴とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼炉の遠隔監視システム。
5. 前記データ識別手段は、各センサの検知データに基づいて算出した一定期間の平均値、標準偏差値とにより、各監視機器が正常であることを示す正常範囲と保守を要する保守範囲とを示す判定データを用いて保守の要否を判別することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼炉の遠隔監視システム。
6. 前記監視サーバーは、前記データ識別手段の識別結果を、燃焼施設、又は燃焼装置の保守作業を担当する営繕部門へ向けて送信する送信部を具えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼炉の遠隔監視システム。

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