JP2019211124A - Control device, control system, and program - Google Patents

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Abstract

To enable the stable burning of mixed gas having an unknown composition of components.SOLUTION: A control device 8 includes: a flow rate calculation unit 82 for calculating a gas flow rate of mixed gas and an air flow rate of air on the basis of a component ratio of the mixed gas in the case of adjusting the total flow rate constant of the mixed gas having an unknown composition of components and air to be mixed with the mixed gas, and an equivalence rate constant of the mixed gas and the air; a gas flow rate control unit 83 for controlling a flow rate of the mixed gas flowing in gas piping on the basis of the gas flow rate calculated by the gas flow calculation unit 82; and an air flow rate control unit 86 for controlling the flow rate of air flowing in the air piping on the basis of a delay time corresponding to a distance from a measurement position on a route of the gas piping G, at which a measurement unit 3 for measuring a physical amount showing a component ratio of the mixed gas to a gas and air mixing unit β for mixing the mixed gas supplied by the gas piping and air supplied by air piping at a connection part between the gas piping and the air piping, and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit 82.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、制御装置、制御システム、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a control device, a control system, and a program.

近年、環境問題への関心の高まりにより、より低公害な燃焼を可能とする天然ガスが注目されている。天然ガスは、石油や石炭と比べて炭素/水素比が小さく、1モルの天然ガスを燃焼させたときの二酸化炭素の排出量が少ないことが知られている。また、輸送時に天然ガスを液化する際に、N成分、S成分が除去されるため、燃焼時のNOx(窒素酸化物)、SOx(硫黄酸化物)の排出量も少ないことが知られている。   In recent years, natural gas that enables lower pollution combustion has attracted attention due to an increase in interest in environmental problems. It is known that natural gas has a smaller carbon / hydrogen ratio than petroleum and coal, and emits less carbon dioxide when 1 mol of natural gas is burned. It is also known that when liquefying natural gas during transportation, N and S components are removed, so that NOx (nitrogen oxide) and SOx (sulfur oxide) emissions during combustion are small. .

天然ガスは、主成分はメタンであるが、そのほかにもエタン、プロパンなどの炭化水素などから構成される混合物である。それぞれの成分の比率は産地によって異なることが知られる。天然ガスの熱量は、各成分の存在比率によって決定される。したがって、異なる産地の天然ガスを用いた場合、発生する熱量も異なることになる。   Natural gas is a mixture composed of hydrocarbons such as ethane and propane in addition to methane as the main component. It is known that the ratio of each component varies depending on the production area. The amount of heat of natural gas is determined by the abundance ratio of each component. Therefore, when natural gas from different production areas is used, the amount of heat generated is also different.

通常、天然ガスは、液化されてタンクなどに貯蔵された状態のものが使用される。タンク内の液化天然ガスの量が少なくなり、液化天然ガスの一部が気化すると、タンクの上部では比重の小さいメタンが多く存在しやすく、下部では比重の大きいプロパンが多く存在しやすくなることがある。このようなタンクから天然ガスを流出させる際、タンク内の液化天然ガスの量が少なくなると、気化した天然ガスに生じる対流が顕著になる。このようにタンク内部で天然ガスが対流する場合、天然ガスの組成が周期的に変化することがあった。その場合、天然ガスの組成比の変化に伴って、天然ガスの熱量が周期的に変化することがあった。これにより、熱量が急激に変化して火炎が長くなったり、失火したりすることが想定される。
連続運転している燃焼器において、天然ガスの熱量の周期的変動を抑制できる燃焼制御方法が知られている(特許文献1)。
Usually, natural gas is used in a state of being liquefied and stored in a tank or the like. If the amount of liquefied natural gas in the tank is reduced and a part of the liquefied natural gas is vaporized, a large amount of methane having a small specific gravity tends to exist in the upper part of the tank, and a large amount of propane having a large specific gravity tends to exist in the lower part. is there. When natural gas flows out from such a tank, if the amount of liquefied natural gas in the tank decreases, the convection generated in the vaporized natural gas becomes significant. Thus, when natural gas convects inside the tank, the composition of the natural gas may change periodically. In that case, the amount of heat of the natural gas may periodically change as the composition ratio of the natural gas changes. Thereby, it is assumed that the amount of heat changes abruptly and the flame becomes longer or misfires.
A combustion control method is known that can suppress periodic fluctuations in the amount of heat of natural gas in a continuously operating combustor (Patent Document 1).

特開2018−31499号公報JP-A-2018-31499

燃焼に用いられる混合ガスの成分の組成が未知である場合がある。例えば、天然ガスがそれぞれ異なるタンクに貯蔵されて、一方のタンクから他方のタンクに切り替えて使用される際に、それぞれのタンクに貯蔵される天然ガスは、産地の異なる天然ガスが混ざっている場合があり、燃料組成が異なり得る。そのため、タンクの切り替えに伴い、天然ガスの燃料組成が変化する場合がある。その結果、天然ガスの燃料組成が変化し燃料組成が未知となり、安定して燃焼できない場合があった。   The composition of the components of the mixed gas used for combustion may be unknown. For example, when natural gas is stored in different tanks and used from one tank to the other, the natural gas stored in each tank is mixed with natural gas from different production areas. And the fuel composition can be different. Therefore, the fuel composition of natural gas may change with tank switching. As a result, the fuel composition of natural gas has changed, the fuel composition has become unknown, and stable combustion has sometimes occurred.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる制御装置、制御システム、及びプログラムを提供する。   This invention is made | formed in view of said point, and provides the control apparatus, control system, and program which can burn the mixed gas whose composition of an ingredient is unknown stably.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出部と、前記流量算出部が算出した前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御部と、前記混合ガスの成分比を示す物理量を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御部と、を備える制御装置である。   The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention provides a constant total flow rate of a mixed gas whose composition is unknown and air mixed with the mixed gas, and When the equivalence ratio between the mixed gas and the air is constant, a flow rate calculation unit that calculates the gas flow rate of the mixed gas and the air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas, and the flow rate Based on the gas flow rate calculated by the calculation unit, a gas flow rate control unit for controlling the flow rate of the mixed gas flowing in the gas pipe, and a measurement unit for measuring a physical quantity indicating a component ratio of the mixed gas are arranged. A gas-air mixing unit that mixes the mixed gas supplied by the gas pipe and the air supplied by the air pipe from a measurement position on the path of the gas pipe at a connection portion between the gas pipe and the air pipe. And an air flow rate control unit that controls the flow rate of the air flowing through the air pipe based on the delay time according to the distance at and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit. .

また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記物理量とは、前記混合ガスの密度であって、前記測定位置における前記密度に基づいて前記混合ガスの成分比を算出する成分比算出部をさらに備え、前記流量算出部は、前記成分比算出部が算出した前記密度が示す前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する。   Further, according to one aspect of the present invention, in the above control device, the physical quantity is a density of the mixed gas, and a component ratio calculation that calculates a component ratio of the mixed gas based on the density at the measurement position The flow rate calculation unit calculates a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas indicated by the density calculated by the component ratio calculation unit. .

また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記ガス流量制御部が制御するガス流量調整バルブは、前記ガス配管において前記測定位置の下流に配置されており、前記空気流量制御部は、前記測定位置から前記ガス流量調整バルブまでの距離に応じた伝達時間に基づいて前記空気の空気流量を制御する。   Further, according to one aspect of the present invention, in the above control device, the gas flow rate adjustment valve controlled by the gas flow rate control unit is disposed downstream of the measurement position in the gas pipe, and the air flow rate control unit is The air flow rate of the air is controlled based on the transmission time corresponding to the distance from the measurement position to the gas flow rate adjustment valve.

また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記遅れ時間を、前記混合ガスの密度と前記距離とに基づいて算出する遅れ時間算出部をさらに備える。   In addition, according to one aspect of the present invention, the control device further includes a delay time calculation unit that calculates the delay time based on the density of the mixed gas and the distance.

また、本発明の一態様は、上記の制御装置と、前記ガス配管の経路上に配置され、前記ガス配管を流れる前記混合ガスの流量を調整するガス流量調整バルブと、前記空気配管の経路上に配置され、前記空気配管を流れる前記空気の流量を調整する空気流量調整バルブとを備える制御システムである。   Further, according to one aspect of the present invention, the above control device, a gas flow rate adjustment valve that is disposed on the path of the gas pipe and adjusts the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe, and on the path of the air pipe And an air flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the air flowing through the air pipe.

また、本発明の一態様は、コンピュータに、成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出ステップと、前記流量算出ステップにおいて算出された前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御ステップと、前記混合ガスの成分比を示す物理量を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。   One embodiment of the present invention provides a computer with a constant total flow rate of a mixed gas whose composition is unknown and air mixed with the mixed gas, and a constant equivalence ratio of the mixed gas and the air. A flow rate calculating step for calculating a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas, and based on the gas flow rate calculated in the flow rate calculating step. From the measurement position on the path of the gas pipe where a gas flow rate control step for controlling the flow rate of the mixed gas flowing in the gas pipe and a measurement unit for measuring a physical quantity indicating a component ratio of the mixed gas are arranged, Up to a gas-air mixing section that mixes the mixed gas supplied by a gas pipe and the air supplied by an air pipe at a connection portion between the gas pipe and the air pipe. An air flow rate control step for controlling a flow rate of the air flowing in the air pipe based on a delay time according to separation and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit. .

本発明によれば、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。   According to the present invention, it is possible to stably burn a mixed gas whose component composition is unknown.

本発明の実施形態に係る制御システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る3種類の気体からなる燃料の模擬燃料供給系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the simulation fuel supply system of the fuel which consists of three types of gas which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る火炎高さの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flame height which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る模擬燃料ガスの成分比の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the component ratio of the simulation fuel gas which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る模擬燃料ガスに含まれる各気体の流量の変化の方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of the change of the flow volume of each gas contained in the simulation fuel gas which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る燃料流量一定条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the fuel flow constant conditions based on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る当量比一定条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equivalence ratio fixed conditions which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る遅れ時間の算出方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the calculation method of the delay time which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るメタンの体積分率とガス密度計の出力値との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the volume fraction of methane which concerns on embodiment of this invention, and the output value of a gas density meter. 本発明の実施形態に係るガスマスフローコントローラーの補正値とメタンの体積分率との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the correction value of the gas massflow controller which concerns on embodiment of this invention, and the volume fraction of methane. 本発明の実施形態に係るガス密度計を用いた燃料組成切り替え条件における各種変数の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the various variables in the fuel composition switching conditions using the gas density meter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る各条件における実験結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental result in each condition which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態との比較のための当量比一定条件における実験結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental result in the equivalent ratio constant conditions for the comparison with this embodiment. 本実施形態との比較のための燃料流量一定条件における実験結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the experimental result in the fuel flow constant conditions for the comparison with this embodiment. 本実施形態との比較のための空気流量制御における実験結果の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the experimental result in the air flow control for the comparison with this embodiment. 本実施形態との比較のための燃料流量制御における実験結果の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the experimental result in the fuel flow control for the comparison with this embodiment.

(実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る制御システムSの一例を示す図である。制御システムSは、天然ガス供給系R1と、ガス密度計3と、ガスマスフローコントローラー(MFC)4と、信号変換器5と、コンプレッサ6と、バルブV1と、空気マスフローコントローラー7と、制御装置8と、AD/DA変換ボード9と、バーナ10と、ガス配管GP1と、ガス配管GP2と、ガス配管GP3と、空気配管APとを備える。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a control system S according to the present embodiment. The control system S includes a natural gas supply system R1, a gas density meter 3, a gas mass flow controller (MFC) 4, a signal converter 5, a compressor 6, a valve V1, an air mass flow controller 7, and a control device 8. And an AD / DA conversion board 9, a burner 10, a gas pipe GP1, a gas pipe GP2, a gas pipe GP3, and an air pipe AP.

天然ガス供給系R1は、制御システムSに天然ガスG0を供給する。天然ガス供給系R1は、ガスタンク1と、ガスタンク2と、バルブV11と、バルブV12と、ガス配管GP0とを備える。天然ガス供給系R1は、ガス配管GP1を介してガス密度計3に接続される。   The natural gas supply system R1 supplies the natural gas G0 to the control system S. The natural gas supply system R1 includes a gas tank 1, a gas tank 2, a valve V11, a valve V12, and a gas pipe GP0. The natural gas supply system R1 is connected to the gas density meter 3 via the gas pipe GP1.

ガスタンク1は、第1の天然ガスを貯蔵する。バルブV11は、ガスタンク1とガス配管GP0との間に設けられる。バルブV11は、第1の天然ガスをガスタンク1からガス配管GP0へ一定の圧力において流入させる。
ガスタンク2は、第2の天然ガスを貯蔵する。ここで第2の天然ガスの組成比と、第1の天然ガスの組成比とは異なる。バルブV12は、ガスタンク2とガス配管GP0との間に設けられる。バルブV12は、第2の天然ガスをガスタンク2からガス配管GP0へ一定の圧力において流入させる。
バルブV11及びバルブV12は減圧弁である。
The gas tank 1 stores the first natural gas. The valve V11 is provided between the gas tank 1 and the gas pipe GP0. The valve V11 allows the first natural gas to flow from the gas tank 1 to the gas pipe GP0 at a constant pressure.
The gas tank 2 stores the second natural gas. Here, the composition ratio of the second natural gas is different from the composition ratio of the first natural gas. The valve V12 is provided between the gas tank 2 and the gas pipe GP0. The valve V12 allows the second natural gas to flow from the gas tank 2 to the gas pipe GP0 at a constant pressure.
The valve V11 and the valve V12 are pressure reducing valves.

天然ガスG0は、ガスタンク1またはガスタンク2から供給される。天然ガスG0は、ガスタンク1から供給される第1の天然ガス、または、ガスタンク2から供給される第2の天然ガス、または、ガスタンク1から供給される第1の天然ガスと、ガスタンク2から供給される第2の天然ガスとの混合ガスである。
ガス配管GP0は、位置Pを介してガス配管GP1に接続される。
以下では、天然ガスG0を、天然ガスG0が通るガス配管に応じて密度測定前ガスG1、密度測定後ガスG2、及び流量調整後ガスG3のように名称を変えて区別することがある。
The natural gas G0 is supplied from the gas tank 1 or the gas tank 2. The natural gas G 0 is supplied from the first natural gas supplied from the gas tank 1, the second natural gas supplied from the gas tank 2, or the first natural gas supplied from the gas tank 1 and the gas tank 2. It is a mixed gas with the second natural gas.
The gas pipe GP0 is connected to the gas pipe GP1 through the position P.
Hereinafter, the natural gas G0 may be distinguished by changing the names such as the gas G1 before density measurement, the gas G2 after density measurement, and the gas G3 after flow rate adjustment according to the gas pipe through which the natural gas G0 passes.

ガス密度計3は、ガス配管GP1から流入する密度測定前ガスG1の密度を測定する。ここで密度測定前ガスG1は、天然ガス供給系R1から供給される天然ガスG0である。
ガス密度計3は、一例として、振動式ガス密度計である。ガス密度計3には、薄肉円筒振動子(レゾネータ)が内蔵されており、その共振周波数は周囲を流れる密度測定前ガスG1の密度に依存して変化する。ガス密度計3は、この共振周波数を測定することにより密度測定前ガスG1の密度を測定する。
The gas density meter 3 measures the density of the pre-density measurement gas G1 flowing from the gas pipe GP1. Here, the gas G1 before density measurement is the natural gas G0 supplied from the natural gas supply system R1.
As an example, the gas density meter 3 is a vibration type gas density meter. The gas density meter 3 incorporates a thin-walled cylindrical vibrator (resonator), and its resonance frequency changes depending on the density of the pre-density measurement gas G1 that flows around it. The gas density meter 3 measures the density of the gas G1 before density measurement by measuring the resonance frequency.

ガス密度計3は、ガス配管GP2を介してガスマスフローコントローラー4に接続される。密度測定前ガスG1は、ガス密度計3により密度が測定され密度測定後ガスG2としてガスマスフローコントローラー4に流入する。密度測定後ガスG2が、ガス配管GP2を通ってガス密度計3からガスマスフローコントローラー4へ到達するのにかかる時間を伝達時間tという。つまり、伝達時間tとは、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置からガスマスフローコントローラー4までの距離に応じた時間である。 The gas density meter 3 is connected to a gas mass flow controller 4 via a gas pipe GP2. The density G1 before the density measurement is measured by the gas density meter 3 and flows into the gas mass flow controller 4 as the density gas G2 after the density measurement. The time taken for the gas G2 after density measurement to reach the gas mass flow controller 4 from the gas density meter 3 through the gas pipe GP2 is referred to as a transmission time t t . That is, the transmission time t t is a time according to the distance from the measurement position on the gas piping path where the gas density meter 3 is arranged to the gas mass flow controller 4.

一方、ガス密度計3は、出入力信号用の配線により信号変換器5に接続される。ガス密度計3は、測定した密度の値を示す電流を信号変換器5に出力する。   On the other hand, the gas density meter 3 is connected to the signal converter 5 by wiring for input / output signals. The gas density meter 3 outputs a current indicating the measured density value to the signal converter 5.

ガスマスフローコントローラー4は、制御装置8の制御に基づいて密度測定後ガスG2の流量を制御する。ガスマスフローコントローラー4は、ガス配管の経路上に配置され、ガス配管を流れる天然ガスG0の流量を調整するバルブである。ガスマスフローコントローラー4は、ガス密度計3の下流に配置される。
ガスマスフローコントローラー4は、AD/DA変換ボード9を介して制御装置8により制御される。ガスマスフローコントローラー4は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。
The gas mass flow controller 4 controls the flow rate of the gas G <b> 2 after density measurement based on the control of the control device 8. The gas mass flow controller 4 is a valve that is arranged on the path of the gas pipe and adjusts the flow rate of the natural gas G0 that flows through the gas pipe. The gas mass flow controller 4 is disposed downstream of the gas density meter 3.
The gas mass flow controller 4 is controlled by the control device 8 via the AD / DA conversion board 9. The gas mass flow controller 4 is connected to the AD / DA conversion board 9 by wiring for input / output signals.

ガスマスフローコントローラー4は、ガス配管GP3を介して合流点βに接続される。密度測定後ガスG2は、ガスマスフローコントローラー4により流量を制御され流量調整後ガスG3として合流点βに流入する。流量調整後ガスG3が、ガス配管GP3を通ってガスマスフローコントローラー4から合流点βへ到達するのにかかる時間を遅れ時間tという。また、ガス配管GP3の長さを長さLとする。長さLは、ガスマスフローコントローラー4から合流点βまでの距離に等しい。 The gas mass flow controller 4 is connected to the junction β through the gas pipe GP3. After the density measurement, the gas G2 is controlled in flow rate by the gas mass flow controller 4 and flows into the junction β as the gas G3 after flow rate adjustment. Flow rate adjusted gas G3 is, through the gas pipe GP3 that the time t d delay the time to reach the gas mass flow controller 4 to the joining point beta. Further, the length of the gas pipe GP3 is set to a length L. The length L is equal to the distance from the gas mass flow controller 4 to the junction point β.

信号変換器5は、ガス密度計3が出力する電流の値を、電圧の値に変換する。信号変換器5は、変換した電圧の値をAD/DA変換ボード9に供給する。信号変換器5は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。   The signal converter 5 converts the current value output from the gas density meter 3 into a voltage value. The signal converter 5 supplies the converted voltage value to the AD / DA conversion board 9. The signal converter 5 is connected to the AD / DA conversion board 9 by wiring for input / output signals.

コンプレッサ6は、空気ARを、バルブV1及び空気マスフローコントローラー7を介して合流点βに供給する。バルブV1は、コンプレッサ6と空気マスフローコントローラー7との間に設けられる。バルブV1は、空気ARをコンプレッサ6から空気マスフローコントローラー7へ一定の圧力において流入させる。バルブV1は減圧弁である。   The compressor 6 supplies the air AR to the junction β through the valve V1 and the air mass flow controller 7. The valve V <b> 1 is provided between the compressor 6 and the air mass flow controller 7. The valve V1 causes the air AR to flow from the compressor 6 to the air mass flow controller 7 at a constant pressure. The valve V1 is a pressure reducing valve.

空気マスフローコントローラー7は、制御装置8の制御に基づいて空気ARの流量を制御する。空気マスフローコントローラー7は、空気配管APの経路上に配置され、空気配管APを流れる空気ARの流量を調整するバルブである。空気マスフローコントローラー7は、空気配管APを介して合流点βに接続される。空気マスフローコントローラー7により流量を制御された空気ARは、合流点βに流入する。
空気マスフローコントローラー7は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。
The air mass flow controller 7 controls the flow rate of the air AR based on the control of the control device 8. The air mass flow controller 7 is a valve that is disposed on the path of the air pipe AP and adjusts the flow rate of the air AR that flows through the air pipe AP. The air mass flow controller 7 is connected to the junction β through the air pipe AP. The air AR whose flow rate is controlled by the air mass flow controller 7 flows into the junction β.
The air mass flow controller 7 is connected to the AD / DA conversion board 9 by wiring for input / output signals.

制御装置8は、AD/DA変換ボード9を介して、ガスマスフローコントローラー4、及び空気マスフローコントローラー7を制御する。つまり制御装置8は、ガスマスフローコントローラー4から流出する流量調整後ガスG3の流量、及び空気マスフローコントローラー7から流出する空気ARの流量を制御する。
制御装置8は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。制御装置8は、一例として、PC(Personal Computer)である。
The control device 8 controls the gas mass flow controller 4 and the air mass flow controller 7 via the AD / DA conversion board 9. That is, the control device 8 controls the flow rate of the adjusted gas G3 flowing out of the gas mass flow controller 4 and the flow rate of the air AR flowing out of the air mass flow controller 7.
The control device 8 is connected to the AD / DA conversion board 9 by wiring for input / output signals. The control device 8 is, for example, a PC (Personal Computer).

AD/DA変換ボード9は、ガス密度計3が供給する密度測定前ガスG1の密度の値を、信号変換器5を介して取得する。AD/DA変換ボード9は、取得した密度測定前ガスG1の密度の値を制御装置8に供給する。
AD/DA変換ボード9は、制御装置8の制御に基づいて、ガスマスフローコントローラー4を制御するための制御信号を、出入力信号用の配線を介してガスマスフローコントローラー4に供給する。
AD/DA変換ボード9は、制御装置8の制御に基づいて、空気マスフローコントローラー7を制御するための制御信号を、出入力信号用の配線を介して空気マスフローコントローラー7に供給する。
The AD / DA conversion board 9 acquires the density value of the gas G1 before density measurement supplied by the gas density meter 3 through the signal converter 5. The AD / DA conversion board 9 supplies the acquired density value of the gas G1 before density measurement to the control device 8.
The AD / DA conversion board 9 supplies a control signal for controlling the gas mass flow controller 4 to the gas mass flow controller 4 via the input / output signal wiring based on the control of the control device 8.
The AD / DA conversion board 9 supplies a control signal for controlling the air mass flow controller 7 to the air mass flow controller 7 via the wiring for input / output signals based on the control of the control device 8.

バーナ10は、合流点βから流入する空気混合ガスG4を燃焼させ、火炎を形成する。ここで空気混合ガスG4は、ガス配管GP3を通った流量調整後ガスG3と、空気配管APを通った空気ARとが混合されたガスである。   The burner 10 burns the air mixed gas G4 flowing from the confluence point β to form a flame. Here, the air mixed gas G4 is a gas in which the flow-adjusted gas G3 passing through the gas pipe GP3 and the air AR passing through the air pipe AP are mixed.

次に、図2を参照し制御装置8の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る制御装置8の構成の一例を示す図である。制御装置8は、密度取得部80と、成分比算出部81と、流量算出部82と、ガス流量制御部83と、遅れ時間算出部84と、記憶部85と、空気流量制御部86とを備える。
Next, the configuration of the control device 8 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control device 8 according to the present embodiment. The control device 8 includes a density acquisition unit 80, a component ratio calculation unit 81, a flow rate calculation unit 82, a gas flow rate control unit 83, a delay time calculation unit 84, a storage unit 85, and an air flow rate control unit 86. Prepare.

密度取得部80は、ガス密度計3が測定した密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。ここで密度取得部80は、信号変換器5及びAD/DA変換ボード9を介して密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。ただし、図2においては、信号変換器5及びAD/DA変換ボード9は省略されている。
密度取得部80は、取得した密度測定後ガスG2の密度の値を成分比算出部81に供給する。また、密度取得部80は、取得した密度測定後ガスG2の密度の値を遅れ時間算出部84に供給する。
The density acquisition unit 80 acquires the density value of the gas G2 after density measurement measured by the gas density meter 3. Here, the density acquisition unit 80 acquires the density value of the gas G <b> 2 after density measurement via the signal converter 5 and the AD / DA conversion board 9. However, in FIG. 2, the signal converter 5 and the AD / DA conversion board 9 are omitted.
The density acquisition unit 80 supplies the acquired density value of the post-density measurement gas G <b> 2 to the component ratio calculation unit 81. In addition, the density acquisition unit 80 supplies the acquired density value of the post-density measurement gas G <b> 2 to the delay time calculation unit 84.

成分比算出部81は、密度取得部80が取得した密度測定後ガスG2の密度の値から、密度測定後ガスG2の成分比を算出する。成分比算出部81は、算出した密度測定後ガスG2の成分比を流量算出部82に供給する。   The component ratio calculation unit 81 calculates the component ratio of the density-measured gas G2 from the density value of the density-measurement gas G2 acquired by the density acquisition unit 80. The component ratio calculation unit 81 supplies the calculated component ratio of the density-measured gas G <b> 2 to the flow rate calculation unit 82.

ここで密度取得部80が取得した密度測定後ガスG2の密度の値とは、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置における天然ガスG0の密度の値である。したがって、成分比算出部81は、天然ガスG0の成分比を示す密度を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置における天然ガスG0の密度に基づいて混合ガスの成分比を算出する。   Here, the density value of the density-measured gas G2 acquired by the density acquisition unit 80 is the density value of the natural gas G0 at the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 is disposed. Therefore, the component ratio calculation unit 81 is a component of the mixed gas based on the density of the natural gas G0 at the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 for measuring the density indicating the component ratio of the natural gas G0 is arranged. Calculate the ratio.

流量算出部82は、成分比算出部81が算出した密度測定後ガスG2の成分比に基づいて、ガスマスフローコントローラー4から流出する流量調整後ガスG3のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。ここで流量算出部82は、流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定、かつ流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とした場合において、流量調整後ガスG3のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。
流量算出部82は、算出したガス流量を示すガス流量情報をガス流量制御部83に供給する。また、流量算出部82は、算出した空気流量を示す空気流量情報を空気流量制御部86に供給する。
The flow rate calculation unit 82 calculates the gas flow rate of the adjusted gas G3 flowing out from the gas mass flow controller 4 and the air flow rate of the air AR based on the component ratio of the density-measured gas G2 calculated by the component ratio calculation unit 81. To do. Here, when the total flow rate of the flow-adjusted gas G3 and the air AR is constant and the equivalence ratio of the flow-adjusted gas G3 and the air AR is constant, the flow rate calculation unit 82 is configured to supply the gas flow rate of the flow-adjusted gas G3 And the air flow rate of the air AR are calculated.
The flow rate calculation unit 82 supplies gas flow rate information indicating the calculated gas flow rate to the gas flow rate control unit 83. Further, the flow rate calculation unit 82 supplies air flow rate information indicating the calculated air flow rate to the air flow rate control unit 86.

ここで流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定とは、合流点βに流入する流量調整後ガスG3の流量と、合流点βに流入する空気ARとの流量とがそれぞれ一定であるという条件である。つまり、流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定とは、合流点βから流出する空気混合ガスG4の流量が一定である条件である。
また流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とは、流量調整後ガスG3および空気ARの体積比を、理論混合比における燃料および空気の体積比で除した値を指し、式(1)により表される。
Here, the constant total flow rate of the gas G3 after flow adjustment and the air AR means that the flow rate of the gas G3 after flow adjustment flowing into the junction β and the flow rate of the air AR flowing into the junction β are constant. This is the condition. That is, the constant total flow rate of the flow-adjusted gas G3 and the air AR is a condition in which the flow rate of the air mixed gas G4 flowing out from the junction β is constant.
The constant equivalence ratio between the gas G3 after flow adjustment and the air AR is a value obtained by dividing the volume ratio between the gas G3 after flow adjustment and the air AR by the volume ratio of fuel and air in the theoretical mixing ratio. 1).

ここでQfuelは流量調整後ガスG3の体積を表し、Qairは空気ARの体積を表す。また、量論燃空比(F/A)stは、理論混合比における燃料および空気の体積比を表す。
流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とは、合流点βから流出する空気混合ガスG4の等量比が一定である条件である。
Here, Q fuel represents the volume of the gas G3 after the flow adjustment, and Q air represents the volume of the air AR. The stoichiometric fuel / air ratio (F / A) st represents the volume ratio of the fuel and air in the theoretical mixing ratio.
The constant equivalence ratio between the flow-adjusted gas G3 and the air AR is a condition in which the equivalence ratio of the air mixed gas G4 flowing out from the junction β is constant.

上述したように、流量算出部82は、成分の組成が未知である天然ガスG0と、天然ガスG0と混合される空気ARとの総流量一定、かつ天然ガスG0と空気ARとの等量比一定とした場合において、天然ガスG0の成分比に基づいて、天然ガスG0のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。ここで天然ガスG0の成分比は、成分比算出部81が算出した天然ガスG0の密度が示す成分比である。したがって、流量算出部82は、成分比算出部81が算出した天然ガスG0の密度が示す天然ガスG0の成分比に基づいて、天然ガスG0のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。   As described above, the flow rate calculation unit 82 has a constant total flow rate between the natural gas G0 whose component composition is unknown and the air AR mixed with the natural gas G0, and an equivalence ratio between the natural gas G0 and the air AR. In the case of being constant, the gas flow rate of the natural gas G0 and the air flow rate of the air AR are calculated based on the component ratio of the natural gas G0. Here, the component ratio of the natural gas G0 is a component ratio indicated by the density of the natural gas G0 calculated by the component ratio calculation unit 81. Therefore, the flow rate calculation unit 82 calculates the gas flow rate of the natural gas G0 and the air flow rate of the air AR based on the component ratio of the natural gas G0 indicated by the density of the natural gas G0 calculated by the component ratio calculation unit 81.

ガス流量制御部83は、ガス流量制御部83が供給するガス流量情報に基づいて、ガスマスフローコントローラー4を制御する。ガス流量制御部83は、ガスマスフローコントローラー4を制御することにより流量調整後ガスG3の流量を制御する。ここでガス流量制御部83は、AD/DA変換ボード9を介して、流量調整後ガスG3の流量を制御するための信号をガスマスフローコントローラー4に供給する。
上述したように、ガス流量制御部83は、流量算出部82が算出したガス流量に基づいて、ガス配管GP3内を流れる天然ガスG0の流量を制御する。
The gas flow rate controller 83 controls the gas mass flow controller 4 based on the gas flow rate information supplied by the gas flow rate controller 83. The gas flow rate control unit 83 controls the flow rate of the gas G3 after the flow rate adjustment by controlling the gas mass flow controller 4. Here, the gas flow rate control unit 83 supplies a signal for controlling the flow rate of the gas G3 after the flow rate adjustment to the gas mass flow controller 4 via the AD / DA conversion board 9.
As described above, the gas flow rate control unit 83 controls the flow rate of the natural gas G0 flowing through the gas pipe GP3 based on the gas flow rate calculated by the flow rate calculation unit 82.

遅れ時間算出部84は、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から合流点βまでの距離に応じた遅れ時間TDTを算出する。遅れ時間TDTは、密度測定後ガスG2がガス密度計3からガス配管GP2を通ってガスマスフローコントローラー4へと流入し、ガスマスフローコントローラー4から流量調整後ガスG3として流出し、ガス配管GP3を通って合流点βへ到達するのにかかる時間である。したがって、遅れ時間TDTは、伝達時間tと、遅れ時間tとを加算した時間に等しい。
遅れ時間算出部84は、伝達時間tと遅れ時間tとをそれぞれ算出して、算出した伝達時間tと遅れ時間tとを加算し遅れ時間TDTとしてもよい。
The delay time calculation unit 84 calculates a delay time TDT corresponding to the distance from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 is arranged to the junction point β. In the delay time TDT, after the density measurement, the gas G2 flows into the gas mass flow controller 4 from the gas density meter 3 through the gas pipe GP2, flows out from the gas mass flow controller 4 as the gas G3 after adjusting the flow rate, and passes through the gas pipe GP3. This is the time taken to reach the junction β. Therefore, the delay time TDT is equal to the time obtained by adding the transmission time t t and the delay time t d .
Delay time calculating unit 84 and a transmission time t t and the delay time t d is calculated, by adding the calculated transmission time t t and the delay time t d may be delay time TDT.

ここでは、遅れ時間算出部84が、遅れ時間TDTを算出するのに、予め算出された初期遅れ時間TDT0を補正するための補正値を算出する例を説明する。
遅れ時間算出部84は、密度取得部80が供給する密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。遅れ時間算出部84は、記憶部85から遅れ時間情報850を取得する。ここで遅れ時間情報850とは、初期遅れ時間TDT0を示す情報である。初期遅れ時間td0は、ガス配管GP2の長さ、及びガス配管GP3の長さ(長さL)に応じて予め算出された遅れ時間TDTの値である。
Here, an example will be described in which the delay time calculation unit 84 calculates a correction value for correcting the initial delay time TDT0 calculated in advance to calculate the delay time TDT.
The delay time calculation unit 84 acquires the density value of the density-measured gas G2 supplied by the density acquisition unit 80. The delay time calculation unit 84 acquires the delay time information 850 from the storage unit 85. Here, the delay time information 850 is information indicating the initial delay time TDT0. The initial delay time td0 is a value of the delay time TDT calculated in advance according to the length of the gas pipe GP2 and the length of the gas pipe GP3 (length L).

遅れ時間算出部84は、遅れ時間情報850が示す初期遅れ時間TDT0を、取得した密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて補正することにより、遅れ時間TDTを算出する。つまり、遅れ時間算出部84は、予め算出された初期遅れ時間TDT0を補正するための補正値を算出する。   The delay time calculation unit 84 calculates the delay time TDT by correcting the initial delay time TDT0 indicated by the delay time information 850 based on the acquired density value of the density measurement gas G2. That is, the delay time calculation unit 84 calculates a correction value for correcting the initial delay time TDT0 calculated in advance.

ここで初期遅れ時間TDT0は、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、合流点βまでの距離に基づいて算出される時間である。したがって、遅れ時間算出部84は、遅れ時間TDTを、天然ガスG0の密度と、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、合流点βまでの距離とに基づいて算出する。
遅れ時間算出部84は、算出した遅れ時間TDTを空気流量制御部86に供給する。
記憶部85は、遅れ時間情報850を記憶する。
Here, the initial delay time TDT0 is a time calculated based on the distance from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 is disposed to the junction β. Therefore, the delay time calculation unit 84 calculates the delay time TDT based on the density of the natural gas G0 and the distance from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 is disposed to the junction β. To do.
The delay time calculation unit 84 supplies the calculated delay time TDT to the air flow rate control unit 86.
The storage unit 85 stores delay time information 850.

空気流量制御部86は、遅れ時間算出部84が算出した遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気ARの空気流量とに基づいて空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。   The air flow rate control unit 86 controls the flow rate of the air AR flowing through the air pipe AP based on the delay time TDT calculated by the delay time calculation unit 84 and the air flow rate of the air AR calculated by the flow rate calculation unit 82.

ここで遅れ時間算出部84が算出した遅れ時間TDTとは、密度測定後ガスG2の成分比を示す密度を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管GP3によって供給される流量調整後ガスG3と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管GP3と空気配管APとの接続部において混合する合流点βまでの距離に応じた時間である。
したがって、空気流量制御部86は、天然ガスG0の成分比を示す物理量を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される天然ガスG0と空気配管によって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合する合流点βまでの距離に応じた遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気流量とに基づいて、空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。ここで天然ガスG0の成分比を示す物理量とは、混合ガスの密度である。
Here, the delay time TDT calculated by the delay time calculation unit 84 refers to the gas pipe from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 for measuring the density indicating the component ratio of the gas G2 after density measurement is arranged. This is the time according to the distance to the junction point β where the flow-adjusted gas G3 supplied by GP3 and the air AR supplied by the air pipe AP are mixed at the connection between the gas pipe GP3 and the air pipe AP.
Accordingly, the air flow rate control unit 86, from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 for measuring the physical quantity indicating the component ratio of the natural gas G0 is disposed, the natural gas G0 and the air supplied by the gas pipe. Based on the delay time TDT according to the distance to the junction β where the air AR supplied by the pipe is mixed at the connection between the gas pipe and the air pipe AP, and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit 82, The flow rate of the air AR flowing through the air pipe AP is controlled. Here, the physical quantity indicating the component ratio of the natural gas G0 is the density of the mixed gas.

また、空気流量制御部86は、遅れ時間算出部84が算出した伝達時間tに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよい。ここで空気流量制御部86は、遅れ時間tに加えて、伝達時間tに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよいし、伝達時間tのみに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよい。 Further, the air flow rate control unit 86 may control the air flow rate of the air AR based on the transmission time t t calculated by the delay time calculation unit 84. Here, the air flow rate control unit 86 may control the air flow rate of the air AR based on the transmission time t t in addition to the delay time t d , or the air flow rate of the air AR based only on the transmission time t t. May be controlled.

なお、本実施形態では、遅れ時間算出部84が、予め算出された初期遅れ時間td0を補正するための補正値を算出する場合を一例として説明したが、これに限らない。遅れ時間算出部84は、密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて遅れ時間TDTを算出してもよい。遅れ時間算出部84が、密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて遅れ時間TDTを算出する場合、記憶部85に遅れ時間情報850は記憶されなくてもよい。 In the present embodiment, the case where the delay time calculation unit 84 calculates a correction value for correcting the initial delay time t d0 calculated in advance has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The delay time calculation unit 84 may calculate the delay time TDT based on the density value of the density-measured gas G2. When the delay time calculation unit 84 calculates the delay time TDT based on the density value of the gas G2 after density measurement, the delay time information 850 may not be stored in the storage unit 85.

また、本実施形態では、密度取得部80が取得する混合ガスの密度の値が、ガス密度計3により測定される場合について説明するが、これに限らない。密度取得部80が取得する混合ガスの密度の値は、例えば、レーザを用いた光学式の方法や、ガスクロマトグラフィなどにより測定されてもよい。   Moreover, although this embodiment demonstrates the case where the value of the density of the mixed gas which the density acquisition part 80 acquires is measured by the gas density meter 3, it does not restrict to this. The density value of the mixed gas acquired by the density acquisition unit 80 may be measured by, for example, an optical method using a laser, gas chromatography, or the like.

以下では、制御システムSの効果を説明するために、制御システムSが天然ガス供給系R1の代わりに、模擬燃料供給系R2を備え、成分比が既知である混合ガスの流量を制御する場合について説明する。   Hereinafter, in order to explain the effect of the control system S, the control system S includes a simulated fuel supply system R2 instead of the natural gas supply system R1, and controls the flow rate of the mixed gas having a known component ratio. explain.

図3は、本実施形態に係る3種類の気体からなる燃料の模擬燃料供給系R2の一例を示す図である。模擬燃料供給系R2は位置Pにおいて図1に示した制御システムSに接続され、制御システムSに模擬燃料ガスG10を供給する。ここで模擬燃料ガスG10は、天然ガスを模擬するための混合ガスでありメタン、エタン、及びプロパンを含む。天然ガスの燃焼特性は、メタン、エタン、及びプロパンの3種類の混合ガスの燃焼特性とほぼ同様であることが知られている。模擬燃料ガスG10の成分比は既知である。模擬燃料ガスG10の成分比については図5を参照し後述する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a simulated fuel supply system R2 for fuel composed of three types of gases according to the present embodiment. The simulated fuel supply system R2 is connected to the control system S shown in FIG. 1 at the position P, and supplies the simulated fuel gas G10 to the control system S. Here, the simulated fuel gas G10 is a mixed gas for simulating natural gas, and includes methane, ethane, and propane. It is known that the combustion characteristics of natural gas are almost the same as the combustion characteristics of three types of mixed gas of methane, ethane, and propane. The component ratio of the simulated fuel gas G10 is known. The component ratio of the simulated fuel gas G10 will be described later with reference to FIG.

模擬燃料供給系R2は、メタンシリンダーC1、エタンシリンダーC2、及びプロパンシリンダーC3と、バルブV21、バルブV22、及びバルブV23と、ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、及びガスマスフローコントローラー23と、バルブV3と、ガス配管GP10とを備える。   The simulated fuel supply system R2 includes a methane cylinder C1, an ethane cylinder C2, a propane cylinder C3, a valve V21, a valve V22, and a valve V23, a gas mass flow controller 21, a gas mass flow controller 22, a gas mass flow controller 23, and a valve. V3 and gas piping GP10 are provided.

メタンシリンダーC1は、メタンを貯蔵する。バルブV21は、メタンシリンダーC1とガスマスフローコントローラー21との間に設けられる。バルブV21は、メタンをメタンシリンダーC1からガスマスフローコントローラー21へ一定の圧力において流入させる。
エタンシリンダーC2は、エタンを貯蔵する。バルブV22は、エタンシリンダーC2とガスマスフローコントローラー22との間に設けられる。バルブV22は、エタンをエタンシリンダーC2からガスマスフローコントローラー22へ一定の圧力において流入させる。
プロパンシリンダーC3は、プロパンを貯蔵する。バルブV23は、プロパンシリンダーC3とガスマスフローコントローラー23との間に設けられる。バルブV23は、プロパンをプロパンシリンダーC3からガスマスフローコントローラー23へ一定の圧力において流入させる。
The methane cylinder C1 stores methane. The valve V21 is provided between the methane cylinder C1 and the gas mass flow controller 21. The valve V21 allows methane to flow from the methane cylinder C1 to the gas mass flow controller 21 at a constant pressure.
The ethane cylinder C2 stores ethane. The valve V22 is provided between the ethane cylinder C2 and the gas mass flow controller 22. The valve V22 allows ethane to flow from the ethane cylinder C2 to the gas mass flow controller 22 at a constant pressure.
The propane cylinder C3 stores propane. The valve V23 is provided between the propane cylinder C3 and the gas mass flow controller 23. The valve V23 allows propane to flow from the propane cylinder C3 to the gas mass flow controller 23 at a constant pressure.

ガスマスフローコントローラー21は、メタンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー22は、エタンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー23は、プロパンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、及びガスマスフローコントローラー23は、AD/DA変換ボード9を介して制御装置8により制御される。   The gas mass flow controller 21 controls the flow rate of methane. The gas mass flow controller 22 controls the flow rate of ethane. The gas mass flow controller 23 controls the flow rate of propane. The gas mass flow controller 21, the gas mass flow controller 22, and the gas mass flow controller 23 are controlled by the control device 8 via the AD / DA conversion board 9.

ガスマスフローコントローラー21から供給されるメタン、ガスマスフローコントローラー22から供給されるエタン、及びガスマスフローコントローラー23から供給されるプロパンの各気体は、合流点αにおいて合流し混合される。混合された各気体は、模擬燃料ガスG10としてガス配管GP10を通って位置Pへと流入する。   The methane gas supplied from the gas mass flow controller 21, the ethane gas supplied from the gas mass flow controller 22, and the propane gas supplied from the gas mass flow controller 23 are merged and mixed at the merge point α. Each mixed gas flows into the position P through the gas pipe GP10 as the simulated fuel gas G10.

バルブV3は、外気につながる流路に設置される。バルブV3は、ガスマスフローコントローラー21から供給されるメタン、ガスマスフローコントローラー22が供給するエタン、及びガスマスフローコントローラー23が供給するプロパンの流量に依存せずに模擬燃料ガスG10の流量を制御するためのバルブである。   The valve V3 is installed in a flow path that leads to outside air. The valve V3 controls the flow rate of the simulated fuel gas G10 without depending on the flow rate of methane supplied from the gas mass flow controller 21, ethane supplied from the gas mass flow controller 22, and propane supplied from the gas mass flow controller 23. It is a valve.

本実施形態においては、バーナ10において形成される火炎の安定性を調べるために火炎高さHを測定する。ここで図4を参照し、火炎高さHについて説明する。
図4は、本実施形態に係る火炎高さHの一例を示す図である。火炎高さHは、バーナ10の出口から火炎の先端までの高さである。火炎高さHは、例えば、火炎の挙動を、イメージインテンシファイアを取り付けた高速度カメラを用いて撮影することにより測定される。
In the present embodiment, the flame height H is measured in order to examine the stability of the flame formed in the burner 10. Here, the flame height H will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the flame height H according to the present embodiment. The flame height H is the height from the outlet of the burner 10 to the tip of the flame. The flame height H is measured, for example, by photographing the behavior of the flame using a high-speed camera equipped with an image intensifier.

次に模擬燃料ガスG10の成分比について説明する。
図5は、本実施形態に係る模擬燃料ガスG10の成分比の一例を示す図である。本実施形態では、メタン、エタン、及びプロパンの異なる5種類の成分比の模擬燃料ガスG10を用いる。ただし、以下では模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する場合を例にとって説明する。
Next, the component ratio of the simulated fuel gas G10 will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the component ratio of the simulated fuel gas G10 according to the present embodiment. In this embodiment, the simulated fuel gas G10 having five component ratios of methane, ethane, and propane is used. However, a case where the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E will be described below as an example.

模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量の変化の方法について説明する。
図6は、本実施形態に係る模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量の変化の方法の一例を示す図である。本実施形態では、ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、ガスマスフローコントローラー23、及び空気マスフローコントローラー7を用いて、メタン、エタン、プロパン、及び空気ARの流量を制御し、模擬燃料ガスG10の成分比の過渡的な変化を実現する。
A method of changing the flow rate of each gas contained in the simulated fuel gas G10 will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method of changing the flow rate of each gas included in the simulated fuel gas G10 according to the present embodiment. In this embodiment, the gas mass flow controller 21, the gas mass flow controller 22, the gas mass flow controller 23, and the air mass flow controller 7 are used to control the flow rates of methane, ethane, propane, and air AR, and the components of the simulated fuel gas G10. Realize a transient change in ratio.

模擬燃料ガスG10をある成分比から別の成分比へと切り替える際に、模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量を線形に変化させた。ここで切り替えに要する時間を遷移時間tとした。
制御装置8は、20msごとにガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、ガスマスフローコントローラー23、及び空気マスフローコントローラー7へ流量を制御するための信号を供給し、各気体の流量の切り替えを行う。
When the simulated fuel gas G10 was switched from one component ratio to another, the flow rate of each gas contained in the simulated fuel gas G10 was changed linearly. Here, the time required for the switching transition time was t v.
The control device 8 supplies a signal for controlling the flow rate to the gas mass flow controller 21, the gas mass flow controller 22, the gas mass flow controller 23, and the air mass flow controller 7 every 20 ms, and switches the flow rate of each gas.

次に図7及び図8を参照し、模擬燃料ガスG10の成分比の過渡的な変化における模擬燃料ガスG10及び空気の流量についての条件について説明する。
図7は、本実施形態に係る燃料流量一定条件の一例を示す図である。ここで総流量とは、模擬燃料ガスG10の流量と、空気ARの流量との合計である。燃料流量一定条件においては、模擬燃料ガスG10の流量、及び空気ARの流量を一定に保ち、模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えが行われる。本実施形態の総流量は、一例として、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなる流量である。
Next, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the conditions regarding the flow rates of the simulated fuel gas G10 and the air in the transient change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 will be described.
FIG. 7 is a view showing an example of a constant fuel flow rate condition according to the present embodiment. Here, the total flow rate is the sum of the flow rate of the simulated fuel gas G10 and the flow rate of the air AR. Under the constant fuel flow rate condition, the flow rate of the simulated fuel gas G10 and the flow rate of the air AR are kept constant, and the component ratio of the simulated fuel gas G10 is switched. As an example, the total flow rate of the present embodiment is a flow rate at which the average flow velocity of the air mixed gas G4 at the outlet of the burner 10 is 0.8 m / s.

図8は、本実施形態に係る当量比一定条件の一例を示す図である。当量比一定条件においては、当量比が一定値となるように模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えが行われる。本実施形態の当量比一定条件では、当量比は、一例として0.85の一定値である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a constant equivalence ratio condition according to the present embodiment. Under the equivalence ratio constant condition, the component ratio of the simulated fuel gas G10 is switched so that the equivalence ratio becomes a constant value. In the equivalent ratio constant condition of the present embodiment, the equivalent ratio is a constant value of 0.85 as an example.

本実施形態の制御システムSでは、空気流量は遅れ時間TDTに基づいて算出される。制御システムSとは異なり、遅れ時間TDTに基づかずに空気流量が算出される場合、火炎高さHに時間変動やオーバーシュートが生じる。
ここで流量の変化は圧力伝搬により伝達する。したがって、流量の変化は音速で伝達する。一方、成分比の変化は対流速度において伝達する。流量の変化が伝搬する速度よりも、成分比の変化が伝達する速度の方が遅い。制御システムSにおいては、燃料流量の制御において、流量の変化の伝達にかかる時間は無視できる程度に短いが、成分比の変化の伝達に係る時間は無視できない程度に長い。火炎高さHにオーバーシュートが生じるのは、成分比の変化が生じた位置から合流点βまでの長さに応じて遅れ時間TDTが生じるためであると考えられる。
In the control system S of the present embodiment, the air flow rate is calculated based on the delay time TDT. Unlike the control system S, when the air flow rate is calculated without being based on the delay time TDT, the flame height H varies with time and overshoots.
Here, the change in flow rate is transmitted by pressure propagation. Therefore, the change in flow rate is transmitted at the speed of sound. On the other hand, the change in the component ratio is transmitted at the convection velocity. The speed at which the change in the component ratio is transmitted is slower than the speed at which the change in the flow rate propagates. In the control system S, in the control of the fuel flow rate, the time required for transmitting the change in flow rate is so short that it can be ignored, but the time required for transmitting the change in component ratio is so long that it cannot be ignored. It is considered that the overshoot occurs in the flame height H because the delay time TDT occurs according to the length from the position where the change in the component ratio has occurred to the junction point β.

本実施形態との比較のために図14及び図15を参照し、遅れ時間TDTに基づかずに空気流量が算出される場合の実験結果について説明する。図14及び図15では、合流点αにおける燃料流量、合流点βにおける燃料流量、空気流量、及び合流点βにおける当量比を示すグラフがそれぞれ示されている。ここで燃料流量とは、模擬燃料ガスG10の流量である。   For comparison with the present embodiment, an experimental result in the case where the air flow rate is calculated without being based on the delay time TDT will be described with reference to FIGS. 14 and 15. 14 and 15 show graphs showing the fuel flow rate at the junction point α, the fuel flow rate at the junction point β, the air flow rate, and the equivalence ratio at the junction point β, respectively. Here, the fuel flow rate is the flow rate of the simulated fuel gas G10.

図14は、本実施形態との比較のための当量比一定条件における実験結果の一例を示す図である。図14の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an experimental result under a constant equivalence ratio condition for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 14, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E under the constant equivalence ratio condition.

まず、合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化、及び燃料流量の変化が遷移時間tだけ生じる(時刻t11〜時刻t12)。合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化、及び燃料流量の変化が生じると、同時に空気流量が変化する(時刻t11〜時刻t12)。
しかし、合流点βでは燃料流量は瞬時に変化する(時刻t11〜時刻t12)が、成分比の変化が合流点αから合流点βに到達するまでには、模擬燃料ガスG10の流路の長さに応じた遅れ時間t(時刻t11〜時刻t13)だけかかる。
したがって、成分比種類Aの模擬燃料ガスG10が、成分比種類Eの模擬燃料ガスG10に合わせた想定より小さい流量において流れることになり、当量比が当量比一定条件の想定よりも小さくなる。当量比が当量比一定条件の想定よりも小さくなるため、火炎高さHにオーバーシュートが生じると考えられる。
First, changes in component ratio of the simulated fuel gas G10 at confluence alpha, and changes in the fuel flow rate occurs only transition time t v (time t11~ time t12). When a change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 and a change in the fuel flow rate occur at the merge point α, the air flow rate changes simultaneously (time t11 to time t12).
However, the fuel flow rate changes instantaneously at the junction point β (time t11 to time t12), but until the change in the component ratio reaches the junction point β from the junction point α, the length of the flow path of the simulated fuel gas G10 is increased. Only a delay time t d (time t11 to time t13) corresponding to the time is required.
Therefore, the simulated fuel gas G10 of the component ratio type A flows at a smaller flow rate than that assumed for the simulated fuel gas G10 of the component ratio type E, and the equivalent ratio becomes smaller than the assumed equivalent ratio condition. Since the equivalent ratio is smaller than the assumption of the constant equivalent ratio condition, it is considered that overshoot occurs in the flame height H.

図15は、本実施形態との比較のための燃料流量一定条件における実験結果の一例を示す図である。図15の例では、燃料流量一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t21〜時刻t22)。なお、燃料流量一定条件においては、空気流量は一定である。
まず、合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化が遷移時間tだけ生じる。ここで模擬燃料ガスG10の成分比は、成分比種類Aが線形に減少し成分比種類Eが線形に増加することにより、成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化が遷移時間tだけ生じると、合流点βでは模擬燃料ガスG10の成分比の変化は、遅れ時間t後に遷移時間tだけ生じる(時刻t23〜時刻t24)。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an experimental result under a constant fuel flow rate condition for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 15, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E under the constant fuel flow rate condition (time t21 to time t22). Note that the air flow rate is constant under the constant fuel flow rate condition.
First, changes in component ratio of the simulated fuel gas G10 at confluence α occurs only transition time t v. Here, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E as the component ratio type A decreases linearly and the component ratio type E increases linearly. When the change ratio of components of the simulated fuel gas G10 occurs only transition time t v the confluence alpha, it changes in component ratio of the confluence β in simulated fuel gas G10 occurs only delay time t d after the transition time t v (the time t23 to time t24).

燃料流量一定条件では、空気流量の変化及び燃料流量の変化が生じないため、遅れ時間tによる当量比の変化は生じず、バーナ10の出口に成分比の変化が到達する時刻が変化する。燃料流量一定条件では、火炎高さHの変化の大きさは、模擬燃料ガスG10の流路の長さに依存せず、流路の長さに応じて変化の開始時刻が異なる。 The fuel flow rate constant conditions, the change in the change in the air flow and the fuel flow does not occur, the change in the equivalent ratio due to the delay time t d does not occur, the outlet variation of component ratio in the burner 10 is a time to reach are changed. Under the constant fuel flow rate condition, the magnitude of the change in the flame height H does not depend on the length of the simulated fuel gas G10 flow path, and the change start time varies depending on the length of the flow path.

次に図16及び図17を参照し、遅れ時間tを考慮し、合流点βにおける模擬燃料ガスG10の当量比を一定に保つ場合の実験結果について説明する。
図16は、本実施形態との比較のための空気流量制御における実験結果の第1の例を示す図である。図16の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t31〜時刻t32)。ただし、図16の例では、模擬燃料ガスG10の成分比の変化において模擬燃料ガスG10の燃料流量は、当量比一定条件において想定されるより小さい値となる。
Referring now to FIGS. 16 and 17, taking into account the delay time t d, the experimental results will be described in the case of keeping the equivalent ratio of the simulated fuel gas G10 in converging β constant.
FIG. 16 is a diagram illustrating a first example of experimental results in air flow control for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 16, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E under the constant equivalence ratio condition (time t31 to time t32). However, in the example of FIG. 16, the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 causes the fuel flow rate of the simulated fuel gas G10 to be smaller than that assumed under the constant equivalence ratio condition.

燃料流量が、当量比一定条件において想定されるより小さいため、空気流量が遅れ時間tの間だけ一時的に減少するよう制御されている。したがって、当量比は一定に保たれているが、総流量は一時的に減少する(時刻t31〜時刻t34)。なお、図16の例では、総流量は、模擬燃料ガスG10の成分比の変化の前後において、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなるように制御されている。 Fuel flow, smaller than envisaged in the equivalent ratio constant conditions, are controlled to be only temporarily reduced during the air flow rate is the delay time t d. Therefore, although the equivalence ratio is kept constant, the total flow rate temporarily decreases (time t31 to time t34). In the example of FIG. 16, the total flow rate is controlled so that the average flow velocity of the air mixed gas G4 at the outlet of the burner 10 is 0.8 m / s before and after the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10. Yes.

図17は、本実施形態との比較のための燃料流量制御における実験結果の第2の例を示す図である。図17の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t41〜時刻t42)。
合流点αにおける模擬燃料ガスG10の成分比の変化が生じてから遅れ時間tだけ経過するまでの間、燃料流量は成分比種類Aに対応する値に保たれる。これにより、合流点βに成分比の変化が到達するまで燃料流量は変化しない(時刻t41〜時刻t43)。空気流量についても、合流点βに成分比の変化が到達するまで変化しない(時刻t41〜時刻t43)。したがって、図17の例では、当量比及び総流量が一定に保たれている。ここで総流量は、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなるように制御されている。
FIG. 17 is a diagram illustrating a second example of an experimental result in fuel flow control for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 17, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E under the constant equivalence ratio condition (time t41 to time t42).
The fuel flow rate is maintained at a value corresponding to the component ratio type A until the delay time t d elapses after the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 at the junction α. As a result, the fuel flow rate does not change until the change in the component ratio reaches the confluence point β (time t41 to time t43). The air flow rate does not change until the change in the component ratio reaches the confluence point β (time t41 to time t43). Therefore, in the example of FIG. 17, the equivalence ratio and the total flow rate are kept constant. Here, the total flow rate is controlled so that the average flow velocity of the air mixed gas G4 at the outlet of the burner 10 is 0.8 m / s.

図16及び図17における遅れ時間tに基づく制御では、合流点αから合流点βまでの流路の長さLに応じた遅れ時間tを算出する必要がある。ここで図9を参照し遅れ時間tの算出方法について説明する。
図9は、本実施形態に係る遅れ時間の算出方法の一例を示す図である。遅れ時間tは燃料流量に依存する。ここで、燃料流量は時間変化するため、遅れ時間tも時間変化する。そこで遅れ時間tに対応する模擬燃料ガスG10の容積を容積Vd(t)とすると、容積Vd(t)は式(2)を用いて表される。
In the control based on the delay time t d in FIGS. 16 and 17, it is necessary to calculate the delay time t d corresponding to the length L of the flow path leading to the merging point β from the confluent point alpha. Referring now to FIG. 9 will be described a method of calculating the delay time t d.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a delay time calculation method according to the present embodiment. Delay time t d is dependent on the fuel flow rate. Here, in order to change the fuel flow time, also time-varying delay time t d. So when the volume of the simulated fuel gas G10 which corresponds to the delay time t d and the volume Vd (t), the volume Vd (t) is expressed using equation (2).

ここで面積Achannelは合流点αから合流点βまでの流路の断面積である。一方、容積Vd(t)は、式(3)を用いて表すことができる。 Here, the area A channel is the cross-sectional area of the flow path from the junction point α to the junction point β. On the other hand, the volume Vd (t) can be expressed using Equation (3).

ここで流量Qfuel(t)は燃料流量である。したがって、式(2)及び式(3)から容積Vd(t)を消去し得られる遅れ時間tについての方程式を解くことにより、遅れ時間tが算出される。ただし、式(3)の積分は、図9のように時間、及び流量Qfuel(t)を離散値として扱い演算される。 Here, the flow rate Q fuel (t) is the fuel flow rate. Therefore, by solving the equation for the delay time t d to be obtained to clear the volume Vd (t) from equation (2) and (3), the delay time t d is calculated. However, the integration of Expression (3) is calculated by treating time and the flow rate Q fuel (t) as discrete values as shown in FIG.

次に、図10及び図11を参照し、ガス密度計3により模擬燃料ガスG10の密度を測定し、制御装置8が模擬燃料ガスG10の成分比の変化を検出し、流量を制御する方法について説明する。
図10は、本実施形態に係るメタンの体積分率とガス密度計3の出力値との関係の一例を示す図である。グラフGR1は、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比に対しての、メタンの体積分率とガス密度計3の出力値との関係を示す。
Next, referring to FIG. 10 and FIG. 11, a method of measuring the density of the simulated fuel gas G10 with the gas density meter 3, and detecting a change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 and controlling the flow rate by the control device 8 is described. explain.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 according to the present embodiment. The graph GR1 shows the relationship between the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 with respect to the predetermined component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state.

定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比においては、メタンの体積分率毎に、メタンの体積分率とエタンの体積分率とプロパンの体積分率とが組になっている。ただし、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比においては、エタンの体積分率とプロパンの体積分率との比率は、メタンの体積分率によらず5対1とした。   In the component ratio of the predetermined simulated fuel gas G10 in the steady state, for each volume fraction of methane, a volume fraction of methane, a volume fraction of ethane, and a volume fraction of propane are combined. However, in the component ratio of the predetermined simulated fuel gas G10 in the steady state, the ratio between the volume fraction of ethane and the volume fraction of propane was 5: 1 regardless of the volume fraction of methane.

グラフGR1から、メタンの体積分率とガス密度計3の出力値とは、該線形となっている。したがって、グラフGR1からガス密度計3の出力値からメタンの体積分率を算出することができる。さらに、メタンの体積分率から、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比を用いて、模擬燃料ガスG10の成分比を算出することができる。   From the graph GR1, the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 are linear. Therefore, the volume fraction of methane can be calculated from the output value of the gas density meter 3 from the graph GR1. Further, the component ratio of the simulated fuel gas G10 can be calculated from the volume fraction of methane using the predetermined component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state.

次に、図11を参照し模擬燃料ガスG10の成分比と、ガスマスフローコントローラー4が出力する気体の流量の関係について説明する。   Next, the relationship between the component ratio of the simulated fuel gas G10 and the flow rate of the gas output from the gas mass flow controller 4 will be described with reference to FIG.

図11は、本実施形態に係るガスマスフローコントローラー4の補正値とメタンの体積分率との関係の一例を示す図である。ガスマスフローコントローラー4が出力する気体の流量は、流れる気体の種類に依存する。したがって、模擬燃料ガスG10の成分比が変化すると、ガスマスフローコントローラー4に同じ流量の指示値を与えていたとしても、出力される流量は変化してしまう。そこで、流量の指示値と実際の流量との校正を行う必要がある。
流量指示値Qinputに対して実流量Aoutputを補正する係数kMFCを式(4)を用いて定義する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the relationship between the correction value of the gas mass flow controller 4 according to the present embodiment and the volume fraction of methane. The flow rate of the gas output from the gas mass flow controller 4 depends on the type of flowing gas. Therefore, when the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes, the output flow rate changes even if the same value of flow rate is given to the gas mass flow controller 4. Therefore, it is necessary to calibrate the flow rate instruction value and the actual flow rate.
A coefficient kMFC for correcting the actual flow rate Aoutput with respect to the flow rate instruction value Qinput is defined using equation (4).

グラフGR2は、ガスマスフローコントローラー4の補正係数である係数kMFCと、メタンの体積分率との関係を示す。グラフGR2は、ガスタンク2次関数により近似される。 The graph GR2 shows the relationship between the coefficient k MFC , which is a correction coefficient of the gas mass flow controller 4, and the volume fraction of methane. The graph GR2 is approximated by a gas tank quadratic function.

次に燃料流量をメタンの体積分率から算出する方法について説明する。当量比rは、上述した式(1)により表される。メタンの体積分率をΦCH4、エタンの体積分率をΦC2H6、プロパンの体積分率をΦC3H8とすると、式(1)の量論燃空比(F/A)stは式(5)を用いて表される。 Next, a method for calculating the fuel flow rate from the volume fraction of methane will be described. The equivalent ratio r is represented by the above-described formula (1). The volume fraction of methane [Phi CH4, C2H6 and the volume fraction of the ethane [Phi, when the volume fraction of propane and [Phi C3H8, stoichiometric fuel-air ratio of the formula (1) (F / A) st formula (5) It is expressed using

したがって、量論燃空比(F/A)stはメタンの体積分率の関数として表される。ただし、空気中の酸素の体積分率は、国際標準大気の値を用いた。また、総流量Qtotalは、式(6)のように表される。 Therefore, the stoichiometric fuel / air ratio (F / A) st is expressed as a function of the volume fraction of methane. However, the value of the international standard atmosphere was used for the volume fraction of oxygen in the air. Further, the total flow rate Q total is expressed as in Expression (6).

当量比一定条件、及び燃料流量一定条件の下では、式(1)、式(5)、及び式(6)により、メタンの体積分率がわかれば、流量Qfuel及び空気流量Qairを式(7)及び式(8)を用いて算出できる。 Under the constant equivalence ratio condition and the constant fuel flow rate, the flow rate Q fuel and the air flow rate Q air can be expressed by the equations (1), (5), and (6) if the volume fraction of methane is known. It can be calculated using (7) and equation (8).

ガス密度計3が設置された流路系において、ガス密度計3から出力された成分比をもつ模擬燃料ガスG10が、ガスマスフローコントローラー4へと到達するまでには、伝達時間tだけかかる。また、ガスマスフローコントローラー4の出口から合流点βへと模擬燃料ガスG10が到達するまでには遅れ時間tだけかかる。したがって、時刻tにおけるガスマスフローコントローラー4への指示値Qinputは、式(4)及び式(7)より式(9)により表される。 In the flow path system in which the gas density meter 3 is installed, it takes a transmission time t t until the simulated fuel gas G10 having the component ratio output from the gas density meter 3 reaches the gas mass flow controller 4. Further, to the outlet and a simulated fuel gas G10 to confluence β gas mass flow controller 4 reaches such delayed time t d. Therefore, the instruction value Q input to the gas mass flow controller 4 at time t is expressed by equation (9) from equations (4) and (7).

ここでΦinputは、ガス密度計3が測定する模擬燃料ガスG10の密度の値から得られたメタンの体積分率である。 Here, Φ input is the volume fraction of methane obtained from the density value of the simulated fuel gas G10 measured by the gas density meter 3.

図12は、本実施形態に係るガス密度計3を用いた燃料組成切り替え条件における各種変数の時間変化の一例を示す図である。図12では、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。   FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a temporal change of various variables in the fuel composition switching condition using the gas density meter 3 according to the present embodiment. In FIG. 12, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E.

まず、合流点αにおける各気体の流量がそれぞれ遷移時間tの間変化し(時刻t1〜時刻t2)、合流点αにおける模擬燃料ガスG10の成分比が変化する。
次に、ガス密度計3が配置される位置における模擬燃料ガスG10の密度が変化する(時刻t3〜時刻t4)。
First, the flow rate of the gas at the confluence point α is changed during each transition time t v (time t1~ time t2), the component ratio of the simulated fuel gas G10 in converging α is changed.
Next, the density of the simulated fuel gas G10 at the position where the gas density meter 3 is disposed changes (time t3 to time t4).

模擬燃料ガスG10の成分比の変化に応じて、ガスマスフローコントローラー4の係数kMFCが校正される(時刻t5〜時刻t6)。ガスマスフローコントローラー4が配置される位置における燃料流量は、伝達時間tと遅れ時間tだけ遅れて制御される。ここで伝達時間tは、ガス密度計3からガスマスフローコントローラー4まで模擬燃料ガスG10がガス配管GP2を伝搬するのにかかる時間である。遅れ時間tは、ガスマスフローコントローラー4から合流点βまで模擬燃料ガスG10がガス配管GP3を伝搬するのにかかる時間である。
なお、伝達時間tは、遅れ時間tと同様に式(2)及び式(3)を用いて算出される。
The coefficient k MFC of the gas mass flow controller 4 is calibrated according to the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 (time t5 to time t6). The fuel flow rate at the position where the gas mass flow controller 4 is disposed is controlled with a delay of the transmission time t t and the delay time t d . Here, the transmission time t t is a time taken for the simulated fuel gas G10 to propagate from the gas density meter 3 to the gas mass flow controller 4 through the gas pipe GP2. The delay time t d is simulated fuel gas G10 confluence β from the gas mass flow controller 4 is the time taken to propagate the gas pipe GP3.
The transmission time t t is calculated using the equations (2) and (3) in the same manner as the delay time t d .

ガスマスフローコントローラー4により、伝達時間tと遅れ時間tだけ遅れて模擬燃料ガスG10の燃料流量が制御される(時刻t7〜時刻t8)。流量の変化は圧力伝搬により伝達するため、合流点βにおける燃料流量は、ガスマスフローコントローラー4における燃料流量の変化とほぼ同時に変化する(時刻t7〜時刻t8)。 The gas flow rate of the simulated fuel gas G10 is controlled by the gas mass flow controller 4 with a delay of the transmission time t t and the delay time t d (time t7 to time t8). Since the change in the flow rate is transmitted by pressure propagation, the fuel flow rate at the confluence point β changes almost simultaneously with the change in the fuel flow rate in the gas mass flow controller 4 (time t7 to time t8).

図13は、本実施形態に係る各条件における実験結果の一例を示す図である。図13では、燃料流量一定条件、当量比一定条件、空気流量制御、燃料流量制御、及び密度計制御の5種類の条件における火炎高さHの時間変化がそれぞれ示されている。ここで図13では、遷移時間tが1s、合流点αから合流点βまでの距離が1500mmのときの火炎高さHの時間変化が示されている。図13では、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an experimental result under each condition according to the present embodiment. In FIG. 13, the temporal change of the flame height H is shown under five types of conditions: constant fuel flow rate, constant equivalence ratio, air flow rate control, fuel flow rate control, and density meter control. Here, FIG. 13 shows the temporal change of the flame height H when the transition time tv is 1 s and the distance from the junction point α to the junction point β is 1500 mm. In FIG. 13, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E.

燃料流量一定条件、及び当量比一定条件においては、遅れ時間tを考慮した制御が行われていない。空気流量制御、及び燃料流量制御においては、遅れ時間tを考慮した制御が行われる。密度計制御では、制御装置8によりガス密度計3により測定される模擬燃料ガスG10の密度に基づいて、燃料流量及び空気流量が制御される。 Fuel flow rate constant conditions, and in the equivalent ratio constant conditions, control in consideration of the delay time t d is not performed. Air flow control, and in the fuel flow rate control, control in consideration of the delay time t d is carried out. In the density meter control, the fuel flow rate and the air flow rate are controlled based on the density of the simulated fuel gas G10 measured by the gas density meter 3 by the control device 8.

図13の5つの条件火炎高さHの変動を最も抑制できているのは燃料流量制御である。燃料流量制御では、火炎高さHの変動は模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えによる発熱量流速の変化のみに起因する。燃料流量制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約0.7mmである。
一方、空気流量制御では、空気流量の増減及びガスマスフローコントローラー4の応答の遅れによる火炎高さHの変動がみられた。空気流量制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約2.6mmである。
It is the fuel flow rate control that most suppresses fluctuations in the five condition flame heights H in FIG. In the fuel flow control, the variation in the flame height H is caused only by the change in the calorific value flow rate due to the switching of the component ratio of the simulated fuel gas G10. In the fuel flow control, the difference between the maximum value and the minimum value of the flame height H is about 0.7 mm.
On the other hand, in the air flow rate control, fluctuations in the flame height H due to the increase / decrease in the air flow rate and the response delay of the gas mass flow controller 4 were observed. In the air flow rate control, the difference between the maximum value and the minimum value of the flame height H is about 2.6 mm.

密度計制御では、火炎高さHの変動はTaylor拡散による模擬燃料ガスG10の密度分布の変化と、ガス密度計3の応答の遅れとに起因する。密度計制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約1.4mmである。密度計制御では、燃料流量一定条件、及び当量比一定条件と比較すると火炎高さHの変動は抑制できている。また、密度計制御における火炎高さHの変動は、燃料流量制御における火炎高さHの変動に比べて著しく大きな値ではない。
したがって、ガス密度計3により測定される模擬燃料ガスG10の密度に基づいて制御装置8により制御される密度計制御では、火炎高さHの変動を抑制することができた。
In the density meter control, the fluctuation of the flame height H is caused by a change in the density distribution of the simulated fuel gas G10 due to Taylor diffusion and a delay in the response of the gas density meter 3. In the density meter control, the difference between the maximum value and the minimum value of the flame height H is about 1.4 mm. In the density meter control, the fluctuation of the flame height H can be suppressed as compared with the fuel flow constant condition and the equivalent ratio constant condition. Further, the fluctuation of the flame height H in the density meter control is not significantly larger than the fluctuation of the flame height H in the fuel flow control.
Therefore, in the density meter control controlled by the control device 8 based on the density of the simulated fuel gas G10 measured by the gas density meter 3, the fluctuation of the flame height H can be suppressed.

以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置8は、流量算出部82と、ガス流量制御部83と、空気流量制御部86とを備える。
流量算出部82は、成分の組成が未知である混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と混合される空気ARとの総流量一定、かつ混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気ARとの等量比一定とした場合において、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比に基づいて、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)のガス流量と空気の空気流量と、を算出する。
ガス流量制御部83は、流量算出部82が算出したガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の流量を制御する。
空気流量制御部86は、混合ガスの成分比を示す物理量(密度)を測定する測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合するガス空気混合部(合流点β)までの距離に応じた遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気流量とに基づいて、空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。
As described above, the control device 8 according to the present embodiment includes the flow rate calculation unit 82, the gas flow rate control unit 83, and the air flow rate control unit 86.
The flow rate calculation unit 82 has a constant total flow rate of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) whose component composition is unknown and the air AR mixed with the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10), In addition, when the equivalence ratio of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) and the air AR is constant, the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) is determined based on the component ratio of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10). The gas flow rate of the gas G0 and the simulated fuel gas G10) and the air flow rate of the air are calculated.
The gas flow rate control unit 83 controls the flow rate of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) flowing in the gas pipe based on the gas flow rate calculated by the flow rate calculation unit 82.
The air flow rate control unit 86 is a mixture supplied by a gas pipe from a measurement position on the path of the gas pipe where a measurement unit (gas density meter 3) that measures a physical quantity (density) indicating a component ratio of the mixed gas is arranged. According to the distance to the gas-air mixing part (confluence β) that mixes the gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) and the air AR supplied by the air pipe AP at the connection between the gas pipe and the air pipe AP. The flow rate of the air AR flowing through the air pipe AP is controlled based on the delay time TDT and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit 82.

この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、遅れ時間TDTに基づいて空気ARの空気流量を制御できるため、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。   With this configuration, the control device 8 according to the present embodiment can control the air flow rate of the air AR based on the delay time TDT, and thus can stably burn a mixed gas whose component composition is unknown.

また、本実施形態に係る制御装置8は、成分比算出部81をさらに備える。本実施形態に係る制御装置8では、混合ガスの成分比を示す物理量とは、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の密度である。
成分比算出部81は、混合ガスの成分比を示す物理量(密度)を測定する測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置における混合ガスの成分比を示す密度に基づいて混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比を算出する。
流量算出部82は、成分比算出部81が算出した密度が示す混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比に基づいて、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)のガス流量と空気ARの空気流量と、を算出する。
In addition, the control device 8 according to the present embodiment further includes a component ratio calculation unit 81. In the control device 8 according to the present embodiment, the physical quantity indicating the component ratio of the mixed gas is the density of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10).
The component ratio calculation unit 81 is a density indicating the component ratio of the mixed gas at the measurement position on the path of the gas pipe in which the measurement unit (gas density meter 3) that measures the physical quantity (density) indicating the component ratio of the mixed gas is arranged. Based on the above, the component ratio of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) is calculated.
The flow rate calculation unit 82 is a gas of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) based on the component ratio of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) indicated by the density calculated by the component ratio calculation unit 81. The flow rate and the air flow rate of the air AR are calculated.

この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、混合ガスの成分比をクロマトグラフィなどを用いる場合に比べて短時間において算出できるため、混合ガスの組成が変化してもクロマトグラフィなどを用いる場合に比べて混合ガスを安定して燃焼させることができる。   With this configuration, the control device 8 according to the present embodiment can calculate the component ratio of the mixed gas in a shorter time compared to the case where chromatography or the like is used. Therefore, when the chromatography or the like is used even if the composition of the mixed gas changes. In comparison, the mixed gas can be combusted stably.

また、本実施形態に係る制御装置8では、ガス流量制御部83が制御するガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)は、ガス配管において測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置の下流に配置されている。空気流量制御部86は、当該測定位置からガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)までの距離に応じた伝達時間tに基づいて空気ARの空気流量を制御する。 Moreover, in the control apparatus 8 which concerns on this embodiment, the gas flow rate adjustment valve (gas mass flow controller 4) which the gas flow rate control part 83 controls is a gas piping by which a measurement part (gas density meter 3) is arrange | positioned in gas piping. It is arranged downstream of the measurement position on the path. The air flow rate controller 86 controls the air flow rate of the air AR based on the transmission time t t corresponding to the distance from the measurement position to the gas flow rate adjustment valve (gas mass flow controller 4).

この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、伝達時間に基づかない場合に比べてより安定して未燃調ガスを燃焼させることができる。   With this configuration, in the control device 8 according to the present embodiment, the unburned gas can be combusted more stably than in the case where the control time is not based on the transmission time.

また、本実施形態に係る制御装置8は、遅れ時間算出部84をさらに備える。遅れ時間算出部84は、遅れ時間TDTを、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の密度と、測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合するガス空気混合部(合流点β)までの距離とに基づいて算出する。   In addition, the control device 8 according to the present embodiment further includes a delay time calculation unit 84. The delay time calculation unit 84 calculates the delay time TDT from the density of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) and the measurement position on the gas piping path where the measurement unit (gas density meter 3) is arranged. A gas-air mixing unit (confluence) that mixes the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) supplied by the gas pipe and the air AR supplied by the air pipe AP at the connection between the gas pipe and the air pipe AP. It is calculated based on the distance to β).

この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、予め決められた遅れ時間に基づく場合に比べて、より安定して未燃調ガスを燃焼させることができる。   With this configuration, in the control device 8 according to the present embodiment, the unburned gas can be burned more stably as compared with the case based on a predetermined delay time.

また、本実施形態に係る制御システムSは、制御装置8と、ガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)と、空気流量調整バルブ(空気マスフローコントローラー7)とを備える。
ガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)は、ガス配管の経路上に配置され、ガス配管を流れる混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の流量を調整する。
空気流量調整バルブ(空気マスフローコントローラー7)は、空気配管APの経路上に配置され、空気配管APを流れる空気ARの流量を調整する。
この構成により、本実施形態に係る制御システムSでは、遅れ時間TDTに基づいて空気ARの空気流量を制御できるため、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。
The control system S according to the present embodiment includes a control device 8, a gas flow rate adjustment valve (gas mass flow controller 4), and an air flow rate adjustment valve (air mass flow controller 7).
The gas flow rate adjusting valve (gas mass flow controller 4) is disposed on the gas piping path, and adjusts the flow rate of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) flowing through the gas piping.
The air flow rate adjusting valve (air mass flow controller 7) is arranged on the path of the air pipe AP, and adjusts the flow rate of the air AR flowing through the air pipe AP.
With this configuration, in the control system S according to the present embodiment, the air flow rate of the air AR can be controlled based on the delay time TDT, so that a mixed gas whose component composition is unknown can be stably burned.

なお、上述した実施形態における制御装置8の一部、例えば、密度取得部80、成分比算出部81、流量算出部82、ガス流量制御部83、遅れ時間算出部84、及び空気流量制御部86をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、制御装置8に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における制御装置8の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。制御装置8の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Note that a part of the control device 8 in the above-described embodiment, for example, the density acquisition unit 80, the component ratio calculation unit 81, the flow rate calculation unit 82, the gas flow rate control unit 83, the delay time calculation unit 84, and the air flow rate control unit 86. May be realized by a computer. In that case, the program for realizing the control function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by the computer system and executed. Here, the “computer system” is a computer system built in the control device 8 and includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” is a medium that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, In this case, a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client may be included that holds a program for a certain period of time. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
Moreover, you may implement | achieve part or all of the control apparatus 8 in embodiment mentioned above as integrated circuits, such as LSI (Large Scale Integration). Each functional block of the control device 8 may be individually made into a processor, or a part or all of them may be integrated into a processor. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. Further, in the case where an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to progress in semiconductor technology, an integrated circuit based on the technology may be used.

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。   As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to

S…制御システム、1…ガスタンク、2…ガスタンク、3…ガス密度計、4…ガスマスフローコントローラー、5…信号変換器、6…コンプレッサ、7…空気マスフローコントローラー、8…制御装置、9…AD/DA変換ボード、10…バーナ、R1…天然ガス供給系、R2…模擬燃料供給系、GP0、GP1、GP2、GP3、GP10…ガス配管、AP…空気配管、C1…メタンシリンダー、C2…エタンシリンダー、C3…プロパンシリンダー、V1、V11、V12、V21、V22、V23、V3…バルブ、21、22、23…ガスマスフローコントローラー、80…密度取得部、81…成分比算出部、82…流量算出部、83…ガス流量制御部、84…遅れ時間算出部、85…記憶部、850…遅れ時間情報、86…空気流量制御部 S ... Control system, 1 ... Gas tank, 2 ... Gas tank, 3 ... Gas density meter, 4 ... Gas mass flow controller, 5 ... Signal converter, 6 ... Compressor, 7 ... Air mass flow controller, 8 ... Control device, 9 ... AD / DA conversion board, 10 ... burner, R1 ... natural gas supply system, R2 ... simulated fuel supply system, GP0, GP1, GP2, GP3, GP10 ... gas piping, AP ... air piping, C1 ... methane cylinder, C2 ... ethane cylinder, C3: propane cylinder, V1, V11, V12, V21, V22, V23, V3 ... valve, 21, 22, 23 ... gas mass flow controller, 80 ... density acquisition unit, 81 ... component ratio calculation unit, 82 ... flow rate calculation unit, 83 ... Gas flow rate control unit, 84 ... Delay time calculation unit, 85 ... Storage unit, 850 ... Delay time information, 86 ... Air flow rate Control unit

Claims (6)

成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出部と、
前記流量算出部が算出した前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御部と、
前記混合ガスの成分比を示す物理量を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御部と
を備える制御装置。
Based on the component ratio of the mixed gas when the total flow rate of the mixed gas whose composition of the component is unknown and the air mixed with the mixed gas is constant and the equivalence ratio of the mixed gas and the air is constant A flow rate calculation unit for calculating a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air;
Based on the gas flow rate calculated by the flow rate calculation unit, a gas flow rate control unit that controls the flow rate of the mixed gas flowing in the gas pipe;
The mixed gas supplied by the gas pipe and the air supplied by the air pipe are measured from a measurement position on the path of the gas pipe where a measurement unit for measuring a physical quantity indicating the component ratio of the mixed gas is arranged. Based on the delay time according to the distance to the gas-air mixing unit to be mixed at the connection between the gas pipe and the air pipe, and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit, the air flow in the air pipe A control device comprising: an air flow rate control unit that controls a flow rate of air.
前記物理量とは、前記混合ガスの密度であって、
前記測定位置における前記密度に基づいて前記混合ガスの成分比を算出する成分比算出部をさらに備え、
前記流量算出部は、前記成分比算出部が算出した前記密度が示す前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する
請求項1に記載の制御装置。
The physical quantity is the density of the mixed gas,
A component ratio calculation unit that calculates a component ratio of the mixed gas based on the density at the measurement position;
The flow rate calculation unit calculates a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas indicated by the density calculated by the component ratio calculation unit. Control device.
前記ガス流量制御部が制御するガス流量調整バルブは、前記ガス配管において前記測定位置の下流に配置されており、
前記空気流量制御部は、前記測定位置から前記ガス流量調整バルブまでの距離に応じた伝達時間に基づいて前記空気の空気流量を制御する
請求項1または請求項2に記載の制御装置。
The gas flow rate adjustment valve controlled by the gas flow rate control unit is disposed downstream of the measurement position in the gas pipe,
The control device according to claim 1, wherein the air flow rate control unit controls the air flow rate of the air based on a transmission time corresponding to a distance from the measurement position to the gas flow rate adjustment valve.
前記遅れ時間を、前記混合ガスの密度と前記距離とに基づいて算出する遅れ時間算出部
をさらに備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の制御装置。
The control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a delay time calculation unit that calculates the delay time based on a density of the mixed gas and the distance.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記ガス配管の経路上に配置され、前記ガス配管を流れる前記混合ガスの流量を調整するガス流量調整バルブと、
前記空気配管の経路上に配置され、前記空気配管を流れる前記空気の流量を調整する空気流量調整バルブと
を備える制御システム。
The control device according to any one of claims 1 to 4,
A gas flow rate adjusting valve that is disposed on the path of the gas pipe and adjusts the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe;
A control system comprising: an air flow rate adjusting valve that is arranged on a path of the air pipe and adjusts a flow rate of the air flowing through the air pipe.
コンピュータに、
成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出ステップと、
前記流量算出ステップにおいて算出された前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御ステップと、
前記混合ガスの成分比を示す物理量を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出ステップにおいて算出された前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御ステップと
を実行させるためのプログラム。
On the computer,
Based on the component ratio of the mixed gas when the total flow rate of the mixed gas whose composition of the component is unknown and the air mixed with the mixed gas is constant and the equivalence ratio of the mixed gas and the air is constant A flow rate calculating step for calculating a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air;
A gas flow rate control step for controlling the flow rate of the mixed gas flowing in the gas pipe based on the gas flow rate calculated in the flow rate calculation step;
The mixed gas supplied by the gas pipe and the air supplied by the air pipe are measured from a measurement position on the path of the gas pipe where a measurement unit for measuring a physical quantity indicating the component ratio of the mixed gas is arranged. Based on the delay time corresponding to the distance to the gas / air mixing section to be mixed at the connection portion between the gas pipe and the air pipe, and the air flow rate calculated in the flow rate calculation step, the air pipe flows. An air flow rate control step for controlling the flow rate of the air.
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