JP2022065370A - 流量制御システム、及びそれを備えた燃焼制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現する。【解決手段】現場配管Ｈ１、Ｈ２に流量制御弁ＲＶｇ、ＲＶａと二次側燃料圧力調整機構ＧＶ、ＢＶａと一次側圧力調整機構ＧＡ、Ｂとを備えた現場設備１００、２００において、制御対象気体Ｇ、Ａを現場配管Ｈ１、Ｈ２に通流している状態で、流量制御弁ＲＶｇ、ＲＶａを所定の初期設定開度に維持した状態で二次側燃料圧力調整機構ＧＶ、ＢＶａにて二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、一次側圧力調整機構ＧＡ、Ｂにて一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で、流量制御部Ｓ１は、記憶部Ｓ３に記憶された開度流量関係に基づいて、流量制御弁ＲＶｇ、ＲＶａの開度を制御して制御対象気体の流量を目標流量に制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガス及び当該燃料ガスの酸化剤としての燃焼用気体を含む制御対象気体の流量を制御する流量制御システム、及びそれを備えた燃焼制御システムに関する。

従来、工業炉等に用いられる燃焼制御システムとして、均圧弁方式のものが知られている（特許文献１を参照）。当該均圧弁方式の燃焼制御システムは、例えば、バーナに連接されて都市ガス１３Ａ等の燃料ガスを通流する燃料配管と、同じくバーナに連接されて燃焼用空気を通流する空気配管と、工業炉の温度に基づいてバーナの出力を制御する温調計と、当該温調計からの信号に基づいて空気配管を通流する空気の流量を制御するコントロールモータとリンケージにより接続されて開閉制御される制御弁と、空気配管の制御弁の二次側の空気圧に対応する形態で燃料配管の開度を制御する均圧弁と、空気配管に燃焼用空気を圧送するブロアとを備えて構成される。
当該均圧弁方式の燃焼制御システムでは、コントロールモータ及び制御弁のリンケージは、熟練者により手動で調整されると共に、調整は１点合わせで空気比変更等をするには、再度、熟練者の手動調整が必要となる。これは、ダブルリンケージ方式の燃焼制御システムも同様である。
他の構成として、電子リンケージ方式の燃焼制御システムが知られており、当該電子リンケージ方式では、例えば、バーナに連接されて都市ガス１３Ａ等の燃料ガスを通流する燃料配管と、同じくバーナに連接されて燃焼用空気を通流する空気配管と、工業炉の温度に基づいてバーナの出力を制御する温調計と、当該温調計からの信号を受ける制御部と、燃料配管を通流する燃料ガス流量及び空気配管を通流する空気流量を計測して制御部に送信する電子流量計と、制御部からの信号に基づいて、燃料配管を通流する燃料ガスの流量を制御する燃料流量制御弁、及び空気配管を通流する空気の流量を制御する空気流量制御弁を備えて構成されている。
当該電子リンケージ方式では、電子流量計による燃料ガスや燃焼用空気の流量、及びそれに基づく空気比を監視しており、制御部での設定により当該空気比の変更も可能である。

特開平１０－４７６５４号公報

上述した均圧弁方式の燃焼制御システムでは、燃料ガスや燃焼用空気の流量及び空気比が監視できず、それらが何らかの理由により目標値から外れた場合であっても、使用者はそれに気づくことができず、炉内温度を設定値に維持することができなくなる虞がある。
また、出力や空気比の調整に熟練者の手動調整が必要になるため、省人化による効率化を図ることが難しいといった問題もある。
一方で、電子リンケージ方式では、燃料ガスや燃焼用空気の流量及び空気比の自動監視及び自動調整が可能であるものの、比較的高価な電子流量計を設ける必要があり、経済性の観点から問題がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現できる流体の流量制御システム、及びそれを備えた燃焼制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するための燃料ガス及び当該燃料ガスの酸化剤としての燃焼用気体を含む制御対象気体の流量を制御する流量制御システムであって、その特徴構成は、
前記制御対象気体が通流する現場配管に設けられ、流量制御部の制御指令により開度を制御する流量制御弁と、
前記現場配管で前記流量制御弁の出口に設けられ、前記流量制御弁の二次側出口に設けられる第２圧力計の計測結果に基づいて前記二次側出口の圧力を調整可能な二次側圧力調整機構と、
前記現場配管で前記流量制御弁の一次側に設けられ、前記流量制御弁の一次側入口に設けられる第１圧力計の計測結果に基づいて前記一次側入口の圧力を調整可能な一次側圧力調整機構と、
前記現場配管と同一径の試験配管に前記流量制御弁と前記二次側圧力調整機構と前記一次側圧力調整機構とを備えると共に前記試験配管の流量を計測する流量計を備える試験設備において、前記流量制御部が、前記制御対象気体を前記試験配管に通流させて、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で、前記流量制御弁の開度と前記流量計にて計測される流量との開度流量関係を記憶する記憶部とを備え、
前記現場配管に前記流量制御弁と前記二次側圧力調整機構と前記一次側圧力調整機構とを備えた現場設備において、前記流量制御部が、前記制御対象気体を前記現場配管に通流させて、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で、前記記憶部に記憶された前記開度流量関係に基づいて、前記流量制御弁の開度を制御して前記制御対象気体の流量を目標流量に制御する点にある。

上記特徴構成によれば、現場配管で流量制御弁の出口に設けられ、流量制御弁の二次側出口に設けられる第２圧力計の計測結果に基づいて二次側出口の圧力を調整可能な二次側圧力調整機構を備えるから、現場配管で流量制御弁の当該二次側圧力調整機構を適宜設定することにより、流量制御弁の二次側の圧損を現場によらず一定に調整することができる。当該構成では、現場配管を通流する制御対象気体の流量Ｑは、流量制御弁の二次側出口の圧力Ｐ２を用いて、Ｑ＝Ｋ√Ｐ２の関係式により導出できるものとなる。
更に、試験配管で流量制御弁の一次側に設けられ、流量制御弁の一次側入口に設けられる第１圧力計の計測結果に基づいて一次側入口の圧力を調整可能な一次側圧力調整機構を備えることにより、当該一次側圧力調整機構により流量制御弁の一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持した状態で、得られる流量制御弁の開度と試験配管を通流する流量との開度流量関係は、当該試験配管と同一径の現場配管を有する現場設備において、そのまま利用することができる。
つまり、試験設備にて取得した開度流量関係は、流量制御弁の二次側の圧損が異なる種々の現場設備においても、共通で利用できるから、現場設備においては、比較的高価な電子流量計を設けることなく、既知の開度流量関係に基づいて、流量制御弁の開度を制御することで、現場配管を通流する制御対象気体の流量を所望の流量に制御することができる。
更に、当該制御には、熟練者の手動調整が不要であるため、省人化による効率化も図ることができる。
以上より、電子流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現できる流体の流量制御システムを実現できる。

尚、上記特徴構成において、二次側圧力調整機構は、現場毎に異なる可能性の流量制御弁の二次側の圧損を所定の値に調整することを目的とするものであるため、初期設定二次圧に設定した後は、流量制御弁の開度が変化し、二次側出口の圧力が変動したとしても、二次側出口の圧力を調整し直すことはしないものとする。

流量制御システムの更なる特徴構成は、
前記記憶部は、前記試験設備において、前記流量制御部が、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で前記第２圧力計にて計測される前記二次側出口の圧力と前記流量計にて計測される流量との圧力流量関係を記憶するものであり、
前記流量制御部が、前記開度流量関係にて前記流量制御弁の開度を制御して前記制御対象気体の流量を前記目標流量へ制御しているときに、前記第２圧力計にて計測される前記二次側出口の圧力と前記圧力流量関係とから導出される流量が、前記目標流量と異なる場合に、流量制御異常と判定する異常判定部を備える点にある。

上記特徴構成によれば、開度流量関係により導出された流量と、流量制御弁の二次側出口の圧力と圧力流量関係とに基づいて導出される流量とが等しいか否かを監視することで、開度流量関係により流量制御弁を制御して得られた現場配管を通流する制御対象気体の流量が適切な流量か否かを確認できる。
即ち、当該原理を用いて、異常判定部は、開度流量関係にて流量制御弁の開度を制御して制御対象気体の流量を目標流量へ制御しているときに、第２圧力計にて計測される二次側出口の圧力と圧力流量関係とから導出される流量が、目標流量と異なる場合に、流量制御異常と判定することで、制御対象気体の流量の目標流量への制御の異常を良好に判定できる。

上記目的を達成するための燃焼制御システムは、請求項１又は２に記載の流量制御システムを用いた燃焼制御システムであって、その特徴構成は、
前記現場配管としてバーナに連通接続する燃料配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃料ガスの流量を制御する前記流量制御システムとしての燃料流量制御システムと、
前記現場配管として前記バーナに連通接続する燃焼用気体配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃焼用気体の流量を制御する前記流量制御システムとしての燃焼用気体流量制御システムとを備え、
前記流量制御部は、前記燃焼用気体の流量を前記目標流量に制御すると共に、前記燃料ガスの流量を前記目標流量に制御して、前記バーナで目標出力及び目標空燃比となる前記燃焼用気体及び前記燃料ガスを供給する点にある。

上記特徴構成によれば、電子流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現できる燃焼制御システムを良好に実現できる。

上記目的を達成するための燃焼制御システムは、請求項２に記載の流量制御システムを用いた燃焼制御システムであって、その特徴構成は、
前記現場配管としてバーナに連通接続する燃料配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃料ガスの流量を制御する前記流量制御システムとしての燃料流量制御システムと、
前記現場配管として前記バーナに連通接続する燃焼用気体配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃焼用気体の流量を制御する前記流量制御システムとしての燃焼用気体流量制御システムとを備え、
前記流量制御部は、前記燃焼用気体の流量を前記目標流量に制御すると共に、前記燃料ガスの流量を前記目標流量に制御して、前記バーナで目標空燃比となる前記燃焼用気体及び前記燃料ガスを供給し、
前記異常判定部では、異なる種類の前記バーナに対し共通の前記圧力流量関係を用いて前記流量制御異常の判定を実行する点にある。

上記特徴構成によれば、異なる圧損を有するバーナを現場設備で用いる場合であっても、二次側圧力調整機構にて流量制御弁の二次側出口の圧力を一定に制御することで、異なるバーナの異なる圧損の影響を排除でき、異なる種類の前記バーナに対し共通の圧力流量関係を用いることができるから、現場設備で電子流量計を設けることのない簡易で経済性の高いシステムを構築できる。

燃焼制御システムの更なる特徴構成は、
前記流量制御部は、異なる種類の前記バーナに対し共通の前記開度流量関係を用いて前記制御対象気体の流量を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、異なる圧損を有するバーナを現場設備で用いる場合であっても、二次側圧力調整機構にて流量制御弁の二次側出口の圧力を一定に制御することで、異なるバーナの異なる圧損の影響を排除でき、異なる種類の前記バーナに対し共通の開度流量関係を用いることができるから、現場設備で電子流量計を設けることのない簡易で経済性の高いシステムを構築できる。

燃焼制御システムの更なる特徴構成は、
前記一次側圧力調整機構は、前記現場配管を通流する前記制御対象気体の前記一次側入口の圧力を設定圧力に自動調整するガバナ、又は前記現場配管に前記制御対象気体を圧送するインバータ方式のブロアから構成される点にある。

即ち、一次側圧力調整機構を、現場配管を通流する制御対象気体の一次側入口の圧力を設定圧力に自動調整するガバナ、又は現場配管に制御対象気体を圧送するインバータ方式のブロアから実現でき、特殊な機器を用いることなく、一般的に用いられる設備機器を用いて制御性が良く経済性の高いシステムを実現できる。

燃焼制御システムの更なる特徴構成は、
前記二次側圧力調整機構は、前記現場配管を通流する前記制御対象気体の前記二次側出口の圧力を弁体の開度を変動する形態で調整する圧力調整弁又はバタフライ弁から構成される点にある。

即ち、二次側圧力調整機構は、現場配管を通流する制御対象気体の二次側出口の圧力を弁体の開度を変動する形態で調整する圧力調整弁又はバタフライ弁の一般的に用いられる設備機器から実現でき、特殊な機器を用いることなく、一般的に用いられる設備機器を用いて制御性が良く経済性の高いシステムを実現できる。

実施形態に係る燃焼制御システムの概略構成図である。 実施形態に係る試験設備を示す概略構成図である。 燃焼用空気での開度流量関係を示すグラフ図である。 燃焼用空気での圧力流量関係を示すグラフ図である。 バーナのヘッド圧と流量との関係を示すグラフ図である。 燃料ガスでの開度流量関係を示すグラフ図である。 燃料ガスでの圧力流量関係を示すグラフ図である。

本発明の実施形態に係る流量制御システム１００、２００、及び燃焼制御システム３００は、電子流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現できるものに関する。
以下、図１～７に基づいて、当該実施形態に係る流量制御システム１００、２００、及び燃焼制御システム３００について説明する。

当該実施形態に係る燃焼制御システム３００は、図１に示すように、例えば都市ガス１３Ａ等の燃料ガスＧ（制御対象気体の一例）に係る流量制御システム１００と、当該燃料ガスの酸化剤としての燃焼用空気（燃焼用気体及び制御対象気体の一例）に係る流量制御システム２００と、ハードウェアとソフトウェアとが協働する形態で実現される制御装置Ｓと、バーナＢＮａとを備えて構成されており、工業炉Ｒの内部を所定温度に加熱するよう構成されている。

燃料ガスＧに係る流量制御システム１００（燃料流量制御システムの一例）は、図１に示すように、燃料ガスＧが通流する燃料現場配管Ｈ１（燃料配管の一例）に設けられ、制御装置Ｓに設けられる流量制御部Ｓ１の制御指令により開度を制御する燃料流量制御弁ＲＶｇと、燃料現場配管Ｈ１で燃料流量制御弁ＲＶｇの出口に設けられ、燃料流量制御弁ＲＶｇの二次側出口に設けられる第２燃料圧力計Ｐ２ｇの計測結果に基づいて二次側出口の圧力を調整可能な二次側燃料圧力調整機構ＧＶ（二次側圧力調整機構の一例）と、燃料現場配管Ｈ１で燃料流量制御弁ＲＶｇの一次側に設けられ、燃料流量制御弁ＲＶｇの一次側入口に設けられる第１燃料圧力計Ｐ１ｇの計測結果に基づいて一次側入口の圧力を調整可能な一次側圧力調整機構としてのガバナＧＡと、詳細については後述するが、燃料流量制御弁ＲＶｇの開度と燃料現場配管Ｈ１を通流する燃料流量との開度燃料流量関係（図６に図示）を記憶する記憶部Ｓ３とを備える。尚、当該記憶部Ｓ３は、制御装置Ｓに一体的に設けられる。
より詳細には、燃料現場配管Ｈ１には、上流側から、第２安全電磁弁ＳＶ２、第１安全弁ＳＶ１、ガバナＧＡ、第１燃料圧力計Ｐ１ｇ、燃料流量制御弁ＲＶｇ、第２燃料圧力計Ｐ２ｇ、二次側燃料圧力調整機構ＧＶ、バーナＢＮａが、記載の順に設けられている。
当該構成により、燃料流量制御システム１００は、燃料現場配管Ｈ１に燃料流量制御弁ＲＶｇと二次側燃料圧力調整機構ＧＶと一次側圧力調整機構としてのガバナＧＡとを備えた燃料現場設備１００ａにおいて、燃料ガスＧを燃料現場配管Ｈ１に通流している状態で、燃料流量制御弁ＲＶｇを所定の初期設定開度（例えば、１００％開度）に維持した状態で二次側燃料圧力調整機構ＧＶにて二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧（例えば、４ｋＰａＧ）に設定した後、ガバナＧＡにて一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力（例えば、８ｋＰａＧ）に維持している状態で、燃料流量制御弁ＲＶｇは、記憶部Ｓ３に記憶された開度燃料流量関係（図６に図示）に基づいて、燃料流量制御弁ＲＶｇの開度を制御して燃料ガスＧの流量を目標流量に制御する。

ここで、当該二次側燃料圧力調整機構ＧＶとしては、燃料現場配管Ｈ１に設けられる弁体の開度を変動する形態で調整する圧力調整弁が好適に用いられる。ガバナＧＡとしては、燃料流量制御弁ＲＶｇの一次側入口の圧力（ガバナＧＡの二次側圧力）を設定圧力に自動調整するものが好適に用いられる。

燃焼用空気Ａに係る流量制御システム２００（燃焼用気体流量制御システムの一例）は、図１に示されるように、燃焼用空気Ａが通流する空気現場配管Ｈ２（燃焼用気体配管の一例）に設けられ、制御装置Ｓに設けられる流量制御部Ｓ１の制御指令により開度を制御する空気流量制御弁ＲＶａと、空気現場配管Ｈ２で空気流量制御弁ＲＶａの出口に設けられ、空気流量制御弁ＲＶａの二次側出口に設けられる第２空気圧力計Ｐ２ａの計測結果に基づいて二次側出口の圧力を調整可能な二次側圧力調整機構としてのバタフライ弁ＢＶａと、空気現場配管Ｈ２で空気流量制御弁ＲＶａの一次側に設けられ、空気流量制御弁ＲＶａの一次側入口に設けられる第１圧力計Ｐ１ａの計測結果に基づいて一次側入口の圧力を調整可能な一次側圧力調整機構としてのインバータ式のブロアＢと、詳細については後述するが、空気流量制御弁ＲＶａの開度と空気現場配管Ｈ２を通流する空気流量との開度空気流量関係（図３に図示）を記憶する記憶部Ｓ３とを備える。尚、当該記憶部Ｓ３は、制御装置Ｓに一体的に設けられる。
より詳細には、空気現場配管Ｈ２には、上流側から順に、ブロアＢ、第１空気圧力計Ｐ１ａ、空気流量制御弁ＲＶａ、第２空気圧力計Ｐ２ａ、バタフライ弁ＢＶａ、第３空気圧力計Ｐ３ａ、バーナＢＮａが記載の順に設けられている。
ここで、第３空気圧力計Ｐ３ａは、空気現場配管Ｈ２のバーナＢＮａの一次側入口でバーナＢＮのヘッド圧を計測するものであり、図５に示すように、バーナ１～３毎にヘッド圧と流量との関係が既知の値と整合性があるかどうかを確認可能に構成されている。

当該構成により、流量制御システム２００は、空気現場配管Ｈ２に空気流量制御弁ＲＶａと二次側圧力制御機構としてのバタフライ弁ＢＶａと一次側圧力制御機構としてのブロアＢとを備えた空気現場設備２００ａにおいて、流量制御部Ｓ１は、燃焼用空気Ａを空気現場配管Ｈ２に通流させて、空気流量制御弁ＲＶａを所定の初期設定開度（例えば、１００％）に維持した状態でバタフライ弁ＢＶａにて二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧（例えば、４ｋＰａＧ）に設定した後、ブロアＢにて一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力（例えば、８ｋＰａＧ）に維持している状態で、記憶部Ｓ３に記憶された開度空気流量関係（図３に図示）に基づいて、空気流量制御弁ＲＶａの開度を制御して燃焼用空気Ａの流量を目標流量に制御する。

さて、ここで、記憶部Ｓ３に記憶される開度流量関係を取得する試験設備４００に関し、図２に基づいて説明する。
当該試験設備４００は、燃料現場設備１００ａ（現場設備の一例）、空気現場設備２００ａ（現場設備の一例）にて用いるために、上述した開度燃料流量関係（図６に図示）や開度空気流量関係（図３に図示）を予め取得することを目的として、燃料現場設備１００ａ、空気現場設備２００ａとは別に設けられるものであり、制御対象流体が燃料ガスＧである場合、燃料現場配管Ｈ１と同一径の試験配管Ｈを用い、制御対象流体が燃焼用空気Ａである場合、空気現場配管Ｈ２と同一径の試験配管Ｈを用いて試験を実施する。以下では、燃料ガスＧに係る開度燃料流量関係を取得する構成例及び方法について説明するが、燃焼用空気Ａに係る開度空気流量関係を取得する構成例も、実質的に同一の構成例及び方法にて取得可能である。
当該試験設備４００は、図２に示すように、燃料現場配管Ｈ１と同一径の試験配管Ｈに燃料流量制御弁ＲＶと二次側圧力調整機構としてのバタフライ弁ＢＶと一次側圧力調整機構としてのインバータ式のブロアＢとを備えると共に試験配管Ｈの流量を計測する流量計Ｆを備えている。より詳細には、上流側から順に、ブロアＢと、流量計Ｆと、燃料流量制御弁ＲＶの一次側入口の圧力を計測する第１試験圧力計Ｐ１と、燃料流量制御弁ＲＶと、燃料流量制御弁ＲＶの二次側出口の圧力を計測する第２試験圧力計Ｐ２と、バタフライ弁ＢＶと、試験用のバーナＢＮとが、記載の順に設けられている。
当該試験設備４００において、制御装置Ｓｓに設けられる流量制御部Ｓｓ１は、燃料ガスＧを試験配管Ｈに通流させて、燃料流量制御弁ＲＶ（流量制御弁の一例）を所定の初期設定開度（例えば、１００％：燃料現場設備１００ａでの初期設定開度と同一の開度）に維持した状態でバタフライ弁ＢＶにて二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧（例えば、４ｋＰａＧ：燃料現場設備１００ａでの初期設定二次圧と同一の圧力）に設定した後、ブロアＢにて一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力（例えば、８ｋＰａＧ：燃料現場設備１００ａの流量制御圧力同一の圧力）に維持している状態で、燃料流量制御弁ＲＶの開度と流量計Ｆにて計測される流量との開度燃料流量関係（燃焼用空気の場合は、開度空気流量関係）を、制御装置Ｓｓに設けられる記憶部Ｓｓ３に記憶する。

以上の構成により、燃焼制御システム３００は、まずもって、図１に示すように、流量制御部Ｓ１は、工業炉Ｒに設けられる熱電対ＮＤの計測結果を取得し、当該計測結果に基づいて炉内の温度を目標温度とするバーナＢＮａの目標出力及び目標空燃比を導出し、当該目標出力及び目標空燃比が得られるように、燃焼用空気Ａの流量を制御し、当該燃焼用空気Ａの流量に対応して目標空燃比となるように燃料ガスＧの流量を制御する。
当該構成を採用することにより、圧力損失が異なるバーナ（図３、６でバーナ１～３）に対し、共通の開度空気流量関係（図３の関係）及び共通の開度燃料流量関係（図６の関係）に基づいて、燃料流量制御弁ＲＶｇ及び空気流量制御弁ＲＶａの開度を制御できる。
尚、制御を継続して実行しているときにおいて、燃料流量制御弁ＲＶｇ、空気流量制御弁ＲＶａの二次圧は、目標出力や目標空燃比等への制御の成り行きにより、初期設定二次圧から変動するが、燃料流量制御弁ＲＶｇ、空気流量制御弁ＲＶａの一次圧は、一次側圧力制御機構としてのガバナＧＡやブロアＢにより一定に保たれることになる。

さて、これまで説明してきた流量制御システム１００、２００、及び燃焼制御システム３００は、燃料現場設備１００ａ、空気現場設備２００ａからの直接的なフィードバック（例えば、流量計による計測結果）を制御に入れないため、例えば、流量制御部Ｓ１からの制御信号により燃料流量制御弁ＲＶｇや空気流量制御弁ＲＶａの制御が、正常に機能していない場合、その異常が検知されずに流量制御及び燃焼制御が継続されることになる。
そこで、当該実施形態に係る流量制御システム１００、２００、及び燃焼制御システム３００では、異常判定部Ｓ２により以下の制御が実行される。

まず、上述した試験設備４００（図２に図示）において、燃料流量制御弁ＲＶを所定の初期設定開度（例えば、１００％：燃料現場設備１００ａの初期設定開度と同一の開度）に維持した状態で二次側圧力調整機構としてのバタフライ弁ＢＶにて二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧（例えば、４ｋＰａＧ：燃料現場設備１００ａの初期設定二次圧と同一の圧力）に設定した後、一次側圧力調整機構としてのブロアＢにて一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力（例えば、８ｋＰａＧ：燃料現場設備１００ａの流量制御圧力）に維持している状態で第２圧力計Ｐａにて計測される二次側出口の圧力と流量計Ｆにて計測される流量との圧力燃料流量関係（図７に図示）燃焼用空気の場合は圧力空気流量関係（図４に図示））を記憶する。

そして、燃料ガスＧに係る燃料現場設備１００ａとしての流量制御システム１００の場合、流量制御部Ｓ１が、開度燃料流量関係（図７に図示）にて燃料流量制御弁ＲＶｇの開度を制御して燃料ガスＧの流量を目標流量へ制御しているときに、第２燃料圧力計Ｐ２ｇにて計測される二次側出口の圧力と圧力燃料流量関係とから導出される流量が、目標流量と異なる場合に、流量制御異常と判定する異常判定部Ｓ２を制御装置Ｓに備える。
当該異常判定部Ｓ２は、燃焼用空気Ａに係る空気現場設備２００ａとしての流量制御システム２００の場合、流量制御部Ｓ１が、開度空気流量関係（図４に図示）にて空気流量制御弁ＲＶａの開度を制御して燃焼用空気Ａの流量を目標流量へ制御しているときに、第２空気圧力計Ｐ２ａにて計測される二次側出口の圧力と圧力空気流量関係とから導出される流量が、目標流量と異なる場合に、流量制御異常と判定する。
当該異常判定部Ｓ２は、異なる種類のバーナＢＮａに対し、共通の開度流量関係（開度燃料流量関係又は開度空気流量関係）を用いて流量制御異常の判定を実行することになる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態において、燃焼用気体として燃焼用空気を例示したが、例えば、酸素を富化した酸素富化ガスを燃焼用気体として用いても構わない。

（２）燃焼制御システム３００は、工業炉Ｒの加熱に限定されず、ガラス溶融炉や金属の鍛造設備等のバーナに幅広く適用することが可能である。
また、流量制御システム１００は、バーナ等の燃焼装置に関わらず、種々の気体の流量を制御するシステムに対して、好適に組み込むことが可能である。

（３）上記実施形態では、詳述しなかったが、燃料現場設備１００ａ、空気現場設備２００ａにおける温度が大きく変化するような環境においては、以下の構成及び制御を採用しても構わない。
即ち、試験設備４００において、開度流量関係を試験配管Ｈを通流する制御対象気体の温度毎に取得すると共に、現場配管Ｈ１、Ｈ２にて計測される制御対象気体の温度に対応する温度における開度流量関係に基づいて、燃料現場設備１００ａ、空気現場設備２００ａにて、制御対象流量の流量制御を実施しても構わない。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明の流量制御システム、及びそれを備えた燃焼制御システムは、電子流量計を設けることのない簡易な構成を維持して経済性を向上しつつ、流量等の各種調整の自動化による省人化を実現できるものとして、有効に利用可能である。

１００ ：流量制御システム
１００ａ、２００ａ ：現場設備
２００ ：流量制御システム
３００ ：燃焼制御システム
４００ ：試験設備
Ａ ：燃焼用空気
Ｂ ：ブロア
ＢＮａ ：バーナ
ＢＶａ ：バタフライ弁
Ｆ ：流量計
Ｇ ：燃料ガス
ＧＡ ：ガバナ
ＧＶ ：二次側圧力調整機構
Ｈ ：試験配管
Ｈ１ ：燃料現場配管
Ｈ２ ：空気現場配管
Ｐ１ ：第１試験圧力計
Ｐ１ｇ ：第１燃料圧力計
Ｐ２ ：第２試験圧力計
Ｐ２ａ ：第２空気圧力計
Ｐ２ｇ ：第２燃料圧力計
Ｐ３ａ ：第３空気圧力計
Ｐ２ ：第２圧力計
Ｒ ：工業炉
ＲＶ ：燃料流量制御弁
ＲＶａ ：空気流量制御弁
ＲＶｇ ：燃料流量制御弁
Ｓ ：制御装置
Ｓ１ ：流量制御部
Ｓ２ ：異常判定部
Ｓ３ ：記憶部
Ｓｓ ：制御装置
Ｓｓ１ ：流量制御部
Ｓｓ３ ：記憶部

Claims (7)

1. 燃料ガス及び当該燃料ガスの酸化剤としての燃焼用気体を含む制御対象気体の流量を制御する流量制御システムであって、
   前記制御対象気体が通流する現場配管に設けられ、流量制御部の制御指令により開度を制御する流量制御弁と、
   前記現場配管で前記流量制御弁の出口に設けられ、前記流量制御弁の二次側出口に設けられる第２圧力計の計測結果に基づいて前記二次側出口の圧力を調整可能な二次側圧力調整機構と、
   前記現場配管で前記流量制御弁の一次側に設けられ、前記流量制御弁の一次側入口に設けられる第１圧力計の計測結果に基づいて前記一次側入口の圧力を調整可能な一次側圧力調整機構と、
   前記現場配管と同一径の試験配管に前記流量制御弁と前記二次側圧力調整機構と前記一次側圧力調整機構とを備えると共に前記試験配管の流量を計測する流量計を備える試験設備において、前記流量制御部が、前記制御対象気体を前記試験配管に通流させて、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で、前記流量制御弁の開度と前記流量計にて計測される流量との開度流量関係を記憶する記憶部とを備え、
   前記現場配管に前記流量制御弁と前記二次側圧力調整機構と前記一次側圧力調整機構とを備えた現場設備において、前記流量制御部が、前記制御対象気体を前記現場配管に通流させて、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で、前記記憶部に記憶された前記開度流量関係に基づいて、前記流量制御弁の開度を制御して前記制御対象気体の流量を目標流量に制御する流量制御システム。
2. 前記記憶部は、前記試験設備において、前記流量制御部が、前記流量制御弁を所定の初期設定開度に維持した状態で前記二次側圧力調整機構にて前記二次側出口の圧力を所定の初期設定二次圧に設定した後、前記一次側圧力調整機構にて前記一次側入口の圧力を所定の流量制御圧力に維持している状態で前記第２圧力計にて計測される前記二次側出口の圧力と前記流量計にて計測される流量との圧力流量関係を記憶するものであり、
   前記流量制御部が、前記開度流量関係にて前記流量制御弁の開度を制御して前記制御対象気体の流量を前記目標流量へ制御しているときに、前記第２圧力計にて計測される前記二次側出口の圧力と前記圧力流量関係とから導出される流量が、前記目標流量と異なる場合に、流量制御異常と判定する異常判定部を備える請求項１に記載の流量制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の流量制御システムを用いた燃焼制御システムであって、
   前記現場配管としてバーナに連通接続する燃料配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃料ガスの流量を制御する前記流量制御システムとしての燃料流量制御システムと、
   前記現場配管として前記バーナに連通接続する燃焼用気体配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃焼用気体の流量を制御する前記流量制御システムとしての燃焼用気体流量制御システムとを備え、
   前記流量制御部は、前記燃焼用気体の流量を前記目標流量に制御すると共に、前記燃料ガスの流量を前記目標流量に制御して、前記バーナで目標出力及び目標空燃比となる前記燃焼用気体及び前記燃料ガスを供給する燃焼制御システム。
4. 請求項２に記載の流量制御システムを用いた燃焼制御システムであって、
   前記現場配管としてバーナに連通接続する燃料配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃料ガスの流量を制御する前記流量制御システムとしての燃料流量制御システムと、
   前記現場配管として前記バーナに連通接続する燃焼用気体配管を通流する前記制御対象気体としての前記燃焼用気体の流量を制御する前記流量制御システムとしての燃焼用気体流量制御システムとを備え、
   前記流量制御部は、前記燃焼用気体の流量を前記目標流量に制御すると共に、前記燃料ガスの流量を前記目標流量に制御して、前記バーナで目標空燃比となる前記燃焼用気体及び前記燃料ガスを供給し、
   前記異常判定部では、異なる種類の前記バーナに対し共通の前記圧力流量関係を用いて前記流量制御異常の判定を実行する燃焼制御システム。
5. 前記流量制御部は、異なる種類の前記バーナに対し共通の前記開度流量関係を用いて前記制御対象気体の流量を制御する請求項３又は４に記載の燃焼制御システム。
6. 前記一次側圧力調整機構は、前記現場配管を通流する前記制御対象気体の前記一次側入口の圧力を設定圧力に自動調整するガバナ、又は前記現場配管に前記制御対象気体を圧送するインバータ方式のブロアから構成される請求項３～５の何れか一項に記載の燃焼制御システム。
7. 前記二次側圧力調整機構は、前記現場配管を通流する前記制御対象気体の前記二次側出口の圧力を弁体の開度を変動する形態で調整する圧力調整弁又はバタフライ弁から構成される請求項３～６の何れか一項に記載の燃焼制御システム。
   

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