JP3820621B2 - 熱源システムの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台のボイラ等の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の熱源機器を燃焼・停止させる熱源システムの制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、複数のボイラユニットを有するボイラシステムにおいては、予め定められた起動順序に従って順次起動することが行われる。こうしたシステムにおいては、一般的に各ボイラユニットの起動毎に掃気（パージ）が必要となるために、負荷変動に対するシステムの追随性が悪いという課題がある。この課題の解決案として、特開昭６３−２３８３０３号公報にて、起動順序に従ってあるボイラに燃焼開始信号が供給されると同時に、次に燃焼に移行すべきボイラに対してプリパージ待機信号を供給する方式が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この提案においては、基本的にはプリパージ待機中のボイラは１台に限られているために、急激な負荷変動が予想されるシステム等においては負荷変動に対する追随性が十分でないという課題があった。又、この提案では或るボイラに燃焼信号が与えられた時、常に次に燃焼状態に移行すべきボイラにプリパージ待機信号が供給されてプリパージが開始される、即ち、１台のボイラは常にプリパージ待機をしているために、不必要なパージが行われ、熱的なロスを生ずる問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであって、それぞれ炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、
掃気状態とする熱源機器の台数を負荷量の変動に応じて自動的に可変とする台数設定手段を備えたことを第１の特徴とし、
【０００５】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを第２の特徴とし、
【０００６】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを第３の特徴とし、
【０００７】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたこと第４の特徴とし、
【０００８】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたこと第５の特徴とし、
【０００９】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを第６の特徴とし、
【００１０】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、中燃焼、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼又は中燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを第７の特徴とするものである。
【００１１】
上記の請求項１の手段によれば、台数設定手段により掃気状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１２】
上記の請求項２の手段によれば、台数設定手段により掃気状態、低燃焼状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態及び低燃焼状態とする熱源機器の台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに低燃焼又は高燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１３】
上記の請求項３の手段によれば、台数設定手段により掃気状態、低燃焼状態、中燃焼状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態、低燃焼状態及び中燃焼状態とする熱源機器の合計台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに低燃焼、中燃焼、又は高燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１４】
上記の請求項４の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、とする熱源機器の台数が所定数確保されるので、掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性が確保される。
【００１５】
上記の請求項５の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、又は中燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保されるので、掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性が確保される。
【００１６】
上記の請求項６の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保され、しかも掃気状態とする熱源機器が少なくできるので、負荷変動に対する追随性が確保されると共に、掃気による熱ロスが少なくなる。
【００１７】
上記の請求項７の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、又は中燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保され、しかも掃気状態とする熱源機器が少なくできるので、負荷変動に対する追随性が確保されると共に、掃気による熱ロスが少なくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態とする熱源機器の台数を負荷量の変動に応じて自動的に可変とする台数設定手段を備えたものとする。
【００１９】
この実施の形態について以下に詳細に説明する。熱源機器とは蒸気や温水等の形態で熱を要求する負荷に対して、熱供給を行う蒸気ボイラ、温水ボイラ等を含み、熱源機器は炉、即ち燃焼炉の掃気（パージとも言い、換気も含む）を終えた後に、燃焼に移行する。この掃気は、通常安全上炉内容積の４倍以上の掃気を行い、連続的掃気とされるが、安全上許されるならこれに限定されるものではなく、間欠掃気でも良いものである。熱源機器は停止状態と、掃気状態と、燃焼状態とをとりうるものであり、望ましくは燃焼状態は、低燃焼、中燃焼及び高燃焼のように多段階の燃焼状態をとりうるものとする。又、本発明は熱源機器の台数が２台以上のシステムに適用される。負荷量は、熱源機器を蒸気ボイラとする場合においては、各ボイラユニットの出力側蒸気管が接続される共通の蒸気ヘッダの蒸気圧力又は蒸気温度を検出する、その他、送気（供給蒸気）量を流量センサ等により検出する、蒸気使用負荷機器の稼働状況を検出する等により検出できるものである。又、熱源機器を温水ボイラとする場合の負荷量は、負荷へ供給される出湯温度と設定温度の差や負荷から戻ってくる湯の温度と設定温度との差や流量などで把握されるものであり、熱源機器の種類に応じて適宜定められる。この負荷量に応じて各熱源機器は燃焼状態及び台数を制御する台数制御手段（システム制御手段）により望ましくは予め定めた順位に従い順次燃焼が開始され、予め定めた順位に従い停止が制御される。各熱源機器の停止の順序は望ましくは燃焼開始の順の逆の順とするがこれに限らない。
【００２０】
又、熱源機器を掃気状態とする制御は、台数制御手段により行われ、現時点の負荷量においては前記台数制御手段により未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に燃焼開始信号が供給される順位にある熱源機器に対して連続的に掃気状態とするように当該熱源機器に対して掃気運転を指示する。この掃気においては所定量の掃気が終了した後は通常行われる掃気と比較して送風量を低減することが望ましい。
【００２１】
掃気状態とする熱源機器の台数を設定する台数設定手段は、掃気状態にする熱源機器の台数を１台又は２台以上の複数台に設定するもので、例えば１台の場合は負荷の状態に応じて未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に次に燃焼信号が供給される熱源機器に対してのみ掃気信号を供給し、２台の場合は負荷の状態に応じて未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に次に燃焼信号が供給される熱源機器とその次に燃焼開始信号が供給される熱源機器とに対してのみ掃気信号を供給するものである。尚、台数設定手段により掃気の台数は設定されるが、燃焼状態にない熱源機器が設定台数（例えば２台）未満の場合（例えば１台又は０台）は掃気運転可能な熱源機器のみを掃気指示の対象とするものである。台数の設定の方式は、負荷量を検出して自動的に設定台数を変える自動設定方式である。自動台数設定方式は、負荷量の変動を検出する手段、例えば蒸気圧力の変化の勾配を検出する手段や、蒸気流量を検出しその変化量を求める手段や、蒸気流量を検出し現状のボイラ出力と比較する手段や、蒸気負荷機器の稼働状態の変化から負荷の変動を予想する手段を設けて、負荷量の変動が大きいと判定される場合には、システムの制御器により設定台数を増加し、大きくないと判断される場合には設定台数を減少する。又、自動台数設定方式はこれに限定されるものではなく、ユーザの負荷変動が１日の時間帯によって、或いは季節（月）によって異なる場合に、システムの制御器が１日の時間帯に応じて、或いは季節に応じて負荷変動が激しい場合には設定台数を多くするように自動的に変更するように構成するものも本発明の実施の形態に含まれる。
【００２２】
次に、本発明の請求項２に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたものとする。
【００２３】
この実施の形態について説明するに、請求項１の実施の形態と異なるところは、請求項１の実施の形態では、掃気状態とする熱源機器の台数を設定する台数設定手段を設け、台数制御手段により熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と燃焼状態に制御するのに対して、本実施の形態では、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を設け、台数制御手段は、熱源機器を負荷量に応じて予め定めた停止、低燃焼、高燃焼の燃焼制御パターンに従い台数制御を行い、台数設定手段により設定された掃気状態又は低燃焼の台数となるように掃気台数を制御する。即ち、本実施の形態においては、台数設定手段は掃気状態の熱源機器台数と低燃焼状態の熱源機器の総台数を設定するので、台数制御手段はこの総台数から低燃焼を除いた台数を掃気とすることで、直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と低燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総台数を所定の台数確保する。この台数を台数設定手段により可変にすることで負荷変動に対する追随性を良好にするものである。尚、本実施の形態においては、掃気指示は、特開昭６３−２３８３０３号公報のようにある熱源機器に対して燃焼開始信号が供給された時に、直ちに次に燃焼信号が供給される順位にある熱源機器に与えられるのではなく、負荷量に応じた燃焼制御パターンに応じて与えられるものである。
【００２４】
次に、本発明の請求項３に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたものとする。
【００２５】
この実施の形態について説明するに、請求項２の実施の形態と異なるところは、請求項２の実施の形態では、熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、台数制御手段は、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとし、台数設定手段は掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定するよう構成している点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数設定手段は掃気状態の熱源機器台数と低燃焼状態及び中燃焼の熱源機器の総台数を決定し、台数制御手段は総台数から燃焼制御パターンにより決められた低燃焼及び中燃焼を除いた台数を掃気とすることで、直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と、低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と、中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総台数を所定の台数確保する。この台数を台数設定手段により可変にすることで負荷変動に対する追随性を良好にするものである。尚、中燃焼は低燃焼と高燃焼との間の燃焼量に設定されるもので、１段階以上に設定しても良い。この点は他の実施の形態についても同様である。
【００２６】
次に、本発明の請求項４に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００２７】
この実施の形態について説明するに、請求項２の実施の形態と異なるところは、請求項２では台数設定手段により熱源機器を掃気状態又は低燃焼とする台数を可変設定できるよう構成しているのに対して、本実施の形態では台数制御手段により掃気状態、又は低燃焼状態の熱源機器の台数を所定数確保するが、必ずしも設定台数を可変にすることを要件としないものであり、その他の構成は同様である。台数制御手段により掃気状態、又は低燃焼状態の熱源機器の台数を所定数確保するとは、負荷量に応じて予め定めた所定の燃焼制御パターンに従い、掃気、低燃焼、高燃焼を各熱源機器に割り当てることである。本実施の形態の台数制御手段によれば、例えば所定台数を２とした場合、低燃焼が１台の場合は掃気は１台とし、低燃焼が２台の場合は掃気を０台とし、低燃焼が０台の場合は掃気を２台とするように、所定台数から低燃焼台数を差し引いた台数が掃気となるように燃焼制御パターンが定められる。この制御によれば、熱ロスを生ずる掃気台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性を良好に保つことができる。本実施の形態においても、請求項２の実施の形態と同様に前記所定台数を可変に設定できるように構成しても良い。
【００２８】
次に、本発明の請求項５に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００２９】
この実施の形態について説明するに、請求項４の実施の形態と異なるところは、請求項４では熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、掃気、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとした点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数制御手段は直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総数を所定の台数確保するものである。
【００３０】
次に、本発明の請求項６に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００３１】
この実施の形態について説明するに、請求項４の実施の形態と異なるところは、請求項４では台数制御手段によりなされる負荷量に応じた燃焼制御パターンが必要台数分の前記熱源機器を低燃焼又は高燃焼させる際に、低燃焼とする台数を増加させることを優先させることを条件としていないのに対して、本実施の形態においては低燃焼とする台数を増加させることを優先させることを条件としている点である。低燃焼とする台数を増加させることを優先させるとは、例えば現在あるボイラが低燃焼状態にあり、負荷の増加に対応するには、このボイラを高燃焼とする制御を行うのではなく、次のボイラを低燃焼とし、低燃焼ボイラを２台とすることで負荷の増加に対応する制御、即ち、低燃焼の台数を多くする、低燃焼優先の制御を意味する。この場合、低燃焼優先台数は１台以上複数台とする。
【００３２】
次に、本発明の請求項７に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、中燃焼、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼又は中燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００３３】
この実施の形態について説明するに、請求項６の実施の形態と異なるところは、請求項６では熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、掃気、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとした点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数制御手段は直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と、低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と、中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総数を所定の台数確保するものである。
【００３４】
【実施例】
以下、熱源機器を蒸気ボイラとし、実施の形態に対応する実施例について図面に従い説明する。図中Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は複数台設置した第１〜第４ボイラであり、運転停止状態（燃焼及び掃気の何れも行っていない状態）と低燃焼状態と高燃焼状態との所謂３位置制御が可能であり、更に低燃焼に移行する前及び燃焼停止後に炉（図示しない）内の掃気（パージともいう）を行うものである。各ボイラの燃焼開始の優先順位はＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の順であり、停止の順位はその逆である。各ボイラの蒸気の出力管Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は共通のスチームヘッダ（蒸気集合部）１に連結している。このスチームヘッダには、その内部の蒸気圧力を検出し、負荷の状態を検出する圧力検出器２を設ける。この圧力検出器の検出圧力信号に基づいて負荷量を検出し、図６に示すような制御手順に従い台数制御器３により指示された起動順序（予め定めておいても良いし、種々の条件に応じて変更してもよい）で、予め定めた燃焼制御パターンに従って必要台数のボイラを燃焼、停止させると共に、所定の台数を掃気運転させ、負荷変動に追随するように制御する。台数制御器３は図示しないマイクロコンピュータとその動作を制御するソフトウエアを含むものであり、図６はソフトウエアの一部の概要を示すものである。具体的には台数制御器３による制御は、図４，５に示す燃焼制御パターン、即ち、停止の台数制御パターンによる制御と図２，３に示す起動の台数制御パターンによる制御とにより、各ボイラを検出圧力帯（Ｐ１〜Ｐ２）に応じて、停止、連続掃気（連Ｐ）（以下、単に掃気という）、低燃焼、高燃焼に制御すると共に、設定台数を台数設定手段４により設定された台数が掃気運転されるように制御する。尚、設定された掃気台数が確保できない圧力帯では設定台数未満の台数のボイラを掃気運転させる。又、図３の制御において急激な負荷増加変動が生じ、あるボイラを掃気から高燃焼に移行させる必要が生じた場合、実質的な高燃焼状態とする為に、過渡的に掃気状態の２台のボイラを低燃焼に移行させ、その後１台を高燃焼へ、他の１台を掃気に移行させるものである。この実質的な高燃焼状態を早く生じさせる為の制御は、掃気台数が３台以上の場合でも同様に適用させる。
【００３５】
以下に、本実施例の台数制御器３による台数制御（運転制御）を図２〜６に従い詳述する。今、ユーザが、負荷の変動がそれほどでもないとして、台数設定手段４により設定台数を１台に設定して、システムを起動（運転開始）したとする。図６において、ステップＳ１（以下Ｓ○はステップＳ○を意味する）でシステムの起動が判定され、今の場合ＹＥＳによりＳ２に移行する。Ｓ２では台数設定手段４により設定された掃気台数により燃焼制御パターンを選択する。次いで、Ｓ３へ移行し、蒸気圧力に対する必要燃焼台数ＮＱ（図２により求められる）が現在燃焼している現在燃焼台数ＮＧと等しいかどうかを判定する。ＹＥＳの判定の場合はＳ３に止まる。今の場合、ＮＯでＳ４へ移行し、必要燃焼台数ＮＱが現在燃焼台数ＮＧより大きいかどうかを判定する。今の場合、ＮＯが判定されＳ６へ移行する。Ｓ６においてはＳ２にて選択された制御パターン、即ち、図２の起動パターンに応じて、各ボイラＢ１〜Ｂ４に対して掃気（連Ｐ）を１台指示すると共に、ボイラを順次１台ずつ起動して、Ｓ７へ移行し、システム全体の運転停止要求があるかどうかを判定し、Ｓ３へ戻る。こうして、Ｓ４にてＹＥＳが判定される迄、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ３を繰り返し、先ずボイラＢ１を掃気（状態Ｃ１）とし、次にボイラＢ１を低燃焼、ボイラＢ２を掃気とし（状態Ｃ２）、次にボイラＢ１を高燃焼、ボイラＢ２を掃気とする（状態Ｃ３）と言ったように、図２に示すように各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次、掃気と低燃焼と高燃焼とに制御する起動制御が行われる。Ｓ４でＹＥＳが判定されると、図４の停止パターンに応じて、掃気を１台指示すると共に各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次１台ずつ停止する。
【００３６】
次に、ユーザが、負荷の変動が大きいと判断して、台数設定手段４により設定台数を２台に設定した場合を以下に説明する。図６において、ステップＳ１でシステムの起動が判定され、今の場合ＹＥＳによりＳ２に移行し、設定台数２台に対応した燃焼制御パターンが選択される。Ｓ３では蒸気圧力に対する必要燃焼台数ＮＱ（図３により求められる）が現在燃焼している現在燃焼台数ＮＧと等しいかどうかを判定する。ＹＥＳの判定の場合はＳ２に止まる。今の場合、ＮＯでＳ４へ移行し、必要燃焼台数ＮＱが現在燃焼台数ＮＧより大きいかどうかを判定する。今の場合、ＮＯが判定されＳ６へ移行する。Ｓ６においては図３の起動パターンに応じて、各ボイラＢ１〜Ｂ４に対して掃気２台を指示すると共に、ボイラを順次１台ずつ起動して、Ｓ７へ移行し、システム全体の運転停止要求があるかどうかを判定し、Ｓ３へ戻る。こうして、Ｓ４にてＹＥＳが判定される迄、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ３を繰り返し、先ずボイラＢ１，Ｂ２を掃気とし（状態Ｅ１）、次にボイラＢ１を低燃焼、ボイラＢ２，Ｂ３を掃気とし（状態Ｅ２）、次にボイラＢ１を高燃焼、ボイラＢ２，Ｂ３を掃気とする（状態Ｅ３）と言ったように、図３に示すように各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次、掃気と低燃焼と高燃焼とに制御する起動制御が行われる。Ｓ４でＹＥＳが判定されると、図５の停止パターンに応じて、掃気を２台指示すると共に各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次１台ずつ停止する。
【００３７】
このように、掃気台数が２台とされている図３の制御によれば、図２の制御の場合と比較して、負荷変動に対する追随性が良い。即ち、例えば状態Ｅ３において負荷が急増し、状態Ｅ５の運転状態が必要となったとすると、図７に示すように掃気状態のボイラＢ１，Ｂ２を過渡的に低燃焼とし、ついでボイラＢ２を高燃焼とし、ボイラＢ３を掃気に戻し、ボイラＢ４を掃気とする。従って、ボイラＢ２を高燃焼に移行させるのに、所定のプレパージ時間を必要とすることがないと共に、過渡状態で直ちにボイラＢ２を高燃焼に移行させた状態と同じにできるので、負荷変動に対する追随性が良い。これに対して、掃気を設けない従来例ではボイラＢ２はプレパージ→低燃焼→高燃焼と移行するので、プレパージの時間を必要とすると共に、過渡状態でボイラＢ２の低燃焼状態がある（直ちに高燃焼とならない）ために、負荷変動に対する追随性が悪い。又、図２の制御では、ボイラＢ２は低燃焼→高燃焼と移行するので、過渡状態でボイラＢ２の低燃焼状態があるために、図３の制御と比較して負荷変動に対する追随性は劣る。
【００３８】
次に、請求項２の実施の形態に対応する実施例を図８〜図１１に従い説明する。具体的には台数制御器３による制御は、図８、図９に示す停止の台数制御パターンによる制御と図１０、図１１に示す起動の台数制御パターンによる制御とにより、各ボイラを検出圧力帯（Ｐ１〜Ｐ２）に応じて、停止、掃気、低燃焼、高燃焼に制御する。この制御によれば、台数設定手段４により設定された台数に基づき、燃焼制御パターンが選択される。即ち、設定台数１台の時は図８及び図１０のパターンにより、設定台数２台の時は図９及び図１１のパターンに従い制御される。尚、低燃焼台数が前記設定台数を越える圧力帯においては、掃気台数を０台となっている。
【００３９】
次に、請求項３の実施の形態に対応する一実施例は図８及び図１０の制御パターンであり、図９及び図１１の制御パターンは同実施の形態の第二実施例となる。即ち、掃気運転及び低燃焼運転の台数を変えない制御であり、説明を省略する。
【００４０】
次に、請求項６の実施の形態に対応する一実施例を図１２に従い説明する。
図１２はボイラを３台Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とし、低燃焼台数を１台確保する低燃焼１台優先型の燃焼制御パターンであり、負荷の増加（蒸気圧力の下降）により燃焼制御パターンを変える際に（例えば状態Ｌ３から状態Ｌ４へ変更する際に）次に低燃焼起動すべきボイラ（ボイラＢ３）に対して、連続掃気を指示するものである。この場合は、低燃焼と掃気の合計台数を２台確保する制御となっている。尚、この実施例において、掃気を指示するタイミングは図１３のように、燃焼パターンを変えると同時に行うのではなく、燃焼パターンを変える蒸気圧力よりも更に所定の圧力が低下した時点（状態Ｌ４１と状態Ｌ４２との境界の圧力となった時点）で行うようにしても良い。
【００４１】
尚、本発明は実施の形態の項で述べたように、上記実施例に限定されるものではなく、起動の燃焼制御のパターンにおいて、上記の図２の実施例では低燃焼優先台数を０台としているが、図１４に示す低燃焼台数を２台確保するような燃焼制御パターンとしても良い。即ち、高燃焼ボイラの代わりに２台のボイラを低燃焼とするように可能な限り低燃焼台数を２台確保する制御のものにも適用可能である。
【００４２】
上述の図８、図１２及び図１３の実施例の制御によれば、図８の状態Ｇのように低燃焼ボイラＢ２が存在する場合は次のボイラＢ３を連続掃気とせず、負荷の増加に対応して定めた燃焼制御パターンに従い、連続掃気を指示する。これに対して、あるボイラに燃焼開始信号が供給されると同時に、次に燃焼に移行すべきボイラに対してプリパージ待機信号を供給する従来例（特開昭６３−２３８３０３号公報）においては、ボイラＢ２を低燃焼にする信号を発すると同時にボイラＢ３を掃気状態とするものである。従って、本実施例の制御によれば従来例と比較して、不必要な掃気を行うことなく、負荷変動に対する追随性を維持できる。この効果は、負荷の増加が緩やかな場合顕著となる。
【００４３】
【発明の効果】
上記の如く、請求項１〜３の発明によれば、台数設定手段により掃気状態とする熱源機器の台数、又は掃気及び低燃焼状態とする熱源機器の総台数を、又は掃気、低燃焼及び中燃焼状態とする熱源機器の総台数を、自動により設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態とする熱源機器の台数，又は掃気及び低燃焼状態とする熱源機器の総台数、又は掃気、低燃焼及び中燃焼状態とする熱源機器の総台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器を速やかに燃焼状態、又は高燃焼状態へ移行させることができ、負荷変動に対する追随性の良好な熱源システムの制御装置を提供できる。又、システムの負荷変動が大きくない場合には、掃気状態とする熱源機器の台数を減少させることで、掃気による熱ロスを少なくできる等効果が大きい。
【００４４】
又、請求項４〜７の発明によれば、低燃焼台数、又は低燃焼及び中燃焼を含めて掃気台数を所定数確保でき、熱ロスの発生する掃気台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図は本発明一実施例の概略構成を示す。
【図２】 図は本発明の一実施例の掃気台数を１台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図３】 図は本発明の一実施例の掃気台数を２台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図４】 図は本発明の一実施例の掃気台数を１台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図５】 図は本発明の一実施例の掃気台数を２台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図６】 図は本発明の一実施例の台数制御手段の制御手順を示すフローチャート図である。
【図７】 図は本発明の一実施例の動作説明図である。
【図８】 図は本発明の他実施例の掃気台数を１台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図９】 図は本発明の他実施例の掃気台数を２台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図１０】 図は本発明の他実施例の掃気台数を１台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図１１】 図は本発明の他実施例の掃気台数を２台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図１２】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
【図１３】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
【図１４】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
【発明の属する技術分野】
この発明は、炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台のボイラ等の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の熱源機器を燃焼・停止させる熱源システムの制御装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、複数のボイラユニットを有するボイラシステムにおいては、予め定められた起動順序に従って順次起動することが行われる。こうしたシステムにおいては、一般的に各ボイラユニットの起動毎に掃気（パージ）が必要となるために、負荷変動に対するシステムの追随性が悪いという課題がある。この課題の解決案として、特開昭６３−２３８３０３号公報にて、起動順序に従ってあるボイラに燃焼開始信号が供給されると同時に、次に燃焼に移行すべきボイラに対してプリパージ待機信号を供給する方式が提案されている。
【０００３】
しかしながら、この提案においては、基本的にはプリパージ待機中のボイラは１台に限られているために、急激な負荷変動が予想されるシステム等においては負荷変動に対する追随性が十分でないという課題があった。又、この提案では或るボイラに燃焼信号が与えられた時、常に次に燃焼状態に移行すべきボイラにプリパージ待機信号が供給されてプリパージが開始される、即ち、１台のボイラは常にプリパージ待機をしているために、不必要なパージが行われ、熱的なロスを生ずる問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであって、それぞれ炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、
掃気状態とする熱源機器の台数を負荷量の変動に応じて自動的に可変とする台数設定手段を備えたことを第１の特徴とし、
【０００５】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを第２の特徴とし、
【０００６】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを第３の特徴とし、
【０００７】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたこと第４の特徴とし、
【０００８】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたこと第５の特徴とし、
【０００９】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを第６の特徴とし、
【００１０】
又、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、中燃焼、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼又は中燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを第７の特徴とするものである。
【００１１】
上記の請求項１の手段によれば、台数設定手段により掃気状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１２】
上記の請求項２の手段によれば、台数設定手段により掃気状態、低燃焼状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態及び低燃焼状態とする熱源機器の台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに低燃焼又は高燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１３】
上記の請求項３の手段によれば、台数設定手段により掃気状態、低燃焼状態、中燃焼状態とする熱源機器の台数を設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態、低燃焼状態及び中燃焼状態とする熱源機器の合計台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器が速やかに低燃焼、中燃焼、又は高燃焼状態へ移行し、負荷変動に対する追随性が良好となる。
【００１４】
上記の請求項４の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、とする熱源機器の台数が所定数確保されるので、掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性が確保される。
【００１５】
上記の請求項５の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、又は中燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保されるので、掃気状態とする熱源機器の台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性が確保される。
【００１６】
上記の請求項６の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保され、しかも掃気状態とする熱源機器が少なくできるので、負荷変動に対する追随性が確保されると共に、掃気による熱ロスが少なくなる。
【００１７】
上記の請求項７の手段によれば、台数制御手段により掃気状態、低燃焼状態、又は中燃焼状態とする熱源機器の台数が所定数確保され、しかも掃気状態とする熱源機器が少なくできるので、負荷変動に対する追随性が確保されると共に、掃気による熱ロスが少なくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態とする熱源機器の台数を負荷量の変動に応じて自動的に可変とする台数設定手段を備えたものとする。
【００１９】
この実施の形態について以下に詳細に説明する。熱源機器とは蒸気や温水等の形態で熱を要求する負荷に対して、熱供給を行う蒸気ボイラ、温水ボイラ等を含み、熱源機器は炉、即ち燃焼炉の掃気（パージとも言い、換気も含む）を終えた後に、燃焼に移行する。この掃気は、通常安全上炉内容積の４倍以上の掃気を行い、連続的掃気とされるが、安全上許されるならこれに限定されるものではなく、間欠掃気でも良いものである。熱源機器は停止状態と、掃気状態と、燃焼状態とをとりうるものであり、望ましくは燃焼状態は、低燃焼、中燃焼及び高燃焼のように多段階の燃焼状態をとりうるものとする。又、本発明は熱源機器の台数が２台以上のシステムに適用される。負荷量は、熱源機器を蒸気ボイラとする場合においては、各ボイラユニットの出力側蒸気管が接続される共通の蒸気ヘッダの蒸気圧力又は蒸気温度を検出する、その他、送気（供給蒸気）量を流量センサ等により検出する、蒸気使用負荷機器の稼働状況を検出する等により検出できるものである。又、熱源機器を温水ボイラとする場合の負荷量は、負荷へ供給される出湯温度と設定温度の差や負荷から戻ってくる湯の温度と設定温度との差や流量などで把握されるものであり、熱源機器の種類に応じて適宜定められる。この負荷量に応じて各熱源機器は燃焼状態及び台数を制御する台数制御手段（システム制御手段）により望ましくは予め定めた順位に従い順次燃焼が開始され、予め定めた順位に従い停止が制御される。各熱源機器の停止の順序は望ましくは燃焼開始の順の逆の順とするがこれに限らない。
【００２０】
又、熱源機器を掃気状態とする制御は、台数制御手段により行われ、現時点の負荷量においては前記台数制御手段により未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に燃焼開始信号が供給される順位にある熱源機器に対して連続的に掃気状態とするように当該熱源機器に対して掃気運転を指示する。この掃気においては所定量の掃気が終了した後は通常行われる掃気と比較して送風量を低減することが望ましい。
【００２１】
掃気状態とする熱源機器の台数を設定する台数設定手段は、掃気状態にする熱源機器の台数を１台又は２台以上の複数台に設定するもので、例えば１台の場合は負荷の状態に応じて未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に次に燃焼信号が供給される熱源機器に対してのみ掃気信号を供給し、２台の場合は負荷の状態に応じて未だ燃焼開始信号が供給されておらず、負荷が増加した場合に次に燃焼信号が供給される熱源機器とその次に燃焼開始信号が供給される熱源機器とに対してのみ掃気信号を供給するものである。尚、台数設定手段により掃気の台数は設定されるが、燃焼状態にない熱源機器が設定台数（例えば２台）未満の場合（例えば１台又は０台）は掃気運転可能な熱源機器のみを掃気指示の対象とするものである。台数の設定の方式は、負荷量を検出して自動的に設定台数を変える自動設定方式である。自動台数設定方式は、負荷量の変動を検出する手段、例えば蒸気圧力の変化の勾配を検出する手段や、蒸気流量を検出しその変化量を求める手段や、蒸気流量を検出し現状のボイラ出力と比較する手段や、蒸気負荷機器の稼働状態の変化から負荷の変動を予想する手段を設けて、負荷量の変動が大きいと判定される場合には、システムの制御器により設定台数を増加し、大きくないと判断される場合には設定台数を減少する。又、自動台数設定方式はこれに限定されるものではなく、ユーザの負荷変動が１日の時間帯によって、或いは季節（月）によって異なる場合に、システムの制御器が１日の時間帯に応じて、或いは季節に応じて負荷変動が激しい場合には設定台数を多くするように自動的に変更するように構成するものも本発明の実施の形態に含まれる。
【００２２】
次に、本発明の請求項２に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたものとする。
【００２３】
この実施の形態について説明するに、請求項１の実施の形態と異なるところは、請求項１の実施の形態では、掃気状態とする熱源機器の台数を設定する台数設定手段を設け、台数制御手段により熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と燃焼状態に制御するのに対して、本実施の形態では、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を設け、台数制御手段は、熱源機器を負荷量に応じて予め定めた停止、低燃焼、高燃焼の燃焼制御パターンに従い台数制御を行い、台数設定手段により設定された掃気状態又は低燃焼の台数となるように掃気台数を制御する。即ち、本実施の形態においては、台数設定手段は掃気状態の熱源機器台数と低燃焼状態の熱源機器の総台数を設定するので、台数制御手段はこの総台数から低燃焼を除いた台数を掃気とすることで、直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と低燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総台数を所定の台数確保する。この台数を台数設定手段により可変にすることで負荷変動に対する追随性を良好にするものである。尚、本実施の形態においては、掃気指示は、特開昭６３−２３８３０３号公報のようにある熱源機器に対して燃焼開始信号が供給された時に、直ちに次に燃焼信号が供給される順位にある熱源機器に与えられるのではなく、負荷量に応じた燃焼制御パターンに応じて与えられるものである。
【００２４】
次に、本発明の請求項３に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたものとする。
【００２５】
この実施の形態について説明するに、請求項２の実施の形態と異なるところは、請求項２の実施の形態では、熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、台数制御手段は、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとし、台数設定手段は掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定するよう構成している点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数設定手段は掃気状態の熱源機器台数と低燃焼状態及び中燃焼の熱源機器の総台数を決定し、台数制御手段は総台数から燃焼制御パターンにより決められた低燃焼及び中燃焼を除いた台数を掃気とすることで、直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と、低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と、中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総台数を所定の台数確保する。この台数を台数設定手段により可変にすることで負荷変動に対する追随性を良好にするものである。尚、中燃焼は低燃焼と高燃焼との間の燃焼量に設定されるもので、１段階以上に設定しても良い。この点は他の実施の形態についても同様である。
【００２６】
次に、本発明の請求項４に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００２７】
この実施の形態について説明するに、請求項２の実施の形態と異なるところは、請求項２では台数設定手段により熱源機器を掃気状態又は低燃焼とする台数を可変設定できるよう構成しているのに対して、本実施の形態では台数制御手段により掃気状態、又は低燃焼状態の熱源機器の台数を所定数確保するが、必ずしも設定台数を可変にすることを要件としないものであり、その他の構成は同様である。台数制御手段により掃気状態、又は低燃焼状態の熱源機器の台数を所定数確保するとは、負荷量に応じて予め定めた所定の燃焼制御パターンに従い、掃気、低燃焼、高燃焼を各熱源機器に割り当てることである。本実施の形態の台数制御手段によれば、例えば所定台数を２とした場合、低燃焼が１台の場合は掃気は１台とし、低燃焼が２台の場合は掃気を０台とし、低燃焼が０台の場合は掃気を２台とするように、所定台数から低燃焼台数を差し引いた台数が掃気となるように燃焼制御パターンが定められる。この制御によれば、熱ロスを生ずる掃気台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性を良好に保つことができる。本実施の形態においても、請求項２の実施の形態と同様に前記所定台数を可変に設定できるように構成しても良い。
【００２８】
次に、本発明の請求項５に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００２９】
この実施の形態について説明するに、請求項４の実施の形態と異なるところは、請求項４では熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、掃気、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとした点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数制御手段は直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総数を所定の台数確保するものである。
【００３０】
次に、本発明の請求項６に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００３１】
この実施の形態について説明するに、請求項４の実施の形態と異なるところは、請求項４では台数制御手段によりなされる負荷量に応じた燃焼制御パターンが必要台数分の前記熱源機器を低燃焼又は高燃焼させる際に、低燃焼とする台数を増加させることを優先させることを条件としていないのに対して、本実施の形態においては低燃焼とする台数を増加させることを優先させることを条件としている点である。低燃焼とする台数を増加させることを優先させるとは、例えば現在あるボイラが低燃焼状態にあり、負荷の増加に対応するには、このボイラを高燃焼とする制御を行うのではなく、次のボイラを低燃焼とし、低燃焼ボイラを２台とすることで負荷の増加に対応する制御、即ち、低燃焼の台数を多くする、低燃焼優先の制御を意味する。この場合、低燃焼優先台数は１台以上複数台とする。
【００３２】
次に、本発明の請求項７に対応する熱源システムの制御装置の実施の形態としては、それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、中燃焼、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼又は中燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたものとする。
【００３３】
この実施の形態について説明するに、請求項６の実施の形態と異なるところは、請求項６では熱源機器を少なくとも停止、掃気状態と低燃焼、高燃焼状態に制御できるものとしているのに対して、本実施の形態では、負荷量に応じて予め定めた燃焼制御パターンに従い、熱源機器を停止、掃気、低燃焼、中燃焼、高燃焼状態に制御できるものとした点であり、その他の構成は同様である。即ち、本実施の形態においては、台数制御手段は直ちに掃気から低燃焼に移行できる熱源機器と、低燃焼から中燃焼へ移行できる熱源機器と、中燃焼から高燃焼へ移行できる熱源機器との総数を所定の台数確保するものである。
【００３４】
【実施例】
以下、熱源機器を蒸気ボイラとし、実施の形態に対応する実施例について図面に従い説明する。図中Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は複数台設置した第１〜第４ボイラであり、運転停止状態（燃焼及び掃気の何れも行っていない状態）と低燃焼状態と高燃焼状態との所謂３位置制御が可能であり、更に低燃焼に移行する前及び燃焼停止後に炉（図示しない）内の掃気（パージともいう）を行うものである。各ボイラの燃焼開始の優先順位はＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の順であり、停止の順位はその逆である。各ボイラの蒸気の出力管Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は共通のスチームヘッダ（蒸気集合部）１に連結している。このスチームヘッダには、その内部の蒸気圧力を検出し、負荷の状態を検出する圧力検出器２を設ける。この圧力検出器の検出圧力信号に基づいて負荷量を検出し、図６に示すような制御手順に従い台数制御器３により指示された起動順序（予め定めておいても良いし、種々の条件に応じて変更してもよい）で、予め定めた燃焼制御パターンに従って必要台数のボイラを燃焼、停止させると共に、所定の台数を掃気運転させ、負荷変動に追随するように制御する。台数制御器３は図示しないマイクロコンピュータとその動作を制御するソフトウエアを含むものであり、図６はソフトウエアの一部の概要を示すものである。具体的には台数制御器３による制御は、図４，５に示す燃焼制御パターン、即ち、停止の台数制御パターンによる制御と図２，３に示す起動の台数制御パターンによる制御とにより、各ボイラを検出圧力帯（Ｐ１〜Ｐ２）に応じて、停止、連続掃気（連Ｐ）（以下、単に掃気という）、低燃焼、高燃焼に制御すると共に、設定台数を台数設定手段４により設定された台数が掃気運転されるように制御する。尚、設定された掃気台数が確保できない圧力帯では設定台数未満の台数のボイラを掃気運転させる。又、図３の制御において急激な負荷増加変動が生じ、あるボイラを掃気から高燃焼に移行させる必要が生じた場合、実質的な高燃焼状態とする為に、過渡的に掃気状態の２台のボイラを低燃焼に移行させ、その後１台を高燃焼へ、他の１台を掃気に移行させるものである。この実質的な高燃焼状態を早く生じさせる為の制御は、掃気台数が３台以上の場合でも同様に適用させる。
【００３５】
以下に、本実施例の台数制御器３による台数制御（運転制御）を図２〜６に従い詳述する。今、ユーザが、負荷の変動がそれほどでもないとして、台数設定手段４により設定台数を１台に設定して、システムを起動（運転開始）したとする。図６において、ステップＳ１（以下Ｓ○はステップＳ○を意味する）でシステムの起動が判定され、今の場合ＹＥＳによりＳ２に移行する。Ｓ２では台数設定手段４により設定された掃気台数により燃焼制御パターンを選択する。次いで、Ｓ３へ移行し、蒸気圧力に対する必要燃焼台数ＮＱ（図２により求められる）が現在燃焼している現在燃焼台数ＮＧと等しいかどうかを判定する。ＹＥＳの判定の場合はＳ３に止まる。今の場合、ＮＯでＳ４へ移行し、必要燃焼台数ＮＱが現在燃焼台数ＮＧより大きいかどうかを判定する。今の場合、ＮＯが判定されＳ６へ移行する。Ｓ６においてはＳ２にて選択された制御パターン、即ち、図２の起動パターンに応じて、各ボイラＢ１〜Ｂ４に対して掃気（連Ｐ）を１台指示すると共に、ボイラを順次１台ずつ起動して、Ｓ７へ移行し、システム全体の運転停止要求があるかどうかを判定し、Ｓ３へ戻る。こうして、Ｓ４にてＹＥＳが判定される迄、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ３を繰り返し、先ずボイラＢ１を掃気（状態Ｃ１）とし、次にボイラＢ１を低燃焼、ボイラＢ２を掃気とし（状態Ｃ２）、次にボイラＢ１を高燃焼、ボイラＢ２を掃気とする（状態Ｃ３）と言ったように、図２に示すように各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次、掃気と低燃焼と高燃焼とに制御する起動制御が行われる。Ｓ４でＹＥＳが判定されると、図４の停止パターンに応じて、掃気を１台指示すると共に各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次１台ずつ停止する。
【００３６】
次に、ユーザが、負荷の変動が大きいと判断して、台数設定手段４により設定台数を２台に設定した場合を以下に説明する。図６において、ステップＳ１でシステムの起動が判定され、今の場合ＹＥＳによりＳ２に移行し、設定台数２台に対応した燃焼制御パターンが選択される。Ｓ３では蒸気圧力に対する必要燃焼台数ＮＱ（図３により求められる）が現在燃焼している現在燃焼台数ＮＧと等しいかどうかを判定する。ＹＥＳの判定の場合はＳ２に止まる。今の場合、ＮＯでＳ４へ移行し、必要燃焼台数ＮＱが現在燃焼台数ＮＧより大きいかどうかを判定する。今の場合、ＮＯが判定されＳ６へ移行する。Ｓ６においては図３の起動パターンに応じて、各ボイラＢ１〜Ｂ４に対して掃気２台を指示すると共に、ボイラを順次１台ずつ起動して、Ｓ７へ移行し、システム全体の運転停止要求があるかどうかを判定し、Ｓ３へ戻る。こうして、Ｓ４にてＹＥＳが判定される迄、Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ３を繰り返し、先ずボイラＢ１，Ｂ２を掃気とし（状態Ｅ１）、次にボイラＢ１を低燃焼、ボイラＢ２，Ｂ３を掃気とし（状態Ｅ２）、次にボイラＢ１を高燃焼、ボイラＢ２，Ｂ３を掃気とする（状態Ｅ３）と言ったように、図３に示すように各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次、掃気と低燃焼と高燃焼とに制御する起動制御が行われる。Ｓ４でＹＥＳが判定されると、図５の停止パターンに応じて、掃気を２台指示すると共に各ボイラＢ１〜Ｂ４を順次１台ずつ停止する。
【００３７】
このように、掃気台数が２台とされている図３の制御によれば、図２の制御の場合と比較して、負荷変動に対する追随性が良い。即ち、例えば状態Ｅ３において負荷が急増し、状態Ｅ５の運転状態が必要となったとすると、図７に示すように掃気状態のボイラＢ１，Ｂ２を過渡的に低燃焼とし、ついでボイラＢ２を高燃焼とし、ボイラＢ３を掃気に戻し、ボイラＢ４を掃気とする。従って、ボイラＢ２を高燃焼に移行させるのに、所定のプレパージ時間を必要とすることがないと共に、過渡状態で直ちにボイラＢ２を高燃焼に移行させた状態と同じにできるので、負荷変動に対する追随性が良い。これに対して、掃気を設けない従来例ではボイラＢ２はプレパージ→低燃焼→高燃焼と移行するので、プレパージの時間を必要とすると共に、過渡状態でボイラＢ２の低燃焼状態がある（直ちに高燃焼とならない）ために、負荷変動に対する追随性が悪い。又、図２の制御では、ボイラＢ２は低燃焼→高燃焼と移行するので、過渡状態でボイラＢ２の低燃焼状態があるために、図３の制御と比較して負荷変動に対する追随性は劣る。
【００３８】
次に、請求項２の実施の形態に対応する実施例を図８〜図１１に従い説明する。具体的には台数制御器３による制御は、図８、図９に示す停止の台数制御パターンによる制御と図１０、図１１に示す起動の台数制御パターンによる制御とにより、各ボイラを検出圧力帯（Ｐ１〜Ｐ２）に応じて、停止、掃気、低燃焼、高燃焼に制御する。この制御によれば、台数設定手段４により設定された台数に基づき、燃焼制御パターンが選択される。即ち、設定台数１台の時は図８及び図１０のパターンにより、設定台数２台の時は図９及び図１１のパターンに従い制御される。尚、低燃焼台数が前記設定台数を越える圧力帯においては、掃気台数を０台となっている。
【００３９】
次に、請求項３の実施の形態に対応する一実施例は図８及び図１０の制御パターンであり、図９及び図１１の制御パターンは同実施の形態の第二実施例となる。即ち、掃気運転及び低燃焼運転の台数を変えない制御であり、説明を省略する。
【００４０】
次に、請求項６の実施の形態に対応する一実施例を図１２に従い説明する。
図１２はボイラを３台Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とし、低燃焼台数を１台確保する低燃焼１台優先型の燃焼制御パターンであり、負荷の増加（蒸気圧力の下降）により燃焼制御パターンを変える際に（例えば状態Ｌ３から状態Ｌ４へ変更する際に）次に低燃焼起動すべきボイラ（ボイラＢ３）に対して、連続掃気を指示するものである。この場合は、低燃焼と掃気の合計台数を２台確保する制御となっている。尚、この実施例において、掃気を指示するタイミングは図１３のように、燃焼パターンを変えると同時に行うのではなく、燃焼パターンを変える蒸気圧力よりも更に所定の圧力が低下した時点（状態Ｌ４１と状態Ｌ４２との境界の圧力となった時点）で行うようにしても良い。
【００４１】
尚、本発明は実施の形態の項で述べたように、上記実施例に限定されるものではなく、起動の燃焼制御のパターンにおいて、上記の図２の実施例では低燃焼優先台数を０台としているが、図１４に示す低燃焼台数を２台確保するような燃焼制御パターンとしても良い。即ち、高燃焼ボイラの代わりに２台のボイラを低燃焼とするように可能な限り低燃焼台数を２台確保する制御のものにも適用可能である。
【００４２】
上述の図８、図１２及び図１３の実施例の制御によれば、図８の状態Ｇのように低燃焼ボイラＢ２が存在する場合は次のボイラＢ３を連続掃気とせず、負荷の増加に対応して定めた燃焼制御パターンに従い、連続掃気を指示する。これに対して、あるボイラに燃焼開始信号が供給されると同時に、次に燃焼に移行すべきボイラに対してプリパージ待機信号を供給する従来例（特開昭６３−２３８３０３号公報）においては、ボイラＢ２を低燃焼にする信号を発すると同時にボイラＢ３を掃気状態とするものである。従って、本実施例の制御によれば従来例と比較して、不必要な掃気を行うことなく、負荷変動に対する追随性を維持できる。この効果は、負荷の増加が緩やかな場合顕著となる。
【００４３】
【発明の効果】
上記の如く、請求項１〜３の発明によれば、台数設定手段により掃気状態とする熱源機器の台数、又は掃気及び低燃焼状態とする熱源機器の総台数を、又は掃気、低燃焼及び中燃焼状態とする熱源機器の総台数を、自動により設定できるので、システムの負荷変動の大きい場合には掃気状態とする熱源機器の台数，又は掃気及び低燃焼状態とする熱源機器の総台数、又は掃気、低燃焼及び中燃焼状態とする熱源機器の総台数を増加させることで、負荷変動に対してより多くの熱源機器を速やかに燃焼状態、又は高燃焼状態へ移行させることができ、負荷変動に対する追随性の良好な熱源システムの制御装置を提供できる。又、システムの負荷変動が大きくない場合には、掃気状態とする熱源機器の台数を減少させることで、掃気による熱ロスを少なくできる等効果が大きい。
【００４４】
又、請求項４〜７の発明によれば、低燃焼台数、又は低燃焼及び中燃焼を含めて掃気台数を所定数確保でき、熱ロスの発生する掃気台数を増加させることなく、負荷変動に対する追随性を確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図は本発明一実施例の概略構成を示す。
【図２】 図は本発明の一実施例の掃気台数を１台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図３】 図は本発明の一実施例の掃気台数を２台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図４】 図は本発明の一実施例の掃気台数を１台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図５】 図は本発明の一実施例の掃気台数を２台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図６】 図は本発明の一実施例の台数制御手段の制御手順を示すフローチャート図である。
【図７】 図は本発明の一実施例の動作説明図である。
【図８】 図は本発明の他実施例の掃気台数を１台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図９】 図は本発明の他実施例の掃気台数を２台とした時の起動の台数制御パターンを示す。
【図１０】 図は本発明の他実施例の掃気台数を１台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図１１】 図は本発明の他実施例の掃気台数を２台とした時の停止の台数制御パターンを示す。
【図１２】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
【図１３】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
【図１４】 図は本発明の他実施例の起動時の台数制御パターンを示す。
Claims (7)
- それぞれ炉内の掃気を行った後に燃焼に移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態とする熱源機器の台数を負荷量の変動に応じて自動的に可変とする台数設定手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を設定する台数設定手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を燃焼させるものにおいて、掃気状態、低燃焼又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態又は低燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制御装置。
- それぞれ炉内の掃気を行った後に低燃焼、中燃焼、高燃焼に順次移行する複数台の熱源機器を有し、負荷量に応じて必要台数分の前記熱源機器を掃気、中燃焼、低燃焼又は高燃焼させるものにおいて、負荷量の増加に対して、低燃焼又は中燃焼とする台数を増加させることを優先させると共に掃気状態、低燃焼、又は中燃焼とする熱源機器の合計台数を所定数確保する台数制御手段を備えたことを特徴とする熱源システムの制
御装置。
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