JP4093513B2 - ON / OFF control method of burner in combustion equipment - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼設備におけるバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工業炉等の燃焼設備における温度制御方法の一つとしてバーナをＯＮ−ＯＦＦ制御する方法があるが、この方法は燃焼量を制御する流量比例制御と比較して、流量調節弁、コントロールモータ等が必要でなく一般にシステムが単純でイニシャルコストが安く、ターンダーンも大きく取れるので広く用いられている。
この方法では、温度調節計からのＯＮ−ＯＦＦ信号により燃焼器をＯＮ−ＯＦＦする方法と、温度調節計の出力信号（％）によりサイクル時間内のＯＮ時間又はＯＦＦ時間を求め、それに基づいてＯＮ−ＯＦＦ制御を行う方法（時間比例制御方法）があり、本発明は、後者の方法に関するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような通常のＯＮ−ＯＦＦ制御、時間比例制御方法では、以下のような課題がある。
ａ．低負荷時にＯＦＦ時間が長くなり、ＯＦＦ時間における温度の低下が大きくなって温度振れ幅が大きくなり、被加熱物に悪影響を与える。
ｂ．ＯＮ−ＯＦＦによる温度差のため、厳しい温度基準が要求される場合には適用することができない。
ｃ．特に、被加熱物が移動する連続式の炉では、バーナが燃焼している時（ＯＮ時点）に通過した被加熱物と、バーナが燃焼を休止している時（ＯＦＦ時点）に通過した被加熱物とで温度差が大きくなってしまう。
本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、燃焼設備において温度調節計の出力信号によりサイクル時間内のＯＮ時間又はＯＦＦ時間を求め、それに基づいてバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う時間比例制御において、許容できるＯＦＦ時間の最大時間を予め設定しておき、通常のサイクル時間と出力信号により算出されるＯＦＦ時間が最大ＯＦＦ時間を越えた場合には、通常のサイクル時間に基づいた制御に代え、当該出力信号に対応する制御において最大ＯＦＦ時間を設定した場合のサイクル時間を算出して、算出したサイクル時間と前記最大ＯＦＦ時間に基づいてバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う燃焼設備におけるバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御方法を提案する。
【０００５】
そして本発明では、以上の方法において、最大ＯＦＦ時間は、燃焼設備の温度設定値に対する出力値の、ある時間内の振れ幅により増減することを提案する。
【０００６】
また本発明では、以上の方法において、温度調節計の出力の範囲を区分し、各区分に対応して最大ＯＦＦ時間を設定することを提案する。
【０００７】
また本発明では、以上の方法を適用する燃焼設備は複数のバーナを備えたものとし、各バーナにおけるサイクルの位相を、個別に、または群毎にずらすことを提案する。
【０００８】
また本発明では、以上の方法を適用する燃焼設備は、内部を複数のゾーンに分割して、ゾーン毎に温度調節を行うようにした炉とし、各ゾーンに対応して最大ＯＦＦ時間を設定することを提案する。
【０００９】
更に本発明では、以上の方法を適用する燃焼設備は被加熱物が移動する連続炉とすることを提案する。
【００１０】
また本発明では、以上の方法を適用するバーナはリジェネレイティブバーナとすることを提案する。
【００１１】
以上の本発明によれば、各ＯＮ−ＯＦＦサイクルにおけるバーナのＯＦＦ時間は、低負荷時であっても予め設定した最大ＯＦＦ時間を越えることがないので、低負荷時にＯＦＦ時間が長くなることによる被加熱物への悪影響を防止することができる。
【００１２】
この際、最大ＯＦＦ時間は、燃焼設備の温度設定値に対する出力値の、ある時間内の振れ幅により増減して、振れ幅が許容範囲内に入ることを条件としてできるだけ長い時間に設定するようにすれば、許容の振れ幅に入っていない場合には更に最大ＯＦＦ時間を小さくして振れ幅を小さくする方向に制御することができ、また許容の振れ幅に入っていれば最大ＯＦＦ時間を大きくすることにより、ＯＮ−ＯＦＦ頻度を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明に係る制御の流れを概念的に示す流れ図である。
まず、ＯＮ−ＯＦＦ制御が行われている、あるサイクルにおいて、ステップＳ１では温度調節計の出力Ｃ（％）が参照される。次いでステップＳ２においては、出力Ｃに対応するバーナのＯＦＦ時間を、通常のサイクル時間（通常サイクル時間）Ｔｎについて算出する。
即ち、通常サイクル時間ＴｎにおけるＯＦＦ時間（通常ＯＦＦ時間）ｔｎは、
ｔｎ＝Ｔｎ×（１００−Ｃ）／１００
により算出される。
次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した通常ＯＦＦ時間ｔｎを、予め設定されている最大ＯＦＦ時間ｔmaxと比較し、通常ＯＦＦ時間ｔｎが最大ＯＦＦ時間ｔmaxを越えるか否かを判定する。
判定の結果、越えない場合、即ち、ｔｎ≦ｔmax の場合にはステップＳ４に分岐し、越えている場合、即ち、ｔｎ＞ｔmax の場合にはステップＳ５に分岐する。
ｔｎ≦ｔmax の場合に移行するステップＳ４では、次の運転のサイクル時間、即ち運転サイクル時間Ｔを、前記通常サイクル時間Ｔｎに設定すると共に、その運転におけるＯＦＦ時間、即ち運転ＯＦＦ時間ｔをステップＳ２で算出した通常ＯＦＦ時間ｔｎに設定して、ステップＳ６においてバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御が行われ、次のサイクルの制御のためにステップＳ１に移行する。
一方、ｔｎ＞ｔmax の場合に移行するステップＳ５では、前記出力信号Ｃに対応する制御において最大ＯＦＦ時間ｔmaxを設定した場合の運転サイクル時間Ｔを、次式（１）、即ち、
Ｔ＝ｔmax／｛（１００−Ｃ）／１００｝ ………（１）
により算出する。
こうして算出した運転サイクル時間Ｔと最大ＯＦＦ時間ｔmaxを設定して、ステップＳ７においてバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御が行われ、次のサイクルの制御のためにステップＳ１に移行する。
【００１４】
以上に説明した本発明の制御動作の数値例を、最大ＯＦＦ時間を設定せず、常時同じサイクル時間で制御を行う、従来の時間比例制御方法と比較して、次に示す。
［従来の時間比例制御方法］
サイクル時間を３０秒に設定
温度調節計出力８０％の時：ＯＮ時間２４秒、ＯＦＦ時間６秒
温度調節計出力２０％の時：ＯＮ時間６秒、ＯＦＦ時間２４秒
［本発明方法］
通常サイクル時間Ｔｎを３０秒、最大ＯＦＦ時間ｔmaxを８秒に設定
上記のように、従来の時間比例制御方法では、低負荷時にＯＦＦ時間が非常に長くなってしまうのに対して、本発明の制御方法では、各サイクルにおけるバーナの運転ＯＦＦ時間は、低負荷時であっても予め設定した最大ＯＦＦ時間ｔmaxを越えることがないので、低負荷時にもＯＦＦ時間が長くならず、それによる被加熱物への悪影響を防止することができる。
【００１６】
以下に本発明の他の実施の形態を説明する。
まず、本発明では、上述した方法を適用する際、温度調節計の出力の範囲を区分し、各区分に対応して最大ＯＦＦ時間を設定することができる。
例えば、温度調節計出力を、０〜７０％未満の範囲と、７０％以上〜１００％の範囲に区分し、０〜７０％未満ではｔmax＝５秒、７０％以上〜１００％ではｔmax＝３秒というように設定することができる。
このように、出力が大きい範囲では、最大ＯＦＦ時間を、より短く設定することにより、ＯＦＦ時間における温度の低下を効果的に防止することができる。
【００１７】
次に、本発明では、燃焼設備が、複数のバーナを備えたものとした場合、各バーナにおけるサイクルの位相を、個別に、または群毎にずらす方法を適用することができる。
図２は、この方法を概念的に示すタイムチャートである。
例えば、図２に示す例では、燃焼設備は３台のバーナＡ，Ｂ，Ｃを備えており、夫々のバーナＡ，Ｂ，ＣのＯＮ−ＯＦＦサイクルの位相、従って夫々のサイクルの開始時間を順次ずらしている。
このような方法を適用すれば、図３に示すように３台のバーナＡ，Ｂ，Ｃのサイクルが同位相の場合とは異なり、全てのバーナＡ，Ｂ，Ｃが同時にＯＦＦとなる時間をなくしたり、または短くすることができるので、ＯＮ−ＯＦＦにおける温度変化の振れ幅を更に小さくすることができる。
この例では、複数のバーナにおけるサイクルの位相を個別にずらしているが、数多くのバーナを備えている場合には、それらを適宜群に分けて、群毎に位相をずらしても上述と同様な利点が得られる。
しかしながら、上述した本発明では、温度変化の振れ幅が許容範囲となるのであれば、このような方法を適用せずに、図３に示すように複数のバーナを同位相のサイクルでＯＮ−ＯＦＦ制御することもできるものである。
【００１８】
次に本発明では、以上の方法を適用する際、燃焼設備が、内部を複数のゾーンに分割して、ゾーン毎に温度調節を行うようにした炉である場合において、各ゾーンに対応して最大ＯＦＦ時間を設定する方法を適用することができる。
この方法では、より高い温度精度が求められるゾーンにおいては、最大ＯＦＦ時間ｔmaxを小さく設定することにより、上述したように温度変化の振れ幅を小さくして高い温度精度を実現できると共に、余り高い温度精度が必要のない他のゾーンにおいては最大ＯＦＦ時間ｔmaxを余り小さく設定しないことにより、ＯＮ−ＯＦＦの繰り返し頻度を小さくすることができる。
例えば被加熱物が移動する連続炉においては、均熱帯が、より高い温度精度が求められるゾーンに相当し、加熱帯が他のゾーンに相当する。
【００１９】
以上のことから本発明は、要求される温度精度が厳しい場合であっても適用することができ、イニシャルコストが従来のＯＮ−ＯＦＦ制御設備と同等で、流量比例制御の設備と比較してコスト的に非常に有利である。
また本発明は、ソフトウエア（プログラム）を変更すれば、既設のＯＮ−ＯＦＦ制御設備を利用することができ、改造が容易である。
【００２０】
以上に説明した本発明を適用する燃焼設備は、工業炉の他、ボイラその他の各種燃焼設備に適用できるものである。例えば連続炉では温度分布を考慮し、従来は流量比例制御を適用するケースが多いのであるが、本発明を適用することにより、構成が簡素で、低コストの時間比例制御を適用することができる。
また本発明を適用するバーナは、通常のバーナの他、リジェネレイティブバーナにも適用できることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のＯＮ−ＯＦＦ制御方法は以上のとおり、最大ＯＦＦ時間を予め設定し、それを越えないようにサイクル時間を変化させることとしたので、次のような効果がある。
ａ．ＯＮ−ＯＦＦ制御方法の欠点である温度振れ幅を小さくすることができる。
ｂ．要求される温度精度が厳しい場合にも適用することができ、流量比例制御を適用するよりもイニシャルコスト的に有利である。
ｃ．従来のＯＮ−ＯＦＦ制御設備をソフトウエア（プログラム）の変更により容易に改造することができ、従来設備の利用が可能であると共に、新設の場合でも従来のＯＮ−ＯＦＦ制御設備のイニシャルコストと同等である。
ｄ．最大ＯＦＦ時間を温度調節計の出力範囲に応じて設定することにより、きめの細かい制御を行うことができる。
ｅ．複数のバーナのＯＮ−ＯＦＦサイクルの位相をずらすことにより、温度振れ幅を更に小さくすることができる。
ｆ．最大ＯＦＦ時間の設定をゾーン毎に行うことにより、必要なゾーンにおける高い温度精度を実現できる。
ｇ．最大ＯＦＦ時間は、燃焼設備の温度設定値に対する出力値の、ある時間内の振れ幅により増減して、振れ幅が許容範囲内に入ることを条件としてできるだけ長い時間に設定するようにすれば、許容の振れ幅に入っていない場合には更に最大ＯＦＦ時間を小さくして振れ幅を小さくする方向に制御することができ、また許容の振れ幅に入っていれば最大ＯＦＦ時間を大きくすることにより、ＯＮ−ＯＦＦ頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る制御の流れを概念的に示す流れ図である。
【図２】 複数のバーナを備えた燃焼設備においてＯＮ−ＯＦＦサイクルをバーナ毎にずらす方法を概念的に示すタイムチャートである。
【図３】 図２とは異なり、複数のバーナのＯＮ−ＯＦＦサイクルの位相を一致させた方法を概念的に示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ７ 制御の各ステップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a burner ON-OFF control method in a combustion facility.
[0002]
[Prior art]
One of the temperature control methods in combustion equipment such as industrial furnaces is a method of ON-OFF control of the burner. This method uses a flow control valve, control motor, etc., compared to flow rate proportional control for controlling the combustion amount. It is not necessary, and is generally used because the system is simple, the initial cost is low, and the tardan is large.
In this method, the ON / OFF signal from the temperature controller is used to turn the combustor ON / OFF, and the ON time or OFF time within the cycle time is obtained from the output signal (%) of the temperature controller, and ON based on that. There is a method of performing -OFF control (time proportional control method), and the present invention relates to the latter method.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Such normal ON-OFF control and time proportional control method have the following problems.
a. When the load is low, the OFF time becomes longer, the temperature drop during the OFF time becomes larger, the temperature fluctuation becomes larger, and the object to be heated is adversely affected.
b. Due to the temperature difference due to ON-OFF, it cannot be applied when strict temperature standards are required.
c. In particular, in a continuous furnace in which an object to be heated moves, the object to be heated that has passed when the burner is burning (ON point) and the object that has passed when the burner has stopped burning (OFF point). The temperature difference with the heated product will increase.
The present invention aims to solve such problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, in the present invention, in the time proportional control in which the ON time or OFF time within the cycle time is obtained from the output signal of the temperature controller in the combustion facility, and the ON / OFF control of the burner is performed based thereon. When the maximum allowable OFF time is set in advance and the normal cycle time and the OFF time calculated by the output signal exceed the maximum OFF time, the control is based on the normal cycle time, instead of the control based on the normal cycle time. The cycle time when the maximum OFF time is set in the control corresponding to the output signal is calculated, and the burner is turned ON / OFF in the combustion facility that performs the ON / OFF control of the burner based on the calculated cycle time and the maximum OFF time. A control method is proposed.
[0005]
According to the present invention, in the above method, it is proposed that the maximum OFF time is increased or decreased depending on the fluctuation width of the output value with respect to the temperature setting value of the combustion facility within a certain time.
[0006]
In the present invention, it is proposed that in the above method, the output range of the temperature controller is divided and the maximum OFF time is set corresponding to each division.
[0007]
Further, in the present invention, it is proposed that the combustion equipment to which the above method is applied includes a plurality of burners, and the phase of the cycle in each burner is shifted individually or for each group.
[0008]
In the present invention, the combustion equipment to which the above method is applied is a furnace in which the inside is divided into a plurality of zones and the temperature is adjusted for each zone, and a maximum OFF time is set for each zone. Propose that.
[0009]
Furthermore, the present invention proposes that the combustion equipment to which the above method is applied is a continuous furnace in which the object to be heated moves.
[0010]
The present invention proposes that the burner to which the above method is applied is a regenerative burner.
[0011]
According to the present invention as described above, the burner OFF time in each ON-OFF cycle does not exceed the preset maximum OFF time even at low load, so the OFF time becomes longer at low load. An adverse effect on the object to be heated can be prevented.
[0012]
At this time, the maximum OFF time is increased / decreased depending on the fluctuation width of the output value with respect to the temperature setting value of the combustion equipment within a certain time, and is set as long as possible on condition that the fluctuation width falls within the allowable range. If it is not within the allowable swing range, the maximum OFF time can be further reduced to reduce the swing range, and if within the allowable swing range, the maximum OFF time can be increased. By doing so, the ON-OFF frequency can be reduced.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart conceptually showing a control flow according to the present invention.
First, in a cycle in which the ON-OFF control is performed, the output C (%) of the temperature controller is referred to in step S1. Next, in step S2, the burner OFF time corresponding to the output C is calculated for the normal cycle time (normal cycle time) Tn.
That is, the OFF time (normal OFF time) tn in the normal cycle time Tn is
tn = Tn × (100−C) / 100
Is calculated by
Next, in step S3, the normal OFF time tn calculated in step S2 is compared with a preset maximum OFF time tmax to determine whether or not the normal OFF time tn exceeds the maximum OFF time tmax.
As a result of the determination, if it does not exceed, that is, if tn ≦ tmax, the process branches to step S4. If it exceeds, that is, if tn> tmax, the process branches to step S5.
In step S4, which shifts to the case of tn ≦ tmax, the cycle time of the next operation, that is, the operation cycle time T is set to the normal cycle time Tn, and the OFF time in that operation, that is, the operation OFF time t is set to step S2. In step S6, the burner ON-OFF control is performed, and the process proceeds to step S1 for the next cycle control.
On the other hand, in step S5 that is shifted to when tn> tmax, the operation cycle time T when the maximum OFF time tmax is set in the control corresponding to the output signal C is expressed by the following equation (1), that is,
T = tmax / {(100-C) / 100} (1)
Calculated by
The operation cycle time T and the maximum OFF time tmax calculated in this way are set, burner ON-OFF control is performed in step S7, and the process proceeds to step S1 for control of the next cycle.
[0014]
A numerical example of the control operation of the present invention described above is shown below in comparison with a conventional time proportional control method in which control is always performed with the same cycle time without setting the maximum OFF time.
[Conventional time proportional control method]
Cycle time set to 30 seconds When the temperature controller output is 80%: ON time 24 seconds, OFF
Normal cycle time Tn is set to 30 seconds and maximum OFF time tmax is set to 8 seconds
As described above, in the conventional time proportional control method, the OFF time becomes very long at low load, whereas in the control method of the present invention, the burner operation OFF time in each cycle is at low load. However, since the preset maximum OFF time tmax is not exceeded, the OFF time is not lengthened even when the load is low, and the adverse effect on the object to be heated can be prevented.
[0016]
Other embodiments of the present invention will be described below.
First, in the present invention, when the above-described method is applied, the output range of the temperature controller can be divided, and the maximum OFF time can be set corresponding to each division.
For example, the temperature controller output is divided into a range of 0 to less than 70% and a range of 70% to 100%, tmax = 5 seconds at 0% to less than 70%, and tmax = 3 at 70% to 100%. It can be set as seconds.
In this way, in the range where the output is large, the temperature can be effectively prevented from decreasing during the OFF time by setting the maximum OFF time shorter.
[0017]
Next, in the present invention, when the combustion facility includes a plurality of burners, a method of shifting the phase of the cycle in each burner individually or for each group can be applied.
FIG. 2 is a time chart conceptually showing this method.
For example, in the example shown in FIG. 2, the combustion facility has three burners A, B, and C, and the ON / OFF cycle phase of each burner A, B, and C, and therefore the start time of each cycle is determined. It is shifted sequentially.
If such a method is applied, as shown in FIG. 3, unlike the case where the cycles of the three burners A, B, and C are in phase, the time when all the burners A, B, and C are simultaneously turned OFF is set. Since it can be eliminated or shortened, the fluctuation width of the temperature change during ON-OFF can be further reduced.
In this example, the phases of the cycles in a plurality of burners are individually shifted. However, when a large number of burners are provided, they are divided into groups as appropriate and the phases are shifted for each group as described above. Benefits are gained.
However, in the present invention described above, if the fluctuation width of the temperature change is within an allowable range, a plurality of burners are turned on and off in the same phase cycle as shown in FIG. 3 without applying such a method. It can also be controlled.
[0018]
Next, in the present invention, when applying the above method, the combustion facility is a furnace in which the inside is divided into a plurality of zones and the temperature is adjusted for each zone. A method of setting the maximum OFF time can be applied.
In this method, in a zone where higher temperature accuracy is required, by setting the maximum OFF time tmax to be small, as described above, it is possible to reduce the fluctuation width of the temperature change to achieve high temperature accuracy, and to achieve an excessively high temperature. In other zones where accuracy is not required, the ON-OFF repetition frequency can be reduced by not setting the maximum OFF time tmax too small.
For example, in a continuous furnace in which an object to be heated moves, soaking zone corresponds to a zone where higher temperature accuracy is required, and a heating zone corresponds to another zone.
[0019]
From the above, the present invention can be applied even when the required temperature accuracy is severe, and the initial cost is the same as that of the conventional ON-OFF control equipment, and the cost is compared with the equipment of the flow rate proportional control. Very advantageous.
Further, according to the present invention, if the software (program) is changed, an existing ON-OFF control facility can be used, and remodeling is easy.
[0020]
The combustion facility to which the present invention described above is applied can be applied to boilers and other various combustion facilities in addition to industrial furnaces. For example, in a continuous furnace, in consideration of temperature distribution, there are many cases where flow rate proportional control is conventionally applied. However, by applying the present invention, it is possible to apply time proportional control with a simple configuration and low cost. .
Of course, the burner to which the present invention is applied can be applied to a regenerative burner in addition to a normal burner.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the ON-OFF control method of the present invention presets the maximum OFF time and changes the cycle time so as not to exceed the maximum OFF time.
a. The temperature fluctuation width, which is a drawback of the ON-OFF control method, can be reduced.
b. This method can be applied even when the required temperature accuracy is severe, and is advantageous in terms of initial cost compared to the application of flow rate proportional control.
c. The existing ON-OFF control equipment can be easily modified by changing the software (program), the existing equipment can be used, and even if it is newly installed, it is equivalent to the initial cost of the existing ON-OFF control equipment It is.
d. By setting the maximum OFF time according to the output range of the temperature controller, fine control can be performed.
e. By shifting the phases of the ON / OFF cycles of the plurality of burners, the temperature fluctuation width can be further reduced.
f. By setting the maximum OFF time for each zone, high temperature accuracy in the required zone can be realized.
g. If the maximum OFF time is increased or decreased by the fluctuation width within a certain time of the output value with respect to the temperature setting value of the combustion equipment, and set to the longest possible time on condition that the fluctuation width falls within the allowable range, If it is not within the allowable swing range, the maximum OFF time can be further reduced to reduce the swing range, and if within the allowable swing range, the maximum OFF time can be increased. , ON-OFF frequency can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart conceptually showing a control flow according to the present invention.
FIG. 2 is a time chart conceptually showing a method of shifting an ON-OFF cycle for each burner in a combustion facility equipped with a plurality of burners.
FIG. 3 is a time chart conceptually showing a method in which the phases of ON / OFF cycles of a plurality of burners are made to coincide with each other, unlike FIG.
[Explanation of symbols]
Each step of S1-S7 control
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