JP4234309B2 - 燃焼状態の診断方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば加熱炉や熱処理炉に使用されるバーナの燃焼状態の診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、従来、加熱炉６等の設備に使用されるバーナ３はバーナ制御装置１０で制御されており、上記加熱炉６の炉内温度を炉内温度センサＴXで測定し、この測定値を温度調節装置１５に入力し、この測定値と上記温度調節装置１５に予め入力されている設定炉温とを比較して温度偏差を演算し、この測定値及び温度偏差から上記温度調節装置１５に予め設定されている燃焼量パターンより上記炉内温度と温度偏差とに対応するバーナ３の燃焼量を決定してバーナ制御装置１０に入力し、この燃焼量に見合うようバーナ制御装置１０で上記バーナ３に供給される燃料の供給量（流量）と燃焼空気の供給量（流量）とを複合絞り演算を用いて燃焼空気比を予め設定した値（例えば、μ＝１.１5）に保持したまま制御していた。
【０００３】
なお、複合絞り演算を行なう流量制御装置は、管路１（バーナの場合、燃料供給管と燃焼空気供給管）に設けた弁の開度に対する流量係数の関係が既知の流量調整弁２と、この流量調整弁２の入側に設けた圧カセンサＰ0と、流量係数が既知のバーナ３と、上記圧力センサＰ0からの信号を演算処理するバーナ制御装置１０とで構成してある。
【０００４】
上記バーナ制御装置１０には流量調整弁２の開度に対する流量係数及びバーナの流量係数を式またはテーブルの形で予め記憶させておき、これら流量係数と、圧力センサＰ0からの信号と、バーナ制御装置１０に別途設定されているバーナの燃焼量に対する流量設定値とから時々刻々流量調整弁２に要求される開度を算出させている。
【０００５】
一方、流量調整弁２には、開度センサＳが設けてあり、この開度センサＳからの現時点での開度の信号をバーナ制御装置１０へ入力するとともに、このバーナ制御装置１０で圧力センサＰ0での測定値に基づき複合絞り演算にて必要な開度を算出し、この両開度信号の偏差をなくすように流量調整弁２の開度を調整する。これにより、管路１内の流量が所定の流量となり、バーナの燃焼量を正確に制御することができる。
【０００６】
次に、バーナ制御装置１０で実施されている上記複合絞り演算の内容について説明する。複合絞り演算は、流量調整弁２の所要開度を、流量調節弁２の開度と流量係数との関係式、バーナ３の流量係数（すなわち、流量調整弁２出側の圧力と流量との関係）、流量調整弁２入側の圧力（制御対象流体の元圧）、及び所要流量設定値から直接的に算出するものである。
【０００７】
具体的には、流量調整弁２の差圧Ｐ1（図５の仮想線部）及び出側の圧力（バーナ前の圧力）Ｐ2は流量Ｑの２乗に比例し、両者を加えると元圧Ｐ0となる。これらの関係を流量調整弁２の流量係数Ｖ及びバーナの流量係数Ｎを用いて表すと次式のようになる。
【０００８】
【数１】
Ｐ0＝Ｐ1十Ｐ2・・・・・・（１）
Ｐ1＝（Ｑ／Ｖ）2・・・・・（２）
Ｐ2＝（Ｑ／Ｎ）2・・・・・（３）
（１）（２）（３）より
Ｐ0＝Ｑ2（ｌ／Ｖ2＋ｌ／Ｎ2）・・・・・・（１ａ）
【０００９】
ここで、上記式（１ａ）を流量調整弁２の流量係数Ｖについて展開すると、次式（４）に示すように流量調整弁２の流量係数Ｖは流量Ｑとバーナの流量係数Ｎと元圧Ｐ0との関係で表され、バーナの流量係数Ｎは既知であり、元圧Ｐ0は実測値として得られ、流量Ｑは炉内温度及び温度偏差から決定されるバーナの燃焼量に対応して予め決定されているので、これらの値を次式（４）に代入することにより、所望の燃焼量に対する流量係数Ｖを一元的に決定することができる。
【００１０】
【数２】
Ｖ＝√（Ｑ2／（Ｐ0―Ｑ2／Ｎ2））・・・・・（４）
【００１１】
なお、流量調整弁２の開度と流量係数Ｖとの関係は既知であるので、流量の変更（燃焼量の変更）に対する流量調整弁２の開度は流量係数Ｖの制御により一元的に決定される。この時、流量係数Ｖとその開度との関係は必ずしも関数（数式）である必要はなく、例えば、数表（テーブル）の形でバーナ制御装置１０に記憶させておいても良い。また、上記バーナ制御装置１０に設定される流量設定値は、標準状態での値なので、図５に示すように温度センサＴで測定した測定値と、上記圧力センサＰ0で測定した測定値と、バーナ制御装置１０に予め設定されている気体密度のデータとで、バーナ制御装置１０での演算に際して温度補正、圧力補正および密度補正を行うことにより制御精度をさらに向上させることができる。なお、流量係数は、実験等により予め調査することにより既知となる。
【００１２】
ところで、上記バーナ制御装置１０は、上記複合絞り演算に必要な測定信号やデータに加え、所定位置に設けたセンサから様々な信号が入力され、これらの信号やデータから故障を検出する能力を有しているので、例えば、バーナ３の上流側に圧力センサＰ2を設け、上記燃焼制御の他に、バーナノズルの詰まり等を検出している。
また、バーナ制御装置１０に設定されている各種データには許容値（許容範囲）が設けてあり、センサで測定した測定値が上記許容範囲を越えた場合、警報を発するようにしていた。
なお、バーナ制御装置１０に設定されているデータには上記測定項目に対応する設定値の他に、例えば、理論空気量、燃料及び燃焼空気の性状（密度等）あるいは点火時の燃焼量等がある。
【００１３】
この際、ある設定値に対する許容値を複数の範囲にわたって設定し、設定した複数の許容値（許容範囲）のうち、どの許容値（許容範囲）を超えたかにより警報の種類を使い分けている。例えば、ある設定値に対して所定の許容値を有する第１の許容範囲と、第１の許容範囲よりも広い許容範囲を有する第２の許容範囲（許容値）を予め決めておき、第１の許容範囲を超えて第２の許容範囲を超えない測定値であれば故障兆候警報（以下、重警報という。）を発し、さらに第２の許容範囲を超えれば故障警報を発するようにしている。
【００１４】
なお、ある測定値に対して設ける許容値（許容範囲）は必ずしも上記のように複数の範囲に設定する必要はなく、許容範囲の設定を１つだけにし、故障警報あるいは重警報のいずれか一方だけを発するようにしても良いし、また、許容範囲の設定は、ある測定値に対して何％と規定する場合と、上限値、下限値を数値で規定する場合とがある。
【００１５】
ここで、燃焼空気比についてみてみると、例えば、設定値１．１に対して上限値を１．３、下限値を１．０と規定した場合、燃焼空気比の測定値がこの上限値あるいは下限値を越えたら重警報を発生するように設定している。
ところで、上記燃焼空気比の測定値とは、上記炉内温度センサＴxの測定値から温度調節装置１５で決定されるバーナの燃焼量に対する燃料流量と燃焼空気流量とに基づいて演算される空気比をさす。
【００１６】
また、燃料の流量を制御する弁開度についてみてみると、弁開度は、バーナの燃焼量から決定される燃料の流量と弁開度との関係が予め設定されており、燃焼量の変更により現在の弁開度から変更後の燃焼量に対応する弁開度に開度を調整する。このとき、調整に要する時間が所定の設定時間（例えば１０秒）を超えると故障警報を発生するようにしている。
【００１７】
そして、ある測定値が許容範囲を超え、何らかの警報が発せられた場合、設備の状況を確認後、バーナ制御装置に保存されている警報発生履歴データ（警報発生時以降の故障発生箇所や時期を表すデータ）を参照しつつ警報発生箇所の機器やセンサ等を交換し、これらの作業を完了した後、設備を再始動していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように燃焼制御システムでは、警報発生時に、バーナ制御装置内には警報発生履歴データしか保存されておらず、例えば、燃料の供給圧力の低下による警報が出た場合、供給圧力が徐々に低下したのか、急激に低下したのかというような警報発生に至る経緯が全く確認できないため、故障の特定が非常に困難であり、このため、上記警報発生履歴データに基づいてあらゆる警報発生原因を推定し、この推定に基づいて警報発生原因の対象となる全ての機器やセンサの動作確認を実施しながら不良機器を特定せざるを得ず、故障発生から最終調整が終了するまでの一連の処理に時間がかかり、非効率的であった。特に、このメンテナンス中は長時間にわたって設備を停止せざるを得えないという問題があった。
【００１９】
上記従来の問題点に鑑み、本発明は、最適な燃焼制御を常時維持することができ、迅速で効率的なメンテナンスが可能であり、かつ、故障発生の予測とそれに対する迅速な対処が可能な燃焼状態の診断方法を提供することを目的としている。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、流量係数と開度の関係が既知の燃料制御弁の開度の測定値と、流量係数と開度の関係が既知の燃焼空気制御弁の開度の測定値と、流量係数が既知のバーナに供給される燃料の供給温度及び供給圧力の測定値と、上記バーナに供給される燃焼空気の供給温度及び供給圧力の測定値と、炉内温度の測定値と、炉内圧力の測定値とをバーナ制御装置に入力し、上記バーナ制御装置が、上記炉内温度の測定値と設定値との偏差から上記バーナの燃焼量を決定し、上記決定されたバーナの燃焼量を維持する燃料流量と燃焼空気流量に対応する上記燃料制御弁及び上記燃焼空気制御弁の開度を、予め設定された燃焼空気比を維持するように複合絞り演算により演算し、上記燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の測定値が上記複合絞り演算により求めた燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の演算値と一致するよう上記各制御弁の開度を調整して燃料及び燃焼空気の流量を制御する際、上記バーナ制御装置において上記各測定値を常時最新の測定値に更新しながら所定時間分保存するとともに、上記測定値のいずれかが上記各測定項目の設定値に対する許容範囲を越えた場合、この許容範囲を越えた時点から所定時間経過したのち測定値の更新を停止し、測定値の更新を停止した時点でバーナ制御装置に保存されている上記許容範囲を越える前に測定した上記それぞれの測定値と上記許容範囲を越えた後に測定した上記それぞれの測定値とから許容範囲を越えた原因を判断し、上記燃料の供給圧力の測定値が急低下して上記許容範囲を超えたが上記炉内温度と上記炉内圧力は上記許容範囲内である場合に、上記燃料の供給圧力を測定する圧力センサの故障が原因であると判断することを含む、燃焼状態の診断方法を提供するものである。
【００２１】
本発明に係るバーナの燃焼制御方法では、警報発生時に、警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとをそれぞれ所定時間分保存しているので、正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備の警報発生原因の特定が容易になる。
【００２２】
上記バーナ制御装置内に保存されている測定値あるいは設定値のうち、少なくとも上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを通信回線を介して数値設定器に送信することが好ましい。
【００２３】
このように、警報発生時に所定時間分記憶した警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとを通信回線を介してバーナ制御装置から数値設定器に送信できるようにすることで、必ずしも設備まで出向かなくても正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備から離れた遠隔地であっても設備の警報発生原因の特定を行なうことができる。
【００２４】
さらに、上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記バーナ制御装置に返信してバーナ制御装置内の設定値を変更してもよい。
【００２５】
この場合、警報発生原因となった測定項目の設定値を変更し、この変更した設定値を上記制御装置に送信して制御装置の設定を変更することにより遠隔地からの設備復旧が可能になる。
【００２６】
さらに、上記バーナ制御装置内に保存されている上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを一旦情報処理端末に転送し、転送された測定値及び設定値をこの情報処理端末から通信回線を介して数値設定器に送信してもよい。
【００２７】
このように、バーナ制御装置に記憶されているデータを一旦情報処理端末に転送し、この情報処理端末を介して数値設定器とデータを送受信することにより必ずしもバーナ制御装置を通信回線に接続しなくてもよい。
【００２８】
この場合も、上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記情報処理端末に返信し、この情報処理端末を介して変更後の設定値を上記バーナ制御装置に入力してバーナ制御装置内の設定値を変更してもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に示すバーナ制御装置１０は、加熱炉６が備える複数台（本実施形態では４台）のバーナ３の燃焼制御を個別に行う。なお、以下１台のバーナ３についてのみ説明するが、残りの３台のバーナ３についても同様の構成を有する。
【００３０】
上記各バーナ３は、それぞれ燃料制御弁ユニット１１と燃焼空気制御弁ユニット１２とを備えている。
燃料制御弁ユニット１１は、バーナ３への燃料供給管１３に設けた燃料制御弁ＶFと、この燃料制御弁ＶFの開度を調節するための駆動機構ＭFと、燃料制御弁ＶFの開度を検出する開度センサＳFとを備えている。また、燃料制御弁ユニット１１は、燃料制御弁ＶFよりも図示しない燃料供給源側における燃料の圧力（燃料の元圧）を測定するための圧力センサＰF0、燃料制御弁ＶFとバーナ３との間における燃料の圧力（燃料のバーナ前圧力）を測定するための圧力センサＰF2、及び燃料制御弁ＶFよりも燃料供給源側における燃料の温度を検出する温度センサＴFを備えている。
【００３１】
同様に、燃焼空気制御弁ユニット１２は、バーナ３への燃焼空気供給管１４に設けた空気制御弁ＶAと、この燃焼空気制御弁ＶAの開度を調節するための駆動機構ＭAと、燃焼空気制御弁ＶAの開度を検出する弁開度センサＳAとを備えている。また、燃焼空気制御弁ユニット１２は、燃焼空気制御弁ＶAよりも図示しない燃焼空気供給源側における燃焼空気の圧力（燃焼空気の元圧）を測定するための圧力センサＰA0と、燃焼空気制御弁ＶAとバーナ３との間における燃焼空気の圧力（燃焼空気のバーナ前圧力）を測定するための圧力センサＰA2と、燃焼空気制御弁ＶAよりも燃焼空気供給源側における燃焼空気の温度を測定する温度センサＴAとを備えている。
【００３２】
これら燃料制御弁ユニット１１及び燃焼空気制御弁ユニット１２の弁開度センサＳF，ＳAと、燃料及び燃焼空気の元圧を測定する圧力センサＰF0，ＰA0と、燃料及び燃焼空気のバーナ前圧力を測定する圧力センサＰF2，ＰA2と、温度センサＴF，ＴAの測定信号は、上記バーナ制御装置１０に入力される。また、駆動機構ＭF，ＭAは、バーナ制御装置１０からの出力信号に基づいて、燃料制御弁ＶF及び空気制御弁ＶAの開度を調節する。
【００３３】
上記加熱炉６は、従来と同様に炉内温度を測定する炉内温度センサＴXと、炉内の圧力を測定する圧カセンサＰXとを備えている。
【００３４】
上記バーナ制御装置１０は、従来と同様に、上記炉内温度センサＴXでの測定値を温度調節装置１５に入力し、この測定値と温度調節装置１５に予め入力されている設定炉温とに基づいて決定されるバーナ３の燃焼量に見合うよう上記バーナ３に供給する燃料の供給量（流量）と燃焼空気の供給量（流量）とを複合絞り演算を用いて制御する。このとき、予め決められた燃焼空気比（例えば、μ＝１．１５）を維持するようにしている。
【００３５】
また、上記バーナ制御装置１０は、従来と同様に、上記燃料制御弁ユニット１１及び空気制御弁ユニット１２の弁開度センサＳF、ＳA、圧力センサＰF0、ＰF2、ＰA0、ＰA2、温度センサＴF、ＴAの測定値、炉内圧力センサＰX及び炉内温度センサＴXの測定値と、予めバーナ制御装置１０に入力されている上記各測定項目の設定値に対する許容値とを比較することにより、上記測定項目に対応する機器（例えば、燃料制御弁ＶF）の故障あるいは故障の兆候を判断し、故障警報及び故障兆候警報（以下、重警報という）を発生している。
なお、燃焼空気比の測定値は、従来と同様に上記炉内温度センサＴXの測定値から温度調節装置１５で決定されるバーナの燃焼量に対する燃料流量と燃焼空気流量とに基づいて演算された燃焼空気比をさす。
【００３６】
本発明におけるバーナ制御装置１０は、上記のように、定常運転時においては従来の制御装置と同様の制御を行なっている。しかしながら、本発明におけるバーナ制御装置１０は従来の制御装置とは異なり、バーナの燃焼制御が正常に実施されている状態（各測定項目が許容範囲内で運転されている状態）であっても、上記各項目の測定値を常時最新の測定値に更新しながら所定時間（例えば、４分）分記憶している。
【００３７】
そして、上記測定値のいずれかが許容範囲を越えて何らかの警報を発した場合、警報を発生した時点から所定時間経過した後に測定値の更新を停止し、更新を停止した時点で、警報発生前及び警報発生後の測定値をそれぞれ所定時間（例えば、警報発生前３分、警報発生後１分）分保存している。
【００３８】
このように、本発明では警報発生前の測定値のデータを保存しているので、警報の種類と警報発生原因となった測定値の変化の傾向とから警報発生原因の特定が容易になり、設備の停止時間を最低限に抑制できる。
【００３９】
例えば、燃料の供給圧力に関して見てみると、供給圧力の変化が警報発生前は許容値内で正常に推移していたのに、この圧力が突然低下して故障警報が出た場合、炉内温度や炉内圧力等の測定値が正常であれば、圧力センサの故障が警報発生原因であると特定でき、また、警報発生前から燃料の供給圧力が徐々に低下して重警報（故障兆候警報）が出た場合、炉内温度や炉内圧力等の測定値も上記供給圧力の低下に同調していれば、圧力センサＰF0の上流にあるバルブ（図示せず。）が閉塞しかけている可能性が高いと推定できる。
【００４０】
さらに、本発明では、上記のように保存した測定値から警報発生原因の特定を容易に実施できるため、図２に示すように、バーナ制御装置１０に所定時間分保存している測定値や警報に関するデータを通信回線（本実施形態では公衆回線２０）を介して数値設定器３０に送信することにより、必ずしも設備のある現場にいなくても（すなわち、遠隔地にいても）警報に対応できる。なお、ここでいう通信回線とは、固定電話回線、無線通信回線（例えば携帯電話、アマチュア無線）、高速通信回線（例えばケーブルテレビ回線）、インターネット等、一般に公開されている公衆回線あるいはシリアル通信を行うケーブル回線（例えばＲＳ−２３２Ｃやイーサーネット）等の回線を指す。また、通信回線は、必ずしも公衆回線を使用する必要はなく、セキュリティ等を考慮して一般には非公開の専用回線で接続しても何ら問題はない。
【００４１】
図３に示すように、上記数値設定器３０は、例えば、バーナ制御装置１０から送信される測定値のデータを受信して保存するとともに、保存したデータを書き換えてバーナ制御装置１０に返信できる本体３０ａと、本体３０ａからの指令に応じて画像表示を行う表示装置３０ｂと、本体３０ａを操作するためのキーボード、マウス等からなる入力装置３０ｃと、電話回線１７ａ，１７ｂを介して本体３０ａをバーナ制御装置１０に接続するためのモデム３０ｄ，３０ｅとを備えている。
【００４２】
上記構成によりバーナ制御装置１０から警報が発せられると、その警報がモデム３０ｄを介して数値設定器３０に送信される。その際、警報の種類を確認し、警報発生前後の所定時間分保存してある測定値のデータをバーナ制御装置１０からモデム３０ｅを介して取り込み、上記現場での対応と同様に、このデータから警報発生の原因を特定あるいは推定する。
【００４３】
そして、警報発生原因が、例えば、処理材料の種類に対する燃焼空気比の設定間違いなら、この設定値を数値設定器３０で入力し直し、この修正した設定値のデータをモデム３０ｅを介してバーナ制御装置１０に返信し、バーナ制御装置１０の設定を変更したのち運転を再開する。また、警報の発生原因がセンサやバルブ等機器の不具合であるならば、不具合を起こしている機器を交換する。
【００４４】
また、警報発生原因がセンサの不具合であるならば、不具合を起こしているセンサを交換するだけで良いが、不具合を起こしている機器がバルブである場合、バルブの交換と同時に交換するバルブの流量係数（設定値）も数値設定器３０で書き換え、バーナ制御装置１０に返信する必要がある。
【００４５】
ところで、上記説明では数値設定器３０を電話回線１７を介して遠隔地で操作する場合について述べだが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、数値設定器３０とバーナ制御装置１０とをＲＳ２３２Ｃケーブル等で接続し、バーナ制御装置１０の近く（例えば、同じ建屋内）で操作しても何ら問題はない。
【００４６】
さらに、上記説明ではバーナ制御装置１０と数値設定器３０とを必要に応じて接続するようにしたが、本発明はこれに限らず、数値設定器３０とバーナ制御装置１０とを常時接続しておくことによりバーナ制御装置１０に入力される測定値をリアルタイムで確認でき、加熱炉６やバーナ３の状態を常に監視することができる。
【００４７】
ところで、コストやセキュリティの点からバーナ制御装置１０を公衆回線２０に接続しておくのが好ましくない場合には、図４に示すように、情報処理端末４０を使用することができる。情報処理端末４０は、例えば、データの記憶を行う本体４０ａと、本体４０ａからの指令に応じて画像表示を行う表示部４０ｂと、キーボード、マウス等からなる入力部４０ｃとを備える情報機器４０ｄ（例えば携帯用パーソナルコンピュータ）、および、この情報機器４０ｄを公衆回線２０に接続するための接続手段４０ｅ（例えばモデム）とを備えている。
【００４８】
バーナ制御装置１０が公衆回線２０に接続されていない場合、上記情報処理端末４０を使い、まず、情報処理端末４０を構成する情報機器４０ｄをバーナ制御装置１０に通信ケーブル等を使って接続し、上記バーナ制御装置１０から警報発生履歴データと測定値のデータとを取り込み、次に、このデータを取り込んだ情報機器４０ｄを、例えば、モデム等の接続手段４０ｅを介して公衆回線２０に接続し、この公衆回線２０を介して数値設定器３０に接続する。そして、情報機器４０ｄと数値設定器３０との接続を完了したら、情報機器４０ｄに保存されているバーナ制御装置１０の警報発生履歴データと測定値のデータとを数値設定器３０に送信する。
【００４９】
そして、数値設定器３０に送信されたデータを分析し、警報発生原因を究明した後、設定値を変更する必要があれば変更し、この変更した設定値を情報機器４０ｄに返信し、情報機器４０ｄを再び通信ケーブル等を使ってバーナ制御装置１０に接続し、数値設定器３０で変更した設定値を入力する。バーナ制御装置１０の設定変更が完了したら、運転を再開する。また、警報の発生原因がセンサやバルブ等機器の不具合であるならば、現場に連絡を取り、不具合を起こしている機器を交換するとともに、必要があれば設定値の変更を行う。
【００５０】
このように、バーナ制御装置１０が公衆回線２０に接続されていない場合は、バーナ制御装置１０に保存されているデータを一旦情報処理端末４０に転送し、この情報処理端末４０を介して数値設定器３０とデータを送受信することにより必ずしもバーナ制御装置１０を常時公衆回線２０に接続しなくても良いようにしたので、現状、公衆回線２０に接続されていないバーナ制御装置１０であっても、遠隔地で警報発生原因を特定し、警報に対応できるようにした。
【００５１】
なお、上記情報処理端末４０は、公衆回線２０との接続が可能で、かつ、バーナ制御装置１０との間で必要なデータを送受信できる機能があれば必ずしも携帯性を要求されるものではなく、例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピュータからなる情報処理端末４０をバーナ制御装置１０の近くに常設し、このデスクトップ型のパーソナルコンピュータを公衆回線２０に接続可能に配置しておき、警報が発生した場合、上記バーナ制御装置１０とデスクトップ型のパーソナルコンピュータ（情報処理端末４０）とを通信ケーブル等で接続し、バーナ制御装置１０から必要なデータを転送した後、上記同様、情報処理端末４０と数値設定器３０とでデータのやり取りをし、必要な作業を終了したらバーナ制御装置１０と情報処理端末４０との接続を解除するようにしても良い。この際、使用する通信回線は公衆回線２０に限らず、どのような回線であっても良いのは当然である。
【００５２】
さらに、情報処理端末４０に数値設定器３０と同じ機能（数値設定機能）を持たせることで、情報処理端末４０を単なるデータの中継手段にのみ使用するのではなく、現場での設定数値の変更手段として使用することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のバーナ制御方法では、警報発生時に、警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとを所定時間分保存しているので、正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備の警報発生原因の特定が容易になる。
【００５４】
また、この警報発生前後の所定時間分のデータを通信回線を介してバーナ制御装置から数値設定器に送信できるようにすることで、必ずしも設備まで出向かなくても正常運転状態から異常運転状態へのデータの変化を確認、検討でき、設備から離れた遠隔地であっても設備の警報発生原因の特定を行ない、警報発生原因となった測定項目（例えば、燃焼空気比）の設定値を変更し、この変更した設定値を制御装置に返信してバーナ制御装置の設定を変更することにより遠隔地からの設備復旧が可能になる。
【００５５】
さらに、バーナ制御装置と数値設定器とを常時接続しておくことによりバーナ制御装置に入力される測定値をリアルタイムで確認でき、加熱炉やバーナの状態を常に監視することができる。
【００５６】
さらにまた、バーナ制御装置からのデータを一旦情報処理端末に転送し、この情報処理端末と数値設定器とを公衆回線で接続することにより、必ずしもバーナ制御装置を公衆回線に接続する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るバーナ制御方法を実施するためのバーナ制御装置を示す概略構成図である。
【図２】 バーナ制御装置および数値設定器を示す概略構成図である。
【図３】 数値設定器を示す概略構成図である。
【図４】 バーナ制御装置、数値設定器及び携帯端末を示す概略構成図である。
【図５】 複合絞り演算を行う従来の流量制御装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３ バーナ
６ 加熱炉
１０ バーナ制御装置
１１ 燃料制御弁ユニット
１２ 燃焼空気制御弁ユニット
１３，１４ 管路
１５ 温度調節装置
２０ 公衆回線
３０ 数値設定器
３０ａ 本体
３０ｂ 表示装置
３０ｃ 入力装置
３０ｄ，３０ｅ モデム
４０ 情報処理端末
４０ａ 本体
４０ｂ 表示部
４０ｃ 入力部
４０ｄ 情報機器
４０ｅ 接続手段
ＰX 炉内圧力センサ
ＴX 炉内温度センサ
ＶF 燃料制御弁
ＶA 燃焼空気制御弁
ＭF，ＭA 駆動機構
ＳF,ＳA 開度センサ
ＰF0，ＰF2，ＰA0，ＰA2 圧力センサ
ＴF，ＴA 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば加熱炉や熱処理炉に使用されるバーナの燃焼状態の診断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、従来、加熱炉６等の設備に使用されるバーナ３はバーナ制御装置１０で制御されており、上記加熱炉６の炉内温度を炉内温度センサＴXで測定し、この測定値を温度調節装置１５に入力し、この測定値と上記温度調節装置１５に予め入力されている設定炉温とを比較して温度偏差を演算し、この測定値及び温度偏差から上記温度調節装置１５に予め設定されている燃焼量パターンより上記炉内温度と温度偏差とに対応するバーナ３の燃焼量を決定してバーナ制御装置１０に入力し、この燃焼量に見合うようバーナ制御装置１０で上記バーナ３に供給される燃料の供給量（流量）と燃焼空気の供給量（流量）とを複合絞り演算を用いて燃焼空気比を予め設定した値（例えば、μ＝１.１5）に保持したまま制御していた。
【０００３】
なお、複合絞り演算を行なう流量制御装置は、管路１（バーナの場合、燃料供給管と燃焼空気供給管）に設けた弁の開度に対する流量係数の関係が既知の流量調整弁２と、この流量調整弁２の入側に設けた圧カセンサＰ0と、流量係数が既知のバーナ３と、上記圧力センサＰ0からの信号を演算処理するバーナ制御装置１０とで構成してある。
【０００４】
上記バーナ制御装置１０には流量調整弁２の開度に対する流量係数及びバーナの流量係数を式またはテーブルの形で予め記憶させておき、これら流量係数と、圧力センサＰ0からの信号と、バーナ制御装置１０に別途設定されているバーナの燃焼量に対する流量設定値とから時々刻々流量調整弁２に要求される開度を算出させている。
【０００５】
一方、流量調整弁２には、開度センサＳが設けてあり、この開度センサＳからの現時点での開度の信号をバーナ制御装置１０へ入力するとともに、このバーナ制御装置１０で圧力センサＰ0での測定値に基づき複合絞り演算にて必要な開度を算出し、この両開度信号の偏差をなくすように流量調整弁２の開度を調整する。これにより、管路１内の流量が所定の流量となり、バーナの燃焼量を正確に制御することができる。
【０００６】
次に、バーナ制御装置１０で実施されている上記複合絞り演算の内容について説明する。複合絞り演算は、流量調整弁２の所要開度を、流量調節弁２の開度と流量係数との関係式、バーナ３の流量係数（すなわち、流量調整弁２出側の圧力と流量との関係）、流量調整弁２入側の圧力（制御対象流体の元圧）、及び所要流量設定値から直接的に算出するものである。
【０００７】
具体的には、流量調整弁２の差圧Ｐ1（図５の仮想線部）及び出側の圧力（バーナ前の圧力）Ｐ2は流量Ｑの２乗に比例し、両者を加えると元圧Ｐ0となる。これらの関係を流量調整弁２の流量係数Ｖ及びバーナの流量係数Ｎを用いて表すと次式のようになる。
【０００８】
【数１】
Ｐ0＝Ｐ1十Ｐ2・・・・・・（１）
Ｐ1＝（Ｑ／Ｖ）2・・・・・（２）
Ｐ2＝（Ｑ／Ｎ）2・・・・・（３）
（１）（２）（３）より
Ｐ0＝Ｑ2（ｌ／Ｖ2＋ｌ／Ｎ2）・・・・・・（１ａ）
【０００９】
ここで、上記式（１ａ）を流量調整弁２の流量係数Ｖについて展開すると、次式（４）に示すように流量調整弁２の流量係数Ｖは流量Ｑとバーナの流量係数Ｎと元圧Ｐ0との関係で表され、バーナの流量係数Ｎは既知であり、元圧Ｐ0は実測値として得られ、流量Ｑは炉内温度及び温度偏差から決定されるバーナの燃焼量に対応して予め決定されているので、これらの値を次式（４）に代入することにより、所望の燃焼量に対する流量係数Ｖを一元的に決定することができる。
【００１０】
【数２】
Ｖ＝√（Ｑ2／（Ｐ0―Ｑ2／Ｎ2））・・・・・（４）
【００１１】
なお、流量調整弁２の開度と流量係数Ｖとの関係は既知であるので、流量の変更（燃焼量の変更）に対する流量調整弁２の開度は流量係数Ｖの制御により一元的に決定される。この時、流量係数Ｖとその開度との関係は必ずしも関数（数式）である必要はなく、例えば、数表（テーブル）の形でバーナ制御装置１０に記憶させておいても良い。また、上記バーナ制御装置１０に設定される流量設定値は、標準状態での値なので、図５に示すように温度センサＴで測定した測定値と、上記圧力センサＰ0で測定した測定値と、バーナ制御装置１０に予め設定されている気体密度のデータとで、バーナ制御装置１０での演算に際して温度補正、圧力補正および密度補正を行うことにより制御精度をさらに向上させることができる。なお、流量係数は、実験等により予め調査することにより既知となる。
【００１２】
ところで、上記バーナ制御装置１０は、上記複合絞り演算に必要な測定信号やデータに加え、所定位置に設けたセンサから様々な信号が入力され、これらの信号やデータから故障を検出する能力を有しているので、例えば、バーナ３の上流側に圧力センサＰ2を設け、上記燃焼制御の他に、バーナノズルの詰まり等を検出している。
また、バーナ制御装置１０に設定されている各種データには許容値（許容範囲）が設けてあり、センサで測定した測定値が上記許容範囲を越えた場合、警報を発するようにしていた。
なお、バーナ制御装置１０に設定されているデータには上記測定項目に対応する設定値の他に、例えば、理論空気量、燃料及び燃焼空気の性状（密度等）あるいは点火時の燃焼量等がある。
【００１３】
この際、ある設定値に対する許容値を複数の範囲にわたって設定し、設定した複数の許容値（許容範囲）のうち、どの許容値（許容範囲）を超えたかにより警報の種類を使い分けている。例えば、ある設定値に対して所定の許容値を有する第１の許容範囲と、第１の許容範囲よりも広い許容範囲を有する第２の許容範囲（許容値）を予め決めておき、第１の許容範囲を超えて第２の許容範囲を超えない測定値であれば故障兆候警報（以下、重警報という。）を発し、さらに第２の許容範囲を超えれば故障警報を発するようにしている。
【００１４】
なお、ある測定値に対して設ける許容値（許容範囲）は必ずしも上記のように複数の範囲に設定する必要はなく、許容範囲の設定を１つだけにし、故障警報あるいは重警報のいずれか一方だけを発するようにしても良いし、また、許容範囲の設定は、ある測定値に対して何％と規定する場合と、上限値、下限値を数値で規定する場合とがある。
【００１５】
ここで、燃焼空気比についてみてみると、例えば、設定値１．１に対して上限値を１．３、下限値を１．０と規定した場合、燃焼空気比の測定値がこの上限値あるいは下限値を越えたら重警報を発生するように設定している。
ところで、上記燃焼空気比の測定値とは、上記炉内温度センサＴxの測定値から温度調節装置１５で決定されるバーナの燃焼量に対する燃料流量と燃焼空気流量とに基づいて演算される空気比をさす。
【００１６】
また、燃料の流量を制御する弁開度についてみてみると、弁開度は、バーナの燃焼量から決定される燃料の流量と弁開度との関係が予め設定されており、燃焼量の変更により現在の弁開度から変更後の燃焼量に対応する弁開度に開度を調整する。このとき、調整に要する時間が所定の設定時間（例えば１０秒）を超えると故障警報を発生するようにしている。
【００１７】
そして、ある測定値が許容範囲を超え、何らかの警報が発せられた場合、設備の状況を確認後、バーナ制御装置に保存されている警報発生履歴データ（警報発生時以降の故障発生箇所や時期を表すデータ）を参照しつつ警報発生箇所の機器やセンサ等を交換し、これらの作業を完了した後、設備を再始動していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように燃焼制御システムでは、警報発生時に、バーナ制御装置内には警報発生履歴データしか保存されておらず、例えば、燃料の供給圧力の低下による警報が出た場合、供給圧力が徐々に低下したのか、急激に低下したのかというような警報発生に至る経緯が全く確認できないため、故障の特定が非常に困難であり、このため、上記警報発生履歴データに基づいてあらゆる警報発生原因を推定し、この推定に基づいて警報発生原因の対象となる全ての機器やセンサの動作確認を実施しながら不良機器を特定せざるを得ず、故障発生から最終調整が終了するまでの一連の処理に時間がかかり、非効率的であった。特に、このメンテナンス中は長時間にわたって設備を停止せざるを得えないという問題があった。
【００１９】
上記従来の問題点に鑑み、本発明は、最適な燃焼制御を常時維持することができ、迅速で効率的なメンテナンスが可能であり、かつ、故障発生の予測とそれに対する迅速な対処が可能な燃焼状態の診断方法を提供することを目的としている。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、流量係数と開度の関係が既知の燃料制御弁の開度の測定値と、流量係数と開度の関係が既知の燃焼空気制御弁の開度の測定値と、流量係数が既知のバーナに供給される燃料の供給温度及び供給圧力の測定値と、上記バーナに供給される燃焼空気の供給温度及び供給圧力の測定値と、炉内温度の測定値と、炉内圧力の測定値とをバーナ制御装置に入力し、上記バーナ制御装置が、上記炉内温度の測定値と設定値との偏差から上記バーナの燃焼量を決定し、上記決定されたバーナの燃焼量を維持する燃料流量と燃焼空気流量に対応する上記燃料制御弁及び上記燃焼空気制御弁の開度を、予め設定された燃焼空気比を維持するように複合絞り演算により演算し、上記燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の測定値が上記複合絞り演算により求めた燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の演算値と一致するよう上記各制御弁の開度を調整して燃料及び燃焼空気の流量を制御する際、上記バーナ制御装置において上記各測定値を常時最新の測定値に更新しながら所定時間分保存するとともに、上記測定値のいずれかが上記各測定項目の設定値に対する許容範囲を越えた場合、この許容範囲を越えた時点から所定時間経過したのち測定値の更新を停止し、測定値の更新を停止した時点でバーナ制御装置に保存されている上記許容範囲を越える前に測定した上記それぞれの測定値と上記許容範囲を越えた後に測定した上記それぞれの測定値とから許容範囲を越えた原因を判断し、上記燃料の供給圧力の測定値が急低下して上記許容範囲を超えたが上記炉内温度と上記炉内圧力は上記許容範囲内である場合に、上記燃料の供給圧力を測定する圧力センサの故障が原因であると判断することを含む、燃焼状態の診断方法を提供するものである。
【００２１】
本発明に係るバーナの燃焼制御方法では、警報発生時に、警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとをそれぞれ所定時間分保存しているので、正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備の警報発生原因の特定が容易になる。
【００２２】
上記バーナ制御装置内に保存されている測定値あるいは設定値のうち、少なくとも上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを通信回線を介して数値設定器に送信することが好ましい。
【００２３】
このように、警報発生時に所定時間分記憶した警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとを通信回線を介してバーナ制御装置から数値設定器に送信できるようにすることで、必ずしも設備まで出向かなくても正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備から離れた遠隔地であっても設備の警報発生原因の特定を行なうことができる。
【００２４】
さらに、上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記バーナ制御装置に返信してバーナ制御装置内の設定値を変更してもよい。
【００２５】
この場合、警報発生原因となった測定項目の設定値を変更し、この変更した設定値を上記制御装置に送信して制御装置の設定を変更することにより遠隔地からの設備復旧が可能になる。
【００２６】
さらに、上記バーナ制御装置内に保存されている上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを一旦情報処理端末に転送し、転送された測定値及び設定値をこの情報処理端末から通信回線を介して数値設定器に送信してもよい。
【００２７】
このように、バーナ制御装置に記憶されているデータを一旦情報処理端末に転送し、この情報処理端末を介して数値設定器とデータを送受信することにより必ずしもバーナ制御装置を通信回線に接続しなくてもよい。
【００２８】
この場合も、上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記情報処理端末に返信し、この情報処理端末を介して変更後の設定値を上記バーナ制御装置に入力してバーナ制御装置内の設定値を変更してもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１に示すバーナ制御装置１０は、加熱炉６が備える複数台（本実施形態では４台）のバーナ３の燃焼制御を個別に行う。なお、以下１台のバーナ３についてのみ説明するが、残りの３台のバーナ３についても同様の構成を有する。
【００３０】
上記各バーナ３は、それぞれ燃料制御弁ユニット１１と燃焼空気制御弁ユニット１２とを備えている。
燃料制御弁ユニット１１は、バーナ３への燃料供給管１３に設けた燃料制御弁ＶFと、この燃料制御弁ＶFの開度を調節するための駆動機構ＭFと、燃料制御弁ＶFの開度を検出する開度センサＳFとを備えている。また、燃料制御弁ユニット１１は、燃料制御弁ＶFよりも図示しない燃料供給源側における燃料の圧力（燃料の元圧）を測定するための圧力センサＰF0、燃料制御弁ＶFとバーナ３との間における燃料の圧力（燃料のバーナ前圧力）を測定するための圧力センサＰF2、及び燃料制御弁ＶFよりも燃料供給源側における燃料の温度を検出する温度センサＴFを備えている。
【００３１】
同様に、燃焼空気制御弁ユニット１２は、バーナ３への燃焼空気供給管１４に設けた空気制御弁ＶAと、この燃焼空気制御弁ＶAの開度を調節するための駆動機構ＭAと、燃焼空気制御弁ＶAの開度を検出する弁開度センサＳAとを備えている。また、燃焼空気制御弁ユニット１２は、燃焼空気制御弁ＶAよりも図示しない燃焼空気供給源側における燃焼空気の圧力（燃焼空気の元圧）を測定するための圧力センサＰA0と、燃焼空気制御弁ＶAとバーナ３との間における燃焼空気の圧力（燃焼空気のバーナ前圧力）を測定するための圧力センサＰA2と、燃焼空気制御弁ＶAよりも燃焼空気供給源側における燃焼空気の温度を測定する温度センサＴAとを備えている。
【００３２】
これら燃料制御弁ユニット１１及び燃焼空気制御弁ユニット１２の弁開度センサＳF，ＳAと、燃料及び燃焼空気の元圧を測定する圧力センサＰF0，ＰA0と、燃料及び燃焼空気のバーナ前圧力を測定する圧力センサＰF2，ＰA2と、温度センサＴF，ＴAの測定信号は、上記バーナ制御装置１０に入力される。また、駆動機構ＭF，ＭAは、バーナ制御装置１０からの出力信号に基づいて、燃料制御弁ＶF及び空気制御弁ＶAの開度を調節する。
【００３３】
上記加熱炉６は、従来と同様に炉内温度を測定する炉内温度センサＴXと、炉内の圧力を測定する圧カセンサＰXとを備えている。
【００３４】
上記バーナ制御装置１０は、従来と同様に、上記炉内温度センサＴXでの測定値を温度調節装置１５に入力し、この測定値と温度調節装置１５に予め入力されている設定炉温とに基づいて決定されるバーナ３の燃焼量に見合うよう上記バーナ３に供給する燃料の供給量（流量）と燃焼空気の供給量（流量）とを複合絞り演算を用いて制御する。このとき、予め決められた燃焼空気比（例えば、μ＝１．１５）を維持するようにしている。
【００３５】
また、上記バーナ制御装置１０は、従来と同様に、上記燃料制御弁ユニット１１及び空気制御弁ユニット１２の弁開度センサＳF、ＳA、圧力センサＰF0、ＰF2、ＰA0、ＰA2、温度センサＴF、ＴAの測定値、炉内圧力センサＰX及び炉内温度センサＴXの測定値と、予めバーナ制御装置１０に入力されている上記各測定項目の設定値に対する許容値とを比較することにより、上記測定項目に対応する機器（例えば、燃料制御弁ＶF）の故障あるいは故障の兆候を判断し、故障警報及び故障兆候警報（以下、重警報という）を発生している。
なお、燃焼空気比の測定値は、従来と同様に上記炉内温度センサＴXの測定値から温度調節装置１５で決定されるバーナの燃焼量に対する燃料流量と燃焼空気流量とに基づいて演算された燃焼空気比をさす。
【００３６】
本発明におけるバーナ制御装置１０は、上記のように、定常運転時においては従来の制御装置と同様の制御を行なっている。しかしながら、本発明におけるバーナ制御装置１０は従来の制御装置とは異なり、バーナの燃焼制御が正常に実施されている状態（各測定項目が許容範囲内で運転されている状態）であっても、上記各項目の測定値を常時最新の測定値に更新しながら所定時間（例えば、４分）分記憶している。
【００３７】
そして、上記測定値のいずれかが許容範囲を越えて何らかの警報を発した場合、警報を発生した時点から所定時間経過した後に測定値の更新を停止し、更新を停止した時点で、警報発生前及び警報発生後の測定値をそれぞれ所定時間（例えば、警報発生前３分、警報発生後１分）分保存している。
【００３８】
このように、本発明では警報発生前の測定値のデータを保存しているので、警報の種類と警報発生原因となった測定値の変化の傾向とから警報発生原因の特定が容易になり、設備の停止時間を最低限に抑制できる。
【００３９】
例えば、燃料の供給圧力に関して見てみると、供給圧力の変化が警報発生前は許容値内で正常に推移していたのに、この圧力が突然低下して故障警報が出た場合、炉内温度や炉内圧力等の測定値が正常であれば、圧力センサの故障が警報発生原因であると特定でき、また、警報発生前から燃料の供給圧力が徐々に低下して重警報（故障兆候警報）が出た場合、炉内温度や炉内圧力等の測定値も上記供給圧力の低下に同調していれば、圧力センサＰF0の上流にあるバルブ（図示せず。）が閉塞しかけている可能性が高いと推定できる。
【００４０】
さらに、本発明では、上記のように保存した測定値から警報発生原因の特定を容易に実施できるため、図２に示すように、バーナ制御装置１０に所定時間分保存している測定値や警報に関するデータを通信回線（本実施形態では公衆回線２０）を介して数値設定器３０に送信することにより、必ずしも設備のある現場にいなくても（すなわち、遠隔地にいても）警報に対応できる。なお、ここでいう通信回線とは、固定電話回線、無線通信回線（例えば携帯電話、アマチュア無線）、高速通信回線（例えばケーブルテレビ回線）、インターネット等、一般に公開されている公衆回線あるいはシリアル通信を行うケーブル回線（例えばＲＳ−２３２Ｃやイーサーネット）等の回線を指す。また、通信回線は、必ずしも公衆回線を使用する必要はなく、セキュリティ等を考慮して一般には非公開の専用回線で接続しても何ら問題はない。
【００４１】
図３に示すように、上記数値設定器３０は、例えば、バーナ制御装置１０から送信される測定値のデータを受信して保存するとともに、保存したデータを書き換えてバーナ制御装置１０に返信できる本体３０ａと、本体３０ａからの指令に応じて画像表示を行う表示装置３０ｂと、本体３０ａを操作するためのキーボード、マウス等からなる入力装置３０ｃと、電話回線１７ａ，１７ｂを介して本体３０ａをバーナ制御装置１０に接続するためのモデム３０ｄ，３０ｅとを備えている。
【００４２】
上記構成によりバーナ制御装置１０から警報が発せられると、その警報がモデム３０ｄを介して数値設定器３０に送信される。その際、警報の種類を確認し、警報発生前後の所定時間分保存してある測定値のデータをバーナ制御装置１０からモデム３０ｅを介して取り込み、上記現場での対応と同様に、このデータから警報発生の原因を特定あるいは推定する。
【００４３】
そして、警報発生原因が、例えば、処理材料の種類に対する燃焼空気比の設定間違いなら、この設定値を数値設定器３０で入力し直し、この修正した設定値のデータをモデム３０ｅを介してバーナ制御装置１０に返信し、バーナ制御装置１０の設定を変更したのち運転を再開する。また、警報の発生原因がセンサやバルブ等機器の不具合であるならば、不具合を起こしている機器を交換する。
【００４４】
また、警報発生原因がセンサの不具合であるならば、不具合を起こしているセンサを交換するだけで良いが、不具合を起こしている機器がバルブである場合、バルブの交換と同時に交換するバルブの流量係数（設定値）も数値設定器３０で書き換え、バーナ制御装置１０に返信する必要がある。
【００４５】
ところで、上記説明では数値設定器３０を電話回線１７を介して遠隔地で操作する場合について述べだが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、数値設定器３０とバーナ制御装置１０とをＲＳ２３２Ｃケーブル等で接続し、バーナ制御装置１０の近く（例えば、同じ建屋内）で操作しても何ら問題はない。
【００４６】
さらに、上記説明ではバーナ制御装置１０と数値設定器３０とを必要に応じて接続するようにしたが、本発明はこれに限らず、数値設定器３０とバーナ制御装置１０とを常時接続しておくことによりバーナ制御装置１０に入力される測定値をリアルタイムで確認でき、加熱炉６やバーナ３の状態を常に監視することができる。
【００４７】
ところで、コストやセキュリティの点からバーナ制御装置１０を公衆回線２０に接続しておくのが好ましくない場合には、図４に示すように、情報処理端末４０を使用することができる。情報処理端末４０は、例えば、データの記憶を行う本体４０ａと、本体４０ａからの指令に応じて画像表示を行う表示部４０ｂと、キーボード、マウス等からなる入力部４０ｃとを備える情報機器４０ｄ（例えば携帯用パーソナルコンピュータ）、および、この情報機器４０ｄを公衆回線２０に接続するための接続手段４０ｅ（例えばモデム）とを備えている。
【００４８】
バーナ制御装置１０が公衆回線２０に接続されていない場合、上記情報処理端末４０を使い、まず、情報処理端末４０を構成する情報機器４０ｄをバーナ制御装置１０に通信ケーブル等を使って接続し、上記バーナ制御装置１０から警報発生履歴データと測定値のデータとを取り込み、次に、このデータを取り込んだ情報機器４０ｄを、例えば、モデム等の接続手段４０ｅを介して公衆回線２０に接続し、この公衆回線２０を介して数値設定器３０に接続する。そして、情報機器４０ｄと数値設定器３０との接続を完了したら、情報機器４０ｄに保存されているバーナ制御装置１０の警報発生履歴データと測定値のデータとを数値設定器３０に送信する。
【００４９】
そして、数値設定器３０に送信されたデータを分析し、警報発生原因を究明した後、設定値を変更する必要があれば変更し、この変更した設定値を情報機器４０ｄに返信し、情報機器４０ｄを再び通信ケーブル等を使ってバーナ制御装置１０に接続し、数値設定器３０で変更した設定値を入力する。バーナ制御装置１０の設定変更が完了したら、運転を再開する。また、警報の発生原因がセンサやバルブ等機器の不具合であるならば、現場に連絡を取り、不具合を起こしている機器を交換するとともに、必要があれば設定値の変更を行う。
【００５０】
このように、バーナ制御装置１０が公衆回線２０に接続されていない場合は、バーナ制御装置１０に保存されているデータを一旦情報処理端末４０に転送し、この情報処理端末４０を介して数値設定器３０とデータを送受信することにより必ずしもバーナ制御装置１０を常時公衆回線２０に接続しなくても良いようにしたので、現状、公衆回線２０に接続されていないバーナ制御装置１０であっても、遠隔地で警報発生原因を特定し、警報に対応できるようにした。
【００５１】
なお、上記情報処理端末４０は、公衆回線２０との接続が可能で、かつ、バーナ制御装置１０との間で必要なデータを送受信できる機能があれば必ずしも携帯性を要求されるものではなく、例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピュータからなる情報処理端末４０をバーナ制御装置１０の近くに常設し、このデスクトップ型のパーソナルコンピュータを公衆回線２０に接続可能に配置しておき、警報が発生した場合、上記バーナ制御装置１０とデスクトップ型のパーソナルコンピュータ（情報処理端末４０）とを通信ケーブル等で接続し、バーナ制御装置１０から必要なデータを転送した後、上記同様、情報処理端末４０と数値設定器３０とでデータのやり取りをし、必要な作業を終了したらバーナ制御装置１０と情報処理端末４０との接続を解除するようにしても良い。この際、使用する通信回線は公衆回線２０に限らず、どのような回線であっても良いのは当然である。
【００５２】
さらに、情報処理端末４０に数値設定器３０と同じ機能（数値設定機能）を持たせることで、情報処理端末４０を単なるデータの中継手段にのみ使用するのではなく、現場での設定数値の変更手段として使用することもできる。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のバーナ制御方法では、警報発生時に、警報発生前の測定値のデータと警報発生後の測定値のデータとを所定時間分保存しているので、正常運転状態から異常運転状態（警報発生状態）へのデータの変化を確認、検討でき、設備の警報発生原因の特定が容易になる。
【００５４】
また、この警報発生前後の所定時間分のデータを通信回線を介してバーナ制御装置から数値設定器に送信できるようにすることで、必ずしも設備まで出向かなくても正常運転状態から異常運転状態へのデータの変化を確認、検討でき、設備から離れた遠隔地であっても設備の警報発生原因の特定を行ない、警報発生原因となった測定項目（例えば、燃焼空気比）の設定値を変更し、この変更した設定値を制御装置に返信してバーナ制御装置の設定を変更することにより遠隔地からの設備復旧が可能になる。
【００５５】
さらに、バーナ制御装置と数値設定器とを常時接続しておくことによりバーナ制御装置に入力される測定値をリアルタイムで確認でき、加熱炉やバーナの状態を常に監視することができる。
【００５６】
さらにまた、バーナ制御装置からのデータを一旦情報処理端末に転送し、この情報処理端末と数値設定器とを公衆回線で接続することにより、必ずしもバーナ制御装置を公衆回線に接続する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るバーナ制御方法を実施するためのバーナ制御装置を示す概略構成図である。
【図２】 バーナ制御装置および数値設定器を示す概略構成図である。
【図３】 数値設定器を示す概略構成図である。
【図４】 バーナ制御装置、数値設定器及び携帯端末を示す概略構成図である。
【図５】 複合絞り演算を行う従来の流量制御装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３ バーナ
６ 加熱炉
１０ バーナ制御装置
１１ 燃料制御弁ユニット
１２ 燃焼空気制御弁ユニット
１３，１４ 管路
１５ 温度調節装置
２０ 公衆回線
３０ 数値設定器
３０ａ 本体
３０ｂ 表示装置
３０ｃ 入力装置
３０ｄ，３０ｅ モデム
４０ 情報処理端末
４０ａ 本体
４０ｂ 表示部
４０ｃ 入力部
４０ｄ 情報機器
４０ｅ 接続手段
ＰX 炉内圧力センサ
ＴX 炉内温度センサ
ＶF 燃料制御弁
ＶA 燃焼空気制御弁
ＭF，ＭA 駆動機構
ＳF,ＳA 開度センサ
ＰF0，ＰF2，ＰA0，ＰA2 圧力センサ
ＴF，ＴA 温度センサ
Claims (5)
- 少なくとも、流量係数と開度の関係が既知の燃料制御弁の開度の測定値と、流量係数と開度の関係が既知の燃焼空気制御弁の開度の測定値と、流量係数が既知のバーナに供給される燃料の供給温度及び供給圧力の測定値と、上記バーナに供給される燃焼空気の供給温度及び供給圧力の測定値と、炉内温度の測定値と、炉内圧力の測定値とをバーナ制御装置に入力し、
上記バーナ制御装置が、
上記炉内温度の測定値と設定値との偏差から上記バーナの燃焼量を決定し、
上記決定されたバーナの燃焼量を維持する燃料流量と燃焼空気流量に対応する上記燃料制御弁及び上記燃焼空気制御弁の開度を、予め設定された燃焼空気比を維持するように複合絞り演算により演算し、
上記燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の測定値が上記複合絞り演算により求めた燃料制御弁及び燃焼空気制御弁の開度の演算値と一致するよう上記各制御弁の開度を調整して燃料及び燃焼空気の流量を制御する際、
上記バーナ制御装置において上記各測定値を常時最新の測定値に更新しながら所定時間分保存するとともに、上記測定値のいずれかが上記各測定項目の設定値に対する許容範囲を越えた場合、この許容範囲を越えた時点から所定時間経過したのち測定値の更新を停止し、測定値の更新を停止した時点でバーナ制御装置に保存されている上記許容範囲を越える前に測定した上記それぞれの測定値と上記許容範囲を越えた後に測定した上記それぞれの測定値とから許容範囲を越えた原因を判断し、
上記燃料の供給圧力の測定値が急低下して上記許容範囲を超えたが上記炉内温度と上記炉内圧力は上記許容範囲内である場合に、上記燃料の供給圧力を測定する圧力センサの故障が原因であると判断する、燃焼状態の診断方法。 - 上記バーナ制御装置内に保存されている測定値あるいは設定値のうち、少なくとも上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを通信回線を介して数値設定器に送信することを特徴とする請求項１に記載した燃焼状態の診断方法。
- 上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記バーナ制御装置に返信してバーナ制御装置内の設定値を変更することを特徴とする請求項２に記載した燃焼状態の診断方法。
- 上記バーナ制御装置内に保存されている上記燃料の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃料の供給圧力の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給温度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気の供給圧力の測定値及び設定値と、上記バーナの流量係数と、上記燃料制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃料制御弁の流量係数と、上記燃焼空気制御弁の開度の測定値及び設定値と、上記燃焼空気制御弁の流量係数と、上記燃焼空気比の設定値と、上記炉内温度と、上記炉内圧力とを一旦情報処理端末に転送し、転送された測定値及び設定値をこの情報処理端末から通信回線を介して数値設定器に送信することを特徴とする請求項１に記載した燃焼状態の診断方法。
- 上記数値設定器で所定の設定値を変更した後、変更後の設定値を上記情報処理端末に返信し、この情報処理端末を介して変更後の設定値を上記バーナ制御装置に入力してバーナ制御装置内の設定値を変更することを特徴とする請求項４に記載した燃焼状態の診断方法。
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