JP4304714B2 - 流体加熱機の台数制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、温水ボイラ，熱媒ボイラ，熱交換器，吸収式冷凍機等の流体加熱機を複数台設置し、負荷の状況に応じてこれらの流体加熱機の燃焼台数を自動的に制御する台数制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流体加熱機として、たとえば温水ボイラを並列に複数台設置し、流体供給経路の温度に基づいて、この温水ボイラの燃焼台数を負荷の状況に応じて自動的に制御するようにした温水ボイラの台数制御方法が実施されている。この温水ボイラの台数制御方法は、大容量の温水ボイラを１台設置するのと比較して、各温水ボイラを高効率で運転することができるので、省エネルギーに顕著な効果がある長所を有する。また、機器を複数台設置することにより操業の安全性が増す長所も有する。しかしながら、流体供給経路の温度に基づいて、自動的に制御するようにした台数制御方法においては、流体の循環流量の変化や配管圧損の変化等の影響により、出湯温度が設定値を超える現象が生じたり、逆に出湯温度が設定値から低くずれたりするなどの不具合が生じることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、流体加熱機の台数制御方法において、流体供給温度の変動を防止し、安定した温度の流体を供給することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数の流体加熱機を並列に設置し、これらの流体加熱機と負荷とを流体供給経路および流体戻り経路で接続し、前記流体加熱機の燃焼台数を前記負荷の状況に応じて制御する流体加熱機の台数制御方法であって、台数制御を開始するときおよび／または前記各流体加熱機の平均出口温度と前記流体供給経路に設けた出口温度センサによる検出温度との差が所定値以上となったとき、前記各流体加熱機を個別に燃焼させ、燃焼開始から所定温度まで上昇するに要するそれぞれの燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流体加熱機に設けた流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明すると、この発明は、温水ボイラ，熱媒ボイラ，熱交換器，吸収式冷凍機等の流体加熱機を複数台設置し、負荷の状況に応じてこれらの流体加熱機の燃焼台数を自動的に制御するときに実現することができる。
【０００７】
この実施の形態においては、前記複数の流体加熱機を並列に設置し、これらの流体加熱機の出口を集合して流体供給経路とし、この流体供給経路を負荷へ接続し、この負荷と前記流体加熱機の各戻り口とを流体戻り経路で接続し、その経路に循環ポンプを介在させ流体を循環させている。
【０００８】
さて、前記各流体加熱機の戻り口側または出口側にそれぞれ流量制御手段を設けている。そして、前記流体供給経路において、前記各流体加熱機の出口が集合した箇所の近くの地点に出口温度センサを設けてあり、また前記流体戻り経路において、前記各流体加熱機の各戻り口へと分岐する手前の地点に戻り経路温度センサを設けており、さらに前記各流体加熱機の各出口へ個別温度センサをそれぞれ配置している。これらの各温度センサは、台数制御装置と各検出器回線でそれぞれ接続されている。前記台数制御装置と前記各流体加熱機および前記台数制御装置と前記各流量制御手段とは、各制御回線でそれぞれ接続されている。
【０００９】
前記各流体加熱機の燃焼台数を前記負荷の状況に応じて制御する台数制御方法において、前記各流体加熱機は、前記台数制御装置から運転許可信号を与えられれば燃焼を開始し、所定の出口温度を維持するように制御される。
【００１０】
また、前記各流体加熱機は、必要に応じて前記台数制御装置による台数制御から切り離して、それぞれ独立して個別に運転し、それぞれ所定の出口温度を維持するように制御することもできる。
【００１１】
このような構成の前記各流体加熱機において、それぞれの出口流量が前記負荷の変動に伴う流体の循環流量の変化および配管や内部の熱交換部等の詰まりにより、あるいは機器の設置場所等に伴う配管圧損などにより異なるときがある。前記各流体加熱機のそれぞれの出口流量が異なると、前記台数制御装置の出口温度設定値と実際に供給されている流体温度とに差が生ずる。すなわち、前記台数制御装置により制御される前記各流体加熱機は、前記変化等に伴い、加熱能力のバランスがくずれることがある。ここにおいて、前記加熱能力とは、前記流体加熱機に装備されているバーナの熱量と、前記流体加熱機を通過する，すなわち循環する流量と、前記流体加熱機の熱効率により決まるものである。すなわち、前記加熱能力によって、前記各流体加熱機の前記負荷の変動に対する追随性が決定される。
【００１２】
そこで、台数制御を開始するとき、前記各流体加熱機の前記負荷の変動に対する前記追随性をほぼ均一となるように調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うものである。すなわち、前記加熱能力の調整を行い、前記追随性をほぼ均一とするものである。換言すると、前記負荷の要求に対して安定した流体の供給温度を維持するために、前記負荷の変動に対する前記流体加熱機の追随性の調整を自動的に行なうものである。たとえば、前記流体加熱機のバーナの熱量および前記熱効率がほぼ同一のときは、前記各流体加熱機への流体の循環流量をほぼ均一とするように調整する。
【００１３】
また、前記バーナの熱量等が不均一であるならば、それぞれの前記バーナの熱量等に対応した前記各流体加熱機への流体の循環流量とするように調整し、前記負荷の変動に対する前記流体加熱機の追随性をほぼ均一となるように調整を行うものである。
【００１４】
つぎに、台数制御による通常運転を継続したとき、稼動に伴なう変化等により、前記各個別温度センサによって検出された前記流体加熱機の平均出口温度と、前記出口温度センサによる検出温度（以下、「出口温度」と云う）との差が所定値以上となることがある。そのときも、前記各流体加熱機の前記負荷の変動に対する追随性をほぼ均一とした後、改めて前記負荷の状況に応じた台数制御を行う。
【００１５】
さらに、台数制御を開始するときおよび台数制御による通常運転を継続したときの両方においても、前記各流体加熱機の前記負荷の変動に対する追随性をほぼ均一とした後、改めて前記負荷の状況に応じた台数制御を行うこともできる。すなわち、これらの流体加熱機の総設置台数の規模に応じて、台数制御を開始するときのみ、あるいは継続運転中のときのみ、さらにはその両方のときにも行うことを適宜選択することができる。
【００１６】
よって、前記流体加熱機の台数制御方法において、流体供給温度の変動を防止し、安定した温度の流体を供給することができる。
【００１７】
この発明をより具体的に説明すると、台数制御を開始するとき、前記各流体加熱機を個別に燃焼させ、燃焼開始から所定温度まで上昇するに要するそれぞれの燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流体加熱機に設けた前記流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うものである。すなわち、台数制御を開始するとき、まず前記各流体加熱機を個別に運転する。そして、前記各流体加熱機の燃焼開始から所定の温度幅の上昇に要する燃焼時間を測定し、前記燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うものである。
【００１８】
つぎに、台数制御による通常運転を継続し、前記平均出口温度と前記出口温度との差が所定値以上となったとき、前記各流体加熱機を台数制御から切り離し、個別に燃焼させ、燃焼開始から所定温度まで上昇するに要するそれぞれの燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流体加熱機に設けた前記流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うものである。すなわち、前記各流体加熱機を前記台数制御装置による台数制御から切り離し、個別にそれぞれ運転し、前記各流体加熱機の燃焼開始から所定の温度幅の上昇に要する燃焼時間を測定し、前記燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行う。
【００１９】
ここにおいて、燃焼開始から所定温度まで上昇するに要するそれぞれの燃焼時間は、所定の温度幅，たとえば２℃まで上昇するに要する時間を測定するのが好ましいが、実施に応じ、所定の温度，たとえば８０℃へ到達するまでの時間として測定することもできる。
【００２０】
さらに、台数制御を開始するときおよび台数制御による通常運転を継続したときの両方においてにも、同様に前記燃焼時間がほぼ均一となるように、前記各流量制御手段を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行うこともできる。すなわち、これらの流体加熱機の総設置台数の規模に応じて、台数制御を開始するときのみ、あるいは継続運転中のときのみ、さらにはその両方のときにも行うことを適宜選択することができる。
【００２１】
このように、循環流量の変化等により前記流体加熱機の加熱能力のアンバランスが生じたときでも、流体供給温度の変動を防止し、安定した温度の流体を供給することができる。さらに、前記各流体加熱機の加熱能力そのものにバラツキがあるときにも、同様に有効に機能を果たすことができ、安定した温度の流体を供給することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の実施例を説明する概略的な説明図である。
【００２３】
図１において、複数の流体加熱機１，１，…を並列に設置している。そして、熱を消費する負荷２を配置している。これらの各流体加熱機１の出口（符号省略）を集合して流体供給経路３とし、この流体供給経路３と前記負荷２とを接続し、前記負荷２から流体戻り経路４で前記各流体加熱機１の戻り口（符号省略）へ接続している。そして、前記流体戻り経路４には、循環ポンプ５を介在させている。前記各出口には、それぞれ出口経路６，６，…を接続し、それらを集合して前記流体供給経路３へ接続している。前記流体戻り経路４は、分岐されて戻り経路７，７，…を経て前記各戻り口へ接続している。前記各戻り経路７には、それぞれ流量制御手段８，８，…を設けている。
【００２４】
前記流体供給経路３には、前記各出口経路６が集合した箇所の近くの地点に前記流体供給経路３の温度を検出する出口温度センサ９を設け、また前記流体戻り経路４には、前記各戻り経路７が分岐する手前の近くの箇所の地点に戻り経路温度センサ１０を設ける。そして、前記各出口経路６には、それぞれ個別温度センサ１１，１１，…を配置している。さらに、前記各温度センサ９，１０，１１は、台数制御装置１２と各検出器回線（符号省略）を介して、それぞれ接続されている。前記台数制御装置１２と前記各流量制御手段８および前記台数制御装置１２と前記各流体加熱機１とは、各制御回線（符号省略および一部図示省略）を介して、それぞれ接続されている。
【００２５】
前記循環ポンプ５は、前記流体供給経路３および前記流体戻り経路４の両方またはいずれかに設置してもよい。また、前記負荷２が複数のときは、それぞれの前記負荷２毎に前記循環ポンプ５を配置することもできる。
【００２６】
そこで、前記各流体加熱機１の燃焼台数を前記負荷２の状況に応じて制御する台数制御方法の作用について説明する。前記各流体加熱機１で加熱された流体は、前記各流体加熱機１の前記各出口経路６を出て集合され、前記流体供給経路３から前記負荷２へ供給される。そして、前記負荷２にて放熱し冷却された流体は、前記循環ポンプ５により、前記流体戻り経路４と前記各分配戻り経路７および前記各流量制御手段８を経て、前記各流体加熱機１の前記戻り口（符号省略）へ返り循環している。
【００２７】
そして、前記各出口経路６に設けられた前記各個別温度センサ１１により検出される各出口温度Ｔｂを所定の時間測定し、平均値とした平均出口温度Ｔａと、前記流体供給経路３における前記出口温度センサ９により検出される検出温度Ｔｏ（以下、「出口温度Ｔｏ」と云う）および前記戻り経路温度センサ１０により検出される戻り温度（符号省略）がそれぞれ検出され、前記台数制御装置１２により演算される。
【００２８】
前記出口温度Ｔｏが前記台数制御装置１２の出口温度設定値Ｔになるように、前記各流体加熱機１の燃焼台数を決定する。この燃焼許可台数分に対応する運転許可信号を前記台数制御装置１２から前記各制御回線（符号省略）を介して出力し、許可された台数の前記流体加熱機１の燃焼を行なわせ、前記負荷２の要求する熱量を供給する。
【００２９】
ここにおいて、台数制御を開始するとき、前記負荷２の要求に対して安定した流体の供給温度を維持するために、前記負荷２の変動に対する前記各流体加熱機１の追随性の調整，すなわち前記各流体加熱機１へ流れる流量の調整を自動的に行なうものである。たとえば、前記各流体加熱機１のバーナ（図示省略）の熱量および前記熱効率がほぼ同一のときは、前記各流体加熱機１への流体の循環流量をほぼ均一とするように調整する。
【００３０】
また、前記バーナの熱量等が不均一であるならば、それぞれの前記バーナの熱量等に対応した前記各流体加熱機１への流体の循環流量とするように調整し、前記負荷２の変動に対する前記流体加熱機１の追随性をほぼ均一となるように調整を行うものである。
【００３１】
そして、台数制御による通常運転を継続し、稼動に伴なう変化等により、前記各個別温度センサ１１によって検出された前記各流体加熱機１の平均出口温度Ｔａと、前記出口温度Ｔｏとの差が所定値以上となったとき、前記各流体加熱機１の前記負荷２の変動に対する追随性をほぼ均一とした後、改めて前記負荷２の状況に応じた台数制御を行うものである。
【００３２】
ここで、図２に基づいて、この発明の実施例についてさらに詳細な説明を行う。図２は説明のためのフローチャートである。
【００３３】
まず、ステップＳ０より開始する。そして、ステップＳ１において、各種のインターロック（図示省略）等の信号および運転停止スイッチ（図示省略）からの運転停止信号がなければ、ステップＳ２へ移行する。前記ステップＳ１で、運転停止信号があれば、ステップＳ１２へ移行し、停止する。
【００３４】
前記ステップＳ２において、前記出口温度Ｔｏが前記出口温度設定値Ｔ未満であれば、前記負荷２への流体を加熱する必要があると判定し、ステップＳ３へ移行する。前記ステップＳ２で、前記出口温度Ｔｏが前記出口温度設定値Ｔ未満でなければ、前記負荷２への流体を加熱する必要がないと判定し、前記ステップＳ１へ戻る。すなわち、待機状態となる。
【００３５】
前記ステップＳ３においては、前記台数制御装置１２よる台数制御から切り離し、前記各流体加熱機１を個別に運転を開始させ、それぞれ燃焼させる。そして、ステップＳ４で、前記各流体加熱機１の燃焼時間Ｓの測定をそれぞれ開始する。そして、前記各個別温度Ｔｂが所定温度Ａ，たとえば２℃の温度幅だけ上昇するまで燃焼させる。そして、ステップＳ５で、前記上昇が判定されると、ステップＳ６へ移行し、それぞれの燃焼を停止する。前記ステップＳ５で、前記上昇が判定されないと、前記ステップＳ３へ戻る。
【００３６】
そして、ステップＳ７において、それぞれの前記各燃焼時間Ｓを演算する。つぎに、ステップＳ８で、前記各燃焼時間Ｓに基づいて、前記各流量制御手段８の開度をそれぞれ調整し、前記各燃焼時間Ｓが前記各流体加熱機１において、ほぼ均一となるようにする。すなわち、前記台数制御装置１２は、前記燃焼時間Ｓの長い前記流体加熱機１に対しては、前記流量制御手段８の開度を絞り流量を減少させ、また前記燃焼時間Ｓの短い前記流体加熱機１に対しては、前記開度を開け流量を多くするように、それぞれの前記各流量制御手段８への信号を出力する。
【００３７】
そして、前記各燃焼時間Ｓがほぼ均一となるように調整した後、ステップＳ９へ移行し、前記負荷２の状況に応じて、前記台数制御装置１２による台数制御運転を開始する。そして、ステップＳ１０で、通常の運転を行うものである。
【００３８】
つぎに、前記ステップＳ１０の通常運転を継続したとき、前記負荷２の変動や稼動に伴なう変化等により、前記平均出口温度Ｔａと、前記出口温度Ｔｏとの差が所定値Ｂ，たとえば５℃以上となることがあると、ステップＳ１１でその判定を行う。すなわち、前記ステップＳ１１で、前記平均出口温度Ｔａと前記出口温度Ｔｏとの差が所定値Ｂ以上となれば、前記ステップＳ３へ戻る。そして、前記各流体加熱機１の前記負荷２の変動に対する追随性をほぼ均一とした後、改めて前記負荷２の状況に応じた台数制御による運転を行うものである。前記所定値Ｂ以下であれば、前記ステップＳ１０へ戻り、通常運転を継続する。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、流体加熱機の台数制御方法において、前記流体加熱機の負荷への追随性をほぼ均一化した状態で台数制御を行うので、安定した温度の流体を供給することができる。さらに、流体供給温度の変動が生じたときにも補正ができるので、安定した温度の流体を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の台数制御方法を適用した一実施例を示す概略説明図である。
【図２】この発明の一実施例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 流体加熱機
２ 負荷
３ 流体供給経路
４ 流体戻り経路
８ 流量制御手段
９ 出口温度センサ
Ａ 所定温度
Ｂ 所定値
Ｓ 燃焼時間
Ｔａ 平均出口温度
Ｔｏ 出口温度センサ９による検出温度（出口温度）

Claims (1)

1. 複数の流体加熱機１を並列に設置し、これらの流体加熱機１と負荷２とを流体供給経路３および流体戻り経路４で接続し、前記流体加熱機１の燃焼台数を前記負荷２の状況に応じて制御する流体加熱機の台数制御方法であって、
   台数制御を開始するときおよび／または前記各流体加熱機１の平均出口温度Ｔａと前記流体供給経路３に設けた出口温度センサ９による検出温度Ｔｏとの差が所定値Ｂ以上となったとき、
   前記各流体加熱機１を個別に燃焼させ、燃焼開始から所定温度Ａまで上昇するに要するそれぞれの燃焼時間Ｓがほぼ均一となるように、前記各流体加熱機１に設けた流量制御手段８を調整した後、前記負荷の状況に応じた台数制御を行う
   ことを特徴とする流体加熱機の台数制御方法。

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