JP4645977B2 - 送風機の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送風機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ボイラの燃焼装置には、ターボファンやシロッコファンなどのような送風機が用いられている。前記送風機には、インバータ装置によって駆動される構成のものがあり、前記燃焼装置の燃焼量を多段階に切り替える際には、前記インバータ装置によって、前記送風機の回転数を切り替えることによって、前記送風機の送風量を切り替えている。前記燃焼装置においては、燃焼の安定性を維持し、ＮＯｘやＣＯなどの有害燃焼排気物の排出量を低減するため、前記各燃焼量ごとに所定の空気比となるように前記各送風量が設定されている。
【０００３】
ところで、前記送風機においては、運転を継続していくと、前記送風機の吸気フィルタが徐々に詰まり、前記各燃焼量に対応する各送風量が低下するため、空気比が変化する。また、季節の移り変わりなどによって気温が変化すると、空気の比重が変化することによっても空気比が変化する。このように、空気比が変化すると、燃焼の安定性が損なわれたり、有害燃焼排気物の排出量が増加する。
【０００４】
そのため、前記燃焼装置の送風機においては、燃焼の安定性を維持するとともに、有害燃焼排気物の排出を低減するため、定期点検によって、前記吸気フィルタの掃除や交換を行ったり、前記各燃焼量ごとに、所定の送風量となるように前記送風機の回転数を再調整し、この回転数を新たな設定値として前記送風機の制御手段に記憶させている。この定期点検は、煩雑であり、工数も多く必要であるため、前記燃焼装置における前記送風機には、前記吸気フィルタの詰まり具合や気温の変化に応じて、送風量を所定の送風量に自動的に調整する機能が要望されている。
【０００５】
さらに、前記ボイラの燃焼装置においては、前記ボイラにおける負荷追従性の向上のために、燃焼量の迅速な切替えが要望されている。そのため、前記燃焼装置における前記送風機には、燃焼量に対応した送風量へ迅速に切り替える機能が要望されている。
【０００６】
【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、多段階に設定された各送風量への対応を迅速に行うことができる送風機の制御方法を提供することである。
【０００７】
【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、多段階に設定された各送風量で吸気フィルターが設けられた送風機を運転するとき、前記各送風量がそれぞれ所定の値を維持するように回転数の調整によって送風量を調整するとともに、このときの回転数を記憶させ、前記各送風量を切り替えたとき、前記吸気フィルターの詰まりによる切替え後の送風量の調整を前回の同じ送風量のときの回転数を基準として行うことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、回転数の制御によって多段階に設定された各送風量での運転を行う送風機において好適に実施することができ、とくにボイラなどの燃焼装置用の送風機において好適に実施することができる。
【０００９】
前記送風機は、たとえばターボファンやシロッコファンなどのような遠心送風機である。前記送風機は、たとえばインバータ装置や電圧調整装置などの電力調整手段を用いて、前記送風機の回転数を制御することによって、多段階に設定された各送風量で運転される。
【００１０】
さて、この発明に係る送風機の制御方法において、前記送風機は、前記各送風量がそれぞれ所定の値を維持するように、回転数の調整によって送風量を調整するとともに、前記各送風量での運転時、このときの回転数を記憶させる。そして、前記送風機の前記各送風量を切り替えたとき、切替え後の送風量の調整を前回の同じ送風量のときの回転数を基準として行う。
【００１１】
前記のように、前記各送風量がそれぞれ所定の値を維持するように、前記送風機の回転数を調整すると、前記各送風量をそれぞれ常に一定に保つことができる。さらに、前記各送風量での運転時、前記各送風量での前記送風機の回転数を記憶させ、次回同じ送風量に切り替える際には、記憶させた回転数を基準として、前記送風量を切り替えるとともに、切替え後の前記各送風量の調整を行うようにしているため、切替え後の前記各送風量を短時間でそれぞれ所定の送風量とすることができる。このように、前記送風機における各送風量への切替えを自己学習機能を持たせた制御によって行うことにより、前記各送風量への切替えを迅速に行うことができる。
【００１２】
ここで、前記送風機の制御方法において、前記送風機の送風量を検出するとともに、前記送風機の回転数を検出する必要がある。まず、送風量の検出手段としては、送風量を直接検出する送風量検出手段や送風量を間接的に検出する風圧検出手段がある。さらに、前記送風機の送風量は、前記送風機駆動用の電動機の消費電力として検出することができるため、前記送風機の送風量は、前記電動機への供給電力を監視する電力監視手段，たとえば電流検出手段を用いて検出することができる。つぎに、前記送風機の回転数の検出手段としては、前記送風機の回転数を直接検出する回転数検出手段がある。また、前記送風機がインバータ装置のような電力調整手段によって駆動される場合には、前記インバータ装置からの供給電力の周波数検出手段を用いて、前記送風機の回転数を検出することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて説明する。図１は、この発明を実施する送風機の一例を概略的に示す説明図であり、また図２は、この発明の一実施例における制御内容を模式的に示す説明図である。ここで、この発明を実施する送風機は、ボイラの燃焼装置用の送風機である。また、前記燃焼装置は、燃焼量が高燃焼，低燃焼および停止の三位置で制御される三位置制御式の燃焼装置である。
【００１４】
まず、図１を参照しながら、ボイラの基本構成について説明する。図１において、ボイラ１の上部には、燃焼装置２が設けられている。この燃焼装置２は、燃料噴射ノズル３と、送風機としてのターボファン４と、ダンパ５と、点火電極６を備えた点火装置７とから構成されている。
【００１５】
まず、前記燃料噴射ノズル３には、互いに並列をなす第一燃料弁８および第二燃料弁９を備えた燃料供給ライン１０が接続されている。前記各燃料弁８，９は、高燃焼時には前記両燃料弁８，９が開き、低燃焼時は前記第一燃料弁８のみが開き、停止時は前記両燃料弁８，９が閉じるようになっている。
【００１６】
前記ターボファン４には、その吸込口（符号省略）には、吸気フィルタ１１が設けられている。また、前記ターボファン４は、駆動用の電動機としての誘導電動機１２を備えており、この誘導電動機１２はベルト伝動機構１３を介して接続されている。前記誘導電動機１２には、電力供給ライン１４を介して、電力調整手段としてのインバータ装置１５が接続されている。
【００１７】
ここで、前記ターボファン４は、前記誘導電動機１２への供給電力の周波数（以下、「供給周波数」という）が増加すると回転数が増加し、逆に前記供給周波数が減少すると回転数が減少するという特性を備えているため、前記供給周波数を調整することにより、前記ターボファン４の送風量を調整することができる。
【００１８】
また、前記ターボファン４は、送風量が増加すると、送風に必要なエネルギ（以下、「送風エネルギ」という）が増加するため、前記誘導電動機１２の負荷が増加し、逆に送風量が減少すると、前記送風エネルギが減少するため、前記誘導電動機１２の負荷が減少するという特性を備えている。一方、前記誘導電動機１２は、前記誘導電動機１２の負荷が増加すると、前記誘導電動機１２への供給電流が増加し、逆に前記誘導電動機１２の負荷が減少すると、前記供給電流が減少するという特性を備えている。したがって、前記ターボファン４の送風量は、前記誘導電動機１２への供給電流を監視することによって検出することができる。以上の前記ターボファン４および前記誘導電動機１２の各特性によると、前記供給電流が所定の値となるように、前記供給周波数を増減させることにより、前記ターボファン４の送風量を所定の送風量に維持することができる。すなわち、前記供給電流が低下すれば、前記供給周波数を増加させ、逆に前記供給電流が増加すれば、前記供給周波数を減少させることにより、前記ターボファン４の送風量を所定の送風量に維持することができる。
【００１９】
つぎに、前記ダンパ５は、前記燃焼装置２における送風経路１６に取り付けられている。前記ダンパ５は、高燃焼時および低燃焼時には、図１に実線で示す燃焼位置とされ、点火時には、図１に点線で示す点火位置とされる。
【００２０】
つぎに、前記ボイラ１の制御構成について説明する。まず、前記ダンパ５，前記点火装置７，前記両燃料弁８，９および前記インバータ装置１５は、それぞれ回線１７を介して制御器１８にそれぞれ接続されている。ここで、前記インバータ装置１５には、前記インバータ装置１５からの供給電力の周波数検出手段（図示省略）および電流検出手段（図示省略）が設けられており、これらの各検出手段による検出値は、前記回線１７を介して前記制御器１８へ出力されるように構成されている。
【００２１】
そして、前記制御器１８は、予め設定されたプログラムにしたがい、前記ボイラ１の負荷の状況，すなわち前記ボイラ１の缶内圧の検出値に基づいて、前記ダンパ５，前記点火装置７，前記両燃料弁８，９および前記インバータ装置１５のそれぞれを制御することにより、前記ボイラ１の燃焼制御を行うように構成されている。すなわち、前記缶内圧に応じて、前記燃焼装置２を高燃焼，低燃焼および停止の三位置で制御する。ここで、前記燃焼装置２の燃焼量が高燃焼のときには、前記ターボファン４の送風量は、高燃焼用風量に切り替えられ、低燃焼のときには、前記ターボファン４の送風量は、高燃焼用風量よりも少ない低燃焼用風量に切り替えられる。
【００２２】
つぎに、前記制御器１８による前記ターボファン４の制御内容について、図２を参照しながら詳細に説明する。ここで、以下の説明では、前記吸気フィルタ１１の詰まりによる前記ターボファン４の送風量の減少を防止する場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
まず、前記ターボファン４における低燃焼用風量および高燃焼用風量は、予めそれぞれ所定の送風量となるように、低燃焼用風量および高燃焼用風量のそれぞれに対応する供給周波数を調整しておく。そして、この調整後の各供給周波数をそれぞれ設定値として前記制御器１８に記憶させておく。すなわち、前記ターボファン４の低燃焼用風量に対応する供給周波数は、第一周波数設定値Ａとして記憶させ、また高燃焼用風量に対応する供給周波数は、第二周波数設定値Ｂとして記憶させておく。さらに、前記制御器１８には、前記ターボファン４を前記第一周波数設定値Ａで運転するときの供給電流についても、第一電流設定値Ｃとして記憶させ、また前記ターボファン４を前記第二周波数設定値Ｂで運転するときの供給電流についても、第二電流設定値Ｄとして記憶させておく。
【００２４】
以上のように、前記ターボファン４における各送風量をそれぞれ所定の送風量に調整した後、前記ターボファン４の運転を行う。ここで、前記制御器１８は、前記周波数検出手段（図示省略）による前記供給周波数の検出結果に基づいて、前記ターボファン４の回転数を監視するとともに、前記電流検出手段（図示省略）による前記供給電流の検出結果に基づいて、前記ターボファン４の送風量を監視している。
【００２５】
さて、前記ターボファン４における各送風量をそれぞれ所定の送風量に調整した後、前記各送風量で最初に運転する際には、前記ターボファン４は、予め記憶させた前記第一周波数設定値Ａまたは前記第二周波数設定値Ｂに基づいて運転される。
【００２６】
まず、前記ターボファン４の起動後、低燃焼用風量とする場合には、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５を制御することにより、調整時の前記第一周波数設定値Ａとなるまで、前記供給周波数を増加させる。そして、前記制御器１８は、前記供給周波数が前記第一周波数設定値Ａとなると、前記インバータ装置１５を制御し、前記供給電流の検出値が前記第一電流設定値Ｃとなるように、前記供給周波数を調整することによって、送風量を所定の低燃焼用送風量に調整する。ここにおいて、この実施例は、前記吸気フィルタ１１の詰まりによる前記ターボファン４の送風量の減少を防止する場合の制御であるため、前記供給電流の検出値が前記第一電流設定値Ｃとなるように、前記供給周波数を増加させることによって、前記ターボファン４の送風量を所定の低燃焼用送風量に調整している。
【００２７】
この低燃焼用風量での運転の間、前記制御器１８は、前記供給電流の検出値と前記第一電流設定値Ｃとの比較に基づいて、前記インバータ装置１５を制御することにより、前記供給周波数を増加させ、前記ターボファン４の送風量を所定の低燃焼用風量に維持する。
【００２８】
つぎに、前記燃焼装置２を低燃焼から高燃焼とする場合、前記制御器１８は、前記インバータ１５へ高燃焼用風量への切替え指示を発するとともに、切替え指示を発した時点での低燃焼用風量時の供給周波数Ａ１を第一周波数調整値として記憶する。
【００２９】
この高燃焼用風量への切替えは、前記ターボファン４の調整後、最初の高燃焼用風量での運転であるので、前記ターボファン４の送風量は、予め設定された前記第二周波数設定値Ｂを基準として行われる。すなわち、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５を制御することにより、調整時の前記第二周波数設定値Ｂとなるまで前記供給周波数を増加させる。そして、前記制御器１８は、前記供給周波数が前記第二周波数設定値Ｂとなると、前記インバータ装置１５を制御し、前記と同様に、前記供給電流の検出値が前記第二電流設定値Ｄとなるように、前記供給周波数を増加させることによって、送風量を所定の高燃焼用送風量に調整する。
【００３０】
この高燃焼用風量での運転の間、前記制御器１８は、前記供給電流の検出値と前記第二電流設定値Ｄとの比較に基づいて、前記インバータ装置１５を制御することにより、前記と同様に、前記供給周波数を増加させ、前記ターボファン４の送風量を所定の高燃焼用風量に維持する。
【００３１】
つぎに、前記燃焼装置２を高燃焼からふたたび低燃焼とする場合、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５へ低燃焼用風量への切替え指示を発するとともに、切替え指示を発した時点での高燃焼用風量時の供給周波数Ｂ１を第二周波数調整値として記憶する。
【００３２】
この低燃焼用風量への切替えは、前記ターボファン４の調整後、二回目の低燃焼用風量での運転であるので、前記ターボファン４の送風量は、前回の低燃焼用風量のときに記憶させた第一周波数調整値Ａ１を基準として行われる。すなわち、前記のように、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５を制御することにより、前回の低燃焼用風量に対応する第一周波数調整値Ａ１となるまで前記供給周波数を増加させる。そして、前記制御器１８は、前記供給周波数が前回の低燃焼用風量に対応する第一周波数調整値Ａ１となると、前記と同様に、前記供給電流の検出値に応じて、前記供給周波数を調整することにより、前記ターボファン４の送風量を所定の低燃焼用送風量に維持する。
【００３３】
つぎに、前記燃焼装置２を低燃焼からふたたび高燃焼とする場合、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５へ高燃焼用風量への切替え指示を発するとともに、切替え指示を発した時点での低燃焼用風量時の供給周波数Ａ２を新たに第一周波数調整値として記憶する。
【００３４】
この低燃焼用風量への切替えは、前記ターボファン４の調整後、二回目の高燃焼用風量での運転であるので、前記ターボファン４の送風量は、前回の高燃焼用風量のときに記憶させた第二周波数調整値Ｂ１を基準として行われる。すなわち、前記のように、前記制御器１８は、前記インバータ装置１５を制御することにより、前回の高燃焼用風量に対応する前記第二周波数調整値Ｂ１となるまで前記供給周波数を増加させる。そして、前記制御器１８は、前記供給周波数が前回の高燃焼用風量に対応する前記第二周波数調整値Ｂ１となると、前記と同様に、前記供給電流の検出値に応じて、前記供給周波数を調整することにより、前記ターボファン４の送風量を所定の高燃焼用送風量に維持する。
【００３５】
以後、前記各送風量を切替えるたびに、前記各送風量のときの供給周波数をそれぞれ前記第一周波数調整値Ａ１，Ａ２，・・・および前記第二周波数調整値Ｂ１，Ｂ２，…として順次記憶させ、前記各送風量への切替えおよび切替え後の前記各送風量の調整をその直前の同じ送風量のときの前記各周波数調整値Ａ１，Ａ２，…およびＢ１，Ｂ２，・・・を基準として行う。すると、前記ターボファン４は、前回の同じ送風量での運転時において、前記各送風量を所定の送風量に調整した状態での供給周波数を基準に前記各送風量への切替えや調整が行われるため、前記各送風量を短時間で適切な送風量に切り替えることができる。
【００３６】
ここで、前記のように、前記各送風量への切替えごとに前記各送風量に対応する各供給周波数を記憶させない場合には、図２に点線で示すように、前記供給周波数を前記各周波数設定値Ａ，Ｂに切り替えた後、前記各周波数設定値Ａ，Ｂを基準に前記各送風量の調整を行うため、前記各送風量への切替えおよび切替え後の前記各送風量の調整に時間がかかる。このように、前記各送風量への切替えや切替え後の前記各送風量の調整に時間がかかると、前記燃焼装置２においては、燃料と供給空気量との比率，すなわち空気比が所定の値から外れた状態が長くなるため、燃焼性の悪化や有害燃焼排気物の増加を招く。
【００３７】
一方、この実施例における前記ターボファン４の制御方法では、前記のように、前記各送風量への切替えごとに前記各送風量に対応する各供給周波数を記憶させ、記憶させた各供給周波数に基づいて、前記各送風量への切替えおよび切替え後の前記各送風量の調整を行っているため、前記各送風量への切替えおよび切替え後の前記各送風量の調整を短時間で行うことができる。すなわち、この実施例の前記ターボファン４の制御方法においては、前記各送風量への切替えおよび切替え後の前記各送風量の調整に自己学習機能を持たせているため、前記各送風量への対応を迅速に行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、多段階に設定された各送風量への対応を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施する送風装置の一例を概略的に示す説明図である。
【図２】この発明の一実施例における制御内容を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
４ ターボファン（送風機）

Claims (1)

1. 多段階に設定された各送風量で吸気フィルターが設けられた送風機を運転するとき、前記各送風量がそれぞれ所定の値を維持するように回転数の調整によって送風量を調整するとともに、このときの回転数を記憶させ、
   前記各送風量を切り替えたとき、前記吸気フィルターの詰まりによる切替え後の送風量の調整を前回の同じ送風量のときの回転数を基準として行う
   ことを特徴とする送風機の制御方法。

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