JP5480697B2 - Combustion equipment - Google Patents

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本発明は、燃焼により炉内を加熱するバーナと、
前記炉内の熱負荷に応じて、単位サイクル時間内における燃焼のON時間HとOFF時間Lとを設定するとともに、前記単位サイクル時間周期で燃焼を繰り返す燃焼制御パターンを設定するパターン設定手段と、
前記パターン設定手段にて設定された燃焼制御パターンで、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備える燃焼設備に関する。
The present invention comprises a burner that heats the furnace interior by combustion;
Pattern setting means for setting a combustion control pattern that repeats combustion in the unit cycle time period, while setting the ON time H and OFF time L of combustion within the unit cycle time according to the heat load in the furnace;
The present invention relates to a combustion facility comprising control means for controlling combustion of the burner with a combustion control pattern set by the pattern setting means.

このような燃焼設備の代表例は、加熱炉、熱処理炉等の工業炉であり、炉温の均一性・制御応答性の確保、設備に備えられるバーナの寿命確保等が希求されている。   A typical example of such a combustion facility is an industrial furnace such as a heating furnace or a heat treatment furnace, and it is desired to ensure uniformity of furnace temperature and control responsiveness, and to ensure the life of a burner provided in the facility.

発明者らは、燃焼設備として特許文献1に記載の技術を提案した。一方、特許文献2には、同様な燃焼設備において採用可能な燃焼制御方法が提案されている。   Inventors proposed the technique of patent document 1 as a combustion installation. On the other hand, Patent Document 2 proposes a combustion control method that can be employed in similar combustion equipment.

これらの文献に開示の技術は、炉内温度の制御をバーナのON−OFF制御により実行する技術であり、これらの技術では、炉に設けられた温度調節計の出力信号(%)によりサイクル時間T内のON時間又はOFF時間を設定し、設定された燃焼制御パターンに基づいてバーナをON−OFF制御する。この制御は、実質的に時間比例制御となる。   The technologies disclosed in these documents are technologies for controlling the furnace temperature by ON / OFF control of a burner. In these technologies, the cycle time is determined by the output signal (%) of the temperature controller provided in the furnace. The ON time or OFF time in T is set, and the burner is ON-OFF controlled based on the set combustion control pattern. This control is substantially time proportional control.

特許文献1に記載の技術では、燃焼制御パターンのパラメータとして、設定サイクル時間(本発明におけるサイクル時間)が含まれ、パターン設定手段は、選択した燃焼制御パターンにおいて、炉内の熱負荷に応じて、熱負荷が設定値以上のときは、バーナの燃焼時間(本発明におけるON時間)を一定に維持する形態で、熱負荷に応じて設定サイクル時間を調節し、並びに、熱負荷が設定値よりも小のときは、設定サイクル時間を一定に維持する形態で、熱負荷に応じて、バーナの燃焼時間を調節する。このような制御形態を採用することにより、熱負荷が比較的低い範囲で、熱負荷に応じた燃焼制御を実現できる。   In the technique described in Patent Document 1, a set cycle time (cycle time in the present invention) is included as a parameter of the combustion control pattern, and the pattern setting means is configured to respond to the heat load in the furnace in the selected combustion control pattern. When the heat load is greater than or equal to the set value, the burn time of the burner (ON time in the present invention) is maintained constant, the set cycle time is adjusted according to the heat load, and the heat load is set from the set value. If it is smaller, the burn time of the burner is adjusted according to the heat load in such a manner that the set cycle time is kept constant. By adopting such a control mode, combustion control according to the heat load can be realized in a range where the heat load is relatively low.

特許文献2に記載の技術では、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時間が上記区分に対応する最大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。
このような制御形態を採用することにより、OFF時間が最大OFF時間を越えた場合(最小ON時間が最小値を越えて短くなった場合、即ち、低燃焼側で)に、OFF時間を最大OFF時間に設定してサイクル時間を算出し、最小ON時間を確保する。
In the technique described in Patent Literature 2, the output range of the temperature controller is divided, a maximum OFF time is set in advance corresponding to each division, and the normal cycle time and the OFF time calculated from the output signal are set. When the maximum OFF time corresponding to the above category is exceeded, the cycle time when the maximum OFF time is set in the control corresponding to the output signal is calculated instead of the control based on the normal cycle time. Burner ON / OFF control is performed based on the cycle time and the maximum OFF time.
By adopting such a control mode, when the OFF time exceeds the maximum OFF time (when the minimum ON time becomes shorter than the minimum value, that is, on the low combustion side), the OFF time is set to the maximum OFF time. Set the time to calculate the cycle time and ensure the minimum ON time.

特許3527035号公報Japanese Patent No. 3527035 特許4093513号公報Japanese Patent No. 4093513

以上説明した二つの特許文献において、これらの特許文献は、ともに、低熱負荷側の問題を解決するものであるため、以下、特許文献1に記載の発明を中心に本願の課題を説明する。   In the two patent documents described above, both of these patent documents solve the problem on the low heat load side, and hence the problem of the present application will be described below focusing on the invention described in Patent Document 1.

解決すべき課題1
特許文献1に記載の技術は時間比例制御の一種であり、ON時間を固定したままサイクル時間を可変とすることで機器寿命と制御応答性向上の両立を図ったものである。この技術では、炉圧の急激な変動を嫌う理由から、コントロールモータ(以下CMと略記することがある)を用いた流量制御を用いることが通常である。
しかし、このサイクル時間可変手法では、ON時間を固定しておくと、出力が50%を超えた時点で、OFF時間がON時間を下回ることになる。そして、さらに、熱負荷が増加した場合、OFF時間がコントロールモータ動作時間を下回る状態が発生する。このように、OFF時間がコントロールモータ動作時間を下回ると、実際に期待したインプットとは異なるインプットとなり、出力特性が歪むことでハンチングが起こりやすくなる。
Problem 1 to be solved
The technique described in Patent Document 1 is a kind of time proportional control, and aims to improve both the device life and control responsiveness by making the cycle time variable while the ON time is fixed. In this technique, it is usual to use flow control using a control motor (hereinafter sometimes abbreviated as CM) because it dislikes rapid fluctuations in furnace pressure.
However, in this cycle time variable method, if the ON time is fixed, the OFF time falls below the ON time when the output exceeds 50%. Further, when the thermal load increases, a state occurs in which the OFF time is less than the control motor operating time. Thus, when the OFF time is less than the control motor operating time, the input is different from the input that is actually expected, and the output characteristics are distorted, so that hunting is likely to occur.

この状況を、図5(b)に基づいて説明する。
図5は、温度調節計の温度調節出力(横軸:全サイクル時間でON時間となる場合の温度調節出力を100%とした場合の比率%)と、バーナで実現されるインプット(縦軸:全サイクル時間でON時間となる場合のインプットを100%とした場合の比率%)との関係を示す図である。
この図から判明するように、理想的な挙動では、同図に実線で示すように、温度調節出力に対して線形にインプットが増加してインプット100%に達するべきであるが、実際には、上記CMの使用により温度調節出力が50%より高い領域では、実インプットが理想的な挙動に対してインプット増加側に移動し、温度調節出力より高い値となっている。
This situation will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows the temperature control output of the temperature controller (horizontal axis: ratio% when the temperature control output is 100% when the entire cycle time is ON time) and the input (vertical axis: vertical axis: It is a figure which shows the relationship with the ratio% when input is set to 100% when it becomes ON time in all cycle time.
As can be seen from this figure, in the ideal behavior, as indicated by the solid line in the figure, the input should increase linearly with respect to the temperature control output to reach 100%. In the region where the temperature control output is higher than 50% due to the use of the CM, the actual input moves to the input increasing side with respect to the ideal behavior, and is higher than the temperature control output.

解決すべき課題2
課題1と同様に、ON時間固定の方式では、図6(b)に示す様に出力が高くなるに従ってOFF時間が短くなる。例えば、ON時間10秒で出力が80%の時、サイクル時間は12.5秒、OFF時間は2.5秒となる。この2.5秒の間にバーナOFF→再点火の動作が行われることになるが、この間に残火が消えなかった場合には、炉に備えられる火炎検出器が誤検知を起こす可能性が発生すると考えられる。
Problem 2 to be solved
Similar to the problem 1, in the method of fixing the ON time, as shown in FIG. 6B, the OFF time becomes shorter as the output becomes higher. For example, when the output is 80% when the ON time is 10 seconds, the cycle time is 12.5 seconds and the OFF time is 2.5 seconds. During this 2.5 seconds, the burner OFF → reignition operation will be performed, but if the afterfire does not disappear during this time, the flame detector provided in the furnace may cause a false detection. It is thought to occur.

解決すべき課題3
課題2の条件では、サイクル時間が12.5秒と極めて短く、機器の寿命を著しく低下させる。
Problem 3 to be solved
Under the condition of Problem 2, the cycle time is as extremely short as 12.5 seconds, and the life of the device is remarkably reduced.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイクル時間中におけるON時間の割合が比較的高くなる制御領域において、例えばコントロールモータにより開閉制御される弁を使用する制御形態を採用する場合にも、温度調節出力と実インプットとの間における良好な比例関係を実現でき、火炎検知器による誤検知の可能性を低く抑えることができるとともに、機器の寿命の点でも好ましい燃焼設備を得ることにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use a valve that is controlled to open and close by a control motor, for example, in a control region in which the ratio of the ON time in the cycle time is relatively high. Even when the configuration is adopted, a good proportional relationship between the temperature control output and the actual input can be realized, the possibility of erroneous detection by the flame detector can be kept low, and it is also preferable in terms of the life of the equipment. It is to obtain a combustion facility.

上記目的を達成するための本発明に係る
燃焼により炉内を加熱するバーナと、
前記炉内の熱負荷に応じて、単位サイクル時間内における燃焼のON時間HとOFF時間Lとを設定するとともに、前記単位サイクル時間周期で燃焼を繰り返す燃焼制御パターンを設定するパターン設定手段と、
前記パターン設定手段にて設定された燃焼制御パターンで、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備える燃焼設備の特徴構成は、
前記パターン設定手段は、前記OFF時間Lが基準最短OFF時間Lmin以上となり、且つ、前記サイクル時間Tが最長サイクル時間Tmax以下となるように、前記バーナの運転制御用の前記燃焼制御パターンを設定し、
前記基準最短OFF時間Lminと、前記炉内の熱負荷が大きくなるほど前記ON時間Hが長くなる関係にある、前記サイクル時間T中の前記ON時間Hの比(H/T)であるON時間比Pとから、前記炉内の熱負荷に応じた仮の前記燃焼制御パターン(He,Le,Te=He+Le)を導出し、
導出された仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)における仮のOFF時間Leが前記基準最短OFF時間Lmin以上であり、且つ、前記仮の燃焼制御パターンにおける仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmax以下であるとき、求められた前記仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)を前記運転制御用の燃焼制御パターンとして設定する点にある。
A burner for heating the inside of the furnace by combustion according to the present invention for achieving the above object,
Pattern setting means for setting a combustion control pattern that repeats combustion in the unit cycle time period, while setting the ON time H and OFF time L of combustion within the unit cycle time according to the heat load in the furnace;
A characteristic configuration of a combustion facility comprising a control means for controlling combustion of the burner with a combustion control pattern set by the pattern setting means,
Said pattern setting means, said OFF time L becomes the reference minimum OFF time Lmin or more, and such that said cycle time T is equal to or less than the maximum cycle time Tmax, and sets the combustion control pattern for operation control of the burner ,
An ON time ratio that is a ratio (H / T) of the ON time H in the cycle time T, in which the reference shortest OFF time Lmin and the ON time H become longer as the thermal load in the furnace increases. From P, the temporary combustion control pattern (He, Le, Te = He + Le) corresponding to the heat load in the furnace is derived,
The provisional OFF time Le in the derived provisional combustion control pattern (He, Le, Te) is not less than the reference shortest OFF time Lmin, and the provisional cycle time (Te = He + Le) in the provisional combustion control pattern. Is less than the longest cycle time Tmax, the obtained temporary combustion control pattern (He, Le, Te) is set as the combustion control pattern for operation control .

この燃焼設備においては、基準となる最短OFF時間Lminが予め設定されており、この基準最短OFF時間を、例えば前記コントロールモータの動作時間との関係で、弁が完全閉状態から完全開状態に到るまでの所要時間に対して大きくできる。
一方、先にも示したように、本発明において解決すべき課題は、熱負荷が増大し、単一サイクル時間内におけるON時間の割合を増加させる必要がある状況で発生するが、この状態で、サイクル時間を一定とした場合、OFF時間が順次短くなり、燃料供給の開閉を制御する開閉弁の開閉が追いつかなくなり、先に説明した理想的な挙動と実際のインプットとの間に乖離が発生する。
In this combustion facility, a reference shortest OFF time Lmin is set in advance, and this reference shortest OFF time is set from the fully closed state to the fully open state, for example, in relation to the operation time of the control motor. It can be made larger than the time required to
On the other hand, as described above, the problem to be solved in the present invention occurs in a situation where the heat load increases and the ratio of the ON time within a single cycle time needs to be increased. When the cycle time is constant, the OFF time is shortened sequentially, and the opening / closing of the on / off valve that controls the opening / closing of the fuel supply cannot catch up, and there is a gap between the ideal behavior described above and the actual input. To do.

図7を使用してこの課題が発生する理由を説明する。
同図において、上側に示されている(a)が、ON時間とOFF時間とが同一となる出力50%時の挙動を示す図である。上側に瞬時に弁の開閉が可能な電磁弁開度の状況を示し、下側に、弁の開閉に所定時間(図示する場合は10秒)を要するコントロールモータにより開閉制御される弁の開度状況を示している。
この図から判明するように、出力50%で、完全閉状態から完全開状態までの所要時間がON時間と同一、且つ完全開状態から完全閉状態までの所要時間がOFF時間と同一の場合は、弁の開閉を完全閉状態と完全開状態との間で、確実に行えることが判る。
即ち、この状態では、燃焼量の制御性に問題が発生することはない。
The reason why this problem occurs will be described with reference to FIG.
In the figure, (a) shown on the upper side is a diagram showing a behavior at an output of 50% in which the ON time and the OFF time are the same. The upper side shows the state of the electromagnetic valve opening that allows the valve to be opened and closed instantaneously, and the lower side is the opening of the valve that is controlled to open and close by a control motor that requires a predetermined time (10 seconds in the illustrated case) to open and close the valve. Indicates the situation.
As can be seen from this figure, when the required time from the fully closed state to the fully open state is the same as the ON time and the required time from the fully open state to the fully closed state is the same as the OFF time at 50% output It can be seen that the valve can be opened and closed reliably between the fully closed state and the fully open state.
That is, in this state, no problem occurs in the controllability of the combustion amount.

一方、同図において、下側に示されている(b)が、ON時間がOFF時間に対して増加する出力70%時の挙動を示す図である。この図でも、上側に瞬時に弁の開閉が可能な電磁弁開度の状況を示し、下側に、弁の開閉に所定時間(図示する場合は10秒)を要する弁の開度状況を示している。
この図から判明するように、出力70%で、完全閉状態から完全開状態までの所要時間、及び完全開状態から完全閉状態までの所要時間が、OFF時間に対して短くなる場合は、完全閉状態に到達する前に開動作が開始されることとなり、結果的に、弁が開となっている時間が、本来の制御目標とは乖離し、制御性が悪いことが判る。
On the other hand, in the same figure, (b) shown on the lower side is a diagram showing a behavior at an output of 70% in which the ON time increases with respect to the OFF time. This figure also shows the state of the solenoid valve opening that allows the valve to be opened and closed instantaneously on the upper side, and the opening state of the valve that requires a predetermined time (10 seconds in the illustrated case) to open and close the valve on the lower side. ing.
As can be seen from this figure, when the required time from the fully closed state to the fully open state and the required time from the fully open state to the fully closed state becomes shorter than the OFF time at 70% output, The opening operation is started before reaching the closed state, and as a result, it can be seen that the time during which the valve is open deviates from the original control target and the controllability is poor.

従って、熱負荷が大きくなることによって、サイクル時間内におけるOFF時間が不可避的に短くなる状態にあっても、そのOFF時間に、本願に言う「基準最短OFF時間」なる基準を設け、この時間よりOFF時間が短くならないようにすれば、問題が解消する。   Therefore, even if the OFF time within the cycle time is inevitably shortened due to an increase in the thermal load, the OFF time is provided with a reference that is referred to as the “reference shortest OFF time”. If the OFF time is not shortened, the problem is solved.

この場合、OFF時間を基準最短OFF時間に固定しておくと、熱負荷の上昇に従ってON時間が長くなるため、結果的にサイクル時間が長くならざる得なくなる。
このようにサイクル時間が長くなると、本来サイクル時間を設定して、このサイクル時間で燃焼制御パターンを繰り返すという目的を逸脱することとなり、制御の応答性を確保できない。
そこで、サイクル時間に関して、その上限である最大サイクル時間なる概念を導入し、基準最小OFF時間と最大サイクル時間との両方の要件を満たす条件で、燃焼制御パターンにおけるOFF時間、ON時間及びサイクル時間を設定する。
In this case, if the OFF time is fixed to the reference shortest OFF time, the ON time becomes longer as the heat load increases, and as a result, the cycle time must be longer.
If the cycle time becomes long in this way, the purpose of setting the cycle time and repeating the combustion control pattern at this cycle time is deviated, and control responsiveness cannot be ensured.
Therefore, the concept of maximum cycle time, which is the upper limit of the cycle time, is introduced, and the OFF time, ON time, and cycle time in the combustion control pattern are set under conditions that satisfy both the requirements of the reference minimum OFF time and the maximum cycle time. Set.

このような制限を設けることで、結果的に、弁の開閉に時間を要する場合にも、弁の完全閉状態から完全開状態、あるいは、その逆の操作において、確実に弁の操作を実現し、熱負荷が大きくなった場合にも、温度調節出力に対する弁を介して炉内に投入されるインプット量を適切に制御できる。   By providing such a restriction, even when it takes time to open and close the valve, the valve can be reliably operated from the fully closed state to the fully opened state or vice versa. Even when the heat load increases, the amount of input charged into the furnace can be appropriately controlled through the valve for the temperature control output.

上記のように、パターン設定手段により燃焼制御パターンを設定する場合に、以下の手順で設定する。
即ち、前記基準最短OFF時間Lminと、前記炉内の熱負荷が大きくなるほど前記ON時間Hが長くなる関係にある、前記サイクル時間T中の前記ON時間Hの比(H/T)であるON時間比Pとから、前記炉内の熱負荷に応じた仮の前記燃焼制御パターン(He,Le,Te=He+Le)を導出し、
このようにして導出された仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)における仮のOFF時間Leが前記基準最短OFF時間Lmin以上であり、且つ、前記仮の燃焼制御パターンにおける仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmax以下であるとき、求められた前記仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)を前記運転制御用の燃焼制御パターンとして設定する。
As described above, when the combustion control pattern is set by the pattern setting means, it is set by the following procedure .
That is, the reference shortest OFF time Lmin and the ON time H that is the ratio (H / T) of the cycle time T, in which the ON time H becomes longer as the thermal load in the furnace increases, is ON. From the time ratio P, the provisional combustion control pattern (He, Le, Te = He + Le) corresponding to the heat load in the furnace is derived,
The temporary OFF time Le in the temporary combustion control pattern (He, Le, Te) derived in this way is equal to or longer than the reference shortest OFF time Lmin, and the temporary cycle time in the temporary combustion control pattern ( When Te = He + Le) is equal to or shorter than the longest cycle time Tmax, the obtained temporary combustion control pattern (He, Le, Te) is set as the combustion control pattern for operation control.

このような設定手順では、基準とする基準最短OFF時間Lminとの関係で、ON時間比Pから、ON時間He、OFF時間Le及びその合計値であるTe=He+Leからなる仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)を、先ず導出する。
そして、本発明の要件である、基準最短OFF時間Lmin、最大サイクル時間Tmaxとの関係を確認する。ここで、OFF時間Lに関しては、その基準最短OFF時間Lminに関する要件を満たすように選択することとなるため、サイクル時間Tの要件を確認する。
要件を満たす場合は、仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)をそのまま採用することで、結果的に、熱負荷が大きい場合にあっても、本発明において必要とする基準最短OFF時間Lmin及び最大サイクル時間Tmaxについての両要件を満たせ、温度調節出力と炉に供給されるインプットの関係を良好に保つことが可能となる。
In such a setting procedure, in relation to the reference shortest OFF time Lmin as a reference, a temporary combustion control pattern (ON = He = OFF time Le and the total value thereof Te = He + Le from the ON time ratio P) He, Le, Te) are first derived.
Then, the relationship between the reference minimum OFF time Lmin and the maximum cycle time Tmax, which are requirements of the present invention, is confirmed. Here, since the OFF time L is selected so as to satisfy the requirement regarding the reference shortest OFF time Lmin, the requirement of the cycle time T is confirmed.
When the requirement is satisfied, the temporary combustion control pattern (He, Le, Te) is adopted as it is, and as a result, even when the heat load is large, the reference shortest OFF time Lmin required in the present invention. In addition, both requirements for the maximum cycle time Tmax can be satisfied, and the relationship between the temperature control output and the input supplied to the furnace can be kept good.

さらに具体的な、パターン設定手段による燃焼制御パターンを設定手法としては、以下の構成を採用できる。
熱負荷が高い場合
前記ON時間比Pが0.5より大きい場合に、
前記パターン設定手段は、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)を、前記基準最短OFF時間をLminとして、Te=Lmin/(1−P)として求め、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより短い場合に、サイクル時間Tを仮のサイクル時間Teとし、ON時間HをTe×Pとして設定する。
この手順を採用することにより、ON時間TをOFF時間Lより長くとる必要がある場合、OFF時間Lを基準最短OFF時間Lminとして保持し、この基準最短OFF時間Lminに対応する仮のサイクル時間(Te=He+Le)をサイクル時間Tとし、ON時間Hも適切に設定することが可能となる。
As a more specific method for setting the combustion control pattern by the pattern setting means, the following configuration can be adopted.
When the heat load is high When the ON time ratio P is larger than 0.5,
The pattern setting means includes
The provisional cycle time (Te = He + Le) is obtained as Te = Lmin / (1-P), where the reference shortest OFF time is Lmin,
When the temporary cycle time (Te = He + Le) is shorter than the longest cycle time Tmax, the cycle time T is set as the temporary cycle time Te and the ON time H is set as Te × P.
By adopting this procedure, when the ON time T needs to be longer than the OFF time L, the OFF time L is held as the reference shortest OFF time Lmin, and a provisional cycle time corresponding to the reference shortest OFF time Lmin ( Te = He + Le) is the cycle time T, and the ON time H can also be set appropriately.

一方、前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより長くなる場合は、サイクル時間Tを最長サイクル時間Tmaxとし、OFF時間LをTmax×(1−P)として設定する。
この場合は、温度調節出力と実インプットとの整合性を犠牲にして、最長サイクル時間を守ることにより制御応答性を確保できる。
On the other hand, when the temporary cycle time (Te = He + Le) is longer than the longest cycle time Tmax, the cycle time T is set as the longest cycle time Tmax, and the OFF time L is set as Tmax × (1−P).
In this case, control responsiveness can be ensured by maintaining the longest cycle time at the expense of consistency between the temperature control output and the actual input.

熱負荷が低い場合
逆に、前記ON時間比Pが0.5より小さい場合に、
前記パターン設定手段は、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)を、前記基準最短ON時間をHminとして、Te=Hmin/Pとして求め、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより短い場合に、サイクル時間Tを仮のサイクル時間Teとし、OFF時間HをLe×(1−P)として設定する。
この手順を採用することにより、ON時間TをOFF時間Lより短くとる必要がある場合、ON時間を基準最短ON時間Hminとして保持し、この基準最短ON時間Hminに対応する仮のサイクル時間(Te=He+Le)をサイクル時間Tとし、OFF時間Lも適切に設定することが可能となる。
When the heat load is low Conversely, when the ON time ratio P is smaller than 0.5,
The pattern setting means includes
The provisional cycle time (Te = He + Le) is obtained as Te = Hmin / P, where the reference shortest ON time is Hmin,
When the temporary cycle time (Te = He + Le) is shorter than the longest cycle time Tmax, the cycle time T is set as the temporary cycle time Te, and the OFF time H is set as Le × (1−P).
By adopting this procedure, when the ON time T needs to be shorter than the OFF time L, the ON time is held as the reference shortest ON time Hmin, and the provisional cycle time (Te = He + Le) is the cycle time T, and the OFF time L can be set appropriately.

一方、前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより長くなる場合は、サイクル時間Tを最長サイクル時間Tmaxとし、ON時間HをTmax×Pとして設定することができる。
この場合は、温度調節出力と実インプットとの整合性を犠牲にして、最長サイクル時間を守ることにより制御性応答を確保できる。
On the other hand, when the temporary cycle time (Te = He + Le) is longer than the longest cycle time Tmax, the cycle time T can be set as the longest cycle time Tmax, and the ON time H can be set as Tmax × P.
In this case, controllability response can be secured by maintaining the longest cycle time at the expense of consistency between the temperature control output and the actual input.

これまで構成してきた燃焼設備において、
前記バーナに備えられる開閉弁がコントロールモータにより開閉動作制御されるコントロールモータ制御開閉弁であり、
前記基準最短OFF時間Lminが、当該開閉弁が完全閉状態と完全開状態との一方の状態から他方の状態に状態移行するのに要する時間である状態移行時間に関して、当該状態移行時間以上で当該状態移行時間の1.05倍の時間以下の時間に設定されていることが好ましい。
バーナに備えられる開閉弁として、その完全閉状態と完全開状態との間の状態移行に比較的時間を要する弁を採用する場合も、温度調節出力と実インプットとの関係を本来求められている関係に保つことができる。
In the combustion equipment configured so far,
The on / off valve provided in the burner is a control motor control on / off valve whose opening / closing operation is controlled by a control motor,
The reference shortest OFF time Lmin is greater than or equal to the state transition time with respect to the state transition time, which is the time required for the state of the on-off valve to transition from one state between the fully closed state and the fully open state to the other state. It is preferable that the time is set to 1.05 times or less of the state transition time.
Even when adopting a valve that takes a relatively long time to switch between the fully closed state and the fully open state as the on-off valve provided in the burner, the relationship between the temperature control output and the actual input is originally required. You can keep in a relationship.

燃焼設備の構成を示す図。The figure which shows the structure of a combustion facility. 異なった熱負荷に於ける燃焼制御パターンを示す図Diagram showing combustion control patterns at different heat loads 燃焼制御パターンの構成の説明図Explanatory drawing of the configuration of combustion control pattern 異なった熱負荷に於ける燃焼制御パターンの設定フローを示す図Diagram showing combustion control pattern setting flow under different heat loads 本発明と従来技術とにおける温度調節出力とインプットの関係を示す図The figure which shows the relationship between the temperature control output and input in this invention and a prior art. 本発明と従来技術とにおける温度調節出力80%における燃焼制御パターンを示す図The figure which shows the combustion control pattern in the temperature control output 80% in this invention and a prior art 従来技術の課題が発生する原因の説明図Explanatory diagram of the cause of problems in the prior art

以下、ボックス式熱処理炉を加熱する燃焼設備に適用した本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図1に示すように、開閉扉12を備えた箱状の炉体11の炉内13を加熱する4台のバーナ4を、炉体11の天井部に分散配置して設けてある。バーナ4夫々の制御を行う制御部7と、その制御部7に各種の制御指令を送る操作盤8を設けてある。そして、炉内13内に処理物を配置して、制御部7により4台のバーナ4を制御して、炉内13を所定の目標加熱条件に加熱し、処理物の加熱処理を行うように構成してある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention applied to a combustion facility for heating a box heat treatment furnace will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, four burners 4 for heating a furnace interior 13 of a box-shaped furnace body 11 having an opening / closing door 12 are provided in a distributed manner on the ceiling portion of the furnace body 11. A control unit 7 for controlling each of the burners 4 and an operation panel 8 for sending various control commands to the control unit 7 are provided. Then, the processing object is disposed in the furnace 13 and the four burners 4 are controlled by the control unit 7 so that the furnace 13 is heated to a predetermined target heating condition, and the processing object is heated. It is configured.

バーナ4夫々には、燃料ガス供給路9と、燃焼用空気供給路10を接続してある。燃料ガス供給路9には、バーナ4への燃料ガスの供給を断続するガス用開閉弁Vgを介装し、燃焼用空気供給路10には、バーナ4への燃焼用空気の供給を断続する空気用開閉弁Vaを介装してある。尚、詳細な説明は省略するが、バーナ4には着火用のサブバーナ(図示せず)を備えてある。ガス用開閉弁Vg及び空気用開閉弁VaはコントロールモータCMによりその開閉が制御される開閉弁であり、バーナ4への燃料ガス及び燃焼用空気の供給を断続することにより、バーナ4を燃焼させたり、燃焼を停止させたりできるように構成してある。   A fuel gas supply path 9 and a combustion air supply path 10 are connected to each burner 4. The fuel gas supply path 9 is provided with a gas on-off valve Vg for intermittently supplying the fuel gas to the burner 4, and the combustion air supply path 10 is intermittently supplied with the combustion air to the burner 4. An on-off valve Va for air is interposed. Although detailed explanation is omitted, the burner 4 is provided with a sub-burner (not shown) for ignition. The gas on-off valve Vg and the air on-off valve Va are on-off valves whose opening and closing is controlled by a control motor CM. By intermittently supplying fuel gas and combustion air to the burner 4, the burner 4 is burned. Or the combustion can be stopped.

尚、バーナ4夫々は、同様に構成してあるが、バーナ4夫々の位置関係を明確にするために、開閉扉12に近い位置に位置するものから順に、4m,4n,4o,4pと夫々記載する。   Each of the burners 4 is configured in the same manner, but in order to clarify the positional relationship of each of the burners 4, 4 m, 4 n, 4 o, 4 p and so on are arranged in order from the one located closer to the door 12. Describe.

次に、燃焼設備の制御構成について説明する。この燃焼設備では、炉内13の全体を一つのゾーンとして制御するように構成してあり、例えば、加熱処理の温度範囲が870°C未満である焼戻モード、及び、加熱処理の温度範囲が870°C以上である焼入モード等の夫々の運転モードでの運転が可能なように構成してある。   Next, the control configuration of the combustion facility will be described. In this combustion facility, the entire inside of the furnace 13 is controlled as one zone. For example, the tempering mode in which the temperature range of the heat treatment is less than 870 ° C. and the temperature range of the heat treatment are It is configured to be able to operate in each operation mode such as a quenching mode of 870 ° C. or higher.

操作盤8には、目標温度を設定する温度設定部81、運転モードの切り換えを自動で行う自動モードと手動で行う手動モードとに切り換える自動/手動切り換えスイッチ82及び、運転開始/停止スイッチ83等を備えてある。   The operation panel 8 includes a temperature setting unit 81 for setting a target temperature, an automatic / manual switch 82 for switching between an automatic mode for automatically switching the operation mode and a manual mode for manually switching, an operation start / stop switch 83, and the like. Is provided.

制御部7について、説明を加える。
制御部7には、炉内13の温度を検出する温度検出手段としての温度センサT3の検出温度と温度設定部81にて設定された目標温度との偏差に基づいて、温度調節出力を出力する温度調節手段71と、各バーナ4の夫々についての時間経過に伴う燃焼条件を定めた燃焼制御パターンを設定するパターン設定手段72と、そのパターン設定手段72にて設定された燃焼制御パターンで、4台のバーナ4を制御する制御手段73を備えてある。尚、温度調節手段71は、前記偏差が大になるほど、大なる加熱出力を要求すべく、大なる温度調節出力を出力する。
The control unit 7 will be described further.
Based on the deviation between the detected temperature of the temperature sensor T3 as temperature detecting means for detecting the temperature in the furnace 13 and the target temperature set by the temperature setting unit 81, the controller 7 outputs a temperature adjustment output. The temperature adjusting means 71, the pattern setting means 72 for setting the combustion control pattern that determines the combustion conditions with the passage of time for each burner 4, and the combustion control pattern set by the pattern setting means 72 are 4 Control means 73 for controlling the burner 4 is provided. The temperature adjustment means 71 outputs a large temperature adjustment output so as to require a larger heating output as the deviation becomes larger.

パターン設定手段72は、バーナの燃焼を制御するための燃焼制御パターンの基本情報を記憶する記憶手段72aと、上記基本情報に基づいて各バーナに対する燃焼制御パターンを生成・指令するパターン指令手段72bを備えて構成してあり、制御手段73は、パターン指令手段72bの指令情報に基づいて、指令された燃焼制御パターンで4台のバーナ4をそれぞれ制御する。   The pattern setting unit 72 includes a storage unit 72a that stores basic information of a combustion control pattern for controlling combustion of the burner, and a pattern command unit 72b that generates and commands a combustion control pattern for each burner based on the basic information. The control means 73 controls each of the four burners 4 with the commanded combustion control pattern based on the command information from the pattern command means 72b.

記憶手段72aに記憶させる基本情報には、4台のバーナ4を燃焼させる順序、即ち、特定のサイクル時間内においてバーナが燃焼を開始する燃焼開始タイミング(特定のサイクル時間の開始タイミングから燃焼開始タイミングまでの時間差(以下、「開始タイミング設定値」とよび、図3にtdとして記載した)が含まれるとともに、サイクル時間Tに関して許容できる最長の時間である最長サイクル時間Tmax、ON時間Hに関して許容できる最短の時間の基準値である基準最短ON時間Hmin及び、OFF時間Lに関して、その許容できる最短の時間の基準値である基準最短OFF時間Lminが含まれている。
これらの基本情報を使用して、各バーナの燃焼制御パターンを設定する設定手法に関しては、後に詳細に説明する。
The basic information stored in the storage means 72a includes the order in which the four burners 4 are burned, that is, the combustion start timing at which the burners start combustion within a specific cycle time (from the start timing of the specific cycle time to the combustion start timing). (Hereinafter referred to as “start timing set value” and described as td in FIG. 3), and the maximum allowable cycle time Tmax and ON time H are allowable. The reference shortest ON time Hmin that is the reference value of the shortest time and the reference shortest OFF time Lmin that is the allowable reference value of the shortest time are included.
A setting method for setting the combustion control pattern of each burner using these basic information will be described in detail later.

この制御部7では、パターン設定手段72は、温度調節出力、即ち熱負荷が大きくなるに従って、大きな値とされる温度調節出力に応じて、サイクル時間T、ON時間H、OFF時間Lから成る燃焼制御パターンを生成する。ここで、ON時間Hの開始タイミングは、決定されたサイクル時間T内において、先に説明した開始タイミング設定値tdを使用して調整される。本発明にあっては、熱負荷に応じてサイクル時間Tが変わるが、この開始タイミング設定値tdは、各バーナについて、例えば、最長サイクル時間Tmaxに対応する標準値として設定されており、サイクル時間Tが短縮された場合は、その比(T/Tmax)に比例して短縮して適用される。   In this control unit 7, the pattern setting means 72 is a combustion consisting of a cycle time T, an ON time H, and an OFF time L in accordance with the temperature adjustment output, that is, the temperature adjustment output that becomes a larger value as the thermal load increases. Generate a control pattern. Here, the start timing of the ON time H is adjusted within the determined cycle time T using the start timing set value td described above. In the present invention, the cycle time T changes according to the thermal load. The start timing set value td is set as a standard value corresponding to the longest cycle time Tmax, for example, for each burner. When T is shortened, it is shortened in proportion to the ratio (T / Tmax).

以下、パターン指令手段72bにおいて主に実行される、燃焼制御パターンの生成に関して説明する。以下の説明では、本願独特の、熱負荷(温度調節出力)に対するサイクル時間T、ON時間H、OFF時間Lの設定方法を説明するのに、特定単一のバーナを対象とした場合の、熱負荷に対する燃焼制御パターン(サイクル時間T、ON時間H、OFF時間Lの組合せとして成立する)の決定方法について、まず説明する。燃焼制御パターンが決定された後に、先に説明した、バーナ間における燃焼順及び開始タイミング設定値tdに基づいて、燃焼制御パターン内におけるON時間Hの開始タイミングを調整することとなる。   Hereinafter, generation of a combustion control pattern that is mainly executed in the pattern command unit 72b will be described. In the following description, in order to explain the setting method of the cycle time T, ON time H, and OFF time L for the thermal load (temperature control output) unique to the present application, the heat for a specific single burner is described. First, a method for determining a combustion control pattern for a load (established as a combination of cycle time T, ON time H, and OFF time L) will be described. After the combustion control pattern is determined, the start timing of the ON time H in the combustion control pattern is adjusted based on the combustion order between the burners and the start timing set value td described above.

図3は、本発明における、所定の燃焼制御パターンにおける、サイクル時間T、ON時間H、OFF時間Lの関係を示す図であり、ON時間HとOFF時間Lとの和としてサイクル時間Tが成立する。この燃焼制御パターンは、順次、入力されてくる熱負荷(温度調節出力)に応じて設定される。複数のバーナ間において、特定の燃焼制御パターンにおけるサイクル時間は同一とされる。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the cycle time T, the ON time H, and the OFF time L in a predetermined combustion control pattern according to the present invention. The cycle time T is established as the sum of the ON time H and the OFF time L. To do. This combustion control pattern is sequentially set according to the input heat load (temperature adjustment output). The cycle time in a specific combustion control pattern is the same among the plurality of burners.

本願に係る燃焼設備にあっては、各バーナの燃焼に関して、最長サイクル時間Tmax、基準最短ON時間Hmin及び基準最短OFF時間Lminが設定されている。
ここで、最長サイクル時間Tmaxは、制御応答性を含む制御性を考えた場合に許容できる最大のサイクル時間であり、基準最短ON時間Hmin、及び基準最短OFF時間Lminは、前者が熱負荷が小さい場合にON時間側で許容できる最短時間の基準値であり、後者が、熱負荷が大きい場合にOFF時間側で許容できる最短時間の基準値である。とくに、後者の最短時間の基準値は、本願独特であり、先に図5(b)で説明したような高熱負荷側で問題となる実インプットの温度調節出力からのずれを吸収するために設定される時間であり、先に、図7で説明したように、開閉弁に備えられるコントロールモータCMによる当該弁の完全開状態と完全閉状態との間で弁を開閉するのに要する時間(図7に示す場合は10秒)と同一もしくは、その時間より長くその時間に近い時間(例えば、完全開状態と完全閉状態との間で弁を制御するのに要する時間の1.05倍の時間)として設定される。
図2、図6(a)に示す実施例では、全てのバーナについて最長サイクル時間Tmaxを同一60秒とし、基準最短ON時間Hminを10秒、基準最短OFF時間Lminを10秒としている。
In the combustion facility according to the present application, the longest cycle time Tmax, the reference shortest ON time Hmin, and the reference shortest OFF time Lmin are set for the combustion of each burner.
Here, the longest cycle time Tmax is the maximum cycle time that is allowable when controllability including control responsiveness is considered, and the reference shortest ON time Hmin and the reference shortest OFF time Lmin have a smaller thermal load in the former. In this case, the reference value is the shortest time allowable on the ON time side, and the latter is the shortest time reference value allowable on the OFF time side when the heat load is large. In particular, the latter reference value for the shortest time is unique to the present application, and is set to absorb the deviation from the temperature control output of the actual input, which is a problem on the high heat load side as described above with reference to FIG. As described above with reference to FIG. 7, the time required to open and close the valve between the fully open state and the fully closed state of the valve by the control motor CM provided in the open / close valve (see FIG. 10 times in the case of 7) or longer than that time and close to that time (for example, 1.05 times the time required to control the valve between the fully open state and the fully closed state) ) Is set.
In the embodiment shown in FIG. 2 and FIG. 6A, the longest cycle time Tmax is set to 60 seconds for all burners, the reference shortest ON time Hmin is 10 seconds, and the reference shortest OFF time Lmin is 10 seconds.

パターン制御手段72は、基準最短ON時間Hmin若しくは基準最短OFF時間Lminと、炉内の熱負荷が大きくなるほどON時間Hが長くなる関係にある、サイクル時間T中のON時間Hの比(H/T)であるON時間比Pとから、前記炉内の熱負荷に応じた仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te=He+Le)を導出するように構成されている。ここで、ON時間比Pは、0〜1の範囲で、先に説明した温度調節出力(熱負荷)に応じて、熱負荷が大きな場合にON時間比Pが大きくなるように決められる。ON時間比P:0は、加熱を行わない0%出力に対応し、ON時間比P:1は、100%出力で加熱を行う場合に対応する。   The pattern control means 72 has a relationship between the reference shortest ON time Hmin or the reference shortest OFF time Lmin and the ON time H in the cycle time T, which has a relationship that the ON time H becomes longer as the thermal load in the furnace increases (H / A temporary combustion control pattern (He, Le, Te = He + Le) corresponding to the heat load in the furnace is derived from the ON time ratio P which is T). Here, the ON time ratio P is in the range of 0 to 1, and is determined so that the ON time ratio P increases when the heat load is large, according to the temperature control output (heat load) described above. The ON time ratio P: 0 corresponds to 0% output without heating, and the ON time ratio P: 1 corresponds to heating with 100% output.

図4は、パターン設定手段72による燃焼制御パターン(H,L,T)の設定フローを示したものである。
パターン設定手段72がON時間比Pに対応する温度調節出力を受取ると、P=温度調節出力/100として、このON時間比Pが0.5より大きいか否かを比較する(ステップ#1)。ここで、ON時間比Pが0.5より大きい場合は、ON時間Hをサイクル時間Tの半分より長い側に設定することを意味し、小さい場合は、OFF時間Lをサイクル時間Tの半分より短い側に設定することを意味する。
FIG. 4 shows a flow for setting the combustion control pattern (H, L, T) by the pattern setting means 72.
When the pattern setting means 72 receives the temperature adjustment output corresponding to the ON time ratio P, P = temperature adjustment output / 100, and it is compared whether or not the ON time ratio P is greater than 0.5 (step # 1). . Here, when the ON time ratio P is larger than 0.5, it means that the ON time H is set longer than half of the cycle time T, and when it is smaller, the OFF time L is set shorter than half of the cycle time T. It means setting to the short side.

〔熱負荷大対応〕
以下、先ず、本願が最も問題とする、熱負荷の高い側、換言すると、ON時間比Pが0.5より大きい側の設定方法に関して説明する。図4において、同図左側のフローである。この処理では、ON時間比Pが大きくなるに従って、サイクル時間Tが長くなるため、最長サイクル時間Tmaxに注目しながら、先に説明した基準最短OFF時間Lminをできるだけ守れるように、燃焼制御パターン(H,L,T)を設定する。
[High heat load support]
Hereinafter, first, the setting method on the side where the heat load is high, in other words, the side where the ON time ratio P is larger than 0.5, which is the most problematic of the present application will be described. In FIG. 4, it is a flow on the left side of the same figure. In this process, as the ON time ratio P increases, the cycle time T becomes longer. Therefore, while paying attention to the longest cycle time Tmax, the combustion control pattern (H , L, T).

まず、仮のサイクル時間(Te=He+Le)を、基準最短OFF時間Lminから、Te=Lmin/(1−P)として求める(ステップ#2)。
引き続いて、ステップ#2で求められた仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより長いか否かを比較する(ステップ#3)。
First, a provisional cycle time (Te = He + Le) is obtained as Te = Lmin / (1-P) from the reference shortest OFF time Lmin (step # 2).
Subsequently, it is compared whether or not the provisional cycle time (Te = He + Le) obtained in step # 2 is longer than the longest cycle time Tmax (step # 3).

ここで、仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより長い場合には(ステップ#3:Yes)、サイクル時間Tを最長サイクル時間Tmaxとし、OFF時間LをTmax×(1−P)として設定する(ステップ#4)。この条件で、当然、ON時間HはTmax×Pとされる。このようにして燃焼制御パターンが設定される領域をZU1として、図5(a)に示した。   Here, if the provisional cycle time (Te = He + Le) is longer than the longest cycle time Tmax (step # 3: Yes), the cycle time T is set to the longest cycle time Tmax, and the OFF time L is set to Tmax × (1-P ) (Step # 4). Under these conditions, the ON time H is naturally Tmax × P. The region where the combustion control pattern is set in this manner is shown as ZU1 in FIG.

一方、仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより短い場合には(ステップ#3:No)、サイクル時間Tは、予め求めてある仮のサイクル時間(Te=He+Le)とする(ステップ#5)。この場合、ON時間Hは当然Te×Pとされ,OFF時間Lは、先に選択した条件から基準最短OFF時間をLminとなる。このようにして燃焼制御パターンが設定される領域をZU2として、図5(a)に示した。   On the other hand, when the provisional cycle time (Te = He + Le) is shorter than the longest cycle time Tmax (step # 3: No), the cycle time T is a provisional cycle time (Te = He + Le) obtained in advance ( Step # 5). In this case, the ON time H is naturally Te × P, and the OFF time L is the reference shortest OFF time Lmin from the previously selected conditions. The region where the combustion control pattern is set in this way is shown as ZU2 in FIG.

〔熱負荷小対応〕
次に、熱負荷の低い側、換言すると、ON時間比Pが0.5より小さい側の設定方法に関して説明する。図4において、同図右側のフローである。この処理に関しては、ON時間比Pが小さくなるに従って、OFF時間比(1−P)が大きくなり、同様に、サイクル時間Tが長くなるため、最長サイクル時間Tmaxに注目しながら、先に説明した基準最短ON時間Hminを守れるように、燃焼制御パターン(H,L,T)を設定する。
[Compatible with small heat load]
Next, a setting method on the side having a lower heat load, in other words, the side on which the ON time ratio P is smaller than 0.5 will be described. FIG. 4 is a flowchart on the right side of the figure. Regarding this processing, as the ON time ratio P becomes smaller, the OFF time ratio (1-P) becomes larger, and similarly, the cycle time T becomes longer. Therefore, the above explanation was made while paying attention to the longest cycle time Tmax. A combustion control pattern (H, L, T) is set so that the reference shortest ON time Hmin can be observed.

この右側の処理にあっては、仮のサイクル時間(Te=He+Le)を、基準最短ON時間Hminから、Te=Hmin/Pとして求める(ステップ#6)。
引き続いて、ステップ#6で求められた仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより長いか否かを比較する(ステップ#7)。
In the processing on the right side, a temporary cycle time (Te = He + Le) is obtained as Te = Hmin / P from the reference shortest ON time Hmin (step # 6).
Subsequently, it is compared whether or not the provisional cycle time (Te = He + Le) obtained in step # 6 is longer than the longest cycle time Tmax (step # 7).

ここで、仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより長い場合には(ステップ#7:Yes)、サイクル時間Tを最長サイクル時間Tmaxとし、ON時間HをTmax×Pとして設定する(ステップ#9)。ここで、OFF時間Lは当然Tmax×(1−P)とされる。このようにして燃焼制御パターンが設定される領域をZL1として、図5(a)に示した。   When the provisional cycle time (Te = He + Le) is longer than the longest cycle time Tmax (step # 7: Yes), the cycle time T is set as the longest cycle time Tmax, and the ON time H is set as Tmax × P. (Step # 9). Here, the OFF time L is naturally Tmax × (1−P). The region where the combustion control pattern is set in this way is shown as ZL1 in FIG.

一方、仮のサイクル時間(Te=He+Le)が最長サイクル時間Tmaxより短い場合には(ステップ#7:No)、サイクル時間Tは、予め求めてある仮のサイクル時間(Te=He+Le)とする(ステップ#8)。この場合、OFF時間Lは当然Te×(1−P)とされ,ON時間は、先に選択した条件から基準最短ON時間をHminとなる。このようにして燃焼制御パターンが設定される領域をZL2として、図5(a)に示した。   On the other hand, when the provisional cycle time (Te = He + Le) is shorter than the longest cycle time Tmax (step # 7: No), the cycle time T is set to the provisional cycle time (Te = He + Le) obtained in advance ( Step # 8). In this case, the OFF time L is naturally Te × (1-P), and the ON time is the reference shortest ON time Hmin from the previously selected conditions. The region where the combustion control pattern is set in this way is shown as ZL2 in FIG.

このような燃焼制御パターン(H,L,T)の設定手法をとる場合は、OFF時間Lが基準最短OFF時間Lmin以上となり、且つ、サイクル時間Tが最長サイクル時間Tmax以下となるように、バーナの運転制御用の燃焼制御パターンを設定していることとなり、具体的には、基準最短ON時間Hmin若しくは基準最短OFF時間Lminと、炉内の熱負荷が大きくなるほどON時間Hが長くなる関係にある、サイクル時間T中のON時間Hの比(H/T)であるON時間比P(換言するとOFF時間比(1−P))とから、炉内の熱負荷に応じた仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te=He+Le)を導出し、仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)における仮のOFF時間Leが基準最短OFF時間Lmin以上であり、且つ、仮の燃焼制御パターンにおける仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmax以下であるとき、仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)を運転制御用の燃焼制御パターンとして設定することとなっている。   When such a combustion control pattern (H, L, T) setting method is used, the burner is set so that the OFF time L is not less than the reference shortest OFF time Lmin and the cycle time T is not more than the longest cycle time Tmax. The combustion control pattern for the operation control is set, specifically, the reference shortest ON time Hmin or the reference shortest OFF time Lmin and the ON time H becomes longer as the heat load in the furnace increases. Temporary combustion control according to the heat load in the furnace from the ON time ratio P (in other words, the OFF time ratio (1-P)) which is the ratio (H / T) of the ON time H in the cycle time T A pattern (He, Le, Te = He + Le) is derived, and the provisional OFF time Le in the provisional combustion control pattern (He, Le, Te) is equal to or greater than the reference shortest OFF time Lmin. When the temporary cycle time (Te = He + Le) in the temporary combustion control pattern is equal to or shorter than the longest cycle time Tmax, the temporary combustion control pattern (He, Le, Te) is set as the combustion control pattern for operation control. It is supposed to be.

このようにして燃焼制御パターン(H,L,T)を、最長サイクル時間Tmax:60秒、基準最短ON時間Hmin:10秒、及び、基準最短OFF時間Lmin:10秒とした場合の、燃焼制御パターンが図2に示されている。図2には、温度調節出力(「温調出力」と記載)が10%、20%、50%、80%、及び90%の例を示した。さらに、その燃焼制御性を示したのが、図5(a)である。図5(b)の結果と比較して、高熱負荷側の制御性も向上している。
さらに、図6に、本発明(a)と従来技術(b)とに関し温度調節出力80%における燃焼制御パターンの差を比較して示した。従来技術にあっては、ON時間Hが固定であるためOFF時間L及びサイクル時間Tが短くなり、先に説明したOFF時間Lが基準最短OFF時間Lminより短くなる問題が発生する状況にあることがわかる。一方、本発明にあっては、OFF時間Lが基準最短OFF時間Lminに等しくされ、ON時間H及びサイクル時間Tが長くなるため、熱負荷が大きい側の問題が発生することはない。但し、図5(a)に示すように、サイクル時間Tが最長サイクル時間Tmaxを超える場合は、制御応答性の点で問題があるため、例外的にOFF時間Lを短くすることとなる。
In this manner, the combustion control when the combustion control pattern (H, L, T) is the longest cycle time Tmax: 60 seconds, the reference shortest ON time Hmin: 10 seconds, and the reference shortest OFF time Lmin: 10 seconds. The pattern is shown in FIG. FIG. 2 shows examples in which the temperature control output (described as “temperature control output”) is 10%, 20%, 50%, 80%, and 90%. Further, FIG. 5A shows the combustion controllability. Compared with the result of FIG. 5B, the controllability on the high heat load side is also improved.
Further, FIG. 6 shows a comparison of the difference in combustion control pattern at a temperature control output of 80% for the present invention (a) and the prior art (b). In the prior art, since the ON time H is fixed, the OFF time L and the cycle time T are shortened, and there is a problem that the OFF time L described above is shorter than the reference shortest OFF time Lmin. I understand. On the other hand, in the present invention, the OFF time L is made equal to the reference shortest OFF time Lmin, and the ON time H and the cycle time T become long. Therefore, the problem on the side where the heat load is large does not occur. However, as shown in FIG. 5A, when the cycle time T exceeds the longest cycle time Tmax, there is a problem in terms of control responsiveness, so the OFF time L is exceptionally shortened.

〔別実施形態〕
上記の実施の形態では、本発明を、ボックス式熱処理炉を加熱する燃焼設備に適用する場合について例示したが、これ以外にも、本発明は、種々の炉を加熱する燃焼設備に適用することができる。
例えば、処理物を入口から炉内に導入するとともに、炉内を通過させた後、出口から排出させる搬送手段を備えた連続炉を加熱する燃焼設備にも適用することができる。
上記の実施形態では、パターン設定手段が温度調節出力を受けて、その出力に基づいて一定の演算処理を実行して燃焼制御パターンを設定する場合を示したが、温度調節出力毎に、予め、本発明の手法に従って設定された燃焼制御パターンを記憶しておき、温度調節出力に対応して記憶手段から呼び出して燃焼制御パターンを設定する構成を採用してもよい。
[Another embodiment]
In the above embodiment, the present invention has been exemplified for the case where the present invention is applied to a combustion facility for heating a box-type heat treatment furnace. However, the present invention can be applied to a combustion facility for heating various furnaces. Can do.
For example, the present invention can also be applied to a combustion facility that heats a continuous furnace provided with a conveying means that introduces a processed material into the furnace from the inlet, passes the inside of the furnace, and discharges the processed material from the outlet.
In the above embodiment, the case where the pattern setting unit receives the temperature adjustment output and executes a certain arithmetic processing based on the output to set the combustion control pattern is shown. A configuration may be adopted in which the combustion control pattern set according to the technique of the present invention is stored, and the combustion control pattern is set by calling from the storage means corresponding to the temperature control output.

サイクル時間中におけるON時間の割合が比較的高くなる制御領域において、CMを使用する制御形態を採用する場合にも、温度調節出力と実インプットとの間における良好な比例関係を実現でき、火炎検知器による誤検知の可能性を低く抑えることができるとともに、機器の寿命の点でも好ましい燃焼設備を得ることができた。   In the control region where the ratio of ON time in the cycle time is relatively high, a good proportional relationship between the temperature control output and the actual input can be realized even when adopting the control form using CM, and flame detection The possibility of erroneous detection by the vessel can be kept low, and a combustion facility preferable in terms of the life of the device can be obtained.

71 温度調節手段
72 パターン設定手段
72b パターン指令手段
73 制御手段
71 Temperature adjusting means 72 Pattern setting means 72b Pattern command means 73 Control means

Claims (4)

燃焼により炉内を加熱するバーナと、
前記炉内の熱負荷に応じて、単位サイクル時間内における燃焼のON時間HとOFF時間Lとを設定するとともに、前記単位サイクル時間周期で燃焼を繰り返す燃焼制御パターンを設定するパターン設定手段と、
前記パターン設定手段にて設定された燃焼制御パターンで、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とを備える燃焼設備であって、
前記パターン設定手段は、前記OFF時間Lが基準最短OFF時間Lmin以上となり、且つ、前記サイクル時間Tが最長サイクル時間Tmax以下となるように、前記バーナの運転制御用の前記燃焼制御パターンを設定し、
前記基準最短OFF時間Lminと、前記炉内の熱負荷が大きくなるほど前記ON時間Hが長くなる関係にある、前記サイクル時間T中の前記ON時間Hの比(H/T)であるON時間比Pとから、前記炉内の熱負荷に応じた仮の前記燃焼制御パターン(He,Le,Te=He+Le)を導出し、
導出された仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)における仮のOFF時間Leが前記基準最短OFF時間Lmin以上であり、且つ、前記仮の燃焼制御パターンにおける仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmax以下であるとき、求められた前記仮の燃焼制御パターン(He,Le,Te)を前記運転制御用の燃焼制御パターンとして設定する燃焼設備。
A burner that heats the interior of the furnace by combustion;
Pattern setting means for setting a combustion control pattern that repeats combustion in the unit cycle time period, while setting the ON time H and OFF time L of combustion within the unit cycle time according to the heat load in the furnace;
Combustion equipment comprising a control means for controlling combustion of the burner with a combustion control pattern set by the pattern setting means,
Said pattern setting means, said OFF time L becomes the reference minimum OFF time Lmin or more, and such that said cycle time T is equal to or less than the maximum cycle time Tmax, and sets the combustion control pattern for operation control of the burner ,
An ON time ratio that is a ratio (H / T) of the ON time H in the cycle time T, in which the reference shortest OFF time Lmin and the ON time H become longer as the thermal load in the furnace increases. From P, the temporary combustion control pattern (He, Le, Te = He + Le) corresponding to the heat load in the furnace is derived,
The provisional OFF time Le in the derived provisional combustion control pattern (He, Le, Te) is not less than the reference shortest OFF time Lmin, and the provisional cycle time (Te = He + Le) in the provisional combustion control pattern. Is a combustion facility that sets the calculated temporary combustion control pattern (He, Le, Te) as the combustion control pattern for operation control when the value is equal to or shorter than the longest cycle time Tmax .
前記ON時間比Pが0.5より大きい場合に、
前記パターン設定手段は、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)を、前記基準最短OFF時間をLminとして、Te=Lmin/(1−P)として求め、
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより短い場合に、サイクル時間Tを仮のサイクル時間Teとし、ON時間HをTe×Pとして設定する請求項記載の燃焼設備。
When the ON time ratio P is larger than 0.5,
The pattern setting means includes
The provisional cycle time (Te = He + Le) is obtained as Te = Lmin / (1-P), where the reference shortest OFF time is Lmin,
The combustion equipment according to claim 1, wherein when the temporary cycle time (Te = He + Le) is shorter than the longest cycle time Tmax, the cycle time T is set as the temporary cycle time Te and the ON time H is set as Te × P.
前記仮のサイクル時間(Te=He+Le)が前記最長サイクル時間Tmaxより長くなる場合は、サイクル時間Tを最長サイクル時間Tmaxとし、OFF時間LをTmax×(1−P)として設定する請求項記載の燃焼設備。 If the temporary cycle time (Te = He + Le) is longer than the maximum cycle time Tmax is the cycle time T and maximum cycle time Tmax, OFF time according to claim 2, wherein the set L as the Tmax × (1-P) Combustion equipment. 前記バーナに備えられる開閉弁がコントロールモータにより開閉動作制御されるコントロールモータ制御開閉弁であり、
前記基準最短OFF時間Lminが、当該開閉弁が完全閉状態と完全開状態との一方の状態から他方の状態に移行するのに要する時間である移行時間に関して、当該状態移行時間以上で当該状態移行時間の1.05倍の時間以下の時間に設定されている請求項記載の燃焼設備。
The on / off valve provided in the burner is a control motor control on / off valve whose opening / closing operation is controlled by a control motor,
The reference shortest OFF time Lmin is greater than or equal to the state transition time with respect to the transition time, which is the time required for the on-off valve to transition from one of the fully closed state and the fully open state to the other state. The combustion facility according to claim 3 , wherein the combustion facility is set to a time not longer than 1.05 times the time.
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