JP5508918B2

JP5508918B2 - 燃焼制御装置

Info

Publication number: JP5508918B2
Application number: JP2010077237A
Authority: JP
Inventors: 山田　　晃; 雄一熊澤; 知也中田; 勝美森川
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: US20110239914A1; CN102207292B; JP2011208879A; EP2375157A1; EP2375157B1; CN102207292A

Description

本発明は、燃焼炉の燃焼を制御する制御装置に関するものである。

一般に、工業用燃焼炉においては、起動する際にプレパージや点火バーナおよび主バーナの監視が行われている。ここで、炉内温度が発火点（通常７６０℃）以上であることを検出した場合、実際の燃焼状態を問わず、自動的に発火したものとみなしてプレパージや点火バーナおよび主バーナの監視が不要となる場合がある。そこで、従来より、温度センサによる測定結果と所定の温度とを比較して結果を出力する温度調節器を設け、この温度調節器の比較結果に基づいてプレパージやバーナを制御することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、温度調節器は、温度センサにより燃焼炉内の温度を測定し、この測定結果と発火点である７６０℃とを比較し、測定結果が７６０℃を超えた場合には信号を出力する。この信号が燃焼炉の制御装置に入力されると、この制御装置は、起動時のプレパージおよび点火バーナや主バーナの監視などを行わないようにしている。

特開平０９−２５７３７２号公報

しかしながら、温度センサや温度調節器に異常が生じてしまうと、燃焼炉内が炉内温度が発火点未満であるにも関わらず、誤って発火点以上である旨を示す信号を出力してしまうことがあった。このような場合、炉内に供給された燃料が燃焼せずに炉内に滞留してしまうので、異常燃焼などが起こってしまう恐れがあった。

そこで、本願発明は、燃焼炉をより安全に制御することができる燃焼炉の制御装置を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係る燃焼炉の制御装置は、燃焼炉内の温度を測定し、当該温度と所定の温度とを比較し、この比較結果に応じて第１の信号を出力する第１温度監視部と、燃焼炉内の温度を測定し、当該温度と所定の温度とを比較し、この比較結果に応じて第２の信号を出力する第２温度監視部と、入力される第１の信号および第２の信号に基づいて、燃焼炉の燃焼を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

上記燃焼炉の制御装置において、第１温度監視部は、燃焼炉内の温度が所定の温度を超えると第１の信号を出力し、第２温度監視部は、燃焼炉内の温度が所定の温度を超えると第２の信号を出力し、制御部は、第１の信号および第２の信号が入力されると、起動時の処理を省略するようにしてもよい。

また、上記燃焼炉の制御装置において、制御部は、所定時間毎に、第１温度監視部および第２温度監視部の少なくとも一方に対して、第１の信号または第２の信号の出力と停止とを切り替える切替信号を出力し、第１の信号または第２の信号の出力と停止とが切り替わっているか否かに応じて第１温度監視部または第２温度監視部に異常が生じているか否かを診断する診断部を有するようにしてもよい。
ここで、診断部は、切替信号を出力した時点から、第１の信号または第２の信号の出力と停止とが切り替わった時点までの時間が所定時間を超えると、当該切替信号を出力した第１温度監視部または第２温度監視部に異常が生じていると診断するようにしてもよい。
さらに、制御部は、診断部により第１温度監視部または第２温度監視部に異常が生じていると診断されると、燃焼炉の運転を停止するようにしてもよい。

本発明によれば、２つの温度監視部を設け、これらから出力される信号に基づいて燃焼炉の燃焼を制御するので、一方の温度監視部に異常が生じた場合であっても燃焼炉を安全に制御することができる。

図１は、本発明に係る燃焼制御装置の構成を示す模式図である。図２は、本発明に係る燃焼制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜燃焼制御システムの構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係る燃料制御システムは、第１温度調節器１と、この第１温度調整器１と同等の構成を有する第２温度調節器２と、第１温度調節器１および第２温度調節器との間で信号をやりとりすることにより、炉１００内の燃焼を制御するとともに、第１温度調節器１および第２温度調節器２の異常を診断する燃焼制御装置３とを備えている。

第１温度調整器１は、炉１００内の所定の位置に設けられた第１温度センサ１１が接続された公知の温度調整器から構成される。このような第１温度調整器１は、第１温度センサ１１により測定された炉１００内の温度（以下、測定値という）と、発火点温度である予め定められた温度設定値（７６０℃）とを比較し、測定値が７６０℃以上となった場合に、この旨を示す信号（以下、「第１信号」という。）を燃焼制御装置３に出力する。また、第１信号を出力している際に燃料制御装置３からその第１信号の出力を切り替える旨の信号（以下、「第１切替信号」という。）が入力されると、第１温度調整器１は、その第１信号の出力を停止する。

第２温度調整器２は、炉１００内の所定の位置に設けられた第２温度センサ２１が接続された公知の温度調整器から構成される。このような第２温度調整器２は、第２温度センサ２１による測定値と、発火点温度である予め定められた温度設定値（７６０℃）とを比較し、測定値が７６０℃以上となった場合に、この旨を示す信号（以下、「第２信号」という。）を燃焼制御装置３に出力する。また、第２信号を出力している際に燃料制御装置３からその第２信号の出力を切り替える旨の信号（以下、「第２切替信号」という。）が入力されると、第２温度調整器２は、その第２信号の出力を停止する。

ここで、第１温度センサ１１および第２温度センサ２１は、炉１００内において、それぞれ同等の温度を検出することができるよう、それぞれ異なる位置に配設されている。

燃焼制御装置３は、第１信号および第２信号に基づいて、所定の動作モードを設定する設定部３１と、この設定部３１により設定された動作モードに基づいて炉１００の各種動作を制御する燃焼制御部３２と、第１温度調整器１および第２温度調整器２の正常に動作しているか否かを診断する診断部３３とを備えている。このような燃焼制御装置３は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路からなり、制御メモリに記憶された動作プログラムを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアと動作プログラムを協働させ、設定部３１、燃焼制御部３２および診断部３３とを実現する。

ここで、設定部３１は、第１信号および第２信号の両方が入力されると、７６０℃モードを設定する。一方、第１温度調整器１および第２温度調整器２の少なくとも一方から信号が入力されないと、通常モードを設定する。これらの設定した７６０℃モードまたは通常モードに関する情報は、燃焼制御部３２および診断部３３に入力される。

燃焼制御部３２は、炉１００の点火、消火、プレパージ、温度制御など、炉１００内の燃焼状態を制御する。このような燃焼制御部３２は、設定部３１により７６０℃モードが設定されると、起動時のプレパージおよび点火バーナや主バーナの監視など、通常は行われるが、炉１００内の温度が７６０℃以上のときには省略できる動作を行わない。一方、設定部３１により通常モードが設定されると、燃焼制御部３２は、上述した起動時のプレパージおよび点火バーナや主バーナの監視など、７６０℃モードのときに行われない動作を行う。

診断部３３は、所定時間間隔で第１温度調整器１および第２温度調整器２が正常に動作しているか否かを診断する。

＜診断動作＞
次に、燃焼制御装置３の診断部３３による診断動作について、図２を参照して説明する。

第１温度調整器１からの第１信号が入力され（第１信号：ＯＮ）、第２温度調整器２からの第２信号が入力される（第２信号：ＯＮ）と、設定部３１は、７６０℃モードを設定する（７６０℃モード：ＯＮ）。

７６０℃モードが設定されてから所定時間（例えば６０分）が経過すると、診断部３３は、第１温度調整器１または第２温度調節器２が正常に動作しているか否かを診断する。なお、以下においては、始めに第１温度調整器１から診断する場合を例に説明するが、第２温度調節器２から診断したり、第１温度調整器１と第２温度調節器２の両方を同時に診断したりするようにしてもよい。

まず、診断部３３は、第１温度調整器１に対して第１切替信号を出力する（第１切替信号：ＯＮ）。第１温度調整器１は、第１切替信号が入力されると、第１信号の出力を停止する。そこで、診断部３３は、第１切替信号を出力した時点から、第１信号の出力と停止とが切り替わった時点、すなわち第１信号の入力が停止した時点までが所定時間（例えば１０秒）内であるか否かを確認する。すなわち、図２の符号ａで示す時間が、１０秒以内であるか否かを確認する。

第１切替信号を出力してから１０秒以内に第１信号の入力が停止しない場合、診断部３３は、第１温度調整器１に異常が発生していると診断する。このように、診断部３３により異常が発生していると診断されると、燃焼制御部３２は、炉１００への燃料等の供給を遮断する。これにより、第１温度調整器１に異常が生じても、炉１００がロックアウトされるので、異常燃焼などが生じるのを防ぐことができる。

一方、第１切替信号を出力してから１０秒以内に第１信号の入力が停止すると、診断部３３は、第１温度調整器１が正常に動作していると診断する。なお、このような診断部３３による診断動作が行われている場合、設定部３１は、第１信号や第２信号の入力が停止しても７６０℃モードの設定を解除しない。これにより、診断部３３により診断動作が行われている間であっても、炉１００の運転を通常通り行うことができる。

このように、第１温度調整器１が正常に動作していると診断すると、診断部３３は、第１切替信号の出力を停止した後（第１切替信号：ＯＦＦ）、所定時間経過（例えば６０分）経過すると、第２温度調整器１に第２切替信号を出力する（第２切替信号：ＯＮ）。この場合も、診断部３３は、第２切替信号を出力した時点から、第２信号の入力が停止した時点までが所定時間（例えば１０秒）内であるか否かを確認する。すなわち、図２の符号ｂで示す時間が、１０秒以内であるか否かを確認する。

第２切替信号を出力してから１０秒以内に第２信号の入力が停止しない場合、診断部３３は、第２温度調整器２に異常が発生していると診断する。このように、診断部３３により異常が発生していると診断されると、燃焼制御部３２は、機械や装置への燃料等の供給を遮断する。

一方、第２切替信号を出力してから１０秒以内に第２信号の入力が停止すると、診断部３３は、第２温度調整器２が正常に動作していると診断する。このように、第２温度調整器２が正常に動作していると診断すると、診断部３３は、第２切替信号の出力を停止し（第２切替信号：ＯＦＦ）、所定時間経過する毎に上述したような診断動作を第１温度調整器１および第２温度調節器に対して交互に行う。このように、所定時間毎に第１温度調整器１と第２温度調整器２とを診断するので、異常が生じた場合であってもその対応を迅速に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１温度調整器１および第２温度調整器２という２つの温度調整器を設け、これらから出力される第１信号および第２信号に基づいて炉１００の燃焼を制御するので、一方の温度調整器に異常が生じた場合であっても炉１００を安全に制御することができる。

なお、本実施の形態では、第１の信号または第２の信号が出力されている際に第１の切替信号または第２の切替信号を出力する場合を例に説明したが、第１の信号または第２の信号が出力されていない際に第１の切替信号または第２の切替信号を出力するようにしてもよい。この場合、診断部３３は、第１の切替信号または第２の切替信号を出力した時点から第１の信号または第２の信号が入力された時点までの時間が所定の時間以内のとき、第１の切替信号または第２の切替信号を出力した第１温度調整器１または第２温度調整器２が正常に動作していると診断する。

また、本実施の形態では、第１の切替信号または第２の切替信号を出力した時点から第１の信号または第２の信号の入力または停止を検出した時点までの時間に基づいて、第１温度調整器１または第２温度調整器２が正常に動作しているか否かを診断する場合について説明したが、この診断するタイミングは上述した場合に限定されず、適宜自由に設定することができる。例えば、第１の切替信号または第２の切替信号の出力を停止した時点から第１の信号または第２の信号の入力または停止を検出した時点までの時間に基づいて、診断するようにしてもよい。または、第１の切替信号または第２の切替信号の出力を継続している時間と、第１の信号または第２の信号の出力または停止が継続している時間とを比較することにより診断するようにしてもよい。

また、第１温度調整器１および第２温度調整器２と燃料制御装置３との配置関係は適宜自由に設定することができる。例えば、同一筐体内に配設したり、有線または無線により遠隔配置したりするようにしてもよい。

また、本実施の形態では、設定値を発火温度である７６０℃にした場合を例に説明したが、その設定値は発火温度であるならば７６０℃に限定されず、環境や燃料などに応じて適宜自由に設定することができる。

本発明は、所定の閾値に基づいて装置の動作状態を制御する各種装置に適用することができる。

１…第１温度調整器、２…第２温度調整器、３…燃料制御装置、１１…第１温度センサ、１２…第２温度センサ、３１…設定部、３２…燃焼制御部、３３…診断部、１００…炉。

Claims

燃焼炉内の温度を測定し、当該温度と所定の温度とを比較し、この比較結果に応じて第１の信号を出力する第１温度監視部と、
前記燃焼炉内の温度を測定し、当該温度と所定の温度とを比較し、この比較結果に応じて第２の信号を出力する第２温度監視部と、
入力される前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、前記燃焼炉の燃焼を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、所定時間ごとに、前記第１温度監視部および前記第２温度監視部の少なくとも一方に対して、前記第１の信号または前記第２の信号の出力と停止とを切り替える切替信号を出力し、前記第１の信号または前記第２の信号の出力と停止とが切り替わっているか否かに応じて前記前記第１温度監視部または前記第２温度監視部に異常が生じているか否かを診断する診断部を有する
ことを特徴とする燃焼炉の燃焼制御装置。
前記第１温度監視部は、前記燃焼炉内の温度が前記所定の温度を超えると前記第１の信号を出力し、
前記第２温度監視部は、前記燃焼炉内の温度が前記所定の温度を超えると前記第２の信号を出力し、
前記制御部は、前記第１の信号および前記第２の信号が入力されると、起動時の処理を省略する
ことを特徴とする請求項１記載の燃焼炉の制御装置。
前記診断部は、前記切替信号を出力した時点から、前記第１の信号または前記第２の信号の出力と停止とが切り替わった時点までの時間が所定時間を超えると、当該切替信号を出力した前記第１温度監視部または前記第２温度監視部に異常が生じていると診断する
ことを特徴とする請求項１または２記載の燃焼炉の制御装置。
前記制御部は、前記診断部により前記第１温度監視部または前記第２温度監視部に異常が生じていると診断されると、前記燃焼炉の運転を停止する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃焼炉の制御装置。