JP6172249B2 - Combustion management system for heat treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、熱処理設備の燃焼管理システムに関する。 The present invention relates to a combustion management system for heat treatment equipment.
鉄鋼生産プロセスに用いられる熱処理設備の加熱方式として、直火型及び間接型の加熱方式が知られている。直火型の加熱方式は、無酸化炉や合金炉等の熱処理設備に採用されることが多い。これに対して、間接型の加熱方式は、焼鈍炉等の熱処理設備に採用されることが多い。例えば連続焼鈍ライン(Continuous Annealing Line : CAL)や連続溶融亜鉛めっきライン(Continuous Galvanizing Line : CGL)等の焼鈍炉に使用されている間接型の加熱装置であるラジアントチューブ(輻射管)の本数は1炉あたり数十本から数百本に達する。 As a heating method for heat treatment equipment used in a steel production process, a direct-fire type and an indirect type heating method are known. The direct-fired heating method is often employed in heat treatment equipment such as a non-oxidation furnace and an alloy furnace. In contrast, the indirect heating method is often employed for heat treatment equipment such as an annealing furnace. For example, the number of radiant tubes (radiant tubes), which are indirect heating devices used in annealing furnaces such as continuous annealing lines (Continuous Annealing Line: CAL) and continuous galvanizing lines (Continuous Galvanizing Line: CGL), is one. Dozens to hundreds per furnace.
熱処理設備を通過する鋼材を適正に熱処理するためには、熱処理設備を加熱するバーナの燃焼状態が健全であることが必要である。このような背景から、バーナの燃焼状態を判定する技術が提案されている。 In order to appropriately heat-treat the steel material passing through the heat treatment facility, it is necessary that the combustion state of the burner that heats the heat treatment facility is healthy. From such a background, a technique for determining the combustion state of the burner has been proposed.
具体的には、特許文献1には、無酸化炉のバーナの燃焼状態を判定する技術が記載されている。詳しくは、特許文献1記載の技術は、無酸化炉の次に通過する還元炉出側における鋼帯の放射率が0.5に近づき、且つ、個々のバーナの燃料ガス及び空気の1次圧の標準圧からのずれが5%に近づき始めた時にバーナの燃焼状態が異常であるおそれがあると判定し、これら以上になった時にバーナの燃焼状態が異常であると判定する。 Specifically, Patent Document 1 describes a technique for determining the combustion state of a burner of a non-oxidizing furnace. Specifically, in the technique described in Patent Document 1, the emissivity of the steel strip on the outlet side of the reduction furnace that passes next to the non-oxidizing furnace approaches 0.5, and the primary pressures of the fuel gas and air of each burner When the deviation from the standard pressure begins to approach 5%, it is determined that the burner combustion state may be abnormal, and when it exceeds these values, it is determined that the burner combustion state is abnormal.
また、特許文献2には、焼鈍炉のラジアントチューブに設けられたバーナの燃焼状態を判定する技術が記載されている。詳しくは、特許文献2記載の技術は、バーナの予熱空気温度及び排ガス温度と、場合によっては燃料ガスの1次圧とに基づいてバーナの燃焼状態を判定する技術が記載されている。
しかしながら、特許文献1記載の技術は、無酸化炉に設けられたバーナの燃焼状態の異常を判定するためのパラメータとして還元炉出側における鋼帯の放射率を採用しているために、間接的な判定方法であり、且つ、還元炉を通過した鋼帯分のロスは不可避である。また、1次圧の標準圧からのずれが5%に近づいたとしても、必ずしもバーナの燃焼状態が異常であると断定することはできない。これは、何らかの原因で1次圧が標準圧からずれていても、バーナの燃焼状態は健全な状態で均衡している場合があるためである。 However, since the technique described in Patent Document 1 employs the emissivity of the steel strip on the reduction furnace exit side as a parameter for determining the abnormality of the combustion state of the burner provided in the non-oxidation furnace, it is indirectly This is a simple determination method, and loss of the steel strip that has passed through the reduction furnace is inevitable. Even if the deviation of the primary pressure from the standard pressure approaches 5%, it cannot always be determined that the burner is in an abnormal combustion state. This is because even if the primary pressure deviates from the standard pressure for some reason, the combustion state of the burner may be balanced in a healthy state.
また、特許文献2記載の技術は、一般的に焼鈍炉1炉あたり数百本にも及ぶラジアントチューブの全バーナに対して、温度測定器を2個(予熱空気温度測定用及び排ガス温度測定用)及び圧力測定器を1個(燃料ガスの1次圧測定用)設置する必要があるために、多額の初期投資及び維持費、さらには測定器の定期点検が必要となる。このため、特許文献2記載の技術は、現実的とは言いにくく、また特許文献1記載の技術と同様、バーナの燃焼状態を直接的に判定することができない。
In addition, the technique described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多くの労力及びコストを要することなく、熱処理設備に設けられたバーナの燃焼状態を直接的に精度高く判定可能な熱処理設備の燃焼管理システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to perform heat treatment capable of directly and accurately determining the combustion state of a burner provided in a heat treatment facility without requiring much labor and cost. It is to provide a combustion management system for equipment.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、熱処理設備に設けられたバーナの燃焼状態を検査する自走式検査装置を備え、前記自走式検査装置は、屋外又は屋内測位技術及び自己位置認識技術を用いて、装置本体を検査対象のバーナの近傍まで走行させる走行部を備え、前記装置本体は、前記バーナの燃焼火炎の発光スペクトル及び/又は定量的情報を取得し、取得した発光スペクトル及び/又は定量的情報に基づいてバーナの燃焼状態の健全性を判定する検査部を備えることを特徴とする。 A combustion management system for a heat treatment facility according to the present invention includes a self-propelled inspection device that inspects a combustion state of a burner provided in the heat treatment facility, and the self-propelled inspection device includes outdoor or indoor positioning technology and self-position recognition. Using a technology, a traveling unit that travels the apparatus main body to the vicinity of the burner to be inspected, the apparatus main body acquires the emission spectrum and / or quantitative information of the combustion flame of the burner, and the acquired emission spectrum and An inspection unit that determines the soundness of the combustion state of the burner based on quantitative information is provided.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記検査部は、取得した発光スペクトル及び/又は定量的情報とバーナの燃焼状態が健全である時のバーナの燃焼火炎の発光スペクトル及び/又は定量的情報とを比較することによって、バーナの燃焼状態の健全性を判定することを特徴とする。 The combustion management system for heat treatment equipment according to the present invention is the combustion management system according to the present invention, wherein the inspection unit is configured to obtain the emission spectrum and / or quantitative information and the emission spectrum of the burner combustion flame when the combustion state of the burner is healthy, and It is characterized by determining the soundness of the burner combustion state by comparing with quantitative information.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記検査部は、バーナの発光スペクトル及び/又は定量的情報を取得する手段を備えることを特徴とする。 The combustion management system for a heat treatment facility according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the inspection unit includes means for acquiring a light emission spectrum and / or quantitative information of the burner.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記検査部は、前記燃焼火炎の定量的情報として、燃焼火炎の温度分布に関する情報を取得することを特徴とする。 The combustion management system for a heat treatment facility according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the inspection unit obtains information related to a temperature distribution of the combustion flame as quantitative information of the combustion flame.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記装置本体は、前記バーナの燃焼配管に設けられた、燃焼配管の内部を視認可能な覗き窓の近傍まで前記発光スペクトル及び/又は前記定量的情報の取得手段を移動させる移動機構を備えることを特徴とする。 The combustion management system for a heat treatment facility according to the present invention is the above-described invention, wherein the apparatus main body has the emission spectrum and / or the vicinity of a viewing window provided in the combustion pipe of the burner, where the inside of the combustion pipe can be visually confirmed. A moving mechanism for moving the quantitative information acquisition means is provided.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記検査部の判定結果に応じて前記バーナの燃料ガス及び/又は燃焼空気の流量を調整する調整機構を備えることを特徴とする。 The combustion management system for heat treatment equipment according to the present invention is characterized in that, in the above invention, an adjustment mechanism is provided for adjusting the flow rate of the fuel gas and / or combustion air of the burner according to the determination result of the inspection unit.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、上記発明において、前記検査部は、検査結果を担当者に通知する機能及び検査結果を情報処理装置に記録する機能を備えることを特徴とする。 The combustion management system for heat treatment equipment according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the inspection unit has a function of notifying a person in charge of an inspection result and a function of recording the inspection result in an information processing device.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムによれば、多くの労力及びコストを要することなく、熱処理設備に設けられたバーナの燃焼状態を直接的に精度高く判定することができる。 According to the combustion management system for heat treatment equipment according to the present invention, the combustion state of the burner provided in the heat treatment equipment can be determined directly and accurately without requiring much labor and cost.
本発明に係る熱処理設備の燃焼管理システムは、熱処理設備である焼鈍炉に設けられたバーナの燃焼状態を検査する自走式検査装置を備える。以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である自走式検査装置について説明する。 The combustion management system for a heat treatment facility according to the present invention includes a self-propelled inspection device that inspects the combustion state of a burner provided in an annealing furnace that is a heat treatment facility. Hereinafter, a self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔焼鈍炉の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態である自走式検査装置の検査対象である焼鈍炉の構成について説明する。
[Configuration of annealing furnace]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the annealing furnace which is a test object of the self-propelled inspection apparatus which is one embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の検査対象である焼鈍炉の構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である自走式検査装置の検査対象である焼鈍炉1は、冷延・表面処理工場に設けられるラジアントチューブ炉である。ラジアントチューブ炉には、処理対象である鋼板の通板方向に沿って配列された複数個のラジアントチューブ10が設けられており、操業管理や設備メンテナンス等のために複数のフロアデッキ(本例は5フロア)が炉体外側に設置されている。本実施形態では、ラジアントチューブ10は、ラジアントチューブ炉の両壁に1m間隔で30本ずつ、焼鈍炉1全体では300本(=30(本)×2(両壁)×5(フロア))設けられている。
Drawing 1 is a mimetic diagram showing composition of an annealing furnace which is a candidate for inspection of a self-propelled inspection device which is one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an annealing furnace 1 that is an inspection object of a self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention is a radiant tube furnace provided in a cold rolling / surface treatment factory. The radiant tube furnace is provided with a plurality of
本発明の一実施形態である自走式検査装置は、焼鈍炉1に設けられたエレベータ2又は図示しない階段を利用して各フロアデッキに自律的に移動し、ラジアントチューブ炉の入側から出側に向かって移動しながらラジアントチューブ10のバーナの燃焼状態を順に検査する。
The self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention autonomously moves to each floor deck using an
〔ラジアントチューブの構成〕
次に、図2を参照して、ラジアントチューブ10の構成について説明する。
[Configuration of radiant tube]
Next, the configuration of the
図2は、図1に示すラジアントチューブの構成を示す模式図である。図2に示すように、ラジアントチューブ10は、略W字状に湾曲した配管によって構成され、その両端部はラジアントチューブ炉の炉壁11の外部に位置するように固定されている。ラジアントチューブ10の端部10a及び端部10bにはそれぞれ、バーナ12及びレキュペレーター13が装着されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the radiant tube shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
バーナ12は、パイロットバーナ12aと、メインバーナ12bと、燃焼筒12cと、覗き窓12dと、を備えている。パイロットバーナ12aは、燃料ガスを供給する図示しない燃料ガス配管と、燃焼空気を供給する図示しない燃焼空気配管と、燃料ガス配管から供給された燃料ガスと燃焼空気配管から供給された燃焼空気との混合気体に点火して着火用の種火を生成する図示しない点火装置と、を備えている。
The
メインバーナ12bは、燃焼筒12c内に燃料ガスを供給する図示しない燃料ガス配管を備えている。燃焼筒12c内に供給された燃料ガスと燃焼筒12c内の燃焼空気との混合気体はパイロットバーナ12aが生成した種火によって燃焼して火炎(燃焼火炎)を形成する。ラジアントチューブ10の内部は、燃焼筒12c内の火炎による輝炎輻射及び燃焼排ガスによる強制対流によって加熱され、ラジアントチューブ10の外表面から放射される放射熱によってラジアントチューブ炉の内部及び鋼板Sが加熱される。燃焼筒12c内の火炎は、ラジアントチューブ10の端部10aに設けられた覗き窓12dから視認することができる。
The
メインバーナ12bに供給される燃料ガスの流量は、メインバーナ12bと燃料ガスが流通する燃料ガス本管14とを繋ぐ配管15に設けられた流量調整弁16、遮断弁17、及び個別流調弁18の開度を制御することによって制御される。配管15には、燃料ガスの流量を測定するためのオリフィス流量計19が設けられている。
The flow rate of the fuel gas supplied to the
レキュペレーター13は、燃焼筒12cから排出される燃焼排ガスの排熱を回収し、回収した排熱を利用して予熱空気配管20を介して燃焼筒12c内に供給される燃焼空気を予熱する。燃焼排ガスの排熱を燃焼筒12c内に供給される燃焼空気の予熱に利用することによって、ラジアントチューブ炉の熱効率を向上させることができる。燃焼排ガスは排ガス配管21を介して炉外に排出される。排ガス配管21には、燃焼排ガスを検査する検査部品を装入可能な排ガス検査口21aと、燃焼排ガスをサンプリングするための開閉弁
(排ガス取り出し口)22が設けられている。レキュペレーター13は、二重管構造であるものを例示しているが、これに限らず、単管であってもよい。
The
レキュペレーター13に供給される燃焼空気の流量は、レキュペレーター13と燃焼空気が流通する燃焼空気本管23とを繋ぐ配管24に設けられた流量調整弁25、遮断弁26、及び個別流調弁27の開度を制御することによって制御される。配管24には、燃焼空気の流量を測定するためのオリフィス流量計28が設けられている。
The flow rate of the combustion air supplied to the
〔自走式検査装置の構成〕
次に、図3及び図4を参照して、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成について説明する。
[Configuration of self-propelled inspection device]
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, the structure of the self-propelled inspection apparatus which is one Embodiment of this invention is demonstrated.
図3は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示すブロック図である。図4(a)〜(c)は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示す外観図である。図3に示すように、本発明の一実施形態である自走式検査装置100は、装置本体110、走行部120、移動機構130、及び調整機構140を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 4A to 4C are external views showing a configuration of a self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the self-propelled
装置本体110は、第1位置推定部111、第2位置推定部112、検査部113、情報記憶部114、及び制御部115を主な構成要素として備えている。
The apparatus
第1位置推定部111は、通信装置111aと、演算処理装置111bと、を備えている。通信装置111aは、周囲に明確なランドマークが存在しないエリアに設置された複数の信号源との間で情報通信を行う装置である。通信装置111aが情報通信を行う信号源としては、自走式検査装置100が屋内に位置する場合、室内位置測定システム(iGPS:indoor Global Positioning System)トランスミッタやその他、超広帯域無線通信(UWB:Ultra Wide Band)等の無線信号発信源、LED等の光源を利用した可視光通信装置等を例示することができる。また、自走式検査装置100が屋外に位置する場合には、これらの信号源に加えて、衛星航法システム(GPS:Global Positioning System)の信号発信源を用いることができる。
The first position estimation unit 111 includes a communication device 111a and an
演算処理装置111bは、通信装置111aによる信号源との間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置100の位置情報を算出する装置である。具体的には、信号源としてiGPSトランスミッタを用いる場合、iGPSトランスミッタは、回転ファンビーム(扇型ビーム)を射出している。回転ファンビームは、レーザファンビームであってもよく、他の光放射手段であってもよい。通信装置111aは、iGPSトランスミッタから射出される回転ファンビームを受信し、複数のiGPSトランスミッタからの相対的位置を把握できるようになっている。このとき、回転ファンビームは所定の角度でずれており、これを受信する通信装置111aの座標値、すなわち位置若しくは高さを測定することができる。通信装置111aが受信した情報は演算処理装置111bに送られ、演算処理装置111bは三角測量の原理に従って装置本体110、すなわち自走式検査装置100の位置情報を算出する。iGPSの詳細については、例えば米国特許第6501543号明細書を参照のこと。
The
なお、自走式検査装置100が屋外に位置する場合、演算処理装置111bは、通信装置111aがGPS信号源からの信号を受信可能な範囲ではGPS信号源との間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置100の位置情報を算出する。また、設備の近傍等の通信装置111aがGPS信号源からの信号を受信することは困難であるが、iGPSトランスミッタからの信号を受信可能な範囲では、演算処理装置111bは、iGPSトランスミッタとの間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置100の位置情報を算出するようにしてもよい。
When the self-propelled
第2位置推定部112は、通信装置112aと、演算処理装置112bと、センサ112cと、を備えている。通信装置112aは、焼鈍炉1の点検作業におけるルート上の停止目標位置、進行支障箇所に設置された信号源との間で情報通信を行う装置である。停止目標位置としては、各フロアデッキ上の各バーナ位置を例示することができる。進行支障箇所としては、設備の影、狭隘路、及び粉塵や水蒸気が多いエリア等の第1位置推定部111の通信装置111aが信号源と情報通信を行うことが困難なエリアや、階段、段差等の床面が平らでないエリア等を例示することができる。
The second
通信装置112aは、停止目標位置、進行支障箇所の入口及び出口、進行支障箇所内の要所に配された信号源と通信する装置である。通信装置112aが情報通信を行う手段としては、RFID(Radio Frequency IDentification)機器やレーザ通信装置等を例示することができる。 The communication device 112a is a device that communicates with a stop target position, an entrance and an exit of a progress obstacle location, and a signal source arranged at a key point in the progress obstacle location. Examples of means for performing communication of information by the communication device 112a include an RFID (Radio Frequency IDentification) device and a laser communication device.
センサ112cは、自走式検査装置100が自身の位置を推定するために必要なデータを取得する装置である。センサ112cとしては、画像処理用のCCDカメラ、赤外線カメラ、レーザ測域センサ等を例示することができる。センサ112cが取得したデータは、自走式検査装置100の位置を推定するために演算処理装置112bで処理される。
The sensor 112c is a device that acquires data necessary for the self-propelled
演算処理装置112bは、センサ112cが取得したデータを用いて自走式検査装置100の位置情報を推定する。具体的には、演算処理装置112bは、センサ112cが取得した画像や距離のデータから自走式検査装置100の位置を算出し、地図情報とマッチングすることによって自走式検査装置100の位置を推定する。演算処理装置112bは、進行支障箇所内の要所に設置された信号源との間で通信装置112aが行った通信情報や進行支障箇所内の特定の形状を認識し、適宜自走式検査装置100の位置の計算に反映させるようにしてもよい。また、演算処理装置112bは、装置本体110に設けられた撮像装置によって撮影された画像を処理することによって撮影画像中に含まれる設備を認識することにより、自走式検査装置100の位置を推定してもよい。
The arithmetic processing unit 112b estimates the position information of the self-propelled
検査部113は、情報記憶部114に記憶されている焼鈍炉1の検査項目に関する情報を含む検査情報114dに従って焼鈍炉1の検査作業を行う装置である。具体的には、検査部113は、燃焼筒12c内の火炎の発光スペクトルや定量的情報を取得し、取得した火炎の発光スペクトルや定量的情報に基づいてバーナ12の燃焼状態の健全性を検査する装置によって構成されている。火炎の定量的情報としては、火炎の温度分布を例示することができる。検査部113は、検査情報114dに従って検査対象のバーナ12の燃焼状態の健全性を検査し、検査対象のバーナ12に関する情報と検査結果に関する情報とを紐付けして情報記憶部114に記憶する。
The
情報記憶部114は、地図情報114a、進路情報114b、目的地情報114c、検査情報114d、及び検査結果・履歴情報114e等の自走式検査装置100による焼鈍炉1の検査作業に必要な情報や検査結果に関する情報を記憶している。地図情報114aは、焼鈍炉1の識別情報及びその位置情報を含む。進路情報114bは、焼鈍炉1の検査作業における自走式検査装置100の移動経路に関する情報を含む。目的地情報114cは、検査部113による検査作業を行う焼鈍炉1の識別情報に関する情報を含む。検査情報114dは、焼鈍炉1毎の検査項目に関する情報を含む。検査結果・履歴情報114eは、検査部113による焼鈍炉1の検査結果に関する情報及び自走式検査装置100が移動した経路等の履歴に関する情報を含む。
The
制御部115は、演算処理装置によって構成され、自走式検査装置100全体の動作を制御する。具体的には、制御部115は、自走式検査装置100の位置情報を取得する手段を第1位置推定部111と第2位置推定部112との間で切り替え、取得した自走式検査装置100の位置情報及び情報記憶部114に記憶されている地図情報114a、進路情報114b、及び目的地情報114cに基づいて走行部120を制御することによって装置本体110を所定のルートに沿って進行させると共に、検査情報114dに基づいて検査部113を制御することによって検査対象のバーナ12の燃焼状態の検査を実行させる。
The
例えば、制御部115は、第2位置推定部112が進行支障箇所の入口側に設けられた所定の信号源(入口側信号源)からの信号を受信したタイミングで、自走式検査装置100の位置情報を取得する手段を第1位置推定部111から第2位置推定部112に切り替える。そして、制御部115は、第2位置推定部112が進行支障箇所の出口側に設けられた所定の信号源(出口側信号源)からの信号を受信したタイミングで、自走式検査装置100の位置情報を取得する手段を第2位置推定部112から第1位置推定部111に切り替える。
For example, the
なお、自走式検査装置100の位置情報を取得する手段を第1位置推定部111から第2位置推定部112に切り替えた際、第2位置推定部112は、入口側信号源から進行支障箇所に関する情報を取得することが望ましい。進行支障箇所に関する情報としては、例えば進行支障箇所が階段である場合、階段の高さや段数、進行支障箇所が狭隘路である場合には、狭隘路の幅や長さ等を例示することができる。進行支障箇所に関する情報を取得することによって、自走式検査装置100は進行支障箇所を安全、且つ、確実に通過することができる。
In addition, when the means for acquiring the position information of the self-propelled
走行部120は、制御部115からの制御信号に従って、装置本体110を走行させる装置である。走行装置としては、左右位置に履帯を備えるクローラタイプの走行装置や四輪台車等を例示することができるが、移動経路に階段や段差等を含む場合は四輪台車での移動は困難なため、一般的に複数フロアがありフロア間の移動に階段を使用する焼鈍炉1のバーナ12の燃焼状態を点検するためにはクローラタイプの採用が妥当であると想定される。
The traveling
移動機構130は、制御部115からの制御信号に従って、燃焼筒12c内の火炎の発光スペクトルや定量的情報を取得できるように、バーナ12に設けられた覗き窓12dの近傍まで検査部113が有する検査部品を移動させる機構である。検査部品としては、燃焼筒12c内の火炎の発光スペクトルを取得する発光スペクトルセンサや、燃焼筒12c内の火炎の温度分布を取得する熱画像計測装置等を例示できる。
The moving
調整機構140は、制御部115からの制御信号に従って、個別流調弁18,27の開度を制御することによって各バーナ12に個別に供給される燃料ガスや燃焼空気の流量を調整することにより、各バーナ12の燃焼状態を調整する機構である。調整機構140は、個別流調弁18,27の開度を調整するハンドル又はレバーを把持・拘束できる形状を有し、ハンドル又はレバーを把持・拘束しながら回転させる機能を有している。
The
図4(a)〜(c)に示すように、検査部113は、先端位置113aにセンサ112c及び調整機構140を着脱し、先端位置113aを任意の位置に移動可能なアーム機構等の移動機構113bを備えている。例えばセンサ112cとしてレーザ測域センサを用いて周囲形状を認識することにより、検査部113は、覗き窓12d及び個別流調弁18,27を認識し、調整機構140によって個別流調弁18,27の開度を調整しバーナ12の燃焼状態を調整することができる。センサ112c及び調整機構140は、自走式検査装置100に搭載しておき順次付け替えればよいが、可能な範囲で移動機構113bの先端に同時に付けておいてもよい。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the inspecting
〔自走式検査装置の制御方法〕
次に、自走式検査装置100の制御方法について説明する。
[Control method of self-propelled inspection equipment]
Next, a control method of the self-propelled
自走式検査装置100を用いて焼鈍炉1のバーナ12の燃焼状態の健全性を検査する際には、始めに、作業員が、検査作業を実行するために必要な情報を自走式検査装置100の情報記憶部114に入力する。次に、情報の入力が完了すると、自走式検査装置100は第1位置推定部111を利用して検査対象の装置や設備に向けて移動する。
When inspecting the soundness of the combustion state of the
前述のとおり、自走式検査装置100は、第1位置推定部111を介して周囲の信号源と通信することにより、自己位置を認識することができる。これにより、自走式検査装置100は、情報記憶部114に記憶された地図情報114a及び進路情報114bを参照して自己位置を確認しながら焼鈍炉1の各フロアに向けて自律的に移動する。
As described above, the self-propelled
焼鈍炉1の各フロアに向かう経路中に存在する狭隘路、階段、段差等の進行支障箇所の情報は、情報記憶部114に記憶されているので、自走式検査装置100は、周囲の信号源との通信を通して進行支障箇所に接近したことを認識できる。そして、第2位置推定部112が進行支障箇所の入口側信号源からの信号を受信すると、自走式検査装置100は、進行支障箇所に接近したと判断し、位置情報を取得する手段を第1位置推定部111から進行支障箇所を通過するための第2位置推定部112に切り替え、第2位置推定部112を利用して検査対象のバーナ12に向けて接近する。
Since the
第2位置推定部112が進行支障箇所で自走式検査装置100の位置を推定する手段としては、例えばSLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技術を例示できる。SLAM技術を利用することにより、画像データやセンサ112cが取得したデータに基づいて進行支障箇所の環境地図を作成すると同時に自走式検査装置100の位置を推定しながら進行支障箇所を移動することができる。なお、SLAM技術によって得られた環境地図は、次回以降の検査作業の際に活用でき、また検査作業の度に随時更新されていく。また、第2位置推定部112として、SLAM技術だけでなく他の誘導方式、例えば事前に設置された誘導標識を認識し、認識した誘導標識に従って移動していくような方法を利用してもよい。または、自走式検査装置100の移動ルートに磁気テープ等を設置しておき、センサ112cで磁気テープを検出しながら移動していく方法、さらには自走式検査装置100がレール等の軌道上を移動していく方法を利用してもよい。場合によっては、自走式検査装置100の移動ルートに目立つ色のテープ等を設置、若しくは目立つ色のペンキ等を塗布しておき、センサ112cで画像認識しながら移動していく方法としてもよい。
As a means by which the second
また、進行支障箇所の入口が明確に認識できる場合、入口側信号源は無くてもよい。この場合、進行支障箇所付近の特徴ある設備の形状や入口付近に設置された進行支障箇所の入口であることを示す特徴あるマーク等を画像処理技術によって認識する等の方法が考えられる。なお、特徴ある設備やマーク等は、地図情報114aや進路情報114bの一部として記憶される。各バーナ12には個別にRFIDタグ等を設置しておけばなおよく、自走式検査装置100はRFIDタグからの信号を受信してバーナ12前で停止してバーナ12に関する情報を入手することが可能になる。そして、検査対象のバーナ12に到着すると、自走式検査装置100は、先端位置113aを任意に移動可能な移動機構113bに装着されたレーザ測域センサにより周囲形状を認識することにより、自走式検査装置100は、移動機構130を利用して覗き窓12dの近傍に検査部品を移動させる。
In addition, when the entrance of the travel obstacle location can be clearly recognized, the entrance-side signal source may not be provided. In this case, a method such as recognizing a characteristic mark or the like indicating the shape of a characteristic facility in the vicinity of the progress obstacle location or an entrance of the progress obstacle location installed in the vicinity of the entrance by an image processing technique can be considered. Note that the characteristic facilities, marks, and the like are stored as part of the
検査部113は、検査部品を利用して燃焼筒12c内の火炎の発光スペクトルや定量的情報を測定、記録する。そして、検査部113は、バーナ12の燃焼状態が健全な状態である時の火炎の発光スペクトルや定量的情報と比較することによって、バーナ12の燃焼状態が健全であるか否かを判定する。例えば、図5は、ラジアントチューブバーナにおいてある組成の気体燃料が燃焼した際の燃焼空気比と正規化OHスペクトルとの関係の一例を示している。一般に、設定空気比は、一酸化炭素等の未燃ガスを発生させない燃焼安全性及び燃料の省エネ性を考慮して、1.10〜1.20程度の範囲内に設定されることが多く、その際、正規化された正規化OHスペクトルは0.9〜0.95程度となる。検査部113は、図5に示すようなバーナ12の燃焼状態が健全な状態である時の設定空気比と正規化OHスペクトルとの関係を情報記憶部114から読み出し、設定空気比に対応する目標スペクトルと測定された実績スペクトルとを比較することによってバーナ12の燃焼状態が健全な状態であるか否かを判定する。
The
バーナ12の燃焼状態が健全な状態でないと判定された場合、例えば正規化OHスペクトル値が0.8未満の場合、供給している燃焼空気量に対し燃料ガス量が過剰であり、空気比が1以下となるガスリッチな不完全な燃焼状態である。その結果、場合によっては、発生した一酸化炭素が排ガス系統内で再着火し、周囲の設備・装置を傷める可能性がある。また、万が一発生した一酸化炭素が排ガス系統のいずれかの箇所から外部に漏洩した場合、人に対するガス中毒の原因になる可能性があるため、安全上の観点からその燃焼状態は速やかに是正されなければならない。一方、正規化OHスペクトル値が例えば1.0を超える等、正規化OHスペクトル値が必要以上に高い場合、供給している燃焼空気量が燃料ガス量に対して過剰であり、空気比が1.3以上となるエアリッチな燃焼状態である。その結果、過剰な燃焼空気を昇温させるために燃料ガスが余分に消費されることになるので、省エネの観点からその燃焼状態は速やかに是正されることが望ましい。
When it is determined that the combustion state of the
このため、制御部115は、火炎の発光スペクトルや定量的情報の計測を継続しながら、調整機構140を制御することによってバーナ12に供給される燃料ガスや燃焼空気の流量を調整することにより、バーナ12の燃焼状態が健全な状態になるように調整する。燃焼状態がガスリッチだった場合、まずは調整機構140にて燃焼空気の個別流調弁27の弁開度を全開にし、一時的にエアリッチな状態にする。その後、個別流調弁27の弁開度を少しずつ小さくしながら正規化OHスペクトルが0.9〜0.95程度の範囲内、すなわち燃焼空気比が1.10〜1.20の範囲内に入るように調整する。また、何らかの理由により個別流調弁27の弁開度を全開にしても燃焼空気比が目標空気比未満にしか到達しない場合には、個別流調弁27の弁開度を全開のまま、燃料ガスの個別流調弁18の弁開度を少しずつ小さくしながら正規化OHスペクトルが0.9〜0.95程度の範囲内、すなわち燃焼空気比が1.10〜1.20の範囲内に入るように調整する。
For this reason, the
但し、燃料ガスの個別流調弁18の弁開度があまり小さくなると、燃焼空気によって火炎自体が吹き消えてしまい、未燃の燃料ガスが排ガス系統に流出する可能性があり、危険である。このため、個別流調弁18の弁開度に何らかの閾値を設定しておき、弁開度が閾値を下回ったらそのバーナ12については安全性確保の観点から燃焼そのものを停止、すなわち個別流調弁18及び個別流調弁27の弁開度を共にゼロにすることが好ましい。燃焼状態がエアリッチだった場合、個別流調弁18の弁開度が閾値以上であることを確認の上、個別流調弁27の弁開度を少しずつ小さくしながら、正規化OHスペクトルが0.9〜0.95程度の範囲内、すなわち燃焼空気比が1.10〜1.20の範囲内に入るように調整する。検査部113は、検査結果を検査結果・履歴情報114eとして情報記憶部114に記憶する。
However, if the valve opening of the individual
検査作業終了後、次の検査対象のバーナ12に移動する場合、自走式検査装置100は、情報記憶部114に記憶されている情報を利用して検査対象のバーナ12に向けて移動し、全ての検査対象のバーナ12の検査作業が終了した場合には、基地に帰還する。
When moving to the
図6(a),(b)は、本発明の一実施形態である自走式検査装置を含むヒストリカルトレンドによる熱処理設備の燃焼管理システムの構成を示す図である。図6(a)に示すように、基地に帰還後、自走式検査装置100は、情報記憶部114に記憶されている情報をWi-Fi(登録商標)等の無線通信にて担当者OのPC・端末等に即時送付すると共に、外部PC200のデータベースにも転送・蓄積する。その結果、担当者Oは点検結果をすぐに知ることができ、また、データベースにアクセスすれば図6(b)に示すように中長期のヒストリカルトレンドによる同一のバーナ12の燃焼管理・設備管理を実施することができ、今後の状態予測・補修計画にも役立てることが可能となる。ヒストリカルトレンドにおいて現在の検査値もしくは今後予測される予測検査値が設定した閾値を下回る又は上回ったらアラーム等にて担当者に注意喚起を促せばなおよい。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a configuration of a combustion management system for a heat treatment facility based on a historical trend including a self-propelled inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6 (a), after returning to the base, the self-propelled
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である自走式検査装置100は、装置本体110と、屋外又は屋内測位技術及びSLAM技術を用いて、装置本体110を検査対象のバーナ12の近傍まで走行させる走行部120と、を備え、装置本体110は、バーナ12燃焼火炎の発光スペクトル及び/又は定量的情報を取得し、取得した発光スペクトル及び/又は定量的情報に基づいてバーナ12の燃焼状態の健全性を判定する検査部113を備えるので、多くの労力及びコストを要することなく、焼鈍炉1に設けられたバーナ12の燃焼状態を直接的に精度高く判定することができる。
As is clear from the above description, the self-propelled
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 The embodiment to which the invention made by the present inventors is applied has been described above, but the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
1 焼鈍炉
2 エレベータ
10 ラジアントチューブ
11 炉壁
12 バーナ
12a パイロットバーナ
12b メインバーナ
12c 燃焼筒
12d 覗き窓
13 レキュペレーター
14 燃料ガス本管
15 配管
16 流量調整弁
17 遮断弁
18 個別流調弁
19 オリフィス流量計
20 予熱空気配管
21 排ガス配管
21a 排ガス検査口
22 開閉弁(排ガス取出口)
23 燃焼空気本管
24 配管
25 流量調整弁
26 遮断弁
27 個別流調弁
28 オリフィス流量計
100 自走式検査装置
110 装置本体
111 第1位置推定部
112 第2位置推定部
113 検査部
114 情報記憶部
115 制御部
120 走行部
130 移動機構
140 調整機構
S 鋼板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
23 Combustion air
Claims (7)
前記自走式検査装置は、屋外又は屋内測位技術及び自己位置認識技術を用いて、装置本体を検査対象のバーナの近傍まで走行させる走行部を備え、
前記装置本体は、前記バーナの燃焼火炎の発光スペクトル及び/又は定量的情報を取得し、取得した発光スペクトル及び/又は定量的情報に基づいてバーナの燃焼状態の健全性を判定する検査部を備える
ことを特徴とする熱処理設備の燃焼管理システム。 A self-propelled inspection device that inspects the combustion state of the burner provided in the heat treatment facility,
The self-propelled inspection apparatus includes a traveling unit that travels the apparatus main body to the vicinity of the burner to be inspected using outdoor or indoor positioning technology and self-position recognition technology,
The apparatus main body includes an inspection unit that acquires an emission spectrum and / or quantitative information of the combustion flame of the burner and determines the health of the burner combustion state based on the acquired emission spectrum and / or quantitative information. Combustion management system for heat treatment equipment.
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