JP7162831B2 - Controllers, control systems and programs - Google Patents
Controllers, control systems and programs Download PDFInfo
- Publication number
- JP7162831B2 JP7162831B2 JP2018105897A JP2018105897A JP7162831B2 JP 7162831 B2 JP7162831 B2 JP 7162831B2 JP 2018105897 A JP2018105897 A JP 2018105897A JP 2018105897 A JP2018105897 A JP 2018105897A JP 7162831 B2 JP7162831 B2 JP 7162831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- flow rate
- air
- pipe
- mixed gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
本発明は、制御装置、制御システム、及びプログラムに関する。 The present invention relates to control devices, control systems, and programs.
近年、環境問題への関心の高まりにより、より低公害な燃焼を可能とする天然ガスが注目されている。天然ガスは、石油や石炭と比べて炭素/水素比が小さく、1モルの天然ガスを燃焼させたときの二酸化炭素の排出量が少ないことが知られている。また、輸送時に天然ガスを液化する際に、N成分、S成分が除去されるため、燃焼時のNOx(窒素酸化物)、SOx(硫黄酸化物)の排出量も少ないことが知られている。 In recent years, due to growing interest in environmental issues, attention has been focused on natural gas, which enables low-pollution combustion. It is known that natural gas has a lower carbon/hydrogen ratio than petroleum or coal, and emits less carbon dioxide when 1 mol of natural gas is burned. It is also known that the amount of NOx (nitrogen oxides) and SOx (sulfur oxides) emitted during combustion is small because N and S components are removed when natural gas is liquefied during transportation. .
天然ガスは、主成分はメタンであるが、そのほかにもエタン、プロパンなどの炭化水素などから構成される混合物である。それぞれの成分の比率は産地によって異なることが知られる。天然ガスの熱量は、各成分の存在比率によって決定される。したがって、異なる産地の天然ガスを用いた場合、発生する熱量も異なることになる。 Natural gas is a mixture composed mainly of methane, but also hydrocarbons such as ethane and propane. It is known that the ratio of each component varies depending on the production area. The calorific value of natural gas is determined by the abundance ratio of each component. Therefore, when using natural gas from different production areas, the amount of heat generated will also be different.
通常、天然ガスは、液化されてタンクなどに貯蔵された状態のものが使用される。タンク内の液化天然ガスの量が少なくなり、液化天然ガスの一部が気化すると、タンクの上部では比重の小さいメタンが多く存在しやすく、下部では比重の大きいプロパンが多く存在しやすくなることがある。このようなタンクから天然ガスを流出させる際、タンク内の液化天然ガスの量が少なくなると、気化した天然ガスに生じる対流が顕著になる。このようにタンク内部で天然ガスが対流する場合、天然ガスの組成が周期的に変化することがあった。その場合、天然ガスの組成比の変化に伴って、天然ガスの熱量が周期的に変化することがあった。これにより、熱量が急激に変化して火炎が長くなったり、失火したりすることが想定される。
連続運転している燃焼器において、天然ガスの熱量の周期的変動を抑制できる燃焼制御方法が知られている(特許文献1)。
Natural gas is usually used in a state of being liquefied and stored in a tank or the like. When the amount of liquefied natural gas in the tank decreases and part of the liquefied natural gas evaporates, methane, which has a low specific gravity, tends to exist more in the upper part of the tank, and propane, which has a higher specific gravity, tends to exist in the lower part. be. When the natural gas is discharged from such a tank, the convection generated in the vaporized natural gas becomes significant when the amount of liquefied natural gas in the tank is reduced. When the natural gas convects inside the tank in this manner, the composition of the natural gas may change periodically. In that case, the calorific value of the natural gas may change periodically as the composition ratio of the natural gas changes. As a result, it is assumed that the amount of heat will change abruptly, causing the flame to lengthen or cause a misfire.
A combustion control method capable of suppressing periodic fluctuations in the heat quantity of natural gas in a continuously operating combustor is known (Patent Document 1).
燃焼に用いられる混合ガスの成分の組成が未知である場合がある。例えば、天然ガスがそれぞれ異なるタンクに貯蔵されて、一方のタンクから他方のタンクに切り替えて使用される際に、それぞれのタンクに貯蔵される天然ガスは、産地の異なる天然ガスが混ざっている場合があり、燃料組成が異なり得る。そのため、タンクの切り替えに伴い、天然ガスの燃料組成が変化する場合がある。その結果、天然ガスの燃料組成が変化し燃料組成が未知となり、安定して燃焼できない場合があった。 The composition of the components of the gas mixture used for combustion may be unknown. For example, when natural gas is stored in different tanks and used by switching from one tank to the other, the natural gas stored in each tank is mixed with natural gas from different production areas. and may differ in fuel composition. Therefore, the fuel composition of natural gas may change as the tank is switched. As a result, the fuel composition of natural gas changed, and the fuel composition became unknown, and there were cases where stable combustion was not possible.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる制御装置、制御システム、及びプログラムを提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and provides a control device, a control system, and a program capable of stably burning a mixed gas whose component composition is unknown.
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出部と、前記流量算出部が算出した前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御部と、前記混合ガスの成分比を示す前記混合ガスの密度を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御部と、を備える制御装置である。 The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention is to provide a constant total flow rate of a mixed gas whose component composition is unknown and air mixed with the mixed gas, and a flow rate calculation unit that calculates a gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air based on a component ratio of the mixed gas when the equivalence ratio between the mixed gas and the air is constant; and A gas flow control unit that controls the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe based on the gas flow rate calculated by the calculation unit; and a measurement unit that measures the density of the mixed gas indicating the component ratio of the mixed gas. A gas that mixes the mixed gas supplied by the gas pipe and the air supplied by the air pipe at a connection portion between the gas pipe and the air pipe from a measurement position on the route of the gas pipe arranged. a control comprising an air flow rate control section that controls the flow rate of the air flowing through the air pipe based on the delay time corresponding to the distance to the air mixing section and the air flow rate calculated by the flow rate calculation section; It is a device.
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記測定位置における前記密度に基づいて前記混合ガスの成分比を算出する成分比算出部をさらに備え、前記流量算出部は、前記成分比算出部が算出した前記密度が示す前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する。 In one aspect of the present invention, the control device further includes a component ratio calculator that calculates a component ratio of the mixed gas based on the density at the measurement position, and the flow rate calculator calculates the component A gas flow rate of the mixed gas and an air flow rate of the air are calculated based on the component ratio of the mixed gas indicated by the density calculated by the ratio calculation unit.
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記ガス流量制御部が制御するガス流量調整バルブは、前記ガス配管において前記測定位置の下流に配置されており、前記空気流量制御部は、前記測定位置から前記ガス流量調整バルブまでの距離に応じた伝達時間と、前記遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて前記空気の空気流量を制御する。 Further, according to one aspect of the present invention, in the control device described above, the gas flow rate adjustment valve controlled by the gas flow rate control unit is disposed downstream of the measurement position in the gas pipe, and the air flow rate control unit and controlling the air flow rate of the air based on the transmission time according to the distance from the measurement position to the gas flow rate control valve , the delay time, and the air flow rate calculated by the flow rate calculator .
また、本発明の一態様は、上記の制御装置において、前記遅れ時間を、前記混合ガスの密度と前記測定位置から前記ガス空気混合部までの距離とに基づいて算出する遅れ時間算出部をさらに備える。 In one aspect of the present invention, the control device further includes a delay time calculation unit that calculates the delay time based on the density of the mixed gas and the distance from the measurement position to the gas-air mixing unit. Prepare.
また、本発明の一態様は、上記の制御装置と、前記ガス配管の経路上に配置され、前記ガス配管を流れる前記混合ガスの流量を調整するガス流量調整バルブと、前記空気配管の経路上に配置され、前記空気配管を流れる前記空気の流量を調整する空気流量調整バルブとを備える制御システムである。 Further, one aspect of the present invention includes the control device described above, a gas flow rate adjustment valve arranged on the route of the gas pipe for adjusting the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe, and on the route of the air pipe and an air flow control valve arranged in the air pipe for adjusting the flow rate of the air flowing through the air pipe.
また、本発明の一態様は、コンピュータに、成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出ステップと、前記流量算出ステップにおいて算出された前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御ステップと、前記混合ガスの成分比を示す前記混合ガスの密度を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御ステップと、を実行させるためのプログラムである。 Further, according to one aspect of the present invention, a computer is provided with a constant total flow rate of a mixed gas whose component composition is unknown and air mixed with the mixed gas, and a constant equivalence ratio between the mixed gas and the air. a flow rate calculation step of calculating the gas flow rate of the mixed gas and the air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas, and based on the gas flow rate calculated in the flow rate calculation step a gas flow rate control step of controlling the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe; and measurement on the route of the gas pipe in which a measurement unit for measuring the density of the mixed gas indicating the component ratio of the mixed gas is arranged. a delay time according to the distance from a position to a gas-air mixing section that mixes the mixed gas supplied by the gas pipe and the air supplied by the air pipe at the junction of the gas pipe and the air pipe. and an air flow rate control step of controlling the flow rate of the air flowing through the air pipe based on the air flow rate calculated by the flow rate calculator.
本発明によれば、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixed gas whose component composition is unknown can be burned stably.
(実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る制御システムSの一例を示す図である。制御システムSは、天然ガス供給系R1と、ガス密度計3と、ガスマスフローコントローラー(MFC)4と、信号変換器5と、コンプレッサ6と、バルブV1と、空気マスフローコントローラー7と、制御装置8と、AD/DA変換ボード9と、バーナ10と、ガス配管GP1と、ガス配管GP2と、ガス配管GP3と、空気配管APとを備える。
(embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a control system S according to this embodiment. The control system S includes a natural gas supply system R1, a gas density meter 3, a gas mass flow controller (MFC) 4, a
天然ガス供給系R1は、制御システムSに天然ガスG0を供給する。天然ガス供給系R1は、ガスタンク1と、ガスタンク2と、バルブV11と、バルブV12と、ガス配管GP0とを備える。天然ガス供給系R1は、ガス配管GP1を介してガス密度計3に接続される。
A natural gas supply system R1 supplies the control system S with natural gas G0. The natural gas supply system R1 includes a
ガスタンク1は、第1の天然ガスを貯蔵する。バルブV11は、ガスタンク1とガス配管GP0との間に設けられる。バルブV11は、第1の天然ガスをガスタンク1からガス配管GP0へ一定の圧力において流入させる。
ガスタンク2は、第2の天然ガスを貯蔵する。ここで第2の天然ガスの組成比と、第1の天然ガスの組成比とは異なる。バルブV12は、ガスタンク2とガス配管GP0との間に設けられる。バルブV12は、第2の天然ガスをガスタンク2からガス配管GP0へ一定の圧力において流入させる。
バルブV11及びバルブV12は減圧弁である。
Valve V11 and valve V12 are pressure reducing valves.
天然ガスG0は、ガスタンク1またはガスタンク2から供給される。天然ガスG0は、ガスタンク1から供給される第1の天然ガス、または、ガスタンク2から供給される第2の天然ガス、または、ガスタンク1から供給される第1の天然ガスと、ガスタンク2から供給される第2の天然ガスとの混合ガスである。
ガス配管GP0は、位置Pを介してガス配管GP1に接続される。
以下では、天然ガスG0を、天然ガスG0が通るガス配管に応じて密度測定前ガスG1、密度測定後ガスG2、及び流量調整後ガスG3のように名称を変えて区別することがある。
Natural gas G0 is supplied from
Gas pipe GP0 is connected via position P to gas pipe GP1.
Hereinafter, the natural gas G0 may be distinguished by different names such as a gas before density measurement G1, a gas after density measurement G2, and a gas after flow rate adjustment G3, depending on the gas pipe through which the natural gas G0 passes.
ガス密度計3は、ガス配管GP1から流入する密度測定前ガスG1の密度を測定する。ここで密度測定前ガスG1は、天然ガス供給系R1から供給される天然ガスG0である。
ガス密度計3は、一例として、振動式ガス密度計である。ガス密度計3には、薄肉円筒振動子(レゾネータ)が内蔵されており、その共振周波数は周囲を流れる密度測定前ガスG1の密度に依存して変化する。ガス密度計3は、この共振周波数を測定することにより密度測定前ガスG1の密度を測定する。
The gas density meter 3 measures the density of the pre-density-measurement gas G1 flowing from the gas pipe GP1. Here, the gas before density measurement G1 is the natural gas G0 supplied from the natural gas supply system R1.
The gas density meter 3 is, for example, a vibrating gas density meter. The gas density meter 3 incorporates a thin-walled cylindrical vibrator (resonator), and its resonance frequency changes depending on the density of the pre-density-measurement gas G1 flowing around it. The gas density meter 3 measures the density of the pre-density-measurement gas G1 by measuring this resonance frequency.
ガス密度計3は、ガス配管GP2を介してガスマスフローコントローラー4に接続される。密度測定前ガスG1は、ガス密度計3により密度が測定され密度測定後ガスG2としてガスマスフローコントローラー4に流入する。密度測定後ガスG2が、ガス配管GP2を通ってガス密度計3からガスマスフローコントローラー4へ到達するのにかかる時間を伝達時間ttという。つまり、伝達時間ttとは、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置からガスマスフローコントローラー4までの距離に応じた時間である。
The gas density meter 3 is connected to the gas
一方、ガス密度計3は、出入力信号用の配線により信号変換器5に接続される。ガス密度計3は、測定した密度の値を示す電流を信号変換器5に出力する。
On the other hand, the gas density meter 3 is connected to the
ガスマスフローコントローラー4は、制御装置8の制御に基づいて密度測定後ガスG2の流量を制御する。ガスマスフローコントローラー4は、ガス配管の経路上に配置され、ガス配管を流れる天然ガスG0の流量を調整するバルブである。ガスマスフローコントローラー4は、ガス密度計3の下流に配置される。
ガスマスフローコントローラー4は、AD/DA変換ボード9を介して制御装置8により制御される。ガスマスフローコントローラー4は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。
The gas
Gas
ガスマスフローコントローラー4は、ガス配管GP3を介して合流点βに接続される。密度測定後ガスG2は、ガスマスフローコントローラー4により流量を制御され流量調整後ガスG3として合流点βに流入する。流量調整後ガスG3が、ガス配管GP3を通ってガスマスフローコントローラー4から合流点βへ到達するのにかかる時間を遅れ時間tdという。また、ガス配管GP3の長さを長さLとする。長さLは、ガスマスフローコントローラー4から合流点βまでの距離に等しい。
The gas
信号変換器5は、ガス密度計3が出力する電流の値を、電圧の値に変換する。信号変換器5は、変換した電圧の値をAD/DA変換ボード9に供給する。信号変換器5は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。
The
コンプレッサ6は、空気ARを、バルブV1及び空気マスフローコントローラー7を介して合流点βに供給する。バルブV1は、コンプレッサ6と空気マスフローコントローラー7との間に設けられる。バルブV1は、空気ARをコンプレッサ6から空気マスフローコントローラー7へ一定の圧力において流入させる。バルブV1は減圧弁である。
空気マスフローコントローラー7は、制御装置8の制御に基づいて空気ARの流量を制御する。空気マスフローコントローラー7は、空気配管APの経路上に配置され、空気配管APを流れる空気ARの流量を調整するバルブである。空気マスフローコントローラー7は、空気配管APを介して合流点βに接続される。空気マスフローコントローラー7により流量を制御された空気ARは、合流点βに流入する。
空気マスフローコントローラー7は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。
The air mass flow controller 7 controls the flow rate of the air AR under the control of the
The air mass flow controller 7 is connected to the AD/DA conversion board 9 by wiring for input/output signals.
制御装置8は、AD/DA変換ボード9を介して、ガスマスフローコントローラー4、及び空気マスフローコントローラー7を制御する。つまり制御装置8は、ガスマスフローコントローラー4から流出する流量調整後ガスG3の流量、及び空気マスフローコントローラー7から流出する空気ARの流量を制御する。
制御装置8は、出入力信号用の配線によりAD/DA変換ボード9に接続される。制御装置8は、一例として、PC(Personal Computer)である。
A
The
AD/DA変換ボード9は、ガス密度計3が供給する密度測定前ガスG1の密度の値を、信号変換器5を介して取得する。AD/DA変換ボード9は、取得した密度測定前ガスG1の密度の値を制御装置8に供給する。
AD/DA変換ボード9は、制御装置8の制御に基づいて、ガスマスフローコントローラー4を制御するための制御信号を、出入力信号用の配線を介してガスマスフローコントローラー4に供給する。
AD/DA変換ボード9は、制御装置8の制御に基づいて、空気マスフローコントローラー7を制御するための制御信号を、出入力信号用の配線を介して空気マスフローコントローラー7に供給する。
The AD/DA conversion board 9 acquires the density value of the pre-density-measurement gas G<b>1 supplied from the gas density meter 3 via the
The AD/DA conversion board 9 supplies a control signal for controlling the gas
The AD/DA conversion board 9 supplies a control signal for controlling the air mass flow controller 7 to the air mass flow controller 7 via wiring for input/output signals under the control of the
バーナ10は、合流点βから流入する空気混合ガスG4を燃焼させ、火炎を形成する。ここで空気混合ガスG4は、ガス配管GP3を通った流量調整後ガスG3と、空気配管APを通った空気ARとが混合されたガスである。
The
次に、図2を参照し制御装置8の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る制御装置8の構成の一例を示す図である。制御装置8は、密度取得部80と、成分比算出部81と、流量算出部82と、ガス流量制御部83と、遅れ時間算出部84と、記憶部85と、空気流量制御部86とを備える。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
密度取得部80は、ガス密度計3が測定した密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。ここで密度取得部80は、信号変換器5及びAD/DA変換ボード9を介して密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。ただし、図2においては、信号変換器5及びAD/DA変換ボード9は省略されている。
密度取得部80は、取得した密度測定後ガスG2の密度の値を成分比算出部81に供給する。また、密度取得部80は、取得した密度測定後ガスG2の密度の値を遅れ時間算出部84に供給する。
The
The
成分比算出部81は、密度取得部80が取得した密度測定後ガスG2の密度の値から、密度測定後ガスG2の成分比を算出する。成分比算出部81は、算出した密度測定後ガスG2の成分比を流量算出部82に供給する。
The
ここで密度取得部80が取得した密度測定後ガスG2の密度の値とは、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置における天然ガスG0の密度の値である。したがって、成分比算出部81は、天然ガスG0の成分比を示す密度を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置における天然ガスG0の密度に基づいて混合ガスの成分比を算出する。
Here, the density value of the post-density-measurement gas G2 acquired by the
流量算出部82は、成分比算出部81が算出した密度測定後ガスG2の成分比に基づいて、ガスマスフローコントローラー4から流出する流量調整後ガスG3のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。ここで流量算出部82は、流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定、かつ流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とした場合において、流量調整後ガスG3のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。
流量算出部82は、算出したガス流量を示すガス流量情報をガス流量制御部83に供給する。また、流量算出部82は、算出した空気流量を示す空気流量情報を空気流量制御部86に供給する。
The
The
ここで流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定とは、合流点βに流入する流量調整後ガスG3の流量と、合流点βに流入する空気ARとの流量とがそれぞれ一定であるという条件である。つまり、流量調整後ガスG3と空気ARとの総流量一定とは、合流点βから流出する空気混合ガスG4の流量が一定である条件である。
また流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とは、流量調整後ガスG3および空気ARの体積比を、理論混合比における燃料および空気の体積比で除した値を指し、式(1)により表される。
Here, the fixed total flow rate of the gas G3 after flow rate adjustment and the air AR means that the flow rate of the gas G3 after flow rate adjustment flowing into the confluence point β and the flow rate of the air AR flowing into the confluence point β are each constant. This is the condition. In other words, the constant total flow rate of the gas G3 after flow rate adjustment and the air AR is a condition under which the flow rate of the air-mixed gas G4 flowing out from the confluence point β is constant.
Further, the constant equivalence ratio between the gas G3 and the air AR after the flow rate adjustment refers to the value obtained by dividing the volume ratio of the gas G3 and the air AR after the flow rate adjustment by the volume ratio of the fuel and air in the stoichiometric mixture ratio. 1).
ここでQfuelは流量調整後ガスG3の体積を表し、Qairは空気ARの体積を表す。また、量論燃空比(F/A)stは、理論混合比における燃料および空気の体積比を表す。
流量調整後ガスG3と空気ARとの等量比一定とは、合流点βから流出する空気混合ガスG4の等量比が一定である条件である。
Here, Q fuel represents the volume of gas G3 after flow rate adjustment, and Q air represents the volume of air AR. Also, the stoichiometric fuel-air ratio (F/A) st represents the volume ratio of fuel and air in the stoichiometric mixture ratio.
The constant equivalence ratio between the gas G3 after flow rate adjustment and the air AR is a condition that the equivalence ratio of the air-mixed gas G4 flowing out from the confluence point β is constant.
上述したように、流量算出部82は、成分の組成が未知である天然ガスG0と、天然ガスG0と混合される空気ARとの総流量一定、かつ天然ガスG0と空気ARとの等量比一定とした場合において、天然ガスG0の成分比に基づいて、天然ガスG0のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。ここで天然ガスG0の成分比は、成分比算出部81が算出した天然ガスG0の密度が示す成分比である。したがって、流量算出部82は、成分比算出部81が算出した天然ガスG0の密度が示す天然ガスG0の成分比に基づいて、天然ガスG0のガス流量と空気ARの空気流量とを算出する。
As described above, the flow
ガス流量制御部83は、ガス流量制御部83が供給するガス流量情報に基づいて、ガスマスフローコントローラー4を制御する。ガス流量制御部83は、ガスマスフローコントローラー4を制御することにより流量調整後ガスG3の流量を制御する。ここでガス流量制御部83は、AD/DA変換ボード9を介して、流量調整後ガスG3の流量を制御するための信号をガスマスフローコントローラー4に供給する。
上述したように、ガス流量制御部83は、流量算出部82が算出したガス流量に基づいて、ガス配管GP3内を流れる天然ガスG0の流量を制御する。
The gas flow
As described above, the gas
遅れ時間算出部84は、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から合流点βまでの距離に応じた遅れ時間TDTを算出する。遅れ時間TDTは、密度測定後ガスG2がガス密度計3からガス配管GP2を通ってガスマスフローコントローラー4へと流入し、ガスマスフローコントローラー4から流量調整後ガスG3として流出し、ガス配管GP3を通って合流点βへ到達するのにかかる時間である。したがって、遅れ時間TDTは、伝達時間ttと、遅れ時間tdとを加算した時間に等しい。
遅れ時間算出部84は、伝達時間ttと遅れ時間tdとをそれぞれ算出して、算出した伝達時間ttと遅れ時間tdとを加算し遅れ時間TDTとしてもよい。
The
The
ここでは、遅れ時間算出部84が、遅れ時間TDTを算出するのに、予め算出された初期遅れ時間TDT0を補正するための補正値を算出する例を説明する。
遅れ時間算出部84は、密度取得部80が供給する密度測定後ガスG2の密度の値を取得する。遅れ時間算出部84は、記憶部85から遅れ時間情報850を取得する。ここで遅れ時間情報850とは、初期遅れ時間TDT0を示す情報である。初期遅れ時間td0は、ガス配管GP2の長さ、及びガス配管GP3の長さ(長さL)に応じて予め算出された遅れ時間TDTの値である。
Here, an example will be described in which the
The
遅れ時間算出部84は、遅れ時間情報850が示す初期遅れ時間TDT0を、取得した密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて補正することにより、遅れ時間TDTを算出する。つまり、遅れ時間算出部84は、予め算出された初期遅れ時間TDT0を補正するための補正値を算出する。
The delay
ここで初期遅れ時間TDT0は、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、合流点βまでの距離に基づいて算出される時間である。したがって、遅れ時間算出部84は、遅れ時間TDTを、天然ガスG0の密度と、ガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、合流点βまでの距離とに基づいて算出する。
遅れ時間算出部84は、算出した遅れ時間TDTを空気流量制御部86に供給する。
記憶部85は、遅れ時間情報850を記憶する。
Here, the initial delay time TDT0 is a time calculated based on the distance from the measurement position on the path of the gas pipe where the gas density meter 3 is arranged to the confluence point β. Therefore, the delay
The
空気流量制御部86は、遅れ時間算出部84が算出した遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気ARの空気流量とに基づいて空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。
The air
ここで遅れ時間算出部84が算出した遅れ時間TDTとは、密度測定後ガスG2の成分比を示す密度を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管GP3によって供給される流量調整後ガスG3と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管GP3と空気配管APとの接続部において混合する合流点βまでの距離に応じた時間である。
したがって、空気流量制御部86は、天然ガスG0の成分比を示す物理量を測定するガス密度計3が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される天然ガスG0と空気配管によって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合する合流点βまでの距離に応じた遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気流量とに基づいて、空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。ここで天然ガスG0の成分比を示す物理量とは、混合ガスの密度である。
Here, the delay time TDT calculated by the delay
Therefore, the
また、空気流量制御部86は、遅れ時間算出部84が算出した伝達時間ttに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよい。ここで空気流量制御部86は、遅れ時間tdに加えて、伝達時間ttに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよいし、伝達時間ttのみに基づいて空気ARの空気流量を制御してもよい。
Also, the air flow
なお、本実施形態では、遅れ時間算出部84が、予め算出された初期遅れ時間td0を補正するための補正値を算出する場合を一例として説明したが、これに限らない。遅れ時間算出部84は、密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて遅れ時間TDTを算出してもよい。遅れ時間算出部84が、密度測定後ガスG2の密度の値に基づいて遅れ時間TDTを算出する場合、記憶部85に遅れ時間情報850は記憶されなくてもよい。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施形態では、密度取得部80が取得する混合ガスの密度の値が、ガス密度計3により測定される場合について説明するが、これに限らない。密度取得部80が取得する混合ガスの密度の値は、例えば、レーザを用いた光学式の方法や、ガスクロマトグラフィなどにより測定されてもよい。
Further, in the present embodiment, a case where the density value of the mixed gas acquired by the
以下では、制御システムSの効果を説明するために、制御システムSが天然ガス供給系R1の代わりに、模擬燃料供給系R2を備え、成分比が既知である混合ガスの流量を制御する場合について説明する。 In the following, in order to explain the effect of the control system S, the case where the control system S includes a simulated fuel supply system R2 instead of the natural gas supply system R1 and controls the flow rate of a mixed gas with a known component ratio is described. explain.
図3は、本実施形態に係る3種類の気体からなる燃料の模擬燃料供給系R2の一例を示す図である。模擬燃料供給系R2は位置Pにおいて図1に示した制御システムSに接続され、制御システムSに模擬燃料ガスG10を供給する。ここで模擬燃料ガスG10は、天然ガスを模擬するための混合ガスでありメタン、エタン、及びプロパンを含む。天然ガスの燃焼特性は、メタン、エタン、及びプロパンの3種類の混合ガスの燃焼特性とほぼ同様であることが知られている。模擬燃料ガスG10の成分比は既知である。模擬燃料ガスG10の成分比については図5を参照し後述する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a simulated fuel supply system R2 for fuel composed of three kinds of gases according to this embodiment. A simulated fuel supply system R2 is connected to the control system S shown in FIG. Here, the simulated fuel gas G10 is a mixed gas for simulating natural gas and contains methane, ethane, and propane. The combustion characteristics of natural gas are known to be nearly similar to those of three gas mixtures of methane, ethane and propane. The component ratio of the simulated fuel gas G10 is known. The component ratio of the simulated fuel gas G10 will be described later with reference to FIG.
模擬燃料供給系R2は、メタンシリンダーC1、エタンシリンダーC2、及びプロパンシリンダーC3と、バルブV21、バルブV22、及びバルブV23と、ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、及びガスマスフローコントローラー23と、バルブV3と、ガス配管GP10とを備える。
The simulated fuel supply system R2 includes a methane cylinder C1, an ethane cylinder C2, a propane cylinder C3, a valve V21, a valve V22, a valve V23, a gas
メタンシリンダーC1は、メタンを貯蔵する。バルブV21は、メタンシリンダーC1とガスマスフローコントローラー21との間に設けられる。バルブV21は、メタンをメタンシリンダーC1からガスマスフローコントローラー21へ一定の圧力において流入させる。
エタンシリンダーC2は、エタンを貯蔵する。バルブV22は、エタンシリンダーC2とガスマスフローコントローラー22との間に設けられる。バルブV22は、エタンをエタンシリンダーC2からガスマスフローコントローラー22へ一定の圧力において流入させる。
プロパンシリンダーC3は、プロパンを貯蔵する。バルブV23は、プロパンシリンダーC3とガスマスフローコントローラー23との間に設けられる。バルブV23は、プロパンをプロパンシリンダーC3からガスマスフローコントローラー23へ一定の圧力において流入させる。
Methane cylinder C1 stores methane. A valve V<b>21 is provided between the methane cylinder C<b>1 and the gas
Ethane cylinder C2 stores ethane. A valve V<b>22 is provided between the ethane cylinder C<b>2 and the gas
Propane cylinder C3 stores propane. A valve V23 is provided between the propane cylinder C3 and the gas
ガスマスフローコントローラー21は、メタンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー22は、エタンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー23は、プロパンの流量を制御する。ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、及びガスマスフローコントローラー23は、AD/DA変換ボード9を介して制御装置8により制御される。
A gas
ガスマスフローコントローラー21から供給されるメタン、ガスマスフローコントローラー22から供給されるエタン、及びガスマスフローコントローラー23から供給されるプロパンの各気体は、合流点αにおいて合流し混合される。混合された各気体は、模擬燃料ガスG10としてガス配管GP10を通って位置Pへと流入する。
Methane supplied from the gas
バルブV3は、外気につながる流路に設置される。バルブV3は、ガスマスフローコントローラー21から供給されるメタン、ガスマスフローコントローラー22が供給するエタン、及びガスマスフローコントローラー23が供給するプロパンの流量に依存せずに模擬燃料ガスG10の流量を制御するためのバルブである。
A valve V3 is installed in a flow path leading to the outside air. The valve V3 controls the flow rate of the simulated fuel gas G10 independently of the flow rates of methane supplied from the gas
本実施形態においては、バーナ10において形成される火炎の安定性を調べるために火炎高さHを測定する。ここで図4を参照し、火炎高さHについて説明する。
図4は、本実施形態に係る火炎高さHの一例を示す図である。火炎高さHは、バーナ10の出口から火炎の先端までの高さである。火炎高さHは、例えば、火炎の挙動を、イメージインテンシファイアを取り付けた高速度カメラを用いて撮影することにより測定される。
In this embodiment, the flame height H is measured to check the stability of the flame formed in the
FIG. 4 is a diagram showing an example of the flame height H according to this embodiment. Flame height H is the height from the exit of
次に模擬燃料ガスG10の成分比について説明する。
図5は、本実施形態に係る模擬燃料ガスG10の成分比の一例を示す図である。本実施形態では、メタン、エタン、及びプロパンの異なる5種類の成分比の模擬燃料ガスG10を用いる。ただし、以下では模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する場合を例にとって説明する。
Next, the component ratio of the simulated fuel gas G10 will be explained.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the component ratio of the simulated fuel gas G10 according to this embodiment. In this embodiment, simulated fuel gas G10 having five different component ratios of methane, ethane, and propane is used. However, the case where the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E will be described below as an example.
模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量の変化の方法について説明する。
図6は、本実施形態に係る模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量の変化の方法の一例を示す図である。本実施形態では、ガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、ガスマスフローコントローラー23、及び空気マスフローコントローラー7を用いて、メタン、エタン、プロパン、及び空気ARの流量を制御し、模擬燃料ガスG10の成分比の過渡的な変化を実現する。
A method of changing the flow rate of each gas contained in the simulated fuel gas G10 will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a method for changing the flow rate of each gas contained in the simulated fuel gas G10 according to this embodiment. In this embodiment, the gas
模擬燃料ガスG10をある成分比から別の成分比へと切り替える際に、模擬燃料ガスG10に含まれる各気体の流量を線形に変化させた。ここで切り替えに要する時間を遷移時間tvとした。
制御装置8は、20msごとにガスマスフローコントローラー21、ガスマスフローコントローラー22、ガスマスフローコントローラー23、及び空気マスフローコントローラー7へ流量を制御するための信号を供給し、各気体の流量の切り替えを行う。
When switching the simulated fuel gas G10 from one component ratio to another, the flow rate of each gas contained in the simulated fuel gas G10 was changed linearly. Here, the time required for switching is defined as transition time tv .
The
次に図7及び図8を参照し、模擬燃料ガスG10の成分比の過渡的な変化における模擬燃料ガスG10及び空気の流量についての条件について説明する。
図7は、本実施形態に係る燃料流量一定条件の一例を示す図である。ここで総流量とは、模擬燃料ガスG10の流量と、空気ARの流量との合計である。燃料流量一定条件においては、模擬燃料ガスG10の流量、及び空気ARの流量を一定に保ち、模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えが行われる。本実施形態の総流量は、一例として、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなる流量である。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the conditions for the flow rates of the simulated fuel gas G10 and air during transient changes in the component ratio of the simulated fuel gas G10 will be described.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a constant fuel flow rate condition according to this embodiment. Here, the total flow rate is the sum of the flow rate of the simulated fuel gas G10 and the flow rate of the air AR. Under the constant fuel flow rate condition, the flow rate of the simulated fuel gas G10 and the flow rate of the air AR are kept constant, and the component ratio of the simulated fuel gas G10 is switched. The total flow rate in this embodiment is, for example, a flow rate at which the average flow velocity of the air-mixed gas G4 at the outlet of the
図8は、本実施形態に係る当量比一定条件の一例を示す図である。当量比一定条件においては、当量比が一定値となるように模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えが行われる。本実施形態の当量比一定条件では、当量比は、一例として0.85の一定値である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of equivalence ratio constant conditions according to the present embodiment. Under the constant equivalence ratio condition, the component ratio of the simulated fuel gas G10 is switched so that the equivalence ratio becomes a constant value. Under the constant equivalence ratio condition of the present embodiment, the equivalence ratio is, for example, a constant value of 0.85.
本実施形態の制御システムSでは、空気流量は遅れ時間TDTに基づいて算出される。制御システムSとは異なり、遅れ時間TDTに基づかずに空気流量が算出される場合、火炎高さHに時間変動やオーバーシュートが生じる。
ここで流量の変化は圧力伝搬により伝達する。したがって、流量の変化は音速で伝達する。一方、成分比の変化は対流速度において伝達する。流量の変化が伝搬する速度よりも、成分比の変化が伝達する速度の方が遅い。制御システムSにおいては、燃料流量の制御において、流量の変化の伝達にかかる時間は無視できる程度に短いが、成分比の変化の伝達に係る時間は無視できない程度に長い。火炎高さHにオーバーシュートが生じるのは、成分比の変化が生じた位置から合流点βまでの長さに応じて遅れ時間TDTが生じるためであると考えられる。
In the control system S of this embodiment, the air flow rate is calculated based on the delay time TDT. Unlike the control system S, when the air flow rate is calculated without being based on the delay time TDT, the flame height H fluctuates with time and overshoots.
Here the change in flow rate is transmitted by pressure propagation. Therefore, changes in flow rate propagate at the speed of sound. On the other hand, changes in component ratios propagate at convective velocities. A change in component ratio propagates slower than a change in flow rate propagates. In the control system S, in controlling the fuel flow rate, the time required to transmit changes in the flow rate is negligibly short, but the time required to transmit changes in the component ratio is long to the extent that it cannot be ignored. It is considered that the reason why the flame height H overshoots is that the delay time TDT occurs according to the length from the position where the component ratio changes to the confluence point β.
本実施形態との比較のために図14及び図15を参照し、遅れ時間TDTに基づかずに空気流量が算出される場合の実験結果について説明する。図14及び図15では、合流点αにおける燃料流量、合流点βにおける燃料流量、空気流量、及び合流点βにおける当量比を示すグラフがそれぞれ示されている。ここで燃料流量とは、模擬燃料ガスG10の流量である。 Experimental results when the air flow rate is calculated without being based on the delay time TDT will be described with reference to FIGS. 14 and 15 for comparison with the present embodiment. 14 and 15 show graphs respectively showing the fuel flow rate at the confluence point α, the fuel flow rate at the confluence point β, the air flow rate, and the equivalence ratio at the confluence point β. Here, the fuel flow rate is the flow rate of the simulated fuel gas G10.
図14は、本実施形態との比較のための当量比一定条件における実験結果の一例を示す図である。図14の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。 FIG. 14 is a diagram showing an example of experimental results under a constant equivalence ratio condition for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 14, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E under the constant equivalence ratio condition.
まず、合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化、及び燃料流量の変化が遷移時間tvだけ生じる(時刻t11~時刻t12)。合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化、及び燃料流量の変化が生じると、同時に空気流量が変化する(時刻t11~時刻t12)。
しかし、合流点βでは燃料流量は瞬時に変化する(時刻t11~時刻t12)が、成分比の変化が合流点αから合流点βに到達するまでには、模擬燃料ガスG10の流路の長さに応じた遅れ時間td(時刻t11~時刻t13)だけかかる。
したがって、成分比種類Aの模擬燃料ガスG10が、成分比種類Eの模擬燃料ガスG10に合わせた想定より小さい流量において流れることになり、当量比が当量比一定条件の想定よりも小さくなる。当量比が当量比一定条件の想定よりも小さくなるため、火炎高さHにオーバーシュートが生じると考えられる。
First, at the junction α, the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 and the change in the fuel flow rate occur only during the transition time tv (time t11 to time t12). When the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes and the fuel flow rate changes at the confluence point α, the air flow rate changes at the same time (time t11 to time t12).
However, at the confluence point β, the fuel flow rate changes instantaneously (time t11 to time t12). It takes only the delay time t d (time t11 to time t13) corresponding to the time.
Therefore, the simulated fuel gas G10 of the component ratio type A flows at a flow rate smaller than that assumed in accordance with the simulated fuel gas G10 of the component ratio type E, and the equivalence ratio becomes smaller than assumed under the constant equivalence ratio condition. Since the equivalence ratio is smaller than assumed under the constant equivalence ratio condition, it is considered that the flame height H overshoots.
図15は、本実施形態との比較のための燃料流量一定条件における実験結果の一例を示す図である。図15の例では、燃料流量一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t21~時刻t22)。なお、燃料流量一定条件においては、空気流量は一定である。
まず、合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化が遷移時間tvだけ生じる。ここで模擬燃料ガスG10の成分比は、成分比種類Aが線形に減少し成分比種類Eが線形に増加することにより、成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。合流点αにおいて模擬燃料ガスG10の成分比の変化が遷移時間tvだけ生じると、合流点βでは模擬燃料ガスG10の成分比の変化は、遅れ時間td後に遷移時間tvだけ生じる(時刻t23~時刻t24)。
FIG. 15 is a diagram showing an example of experimental results under constant fuel flow rate conditions for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 15, under the constant fuel flow rate condition, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E (time t21 to time t22). Note that the air flow rate is constant under the constant fuel flow rate condition.
First, at the junction α, the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 occurs only during the transition time tv . Here, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from the component ratio type A to the component ratio type E by linearly decreasing the component ratio type A and linearly increasing the component ratio type E. When the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 occurs at the confluence point α for the transition time tv, at the confluence point β, the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 occurs for the transition time tv after the delay time td (time t23 to time t24).
燃料流量一定条件では、空気流量の変化及び燃料流量の変化が生じないため、遅れ時間tdによる当量比の変化は生じず、バーナ10の出口に成分比の変化が到達する時刻が変化する。燃料流量一定条件では、火炎高さHの変化の大きさは、模擬燃料ガスG10の流路の長さに依存せず、流路の長さに応じて変化の開始時刻が異なる。
Under the constant fuel flow rate condition, there is no change in the air flow rate and no change in the fuel flow rate, so the equivalence ratio does not change due to the delay time td , and the time at which the change in the component ratio reaches the outlet of the
次に図16及び図17を参照し、遅れ時間tdを考慮し、合流点βにおける模擬燃料ガスG10の当量比を一定に保つ場合の実験結果について説明する。
図16は、本実施形態との比較のための空気流量制御における実験結果の第1の例を示す図である。図16の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t31~時刻t32)。ただし、図16の例では、模擬燃料ガスG10の成分比の変化において模擬燃料ガスG10の燃料流量は、当量比一定条件において想定されるより小さい値となる。
Next, with reference to FIGS . 16 and 17, experimental results in the case where the equivalence ratio of the simulated fuel gas G10 at the confluence point β is kept constant in consideration of the delay time td will be described.
FIG. 16 is a diagram showing a first example of experimental results in air flow rate control for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 16, under the constant equivalence ratio condition, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E (time t31 to time t32). However, in the example of FIG. 16, the fuel flow rate of the simulated fuel gas G10 becomes a smaller value than assumed under the constant equivalence ratio condition when the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes.
燃料流量が、当量比一定条件において想定されるより小さいため、空気流量が遅れ時間tdの間だけ一時的に減少するよう制御されている。したがって、当量比は一定に保たれているが、総流量は一時的に減少する(時刻t31~時刻t34)。なお、図16の例では、総流量は、模擬燃料ガスG10の成分比の変化の前後において、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなるように制御されている。
Since the fuel flow is less than expected in the constant equivalence ratio condition, the air flow is controlled to temporarily decrease during the delay time td . Therefore, although the equivalence ratio is kept constant, the total flow rate temporarily decreases (time t31 to time t34). In the example of FIG. 16, the total flow rate is controlled so that the average flow velocity of the air-mixed gas G4 at the outlet of the
図17は、本実施形態との比較のための燃料流量制御における実験結果の第2の例を示す図である。図17の例では、当量比一定条件において、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する(時刻t41~時刻t42)。
合流点αにおける模擬燃料ガスG10の成分比の変化が生じてから遅れ時間tdだけ経過するまでの間、燃料流量は成分比種類Aに対応する値に保たれる。これにより、合流点βに成分比の変化が到達するまで燃料流量は変化しない(時刻t41~時刻t43)。空気流量についても、合流点βに成分比の変化が到達するまで変化しない(時刻t41~時刻t43)。したがって、図17の例では、当量比及び総流量が一定に保たれている。ここで総流量は、バーナ10の出口における空気混合ガスG4の平均流速が0.8m/sとなるように制御されている。
FIG. 17 is a diagram showing a second example of experimental results in fuel flow rate control for comparison with the present embodiment. In the example of FIG. 17, under the constant equivalence ratio condition, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E (time t41 to time t42).
The fuel flow rate is maintained at a value corresponding to the component ratio type A from when the change in the component ratio of the simulated fuel gas G10 at the junction α occurs until the delay time td elapses. As a result, the fuel flow rate does not change until the change in the component ratio reaches the confluence point β (time t41 to time t43). The air flow rate also does not change until the change in the component ratio reaches the confluence point β (time t41 to time t43). Therefore, in the example of FIG. 17, the equivalence ratio and total flow rate are kept constant. Here, the total flow rate is controlled so that the average flow velocity of the air mixed gas G4 at the outlet of the
図16及び図17における遅れ時間tdに基づく制御では、合流点αから合流点βまでの流路の長さLに応じた遅れ時間tdを算出する必要がある。ここで図9を参照し遅れ時間tdの算出方法について説明する。
図9は、本実施形態に係る遅れ時間の算出方法の一例を示す図である。遅れ時間tdは燃料流量に依存する。ここで、燃料流量は時間変化するため、遅れ時間tdも時間変化する。そこで遅れ時間tdに対応する模擬燃料ガスG10の容積を容積Vd(t)とすると、容積Vd(t)は式(2)を用いて表される。
In the control based on the delay time td in FIGS . 16 and 17, it is necessary to calculate the delay time td according to the length L of the flow path from the junction α to the junction β. Here, a method for calculating the delay time td will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a delay time calculation method according to the present embodiment. The delay time td depends on the fuel flow rate. Here, since the fuel flow rate changes with time, the delay time td also changes with time. Assuming that the volume of the simulated fuel gas G10 corresponding to the delay time td is the volume Vd( t ), the volume Vd(t) is expressed using Equation (2).
ここで面積Achannelは合流点αから合流点βまでの流路の断面積である。一方、容積Vd(t)は、式(3)を用いて表すことができる。 Here, the area A channel is the cross-sectional area of the channel from the junction α to the junction β. On the other hand, volume Vd(t) can be expressed using equation (3).
ここで流量Qfuel(t)は燃料流量である。したがって、式(2)及び式(3)から容積Vd(t)を消去し得られる遅れ時間tdについての方程式を解くことにより、遅れ時間tdが算出される。ただし、式(3)の積分は、図9のように時間、及び流量Qfuel(t)を離散値として扱い演算される。 where the flow rate Q fuel (t) is the fuel flow rate. Therefore, the lag time td is calculated by solving the equation for the lag time td obtained by eliminating the volume Vd( t ) from equations (2) and (3). However, the integration of equation (3) is calculated by treating the time and the flow rate Q fuel (t) as discrete values as shown in FIG.
次に、図10及び図11を参照し、ガス密度計3により模擬燃料ガスG10の密度を測定し、制御装置8が模擬燃料ガスG10の成分比の変化を検出し、流量を制御する方法について説明する。
図10は、本実施形態に係るメタンの体積分率とガス密度計3の出力値との関係の一例を示す図である。グラフGR1は、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比に対しての、メタンの体積分率とガス密度計3の出力値との関係を示す。
Next, with reference to FIGS. 10 and 11, a method of measuring the density of the simulated fuel gas G10 with the gas density meter 3, detecting changes in the component ratio of the simulated fuel gas G10 with the
FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 according to this embodiment. A graph GR1 shows the relationship between the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 for a given component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state.
定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比においては、メタンの体積分率毎に、メタンの体積分率とエタンの体積分率とプロパンの体積分率とが組になっている。ただし、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比においては、エタンの体積分率とプロパンの体積分率との比率は、メタンの体積分率によらず5対1とした。 In the predetermined component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state, the volume fraction of methane, the volume fraction of ethane, and the volume fraction of propane are paired for each volume fraction of methane. However, in the predetermined component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state, the ratio of the volume fraction of ethane to the volume fraction of propane was set to 5:1 regardless of the volume fraction of methane.
グラフGR1から、メタンの体積分率とガス密度計3の出力値とは、該線形となっている。したがって、グラフGR1からガス密度計3の出力値からメタンの体積分率を算出することができる。さらに、メタンの体積分率から、定常状態における所定の模擬燃料ガスG10の成分比を用いて、模擬燃料ガスG10の成分比を算出することができる。 From the graph GR1, the volume fraction of methane and the output value of the gas density meter 3 are linear. Therefore, the volume fraction of methane can be calculated from the output value of the gas density meter 3 from the graph GR1. Furthermore, the component ratio of the simulated fuel gas G10 can be calculated from the volume fraction of methane using a predetermined component ratio of the simulated fuel gas G10 in the steady state.
次に、図11を参照し模擬燃料ガスG10の成分比と、ガスマスフローコントローラー4が出力する気体の流量の関係について説明する。
Next, the relationship between the component ratio of the simulated fuel gas G10 and the gas flow rate output by the gas
図11は、本実施形態に係るガスマスフローコントローラー4の補正値とメタンの体積分率との関係の一例を示す図である。ガスマスフローコントローラー4が出力する気体の流量は、流れる気体の種類に依存する。したがって、模擬燃料ガスG10の成分比が変化すると、ガスマスフローコントローラー4に同じ流量の指示値を与えていたとしても、出力される流量は変化してしまう。そこで、流量の指示値と実際の流量との校正を行う必要がある。
流量指示値Qinputに対して実流量Qoutputを補正する係数kMFCを式(4)を用いて定義する。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the correction value of the gas
A coefficient kMFC for correcting the actual flow rate Q output with respect to the flow rate command value Qinput is defined using equation (4).
グラフGR2は、ガスマスフローコントローラー4の補正係数である係数kMFCと、メタンの体積分率との関係を示す。グラフGR2は、2次関数により近似される。
A graph GR2 shows the relationship between the coefficient kMFC, which is the correction coefficient of the gas
次に燃料流量をメタンの体積分率から算出する方法について説明する。当量比rは、上述した式(1)により表される。メタンの体積分率をΦCH4、エタンの体積分率をΦC2H6、プロパンの体積分率をΦC3H8とすると、式(1)の量論燃空比(F/A)stは式(5)を用いて表される。 Next, a method for calculating the fuel flow rate from the volume fraction of methane will be described. The equivalence ratio r is represented by Equation (1) described above. Assuming that the volume fraction of methane is Φ CH4 , the volume fraction of ethane is Φ C2H6 , and the volume fraction of propane is Φ C3H8 , the stoichiometric fuel-air ratio (F/A) st in equation (1) is expressed by equation (5) is represented using
したがって、量論燃空比(F/A)stはメタンの体積分率の関数として表される。ただし、空気中の酸素の体積分率は、国際標準大気の値を用いた。また、総流量Qtotalは、式(6)のように表される。 Therefore, the stoichiometric fuel-air ratio (F/A) st is expressed as a function of the volume fraction of methane. However, the value of the international standard atmosphere was used for the volume fraction of oxygen in the air. Also, the total flow rate Q total is expressed as in Equation (6).
当量比一定条件、及び燃料流量一定条件の下では、式(1)、式(5)、及び式(6)により、メタンの体積分率がわかれば、流量Qfuel及び空気流量Qairを式(7)及び式(8)を用いて算出できる。 Under the constant equivalence ratio condition and the constant fuel flow rate condition, if the volume fraction of methane is known from equations (1), (5), and (6), the flow rate Q fuel and the air flow rate Q air can be calculated by the formula It can be calculated using (7) and equation (8).
ガス密度計3が設置された流路系において、ガス密度計3から出力された成分比をもつ模擬燃料ガスG10が、ガスマスフローコントローラー4へと到達するまでには、伝達時間ttだけかかる。また、ガスマスフローコントローラー4の出口から合流点βへと模擬燃料ガスG10が到達するまでには遅れ時間tdだけかかる。したがって、時刻tにおけるガスマスフローコントローラー4への指示値Qinputは、式(4)及び式(7)より式(9)により表される。
In the flow path system in which the gas density meter 3 is installed, it takes a transmission time tt for the simulated fuel gas G10 having the component ratio output from the gas density meter 3 to reach the gas
ここでΦinputは、ガス密度計3が測定する模擬燃料ガスG10の密度の値から得られたメタンの体積分率である。 Here, Φ input is the volume fraction of methane obtained from the value of the density of the simulated fuel gas G10 measured by the gas density meter 3.
図12は、本実施形態に係るガス密度計3を用いた燃料組成切り替え条件における各種変数の時間変化の一例を示す図である。図12では、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。 FIG. 12 is a diagram showing an example of temporal changes of various variables under fuel composition switching conditions using the gas density meter 3 according to the present embodiment. In FIG. 12, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E. In FIG.
まず、合流点αにおける各気体の流量がそれぞれ遷移時間tvの間変化し(時刻t1~時刻t2)、合流点αにおける模擬燃料ガスG10の成分比が変化する。
次に、ガス密度計3が配置される位置における模擬燃料ガスG10の密度が変化する(時刻t3~時刻t4)。
First, the flow rate of each gas at the junction α changes during the transition time tv (time t1 to time t2), and the component ratio of the simulated fuel gas G10 at the junction α changes.
Next, the density of the simulated fuel gas G10 at the position where the gas density meter 3 is arranged changes (time t3 to time t4).
模擬燃料ガスG10の成分比の変化に応じて、ガスマスフローコントローラー4の係数kMFCが校正される(時刻t5~時刻t6)。ガスマスフローコントローラー4が配置される位置における燃料流量は、伝達時間ttと遅れ時間tdだけ遅れて制御される。ここで伝達時間ttは、ガス密度計3からガスマスフローコントローラー4まで模擬燃料ガスG10がガス配管GP2を伝搬するのにかかる時間である。遅れ時間tdは、ガスマスフローコントローラー4から合流点βまで模擬燃料ガスG10がガス配管GP3を伝搬するのにかかる時間である。
なお、伝達時間ttは、遅れ時間tdと同様に式(2)及び式(3)を用いて算出される。
The coefficient k MFC of the gas
The transmission time tt is calculated using the equations (2) and (3) in the same manner as the delay time td .
ガスマスフローコントローラー4により、伝達時間ttと遅れ時間tdだけ遅れて模擬燃料ガスG10の燃料流量が制御される(時刻t7~時刻t8)。流量の変化は圧力伝搬により伝達するため、合流点βにおける燃料流量は、ガスマスフローコントローラー4における燃料流量の変化とほぼ同時に変化する(時刻t7~時刻t8)。
The gas
図13は、本実施形態に係る各条件における実験結果の一例を示す図である。図13では、燃料流量一定条件、当量比一定条件、空気流量制御、燃料流量制御、及び密度計制御の5種類の条件における火炎高さHの時間変化がそれぞれ示されている。ここで図13では、遷移時間tvが1s、合流点αから合流点βまでの距離が1500mmのときの火炎高さHの時間変化が示されている。図13では、模擬燃料ガスG10の成分比が成分比種類Aから成分比種類Eへと変化する。 FIG. 13 is a diagram showing an example of experimental results under each condition according to this embodiment. FIG. 13 shows time variations of the flame height H under five types of conditions: constant fuel flow rate, constant equivalence ratio, air flow rate control, fuel flow rate control, and density meter control. Here, FIG. 13 shows the time variation of the flame height H when the transition time tv is 1 s and the distance from the confluence point α to the confluence point β is 1500 mm. In FIG. 13, the component ratio of the simulated fuel gas G10 changes from component ratio type A to component ratio type E. In FIG.
燃料流量一定条件、及び当量比一定条件においては、遅れ時間tdを考慮した制御が行われていない。空気流量制御、及び燃料流量制御においては、遅れ時間tdを考慮した制御が行われる。密度計制御では、制御装置8によりガス密度計3により測定される模擬燃料ガスG10の密度に基づいて、燃料流量及び空気流量が制御される。
Under the constant fuel flow rate condition and the constant equivalence ratio condition, control considering the delay time td is not performed. In air flow rate control and fuel flow rate control, control is performed in consideration of the delay time td . In the density meter control, the fuel flow rate and the air flow rate are controlled by the
図13の5つの条件火炎高さHの変動を最も抑制できているのは燃料流量制御である。燃料流量制御では、火炎高さHの変動は模擬燃料ガスG10の成分比の切り替えによる発熱量流速の変化のみに起因する。燃料流量制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約0.7mmである。
一方、空気流量制御では、空気流量の増減及びガスマスフローコントローラー4の応答の遅れによる火炎高さHの変動がみられた。空気流量制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約2.6mmである。
Fuel flow rate control is the most effective in suppressing fluctuations in flame height H under the five conditions shown in FIG. 13 . In fuel flow rate control, fluctuations in the flame height H are caused only by changes in the calorific value flow rate due to switching of the component ratio of the simulated fuel gas G10. For fuel flow control, the difference between the maximum and minimum flame height H is about 0.7 mm.
On the other hand, in the air flow rate control, fluctuations in the flame height H were observed due to increases and decreases in the air flow rate and delays in the response of the gas
密度計制御では、火炎高さHの変動はTaylor拡散による模擬燃料ガスG10の密度分布の変化と、ガス密度計3の応答の遅れとに起因する。密度計制御では、火炎高さHの最大値と最小値との差は約1.4mmである。密度計制御では、燃料流量一定条件、及び当量比一定条件と比較すると火炎高さHの変動は抑制できている。また、密度計制御における火炎高さHの変動は、燃料流量制御における火炎高さHの変動に比べて著しく大きな値ではない。
したがって、ガス密度計3により測定される模擬燃料ガスG10の密度に基づいて制御装置8により制御される密度計制御では、火炎高さHの変動を抑制することができた。
In the density meter control, fluctuations in the flame height H are caused by changes in the density distribution of the simulated fuel gas G10 due to Taylor diffusion and delay in the response of the gas density meter 3. FIG. With densitometer control, the difference between the maximum and minimum flame height H is about 1.4 mm. In the density meter control, fluctuations in the flame height H can be suppressed as compared with the constant fuel flow rate condition and the constant equivalence ratio condition. Also, the variation in the flame height H under density meter control is not significantly larger than the variation in flame height H under fuel flow rate control.
Therefore, in the density meter control performed by the
以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置8は、流量算出部82と、ガス流量制御部83と、空気流量制御部86とを備える。
流量算出部82は、成分の組成が未知である混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と混合される空気ARとの総流量一定、かつ混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気ARとの等量比一定とした場合において、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比に基づいて、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)のガス流量と空気の空気流量と、を算出する。
ガス流量制御部83は、流量算出部82が算出したガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の流量を制御する。
空気流量制御部86は、混合ガスの成分比を示す物理量(密度)を測定する測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合するガス空気混合部(合流点β)までの距離に応じた遅れ時間TDTと、流量算出部82が算出した空気流量とに基づいて、空気配管AP内を流れる空気ARの流量を制御する。
As described above, the
The flow
The gas flow
The air
この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、遅れ時間TDTに基づいて空気ARの空気流量を制御できるため、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。
With this configuration, the
また、本実施形態に係る制御装置8は、成分比算出部81をさらに備える。本実施形態に係る制御装置8では、混合ガスの成分比を示す物理量とは、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の密度である。
成分比算出部81は、混合ガスの成分比を示す物理量(密度)を測定する測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置における混合ガスの成分比を示す密度に基づいて混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比を算出する。
流量算出部82は、成分比算出部81が算出した密度が示す混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の成分比に基づいて、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)のガス流量と空気ARの空気流量と、を算出する。
Further, the
The component
Based on the component ratio of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) indicated by the density calculated by the
この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、混合ガスの成分比をクロマトグラフィなどを用いる場合に比べて短時間において算出できるため、混合ガスの組成が変化してもクロマトグラフィなどを用いる場合に比べて混合ガスを安定して燃焼させることができる。
With this configuration, in the
また、本実施形態に係る制御装置8では、ガス流量制御部83が制御するガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)は、ガス配管において測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置の下流に配置されている。空気流量制御部86は、当該測定位置からガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)までの距離に応じた伝達時間ttに基づいて空気ARの空気流量を制御する。
In addition, in the
この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、伝達時間に基づかない場合に比べてより安定して未燃調ガスを燃焼させることができる。
With this configuration, the
また、本実施形態に係る制御装置8は、遅れ時間算出部84をさらに備える。遅れ時間算出部84は、遅れ時間TDTを、混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の密度と、測定部(ガス密度計3)が配置されるガス配管の経路上の測定位置から、ガス配管によって供給される混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)と空気配管APによって供給される空気ARとをガス配管と空気配管APとの接続部において混合するガス空気混合部(合流点β)までの距離とに基づいて算出する。
Moreover, the
この構成により、本実施形態に係る制御装置8では、予め決められた遅れ時間に基づく場合に比べて、より安定して未燃調ガスを燃焼させることができる。
With this configuration, the
また、本実施形態に係る制御システムSは、制御装置8と、ガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)と、空気流量調整バルブ(空気マスフローコントローラー7)とを備える。
ガス流量調整バルブ(ガスマスフローコントローラー4)は、ガス配管の経路上に配置され、ガス配管を流れる混合ガス(天然ガスG0、模擬燃料ガスG10)の流量を調整する。
空気流量調整バルブ(空気マスフローコントローラー7)は、空気配管APの経路上に配置され、空気配管APを流れる空気ARの流量を調整する。
この構成により、本実施形態に係る制御システムSでは、遅れ時間TDTに基づいて空気ARの空気流量を制御できるため、成分の組成が未知である混合ガスを安定して燃焼させることができる。
The control system S according to this embodiment also includes a
A gas flow control valve (gas mass flow controller 4) is arranged on the path of the gas pipe and adjusts the flow rate of the mixed gas (natural gas G0, simulated fuel gas G10) flowing through the gas pipe.
An air flow rate adjustment valve (air mass flow controller 7) is arranged on the path of the air pipe AP and adjusts the flow rate of the air AR flowing through the air pipe AP.
With this configuration, the control system S according to the present embodiment can control the air flow rate of the air AR based on the delay time TDT, so that the mixed gas whose component composition is unknown can be stably burned.
なお、上述した実施形態における制御装置8の一部、例えば、密度取得部80、成分比算出部81、流量算出部82、ガス流量制御部83、遅れ時間算出部84、及び空気流量制御部86をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、制御装置8に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における制御装置8の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。制御装置8の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Note that a part of the
Also, part or all of the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes, etc., can be made without departing from the gist of the present invention. It is possible to
S…制御システム、1…ガスタンク、2…ガスタンク、3…ガス密度計、4…ガスマスフローコントローラー、5…信号変換器、6…コンプレッサ、7…空気マスフローコントローラー、8…制御装置、9…AD/DA変換ボード、10…バーナ、R1…天然ガス供給系、R2…模擬燃料供給系、GP0、GP1、GP2、GP3、GP10…ガス配管、AP…空気配管、C1…メタンシリンダー、C2…エタンシリンダー、C3…プロパンシリンダー、V1、V11、V12、V21、V22、V23、V3…バルブ、21、22、23…ガスマスフローコントローラー、80…密度取得部、81…成分比算出部、82…流量算出部、83…ガス流量制御部、84…遅れ時間算出部、85…記憶部、850…遅れ時間情報、86…空気流量制御部
S... Control system, 1... Gas tank, 2... Gas tank, 3... Gas density meter, 4... Gas mass flow controller, 5... Signal converter, 6... Compressor, 7... Air mass flow controller, 8... Control device, 9... AD/
Claims (6)
前記流量算出部が算出した前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御部と、
前記混合ガスの成分比を示す前記混合ガスの密度を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御部と
を備える制御装置。 When the total flow rate of a mixed gas whose component composition is unknown and the air mixed with the mixed gas is constant, and the equivalence ratio between the mixed gas and the air is constant, based on the component ratio of the mixed gas a flow rate calculation unit that calculates the gas flow rate of the mixed gas and the air flow rate of the air;
a gas flow control unit that controls the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe based on the gas flow rate calculated by the flow rate calculation unit;
The mixed gas supplied by the gas pipe and the air pipe supplied from a measurement position on the route of the gas pipe where a measuring unit for measuring the density of the mixed gas indicating the component ratio of the mixed gas is arranged The air pipe is calculated based on the delay time corresponding to the distance to the gas-air mixing portion where the air is mixed at the connection portion between the gas pipe and the air pipe, and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit. and an air flow rate control unit that controls the flow rate of the air flowing through the air flow control device.
前記流量算出部は、前記成分比算出部が算出した前記密度が示す前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する
請求項1に記載の制御装置。 further comprising a component ratio calculator that calculates a component ratio of the mixed gas based on the density at the measurement position;
2. The flow rate calculation unit calculates the gas flow rate of the mixed gas and the air flow rate of the air based on the component ratio of the mixed gas indicated by the density calculated by the component ratio calculation unit. controller.
前記空気流量制御部は、前記測定位置から前記ガス流量調整バルブまでの距離に応じた伝達時間と、前記遅れ時間と、前記流量算出部が算出した前記空気流量とに基づいて前記空気の空気流量を制御する
請求項1または請求項2に記載の制御装置。 A gas flow control valve controlled by the gas flow control unit is arranged downstream of the measurement position in the gas pipe,
The air flow rate control unit controls the air flow rate of the air based on the transmission time corresponding to the distance from the measurement position to the gas flow rate adjustment valve , the delay time, and the air flow rate calculated by the flow rate calculation unit. The control device according to claim 1 or 2, which controls the .
をさらに備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の制御装置。 The delay time calculator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a delay time calculator that calculates the delay time based on the density of the mixed gas and the distance from the measurement position to the gas-air mixing unit. controller.
前記ガス配管の経路上に配置され、前記ガス配管を流れる前記混合ガスの流量を調整するガス流量調整バルブと、
前記空気配管の経路上に配置され、前記空気配管を流れる前記空気の流量を調整する空気流量調整バルブと
を備える制御システム。 A control device according to any one of claims 1 to 4;
a gas flow rate adjustment valve arranged on the path of the gas pipe for adjusting the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe;
A control system comprising: an air flow adjustment valve arranged on a path of the air pipe and adjusting a flow rate of the air flowing through the air pipe.
成分の組成が未知である混合ガスと前記混合ガスと混合される空気との総流量一定、かつ前記混合ガスと前記空気との等量比一定とした場合において、前記混合ガスの成分比に基づいて、前記混合ガスのガス流量と前記空気の空気流量と、を算出する流量算出ステップと、
前記流量算出ステップにおいて算出された前記ガス流量に基づいて、ガス配管内を流れる前記混合ガスの流量を制御するガス流量制御ステップと、
前記混合ガスの成分比を示す前記混合ガスの密度を測定する測定部が配置される前記ガス配管の経路上の測定位置から、前記ガス配管によって供給される前記混合ガスと空気配管によって供給される前記空気とを前記ガス配管と前記空気配管との接続部において混合するガス空気混合部までの距離に応じた遅れ時間と、前記流量算出ステップにおいて算出された前記空気流量とに基づいて、前記空気配管内を流れる前記空気の流量を制御する空気流量制御ステップと
を実行させるためのプログラム。 to the computer,
When the total flow rate of a mixed gas whose component composition is unknown and the air mixed with the mixed gas is constant, and the equivalence ratio between the mixed gas and the air is constant, based on the component ratio of the mixed gas a flow rate calculation step of calculating the gas flow rate of the mixed gas and the air flow rate of the air;
a gas flow rate control step of controlling the flow rate of the mixed gas flowing through the gas pipe based on the gas flow rate calculated in the flow rate calculation step;
The mixed gas supplied by the gas pipe and the air pipe supplied from a measurement position on the route of the gas pipe where a measuring unit for measuring the density of the mixed gas indicating the component ratio of the mixed gas is arranged Based on the delay time according to the distance to the gas-air mixing portion where the air is mixed at the connection portion between the gas pipe and the air pipe, and the air flow rate calculated in the flow rate calculation step, the air and an air flow rate control step of controlling the flow rate of the air flowing through the pipe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018105897A JP7162831B2 (en) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | Controllers, control systems and programs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018105897A JP7162831B2 (en) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | Controllers, control systems and programs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019211124A JP2019211124A (en) | 2019-12-12 |
JP7162831B2 true JP7162831B2 (en) | 2022-10-31 |
Family
ID=68845096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018105897A Active JP7162831B2 (en) | 2018-06-01 | 2018-06-01 | Controllers, control systems and programs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7162831B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7278544B2 (en) * | 2019-04-26 | 2023-05-22 | 国立大学法人東海国立大学機構 | Fuel reformer and fuel reforming method |
JP7496768B2 (en) | 2020-12-18 | 2024-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | Methane Production Equipment |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002147752A (en) | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Tokyo Gas Co Ltd | Combustion control method for gas equipment by monitoring gas component |
JP2002267157A (en) | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | Control method for combustion |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012057593A (en) * | 2010-09-13 | 2012-03-22 | Chugai Ro Co Ltd | Fuel-air mixture supply system, and biogas power generation system |
-
2018
- 2018-06-01 JP JP2018105897A patent/JP7162831B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002147752A (en) | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Tokyo Gas Co Ltd | Combustion control method for gas equipment by monitoring gas component |
JP2002267157A (en) | 2001-03-08 | 2002-09-18 | Osaka Gas Co Ltd | Control method for combustion |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019211124A (en) | 2019-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7162831B2 (en) | Controllers, control systems and programs | |
US7396228B2 (en) | Fuel gas calorie control method and device | |
AU2005207563B2 (en) | System and method for flame stabilization and control | |
CN101382512B (en) | Method and system to determine composition of fuel entering combustor | |
JP2010281319A (en) | System and method for controlling calorie content of fuel | |
US6708496B2 (en) | Humidity compensation for combustion control in a gas turbine engine | |
CA2599516A1 (en) | A boiler and combustion control method | |
US20120328994A1 (en) | Method for burning burner | |
JPH076416B2 (en) | Fuel switching device for gas turbines that uses two types of fuel | |
JP5704560B2 (en) | Gas turbine fuel control method and gas turbine fuel control apparatus | |
CN111108279B (en) | Controller and method | |
JPH06147484A (en) | Combustion controller | |
JP5810597B2 (en) | Gaseous fuel measuring device and gas turbine control system | |
KR950014318A (en) | Real time control method and apparatus of gas burner with variable characteristics, especially for metallurgy furnace | |
JP2022072451A (en) | Composition analysis device and composition analysis method of fuel gas, prime mover control device with composition analysis device, and prime mover control method including composition analysis method | |
JP2018505372A (en) | Method for controlling a test apparatus for a gas turbine engine and test apparatus | |
KR20160004768A (en) | Apparatus for simulating Thermoacoustic model and controlling method thereof | |
Tuncer et al. | Hydrogen enriched confined methane flame behavior and flashback modeling | |
JP3138978B2 (en) | Calorimetric method | |
Joo et al. | Measurement of Injector-Driven Flame Response to Acoustic Perturbation Using Fuel-Line Transfer Function | |
JP2008002272A (en) | Internal combustion engine and control method | |
JP4123126B2 (en) | Fuel supply flow control device for gas turbine equipment | |
JP2004279013A (en) | Mixing gas wi control device, gas mixing device, mixture wi control device, gas premixing device, mixture wi control system, mixing gas premixing system, mixing gas wi control method, and mixture wi control system | |
Scarborough | An experimental and theoretical investigation of a fuel system tuner for the suppression of combustion driven oscillations | |
JP5608011B2 (en) | Calorie adjustment device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180622 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210408 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220215 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20220412 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220506 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221011 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7162831 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |