JPH025975B2 - - Google Patents
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- JPH025975B2 JPH025975B2 JP56059709A JP5970981A JPH025975B2 JP H025975 B2 JPH025975 B2 JP H025975B2 JP 56059709 A JP56059709 A JP 56059709A JP 5970981 A JP5970981 A JP 5970981A JP H025975 B2 JPH025975 B2 JP H025975B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/06—Ventilators at the air intake
- F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
この発明はパツケージボイラや比例バーナをも
つ各種工業炉の如き燃焼設備における可変速送風
機の制御方法に関するものであり、更に詳しく
は、排ガス中の特定成分（例えば酸素）の濃度を
検出し、それが所定の値を維持するように燃焼制
御（以下、O2コントロールということがある）
を実施した場合に発生することのある逆応答現象
の防止に関するものである。
つ各種工業炉の如き燃焼設備における可変速送風
機の制御方法に関するものであり、更に詳しく
は、排ガス中の特定成分（例えば酸素）の濃度を
検出し、それが所定の値を維持するように燃焼制
御（以下、O2コントロールということがある）
を実施した場合に発生することのある逆応答現象
の防止に関するものである。
第６図はかかる燃焼炉における従来の燃焼制御
装置を示す構成概要図である。同図において、１
はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、３は給水
管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料供給管、
７は送風機、８は排ガスダクト、１０は自動燃焼
制御装置（ACC）、１２はコントロールモータ、
１３は負荷検出器、１４はリンク機構、１５は燃
料弁、１６は空気ダンパ、１７は調整アーム、１
８はサーボモータ、１９は酸素ガス濃度分析計
（O2センサ）、２０はO2のコントローラ、である。 同図において、パツケージボイラ１の燃焼室へ
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導かれており、
この圧力の高低によつてACC１０はコントロー
ルモータ１２へ信号を送り、コントロールモータ
１２にリンク１４によりリンクされたレバーが、
一斉に動くようになつている。このリンク１４に
は、燃料弁１５や空気ダンパ１６がレバーを通じ
てジヨイントされている。予めこれら弁やダンパ
の特性が粗調整されておれば、コントロールモー
タ１２の動きによつてボイラへの燃料投入制御が
機械的に行なわれうる。排ガスダクト８の内部に
挿入されたO2センサ１９によつてO2（酸素濃度）
が測定される。その信号がO2コントローラ２０
に導びかれ、一方コントロールモータ１２の動き
が負荷検出器１３で検出され、O2コントローラ
２０はその動きの関数値を設定値として、調整ア
ーム１７についているサーボモータ１８を調節す
る。サーボモータ１８は、リンク１４と連結する
レバーの位置をスライドするように働くために、
空気ダンパ１６の動きを修正するように作用す
る。そして空気量を加減するので燃焼に必要な空
気量を微量修正できる。 さて上述の如きパツケージボイラ１において
は、元来はO2コントロールは行われていなかつ
たものである。従つて、サーボモータ１８、調整
アーム１７は存在せず、リンク１４と空気ダンパ
１６は、燃料弁１５とリンク１４が直結されてい
る如く、直結されていた。すなわち燃料弁１５と
空気ダンパ１６が機械的にリンク１４により連結
されており、燃料量の調節と空気量の調節は連動
して同時に同じ割合でしかなされ得なかつた。 一方、パツケージボイラの省エネルギー策の一
つとして排ガス中のO2ガス濃度低域が提案され
ている。燃焼ガス中のO2ガス濃度は、大・中形
ボイラでは経済運転負荷で一般に１〜３％O2で
あるのに、パツケージボイラでは往々にして５〜
７％O2で運転されており格段に低域の程度が悪
い。この原因の一つは前述の如く、燃料弁と空気
ダンパが機械的にリンク機構で連結されており、
このために机上の基本設計では解決できても実地
に設置されたときのそれぞれのボイラの“くせ”
を修正する自由度に欠けていたからである。この
観点から第６図に示した制御系では、調整アーム
１７とサーボモータ１８を追加し、前述の如く、
燃料弁１５による燃料量制御とは独立に、O2ガ
ス濃度低減のために空気量の微量修正を可能にし
たものであつた。 以上のような事情の故に、第６図に示す如き構
成を採るに至つた従来の燃焼制御装置は、その構
成に際し、元来、リンク機構に直結されていた空
気ダンパを、その直結を解いて調整アームとサー
ボモータを追加しなければならず、またリンクに
負荷検出器も追加取付けしており、これらの取付
工事や取付後の調整に多くの手間や費用や検討を
要するという欠点があつた。実際には、第６図に
は図示されていないが、レジスタとか燃料噴霧蒸
気などのレバーや弁があり、ボイラの缶前のリン
ク機構は更に複雑であるから取付工事は一層困難
となる。特に、元来直結されているリンク機構と
空気ダンパを上述のように改造した場合、O2コ
ントロールが何らかの理由で動作しなくなつた場
合には、元の直結構造に復元しなければならず、
或いは調整アーム等の取付空間がない場合もあ
り、このような事情のために上述のような改造を
施すことなしにO2コントロールを実施すること
が要望されていた。
装置を示す構成概要図である。同図において、１
はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、３は給水
管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料供給管、
７は送風機、８は排ガスダクト、１０は自動燃焼
制御装置（ACC）、１２はコントロールモータ、
１３は負荷検出器、１４はリンク機構、１５は燃
料弁、１６は空気ダンパ、１７は調整アーム、１
８はサーボモータ、１９は酸素ガス濃度分析計
（O2センサ）、２０はO2のコントローラ、である。 同図において、パツケージボイラ１の燃焼室へ
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導かれており、
この圧力の高低によつてACC１０はコントロー
ルモータ１２へ信号を送り、コントロールモータ
１２にリンク１４によりリンクされたレバーが、
一斉に動くようになつている。このリンク１４に
は、燃料弁１５や空気ダンパ１６がレバーを通じ
てジヨイントされている。予めこれら弁やダンパ
の特性が粗調整されておれば、コントロールモー
タ１２の動きによつてボイラへの燃料投入制御が
機械的に行なわれうる。排ガスダクト８の内部に
挿入されたO2センサ１９によつてO2（酸素濃度）
が測定される。その信号がO2コントローラ２０
に導びかれ、一方コントロールモータ１２の動き
が負荷検出器１３で検出され、O2コントローラ
２０はその動きの関数値を設定値として、調整ア
ーム１７についているサーボモータ１８を調節す
る。サーボモータ１８は、リンク１４と連結する
レバーの位置をスライドするように働くために、
空気ダンパ１６の動きを修正するように作用す
る。そして空気量を加減するので燃焼に必要な空
気量を微量修正できる。 さて上述の如きパツケージボイラ１において
は、元来はO2コントロールは行われていなかつ
たものである。従つて、サーボモータ１８、調整
アーム１７は存在せず、リンク１４と空気ダンパ
１６は、燃料弁１５とリンク１４が直結されてい
る如く、直結されていた。すなわち燃料弁１５と
空気ダンパ１６が機械的にリンク１４により連結
されており、燃料量の調節と空気量の調節は連動
して同時に同じ割合でしかなされ得なかつた。 一方、パツケージボイラの省エネルギー策の一
つとして排ガス中のO2ガス濃度低域が提案され
ている。燃焼ガス中のO2ガス濃度は、大・中形
ボイラでは経済運転負荷で一般に１〜３％O2で
あるのに、パツケージボイラでは往々にして５〜
７％O2で運転されており格段に低域の程度が悪
い。この原因の一つは前述の如く、燃料弁と空気
ダンパが機械的にリンク機構で連結されており、
このために机上の基本設計では解決できても実地
に設置されたときのそれぞれのボイラの“くせ”
を修正する自由度に欠けていたからである。この
観点から第６図に示した制御系では、調整アーム
１７とサーボモータ１８を追加し、前述の如く、
燃料弁１５による燃料量制御とは独立に、O2ガ
ス濃度低減のために空気量の微量修正を可能にし
たものであつた。 以上のような事情の故に、第６図に示す如き構
成を採るに至つた従来の燃焼制御装置は、その構
成に際し、元来、リンク機構に直結されていた空
気ダンパを、その直結を解いて調整アームとサー
ボモータを追加しなければならず、またリンクに
負荷検出器も追加取付けしており、これらの取付
工事や取付後の調整に多くの手間や費用や検討を
要するという欠点があつた。実際には、第６図に
は図示されていないが、レジスタとか燃料噴霧蒸
気などのレバーや弁があり、ボイラの缶前のリン
ク機構は更に複雑であるから取付工事は一層困難
となる。特に、元来直結されているリンク機構と
空気ダンパを上述のように改造した場合、O2コ
ントロールが何らかの理由で動作しなくなつた場
合には、元の直結構造に復元しなければならず、
或いは調整アーム等の取付空間がない場合もあ
り、このような事情のために上述のような改造を
施すことなしにO2コントロールを実施すること
が要望されていた。
そこで、上述のような従来の技術的事情に鑑み
て、本件出願人によつて、パツケージボイラの如
き焼成炉においてリンク機構を改善することなし
にO2コントロールを可能とする燃焼制御装置が
提案された。第１図は、本件出願人によつて提案
された、パツケージボイラにおいてO2コントロ
ールを実施した燃焼制御装置（特願昭56−35416
号；特開昭57−150728号参照）を示す。同図にお
いて、１はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、
３は給水管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料
供給管、７は送風機、８は排ガスダクト、１０は
自動燃焼制御装置（ACC）、１２は負荷検出器内
蔵形のコントロールモータ、１４はリンク機構、
１５は燃料弁、１６は空気ダンパ、１９は酸素ガ
ス濃度分析計（O2センサ）、２０はO2コントロー
ラ、２１は電動機の可変速制御装置で、以下
VVVF（Variable Voltage Variable
Frequency）と略称することがある。 同図において、パツケージボイラ１の燃焼室へ
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導びかれており、
この圧力が変化するとACC１０の出力によりコ
ントロールモータ１２が作動する。コントロール
モータ１２からリンク機構１４を経由して燃料弁
１５と空気ダンパ１６が働く。これらの弁とダン
パの流量特性は機械的に粗調整されているので、
燃料を燃焼できる。O2センサ１９により排ガス
中のO2濃度を検出すると燃焼の過剰空気率がわ
かるので、O2コントローラ２０は、コントロー
ルモータ１２に内蔵の負荷検出器からの信号の関
数値を設定値として、適正なO2値になるように、
VVVF２１へ作用しO2値を制御する。 ACC１０とVVVF２１を結ぶインタロツク線
２２は、本発明とは直接関係はないものであるが
一応説明しておく。すなわち、VVVF２１が萬
一故障を起したとき、インタロツク線２２を介し
てその旨をACC１０に知らせ、それによるACC
１０からの指令をインタロツク線２２を介して
VVVF２１が受けると、バイパス用の接点BPを
機能させて、送風機駆動電動機の商用周波数によ
る運転を開始し、可変速運転を中止するものであ
る。 なお、パツケージボイラとは、負荷に応じて燃
料量と空気量を共通の操作手段により同時に同じ
割合で制御するようにしたボイラであり、従つて
上述のような制御はバーナ内部で機械的に空気量
と燃料量が比例的に定められている比例バーナを
もつ各種工業炉の如き燃焼炉にも同様に実施でき
るものである。 すなわち、第１図に示した燃焼制御装置は、パ
ツケージボイラ１へ空気を送る送風機７の駆動電
動機を可変速制御する電動機可変速制御装置２１
と、排ガス中の特定成分の濃度を検出する排ガス
濃度検出手段１９と、検出された負荷変動の関数
値を設定値として排ガス濃度が該設定値に近づく
ように前記電動機の可変速制御装置２１を制御し
て炉内へ供給する空気量の微量修正を行なう調節
器２０とを具備することにより、つまり、電動機
可変速制御装置２１を設置することにより、第６
図に示された従来の技術と同様に燃焼炉の燃料の
節減ができるばかりでなくく、更に送風電動機の
電力コストの低減ができる（可変速制御するの
で）ようにすると共に、施行面でもボイラ等にお
ける複雑なリンク機構を殆んど改善する必要がな
いようにしたものである。 しかしながら、本発明者等が、このような電動
機可変速制御装置を備えた燃焼制御装置を実際に
製作し、稼動してみたところ、負荷信号と送風機
駆動電動機の定常速度との間には逆応答領域が存
在し、そのために種々の問題（逆応答現象）が発
生することが判明した。以下において、この逆応
答現象に関する問題について詳細に説明する。 第２図は第１図におけるO2コントローラ２０
の詳細を示すブロツク線図である。同図におい
て、２０１は関数発生器、２０２はPID調節器、
２０３は比較器、である。 関数発生器２０１は、負荷信号によつて異なる
O2ガス目標濃度（SV）を発生する機能をもつて
いる。これは負荷の大小により発煙限界（これ以
下にO2に低下すると不完全燃焼を起こして煙が
発生するという限界のO2濃度）が異なるので、
負荷に応じてO2ガス目標濃度値を設定し直すこ
とが必要だからである。比較器２０３において、
排ガスダクトにおけるO2ガス濃度測定値（PV）
と目標濃度値（SV）を比較し、その差（制御偏
差DV）をPID調節器２０２に入力し、その結果
得られるPID演算出力が操作出力（MV）として
VVVF２１へ送られ、その速度指令となる。 第３図は負荷の大小を表わす負荷信号（例えば
燃料供給管６における弁開度、或いは燃料の流
量、または蒸気管４における蒸気流量等、負荷の
速度を表わす信号なら何でも可）を横軸に、送風
機駆動電動機の定常状態に達したときの運転速度
Ｎ、O2ガス目標濃度SVをそれぞれ縦軸に、とつ
て示したグラフであり、実験の結果得られたもの
である。同図において、イは電動機の定常速度Ｎ
を、ロは目標濃度SVを、ハは発煙限界をそれぞ
れ示している。 さて、第３図において曲線イは負荷の変化に対
してほゞＶ字形をなしていることが認められるで
あろう。そのＶ字の谷の部分（一点鎖線Ｋ）を境
として右側が逆応答領域になつている。 第４図は逆応答現象の説明図である。第４図ａ
に示すように、今設定値SVが時刻t0において階
段状に変化したとすると、普通ならば調節計によ
る制御動作により第４図ｂに示すように、測定値
（制御される状態量、今の例ではO2ガス濃度）
PVはゆるやかに立上り、オーバシユートしたり
しながら定常状態に近づいて行く。所が第４図ｃ
に示すように、測定値PVが一旦減少し、期間Ｔ
の経過後、増加に転じ、以後オーバシユートした
りしながら定常状態に近づいて行くことがある。
この測定値PVが一旦減少する現象を逆応答現象
と称するが、このような現象が起きると、それに
続くオーバシユートも大きくなり、定常状態に達
するまでの時間が長くなり制御性が悪くなる。 このように、本件出願人によつて既に提案され
いる第１図の制御方式、すなわち、送風機の駆動
電動機を電動機可変速制御装置によつて可変速制
御する制御方式では、負荷信号が大きくなると、
上述したように逆応答現象が発生することが見出
された。逆応答が起きるとO2ガス濃度の整定幅
が大きくなるために、発煙限界と目標濃度との差
（マージン、第３図のΔS）も大きくしないと、制
御の過程でO2ガス濃度が発煙限界を下まわり、
煙を発生することがある。またマージンを大きく
すると過剰空気になり省エネルギーの趣旨にそぐ
わなくなる。 この発明は上述の如き従来技術の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つてこの発明の
目的は、パツケージボイラの如き燃焼設備におい
て、逆応答現象を抑止することのできる可変速送
風機の制御方法を提供することにある。
て、本件出願人によつて、パツケージボイラの如
き焼成炉においてリンク機構を改善することなし
にO2コントロールを可能とする燃焼制御装置が
提案された。第１図は、本件出願人によつて提案
された、パツケージボイラにおいてO2コントロ
ールを実施した燃焼制御装置（特願昭56−35416
号；特開昭57−150728号参照）を示す。同図にお
いて、１はパツケージボイラ、２は汽水ドラム、
３は給水管、４は蒸気管、５はバーナ、６は燃料
供給管、７は送風機、８は排ガスダクト、１０は
自動燃焼制御装置（ACC）、１２は負荷検出器内
蔵形のコントロールモータ、１４はリンク機構、
１５は燃料弁、１６は空気ダンパ、１９は酸素ガ
ス濃度分析計（O2センサ）、２０はO2コントロー
ラ、２１は電動機の可変速制御装置で、以下
VVVF（Variable Voltage Variable
Frequency）と略称することがある。 同図において、パツケージボイラ１の燃焼室へ
は、燃料供給管６から供給された燃料と送風機７
により供給された空気がバーナ５によつて吹き込
まれ燃焼する。発生した蒸気は汽水ドラム２から
蒸気管４を通つて負荷へ供給される。パツケージ
ボイラの蒸気管４から自動燃焼制御装置（以下
ACCという）１０へ蒸気圧力が導びかれており、
この圧力が変化するとACC１０の出力によりコ
ントロールモータ１２が作動する。コントロール
モータ１２からリンク機構１４を経由して燃料弁
１５と空気ダンパ１６が働く。これらの弁とダン
パの流量特性は機械的に粗調整されているので、
燃料を燃焼できる。O2センサ１９により排ガス
中のO2濃度を検出すると燃焼の過剰空気率がわ
かるので、O2コントローラ２０は、コントロー
ルモータ１２に内蔵の負荷検出器からの信号の関
数値を設定値として、適正なO2値になるように、
VVVF２１へ作用しO2値を制御する。 ACC１０とVVVF２１を結ぶインタロツク線
２２は、本発明とは直接関係はないものであるが
一応説明しておく。すなわち、VVVF２１が萬
一故障を起したとき、インタロツク線２２を介し
てその旨をACC１０に知らせ、それによるACC
１０からの指令をインタロツク線２２を介して
VVVF２１が受けると、バイパス用の接点BPを
機能させて、送風機駆動電動機の商用周波数によ
る運転を開始し、可変速運転を中止するものであ
る。 なお、パツケージボイラとは、負荷に応じて燃
料量と空気量を共通の操作手段により同時に同じ
割合で制御するようにしたボイラであり、従つて
上述のような制御はバーナ内部で機械的に空気量
と燃料量が比例的に定められている比例バーナを
もつ各種工業炉の如き燃焼炉にも同様に実施でき
るものである。 すなわち、第１図に示した燃焼制御装置は、パ
ツケージボイラ１へ空気を送る送風機７の駆動電
動機を可変速制御する電動機可変速制御装置２１
と、排ガス中の特定成分の濃度を検出する排ガス
濃度検出手段１９と、検出された負荷変動の関数
値を設定値として排ガス濃度が該設定値に近づく
ように前記電動機の可変速制御装置２１を制御し
て炉内へ供給する空気量の微量修正を行なう調節
器２０とを具備することにより、つまり、電動機
可変速制御装置２１を設置することにより、第６
図に示された従来の技術と同様に燃焼炉の燃料の
節減ができるばかりでなくく、更に送風電動機の
電力コストの低減ができる（可変速制御するの
で）ようにすると共に、施行面でもボイラ等にお
ける複雑なリンク機構を殆んど改善する必要がな
いようにしたものである。 しかしながら、本発明者等が、このような電動
機可変速制御装置を備えた燃焼制御装置を実際に
製作し、稼動してみたところ、負荷信号と送風機
駆動電動機の定常速度との間には逆応答領域が存
在し、そのために種々の問題（逆応答現象）が発
生することが判明した。以下において、この逆応
答現象に関する問題について詳細に説明する。 第２図は第１図におけるO2コントローラ２０
の詳細を示すブロツク線図である。同図におい
て、２０１は関数発生器、２０２はPID調節器、
２０３は比較器、である。 関数発生器２０１は、負荷信号によつて異なる
O2ガス目標濃度（SV）を発生する機能をもつて
いる。これは負荷の大小により発煙限界（これ以
下にO2に低下すると不完全燃焼を起こして煙が
発生するという限界のO2濃度）が異なるので、
負荷に応じてO2ガス目標濃度値を設定し直すこ
とが必要だからである。比較器２０３において、
排ガスダクトにおけるO2ガス濃度測定値（PV）
と目標濃度値（SV）を比較し、その差（制御偏
差DV）をPID調節器２０２に入力し、その結果
得られるPID演算出力が操作出力（MV）として
VVVF２１へ送られ、その速度指令となる。 第３図は負荷の大小を表わす負荷信号（例えば
燃料供給管６における弁開度、或いは燃料の流
量、または蒸気管４における蒸気流量等、負荷の
速度を表わす信号なら何でも可）を横軸に、送風
機駆動電動機の定常状態に達したときの運転速度
Ｎ、O2ガス目標濃度SVをそれぞれ縦軸に、とつ
て示したグラフであり、実験の結果得られたもの
である。同図において、イは電動機の定常速度Ｎ
を、ロは目標濃度SVを、ハは発煙限界をそれぞ
れ示している。 さて、第３図において曲線イは負荷の変化に対
してほゞＶ字形をなしていることが認められるで
あろう。そのＶ字の谷の部分（一点鎖線Ｋ）を境
として右側が逆応答領域になつている。 第４図は逆応答現象の説明図である。第４図ａ
に示すように、今設定値SVが時刻t0において階
段状に変化したとすると、普通ならば調節計によ
る制御動作により第４図ｂに示すように、測定値
（制御される状態量、今の例ではO2ガス濃度）
PVはゆるやかに立上り、オーバシユートしたり
しながら定常状態に近づいて行く。所が第４図ｃ
に示すように、測定値PVが一旦減少し、期間Ｔ
の経過後、増加に転じ、以後オーバシユートした
りしながら定常状態に近づいて行くことがある。
この測定値PVが一旦減少する現象を逆応答現象
と称するが、このような現象が起きると、それに
続くオーバシユートも大きくなり、定常状態に達
するまでの時間が長くなり制御性が悪くなる。 このように、本件出願人によつて既に提案され
いる第１図の制御方式、すなわち、送風機の駆動
電動機を電動機可変速制御装置によつて可変速制
御する制御方式では、負荷信号が大きくなると、
上述したように逆応答現象が発生することが見出
された。逆応答が起きるとO2ガス濃度の整定幅
が大きくなるために、発煙限界と目標濃度との差
（マージン、第３図のΔS）も大きくしないと、制
御の過程でO2ガス濃度が発煙限界を下まわり、
煙を発生することがある。またマージンを大きく
すると過剰空気になり省エネルギーの趣旨にそぐ
わなくなる。 この発明は上述の如き従来技術の欠点を除去す
るためになされたものであり、従つてこの発明の
目的は、パツケージボイラの如き燃焼設備におい
て、逆応答現象を抑止することのできる可変速送
風機の制御方法を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、
空気を供給する送風機の駆動電動機を可変速制御
する電動機可変速制御装置を備え、排ガス中の特
定成分の濃度を検出し、負荷変動の関数値を設定
値として前記特定成分濃度が設定値に近づくよう
に前記電動機可変速制御装置を制御して供給空気
量の微量修正を行なうに際し、負荷信号とそれに
対する前記電動機の定常速度を表わす信号との間
の関数関係（第３図イの曲線）から、負荷信号に
対応する定常速度信号を求め、それを先行信号と
して前記可変速制御装置を先行制御することによ
り供給空気量を修正し、逆応答を防止するように
したことを特徴とする。 すなわち、本発明は、 送風機の駆動電動機を電動機可変速制御装置
（VVVF）によつて可変速制御するようにした
こと、 その場合、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電動機の定常速度との関係には、第３
図イにて示すように、逆応答領域が存在するこ
と、そのために逆応答現象が発生することを初
めて見出したこと、 そこで、このような逆応答現象の発生を防止
するために、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電導機の定常速度との関係（第３図イ
の曲線）を予め求めておき、負荷信号が変化し
たとき、それに対応する定常速度を表わす速度
指令を先行信号として発して電動機可変速制御
装置（VVVF）を先行制御するようにしたこ
と、を特徴とするものである。
空気を供給する送風機の駆動電動機を可変速制御
する電動機可変速制御装置を備え、排ガス中の特
定成分の濃度を検出し、負荷変動の関数値を設定
値として前記特定成分濃度が設定値に近づくよう
に前記電動機可変速制御装置を制御して供給空気
量の微量修正を行なうに際し、負荷信号とそれに
対する前記電動機の定常速度を表わす信号との間
の関数関係（第３図イの曲線）から、負荷信号に
対応する定常速度信号を求め、それを先行信号と
して前記可変速制御装置を先行制御することによ
り供給空気量を修正し、逆応答を防止するように
したことを特徴とする。 すなわち、本発明は、 送風機の駆動電動機を電動機可変速制御装置
（VVVF）によつて可変速制御するようにした
こと、 その場合、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電動機の定常速度との関係には、第３
図イにて示すように、逆応答領域が存在するこ
と、そのために逆応答現象が発生することを初
めて見出したこと、 そこで、このような逆応答現象の発生を防止
するために、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電導機の定常速度との関係（第３図イ
の曲線）を予め求めておき、負荷信号が変化し
たとき、それに対応する定常速度を表わす速度
指令を先行信号として発して電動機可変速制御
装置（VVVF）を先行制御するようにしたこ
と、を特徴とするものである。
次に図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。 第５図はこの発明の一実施例の要部を示すブロ
ツク線図である。すなわち本発明においては、第
２図に示したO2コントローラ２０の代りに、第
５図に示した如きO2コントローラ２０Ａを用い
る。 第５図において、２０４は第２の関数発生器、
２０５は比率加減算回路、である。第５図に示す
ブロツク線図が第２図に示したそれと異なる所
は、第２の関数発生器２０４と比率加減算回路２
０５を追加した点にある。関数発生器２０４は、
第３図のイに示したＶ字特性を内蔵している。す
なわち負荷信号が入力されると、それに対応する
送風電動機の定常速度を表わす信号が出力され
る。比率加減算回路２０５では次の式で示す比率
加減算を実行する。 X3＝X1（Ｋ・X2＋１）＝Ｋ・X1・X2＋X1 ……(1) 但しX1は関数発生器２０４の出力を、X2は
PID調節計２０２の出力を、Ｋは定数を、X3は
比率加減算回路２０５の出力を、それぞれ表わし
ている。 第５図において、負荷信号が変動すると、それ
に見合う送風電動機の定常速度信号X1が関数発
生器２０４から出力され、比率加減算回路２０５
を介して速度指令X3としてVVVF２１へ向けて
出力される。X3は式(1)にみられる如く、負荷信
号の変動した当初は、その第２項（X1）が大き
く利き、次いで第１項（Ｋ・X1・X2）が修正出
力として利いてくる。比例定数Ｋの選び方によつ
て修正出力の大きさは適宜の値に定められる。こ
のようにして逆応答現象を防止することができ
る。 なお出力X3によつて送風電動機を実際に制御
するときは、出力X3と電動機速度の実際値を比
較し、その差を図示せざるPID調節計に入力し、
該調節計の出力によつて電動機速度を制御するも
のであることは勿論である。
する。 第５図はこの発明の一実施例の要部を示すブロ
ツク線図である。すなわち本発明においては、第
２図に示したO2コントローラ２０の代りに、第
５図に示した如きO2コントローラ２０Ａを用い
る。 第５図において、２０４は第２の関数発生器、
２０５は比率加減算回路、である。第５図に示す
ブロツク線図が第２図に示したそれと異なる所
は、第２の関数発生器２０４と比率加減算回路２
０５を追加した点にある。関数発生器２０４は、
第３図のイに示したＶ字特性を内蔵している。す
なわち負荷信号が入力されると、それに対応する
送風電動機の定常速度を表わす信号が出力され
る。比率加減算回路２０５では次の式で示す比率
加減算を実行する。 X3＝X1（Ｋ・X2＋１）＝Ｋ・X1・X2＋X1 ……(1) 但しX1は関数発生器２０４の出力を、X2は
PID調節計２０２の出力を、Ｋは定数を、X3は
比率加減算回路２０５の出力を、それぞれ表わし
ている。 第５図において、負荷信号が変動すると、それ
に見合う送風電動機の定常速度信号X1が関数発
生器２０４から出力され、比率加減算回路２０５
を介して速度指令X3としてVVVF２１へ向けて
出力される。X3は式(1)にみられる如く、負荷信
号の変動した当初は、その第２項（X1）が大き
く利き、次いで第１項（Ｋ・X1・X2）が修正出
力として利いてくる。比例定数Ｋの選び方によつ
て修正出力の大きさは適宜の値に定められる。こ
のようにして逆応答現象を防止することができ
る。 なお出力X3によつて送風電動機を実際に制御
するときは、出力X3と電動機速度の実際値を比
較し、その差を図示せざるPID調節計に入力し、
該調節計の出力によつて電動機速度を制御するも
のであることは勿論である。
以上に説明したように、本発明は、
送風機の駆動電動機を電動機可変速制御装置
（VVVF）によつて可変速制御するようにした
こと、 その場合、負荷信号の大小とそれに対する速
風機駆動電動機の定常速度との関係には、第３
図イにて示すように、逆応答領域が存在するこ
と、そのために逆応答現象が発生することを初
めて見出したこと、 そこで、このような逆応答現象の発生を防止
するために、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電動機の定常速度との関係（第３図イ
の曲線）を予め求めておき、負荷信号が変化し
たとき、それに対応する定常速度を表わす速度
指令を先行信号として発して電動機可変速制御
装置（VVVF）を先行制御するようにしたこ
と、 を特徴とするものである。 従つて、このような本発明によれば、本件出願
人によつて既に提案されている第１図の制御方式
に比較して、制御性が大幅に改善され、このため
O2濃度の目標値を発煙限界に近ずけ、マージン
を小さくしても発煙の恐れがないので、それだけ
省エネルギーに資するという利点がある。 この発明はパツケージボイラに限らず、比例バ
ーナを持つ各種工業炉にも応用できる。いずれも
燃焼用空気と燃料の比率が機械的レバーやリンク
によつて一定に定められているが、O2コントロ
ールループの中にあつて独立して作動するために
外乱となつてO2コントロールループに干渉する。
本発明はこの干渉を分析して解決している。空気
と燃料が機械的連結でなく、電気的に空気／燃料
比率制御装置で間接的に制御されていてもこの発
明は有利である。
（VVVF）によつて可変速制御するようにした
こと、 その場合、負荷信号の大小とそれに対する速
風機駆動電動機の定常速度との関係には、第３
図イにて示すように、逆応答領域が存在するこ
と、そのために逆応答現象が発生することを初
めて見出したこと、 そこで、このような逆応答現象の発生を防止
するために、負荷信号の大小とそれに対する送
風機駆動電動機の定常速度との関係（第３図イ
の曲線）を予め求めておき、負荷信号が変化し
たとき、それに対応する定常速度を表わす速度
指令を先行信号として発して電動機可変速制御
装置（VVVF）を先行制御するようにしたこ
と、 を特徴とするものである。 従つて、このような本発明によれば、本件出願
人によつて既に提案されている第１図の制御方式
に比較して、制御性が大幅に改善され、このため
O2濃度の目標値を発煙限界に近ずけ、マージン
を小さくしても発煙の恐れがないので、それだけ
省エネルギーに資するという利点がある。 この発明はパツケージボイラに限らず、比例バ
ーナを持つ各種工業炉にも応用できる。いずれも
燃焼用空気と燃料の比率が機械的レバーやリンク
によつて一定に定められているが、O2コントロ
ールループの中にあつて独立して作動するために
外乱となつてO2コントロールループに干渉する。
本発明はこの干渉を分析して解決している。空気
と燃料が機械的連結でなく、電気的に空気／燃料
比率制御装置で間接的に制御されていてもこの発
明は有利である。
第１図は本件出願人によつて既に提案されてい
る、パツケージボイラにおいてO2コントロール
を実施した燃焼制御を示す概念図、第２図は第１
図におけるO2コントローラの詳細を示すブロツ
ク線図、第３図は第１図に示す制御系の特性を示
すグラフ、第４図は逆応答現象の説明図、第５図
はこの発明の一実施例の要部を示すブロツク線
図、第６図は燃焼炉における従来の燃焼制御装置
を示す構成概要図、である。 符号説明、１……パツケージボイラ、２……汽
水ドラム、３……給水管、４……蒸気管、５……
バーナ、６……燃料供給管、７……送風機、８…
…排ガスダクト、１０……自動燃焼制御装置、１
２……負荷検出器内蔵形コントロールモータ、１
４……リンク、１５……燃料弁、１６……空気ダ
ンパ、１９……O2センサ、２０……O2コントロ
ーラ、２１……電動機の可変速制御装置、２２…
…インタロツク線、２０１……関数発生器、２０
２……PID調節器、２０３……比較器、２０４…
…関数発生器、２０５……比率加減算回路。
る、パツケージボイラにおいてO2コントロール
を実施した燃焼制御を示す概念図、第２図は第１
図におけるO2コントローラの詳細を示すブロツ
ク線図、第３図は第１図に示す制御系の特性を示
すグラフ、第４図は逆応答現象の説明図、第５図
はこの発明の一実施例の要部を示すブロツク線
図、第６図は燃焼炉における従来の燃焼制御装置
を示す構成概要図、である。 符号説明、１……パツケージボイラ、２……汽
水ドラム、３……給水管、４……蒸気管、５……
バーナ、６……燃料供給管、７……送風機、８…
…排ガスダクト、１０……自動燃焼制御装置、１
２……負荷検出器内蔵形コントロールモータ、１
４……リンク、１５……燃料弁、１６……空気ダ
ンパ、１９……O2センサ、２０……O2コントロ
ーラ、２１……電動機の可変速制御装置、２２…
…インタロツク線、２０１……関数発生器、２０
２……PID調節器、２０３……比較器、２０４…
…関数発生器、２０５……比率加減算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 負荷の大小を表わす負荷信号を検出し、該負
荷信号に応じて燃料ならびに空気の供給量を共通
の操作手段を用いて同時に同じ比率で調節するよ
うにした燃焼設備において、 空気を供給する送風機の駆動電動機を可変速制
御する電動機可変速制御装置を備え、排ガス中の
特定成分の濃度を検出し、負荷変動の関数値を設
定値として前記特定成分濃度が設定値に近づくよ
うに前記電動機可変速制御装置を制御して供給空
気量の微量修正を行なうに際し、負荷信号とそれ
に対する前記電動機の定常速度を表わす信号との
間の予め知られている関数関係から、負荷信号に
対応する定常速度信号を求め、それを先行信号と
して前記可変速制御装置を先行制御することによ
り供給空気量を修正し、逆応答を防止するように
したことを特徴とする燃焼設備における可変速送
風機の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56059709A JPS57174618A (en) | 1981-04-22 | 1981-04-22 | Control system for variable spped fan in combustion equipment |
| DE19823215073 DE3215073A1 (de) | 1981-04-22 | 1982-04-22 | Regelanordnung fuer feuerungsanlagen bei dampf- oder heizkesseln |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56059709A JPS57174618A (en) | 1981-04-22 | 1981-04-22 | Control system for variable spped fan in combustion equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57174618A JPS57174618A (en) | 1982-10-27 |
| JPH025975B2 true JPH025975B2 (ja) | 1990-02-06 |
Family
ID=13121005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56059709A Granted JPS57174618A (en) | 1981-04-22 | 1981-04-22 | Control system for variable spped fan in combustion equipment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57174618A (ja) |
| DE (1) | DE3215073A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR880001507B1 (ko) * | 1982-11-01 | 1988-08-16 | 더 뱁콕 앤드 윌콕스 캄패니 | 연소공정에서 손실을 최소화하기 위한 연소 제어장치 및 방법 |
| JPS5987550U (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-13 | 株式会社荏原製作所 | 流動床式焼却炉用ごみ供給装置 |
| EP0132584B1 (de) * | 1983-07-20 | 1989-08-23 | Ferdinand Lentjes Dampfkessel- und Maschinenbau | Verfahren und Anlage zum Vermindern der Schadstoffemissionen in Rauchgasen von Feuerungsanlagen |
| JPS6053718A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-27 | Hitachi Ltd | 火力プラントの酸素制御装置 |
| JPS6082719A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | ボイラの排ガス低酸素燃焼制御装置 |
| JPS62107241U (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-09 | ||
| JPS62252826A (ja) * | 1986-04-23 | 1987-11-04 | Rinnai Corp | 燃焼装置 |
| KR900006243B1 (ko) * | 1986-10-16 | 1990-08-27 | 린나이 가부시기가이샤 | 연소장치 |
| AT396830B (de) * | 1987-12-11 | 1993-12-27 | Vaillant Gmbh | Gasbeheiztes gerät |
| JP2673627B2 (ja) * | 1991-02-22 | 1997-11-05 | フォン ロール ウムヴェルトテクニック アクチエンゲゼルシャフト | ごみ焼却プラントの操作方法およびその制御システム |
| AT401196B (de) * | 1992-02-07 | 1996-07-25 | Vaillant Gmbh | Heizgerät |
| EP0644376B1 (de) * | 1993-09-22 | 1997-10-29 | Landis & Gyr Business Support AG | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Brenners |
| ATE549580T1 (de) * | 2002-06-10 | 2012-03-15 | Vaillant Gmbh | Heizgerät |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375526A (en) * | 1976-12-14 | 1978-07-05 | Measurex Corp | Method and device for controlling combustion efficiency on combustion furnace |
| JPS5391430A (en) * | 1977-01-22 | 1978-08-11 | Ngk Insulators Ltd | Air fuel ratio control device for combustion furnace |
| JPS5582226A (en) * | 1978-12-18 | 1980-06-20 | Osaka Gas Co Ltd | Method of controlling air/fuel ratio |
-
1981
- 1981-04-22 JP JP56059709A patent/JPS57174618A/ja active Granted
-
1982
- 1982-04-22 DE DE19823215073 patent/DE3215073A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5375526A (en) * | 1976-12-14 | 1978-07-05 | Measurex Corp | Method and device for controlling combustion efficiency on combustion furnace |
| JPS5391430A (en) * | 1977-01-22 | 1978-08-11 | Ngk Insulators Ltd | Air fuel ratio control device for combustion furnace |
| JPS5582226A (en) * | 1978-12-18 | 1980-06-20 | Osaka Gas Co Ltd | Method of controlling air/fuel ratio |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3215073A1 (de) | 1982-11-18 |
| JPS57174618A (en) | 1982-10-27 |
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