JPH03194313A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃焼制御装置に係り、特に燃焼に必要な空気と
燃料の比率を安定に維持し、異常燃焼を防止するに好適
な燃焼制御装置に関する。

〔従来の技術］ 第４図および第５図は従来の燃焼制御装置の系ｍ図であ
る。第４図において、６はボイラ出口蒸気圧力制御器で
あり、出口圧力設定器１ｂからの目標信号と、ボイラ出
口圧力を測定して測定値に比例した信号を発信するボイ
ラ出口圧力発信器１からの信号１ａとを比較し、その偏
差の比例積分値６ａを発信する。信号６ａはボイラに供
給する燃料流量制御器７への目標設定信号として入力さ
れる。一方、燃料油流量を測定し測定値に比例した信号
を発する燃料流量発信器２からの信号２ａも前記燃料流
量制御器７に送られ、設定信号６ａとの偏差値の比例積
分値に基づく信号７ａにより燃料流量調節弁４の開度を
制御する。また、信号６ａは分岐回路を経て特性設定リ
レー１５に送られ、この特性設定リレー１５から燃料油
の完全燃焼に必要な空気量の１．１倍（空燃比器とし）
う）程度の空気流量設定信号１５ａを空気流量制御器８
に送る。空気流量の測定値に基づく空気流量発信器３か
らの信号３ａも空気流量制御器８に送られ、信号１５ａ
との偏差の比例積分値に基づき信号８ａが空気流量制御
用ダンパのコントロールドライブ５に送られ、ダンパ開
度を制御する。

燃料流量調節弁４の上流側には油配管内圧力を所定圧力
に制御するための燃料圧力調整弁１２が設けられている
。１３は上記油配管内圧力の検出値に基づく信号を発信
する燃料圧力発信器である。

この燃料圧力発信器１３からの信号１３ａと圧力設定信
号１３ｂとの偏差の比例積分値により燃料圧力制御器１
４から制御信号が送られ、圧力調整弁１２の開度が調節
される。

」−記制御系統において、空気制御装置あるいは燃料制
御装置に何らかの異常が生じ、空燃比がずれた場合は手
動による修正操作が必要であった。

第５図は、空燃比のずれを修正する燃焼制御装置の系統
図である。この装置にはクロスリミット回路が使用され
ており、図に示すように通常制御されるべき値、すなわ
ち燃焼に必要な空気流量が例えば１０％をこえて異常減
少した場合には、特性設定リレー３１ａよりこの減少し
た空気流量で燃焼させ得る最大燃料流量信号３１ａ′を
低信号選択リレー３２に送り、蒸気圧力制御器６からの
信号と比較し、低い値の信号を燃料流量制御器７に送り
、これにより燃料流量調整弁４の制御目標信号を絞り込
むように制御する回路が設置されている。また、燃料流
量が例えば、１０％をこえて異常増加した場合は、特性
リレー３１ｂよりこの燃料量を燃焼させ得る最小空気量
信号３１ｂ’を高信号選択リレー３３に送り、特性リレ
ー１５からの信号と比較し、高い値の信号を選択してこ
れを空気流量制御器８の設定信号として送る。いずれの
場合にも、燃料流量調節弁４が暴走した場合には、空燃
比が大きくずれて燃焼不安定になることがあり、とくに
空気量に対し燃料量が増加方向に異常動作して未燃ガス
が多量に発生した場合には、爆発の危険もあり、多くの
爆発事故は制御操作端である調整弁の異常動作が原因で
あることも報告されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術は、燃焼制御に使用する操作端の暴走につ
いて保護することに配慮されておらず、燃焼炉の爆発に
つながる事故の防止が運転員の手動操作に転る制御方法
であった。

本発明の目的は、爆発につながる重大事故を未然に防止
する燃焼制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的は、空燃比が正常時の制御変動幅以上にずれた
場合に、燃料流路に燃料流量調節弁と直列に設置された
燃料圧力調整弁を絞り込むことにより達成される。すな
わち、従来技術の問題点は、燃焼装置の出力検出信号と
出力設定信号との偏差量に基づいて燃料流量設定信号と
空気流量設定信号を発信する燃焼装置の出力制御器と、
燃料流量設定信号と燃料流量信号との偏差量に基づいて
燃料流量調節弁を制御する燃料流量制御装置と、空気流
量信号と空気流量設定信号との偏差量に基づいて空気流
量制御ダンパを制御する空気流量制御装置と、燃料供給
管路に燃料流量調節弁と直列に接続された燃料圧力調整
弁の圧力信号と圧力設定信号との偏差量に基づいて燃料
圧力調整弁を制ｊＢする燃料圧力制御装置とを有する燃
焼制御装置において、燃料流量信号に基づきその流量の
燃料を燃焼させるに必要な最低空気流最信号を発生する
特性リレーと、この最低空気？Ａ量倍信号前記空気流量
設定信号とを比較して高い方の信号値を選択して空気流
量制御装置への設定信号とする高信号選択リレーと、空
気流量信号に基づきその空気量で燃焼させ得る最大燃料
流量信号を発生する特性リレーと、この最大燃料流量信
号と前記出力制御器からの燃料流量設定信号とを比較し
て低い方の信号値を選択して燃料流量制御装置の設定信
号とする低信号選択リレーと、前記最低空気流最信号に
バイアス信号を加算したものを設定信号として空気流量
信号との偏差量に基づき燃料圧力調整弁を制御する信号
を発信する異常時制御器と、該異常時制御器からの信号
と前記燃料圧力制御装置からの信号とを比較して低い信
号値を選択して燃料圧力調整弁の制御信号とする低信号
選択リレーとを設けたことを特徴とする燃焼制御装置、
燃焼装置の出力検出信号と出力設定信号との偏差量に基
づいて燃料流量設定信号と空気流量設定信号を発信する
燃焼装置の出力制御器と、燃料流量設定信号と燃料流量
信号との偏差量に基づいて燃料流量調節弁を制御する燃
料流量制御装置と、空気流量信号と空気流量設定信号と
の偏差量に基づいて空気流量制御ダンパを制御する空気
流量制御装置とを有する燃焼制御１１装置において、燃
料供給管路に直列に複数個設置され前記燃料流量制御装
置からの信号により制御される燃料流量調節弁と、燃料
流量信号に基づきその流量の燃料を燃焼させるに必要な
最低空気流最信号を発生する特性リレーと、この最低空
気流最信号と前記空気流量設定信号とを比較して高い方
の信号値を選択して空気流量制御装置への設定信号とす
る高信号選択リレーと、空気流量信号に基づきその空気
量で燃焼させ得る最大燃料流量信号を発生する特性リレ
ーと、この最大燃料流量信号と前記出力制御器からの燃
料流量設定信号とを比較して低い方の信号値を選択して
燃料流量制御装置の設定信号とする低信号選択リレーと
、前記最低空気流最信号にバイアス信号を加算したもの
を設定信号として空気流量信号との偏差量に基づき燃料
流量調節弁を制御する信号を発信する異常時制御器と、
該異常時制御器からの信号と前記燃料流量制御装置から
の信号とを比較して低い信号値を選択して前記複数個燃
料流量調節弁の制御信号とする低信号選択リレーとを設
けたことを特徴とする燃焼制御装置および。

燃焼装置の出力検出信号と出力設定信号との偏差量に基
づいて燃料流量設定信号と空気流量設定信号を発信する
燃焼装置の出力Ｍ周器と、燃料流量設定信号と燃料流量
信号との偏差量に基づいて燃料流量調節弁を制御する燃
料流量制御装置と、空気流量信号と空気流量設定信号と
の偏差量に基づいて空気流量制御ダンパを制御する空気
流量制御装置と、燃料供給管路に燃料流量調節弁と直列
に接続された燃料圧力調整弁の圧力信号と圧力設定信号
との偏差量に基づいて燃料圧力調整弁を制御する燃料圧
力制御装置とを有する燃焼制御装置において、燃料流量
信号に基づきその流量の燃料を燃焼させるに必要な最低
空気流最信号を発生する特性リレーと、この最低空気流
最信号と前記空気流量設定信号とを比較して高い方の信
号値を選択して空気流量制御装置への設定信号とする高
信号選択リレーと、空気流量信号に基づきその空気量で
燃焼させ得る最大燃料流量信号を発生する特性リレーと
、この最大燃料流量信号と前記出力制御器からの燃料流
量設定信号とを比較して低い方の信号値を選択して燃料
流量制御装置の設定信号とする低信号選択リレーと、前
記最低空気流最信号にバイアス信号を加算したものを設
定信号として空気流量信号との偏差量に基づき燃料圧力
調整弁を制御する信号を発信する異常時制御器と、燃料
流量制御器の出力信号を燃料圧力調整弁の制御信号に変
換する特性リレーと、この特性リレーからの信号と異常
制御器からの信号とを比較して低信号値を選択する低信
号選択リレーと、異常時にはこの低信号選択リレーから
の信号を、正常時には燃料圧力制御装置からの信号を切
換えて圧力調整弁に伝送する切換器と、燃料流量制御弁
の制御信号と該燃料流量制御弁の開度信号とを比較して
所定偏差量検出時に前記切換器を異常時状態に切換える
装置とを設けたことを特徴とする燃焼制御装置により解
決される。

（作用） 燃焼に必要な空気流量に対して、燃料流量が異常に多く
供給されることを防止することが、燃焼を安定に維持す
る上での必要にして充分な条件である。従って空燃比を
規定範囲内に維持するには空気流量計測値に対する、燃
料流量が規定値を越えて供給される場合には、動作不調
となっていると思われる燃料流量調整弁とは別にこれと
直列に設置された燃料圧力調整弁を、空燃比が規定範囲
内となるように絞り込めばよいことになる。この制御方
法によれば、空燃比が太き（ずれることがなく、燃焼を
空気流量に応じた量とするので、空気流量制御の異常を
も含めて、爆発につながるような異常状態を避けること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明をボイラの燃焼制御装置として適用した
実施例系統図である。１はボイラ出口圧力発信器、２は
燃料流量発信器、３は空気流量発信器、４は燃料？ｉｔ
量調節弁、５は空気流＠調節用ダンパの開度を調節する
コントロールドライブ、６は蒸気圧力制御器、７は燃料
圧力制御器、８は空気流量制御器、９．１０．１１．６
１は自動・手動切換器、１３は燃料圧力発信器であり、
それらの動作は第４図、第５図で述べたものと同じであ
る。

クロスリミット回路としては以下のような構成となって
いる。燃料流量発信器２からの流量信号をその燃料を完
全燃焼させるに必要な空気流量の許容変動幅の下限値に
相当する信号を発信するように、特性変換するために特
性設定リレー２０を経て高信号選）Ｒリレー２２に人力
する。一方、蒸気圧力制御器６からの信号に基づき、空
気流量設定信号を発信する特性設定リレー　１５からの
信号も高信号設定リレー２２に入力され、両人力信号の
うち高い信号値が選択され空気流量制御器８に入力され
る。これは空気過剰率を高くとって安全運転するためで
ある。また空気流量発信器３からの信号が特性設定リレ
ー２１に人力され、空気流量に対する燃料の安全燃焼上
許容される最大の燃料流量が特性設定リレー２１から設
定信号として低位選択リレー２３に入力される。燃料流
量制御弁４は通常ボイラ出口蒸気圧力制御器６からの信
号を設定信号として制御されるが、空気流量の制御系統
が異常状態となり、燃料流量に追従して上昇しない場合
にはこの回路の信号が有効に作動することになる。通常
の制御系統が一定の許容変動幅で作動しているので、通
常の変動幅以上にずれている状態で作動させるために、
偏差演算リレー（異常時制御器）１６に対する設定信号
は、特性リレー２０からの信号にバイアス信号発生器１
日からの信号を加算器１７で加算したものを使用する。

バイアス信号値だけ空燃比がずれた場合にこの回路が有
効に作動することになる。バイアス信号発生器Ｉ８のバ
イアス分だけ空気に対する燃料は多く投入されるので、
燃料流量の上限値として圧力調整弁１２の制御信号を低
信号選択リレー１９で絞り込むのに使用する。加算器１
７から異常時制御器１６に供給された設定信号と空気流
量発信器３からの実空気流量信号との偏差の比例積分値
に基づいて、燃料油圧力制御回路の低信号選択ル・−１
９に送るもので、燃料油圧力制御用の燃料圧力側ｉＩｌ
器１４の出力との比較により、圧力制御を無視しても、
空燃比を維持する信号を優先して、燃料圧力調整弁１２
に送るものである。

この実施例の燃焼制御系統によれば、空気流量に対する
燃料流量を特性設定リレー２１から低信号選択リレー２
３に送り、燃料流量調整弁４を制御するも、さらに空気
流量に対する燃料流量が多い場合に、比例積分制御器（
異常時制御器）１６の出力が減少して、燃料圧力調整弁
１２を絞り込む動作をする。燃料流量よりも空気流量が
多い運転状態が通常であり、比例積分制御器（異常時制
御器）１６の出力は常時最大出力となっているので、燃
料圧力制御系統は燃料圧力制御器１４の出力が通常の制
御に使用されており、空燃比異常時のみ作動する。

現在の最新系統である第５図の系統の問題点は燃料流量
制御弁がスティックした場合には、空気流量が何らかの
異常信号で絞り込まれると空燃比が異常に低下して失火
することもある。また、未燃ガスが多量に発生すること
は必至であり、この未燃ガスが瞬時に燃焼するのが爆発
である。制御′ｎ機器が正常に作動すれば問題はないわ
けであるが最もトラブルの多いのが操作端である。

本実施例は、燃料流量制御弁がスティックした時のこと
を考慮して、直列に設置されている燃料油圧力制御弁を
絞り込み、いかなる場合にも空気／燃料比率を危険な範
囲に入れないようにできる点が最大の特徴である。空気
制御操作器がトラブルを起こして、負荷上昇に追従でき
ない場合でも、燃料流量調節弁４または燃料油圧力調整
弁１２のいずれかを空気流量を基準に規定範囲内に制御
することが可能になる点は第５図の回路にないところで
ある。空燃比の異常の原因として操作端の暴走がある。

本実施例は、異常な信号や、制御空気の喪失により操作
端が異常な動きをした場合にも、燃料制御系統の弁を絞
り込む機能を二重に利かせることのできる制御手段を提
供するものである。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図と同
様のボイラ燃焼制御装置系統図である。

制御の基本的方法は、第１図と同様であるが、燃料流量
’Ｗ　ｆｌｆｆ弁４０制御信号と実際の燃料流量調節弁
４の開度との偏差を、偏差検出器２４で検出して所定偏
差ある場合ボイラマスター手動／自動切換器６１を手動
にすると同時に、燃料流量調節弁の手動／自動切換器９
も手動に切り換えて、燃料圧力調整弁１２の制御信号を
信号切換器２５で切り換える。燃料圧力調整弁１２への
信号は、浦常運転中は燃料流量調整弁４への信号に対す
る、燃料圧力調整弁の開度の関係を補正するように、特
性設定リレー２６を経て信号切換器２５に送られていて
、空燃比の異常時には、低信号選択リレー１９で比例積
分制御器（異常時制御器）１６の信号との低い方が選択
して伝達される。この制御系統では制御器のいずれかが
故障したりした場合に有効であり、電子式制御装置では
操作端の開度による診断まで実施している。

第３図は燃料流量調節弁４と４°を２台面列に設置した
場合を示し、空燃比を演算する比例積分制御器（異常時
制御器）１６の信号を低信号選択リレー１９に送り、空
燃比が規定範囲に入るまで、燃料流量調整弁４と４゛、
２台を絞り込むように動作させる。燃料流量調整弁４．
１台が異常状態にあっても、空気流量に対する燃料量が
過大である間は絞り込み、空燃比を維持するものである
。

これまでの実施例では油燃料を使用する場合について述
べたが、ガス燃料についても同様に本発明を適用するこ
とができる。

〔発明の効果） 本発明によれば、自動制御装置の故障や操作端の暴走に
対しても、燃焼に必要な空燃比の最低限度の状態維持が
可能となり、たとえ空気流量制御系統や燃料流量制御系
統が手動運転中であっても、運転員の誤操作をも含めて
、空燃比を維持するように燃料供給流量を制限すること
が可能となる。

燃焼制御の基本は空燃比の異常による失火や爆発につな
がる危険な状態を作らないように、燃料系統を運転する
ことであるが、それを可能にする効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すボイラの燃焼制御装置
系統図、第２図は他の実施例を示すボイラの燃焼制御装
置系統図、第３図は別の実施例を示すボイラの燃焼制御
装置系統図、第４図は従来技術のボイラの燃焼制御装置
系統図、第５図は、クロスリミット回路を使用している
従来の燃焼制御装置系統図である。 １・・・圧力発信器、２・・・燃料流量発信器、３・・
・空気流量発信器、４・・・燃料流量調節弁、５・・・
コントロールドライブ、６・・・蒸気圧力制御器、７・
・・燃料流量制御器、８・・・空気流量制御器、９．１
０．１１．６１・・・自動／手動切換器、１２・・・燃
料圧力調整弁、１３・・・燃料圧力発信器、１４・・・
燃料圧力制御器、１５．２０．２１． １６・・・異常時制御器、１７ アス信号発生器、１９．２ ２２・・・高信号選択リレー、 ５・・・信号切換器。 ２６・・・特性設定リレー ・・・加算器、１８・・・バイ ３・・・低信号選択リレー ２４・・・偏差検出器、２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼装置の出力検出信号と出力設定信号との偏差
   量に基づいて燃料流量設定信号と空気流量設定信号を発
   信する燃焼装置の出力制御器と、燃料流量設定信号と燃
   料流量信号との偏差量に基づいて燃料流量調節弁を制御
   する燃料流量制御装置と、空気流量信号と空気流量設定
   信号との偏差量に基づいて空気流量制御ダンパを制御す
   る空気流量制御装置と、燃料供給管路に燃料流量調節弁
   と直列に接続された燃料圧力調整弁の圧力信号と圧力設
   定信号との偏差量に基づいて燃料圧力調整弁を制御する
   燃料圧力制御装置とを有する燃焼制御装置において、燃
   料流量信号に基づきその流量の燃料を燃焼させるに必要
   な最低空気流量信号を発生する特性リレーと、この最低
   空気流最信号と前記空気流量設定信号とを比較して高い
   方の信号値を選択して空気流量制御装置への設定信号と
   する高信号選択リレーと、空気流量信号に基づきその空
   気量で燃焼させ得る最大燃料流量信号を発生する特性リ
   レーと、この最大燃料流量信号と前記出力制御器からの
   燃料流量設定信号とを比較して低い方の信号値を選択し
   て燃料流量制御装置の設定信号とする低信号選択リレー
   と、前記最低空気流量信号にバイアス信号を加算したも
   のを設定信号として空気流量信号との偏差量に基づき燃
   料圧力調整弁を制御する信号を発信する異常時制御器と
   、該異常時制御器からの信号と前記燃料圧力制御装置か
   らの信号とを比較して低い信号値を選択して燃料圧力調
   整弁の制御信号とする低信号選択リレーとを設けたこと
   を特徴とする燃焼制御装置。
2. （２）燃焼装置の出力検出信号と出力設定信号との偏差
   量に基づいて燃料流量設定信号と空気流量設定信号を発
   信する燃焼装置の出力制御器と、燃料流量設定信号と燃
   料流量信号との偏差量に基づいて燃料流量調節弁を制御
   する燃料流量制御装置と、空気流量信号と空気流量設定
   信号との偏差量に基づいて空気流量制御ダンパを制御す
   る空気流量制御装置とを有する燃焼制御装置において、
   燃料供給管路に直列に複数個設置され前記燃料流量制御
   装置からの信号により制御される燃料流量調節弁と、燃
   料流量信号に基づきその流量の燃料を燃焼させるに必要
   な最低空気流量信号を発生する特性リレーと、この最低
   空気流量信号と前記空気流量設定信号とを比較して高い
   方の信号値を選択して空気流量制御装置への設定信号と
   する高信号選択リレーと、空気流量信号に基づきその空
   気量で燃焼させ得る最大燃料流量信号を発生する特性リ
   レーと、この最大燃料流量信号と前記出力制御器からの
   燃料流量設定信号とを比較して低い方の信号値を選択し
   て燃料流量制御装置の設定信号とする低信号選択リレー
   と、前記最低空気流量信号にバイアス信号を加算したも
   のを設定信号として空気流量信号との偏差量に基づき燃
   料流量調節弁を制御する信号を発信する異常時制御器と
   、該異常時制御器からの信号と前記燃料流量制御装置か
   らの信号とを比較して低い信号値を選択して前記複数個
   燃料流量調節弁の制御信号とする低信号選択リレーとを
   設けたことを特徴とする燃焼制御装置。
3. （３）燃焼装置の出力検出信号と出力設定信号との偏差
   量に基づいて燃料流量設定信号と空気流量設定信号を発
   信する燃焼装置の出力制御器と、燃料流量設定信号と燃
   料流量信号との偏差量に基づいて燃料流量調節弁を制御
   する燃料流量制御装置と、空気流量信号と空気流量設定
   信号との偏差量に基づいて空気流量制御ダンパを制御す
   る空気流量制御装置と、燃料供給管路に燃料流量調節弁
   と直列に接続された燃料圧力調整弁の圧力信号と圧力設
   定信号との偏差量に基づいて燃料圧力調整弁を制御する
   燃料圧力制御装置とを有する燃焼制御装置において、燃
   料流量信号に基づきその流量の燃料を燃焼させるに必要
   な最低空気流量信号を発生する特性リレーと、この最低
   空気流量信号と前記空気流量設定信号とを比較して高い
   方の信号値を選択して空気流量制御装置への設定信号と
   する高信号選択リレーと、空気流量信号に基づきその空
   気量で燃焼させ得る最大燃料流量信号を発生する特性リ
   レーと、この最大燃料流量信号と前記出力制御器からの
   燃料流量設定信号とを比較して低い方の信号値を選択し
   て燃料流量制御装置の設定信号とする低信号選択リレー
   と、前記最低空気流量信号にバイアス信号を加算したも
   のを設定信号として空気流量信号との偏差量に基づき燃
   料圧力調整弁を制御する信号を発信する異常時制御器と
   、燃料流量制御器の出力信号を燃料圧力調整弁の制御信
   号に変換する特性リレーと、この特性リレーからの信号
   と異常制御器からの信号とを比較して低信号値を選択す
   る低信号選択リレーと、異常時にはこの低信号選択リレ
   ーからの信号を、正常時には燃料圧力制御装置からの信
   号を切換えて圧力調整弁に伝送する切換器と、燃料流量
   制御弁の制御信号と該燃料流量制御弁の開度信号とを比
   較して所定偏差量検出時に前記切換器を異常時状態に切
   換える装置とを設けたことを特徴とする燃焼制御装置。