JPH0375409A - 熱量調節装置に於ける品質制御方法 - 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〉 本発明は被熱調流体に対して、希釈用流体と増熱川流体
を混合して熱量調節を行う熱量調節装置に於ける品質制
御方法に関するものである。

（従来の技術） 連続プロセス等から供給される製造ガス等の被熱１１２
％Ｅ体に、空気等の希釈用流体とＬＰＧ等の増熱用流体
を混合して熱量調節を行う熱ｆｆ１ｉ１節装置では、装
置出力の混合流体の品質を一定に保つ必要があり、具体
的には次の条件を満足する必要がある。即ち、（１）熱
量が一定の領を保っていること、及び（２）ウォッペ指
数等の燃焼性を表わす指標が所定の範囲内に収まってい
ることが必要である。

そこで従来の熱量調節装置に於ける品質制御方法を第２
図を用いて説明する。図に於いて、符号１ａ、１ｂ、１
ｃは、夫々被熱１流体経路、希釈用流体経路、増熱用流
体経路、符＠２ａ、２ｂは混合部であり、また３は混合
流体経路である。経路ｉａ、　１ｂ、ｉｃには夫々流量
センサ４ａ。

４ｂ、４ｃを設けると共に、経路３には熱量センサ５を
設け、この熱量センサ５の出力を入力とする熱量調節計
６を設けている。また、経路１ｂ。

１Ｃの夫々にはＲａ１１節弁７ｂ、７ｃを設けて、この
ｍ１ｍ１節弁７ｂ、７ｃと前記流量センサ４ｂ。

４Ｃ及び流量調節計８ｂ、８Ｃとにより流量制御ループ
９ｂ、９Ｃを構成しており、これらの流は調節計８ｂ、
８ｃには、夫々演算器１０ｂ、１０Ｃによる演算出力を
流１ｉｉ設定値として設定する構成としている。

いま、被熱調流体、希釈用流体及び増熱川流体の夫々の
流量をＦＡ、ＦＢ、ＦＣ，夫々の熱量をＱ　Ａ　、Ｑ　
Ｂ、Ｑ　ｃ　ｓ夫々の比重をＤＡ　、　Ｄａ　。

Ｄｃとし、そして混合流体の所望の熱量、比重を夫々Ｑ
ｓ　、Ｄｓとすると、次の熱量バランス式（１）、比重
バランス式（２）が成り立ち、また混合流体のウォッペ
指数をＷｓとすると、定義から次のウォッペ指数バラン
ス式（３）が得られる。

Ｄｓ　＝　ＤＡ・ＦＡ＋ＤＢ　−Ｆ　＋［）・「、、、
、、、　（２）ＦＡ　＋Ｆａ　＋Ｆｃ しかして、従来ば混合流体の所望の熱ＩＩＱｓ及びウォ
ッペ指数Ｗｓを設定し、これらの設定値と上記（１）　
、（２）式とにより、希釈用流体及び増熱用流体のＦＡ
量を次式のように導出し、Ｆａ＝γＢ・ＦＡ　　　　　
・・・・・・・・・　（４）「Ｃ−γｃ−ＦＡ　　　　
・・・・・・・・・　（５）前記演算器１０ｂに於いて
は、流量センサ４ａにより測定した流量ＦＡに基づいて
（４）式の演算を行って「Ｂの値を流量ｇｌＩＩｉ計８
ｂに設定すると共に、演算器１０ｂに於いては、流量Ｆ
Ａに基づいて（５）式により得られるＦｃの値に熱量ｌ
１節６ｅの操作出力ＭＶを加える次式の演算を行って、
この演算結果の「Ｃの値を流ｌｌｌｖＡ節計８０に設定
して熱量調節を行っていた。

「Ｃ−γｃ−ＦＡ　＋ＭＶ　　　−−（６）このような
制御に於いては、流量ＦＡ、ＦＢ。

「Ｃと熱量ＱＡ　−Ｑａ　、Ｑｃ　ｓ比重ＤＡ　、ＤＢ
。

Ｄｃが所定の値で安定している状態では、混合流体の熱
量は所定の目標値Ｑｓとなり、また燃焼性を表わすウォ
ッペ指数Ｗｓを含む所定範囲内で安定する。そして、混
合流体の熱量が目標値Ｑｓから外れた場合には、熱Ｉｌ
１節計６の操作出力ＭＶによる修正動作で流量「Ｃが調
節され、こうして熱量を目標値Ｑｓに戻すことができる
。以上の制御動作に於いて、混合流体のウォッペ指数は
、経路３に於いて前記熱量センサ５に加えて比重センサ
（図示省略）を設けて、これらの測定領から得ることが
でき、こうして混合流体のウォッペ指数が所定の範囲内
にあるかどうかを監視することができる。

（発明が解決しようとする課題） 前述した通り、従来の制御方法では各流体の熱量、流量
または比重に変動が発生した場合に於ける装置出力の混
合流体の品質変動の修正動作は、熱量についてのみ行わ
れ、ウォッペ指数については前述した監視のみで、その
修正動作は全く行われない。従って、各流体の変動が発
生した場合に於けるウォッペ指数の安定性は必ずしも良
好でなく、この変動許容範囲に余裕がない場合には、こ
れに関する品質確保が困難となる。このため、従来の制
御方法では、ウォッペ指数の安定性は、例えば被熱調流
体としての製造ガスのプロセスの安定に頼らざるを得な
い等の課題がある。

本発明は、かかる課題を解決することを目的とするもの
である。

（課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するために、本発明は被熱ｉＪ５ｍ
体に対して、希釈用流体と増熱用流体を夫々流量制御し
て混合する熱ｍａ節装置に於いて、希釈用流体の流量制
御ループを構成する流量調節計に、混合に於けるウォッ
ペ指数のバランス式から導出される流量値を設定すると
共に、増熱用流体のＲＩ　ＩＩＩ　’ｍループを構成す
る流量調節計に、混合に於ける熱量のバランス式から導
出される流量値に、熱量調節計の操作出力を加えた値を
設定する品質制御方法を要旨とする。

（作用） 希釈用流体の流量制御ループを構成する流量調節計に、
混合に於けるウォッペ指数のバランス式から導出される
流量値を設定すると共に、増熱川流体の流量制御ループ
を構成する流量調節計に、混合に於ける熱量のバランス
式から導出される流ｉｌ値に、熱量調節計の操作出力を
加えた値を設定することにより、被熱調流体の流量や熱
量の変動に際しては、希釈用流体と増熱用流体とを相互
に関連させて夫々の流量調節を行うことができる。

こうして希釈用流体をウォッペ指数の操作流体、そして
増熱用流体を熱量制御の操作流体として動作させること
により、熱量調節装置出力の混合流体の熱量と共にウォ
ッペ指数を個々に所望の値に制御することができ、これ
らの品質を一定に保つことができる。

（実施例） 次に本発明の実施例を第１図につき説明する。

尚、第１図に於いて第２図の構成と同様の構成要素には
同一符号を付している。

第１図に於いて、符号１ａ、１ｂ、１Ｃは、夫々被熱１
１２１１体経路、希釈用流体経路、増熱用流体経路、符
号２ａ、　２ｂは混合部であり、また３は混合流体経路
である。経路１ａ、１ｂ、１ｃには夫々流量センザ４ａ
、４ｂ、４ｃを設けると共に、経路３には熱量センサ５
を設け、この熱量センサ５の出力を入力とする熱量調節
計６を設けている。また、経路１ｂ、１ｃの夫々には流
ｆｆ１ｌＴＩＢ弁７ｂ、７ｃを設けて、この流１ｌＷＡ
節弁７ｂ。

７Ｃと前記流量センサ４ｂ、４Ｃ及び流！１ｓｌｉ１節
計８ｂ、８ｃとによりＦＩ＆量制御ループ９ｂ、９ｃを
構成しており、これらの流量調節計８ｂ、８ｃには、夫
々演算器１１ｂ、１１ｃによる演算出力を流量設定値と
して設定する構成としている。かかる構成に於いて、演
算器１１ｂは、前記被熱調流体、希釈用流体及び増熱川
流体の混合に於けるウォッペ指数のバランス式から該希
釈用流体の流通値を導出し、この値を流量調節計８ｂに
設定する構成とすると共に、演算器１１Ｇは、前記混合
に於ける熱量のバランス式から該増熱川流体の流量値を
導出すると共に、この流量値に熱量調節計６の操作出力
を加える演算を行い、その値を流ｉ１ｍ節計８Ｃに設定
する構成としている。

前述と同様に、被熱調流体、希釈用流体及び増熱川流体
の夫々の流量をＦＡ　、Ｆａ　、Ｆｃ　ｓ夫々の熱量を
ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ１夫々の比重をＤＡ。

Ｄａ　、Ｄｃとし、そして混合流体の所望の熱量、比重
を夫々Ｑｓ　、Ｄｓとすると前述の熱量バランス式（１
）、比重バランス式（２）及びウォッペ指数バランス式
（３）が得られる。ここで希釈用流体を空気とすると、
Ｑａ　＝＝Ｏ１Ｄａ　＝１．０であるので、夫々のバラ
ンス式（１）　、（２）　、（３）は、次の（７）、（
８）　、（９）式として表わすことができる。

しかして、（９）式を変形すると、次式が得られ、この
（１０）式の右辺の演算を演算器１１ｂにより行う。こ
の演算は、予め設定または測定１等により得られるＱｓ
　、Ｗｓ　、ＤＡ、Ｄｃの値と、夫々流量センサ４ａ、
４ｃにより測定したＦＡ、ＦＣの値に基づいて行う。

また（７）式を変形すると、次の（１１）式が得られ、
この（１１）式の右辺に熱ｉ１ｍ節計６の操作出力ＭＶ
を加えた次の（１２）式の右辺の演算を１１ｃにより行
う。この演算も予め設定または測定等により得られるＱ
ｓ　、ＱＡ　、Ｑｃと、夫々流量センサ４ａ。

４ｂにより測定したＦＡ、ＦＢの値に基づいて行う。

次に本発明と従来の動作を、ガス発生ブＯセスの稼働率
の変動等により、被熱ｍ流体の流ｆｎ　Ｆ　Ａと共に熱
ｆｆ１Ｑ八が変動した場合につき具体的な数値例に基づ
き説明する。前述と同様に希釈用流体は空気とし、他の
流体の諸値は下記の通りに仮定する。

ＱＡ＝３０００　　ｋｃａｊ！／Ｎｍ’　、　ＤＡ−１
，４２０Ｑｃ　−３２０００ｋｃａｊ！／Ｎｕ’　、　
Ｄｃ　−１，５３０Ｑｓ　−４５００ｋｃａＪ／ＮＴｒ
ｔ、　Ｄｃ　−０，６２０以上の諸値に於いて、（１）
　、（２）式からＦｔｓ。

Ｆｃを次の通り導出することができる。

また、（３）式からＷｓを次の通り導出することができ
、 Ｗｓ　−５７１５・・−（１４） この値をウォッペ指数の目標とする。

しかして、従来方法に於いては、（１３）式の値に基づ
き、（４）　、（６）式の演算を行い、即ち、次式によ
る流量設定値として１１１１１１を行っている。

かかる制御に於いて、被熱調流体の熱ＩＱＡが前述の３
０００　ｋｃａｌ　／　Ｎ　ｍから２８００　ｋｃａｌ
　／　Ｎ　ｍに減少したとすると、かかるＱＡの変動は
熱量調節計６に操作出力ＭＶの変化に表われ、増熱川流
体の流量Ｆｃが変化する。この流ＩＦｃの変化により熱
量Ｑｓが設定値にバランスした時点に於ける各流量を前
記と同様に導出すると、 となる。この時点に於けるウォッペ指数Ｗ【を、（２）
　、（３）式により導出すると、Ｗｌ−５６９３となり
、目標ｍｗｓ−・５７１５から外れ、この修正は行なわ
れない。

次に、本発明に於いては、前述したｉａ＊に基づいて、
まず熱量変動前のＦａ、Ｆｃを、（１０）式（１１）式
により導出すると、 となり、（１３）式の値と等しい。

しかして、被熱ｗ４流体の熱量が前述したように変動す
ると、熱１１調節計６の操作出力により、増熱川流体の
設定流ＩＦｃが減少し、かかる「Ｃの減少により、（１
０）式で示されるようにＦｔｓも変動する。最終的に熱
量が設定熱１１Ｑｓにバランスした時点に於けるＦｔｓ
を（７）式により導出すると、各流量は次式の通りとな
る。

（１８）の値から、混合流体の熱量及びウォッペ指数を
導出すると、次式の通りとなり、 Ｑｓ　−４５００ｋｃａｊ！／Ｎｍ’ Ｄｓ　−０，６２０ ＷＩ−５７１５ 熱量及びウォッペ指数共に、所望の設定値に保たれてい
ることがわかる。

（発明の効果〉 本発明は以上の通り、 被熱ａｍ体に対して、希釈用流体と増熱川流体を夫々１
ｌｉｌｌｔＩシて混合する熱量調節装置に於いて、希釈
用流体の流量制御ループを構成する流量調節計に、混合
に於けるウォッペ指数のバランス式から導出される流量
値を設定すると共に、増熱川流体のｉ量制御ループを構
成する１１ｗ４節計に１混合に於ける熱量のバランス式
から導出される流量値に、熱量１１１５計の操作出力を
加えた値を設定するので、被熱調流体の流量や熱量の変
動に際しては、希釈用流体と増熱川流体とを相互に関連
させて夫々の流１１１節を行うことができ、こうして希
釈用流体をウォッペ指数の操作流体、そして増熱川流体
を熱量制御の操作流体として動作させることにより、熱
量調節装置出力の混合流体の熱量と共に、ウォッペ指数
を個々に所望の値に制御することができ、これらの品質
を一定に保つことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に対応する系統説明図、第２図
は従来例の系統説明図である。 符号１ａ、１ｂ、１Ｃ・・・被熱調流体経路、２ａ。 ２ｂ・・・混合部、３・・・混合流体経路、４ａ、４ｂ
。 ４Ｃ・・・流量センサ、５・・・熱量センサ、６・・・
熱量調節計、７ｂ、７ｃｍ・・流ａｗ４節弁、８ｂ、８
ｃ・・・流量調節計、９ｂ、９ｃ・・・流量制御ループ
、１０ｂ。 １０ｃ、１１ｂ、ｌｌｃ・・・演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被熱調流体に対して、希釈用流体と増熱用流体を夫々流
   量制御して混合する熱量調節装置に於いて、希釈用流体
   の流量制御ループを構成する流量調節計に、混合に於け
   るウォッペ指数のバランス式から導出される流量値を設
   定すると共に、増熱用流体の流量制御ループを構成する
   流量調節計に、混合に於ける熱量のバランス式から導出
   される流量値に、熱量調節計の操作出力を加えた値を設
   定することを特徴とする熱量調節装置に於ける品質制御
   方法