JPH0721321B2 - ボイラシステムの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数台の加熱ユニットからなる加熱システムに
関するもので，とくに作動状態において高出力状態と低
出力状態との間を移行可能な加熱ユニットを複数台そな
えてなる加熱システムに係わるものである． このような加熱システムとしては，典型的には例えば複
数台のボイラユニットからなるボイラシステムがあり，
従って本発明はそのようなボイラシステム，すなわち，
作動状態において高燃焼状態と低燃焼状態との間を移行
可能なボイラユニットを複数台そなえてなるボイラシス
テムに係わるものである． ［従来の技術］ 比較的容量の小さなボイラを複数台連結してなるボイラ
システムは，単一の大容量ボイラを用いたシステムにく
らべて各種の利点がある．すなわち，大容量ボイラは一
般に最大出力状態で運転されることがほとんどなく，従
ってその潜在的な蒸発能力が有効に利用されることがき
わめてまれである．これに反して，小容量ボイラの組合
せからなるボイラシステムの場合は，個々のボイラがそ
の最大出力で作動する機会が多く，結果的にその潜在能
力が有効に発揮され，これが上記の利点のうち最たるも
のである． ところで，ボイラは一般にその容量の大小を問わず，こ
れが停止状態から起動されて高出力状態（高燃焼状態）
に至るまでには，プリパージ（換気または掃気）といわ
れる準備段階や，これに引き続く低出力状態を経過する
ことが不可避的に要求され，これらの準備段階はボイラ
の起動に際してそれぞれ少なからぬ時間遅れを生ずる原
因となっている．そのため，いったん燃焼を開始したボ
イラは，できるかぎりこれを連続的に燃焼状態にとどま
らせて，起動時における時間遅れを最小限とし，もって
システムに対する負荷（単位時間当りの要求蒸発量）の
変動に円滑かつすみやかに追随するようにすることが望
まれている． このような要求をみたすべく，従来各種のボイラシステ
ムの制御方式が提案されている．これら従来の制御方式
においては，ボイラシステムを構成する個々のボイラユ
ニットについて，これを例えば２段階，すなわち高出力
状態と低出力状態の間を交互に移行するように段階制御
したり，あるいは各ボイラユニットの出力を所定の最
大，最小値の間で連続的に変化するように連続制御する
方式が知られている．前者については例えば特開昭54−
81401号にその記載があり，また後者については例えば
米国特許第3,387,589号にその典型例が見られる． ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら，これら公知のボイラシステム制御方式は
いずれも，複数台のボイラユニットのうち特定のボイラ
ユニット，すなわち例えば起動順序が最後のボイラユニ
ットについて，負荷の変動に応じてこれを低出力状態と
高出力状態との間で交互に動作させ，あるいは停止状態
とするように制御したり（段階制御方式），または起動
順序が最後のボイラユニットをその最大，最小出力値間
における作動状態と停止状態との間を交互に移行するよ
うに制御したり（連続制御方式）するもので，いずれに
しても，特定のボイラユニットに対して頻繁な停止およ
び起動動作を行なうように強いるものであった．前述の
ように停止・状態からの起動には，その都度，前記プリ
パージとそれに引き続く低出力状態をともなうものであ
り，これが負荷の変動に対するボイラシステムの応答性
を著しく害う要因となっていた． ［発明の目的］ かくて本発明はこうした阻害要因を駆除すべく，ボイラ
システムの定常状態においては最小限２台のボイラユニ
ットを調整ユニットとして常時確保して，これら調整ユ
ニットを不断に燃焼状態に保持することにより，該２台
ないしはそれ以上のボイラユニットの各々をボイラシス
テム全体の出力，すなわち出力蒸気圧力の変化に応じて
高出力状態と低出力状態の間，すなわち高燃焼状態と低
燃焼状態の間で適宜移行させるように制御することによ
り，個々のボイラユニットを繰り返し停止，起動させる
ことなく，円滑にボイラシステム全体の出力を所望の範
囲内に収束させるようにしたボイラシステムの制御装置
を提供することを目的とするものである． ［問題点を解決しようとするための手段］ このような目的を達成すべく本発明は，作動状態におい
て高出力状態と低出力状態との間を移行可能な加熱ユニ
ットを複数台そなえてなる加熱システムにおいて，該シ
ステム全体の出力を検出してその検出値に応じて前記複
数台の加熱ユニットを選択的に起動または停止させ，あ
るいは前記高出力状態と低出力状態との間を移行させる
ことにより前記加熱システムの出力を制御するにあたっ
て，前記複数台の加熱ユニットのうちから常時少なくと
も２台を選択してこれを調整ユニットとして指定し，こ
れら調整ユニットの各々を連続的に作動状態に保持しつ
つ前記検出値に応じてその高出力状態と低出力状態との
間を交互に移行させるようにしたことを特徴とする加熱
システムの制御装置を提供するものである． ［実施例］ 以下，本発明による加熱システムの制御装置を複数台の
ボイラユニットからなるボイラシステムの出力制御に用
いた場合の実施例につき，図面を参照して説明する．な
お，本発明による制御装置の適用可能なボイラシステム
は，どのような形式の，またどのような台数のボイラユ
ニットからなるものであってもよいが，以下記載する実
施例においては，説明の便宜上，当該ボイラシステムは
蒸気式ボイラを４台連結してなるものとする． 第１図は本発明による制御装置の適用可能なボイラシス
テム10を概括的に示すものである．このボイラシステム
10は，上記のように４台の蒸気式ボイラユニット（下単
にボイラユニットという）からなっており，これら４台
のボイラユニットには，その起動順序に従ってそれぞれ
番号＃1,＃2,＃3,＃４が付してある．これらボイラユニ
ット＃１ないし＃４の出力は共通のスチームヘッダ11に
接続され，このスチームヘッダ11を介して図外の負荷状
態に導かれる．該スチームヘッダ11には，圧力調節器12
が設けてあり，この圧力調節器12により，スチームヘッ
ダ内の蒸気圧力をほぼ所定の値となるように常時調節す
る．このような機能をもった圧力調節器自体は公知であ
り，その詳細については説明を省略する． 本発明によるボイラユニット制御装置は，上記圧力調節
器12に含まれる可変抵抗器により検出されるスチームヘ
ッダ11内の蒸気圧力にもとづいて，マイクロコンピュー
タ等を用いた制御装置13により，上記ボイラシステム10
を構成するボイラユニット＃１ないし＃４を適宜選択的
に制御するようにしたものである． 第２図は，そのような制御装置13の具体的な構全例とし
て，該制御装置のアルゴリズムを実行するためのハード
ウエア構成を概念的に示すものである．図示のハードウ
エア構成においてはまず，前記圧力調節器12に内蔵され
ている可変抵抗器の抵抗値を抵抗−電圧変換回路14によ
り電圧に変換して，該圧力調節器12によって検出された
スチームヘッダ11内の蒸気圧力に比例ないし相応した電
圧を出力する．この抵抗−電圧変換回路14の出力電圧は
複数の比較器，すなわち本例においては４個の比較器15
a,15b,15c,15dからなる電圧比較回路15に入力される．
これら４個の比較器15a〜15dには，前記圧力調節器12に
よって検出されるスチームヘッダ12内の所定の蒸気圧力
の臨界値に対応する基準電圧値が，それぞれ設定されて
おり，各比較器に対する入力電圧がそれぞれの基準電圧
値を越えたときに高レベル又は低レベルに変化する電圧
を出力する．本例においては，例えば第１の比較器15a
には，第１の臨界値7.2kg/cm²に対応する基準電圧値
が，第２の比較器15bには第２の臨界値7.4kg/cm²に対応
する基準電圧値が，第３の比較器15cには，第３の臨界
値7.8kg/cm²に対応する基準電圧値が，第４の比較器15d
には，第４の臨界値8.0kg/cm²に対応する基準電圧値
が，それぞれ設定されているものとする．これら比較器
15a,15b,15c,15dからの各出力は，例えばバッファ16a,1
6b,16o,16dを介して，前記マイクロコンピュータのプロ
セッサ等に入力して信号処理される． すなわち，まず前記第１の比較器15aからの出力は燃焼
台数増加要求信号Biとして，また前記第４の比較器15d
からの出力は燃焼台数減少要求信号Bdとして，それぞれ
前記バッファ16aおよび16dを介して燃焼台数設定部17に
入力される．さらに，前記第２の比較器15bからの出力
は，高燃焼状態要求信号Bhとして前記バッファ16bを介
して燃焼状態選択部18に入力され，また前記第３の比較
器15cからの出力は，低燃焼状態要求信号Blとして前記
バッファ16cを介してアンドゲート19の一方の入力とな
る．なお、これらの出力信号Bi,Bd,Bh,Blはいずれもこ
れをアクチブハイ信号とし，比較器15a〜15bに関して
は，その入力電圧がそれぞれの基準電圧以下であるとき
に，そして，比較器15c〜15dに関しては，その入力電圧
がそれぞれの基準電圧以上であるときに，高レベルでア
クチブとなるような信号とする． 上記燃焼台数設定部17は起動スイッチ20がオンとなった
ときに活性化され，入力信号BiまたはBdに応じて，それ
ぞれ高レベルの燃焼開始信号BIまたは低レベルの燃焼停
止信号BDを前記ボイラユニット＃1,＃2,＃3,＃４に対し
て選択的に出力する．この燃焼台数設定部17からの出力
信号BIまたはBDは，さらに調整ユニット台数設定部21に
も入力される．該燃焼台数設定部17は，その入力に上記
燃焼台数増加要求信号Biが現われている間は，前記ボイ
ラユニットに対して前記高レベルの燃焼開始信号BIを所
定の時間間隔をもって，個々のボイラユニットの起動順
序に従って，すなわち＃１→＃２→＃３→＃４の順序で
順次出力する．この燃焼開始信号BIを順次各ボイラユニ
ットに供給する時間間隔は，各ボイラユニットが停止状
態から起動されてから高燃焼状態に至るまでの若干の時
間遅れを考慮してこれを10秒程度とするのがよい．ま
た，各ボイラユニットが前記燃焼台数設定部17からの燃
焼開始信号BIにより停止状態から燃焼状態に移行する場
合は，無条件で高燃焼状態となるものとするが，ただし
該ボイラユニットが停止状態から高燃焼状態となるのに
先立って，若干の時間遅れと，それに引き続くいくばく
かの低燃焼状態時間をともなう． 他方，上記燃焼台数減少要求信号Bdが現われている間
は，前記ボイラユニットに対して前記低レベルの燃焼停
止信号BDを所定の時間間隔，例えば４秒の時間間隔をも
って，該ボイラユニットの起動順序とは逆の順序に従っ
て，すなわち＃４→＃３→＃２→＃１の順序で順次出力
する． さらに，前記調整ユニット台数設定部21は，燃焼状態選
択部18と協働して，調整調整ユニット台数設定スイッチ
22により設定された台数のボイラユニットを，燃焼状態
にある個々のボイラユニットのうちから選択して調整ユ
ニットとして指定するので，その出力は前記アンドゲー
ト19の他方の入力となる．このアンドゲート19のアンド
論理出力は前記燃焼状態選択部18に入力され，該燃焼状
態選択部18は当該アンド論理出力および前記第２の比較
器15bからの高燃焼状態要求信号Bhに応じて，それぞれ
高レベルの高燃焼状態選択信号BHまたは低レベルの低燃
焼状態選択信号BLを，前記ボイラユニット＃1,＃2,＃3,
＃４に対して選択的に出力する．この燃焼状態選択部18
からの出力信号BHまたはBLは，さらに前記調整ユニット
台数設定部21にも入力される． ここで前記調整ユニットについて，それの本制御装置に
おける役割を説明する．本制御装置における調整ユニッ
トとは，負荷の変動を吸収すべく，定常状態においてそ
の低燃焼状態と高燃焼状態との間で交互に移行するよう
に制御されるボイラユニットであり、その台数は調整ユ
ニット台数設定スイッチ22により，これを任意に，すな
わちプログラマブルに設定することが可能である．本例
においては，この調整ユニットト台数設定スイッチ22に
より設定された調整ユニットの台数はこれを仮に２台と
し，燃焼状態にあるボイラユニットのうち，起動順序が
後である２台を調整ユニットとして選択指定するものと
する．かくて，例えば本例におけるボイラシステム10の
全ボイラユニット＃１〜＃４が燃焼中は，それらボイラ
ユニットのうち起動順序が後である２台のボイラユニッ
ト＃４および＃３が，またボイラユニット＃１〜＃３が
燃焼中はそれらボイラユニットのうち起動順序が後であ
る２台のボイラユニット＃３および＃２が，それぞれ調
整ユニットとして前記調整ユニット台数設定部21によ
り，その都度指定される．このようにして指定された調
整ユニットに対しては，蒸気圧力が上昇中で，上記アン
ドゲート19の出力に高レベルの信号が現われている間
は，所定の時間間隔，例えば３秒間隔をもって前記低レ
ベルの低燃焼状態選択信号BLを，当該時点における調整
ユニットに対してその起動順除序とは逆の順序に従っ
て，すなわち＃４→＃3,＃３→＃２または＃２→＃１の
順序で順次出力する．また蒸気圧力が降下中で，前記高
燃焼状態要求信号Bhが現われている間は，所定の時間間
隔，例えば３秒間隔をもって前記高レベルの高燃焼状態
選択信号BHを，当該時点における調整ユニットに対して
その起動順序に従って，すなわち＃１→＃2,＃２→＃3,
または＃３→＃４の順序で順次出力する． 前記調整ユニット台数設定スイッチ22は，例えばディジ
タルポテンショメータ等により構成されて，調整ユニッ
トの設定台数に比例する電圧信号を出力するようにして
ある．前記調整ユニット台数設定部21は，この調整ユニ
ット台数設定スイッチ22からの設定信号と燃焼台数設定
部17および燃焼状態選択部18からの出力信号とを入力信
号として受けて，燃焼台数設定部17からの入力信号が高
レベルの燃焼開始信号BIで，かつ燃焼状態選択部18から
の入力信号が低レベルの低燃焼状態選択信号BLとなって
いるボイラユニットの台数と，該調整ユニット台数設定
スイッチ22からの出力信号により表わされるボイラユニ
ットの台数とを互いに比較して，後者，すなわちスイッ
チ22により設定された調整ユニットの台数が前者，すな
わち低燃焼状態で動作すべく制御中のボイラユニットの
台数よりも多い場合には，調整ユニットの台数が不足し
ているものと判断して，高レベルの調整ユニット台数増
増加信号Bpを前記アンドゲート19の一方の入力に供給す
るものである． 第３図はこのような調整ユニット台数設定部21の機能を
得るための具体的なハードウエア構成の一例を示すもの
である．図示のように，前記燃焼台数設定部17からボイ
ラユニット＃１〜＃４に送られる出力信号BIないしBD
は，別途４個のアンドゲート23a,23b,23c,23dのそれぞ
れの一方の入力に印加され，また前記燃焼状態選択部18
から同じくボイラユニット＃１〜＃４に送られる出力信
号BHないしBLは，それぞれ別途インバータ24a,24b,24c,
24dを介して上記アンドゲート23a,23b,23c,23dの他方の
入力に印加される．これらアンドゲート23a〜23dの各出
力は，電圧加算回路25を経由して比較器26の一方の入力
に接続され，この比較器26の他方の入力は，前記調整ユ
ニット台数設定スイッチ22に接続されている．かくて，
前記燃焼台数設定部17から選択的にボイラユニット＃１
〜＃４に送られる高レベルの出力信号BIは，前記アンド
ゲート23a,23b,23c,23dに適宜入力され，また前記燃焼
状態選択部18からボイラユニット＃１〜＃４に選択的に
送られる低レベルの出力信号BLはインバータ24a,24b,24
c,24dにより反転されて，高レベルの信号としてアンド
ゲート23a,23b,23c,23dに適宜入力される．これらアン
ドゲート23a〜23dからの出力信号は前記加算回路25で加
算され，従って該加算回路25には，前述のように燃焼台
数設定部17からの入力信号が高レベルの燃焼開始信号BI
で，かつ燃焼状態選択部18からの入力信号が低レベルの
低燃焼状態選択信号BLとなっているボイラユニットの台
数，すなわち低燃焼状態で動作すべく制御中のボイラユ
ニットの台数を表わす電圧信号が生成される．この電圧
加算回路25からの出力信号が前記比較器26の一方の入力
端子に印加されて，該比較器の他方の入力端子に印加さ
れる前記調整ユニット台数設定スイッチ22からの出力信
号と比較され，調整ユニット台数設定スイッチ22により
設定された調整ユニット台数が低燃焼状態で動作すべく
制御中のボイラユニットの台数よりも多い場合には，該
比較器26から高レベルの出力信号が前記調整ユニット台
数増加信号Bpとして前記アンドゲート19の一方の入力端
子に印加される． 前記燃焼状態選択部18は，該アンドゲート19を介してこ
の調整ユニット台数増加信号Bpを受けて，低燃焼状態選
択信号BLを供給するボイラユニット台数が，調整ユニッ
ト台数設定スイッチ22により設定された調整ユニット台
数よりも多くならないように制御するものである．すな
わち，いまある時点において燃焼中のボイラユニットの
うち，起動順序がもっとも後であるボイラユニットが燃
焼停止となって過渡的に調整ユニットが１台のみとなっ
たとする．この場合，蒸気圧が第３の臨界 値7.8kg/cm
²まで上昇して，前記アンドゲート19の一方の入力端子
には，前記低燃焼状態要求信号Blが現われると，前記調
整ユニット台数設定部21から該アンドゲート19の他方の
入力端子に印加される調整ユニット台数増加信号Bpによ
り，アンドゲート19における論理積条件が成立して，そ
の高レベルの出力により，現時点における調整ユニット
の次の起動順序のボイラユニットが新たな調整ユニット
として指定され，この新たな調整ユニットが燃焼状態選
択部18から発せられる低燃焼状態選択信号BLにより，高
燃焼状態から低燃焼状態へ移行することとなる． かくして燃焼状態選択部18は，該アンドゲート19からの
アンド論理出力が高レベルの場合に，現時点で指定され
ている調整ユニットをその起動順序とは逆の順序に従っ
て，前述のように３秒間隔で高燃焼状態から低燃焼状態
に移行させるのである．ただし，上述のように調整ユニ
ットのうち起動順序が後であるボイラユニットがすでに
高燃焼状態にあるときに，前記調整ユニット台数設定部
21から出力信号が発せられた場合には,2台の調整ユニッ
トのうち，起動順序の先であるボイラユニットが高燃焼
状態から低燃焼状態に移行することとなる． 上述のようなハードウエア構成により，下記のような５
段階の制御領域に係わる制御プロトコルにもとづいて，
前記ボイラシステム10（第１図）に対する制御を行な
う． 制御領域Ａ（運転台数増加モード） 前記スチームヘッダ11（第１図）内の蒸気圧力が前記第
１の臨界値7.2kg/cm²以下の場合はこれを圧力制御領域
Ａとし，この制御領域Ａにおいては，ボイラユニットの
燃焼台数を10秒間隔で１台ずつ高燃焼状態で順次起動さ
せる．この場合，停止状態から高燃焼状態に移行するボ
イラユニットの起動順序は＃１→＃２→＃３→＃４の順
序とする． 制御領域Ｂ（高燃焼状態移行モード） 蒸気圧力が前記第１の臨界値7.2kg/cm²以上でかつ前記
第２の臨界値7.4kg/cm²以下の場合はこれを圧力制御領
域Ｂとし，この制御領域Ｂにおいては，当該時点で指定
されている調整ユニットを３秒間隔で１台ずつ低燃焼状
態から高燃焼状態に移行させる．この場合,2台の調整ユ
ニットをそれぞれ低燃焼状態から高燃焼状態に移行させ
る順序は，その起動順序に従い＃１→＃2,＃２→＃3,ま
たは＃３→＃４の順序とする．ただし，蒸気圧力が上昇
中の場合は，調整ユニットはいずれもすでに高燃焼状態
となっているため，このモードが実行されるのは，蒸気
圧力が降下中で調整ユニットがいずれも低燃焼状態とな
っている場合のみである． 制御領域Ｃ（状態保持モード） 蒸気圧力が前記第２の臨界値7.4kg/cm²以上でかつ前記
第３の臨界値7.8kg/cm²以下の場合はこれを圧力制御領
域Ｃとし，この制御領域Ｃでは蒸気圧力が上昇して第２
の臨界値を越え，あるいは蒸気圧力が降下して第３の臨
界値以下となった時点における状態を全ボイラユニット
が保持する． 制御領域Ｄ（低燃焼状態移行モード） 蒸気圧力が前記第３の臨界値7.8kg/cm²以上でかつ前記
第４の臨界値8.0kg/cm²以下の場合はこれを圧力制御領
域Ｄとし，この制御領域Ｄでは調整ユニットを３秒間で
１台ずつ高燃焼状態から低燃焼状態に移行させる．この
場合,2台の調整ユニットをそれぞれ高燃焼状態から低燃
焼状態に移行させる順序は，その起動順序とは逆の順
序，すなわち＃４→＃3,＃３→＃2,または＃２→＃１の
順序とする．ただし，蒸気圧力が降下中の場合は，調整
ユニットはいずれもすでに低燃焼状態となっているた
め，このモードが実行されるのは，蒸気圧力が上昇中で
調整ユニットがいずれも高燃焼状態となっている場合の
みである． 制御領域Ｅ（燃焼台数減少モード） 蒸気圧力が前記第４の臨界値8.0kg/cm²以上の場合はこ
れを圧力制御領域Ｅとし，この制御領域Ｅにおいては，
ボイラユニットの燃焼台数を４秒間隔で１台ずつ減少さ
せるると同時に，調整ユニットを１台ずつ高燃焼状態か
ら低燃焼状態に移行させる．この場合の停止順序も，ボ
イラユニットの起動順序とは逆の順序，すなわち＃４→
＃３→＃２→＃１の順序とし，また調整ユニットを高燃
焼状態から低燃焼状態に移行させる順序も，その起動順
序とは逆の順序，すなわち＃４→＃3,＃3,＃2,または＃
２→＃１の順序とする． 以下，上記のような制御プロトコルにもとづいて，第１
図の構成のボイラシステムを制御する動作について，第
２図およびさらに第４図を参照して説明する．なお第４
図図において,BHおよびBLはそれぞれ第２図の燃焼状態
選択部18からの高燃焼選択信号および低燃焼選択信号を
その順に表し,HおよびＬはこれら高燃焼選択信号BHおよ
び低燃焼選択信号BLが出力されている期間におけるボイ
ラユニットの実際の燃焼状態を示すもので,Hは高燃焼状
態を,L低燃焼状態をそれぞれ表わす．従って各ボイラユ
ニットの高燃焼状態Ｈの立上りに先行する短期間の低燃
焼状態Ｌは，前記したプリパージに引き続いて不可避的
に経過する低燃焼期間を示すものである．しかして以下
の説明においては，取り敢えず当該ボイラシステムに対
する熱負荷がほぼ一定であるものとして進め，しかる
後，負荷変動時の制御動作について説明することとす
る． （１）まず，第４図に示す時間t0で第２図に示す起動ス
イッチ20がオンとなった時点では，蒸気圧力は前記圧力
制御領域Ａの範囲内にある．この制御領域Ａは前述のよ
うにボイラユニットの燃焼台数を10秒間隔で１台ずつ増
加させる制御領域であり，前記比較器15a,15bからの出
力は高レベルに保持されるため、燃焼台数増加要求信号
Biおよび高燃焼状態要求信号Bhが出力されており，従っ
て前記燃焼台数設定部17からは燃焼開始信号BIが，また
前記燃焼状態選択部18からは高燃焼状態選択信号BHが，
ボイラユニット＃１に対してそれぞれ出力され，その結
果，該ボイラユニット＃１が若干のプリパージとこれに
引き続く低燃焼状態期間後，高燃焼状態Ｈで燃焼を開始
し，ボイラシステムのヘッダ11（第１図）内の蒸気圧力
が立ち上る．このボイラユニット＃１が燃焼を開始して
から10秒後の時間t1においてもなお制御領域Ａの状態が
持続しているならば，さらにボイラユニット＃２に対し
て燃焼台数設定部17および燃焼状態選択部18から燃焼開
始信号BIおよび高燃焼状態選択信号BHがそれぞれ出力さ
れ，ボイラユニット＃２も上記同様，若干のプリパージ
とこれに引き続く低燃焼状態期間後，高燃焼状態Ｈで燃
焼を開始する．その後も制御領域Ａの状態が続くかぎ
り，ボイラユニット＃３以降の各ボイラユニットもそれ
ぞれ10秒間隔をもって，順次その起動順序に従って燃焼
を開始して高燃焼状態Ｈとなる．かくして複数台のボイ
ラユニットが，高燃焼状態Ｈで燃焼を開始することとな
る．以下の説明では，仮に時間t2,t3でボイラユニット
＃3,＃４がそれぞれ起動されて，当該ボイラシステム中
の全ボイラユニット＃１〜＃４が高燃焼状態となるもの
と想定する．前述のように，これらボイラユニット＃１
〜＃４がすべて燃焼状態にあ場合は，起動順序が後であ
る２台のボイラユニット＃３および＃４が調整ユニット
として指定される． （２）上述のようにして全ボイラユニット＃１〜＃４が
高燃焼状態Ｈで燃焼を開始することにより，ヘッダ内の
蒸気圧力はすみやかに上昇して，例えば図示の時間t4で
前記第１の臨界値7.2kg/cm²に達し，圧力制御領域は領
域Ａから領域B,すなわち高燃焼状態移行モードに移行す
る．この制御領域Ｂは，調整ユニットを３秒間隔で１台
ずつ低燃焼状態から高燃焼状態に移行させるモードであ
り，本例の場合は，前記調整ユニット＃３および＃４の
うち起動順序が後である方のボイラユニット＃４が低燃
焼状態Ｌから高燃焼状態Ｈに移行されるべき制御領域で
あり，前記比較器15bからの出力は高レベルとなってい
るため，高燃焼状態要求信号Bhが発せられているが，こ
のボイラユニット＃３はすでに高燃焼状態Ｈにあり，し
かも蒸気圧力が上昇中であるため，各ボイラユニット＃
１〜＃４はいずれもそのままの状態，すなわち高燃焼状
態Ｈに保持される． （３）蒸気圧力がさらに上昇して，例えば時間t5で前記
第２の臨界値7.4kg/cm²に達すると，圧力制御領域は領
域Ｂからさらに領域C,すなわち状態保持モードに移行す
る．この制御領域Ｃでは，前記比較器15aないし15dから
の出力がすべて低レベルであり，従って蒸気圧力が前記
第２の臨界値7.4kg/cm²と第３の臨界値7.8kg/cm²の間の
範囲内にあるかぎり，全ボイラユニットがその状態，す
なわち高燃焼状態Ｈを保持する． （４）ついで，例えば図示の時間t6で蒸気圧力が前記第
３の臨界値7.8kg/cm²に達すると，圧力制御領域は領域
Ｃからさらに領域D,すなわち低燃焼状態移行モードに移
行する．この制御領域Ｄは調整ユニットを３秒間隔で１
台ずつ高燃焼状態から低燃焼状態に移行させる領域であ
り，本例の場合は，まず前記比較器15cからの出力が高
レベルとなって，低燃焼状態要求信号Blが発せられた
め，前記調整ユニット＃３および＃４のうち，起動順序
が後のボイラユニット＃４に対して燃焼状態選択部18か
ら低燃焼状態選択信号BLが出力されて，このボイラユニ
ット＃４が高燃焼状態Ｈから低燃焼状態Ｌに移行し，そ
の後３秒間の遅れをもって，時間t7で次の順位の調整ユ
ニット＃３が，同じく燃焼状態選択部18からの低燃焼状
態選択信号BLにより，高燃焼状態Ｈから低燃焼状態Ｌに
移行する．しかしてその後も蒸気圧力が上昇を続け,3秒
後の時間t8においてもなお上記第３の臨界値7.8kg/cm²
以上であるならば，現時点における調整ユニット＃４お
よび＃３がいずれもすでに低燃焼状態Ｌにあるため，各
ボイラユニット＃１〜＃４は現状を維持する． （５）しかる後，蒸気圧力がさらに上昇して，例えば図
示の時間t9において前記第４の臨界値8.0kg/cm²に達す
ると，圧力制御領域は領域Ｄから領域Ｅに移行する．こ
の制御領域Ｅは燃焼台数を４秒間隔で１台ずつ減少させ
ると同時に，調整ユニットを１台ずつ高燃焼状態から低
燃焼状態に移行させる制御領域であり，本例の場合，ボ
イラユニット＃４に対して燃焼台数設定部17から燃焼停
止信号BDが出力されるとともに，前記比較器15d,15cか
らの出力が高レベルとなって前記低燃焼状態要求信号Bd
と低燃焼状態要求信号Blとが発せられ，この低燃焼状態
要求信号Blと前記調整ユニット台数設定部22からの調整
ユニット台数増加要求信号Bpとが，前記アンドゲート19
に同時供給されて燃焼状態選択部18から低燃焼状態選択
信号BLが出力される．かくて低燃焼状態Ｌで燃焼中のボ
イラユニット＃４が燃焼を停止し，これとともに調整ユ
ニットがこれまでのボイラユニット＃4,＃３からボイラ
ユニット＃3,＃２に移される．これら調整ユニット＃3,
＃２のうち起動順序が後であるボイラユニット＃３はす
でに時間t7で低燃焼状態Ｌとなっているため，現時点t9
ではボイラユニット＃２に対して燃焼状態選択部18から
の低燃焼状態選択信号BLが出力されて，このボイラユニ
ット＃２が新たに低燃焼状態Ｌとなる．なお，このボイ
ラユニット＃４に対する燃焼停止信号BDとボイラユニッ
ト＃２に対する低燃焼状態選択信号BLとは同時的に発せ
られる．上記時間t9から４秒後の時間t10においても依
然として蒸気圧力が前記第４の臨界値8.0kg/cm²以上で
あるならば，この時点t10でボイラユニット＃３に対し
て燃焼台数設定部17から燃焼停止信号BDが出力されて，
該ボイラユニット＃３が燃焼を停止する．このとき，前
記比較器15cからの出力が高レベルとなって前記低燃焼
状態要求信号Blが発せられているため，これと前記調整
ユニット台数設定部22からの調整ユニット台数増加要求
信号Bpとがアンドゲート19に対して同時入力されるるこ
とによって，ボイラユニット＃１が新たに調整ユニット
として指定され，システム内の調整ユニットはこれまで
のボイラユニット＃3,＃２から，さらにボイラユニット
＃2,＃１に移行する．かくして，ボイラユニット＃１に
対して燃焼状態選択部18から低燃焼状態選択信号BLが出
力されて，このボイラユニット＃１が高燃焼状態Ｈから
低燃焼状態Ｌへと移行する．なお，この場合のボイラユ
ニット＃３に対するる燃焼停止信号BDとボイラユニット
＃１に対する低燃焼状態選択信号BLも，互いに同時的に
発せられる． （６）上述のようにしてボイラユニット＃４および＃３
が停止し，かつ調整ユニット＃3,＃２がいずれも低燃焼
状態Ｌとなることにより，蒸気圧力はすみやかに低下す
ることとなる．かくて蒸気圧力が例えば図示の時間t11
で前記第４の臨界値8.0kg/cm²以下となって，圧力制御
領域が領域Ｅから領域Ｄに移行するが，現時点では，調
整ユニットがすでに低燃焼状態であるため，低燃焼状態
Ｌにあるボイラユニット＃２および＃１はいずれも現状
を維持する． （７）蒸気圧力がさらに低下して，例えば図示の時間t1
2で前記第２の臨界値7.4kg/cm²に達すると，圧力制御領
域は領域Ｃから領域Ｂに移行し，この場合 蒸気圧力が
減少中であるため，現時点における調整ユニット＃2,＃
１のうち順位が先であるボイラユニット＃１が低燃焼状
態Ｌから高燃焼状態Ｈに移行する．これにより該ボイラ
ユニット＃１の蒸発能力が増大するため，蒸気圧力はほ
ぼ時間t12で再び上昇傾向に転ずることとなる．かく
て，例えば図示の時間t13で蒸気圧力が再び前記第３の
臨界値7.8kg/cm²に達すると，圧力制御領域は領域Ｃか
ら領域Ｄに移行し，調整ユニット＃2,＃１のうちボイラ
ユニット＃２は上記のようにすでに低燃焼状態Ｌにある
ため，高燃焼状態Ｈにあるボイラユニット＃１が低燃焼
状態Ｌに移行する．これにより該ボイラユニット＃１の
蒸発能力は減少して，蒸気圧力はほぼ時間t13で再び低
下傾向に転ずることとなる．以上のようにして，熱負荷
がほぼ一定であるかぎり，燃焼中のボイラユニット＃１
および＃２のうち，一方の調整ユニット＃２は低燃焼状
態Ｌに保持されるとともに，他方の調整ユニット＃１が
低燃焼状態Ｌと高燃焼状態Ｈの間を交互に繰り返し，従
って蒸気圧力は前記第２の臨界値7.4kg/cm²と前記第３
の臨界値7.8kg/cm²との間を図示（t11−t12−t13−t14
−t15）のように上下して，蒸気圧力は前記状態保持領
域Ｃ内に収束することとなる． なお，上述のように制御領域Ｄから制御領域E,すなわち
前記低燃焼状態移行モードから前記燃焼台数減少モード
へ移行した後にも，前記時間t10におけるように蒸気圧
力が上昇傾向から低下傾向に反転せず，なおも上昇を続
けるような場合には，蒸気圧力が所定の最大臨界値，例
えば8.8kg/cm²に達した時点で，燃焼中のボイラユニッ
ト＃１および＃２に対して燃焼台数設定部17から燃焼停
止信号BDを出力して，これらボイラユニットがいずれも
燃焼を停止するようにすることができる．このような機
能は，第２図の構成を若干手直しするのみで容易に実現
することが可能である． 上述の制御動作は，当該ボイラシステムに対する熱負荷
がほぼ一定であると想定した場合のものであるが，次に
熱負荷が急激に変動した場合の制御動作について，引き
続き第２図および第４図を参照して説明する．すなわ
ち，ボイラシステムに加えられる熱負荷に急激な変動が
生じた場合，蒸気圧力は急激に上昇するか，あるいは急
激に降下することとなる．いま，例えば前記時間T15で
ボイラユニット＃１が高燃焼状態Ｈから低燃焼状態Ｌに
移行して蒸気圧力が降下中に，ボイラシステムに対する
熱負荷が急激に増大して，スチームヘッダ11（第１図）
内の蒸気圧力が急激に降下したとする． （８）そこで，蒸気圧力が例えば時間t16で前記第２の
臨界値7.4kg/cm²に達すると，圧力制御領域は制御領域
Ｃから制御領域Ｂに移行し，蒸気圧力が減少中であるた
め，現時点における調整ユニット＃2,＃１のうち，まず
起動順序が先であるボイラユニット＃１が低燃焼状態Ｌ
から高燃焼状態Ｈに移行する．これにより該ボイラユニ
ット＃１の蒸発能力は増大するが，蒸気圧力は依然とし
て降下を続けているため，上記時間t16から３秒後の時
間t17で，現時点におけるもう１台の調整ユニットであ
るボイラユニット＃２に対しても前記燃焼状態選択部18
から高燃焼状態選択信号BHが出力されて，該ボイラユニ
ット＃２も低燃焼状態Ｌから高燃焼状態Ｈに移行するこ
ととなる．かくて，ボイラユニット＃１および＃２がい
ずれも高燃焼状態となったにも拘らずさらに蒸気圧力の
低下が続いて，例えば図示の時間t18で前記第１の臨界
値7.2kg/cm²に達したとする．この場合，圧力制御領域
は制御領域Ｂから制御領域Ａに移行し，現時点において
非作動状態にあるボイラユニット＃３および＃４のう
ち，起動順序が先であるボイラユニット＃３に対して前
記燃焼台数設定部17から燃焼開始信号BIが出力されて，
該ボイラユニット＃３が若干の時間遅れの後，高燃焼状
態Ｈで起動されることとなる．しかして，上記時間t18
から10秒後の時間t19においても依然として蒸気圧力が
前記第１の臨界値7.4kg/cm²以下のレベルにとどまって
いる場合には，最後のボイラユニット＃４に対しても上
記時間t19で前記燃焼台数設定部17から燃焼開始信号BI
が出力されて，該ボイラユニット＃４が同じく高燃焼状
態Ｈで起動される．その結果，蒸気圧力は上昇傾向に転
じて，制御領域Ａの領域から制御領域Ｂの領域へ（時間
t20），制御領域Ｂの領域から制御領域Ｃの領域へ（時
間t21），さらに制御領域Ｄの領域へ（時間t22）と上昇
を続け，前述の場合（時間t10−t15）とほぼ同様の経過
をたどって，制御領域Ｃの領域内に収束することとな
る． （９）つぎに，熱負荷の減少により蒸気圧力が急激に上
昇した場合について述べる．いま，例えば前記時間t14
でボイラユニット＃１が低燃焼状態Ｌから高燃焼状態Ｈ
に移行して蒸気圧力が上昇中であるときに，第４図の蒸
気圧力曲線上の破線は部分で示すように蒸気圧力が急激
に上昇して，例えば図示の時間t24で前記第３の臨界値
7.8kg/cm²に達したとする．このとき，圧力制御領域は
制御領域Ｃから制御領域Ｄへ，すなわち低燃焼状態移行
モードに転ずるが，この場合の低燃焼状態移行モードで
は，時間t6−t12についてさきに（４）ないし（７）で
述べた場合と異なって，ボイラユニット＃３および＃４
はいずれも非作動状態にあり，またボイラユニット＃１
は高燃焼状態H,ボイラユニット＃２は低燃焼状態Ｌにあ
る．従って時間t24ではボイラユニット＃１が高燃焼状
態Ｈから低燃焼状態Ｌに移行し，その後も蒸気圧力が上
昇を続けて，例えば図示の時間t25で制御領域Ｅ領域に
入った場合には，燃焼台数設定部17からの燃焼停止信号
BDにより低燃焼状態のボイラユニット＃２がまず燃焼を
停止する．このボイラユニット＃２が燃焼を停止するこ
とにより，前記調整ユニット台数設定スイッチ22により
設定された台数と現に作動中のユニット数との間に差が
生ずるため，前記調整ユニット台数設定部21から前記ア
ンドゲート19に調整ユニット台数増加要求信号Bpが供給
される．このとき蒸気圧力は上昇中であり，従って低燃
焼状態要求信号Blもアンドゲート19に入力中であるた
め，このアンドーゲート19が高レベルの信号も出力す
る．しかしながら，現時点では高燃焼状態で作動中のボ
イラユニットがないので，このアンドゲート19からの出
力信号は無視される結果となる． しかして，前記時間t25から３秒後の時間t26においても
制御領域Ｅを脱出できない場合には，同じく燃焼台数設
定部17からの信号BDにより低燃焼状態のボイラユニット
＃１が燃焼を停止して，ボイラシステム全体が停止状態
となって，負荷の異常な低下に対処する．また，前記時
間t25後の制御領域Ｅで蒸気圧力が反転して低低下した
場合には，このとき作動状態にある唯一のボイラユニッ
トであるボイラユニット＃１がすでに低燃焼状態Ｌにあ
るため，該ボイラユニットはその状態を持続し，さらに
制御領域Ｃの領域に入ってもその状態を保持し続け，そ
の後は例えば時間t111−t14についてさきに（６），
（７）で述べたような経過をたどって，制御領域Ｃの領
域内に収束することとなる． 以上述べたように，蒸気圧力に急激な変動があった場合
には，調整ユニットがそれぞれ３秒間間隔で順次低燃焼
状態から高燃焼状態，あるいは高燃焼状態から低燃焼状
態に移行しながら，システム内の圧力降下ないし上昇を
抑え，それでもなおかつ圧力が降下または上昇して制御
領域ＡまたはＥ内に入った場合には，燃焼台数を順次増
加させ，あるいは減少させてゆく．従って調整ユニット
の設定台数を大きくとることにより,3秒遅れで低燃焼状
態から高燃焼，あるいは高燃焼状態から低燃焼状態に移
行するボイラユニットの台数がそれだけ多くなるため，
例えば高負荷への移行時に燃焼台数を増大させることな
く，効果的に負荷の変動に対処することが可能となる． ［発明の効果］ 以上に述べたように，本発明によるボイラシステムの制
御装置は，作動状態において高燃焼状態と低燃焼状態と
の間を移行可能な加熱ユニットを複数台そなえてなるボ
イラシステムにおいて，該システム全体の出力蒸気圧力
を検出してその検出値に応じて前記複数台のボイラユニ
ットを選択的に起動または停止させ，あるいは前記高燃
焼状態と低燃焼状態との間を移行させることにより前記
ボイラシステムの出力蒸気圧力を制御するにあたって，
前記複数台のボイラユニットのうちから常時少なくとも
２台を前記検出値に応じて選択してこれを調整ユニット
として指定し，これら調整ユニットの各々を連続的に作
動状態に保持しつつ前記検出値に応じてその高燃焼状態
と低燃焼状態との間を交互に移行させるようにしたこと
を特徴とするものである．かくて本発明は，ボイラシス
テムの定常状態においては最小限２台のボイラユニット
を不断に燃焼状態に保持して，これら２台ないしはそれ
以上のボイラユニットの各々をボイラシステム全体の出
力，すなわち出力蒸気圧力の変化に応じて高燃焼状態と
低燃焼状態の間で適宜移行させするように制御すること
により，個々のボイラユニットを繰り返しし停止，起動
させる頻度を極小化し，もって，円滑にボイラシステム
全体の出力を所望の範囲内に収束させることができると
いう効果が得られる．また上述のように，調整ユニット
の設定台数を大きくとった場合には，低燃焼状態から高
燃焼状態に，あるいは高燃焼状態から低燃焼状態に移行
するボイラユニットの台数がその分だけ多くなるので，
高負荷への移行時に燃焼台数を増大させることなく，す
なわち起動時におけるプリチャージ等をともなうことな
く，負荷の変動に対処することが可能となるという利点
も得られる． 以上，本発明の実施例につき記載してきたが，本発明に
よるボイラシステムの制御装置は，この記載の実施例に
ついて適宜追加ないし変更を行なって実施してもよいこ
とはいうまでもない．例えば記載の実施例において，蒸
気圧力制御領域A,B,C,D,Eの間の蒸気圧の臨界値に対応
して，第２図のハードウエア構成における比較器15a,15
b,15c,15dにそれぞれ設定する基準電圧の値は，必要に
応じてこれをどのように変更してもよい．また，第３図
に示したハードウエア構成，とくにその調整ユニット台
数設定部21の構成も、他の適当な回路構成やコンピュー
タプログラムをもってこれに代えてもよい．さらにま
た，記載の実施例におけるボイラユニットの起動順序は
第１図に示すようにその配列順序と同じ順序としたが，
個々のボイラユニットの起動順序はその配列順序とは係
わりなく，任意にこれを設定することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボイラ制御装置の適用可能なボイ
ラシステムを概括的に示す概略図，第２図はこの第１図
に示すシステム中の制御装置の具体的な構成例として本
発明の制御装置のアルゴリズムを実行するためのハード
ウエア構成の例を概念的に示すブロック図，第３図は第
２図に示す制御装置における調整ユニット台数設定部の
回路構成の一例を示すブロック回路図，第４図は本発明
によるボイラ制御装置を第１図に示すボイラシステムに
適用した場合の蒸気圧力曲線と，該曲線上の各時点にお
いて該システムに対して選択的に供給される制御信号の
論理状態および各ボイラユニットの出力状態を示すタイ
ムチャートである． 10……ボイラシステム， 11……スチームヘッダ， 12……圧力調節器， 13……制御装置， 14……抵抗−電圧変換回路， 15……電圧比較回路， 17……燃焼台数設定部， 18……燃焼状態設定部， 21……調整ユニット台数設定部， ＃1,＃2,＃3,＃４……ボイラユニット．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スチームヘッダ11に共通接続され、各別
   に、燃焼開始信号ＢIと燃焼停止信号ＢDとの各々に応答
   して停止状態と作動状態との間で、さらに該作動状態に
   あっては高燃焼状態選択信号ＢHと低燃焼状態選択択信
   号ＢLとの各々に応答して高燃焼状態と低燃焼状態との
   間で、３段階の運転状態に移行可能な複数のボイラユニ
   ット10と、 スチームヘッダ11に接続され、該ヘッダ内の蒸気圧を表
   わす蒸気圧力信号Ｐを出力する圧力調節器12と、 該圧力調節器12からの蒸気圧力信号Ｐに応答して複数の
   ボイラユニット10を、各別に、前記３段階の運転状態に
   制御する制御状態13とから成り、 上記制御装置13は、 蒸気圧力信号Ｐにより表わされる蒸気圧力が第１の臨界
   値以下であることを検出して燃焼台数増加要求信号Biを
   出力する燃焼台数増加要求信号生成手段15aと、 蒸気圧力信号Ｐにより表わされる蒸気圧力が第１の臨界
   値より大なる第２の臨界値以下であることを検出して高
   燃焼状態要求信号Bhを出力する高燃焼状態要求信号生成
   手段15bと、 蒸気圧力信号Ｐにより表わされる蒸気圧力が第２の臨界
   値より大なる第３の臨界値以上であることを検出して低
   燃焼状態要求信号Blを出力する低燃焼状態要求信号生成
   手段15cと、 蒸気圧力信号Ｐにより表わされる蒸気圧力が第３の臨界
   値より大なる第４の臨界値以上であることを検出して燃
   焼台数減少要求信号Bdを出力する燃焼台数減少要求信号
   生成手段15dと、 燃焼台数増加要求信号Biに応答して燃焼開始信号ＢI
   を、複数のボイラユニット10の各々に対してその起動順
   序に従って所定時間の経過ごとに順次に供給し、燃焼台
   数減少要求信号Bdに応答して燃焼停止信号ＢDを、複数
   のボイラユニット10の各々に対してその起動順序とは逆
   の順序に従って所定時間の経過ごとに順次に供給する燃
   焼台数設定手段17と、 高燃焼状態要求信号Bhに応答して高燃焼状態選択信号Ｂ
   Hを、複数のボイラユニット10の各々に対してその起動
   順序に従って所定時間の経過ごとに順次に供給し、低燃
   焼状態要求信号Blに応答して低燃焼状態選択信号ＢL
   を、複数のボイラユニット10の各々に対してその起動順
   序とは逆の順序に従って所定の時間に経過ごとに順次に
   供給する燃焼状態選択手段18と、 燃焼台数設定手段17から複数のボイラユニット10の各々
   に対して供給される燃焼開始信号ＢIと燃焼状態選択手
   段18から複数のボイラユニット10の各々に対して供給さ
   れる低燃焼状態選択信号ＢLと調整ユニット台数を表わ
   す調整ユニット台数設定信号とに基づいて低燃焼状態で
   作動中のボイラユニットの台数が調整ユニット台数より
   も小であることを判別して、調整ユニット台数増加信号
   Bpを出力する調整ユニット台数設定手段21と、 調整ユニット台数増加信号Bpに応答して低燃焼状態要求
   信号Blを燃焼状態選択手段18に対して供給可能とする低
   燃焼状態要求信号供給手段19とを含むことを特徴とする
   ボイラシステムの制御装置。