JPH11193921A - ボイラ圧力制御方法及び装置 - Google Patents

ボイラ圧力制御方法及び装置

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JPH11193921A
JPH11193921A JP36853697A JP36853697A JPH11193921A JP H11193921 A JPH11193921 A JP H11193921A JP 36853697 A JP36853697 A JP 36853697A JP 36853697 A JP36853697 A JP 36853697A JP H11193921 A JPH11193921 A JP H11193921A
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JP
Japan
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fuel
boiler
hysteresis
inverter
control valve
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Pending
Application number
JP36853697A
Other languages
English (en)
Inventor
Kihachiro Tanaka
喜八郎 田中
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Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Original Assignee
Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料供給量の制御に電動式の燃料制御弁を用
い、送風機の回転数を変化させて燃焼用空気量を増減さ
せるのにインバータを用いるボイラにおいて、燃料制御
弁の弁開度の調節による燃料増加時と減少時とで生じる
機械的なヒステリシスに起因する空燃比バランスの崩れ
を防止してボイラ圧力を制御する。 【解決手段】 燃料制御弁16により燃料供給量を制御
し、インバータ40により押込送風機20からの燃焼用
空気量を制御するボイラにおいて、燃料制御弁16の弁
開度を調節して燃料供給量を増加させるときと減少させ
るときとで生じる機械的なヒステリシスと同じ動作をす
るように、インバータ40で押込送風機20の回転数を
制御して燃焼用空気量を増減させる際に、インバータ4
0の動作にヒステリシス作成装置44で作成したヒステ
リシスが生じるようにして、空燃比バランスが保たれる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料供給量を制御
するのに電動式の燃料制御弁を用い、送風機の回転数を
変化させて燃焼用空気量を増減させるのにインバータ
(回転数制御装置)を用いるボイラにおいて、燃料制御
弁の弁開度の調節による燃料増加時と燃料減少時とで生
じる機械的なヒステリシスを、インバータ側にもヒステ
リシスの動作が発生するようにして吸収することによ
り、燃料増加時と燃料減少時とで空燃比バランスが崩れ
るのを防止してボイラにおける蒸気圧力を制御する方法
及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、燃料供給量を制御するのに電
動式の燃料制御弁を用い、押込送風機(FDF)の回転
数を変化させて燃焼用空気量を増減させるのにインバー
タ(INV)を用いる多管式貫流ボイラにおいては、例
えば、図4に示すように、比例積分制御(PI制御)に
より、燃料制御弁の弁開度を調節してバーナへの燃料供
給量を制御するとともに、インバータから押込送風機に
送られる出力値(周波数)を変化させて燃焼用空気量を
増減させるようにして、空燃比バランスを保ち、蒸気圧
力を制御するようにしている。
【0003】図4について説明すると、ボイラ本体10
の燃焼室12の上部にバーナ14が設けられており、燃
料制御弁16により供給量が制御された燃料は、燃料供
給管18から前記バーナ14に供給される。燃料として
は、通常、ガスが用いられるが、油を用いる場合もあ
る。一方、燃焼用空気は、押込送風機20から空気供給
管22を通って風箱24に供給され、バーナ14の燃焼
に供される。また、水位検出器26により気水分離器2
8の水位が検出され、オン−オフ制御の水位制御装置3
0により、水位が所定の位置より下がったときには給水
がオンとなり、水位が所定の位置より上がったときには
給水がオフとなるように、給水ポンプ32からの給水が
制御される。34は節炭器を収容する排ガスダクトであ
る。
【0004】ボイラにおける蒸気圧力の制御について説
明すると、圧力センサ36で検出した蒸気圧力が、比例
積分制御装置(PI制御装置)38に入力され、設定し
た蒸気圧力との偏差から比例積分制御により、蒸気圧力
が上記設定値となるように、燃料制御弁16に弁開度が
指令されて燃料供給量が制御されるとともに、インバー
タ40に押込送風機20のモータ42の回転数(周波
数)が指令されて燃焼用空気量が制御される。この比例
積分制御により、ボイラの燃焼における空燃比バランス
が保たれ、蒸気圧力の制御が行われる。なお、比例積分
制御装置38には、水位制御装置30から給水量のデー
タが入力され、蒸気圧力の制御に給水補償が付与されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、ボイラ
の蒸気圧力制御において、燃料供給量を制御するのに電
動式の燃料制御弁を使用し、送風機の回転数を変化させ
て燃焼用空気量を増減させるのにインバータ(回転数制
御装置)を使用する場合、電動式の燃料制御弁には、図
3に示すように、弁開度指令に対して弁開度を調節して
燃料供給量を増加させるときと減少させるときとで機械
的なヒステリシスが発生する。このようなヒステリシス
は、比例積分制御による弁開度指令が電流値等(例え
ば、4〜20mA)に変換されて弁開度が制御される際
に、バルブ(弁)のキーのガタ等により、弁開度の応答
がずれることに起因するものである。この機械的なヒス
テリシスは、電動式の燃料制御弁の弁開度0〜100%
に対して、燃料増加時と燃料減少時とで1%程度発生す
る。
【0006】このように、電動式の燃料制御弁に上述し
たような機械的なヒステリシスが発生するのに対して、
インバータにはヒステリシスが発生しないので、燃料増
加時と燃料減少時とでは空燃比が異なることになり、こ
のため、燃料増加時と燃料減少時とで空燃比バランスが
崩れることになる。ボイラ燃焼における空燃比バランス
が崩れると、ボイラの蒸気圧力制御に影響するので、空
燃比バランスが崩れることを防止する方策が必要となる
が、電動式の燃料制御弁で生じるヒステリシスを低減さ
せるのには限界がある。また、従来は、他に有効な方策
も見あたらなかった。
【0007】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、その目的は、燃料供給量を制御するのに電動式の燃
料制御弁を用い、送風機の回転数を変化させて燃焼用空
気量を増減させるのにインバータ(回転数制御装置)を
用いるボイラにおいて、燃料制御弁の弁開度の調節によ
る燃料増加時と燃料減少時とで生じる機械的なヒステリ
シスを、インバータ側にもヒステリシスの動作が発生す
るようにして吸収することにより、燃料増加時と燃料減
少時とで空燃比バランスが崩れるのを防止してボイラに
おける蒸気圧力が制御できるようにしたボイラ圧力制御
方法及び装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のボイラ圧力制御方法は、燃料制御弁によ
り燃料供給量を制御するとともに、インバータ(回転数
制御装置)により送風機からの燃焼用空気量を制御する
ボイラにおいて、燃料制御弁の弁開度を調節して燃料供
給量を増加させるときと減少させるときとで生じる機械
的なヒステリシスと同じ動作をするように、インバータ
で送風機の回転数を制御して燃焼用空気量を増減させる
際に、インバータの動作に電気回路で作成したヒステリ
シスが生じるようにして、ボイラにおける空燃比バラン
スを保つことを特徴としている(図1参照)。
【0009】また、本発明のボイラ圧力制御装置は、燃
料制御弁に弁開度を指令して弁開度を調節することによ
り燃料供給量を制御するとともに、インバータにボイラ
負荷を入力して送風機の回転数を変化させることにより
燃焼用空気量を増減させるボイラにおいて、燃料制御弁
の弁開度を調節して燃料供給量を増加させるときと減少
させるときとで生じる機械的なヒステリシスと同じ動作
をするように、入力されたボイラ負荷に対して、前記燃
料制御弁の機械的なヒステリシスと同じようなヒステリ
シスが生じるように、出力されたボイラ負荷が制御され
るヒステリシス作成手段がインバータに接続されてお
り、ヒステリシス作成手段で制御され出力されたボイラ
負荷がインバータに入力されるようにして、ボイラにお
ける空燃比バランスが保たれるようにしたことを特徴と
している(図1参照)。ヒステリシス作成手段として
は、一例として、電気回路で算術的にヒステリシスを持
たせるようにしたヒステリシス作成回路等が挙げられ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態によ
るボイラ圧力制御装置の概略構成を示している。本実施
の形態は、電動式の燃料制御弁により燃料供給量を制御
するとともに、インバータ(INV)により押込送風機
(FDF)からの燃焼用空気量を制御する多管式貫流ボ
イラにおいて、比例積分制御(PI制御)により、燃料
制御弁の弁開度を調節してバーナへの燃料供給量を制御
するとともに、インバータから押込送風機に送られる出
力値(周波数)を変化させて燃焼用空気量を増減させる
ようにして、空燃比バランスを保ち、蒸気圧力を制御す
るようにしたものである。なお、ボイラとしては、上記
のように多管式貫流ボイラが用いられるが、他のボイラ
を用いることも可能である。また、蒸気圧力の制御は、
比例積分制御(PI制御)以外にも、比例制御(P制
御)や比例積分微分制御(PID制御)等で行うことも
勿論可能である。
【0011】図1に示すように、ボイラ本体10の燃焼
室12の上部にバーナ14が設けられており、電動式の
燃料制御弁16により供給量が制御された燃料は、燃料
供給管18から前記バーナ14に供給される。燃料とし
ては、通常、ガスが用いられるが、油を用いることも可
能である。一方、燃焼用空気は、押込送風機20から空
気供給管22を通って風箱24に供給され、バーナ14
の燃焼に供される。本実施形態では、電動式の燃料制御
弁を用いているが、空気式の燃料制御弁を用いることも
可能である。また、水位検出器26により気水分離器2
8の水位が検出され、オン−オフ制御の水位制御装置3
0により、水位が所定の位置より下がったときには給水
がオンとなり、水位が所定の位置より上がったときには
給水がオフとなるように、給水ポンプ32からの給水が
制御される。なお、本実施形態では、オン−オフ制御で
水位を制御する構成であるが、水位制御はオン−オフ制
御に限定されるものではない。34は節炭器を収容する
排ガスダクトである。
【0012】つぎに、ボイラにおける蒸気圧力の制御に
ついて説明すると、圧力センサ36で検出した蒸気圧力
が、比例積分制御装置(PI制御装置)38に入力さ
れ、設定した蒸気圧力との偏差から比例積分制御によ
り、蒸気圧力が上記設定値となるように、電動式の燃料
制御弁16に弁開度が指令されて燃料供給量が制御され
るとともに、インバータ40に押込送風機20のモータ
42の回転数(周波数)が指令されて燃焼用空気量が制
御される。この比例積分制御により、ボイラの燃焼にお
ける空燃比バランスが保たれ、蒸気圧力の制御が行われ
る。なお、比例積分制御装置38には、水位制御装置3
0から給水量のデータが入力され、蒸気圧力の制御に給
水補償が付与されている。
【0013】このとき、電動式の燃料制御弁16には、
図3に示すように、弁開度指令に対して弁開度を調節し
て燃料供給量を増加させるときと減少させるときとで機
械的なヒステリシスが発生する。このようなヒステリシ
スは、比例積分制御装置38からの弁開度指令が電流値
等(例えば、4〜20mA)に変換されて弁開度が制御さ
れる際に、バルブ(弁)のキーのガタ等により、弁開度
の応答がずれることに起因するものである。この機械的
なヒステリシスは、通常、電動式の燃料制御弁16の弁
開度0〜100%に対して、燃料増加時と燃料減少時と
で1%程度発生する。そこで、燃料制御弁のような機械
部分がなくヒステリシスが発生しないインバータ40に
も、電動式の燃料制御弁16と同じようなヒステリシス
が生じるように、ボイラ圧力制御における回路を変更
し、比例積分制御装置38からインバータ40に入力さ
れるボイラ負荷に、ヒステリシス作成装置44によりヒ
ステリシスの動作が発生するようにして、燃料増加時と
燃料減少時とで空燃比バランスが崩れるのを防止してい
る。
【0014】具体的に説明すると、比例積分制御装置3
8からのボイラ負荷が、ヒステリシス作成装置44に入
力され、ヒステリシス作成装置44において、入力され
たボイラ負荷が燃料制御弁16の機械的なヒステリシス
と同じ動作をするように、ボイラ負荷にヒステリシスを
持たせてから、ボイラ負荷が出力される。ヒステリシス
作成装置44から出力されたボイラ負荷がインバータ4
0に入力されるので、燃料増加時と燃料減少時とで空燃
比バランスが崩れることはない。ヒステリシス作成装置
44は、電気回路で算術的にヒステリシスを持たせるよ
うにしたヒステリシス作成回路からなるものであり、本
実施形態では、比例積分制御装置38とインバータ40
との間に接続されているが、比例積分制御装置38の制
御機構の中に組み込む構成とすることも可能である。
【0015】ヒステリシスを持たせる回路の具体例につ
いて説明すると、この電気回路では、入力されるボイラ
負荷が0〜100%のどの値においても、例えば、50
%の入力信号においてもヒステリシスの動作が発生し、
燃料制御弁の機械的なヒステリシスと同じ動作をする。
例えば、図2に示すように、ヒステリシス作成装置(回
路)に入力されるボイラ負荷をx、ヒステリシス作成装
置(回路)から出力されるボイラ負荷をyとすると、入
力値xと出力値yとを比較し、|x−y|≦zの場合
は、出力値yを変化させない。x−y>zの場合は、y
=x−zを出力する。x−y<−zの場合は、y=x+
zを出力する。という条件で回路を組むことにより、す
べてのボイラ負荷においてヒステリシスの動作が発生す
ることになる。なお、zはデッドゾーンを表しており、
2zが燃料制御弁の機械的なヒステリシスに合致するよ
うに設定される。
【0016】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 電動式の燃料制御弁により燃料供給量を制御す
るとともに、インバータ(回転数制御装置)により送風
機からの燃焼用空気量を制御するボイラにおいて、燃料
制御弁の弁開度を調節して燃料供給量を増加させるとき
と減少させるときとで生じる機械的なヒステリシスと同
じ動作をするように、インバータで送風機の回転数を制
御して燃焼用空気量を増減させる際に、インバータの動
作に電気回路で作成したヒステリシスが生じるようにし
ているので、燃料増加時と燃料減少時とでボイラ燃焼に
おける空燃比バランスが崩れるのを防止することができ
る。したがって、ボイラにおける蒸気圧力の制御を容易
に高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるボイラ圧力制御装置
を示す概略構成図である。
【図2】入力したボイラ負荷(x)にヒステリシスの動
作が発生するようにして、ボイラ負荷(y)として出力
した場合の関係を示すヒステリシス環線である。
【図3】燃料制御弁における弁開度指令と弁開度との関
係を示すヒステリシス環線である。
【図4】従来のボイラ圧力制御装置を示す概略構成図で
ある。
【符号の説明】
10 ボイラ本体 12 燃焼室 14 バーナ 16 燃料制御弁 18 燃料供給管 20 押込送風機(FDF) 22 空気供給管 24 風箱 26 水位検出器 28 気水分離器 30 水位制御装置 32 給水ポンプ 34 排ガスダクト 36 圧力センサ 38 比例積分制御装置(PI制御装置) 40 インバータ(INV) 42 モータ 44 ヒステリシス作成装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料制御弁により燃料供給量を制御する
    とともに、インバータにより送風機からの燃焼用空気量
    を制御するボイラにおいて、 燃料制御弁の弁開度を調節して燃料供給量を増加させる
    ときと減少させるときとで生じる機械的なヒステリシス
    と同じ動作をするように、インバータで送風機の回転数
    を制御して燃焼用空気量を増減させる際に、インバータ
    の動作に電気回路で作成したヒステリシスが生じるよう
    にして、ボイラにおける空燃比バランスを保つことを特
    徴とするボイラ圧力制御方法。
  2. 【請求項2】 燃料制御弁に弁開度を指令して弁開度を
    調節することにより燃料供給量を制御するとともに、イ
    ンバータにボイラ負荷を入力して送風機の回転数を変化
    させることにより燃焼用空気量を増減させるボイラにお
    いて、 燃料制御弁の弁開度を調節して燃料供給量を増加させる
    ときと減少させるときとで生じる機械的なヒステリシス
    と同じ動作をするように、入力されたボイラ負荷に対し
    て、前記燃料制御弁の機械的なヒステリシスと同じよう
    なヒステリシスが生じるように、出力されたボイラ負荷
    が制御されるヒステリシス作成手段がインバータに接続
    されており、ヒステリシス作成手段で制御され出力され
    たボイラ負荷がインバータに入力されるようにして、ボ
    イラにおける空燃比バランスが保たれるようにしたこと
    を特徴とするボイラ圧力制御装置。
JP36853697A 1997-12-29 1997-12-29 ボイラ圧力制御方法及び装置 Pending JPH11193921A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147709A (ja) * 2000-11-13 2002-05-22 Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd ボイラの給水制御方法及び装置
CZ302544B6 (cs) * 2009-10-05 2011-07-07 Valícek@Jan Zpusob regulace výkonu zplynovacího kotle
JP2011202842A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Ihi Packaged Boiler Co Ltd 貫流ボイラ装置及び貫流ボイラの燃焼制御方法

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