JPS6025688B2 - 燃焼炉の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は流体燃料を燃焼させて彼熱物の加熱や熱処理
をおこなう燃焼炉において、空燃比を一定に保つための
空燃比制御装置に関する。

従来燃焼炉の空燃比制御装置としては、炉内温度調節器
の出力をそのままあるいは設定空燃比を乗じて、燃料流
量調節器および空気流量調節器の流量設定信号として与
え、燃料流量調節弁および空気流量調節弁をそれぞれ単
独に制御する装置が多く用いられている。

しかしこの装置によると、炉内温度調節器の出力の急激
な変化が起きた場合や燃料又は空気の元圧変動が生じた
場合などにおいて、両流量調節弁の特性の差により弁動
作中の過渡状態において設定空燃比からの空燃比のずれ
を生じたり、一方の流量調節弁に開閉不能などの故障が
生じた場合に空燃比の大中なずれを生じたりして、黒煙
発生やＳ０２の発生などの事故をひきおこすことがあっ
た。そこで単に燃料または空気の一方の流量を検出して
、これに他方の流量を追従させる空気先行形制御法また
は燃料先行形制御法が提案されたが、この方法において
も追従する側の流量調節弁に故障を生じたときはやはり
空燃比の大中なずれを生じ事故をひきおこすおそれがあ
った。この発明は上記従釆の欠点を解消するもので、過
渡状態や流量調節弁の故障の際にも空燃比を所定の空燃
比に精度よく維持できる空燃比制御装置を提供しようと
するものである。

以下第１図によりこの発明の一実施例を説明する。

図中１は燃焼炉のバーナ、２はこのバーナに至る空気配
管、３は同じく燃料配管で、燃料としてはガスあるいは
重油などの流体燃料が用いられる。

４は燃料流量調節弁、６はこの弁の開度を調節して燃料
流量を調節する燃料流量調節器、６はオリフィスと差圧
変換器等からなる燃料流量検出装置である。

また７は空気流量調節弁、８はこの弁の開度を調節して
空気流量を調節する空気流量調節器、９はオリフィスと
差圧変換器等からなる空気流量検出装置である。一方１
川ま空燃比演算器で、燃料および空気の両検出流量から
空燃比を演算し測定空燃比信号ｒを発するものであり、
１１は設定空燃比信号Ｒを発する空燃比設定器である。
１２，１３は設定空燃比Ｒと測定空燃比ｒとの空燃比偏
差△ｒにＰＩ演算を施して修正信号Ｓ．，Ｓ２をそれぞ
れ発する空燃比論節器であり、その演算式はたとえば次
の通りである。

なお修正信号Ｓ２もＡ，Ｂ，Ｑとして空燃比調節器１３
の値を用いるほかは、（式１）と同一式を用いて演算す
る。Ｓ．；Ａ△ｒ十貴′Ｍｔ …（式１）但し △ｒ＝ Ａ：定数 Ｂ：定数 ｒ：測定空燃比 Ｒ：設定空燃比 Ｑ：調節器の不感帯中 また１４は図示しない炉内温度検出装置による検出炉温
と内蔵する炉温設定器による設定炉温との偏差に応じた
流量設定信号Ｑを発する炉温調節器、１５は空燃比調節
器１２の発する修正信号Ｓ，にローリミッタ１６を経由
した流量設定信号Ｑを秦算して燃料流量修正信号Ｐ，を
発する乗算器、１７は加算器である。

なおローリミッタ１６は炉温調節器１４の出力値が小さ
くなってもある程度大きな流量修正信号Ｐ，，Ｐ２（後
述）が得られるように設けるもので、これによって炉温
調節器１４の出力値の大小にかかわらずその修正が可能
となるのである。また１８は空燃比調節器１３の発する
修正信号Ｓ２に上記ローｌｉミッタ１６を経由した流量
設定信号Ｑを秦算して空気流量修正信号Ｐ２を発する乗
算器、１９は減算器、２川まこの減算器１９の出力に空
燃比を乗じて設定信号を空気流量調節器８に与える乗算
器である。すなわち、燃料流量検出装置６および空気流
量検出装置９により検出された燃料流量および空気流量
から空燃比演算器１０１こより求められた測定空燃比ｒ
と、空燃比設定器１ １による設定空燃比Ｒとの空燃比
偏差が生ずると、各空燃比調節器１２，１３により修正
信号Ｓ，，Ｓ２が発せられる。

これらの修正信号は乗算器１５，１８をそれぞれ介して
、燃料流量修正信号Ｐ，および空気流量修正信号Ｐ２に
変換され、炉温調節器１４から燃料流量調節器５に与え
られる設定信号Ｑには信号Ｐ，が加算器１７により加算
され、一方炉温調節器１４から空気流量調節器８に与え
られる設定信号Ｑから信号Ｐ２が減算器１９により減算
される。これによって燃流流量調節弁４と空気流量調節
弁７は開閉逆方向に駆動されるので過渡状態においても
迅速で空燃比のずれの少ないすぐれた応答性が得られる
。

また空燃比を制御量として、絶えず空燃比を測定して設
定空燃比との偏差に応じて燃料および空気の流量調節を
おこなうので、空燃比は所定の空燃比に維持されるので
ある。さらに燃料流量調節弁４または空気流量調節弁７
の一方が故障してその関度が固定されてしまった場合で
も、この開度固定により空燃比と設定空燃比のずれが生
じると、空燃比調節器！２および１３が修正信号Ｓ，お
よびＳ２を発し、正常な方の調節弁の開度を調節して空
燃比を設定空燃比に維持するので、空燃比の大きなずれ
による黒煙発生その他の事故を防止することができるの
である。第２図はこの発明の他の実施例を示し、図中、
第１図と同一符号を付した部分は同一部分を示す。

この実施例はＰＩ演算をおこなう空燃比調節器２１を１
個用い、その発する修正信号Ｓを同じく１個の乗算器２
２を介して共通の流量修正信号Ｐとし、これを燃料流量
設定信号回路に加算信号として、空気流量設定信号回路
に減算信号として与えるようにした点のみが、第１図の
実施例と異なる。

燃料および空気の両流体の制御系の特性に大きな差異が
ない場合、すなわち第１図の実施例における空燃比論節
器１２および１３のＰＩ演算式のＡ，Ｂ，Ｑがほぼ同じ
場合は、この実施例に示す制御装置によっても充分高精
度の空燃比制御をおこなうことができ、制御装置も簡単
で経済的である。なお本発明は上記各実施例に限定され
るものではなく、たとえば空燃比調節器はＰＩ演算以外
の演算をおこなうものでもよく、また空気流量修正信号
は乗算器２０の出力側に与えるようにしてもよい。

また、燃料流量調節器５および空気流量調節器８を省き
、加算器１７の出力信号を燃料流量調節弁４に直接与え
、乗算器２０の出力信号を空気流量調節弁７に直接与え
るようにしてもよい。以上説明したように、この発明に
おいては炉内温度のほかに空燃比を制御量とするととも
に、測定空燃比と設定空燃比との偏差に応じた流量修正
信号を、燃料流量設定信号回路および空気流量設定信号
回路の一方には加算信号として、他方には減算信号とし
て与えて、空気流量調節弁および燃料流量調節弁を開閉
逆方向に駆動するようにしたので、過渡状態や流量調節
弁の故障の際にも空燃比を所定の空燃比に精度よく維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す制御系統図、第２図
はこの発明の他の実施例を示す制御系統図である。 １・・・・・・バーナ、２・・・・・・空気配管、３・
・・・・・燃料配管、４・・・・・・燃料流量調節弁、
５・・・・・・燃料流量調節器、６・・…・燃料流量検
出装置、７・…・・空気流量調節弁、８・・・…空気流
量調節器、９・・・・・・空気流量検出装置、１０・・
・・・・空燃比演算器、１１・・・・・・空燃比設定器
、１２・・・・・・空燃比調節器、１３・・・・・・空
燃此調節器、１４・・・・・・炉温調節器、１５・・・
・・・乗算器、１６・・・・・・ローリミッタ、１７・
・・・・・加算器、１８・・・・・・乗算器、１９・・
・・・・減算器、２０・・・・・・乗算器、２１・・・
・・・空燃比論節器、２２・・・・・・乗算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料流量検出装置と空気流量検出装置をそなえ、炉
   内温度調節器の出力を燃料流量調節弁および空気流量調
   節弁の流量設定信号として与えて、燃料流量調節弁およ
   び空気流量調節弁を制御することにより空燃比を制御す
   る燃焼炉の空燃比制御装置において、上記燃料流量検出
   装置および上記空気流量検出装置による燃料および空気
   の両検出流量から測定空燃比を演算する空燃比演算器と
   、空燃比設定器と、該空燃比設定器により設定された設
   定空燃比と上記測定空燃比との空燃比偏差に応じた出力
   信号を発する空燃比調節器と、該空燃比調節器の出力信
   号に炉内温度調節器の出力信号を乗算する乗算器を設け
   るとともに、上記炉内温度調節器から上記燃料流量調節
   弁および上記空気流量調節弁に至る両設定信号回路の一
   方に加算器を、他方に減算器を設けて、上記乗算器の出
   力信号を上記両設定信号回路の一方には加算信号として
   、他方には減算信号として与えることにより、上記空燃
   比偏差に対して上記燃料流量調節弁および上記空気流量
   調節弁を開閉逆方向に駆動するようにしたことを特徴と
   する燃焼炉の空燃比制御装置。