JPS6040565B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

燃焼制御装置

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JPS6040565B2
JPS6040565B2 JP13946279A JP13946279A JPS6040565B2 JP S6040565 B2 JPS6040565 B2 JP S6040565B2 JP 13946279 A JP13946279 A JP 13946279A JP 13946279 A JP13946279 A JP 13946279A JP S6040565 B2 JPS6040565 B2 JP S6040565B2
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JP
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flow rate
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air flow
signal
air
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JP13946279A
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国俊 渡辺
敏彦 柴田
雄一郎 井上
正道 榊
冨士男 小杉
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Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
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Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダブルクロスリミット法を用いた燃焼制御装
置の改良に関する。
一般に、ダブルクロスリミット法による燃焼制御手段は
第1図のような構成を採用している。
即ち、連続炉等の炉壁1に熱電対2と燃焼用バーナ3を
取着し、熱電対2で得た信号を温度変換器4で温度信号
に変換した後この信号を温度調節計5に供給し、ここで
炉内が最適温度となるべき操作信号SVを求めて出力し
ている。一方、バーナ3には流擁計6および燃料流量調
節弁7を介挿してなる燃料供給配管8が導入され、また
別配管として流量計9および空気流量調節弁10を介挿
してなる空気流量配管11が導入されている。
さらに、温度調節計5と、流量計6、燃料流量調節計7
等との間にマイクロコンピュータ等でソフト的に構成さ
れダブルクロスリミット法を採用した演算制御部12お
よび燃料流量調節計13が介在され、同様に温度調節計
5と、流計9、空気流量調節計10との間に前記演算制
御部12および空気流量調節計14が介在されている。
ところで、以上のような燃焼制御手段において最適燃焼
を行なう場合、空気流量と燃料流量との流量比(以下、
空燃比と指称する)を一定に保つことが必要不可欠であ
り、このため演算制御部12ではダブルクロスリミット
法を用いている。
即ち、このダブルクロスリミット法にあっては、温度の
急激な変動となる過度状態にあっても空燃比がある範囲
を逸脱しないように、流量計9で検出した空気流量を、
1/8・仏(8は理論空燃比、〆は空気過剰率)によっ
て燃料流量に換算し、この換算値を第1の信号制限部1
21の上限レベル設定部121aおよび下限レベル設定
部121bのパラメーターK3%、十K,%で制限して
縛しベル選択部121c、低レベル選択部121dで操
作信号SVと比較選択し、空気流量に対する最適燃料流
量信号を経て燃料流量調節弁7を制御するものである。
同様に、燃料流量に対する空気流量換算の制御は、流量
計6で検出した燃料流量信号PVを第2の信号制限部1
22の下限レベル設定部122aおよび上限レベル設定
部122bをそれぞれ介して低レベル選択部122cお
よび高レベル選択部122dに供給し、操作信号SVと
比較し、この比較結果これらの選択部122c、122
dを通って出力した信号を理論空燃比8および空気過剰
率叫こよって空気流量に換算し、この換算値に基づいて
空気流量調節弁10を制御するものである。
この場合も下限レベル設定部122aおよび上限レベル
設定部122bはパラメータ+K4%、一K2%で制限
している。このように、検出燃料流量および検出空気流
量で相互に相手側流量を制限している。即ち、第1図に
示すダブルク。スリミット法燃料制御にあっては、燃料
流量は−K3%〜十K,%を、空気流量は十K4%〜一
K2%を超えないようにしている。しかし、この燃焼制
御手段では、パラメータK,〜&が定数であるので、こ
の定数の制限値を小さく設定すれば空燃比を一定範囲内
に抑えることができるが、炉内温度の急変つまり燃焼量
の急変に対しても過度空燃比の変動を小さく抑えようと
するために過度時の応答性が非常に悪化してしまう。
逆に応答性を遠くするためにパラメータK,〜&を大き
くすると、第2図の点線(実線はK,〜Kが小さい場合
の特性)で示すように定常時の設定空燃比に対して大き
な幅で変化し燃焼制御として好ましい状態ではない。本
発明は上記のような不都合を除去するためになされたも
のであって、ダブルクロスリミット法による燃焼制御に
おいてクロスリミットのパラメ−夕をダイナミック則ち
偏差の関数に応じて上下限を自動的に変更する動的修正
かつフィードオワード的に変更制御して過渡時に対して
も十分な応答性を得られるようにする燃焼制御装置を提
供するものである。
以下、本発明の一実施例について第3図を参照して説明
する。
なお、第3図において第1図と同一部分は同一符号を付
して一部説明を略述する。先ず本発明方式において特に
異なるところは、温度調節計5からの操作信号SVと燃
料流量信号PVとの偏差がある値より大きくなった時に
ダブルクロスリミットのパラメータK,〜K4をK,′
〜K4′にダイナミックに変更して過渡時の応答性を速
める変更手段を設けたことにある。即ち、パラメータは
定数ではなく、SVとPVとに応じて変数とするもので
ある。今、変数となるパラメータをK,′〜K′とする
と、K,′=K.十G …
…‘1}K2′=K2十G
……{2}K3′=K3十G・a,
……{3}K′=K4十G・a2
……{41とする。
ここで、K,〜Kは従来例の第1図で示す定数、Gは変
数、a,は空気流量に対する燃料流量の応答補正信号、
a2は燃料流量に対する空気流量の応答補正信号である
。a,,a2は過去の実測データ等から決定する。具体
的に述べると、変更手段は、温度調節計5の操作信号S
Vと流量計6の燃料流量信号PVとを偏差値測定部12
3に入れて偏差値信号△Fを求めた後、この信号を関数
発生部124で例えば第4図に示すような変数Gを出力
する。
つまり、この関数発生部124は、偏差値信号△Fがフ
ィードフオワード開始値Eからフィードフオワードリミ
ット値Lの間の変化に対応して変数Gを増加させ、フィ
−ドフオワードリミット値Lより大きくなった時プロセ
スの暴走を回避するためGを一定とするものである。1
25,126は乗算部、127〜130は加算部である
従って、加算部127から{3}式で表わすK3′=K
3十G・a,、加算部128から{1}式で表わすK,
′=K,十G、加算部129からt4’式で表わすK4
′=K+G・a2、加算部1 30から■式で表わすK
2′=K2十Gのパラメ−夕がそれぞれ出力し、上限レ
ベル設定部121a′のK3′、下限レベル設定部12
1b′のK,′、下限レベル設定部122a′のK′、
上限レベル設定部1 22b′のK2′をそれぞれ変更
するようになっている。12′はダブルクロスリミット
法を用いたフィードフオワードの演算制御部であって、
マイクロコンピュータ等でソフト的に構成されている。
次に、以上のように構成された装置の作用を説明する。
先ず、温度調節計5の操作信号SVと流量計6の燃料流
量信号PVとの偏差値信号△F;ISV−PVIがフィ
ードフオワード開始値E以下の場合は、第4図に示すよ
うに関数発生部124の出力変数Gが零となるので、K
,′=K・,K2′=K2,K3′=K3,K4′=K
4となり第1図で示すダブルクロスリミット法に基づい
て燃焼制御が行なわれる。即ち、G=0(△FミE)で
は、ほぼ定常状態に近いので、特にK′〜&′を変数と
する必要がなく、従来のダブルクロスリミット法でも応
答性が十分維持できるためである。次に、例えば炉内の
温度が急激に低下している場合等にあっては、温度調節
計5から温度を高〈すべ〈操作信号SVがでるが、この
結果SVとPVとの偏差値信号△Fが第4図のE−L間
の値となる。
そして、関数発生部124からG=△F(E<△F<L
)の変数が出力し、加算部127,128からK3,K
,より大きいパラメータK3′,K,′が第1の信号制
限手段を構成する上限レベル設定部121を、下限レベ
ル設定部121Mこ与えられる。一方、流量計9からも
1/8仏で空気流量を燃料流量に換算した信号がそれぞ
れの設定部121を,121b′に入っている。而して
、温度調節計5の高レベル操作信号SVと上限レベル設
定部121a′の出力信号とが高レベル選択部121c
で比較されて高レベルである操作信号SVが出力し、こ
れが低レベル選択部121dに入る。
この選択部121dでは、操作信号SVとフオードフオ
ワードによるパラメータK,′によって下限レベル設定
部121b′からK,より高レベルとなった信号とを比
較し、結果としてパラメータK.′‘こ属する信号が出
力する。この信号が燃料流量計13を介して燃料流量調
節弁7の弁関度を開く。この開度はK・のパラメータの
時より大きくなるので、燃料流量が信号SVより少ない
がK,のパラメータの場合よりも多くバーナ3に供給さ
れて燃焼度が高まり、炉内の温度が高くなる。同様の動
作原理に基づいて、空気供給配管11の空気流量調節弁
10も第2の信号制限手段におけるパラメータK4′に
属する信号でK4より弁開度が大きくなって燃料流量に
見合う空気流量がバーナ3に供給される。しかし、SV
とPVとの偏差値信号△Fがフィードフオワードリミッ
ト値LIこ達した時は、これ以上変数Gを大きくしてパ
ラメータK,′〜K4′を増加させることはプロセス上
好ましくないので、G=L(△F>L)を限度としてパ
ラメータK,′〜K4′を増加させない。なお、上記説
明では、炉内の温度が定常状態より低い例について述べ
たが、逆に炉内の温度が定常状態より高くなった場合に
はK2、K3をK′2、K′3に変更し下限の値を減少
させればよく、このように負荷の変化に応じてフィード
フオワード‘こよってパラメータK,′〜K4′をダイ
ナミックに変更して応答性を遠くすることができること
は言うまでもない。また、関数発生部124のG特性は
第4図に限定されるものではなく、例えば第5図の特性
でもよく、その種々の特性を使用できるものである。
以上詳記したように発明によれば、ダブルクロスリミッ
トのパラメータをフイードフオワードによってダイナミ
ックに変更するように燃焼制御を行なっているので、定
常状態では空燃比の変化幅を小さく抑えることができ、
過度状態ではある範囲で応答性を速くすることができる
。即ち、従来のダブルクロスリミット法は、燃料、空気
が互いに所定空燃比リミットを保持するように制御して
いるが、現実には燃料流量および空気流量が同時に動い
ているためにその動きの差が空燃比の変化となって現わ
れる欠点がある。この点、本発明方.式は互いに相手の
動きを予測し、その予測分をフィードフオワードを行な
うことで過渡空燃比の乱れを抑えつつ応答性を速めるこ
とができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃焼制御装置の構成図、第2図a,b,
cはダブルクロスリミット法によるパラメータの大小設
定に伴なう燃料流量、空気流量、空燃比の関係特性図、
第3図は本発明に係る燃焼制御装置の一例を示す構成図
、第4図および第5図は第3図に示す関数発生部の出力
特性図である。 1・・・・・・炉壁、2・・・・・・熱電対、3…・・
・バーナ、5・・・・・・温度調節計、6・・・・・・
流量計、7・・・・・・燃料流量調節弁、9・・・・・
・流量計、10・・・・・・空気流量調節弁、12′・
・・・・・演算制御部、13・・・・・・燃料流量調節
弁、14・・・・・・空気流量調節弁、121a′・・
・・・・上限レベル設定部、121b′……下限レベル
設定部、121c・・・・・・高レベル選択部、121
d・…・・低レベル設定部、122を・・・・・・下限
レベル設定部、122b′・…・・高レベル設定部、1
22c・・・・・・低レベル設定部、122d・・・・
・・高レベル設定部、123……偏差値測定部、124
……関数発生部、125,126・・・・・・乗算部、
127〜130・…・・加算部。 第1図 第2図 第4図 第5図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃料流量計および燃料流量操作端を有する燃料供給
    系並びに空気流量計および空気流量操作端を有する空気
    供給系を備えた燃焼装置において、この燃焼装置に関係
    する制御量を検出する検出器と、この検出器の出力信号
    を受けて燃料流量指令信号または空気流量指令信号を得
    る調節手段と、前記空気流量計の出力に関連した予定の
    上限および下限を有し前記調節手段からの指令信号を制
    限する第1の制御手段と、前記燃料流量計の出力に関連
    した予定の上限および下限を有し前記調節手段からの指
    令信号を制限する第2の制限手段と、前記検出器の出力
    信号と前記調節手段からの指令信号との偏差を求めこの
    偏差の値が増加するに応じて予め定められた関数に従い
    前記第1、第2の制限手段における上限値を増加方向或
    いは前記第1、第2の制限手段における下限値を減少方
    向に選択的に変更する変更手段と、前記第1の制限手段
    の出力および燃料流量計の出力を受けて前記燃料流量操
    作端を制御する手段と、前記第2の制限手段の出力およ
    び空気流量計の出力を受けて前記空気流量操作端を制御
    する手段とを備えた燃焼制御装置。
JP13946279A 1979-10-29 1979-10-29 燃焼制御装置 Expired JPS6040565B2 (ja)

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JPS5664218A JPS5664218A (en) 1981-06-01
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JPS6226416A (ja) * 1985-07-26 1987-02-04 Toto Ltd ガス瞬間式給湯機のガス比例弁制御装置

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JPS5664218A (en) 1981-06-01

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