JPS63105315A - Combustion control method - Google Patents

Combustion control method

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JPS63105315A
JPS63105315A JP61250987A JP25098786A JPS63105315A JP S63105315 A JPS63105315 A JP S63105315A JP 61250987 A JP61250987 A JP 61250987A JP 25098786 A JP25098786 A JP 25098786A JP S63105315 A JPS63105315 A JP S63105315A
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JP
Japan
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flow rate
combustion
calculated
signal
air flow
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Pending
Application number
JP61250987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Iida
修司 飯田
Akihiko Kishida
岸田 晃彦
Yasuo Takeuchi
竹内 康夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS63105315A publication Critical patent/JPS63105315A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N2235/02Air or combustion gas valves or dampers
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/14Fuel valves electromagnetically operated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PURPOSE:To enable the control to be performed with a superior response by a method wherein a mean amplitude of an optical power signal within a desired period of time is calculated from a flame of a combustion unit and an output for eliminating a difference in respect to the mean amplitude corresponding to a suitable O2% to a fuel flow rate is carried out. CONSTITUTION:An optical signal from an optical sensor 15 is read into a combustion air flow rate corrector 10 through A/D converter 17 in a combustion air control part 16. an upper peak value Y and a lower peak value Z are detected from all signals with DELTAt second, each of mean values Y and Z is calculated to attain a mean amplitude A. Then, a mean amplitude B in respect to the most suitable O2% is calculated in reference to a curve line corresponding to a flow rate signal Q of a fuel flow meter. Then, a difference C between the mean amplitudes A and B is calculated, and a control amount D added with a control amount proportional to a multiplied value of a controlled amount proportional to C and C is calculated in such a way as C becomes O. In case that the most suitable air flow rate in respect to a present fuel flow rate Q is to be calculated, an air flow rate adjusting signal E is calculated by a combustion amount adjustment unit 13, and D and B are calculated by a combustion air flow rate corrector 10, an air flow rate adjusting signal F is calculated and outputted to a valve 9 and its degree of opening is adjusted.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼火炎の光パワーの振幅が排ガス中のO2
%と比例関係にあることを利用し、燃焼器の稼動中に得
る光パワーの振幅に関する信号を適正な02%に対応し
た光パワーの振幅に関する信号と対比してその偏差を解
消するように燃焼用空気の流量をコントロールする燃焼
制御方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is characterized in that the amplitude of the optical power of a combustion flame is
Using the fact that there is a proportional relationship with %, the signal regarding the amplitude of optical power obtained during operation of the combustor is compared with the signal regarding the amplitude of optical power corresponding to the appropriate 02%, and the combustion is performed to eliminate the deviation. The present invention relates to a combustion control method for controlling the flow rate of air for use.

従来の技術 従来、燃焼を制御する方法としては、特開昭59−13
8811号公報、同5g−146124号公報で開示さ
れるものがある。
Conventional technology Conventionally, a method for controlling combustion has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 59-13.
Some of these are disclosed in Japanese Patent No. 8811 and Japanese Patent No. 5g-146124.

前者の特開昭59−138811号のものは、半導体か
らなる燃焼センサを火炎中に配置し、その電気抵抗の変
化で燃焼状態を監視し、酸欠及び失火を検知したときに
燃焼を停止させようとするものである。
The former, JP-A No. 59-138811, places a combustion sensor made of a semiconductor in the flame, monitors the combustion state based on changes in its electrical resistance, and stops combustion when oxygen deficiency or misfire is detected. This is what we are trying to do.

後者の特開昭58−146124号のものは、光学的測
定器で火炎の発光スペクトルを分光分析し、これから火
炎の温度分布を求め、これを最適燃焼状態時0<炎の温
度分布と比較して制御信号を出力するもので、この出力
によって火炎の形ヲ一定にコントロールしようとするも
のであるO しかし、前者は燃焼の0N−OFFを行なうのみで、炉
内の燻焼火炎自体の制御を行なうものでない。また後者
は発光スペクトルを分光分析するので、検出部、制御部
が複雑化するという欠点がある。
The latter, published in JP-A No. 58-146124, uses an optical measuring device to spectrally analyze the emission spectrum of a flame, determine the temperature distribution of the flame from this, and compare this with the temperature distribution of 0<flame under optimal combustion conditions. This output outputs a control signal that attempts to control the shape of the flame in a constant manner.However, the former only controls the ON/OFF state of combustion, and does not control the smoldering flame itself in the furnace. It's not something you do. Furthermore, since the latter spectroscopically analyzes the emission spectrum, it has the disadvantage that the detection section and control section become complicated.

このような欠点がない燃焼制御方法として昭和60年1
月25日付熱産業経済新聞で開示されるものがある。
In 1985, 1 was developed as a combustion control method that does not have such drawbacks.
There is something disclosed in the Netsu Sangyo Keizai Shimbun dated February 25th.

これはジルコニア0□センサを煙道中に設置してこの煙
道を通る排ガス中の0゜%を測定し、この0゜%を指標
として燃焼用押込空気量が負荷条件に応じた最適な量と
なるよう送風機の回転数をインバータで制御するもので
ある。
This is done by installing a zirconia 0□ sensor in the flue to measure 0% of the exhaust gas passing through the flue, and using this 0% as an indicator, the amount of forced air for combustion is determined to be the optimal amount according to the load conditions. The rotation speed of the blower is controlled by an inverter so that the

なお、燃焼状態の検出に光パワーを利用する点について
は特開昭59−137719号、同59−109715
号、同59712227号、同58−143274号で
開示されている。
Regarding the use of optical power to detect the combustion state, see JP-A-59-137719 and JP-A-59-109715.
No. 59712227 and No. 58-143274.

発明が解決しようとする問題点 上記ジルコニア02センサを用いた燃焼制御は炉中での
燃焼状態を簡易に制御しうるものであるが、次のような
欠点がある。
Problems to be Solved by the Invention Although combustion control using the zirconia 02 sensor described above can easily control the combustion state in the furnace, it has the following drawbacks.

■ 煙道中にセンサを設置しなければならないので、燃
焼室出口から測定部までの間に存在する点検口あるいは
構造上に生じた隙間より外気が侵入した場合、燃焼室内
で00□濃度が高くなったものと誤って判断してしまう
■ Since the sensor must be installed in the flue, if outside air enters through the inspection port or gap in the structure between the combustion chamber outlet and the measurement part, the 00□ concentration inside the combustion chamber will increase. I mistakenly think that it is.

■ を焼室出口から測定部までのガスの流れに起因し、
タイムラグが生じる。
■ Due to the gas flow from the baking chamber outlet to the measuring section,
A time lag occurs.

■ ジルコニア0□センサには30〜40秒の応答遅れ
がある。このためよりスピーディな制御を行なう場合の
ネックとなる。
■ Zirconia 0□ sensor has a response delay of 30 to 40 seconds. This becomes a bottleneck in performing faster control.

上記ジルコニア02センサの代わりに、前記特開昭59
−137719号等に記載の光センサを用いることも考
えられるが、これらの光センサは単に光パワーを検出す
るのみであるので、直ちに適用することはできない。
Instead of the above zirconia 02 sensor, use the above JP-A-59
Although it is conceivable to use the optical sensors described in Japanese Patent Application No. 137719, etc., these optical sensors simply detect optical power and cannot be immediately applied.

問題点を解決するための手段 燃焼状態は燃料と空気との混合比率によって大・きく変
化しその比率は、一般に空気比(又は排ガス中の0□濃
度)として燃焼管理上の重要なポイントとなっている。
Means to solve the problem Combustion conditions vary greatly depending on the mixture ratio of fuel and air, and that ratio is generally referred to as the air ratio (or 0□ concentration in exhaust gas) and is an important point in combustion management. ing.

例えば、その空気比を大きくし過ぎた場合には排ガス損
失が増加し、熱効率の低下及びNOxの増大が起り燃焼
状態としては良くない状態となる。また逆に空気比を小
さくし過ぎた場合には不完全燃焼となり黒煙が発生し、
また失火にもつながりこれもまた燃焼状態としては良く
ない状態となる。
For example, if the air ratio is increased too much, exhaust gas loss increases, thermal efficiency decreases and NOx increases, resulting in poor combustion conditions. On the other hand, if the air ratio is too small, incomplete combustion will occur and black smoke will be generated.
It also leads to misfire, which is also a bad combustion condition.

よって良い燃焼状態とは、不完全燃焼が起こらない最少
の空気比での燃焼である。
Therefore, a good combustion condition is combustion at the lowest air ratio that does not cause incomplete combustion.

なお、空気比と排ガス中の02′Ijk度とは次の関係
にある。
Note that the air ratio and the 02'Ijk degree in the exhaust gas have the following relationship.

ところで、旋回力によって保炎するタイプのバーナにお
いて、そのバーナの火炎より発生する光強度は燃焼量(
燃料流量)を一定とした場合、空気比(又は排ガス中の
02濃度)の違いによって第2図の曲線Iに示す様な変
化を示し、その光パワー信号は第3図に示すような常時
振動ししノコギリ状の波型な示す。そしてその光パワー
信号レベルは第2図に示す様に山型の変化を示し、ピー
ク値より02濃度の高い領域(イ)では、02濃度の増
加に伴い光パワー信号レベルは低下し、またピーク値よ
りも02濃度の低い領域(ロ)では、0□濃度の減少に
伴い光パワー信号レベルも低下する特性を持っている。
By the way, in a type of burner whose flame is held by swirling force, the light intensity generated from the flame of the burner is determined by the combustion amount (
When the fuel flow rate (fuel flow rate) is constant, the difference in air ratio (or 02 concentration in exhaust gas) causes changes as shown in curve I in Figure 2, and the optical power signal constantly oscillates as shown in Figure 3. Shows a sawtooth wave shape. The optical power signal level shows a mountain-shaped change as shown in Fig. 2, and in the region (a) where the 02 concentration is higher than the peak value, the optical power signal level decreases as the 02 concentration increases, and the peak value In the region (b) where the 02 concentration is lower than the value, the optical power signal level also decreases as the 0□ concentration decreases.

しかるに、光パワー信号の振動に関しては、第3図に示
す様に02濃度が減少するに従いその振動幅は大きくな
る特性を示す。
However, as shown in FIG. 3, the oscillation of the optical power signal exhibits a characteristic in which the width of the oscillation increases as the 02 concentration decreases.

また以上の様な特性は、燃焼量を変化させた場合にも変
らないが燃焼量を増加させると、光パワー信号の振動幅
が全体として大きくなり逆に燃焼量を減少させると小さ
くなる。
Further, the characteristics described above do not change even when the combustion amount is changed, but when the combustion amount is increased, the oscillation width of the optical power signal increases as a whole, and conversely, when the combustion amount is decreased, it becomes smaller.

また、コーン状保炎器を持つタイプのバーナについてみ
ると、その光強度は第2図の曲線Hに示すような変化を
する。しかし、光パワー信号の振動に関しては第3図と
は逆に02濃度が減少するに従い振動幅は小さくなる。
Furthermore, when looking at a type of burner with a cone-shaped flame holder, its light intensity changes as shown by curve H in FIG. However, regarding the vibration of the optical power signal, contrary to FIG. 3, the vibration width becomes smaller as the 02 concentration decreases.

本発明者等は以上のような知見に基づぎ旋回力により保
炎するタイプのバーナについて第4図で示されるような
データを得た◇ この図において、縦軸は光パワーの振幅に関する値を示
し、第3図(D)で示されるように光パワー信号の単位
時間Δを内の上側ピーク値Yの平均Yと下側ピーク値Z
の平均Zとの差である平均振幅Aが目盛られている。横
軸は排ガス中の02%を示している。
Based on the above findings, the present inventors obtained data as shown in Figure 4 regarding a type of burner that holds flame by swirling force.◇ In this figure, the vertical axis represents the value related to the amplitude of optical power. As shown in FIG. 3(D), the average Y of the upper peak value Y and the lower peak value Z within the unit time Δ of the optical power signal
The average amplitude A, which is the difference from the average Z of , is calibrated. The horizontal axis shows 02% in the exhaust gas.

曲線a、b、cは燃料の各種燃焼量についての排ガス0
2%と平均振幅との関係を夫々示しており、曲線dは前
述の不完全燃焼が生じない最適空気比の排ガスO2%と
平均振幅との関係を示している。
Curves a, b, and c are exhaust gas 0 for various combustion amounts of fuel.
2% and the average amplitude, and the curve d shows the relationship between the average amplitude and the exhaust gas O2% at the optimum air ratio at which the aforementioned incomplete combustion does not occur.

従って、例えば燃焼量を607!/hに設定している場
合バーナの火炎から検出される光パワー信号の平均振幅
がであるとしたならばその対応O2%()・)は妥当な
02%(ニ)とずれ(ホ)を生じており、このずれ(ホ
)は平均振幅のずれCに対応する、と上図から読み取る
ことができる。
Therefore, for example, the combustion amount is 607! If the average amplitude of the optical power signal detected from the burner flame is set to It can be seen from the above figure that this deviation (E) corresponds to the deviation C of the average amplitude.

また、本発明者等はコーン状保炎器をもつタイプのバー
ナについては第5図にて示されるデータを得た。
Further, the present inventors obtained data shown in FIG. 5 regarding a type of burner having a cone-shaped flame holder.

本発明に係る燃焼制御方法は上記第4図又は第5図で示
されるようなデータを利用し、このデータと検出信号と
の対比から得られる偏差Cに基づきその偏差Cを解消す
るための制御信号を出力しようとするものである。
The combustion control method according to the present invention utilizes data as shown in FIG. 4 or FIG. It is intended to output a signal.

すなわち、本発明は上記問題点を解決するため、燃焼器
に供給される燃料の流量信号及び該燃焼器の排ガス中の
02%信号を得て該02%が該燃焼の流量に対し妥当な
02%とずれているときにその偏差を演算し、その偏差
を解消するだめの出力を上記燃焼用空気の流量調節部に
対して行なう燃焼制御方法において、 上記燃焼器の火炎から光パワー信号を検出すると共にそ
こから所定時間内の上側ピーク値及び下側ピーク値を検
出し、次いで上記上側ピーク値及び下側ピーク値の夫々
の平均を出してそれらの差である平均振幅を求め、しか
る後読平均振幅を予め求めた燃料流量に対する妥当な0
2%に対応した平均振幅と比較して偏差を演算し、該偏
差を解消する出力を燃焼用空気流量調節部に対して行な
って排ガス中の02%を妥当なものとするという手法を
採用している。
That is, in order to solve the above problems, the present invention obtains a flow rate signal of fuel supplied to a combustor and a 02% signal in the exhaust gas of the combustor, and determines that the 02% is a reasonable 02% for the combustion flow rate. %, the deviation is calculated, and an optical power signal is detected from the flame of the combustor. At the same time, the upper peak value and the lower peak value within a predetermined time are detected from there, and then the average of the upper peak value and the lower peak value is calculated, and the average amplitude is calculated as the difference between them. A reasonable zero for the fuel flow rate whose average amplitude was determined in advance.
A method is adopted in which the deviation is calculated by comparing it with the average amplitude corresponding to 2%, and an output to eliminate the deviation is sent to the combustion air flow rate regulator to make the 02% in the exhaust gas appropriate. ing.

作    用 燃焼器で形成された火炎から光パワー信号を検出し、こ
の光パワー信号を処理して制御出力を得る。
An optical power signal is detected from the flame formed in the working combustor, and the optical power signal is processed to obtain a control output.

従って、排ガス中の02%を直接検出せずとも02%の
コントロールが可能となる。そして、その結果高価なジ
ルコニア02センサでなく比較的安価な光センサを用い
ることができる。
Therefore, it is possible to control 02% without directly detecting 02% in the exhaust gas. As a result, a relatively inexpensive optical sensor can be used instead of the expensive zirconia 02 sensor.

また、燃焼器がバーナであるときは、炉中で燃焼状態を
検出することに他ならないので、従来における煙道で検
出する方式#と比し、タイムラグを生じることなく燃焼
制御を行なうことができる。
In addition, when the combustor is a burner, the combustion state is detected in the furnace, so compared to the conventional method of detecting in the flue, combustion can be controlled without causing a time lag. .

上記制御出力を得るには、光パワー信号から所定時間内
の上側ピーク値及び下側ピーク値を検出し、次ル・で上
記上側ピーク値及び下側ピーク値の夫々の平均を出して
それらの差である平均振幅を求め、しかる後読平均振幅
を、予め求めた燃料流量に対する妥当な02%に対応し
た平均振幅と比較して偏差を演算することによる。
To obtain the above control output, detect the upper peak value and lower peak value within a predetermined time from the optical power signal, calculate the average of the upper peak value and lower peak value in the next step, and calculate the average of the upper peak value and lower peak value. The average amplitude that is the difference is determined, and the read-back average amplitude is compared with the average amplitude corresponding to a reasonable 02% of the fuel flow rate determined in advance to calculate the deviation.

このように、光パワー信号の平均振幅を用いて演算する
ので適正な制御出力を得ることができ、従って応答性に
優れた燃焼制御を行なうことができる。
In this way, since the calculation is performed using the average amplitude of the optical power signal, an appropriate control output can be obtained, and therefore combustion control with excellent responsiveness can be performed.

実施例 第1図ないし第4図及び第6図に基づき本発明の一実施
例を説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 4 and FIG. 6.

第6図は本発明に係る燃焼制御方法を使用する熱処理炉
を示している。
FIG. 6 shows a heat treatment furnace using the combustion control method according to the present invention.

第6図において符号1は炉本体を示し、該炉本体1の壁
には金属製品等を装入するための扉2及び排ガスを排出
するための煙道3が夫々設けられている。
In FIG. 6, reference numeral 1 indicates a furnace body, and a door 2 for charging metal products and the like and a flue 3 for discharging exhaust gas are provided on the wall of the furnace body 1, respectively.

炉本体1に設けられた燃焼器たるバーナ4はこの場合旋
回気流により保炎するタイプのものである。
In this case, the burner 4, which is a combustor provided in the furnace body 1, is of a type that maintains flame by swirling airflow.

バーナ4には燃料を供給する管5及び燃焼用空気を供給
する管6が接続され、管5には流量調節弁7及び流量計
8が設けられ、管6には流量調節弁9が設けられている
A pipe 5 for supplying fuel and a pipe 6 for supplying combustion air are connected to the burner 4, the pipe 5 is provided with a flow rate control valve 7 and a flow meter 8, and the pipe 6 is provided with a flow rate control valve 9. ing.

燃料の流量調節弁7は燃料制御装置により制御されるよ
うになっている。
The fuel flow control valve 7 is controlled by a fuel control device.

該装置は炉1内の温度を検知する熱電対からなる温度セ
ンサ10及び燃料制御部11を備えている。
The device includes a temperature sensor 10 consisting of a thermocouple that detects the temperature inside the furnace 1 and a fuel control section 11.

燃料制御部11は温度変換器12及び燃焼量調節器13
を備えており、温度センサ10からの信号を温度変換器
12で所定の出力信号に変換し、これを燃焼量調節器1
3で受けて所定の設定温度と比較演算し、設定温度を維
持しうる量の燃料がバーナ4に至るよう調節弁7の開度
を調節するための制御信号を出力するようになっている
The fuel control unit 11 includes a temperature converter 12 and a combustion amount regulator 13.
The signal from the temperature sensor 10 is converted into a predetermined output signal by the temperature converter 12, and this is sent to the combustion amount regulator 1.
3, the temperature is compared with a predetermined set temperature, and a control signal is output for adjusting the opening degree of the control valve 7 so that an amount of fuel that can maintain the set temperature reaches the burner 4.

燃焼用空気の流量調節弁9は燃焼用空気制御装置により
制御されるようになっている。
The combustion air flow control valve 9 is controlled by a combustion air control device.

該装置は、バーナ4の燃焼火炎14から発せられる光パ
ワーを電気信号に変換する光センサ15及び該信号等を
受けて錆御信号を作り燃焼用空気の流量調節弁9に出力
する燃焼用空気制御部16を備えている。
This device includes an optical sensor 15 that converts the optical power emitted from the combustion flame 14 of the burner 4 into an electrical signal, and a combustion air sensor 15 that receives the signal, generates a rust control signal, and outputs it to the combustion air flow control valve 9. A control section 16 is provided.

光センサ15はGeフォトダイオード、Siフォトダイ
オード、フォトトランジスタ、太陽電池等で構成され火
炎14に対向する箇所に固定されている。
The optical sensor 15 is composed of a Ge photodiode, a Si photodiode, a phototransistor, a solar cell, etc., and is fixed at a location facing the flame 14.

燃焼用空気制御部16は光センサ15からの光信号をデ
ジタル信号に変換するA/D変換器17と、該変換器1
7からの電気信号より単位時間内で上側ピーク値及び下
側ピーク値を検出し、次いで上記上側ピーク値及び下側
ピーク値の夫々の平均を出してそれらの差である平均振
幅を求め、しかる後肢平均振幅を予め求めた燃料流量に
対する妥当なO2%に対応した平均振幅と比較して偏差
を演算し、その偏差を解消するための出力を燃焼用空気
の流量調節弁9に対して行なう燃焼用空気流量補正器1
9とから成っている。
The combustion air control unit 16 includes an A/D converter 17 that converts the optical signal from the optical sensor 15 into a digital signal, and the converter 1
Detect the upper peak value and lower peak value within a unit time from the electrical signal from 7, then calculate the average of each of the upper peak value and lower peak value, calculate the average amplitude that is the difference between them, and then The average amplitude of the hind limbs is compared with the average amplitude corresponding to an appropriate O2% for the fuel flow rate determined in advance, a deviation is calculated, and an output to eliminate the deviation is sent to the combustion air flow control valve 9. Air flow compensator 1
It consists of 9.

この燃焼用空気制御部16の動作を第1図のフローチャ
ートに基づいて説明する。
The operation of this combustion air control section 16 will be explained based on the flowchart shown in FIG.

A/D変換器17からの光パワー信号X。を燃焼用空気
流量補正器19に読み込み(ステップ1)、次いでΔを
秒間の全信号から上側ピーク値Y及び下側ピーク値Zを
検出しくステップ2.5) 、夫々の平均Y、Zを出す
(ステップ3.4.6.7)。
Optical power signal X from A/D converter 17. is loaded into the combustion air flow rate corrector 19 (step 1), and then the upper peak value Y and the lower peak value Z are detected from the entire signal of Δ in seconds (step 2.5), and the respective averages Y and Z are obtained. (Step 3.4.6.7).

そして平均振幅Aを求める(ステップ8)。Then, the average amplitude A is determined (step 8).

次のステップでは燃料流量計の流量信号Qを読み込み(
ステップ9)、Qに対応した曲線を第4図のデータ中か
ら選択すると共にQにつき最適な02%に対する平均振
幅を求める(ステップ10)。
The next step is to read the flow rate signal Q of the fuel flow meter (
Step 9) Select a curve corresponding to Q from the data in FIG. 4, and find the average amplitude for 02% that is optimal for Q (Step 10).

例えば、Q=6(Hl/hであれば曲線aを選び、aと
dとの交点から02%は(ニ)が最適であり、そのとき
の平均振幅はBであ・る。
For example, if Q=6 (Hl/h), select curve a, and from the intersection of a and d, 02% (d) is optimal, and the average amplitude at that time is B.

そして、現在の平均振幅Aと上記Bとのずれである偏差
Cを求める(ステップ11)。
Then, a deviation C, which is the difference between the current average amplitude A and the above B, is determined (step 11).

しかる後、CがOとなるようにCに比例した制御量とC
の積分値に比例した制御量を加えた制御量りを算出する
(ステップ12)。
After that, the control amount proportional to C and C so that C becomes O
A control amount is calculated by adding a control amount proportional to the integral value of (step 12).

現在の燃料流量Qに対する最適な空気流量を求め、その
場合の弁9の開度と現在の開度とを比較し、現在よりも
開くか閉めるか及びその程度を空気流量調節信号Eとし
て求める。Eは燃焼量調節器13で求められ、燃焼用空
気流量補正器19に出力される(ステップ13)。
The optimum air flow rate for the current fuel flow rate Q is determined, and the opening degree of the valve 9 in that case is compared with the current opening degree, and the air flow rate adjustment signal E is determined as to whether the valve 9 should be opened or closed more than the current degree and to what degree. E is determined by the combustion amount regulator 13 and output to the combustion air flow rate corrector 19 (step 13).

上記補正器19はり、Eを得て次の補正式から空気流量
調節信号Fを求め(ステップ14)、これを弁9に出力
し、その開度を調節する(ステップ15)。
The corrector 19 obtains E and obtains an air flow rate adjustment signal F from the following correction equation (step 14), outputs this to the valve 9, and adjusts its opening degree (step 15).

この式において、Dは%データであり、0〜100%の
範囲内の値である。
In this formula, D is % data and is a value within the range of 0 to 100%.

D=O〜50%のときを弁開度の減少、D=50〜10
0%のときを弁開度の増加とし、例えばD=40%のと
きはF=0.8E、D=60%のときはF = 1.2
Eとなる。
When D=O~50%, the valve opening degree decreases, D=50~10
When it is 0%, the valve opening degree is increased. For example, when D = 40%, F = 0.8E, and when D = 60%, F = 1.2.
It becomes E.

これにより、計算上京められたEはDによって増又は減
の補正を受けてFとして弁9に出力されることになる。
As a result, the calculated E is corrected to increase or decrease by D and is output as F to the valve 9.

この様な操作を繰り返し行い燃焼量調節計13からの空
気流量調節信号に補正を加え空気流量調節弁9の開度を
調節している。
By repeating such operations, the air flow control signal from the combustion amount controller 13 is corrected and the opening degree of the air flow control valve 9 is adjusted.

かくて炉1は最適燃焼状態で常時稼動し、02%が(ニ
)(第4図)の排ガスは煙道3から炉外へ排出されるこ
とになる。
In this way, the furnace 1 is constantly operated in the optimum combustion state, and 02% of the exhaust gas (d) (FIG. 4) is discharged from the flue 3 to the outside of the furnace.

なお、扉2から新たに材料の出し入れが行なわれること
により02%が一時的に増大することがあるが、その0
2%の変化は直ちに光センサ15によって検知されるの
で、即座に調節弁9の調節がなされ適正な0%に速やか
に復帰する。
Note that 02% may temporarily increase due to new material being taken in and taken out from door 2, but that 02% may increase temporarily.
Since a 2% change is immediately detected by the optical sensor 15, the control valve 9 is immediately adjusted to quickly return to the appropriate 0%.

上記実施例は熱処理炉を対象としたがボイラ等を対象と
する場合は、燃焼制御部11の温度センサ10に代えて
圧力センサを設け、燃焼量調節器13は蒸気圧力の設定
方式に代えればよいものである。
Although the above embodiment is intended for a heat treatment furnace, if the target is a boiler or the like, a pressure sensor may be provided in place of the temperature sensor 10 of the combustion control section 11, and the combustion amount regulator 13 may be replaced with a steam pressure setting method. It's good.

発明の効果 本発明は以上のようにバーナ等の燃焼器で形成された火
炎から光パワー信号を検出し、この光パワー信号を処理
して制御出力を得るので、排ガス中の02%を直接検出
せずとも02%のコントロールが可能になる。従って、
センサとして高価な0゜センサでなく、比較的安価な光
センサを使用することができ、炉、ガスタービン等の燃
焼制御上有益である。
Effects of the Invention As described above, the present invention detects an optical power signal from a flame formed in a combustor such as a burner, and processes this optical power signal to obtain a control output, so that 0.2% of exhaust gas can be directly detected. 02% control is possible without doing anything. Therefore,
Rather than an expensive 0° sensor, a relatively inexpensive optical sensor can be used as a sensor, which is beneficial for combustion control in furnaces, gas turbines, and the like.

また燃焼器がバーナであるときは炉中で燃焼状態を検出
するので、従来の排ガスを煙道に通しつつ検出する方式
に比し、炉の開閉に伴う02%の急変が生じても迅速に
対処できまた煙道の隙間からの空気漏れが生じても検出
結果に影響を受けることがなくなる。従って、大気開放
型燃焼装置(型態装置、トリベ予熱装置等)の燃焼管理
も可能になる。
In addition, when the combustor is a burner, the combustion state is detected in the furnace, so compared to the conventional method of detecting exhaust gas while passing it through the flue, even if there is a sudden change of 0.2% due to opening and closing of the furnace, it can be detected quickly. Even if air leaks from the gap in the flue, the detection results will not be affected. Therefore, it is also possible to manage the combustion of combustion devices that are open to the atmosphere (type devices, ladle preheating devices, etc.).

さらに、光パワー信号の上下のピーク値を利用して制御
出力を演算するので、記憶容量も少なくて済み、従って
簡易に制御を行なうことができる。
Furthermore, since the control output is calculated using the upper and lower peak values of the optical power signal, the storage capacity is also small, and therefore control can be performed easily.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る燃焼制御方法の制御出力を得る手
順を示すフルーチャート、第2図は一定燃焼量下の光パ
ワー信号と排ガスO2% との関係を示すグラフ、第3
図は燃焼量を一定にし02%を変化させた場合の光パワ
ー信号と時間との関係を示すグラフ、第4図は光パワー
信号の平均振幅と02%との関係を、燃焼量をパラメー
タとして表わしたグラフ、第5図は異なるタイプのバー
ナについて表わした第4図と同様なグラフ、第6図は本
発明を使用した熱処理炉の制御システム図である。 1:炉、4:バーナ、8:燃料流量計、9:燃焼用空気
流量調節弁、13:燃焼量調節器、15:光センサ、1
6:燃焼用空気制御部、17: A/D変換器、19:
燃焼用空気流量補正器。 出  願  人  トヨタ自動車株式会社代 理  人
  市川埋置(外1名) 第1図 第2図 pF  η′  ス  02   (%〕第3図 第4図
Fig. 1 is a flowchart showing the procedure for obtaining the control output of the combustion control method according to the present invention, Fig. 2 is a graph showing the relationship between the optical power signal and exhaust gas O2% under a constant combustion amount, and Fig. 3
The figure is a graph showing the relationship between the optical power signal and time when the combustion amount is kept constant and 02% is varied. Figure 4 shows the relationship between the average amplitude of the optical power signal and 02%, with the combustion amount as a parameter. The graphs shown in FIG. 5 are similar to FIG. 4 for different types of burners, and FIG. 6 is a control system diagram for a heat treatment furnace using the present invention. 1: Furnace, 4: Burner, 8: Fuel flow meter, 9: Combustion air flow control valve, 13: Combustion amount regulator, 15: Optical sensor, 1
6: Combustion air control unit, 17: A/D converter, 19:
Combustion air flow compensator. Applicant: Toyota Motor Corporation Representative: Ichikawa Burial (1 other person) Figure 1 Figure 2 pF η' 02 (%) Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】  燃焼器に供給される燃料の流量信号及び該燃焼器の排
ガス中のO_2%信号を得て該O_2%が該燃焼の流量
に対し妥当なO_2%とずれているときにその偏差を演
算し、その偏差を解消するための出力を上記燃焼用空気
の流量調節部に対して行なう燃焼制御方法において、 上記燃焼器の火炎から光パワー信号を検出すると共にそ
こから所定時間内の上側ピーク値及び下側ピーク値を検
出し、次いで上記上側ピーク値及び下側ピーク値の夫々
の平均を出してそれらの差である平均振幅を求め、しか
る後該平均振幅を、予め求めた燃料流量に対する妥当な
O_2%に対応した平均振幅と比較して偏差を演算し、
該偏差を解消する出力を燃焼用空気流量調節部に対して
行なって排ガス中のO_2%を妥当なものとすることを
特徴とする上記燃焼制御方法。
[Claims] When a flow rate signal of fuel supplied to a combustor and an O_2% signal in the exhaust gas of the combustor are obtained, and the O_2% deviates from an appropriate O_2% for the combustion flow rate, In a combustion control method that calculates the deviation and outputs an output for eliminating the deviation to the combustion air flow rate adjusting section, an optical power signal is detected from the flame of the combustor and within a predetermined time from there. The upper peak value and the lower peak value are detected, and then the average of the upper peak value and the lower peak value is calculated to obtain the average amplitude, which is the difference between them, and then the average amplitude is determined in advance. calculating a deviation compared to an average amplitude corresponding to a reasonable O_2% for the fuel flow;
The combustion control method described above is characterized in that an output for eliminating the deviation is applied to the combustion air flow rate adjusting section to make O_2% in the exhaust gas appropriate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263851A (en) * 1991-05-10 1993-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control system for burner

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5263851A (en) * 1991-05-10 1993-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Combustion control system for burner

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