JPS649530B2 - - Google Patents
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- JPS649530B2 JPS649530B2 JP23167382A JP23167382A JPS649530B2 JP S649530 B2 JPS649530 B2 JP S649530B2 JP 23167382 A JP23167382 A JP 23167382A JP 23167382 A JP23167382 A JP 23167382A JP S649530 B2 JPS649530 B2 JP S649530B2
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- Japan
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ボイラの負荷変動時においても最適
なガスO2濃度制御を行うことのできる制御装置
に関する。
なガスO2濃度制御を行うことのできる制御装置
に関する。
ボイラの運転においては、排ガス中の酸素濃度
（ガスO2濃度）はシステムの運転に重大な影響を
与える。ガスO2濃度が高くなるということは排
ガス中のNOx，SOx量増大の要因となりかつそ
れだけ燃焼室への注入空気量が増大したことにな
り、このことは押込通風機（以下FDFという）
の消費電力が増大したことになり公害、省エネル
ギー、低コスト運転の見地から好ましくない。一
方、ガスO2濃度が低くなると、燃焼室内に黒煙
を発生させるので好ましくない。従つて、ガス
O2濃度を一定値に保つことは経済運転上もまた
安全運転上も重要である。
（ガスO2濃度）はシステムの運転に重大な影響を
与える。ガスO2濃度が高くなるということは排
ガス中のNOx，SOx量増大の要因となりかつそ
れだけ燃焼室への注入空気量が増大したことにな
り、このことは押込通風機（以下FDFという）
の消費電力が増大したことになり公害、省エネル
ギー、低コスト運転の見地から好ましくない。一
方、ガスO2濃度が低くなると、燃焼室内に黒煙
を発生させるので好ましくない。従つて、ガス
O2濃度を一定値に保つことは経済運転上もまた
安全運転上も重要である。
第１図は、従来のガスO2制御装置の一例を示
す構成図である。図においては、２個の燃焼ルー
トが設けられておりそのルートをそれぞれＡ，Ｂ
とする。各ルートごとの空気流量信号は、演算器
１で加算平均された後、関数発生器２で所定のプ
ロセス定数に変換され、演算器３に入る。一方、
ガスO2濃度信号は、ローセレクタ４で小さい方
が選択されて測定値PVとして調節計５に入る。
該調節計の他方の入力には、主蒸気流量（以下
SFという）信号から関数発生器６によつてつく
り出されたガスO2濃度目標値SVが入つている。
調節計５は、PVとSVの偏差を間欠積分する。
す構成図である。図においては、２個の燃焼ルー
トが設けられておりそのルートをそれぞれＡ，Ｂ
とする。各ルートごとの空気流量信号は、演算器
１で加算平均された後、関数発生器２で所定のプ
ロセス定数に変換され、演算器３に入る。一方、
ガスO2濃度信号は、ローセレクタ４で小さい方
が選択されて測定値PVとして調節計５に入る。
該調節計の他方の入力には、主蒸気流量（以下
SFという）信号から関数発生器６によつてつく
り出されたガスO2濃度目標値SVが入つている。
調節計５は、PVとSVの偏差を間欠積分する。
調節計５の出力と、手動調節用のアナログメモ
リ７の出力は、トランスフアー接点８で何れか一
方が選択されて出力されハイローリミツタ（以下
Ｈ／Ｌリミツタという）９に入る。Ｈ／Ｌリミツ
タ９の出力の一部は、積分飽和防止回路１０に入
つて、積分器が飽和しないような信号を調節計５
に与える。Ｈ／Ｌリミツタの他の出力は、空燃比
設定レンジによるゲイン合わせ回路１１を経て前
記演算器３に空燃比補正信号として入力する。演
算器３によつて空燃比補正がなされたプロセス定
数は、PV値としてPID調節計１２に入る。
リ７の出力は、トランスフアー接点８で何れか一
方が選択されて出力されハイローリミツタ（以下
Ｈ／Ｌリミツタという）９に入る。Ｈ／Ｌリミツ
タ９の出力の一部は、積分飽和防止回路１０に入
つて、積分器が飽和しないような信号を調節計５
に与える。Ｈ／Ｌリミツタの他の出力は、空燃比
設定レンジによるゲイン合わせ回路１１を経て前
記演算器３に空燃比補正信号として入力する。演
算器３によつて空燃比補正がなされたプロセス定
数は、PV値としてPID調節計１２に入る。
一方、ボイラマスタ（以下BMという）信号
は、演算器１３で微分され、演算器１４で通常の
BM信号と加算されハイリミツタ１５に入る。ハ
イリミツタ１５には、燃料流量（以下FFという）
信号と信号発生器１６からの信号が入力されてお
り、高い値をもつものが選択されて目標値SVと
して調節計１２に入つている。調節計１２の出力
はFDFを駆動し、ボイラ燃焼室に入る空気流量
が調節されることになる。
は、演算器１３で微分され、演算器１４で通常の
BM信号と加算されハイリミツタ１５に入る。ハ
イリミツタ１５には、燃料流量（以下FFという）
信号と信号発生器１６からの信号が入力されてお
り、高い値をもつものが選択されて目標値SVと
して調節計１２に入つている。調節計１２の出力
はFDFを駆動し、ボイラ燃焼室に入る空気流量
が調節されることになる。
系統負荷の調整のため中型のボイラーの起動停
止は日常化され、このときの負荷変動は通常数十
分から数時間継続する。これらボイラの多くは、
FDFコントロールドライブや空気ダクトの容量
遅れの他、バーナ点消火時に必要なトーチ点消火
（多くの場合軽油によるが、燃料流量には加算さ
れていない）等の影響でガスO2不足になること
を防止するため、BM信号に演算器１３，１４で
微分加算を付加している。このため、ボイラ計装
システムのリプレース時にガスO2制御による空
燃比補正を付加した場合、負荷変動時の上記原因
と考えられる外乱によつて酸素過剰で推移した場
合、間欠積分演算器５の補正積分量で絞られた分
だけ、負荷整定時にガスO2不足をきたす等の不
具合が生じ、ガスO2制御を自動的に行うことが
できない。また、バーナ点消火時には酸素濃度が
大きく変動するため、偏差警報を発生する場合も
起きる。
止は日常化され、このときの負荷変動は通常数十
分から数時間継続する。これらボイラの多くは、
FDFコントロールドライブや空気ダクトの容量
遅れの他、バーナ点消火時に必要なトーチ点消火
（多くの場合軽油によるが、燃料流量には加算さ
れていない）等の影響でガスO2不足になること
を防止するため、BM信号に演算器１３，１４で
微分加算を付加している。このため、ボイラ計装
システムのリプレース時にガスO2制御による空
燃比補正を付加した場合、負荷変動時の上記原因
と考えられる外乱によつて酸素過剰で推移した場
合、間欠積分演算器５の補正積分量で絞られた分
だけ、負荷整定時にガスO2不足をきたす等の不
具合が生じ、ガスO2制御を自動的に行うことが
できない。また、バーナ点消火時には酸素濃度が
大きく変動するため、偏差警報を発生する場合も
起きる。
ガスO2濃度制御のように無駄時間の比較的大
きい系では、無駄時間補償や間欠積分制御を必要
するがこの種の制御は負荷変動時に行うものでは
なく、負荷安定時にボイラの経年変化や燃料の性
状変化等による空燃比補正を自動的に行う場合に
用いるべきであり、このため負荷変動時は空燃比
１で待機するように調節計をロツクしてしまうこ
とが必要である。一方、このようなメーカ側の主
張に対し、ユーザ側では負荷変動時でも何らかの
原因でガスO2不足で推移する場合は危険である
からガスO2制御がなされなければならないと考
えている。
きい系では、無駄時間補償や間欠積分制御を必要
するがこの種の制御は負荷変動時に行うものでは
なく、負荷安定時にボイラの経年変化や燃料の性
状変化等による空燃比補正を自動的に行う場合に
用いるべきであり、このため負荷変動時は空燃比
１で待機するように調節計をロツクしてしまうこ
とが必要である。一方、このようなメーカ側の主
張に対し、ユーザ側では負荷変動時でも何らかの
原因でガスO2不足で推移する場合は危険である
からガスO2制御がなされなければならないと考
えている。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもの
であつて、負荷変動時においては基本的には調節
機能をロツクしながらも、ガスO2不足が継続的
に推移した場合にのみ間欠積分動作が行われるよ
うにして、最適なガスO2濃度制御を行うことの
できるガスO2制御装置を実現したものである。
であつて、負荷変動時においては基本的には調節
機能をロツクしながらも、ガスO2不足が継続的
に推移した場合にのみ間欠積分動作が行われるよ
うにして、最適なガスO2濃度制御を行うことの
できるガスO2制御装置を実現したものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第２図は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。第１図と同一のものは同一の番号を付し、調
節計１２の目標値SVを与える回路は第１図と同
様であるので省略してある。ＢルートのガスO2
濃度信号は直接ローセレクタ４′に入ると共に、
トランスフアー接点２０のｂ接点側にも入力して
いる。SF信号は演算器２１で微分された後、ギ
ヤツプ付演算器２２に入つている。演算器２２の
ギヤツプでノイズが除去された信号は、他の系の
ダイナミツク補償信号として出力される他、モニ
タ２３に入る。主蒸気流量（負荷）信号SFの微
分値がある値以上になつたとき、モニタ２３はオ
ン信号を発生し、その信号はオフデイレー２４を
介してトランスフアー接点２０の制御信号として
接点に入力する。また、本発明ではガスO2濃度
の目標値SVを主蒸気流量信号SFではなく、ボイ
ラマスタ信号BMからつくり出している。これ
は、BM信号を用いた方がオーバーフアイアリン
グ又はアンダーフアイアリングも表現でき、単な
る燃料信号のようなバーナ点消火等によるキツク
もないからである。目標値SVは、トランスフア
ー接点２０のａ接点に接続され、該トランスフア
ー接点の出力（Ｃ接点）はローセレクタ４′に入
力している。このように構成された装置の動作を
説明すれば、以下のとおりである。
る。第１図と同一のものは同一の番号を付し、調
節計１２の目標値SVを与える回路は第１図と同
様であるので省略してある。ＢルートのガスO2
濃度信号は直接ローセレクタ４′に入ると共に、
トランスフアー接点２０のｂ接点側にも入力して
いる。SF信号は演算器２１で微分された後、ギ
ヤツプ付演算器２２に入つている。演算器２２の
ギヤツプでノイズが除去された信号は、他の系の
ダイナミツク補償信号として出力される他、モニ
タ２３に入る。主蒸気流量（負荷）信号SFの微
分値がある値以上になつたとき、モニタ２３はオ
ン信号を発生し、その信号はオフデイレー２４を
介してトランスフアー接点２０の制御信号として
接点に入力する。また、本発明ではガスO2濃度
の目標値SVを主蒸気流量信号SFではなく、ボイ
ラマスタ信号BMからつくり出している。これ
は、BM信号を用いた方がオーバーフアイアリン
グ又はアンダーフアイアリングも表現でき、単な
る燃料信号のようなバーナ点消火等によるキツク
もないからである。目標値SVは、トランスフア
ー接点２０のａ接点に接続され、該トランスフア
ー接点の出力（Ｃ接点）はローセレクタ４′に入
力している。このように構成された装置の動作を
説明すれば、以下のとおりである。
主蒸気流量信号SFが変動して、その変化率が
大となり予め定められた負荷変化率以上になると
モニタ２３がオンになる。該モニタがオンになる
とその信号は、デイレー２４を介してトランスフ
アー接点２０に入り接点をｂからａに切換え、ガ
スO2濃度目標値SVがローセレクタに入力され
る。通常の場合は、ガスO2信号Ａ又はＢの方が
目標値SVよりも高めに推移するので、ローセレ
クタ４′からはSV値が選択されて調節計５に入
る。従つて、該調節計の偏差は０になるので積分
動作は行われずロツクされる。
大となり予め定められた負荷変化率以上になると
モニタ２３がオンになる。該モニタがオンになる
とその信号は、デイレー２４を介してトランスフ
アー接点２０に入り接点をｂからａに切換え、ガ
スO2濃度目標値SVがローセレクタに入力され
る。通常の場合は、ガスO2信号Ａ又はＢの方が
目標値SVよりも高めに推移するので、ローセレ
クタ４′からはSV値が選択されて調節計５に入
る。従つて、該調節計の偏差は０になるので積分
動作は行われずロツクされる。
一方、ガスO2濃度Ａ又はＢが低下して目標値
SVを下回つた場合、ローセレクタ４′からはＡ又
はＢ荷れかの信号が出力され、偏差が調節計５に
入力される。調節計５は一定時間ごとに短時間偏
差をサンプルする間欠積分動作をしているので、
偏差の発生時間がサンプル周期を越えて継続的に
存在した場合にはロツクが解除されて再び間欠積
分動を行い、ガスO2濃度を引き下げる向きに制
御が実行される。
SVを下回つた場合、ローセレクタ４′からはＡ又
はＢ荷れかの信号が出力され、偏差が調節計５に
入力される。調節計５は一定時間ごとに短時間偏
差をサンプルする間欠積分動作をしているので、
偏差の発生時間がサンプル周期を越えて継続的に
存在した場合にはロツクが解除されて再び間欠積
分動を行い、ガスO2濃度を引き下げる向きに制
御が実行される。
ガスO2濃度の低下がパルス的な短時間の場合
にはサンプル周期においてサンプルされる確率は
低く、間欠積分動作は実質的に実行されず、ロツ
ク状態が継続する。
にはサンプル周期においてサンプルされる確率は
低く、間欠積分動作は実質的に実行されず、ロツ
ク状態が継続する。
負荷（SF信号）が目標値に達し整定すれば、
モニタ２３はオフになるが、オーバーフアイアリ
ング或いはアンダーフアイアリングがあつてまだ
ボイラは変動が継続しているので、オフデイレー
２４で一定時間遅らせた後トランスフアー接点を
ａからｂに戻すようにしている。そして、定常動
作状態では、ガスO2濃度信号Ａ又はＢの何れか
低い方が選択されて安全性を保つようになつてい
る。
モニタ２３はオフになるが、オーバーフアイアリ
ング或いはアンダーフアイアリングがあつてまだ
ボイラは変動が継続しているので、オフデイレー
２４で一定時間遅らせた後トランスフアー接点を
ａからｂに戻すようにしている。そして、定常動
作状態では、ガスO2濃度信号Ａ又はＢの何れか
低い方が選択されて安全性を保つようになつてい
る。
第３図は、従来装置による各部の動作波形を示
す図、第４図は本発明装置による各部の動作波形
を示す図である。何れもａは主蒸気流量SFを、
ｂは燃料流量FFを、ｃはガスO2濃度のPV値と
SV値を、ｄは間欠積分出力をそれぞれ示してい
る。ｃにおいて実線がPV値、波線がSV値であ
る。また、第４図のｄではオフデイレー２４によ
つて一定時間遅らせた後積分動作を行わしめてい
る。f1が積分出力、f2がオフデイレー出力であ
る。これら動作波形より明らかなように、本発明
装置においてはガスO2濃度のPV値（測定値）は
第３図に示すそれよりも変動が大幅に少くなつて
いることがわかる。
す図、第４図は本発明装置による各部の動作波形
を示す図である。何れもａは主蒸気流量SFを、
ｂは燃料流量FFを、ｃはガスO2濃度のPV値と
SV値を、ｄは間欠積分出力をそれぞれ示してい
る。ｃにおいて実線がPV値、波線がSV値であ
る。また、第４図のｄではオフデイレー２４によ
つて一定時間遅らせた後積分動作を行わしめてい
る。f1が積分出力、f2がオフデイレー出力であ
る。これら動作波形より明らかなように、本発明
装置においてはガスO2濃度のPV値（測定値）は
第３図に示すそれよりも変動が大幅に少くなつて
いることがわかる。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば
負荷変動時においては基本的に調節計をロツクし
ながらも、ガスO2不足が継続的に推移した場合
にのみ間欠積分動作が行われるようにして、最適
なガスO2濃度制御を行うことができるガスO2制
御装置を実現することができる。
負荷変動時においては基本的に調節計をロツクし
ながらも、ガスO2不足が継続的に推移した場合
にのみ間欠積分動作が行われるようにして、最適
なガスO2濃度制御を行うことができるガスO2制
御装置を実現することができる。
第１図は従来装置の一例を示す構成図、第２図
は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は従来
装置の各部の動作波形を示す図、第４図は本発明
装置の各部の動作波形を示す図である。 １，３，１３，１４，２１……演算器、２，６
……関数発生器、４，４′……ローリミツタ、５，
１２……調節計、７……アナログメモリ、８，２
０……トランスフアー接点、９……Ｈ／Ｌリミツ
タ、１０……積分飽和防止回路、１１……ゲイン
合わせ回路、１５……ハイリミツタ、１６……信
号発生器、２２……ギヤツプ付演算器、２３……
モニタ、２４……オフデイレー。
は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は従来
装置の各部の動作波形を示す図、第４図は本発明
装置の各部の動作波形を示す図である。 １，３，１３，１４，２１……演算器、２，６
……関数発生器、４，４′……ローリミツタ、５，
１２……調節計、７……アナログメモリ、８，２
０……トランスフアー接点、９……Ｈ／Ｌリミツ
タ、１０……積分飽和防止回路、１１……ゲイン
合わせ回路、１５……ハイリミツタ、１６……信
号発生器、２２……ギヤツプ付演算器、２３……
モニタ、２４……オフデイレー。
Claims (1)
- １ 複数のルートの空気流量信号から所定のプロ
セス定数をつくり出す第１の回路と、前記ルート
に対応した排ガス中のガスO2濃度信号を受けて
低い方のガスO2濃度信号を選択しこれとガスO2
濃度目標値との偏差を間欠積分して空燃比補正信
号を得てこれを第１の回路に補正信号として与え
る第２の回路と、ボイラマスタ信号から必要空気
量の目標値をつくり出す第３の回路より構成さ
れ、第１の回路出力と第３の回路出力の偏差を
PID演算してボイラ燃焼室に注入する空気量の制
御信号を発生させるようにした装置において、主
蒸気流量の変化率が或る値を越えたときには前記
第２の回路の間欠積分出力をホールドして制御機
能をロツクする手段と、ロツク状態において前記
ガスO2濃度信号が前記ガスO2濃度目標値を継続
的に下回るときには前記ロツク状態を解除する手
段とを具備したボイラのガスO2制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23167382A JPS59119111A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | ボイラのガスｏ↓２制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23167382A JPS59119111A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | ボイラのガスｏ↓２制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59119111A JPS59119111A (ja) | 1984-07-10 |
| JPS649530B2 true JPS649530B2 (ja) | 1989-02-17 |
Family
ID=16927186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23167382A Granted JPS59119111A (ja) | 1982-12-24 | 1982-12-24 | ボイラのガスｏ↓２制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59119111A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3825933A1 (de) * | 1988-07-29 | 1990-02-01 | Martin Umwelt & Energietech | Verfahren zur regelung der feuerleistung bei verbrennungsanlagen |
-
1982
- 1982-12-24 JP JP23167382A patent/JPS59119111A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59119111A (ja) | 1984-07-10 |
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