JPH02270911A - 加熱炉の高応答型クロスリミット制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、連続焼鈍炉等の加熱炉の空燃比制御等に用い
られるクロスリミット制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 加熱炉において、燃料と空気の比率、すなわち空燃比の
制御が、省エネや材料の酸化防止の観点より重要な課題
であった。

近年ディジタル計装の普及に伴ない、空燃比の制御が急
速に進歩し、比率制御からクロスリミット制御へと変遷
してきており、空燃比の制御性は向上した。

このクロスリミット制御とは工業燃焼炉等において、省
エネルギー、公害防止、炉内雰囲気制御のため、燃料及
び燃焼空気の流量実績値より、双方の流量指令値に制限
をかけ、その比率を制御する空燃比制御する方法である
。

例えば特公昭８０−１４９７３号公報には、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、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の制限手
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限する手
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限する手段とを備え
た燃焼制御装置が開示されている。

また第２図に加熱炉のダブルクロスリミット燃焼制御の
概略説明図を示す。

図において、燃料流量調節器ＰＩＣ／ｌの設定値は、燃
焼空気流量の実績値で規制され、空気比に換算して負の
バイアスαだけ空気余剰、または正のバイアスβだけ燃
料余剰となる値で制限される。同じく燃焼空気流量調節
器ＦＩＣ／２の設定値も燃料流量の実績値で規制され、
空気比に換算して正のバイアスαだけ空気余剰か負のバ
イアスβだけ燃料余剰となる値で制限される。

つまり、このダブルクロスリミット法において空燃比は
、設定空燃比＋αの範囲に制御するごとができる。

［発明が解決しようとする應題］ このクロスリミット法は、空燃比を一定範囲内に制御す
るには、非常に有用であるが一面では、応答性を犠牲に
している。

例えば、連続焼鈍ラインの直火炉においては、製品の酸
化防止の観点から炉内雰囲気を無酸化状態に保つため、
クロスリミット法を用いた燃焼制御系がよく用いられて
いるが、燃焼負荷の変化に対して応答性が悪いため、板
温はずれが発生したり、急速なライン速度変更が出来な
いため、能率を上げることが出来ない等の問題があった
。

本発明は、上記の従来のクロスリミット制ｉの欠点であ
った低応答性を改善することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、 加熱炉における空燃比制御において、 燃料流量制御系及び燃焼空気流量制御系の各操作端の特
性に応じて、ゲインスケジューリングを行うことにより
燃焼負荷変更速度を速くすることを特徴とする加熱炉の
高応答型クロスリミット制御方式である。

［作用］ 従来のクロスリミット制御において、燃焼負荷変更速度
が低い理由は、燃焼、空気の流量調節系のゲインの設定
に問題がある。

通常流量の調節弁は、第１図（ａ）　、（ｂ）に示すよ
うな弁の流量特性のため、常用最大付近で、ゲインのチ
ューニングが行われる。そのため低流量域ではゲイン不
足となり、応答性が悪い。

さらにダブルクロスリミット制御は、燃料及び空気の双
方のループが相手側の制御量に応じて自ループの設定値
に制限を与えるため、ゲインの不足している低流量域で
は、設定値の変化量が小さくなり、燃焼負荷変更速度が
極端に遅くなる。

即ち、従来のクロスリミット制御において、その比率は
目標範囲に維持できるが、その反面、応答性を犠牲にし
ていることとなる。

本発明においては、流量調節弁の流量特性に応じて、常
に最適なゲインになるように流量調節器のゲインスケジ
ュールを行なうことで、どの流量域においても最適なゲ
インで流量制御を行なうことが出来る。

このため、クロスリミット制御の応答性が速くなり、板
温制御性が向上し、またライン速度変更率の制限がなく
なり、能率が向上する等の効果を奏するものである。

次に本発明の実施例について述べる。

［実施例］ 本発明を第２図の連続焼鈍炉のダブルクロスリミット方
式の燃焼制御における空燃比制御系の説明」に基づいて
説明する。

第２図において、燃料流量制御系のＰＩＣ／１は、炉温
調節計のＴＩＣよりカスケードされているが、燃料空気
流量の実績値より決定される上下限値（α、βは上下限
の、バイアス値）によりＰＩＣ／Ｉの流量設定値が制限
される。

また燃焼空気流量制御系ＦＩＣ／２も同様に燃料流量の
実績値より制限され空燃比を一定範囲内に入るようにダ
ブルクロスリミット制御を行っている。

この制御系ＰＩＣ／１　、　ＰＩＣ／２において、第３
図のゲインスケジューリング流量制御に示すように、弁
の特性、応答、ＩＳＲ度及び流体の圧力、温度等により
、ＦＩＣのゲインが常に最適になるようにゲインスケジ
ューリングを行うことで燃焼負荷変更速度を速くするこ
とが可能となる。

第４図にその実施例を示す。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は、従来の制御の場合を示す
。

つまり、流量調節器のゲインは、流量域にかかわらず一
定である。

第４図（ａ）は、常用最大流量域で最適となるようにゲ
インを設定しており、この場合においてはＣＯＣＰ−０
，２２，１−４，ＡＩＲＰ−０，１８，１−１０として
いる。

ｍ４図（ｂ）は、中間流量域で最適となるようにゲイン
を設定しており、高流量域においては、ゲインが高すぎ
る。この場合においては、ＣＯＧ　Ｐ−０，４６，１−
４，ＡＩＲＰ−０，５０，Ｉ−Ｌ（ｌとしている。

これに対して、本発明の高応答型クロスリミット制御の
第４図（ｃ）の場合は、各流量域で最適なゲインになる
ようにＣＯＧ、ＡＩＨのゲインを図のように変化させて
いる。Ｉゲインは、ＣＯＧ　、Ｉ−４，ＡＩＲＩ−１０
で固定としている。

第２図に示す従来のダブルクロスリミット燃焼制御系に
おいては、応答性を上げるために、ゲインを大きくする
と、第４図（ｂ）に示すように高流量域で不安定となっ
てしまう。

流量制御系のゲインスケジューリングを行う高応答型ク
ロスリミット制御では、第４図（Ｃ）に示すように空燃
比の上下限値を越えることなく、安定しており、さらに
従来の倍以上の応答を得ることが可能となった。

本発明を空燃比制御系の場合について述べたが他のクロ
スリミット法を用いた流量比率制御系の場合についても
同様な効果を奏するものである。

［発明の効果］ 本発明の加熱炉の高応答型クロスリミット制御方式によ
れば、従来のクロスリミット制御の欠点であった低応答
性を十分に改善しうるちのである。

例えば、加熱炉における空燃比制御においては、応答性
が速くなることにより、温度制御性が向上し、また能率
を上げることが出来る等の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は夫々ＣＯＧ及び空気弁の流量
特性を示す説明図、第２図はダブルクロスリミット燃焼
制御系統図、第３図はゲインスケジューリング流量制御
系統図、第４図（ａ）は従来の制御の場合のゲイン最適
な場合の説明図、第４図（ｂ）は同じ〈従来の制御の場
合のゲイン高すぎの場合の説明図、第４図（Ｃ）は本発
明の高応答型クロスリミット制御方式の場合の説明図で
ある。 図において、に本発明方式にて用いられる加熱炉、２；
加熱炉のバーナー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱炉における空燃比制御において、 燃料流量制御系及び燃焼空気流量制御系の各操作端の特
   性に応じて、ゲインスケジューリングを行うことにより
   燃焼制御系の応答性を良くすることを特徴とする加熱炉
   の高応答型クロスリミット制御方式。