JPH05332532A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、安全、かつ、安定な燃焼を確保
し、最適な燃焼ゾーンを維持しながら負荷変化や目標値
変化等に伴う燃焼量の急変時の制御特性を改善し、信頼
性の高めることにある。 【構成】 燃料と空気とを用いて被加熱対象を加熱する
装置において、被加熱対象の温度と目標温度との偏差に
基づいてＰＩＤ調節演算を実行し、燃料流量および空気
流量の指令信号を得る調節手段２０と、この調節手段か
ら受ける指令信号を予定の制限値で制限出力する制限手
段７，１３と、この制限手段の出力と燃料流量、空気流
量とを用いて燃料流量、空気流量を可変調整する調節手
段９，１５と、制限手段の入・出力信号から指令信号が
制限値の逸脱有無を判断する判断手段３１と、この判断
手段の出力と積分調節演算信号が同符号のとき積分動作
を停止させる判断手段３２とを有する装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ボイラや鉄鋼用
加熱炉，化学用加熱炉などの各種燃焼炉等に利用される
燃焼制御装置に係わり、特に負荷変化や目標値変更等に
伴う燃焼量変化の過度応答特性を改善する燃焼制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、産業用ボイラ、各種の燃焼炉等
においては、燃料と空気とを混合して燃焼を行っている
が、この燃焼状態は、燃料と空気が密接に関係している
ことから、燃料と空気との比率（以下、空燃比または空
気過剰率などで指称する）によって大きく変化する。一
般に、空気過剰率μは、燃料の理論的な完全燃焼条件の
理論空気量を基準として、 空気過剰率μ＝実際空気量／理論空気量 なる演算式で表され、実際空気量の大小により、換言す
れば空気過剰率μの大小によって燃焼状態が大きく変化
する。

【０００３】ところで、実際の燃焼状態では、μ＝１．
０２〜１．１０程度のときに最適燃焼ゾーンにあると言
える。ゆえに、空気過剰率μが最適燃焼ゾーン相当値よ
りも大きくなると、燃焼に関与しない加熱空気がそのま
ま煙突から排出するために排ガス熱損失が大きくなり、
これに伴って燃焼効率が低下する一方、ＮＯx 等の影響
による公害が発生する。逆に、空気過剰率μが最適燃焼
ゾーン相当値よりも小さくなると、不完全燃焼による熱
損失が大きくなり、同様に燃焼効率が低下すると共に公
害面では黒煙が発生することになる。

【０００４】従って、この種の燃焼炉の燃焼は、定常時
或いは過度状態に拘らず、常に最適な燃焼ゾーンを逸脱
しないように，すなわち空気過剰率μが常に所定の範囲
内を維持するように制御する必要がある。図３は以上の
ような考えの下に実現した従来の加熱炉燃焼制御装置の
構成を示す図である。

【０００５】この装置は、加熱炉１の所定の壁部にバー
ナ１ａが設置され、燃料供給路２および空気供給路３か
らそれぞれ燃料および空気をバーナ（燃焼発生体）１ａ
が供給され、ここで燃料および空気の混合によって燃焼
を行って加熱炉１内の被加熱対象１ｂを加熱し、例えば
配管４内の原料を加熱した後、図示しない次工程に導い
ている。

【０００６】このとき、原料の加熱炉出口温度を温度検
出器５で検出した後、この検出温度をフイードバック信
号ＰＶとして温度調節手段６に導き、ここで目標温度Ｓ
Ｖとフイードバック信号ＰＶとの偏差（ＳＶ−ＰＶ）を
算出する。そして、この偏差が零となるようにＰＩ（比
例・積分）またはＰＩＤ（比例・積分・微分）の調節演
算を実行し、この調節演算信号を燃料流量および空気流
量の指令信号Ａとして燃料流量制御系および空気流量制
御系に供給する。なお、この調節演算信号に原料流量変
化に伴うフィードフォワード制御信号を加算合成した信
号を指令信号Ａとするケースも多くある。前記燃料流量
制御系および空気流量制御系はダブルクロスリミット制
御方式を採用している。

【０００７】そのうち、燃料流量制御系側は、中間値選
択手段７ａおよび２つの係数手段７ｂ，７ｃをもつ燃料
流量制限手段７を有し、ここで燃料流量指令信号Ａを受
けると、燃料流量指令信号Ａと、空気流量に比例した空
気流量検出信号Ｆ_A を除算手段８にて予定空燃比μs で
除して得られる信号に係数手段７ｂの係数（１＋Ｋ₁）
を乗算して得た信号Ｂと、同じく除算手段８の出力信号
に係数手段７ｃの係数（１−Ｋ₂ ）を乗算して得た信号
Ｃとの中から中間値Ｄを選択し、この中間値Ｄを目標燃
料流量Ｄとして燃料流量調節手段９に供給する。

【０００８】この燃料流量調節手段９では、燃料流量制
限手段７にて制限された目標燃料流量Ｄと燃料流量検出
器１０で検出された燃料流量Ｆ_F との偏差が零になるよ
うに調節演算を実行し、得られた調節演算信号を燃料供
給路２に設けた燃料操作端である流量調節弁（電磁弁或
いは可変速ポンプ等でもよい）１１に印加し、燃料流量
を可変調整している。

【０００９】一方、空気流量制御系側は、同じく中間値
選択手段１３ａおよび２つの係数手段１３ｂ，１３ｃを
もつ空気流量制限手段１３を有し、ここで空気流量指令
信号Ａを受けると、空気流量指令信号Ａと、前記燃料流
量検出器１０からの燃料流量信号Ｆ_F に係数手段１３ｂ
の係数（１＋Ｋ₄ ）を乗算して得た信号Ｅと、同じく燃
料流量信号Ｆ_F に係数手段１３ｃの係数（１−Ｋ₃ ）を
乗算して得た信号Ｇとの中の中間値Ｈを選択し、かつ、
この中間値Ｈに係数手段１４の予定空気過剰率μs を乗
算して得られた信号Ｍを目標空気流量として空気流量調
節手段１５に供給する。

【００１０】この空気流量調節手段１５では、空気流量
制限手段１３にて制限され、かつ、予定空気過剰率μs
を掛けた得られた目標空気流量Ｍと空気流量検出器１６
で検出された空気流量を開平演算手段１７を介して得ら
れる空気流量に比例した信号Ｆ_F との偏差が零になるよ
うに調節演算を実行し、得られた調節演算信号を燃料供
給路３に設けた空気操作端である流量調節弁（電磁弁或
いは可変速ポンプ等でもよい）１８に印加し、空気流量
を可変調整している。以下、燃料流量制限手段７および
空気流量制限手段１３の機能について具体的に述べる。

【００１１】燃料流量制限手段７は、２つの係数手段７
ｂ，７ｃをもっているが、そのうち係数手段７ｂは係数
（１＋Ｋ₁ ）（但し、Ｋ₁ ＞０）、係数手段７ｃは係数
（１−Ｋ₂ ）（但し、Ｋ₂ ＞０）の関係をもっている。
これら係数手段７ｂ，７ｃには空気流量信号Ｆ_A を除算
手段８にて予定空燃比μs で除して得られる信号がそれ
ぞれ入力されている。従って、係数手段７ｂの出力信号
Ｂ、係数手段７ｃの出力信号Ｃは次式で表される。 Ｂ＝（１＋Ｋ₁ ）・Ｆ_A ／μs …… （１） Ｃ＝（１−Ｋ₂ ）・Ｆ_A ／μs …… （２）

【００１２】そこで、中間値選択手段７ａでは、燃料流
量指令信号Ａと出力信号Ｂと出力信号Ｃとを比較し、こ
れらの中から中間値に相当するものを制限された信号Ｄ
として出力する。すなわち、 （ａ） Ｃ≦Ａ≦Ｂの時、Ｄ＝Ａ （ｂ） Ｃ＜Ｂ＜Ａの時、Ｄ＝Ｂ （ｃ） Ａ＜Ｃ＜Ｂの時、Ｄ＝Ｃ

【００１３】となる。このことは、燃料流量指令信号Ａ
は予定の上限制限値Ｂと下限制限値Ｃとにより制限され
ることを意味する。ここで、Ｆ_A ／μs は空気流量から
計算した理論燃料流量を示し、燃料流量指令信号Ａがか
かる理論燃料流量に対する所定の上下限制限値内で制限
されることを意味する。

【００１４】一方、空気流量制限手段１３は、２つの係
数手段１３ｂ，１３ｃをもっているが、そのうち係数手
段１３ｂは係数（１＋Ｋ₄ ）（但し、Ｋ₄ ＞０）、係数
手段１３ｃは係数（１−Ｋ₃ ）（但し、Ｋ₃ ＞０）の関
係をもっている。これら係数手段１３ｂ，１３ｃには燃
料流量検出器１０からの燃料流量信号Ｆ_F がそれぞれ入
力されている。従って、係数手段１３ｂの出力信号Ｅ、
係数手段１３ｃの出力信号Ｇは次式で表される。 Ｅ＝（１＋Ｋ₄ ）・Ｆ_F …… （３） Ｇ＝（１−Ｋ₃ ）・Ｆ_F …… （４）

【００１５】そこで、中間値選択手段１３ａでは、空気
流量指令信号Ａと出力信号Ｅと出力信号Ｇとを比較し、
これらの中から中間値に相当するものを制限された信号
Ｈとして出力する。すなわち、 （ｄ） Ｇ≦Ａ≦Ｅの時、Ｈ＝Ａ （ｂ） Ｇ＜Ｅ＜Ａの時、Ｈ＝Ｅ （ｃ） Ａ＜Ｇ＜Ｅの時、Ｈ＝Ｇ

【００１６】となる。このことは、空気流量指令信号Ａ
は燃料流量信号Ｆ_F に比例した上限制限値Ｅと下限制限
値Ｇとにより制限され、これに予定空気過剰率μs を乗
じて得られる空気流量の目標空気流量信号Ｍも同様に制
限されることを示す。

【００１７】図４は定常状態における各信号Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｅ，Ｇの大小関係を示す図である。この図から明ら
かなように、定常状態時には燃料流量中間値選択部７、
空気流量中間値選択部１３では燃料流量および空気流量
指令信号Ａを選択していることを示している。

【００１８】次に、図５は、図４においてＫ₁ ＝Ｋ₃ 、
Ｋ₂ ＝Ｋ₄ とし、燃料供給系の応答が空気供給系の応答
よりも若干速い場合の空気過剰率μの時間的変化を示す
図である。

【００１９】すなわち、定常状態の空気過剰率μは、予
定空気過剰率μs に制御されているが、目標値の急変ま
たは原料流量（負荷）の急変によって例えば時刻ｔ₁ で
燃料流量および空気流量の指令信号Ａが急増したとき、
空燃比は過度的に（μs −Ｋ₁ ）まで低下し、その後、
しばらくしてから再び定常状態に戻る。

【００２０】また、時刻ｔ₂ において燃料流量および空
気流量の指令信号Ａが急減したとき、空気過剰率μは過
度的に（μs ＋Ｋ₂ ）まで上昇し、その後、しばらくし
てから再び定常状態に戻る。

【００２１】一方、燃料供給系の応答が空気供給系の応
答よりも若干遅い場合、空気過剰率μの時間的変化は図
５の逆になるが、何れにせよ、空気過剰率μは予定空気
過剰率μs の上下の所定の範囲内に制限されるものであ
る。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近のプラ
ントの運転は、フレキシブル化，高速化が非常に重要な
ポイントになってきており、燃焼制御装置においても負
荷変化や目標値変化などに対して速応できることが要請
され、製品の品質等との関連から速応の限界を極めるこ
とが強く要望されている。

【００２３】しかしながら、従来の燃焼制御装置におい
ては、前述したように定常状態や負荷変化が小さい場
合、或いは負荷変化や目標値変化がゆっくり変化してい
る場合には、空燃比を所定範囲内に維持させつつ燃焼効
率を上げ、公害の少ない燃焼を実現することができる
が、負荷変化や目標値変化の急変によって燃料流量およ
び空気流量の指令信号Ａが大きく変化した場合には加熱
炉出口温度が大きくオーバーシュートし、制御性を大き
く損なう問題がある。

【００２４】その理由は、燃料流量および空気流量の指
令信号Ａが大きく急変したとき、燃料流量制御系と空気
流量制御系とが互いに相手の実測値Ｆ_A ，Ｆ_F に上下限
制限を加えつつ、前記指令信号Ａに追従していくように
なるので、制限手段７，１３の制限動作に引っ掛かる
と、温度調節計６から見たときに燃焼系の特性が変化す
ることになる。従って、温度調節手段６は、何ら特性の
変化を知らずに前記制限に引っ掛かっている間にＰＩま
たはＰＩＤ調節演算を行っていると、ＰＩまたはＰＩＤ
の中のＩ（積分）動作による蓄積効果が働き、偏差が零
になっても積分動作による蓄積分は切り崩せない。その
結果、温度調節手段６の操作出力である指令信号Ａが増
大し、これに伴って原料の温度がオーバシュートするた
めである。

【００２５】従って、以上のような燃焼制御装置は、特
に目標値や負荷の大きな急変に対して制御性が大きく低
下する問題があり、燃焼上の制御特性を改善することが
強く要望されている。

【００２６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、安全、かつ、安定な燃焼を確保しつつ、最適な燃焼
ゾーンを維持しながら、負荷変化や目標値変化等に伴う
燃焼量の急変時の制御特性を改善し、信頼性の高い燃焼
制御装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は上記課題を解決するために、燃料供給源から供給され
る燃料と空気供給源から供給される空気とを混合し燃焼
させて被加熱対象を加熱する燃焼制御装置において、

【００２８】被加熱対象の検出温度と目標温度との偏差
を零とするように比例・積分または比例・積分・微分調
節演算を実行し、得られた調節演算信号を燃料流量およ
び空気流量の指令信号として出力する調節手段と、互い
に逆の制御対象となる空気流量，燃料流量に関係する信
号から得られた上・下限制限値が与えられ、前記調節手
段から受ける指令信号を前記上・下限制限値で制限しな
がら出力する燃料流量制限手段および空気流量制限手段
と、これら燃料流量制限手段および空気流量制限手段の
出力と前記燃料流量、空気流量に関係する信号とを用い
てそれぞれ対応する燃料流量、空気流量を可変調整する
燃料流量調節手段および空気流量調節手段と、前記燃料
流量制限手段および空気流量制限手段の何れか一方また
は両方の入・出力端間に設けられ、当該制限手段の入・
出力信号に基づいて前記指令信号が上・下限制限値を逸
脱したか否かを判断する制限逸脱判断手段と、この制限
逸脱判断手段の出力と前記積分調節演算信号との符号関
係から積分動向を判断し、同符号のときに積分動作を停
止させる積分動向判断手段とを設けた燃焼制御装置であ
る。

【００２９】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、燃料流量および空気流量の
指令信号の変化が小さい場合やゆっくり変化している場
合には前記指令信号が前記制限手段の上・下限制限値に
引っ掛からないので、例えば前記制限手段の入・出力差
の信号が零となり、その結果、前記調節手段の積分動作
が停止されることなく、正常の調節動作を続行する。

【００３０】一方、前記指令信号が前記制限手段の上・
下限制限値に引っ掛っている場合、当該制限手段の入・
出力差の信号が零以外の値となり、制限逸脱判断手段で
は前記指令信号が上限制限値または下限制限値を逸脱し
ていると判断する。この場合に積分動向判断手段では制
限逸脱判断手段の出力と前記積分調節演算信号との符号
が異符号であるとき積分動作が制限を解消する方向に向
かっていると判断し、積分動作の停止は行われず、正常
積分動作を続ける。

【００３１】しかし、指令信号が前記制限手段の制限値
に引っ掛っかり、かつ、積分動向判断手段において同符
号であるときには積分動作が制限を拡大する方向に向か
っていると判断し、積分動作を停止させる。

【００３２】このことは、定常状態で負荷変化や目標値
変化が小さい場合またはゆっくり変化している場合に
は、調節手段の比例・積分・微分動作が正常に行われ、
前述した従来の装置の長所が十分に生かされる。

【００３３】一方、負荷や目標値の変化が大きく急変
し、指令信号が制限動作に引っ掛かった場合には、その
積分動作が制限を解消する方向にあるときには正常積分
動作を行わせ、また積分動作が制限を拡張する方向にあ
るときには正常積分動作を強制的に停止することによ
り、制限動作に引っ掛かっている間の積分動作による積
分蓄積効果を完全に防止し、これによって制御量の大き
なオーバーシュートを完全に解消でき、制御特性および
安全性を大幅に改善することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は例えば加熱炉出口温度制御装置に適
用した場合の一構成例を示すブロック図であり、図３と
同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
し、以下、特に異なる部分について説明する。

【００３５】その第１は、燃料流量制御系および空気流
量制御系の指令信号Ａを取得するための温度調節手段２
０に工夫を講じたこと。つまり、この温度調節手段２０
は、速度形ＰＩまたは速度形ＰＩＤ調節演算機能を持た
せる一方、これらＰＩまたはＰＩＤ動作を分離すること
によりＩ動作の性質を有効に生かつつ調節演算を実行す
ることにある。

【００３６】具体的には、温度検出器５からの検出温度
ＰＶ_n と炉出口目標温度ＳＶ_n との偏差を求める偏差演
算手段２１と、この偏差演算手段２１によって得られた
偏差ｅ_n をそれぞれ個別にＰ、ＩまたはＰ、Ｉ、Ｄ調節
演算を実行する速度形比例演算手段２２、速度形積分演
算手段２３および速度形微分演算手段２４と、この速度
形積分演算手段２３の出力側に接続され外部からのオン
・オフ制御信号を受けてオン・オフ動作するスイッチ手
段２５と、このスイッチ手段２５を介して取り出される
速度形積分調節演算信号△Ｉと速度形比例演算手段２２
の出力である速度形比例調節演算信号△Ｐと速度形微分
演算手段２４の出力である速度形微分調節演算信号△Ｄ
とを加算して速度形調節信号△ＭＶ_n を出力する加算手
段２６と、この加算手段２６によって得られた速度形調
節信号△ＭＶ_n を位置形操作出力である燃料流量および
空気流量の指令信号Ａを得る速度形−位置形信号変換手
段２７とによって構成されている。

【００３７】第２は、燃料流量制限手段７の入出力端の
信号、つまり燃料流量指令信号Ａから制限された信号Ｄ
を減算することにより、指令信号ＡがＢ−Ｃの範囲内に
あるか、ＢまたはＣを逸脱しているかを判断する制限逸
脱判断手段３１を設けたことにある。なお、指令信号Ａ
がＢ−Ｃの範囲内にあれば、Ａ＝Ｄとなり制限逸脱判断
手段３１の出力は零となる。

【００３８】さらに、第３は、制限逸脱判断手段３１の
出力側と速度形積分演算手段２３の出力側との間に設け
られ、これら両出力の符号が同符号か異符号か、つまり
速度形積分演算手段２３の積分動作によって得られる指
令信号Ａの制限逸脱に対して当該制限を解消する方向に
向かっているか、或いは当該制限を拡大する方向に向か
っているかを判断し、拡大方向に向かっているときには
スイッチ手段２５をオフとすることにより積分動作を停
止する積分動向判断手段３２を設けたことにある。次
に、以上のように構成された装置の動作について説明
し、以後、特に本装置装置において改良された構成部分
の動作を中心に説明する。

【００３９】先ず、温度調節手段２０は、ＰＩＤ調節演
算を速度形で行っている場合を示している。この速度形
ＰＩＤ演算では、下記（５）式および（６）式に従って
演算を実行する。 △ＭＶ_n ＝Ｋ_P ｛（ｅ_n −ｅ_n-1 ）＋（△ｔ／Ｔ_I ）ｅ_n ＋（Ｔ_D ／△ｔ）・（ｅ_n −２ｅ_n-1 ＋ｅ_n-2 ）｝ … （５） ＭＶ_n ＝ＭＶ_n-1 −△ＭＶ_n … （６）

【００４０】但し、上式においてＫ_P ：比例ゲイン、Ｔ
_I ：積分時間、Ｔ_D ：微分時間、ｅn ：現在偏差、ｅ
_n-1 ：前回偏差、ｅ_n-2 ：前前回偏差、△ｔ：制御周
期、ＭＶ_n-1 ：前回操作量（前回指令信号Ａ）、△ＭＶ
_n ：操作量変化分（速度形調節信号）、ＭＶ_n ：今回操
作量（今回指令信号Ａ）である。

【００４１】従って、温度調節手段２０としては、偏差
演算手段２１において目標値ＳＶ_nと炉出口温度ＰＶ_n
との偏差ｅ_n ＝（ＳＶ_n −ＰＶ_n ）を求めた後、各演算
手段２２〜２４に供給する。ここで、速度形比例演算手
段２２では、前記（５）式から、 △Ｐ＝Ｋ_P ・（ｅ_n −ｅ_n-1 ） を求め、また速度形積分演算手段２３では同じく前記
（５）式から、 △Ｉ＝Ｋ_P ・ｅ_n ・（△ｔ／Ｔ_I ） を求め、さらに速度形微分演算手段２４では、同じく前
記（５）式に基づき、 △Ｄ＝Ｋ_P ・Ｔ_D ・（ｅ_n −２ｅ_n-1 ＋ｅ_n-2 ）／△ｔ を求める。

【００４２】さらに、加算手段２６において各演算手段
２２〜２４の出力を加算合成することにより、操作量変
化分△ＭＶ_n を求めた後、速度形−位置形信号変換手段
２７に導入し、ここで前記（６）式の演算を行って燃料
流量および空気流量の指令信号Ａを求めるものである。

【００４３】従って、以上のようにして燃料流量および
空気流量の指令信号Ａを求めるが、このとき指令信号Ａ
の変化が小さい場合、指令信号ＡはＢ−Ｃの範囲内にあ
るので、燃料流量制限手段７の入力信号Ａと出力信号Ｄ
とが等しくなり、制限逸脱判断手段３１の出力△Ｌは、 △Ｌ＝Ａ−Ｄ＝０

【００４４】となり、指令信号Ａが制限動作に引っ掛か
っていないと判断する。その結果、積分動向判断手段３
２は、例えば△Ｌと△Ｉとを乗算すると△Ｌ・△Ｉ＝０
となり、これによって積分動作の強制停止は行われず、
従来装置の長所とする機能を生かすことができる。

【００４５】一方、温度調節手段２０からの燃料流量お
よび空気流量の指令信号Ａが大きく急変したとき、当該
指令信号Ａが信号ＢまたはＣを越える制限動作に引っ掛
かる。このとき、燃料流量制限手段７は正常に動作して
いても、 △Ｌ＝Ａ−Ｄ＞０または△Ｌ＝Ａ−Ｄ＜０ となり、制限逸脱判断手段３１で制限逸脱であると判断
し、その出力△Ｌが積分動向判断手段３２に送られる。

【００４６】ここで、積分動向判断手段３２では、制限
逸脱判断手段３１の出力と速度形積分演算手段２３の速
度形積分調節演算信号△Ｉとの関係、すなわち両者が異
符号の場合には積分動作出力△Ｉが制限を解消する方向
にあると判断し、スイッチ手段２５のオン状態をそのま
ま維持させることにより正常積分を行わせる。逆に、両
者が同符号の場合には積分動作出力△Ｉが制限を拡大す
る方向にあると判断し、スイッチ手段２５をオフとする
ことにより、積分動作を強制的に停止させる。下記する
表１は以上のような本装置の動作をまとめたものであ
る。

【００４７】

【表１】

【００４８】従って、本発明装置は、指令信号Ａが燃料
流量制限手段７に引っ掛かっている間、温度調節手段２
０の積分動作による蓄積効果が解消され、温度のオーバ
ーシュートがなくなり、安全性に大きく貢献する。

【００４９】因みに、図２は従来の温度制御装置と本発
明実施例の温度制御装置との目標値変化に対する応答比
較を行う図である。図２（ａ）は目標値変化に対する温
度ＰＶの応答を示し、図２（ｂ）は同じく目標値変化に
対する温度調節手段２０の操作出力，つまり燃料流量お
よび空気流量の指令信号Ａの応答を示している。

【００５０】これらの図から明らかなように目標値の変
化に対し、従来装置の場合には温度特性４１ａが大きく
オーバーシュートし、燃料流量および空気流量の指令信
号Ａ（４２ａ）も大きくオーバーシュートする。

【００５１】これに対して、本発明実施例の温度制御装
置は、制限動作に引っ掛かったとき、温度調節手段２０
の積分動作を制御することにより、積分動作による蓄積
効果が完全に解消でき、図２（ａ）のような温度特性４
２ａが得られ、この場合にはオーバーシュートがなくな
り、制御特性が大きく改善されたことを意味する。ま
た、温度調節手段２０の操作出力，つまり燃料流量の指
令信号Ａは図２（ｂ）の特性４２ｂに示すごとく行き過
ぎという問題がなくなり、十分に安全性の高い燃焼を実
現できる。

【００５２】従って、以上のような特性が得られること
により、今後２１世紀に向けて本格的なフレキシブル時
代を迎えようとする産業界にとって大きく貢献すること
が期待できる。

【００５３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。上記実施例では、燃料流量制御系側に制限
逸脱判断手段３１等を設けたが、これらの制限逸脱判断
手段３１等を例えば空気流量制御系側に対応して設けて
もよく、或いは両方の制御系に制限逸脱判断手段３１等
を設け、ＯＲ論理和によって積分動作を制御してもよ
い。

【００５４】また、スイッチ手段２５、制限逸脱判断手
段３１および積分動向判断手段３２等はハード構成で説
明しているが、コンピュータを用いたときにはソフトウ
エア的に処理するものである。従って、この場合にはス
イッチ手段２５なしで実現可能となる場合がある。ま
た、上記実施例においては、加熱炉出口温度制御装置に
ついて適用した例を述べたが、これに限らずボイラ燃焼
制御装置などの各種の燃焼炉の燃焼制御装置についても
同様に適用できる。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、燃
料流量および空気流量の指令信号に対し、予定の制限値
を与えるべく燃料流量制限手段および空気流量制限手段
の何れか一方または両方の入・出力の差信号から制限逸
脱の有無を判断し、かつ、この判断による制限逸脱有り
信号と積分調節信号との符号が同符号であるとき、積分
動作が制限を拡大する方向にあると判断し積分動作を停
止するので、安全、かつ、安定な燃焼を確保でき、最適
燃焼ゾーンを維持しながら負荷変化や目標値変化等に伴
う燃焼量変化時の制御性を改善でき、極めて信頼性の高
い燃焼制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる燃焼制御装置の一実施例を示す
全体構成図。

【図２】本発明装置と従来装置とにおける応答特性の比
較図。

【図３】従来装置の全体構成図。

【図４】燃料流量および空気流量の指令信号に対する上
限および下限制限の関係を示す図。

【図５】空気過剰率の時間的な変化の一例を示す図。

【符号の説明】

１ａ…燃焼発生体、１ｂ…被加熱体、５…温度検出器、
７…燃料流量制限手段、９…燃料流量調節手段、１０…
燃料流量検出器、１１…流量調節弁、１３…空気流量制
限手段、１５…空気流量調節手段、１６…空気流量検出
器、１８…流量調節弁、２０…温度調節手段、２２…速
度形比例演算手段、２３…速度形積分演算手段、２４…
速度形微分演算手段、２５…スイッチ手段、２６…加算
手段、２７…信号変換手段、３１…制限逸脱判断手段、
３２…積分動向判断手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給源から供給される燃料と空気供
   給源から供給される空気とを混合し燃焼させて被加熱対
   象を加熱する燃焼制御装置において、 被加熱対象の検出温度と目標温度との偏差を零とするよ
   うに比例・積分または比例・積分・微分調節演算を実行
   し、得られた調節演算信号を燃料流量および空気流量の
   指令信号として出力する調節手段と、 互いに逆の制御対象となる空気流量，燃料流量に関係す
   る信号から得られた上・下限制限値が与えられ、前記調
   節手段から受ける指令信号を前記上・下限制限値で制限
   しながら出力する燃料流量制限手段および空気流量制限
   手段と、 これら燃料流量制限手段および空気流量制限手段の出力
   と前記燃料流量、空気流量に関係する信号とを用いてそ
   れぞれ対応する前記燃料流量、空気流量を可変調整する
   燃料流量調節手段および空気流量調節手段と、 前記燃料流量制限手段および空気流量制限手段の何れか
   一方または両方の入・出力端間に設けられ、当該制限手
   段の入・出力信号に基づいて前記指令信号が上・下限制
   限値を逸脱したか否かを判断する制限逸脱判断手段と、 この制限逸脱判断手段の出力と前記積分調節演算信号と
   の符号関係から積分動作が制限を拡大する方向に向かっ
   ているとき当該積分動作を停止させる積分動向判断手段
   とを備えたことを特徴とする燃焼制御装置。