JPH08145341A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紫外線検出器の出力にもとづいて得た放電回
数および放電時間から、所定基準に従って紫外線検出器
の異常判定および異常予報を正しく実施可能にする。 【構成】 紫外線を放電現象を利用して検出する紫外線
検出器３２を設けて、マイクロプロセッサ９に、該紫外
線検出器３２の紫外線遮断後の一定時間内での検出出力
にもとづいて、上記放電現象による放電回数および放電
時間を測定させ、さらにこの測定結果にもとづき上記紫
外線検出器３２の異常を診断させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼装置のパイロッ
トバーナの点火やメインバーナの着火を診断するのに利
用する燃焼制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボイラなどに用いられる従来の
燃焼装置は、これの起動操作に続いて燃料ガスのプレパ
ージを行い、続いてスパークロッドからのスパークによ
りパイロットバーナのガスに点火し、この点火に続いて
メインバーナのガスに着火を行って、この燃焼装置を作
動開始させている。

【０００３】また、上記燃焼装置では、上記パイロット
バーナの点火やメインバーナの着火が紫外線検出器とし
ての火炎検出器により常時監視されており、この監視デ
ータを用いて所定の燃焼シーケンスに従った燃焼制御が
実行されている。

【０００４】従って、かかる紫外線検出器は、上記燃焼
装置を安全かつ確実に運転させるために、常に正常に機
能することが必要であり、かかる紫外線検出器の保守，
管理が極めて重要となる。

【０００５】なお、かかる紫外線検出器は、周知のよう
に、例えば紫外線透過性のガス封入管内に一対の放電電
極を配して、これらの放電電極に交流電圧を印加してお
き、外部からの紫外線を受けることにより上記管内のガ
スを活性化させて、この活性化状態に応じた放電現象を
発生させ、初期の紫外線検出信号を取り出すというもの
である。

【０００６】従って、かかる従来の紫外線検出器は、上
記保守，管理のために、着火シーケンス以前の火炎が存
在しない状態において、上記放電現象が生じたときは異
常と診断したり、放電時間が一定時間以上連続した場合
に異常と診断したりしている。

【０００７】また、紫外線検出器の前に紫外線を遮断す
るシャッタなどを設けて、本来監視すべきでない不必要
な紫外線をカットし、上記同様な診断が行われる場合も
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の紫外線検出器の診断方法では、放電現象を測定し
て直ちに異常発生と判定すると、偶発的または単発的に
生じた放電現象をも、直ちに異常発生と誤診断してしま
うという問題点があった。

【０００９】また、一定時間以上放電現象が継続した場
合に異常と診断する場合には、短い放電現象が繰り返し
発生した場合にも、同様の診断を下してしまうおそれが
あるという問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような従来の問題点を解
消するためになされたものであり、紫外線検出器の出力
にもとづいて得た放電回数および放電時間から、所定基
準に従って紫外線検出器の異常判定および故障予報を正
しく実現できる燃焼制御装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る燃焼制御
装置は、燃焼室内における紫外線を放電現象を利用して
検出する紫外線検出器を設けて、マイクロプロセッサ
に、該紫外線検出器の紫外線遮断後の一定時間内での検
出出力にもとづいて、上記放電現象による放電回数およ
び放電時間を測定させ、さらにこの測定結果にもとづき
上記紫外線検出器の異常を診断させるようにしたもので
ある。

【００１２】

【作用】この発明における燃焼制御装置は、紫外線検出
器の出力のうち、紫外線を遮断した後の一定時間内にお
ける出力から、紫外線検出器における放電現象の放電回
数および放電時間を測定し、これらの測定値から紫外線
検出器の異常診断を行うとともに、その異常の内容を例
えば予め学習した診断内容のマップに従って、判定でき
るようにする。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図１はこの発明の燃焼制御装置を示すブロック
図であり、図において、１はバーナ故障診断装置用の電
源電圧を検出する電源電圧検出部、２は図示しない火炎
検出器をドライブする火炎検出器駆動回路である。

【００１４】また、３は後述の紫外線検出器としての火
炎検出器の出力にもとづいてフレーム電流を検出するフ
レーム電流検出部、４はこのフレーム電流検出部３や上
記電源電圧検出部１などの各検出出力をディジタル信号
に変換するアナログ／ディジタル変換部である。

【００１５】さらに、５は燃焼制御部であり、フレーム
電流検出部３にて変換された着火／断火信号を受けて、
リレー出力部６に燃焼シーケンスごとの制御信号を出力
する。なお、このリレー出力部６は各リレーによりファ
ンブロア，点火トランス，パイロット弁，メイン弁，ダ
ンパーモータなどの燃焼制御用負荷をオン，オフ制御す
る。

【００１６】７はリレー出力部６からの出力により後述
の点火トランスの１次電流を検出する点火トランス１次
電流検出部で、この検出出力も上記アナログ／ディジタ
ル変換部４に入力されてディジタル変換される。８は上
記リレー出力部６からのフィードバック信号を、後述の
マイクロプロセッサに入力する信号入力部である。

【００１７】また、９はマイクロプロセッサであり、こ
れがフレーム電流検出部３からの各燃焼シーケンスごと
の各フレーム電流の平均値および偏差値の実測データ
と、バーナ最適状態での各フレーム電流の平均値および
偏差値である学習データとを比較して、これらの各デー
タの偏差からバーナ故障またはバーナ故障予知の診断を
実施する。

【００１８】特に、この発明では、マイクロプロセッサ
９は紫外線検出器である火炎検出器の紫外線入力遮断後
の一定時間内における検出出力にもとづいて、火炎検出
器の放電現象による放電回数および放電時間を測定し、
この測定結果に従って、火炎検出器の異常診断を実行す
る。

【００１９】従って、マイクロプロセッサ９はその内部
にあたかも放電検出手段，放電回数測定手段および放電
時間測定手段を備えたような機能を持つ。

【００２０】さらに、上記マイクロプロセッサ９は燃焼
シーケンス制御用のリレーからのフィードバック信号を
受けて、不着火原因または燃焼の不具合原因を判定する
機能などを持つ。

【００２１】１０はマイクロプロセッサ９に入力される
データや上記学習データなどを格納するメモリ、１１は
上記データの処理結果や診断結果などを表示する表示
部、１２はデータの処理結果や診断結果を外部へ出力す
る通信インターフェース部である。

【００２２】図２はこの発明のバーナ故障診断装置の診
断対象となる燃焼装置を示し、同図において、２１は送
風用のファン、２２は給気通路２１ａを通じてファン２
１によりメインバーナ２５へ供給される送風量を調節す
るダンパーである。

【００２３】また、２３はこのダンパー２２を開閉制御
するダンパーモータ、２４はガス通路２６を通じてメイ
ンバーナ２５に供給するガスの流量を調節する２つのメ
イン弁（燃焼弁）、２７はガス通路２８を通じてパイロ
ットバーナ２９に供給するガスの流量を調節する２つの
パイロット弁（燃料弁）である。

【００２４】さらに、３０はパイロットバーナ２９の近
傍に配置されたスパークロッド、３１はスパークロッド
３０へ点火電流を供給する点火トランス、３２はメイン
バーナ２５付近に配置されて、火炎を検出する紫外線検
出器としての火炎検出器である。

【００２５】この火炎検出器３２は既述のように、外部
の例えばメインバーナ２５などから紫外線を受けると管
内のガスが活性化し、この活性度合に応じた放電現象が
発生し、初期の紫外線検出信号を出力する。

【００２６】次に動作について説明する。この発明の燃
焼制御装置の制御フローの全体は、図３の制御シーケン
ス図に示す通りであり、吸収式運転，起動信号，ダンパ
ー側の風圧スイッチ，ハイリミットおよびローリミット
などの入力側、ダンパー動作、ダンパーハイ，ダンパー
ロー，ブロアモータ，点火トランス，パイロット弁，メ
イン弁，警報，警報待機およびメイン弁待機などの出力
側、表示動作のそれぞれについて、プレパージ，点火待
ち，イグニッショントライアル，パイロットオンリ，メ
イントライアル，メイン安定，定常燃焼，ポストパージ
などの開始タイミングおよび終了タイミングが与えられ
ており、これらの各制御フローの中で、この発明では、
次の燃焼制御を実行する。

【００２７】すなわち、電源電圧検出部１では電源の電
圧検出を行い、その検出出力をアナログ／ディジタル変
換部４にてディジタル信号に変換し、マイクロプロセッ
サ９に入力する。マイクロプロセッサ９ではこのディジ
タル信号にもとづき、フレーム電流の補正を行う。

【００２８】一方、火炎検出器３２は火炎検出器駆動回
路２によりドライブされ、その火炎検出器３２が出力す
る検出信号にもとづき、フレーム電流検出部３がフレー
ム電流を検出し、この検出出力もまたアナログ／ディジ
タル変換部４にてディジタル信号に変換され、マイクロ
プロセッサ９に入力される。

【００２９】上記フレーム電流検出部３は、また上記火
炎の検出信号にもとづき着火／断火信号を変換出力し、
これを燃料制御部５に入力している。この燃料制御部５
では燃料シーケンスを制御し、その制御出力がリレー出
力部６に入力されて、各リレーが作動して燃料制御用の
負荷をオン，オフ制御させる。

【００３０】一方、上記リレー出力部６からのフィード
バック信号が信号入力部８を通じてマイクロプロセッサ
９に入力される。

【００３１】このため、マイクロプロセッサ９は上記電
源電圧，フレーム電流，フィードバック信号をそれぞれ
入力として、バーナ故障データなどのデータ処理および
各種の故障診断を実行し、その結果を、メモリ１０に格
納したり、表示部１１に表示したり、通信インターフェ
ース部１２を通じて外部出力可能にしている。

【００３２】一方、上記マイクロプロセッサ９は、図４
（ａ）に示すように、スパークチェックタイミングＴ₁
におけるフレーム電流を監視しており、さらに、紫外線
の入力が遮断された後の、火炎検出器３２の放電時間Ｔ
₃ を含む一定期間を紫外線検出タイミングＴ₂ として、
この期間内におけるフレーム電流の減少を監視してい
る。

【００３３】また、図４（ａ）において、Ｉ_fCH −１，
Ｉ_fCH −２は予め設定された火炎の有無判定レベルであ
り、この有無判定レベルを超えたフレーム信号は図４
（ｂ）に示すようになり、紫外線検出器の異常判定のた
めに、これの放電時間と個数（放電回数）とがカウント
される。この場合フレーム電流が大きい領域Ａでは有無
判定レベルＩ_fCH −１を大きく設定し、フレーム電流が
小さい領域Ｂでは有無判定レベルＩ_fCH −２を小さく設
定し放電回数の検出精度を高めている。尚、図示例は有
無判定レベルＩ_fCH −１，Ｉ_fCH −２の２段階とした
が、３段階以上であってもよい。また、有無判定レベル
は連続的に変化するものであってもよい。

【００３４】そこで、上記マイクロプロセッサ９は上記
紫外線検出タイミングＴ₂ における放電時間および放電
回数のカウント結果に従って、図５に示す手順に従っ
て、紫外線検出器の診断を実現する。

【００３５】図５のフローチャートに示すように、ま
ず、紫外線の遮断時を上記紫外線検出タイミングとし
（ステップＳＴ１）、放電時間ｔおよび放電回数Ｃのカ
ウント値をそれぞれ０にセットする（ステップＳＴ
２）。

【００３６】次に、紫外線検出器である火炎検出器３２
の出力にもとづいて、図４（ｂ）に示すようなフレーム
信号があるか否かを調べ（ステップＳＴ３）、フレーム
信号がないと判定された場合には、さらに、紫外線検出
タイミングＴ₂ が経過したか否かを調べ（ステップＳＴ
４）、経過した場合には、放電時間ｔと放電回数Ｃがそ
れぞれないと判定（確定）する（ステップＳＴ５）。

【００３７】そして、この判定結果に従って、診断テー
ブルにもとづいた診断、つまり、この場合には火炎検出
器３２が正常であるとの診断を下す（ステップＳＴ
６）。

【００３８】一方、ステップＳＴ３において、フレーム
信号があると判定された場合には、上記フレーム信号か
ら放電時間ｔを測定し（ステップＳＴ７）、さらにフレ
ーム信号があるか否かを判定し（ステップＳＴ８）、あ
る場合には、ステップＳＴ７において上記フレーム時間
ｔの測定を実行する。

【００３９】そして、一方、フレーム信号がないと判定
された場合には、今度は放電回数Ｃに１を加算し（ステ
ップＳＴ９）、紫外線検出タイミングＴ₂ が経過するま
で、ステップＳＴ３からステップＳＴ９までの処理を繰
り返す。

【００４０】そして、この紫外線検出タイミングＴ₂ 経
過後はステップＳＴ５，ステップＳＴ６の処理を実行
し、放電時間ｔおよび放電回数Ｃに応じた診断を実施す
ることとなる。

【００４１】図６は上記診断テーブルを示し、これには
放電時間ｔの長さおよび放電回数Ｃの多少に応じて、火
炎検出器３２の異常が軽度か重度かを学習結果にもとづ
いて設定してある。例えば、境界ラインＬを中心として
領域Ｘでは燃焼制御を直ちにロックアウトすべきを指示
し、領域Ｙでは軽度の異常として警報を発するなどし
て、プレパージを実施すべきを指示している。

【００４２】図７は上記診断結果にもとづいて、マイク
ロプロセッサ９が実行する火炎検出器３２の故障内容判
定処理手順を示す。

【００４３】ここでは、まず、リサイクルカウンタのカ
ウント値ＫをＫ＝０にセットし（ステップＳＴ１１）、
続いて、図４に示す診断処理を実行し（ステップＳＴ１
２）、この診断結果にもとづいて火炎検出器３２が異常
か否かを判定する（ステップＳＴ１３）。

【００４４】ここで、異常と判定した場合には、続いて
上記カウント値Ｋがリサイクル設定回数を超えたか否か
を調べ（ステップＳＴ１４）、設定回数を超えた場合に
は、警報を発して、バーナの燃焼制御などのロックアウ
トを行う（ステップＳＴ１５）。

【００４５】一方、上記設定回数を超えていない場合に
は、リサイクルカウンタのカウント値Ｋに１を加算した
後（ステップＳＴ１６）、プレパージに戻して、再び燃
焼制御を再開し（ステップＳＴ１７）、以下、ステップ
ＳＴ１２以下の処理を実行する。なお、上記ステップＳ
Ｔ１３において、診断結果が異常でないと判定された場
合には、次のシーケンスへ移行する。

【００４６】このように、火炎検出器３２の異常を、放
電時間および放電回数に応じて診断マップを参照して把
握でき、単発的，偶発的に発生する放電や、短い放電の
繰り返しによる誤った異常判定を確実に回避できること
となる。

【００４７】また、一般に、紫外線検出器である火炎検
出器３２は宇宙線などを偶発的な疑似火炎として捉える
場合があり、従来はこのとき直ちにまたは一定時間後燃
焼制御をロックアウトとしていたが、上記のような放電
回数および放電時間の計測にもとづく異常判定方法によ
って、上記疑似火炎に伴うロックアウトを回避でき、燃
焼制御を安定的，継続的に実現することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、紫外
線を放電現象を利用して検出する紫外線検出器を設け
て、マイクロプロセッサに、該紫外線検出器の紫外線遮
断後の一定時間内での検出出力にもとづいて、上記放電
現象による放電回数および放電時間を測定させ、さらに
この測定結果にもとづき上記紫外線検出器の異常を診断
させるように構成したので、所定基準に従って紫外線検
出器の異常判定および異常予報を正しく実施できるもの
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による燃焼制御装置を示す
ブロック図である。

【図２】この発明における燃焼装置の概略構成を示すブ
ロック図であり、バーナ故障診断対象となる燃焼装置を
示す概念図である。

【図３】この発明の燃焼制御装置の制御手順を示す制御
シーケンス図である。

【図４】この発明におけるフレーム信号のタイミングチ
ャートである。

【図５】この発明の燃焼制御装置による診断手順を示す
フローチャートである。

【図６】この発明の異常診断に用いる異常診断マップ図
である。

【図７】この発明による故障診断結果にもとづくシーケ
ンス処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

９ マイクロプロセッサ ３２ 火炎検出器（紫外線検出器）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 伯一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 新井 敏也 神奈川県藤沢市川名１丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室における火炎中の紫外線を放電現
   象を利用して検出する紫外線検出器と、該紫外線検出器
   の紫外線遮断後の一定時間内での検出出力にもとづい
   て、上記放電現象による放電回数および放電時間を測定
   し、この測定結果にもとづき上記紫外線検出器の異常を
   診断するマイクロプロセッサとを備えた燃焼制御装置。