JPH11108347A

JPH11108347A - ボイラにおける空燃比制御の監視方法

Info

Publication number: JPH11108347A
Application number: JP29036597A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Furuyama; 雅之古山; Masahiro Kawaguchi; 正洋川口; Takahide Yanagida; 高秀柳田; Fumitoshi Masai; 文敏正井
Original assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータの出力信号が燃料指令値に適合し
ているかどうかを段階的に監視する。【解決手段】ボイラの負荷を比例制御弁１６及びイン
バータ（回転数制御装置）２８に入力信号として入力し
て比例制御弁１６及びインバータ２８を制御し、比例制
御弁１６により燃料供給量を制御するとともに、インバ
ータ２８の出力信号により送風機２０からの燃焼用空気
量を制御するボイラにおいて、設定した負荷（燃料指令
値）に対してインバータの出力信号が適合していること
を監視する代わりに、設定した負荷ゾーンに対してイン
バータの出力信号が条件設定した適合範囲内であること
を比較し監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ制御で
送風機からの燃焼用空気量を制御するボイラにおいて、
ボイラへの燃料負荷（燃料供給量）に燃焼用空気量が適
合しているかどうかを監視する方法、詳しくは、負荷ゾ
ーンに対するインバータ出力条件値を比較し段階的に監
視する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続制御（比例制御）ボイラにおいて、
インバータ制御で送風機からの燃焼用空気量を制御する
場合、ボイラへの燃料負荷指令により比例制御弁を制御
して燃料供給量を調節するとともに、負荷を入力信号と
してインバータ（回転数制御装置）から送風機の回転数
（周波数）を出力し、送風機のモータを制御することに
より、ボイラへの燃焼用空気量を制御している。この場
合、ボイラへの燃料供給量に対して燃焼用空気量が不足
すると、不完全燃焼が起きて黒煙が発生するおそれがあ
り、また、ボイラへの燃料供給量に対して燃焼用空気量
が過剰であると、送風用電力を無駄に消費するだけでな
く、バーナの吹き消えが発生するおそれがある。したが
って、インバータ制御で送風機からの燃焼用空気量を制
御するボイラにおいては、燃焼用空気量、すなわち、イ
ンバータの出力信号がボイラへの燃料負荷（燃料指令
値）に適合しているかどうかの監視が必要である。

【０００３】特開平８−１７８２７１号公報には、三位
置制御ボイラにおいて、低燃焼から高燃焼へ移る際は、
まず送風機の回転数を上げ、送風機からの空気量を送風
機の吐出圧力又は回転数から検出して高燃焼に適切な空
気量になったら、高燃焼油電磁弁を開いてバーナに高燃
焼の燃料を供給することが記載されており、また、高燃
焼から低燃焼へ移る際は、送風機の回転数を下げ、送風
機からの空気量を送風機の吐出圧力又は回転数から検出
して低燃焼に適切な空気量になったら、高燃焼油電磁弁
を閉じてバーナに低燃焼の燃料を供給することが記載さ
れている。また、送風機からの空気量を検出して燃焼量
の増減を行う代わりに、送風機の回転数の増減指令から
所定時間経過後に燃料の増減を行うことが記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インバータの出力信号
が燃料指令値に適合しているかどうか監視しようとする
場合、燃料指令値（ボイラへの燃料負荷）とインバータ
の出力信号とを１対１で連続的に監視できればよいが、
インバータへの信号の入力とインバータからの信号の出
力との間には時間差があるので、燃料指令値とインバー
タの出力信号とを１対１で、全域にわたって常時監視す
るのは困難である。すなわち、ボイラ負荷の指令に対し
て、燃料の比例制御弁の開閉は比較的速やかに行われ、
燃料供給量は速やかに燃料指令値になるのに対し、イン
バータへの信号の入力から信号を出力して送風機の回転
数が指令値になるまでの間には、指令値の変化幅と送風
機の慣性にもよるが、かなりの時間（例えば、５〜２０
秒前後）を要するので、この時間差により、燃料指令値
とインバータの出力信号とを１対１で、全域にわたって
常時監視するのが困難になるのである。

【０００５】特開平８−１７８２７１号公報記載の方法
は、低燃焼から高燃焼へ移行する際には、送風機の回転
数（風圧又は時間で検知する場合も含む。）が所定値ま
で増加してから油電磁弁を開いているので、空気量不足
による不完全燃焼が起きにくく発煙を防止することがで
きる。しかしながら、高燃焼から低燃焼へ移行する際に
は、送風機の回転数を下げてから油電磁弁を閉じている
ので、高燃焼に適した量の燃料が供給されている状態で
空気量が減少することになり、空気量不足による不完全
燃焼が起きて発煙することになる。また、特開平８−１
７８２７１号公報記載の三位置制御ボイラは、インバー
タ制御で送風機からの燃焼用空気量を制御するものであ
り、インバータ（回転数制御装置）の出力信号がボイラ
への燃料負荷（燃料指令値）に適合しているかどうかを
監視する必要がある。

【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、その目的は、インバータ制御で送風機からの燃焼用
空気量を制御するボイラにおいて、ボイラへの燃料負荷
とインバータの出力信号とを１対１で監視せずに、負荷
ゾーンに対するインバータ出力条件値を比較して監視す
ることにより、ボイラへの燃料負荷に燃焼用空気量が適
合しているかどうかを段階的に監視する方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のボイラにおける空燃比制御の監視方法
は、ボイラの負荷を燃料制御弁及びインバータ（回転数
制御装置）に入力信号として入力して燃料制御弁及びイ
ンバータを制御し、燃料制御弁により燃料供給量を制御
するとともに、インバータの出力信号により送風機から
の燃焼用空気量を制御するボイラにおいて、設定した負
荷（燃料指令値）に対してインバータの出力信号が適合
していることを監視する代わりに、設定した負荷ゾーン
に対してインバータの出力信号が条件設定した適合範囲
内であることを比較し監視することを特徴としている
（図１参照）。

【０００８】例えば、負荷が３０％のときのインバータ
出力値（周波数[Hz]）がＮ3、負荷が５０％のときのイ
ンバータ出力値がＮ5、負荷が７０％のときのインバー
タ出力値がＮ7、負荷が１００％のときのインバータ出
力値がＮ10とすると、これらは１対１で設定することが
できる。そこで、負荷が３０％以上でＴ時間運転継続後
インバータ出力値がＮ3以上、負荷が５０％以上でＴ時
間運転継続後インバータ出力値がＮ5以上、負荷が５０
％未満でＴ時間運転継続後インバータ出力値がＮ5未
満、負荷が７０％以上でＴ時間運転継続後インバータ出
力値がＮ7以上、負荷が７０％未満でＴ時間運転継続後
インバータ出力値がＮ7未満、負荷が１００％でＴ時間
運転継続後インバータ出力値がＮ10、というような条件
を設定し、燃料指令値とインバータ出力値との適合を比
較し監視する。なお、時間Ｔは、インバータへの信号の
入力とインバータからの信号の出力との間の時間差を考
慮して決定される。指令値の変化幅と送風機の慣性にも
よるが、通常、時間Ｔは５〜２０秒前後である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態によ
るボイラにおける空燃比制御の監視方法を実施する装置
の概略を示している。本実施の形態は、連続制御（比例
制御）ボイラにおいて、インバータ制御で送風機からの
燃焼用空気量を制御するものである（ノーリンク機
構）。ボイラとしては、例えば、多管式貫流ボイラが用
いられるが、他のボイラを用いることも勿論可能であ
る。図１において、１０はボイラ本体であり、ボイラ本
体１０の燃焼室１２の上部にはバーナ１４が設けられて
いる。バーナ１４には、比例制御弁（燃料流量制御弁）
１６を有する燃料供給管１８から燃料が供給される。燃
料は油やガス等が用いられる。一方、燃焼用空気は、送
風機２０から空気供給管２２を通して風箱２４に供給さ
れ、バーナ１４の燃焼に供される。なお、本実施の形態
では、連続制御（比例制御）ボイラであるので、燃料制
御弁として比例制御弁を用いているが、他の制御弁を用
いることも可能である。ボイラの負荷を指令するマスタ
ー信号が制御盤２６に送られると、制御盤２６に接続さ
れた比例制御弁１６により燃料供給量が制御されるとと
もに、制御盤２６に接続されたインバータ（回転数制御
装置）２８からの出力値（周波数）が送風機２０のモー
タ３０に送られて空気供給量が制御される。３２は節炭
器を収容する排ガスダクト、３４は気水分離器である。

【００１０】ここで、インバータの出力値が燃料指令値
に適合しているかどうか監視しようとする場合、インバ
ータ（回転数制御装置）２８からの出力値を制御盤２６
にフィードバックさせて、マスター信号として制御盤２
６に送られたボイラ負荷（燃料指令値）との適合を比較
し監視することになるが、上述したように、燃料指令値
とインバータの出力値とを１対１で、全域にわたって常
時監視するのは困難であるので、制御盤２６において、
設定した負荷ゾーンに対するインバータの出力値が条件
設定した適合範囲内であることを監視するようにする。

【００１１】例えば、負荷が３０％のときのインバータ
出力値（周波数[Hz]）がＮ3、負荷が５０％のときのイ
ンバータ出力値がＮ5、負荷が７０％のときのインバー
タ出力値がＮ7、負荷が１００％のときのインバータ出
力値がＮ10とすると、これらは１対１で設定することが
できる。そこで、負荷が３０％以上でＴ時間運転継続後
インバータ出力値がＮ3以上、負荷が５０％以上でＴ時
間運転継続後インバータ出力値がＮ5以上、負荷が５０
％未満でＴ時間運転継続後インバータ出力値がＮ5未
満、負荷が７０％以上でＴ時間運転継続後インバータ出
力値がＮ7以上、負荷が７０％未満でＴ時間運転継続後
インバータ出力値がＮ7未満、負荷が１００％でＴ時間
運転継続後インバータ出力値がＮ10、というような条件
を制御盤２６に入力しておき、燃料指令値とインバータ
出力値との適合を比較し監視するようにする。なお、時
間Ｔは、インバータへの信号の入力とインバータからの
信号の出力との間の時間差を考慮して決定される。

【００１２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）設定した負荷ゾーンに対してインバータの出力
信号が条件設定した適合範囲内であることを監視すれば
よいので、ボイラの負荷とインバータの出力信号とを１
対１で全域にわたって常時監視する必要がなくなり、段
階的な監視でよくなる。（２）燃料指令値に燃焼用空気量が適合するように監
視することができるので、空気量が不足して不完全燃焼
が起き黒煙が発生したり、空気量が過剰となって送風用
電力を無駄に消費したり、バーナの吹き消えが発生する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるボイラにおける空燃
比制御の監視方法を実施する装置を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ボイラ本体１２燃焼室１４バーナ１６比例制御弁１８燃料供給管２０送風機２２空気供給管２４風箱２６制御盤２８インバータ（回転数制御装置）３０モータ３２排ガスダクト３４気水分離器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者正井文敏滋賀県草津市青地町1000番地川重冷熱工業株式会社本社工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラの負荷を燃料制御弁及びインバー
タに入力信号として入力して燃料制御弁及びインバータ
を制御し、燃料制御弁により燃料供給量を制御するとと
もに、インバータの出力信号により送風機からの燃焼用
空気量を制御するボイラにおいて、設定した負荷に対してインバータの出力信号が適合して
いることを監視する代わりに、設定した負荷ゾーンに対
してインバータの出力信号が条件設定した適合範囲内で
あることを比較し監視することを特徴とするボイラにお
ける空燃比制御の監視方法。