JPS5875601A - ボイラの昇温制御装置 - 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】 本発明はボイラの昇温制御装置に係り、特に過熱器など
を備えていない比較的小型のボイラにおける昇濡制御装
ＦＩｔＫ関する。

ボイラ、を起動して所定の運転圧力に達するまでの昇圧
過程において、急激に蒸気温度を上げると例えはドラム
の上、下関の温度差か過大になり熱応力が生じる。多く
の場合、これが即座に大事故に結びつくことはないが、
このような起動を繰り返していると、やがてドラムにク
ラックか発生するなどして、ボイラの寿命が短縮する。

特に水から蒸気になるまでの時間が長く、この間の昇温
速度の管理が重要である。

一方、プロセス側からの要求では、ボイラの起動時点か
らなるべく早く蒸気が欲しいわけであり、安全すぎる起
動は時間的な損失になる。

中、小型のボイラでは、特に昇温過程の制御装置を備え
ていないものがほとんどである。従ってボイラ起動時に
はバーナの燃焼条件などを低負荷にセットし、それで起
動して所定の運転圧力に達するまで待つ方法をとってお
り、時間がかかり鐘ぎる。特にボイラを起動してからな
るべく早く蒸気が欲しい場合には、運転員が圧力計を見
ながら順次高負荷に切り替えながら運転圧力まで昇圧し
てい友。しかし、蒸気が出るまでの時間は全昇圧時間の
半分ぐらいと長いＫもかかわらず圧力計に指示がでない
から、この間の運転は運転員のかんに頼って操作してい
友。その几め判断に誤りを生じるおそれがあり、適正な
昇温管理ができない。

また前述のような操作では、１台のボイラに１人の運転
員が専従罠なってしまう定め、極数台のボイラを備え几
事業所では運転員の削減かできないなどの欠点を有して
いる。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
安価で、しかもボイラ蒸気が出るまでの時間帯における
適正な昇温制御が行なわれるボイラの昇温制御装置を提
供するにある。

この目的を達成する几め、本発明は、ボイラの出口燃焼
ガス温度を検出する温度検出手段と、その温度検出手段
で検出されたボイラ出口ガス温度をそれに相応する缶水
温度に換算するボイラ出口ガス温度−缶水温度換算手段
と、その換算手段によって所定時間毎に換算される缶水
温度から昇温速度を算出する昇温速度算出手段と、÷幼
棒ｉ肴良鼻基手１藷；その昇温速度算出手段によって算
出され几昇温速度と予め設定された目標昇温速度とを比
較する比較手段と、その比較手段の比較結果に基づいて
ボイラの燃焼状態を調整する燃焼状１Ｉｉｌ調整手段と
を備え友ことを特徴とする。

次に本発明の実施例を図とともに説明する。第１図は、
ボイラの出口燃焼ガス温度と缶水温度との関係を示す図
である、この図に示すよ５にボイラ出口ガス温度と缶水
温度との間には相関関係かあり、本発明はこの相関関係
を利用したものである。

第２図は本発明の実施例に係る昇温制御装置の概略構成
を示すブロック図、第３図はその制御装置のフルーチャ
ートである。第２図において１はボイラ、２はバーナ、
３は送風機、４は燃料流製調整弁、５は空気量調整ダン
パ駆動部、６はボイラ出口ガス温度検出器、Ｔは燃料流
量検出器、８は空気ｆ＆量検出鮨、９は主制御部、１０
は表示装置、１１は燃料量制御部、１２は空気量制御部
１１３は昇温速度設定ダイヤル、１４はアラームなどの
警報装置である。

ボイラ１の起動にともなってそのボイラ出口の燃焼ガス
温度がボイラ出口ガス温度検出器６によって検出され１
主制＊Ｉｗ、ｓｙ入力されるようＫなっている。この主
制御部９Ｆｉマイクロコンピユータを応用したもので、
入力装置と出力装敏と中央処理装置と記憶装置とを備え
ている。

前記記憶装置には第１図に示す関係、すなわち各ボイラ
出口ガス温度に相応する缶水温度が換算データとしてそ
れぞれ予め記憶さ扛ている。第３図においてステラフ”
（以下Ｓと略記する）１で主制御部９に前記ガス温度検
出器６がらの検出信号（ガス温度）を一定時間毎に取込
み、今取込んだ検出信号（ガス温度）をＴＧｌとすると
、Ｓ２で前記換算データに基づいてこのＴＧｌをそｆｌ
ｌｃ相応する缶水温度ＴＤ１に換算する。そして換算さ
れ念その信号（缶水温度）は、８３でディジタルフィル
タリングによって平滑化さｎる。

換算された缶水温度ＴＤ１は、Ｓ４において前記ガス温
度ＴＧ１を取込む前に取込んだガス温度Ｔ　Ｇ　Ｏから
換算さｎる缶水温度ＴＤＯと比較され、ガス温度検出器
６からの取込み周期が予め決められているから、缶水温
度ＴＤｏとＴＤｌの差と取込み周期（時間）より現在の
ボイラにおける缶水の昇温速度Ｃか算出さｎる。なお、
換算された缶水温度Ｔ１．１１あるいｔｉ（および）算
出された昇温速度Ｃは、テレビなどの表示袋に１０に表
示される。

これより別に１昇温速度設定ダイヤル１３によって目標
昇温速度Ｍが設定される。この目標昇濡途ｐｉＭは諸種
の実験や計算などによって決めらｎ几ものである。この
目標昇温速度Ｍには、例えばドラムに熱応力が生じない
でｏＪ及的に短い時間で昇温できる短時間型昇温パター
ン、ボイラの起動から運転蒸気か得らｎるまでは時間か
かかるかその間の燃焼効率、熱効率が良い省エネルギ型
昇温パターン、前記短時間型昇温パターンと省エネルギ
型昇温パターンの中間の中間型昇温パターンなどがあり
、その時の運転条件に適応した昇温パターンを前記昇温
速度設定ダイヤル１３で選択設定すればよい。

Ｓ５でこの昇温速度設定ダイヤル１３で設定された目標
昇温速度Ｍが主制御部９に取込まれ、これと前記算出昇
温速度Ｃの比較が主制御部９で１．Ｉｌ：きｎる（Ｓ６
）。この比較結果、算出昇温速度Ｃが目標昇温速度Ｍと
一致している場合は、８７および８８に進み主制御部９
の出力装置から燃料−制御部１１と空気量制御部１２へ
燃料ならびに燃焼用空気の供給量はそのままでよいとい
う制御信号を送る。そしてその制御信号に基づいて、燃
料量制御部１１では燃料流量調整弁４をその１−まの状
態に、空気量制御部１２では空気量調整ダンパ駆動部５
をそのままの状態にそれぞ扛維持する指令信号か出力さ
れる。

算出昇温速度Ｃか目標昇温速度Ｍより遅い鳩舎、丁なわ
ち第３図においてＭ−Ｃ＞Ｏの場合はＳ９および８１０
に進み、主制御部９でその偏差が演算処理され、偏差量
、か燃料量制御部１１と空気量。

制御部１２Ｋｌｆｄ制御信号として入力される。そして
燃料１を制御部１１では、前記偏差量に応じて以ｆＪ＋
１１１１ の燃料蓋に調整燃料量を追加する指令Ｍ号か出力され（
Ｓ９）、それにより燃料流量調整弁４の開曳か大きくな
る。−力、空気量制御部１２では、前記偏差量に応じて
以前の空気量に調整空気量を追加する指令信号が出力さ
れ（８１０）、それＫより空気量調整ダンパ躯動部５が
作動して、ダンパの開度か大きくなる。

一方、算出昇温速度Ｃが目標昇温速度Ｍより速い場合、
すなわち第３図においてＭ−Ｃ＜Ｏの場合は８１１およ
び８１２＝に進み、主制御部９でその偏差が演算処理さ
れ、偏差蓋が燃料量制御部１１と空気量制御部１２に制
御信号として人力される。

そして燃料量制御部１１では、前記偏差量に応じて以前
の燃料量から調整燃料量だけ減少させる指令信号か出力
され（８１１）、それにより燃料流［１１整弁４の開度
か小さくなる。一方、空気量制御部１２では１かＪ創傷
差量に応じて以前の空気量から調整空気量だけ減少させ
る指令信号が出力され（８１２）、それによりダンパの
開度が小さくなる。

そして８１３において前記換算された缶水温度ＴＤ１は
ＴＤＯとして主制御部９に記憶され、次のサンプリング
時に昇温速度の算出に用いらｎる。このよ５ｋＴ、、の
取込みからＴ。０の記憶までのステップが、運転蒸気が
得られるまで繰返して行なわれる。

θσ記実施例では目標昇温速度を昇温速度設定ダイヤル
に記憶させて、そのダイヤルによって目標昇温速度をセ
ットしていたが、昇温速度設定ダイヤルを用いないで、
主制御部の記憶部に各柚パターンの目標昇温速度を記憶
しておき、入力装置のボタン操作などＫよりボイラの運
転条件に適応した目標昇温ＷＡ度を選択・設定すること
ができる。

なお目標昇温速度は、ボイラ起動から運転蒸気が得られ
るまでの間常に一定にすることもできるし、また、ボイ
ラの起動時近辺は比較的ゆるやかに温度を上げ、中間以
降は昇温速度を早めるなど変速形の制御も可能である。

特に＆！者の方法では、ドラムでの熱応力の発生かほと
んどなく、シかも昇温時間か短縮できる。

第４図に示すよ５に、目標昇温速度に上限値（曲線イ）
と下限値（曲線口）と中間値（曲線へ）とを設け、目標
昇温速度幅を広げることかできる。

このようにすれば、燃料ならびに空気の供給量を顛諏に
調整する必要かなく、制御系が安定している。

１５５本発明ようにボイラの出口燃焼ガス温度を検出す
れば、伝熱面の汚ｎ、ガスリーク、熱放散などの異常事
態を検知することもできる。すなわち各時点で昇温速度
を算出することにより、この算出昇温速度が目標昇温速
度よりも大きく異なる場合は、前述のｊうな異常事態が
発生していると判断できる。

本発明は前述のような構成罠なっており、適正な昇温制
御が簡単にでき、ドラムにクラックが発生することがな
く、ボイラの耐用寿命を延長することができる。まｔ１
本発明では蒸気温度を直接測定する温度検出器は不要で
あり、ボイラの運転時に使用するボイラ出口ガス温度検
出器をそのまま昇温制御に用いられるから安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラ出ロガス混度−缶水温度特性、第２図は
本発明の実施例に係る昇温制御装置の概略構成を示すプ
シツク図、第３図はその昇温制御製電のフローチャート
、第４図は１榛昇温パターンの変形師・を示す説明図で
ある。 １・・・・・・ボイラ、４・・・・・・燃料流ｉｔｓ整
弁Ｓ５・・・・・・空気鷲調整ダンパ駆動部、６・・・
・・・ボイラ出ロガス温度検出儲、９・・・・・・主制
御部、１１・・・・・・燃料蓋制御部１１２・・・・・
・空気量制御部、１３・・・・・・昇温速度設定ダイヤ
ル 第１図　　　　第４図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｔ　ボイラの出口燃焼ガス温度を検出する温度検出手段
   と、その温度検出手段で検出されたボイラ出口ガス温度
   をそれに相応する缶水温度に換算するボイラ出口ガス温
   度−缶水温度換算手段と１その換算手段によって所定時
   間毎に換算される缶水温度から昇温速度を算出する昇温
   速度算出手段と、その昇温速度算出手段によって算出さ
   ｎＬ昇温速度と予め設定された目標昇温速度とを比較す
   る比較手段と、その比較手段の比較結果に基づいてボイ
   ラの燃焼状態を調整する燃焼状態調整手段とを備えｔこ
   とを特徴とするボイラの昇温制御装置。