JPS6319772B2

JPS6319772B2 -

Info

Publication number: JPS6319772B2
Application number: JP56081374A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Muraki; Katsue Kotari; Seiichi Numata; Kanji Hayashi
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1988-04-25
Also published as: KR830010352A; KR880000835B1; JPS57198920A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、燃焼制御装置に関する。

従来、たとえば、中型もしくは小型のボイラ等
の出力の蒸気圧力を制御する燃焼制御装置とし
て、燃料流量調整用の燃料バルブと、空気流量調
整用の空気ダンパとを、リンク機構或るいはカム
機構等を用いた連結機構を介して連結し、当該ボ
イラの運転をおこなう前に、準備運転することに
より、流量計を介して燃料バルブの開度と燃料流
量との関係、および、風量検出用の差圧計を介し
て空気ダンパの開度と空気流量との関係を示すデ
ータを得、上記燃料バルブと空気ダンパとの関係
が、略空気過剰状態となるように、上記連結機構
を調整して、当該ボイラの運転をおこなう一方、
このボイラの排ガス中の酸素濃度を検出しつつ、
燃料流量と空気流量とが適正な関係となるよう
に、上記連結機構を微調整するように構成したも
のが知られている。

しかしながら、上述の従来の燃焼制御装置にお
いては、空気ダンパ或るいは燃料バルブの開度
と、排ガス中の酸素濃度、即ち、当該ボイラのバ
ーナにおける空気量との関係が、微妙に変化する
ために把握し難く、上述の連結機構の微調整作業
は何回もおこなわねばならず、したがつて、当該
燃焼制御装置の操作性が良くないという欠点があ
つた。

特に、燃料バルブを或る開度に設定するように
したとしても、上述の連結機構の調整中に、該燃
料バルブの開度が若干でも変化したときには、当
該燃料バルブと上記連結機構を介して連動される
空気ダンパに大きな影響を与え、該連結機構の微
調整が非常に厄介なものとなつており、操作者に
熟練とカンとを要求され、当該燃焼制御装置の操
作が非常に厄介なものであつた。

この発明は、上記の欠点を除去するためになさ
れたもので、この発明の第１の目的は、燃料バル
ブの開度と燃料流量との関係を表わすデータと、
空気ダンパの開度と空気流量との関係を表わすデ
ータと、燃料流量に対する過剰空気比率の関係を
表わすデータにもとづいて、燃料バルブ開度と空
気ダンパ開度とが、自動的に、適正な関係となる
ように調整され、燃焼装置を、非常に簡単に、か
つ、適正に運転することができる燃焼制御装置を
提供することにある。

また、この発明のもう１つの目的は、たとえば
燃焼装置の排ガス中の酸素濃度の検出データを入
力することにより空気ダンパ開度に対する空気流
量の関係を表わすデータの設定と、その変更とを
可能にして、当該制御装置における調整操作が、
熟練を要することなく、簡単におこなえるように
した燃焼制御装置を提供することにある。

以下に、この発明の一実施例を、添付図面とと
もに説明する。

第１図は、この発明に係る燃焼制御装置の基本
的な構成を示す。

第１図において、１は燃焼装置のボイラ本体で
ある。このボイラ本体１のバーナ２には、燃料源
の燃料タンク３から、燃料流量制御用の電動バル
ブ４を介して、液状の燃料が供給されるととも
に、空気ダンパ５が装着されたダクト６から、押
込送風機７、空気予熱機８を介して、空気が供給
されるようになつている。そして、このボイラ本
体１から、ボイラ蒸気流量制御用のバルブ９を介
して、種々の装置、たとえば、乾燥装置１０に送
給される。

１１は、上記ボイラ本体１とバルブ９との間に
介装されたボイラ蒸気圧力検出用の圧力計、１２
は、上記電動バルブ４の弁の動作と連動し、該バ
ルブ弁の開度を示す電圧信号を送出するポテンシ
ヨメータ、１３は、上記電動バルブ４の弁の開閉
を操作するバルブ調節器、１４は、上記空気ダン
パ５と連動し、該空気ダンパ５の開度を示す電圧
信号を送出するポテンシヨメータ、１５は、上記
空気ダンパ５を操作して、上記ダクト６に流入す
る空気量を制御するダンパ調節器、１６は、上記
ボイラ本体１の排ガス流路内に設置され、該排ガ
ス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器、１７
は、上記オイルタンク３と電動バルブ４との間に
介装して、オイル流量を検出するようにした流量
計である。

１８は、当該燃焼制御装置の主制御装置で、例
えば、制御プログラムを記憶したリード・オンリ
ー・メモリ（ROM）、ランダム・アクセス・メ
モリ（RAM）、種々の演算をおこなう演算回路、
判定回路等を備えたマイクロコンピユータ等が用
いられる。

上記主制御装置１８は、上記圧力計１１、ポテ
ンシヨメータ１２と１４、および、種々のデータ
を入力操作するためのデータ入力操作スイツチ
（図示しない）、種々のフアンクシヨンスイツチ
（図示しない）等を備えたコンソール１９と接続
されている。この主制御装置１８は、上述の圧力
計１１、ポテンシヨメータ１２と１４、および、
コンソール１９から、当該ボイラ本体１の蒸気圧
力の検出値、電動バルブ４の開度、空気ダンパ５
の開度、および、コンソール１９からの操作指
令、種々のデータ等を表わす信号を受けて、バル
ブ調節器１３、およびダンパ調節器１５に、それ
ぞれ、操作制御信号を送出するようになつてい
る。

なお、ポテンシヨメータ１２と、バルブ調節器
１３とは、上記電動バルブ４に対する燃料流量制
御ループを形成している。また、ポテンシヨメー
タ１４と、ダンパ調節器１５とは、上記空気ダン
パ５に対する燃料流量制御ループを形成してい
る。

第２図に、上記主制御装置１８の具体的な電気
回路の一例を、一点鎖線で囲んで示す。

なお、第２図中、上述の第１図の装置と同一の
構成部分には、同一符号を付して説明する。ま
た、この主制御装置の中央処理回路（図示を省略
する）は、当該主制御装置内の種々の回路に対す
る作動指令をおこなう、たとえば、マイクロプロ
セツサが用いられる。

第２図において、２１は、ランダム・アクセ
ス・メモリ（RAM）で、以下に、単にメモリと
いう。

上記メモリ２１の第１領域２１−１には、当該
制御対象のボイラに対する制御目標の蒸気圧力目
標値を表わすデータ２２−１、および、PID（比
例・積分・微分）演算により上述の蒸気圧力目標
値に見合つた燃料流量を算出するためのP.I.D定
数を表わすデータ２２−２が記憶されるようにな
つている。これ等のデータ２２−１と２２−２
は、上記コンソール１９の図示しないデータ入力
操作スイツチにより、この第１領域２１−１に入
力される。

上記メモリ２１の第２領域２１−２には、たと
えば、第３図に示すように、電動バルブ４のバル
ブ開度（％）に対する燃料流量（％）（該装置の
最大流量に対する百分率）の関係を表わす関数式
が記憶され、第３領域２１−３には、たとえば、
第４図に示すように、空気ダンパ５のダンパ開度
（％）に対する空気流量（％）（該装置の最大流量
に対する百分率）の関係を表わす関数式が記憶さ
れる。

上述のバルブ開度−燃料流量と、空気ダンパ開
度−空気流量との２つの関係は、当該制御対象の
ボイラを運転する前に、準備運転することにより
得られたデータにもとづいて定められるようにな
つている。

即ち、当該ボイラの準備運転をおこなうに当
り、酸素濃度検出器１６と、燃料流量を検出する
流量計１７とを作動状態とする。そして、バルブ
調節器１３に、指定燃料流量（％）に対する電動
バルブ４の予想開度（％）２２−３を設定すると
ともに、該指定燃料流量（％）に対し、当該ボイ
ラが不完全燃焼を発生せずに運転し得るように、
経験的な予測にもとづき、ダンパ調節器１５に、
推定されるダンパ開度（％）に対して充分余裕を
もつたダンパ開度（％）を設定する。その後、当
該ボイラの準備運転をおこない、ポテンシヨメー
タ１２により電動バルブ４の開度の設定値（％）
２２−３に対する流量計１７による燃料流量の検
出値（％）を表わすデータ２２−４を得る。ま
た、ポテンシヨメータ１４による空気ダンパ５の
開度の設定値（％）２２−５に対する酸素濃度検
出器１６による排ガス中の酸素濃度の検出値
〔O₂〕を表わすデータ２２−６を得る。さらに、
これ等のデータ２２−４と２２−６とを、上記コ
ンソール１９の図示しないデータ入力操作スイツ
チにより、当該主制御装置１８に入力する。

上述のように、バルブ開度（％）の設定値、お
よび、該バルブ開度の設定値に対応するダンパ開
度の設定値を、たとえば、第３図および第４図に
示すように、５種類の設定値を選定する。

そして、上述したようにして、データ入力操作
がおこなわれる毎に、上記主制御装置１８の図示
しない演算回路で、当該入力データにもとづい
て、第３図および第４図に示すような、バルブ開
度−燃料流量、および、ダンパ開度−空気流量の
関係を表わす関数式が、それぞれ、求められ、こ
れ等の関数式が、それぞれ、メモリ２１の第２領
域２１−２、第３領域２１−３に記憶される。

なお、上記演算回路において、上述の排ガス中
の酸素濃度を表わす検出値〔O₂〕は、次式にし
たがつて、空気流量a₀を表わす値に換算される。

a₀＝ｑ×A₀×21／（21−〔O₂〕） ……(1) ここで、ｑは燃料流量、A₀は理論空気量であ
る。

さらに、上記メモリ２１の第４領域２１−４に
は、当該ボイラに対して適宜に設定された、たと
えば、第５図に示すように、燃料流量（％）に対
する過剰空気比率Ｍの関係を表わす関数式が記憶
される。この関数式は、当該ボイラにおける、た
とえば、３つの動作点における燃料流量率（％）
に対して、それぞれ、適宜に過剰空気比率Ｍを選
定し、これ等の燃料流量に対する過剰空気比率を
表わすデータ２２−７にもとづき、上述したと同
様にして、主制御装置１８の図示しない演算回路
により得られたものである。

２３は、メモリ２１の第１領域２１−１からの
データと、ボイラの蒸気圧力検出用の圧力計１１
からの検出値とに基づき、公知のPID演算をおこ
なつて、当該ボイラの蒸気圧力の目標値に見合つ
た燃料流量を算出する燃料流量演算回路、２４
は、上記演算回路２３からの燃料流量を表わすデ
ータと、メモリ２１と第２領域２１−２からの関
数式とにもとづき、当該燃料流量に見合つた電動
バルブ４のバルブ開度を算出するバルブ開度演算
回路、２５は、上記演算回路２３からの燃料流量
を表わすデータと、メモリ２１の第４領域２１−
４からの関数式とにもとづき、当該燃料流量に見
合つた空気流量を算出する空気流量演算回路、２
６は、上記演算回路２５からの空気流量を表わす
データと、メモリ２１の第３領域２１−３からの
関数式とにもとづき、当該空気流量に見合つた空
気ダンパ５の開度を算出するダンパ開度演算回路
である。

なお、上記燃料流量演算回路２３には、燃料流
量の変化量の絶対値が、所定の許容限界の範囲内
にある場合にのみ、当該算出された燃料流量を表
わす信号を出力するようにした、公知の図示しな
いリミツタが設けられている。

また、上記空気流量演算回路２５における演算
には、次式にしたがつておこなわれる。

空気流量Ａ＝Ｑ×A₀×Ｍ ……(2) ここで、Ｑは、燃料流量演算回路２３で算出さ
れた燃料流量値、A₀は理論空気量、Ｍは、メモ
リ２１の第４領域２１−４の関数式に、上記燃料
流量Ｑを代入して算出された過剰空気比率であ
る。

２７は、上記演算回路２３の出力の燃料流量を
表わす信号を受けて、該燃料流量が、当該ボイラ
の現在の燃料流量より増加する量を表わすもので
あるか、或るいは、減少する量を表わすものであ
るかを判定する第１判定回路である。

２８および２９はアナログスイツチで、オンと
された際には入力した値をそのまま出力し、オフ
とされた際にはオフとされる直前の値を保持して
出力するスイツチである。

上記第１判定回路２７は、演算回路２３からの
燃料流量の変化量の符号が正であるときには、増
加量であると判定して、第１アナログスイツチ２
８をオンとする指令信号を送出し、一方、演算回
路２３からの燃料流量の変化量の符号が負である
ときには、減少量であると判定して、第２アナロ
グスイツチ２９をオンとする指令信号を送出する
ようになつている。

第１アナログスイツチ２８は、第１判定回路２
７から作動指令信号を受けてオンとされると、上
記ダンパ開度演算回路２６の出力のダンパ開度を
表わす信号を、ダンパ調節器１５に印加するよう
に接続されている。このダンパ調節器１５では、
上記ダンパ開度演算回路２６から上述の第１アナ
ログスイツチ２８を介して受けた信号が、空気ダ
ンパ５の駆動用モータ５−１を作動する信号に変
換され、この変換信号が該モータ５−１に印加さ
れるようになつている。

一方、第２アナログスイツチ２９は、第１判定
回路２７から作動指令信号を受けてオンとされる
と、上記バルブ開度演算回路２４の出力のバルブ
開度を表わす信号を、バルブ調節器１３に印加す
るように接続されている。このバルブ調節器１３
では、上記バルブ開度演算回路２４から、上述の
第２アナログスイツチ２９を介して受けた信号
が、電動バルブ４の駆動用モータ４−１を作動す
る信号に変換され、この変換信号が、該モータ４
−１に印加されるようになつている。

３０は、第２判定回路で、この第２判定回路３
０は、上記第１アナログスイツチ２８を通過した
ダンパ開度を表わす信号を受けるとともに、ポテ
ンシヨメータ１４からの空気ダンパ５のダンパ開
度を表わす信号とを受けるように接続されてい
る。そして、上記空気ダンパ５の実際の開度が第
１アナログスイツチ２８を通過したダンパ開度を
示す指令値と等しくなつたと判定したときに、も
う１つの第２アナログスイツチ２９をオンとする
作動指令信号を、該第２アナログスイツチ２９に
印加するようになつている。

また、この第２判定回路３０は、上記第２アナ
ログスイツチ２９を通過したバルブ開度を表わす
信号を受けるとともに、ポテンシヨメータ１２か
らの電動バルブ４のバルブ開度を表わす信号とを
受けるように接続されている。そして、上記電動
バルブ４の実際の開度が、第２アナログスイツチ
２９を通過したバルブ開度を示す指令値と等しく
なつたと判定したときに、もう１つの第１アナロ
グスイツチ２８をオンとする作動指令信号を、該
第１アナログスイツチ２８に印加するようになつ
ている。

次に、上記構成の燃焼制御装置の動作を説明す
る。なお、この説明は、サンプリング制御の例に
ついておこなう。

Ｉデータ入力操作まず、コンソール１９の図示しないデータ入
力操作スイツチにより、公知の方法で、随意に
選定した当該ボイラの蒸気圧力の目標値を表わ
すデータ２２−１を、メモリ２１の第１領域２
１−１に入力する。また、同様にして、該第１
領域２１−１に、随意に選定した当該燃焼制御
に係るP.I.D定数を表わすデータ２２−２を入
力する。

つぎに、第７図に示す動作フローチヤートに
したがつて、バルブ開度−燃料流量、および、
ダンパ開度−空気流量の関係を表わす関数を求
める。

ステツプ１において、上述したと同様にし
て、コンソール１９の図示しないデータ入力操
作スイツチにより、適宜に選定した燃料流量20
％に略相当した電動バルブ４の開度を表わすデ
ータ２２−３を、メモリ２１−２に入力する。
そして、この燃料流量略20％に対して、当該ボ
イラにおいて、経験的に不完全燃焼を発生しな
いとされる空気流量に略相当する空気ダンパ５
のダンパ開度を表わすデータ２２−５を、メモ
リ２１の第３領域２１−３に入力する。なお、
上述の燃料流量は、当該ボイラのバーナ２に供
給し得る最大燃料流量に対する百分率で表わし
た量とされる。また、バルブ開度およびダンパ
開度も、それぞれ、最大開度の百分率で表わし
た量とされる。

以下、同様にして、燃料流量の設定値40％、
60％、80％、100％に、それぞれ、略相当した
バルブ開度、および、各燃料流量の設定値に対
応して、それぞれ上述したと同様にして選定さ
れたダンパ開度を表わすデータ２２−３、およ
び２２−５が、それぞれ、メモリ２１の第２領
域２１−２、第３領域２１−３に入力される。
その後、ステツプ２に進む。

ステツプ２において、コンソール１９の図示
しないボイラ操作スイツチをオンとし、第２図
中、点線で示すように、メモリ２１の第２領域
２１−２に最初に入力された燃料流量の設定値
20％に略相当するバルブ開度を表わす信号が、
バルブ調節器１３に印加され、かつ、第３領域
２１−３に記憶された燃料流量の設定値20％に
対応するダンパ開度を表わす信号が、ダンパ調
節器１５に印加される。そして、上記バルブ調
節器１３からの出力にもとづき、電動バルブ４
の駆動用のモータ４−１が駆動されるととも
に、上記ダンパ調節器１５からの出力にもとづ
き、空気ダンパ５の駆動用のモータ５−１が駆
動され、当該ボイラが準備運転され、つぎのス
テツプ３に進む。

ステツプ３において、上述したボイラの燃焼
状態における燃料流量を、上記流量計１７によ
り検出し、つぎのステツプ４に進む。

ステツプ４において、コンソール１９のデー
タ入力操作スイツチ（図示しない）により、上
述したと同様にして、上記流量計１７による検
出値の燃料流量を表わすデータ２２−４を、メ
モリ２１の第２領域２１−２に入力し、つぎの
ステツプ５に進む。

ステツプ５において、上述したボイラの燃焼
状態における排ガス中の酸素濃度を、上記酸素
濃度検出器１６により検出し、つぎのステツプ
６に進む。

ステツプ６において、上述したと同様にし
て、コンソール１９のデータ入力操作スイツチ
により、上記酸素濃度検出器１６による検出値
の排ガス中の酸素濃度を表わすデータ２２−６
を、メモリ２１の第３領域２１−３に入力す
る。そして、この酸素濃度を表わすデータ
〔O₂〕にもとづき、当該主制御装置１８内の図
示しない演算回路において、該データ〔O₂〕
に相当する空気流量a₀が、上述の第２領域２１
−２の燃料流量のデータを用いて、算出され
る。この演算は、前述した第(1)式にしたがつて
おこなわれる。そして、この算出された空気流
量は、メモリ２１の第３領域２１−３に記憶さ
れる。その後、ステツプ７に進む。

ステツプ７において、ステツプ１において設
定された全ての燃料流量の設定値に関して、ス
テツプ２乃至６の動作が完了したかどうかが判
定される。

このステツプ７において、当該ステツプ２乃
至６の動作が、たとえば、第４番目に設定され
た燃料流量80％に対応したバルブ開度およびダ
ンパ開度にもとづいて実行されたものであると
してNOと判定されると、再び、ステツプ２に
戻り、次の第５番目に設定された燃料流量100
％に対応したバルブ開度およびダンパ開度にも
とづいて、ステツプ２乃至６の動作が実行され
る。そして、ステツプ７において、全ての設定
値の燃料流量に対応するステツプ２乃至６の動
作が終了したとしてYESと判定されると、こ
れで、メモリ２１の第２領域２１−２、第３領
域２１−３に対するデータ入力操作が終了す
る。

上記ステツプ７における判定がYESと判定
されると、主制御装置１８内の図示しない演算
回路において、公知の方法で、メモリ２１の第
２領域２１−２に格納された種々のバルブ開
度、および、各バルブ開度に対応する燃料流量
を表わすデータにもとづいて、たとえば、第３
図に示すように、バルブ開度−燃料流量の関係
を表わす関数式が定められる。この関数式は、
燃料流量を変数としてバルブ開度を表わすもの
である。

また、上記演算回路において、上述したと同
様に、メモリ２１の第３領域２１−３に格納さ
れた種々のダンパ開度、および、各ダンパ開度
に対応する空気流量を表わすデータにもとづい
て、たとえば、第４図に示すように、ダンパ開
度−空気流量の関係を表わす関数式が定められ
る。

そして、上述のバルブ開度−燃料流量、およ
びダンパ開度−空気流量の関数式は、それぞ
れ、メモリ２１の第２領域２１−２、および、
第３領域２１−３に記憶される。

つぎに、上述したと同様にして、上記コンソ
ール１９のデータ入力操作スイツチにより、当
該制御対象のボイラのバーナ２に送給する燃料
流量に対する適宜に選定された過剰空気比率Ｍ
を表わすデータ２２−７が、メモリ２１の第４
領域２１−４に入力される。たとえば、第５図
に示すように、燃料流量20％に対するＭ値
1.30、燃料流量40％に対するＭ値1.10、および
燃料流量100％に対するＭ値1.10を表わすデー
タが第４領域２１−４に入力される。そして、
上述したと同様にして、第５図に示すように、
燃料流量を変数とする燃料流量−過剰空気比率
Ｍの関係を表わす関数式が定められ、この関数
式が、メモリ２１の第４領域２１−４に記憶さ
れる。なお、上述の第２領域２１−２、第３領
域２１−３、および第４領域２１−４に記憶さ
れたデータフオーマツトの一例を第６ａ乃至第
６ｃ図に示す。また上述の燃料流量を表わすデ
ータのピツチ、および、Ｍ値は、制御対象のボ
イラの容量、その型式等に応じて適宜に選定さ
れる。

ボイラの燃焼制御動作上述の種々のデータ入力操作をおこなつた
後、第８図の動作フローチヤートにしたがつ
て、当該ボイラの燃焼制御をおこなう。

Ｉにおいて説明したようにして、メモリ２１
の第１領域２１−１に、ボイラの蒸気圧力の目
標値、および、PID定数が設定され、ボイラの
運転が開始されたものとする。また、ボイラの
出力の蒸気圧力の検出値を表わす信号が、圧力
計１１から主制御装置１８の燃料流量演算回路
２３に印加されており、第８図のステツプ１の
動作が実行されたものとする。

上記燃料流量演算回路２３は、メモリ２１の
第１領域２１−１からのP.I.D定数にしたがつ
て、公知の方法で、該第１領域２１−１からの
蒸気圧力の目標値を表わす信号と、圧力計１１
からの当該ボイラの蒸気圧力の検出値を表わす
信号とにもとづいてPID演算をおこない、当該
制御サイクルにおける当該ボイラの操作量に相
当する燃料流量の演算がおこなわれる。この動
作を、第８図中、ステツプ２として示す。

上記演算回路２３の出力信号は、図示しない
公知のリミツタ回路に印加され、該リミツタ回
路において、演算回路２３の出力の燃料流量値
の変化量の絶対値が、所定の許容範囲内の大き
さのものであるかどうかの判定がおこなわれ
る。この動作を、第８図中、ステツプ３として
示す。

つぎに、上記演算回路２３の出力の燃料流量
を表わす信号が、バルブ開度演算回路２４に印
加されるとともに、図示しないデータ読み出し
回路に印加される。このデータ読み出し回路
は、上記演算回路２３からの信号が示す燃料流
量にもとづき、メモリ２１の第２領域２１−２
から、所定の関数式を読み出し、この読み出し
た関数式を表わす信号を、上記バルブ開度演算
回路２４に印加する。

たとえば、上記演算回路２３の出力の燃料流
量が35（％）に相当したものである場合、上記
読み出し回路は、公知の比較判定方法により、
上述の燃料流量35％が、第６ａ図のデータフオ
ーマツトの燃料流量18％から36％までの範囲内
のものであると判定し、この範囲に対応したメ
モリ２１の第２領域２１−２のアドレスa₂₃₂か
ら燃料流量−バルブ開度の関数Ｆ（ｘ）＝０＋
1.167xの読み出しをおこなう。なお、関数Ｆ
（ｘ）は、燃料流量を変数ｘ（％）として、バル
ブ開度（％）を表わし、1.167は、前述した準
備運転においてバルブ開度を21％、42％として
当該ボイラを運転したとき、流量計１７により
検出された燃料流量の検出値18％、36％とする
動作点P₁，P₂（第３図中に示す）を結ぶ直線を
表わす係数である。

このようにして、上記読出回路により読み出
された関数Ｆ（ｘ）＝０＋1.167xを表わす信号
は、上記バルブ開度演算回路２４に印加され
る。そして、このバルブ開度演算回路２４にお
いて、関数Ｆ（ｘ）＝０＋1.167xにしたがつて、
この関数Ｆ（ｘ）の変数ｘに、上記燃料流量35
（％）を代入することにより、バルブ開度〔０
＋1.167×35〕（％）が算出される。

また、上記演算回路２３の出力の燃料流量を
表わす信号が、空気流量演算回路２５に印加さ
れるとともに、上述の読み出し回路（図示しな
い）に印加される。この読み出し回路は、上述
したと同様にして、上記演算回路２３からの信
号が示す燃料流量にもとづき、メモリ２１の第
４領域２１−４から、所定の関数式を読み出
し、この関数式を表わす信号を、空気流量演算
回路２５に印加する。

たとえば、上記演算回路２３の出力の燃料流
量35（％）に相当したものである場合、上記読
み出し回路は、第６ｃ図のデータフオーマツト
の燃料流量20％から40％までの範囲内のもので
あると判定し、メモリ２１の第４領域２１−４
のアドレスa₄₃₁から、過剰空気比率を表わす関
数Ｆ（ｘ）＝1.5−0.01xを読み出す。そして、ｘ
に燃料流量35％を代入して過剰空気比率Ｍ＝
1.15を算出する。この過剰空気比率Ｍ＝1.15に
もとづき、図示しないROMに記憶された前述
の第２式にもとづいて、当該燃料流量に対する
空気流量が算出される。この演算回路２５にお
ける動作を、第８図中、ステツプ４および５と
して示す。

なお、上記演算回路２５で算出された空気流
量を表わす信号が、上述のリミツタ回路（図示
しない）に印加され、該空気流量値が、所定の
許容範囲内の大きさのものであるかどうかがチ
エツクされる。この動作を、第８図中、ステツ
プ６として示す。

さらに、上記演算回路２５の出力の空気流量
を表わす信号が、ダンパ開度演算回路２６に印
加されるとともに、上述の読み出し回路（図示
しない）に印加される。この読み出し回路は、
上述したと同様にして、上記演算回路２５から
の信号が示す空気流量にもとづき、メモリ２１
の第３領域２１−３から、所定の関数式を読み
出し、この関数式を表わす信号を、ダンパ開度
演算回路２６に印加する。そして、このダンパ
開度演算回路２６において、上述したバルブ開
度演算回路２４におけると同様にして、上述の
メモリ２１の第３領域２１−３からの関数Ｆ
（ｘ）式の変数ｘに、上記演算回路２５からの
空気流量を代入して、該空気流量に対する空気
ダンパ５のダンパ開度が定められる。

このようにして、当該制御サイクルにおける
ボイラの操作量に見合つた燃料流量に対する電
動バルブ４のバルブ開度、および、空気流量に
対する空気ダンパ５のダンパ開度が定められ
る。この動作を、第８図中、ステツプ７として
示す。

つぎに、上記燃料流量演算回路２３の出力信号
が、第１判定回路２７に印加され、この第１判定
回路２７において、該演算回路２３の出力の燃料
流量が増加するか、或るいは、減少するかが判定
される。この判定は、公知の方法で、たとえば、
ステツプ２における演算回路２３の出力の燃料流
量値の変化量の符号が、正或るいは負であるかを
判別することによりおこなわれる。この動作を、
第８図中、ステツプ８として示す。

〔A〕燃料流量が増加する場合上記演算回路２３の出力の燃料流量が、増加
量を示す、即ち、第１判定回路２７における判
定結果がYESと判定されると、この第１判定
回路２７から、第１アナログスイツチ２８にオ
ンとする指令信号が印加され、該スイツチ２８
はオンとされる。

よつて、上記ダンパ開度演算回路２６から該
第１アナログスイツチ２８を介して、ダンパ調
節器１５に、ダンパ開度の指令値を示す信号が
印加される。該ダンパ調節器１５ではポテンシ
ヨメータ１４からの信号と、ダンパ開度演算回
路２６からの信号とが、一致するように、モー
タ５−１を操作する。

また、上述の第１アナログスイツチ２８がオ
ンとされると同時に、該スイツチ２８を通過す
るダンパ開度を表わす信号が、第２判定回路３
０にも印加される。

この結果、空気ダンパ５は、上記モータ５−
１により、上記演算回路２６からの指令のダン
パ開度となるように、駆動される。この動作
を、第８図中、ステツプ９−１として示す。

その後、上述の第２判定回路３０は、第１ア
ナログスイツチ２８からのダンパ開度の指令値
を表わす信号の他に、ポテンシヨメータ１４か
ら、空気ダンパ５の現在のダンパ開度を表わす
信号を受ける。そして、この第２判定回路３０
において、ポテンシヨメータ１４からの信号
が、第１アナログスイツチ２８からの信号と一
致したと判定されたとき、第８図中ステツプ10
−１に示すようにYESと判定され、この第２
判定回路３０は、第２アナログスイツチ２９に
オンとする指令信号を印加する。

その後、上述した第２アナログスイツチ２９
がオンとされると、上記演算回路２４から、該
スイツチ２９を介して、バルブ調節器１３に、
電動バルブ４のバルブ開度の指令値を示す信号
が印加される。そして、このバルブ調節器１３
は、電動バルブ４の駆動用のモータ４−１に、
上記指令値に相当した駆動指令信号を印加す
る。

上記バルブ調節器１３において、ポテンシヨ
メータ１２からの現在のバルブ開度を表わす信
号が、上述の演算回路２４からのバルブ開度の
指令値を表わす信号と一致したと判定される
と、このバルブ調節器１３は、上記モータ４−
１の駆動を停止させる。

この結果、電動バルブ４のバルブ開度は、上
述の演算回路２４からの指令値に設定される。
この動作を第８図中ステツプ12−１として示
す。なお、ステツプ10−１において、ポテンシ
ヨメータ１４からの信号が、第１アナログスイ
ツチ２８からの信号に一致していない場合に
は、即ち、NOと判定された場合には、第２ア
ナログスイツチ２９にオフとする指令信号を印
加する。よつて、バルブ開度演算回路２４から
の電動バルブ４の開度の設定指令がバルブ調節
器１３に入力されず、該電動バルブ４のバルブ
開度は変更されない。

また、上述の第２判定回路３０においては、
当該制御サイクルにおける演算回路２３で算出
された燃料流量にもとづき、演算回路２５で算
出された過剰空気比率Ｍ（以下、設定Ｍ値）と、
ポテンシヨメータ１４からの現在の空気ダンパ
５のダンパ開度、および、ポテンシヨメータ１
２からの現在の電動バルブ４のバルブ開度にも
とづき、下記の第３式にもとづき演算された過
剰空気比率Ｍ（以下、演算Ｍ値という）とが比
較される。そして、演算Ｍ値が設定Ｍ値より大
きくなつたとき、第８図中、ステツプ11−１に
示すように、YESと判定され、第２アナログ
スイツチ２９にオンとする指令信号が印加され
る。よつて、上述したように、演算回路２４で
演算されたバルブ開度の指令値となるように、
電動バルブ４のバルブ開度の設定がおこなわれ
る。

逆に、上記演算Ｍ値が設定Ｍ値より小さいと
きには、ステツプ11−１において、NOと判定
され、電動バルブ４に対するバルブ開度の設定
を終了する。

なお、上記演算Ｍ値は、（現在のダンパ開度から求めた空気流量）／（現在の
バルブ開度から求めた燃料流量）×（理論空気量）……
(3) である。

また、上記ステツプ11−１における判定にお
いて、当該燃焼制御動作を安定させるために、
制御系の動作余裕を見込んで、設定Ｍ値の、た
とえば１％程に相当する定数αと、該設定Ｍ値
との加算値を用いて、上述した演算Ｍ値との比
較をおこなうようにしてもよい。

これで、一回のサンプリング、たとえば、サ
ンプリング時間１秒における制御サイクルが終
了する。

〔B〕燃料流量が減少する場合上記演算回路２３の出力の燃料流量が、〔Ａ〕
の場合と逆に、減少量を示す。即ち、第１判定
回路２７における判定結果がNOと判定される
と、この第１判定回路から、上述した〔Ａ〕に
おける場合と逆に、第２アナログスイツチ２９
に、オンとする指令信号が印加される。

以降、上述した〔Ａ〕の場合におけると同様
にして、上記演算回路２３の出力の減少量を示
す燃料流量に見合わせて、第８図中、ステツプ
９−２に示すように、電動バルブ４のバルブ開
度が設定され、その後、第８図中、ステツプ12
−２に示すように、空気ダンパ５のダンパ開度
が設定される。

上記ステツプ９−２における動作は、上述の
ステツプ12−１における動作と同様であり、ス
テツプ10−２における動作は、上述のステツプ
10−１における動作と同様であり、ステツプ11
−２における動作は、上述のステツプ11−１に
おける動作と同様であり、また、ステツプ12−
２における動作は上述のステツプ９−１におけ
る動作と同様であり、これ等のステツプ９−
２、10−２、11−２、12−２における動作の説
明を省略する。

上述したように、上記構成の燃焼制御装置に
おいては、〔Ａ〕の場合におけるように、当該
ボイラのバーナ２へ供給する燃料流量を増加さ
せるときには、該増加量に見合わせて、空気ダ
ンパ５の開度の調整をおこなつた後に、電動バ
ルブ４の開度の調整をおこなうようにし、逆
に、上記燃料流量を減少させるときには、該減
少量に見合わせて、電動バルブ４の開度の調整
をおこなつた後に、空気ダンパ５の開度の調整
をおこなうようにしている。このようにするこ
とにより、メモリ２１の第４領域２１−４に設
定する燃料流量に対する過剰空気比率ＭのＭ値
を、より低い値に設定することが可能となる。
いいかえれば、当該ボイラのバーナ２に供給す
る空気量を、不完全燃焼を発生することのない
量の必要最少限量により近い量とすることがで
き、それだけ、当該ボイラの排ガス量を抑制し
て、熱効率を高いものとすることができる。

以上に説明したことから明らかなように、この
発明に係る燃焼制御装置は、制御対象の燃焼装置
の出力の制御目標値と、該燃焼装置の出力の検出
値との偏差にもとづき、演算手段により当該燃焼
装置の燃料流量を演算する一方、記憶手段に予め
記憶させた上記燃焼装置の燃料流量調整用の電動
バルブの開度に対する燃料流量の関係を表わす第
１データ、空気流量調整用の空気ダンパの開度に
対する空気流量の関係を表わす第２データ、およ
び燃料流量に対する過剰空気比率の関係を表わす
第３データにもとづき、上記演算手段の出力が示
す燃料流量に応じたバルブ開度およびダンパ開度
を定め、これ等のバルブ開度およびダンパ開度を
表わす信号にもとづき、夫々、上記電動バルブの
操作用の燃料バルブ操作手段および上記空気ダン
パの操作用の空気ダンパ操作手段を作動させて、
上記燃焼装置の出力を、上記制御目標値となるよ
うに自動的に制御するようにしたものである。し
たがつて、操作者は、当該燃焼装置を操作する
際、単に、予め定められた手順で、所定のデータ
の入力操作をおこなうだけで、燃料流量調整用の
電動バルブの開度と空気流量調整用の空気ダンパ
の開度とに関する制御量を表わす信号を、当該燃
焼装置を準備運転することにより得られた第１デ
ータ、第２データ、および第３データにもとづい
て自動的に、かつ、適正に得ることができ、熟練
とか経験にもとづく、“かん”を要することなく、
非常に簡単、迅速、かつ正確に、当該燃焼装置
を、運転制御できるという優れた利点がある。

なお、上記演算手段と、燃料バルブ操作手段お
よび空気ダンパ操作手段との間にスイツチング手
段を介装して、上記演算手段の出力である燃料流
量の変化量が増大を示すときには、空気操作手段
を作動させて、該空気ダンパ操作手段の作動完了
後に、燃料操作手段を作動させる一方、上記燃料
流量変化量が減少を示すときには、上記と逆の順
序で、燃料バルブ操作手段および空気ダンパ操作
手段を作動させることにより、当該燃焼装置にお
ける過剰空気比率を示す第３データの設定値を、
不完全燃焼を生じることのない最小限界値近傍に
設定することができ、それだけ、排ガス量を抑制
して、熱効率を高いものとすることができる優れ
た利点もある。

また、第２データを、当該燃焼装置の排ガス中
の酸素濃度の検出値と燃料流量値とにもとづいて
設定するようにすれば、それだけ、当該燃焼制御
装置における制御動作特性を、従来形式の装置に
おけるような厄介な調整操作を要することなく、
非常に簡単に、変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の燃焼制御装置の一実施例
の構成の概要を示す図、第２図は、第１図の装置
の具体的な電気回路の一例を示す図、第３図は、
第１図の装置に使用できるバルブ開度−燃料流量
の関係の一例を示すグラフ、第４図は、第１図の
装置に使用できるダンパ開度−空気流量の関係の
一例を示すグラフ、第５図は、第１図の装置に使
用できる燃料流量−過剰空気比率Ｍの関係の一例
を示すグラフ、第６ａ図乃至第６ｃ図は、それぞ
れ、第２図の装置のメモリ２１に記憶された、第
１データ、第２データ、第３データの一例を示す
図、第７図は、第１図の装置におけるデータ入力
操作に係る動作フローチヤート、第８図は、第１
図の装置の制御動作のフローチヤートである。１……ボイラ本体、２……バーナ、３……燃料
タンク、４……電動バルブ、４−１……バルブ駆
動用のモータ、５……空気ダンパ、５−１……ダ
ンパ駆動用のモータ、９……ボイラの蒸気流量制
御用のバルブ、１１……ボイラの蒸気圧力検出用
の圧力計、１２……バルブ開度検出用のポテンシ
ヨメータ、１３……バルブ調節器、１４……ダン
パ開度検出用のポテンシヨメータ、１５……ダン
パ調節器、１６……酸素濃度検出器、１７……燃
料流量検出用の流量計、１８……主制御装置、１
９……コンソール、２１……メモリ、２２−１，
２２−２，…，２２−７……データ、２３……燃
料流量演算回路、２４……バルブ開度演算回路、
２５……空気流量演算回路、２６……ダンパ開度
演算回路、２７……第１判定回路、２８……第１
アナログスイツチ、２９……第２アナログスイツ
チ、３０……第２判定回路。

Claims

【特許請求の範囲】１燃焼装置の燃料流量調整用電動バルブを、バ
ルブ開度を表わす信号に応じて操作するバルブ操
作手段と、上記燃焼装置の空気流量調整用の空気ダンパ
を、ダンパ開度を表わす信号に応じて操作するダ
ンパ操作手段と、上記燃焼装置の出力の制御目標値と、上記電動
バルブの開度に対する燃料流量の関係を表わす第
１データと、上記空気ダンパの開度に対する空気
流量の関係を表わす第２データと、燃料流量に対
する過剰空気比率の関係を表わす第３データとを
予め記憶する記憶手段と、上記燃焼装置の出力を検出する検出手段と、上記記憶手段の制御目標値と上記検出手段の検
出値との偏差に応じて燃料流量を演算する燃料流
量演算手段と、上記第１データにもとづき、上記燃料流量演算
手段の出力が示す燃料流量に応じてバルブ開度を
定めるバルブ開度演算手段と、上記第３のデータにもとづき、上記燃料流量演
算手段の出力が示す燃料流量に応じて過剰空気比
率を定める過剰空気比率演算手段と、上記燃料流量演算手段の出力が示す燃料流量と
上記過剰空気比率演算手段の出力が示す過剰空気
比率とにもとづき空気流量を算出する空気流量演
算手段と、上記第２データにもとづき、上記空気流量演算
手段の出力が示す空気流量に応じてダンパ開度を
定めるダンパ開度演算手段と、上記燃料流量演算手段の出力が増大量、或るい
は減少量を示すかに応じて、上記バルブ開度演算
手段の出力を上記燃料操作手段に印加し、かつ、
上記ダンパ開度演算手段の出力を上記空気操作手
段に印加するとともに、その出力に応じて変化す
る燃料流量調整用電動バルブの開度並びに空気流
量調整用ダンパの開度から上記第１データおよび
第２データにもとづき演算される過剰空気比率
が、第３データで設定されている値と比較され
て、常に、所定の許容範囲内に保たれるように、
各出力を制御する制御手段とを備えたことを特徴
とする燃焼制御装置。２上記制御手段は、上記燃料流量演算手段の出
力が増大量を示すときには、上記空気操作手段を
作動させた後に上記燃料操作手段を作動させる一
方、上記燃料流量演算手段の出力が減少量を示す
ときには、上記燃料操作手段を作動させた後に上
記空気操作手段を作動させるようにしたスイツチ
ング手段で構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の燃焼制御装置。３第２データは、排ガス中の酸素濃度および、
燃料流量にもとづいて演算された空気ダンパ開度
に対する空気流量を表わすものとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の燃焼制御装
置。