JPH02223724A - 加熱装置の空燃比制御方法 - Google Patents
加熱装置の空燃比制御方法Info
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- JPH02223724A JPH02223724A JP2015777A JP1577790A JPH02223724A JP H02223724 A JPH02223724 A JP H02223724A JP 2015777 A JP2015777 A JP 2015777A JP 1577790 A JP1577790 A JP 1577790A JP H02223724 A JPH02223724 A JP H02223724A
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、加熱装置の制御に関し、特に、加熱装置の空
燃比を制御する方法に関する。
燃比を制御する方法に関する。
[従来技術]
ボイラーの圧力や温度の最適制御は、ボイラーに熱を与
えるために用いられるバーナーの空燃比(即ち、燃焼室
に供給される燃料と酸素との比率)るように燃料バルブ
及び空気ダンパを調節することによって変化することが
できる。
えるために用いられるバーナーの空燃比(即ち、燃焼室
に供給される燃料と酸素との比率)るように燃料バルブ
及び空気ダンパを調節することによって変化することが
できる。
圧力や温度の最適制御は、制御されるボイラーの熱的質
m”特性及び制御される負荷の動的特性を考慮モずにで
きることではない。熱的質■は、ボ・イラー内の水の重
量をこの水を加熱するバーナーの最大加熱能力で割った
ものとして表される。バーテルズら(Bartels
et al)による米国特許第4787544号は、空
燃比を熱的質量の関数とj7で制御する空燃比制御装置
を開示している。
m”特性及び制御される負荷の動的特性を考慮モずにで
きることではない。熱的質■は、ボ・イラー内の水の重
量をこの水を加熱するバーナーの最大加熱能力で割った
ものとして表される。バーテルズら(Bartels
et al)による米国特許第4787544号は、空
燃比を熱的質量の関数とj7で制御する空燃比制御装置
を開示している。
[7かし1、ボイラーの熱的質■は夫々の製造会社のボ
イラー・の形状によって異なる。通常ボイラーの操作者
はボイラーの熱的質量を知らず、過去においCは、種々
の方法を用いて試験を行ない熱的質量を概算的に求めて
いた。これらの試験方法は時間がかかり、試騎中にボイ
ラーの出力率が変化すると誤差を生じるものであった。
イラー・の形状によって異なる。通常ボイラーの操作者
はボイラーの熱的質量を知らず、過去においCは、種々
の方法を用いて試験を行ない熱的質量を概算的に求めて
いた。これらの試験方法は時間がかかり、試騎中にボイ
ラーの出力率が変化すると誤差を生じるものであった。
また、負荷特性や所望の制御精度はどの加熱装置でもそ
の用い方に依存するものである。言い換えれば、多くの
場合最適制御は必要でなく、極端に厳格な制御J、り調
整をできるだり少なくするほうが重要である(例えば、
加熱装置の空燃比を調整するモータの位置調整)。通常
、加熱装置の制御の精度が低ければモータの位置調整回
数も少なくなるので、許容し得る最も精度の低い制御法
を採用して空燃比調整モータやその他の機械部品の磨耗
をできるだけ減少させるべきである。
の用い方に依存するものである。言い換えれば、多くの
場合最適制御は必要でなく、極端に厳格な制御J、り調
整をできるだり少なくするほうが重要である(例えば、
加熱装置の空燃比を調整するモータの位置調整)。通常
、加熱装置の制御の精度が低ければモータの位置調整回
数も少なくなるので、許容し得る最も精度の低い制御法
を採用して空燃比調整モータやその他の機械部品の磨耗
をできるだけ減少させるべきである。
[発明の概要]
本発明は、制御される正確なボイラーに対応する正確な
熱的質量を素早く得ることができる空燃比制御装置の要
求が高いことの認識に基づいている。また、空燃比制御
装置は、熱的質量に基づいた空燃比のみではなく所望の
制御精度も制御し、加熱装置、制御される負荷及び所望
の制御のための所望の制御精度が適合するようにし2な
くてはならない。
熱的質量を素早く得ることができる空燃比制御装置の要
求が高いことの認識に基づいている。また、空燃比制御
装置は、熱的質量に基づいた空燃比のみではなく所望の
制御精度も制御し、加熱装置、制御される負荷及び所望
の制御のための所望の制御精度が適合するようにし2な
くてはならない。
本発明は、加熱装置の熱的質量を補償する空燃比制御装
置を提供する。加熱装置の熱的質量特性は加熱装置識別
情報から得られる。空燃比制御に影響する負荷の特性及
び所望の制御精度を表す重み付けされた制御応答係数が
選択される。空燃比は重み付けされた制御応答係数及び
熱的質量特性をノ、(に加熱装置、制御されている負荷
及び所望の制御精度に適合するように調整される。
置を提供する。加熱装置の熱的質量特性は加熱装置識別
情報から得られる。空燃比制御に影響する負荷の特性及
び所望の制御精度を表す重み付けされた制御応答係数が
選択される。空燃比は重み付けされた制御応答係数及び
熱的質量特性をノ、(に加熱装置、制御されている負荷
及び所望の制御精度に適合するように調整される。
「実施例]
第1図は、加熱装置のボイラー内の圧力11に対1.て
加熱装置の空燃比10がプロットされた従来の制御ルー
プを示す。点12でバーナーが作動を開始すると、バー
ナーが高燃焼状態14で作動するように燃料バルブ及び
空気ダンパが位置決めされる。高燃焼状態では、バーナ
ーで加熱されたボイラー内の圧力が上昇し、点15に達
する。点15で圧力は圧力点P1となる。Plはボイラ
ーが運転される調整範囲の開始である。
加熱装置の空燃比10がプロットされた従来の制御ルー
プを示す。点12でバーナーが作動を開始すると、バー
ナーが高燃焼状態14で作動するように燃料バルブ及び
空気ダンパが位置決めされる。高燃焼状態では、バーナ
ーで加熱されたボイラー内の圧力が上昇し、点15に達
する。点15で圧力は圧力点P1となる。Plはボイラ
ーが運転される調整範囲の開始である。
圧力は、燃料バルブ及び空気ダンパの位置(J二応じて
曲線16に沿って点17まで変化する。点17は調整範
囲の終端であり圧力P2に対応する。
曲線16に沿って点17まで変化する。点17は調整範
囲の終端であり圧力P2に対応する。
点P1及び22間の調整範囲は通常加熱装置の帯域と呼
ばれる。この範囲の調整は、加熱装置の1し」御に用い
られる装置の固有のヒステリシスのため、曲線16およ
び20の間で変化する。ボイラー内の圧力が限界点に達
すると、加熱装置はバーナーを停止し、新たな加熱サイ
クルを待つ。
ばれる。この範囲の調整は、加熱装置の1し」御に用い
られる装置の固有のヒステリシスのため、曲線16およ
び20の間で変化する。ボイラー内の圧力が限界点に達
すると、加熱装置はバーナーを停止し、新たな加熱サイ
クルを待つ。
第2図は、本発明の加熱装置Sのブロック図を示す。ボ
イラー24にはバーナー25からの熱が供給される。ボ
イラー24はボイラー内の運転圧力を表す圧力信号を発
生する圧力測定プローブ26を有する。バーナー・25
は従来のバルブ及びダンパ有し、ボイラー制御装置35
からの制御信号27及び調整モータ30からの結合28
を調整することによってオン/オフで運転される。
イラー24にはバーナー25からの熱が供給される。ボ
イラー24はボイラー内の運転圧力を表す圧力信号を発
生する圧力測定プローブ26を有する。バーナー・25
は従来のバルブ及びダンパ有し、ボイラー制御装置35
からの制御信号27及び調整モータ30からの結合28
を調整することによってオン/オフで運転される。
調整モータ30は位置フィードバック信号を発生し、ボ
イラー制御装置35のモータドライブ46に返送すると
共に、モータドライブ46からの駆動信号32を供給さ
れる。
イラー制御装置35のモータドライブ46に返送すると
共に、モータドライブ46からの駆動信号32を供給さ
れる。
ボイラー制御装置35は、キーボード/表示装置36、
マイクロコンピュータ40、メモリ41、空燃比制御手
段42、比較制御装置44及びモータドライブ46を備
える。キーボード/表示装置36はボイラー制御装置の
入出力手段であり、線37によってマイクロコンピュー
タ40に接続されている。マイクロコンピュータ40は
メモリ41のように動作に必要なハードウェア、ソフト
ウェア及び空燃比制御手段42を備える。マイクロコン
ピュータ40、メモリ41及び空燃比制御手段42は比
較制御装置44に出力信号43を供給する。出力信号4
3は圧力帯域(FBAND)を表し、1ボンド/平方イ
ンチで表された設定点圧力(SETPOINT)から計
算された関数である。5ETPOINTは特定圧力とし
てキーボード/表示装置36から入力され、出力信号4
3はマイクロコンピュータ40、メモリ41及び空燃比
制御手段42によって計算され、所望の圧力作用帯域(
PBAND)を表す。出力信号43は比較制御装置44
でセンサ26から送られた圧力信号によって表された実
際の運転圧力と比較される。
マイクロコンピュータ40、メモリ41、空燃比制御手
段42、比較制御装置44及びモータドライブ46を備
える。キーボード/表示装置36はボイラー制御装置の
入出力手段であり、線37によってマイクロコンピュー
タ40に接続されている。マイクロコンピュータ40は
メモリ41のように動作に必要なハードウェア、ソフト
ウェア及び空燃比制御手段42を備える。マイクロコン
ピュータ40、メモリ41及び空燃比制御手段42は比
較制御装置44に出力信号43を供給する。出力信号4
3は圧力帯域(FBAND)を表し、1ボンド/平方イ
ンチで表された設定点圧力(SETPOINT)から計
算された関数である。5ETPOINTは特定圧力とし
てキーボード/表示装置36から入力され、出力信号4
3はマイクロコンピュータ40、メモリ41及び空燃比
制御手段42によって計算され、所望の圧力作用帯域(
PBAND)を表す。出力信号43は比較制御装置44
でセンサ26から送られた圧力信号によって表された実
際の運転圧力と比較される。
この比較を基に、比較制御装置44は2つの信号を発生
する。1つはバーナー25に供給される制御信号27で
、もう1つはモータドライブ46に供給されるモータド
ライブ制御信号45である。
する。1つはバーナー25に供給される制御信号27で
、もう1つはモータドライブ46に供給されるモータド
ライブ制御信号45である。
モータドライブ46はモータドライブ制御信号45及び
位置フィードバック信号31に基づいて従来同様閉ルー
プ動作を行なう。
位置フィードバック信号31に基づいて従来同様閉ルー
プ動作を行なう。
第3図は、本発明の加熱装置Sの空燃比制御に必要な処
理のフローチャートである。キーボード/表示装置36
から入力された5ETPOINT50は、マイクロコン
ピュータ40、メモリ41及び空燃比制御手段42によ
って計算Aを行なうのに用いられる。計算Aは、既知の
熱動的情報を用いて、5ETPOINT50のようにボ
ンド/平方インチで入力された圧力を温度TSET52
に変換するものである。この計算に用いられる式は公知
であるが、第3図に示しておく。
理のフローチャートである。キーボード/表示装置36
から入力された5ETPOINT50は、マイクロコン
ピュータ40、メモリ41及び空燃比制御手段42によ
って計算Aを行なうのに用いられる。計算Aは、既知の
熱動的情報を用いて、5ETPOINT50のようにボ
ンド/平方インチで入力された圧力を温度TSET52
に変換するものである。この計算に用いられる式は公知
であるが、第3図に示しておく。
キーボード/表示装置51から入力される応答51は重
み付けされた数であり、本実施例では1から5の範囲で
ある。応答51が「1」の場合、設定点公差は厳格では
なく、加熱装置Sの制御範囲は広い。応答「1」は、負
荷がゆっくりと変化する場合や、広い圧力または温度変
動があっても構わない場合に用いることができる。
み付けされた数であり、本実施例では1から5の範囲で
ある。応答51が「1」の場合、設定点公差は厳格では
なく、加熱装置Sの制御範囲は広い。応答「1」は、負
荷がゆっくりと変化する場合や、広い圧力または温度変
動があっても構わない場合に用いることができる。
一方、応答「5」では設定点制御は非常に厳格となり、
制御範囲も狭い。これは、負荷が休息に変化する場合や
、ボイラーの圧力または温度を安定的に保持しなければ
ならない場合に用いる。応答「2」、「3」、「4」は
両端値の間の値で、制御の調節を行なうことができる。
制御範囲も狭い。これは、負荷が休息に変化する場合や
、ボイラーの圧力または温度を安定的に保持しなければ
ならない場合に用いる。応答「2」、「3」、「4」は
両端値の間の値で、制御の調節を行なうことができる。
上述のように、応答人力51が小さい値の場合、モータ
30の配置交換回数が少なくなり、その結果モータ30
は加熱装置Sの運転中の機械的磨耗も少なくなる。
30の配置交換回数が少なくなり、その結果モータ30
は加熱装置Sの運転中の機械的磨耗も少なくなる。
マイクロコンピュータ40、メモリ41及び空燃比制御
手段42は応答51を計算Bで用い、空燃比を制御する
ための温度帯域を得る。この値は第3図で1/2TBA
ND53と書かれている。5ETPOINT50、TS
ET52及び1/2TBAND53は、マイクロコンピ
ュータ40.メモリ41及び空燃比制御手段42で計算
Cに用いられる。計算Cによって、圧力帯域PBAND
54が得られる。
手段42は応答51を計算Bで用い、空燃比を制御する
ための温度帯域を得る。この値は第3図で1/2TBA
ND53と書かれている。5ETPOINT50、TS
ET52及び1/2TBAND53は、マイクロコンピ
ュータ40.メモリ41及び空燃比制御手段42で計算
Cに用いられる。計算Cによって、圧力帯域PBAND
54が得られる。
ボイラーは形式、型番、会社によって個々の設計熱的質
量を有する。空燃比及び加熱装置Sの制御は設計熱的質
量の関数として行なうのが望ましいため、種々のボイラ
ーの設計熱的質量値をメモリ41に記憶しである。加熱
装置Sを始動させる前に、操作者はキーボード/表示装
置36からボイラー識別情報をボイラー制御装置35に
入力する。ボイラー識別情報は、ボイラーの型番、製造
会社、ボイラーの形式等である。このボイラー識別情報
を基に、マイクロコンピュータ40は背御すべきボイラ
ーの設計熱的質量値をメモリ41から検索する。この情
報から、マイクロコンピュータ40、メモリ41及び空
燃比制御手段42は最終的な圧力帯域PBANDを計算
する。
量を有する。空燃比及び加熱装置Sの制御は設計熱的質
量の関数として行なうのが望ましいため、種々のボイラ
ーの設計熱的質量値をメモリ41に記憶しである。加熱
装置Sを始動させる前に、操作者はキーボード/表示装
置36からボイラー識別情報をボイラー制御装置35に
入力する。ボイラー識別情報は、ボイラーの型番、製造
会社、ボイラーの形式等である。このボイラー識別情報
を基に、マイクロコンピュータ40は背御すべきボイラ
ーの設計熱的質量値をメモリ41から検索する。この情
報から、マイクロコンピュータ40、メモリ41及び空
燃比制御手段42は最終的な圧力帯域PBANDを計算
する。
更に、加熱装置Sのヒステリシスが計算りで求められ(
ブロック55)、加熱装置Sの帯域に帯するパーセント
で得られる。本実施例では、ヒステリシスは最大で帯域
の50%、最小で15%に設定されている。
ブロック55)、加熱装置Sの帯域に帯するパーセント
で得られる。本実施例では、ヒステリシスは最大で帯域
の50%、最小で15%に設定されている。
第4図は空燃比10を5ETPOINT (p si)
からのずれをプロットしたグラフである。このグラフは
、5ETPOINTを100として、応答を「1」から
「5」変化させてプロットした。
からのずれをプロットしたグラフである。このグラフは
、5ETPOINTを100として、応答を「1」から
「5」変化させてプロットした。
第5図は、応答入力が「1」から「5」の時の5ETP
OINT (psi)に対する制御帯域(psi)を示
したグラフである。
OINT (psi)に対する制御帯域(psi)を示
したグラフである。
以上述べたように、本発明の加熱装置の空燃比制御方法
によれば、制御されるボイラーの形式に対する設計熱的
質量がボイラーの型番、ボイラーの形式等のボイラー識
別情報から得られる。得られた設計熱的質量は、加熱装
置の最適制御のための空燃比制御を行なうのに用いられ
る。
によれば、制御されるボイラーの形式に対する設計熱的
質量がボイラーの型番、ボイラーの形式等のボイラー識
別情報から得られる。得られた設計熱的質量は、加熱装
置の最適制御のための空燃比制御を行なうのに用いられ
る。
また、負荷の種類や所望の制御精度は重み付けされた応
答係数として表され、制御装置に供給される。この重み
付けされた応答係数を用いることによって、加熱装置は
負荷の種類や制御精度に適合するように空燃比を制御す
る。
答係数として表され、制御装置に供給される。この重み
付けされた応答係数を用いることによって、加熱装置は
負荷の種類や制御精度に適合するように空燃比を制御す
る。
本発明は、実施例を参照して説明したが、本発明の範囲
を逸脱せずに種々の変化変容が可能なことは当業者には
理解されよう。
を逸脱せずに種々の変化変容が可能なことは当業者には
理解されよう。
第1図は圧力を基にした加熱装置の従来例のグラフ、第
2図はボイラー及びボイラー制御装置のブロック図、第
3図は本発明の空燃比制御装置の処理のフローチャート
、第4図は空燃比の5ETPOINTからのずれに対し
てプロットされたグラフ、第5図は5ETPOINTに
対してプロットされた制御帯域のグラフである。 24、、、ボイラー 25、、、バーナー 30、、、モータ 36、、、キーボード/表示装置 40、、、マイクロコンピュータ 41、、、メモリ 42、、、空燃比制御手段 44、、、比較制御装置 46、、、モータドライブ 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人 弁理士 松 下 義 治 罐 聰 手 続 (甫 正 書 1゜ 事件の表示 平成 2年 特 許 願 第 15777号 2゜ 発明の名称 加熱装置の空燃比制御方法 3゜ 補正をする者 事件との関係
2図はボイラー及びボイラー制御装置のブロック図、第
3図は本発明の空燃比制御装置の処理のフローチャート
、第4図は空燃比の5ETPOINTからのずれに対し
てプロットされたグラフ、第5図は5ETPOINTに
対してプロットされた制御帯域のグラフである。 24、、、ボイラー 25、、、バーナー 30、、、モータ 36、、、キーボード/表示装置 40、、、マイクロコンピュータ 41、、、メモリ 42、、、空燃比制御手段 44、、、比較制御装置 46、、、モータドライブ 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 代理人 弁理士 松 下 義 治 罐 聰 手 続 (甫 正 書 1゜ 事件の表示 平成 2年 特 許 願 第 15777号 2゜ 発明の名称 加熱装置の空燃比制御方法 3゜ 補正をする者 事件との関係
Claims (2)
- (1)加熱装置の熱的質量特性を補償する空燃比制御方
法において、 加熱装置識別情報から加熱装置の熱的質量特性を得て、 空燃比制御に関連する負荷特性及び所望の制御精度を表
す重み付けされた制御応答係数を選択し、前記重み付け
された制御応答係数及び熱的質量特性を基に、加熱装置
、制御される負荷の種類、及び所望の制御精度に適合す
るように空燃比を制御するステップからなることを特徴
とする、加熱装置の空燃比制御方法。 - (2)前記熱的質量特性を得るステップは更に、加熱装
置を制御するために用いられる加熱装置制御装置に複数
の加熱装置の熱的質量特性を記憶制御装置に複数の加熱
装置の熱的質量特性を記憶し、 制御すべき加熱装置に対応した加熱装置識別情報を前記
制御装置に供給し、 前記加熱装置識別情報及び記憶されている熱的質量特性
を基に制御すべき加熱装置の熱的質量特性を得るステッ
プを含むことを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記
載の加熱装置の空燃比制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
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US303438 | 1989-01-27 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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JPH02223724A true JPH02223724A (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=23172078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015777A Pending JPH02223724A (ja) | 1989-01-27 | 1990-01-25 | 加熱装置の空燃比制御方法 |
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1990
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Also Published As
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