JPH0648015U - 炉内温度制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御用として指定されている温度センサが故
障したとき、これを早期に検出して炉温の変動を最小に
し、これによってプラントに悪い影響を与えないように
する。 【構成】 制御用として指定された熱電対１の温度検出
信号の値およびその変化率が予め設定されている値以上
となっているとき、故障検出回路６によりこれを検出し
て制御用の熱電対１の代わりに監視用の熱電対２の使用
を開始させるとともに、燃料・空気調節器８によって前
記故障検出回路６で熱電対の切り替えが行われて監視用
として指定された熱電対２の温度検出信号に基づいた温
度制御信号が安定するまでの間、前記温度制御信号の値
を維持して炉の温度を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は複数の熱電対のいずれかを指定して炉内温度を測定し、この測定結果 に基づいて前記炉内の温度を制御する炉内温度制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】

プラントを構成する炉内の温度を制御する炉内温度制御システムにおいては、 プラントの種類にもよるが、通常、炉内温度を測定する熱電対が断線し易いため 、炉内に複数の熱電対を配置し、制御用として使用される熱電対が断線したとき 、通常、監視用として使用される熱電対を制御用として用いる事により、制御用 となる熱電対が故障しても温度制御に支障をきたさないようにしている。

【０００３】 図３はこのような炉内温度制御システムの一例を示すブロック図である。

【０００４】 この図に示す炉内温度制御システムは、複数の熱電対１０１、１０２と、複数 のＭＶ／Ｉ変換回路１０３、１０４と、コントローラ１０５とを備えており、通 常の状態では、各熱電対１０１、１０２のうち、制御用として指定された熱電対 １０１から出力される熱起電圧をＭＶ／Ｉ変換回路１０３によって１〜５ＶＤＣ の温度検出信号に変換した後、コントローラ１０５によってこの温度検出信号に 基づいて燃料操作量信号と、空気操作量信号とを生成して炉（図示は省略する） に供給される燃料の量と、空気の量とを制御し、炉内の温度を指定された温度に する。

【０００５】 各熱電対１０１、１０２は、各々温度制御対象となる炉に取り付けられており 、炉内の温度に応じた熱起電圧を生成してこれを各ＭＶ／Ｉ変換回路１０３、１ ０４に各々供給する。

【０００６】 各ＭＶ／Ｉ変換回路１０３、１０４は、各々対応する熱電対１０１、１０２か ら出力される熱起電圧を取り込むとともに、この熱起電圧をＭＶ／Ｉ変換して１ 〜５ＶＤＣの温度検出信号に変換した後、前記コントローラ１０５に供給する。

【０００７】 コントローラ１０５は、故障検出器１０６と、切替スイッチ１０７と、燃料・ 空気調節器１０８と、燃料調節器１０９と、乗算器１１０と、空気調節器１１１ とを備えており、前記各ＭＶ／Ｉ変換回路１０３、１０４から出力される温度検 出信号を取り込むとともに、各温度検出信号のうち、制御用として指定された熱 電対１０１側の温度検出信号が正常であれば、この温度検出信号に基づいて燃料 ・空気設定値信号を演算した後、この燃料・空気設定値信号と燃料流量センサ１ １３から出力される燃料流量値信号とに基づいて燃料操作量信号を演算して燃料 バルブ１１２を調整するとともに、前記燃料・空気設定値信号と空気流量センサ １１５から出力される空気流量値信号とに基づいて空気操作量信号を演算して空 気バルブ１１４を調整して炉に供給される燃料の量と、空気の量とを制御し、炉 内の温度を指定された温度にする。

【０００８】 故障検出器１０６は、前記各ＭＶ／Ｉ変換回路１０３、１０４のうち、制御用 のＭＶ／Ｉ変換回路１０３から出力される温度検出信号を取り込んで、この温度 検出信号の値が１〜５ＶＤＣの範囲から外れ、６ＶＤＣ程度のオーバー状態にな っているかどうかをチェックし、前記温度検出信号の値が６ＶＤＣ程度のオーバ ー状態になっていないときには、前記温度検出信号の値が正しい値であると判定 して制御用を指定する切替信号を生成しこれを切替スイッチ１０７に供給し、ま た前記温度検出信号の値が６ＶＤＣ程度のオーバー状態になっているときには、 制御用の熱電対１０１がオープンになっていると判定して監視用を指定する切替 信号を生成し、これを切替スイッチ１０７に供給する。

【０００９】 切替スイッチ１０７は、前記故障検出器１０６から制御用を指定する切替信号 が出力されているときには、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路１０３から出力される温 度検出信号を取り込んでこれを燃料・空気調節器１０８に供給し、また前記故障 検出器１０６から監視用を指定する切替信号が出力されているときには、監視用 のＭＶ／Ｉ変換回路１０４から出力される温度検出信号を取り込んでこれを燃料 ・空気調節器１０８に供給する。

【００１０】 燃料・空気調節器１０８は、前記切替スイッチ１０７から出力される温度検出 信号の値と、予め設定されている燃料・空気設定値とに基づいて予め設定された 演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って燃料・空気設定値信号を生成し、これ を燃料調節器１０９と、乗算器１１０とに供給する。

【００１１】 燃料調節器１０９は、前記燃料・空気調節器１０８から出力される燃料・空気 設定値信号の値と、前記燃料流量センサ１１３から出力される燃料流量値信号と に基づいて予め設定された演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って燃料操作量 信号を生成し、これを燃料バルブ１１２に供給して炉に供給される燃料の量を制 御し、炉内の温度を指定された温度にする。

【００１２】 また、乗算器１１０は、前記燃料・空気調節器１０８から出力される燃料・空 気設定値信号と予め設定されている係数とを乗算して燃料・空気設定値信号の値 を補正して空気調節器１１１に供給する。

【００１３】 空気調節器１１１は、前記乗算器１１０から出力される燃料・空気設定値信号 の値と、前記空気流量センサ１１５から出力される空気流量値信号とに基づいて 予め設定された演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って空気操作量信号を生成 し、これを空気バルブ１１４に供給して炉に供給される空気の量を制御し、炉内 の温度を指定された温度にする。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来の炉内温度制御システムにおいては、制御用として指 定されている方の熱電対１０１が故障したとき、コントローラ１０５内に設けら れている故障検出器１０６によってこれを検出して切替スイッチ１０７を切り替 え、これによって監視用として指定されている方の熱電対１０２から出力される 熱起電圧に対応する温度検出信号を使用し、炉の温度制御を継続する。

【００１５】 しかしながら、この場合、制御用として指定されている方の熱電対１０１に対 応するＭＶ／Ｉ変換回路１０３がバーンアウト状態になったとき、コントローラ １０５内に設けられている故障検出器１０６によってこれを検出して切替スイッ チ１０７を切り替えるようにしているので、図４に示す如く制御用として使用さ れている熱電対１０１が故障しても、これをすぐに検出することができず、これ によって熱電対１０１が故障してからある期間、故障した熱電対１０１側のＭＶ ／Ｉ変換回路１０３から出力される温度検出信号に基づいて炉の温度制御を行っ て炉の温度を変動させてしまい、プラントに悪い影響を与えてしまうという問題 があった。

【００１６】 本考案は上記の事情に鑑み、制御用として指定されている温度センサが故障し たとき、これを早期に検出して炉温の変動を最小にし、これによってプラントに 悪い影響を与えないようにすることができる炉内温度制御システムを提供するこ とを目的としている。

【００１７】

【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考案による炉内温度制御システムは、炉に制御 用の熱電対と監視用の熱電対とを設け、制御用の熱電対の検出結果に基づいて炉 の温度を制御する一方、制御用の熱電対が異常になったとき、前記監視用の熱電 対の検出結果に基づいて前記炉の温度を制御する炉内温度制御システムにおいて 、前記制御用の熱電対の温度検出信号の値およびその変化率がそれぞれ予め設定 されている値以上となった場合には、制御用の熱電対に代えて監視用の熱電対の 使用を開始させる故障検出回路と、この故障検出回路によって熱電対の切り替え が行われた場合には監視用の熱電対の温度検出信号に基づいた温度制御信号が安 定するまでの間、該温度制御信号の値を維持して前記炉の温度を制御する温度調 整部とを備えたことを特徴としている。

【００１８】

【作用】

上記の構成において、制御用として指定された熱電対側の温度検出信号の値お よびその変化率がそれぞれ予め設定されている値以上となっているとき、故障検 出回路によりこれを検出して制御用の熱電対の代わりに監視用の熱電対の使用を 開始させるとともに、温度調整部によって前記故障検出回路で熱電対の切り替え が行われて監視用として指定された熱電対側の温度検出信号に基づいた温度制御 信号が安定するまでの間、前記温度制御信号の値を維持して炉の温度を制御する 。

【００１９】

【実施例】

図１は本考案による炉内温度制御システムの一実施例を示すブロック図である 。

【００２０】 この図に示す炉内温度制御システムは、２つの熱電対１、２と、２つのＭＶ／ Ｉ変換回路３、４と、コントローラ５とを備えており、通常の状態では、各熱電 対１、２のうち、制御用として指定された熱電対１から出力される熱起電圧をＭ Ｖ／Ｉ変換回路３によって１〜５ＶＤＣの温度検出信号に変換した後、コントロ ーラ５によってこの温度検出信号に基づいて燃料操作量信号と、空気操作量信号 とを生成して炉（図示は省略する）に供給される燃料の量と、空気の量とを制御 して炉内の温度を指定された温度にする。

【００２１】 各熱電対１、２は、各々温度制御対象となる炉に取り付けられており、炉内の 温度に応じた熱起電圧を生成してこれを各ＭＶ／Ｉ変換回路３、４に各々供給す る。

【００２２】 ＭＶ／Ｉ変換回路３、４は、各々対応する熱電対１、２から出力される熱起電 圧を取り込むとともに、この熱起電圧をＭＶ／Ｉ変換して１〜５ＶＤＣの温度検 出信号に変換した後、前記コントローラ５に供給する。

【００２３】 コントローラ５は、故障検出回路６と、切替スイッチ７と、燃料・空気調節器 ８と、燃料調節器９と、乗算器１０と、空気調節器１１とを備えており、前記各 ＭＶ／Ｉ変換回路３、４から出力される温度検出信号を取り込むとともに、各温 度検出信号のうち、制御用として指定された熱電対１側の温度検出信号が正常で あれば、この温度検出信号に基づいて燃料・空気設定値信号を演算した後、この 燃料・空気設定値信号と燃料流量センサ１２から出力される燃料流量値信号とに 基づいて燃料操作量信号を演算して燃料バルブ１３を調整するとともに、前記燃 料・空気設定値信号と空気流量センサ１４から出力される空気流量値信号とに基 づいて空気操作量信号を演算して空気バルブ１５を調整して炉に供給される燃料 の量と、空気の量とを制御し、炉内の温度を指定された温度にする。

【００２４】 故障検出回路６は、変化率判定回路１６と、偏差演算回路１７と、偏差判定回 路１８と、アンドゲート回路１９と、メモリ回路２０と、立下り検出回路２１と 、立上り検出回路２２と、オフディレー回路２３とを備えており、前記各ＭＶ／ Ｉ変換回路３、４のうち、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度検出 信号を取り込んで、この温度検出信号の値およびその変化率が予め設定されてい る値以上となっているかどうかをチェックし、これらの条件が満たされていない ときには、前記温度検出信号の値が正しい値であると判定して制御用を指定する 切替信号を生成しこれを切替スイッチ７に供給し、また前記条件が満たされてい るときには、制御用の熱電対１がオープンになっていると判定して監視用を指定 する切替信号を生成し、これを切替スイッチ７に供給するとともに、一定時間だ け出力変化を禁止する切替信号を生成してこれを燃料・空気調節器８に供給する 。

【００２５】 変化率判定回路１６は、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度検出 信号を取り込んで、この温度検出信号の値が予め設定されている変化率以上とな っているとき、これを検出して“１”信号を生成し、これを前記アンドゲート回 路１９に供給する。

【００２６】 また、偏差演算回路１７は、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度 検出信号を取り込んで、この温度検出信号の値と、予め設定されている設定値と の偏差を演算し、この演算動作によって得られた偏差信号を偏差判定回路１８に 供給する。

【００２７】 偏差判定回路１８は、前記偏差演算回路１７から出力される偏差信号と、予め 設定されているパラメータとを比較し、前記偏差信号の値が前記パラメータの値 を越えているとき、これを検出して“１”信号を生成し、これを前記アンドゲー ト回路１９に供給する。

【００２８】 アンドゲート回路１９は、前記偏差判定回路１８から“１”信号が出力される とともに、前記変化率判定回路１６から“１”信号が出力されているとき、制御 用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度検出信号の値が予め設定されている 値以上になり、かつ予め設定されている変化率以上となっていることを示す“１ ”信号を生成してこれをメモリ回路２０と、立上り検出回路２２とに供給する。

【００２９】 メモリ回路２０は、ＳＲ型の信号記憶素子によって構成されており、前記アン ドゲート回路１９から“１”信号が出力されていないときには、制御用を指定す る切替信号を生成しこれを切替スイッチ７と、データ出力端子２４と、立下り検 出回路２１とに供給し、また前記アンドゲート回路１９から“１”信号が出力さ れたとき、前記立下り検出回路２１からリセット信号が供給されるまでの間、監 視用を指定する切替信号を生成し、これを切替スイッチ７と、データ出力端子２ ４と、立下り検出回路２１とに供給する。

【００３０】 立下り検出回路２１は、制御用として使用される熱電対１が故障して新たな熱 電対に交換され、これに対応して前記メモリ回路２０から出力される切替信号の 値が立ち下げられたとき、これを検出してリセット信号を生成し、これを前記メ モリ回路２０を供給してこのメモリ回路２０をリセットする。

【００３１】 立上り検出回路２２は、前記アンドゲート回路１９から“１”信号が供給され たとき、この“１”信号の立ち上がりを検出して“１”信号を生成し、これをオ フディレー回路２３に供給する。

【００３２】 オフディレー回路２３は、前記立上り検出回路２２から“１”信号が供給され たとき、予め設定されている期間、切替信号（“１”信号）の生成してこれを前 記燃料・空気調節器８に供給する。

【００３３】 また、切替スイッチ７は、前記故障検出回路６から制御用を指定する切替信号 が出力されているときには、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度検 出信号を取り込んでこれを燃料・空気調節器８に供給し、また前記故障検出回路 ６から監視用を指定する切替信号が出力されているときには、監視用のＭＶ／Ｉ 変換回路４から出力される温度検出信号を取り込んでこれを燃料・空気調節器８ に供給する。

【００３４】 燃料・空気調節器８は、ＰＩＤ制御回路２５と、切替スイッチ２６と、速度形 ／位置形変換回路２７とを備えており、前記切替スイッチ７から出力される温度 検出信号の値と、予め設定されている燃料・空気設定値とに基づいて予め設定さ れた演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って速度形の燃料・空気設定値信号を 生成するとともに、前記故障検出回路６から出力変化を禁止する切替信号が出力 されていないとき、前記速度形の燃料・空気設定値信号を位置形の燃料・空気設 定値信号に変換して、これを燃料調節器９と、乗算器１０とに供給する。そして 、前記故障検出回路６から出力変化を禁止する切替信号が出力されたとき、この 切替信号が供給されている間、切替スイッチ２６を切り替えてそれまで出力して いる位置形の燃料・空気設定値信号の値を保持する。

【００３５】 ＰＩＤ制御回路２５は、前記切替スイッチ７から出力される温度検出信号の値 と、予め設定されている燃料・空気設定値とに基づいてＰＩＤ演算を行って速度 形の燃料・空気設定値信号を生成し、これを切替スイッチ２６の一方の端子２６ ａに供給する。

【００３６】 切替スイッチ２６は、一方の端子２６ａによって前記ＰＩＤ制御回路２５から 供給される燃料・空気設定値信号を受け、他方の端子２６ｂがオープンにされた スイッチであり、前記故障検出回路６のオフディレー回路２３から切替信号が供 給されていないときには、共通端子２６ｃと一方の端子２６ａとを接続させて前 記ＰＩＤ制御回路２５から供給される速度形の燃料・空気設定値信号を取り込ん でこれを速度形／位置形変換回路２７に供給し、また前記オフディレー回路２３ から切替信号が供給されているとき、共通端子２６ｃと他方の端子２６ｂとを接 続させて前記速度形／位置形変換回路２７の入力端子をオープン状態にする。

【００３７】 速度形／位置形変換回路２７は、前記切替スイッチ２６から速度形の燃料・空 気設定値信号が供給されているとき、これを位置形の燃料・空気設定値信号に変 換してこれを燃料調節器９と、乗算器１０とに供給し、前記切替スイッチ２６か ら速度形の燃料・空気設定値信号が供給されなくなったとき、それまで出力して いる位置形の燃料・空気設定値信号の値を維持する。

【００３８】 燃料調節器９は、前記燃料・空気調節器８から出力される燃料・空気設定値信 号の値と、前記燃料流量センサ１２から出力される燃料流量値信号とに基づいて 予め設定された演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って燃料操作量信号を生成 し、これを燃料バルブ１３に供給して炉に供給される燃料の量を制御し、これに よって炉内の温度を指定された温度にする。

【００３９】 また、乗算器１０は、前記燃料・空気調節器８から出力される燃料・空気設定 値信号と予め設定されている係数とを乗算して燃料・空気設定値信号の値を補正 して空気調節器１１に供給する。

【００４０】 空気調節器１１は、前記乗算器１０から出力される燃料・空気設定値信号の値 と、前記空気流量センサ１４から出力される空気流量値信号とに基づいて予め設 定された演算（例えば、ＰＩＤ演算など）を行って空気操作量信号を生成し、こ れを空気バルブ１５に供給して炉に供給される空気の量を制御し、これによって 炉内の温度を指定された温度にする。

【００４１】 このようにこの実施例においては、制御用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力され る温度検出信号を取り込んで、この温度検出信号の値およびその変化率がそれぞ れ予め設定されている値以上となっているかどうかをチェックし、これらの条件 が満たされていないときには、前記温度検出信号の値が正しい値であると判定し て制御用の熱電対１の出力に基づいて得られる温度検出信号を選択し、前記条件 が満たされているときには、制御用の熱電対１がオープンになっていると判定し て監視用の熱電対２の出力に基づいて得られる温度検出信号を選択するとともに 、これらの切替を行ってから一定の期間、燃料・空気調節器８から出力される位 置形の燃料・空気設定値信号の値が変化しないようにしている。

【００４２】 これによって、図２に示す如く制御用の熱電対１がオープン状態になって制御 用のＭＶ／Ｉ変換回路３から出力される温度検出信号の値およびその変化率がそ れぞれ予め設定されている値以上となったとき、すなわち制御用のＭＶ／Ｉ変換 回路３から出力される温度検出信号の値が６ＶＤＣになる前に制御用として指定 されている熱電対１の異常を検出して監視用の熱電対２の使用を開始するととも に、熱電対１、２を切り替える間、燃料・空気調節器８から出力される位置形の 燃料・空気設定値信号の値が変化しないようにすることができる。

【００４３】 この結果、制御用として指定されている熱電対１が故障したとき、これを早期 に検出して炉温の変動を最小にし、これによってプラントに悪い影響を与えない ようにすることができる。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、制御用として指定されている温度センサ が故障したとき、これを早期に検出して炉温の変動を最小にし、これによってプ ラントに悪い影響を与えないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による炉内温度制御システムの一実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１に示す炉内温度制御システムの動作例を示
す波形図である。

【図３】従来から知られている炉内温度制御システムの
一例を示すブロック図である。

【図４】図３に示す炉内温度制御システムの動作例を示
す波形図である。

【符号の説明】

１ 制御用の熱電対 ２ 監視用の熱電対 ３ 制御用のＭＶ／Ｉ変換回路 ４ 監視用のＭＶ／Ｉ変換回路 ５ コントローラ ６ 故障検出回路 ７ 切替スイッチ ８ 燃料・空気調節器（温度調整部） ９ 燃料調節器 １０ 乗算器 １１ 空気調節器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉に制御用の熱電対と監視用の熱電対と
   を設け、制御用の熱電対の検出結果に基づいて炉の温度
   を制御する一方、制御用の熱電対が異常になったとき、
   前記監視用の熱電対の検出結果に基づいて前記炉の温度
   を制御する炉内温度制御システムにおいて、 前記制御用の熱電対の温度検出信号の値およびその変化
   率がそれぞれ予め設定されている値以上となった場合に
   は、制御用の熱電対に代えて監視用の熱電対の使用を開
   始させる故障検出回路と、 この故障検出回路によって熱電対の切り替えが行われた
   場合には監視用の熱電対の温度検出信号に基づいた温度
   制御信号が安定するまでの間、該温度制御信号の値を維
   持して前記炉の温度を制御する温度調整部と、 を備えたことを特徴とする炉内温度制御システム。