JP6773066B2 - Abnormality judgment method and abnormality judgment device of oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace - Google Patents
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Description
本発明は、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法及び異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination method and an abnormality determination device of an oxygen concentration meter installed in a continuous heating furnace.
製鉄所における連続式加熱炉（以下、単に加熱炉という）では、副生ガスを燃焼させて鋼片を加熱している。加熱炉の燃焼制御（燃焼空気量制御）として、燃料ガスの使用量に対して予め規定された空気比を持って燃焼させる空気比制御と、加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を一定値にする排ガス酸素濃度制御の二つが存在する。排ガス酸素濃度制御は、加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を０．５〜２．０体積％の低い値に設定することで空気比を低く保つための制御である。一般的に排ガス中の酸素濃度は次の式によって表される。 In a continuous heating furnace (hereinafter, simply referred to as a heating furnace) in a steel mill, by-product gas is burned to heat steel pieces. As combustion control (combustion air amount control) of the heating furnace, air ratio control for burning with a predetermined air ratio to the amount of fuel gas used and oxygen concentration in the exhaust gas in the heating furnace are kept constant. There are two types of exhaust gas oxygen concentration control. The exhaust gas oxygen concentration control is a control for keeping the air ratio low by setting the oxygen concentration in the exhaust gas in the heating furnace to a low value of 0.5 to 2.0% by volume. Generally, the oxygen concentration in the exhaust gas is expressed by the following formula.
ここで、Ａ０は理論空気量を表し、ガス量（Ｇ）が１．０に対して完全燃焼が必要な空気量を意味している。また、Ｇ０は理論排ガス量を表し、ガス量（Ｇ）が１．０、燃焼空気量（Ａ）が理論空気量Ａ０であった時に発生する排ガス量を意味している。また、ｍは空気比であり、ｍ＝燃焼空気量Ａ／理論空気量Ａ０で表される。
製鉄所においては、理論空気量と異なるガス種を同じ加熱炉で使用したり、加熱炉内への侵入空気の発生により、一定の空気比としても、排ガス中の酸素濃度が一定となっていない。さらに、加熱炉外に排出される排ガスの持ち出す顕熱（排ガス損失熱）は、加熱炉内の排ガス中の酸素濃度と燃料ガスの使用量で推定できることから、排ガス酸素濃度制御が用いられているのが一般的である。
Here, A 0 represents the theoretical air amount, and means the amount of air that requires complete combustion with respect to the gas amount (G) of 1.0. Further, G 0 represents the theoretical exhaust gas amount, and means the exhaust gas amount generated when the gas amount (G) is 1.0 and the combustion air amount (A) is the theoretical air amount A 0 . Further, m is an air ratio, and is represented by m = combustion air amount A / theoretical air amount A 0 .
At steelworks, the oxygen concentration in the exhaust gas is not constant even if the air ratio is constant due to the use of gas types different from the theoretical amount of air in the same heating furnace or the generation of invading air into the heating furnace. .. Furthermore, the exhaust gas oxygen concentration control is used because the apparent heat (exhaust gas loss heat) brought out by the exhaust gas discharged to the outside of the heating furnace can be estimated from the oxygen concentration in the exhaust gas in the heating furnace and the amount of fuel gas used. Is common.
ここで、従来の排ガス酸素濃度制御を行うものとして、例えば、特許文献１乃至５に示すものが知られている。
特許文献１に示す炎症制御補方法は、外気が侵入し得る燃焼制御方法において、火口に供給される燃料流量が設定値以上のときは一定範囲で空燃比を操作し、燃料流量が設定値未満のときは、空燃比を前記一定範囲に保ちながら燃焼設備の内圧を操作して侵入空気量を調節することにより排ガス中の酸素濃度を制御するものである。
また、特許文献２に示す連続鋼材加熱炉は、蓄熱式切替燃焼バーナを有する燃焼制御毎の誘引排ガスヘッダ管に酸素濃度を検出する酸素濃度検出器と、酸素濃度検出器の検出値に基づいて加熱炉内の空気比を制御する制御手段とを備えたものである。
Here, as a conventional exhaust gas oxygen concentration control, for example, those shown in
The inflammation control supplementary method shown in
Further, the continuous steel heating furnace shown in
更に、特許文献３に示す連続式加熱炉の操業方法は、各燃焼帯の内で燃焼排ガス流れの最下流に位置する燃焼帯の入口又はその近傍に局所的な加熱を行う燃焼バーナを配置し、燃焼バーナの近傍の燃焼排ガス中の酸素濃度が目標酸素濃度となるように燃焼バーナに対する空気比を制御するものである。
また、特許文献４に示す加熱炉の加熱炉の燃焼制御方法は、排気中の未燃分燃料濃度と酸素濃度とを測定し、これらの測定値に基づいて、燃料と空気とのバーナへの供給量の比率を調整するものである。
Further, in the operation method of the continuous heating furnace shown in
Further, in the combustion control method of the heating furnace of the heating furnace shown in Patent Document 4, the unburned fuel concentration and the oxygen concentration in the exhaust gas are measured, and based on these measured values, the fuel and air are transferred to the burner. It adjusts the ratio of supply.
また、特許文献５に示す直火式連続加熱炉の無酸化加熱方法は、直火式連続加熱炉において鋼材を加熱するに際し、加熱帯及び均熱帯においては空気比１．０以下の還元雰囲気で燃焼を行い、予熱帯においては加熱帯及び均熱帯における燃料流量及び未燃ガス濃度に基づいて予め算出した完全燃焼必要空気量を供給し、加熱炉炉尻の排ガス中の酸素濃度に基づいて予熱帯への供給空気量を加減するものである。
Further, in the non-oxidizing heating method of the direct-fired continuous heating furnace shown in
ここで、これら従来の特許文献１乃至５に示す技術のいずれにあっても、加熱炉内に酸素濃度計を設置し、その酸素濃度計から得られた情報をもとに、排ガス酸素濃度制御を行っている。
しかしながら、これら従来の特許文献１乃至５に示す技術のいずれにあっても、酸素濃度計に異常が発生した場合には、燃焼空気量の制御ができなくなってしまう問題がある。特に、酸素濃度計の応答遅れの場合には、一見すると、それなりの数値が表示されており、操炉担当者が異常が発生していることに気付くことができない。酸素濃度計に応答遅れが発生すると、当該応答遅れにより空気比を変動させても酸素濃度計の反応が遅くなるため、結果的に大きく空気比を変化させることになる。空気比が大きく変動することで目標値よりも低い値の酸素濃度となるまで空気比を変化させた結果、燃焼空気不足となる可能性がある。
Here, in any of these conventional techniques shown in
However, any of these conventional techniques shown in
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、加熱炉内に設置された酸素濃度計の応答遅れ時間が長い場合に異常と判定し、空気比を異常にすることなく制御することができる、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法及び異常判定装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve this conventional problem, and an object of the present invention is to determine that an abnormality occurs when the response delay time of the oxygen concentration meter installed in the heating furnace is long, and to determine the air ratio. It is an object of the present invention to provide an abnormality determination method and an abnormality determination device of an oxygen concentration meter installed in a continuous heating furnace, which can be controlled without making an abnormality.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法は、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法であって、前記酸素濃度計により第１の特定時間から第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を取得する酸素濃度取得ステップと、燃料ガス流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉に設けられたバーナへの燃料ガス流量を取得する燃料ガス流量取得ステップと、燃焼空気流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記バーナへの燃焼空気量を取得する燃焼空気流量取得ステップと、取得した燃焼空気流量と前記連続式加熱炉内で使用される理論空気量とから前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に変化する空気比を算出する空気比算出ステップと、前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、取得された前記第１の特定時間における前記燃料ガス流量及び算出された前記第１の特定時間における前記空気比を説明変数として重回帰分析を行い、重回帰分析の結果得られる前記第１の特定時間における排ガス中の予測酸素濃度と取得された前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度との前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２を算出し、この相関係数Ｒ２の算出を前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２から前記第２の特定時間における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する相関係数算出ステップと、前記酸素濃度計により排ガス中の酸素濃度を測定した前記第１の特定時間から、連続的に変化する前記相関係数Ｒ２が最大値に至る時間までの前記酸素濃度計の応答遅れ時間を算出する応答遅れ時間算出ステップと、算出された前記酸素濃度計の応答遅れ時間が、所定の閾値よりも長い場合に、前記酸素濃度計の異常と判定する異常判定ステップとを含むことを要旨とする。 In order to achieve the above object, the abnormality determination method of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace according to one aspect of the present invention is the abnormality determination method of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace. Therefore, the oxygen concentration acquisition step of acquiring the oxygen concentration in the exhaust gas in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by the oxygen concentration meter, and the fuel. A fuel gas flow rate acquisition step of acquiring a fuel gas flow rate to a burner provided in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by a gas flow meter. , A combustion air flow rate acquisition step for acquiring the amount of combustion air to the burner continuously measured from the first specific time to the second specific time by a combustion air flow meter, and the acquired combustion air flow rate. And the air ratio calculation step of calculating the air ratio that continuously changes from the first specific time to the second specific time from the theoretical amount of air used in the continuous heating furnace, and the first. Multiple regression analysis with the oxygen concentration in the exhaust gas at the specific time of 1 as the objective variable, and the acquired fuel gas flow rate at the first specific time and the calculated air ratio at the first specific time as explanatory variables. The phase relationship between the predicted oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time obtained as a result of the multiple regression analysis and the acquired oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time at the first specific time. calculates a number R 2, performs calculation of the correlation coefficient R 2 continuously until the correlation coefficient R 2 in the second specific time from the correlation coefficient R 2 in the first specific time, continuous a correlation coefficient calculation step of calculating a correlation coefficient R 2 which changes from the oxygen concentration of the first specified time of measuring the oxygen concentration in the exhaust gas by meter, the correlation coefficient R 2 for continuously change When the response delay time calculation step for calculating the response delay time of the oxygen concentration meter up to the time when is reached the maximum value and the calculated response delay time of the oxygen concentration meter are longer than a predetermined threshold value, the oxygen The gist is to include an abnormality determination step for determining an abnormality in the densitometer.
また、本発明の別の態様に係る連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定装置は、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定装置であって、前記酸素濃度計により第１の特定時間から第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を取得する酸素濃度取得部と、燃料ガス流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉に設けられたバーナへの燃料ガス流量を取得する燃料ガス流量取得部と、燃焼空気流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記バーナへの燃焼空気量を取得する燃焼空気流量取得部と、取得した燃焼空気流量と前記連続式加熱炉内で使用される理論空気量とから前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に変化する空気比を算出する空気比算出部と、前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、取得された前記第１の特定時間における前記燃料ガス流量及び算出された前記第１の特定時間における前記空気比を説明変数として重回帰分析を行い、重回帰分析の結果得られる前記第１の特定時間における排ガス中の予測酸素濃度と取得された前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度との前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２を算出し、この相関係数Ｒ２の算出を前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２から前記第２の特定時間における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する相関係数算出部と、前記酸素濃度計により排ガス中の酸素濃度を測定した前記第１の特定時間から、連続的に変化する前記相関係数Ｒ２が最大値に至る時間までの前記酸素濃度計の応答遅れ時間を算出する応答遅れ時間算出部と、算出された前記酸素濃度計の応答遅れ時間が、所定の閾値よりも長い場合に、前記酸素濃度計の異常と判定する異常判定部とを備えていることを要旨とする。 Further, the abnormality determination device of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace according to another aspect of the present invention is an abnormality determination device of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace, and the oxygen. The oxygen concentration acquisition unit that acquires the oxygen concentration in the exhaust gas in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by the densitometer, and the fuel gas flow meter A fuel gas flow rate acquisition unit that acquires a fuel gas flow rate to a burner provided in the continuous heating furnace, which is continuously measured from the first specific time to the second specific time, and a combustion air flow meter. The combustion air flow rate acquisition unit that acquires the amount of combustion air to the burner continuously measured from the first specific time to the second specific time, the acquired combustion air flow rate, and the continuous heating. In the air ratio calculation unit that calculates the air ratio that continuously changes from the theoretical amount of air used in the furnace from the first specific time to the second specific time, and in the first specific time. Multiple regression analysis is performed with the oxygen concentration in the exhaust gas as the objective variable and the acquired fuel gas flow rate at the first specific time and the calculated air ratio at the first specific time as explanatory variables. calculating a correlation coefficient R 2 in the first specific time and oxygen concentration in the exhaust gas in the prediction of oxygen concentration acquired first specific time in the exhaust gas in that said first specific time obtained analysis and by performing calculation of the correlation coefficient R 2 continuously until the correlation coefficient R 2 in the second specific time from the correlation coefficient R 2 in the first specific time, continuously varying phase relationship From the correlation coefficient calculation unit that calculates the number R 2 and the first specific time when the oxygen concentration in the exhaust gas is measured by the oxygen concentration meter, the continuously changing correlation coefficient R 2 reaches the maximum value. When the response delay time calculation unit that calculates the response delay time of the oxygen concentration meter up to the time and the calculated response delay time of the oxygen concentration meter are longer than a predetermined threshold value, an abnormality of the oxygen concentration meter occurs. The gist is that it is equipped with an abnormality determination unit for determination.
本発明に係る、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法及び異常判定装置によれば、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の応答遅れ時間が長い場合に異常と判定し、空気比を異常にすることなく制御することができる、連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法及び異常判定装置を提供できる。 According to the abnormality determination method and the abnormality determination device of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace according to the present invention, an abnormality occurs when the response delay time of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace is long. It is possible to provide an abnormality determination method and an abnormality determination device of an oxygen concentration meter installed in a continuous heating furnace, which can determine that the air ratio is not abnormal and can control the air ratio.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, arrangement, etc. of the components. It is not specified in the following embodiments. The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the plane dimension are different from the actual ones, and there are parts where the relationship and ratio of the dimensions are different between the drawings.
図１には、本発明の一実施形態に係る連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定装置の概略構成が示されている。連続式加熱炉（以降、単に加熱炉という）１は、被加熱材Ｓを所定温度にまで加熱する加熱炉本体２を備えている。加熱炉本体２の被加熱材Ｓの装入側には装入扉３が設けられ、加熱炉本体２の被加熱材Ｓの抽出側には抽出扉４が設けられている。被加熱材Ｓは、装入扉３のある装入側から抽出扉４のある抽出側にスキッド１２で搬送する間に所定温度に加熱される。
そして、加熱炉本体２の装入側端部近傍には煙道１１が設けられており、排ガスは、煙道１１からその煙道１１の途中に設けられたレキュペレータ７によって熱交換されつつ煙突９に排出されるようになっている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an abnormality determination device of an oxygen concentration meter installed in a continuous heating furnace according to an embodiment of the present invention. The continuous heating furnace (hereinafter, simply referred to as a heating furnace) 1 includes a heating furnace
A flue 11 is provided near the charging side end of the heating furnace
そして、加熱炉本体２内の煙道１１の近傍には、被加熱材Ｓを加熱するリジェネバーナ５が設けられるとともに、加熱炉本体２内には、装入側から抽出側に向けて所定ピッチで複数のバーナ６が設けられている。各バーナ６も、被加熱材Ｓを加熱するのである。
ここで、リジェネバーナ５には、燃料ガス供給源１０から燃料ガス流量計５２を介して燃料ガスが導入されるとともに、燃焼空気供給源５４から燃焼空気流量計５３及び蓄熱体５１を介して燃焼空気が導入される。そして、リジェネバーナ５では、これら導入された燃料ガス及び燃焼空気によって燃焼し、燃焼された排ガスが蓄熱体５１及び排ガス流量計５５を介して煙突９に排出されるようになっている。ここで、符号５６は、排ガス配管に設けられた吸引ブロワである。
A
Here, the fuel gas is introduced into the
また、各バーナ６には、燃料ガス供給源１０から燃料ガス流量計６１を介して燃料ガスが導入されるとともに、煙道１１に設置されたレキュペレータ７で熱交換された燃焼空気が燃焼空気流量計６２を介して導入される。各バーナ６では、これら導入された燃料ガス及び燃焼空気によって燃焼し、燃焼された排ガスが煙道１１から排出されるようになっている。ここで、符号７１は、熱風温度計、７３は吸引ブロワである。
また、加熱炉本体２の煙道１１入口近傍であって加熱炉本体２の天井部には、排ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度計８が設置されている。
Further, fuel gas is introduced into each
Further, an oxygen concentration meter 8 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas is installed near the inlet of the flue 11 of the heating furnace
この酸素濃度計８は、図３に示すように、加熱炉本体２内の排ガス中の酸素濃度を、０時間（第１の特定時間Ｔ１）から３５時間（第２の特定時間Ｔ２）に至るまで連続的に測定する。
また、リジェネバーナ５用の燃料ガス流量計５２及び各バーナ６用の燃料ガス流量計６１は、それぞれ、図３に示すように、リジェネバーナ５に導入される燃料ガス流量、各バーナ６に導入される燃料ガス流量を、０時間（第１の特定時間Ｔ１）から３５時間（第２の特定時間Ｔ２）に至るまで連続的に測定する。
As shown in FIG. 3, the oxygen concentration meter 8 increases the oxygen concentration in the exhaust gas in the heating furnace
Further, the fuel gas flow meter 52 for the
ここで、酸素濃度計８で測定された排ガス中の酸素濃度の変動データと、リジェネバーナ５用の燃料ガス流量計５２及び各バーナ６用の燃料ガス流量計６１で測定された燃料ガス流量の変動データとの関係を、図３（変動データの一例を示す）から見てみる。酸素濃度計８で測定された排ガス中の酸素濃度の変動データは、燃料ガス流量の変動データに対し、明確に応答時間の遅れを見ることはできないが、若干遅れている。
更に、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２は、それぞれ、リジェネバーナ５に導入される燃焼空気流量、各バーナ６に導入される燃焼空気流量を、０時間（第１の特定時間Ｔ１）から３５時間（第２の特定時間Ｔ２）に至るまで連続的に測定する。
Here, the fluctuation data of the oxygen concentration in the exhaust gas measured by the oxygen concentration meter 8 and the fuel gas flow rate measured by the fuel gas flow meter 52 for the
Further, the combustion
ここで、酸素濃度計８で測定された排ガス中の酸素濃度の変動データと、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２で測定された燃焼空気流量を基に算出した空気比の変動データとの関係を、図４（変動データの一例を示す）から見てみる。酸素濃度計８で測定された排ガス中の酸素濃度の変動データは、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２で測定された燃焼空気流量を基に算出した空気比の変動データに対し、明確に応答時間の遅れを見ることができる。
Here, the fluctuation data of the oxygen concentration in the exhaust gas measured by the oxygen concentration meter 8 and the combustion air flow rate measured by the combustion
従って、本実施形態にあっては、燃料ガス流量及び空気比をパラメータとして用いて、酸素濃度計８の応答遅れ時間を算出し、当該応答遅れ時間が長いときには異常と判定するために、酸素濃度計８の異常判定装置２０を備えている。
ここで、異常判定装置２０は、図１に示すように、酸素濃度計８、リジェネバーナ５用の燃料ガス流量計５２、各バーナ６用の燃料ガス流量計６１、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３、及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２に接続されている。
この異常判定装置２０は、酸素濃度計８の応答遅れ時間が長いときに異常判定するものであり、酸素濃度取得部２１、燃料ガス流量取得部２２、燃焼空気流量取得部２３、空気比算出部２４、相関係数算出部２５、応答遅れ時間算出部２６及び異常判定部２７を備えている。
Therefore, in the present embodiment, the response delay time of the oxygen concentration meter 8 is calculated using the fuel gas flow rate and the air ratio as parameters, and when the response delay time is long, the oxygen concentration is determined to be abnormal. A total of 8
Here, as shown in FIG. 1, the
The
異常判定装置２０は、酸素濃度取得部２１、燃料ガス流量取得部２２、燃焼空気流量取得部２３、空気比算出部２４、相関係数算出部２５、応答遅れ時間算出部２６及び異常判定部２７の各機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムを実行することで実現するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現する。
ここで、異常判定装置２０の酸素濃度取得部２１は、酸素濃度計８に接続され、酸素濃度計８により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に測定された加熱炉本体２内の排ガス中の酸素濃度を取得する。
The
Here, the oxygen concentration acquisition unit 21 of the
また、燃料ガス流量取得部２２は、リジェネバーナ５用の燃料ガス流量計５２及び各バーナ６用の燃料ガス流量計６１に接続され、燃料ガス流量計５２、６１により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間（３５時間）Ｔ２に至るまで連続的に測定された燃料ガス流量を取得する。
更に、燃焼空気流量取得部２３は、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に測定されたリジェネバーナ５及びバーナ６への燃焼空気量を取得する。
また、空気比算出部２４は、燃焼空気流量取得部２３から取得した燃焼空気流量と加熱炉本体２内で使用される理論空気量とから第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に変化する空気比を算出する。
Further, the fuel gas flow
Further, the combustion air flow
Further, the air
そして、相関係数算出部２５は、第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、燃料ガス流量取得部２２で取得された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における燃料ガス流量及び空気比算出部２４で算出された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における空気比を説明変数として次の（１）式により重回帰分析を行う。
ｙ＝ａ１ｘ１＋ａ２ｘ２＋ｂ ……（１）
ここで、ｙ：加熱炉本体２における排ガス中の酸素濃度の予測値である予測濃度、ｘ１：空気比、ｘ２：燃料ガス流量、ｂ：定数項である。
Then, the correlation
y = a 1 x 1 + a 2 x 2 + b …… (1)
Here, y: predicted concentration which is a predicted value of oxygen concentration in exhaust gas in the heating furnace
また、相関係数算出部２５は、重回帰分析の結果得られる第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の予測酸素濃度ｙと、酸素濃度取得部２１で取得された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の酸素濃度（実測された酸素濃度）との第１の特定時間Ｔ１（０時間）における相関係数Ｒ２（重決定係数ともいう）を算出する。
また、相関係数算出部２５は、この相関係数Ｒ２の算出を第１の特定時間Ｔ１（０時間）における相関係数Ｒ２から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する。
Further, the correlation
Moreover, the correlation
つまり、相関係数算出部２５は、（１）式におけるｙとｘ１とｘ２の時間を第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間（３５時間）まで少しずつずらしながら重回帰分析を何度も実施し、その都度、相関係数Ｒ２を算出して連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する。
相関係数算出部２５で算出された連続的に変化する相関係数Ｒ２の一例を図５に示す。
図５を参照すると、相関係数Ｒ２は、酸素濃度計８により排ガス中の酸素濃度を測定した第１の特定時間Ｔ１（０時間）から連続的に変化し、この一例では、第１の特定時間Ｔ１（０時間）から４９分（ＤＴ）後に相関係数Ｒ２が最大値となっている。
That is, the correlation
An example of a correlation coefficient R 2 for continuously varying calculated by the correlation
Referring to FIG. 5, the correlation coefficient R 2 is first continuously varied from the specific time T1 (0 h) was measured oxygen concentration in the exhaust gas by the oxygen concentration meter 8, in this example, the first the correlation coefficient R 2 is the maximum value after 49 minutes from a specific time T1 (0 h) (DT).
従って、応答遅れ時間算出部２６は、酸素濃度計８により排ガス中の酸素濃度を測定した第１の特定時間Ｔ１（０時間）から相関係数Ｒ２が最大値に至る時間ＤＴ（４９分後）までの酸素濃度計８の応答遅れ時間を算出する。
そして、異常判定部２７は、応答遅れ時間算出部２６で算出された応答遅れ時間が所定の閾値よりも長い場合には、酸素濃度計８の異常と判定する。この閾値は、過去の実績から定められるものであり、例えば、０〜５分程度である。
ここで、図５に示した一例では、応答遅れ時間４９分は閾値（０〜５分）よりも長いので、酸素濃度計８は異常と判定される。
Accordingly, the response delay
Then, when the response delay time calculated by the response delay
Here, in the example shown in FIG. 5, since the response delay time of 49 minutes is longer than the threshold value (0 to 5 minutes), the oxygen concentration meter 8 is determined to be abnormal.
また、異常判定装置２０の異常判定部２７には、表示装置３０が接続されている。この表示装置３０は、プリンタなどの出力装置によって構成され、異常判定部２７で酸素濃度計８の異常と判定されたときに、前述の応答遅れ時間を表示する。
なお、図５において、酸素濃度計８により排ガス中の酸素濃度を測定した第１の特定時間Ｔ１（０時間）における相関係数Ｒ２は、０．００３５となっており、ほとんど無相関となっているが、応答遅れ時間４９分を加味すると、相関係数Ｒ２は０．４３５（最大値）となり、一定の相関を考えることができる。
Further, a
Incidentally, it 5, the correlation coefficient R 2 in the first specific time T1 was measured oxygen concentration in the exhaust gas by the oxygen concentration meter 8 (0 hours) have been a 0.0035, and most uncorrelated However, when the response delay time of 49 minutes is taken into consideration, the correlation coefficient R 2 becomes 0.435 (maximum value), and a certain correlation can be considered.
従って、酸素濃度計８の応答遅れ時間４９分を是正すると、連続的に変化する相関係数Ｒ２は、図６に示すようになり、是正後は応答遅れ時間がほとんど生じないところで、相関係数Ｒ２が最大値をもつことになる。
このため、酸素濃度計８の応答遅れ時間分だけ早くなるように、制御することで、応答遅れ時間がほとんど生じずに、排ガス中酸素濃度制御を行うことが可能となる。
Therefore, when the response delay time of the oxygen concentration meter 8 is corrected to 49 minutes, the continuously changing correlation coefficient R 2 becomes as shown in FIG. 6, and the phase relationship is where the response delay time hardly occurs after the correction. The number R 2 has the maximum value.
Therefore, by controlling the oxygen concentration meter 8 so as to be faster by the response delay time, it is possible to control the oxygen concentration in the exhaust gas with almost no response delay time.
次に、異常判定装置２０における処理の流れについて、図２を参照して説明する。
異常判定装置２０の酸素濃度取得部２１は、酸素濃度取得ステップである以下に示すステップＳ１を実行する。また、燃料ガス流量取得部２２は、燃料ガス流量取得ステップであるステップＳ２を実行する。また、燃焼空気流量取得部２３は燃焼空気流量取得ステップであるステップＳ３を実行し、空気比算出部２４は、空気比算出ステップであるステップＳ４を実行する。更に、相関係数算出部２５は、相関係数算出ステップであるステップＳ５を実行し、応答遅れ時間算出部２６は、応答遅れ算出ステップであるステップＳ６を実行し、異常判定部２７は、異常判定ステップであるステップＳ７〜Ｓ９を実行する。
Next, the flow of processing in the
The oxygen concentration acquisition unit 21 of the
先ず、ステップＳ１で、酸素濃度取得部２１は、酸素濃度計８により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に測定された加熱炉本体２内の排ガス中の酸素濃度を取得する。
次いで、ステップＳ２で、燃料ガス流量取得部２２は、燃料ガス流量計５２、６１により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間（３５時間）Ｔ２に至るまで連続的に測定された燃料ガス流量を取得する。
更に、ステップＳ３で、燃焼空気流量取得部２３は、リジェネバーナ５用の燃焼空気流量計５３及び各バーナ６用の燃焼空気流量計６２により第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に測定されたリジェネバーナ５及びバーナ６への燃焼空気量を取得する。
First, in step S1, the oxygen concentration acquisition unit 21 continuously measures the oxygen concentration meter 8 from the first specific time T1 (0 hours) to the second specific time T2 (35 hours). Acquires the oxygen concentration in the exhaust gas in the
Next, in step S2, the fuel gas flow
Further, in step S3, the combustion air flow
そして、ステップＳ４で、空気比算出部２４は、燃焼空気流量取得部２３から取得した燃焼空気流量と加熱炉本体２内で使用される理論空気量とから第１の特定時間Ｔ１（０時間）から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）に至るまで連続的に変化する空気比を算出する。
次いで、ステップＳ５で、相関係数算出部２５は、第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、燃料ガス流量取得部２２で取得された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における燃料ガス流量及び空気比算出部２４で算出された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における空気比を説明変数として前述の（１）式により重回帰分析を行い、重回帰分析の結果得られる第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の予測酸素濃度ｙと、酸素濃度取得部２１で取得された第１の特定時間Ｔ１（０時間）における排ガス中の酸素濃度（実測された酸素濃度）との第１の特定時間Ｔ１（０時間）における相関係数Ｒ２を算出する。
Then, in step S4, the air
Next, in step S5, the correlation
また、ステップＳ５で、相関係数算出部２５は、この相関係数Ｒ２の算出を第１の特定時間Ｔ１（０時間）における相関係数Ｒ２から第２の特定時間Ｔ２（３５時間）における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する。
次いで、ステップＳ６で、応答遅れ時間算出部２６は、酸素濃度計８により排ガス中の酸素濃度を測定した第１の特定時間Ｔ１（０時間）から相関係数Ｒ２が最大値に至る時間ＤＴまでの酸素濃度計８の応答遅れ時間を算出する。
そして、ステップＳ７で、異常判定部２７は、応答遅れ時間算出部２６で算出された応答遅れ時間が所定の閾値よりも長いか否かを判定し、長い場合（ＹＥＳ）にはステップＳ８に移行し、同じか短い場合（ＮＯ）には処理を終了する。
Further, in step S5, the correlation
Then, in step S6, the response delay
Then, in step S7, the
異常判定部２７は、ステップＳ８で異常判定と認定し、ステップＳ９にて、ステップＳ６で算出された応答遅れ時間を表示装置３０に対し出力し、処理を終了する。
このように、本実施形態に係る連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法及び異常判定装置によれば、第１の特定時間Ｔ１における相関係数Ｒ２から第２の特定時間Ｔ２における相関係数Ｒ２まで連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出し、酸素濃度計８により排ガス中の酸素濃度を測定した第１の特定時間Ｔ１から、連続的に変化する相関係数Ｒ２が最大値に至る時間までの酸素濃度計８の応答遅れ時間を算出し、算出された酸素濃度計８の応答遅れ時間が、所定の閾値よりも長い場合に、酸素濃度計８の異常と判定する。
The
Thus, according to the abnormality determination method and the abnormality determination apparatus for an oxygen concentration meter provided on the continuous heating furnace according to the present embodiment, the second identified from the correlation coefficient R 2 in the first specific time T1 calculating a correlation coefficient R 2 for continuously changing until the correlation coefficient R 2 in the time T2, the first specific time T1 was measured oxygen concentration in the exhaust gas by the oxygen concentration meter 8, a continuously varying phase The response delay time of the oxygen concentration meter 8 until the time when the relation number R 2 reaches the maximum value is calculated, and when the calculated response delay time of the oxygen concentration meter 8 is longer than a predetermined threshold value, the oxygen concentration meter 8 Judged as abnormal.
これにより、連続式加熱炉１内に設置された酸素濃度計８の応答遅れ時間が長い場合に異常と判定し、酸素濃度計８に不可避な応答時間遅れが発生した時も、空気比を異常にすることなく排ガス中酸素濃度制御をおこなうことができる。
また、酸素濃度計８の異常と判定されたときに、算出された酸素濃度計８の応答遅れ時間を表示装置３０に出力し、表示装置３０が応答遅れ時間を表示するので、操炉担当者が表示装置３０を見て酸素濃度計８の異常をいち早く検知することができる。
そして、操炉担当者は、酸素濃度計８の応答遅れ時間をいち早く是正することができる。
As a result, if the response delay time of the oxygen concentration meter 8 installed in the
Further, when it is determined that the oxygen concentration meter 8 is abnormal, the calculated response delay time of the oxygen concentration meter 8 is output to the
Then, the person in charge of operating the furnace can quickly correct the response delay time of the oxygen concentration meter 8.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、酸素濃度計８による測定、燃料ガス流量計５２、６１による測定、及び燃焼空気流量計５３、６２による測定における第１の特定時間Ｔ１は０時間、第２の特定時間Ｔ２は３５時間としてあるが、これらの時間は任意に設定することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements can be made.
For example, in the measurement by the oxygen concentration meter 8, the measurement by the
１ 連続式加熱炉
２ 加熱炉本体
３ 装入扉
４ 抽出扉
５ リジェネバーナ
６ バーナ
７ レキュペレータ
８ 酸素濃度計
９ 煙突
１０ 燃料ガス供給源
１１ 煙道
１２ スキッド
２０ 異常判定装置
２１ 酸素濃度取得部
２２ 燃料ガス流量取得部
２３ 燃焼空気流量取得部
２４ 空気比算出部
２５ 相関係数算出部
２６ 応答遅れ時間算出部
２７ 異常判定部
３０ 表示装置
５１ 蓄熱体
５２ 燃料ガス流量計
５３ 燃焼空気流量計
５４ 燃焼空気供給源
５５ 排ガス流量計
５６ 吸引ブロワ
６１ 燃料ガス流量計
６２ 燃焼空気流量計
７１ 熱風温度計
７２ 吸引ブロワ
Ｓ 被加熱材
Ｔ１ 第１の特定時間
Ｔ２ 第２の特定時間
1
Claims (4)
前記酸素濃度計により第１の特定時間から第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を取得する酸素濃度取得ステップと、
燃料ガス流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉に設けられたバーナへの燃料ガス流量を取得する燃料ガス流量取得ステップと、
燃焼空気流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記バーナへの燃焼空気量を取得する燃焼空気流量取得ステップと、
取得した燃焼空気流量と前記連続式加熱炉内で使用される理論空気量とから前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に変化する空気比を算出する空気比算出ステップと、
前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、取得された前記第１の特定時間における前記燃料ガス流量及び算出された前記第１の特定時間における前記空気比を説明変数として重回帰分析を行い、重回帰分析の結果得られる前記第１の特定時間における排ガス中の予測酸素濃度と取得された前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度との前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２を算出し、この相関係数Ｒ２の算出を前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２から前記第２の特定時間における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する相関係数算出ステップと、
前記酸素濃度計により排ガス中の酸素濃度を測定した前記第１の特定時間から、連続的に変化する前記相関係数Ｒ２が最大値に至る時間までの前記酸素濃度計の応答遅れ時間を算出する応答遅れ時間算出ステップと、
算出された前記酸素濃度計の応答遅れ時間が、所定の閾値よりも長い場合に、前記酸素濃度計の異常と判定する異常判定ステップとを含むことを特徴とする連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定方法。 It is an abnormality judgment method of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace.
An oxygen concentration acquisition step for acquiring the oxygen concentration in the exhaust gas in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by the oxygen concentration meter.
A fuel gas flow rate acquisition step for acquiring a fuel gas flow rate to a burner provided in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by a fuel gas flow meter. When,
A combustion air flow rate acquisition step for acquiring the amount of combustion air to the burner continuously measured from the first specific time to the second specific time by a combustion air flow meter,
Air ratio calculation to calculate the air ratio that continuously changes from the first specific time to the second specific time from the acquired combustion air flow rate and the theoretical air amount used in the continuous heating furnace. Steps and
The oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time is used as the objective variable, and the obtained fuel gas flow rate at the first specific time and the calculated air ratio at the first specific time are used as explanatory variables. A regression analysis is performed, and the predicted oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time obtained as a result of the multiple regression analysis and the acquired oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time are obtained at the first specific time. calculating a correlation coefficient R 2, performs calculation of the correlation coefficient R 2 to the continuously until the correlation coefficient R 2 in the second specific time from the correlation coefficient R 2 in the first specific time, a correlation coefficient calculation step of calculating a correlation coefficient R 2 for continuously changes,
From the oxygen concentration of the first specified time of measuring the oxygen concentration in the exhaust gas by meter, calculating the response delay time of the oxygen concentration meter up to the time that the correlation coefficient R 2 for continuously varying reaches the maximum value Response delay time calculation step and
It is installed in a continuous heating furnace including an abnormality determination step of determining an abnormality of the oxygen concentration meter when the calculated response delay time of the oxygen concentration meter is longer than a predetermined threshold value. How to determine the abnormality of the oxygen concentration meter.
前記酸素濃度計により第１の特定時間から第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉内の排ガス中の酸素濃度を取得する酸素濃度取得部と、
燃料ガス流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記連続式加熱炉に設けられたバーナへの燃料ガス流量を取得する燃料ガス流量取得部と、
燃焼空気流量計により前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に測定された前記バーナへの燃焼空気量を取得する燃焼空気流量取得部と、
取得した燃焼空気流量と前記連続式加熱炉内で使用される理論空気量とから前記第１の特定時間から前記第２の特定時間に至るまで連続的に変化する空気比を算出する空気比算出部と、
前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度を目的変数とし、取得された前記第１の特定時間における前記燃料ガス流量及び算出された前記第１の特定時間における前記空気比を説明変数として重回帰分析を行い、重回帰分析の結果得られる前記第１の特定時間における排ガス中の予測酸素濃度と取得された前記第１の特定時間における排ガス中の酸素濃度との前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２を算出し、この相関係数Ｒ２の算出を前記第１の特定時間における相関係数Ｒ２から前記第２の特定時間における相関係数Ｒ２まで連続的に行って、連続的に変化する相関係数Ｒ２を算出する相関係数算出部と、
前記酸素濃度計により排ガス中の酸素濃度を測定した前記第１の特定時間から、連続的に変化する前記相関係数Ｒ２が最大値に至る時間までの前記酸素濃度計の応答遅れ時間を算出する応答遅れ時間算出部と、
算出された前記酸素濃度計の応答遅れ時間が、所定の閾値よりも長い場合に、前記酸素濃度計の異常と判定する異常判定部とを備えていることを特徴とする連続式加熱炉内に設置された酸素濃度計の異常判定装置。 It is an abnormality judgment device of the oxygen concentration meter installed in the continuous heating furnace.
An oxygen concentration acquisition unit that acquires the oxygen concentration in the exhaust gas in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by the oxygen concentration meter.
A fuel gas flow rate acquisition unit that acquires a fuel gas flow rate to a burner provided in the continuous heating furnace continuously measured from the first specific time to the second specific time by a fuel gas flow meter. When,
A combustion air flow rate acquisition unit that acquires the amount of combustion air to the burner continuously measured from the first specific time to the second specific time by a combustion air flow meter.
Air ratio calculation to calculate the air ratio that continuously changes from the first specific time to the second specific time from the acquired combustion air flow rate and the theoretical air amount used in the continuous heating furnace. Department and
The oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time is used as the objective variable, and the obtained fuel gas flow rate at the first specific time and the calculated air ratio at the first specific time are used as explanatory variables. A regression analysis is performed, and the predicted oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time obtained as a result of the multiple regression analysis and the acquired oxygen concentration in the exhaust gas at the first specific time are obtained at the first specific time. calculating a correlation coefficient R 2, performs calculation of the correlation coefficient R 2 to the continuously until the correlation coefficient R 2 in the second specific time from the correlation coefficient R 2 in the first specific time, a correlation coefficient calculation unit for calculating a correlation coefficient R 2 for continuously changes,
From the oxygen concentration of the first specified time of measuring the oxygen concentration in the exhaust gas by meter, calculating the response delay time of the oxygen concentration meter up to the time that the correlation coefficient R 2 for continuously varying reaches the maximum value Response delay time calculation unit and
The continuous heating furnace is provided with an abnormality determination unit that determines that the oxygen concentration meter is abnormal when the calculated response delay time of the oxygen concentration meter is longer than a predetermined threshold value. Abnormality judgment device of the installed oxygen concentration meter.
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