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燃焼安全の基礎知識

第4章 バーナコントローラ(プロテクトリレー)

4.1.工業用ガス燃焼装置の安全制御と操作
出典:「工業用ガス燃焼設備の安全技術指標」社団法人日本ガス協会 平成21年1月
4.2.燃焼装置のプレパージ・点火時間(爆発下限時間)の簡易的算出例
4.3.バーナコントローラ(プロテクトリレー)の基本機能
4.4.各種バーナコントローラの選定
4.5.ダイナミックセルフチェックバーナコントローラAUR450と工業炉の計装例
参考資料 (会員様専用ページ 会員ログインしてからご覧ください)
出典: 日本バーナ研究会会報 第74号 「燃焼安全制御のための時間管理の評価方法」
山武 諸星征夫 93/12

■ 4.1.工業用ガス燃焼装置の安全制御と操作

出典:「工業用ガス燃焼設備の安全技術指標」 社団法人日本ガス協会 平成21年1月

■ 4.1.1.ガス燃焼装置の点火・運転・停止のための安全技術指標

ガス燃焼装置の制御および操作で、特に点火操作は秒単位の短時間で行われ、正しい操作と適確な 判断が求められ、僅かの操作ミスおよび判断ミスが発生すると燃焼装置の爆発などの災害に発展する 可能性がある。 下記、各々の安全技術指標は必ず守らなければならない。

1.点火に関して

正しい点火操作は、ガス燃焼設備の安全の基本である。炉内に爆発性のガスと空気の混合気が蓄積していると、爆発事故を引き起こすおそれがある。 点火の前には、炉内の残留ガスを炉外に排出するプレパージを行い、点火操作は、取扱い説明書に従って正しく実施し、火を着けた布などを炉内に入れてガスバルブを開くような点火操作を行ってはならない。

(1) 事前準備
ガス燃焼設備に点火する前に、以下の確認作業を行うこと。
警報や異常が発生していないこと。
ガス、燃焼用空気、排気など各配管の手動弁が正規の位置にあること
警報、異常状態が発生している場合には、調査を行い、原因を究明し、正常状態に復帰してから点火操作を行うこと。
(2) 強制通風方式の場合のプレパージ
強制通風方式の場合は、点火の直前に以下の要領でプレパージを行う。
プレパージは、炉内容積又はラジアントチューブ等の内容積と、排気ダクト容積の合計容積の5倍以上の量の空気または不活性ガスで行う。
プレパージに空気を使用する際の空気流量は、最大燃焼時に使用する空気流量の50%以上とする。
プレパージ中は、排気ダンパ等が所定の開度となっていることを確認する。なお、自動開閉式の排気ダンパを使用している場合は、全開とすること。
熱風乾燥炉など循環式の加熱設備では、加熱設備内の気体を燃焼用ブロアもしくは排気ファンを用いて確実に炉外に排出し、循環ファンのみによるプレパージを行ってはならない。
(3) 自然通風方式の場合のプレパージ
強制通風装置が無いガス燃焼設備においても、炉内に可燃性ガスの滞留がないことを点火前に確認すること。
(4) 制御目的の消火後の再点火時のプレパージの省略
制御目的の消火後の再点火時においても、プレパージを行うこととする。
但し、以下のいずれかの条件で再点火を行う場合は、プレパージを省略することができる。
専用の火炎監視装置を設備した点火用バーナが連続燃焼を行っている場合
炉内温度が760℃を超えている場合
複数のバーナシステムにおいて、共通する燃焼室内又は燃焼ゾーンでバーナが1本以上燃焼している場合
炉内雰囲気が、爆発下限界(LEL)の25%以下であることが証明される場合
パルス燃焼方式で確実な点火源をもち、主バーナ専用の火炎監視装置を設備している場合
ラジアントチューブや浸漬管等が金属製で、かつ爆発耐力をもっており、確実な着火源を持っている場合
(5) 点火
プレパージ完了後、速やかに所定の操作方法に従い点火するものとする。 所定の操作方法とは、点火に適正な空気量とし、確実な点火源を作り、ガスのバルブを開き着火させる方法である。
加熱設備の炉外につながる扉は、点火時に開放することが可能であれば、開放することが望ましい。
手動点火の場合は、プレパージ完了後点火源を準備してから、ガスのバルブを開き、5秒以内に点火を行うことが望ましい。更に、バーナに着火したことを目視または火炎監視装置で確認する。 また、複数のバーナを使用する場合には、必ず1本ずつガスバルブを開き、所定の操作方法に従い点火し、火炎を確認する。
自動点火の場合は、パイロットバーナの点火トライアル時間は10秒以内、パイロットバーナからメインバーナへのメイン炎着火時間は5秒以内とする。 また、パイロットバーナを用いる場合には、消炎応答時間プラス1秒以上のパイロット炎確認時間を設けることが望ましい。

図4-1 自動点火操作の例
図4−1 自動点火操作の例
注意: 連続および重複パイロット方式の場合、メインバーナ用の燃焼監視装置が別途必要。
(4.1.2の 1.連続パイロット、2.重複パイロットの項を参照)

全ての燃焼範囲で安全に着火できないバーナは、点火時の燃焼量を減少させる低燃焼点火を行わなければならない。 また、350kWを超えるバーナも低燃焼点火を行うことが望ましい。

2.運転に関して

(1) 正常な燃焼を維持するために、空気比を常に適正に保たなければならない。
(2) 運転中は適宜、燃焼状態などを監視し、異常時には適切な処置をとる。
(3) 運転中に失火した場合もしくは危険な状態が発生した場合、速やかに所定のガス弁を閉止する。 再起動は、安全を確認した後、プレパージから所定の操作方法に従って点火操作を行う。
但し、以下のいずれかの条件ではプレパージを省略することができる。
炉内温度が760℃を超えている場合
複数のバーナシステムにおいて、共通する燃焼室内又は燃焼ゾーンでバーナが1本以上燃焼している場合。

3.停止に関して

(1) ガス加熱設備の運転を停止する場合は、取扱い説明書に記載される方法に従い、所定のガスバルブを閉止し、必要に応じポストパージを行う。
(2) 連続パイロット及び重複パイロットの場合は、メインバーナ、パイロットバーナの順、もしくは、同時に消火を行う。

■ 4.1.2.各種パイロットバーナとメインバーナの運転方法

パイロットバーナは、メインバーナの燃焼用空気の影響や、メインバーナ着火時の圧力変動などの影響を受けても火炎の安定性が高く、確実にメインバーナを着火させるものでなければならない。
また、パイロットバーナが着火していても、メインバーナに着火するとは限らず、安全上パイロットバーナとメインバーナに独立した火炎監視装置を設置することが原則となる。

パイロットバーナとメインバーナの運転方法には次の方法がある。

1. 連続パイロット(Continuous pilot)
2. 重複パイロット(Intermittent pilot)
3. 時限パイロット(遮断パイロットとも呼ばれる)(Interrupted pilot)
4. 交替パイロット(Alternating pilot)

図4-2 パイロットバーナとメインバーナの運転方法
図4-2 パイロットバーナとメインバーナの運転方法

1.連続パイロット(Continuous pilot)

連続パイロットとは、メインバーナの運転状態(温度調節計などの制御目的によるメインバーナの燃焼停止または燃焼継続)に関係なくパイロットバーナを連続して燃焼運転する方法である。 メインガス遮断弁の開閉によりオン・オフ制御を行うことができ、比較的な簡単なシステムとなる。 連続パイロットの場合、前述のようにパイロットバーナが着火していても、メインバーナに着火するとは限らず、安全上パイロットバーナとメインバーナに独立した火炎監視装置を設置することが原則となる。

2.重複パイロット(Intermittent pilot)

重複パイロットとは、メインバーナへの点火後も、メインバーナと並行してパイロットバーナを運転し、メインバーナの燃焼停止と同時にパイロットバーナも運転停止させる方法である。 温度制御上、メインバーナの停止時間が長くなり、その間、燃焼用プロワも停止することにより炉内に空気を供給することによる熱損失を防止し、省電力を図るようなケースに採用される。 重複パイロットの場合も、火炎検出器を1台とすると、火炎検出器はパイロットバーナ火炎のみを検出することになり、メインバーナに火移りが確実に行われ、かつメインバーナが失火しないことが立証できない。 そのため、JIS B 8415にも記載される様に、連続パイロット、重複パイロットを採用する場合には、メインバーナ火炎を独立して検出できる火炎検出器を別途設ける必要がある。

3.時限パイロット(Interrupted pilot)

時限パイロットは、パイロットバーナに点火後、その着火を火炎検出器で確認し、メインバーナへの着火動作を一定時間(「メイン炎着火時間」と言う)行った後、パイロットバーナの燃焼運転を停止する方法である。 比例制御を行う設備に広く使用されている。 時限パイロットの場合はパイロット火炎とメイン火炎の両方が検出できる位置に炎検出器を取り付けておけば、火移り不良が検出でき安全確保されるため、火炎検出器を1台とすることができる。

4.交替パイロット(Alternating pilot)

交替パイロットは、時限パイロットと同様にメインバーナ着火後にパイロットバーナの運転を停止するが、制御消火信号を受けた際に、パイロットバーナを再点火してからメインバーナを消火する方法である。 制御目的の点火時にプレパージが省略でき、制御時に頻繁にON/OFFする場合に使用される。 交替パイロットの場合も、パイロット火炎とメイン火炎の両方が検出できる位置に炎検出器を取り付けておけば、火移り不良が検出でき安全確保されるため、火炎検出器を1台とすることができる。

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■ 4.2.燃焼装置のプレパージ・点火時間(爆発下限時間)の簡易的算出例

*表題の算出は、下記資料から引用した。 コンポクラブ 会員サービス 論文、技術資料へジャンプし、閲覧ください。
出典: 日本バーナ研究会会報 第74号 「燃焼安全制御のための時間管理の評価方法」
    山武 諸星征夫 '93/12

前項4.1で述べたように、ガス燃焼装置の点火操作は秒単位の短時間で、迅速かつ正しい操作と適確な判断のもとで行わなければならない。 下図、燃焼装置(炭化水素/CH系燃料)を想定し、前提条件をもとに、表題のプレパージと点火時間(爆発下限時間)を簡易的に算出する。

図4-3 燃焼装置の概要
図4-3 燃焼装置の概要

燃焼装置の前提条件

燃料は炭化水素系(CH系燃料/天然ガス)であること
燃焼室容積 = V [m3]
最大燃焼量 = I [kcal/h] =I ×1.17[W]
燃焼室負荷 = K = I / V [kcal/h/m3] = I ×1.17/ V [W/m3]

* 旧表示のcalからSI単位系への換算:
1[cal] = 4.2[J]
1[kcal/h] = 4.2[kJ/h]
  = 4.2/3600[kJ/s]
  = 4.2×103/3600[J/s]
  ≒1.17W

燃焼室負荷K(*)の推移
旧型のバーナ(自然通風):40×104[kcal/h/m3]
(=46.8×104[W/m3])
一般的なバーナ:80×104[kcal/h/m3]〜100×104[kcal/h/m3]
最近のバーナ:200×104[kcal/h/m3]以上
(*) 燃焼室負荷とは、バーナ燃焼の場合、燃焼室1m3、1時間あたりの熱発生量をいう。

1. プレパージ時間 T1 の算出例
炭化水素系燃料の混合気を理論空気比で完全燃焼させるためには、発熱量 10000kcal(=4.2×104kJ)あたりでは、ガス1m3に対して10m3の空気が必要であり、これは燃料の種類によらず一定であることが知られている。換気回数を C とすると次式が成り立つ。(両辺の単位はともにm3
C × V [m3]=10×1[m3]/10000 [kcal]× I [kcal/h]×T1[h]
K = I / V であるから、
T1 [h]=10000×0.1×C/K
単位を時間から秒へ変換すると
T1 [s]=3600×10000×0.1×C/K
が得られる。
一般的な基準では燃焼室容積の5倍でパージする(5回換気)ので、C =5とすると
T1 [s]=3600×10000×0.1×C/K
旧型のバーナ(自然通風)での燃焼室負荷K[kcal/h/m3]の値を代入すると、
T1 [s]=360×104×5/(40×104
      =45s

同様にSI単位系で計算する。
C × V [m3]=10×1[m3]/(4.2×104×103[J]× I [W]×T1 [s]
K = I / V であるから、
T1 [s]=4.2×104×103×0.1×C/K
一般的な基準では燃焼室容積の5倍でパージする(5回換気)ので、C=5とすると
T1 [s]=4.2×104×103×0.1×5/K
旧型のバーナ(自然通風)での燃焼室負荷K [W/m3]の値を代入すると、
T1 [s]=4.2×104×103×0.1×5/(46.8×104
      =45s


2. 点火時間 T2(爆発下限時間)の算出例
最大燃焼量I [kcal/h](=I ×1.17[W])とT2 [h]を用いると、注入される熱量はT2 ×I [kcal](=T×3600×I ×1.17[J])で表される。
一方、理論空気比で燃焼させたときの混合気1m3あたりの発熱量をH[kcal/m3] (=4.2×103×H[J/m3]) とすると、点火時間T2 間の噴出量はT2 ×I /H [m3]で表される。
炉内の燃料濃度Lは、(噴出量)/Vなので、
L =T2 I /HV
となる。
燃料濃度Lが爆発限界値L0 に達する時間T2 [h]は、L0 =T2 I /HVを用いて次式で表される。
T2 [h]=HVL0 /I
      =H L0 /K
一般的に、発熱量Hと爆発限界値L0 の積H×L0はほぼ一定であり、500[kcal/m3]とすると、
T2 [h]=500/K
T2 単位を時間から秒へ変換し、旧型のバーナ(自然通風)での燃焼室負荷K [kcal/h/m3]の値を代入すると、
T2 [s]=500×3600/40×104
      =4.5s
が得られる。
同様にSI単位系で計算する。
燃料濃度Lが爆発限界値L0 に達する時間T2 [s]は、
L0 =(T2 ×3600)×(I ×1.17)/((H ×4.2×103)×V )
を用いて次式で表される。
T2 [s]=(HVL0 ×4.2×103)/(I ×1.17×3600)
      =HL0 /K ×4.2×103/(1.17×3600)
一般に、発熱量Hと爆発限界値L0 の積 H ×L0はほぼ一定であり、4.2×500×103[J/m3]とすると、
T2 [s]=4.2×500×103/K ×4.2×103/(1.17×3600)
旧型のバーナ(自然通風)での燃焼室負荷K [kcal/h/m3]の値を代入すると、
T2 [s]=4.2×500×103/(46.8×104)×4.2×103/(1.17×3600)
      =4.5s
が得られる。

3. 各種燃焼室負荷に対してのプレパージ時間と点火時間(爆発下限時間)の算出結果
(燃料が天然ガスの場合)

下表は安全度(係数)を1とした場合であり、爆発限界値などは温度の依存性もあり、安全度を2とする。(プレパージ時間を2倍、点火時間を1/2倍にする)
表4-1 各種燃焼室負荷に対するプレパージ時間と点火時間(爆発下限時間)の算出結果
バーナ形式
注2

燃焼室負荷K
プレパージ
時間
T1

点火時間
T2
低燃焼時間
T2 X5倍

注1
旧型バーナ
(自然通風)
40×104[kcal/h/m3
(46.8×104[W/m3])
45秒 4.5秒 22.5秒
一般的のバーナ 80×104[kcal/h/m3
〜100×104[kcal/h/m3
(93.6×104[W/m3
〜117×104[W/m3])
22.5〜18秒  2.3〜1.8秒 11.5〜9.0秒
最近のバーナ 200×104[kcal/h/m3]以上
(234×104[W/m3])以上
9秒以上 0.9秒以下 4.5秒以下
ガス瞬間湯沸し器
(参考)
300×104[kcal/h/m3]以上
(351×104[W/m3])以上
6秒以上 0.6秒以下 3.0秒以下

*注(1): メインバーナ点火時間×5(倍)=低燃焼点火時間(パイロット点火時間)
*注(2): 1基のメインバーナの燃焼量が350kW(=30×104kcal/h)を超える場合は、操業上の安全性を高めるため、 スローオープン・クイックシャットオフタイプの安全遮断弁を使用し、かつ低燃焼着火・消火を行うことによって、着火時・消火時の熱膨張によるショックを極力回避することが望ましい。


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■ 4.3.バーナコントローラ(プロテクトリレー)の基本機能

バーナの運転・火炎監視の安全上重要な役割をもっており、フェールセーフ設計がされており 、第1章「燃焼安全装置の概要」で説明した通り下記の主な機能がある。

1. 燃焼監視と安全遮断
火炎検出器によりバーナ火炎の断火を検出し、速やかに燃料の安全遮断を行う。
2. 安全な燃焼シーケンスによる燃焼装置の起動・運転・停止
起動時に正しいシーケンス順序、タイミングにより各機器をオンする。
不着火、断火や燃焼停止の場合、定められたシーケンス順序により各機器をオフする。
3. 安全起動(セーフティスタート)
起動信号毎に主要部品を自己点検する。
炎の疑似信号がある場合、バーナの起動を防止する。
4. フェールセーフ設計
自己点検回路もフェールセーフ設計である。
点火順序が狂うことがない。
シーケンスタイミングは、危険方向への故障はない、例えば、プレパージは短くならない。点火タイミングは、長くなったりしない。

表4-2 ガス・オイル焚きバーナコントローラ(プロテクトリレー)の機能一覧

名称
形番
バーナコントローラ
手動点火 または
フレームリレー
プロテクトリレー プログラマー
AUR300
350
R4332 FRS100 FRS110 AUR450 R4715 R4750 R4780
C B B C A C B B C B C F
フレーム検出回路内蔵 アンプ FRS100 接点
火炎検出器 AUD300C ,
AUD500C
- - - - - - - - - -
C7035A,
C7027A
- - - - - - - - -
C7012A - -   - - - - - -
C7012E - - - - - - - - - - -
C7076 - - - - - - - - - - -
フレームロッド - - - - - - -
プレパージをする - - - - - -
パイロット確認時間 - - - - - - -
安全起動点検を行なう
ロックアウトする - - - -
リセット方法 リセットボタン - - - - -
接点入力 - - - - - - - - - -
インターロック入力 - - - - - - - -
断火時ロツクアウトする - - - -
地格検出機能 - - - - - - -
アラーム表示 - - - - 7セグ
シーケンス表示 - - - - - - -
プレパージスタート前にエアフローSWのチェックをする - - - - - - - - -
通信・データメモリ、ローダ接続 - - - - - - - - - -
*連続運転装置、バッチ運転装置とは?
連続運転装置 :24時間以上連続して燃焼を続ける装置
バッチ運転装置:24時間以内に1回以上、起動・停止する装置


表4-3 オイル用バーナコントローラ機能一覧(組合せ火炎検出器:可視光火炎検出器AFD100)


R4440H R4424
C D E
適用装置 連続運転装置 *
バッチ運転装置 *
フレーム検出回路を内蔵している
火炎検出器 AFD100
プレパージをする
プレパージプレイグニッション  
安全起動点検を行う
安全スイッチがある
ポストイグニッションをする
断火時イグニッションリターン(リサイクル)をする ○/−
断火時プレパージリターン(リサイクル)をする
断火時ロックアウトする
Lo,Hi電磁弁出力がある
アラーム表示がある

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■ 4.4.各種バーナコントローラの選定

■ 4.4.1.燃焼装置の運転方式

燃焼装置の装置の運転方式により、分類すると次のようになる。

(1) バッチ運転の装置 24時間以内に1回以上、起動・停止する装置
※主に、ビルの冷・暖房などに使われている熱源
(2) 連続運転の装置 24時間以上連続して燃焼を続ける装置
※プラントのボイラ、加熱炉、乾燥炉・・・など

■ 4.4.2.バーナコントローラ(プロテクトリレー)の選定

バーナコントローラ(プロテクトリレー)は燃焼装置の運転方式を考慮して設計されているので、燃焼装置にバーナコントローラを選定する場合は、この点に注意して行うこと。

図4-4 燃焼装置による選定
図4-4 燃焼装置による選定
注:
連続運転装置用の『連続自己点検付バーナコントローラ』は「ダイナミックセルフチェックバーナコントローラ」と呼んでいる。
連続運転用のバーナコントローラはバッチ運転用としても適用できる。
バッチ運転装置であっても、より安全を考慮する場合は、連続運転用の燃焼監視装置(火炎検出器、バーナコントローラ)を使用のこと。

■ 4.4.3.バーナコントローラ(プロテクトリレー)の種類と選定

バーナコントローラの選定に当たっては、組み合わせ火炎検出器、プレパージ時間、点火トライアル時間や装置に要求される各種安全指針、指標などを考慮して選定する。

1. ボイラ、吸収式冷温水機
安全指針、指標に要求される機能はバーナの燃焼量や装置の容量によって区分されている。
図4-5 バーナコントローラの選定
図4-5 バーナコントローラの選定
注:組み合わせ火炎検出器 ガスバーナ: UV(ウルトラビジョン)、フレームロッド
油 バーナ: UV(ウルトラビジョン)
(R4440H、R4424の場合は、可視光火炎検出器AFD100)

2. 加熱炉、乾燥炉・・・
一般に工業炉では、マルチバーナの場合、運転方式に合わせ、プレパージ機能のないバーナコントローラが多く使用されている。
図4-6 バーナコントローラの選定
図4-6 バーナコントローラの選定
* 各装置に必要となる機能を外部回路で追加する。
  バーナコントローラの負荷制御端子の接点容量が、使用する負荷(点火トランス、安全遮断弁等)の電気容量より小さい場合は、第2章の図2-4、図2-5を参照して安全指標に沿った回路を構成のこと。
注: 組み合わせ火炎検出器 ガスバーナ: UV(ウルトラビジョン)、フレームロッド
  油 バーナ: UV(ウルトラビジョン)


■ 4.4.4.バーナコントローラの選定手順

燃焼装置の計装を進めるなかで、特に重要なことは、燃焼装置の仕様に合致した最適計装を行うこと。

ここでは、その計装を進めるなかでバーナコントローラの選定の目安について手順を示す。

選定手順

1. 対象装置の運転方式は?
バッチ運転の装置か? 連続運転の装置か?
2. 対象装置(バーナ)の燃焼量は?
注:燃焼装置がマルチバーナの場合は、バーナ個々の燃焼量は?
3. 組み合わせ火炎検出器の種別は?/バーナ燃料の種別は?
火炎検出器:フレームロッド、アドバンストUVセンサ(AUD300、AUD500)、小形ウルトラビジョン(C7035A、C7027A)、ウルトラビジョン(C7012A/E/C/F)、高感度ウルトラビジョン(C7076A/D)
4. 以上の対象装置の概要を把握したのち、
バーナコントローラの適用燃焼量
バーナコントローラの装置の運転方式による適用
バーナコントローラと適用火炎検出器
に照らし合わせて、バーナコントローラの選定をする。

バーナコントローラの選定手順について列記したが、燃焼装置の安全については、あくまでもシステムとして考える必要がある。

図4-7 バーナコントローラの適正燃焼量
図4-7 バーナコントローラの適正燃焼量
注:組み合わせ火炎検出器 ガスバーナ: UV(ウルトラビジョン)、フレームロッド
油 バーナ: UV(ウルトラビジョン)
*1: プレパージ、低燃焼点火、断火時ノンリサイクルなど、各バーナコントローラに不足する必要な機能は
補完すべき回路を用意する必要がある。

図4-8 運転方式による選択と火炎検出器組合せ
図4-8 運転方式による選択と火炎検出器組合せ
* バッチ運転: 24時間以内に 1回以上バーナ発停のある装置
** 連続運転: 24時間以上連続して燃焼を続ける装置

表4-4 バーナコントローラと適用火炎検出器

運転方式 バーナコントローラ フレームロッド C7035A
C7027A
C7012A
C7012C
C7012E
C7012F
C7076A
C7076D
AUD300
AUD500
B R4715B          
B R4750B          
B R4750C          
B R4780B        
B R4780C          
B FRS110/100B        
B FRS110/100C          
B,C R4332B ○(R7247B)     ○(R7247C) ○(R7476A)  
B,C AUR300/350C          
B,C AUR450C          

B:バッチ運転用 C:連続運転用 ( ):増幅器

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■ 4.5.ダイナミックセルフチェックバーナコントローラAUR450と工業炉の計装例

■ 4.5.1.AUR450概要

ダイナミックセルフチェックバーナコントローラAUR450Cは、アドバンストUVセンサAUD300Cおよび防爆形アドバンストUVセンサAUD500Cと組み合わせて使用する連続運転用のバーナコントローラで、ガスバーナ、オイルバーナを正しい順序で安全に自動点火、監視する燃焼安全制御機器です。
AUR450はAUD300C/500Cのシャッタを駆動することによって、チューブユニットや火炎検出回路を連続してチェックしながら燃焼監視を行い、メンテナンスやトラブル発生時の対処に役立つ7セグメント表示や通信機能が装備されています。
7セグメントは、フレーム電圧やシーケンスコード、アラームコードを表示します。AUR450用スマートローダパッケージを使用して各種アラーム発生前のフレーム電圧や過去のアラーム履歴、運転時間、点火回数を読み出すことができます。

写真 AUR450

■ 4.5.2.AUR450の機能

AUR450はバーナの運転・火炎監視を行うにあたり安全上重要な役割をもっており、安全確保の設計がされています。

1.燃焼監視と安全遮断

バーナの断火を検出し、速やかに燃料を安全に遮断します。
不着火、断火や燃焼停止の場合、定められたシーケンスにより各機器を停止させます。

2.燃焼装置の起動・運転・停止

定められた順序、タイミングにより各機器を動作させます。

3.確実な点火時間の確保

点火回路は部品故障においても仕様の時間を超えて点火動作することがないように考慮した回路で、安全が確保されます。

4.安全起動(セイフティスタート)

点火回路は部品故障においても仕様の時間を超えて点火動作することがないように考慮した回路で、安全が確保されます。
故障を検出したときはバーナは起動しません。
疑似火炎の検出・チューブユニットの疑放電、点火回路の故障、警報回路の故障などをチェックします。

5.確実な点火時間の確保

北米、欧州の安全規格に基づいた安全設計行い、認証を取得しています。
欧州、北米で使用するの燃焼安全装置に使用することができます。

6.ダイナミックセルフチェック

定常燃焼中もAUD300C/500Cのセンサ故障や火炎検出回路の故障を連続的にチェックし故障の場合は速やかに燃料を遮断しロックアウトします。

7.部品故障に対する安全を確保する設計

北米、欧州の安全規格に基づいた安全設計行い、認証を取得しています。 欧州、北米で使用するの燃焼安全装置に使用することができます。

■ 4.5.3.時限パイロット方式使用時のAUR450計装例(工業用燃焼炉:1本バーナ)

1.工業用燃焼炉の計装例(1本バーナ、時限パイロット方式)

図4-9 AUR450工業用燃焼炉(1本バーナ、時限パイロット)の計装例
図4-9 AUR450工業用燃焼炉(1本バーナ、時限パイロット)の計装例

注意: バーナ制御回路を構築時の注意
安全制御・操作回路はリスクアセスメントに基づく本質安全設計方策を講じること。
インターロック(リミット含む)接点は、負荷(点火トランス、パイロット安全遮断弁、メイン安全遮断弁等)を直接切れるよう構成すること。
全ての遮断接点は、電源の非接地側のこと。また、必要に応じて漏電ブレーカ、接点両切化などの漏電対策を実施のこと。
安全制御操作回路は、異常の場合、必要に応じて点灯、警報音などで速やかに警報を出力するものとすること。

2.AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【時限パイロット方式の例】

図4-10 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【時限パイロット方式の例】
図4-10 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【時限パイロット方式の例】
*1: エアー圧力スイッチ――次の確認回路を設けること。
ブロワ起動時、空気の流れのない状態で、圧力を検出しないことを確認する。
もし、空気の流れのない状態で検出した場合は、起動してはならない。

注意: JIS B 8415では、インターロック、各バーナへの点火時間は次のようになっている。
パイロットバーナ点火時間:10秒max、メインバーナ点火時間:5秒max
インターロック(リミット含む)接点は、負荷(点火トランス、パイロット弁、メイン弁)を直接切れるよう構成すること。

■ AUR450のシーケンスチャート

AUR450の動作シーケンスを示す。
注意: ブロワ運転・停止回路/プレパージ回路によりプレパージが完了し、AUR450の端子(18)に接続している「プレパージ完了接点」がONした後、「バーナ起動接点」がONしてからの動作をシーケンスチャートに示す。

1.正常時動作

電源、インターロック、プレパージ完了接点がオンの状態で起動接点がオンすると、下記シーケンスで動作していき、定常燃焼シーケンスになる。
起動接点がオフすると待機になる。

図4-11 AUR450、AUR450正常時動作のシーケンスチャート
図4-11 AUR450正常時動作のシーケンスチャート
* シャッタへの電圧出力オン時(開動作)は、シャッタLEDは消灯、 シャッタへの電圧出力オフ時(閉動作)は、シャッタLEDは点灯する。

表4-5 シーケンスコード表示
   通常時は、各シーケンスに応じたシーケンスコードが表示される。
表示 シーケンス 内 容
-- 待機 起動接点入力オフで待機
P1 スタートチェック スタートチェック本器とAUD300C/500Cの起動チェック
P2 イグニッショントライアル パイロットバーナへの点火
P3 パイロットオンリ パイロットバーナが確実に着火していることを確認
P4 メイントライアル メインバーナへの点火
P5 定常燃焼 メインバーナ着火後の火炎監視

2.スタートチェック異常時動作(疑似火炎)

スタートチェックで異常(疑似火炎)を検出し、10s経過しても復帰しない場合は、ロックアウトする。
疑似火炎を検出している間、フレームモニタ出力K6はオンする。
E2(疑似火炎)とP1が交互に表示される。

図4-12 AUR450スタートチェック異常時動作(疑似火炎)のシーケンスチャート
図4-12 AUR450スタートチェック異常時動作(疑似火炎)のシーケンスチャート

表4-6 アラームコード表示
   ロックアウト発生時には、自動的にアラームコード表示に切り替わる。
   この場合、ロックアウトが発生したシーケンスコードとアラームコードを交互に表示する。
表示 アラーム名内容 内 容
E0 スタートチェック 異常瞬停または部品故障など何らかの理由によりによりスタートチェックが完了しない場合
E1 インターロック インターロックが作動した場合
E2 疑似火炎 残火などの疑似火炎を検出した場合
E3 UV異常 シャッタ出力が閉であるにもかかわらず、火炎を検出した場合
E4 不着火 E4 不着火イグニッショントライアル完了時に火炎を検出できなかった場合
E5 断火 下記のシーケンスで断火した場合
パイロットオンリ
メイントライアル
定常燃焼

3.スタートチェック異常時動作(自己放電)

スタートチェックで異常(自己放電)を検出し、10s経過しても復帰しない場合は、ロックアウトする。
このときフレームモニタ出力は出ず、FLAMELEDも点灯しない。
E3(UV異常)とP1が交互に表示される。

図4-13 AUR450スタートチェック異常時動作(自己放電)のシーケンスチャート
図4-13 AUR450スタートチェック異常時動作(自己放電)のシーケンスチャート

4.不着火時動作

イグニッショントライアルタイミングを超えて着火検出しない場合は、ロックアウトしアラームを出す。
E4(不着火)とP2が交互に表示される。

図4-14 AUR450不着火時動作のシーケンスチャート
図4-14 AUR450不着火時動作のシーケンスチャート

5.断火時動作

定常燃焼中に断火を検出した場合は、ロックアウトしアラームを出す。
E5(断火)とP5が交互に表示される。

図4-15 AUR450断火時動作のシーケンスチャート
図4-15 AUR450断火時動作のシーケンスチャート

6.インターロック時動作(定常燃焼中のインターロック動作)

ロックアウトインターロックの接点が外れてオフした場合、ロックアウトし、アラームを出す。
E1(インターロック)とP5が交互に表示される。

図4-16 AUR450インターロック時動作(定常燃焼中のインターロック動作)のシーケンスチャート
図4-16 AUR450インターロック時動作(定常燃焼中のインターロック動作)のシーケンスチャート

7.インターロック時動作(待機中〜起動信号までのインターロック動作)

起動接点入力前にロックアウトインターロックの接点が外れてオフしても、ロックアウトはしない。
その状態で起動信号が入力された場合、ロックアウトしアラームを出す。
E1(インターロック)とP1が交互に表示される。

図4-17 AUR450インターロック時動作(待機中〜起動信号までのインターロック動作)のシーケンスチャート
図4-17 AUR450インターロック時動作(待機中〜起動信号までのインターロック動作)のシーケンスチャート

■ 4.5.4.重複パイロット方式使用時のAUR450計装例【工業用燃焼炉:1本バーナ】

1.工業用燃焼炉の計装例(1本バーナ、重複パイロット方式)

図4-18 AUR450工業用燃焼炉(1本バーナ、重複パイロット)の計装例
図4-18 AUR450工業用燃焼炉(1本バーナ、重複パイロット)の計装例

『重複パイロット方式時の計装、回路構成の注意事項』
(1) パイロットバーナ、メインバーナ、個々に火炎監視装置(火炎検出器、バーナコントローラ)を設けること。
(2) メインバーナ用火炎検出器はパイロットバーナ火炎を検出しない位置に設置のこと。
(3) リミット、インターロックは必ず、パイロットバーナ用、メインバーナ用バーナコントローラのリミット、インターロック入力へ接続し、負荷(点火トランス、パイロット遮断弁、メイン遮断弁等)を直接切れる構成とすること。
(4) メインバーナ用バーナコントローラのインターロック入力端子、起動入力端子に、必ず、パイロットバーナ用バーナコントローラの「メインバーナ着火可出力(パイロット炎着火信号)」を接続して、起動する回路とすること。
(5) パイロットバーナ、メインバーナの点火失敗時、断火時はバーナを全て停止する回路とすること。

2.AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【重複パイロット方式の例】

図4-19 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【重複パイロット方式の例】
図4-19 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【重複パイロット方式の例】
*1: エアー圧力スイッチ――次の確認回路を設けること。
ブロワ起動時、空気の流れのない状態で、圧力を検出しないことを確認する。
もし、空気の流れのない状態で検出した場合は、起動してはならない。
*2: メイン用バーナコントローラの起動、インターロック条件として、メインバーナ着火可出力(パイロット炎着火信号)を使用して回路を構成すること。
*3: 外部リセット入力は個々のAUR450Cに設けること。他のAUR450Cの外部リセット入力を共用使用することはできない。

注意: JIS B 8415では、各バーナへの点火時間、インターロックの接続は次のようになっている。
パイロットバーナ点火時間:10秒max、メインバーナ点火時間:5秒max
インターロック(リミット含む)接点は、負荷(点火トランス、パイロット弁、メイン弁)を直接切れるよう構成すること。

■ 4.5.5.工業用燃焼炉:AUR450、マルチバーナ適用時の計装例【時限パイロット方式】

1.工業用燃焼炉のマルチバーナの計装例(時限パイロット方式) 【非同期点火・非同期消火の場合】

図4-20 AUR450工業用燃焼炉マルチバーナ(時限パイロット)の計装例
図4-20 AUR450工業用燃焼炉マルチバーナ(時限パイロット)の計装例

2.AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図【非同期点火・消化、時限パイロット方式の例】

図4-21 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図 【マルチバーナ、時限パイロット方式、非同期点火・非同期消火の例】
図4-21 AUR450、外部機器との結線例と内部ブロック図 【マルチバーナ、時限パイロット方式、非同期点火・非同期消火の例】
*1: エアー圧力スイッチ――次の確認回路を設けること。
ブロワ起動時、空気の流れのない状態で、圧力を検出しないことを確認する。
もし、空気の流れのない状態で検出した場合は、起動してはならない。
*2: 外部リセット入力は個々のAUR450Cに設けること。他のAUR450Cの外部リセット入力を共用使用することはできない。

注意: JIS B 8415では、各バーナへの点火時間、インターロックの接続は次のようになっている。
パイロットバーナ点火時間:10秒max、メインバーナ点火時間:5秒max
インターロック(リミット含む)接点は、負荷(点火トランス、パイロット弁、メイン弁)を直接切れるよう構成すること。

* 2012年3月以前の情報は、旧社名が使われている場合があります。ご了承ください。

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