(57)【要約】【課題】流量計を用いることなく、排ガス流速の計測装置を必要とすることなく、また燃料制御弁の位置や種類が分からなくても簡易に熱出力を計測すること。【解決手段】複数の燃焼ステージでバーナ４を燃焼させるボイラ２からの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、燃料タンク９と、燃料タンク９の液位の変化を検出する第一液位検出手段１９と、給水タンク１６と、給水タンク１６の液位を検出する第二液位検出手段２０と、第一液位検出手段１９または液位検出手段２０による検出液位に基づき、燃焼ステージまたは燃料流量を算出し、熱出力を算出する計測制御手段１９とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼ステージでバーナを燃焼させるボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
貯留した液体燃料を前記バーナへ供給する燃料タンクと、
前記燃料タンクの液位の変化を検出する第一液位検出手段と、
前記ボイラの缶体へ給水する給水タンクと、
前記給水タンクの液位を検出する第二液位検出手段と、
前記第一液位検出手段または第二液位検出手段による検出液位に基づき、燃焼ステージまたは燃料流量を算出し、熱出力を算出する計測制御手段とを備える
ことを特徴とするボイラの熱出力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測するボイラの蒸気量計測装置などの熱出力計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気流量計および燃料流量計を用いることなく蒸気量を計測する簡易蒸気量計測装置は、特許文献１や特許文献２にて知られている。特許文献１の装置は、ピトー管により全圧と静圧の差から煙道内の排ガス流速を測定して、燃料流量を算出し、間接的に算出した燃料流量信号を用いて蒸気量を推定するものである。
【０００３】
また、特許文献２の装置は、燃料制御弁の通電状態に対応するパルス信号から求めた燃料の流量に基づいて蒸気量を求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３９２０７号公報
【特許文献２】特許第３１６８９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の装置は、排ガス流速の計測装置を必要とするので、計測装置が複雑で高価となる。また、煙道に排ガス流速の計測装置を差し込む穴が無い場合には、穴を開ける必要があり、計測の作業性が悪く、煙道内の偏流やバーナの燃焼状態の影響を受けやすいため測定誤差が大きくなる。また、計測装置の取り付けにあたっては燃焼を停止させる必要がある。
【０００６】
また、特許文献２の装置は、排ガス流速の計測装置を必要としない点で特許文献１の装置より優れているが、つぎの課題がある。特に、既設の他社のボイラについて蒸気量を計測する場合、燃料制御弁の位置が分からないことや、低燃焼用制御弁、高燃焼用制御弁など制御弁の種類が分からないことが多く、制御弁の開閉信号（通電信号）を計測して蒸気量を算出することは難しい。また、比例制御のボイラなど、単独の燃料調整弁で燃焼負荷を調整している場合には、部分負荷の算定ができないという欠点がある。
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、蒸気流量計および燃料流量計などの流量計を用いることなく、排ガス流速の計測装置を必要とすることなく、また燃料制御弁の位置や種類が分からなくても簡易に熱出力を計測することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数の燃焼ステージでバーナを燃焼させるボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
貯留した液体燃料を前記バーナへ供給する燃料タンクと、
前記燃料タンクの液位の変化を検出する第一液位検出手段と、
前記ボイラの缶体へ給水する給水タンクと、
前記給水タンクの液位を検出する第二液位検出手段と、
前記第一液位検出手段または第二液位検出手段による検出液位に基づき、燃焼ステージまたは燃料流量を算出し、熱出力を算出する計測制御手段とを備えることを特徴としてい
る。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、蒸気流量計および燃料流量計などの流量計を用いることなく、排ガス流速の計測装置を必要とすることなく、また燃料制御弁の位置や種類が分からなくても簡易に熱出力を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明を実施した熱出力計測装置の第一実施形態の概略構成図である。
【図２】同第一実施形態の要部詳細を説明する概略構成図である。
【図３】同第一実施形態の制御プログラムを説明するフローチャート図である。
【図４】この発明を実施した熱出力計測装置の第二実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態の構成の説明）
つぎに、この発明の第一実施形態の熱出力計測装置としての蒸気量計測装置１を図１〜図３に基づき説明する。蒸気量計測装置１は、蒸気を出力するボイラ２に用いるものであり、ボイラ２の蒸気の流出路３からの熱出力である蒸気量Ｘの時間的変動を計測する。ボイラ２は、液体燃料を燃焼させるボイラである。なお、蒸気量は、蒸気発生量，蒸気流量と言い換えることができる。
【００１２】
ボイラ２は、バーナ４，蒸気を生成する缶体５，給気ダクト６を介してバーナ４へ燃焼用空気を供給する給気手段７，バーナ４へ液体燃料を供給する燃料供給手段８，バーナ４への空気と燃料との混合比率を燃焼ステージに応じてダンパやインバータにより所定の空気比に調整する空気比調整手段（いずれも図示省略），缶体５への給水手段１０，缶体５から排ガスを排出する煙道（図示省略）などを備えている。
【００１３】
給気手段７は、送風機１４を含んでいる。燃料供給手段８は、貯留した液体燃料をバーナ４へ供給する燃料タンク９と、燃料供給ポンプ１１と、燃料の供給量および供給停止を制御する燃料弁１７を含んでいる。燃料タンク９には、図２に示すように、液位Ｈの変化を検出する第一液位検出手段としての第一液位センサ１９を備えている。この液位センサ１９は、この第一実施形態では、公知の反射式液面計を用いているが、これに限定されるものではない。給水手段１０は、給水路１８と給水ポンプ２０とを含んでいる。
【００１４】
ボイラ２は、ボイラ制御器（図示省略）により燃焼停止と低燃焼と高燃焼の３段階以上の燃焼ステージが行われるように構成されている。燃料弁１７による燃料供給量は、低燃焼時少なく、高燃焼時多くなるように制御される。そして、この燃料供給量の変化に合わせて、前記空気比調整手段を制御することにより、送風機１４による燃焼用空気量を調整するように構成されている。
【００１５】
蒸気量計測装置１は、計測制御手段２１と、液位センサ１９と、缶体５内の蒸気圧力Ｐｓを検出する圧力センサ２３と、給水路１８の給水温度Ｔｗを検出する水温センサ２４とを含んで構成されている。計測制御手段２１は、各センサ１９，２２，２３，２４からの信号を入力して記録する記録手段２５と、記録手段２５から記録媒体（図示省略）や信号線（図示省略）や無線により記録した信号を取り込む計算手段２６とを含んで構成されている。計算手段２６は、パーソナルコンピュータなどから構成され、マイクロプロセッサ
（図示省略）と入力部２７と表示部２８とを備えている。計算手段２６は、予め記憶した制御手順に基づき、蒸気量Ｘを算出するように構成されている。前記制御手順の一例を図３に示す。
【００１６】
（第一実施形態の動作の説明）
つぎに、第一実施形態の動作を図面に基づき説明する。今、仕様書などから、既設のボイラ２の相当蒸発量Ｗｅと、低燃焼，高燃焼のターンダウン比（最小燃焼量を最大燃焼量との比であらわしたもの）を確認しておく。ターンダウン比が、たとえば、高燃焼＝１００％，低燃焼＝５０％であったとする。
【００１７】
図３を参照して、計算手段２６は、ステップＳ１（以下、ステップＳＮを単にＳＮという。）にて、相当蒸発量Ｗｅおよびターンダウン比を取り込む（計測作業者による入力部２７からの入力による）。Ｓ２では、水温センサ２４から給水温度Ｔｗと圧力センサ２３から蒸気圧力Ｐｓを取り込む（記録手段２５からの計算手段２６へのデータ取り込み）。
【００１８】
ついで、Ｓ３では、まず液位センサにより検出された液位信号を所定サンプリング間隔で記録手段２５からの計算手段２６へ取り込み、計算手段２６にて燃焼ステージを判定する。
【００１９】
Ｓ３での燃焼ステージの判定は、液位信号の低下速度から判定する。すなわち、液位信号の低下速度が所定値以上の場合は高燃焼と判定し、低下速度が所定値未満の場合は低燃焼と判定し、低下速度が零の場合燃焼停止と判定する。
【００２０】
ついで、計算手段２６は、Ｓ４において、水温センサ２４からの給水温度Ｔｗと圧力センサ２３からの蒸気圧力Ｐｓに基づき、相当蒸発量Ｗｅから各燃焼ステージの実際蒸発量Ｗを算出する。
この算出方法は
実際蒸発量Ｗ＝
相当蒸発量Ｗｅ×飽和蒸気の潜熱÷（蒸気圧力Ｐｓでの飽和蒸気の全熱−ボイラ給水の顕熱）
【００２１】
そして、計算手段２６は、Ｓ５において、算出した実際蒸発量Ｗをつぎのように各燃焼ステージにおける蒸気量Ｘの瞬時値として表示部２６に出力する。
高燃焼時蒸気量Ｘの瞬時値＝実際蒸発量Ｗ×１００％
低燃焼時蒸気量Ｘの瞬時値＝実際蒸発量Ｗ×５０％
【００２２】
こうして算出した蒸気量Ｘを適宜の時間間隔（たとえば、１０分平均や１時間平均など）で積算すれば、ボイラ２の蒸気負荷を推定することができる。
【００２３】
この発明は、前記第一実施形態に限定されるものではない。たとえば、図４に示す第二実施形態を含むものである。この第二実施形態は、ボイラ２の缶体５へ給水するための給水タンク１６と、給水タンク１６の液位を検出する第二液位検出手段としての第一液位センサ２０と、第二液位センサによる検出液位に基づき、燃焼ステージまたは燃料流量を算出し、熱出力を算出する計測制御手段２１とを備えるものである。前記第一実施形態と異なるのは、第一実施形態が、燃料タンク９の液位変化に基づき、熱出力を算出するのに対して、この第二実施形態では、給水タンク１６の液位変化に基づき、熱出力を算出する点でのみ異なり、その他の構成は同様であるので、同じ構成には同じ符号を付してその説明を省略する。第二液位センサ２０は、第一液位センサ１９と同様のセンサを用いることができる。
【００２４】
また、前記第一実施形態では、燃料タンク９の液位信号の変化から燃焼ステージを判定して、蒸気量Ｘを算出するように構成しているが、燃料タンク９の液位信号の変化から燃料流量を算出し、特許文献２に示されるように燃料流量から蒸気量Ｘを算出するように構成することができる。また、燃料タンク９の液位信号の変化から燃料流量を算出できるので、従来の手法では困難な比例制御ボイラ（燃焼量を連続的に制御するボイラ）の負荷分析が可能となる。また、本発明は、ボイラ２を温水ボイラまたは熱媒ボイラとし、流出路３からの出力を熱媒とした熱出力計測装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１                蒸気量計測装置（熱出力計測装置）
２                ボイラ
９                燃料タンク
１６                給水タンク
１９                第一液位センサ（第一液位検出手段）
２０                第二液位センサ（第二液位検出手段）
２１                計測制御手段
【図１】
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【図２】
2014052085.tif 000004
【図３】
2014052085.tif 000005
【図４】
2014052085.tif 000006