(57)【要約】【課題】スチームトラップにおける蒸気損失の評価精度を高めた蒸気損失評価方法、蒸気損失評価プログラム及び蒸気損失評価装置を提供すること。【解決手段】スチームトラップ１４からの排出物（ドレン及び漏洩蒸気等２０）を捕集容器２２内の捕集水に捕集し、この排出物の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量から排出物の持ち出し熱量を算出し、この持ち出し熱量とスチームトラップに入る蒸気が持つ顕熱量とを比較してスチームトラップの蒸気損失を評価する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチームトラップからの排出物を捕集容器内の捕集水に捕集し、この排出物の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量から排出物の持ち出し熱量を算出し、この持ち出し熱量と前記スチームトラップに入る蒸気が持つ顕熱量とを比較して前記スチームトラップの蒸気損失を評価することを特徴とする蒸気損失評価方法。
【請求項２】
前記蒸気損失の評価は、前記持ち出し熱量と前記捕集容器の熱損失分との加算値から前記顕熱量を減算して損失潜熱量を算出することを特徴とする請求項１記載の蒸気損失評価方法。
【請求項３】
前記蒸気損失は、コストに換算して評価することを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気損失評価方法。
【請求項４】
スチームトラップからの排出物を捕集容器内の捕集水に捕集し、この排出物の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量を表す計測情報を用いて蒸気損失を評価する蒸気損失評価プログラムであって、
前記水温及び水量を表す計測情報から持ち出し熱量を算出するステップと、ドレン熱量と前記スチームトラップに入る蒸気の顕熱量とを比較するステップと、前記比較結果を用いて前記スチームトラップの蒸気損失を評価するステップと、を備え、係るステップをコンピュータに実行させることを特徴とする蒸気損失評価プログラム。
【請求項５】
スチームトラップからの排出物を捕集容器内の捕集水に捕集する捕集手段と、この捕集手段に捕集された前記排出物により、変化する捕集水の水温及び水量から持ち出し熱量を算出し、この持ち出し熱量と前記スチームトラップに入る蒸気の顕熱量とを比較して前記スチームトラップの蒸気損失を評価する処理手段と、を備えたことを特徴とする蒸気損失評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気使用機器等に設置されるスチームトラップの保守管理等に用いられる蒸気損失評価方法、蒸気損失評価プログラム及び蒸気損失評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気ラインや蒸気使用機器に設置されるスチームトラップは、蒸気を漏らさず、ドレンだけを選択的に排出する自動制御弁の一種であって、このスチームトラップが劣化して正常に動作しない場合には、ドレンだけでなく、蒸気も同時に排出してしまい、蒸気使用機器の動作効率やエネルギの利用効率等を低下させる原因になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５０４９３号公報
【０００４】
この特許文献１には、スチームトラップがドレンと共に蒸気を排出するのをスチームトラップの振動を検出することにより検知し、その後の一定期間における予想蒸気損失量を予測することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような振動計は高価であり、しかも漏洩蒸気量を推定するものであるから、精度に欠けるきらいがあった。このような課題について、特許文献１を参照すると、スチームトラップの蒸気漏洩不良等の対策についての開示はあるものの、係る技術を用いても本発明が解決しようとする課題を解決したものではない。
【０００６】
そこで、本発明は、スチームトラップにおける蒸気損失の評価精度を高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した本発明の蒸気損失評価方法、蒸気損失評価プログラム及び蒸気損失評価装置の構成は次の通りである。
【０００８】
本発明の蒸気損失評価方法は、スチームトラップ（１４）からの排出物を捕集容器（２２）内の捕集水に捕集し、この排出物の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量から排出物の持ち出し熱量を算出し、この持ち出し熱量と前記スチームトラップに入る蒸気が持つ顕熱量とを比較して前記スチームトラップの蒸気損失を評価することを特徴とする。
【０００９】
この蒸気損失評価方法では、スチームトラップは理想的にはドレンのみを排出するが、その劣化等により蒸気が漏洩するようになり、これが熱損失となるので、これを検出して評価するものである。即ち、蒸気損失の評価対象としてスチームトラップからの排出物、即ち、ドレンと漏洩蒸気を捕集容器内の捕集水に捕集する。捕集容器内で増加した捕集水の水温及び水量を測定し、これら水温及び水量からドレン１ｋｇ当たりの持ち出し熱量を算出する。算出されたドレン１ｋｇ当たりの持ち出し熱量とスチームトラップに入る蒸気１ｋｇ当たりの顕熱量とを比較すれば、蒸気損失が求められ、係る蒸気損失はスチームトラップから直接捕集されたドレン及び漏洩蒸気を対象とするので、蒸気損失は正確に計測される。この結果、蒸気損失について、精度の高い評価が行える。
【００１０】
本発明の蒸気損失評価方法において、前記蒸気損失の評価は、前記持ち出し熱量と前記捕集容器の熱損失分との加算値から前記顕熱量を減算して損失潜熱量を算出するようにしてもよい。即ち、このように、顕熱量を減算して損失潜熱量を求め、この損失潜熱量をスチームトラップに入る蒸気が持つ顕熱量と比較すれば、蒸気損失の評価精度をより高めることができる。
【００１１】
本発明の蒸気損失評価方法において、前記蒸気損失は、コストに換算して評価するようにしてもよい。即ち、コストに換算すれば、蒸気損失を燃料等、損失エネルギの実勢価格での評価が可能になる。
【００１２】
本発明の蒸気損失評価プログラムは、スチームトラップからの排出物を捕集容器内の捕集水に捕集し、この排出物の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量を表す計測情報を用いて蒸気損失を評価する蒸気損失評価プログラムであって、前記水温及び水量を表す計測情報から持ち出し熱量を算出するステップと、ドレン熱量と前記スチームトラップに入る蒸気の顕熱量とを比較するステップと、前記比較結果を用いて前記スチームトラップの蒸気損失を評価するステップとを備え、係るステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１３】
この蒸気損失評価プログラムによれば、スチームトラップからの排出物、即ち、ドレン及び漏洩蒸気を捕集容器内の捕集水に捕集し、このドレン及び漏洩蒸気の捕集によって変化する捕集水の水温及び水量を表す計測情報を用いることにより、水温及び水量を表す計測情報からドレン１ｋｇ当たりの持ち出し熱量を算出する処理、ドレン１ｋｇ当たりの持ち出し熱量とスチームトラップに入る蒸気１ｋｇ当たりの顕熱量とを比較する処理、比較結果を用いてスチームトラップの蒸気損失を評価する処理、をコンピュータに行わせ、蒸気損失の評価を自動的にしかも迅速に行うことができる。
【００１４】
また、本発明の蒸気損失評価装置は、スチームトラップ（１４）からの排出物、即ち、ドレンと漏洩蒸気とを捕集容器内の捕集水に捕集する捕集手段（捕集容器２２等）と、この捕集手段に捕集された前記排出物により、変化する捕集水の水温及び水量から持ち出し熱量を算出し、この持ち出し熱量と前記スチームトラップに入る蒸気の顕熱量とを比較して前記スチームトラップの蒸気損失を評価する処理手段（演算処理装置３０）とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この蒸気損失評価装置によれば、前記蒸気損失評価方法を実現でき、蒸気使用機器の蒸気損失の評価を高精度に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の蒸気損失評価方法、蒸気損失評価プログラム及び蒸気損失評価装置の実施の形態に係る蒸気損失評価システムを示している。
【００１７】
この実施の形態では、ボイラー１で蒸気を発生させ、生成した蒸気を蒸気輸送管３で蒸気使用機器２に輸送する途中で、温度低下のために一部凝縮して生成したドレンを排出する為に、分岐管４を設け、ドレンが分岐管４に流れるようにされている。分岐管４にはバルブ１０を介してスチームトラップ１４が設けられている。分岐管４とスチームトラップ１４は必要に応じて複数個設けてもよい。そして、スチームトラップ１４には蒸気損失評価システム１８が設置されている。
【００１８】
この蒸気損失評価システム１８は、例えば、スチームトラップ１４から排出される排出物（即ちドレン及び漏洩蒸気）２０による熱損失を検出し、これを評価するシステムであり、この場合、ドレンは液体、漏洩蒸気は気体であるが、説明を容易にするため、排出物、即ちドレン及び漏洩蒸気２０は、以下単に「ドレン等２０」と称することがある。
【００１９】
この蒸気損失評価システム１８には、このドレン等２０を捕集する捕集手段としての捕集容器２２、捕集容器２２に溜められたドレン等２０の重量を計測する重量計測手段としての台秤等の秤２４、捕集容器２２内の水温を計測する水温計測手段としての温度センサ２６等が設置されている。この場合、捕集容器２２には、スチームトラップ１４の出口側にエアホース、スチームホース等の導管１５を連結し、この導管１５を用いてドレン等２０が導かれる。ドレン等２０と予め捕集容器２２に収容されていた捕集水としての冷水２３とを攪拌するために攪拌手段２８が設置されている。
【００２０】
ドレンと共に排出された漏洩蒸気２０は捕集水である冷水２３と接触すると、顕熱を放出してドレンとなる。
【００２１】
秤２４の計測値、即ち、ドレン等２０の重量を表す計測情報、温度センサ２６からの温度情報は、スチ−ムトラップ１４の蒸気損失を評価する処理手段としての演算処理装置３０に取り込まれる。この演算処理装置３０は例えば、コンピュータで構成され、演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ  ）を備え、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納されている蒸気損失評価プログラム等の各種プログラムの実行により、蒸気損失の評価に必要な演算処理等を行う。演算処理装置３０には、ドレン等２０の捕集時間を設定する時間情報を得るためのタイマー３２が設けられているとともに、実行すべき各種プログラムや演算途上のデータを展開する手段としてＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等が設けられ、情報や各種制御出力の入出力を行う入出力部が備えられている。説明の都合上、タイマー３２を演算処理装置３０と別個に記載しているが、演算処理装置３０にタイマー３２を内蔵させてもよい。
【００２２】
また、各種演算処理に当たって各種データや装置のＩＤ等の個別情報を入力する手段として入力装置３４が設置され、入力情報、演算途上のデータ、演算結果、評価結果等の各種情報を提示する情報提示手段として表示装置３６が設けられている。この表示装置３６は、ＣＲＴ表示器等の視覚的表示を行う手段、プリンタ等の印刷出力手段等の各種表示出力手段を包含するものである。この場合、秤２４に機械式秤を用いてもよく、また温度センサ２６の出力に電気的出力が得られない場合には、各測定値は入力装置３４を通じて演算処理装置３０に入力すればよい。このような測定処理は、手動ないし手作業で行ってもよい。
【００２３】
そして、図２に示すフローチャートを参照し、蒸気損失評価方法の一例を説明する。この蒸気損失評価方法では、蒸気が持つ特性を利用している。即ち、蒸気はその圧力により一定の熱量を持つことになるが、全熱（蒸気が持つ全ての熱量）の中、潜熱を放出し、顕熱を持つ凝縮水であるドレン等２０が発生する性質を利用し、それを測定する。この場合、ドレン等２０から顕熱が捕集されるが、ドレン等２０の排出に要する蒸気（全熱を持つ）に、経年劣化による漏洩蒸気が存在すると、捕集できる熱量は当然高い数値となり、漏洩の検出と漏洩率が算出できることになる。
【００２４】
そこで、この蒸気損失評価方法では、ステップＳ１でドレン等２０の捕集を行う。このドレン等２０の捕集には漏洩蒸気の捕集を含むものである。この場合、捕集手段として捕集容器２２が使用される。捕集容器２２としては特に限定されず、ポリバケツ等の合成樹脂容器を使用することができる。この捕集容器２２には捕集すべきドレン等２０の捕集量の数倍、例えば、３〜５倍程度の冷水２３を溜めておく。この冷水２３の量は、例えば、蒸気圧３ｋｇ／ｃｍ２  ・Ｇまでは５ｋｇ、それ以上は１０ｋｇとすればよい。
【００２５】
このドレン等２０の捕集には、ステップＳ２に示すように、一定の測定時間、例えば、３〜５分が設定される。これ以上になると、捕集容器２２からの放熱量が大となり、測定結果の誤差が増大することが実験により確認されている。この測定時間が完了するまでドレン等２０の捕集を行う。この捕集は継続して行う。この場合、スチームトラップ１４から排出される排出物の全ての熱量を冷水２３に完全に吸収捕集させ、その捕集水を攪拌し、放熱が生じないようにする必要がある。
【００２６】
この測定時間が完了すると、バルブ１０を閉じてドレン等２０の捕集を停止し、秤２４でその重量を測定する。この実施の形態では、重量２０〜２５ｋｇの計測が可能で、１００ｇ目盛り程度の台秤を使用し、捕集容器２２に一定量、例えば、蒸気圧３ｋｇ／ｃｍ２  ・Ｇまでは５ｋｇ、それ以上は１０ｋｇの冷水２３を溜め、それを秤２４に載せ、その測定重量を０に設定して待機させた捕集容器２２にドレン等２０を一定の測定時間だけ捕集すると、秤２４の測定値はドレン等２０の重量を表すことになる。
【００２７】
ステップＳ３では、重量及び水温の取込みを行う。この場合、ドレン等２０の捕集前の冷水２３の水量をＡ１、その水温をＢ１、ドレン捕集後の水量をＡ２、その水温をＢ２とし、これらが重量及び水温を表している。
【００２８】
ステップＳ４では、ドレン熱量を演算する。この場合、ステップＳ３で取り込まれた重量及び水温から、ドレン等２０の捕集前に冷水２３が持つ熱量をＣ１とすると、冷水熱量Ｃ１は、
Ｃ１＝Ａ１×Ｂ１                            ・・・（１）
であり、ドレン捕集後の捕集水の捕集水熱量をＣ２とすると、この捕集水熱量Ｃ２は、
Ｃ２＝Ａ２×Ｂ２                            ・・・（２）
となる。そこで、１ｋｇの捕集水が持っている熱量、即ち、ドレン１ｋｇ当たりの持ち出し熱量（以下「ドレン熱量」という。）をＥとすると、このドレン熱量Ｅは、
Ｅ＝（Ｃ２−Ｃ１）／（Ａ２−Ａ１）          ・・・（３）
となり、この式（３）  を用いてドレン熱量Ｅを算出することができる。
【００２９】
そして、ステップＳ５では、ステップＳ４で算出されたドレン熱量Ｅと蒸気使用機器２の蒸気が持つ顕熱量とを比較し、スチームトラップ１４からの蒸気損失を評価することができる。
【００３０】
以上の処理を表１及び表２に示す。
【００３１】
【表１】
2004361331.tif 000003
【００３２】
【表２】
2004361331.tif 000004
【００３３】
この場合、熱量の単位に（ｋｃａｌ）を用いているが、（ｋＪ）でもよい。
【００３４】
これら蒸気漏洩の測定結果において、
Ｅ＞蒸気顕熱  ・・・蒸気漏洩あり
Ｅ≦蒸気顕熱  ・・・蒸気漏洩なし
と判定し、評価することができる。
【００３５】
この蒸気損失評価方法において、数回の処理を実行し、各処理で求められたドレン熱量Ｅの平均値を取り、平均値であるドレン熱量Ｅとスチームトラップ１４に入る蒸気２の蒸気が持つ顕熱量とを比較すれば、評価精度をより高めることができる。また、スチームトラップ１４の性能比較とは別に、分岐管４に蒸気流量計を装備し、蒸気流量の計測に基づいてドレン熱量Ｅを算出すれば、スチームトラップ１４全体の蒸気損失を把握でき、その評価を行うことができる。また、分岐管４等に蒸気の圧力を検出する圧力センサを設ければ、正確に蒸気の顕熱を把握することができる。
【００３６】
そして、この実施の形態において、蒸気損失の評価には、ドレン熱量Ｅと熱損失分との加算値から顕熱量を減算して損失潜熱量を算出し、この損失潜熱量を用いてもよい。また、蒸気損失は、蒸気損失をコストに換算して評価してもよい。
【００３７】
また、図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３〜Ｓ５の処理は、コンピュータ等の演算処理装置３０で処理することができ、即ち、係る処理において、水温及び水量を表す計測情報からドレン熱量を算出する機能、ドレン熱量とスチームトラップ１４に入る蒸気の顕熱量とを比較する機能、比較結果を用いてスチームトラップ１４の蒸気損失を評価する機能をプログラムとして構成し、演算処理装置３０に実行させることができる。
【００３８】
〔実験例〕
以下、本発明に係る蒸気損失評価方法の実験例を説明する。
【００３９】
使用開始後３年経って、漏洩蒸気が認められるフロート式スチームトラップについて、本発明に係る蒸気損失評価方法を適用して評価した。この場合、飽和蒸気圧０．８ＭＰａにおいて、潜熱４８５．３ｋｃａｌ／蒸気１ｋｇ、顕熱１７６．７ｋｃａｌ／蒸気１ｋｇであり、この和を全熱と称している。
【００４０】
結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】
2004361331.tif 000005
【００４２】
この表３よりドレン１ｋｇ当たりの持ち出しカロリー量（捕集カロリー）、即ち、ドレン熱量を試算すると、
2004361331.tif 000006
となる。この値から顕熱分のカロリー１７６．７ｋｃａｌ／ｋｇを差し引いた２４１．７ｋｃａｌ／ｋｇが潜熱の漏洩分となる。そこで、具体的には、２４１．７ｋｃａｌ／ｋｇ×１．３５ｋｇ×６０／３×２４ｈ／日×３０日／月＝４，６９８，６４８ｋｃａｌ／月となり、Ａ重油（１０，１６０ｋｃａｌ／ｋｇ）に換算すると、トラップ一台重油代のみで４６２ｋｇ／月の損失となる。したがって、この漏洩蒸気を０に近づければ、Ａ重油単価２５円／ｋｇ、５０台交換で約６０万円／月の省エネになることがわかる。
【００４３】
以上述べた実験例は、本発明の適用例を述べたものであり、スチームトラップの構造や特性が本発明に何等の影響を与えるものではない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
（１）  蒸気使用機器の蒸気の損失熱量をドレンの実測に基づいて算出し、その評価を行うので、蒸気使用機器の蒸気損失の評価を高精度に行うことができる。
（２）  スチームトラップの性能をドレンの実測により評価することができる。スチームトラップは、理想的にはドレンのみを排出するが、その劣化等により蒸気が漏洩るようになり、これが熱損失となるので、これを検出して評価することができる。
（３）  蒸気損失をコストに換算して評価すれば、損失エネルギの実勢価格での評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸気損失評価方法、蒸気損失評価プログラム及び蒸気損失評価装置の実施の形態に係る蒸気損失評価システムを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蒸気損失評価方法及び蒸気損失評価プログラムの各処理、蒸気損失評価装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  ボイラー
２  蒸気使用機器
４  分岐管
１４  スチームトラップ
２０  ドレン及び漏洩蒸気
２２  捕集容器（捕集手段）
２３  冷水
３０  演算処理装置（処理手段）
【図１】
2004361331.tif 000007
【図２】
2004361331.tif 000008