(57)【要約】【課題】高温部におけるプラントの監視を行ない、火災やスラグ付着によるトラブルを未然に防ぐ。【解決手段】温度センサが接続された無線タグ（センサ実装型無線タグ２０）を耐熱材で覆い、好ましくは製造段階にあるプラント構成機器（バーナ６、７）の任意の箇所に実装しておき、中央監視室にあるプラント監視装置と無線通信を行う。プラント監視装置は、１以上の無線タグと順次接続のためのリンクを確立し、温度センサによる計測情報を無線により受信してプラント構成機器の温度分布を監視する。【選択図】      図１
2004185202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント構成機器と、
耐熱材で覆われ、前記プラント構成機器の任意の箇所に実装される温度センサが接続された１以上の無線タグと、
を備えることを特徴とするセンサ装着型プラント機器。
【請求項２】
前記無線タグは、前記温度センサと共に製造段階で前記プラント構成機器にあらかじめ実装されて成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装着型プラント機器。
【請求項３】
前記無線タグは、
少なくとも前記温度センサにより計測される温度情報を取り込むＡ／Ｄ変換器と、前記プラント機器の実装箇所を示す識別子が記録されるＩＤメモリと、前記Ａ／Ｄ変換器によって取込まれた温度情報と前記ＩＤメモリに記録された識別子とを無線送信する無線送受信回路と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装着型プラント機器。
【請求項４】
プラント構成機器と、
耐熱材で覆われ、前記プラント構成機器の任意の箇所に実装される温度センサが接続された１以上の無線タグと、
前記１以上の無線タグと順次接続のためのリンクを確立し、前記温度センサによる計測情報を無線により受信して前記プラント構成機器の温度分布を監視するプラント監視装置と、
を備えることを特徴とするプラント監視システム。
【請求項５】
前記プラント監視装置の診断結果によっては、前記プラント構成機器に対して回復のための措置を施す設備を駆動することを特徴とする請求項４に記載のプラント監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、ボイラ、ボイラ補機等の火力プラント構成機器に用いて好適な、センサ装着型プラント機器およびプラント監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力プラントにおいて、ボイラのトラブルに、火災、スラグ（炉内灰）付着等によるものが存在するが、いずれもボイラの各部位の温度を測定すれば対処できる。
また、ボイラチューブ内にフラグが付着し、突然落下することがあり燃焼効率が悪化するが肉眼では確認しにくい。熱交換用チューブが燃焼ガスに触れて局所高温になって割れることももある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３２４０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらのトラブル回避するためにボイラ各部位の温度計測が行われ、中央監視室において診断が行われるが、温度センサとなる熱電対ではその取付けや配線の引き廻し等、施工が極めて困難であり、特に、燃焼ガスに触れる箇所では熱電対が熱によって切れることが有る。
具体的に、チューブに接触している熱電対の先端部分で５００℃、チューブから離れ、燃料ガスに触れる部分では１５００℃の高温に成り、このことにより、短期間で切れてしまうため、計測点数は最小限のものとなっている。従って、トラブルが生じて始めてトラブル部位の近傍に熱電対を追加している現状では火災等のトラブルを未然に防ぐことはできない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、温度センサが接続された無線タグを耐熱材で覆い、好ましくは製造段階にあるプラント構成機器の任意の箇所に実装しておき、中央監視室にあるコンピュータと無線通信を行うことで、火災やスラグ付着によるトラブルを未然に防ぐことのできる、センサ装着型プラント機器およびプラント監視システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサ装着型プラント機器は、プラント構成機器と、耐熱材で覆われ、前記プラント構成機器の任意の箇所に実装される温度センサが接続された１以上の無線タグと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、温度センサが接続された無線タグを耐熱材で覆い、プラント構成機器の任意の箇所に実装しておくことで、高温環境にあっても温度計測を継続して行うことができ、したがって、火災やスラグ付着によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【０００８】
また、本発明において、前記無線タグは、前記温度センサと共に製造段階で前記プラント構成機器にあらかじめ実装されて成ることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、無線タグは温度センサと共に製造段階でプラント構成機器にあらかじめ実装されるため、無線タグの実装間隔によっては多数の計側点から緻密な温度分布の計測が可能になり、プラント監視の信頼性を高めることができる。
【００１０】
また、本発明において、前記無線タグは、少なくとも前記温度センサにより計測される温度情報を取り込むＡ／Ｄ変換器と、前記プラント機器の実装箇所を示す識別子が記録されるＩＤメモリと、前記Ａ／Ｄ変換器によって取込まれた温度情報と前記ＩＤメモリリに記録された識別子とを無線送信する無線送受信回路と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、プラント構成機器に実装された無線タグは、Ａ／Ｄ変換器によって取込まれた温度情報とＩＤメモリリに記録された識別子とを無線送信することにより、中央監視室に設置されるプラント監視装置でその温度分布を診断することができ、また、無線による通信媒体を使用してデータ通信が行われるため、配線の引き廻し等施工に関する負担から解放される。
【００１２】
本発明のプラント監視システムは、プラント構成機器と、耐熱材で覆われ、前記プラント構成機器の任意の箇所に実装される温度センサが接続された１以上の無線タグと、前記１以上の無線タグと順次接続のためのリンクを確立し、前記温度センサによる計測情報を無線により受信して前記プラント構成機器の温度分布を監視するプラント監視装置と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、プラント監視装置が、１以上の無線タグと順次接続のためのリンクを確立し、温度センサによる計測情報を無線により受信してプラント構成機器の温度分布を監視することで、高温環境下で不利な有線に依存することなく無線で実現するため、信頼性の高いプラント監視を実現できる。また、配線の引き廻し等施工上の配慮も不要となるため、そのための負担がなくなる。
【００１４】
また、本発明において、前記プラント監視装置の診断結果によっては、前記プラント構成機器に対して回復のための措置を施す設備を駆動することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、プラント監視装置の診断結果によっては、あらかじめ近傍に設置された設備を駆動してそのプラント構成機器に対して回復のための措置を施すため、プラント構成機器の復旧を速めることができ、プラントとしての稼働率を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のセンサ装着型プラント機器の一例を示す図であり、ここでは、プラント構成機器として、バーナが示されている。
図１に示されるように、バーナは、微粉炭濃度の高いコンクバーナ６と微粉炭濃度の低いウィークバーナ７を一体として構成される。また、コンクバーナ６とウィークバーナ７は共に中央に配置した微粉炭管５とその周囲を囲んだ角形の空気風箱９および出口部に連続した角形の微粉炭ノズル１０、二次空気ノズル１１で構成される。
一次空気と共に微粉炭配送管１を介して搬送された微粉炭は、分配器３の作用によってコンクバーナ６とウィークバーナ７へそれぞれ分配供給され、微粉炭管５および微粉炭ノズル１０を介して炉内へ噴射後、同じく二次空気ノズル１１を介して噴射された二次空気８と混合拡散して燃焼される。
【００１７】
本発明おいて特徴的なことは、これらバーナ６、７の内壁に耐熱材で覆われた温度センサが接続される複数の無線タグ（以下、センサ実装形無線タグ２０という）がバーナ６、７の製造段階で埋め込まれていることにある。センサ実装形無線タグ２０は、バーナ６、７内壁の任意の位置に所定の間隔を置いて連続的に配置され埋め込まれている。
ここで、センサ実装形無線タグ２０によって計測される温度情報は、近傍に設置される図示せぬアンテナ、もしくは送受信機を備えた携帯端末を携帯する運転員が近づくことにより、プラント監視装置に送信され、このプラント監視装置内でバーナ内部における温度分布が演算され、異常検出時に散水等の回復措置がなされる。
なお、無線タグは、外部から電磁波が供給されることにより動作する電池レスのデータ送受信回路であり、その内部構成は図２に示されている。
【００１８】
無線タグは、図２に示されるように、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２１、ＩＤメモリ２２、無線送受信回路２３のそれぞれが、ＣＰＵ２４の持つ内部バス２５に共通接続され、構成されている。
Ａ／Ｄ変換器２１は、接続される温度センサを介して得られる計測情報を取込んで無線送受信回路２３を介して近傍に設置されるアンテナを介してプラント監視装置へ無線送信する機能を持つ。また、ＩＤメモリ２２には温度センサのそれぞれにユニークに付される識別子情報（ＩＤ）が記録されており、先の温度計測情報と共にアンテナを介して無線送信され、プラント監視装置がその実装位置を特定し、回復のための措置を行う際の元データとなる。
なお、ＣＰＵ２４は、プラント監視装置から再計測等に関するコマンドを受信してそのコマンドを実行するために用いられるが、本発明を実現するううえで必須構成となるものではない。
【００１９】
図３は、プラント監視装置での処理の流れをフローチャートで示した図である。プラント監視装置は、まず、複数のセンサ実装形無線タグ２０との接続リンクを確立するための処理を行い、複数のセンサ実装形無線タグ２０と順次接続を行って温度センサによって計測される温度情報ならびにそのＩＤを取込むための準備を行う（Ｓ３１）。
そして接続リンクが確立されたセンサ実装形無線タグ２０から順次その温度計測情報とＩＤを取り込み（Ｓ３２）、特に、温度計測情報については所定時間分、時系列的に蓄積してその変化を監視する。また、全体の温度分布を演算（Ｓ３３）してあらかじめデータベースに格納されてある閾値情報と比較することにより、バーナ６、７内での異常を検知し（Ｓ３４）、更に異常箇所の特定を行う（Ｓ３５）。異常箇所の特定は、データベースにあらかじめ用意される無線タグのＩＤ毎の実装位置テーブルを検索することにより可能である。異常を検知した後、別途付加される回復のための設備を駆動することにより、回復措置がなされる（Ｓ３６）。
【００２０】
なお、上記した実施形態ではセンサ実装形無線タグ２０をバーナ内壁に埋め込んだ例を示したが、他に、ボイラへ適用する場合は、熱交換チューブに埋め込むことが考えられる。熱交換チューブは、チューブ内を伝搬する蒸気は５００℃にも及ぶため、バーナ同様熱、交換チューブの製造段階で埋め込むものとする。大体１ｍ間隔で埋め込めばバーナ同様、初期の目的は達せられる。
また、石炭の貯炭場での応用も考えられる。すなわち、貯炭場の基礎部分にあらかじめ脚立を置き、この脚立にセンサ実装形無線タグ２０を取り付けておくことにより芯部の温度を計測するものである。すなわち、貯炭場では、センサ実装形無線タグ２０が複数、石炭中に埋設されることになる。プラント監視装置側では、それぞれのセンサ実装形無線タグ２０の存在位置が分からなくても、いずれかの無線タグ２０から閾値を越える温度情報を受信したときに危険と判断し、近傍に設置されてある散水設備等を駆動して水を撒くことにより、速やかに回復のための措置を実行できる。
【００２１】
なお、本発明実施形態では、温度センサを用いて火災を防止する例についてのみ説明したが、ガスを検知するセンサを実装することでガス事故によるトラブルに対しても同様に未然に防ぐことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明のように本発明によれば、温度センサが接続された無線タグを耐熱材で覆い、好ましくは製造段階にあるプラント構成機器の任意の箇所に実装しておき、中央監視室にあるプラント監視装置と無線通信を行うことで、火災やスラグ付着によるトラブルを未然に防ぐことができる。また、無線タグは温度センサと共に製造段階でプラント構成機器にあらかじめ実装されるため、無線タグの実装間隔によっては多数の計側点から緻密な温度分布の計測が可能になり、プラント監視の信頼性を高めることができる。本発明は、火力プラントに限れば、他に、石炭貯炭場での火災、ミル内火災、バーナ火災、スラグ付着、チューブ噴破等に効果を発揮できる。
なお、プラント監視装置の診断結果によっては、あらかじめ近傍に設置された設備を駆動してそのプラント構成機器に対して回復のための措置を施すため、プラント構成機器の復旧を速めることができ、プラントとしての稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセンサ装着型プラント機器の一例を示す図であり、ここではバーナが例示されている。
【図２】本発明において用いられる無線タグの内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明において用いられるプラント監視装置の処理の流れをフローチャートで示した図である。
【符号の説明】
１…微粉炭配送管、３…分配器、５…微粉炭管、６…コンクバーナ、７…ウィークバーナ、８…二次空気、９…空気風箱、１０…微粉炭ノズル、１１…二次空気ノズル、２０…センサ実装型無線タグ
【図１】
2004185202.tif 000003
【図２】
2004185202.tif 000004
【図３】
2004185202.tif 000005