(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気ボイラの熱交換器バンク（１０、１１、１２）の質量変化をモニタリングする方法であり、前記熱交換器バンク（１０、１１、１２）は、垂直ハンガー・ロッド（１３）と支持ビーム（１４）とによって前記蒸気ボイラのフレーム・ビーム（１５）に対して支持されている、方法であって、前記支持ビーム（１４）の垂直支持要素（２２）は、前記熱交換器バンク（１０、１１、１２）の質量によって前記支持ビーム（１４）に生じるひずみ状態の変化を測定するためのひずみゲージ（１７）を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
ひずみゲージ（１７）は、支持ビーム（１４）がフレーム・ビーム（１５）に載置される場所である前記支持ビーム（１４）の支持ポイント（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）の近傍に位置することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
それぞれの支持ポイント（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）におけるひずみ状態の変化はホイートストン・フル・ブリッジ接続を形成する４つのひずみゲージ（１７）によって測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
４つのひずみゲージ（１７）のうちの２つは主ひずみの方向に設けられ、２つは主ひずみの前記方向に垂直な方向に設けられることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
支持ポイント（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）の近傍における支持ビーム（１４）の主ひずみは有限要素法によって求められることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ひずみゲージ（１７）は、支持ビーム（１４）の起こり得るねじれを補償するために、支持ポイント（ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４）において、前記支持ビーム（１４）の２つの垂直支持要素（２２）に固定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ひずみゲージ（１７）は、支持ビーム（１４）の垂直支持要素（２２）に、フレーム・ビーム（１５）の支持力（ＲＦＥＭ）によって生じる主ひずみが約４５°の角度で加えられるポイントにおいて配置されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
必要があれば、測定システムは、支持ビームの既知の位置、好ましくは１つ又は複数のハンガー・ロッド、に既知の質量を配置することによって、較正されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
必要があれば、前記測定システムは有限要素法によって較正されることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
蒸気ボイラの熱交換器バンク（１０、１１、１２）の質量変化をモニタリングするシステムであり、前記熱交換器バンク（１０、１１、１２）は垂直ハンガー・ロッド（１３）と支持ビーム（１４）とによって前記蒸気ボイラのフレーム・ビーム（１５）に対して支持されているシステムであって、前記システムは、前記熱交換器バンク（１０、１１、１２）の質量によって前記支持ビーム（１４）に生じるひずみ状態の変化を測定するための、前記支持ビーム（１４）の垂直支持要素（２２）に固定された複数のひずみゲージ（１７）と、測定データのログを取るためのデータ・ロギング手段と、前記測定データを処理するためのコンピュータ又はそれに相当する演算ユニットと、を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気ボイラの熱交換器バンクの質量変化のモニタリングする方法であって、熱交換器バンクはハンガー・ロッドと支持ビームとによって蒸気ボイラのフレーム・ビームに対して支持されている方法に関する。本発明は、このような熱交換器バンクの質量変化のモニタリングのためのシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気ボイラの上側部分に、一組の熱交換器が設けられ、熱交換器内で、煙道ガスに含まれる熱が配管内を流れる水又は水蒸気へと伝達される。蒸気ボイラは、例えば、直列に接続された８つの熱交換器バンクを有することが可能であり、それぞれの熱交換器バンクは、例えば、２５個の平面的な熱交換器を有することが可能であり、その間を冷却されるべき煙道ガスが流れる。最も冷たい熱交換器バンクにおいては、熱伝達媒体は水（給水予熱器、すなわちエコノマイザ）であり、次の熱交換器バンクにおいて水は蒸発させられ（蒸発器、すなわち蒸気発生バンク）、燃焼室の最も近くにある最も温度の高い熱交換器バンクにおいては、熱伝達媒体は過熱されるべき蒸気（過熱器）である。
【０００３】
熱膨張を支障なく可能にするために、熱交換器は、通常、ハンガー・ロッドによって支持ビームから吊り下げられており、更に支持ビームは蒸気ボイラのフレーム・ビームによって支持されている。平面的に曲がっている熱交換器配管のパイプの間にフィン・プレートが配置されてよく、それによって熱伝達プレートが形成される。それぞれの熱交換器バンクは、通常、複数の垂直ハンガー・ロッドが備えられた２つの支持ビームで支持され、そのそれぞれは個々の熱伝達プレートのどちらかの端部に接続されている。ハンガー・ロッドは、熱伝達プレートを支持する支持ビーム又は給排管の方向の中間ビームを支持することもできる。
【０００４】
蒸気ボイラの熱伝達面の汚れは、熱交換器内を循環する媒体への煙道ガスからの熱伝達を妨げる。黒液の燃焼に使用される回収ボイラは、著しい量の煙灰が煙道ガスの流れとともに回収ボイラの燃焼室を出て、取り除くのが難しい堆積物を熱伝達面に形成するため、とりわけ熱伝達面の汚れを受けやすい。
【０００５】
典型的には、不純物は、煤吹装置を用いて熱伝達面から取り除かれ、このために使用する稼動蒸気はボイラ自身の生成する蒸気から取られている。稼働中の水での洗浄は熱交換器の金属にストレスを与える恐れのある熱衝撃を生じさせることがあるため、水での洗浄は運転停止中にしか使用できない。煤吹に使用される蒸気のエネルギー含量は、蒸気ボイラからタービン及び他の処理へと移送されている蒸気のエネルギー含量を減少させる。煤吹の間隔の決定は、蒸気ボイラの全体的な効率を最適化するうえで不可欠である。煤吹装置は様々な条件の下で設置され、稼働状況と経験とに基づいて設計された稼働モデルに基づいて使用される。最も重要で最も汚れやすい領域では、煤吹装置は他の場所よりも頻繁に稼働させられる。
【０００６】
煤吹は、堆積した灰及びスラグを定期的にボイラの加熱面から取り除くことで、ボイラの効率及び蒸気生成能力を維持する。したがって、プロセス計測によって、ボイラの煤吹の必要条件の見通しを立てることが重要であり、それによってボイラの適切な部位に適切な時期に煤吹を実行することができる。必要に応じて煤吹きを実行することで、かなりの量の蒸気が節約でき、ボイラから得られる効率は向上する。
【０００７】
煤吹の最適な間隔を決定するために熱交換器の質量変化をモニタリングすること自体は、米国特許第６，３２３，４４２Ａ号の公開で示されており、これにおいてハンガー・ロッドから吊り下げられる熱交換器バンクの質量は、ハンガー・ロッドに結合されたひずみゲージを用いて測定される。個々のひずみゲージの示す質量変化が合計され、それによって熱交換器バンク全体の質量変化が得られる。ハンガー・ロッドは熱交換器バンクの流入流及び流出流の回収パイプを支持し、更に回収パイプは個々の熱交換器を支持する。ハンガー・ロッドに基づく構造は、例えば、熱交換器の近辺に適切な強固さを有する支持体を配置することが難しいなどの理由で使用される。公開の実例においては、それぞれの熱交換器バンクに対するハンガー・ロッド及びそれらのひずみゲージの数は２０個である。更に、温度補償を行うために、ハンガー・ロッドの温度が計測されなければならない。したがって、それぞれの熱交換器バンクのために、合計で４０個の測定チャネルが必要になる。同一の出願人による続いて公開されたＷＯ２００４１０２１０４Ａでは、対応する計測は、ハンガー・ロッドからの加重センサを用いて行われる。加重センサを既存の蒸気ボイラのどこか違った場所に設置することは、実際上困難である。
【０００８】
いくつかの熱交換器バンクの質量変化を測定すべきときに、多くの計測チャネルが必要となることは、測定システム及び設備それ自体の設置のための大きな問題となる。したがって、多くの測定ポイントは測定システムの設備及び設置コストに大きく影響する。ハンガー・ロッドにひずみゲージを設ける条件は非常に不都合なものであり、ことに既存の蒸気ボイラに改装部品として測定機器が設けられる場合、コストが上昇する。信頼できる結果を得るためには、ハンガー・ロッドの加重は均一化される必要があるうえに、測定システムは定期的に較正される必要があり、これは本実施例においては困難である。
【０００９】
解決策はＦＲ２５５５７４０Ａ１の文書に示されており、これにおいては、石炭燃焼ボイラ内のスラグの量をモニタリングするために、ボイラ全体の加重を支えるフレーム・ビームの変形が測定される。使用されるセンサは振動ワイヤであり、フレーム・ビームの上側フランジ及び下側フランジに固定され、フレーム・ビームの屈曲の変化によって振動周波数が変化する。センサはフレーム・ビームの支持されていない長手部分に沿った中央に固定される。フレーム・ビームの上側フランジに固定されたセンサは圧縮ひずみを測定し、フレーム・ビームの下側フランジに固定されたセンサは引張ひずみを測定する。これらのセンサはボイラ全体の重さを知ることを可能にするが、ボイラの様々な部分の重さについての知識は何も与えてくれない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６，３２３，４４２Ａ号
【特許文献２】ＷＯ２００４１０２１０４Ａ
【特許文献３】ＦＲ２５５５７４０Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、先行技術における解決策に関する問題点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による方法は、請求項１の特徴部に定義されている事項を特徴とする。同様に、本発明によるシステムは、請求項１０の特徴部に定義されている事項を特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の態様は、蒸気ボイラの熱交換器バンクの質量変化をモニタリングする方法であり、熱交換器バンクは、ハンガー・ロッドと支持ビームとによって蒸気ボイラのフレーム・ビームに対して支持されている、方法である。本発明によると、支持ビームの垂直支持要素はひずみゲージを備え、それによって熱交換器バンクの質量によって支持ビームに生じるひずみ状態の変化が測定される。
【００１４】
本発明の第２の態様は、蒸気ボイラの熱交換器バンクの質量変化をモニタリングするシステムであり、熱交換器バンクはハンガー・ロッドと支持ビームとによって蒸気ボイラのフレーム・ビームに対して支持されているシステムである。本発明によると、システムは、熱交換器バンクの質量によって支持ビームに生じるひずみ状態を測定するための、支持ビームのウェブ・プレートに固定された複数のひずみゲージと、測定データのログを取るためのデータ・ロギング手段と、測定データを処理するためのコンピュータ又は類似の演算ユニットと、を備える。
【００１５】
本発明の一実施例において、ひずみゲージは、支持ビーム上の、支持ビームがフレーム・ビームに載置される支持ポイントの近傍に位置する。
【００１６】
本発明の一実施例において、それぞれの支持ポイントにおけるひずみ状態の変化は、ホイートストン・フル・ブリッジ接続を形成する４つのひずみゲージによって測定される。
【００１７】
本発明の一実施例において、４つのひずみゲージのうちの２つは主ひずみの方向に位置し、２つは主ひずみの前記方向に垂直な方向に位置する。
【００１８】
本発明の一実施例において、主ひずみの方向を好ましくは含む支持ポイントの近傍における支持ビームの主ひずみは有限要素法によって求められる。
【００１９】
本発明の一実施例において、支持ポイントにおいて、ひずみゲージは、支持ビームの任意の起こり得る屈曲を補償するために、支持ビームの２つの垂直支持要素に固定される。
【００２０】
本発明の一実施例において、ひずみゲージは、フレーム・ビームの支持力によって生じる主ひずみが約４５°の角度で加えられる支持ビームのウェブ・プレートのポイントに配置される。
【００２１】
本発明の一実施例において、必要があれば、測定システムは、支持ビームの既知の位置、好ましくは１つ又は複数のハンガー・ロッド、に既知の質量を配置することによって、較正される。
【００２２】
本発明の一実施例において、必要があれば、測定システムは有限要素法によって較正される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、いくつかのポイントにおいて熱交換器バンクを支持するビームのひずみ状態の変化を測定することで、問題の熱交換器バンクの質量変化を計算的に定めることができるという洞察に基づいている。本測定方法は、合理的で実行可能な数の測定ポイント及び測定チャネルで、２次元又は３次元的な範囲においてさえも質量変化に関する適切な情報を得ることを可能にする。
【００２４】
支持ビームから実行される測定の、先行技術における解決策と比べた他の利点は、２つのビームから実行される測定によって、熱交換器バンクの異なる領域における灰の層の集中に関する２次元的情報、及び煤吹によって質量が取り除かれる領域に関する情報を求め得ることである。熱伝達面の汚れは、しばしば、片側に偏り又は局所的である。
【００２５】
フレーム・ビームからの測定によっても同様に対応する支持反力が測定できるが、フレーム・ビームは支持ビームよりもいっそう頑強であるため、測定の分解能はより劣ったものになる。
【００２６】
煤吹装置は、しばしば、一度につき熱交換器プレートの片側に対して吹き出して動作する。更に、煤吹は熱交換器の異なる領域において垂直方向に行われ得る。一度につき１つの領域に煤吹を行い、対応する質量変化をモニタリングすることで、灰が蓄積しており煤吹が集中されるべき領域についての３次元的理解に達することができる。
【００２７】
支持ビームのひずみ状態の測定は、好ましくは、ホイートストン・フル・ブリッジを使用して行われ、これは自動的に温度の影響を補償することができる。したがって、温度を測定するために別個の測定チャネルは必要とせず、測定チャネルの数は減少する。先行技術における解決策では、ハンガー・ロッドの温度は稼働中に大きく変化することがあり、これらの変化が、温度補償の実行にもかかわらず測定結果に影響する可能性がある。燃焼室から更に離れた支持ビームの温度は、通常、熱交換器に接したハンガー・ロッドの温度よりも低く、より均一である。
【００２８】
測定ポイントは、最も好ましくは、熱交換器バンクを支持するビーム上の、フレーム・ビームの支持力によって生じる主ひずみが約４５°の角度で加えられるポイントに配置される。ひずみゲージの最適な位置及び方向は、有限要素法によって求めることができる。測定ポイントを、支持ビームのウェブ・プレート上の、支持反力によって生じる主ひずみが起こる範囲に配置することで、支持ビームのひずみにおいてフレーム・ビームの変形によって生じる変化を最もうまく除去することもできるであろう。
【００２９】
煤吹装置の制御に加え、質量変化は、堆積物を解放するための一時的な冷却サイクル又は熱伝達面の洗浄のための蒸気ボイラの運転停止をいつ行うべきかを決定するためにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】回収ボイラの熱交換器バンク及びボイラのフレーム・ビーム上でのそれらの支持を示す側面図である。
【図２】上から見た２つの熱交換器バンクの支持構造の図である。
【図３】支持ビームの支持ポイントを示した図である。
【図４】ハンガー・ロッドの支持ビームへの固定の実例を示した図である。
【図５】支持ビームの端部における測定ポイントを示した図である。
【図６】支持ビームの中間部における測定ポイントを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
蒸気ボイラの構造部をフレーム柱１６及びフレーム・ビーム１５から吊り下げることで、それらを支障なく熱膨張させることが容易になる。図１は、回収ボイラの熱交換器１０、１１、１２の、ボイラのフレーム構造１５、１６への支持を示す。熱交換器バンク１０、１１、１２の数は、ボイラのタイプによって変わる。この例では、回収ボイラは８つの熱交換器バンク１０、１１、１２を備え、このうちの煙道ガスの流れ方向の最初の５つは過熱器１０であり、次にボイラ・チューブ１１があり、最後の２つの熱交換器バンクは水予熱器１２である。それぞれの熱交換器バンク１０、１１、１２は、熱伝達管から構成される複数のプレート要素を有し、この要素の内部を熱伝達媒体（水又は蒸気）が流れる。熱を放つ高温の煙道ガスは、熱交換器バンク１０、１１、１２を形成する熱交換器プレートの間を流れる。それぞれの熱伝達プレートは２つのハンガー・ロッド１３によって２つの支持ビーム１４から吊り下げられ、更に支持ビーム１４はフレーム・ビーム１５に対して支持される。
【００３２】
図２は、ボイラの上方から見た２つの熱交換器バンク１０、１１を示し、それぞれのバンクはハンガー・ロッド（不図示）によって２つの支持ビーム１４から吊り下げられ、２つの支持ビーム１４は４つのフレーム・ビーム１５によって支持されている。それぞれの支持ビーム１４は、それぞれのフレーム・ビーム１５によって、４つの支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４において支持されている。図３は、支持ビーム１４及びその支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４を側面図で示す。図４は、ハンガー・ロッド１３を支持ビーム１４に固定する方法を示す。図示されるように、ハンガー・ロッド１３は支持ビーム１４を貫通するように配置され、ハンガー・ロッド１３の上端部は、ナット１９によって支持ビーム１４の上面に固定されている。
【００３３】
図４に示される支持ビーム１４は、下側フランジ２０と、上側フランジ２１と、下側フランジ２０を上側フランジ２１に接続する２つのウェブ・プレート２２とを備える。上側フランジ２１は、ハンガー・ロッド１３によって上側フランジ２１に伝達される熱交換器バンク１０、１１、１２の重量を支える。下側フランジ２０は、フレーム・ビーム１５から支持ビーム１４に支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４において作用する支持力ＲＦＥＭを受ける。ウェブ・プレート２２は実質的に荷重を支えないが、支持力ＲＦＥＭによっておこる剪断力及びハンガー・ロッドによって伝達された荷重を受ける。
【００３４】
支持ビーム１４は、例えば、シングル・ウェブ・Ｉビーム、ダブル・ウェブ・ボックス・ビーム、又は矩形ビームでよい。全ての場合において、支持ビーム１４は、上部水平支持要素と、下部水平支持要素と、それらを接続する少なくとも一つの垂直支持要素とを有する。支持反力ＲＦＥＭによって支持ビーム１４に生じたひずみによる伸長が、垂直支持要素から測定できる。
【００３５】
ハンガー・ロッド１３から吊り下げられる熱交換器バンク１０、１１、１２は、下向きに引く力を支持ビーム１４に及ぼし、この力は支持力、すなわちフレーム・ビーム１５から支持ビーム１４に支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４において加えられる支持反力ＲＦＥＭによって補償される。これらの負荷力及び支持力は、局所的なひずみ状態を支持ビーム１４に生じさせ、これらはひずみゲージを用いて測定可能である。したがって、本発明による方法においては、熱交換器バンク１０、１１、１２の質量変化は、熱交換器バンクを支える支持ビーム１４に接着されたひずみゲージを用いて測定される。好ましくは、これらのひずみゲージは、支持ビーム１４の支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４の近傍に位置する。
【００３６】
図５は、支持ビーム１４の端部の支持ポイントｓ１又はｓ４の近傍の、支持ビーム１４のウェブ・プレート２２上のひずみゲージ１７の好ましい位置を示し、この支持ポイントにおいて、支持力ＲＦＥＭが支持ビーム１４に加えられる。
【００３７】
図６は、これに対応して、支持ビーム１４の中間部の支持ポイントｓ２（図に示される）及びｓ３（ｓ２に対応する）の近傍の、支持ビーム１４のウェブ・プレート２２上のひずみゲージ１７の好ましい位置を示し、これらの支持ポイントにおいて、支持力ＲＦＥＭが支持ビーム１４に加えられる。
【００３８】
図６は、支持反力を受ける範囲を限定するために、スペーサ要素２３が支持ポイントｓ３（及びｓ２のそれぞれ）において、支持ビーム１４とフレーム・ビーム１５との間に配置されてよいことも示し、これによって、主ひずみによって生じる伸長の変化の検知に関してウェブ２２の下部縁の近傍の最も好ましい位置に測定ポイントを配置することが容易になる。好ましくは、垂直補強材２４が、支持ポイントｓ２、ｓ３において支持ビーム１４のウェブ２２に固定され得る。支持ポイントにおける垂直補強材２４は支持ビームのウェブ２２の座屈を防止する。
【００３９】
使用されるひずみゲージは２組のひずみゲージ１７であるのが好ましく、ひずみゲージは互いに対して９０°の角度で配置され、組になったひずみゲージ１７のうちの１つのひずみゲージは主ひずみの方向に配置される。このようにして、一つの支持ポイントｓを測定する際に、２つの方向で測定を同時に行うために、合計で４つのひずみゲージが使用される。組になったひずみゲージ１７は、支持ビーム１４のウェブ２２に、フレーム・ビーム１５の支持力ＲＦＥＭによって生じる主ひずみが約４５°の角度で加えられるポイントにおいて配置されることが好ましい。２組のひずみゲージ１７は、測定されるべき支持ポイントｓのそれぞれに関して設けられ、ゲージはホイートストン・ブリッジを形成するように互いに接続される。組になったひずみゲージ１７は、支持ビーム１４の支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４の近傍に形成された孔又は切り欠き１８の近傍に接着されるのが好ましい。孔又は切り欠き１８は、支持ビーム１４のひずみ状態を増幅し、測定の感度を向上させる。主ひずみの方向のひずみの変化の測定は、他の既知の測定方法によって、それらの既知の限界や特性に注視しつつ、測定されてもよい。
【００４０】
ひずみゲージ１７が支持ビーム１４の１つのウェブ・プレート２２にだけ配置された場合、支持ビームの長手軸方向の起こり得るねじれによって、測定結果が不正確になる可能性がある。必要があれば、これは、支持ビーム１４の両方のウェブ・プレート２２に対称的に測定ポイントを配置することで解決することができ、両方のウェブ・プレート２２の測定ポイントからの測定結果を合計することにより、それぞれの支持ポイントｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４からの測定結果が得られる。この場合、必要な測定チャネルの量は２倍になる。
【００４１】
ひずみゲージがホイートストン・フル・ブリッジ接続で接続され、全てのセンサが同じ温度にあるとき、温度変化によって生じた誤差は自動的に補償される。測定ブリッジは、センサの抵抗が同じ方向に変化（温度変化）したときは、ブリッジの均衡は保たれるが、抵抗が異なる方向に変化したときは、ブリッジの均衡が容易に失われるように接続される。定電圧源がブリッジに供給されると、均衡の喪失はブリッジの出力電圧として観察される。したがって、出力電圧は支持ビームのひずみ状態に直接的に比例している。ブリッジ接続から得られた信号は増幅され、データ・ロギング・システムを介して、データを保存及び分析するための演算ユニットに入力される。
【００４２】
測定システムは、データ・ロギング・システムと、ひずみゲージを用いて記録されたデータを処理するためのコンピュータ・プログラムを有するコンピュータ又は他の演算ユニットと、を少なくとも備える。コンピュータ・プログラムはデータ・ロギング・システムから送られた測定データを受信し、測定信号を熱交換器の質量又は質量変化を表すデータに変換することで該データを処理し、統計データをコンパイルし、該データを他のフォーマットに変換する。
【００４３】
測定システムの較正は、支持ビーム１４に既知の質量で負荷をかけることによる直接較正として、又は有限要素法を用いて行われ得る。直接較正においては、較正係数は既知の質量を用いて測定された信号を使用して演算される。動的較正においては、質量は支持ビーム１４に沿って移動され、一方、静的較正においては、既知の静的な質量が支持ビーム１４のいくつかのポイントから吊り下げられる。有限要素法に基づく較正においては、理論的な較正係数は、データ・ロギング・システムの設定値、ひずみゲージの特性、及び有限要素モデリングによって得られたひずみゲージ１７の最適位置における理論的伸長値を用いて演算される。
【００４４】
ひずみゲージ１７を用いて測定されたデジタル信号は、以下の等式を用いて、熱交換器バンク１０、１１、１２の質量又は質量変化を表す値に変換できる。
【数１】
0006438945.tif 000002
ただし、
Ｗｉ，ｓは、時点ｔｉにおける支持ポイントｓにおいて測定された質量であり、
ＣＦε−Ｗ，ｓは、伸長と支持ポイントｓに印加された質量との間の変換係数である（等式２）。係数ＣＦε−Ｗ，ｓの理論値はビームのひずみから有限要素法を用いて演算できる。
ＣＦＳ−εは、データ・ロギング・システムのデジタル出力信号とひずみゲージから測定された伸長との間の変換係数である（等式３）。ＣＦＳ−εはデータ・ロギング・システムの設定とひずみゲージの構成（この場合は、それぞれの支持ポイントｓに４つのアクティブなゲージを有するホイートストン・フル・ブリッジ）とによって決まる。
Ｓｉ，ｓは、データ・ロギング・システムによって生成された、ある時点ｔｉでの支持ポイントｓにおけるひずみゲージからの出力信号である。
Ｓ０，ｓは、データ・ロギング・システムによって生成された、支持ポイントｓにおけるひずみゲージからの出力信号であり、０質量（すなわち、ボイラがきれいな状態での測定の開始時の出力信号）に相当する。
【００４５】
変換係数ＣＦε−Ｗ，ｓは、以下の等式を用いて演算できる。
【００４６】
【数２】
0006438945.tif 000003
ただし、
ＲＦＥＭは、有限要素法によって演算された支持ポイントｓにおける支持反力であり（質量Ｗｉをキログラムで得るため、ＲＦＥＭは、キログラムに変換されなくてはならない）、
ε１，ｓ．．．ε４，ｓは、有限要素法によって演算された、特定の方向に関するひずみゲージの相対的伸長である（図４及び図５）。
【００４７】
変換係数ＣＦＳ−εは、以下の等式を用いて演算できる。
【００４８】
【数３】
0006438945.tif 000004
ただし、
Ｕｏｕｔは、データ・ロギング・システムの出力電圧、すなわち測定電圧であり（等式４）、
ＧＦはひずみゲージ生成器によって与えられたゲージ定数であり、
Ｕｅｘｃは、ホイートストン・ブリッジの励起電圧である。
【００４９】
出力電圧Ｕｏｕｔは、以下の等式を用いて演算できる。
【００５０】
【数４】
0006438945.tif 000005
ただし、
ΔＵはデータ・ロギング・システムの全体的な測定領域であり、
ｇａｉｎは、データ・ロギング・システムの増幅係数であり、
ｍはデータ・ロギング・システムの分解能である。
【００５１】
ある時点における１つの支持ビーム１４に加えられる荷重の均衡を提供する支持反力ＲＦＥＭを合計し、それらを熱交換器バンク１０、１１、１２が洗浄されたばかりの状況と比較することによって、熱交換器バンクの洗浄後の全体的な支持反力の変化と、したがって、熱交換器バンクの質量増加とが得られる。
【００５２】
個々の測定ポイントでの熱交換器バンク１０、１１、１２の（流れ方向から見たときの）前縁及び後縁を支持する支持ビーム１４のひずみ状態の変化を比較すると、どのように質量増加が水平面、すなわち、左側若しくは右側、又は前縁側若しくは後縁側、に蓄積されるかについての見通しが得られる。煤吹装置は異なる高さにも位置するので、個々の煤吹動作の間に減少する質量変化は、熱交換器バンク１０、１１、１２の質量の蓄積及び垂直方向での煤吹の効率の推定を可能にする。質量の蓄積はしばしば不均一であり、質量の蓄積及び減少の２次元的又は３次元的データでさえも取得されるので、取得された測定データを用いて、たとえ単一の煤吹装置の作業範囲内であっても、適切な時期に堆積物を除去するために、煤吹装置は最適な方法で制御され得る。
【図１】
0006438945.tif 000006
【図２】
0006438945.tif 000007
【図３】
0006438945.tif 000008
【図４】
0006438945.tif 000009
【図５】
0006438945.tif 000010
【図６】
0006438945.tif 000011