(57)【要約】【課題】  ボイラの運転負荷の変化時にも適切な給水制御を可能とすることである。【解決手段】  バーナ２の燃焼作動を低燃焼作動と高燃焼作動とに切り替え制御し、低燃焼作動と高燃焼作動とに適した水位となるように、ボイラ１の缶内水位の検出を行い、この検出水位に応じて給水ポンプ１０をオンオフ稼動させて給水制御を行うように構成したボイラにおける給水制御方法であって、高燃焼作動から低燃焼作動への切り替え時、前記給水ポンプ１０の運転機能を高能力運転機能へ切り替えて給水量を制御す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】
バーナ２の燃焼作動を低燃焼作動と高燃焼作動とに切り替え制御し、低燃焼作動と高燃焼作動とに適した水位となるように、ボイラ１の缶内水位の検出を行い、この検出水位に応じて給水ポンプ１０をオンオフ稼動させて給水制御を行うように構成したボイラにおける給水制御方法であって、高燃焼作動から低燃焼作動への切り替え時、前記給水ポンプ１０の運転機能を高能力運転機能へ切り替えて給水量を制御することを特徴とするボイラにおける給水制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボイラにおける給水制御方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラ，とくに小型貫流ボイラにおける給水制御方法は、缶内の水位を検出する水位検出器を設け、この水位検出器からの検出信号に基づいて、給水ポンプの運転を制御するようにしているが、通常、前記給水ポンプの吐出量は一定に設定されており、前記水位検出器からの検出信号に基づいて前記給水ポンプをオンオフ稼動させるようになっている。すなわち、缶内の水位が下限レベルまで低下したら前記給水ポンプを起動させ、缶内の水位が上限レベルに達したら前記給水ポンプを停止させるようにしている。
【０００３】
このような構成において使用される前記給水ポンプは、小流量，高揚程と云う特性を有し、かつ安価に製造可能なウエスコポンプが多用されている。しかしながら、ウエスコポンプは、その構造上、吐出能力の個体差が大きく、比較的短時間で吐出能力が低下することがある。前記給水ポンプの吐出能力が低下すると、前記ボイラに対して必要な給水量を供給することができなくなり、低水位検知による前記ボイラの緊急停止や缶体過熱の原因になる。
【０００４】
また、前記給水ポンプの吐出能力の低下に対する給水制御は、従来から種々のものが提案されているが、前記ボイラにおいては、安全性や効率化の点から、その運転負荷，たとえば蒸気負荷の変化に対応して給水制御を行うことも必要となっているが、この点に関するものとしては具体的に提案されていないのが実状である。さらに、前記ボイラにおいては、その設置地域の周波数に応じて前記給水ポンプを変更しているのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、前記の問題点に鑑み、ボイラの運転負荷の変化時にも適切な給水制御を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、バーナの燃焼作動を低燃焼作動と高燃焼作動とに切り替え制御し、低燃焼作動と高燃焼作動とに適した水位となるように、ボイラの缶内水位の検出を行い、この検出水位に応じて給水ポンプをオンオフ稼動させて給水制御を行うように構成したボイラにおける給水制御方法であって、高燃焼作動から低燃焼作動への切り替え時、前記給水ポンプの運転機能を高能力運転機能へ切り替えて給水量を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、給水ポンプは、一般に規定されている周波数に関係なく、予め設定した所定の定常運転機能に加えてこの定常運転機能より回転数の多い能力を発揮する高能力運転機能を具備し、この給水ポンプの運転機能を切り替えて給水量を制御するようにしたものであるから、ボイラの運転負荷の変化時に適切な給水制御が可能になり、ボイラの安全性をさらに向上することができるとともに、その効率アップを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例の全体構成を説明する概略説明図である。
【０００９】
図１において、蒸気を生成するための貫流型等のボイラ１は、加熱用のバーナ２を備えており、このバーナ２には燃料供給ライン３が接続されている。この燃料供給ライン３には、燃料ポンプ４と燃料用電磁弁５が設けられている。ここにおいて、前記バーナ２の燃焼作動の開始と停止は、前記ボイラ１の運転負荷，すなわち蒸気負荷の状況に応じて制御されるように構成されており、具体的には、前記ボイラ１の缶内圧を検出する圧力検出器６の信号に基づいて、缶内圧が設定圧力値以上になれば燃焼作動を停止し、また缶内圧が設定圧力値以下になれば燃焼作動を開始するように制御される。そして、この燃焼作動を開始した場合においても、蒸気負荷の状況に応じて、高燃焼作動および低燃焼作動を繰り返すように制御されている。
【００１０】
また、前記ボイラ１は、その缶内の水位を検出するための水位検出器７を備えており、この水位検出器７内に設けた水位検出棒８の検出信号に基づいて、前記ボイラ１に接続した給水ライン９に設けた給水ポンプ１０の運転を制御し、缶内の水位を一定のレベルに保持する。この図１に示した実施例においては、前記水位検出棒８は、概略的なものとして図示したもので、代表的に１本を図示したが、これは図示および説明の便宜上のためのみで、一般的には前記水位検出棒８は前記水位検出器７内に複数本設けられるとともに、前記ボイラ１の缶体内にも設けられており、これらの各水位検出棒８を総合的に監視することで、前記給水ポンプ１０の運転を制御している。
【００１１】
そして、前記バーナ２の燃焼作動の制御および前記給水ポンプ１０の運転の制御は、前記圧力検出器６および前記水位検出器７からの検出信号を演算処理する制御装置１１からの作動信号に基づいて制御される構成となっている。
【００１２】
さて、この発明における前記給水ポンプ１０は、予め設定した所定の周波数に基づく回転数にて運転する機能，すなわち定常運転機能と、この定常運転機能より回転数の多い能力を発揮して運転する機能，すなわち高能力運転機能とを具備している。すなわち、前記給水ポンプ１０は、予め設定した所定の吐出能力値Ａにて運転する機能と、この所定吐出能力値Ａより大きい吐出能力を発揮する高吐出能力値Ｂにて運転する機能を備えている。この所定吐出能力値Ａの設定は、具体的には、前記給水ポンプ１０への供給電源の周波数を調節してその回転数を設定することにより行い、その設定値は、設置地域や前記ボイラ１の運転条件等に基づいて決定される。また、高吐出能力値Ｂの設定も同様に行い、その設定値は、前記ボイラ１の運転における安全率等を総合勘案して決定される。
【００１３】
ここで、所定吐出能力値Ａおよび高吐出能力値Ｂの具体的な数値について説明すると、両能力値Ａ，Ｂは、ともに設置地域，前記ボイラ１の運転条件，前記ボイラ１の安全率等の設置条件により左右されるものであり、固定的な数値として設定するものではなく、設置条件に応じて設定変更可能なものとなっている。発明者等の前記ボイラ１の安全性，効率化等の点に関する経験則に基づく実験によれば、所定吐出能力値Ａとしては、前記給水ポンプ１０の回転数を周波数５５Hz（ヘルツ）に基づく数値として設定することが好適であり、高吐出能力値Ｂとしては、前記給水ポンプ１０の回転数を周波数６０Hz（ヘルツ）に基づく数値として設定することが好適であることが確認された。
【００１４】
つぎに、前記給水ポンプ１０の吐出能力の変化について説明する。一般的に、前記給水ポンプ１０の吐出能力が変化すると云うことは、前記給水ポンプ１０の経年変化等に伴う吐出能力の低下として現れる。したがって、前記給水ポンプ１０の吐出能力の低下を検出したときは、適正な給水量の維持ができなくなり、前記ボイラ１の水管（図示省略）の過熱と云う事態を招きかねないので、直ちに給水量を補正する必要がある。そこで、この発明においては、前記給水ポンプ１０の運転機能を高能力運転機能（すなわち、高吐出能力値Ｂに基づく運転）へ切り替えて、給水量を増大してその適正量の維持を図るようにして
いる。その吐出能力低下の判定は、つぎのようにして行われる。
【００１５】
すなわち、前記給水ポンプ１０の吐出能力低下の判定については、現在種々の方法が行われているが、その一例を図１に基づいて説明すると、まず給水制御は、前記ボイラ１の運転に伴って前記水位検出棒８の先端が「水無し」を検出してからＴ１分経過すると、前記制御装置１１は前記給水ポンプ１０へ運転オンの作動信号を出力する。このときの前記給水ポンプ１０の運転は、所定吐出能力値Ａに基づく定常運転となっている。そして、前記給水ポンプ１０の定常運転により給水量が増え、前記水位検出棒８の先端が「水有り」を検出してからＴ２分経過すると、前記制御装置１１が前記給水ポンプ１０へ運転オフの作動信号を出力する。この給水制御を繰り返すとき、前記制御装置１１は、同時に前記給水ポンプ１０の運転オンの作動信号の出力時から、前記水位検出棒８の先端が「水有り」を検出するまでの所要時間ＢＴをつぎつぎに記憶する。そして、前記制御装置１１は、記憶した所要時間ＢＴ１，ＢＴ２，・・・・ＢＴｎを比較し、前記給水ポンプ１０の定常運転における所要時間ＢＴが長くなり，すなわち給水時間が長くなって、ある一定の所要時間ＢＴとなったとき、前記給水ポンプ１０の吐出能力が低下したと判定する。
【００１６】
しかして、この発明においては、前記制御装置１１が、所要時間ＢＴがある一定の数値に達し、定常運転における前記給水ポンプ１０の吐出能力が低下したと判定したときは、前記給水ポンプ１０へ高吐出能力値Ｂに基づく高能力運転を行わせるための信号を出力する。この信号により、前記給水ポンプ１０の運転が高能力運転へ切り替わり、高吐出能力値Ｂに基づく給水が行われ、適正な給水量を確保することができる。ここにおいて、高吐出能力値Ｂは、前記のとおり、前記ボイラ１の運転における安全率等を勘案して決定されるが、これは高能力運転時における能力値Ｂによる給水量が、定常運転時における能力値Ａによる給水量に相当するように設定されている。すなわち、給水量そのものは、前記給水ポンプ１０の定常あるいは高能力の運転パターンに関係なく、同じでなければならない。そして、前記給水ポンプ１０の高能力運転が継続する過程においても、前記制御装置１１は前記水位検出棒８からの信号に基づいて給水制御を行うとともに、高能力運転における所要時間ＢＴについても記憶し，かつ比較作動を行い、ある一定の所要時間ＢＴとなったときは、高能力運転においても吐出能力の低下と判定し、適宜な報知手段により警告を出力するように構成されている。
【００１７】
つぎに、前記ボイラ１の運転負荷の変化について説明する。現在、前記ボイラ１の給水制御を行うに際して、運転負荷，たとえば蒸気負荷に対応して給水制御を行う水位を決め、図２に示すように、複数本の前記水位検出棒８を給水制御の水位検出用として使用している。すなわち、起蒸時の水位を検出するためのＤ棒，低燃焼時の水位を検出するためのＳ棒，高燃焼時の水位を検出するためのＭ棒および燃焼停止水位を検出するためのＬ棒と云うように予め設定し、それぞれの燃焼要求に対応して給水制御する水位検出棒を決めている。したがって、たとえば低燃焼時においては、Ｓ棒の水位検出信号により、前記制御装置１１が前記給水ポンプ１０の運転のオンオフ信号を出力して給水制御を行っており、また高燃焼時においては、Ｍ棒の水位検出信号により、前記制御装置１１が前記給水ポンプ１０の運転のオンオフ信号を出力して給水制御を行っている。このように、所定の燃焼負荷時においては、その燃焼に必要とする水位により給水制御されるから、前記給水ポンプ１０は所定吐出能力値Ａに基づく定常運転であっても、とくに問題とはならない。ただし、前記給水ポンプ１０の吐出能力が低下した場合は、前記したような方法により、前記給水ポンプ１０の運転パターンを切り替える。
【００１８】
さて、前記ボイラ１の運転中において、運転負荷が変化した場合，たとえば図２において、Ｍ棒により高燃焼作動のための給水制御を行っていたとき、蒸気負荷の要求がなくなると、前記制御装置１１が前記バーナ２の燃焼作動を低燃焼作動へ移行させる。このとき、給水制御はＳ棒の水位検出信号により制御されることになるが、前記給水ポンプ１０が
定常運転のままでは、給水量がこの移行に追随することができず、低燃焼時に必要とする適正な水位を確保することができず、このような移行時，すなわち運転負荷が変化した場合に前記ボイラ１の水管（図示省略）が過熱すると云う危険があり、この危険を回避するためには、運転負荷の変更時に、その変更に給水量を追随させる必要がある。そこで、この発明においては、前記給水ポンプ１０の運転機能を高能力運転機能（すなわち、高吐出能力値Ｂに基づく運転）へ切り替えて、給水量を運転負荷の変化に追随させるように構成している。
【００１９】
すなわち、高燃焼時において、蒸気負荷の要求がなくなると、前記制御装置１１は前記バーナ２へ低燃焼作動の信号を出力するが、これと同時に前記給水ポンプ１０へ高吐出能力値Ｂに基づく高能力運転を行わせるための信号を出力する。この信号により、前記給水ポンプ１０の運転は高能力運転へ切り替わり、高吐出能力値Ｂに基づく給水が行われ、給水量が運転負荷の変化に追随し、低燃焼作動に必要とされる適正な給水量を確保することができる。このとき、前記制御装置１１は、Ｓ棒が「水有り」を検出してからＴ２分経過すると、前記給水ポンプ１０へ所定吐出能力値Ａに基づく定常運転を行わせるための信号を出力する。この信号により、前記給水ポンプ１０の運転は定常運転へ切り替わり、所定吐出能力値Ａに基づく給水を行うことになる。
【００２０】
このように、運転負荷の変化時に前記給水ポンプ１０の運転機能を切り替えることは、変化後の基準水位に対して必要な給水量を遅滞なく追随させることで、これにより運転負荷の急な変化に確実に対応させることで、前記ボイラ１の安全性をさらに向上させることができ、かつその効率アップも図ることができる。この点において、運転負荷の急な変化に対応する場合として、前記においては、高燃焼時から低燃焼時へ移行する場合について説明したが、前記ボイラ１においては、この場合だけではなく、その他においても運転負荷が急に変化する場合がある。たとえば、燃焼停止水位を検出するためのＬ棒が「水無し」を検出した場合や前記ボイラ１が起動する場合においても、運転負荷が急に変化するが、この場合においても、前記と同様に、前記給水ポンプ１０の運転機能を切り替えて、必要な給水量を遅滞なく追随させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施例の全体構成を説明する概略説明図である。
【図２】給水制御において水位検出用として使用する水位検出棒の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ボイラ
２  バーナ
１０  給水ポンプ
【図１】
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【図２】
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