(57)【要約】  【課題】  流動状態の異常や炉内異常を短時間で正確に検知することができる流動床ボイラ監視装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段９５と、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して炉内異常かを判定する第１の異常判定手段９７と、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常を示すかを判定する第２の異常判定手段９９とを有する。【選択図】  図２
2005195197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内の流動床ボイラにおける流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、前記流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と前記基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、前記流動層内差圧値および前記流動層外差圧値に基づいて前記流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置であって、
前記コンピュータ装置内の中央処理装置は、前記流動層内差圧値と前記流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと前記周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段と、前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して前記高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段と、前記周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段とを有することを特徴とする流動床ボイラ監視装置。
【請求項２】
前記第１の異常判定手段は、前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算手段と、前記第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出手段と、前記算出した高周波強度変化率が前記炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定手段と、前記算出した高周波強度変化率が前記炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の流動床ボイラ監視装置。
【請求項３】
前記第２の異常判定手段は、前記周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算手段と、前記第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化手段と、前記算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化手段と、前記流動指標値が前記流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定手段と、前記流動指標値が前記流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の流動床ボイラ監視装置。
【請求項４】
前記第１の異常判定手段は、前記流動層内差圧計および前記流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、前記第２の異常判定手段は、前記流動層内差圧計および前記流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の流動床ボイラ監視装置。
【請求項５】
前記第１のデータ値は８１．９２秒＋６秒に対応するサンプリング数であることを特徴とする請求項４に記載の流動床ボイラ監視装置。
【請求項６】
前記第２のデータ値は８１．９２秒＋３０００秒に対応するサンプリング数であることを特徴とする請求項４または５に記載の流動床ボイラ監視装置。
【請求項７】
圧力容器内の流動床ボイラにおける流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、前記流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と前記基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、前記流動層内差圧値および前記流動層外差圧値に基づいて前記流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置における流動床ボイラ監視方法であって、
前記流動層内差圧値と前記流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと前記周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出ステップと、前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して前記高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定ステップと、前記周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定ステップとを有することを特徴とする流動床ボイラ監視方法。
【請求項８】
前記第１の異常判定ステップは、前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算ステップと、前記第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出ステップと、前記算出した高周波強度変化率が前記炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定ステップと、前記算出した高周波強度変化率が前記炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報ステップとを有することを特徴とする請求項７に記載の流動床ボイラ監視方法。
【請求項９】
前記第２の異常判定ステップは、前記周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における前記周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算ステップと、前記第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化ステップと、前記算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化ステップと、前記流動指標値が前記流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定ステップと、前記流動指標値が前記流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報ステップとを有することを特徴とする請求項７または８に記載の流動床ボイラ監視方法。
【請求項１０】
前記第１の異常判定ステップは、前記流動層内差圧計および前記流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、前記第２の異常判定ステップは、前記流動層内差圧計および前記流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１に記載の流動床ボイラ監視方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１に記載の流動床ボイラ監視方法における各ステップを実行するための流動床ボイラ監視用プログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の流動床ボイラ監視用プログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器内の流動床ボイラの流動層内の各点の圧力と基本圧力との差圧値である流動層内差圧値および流動床ボイラの流動層外（フリーボード）の各点の圧力と基本圧力との差圧値である流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視する流動床ボイラ監視装置、および、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための流動床ボイラ監視方法、ならびに、その流動床ボイラ監視方法を実行するための流動床ボイラ監視用プログラム、ならびに、そのプログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は一般的な流動床ボイラシステムを示す構成図であり、流動床ボイラシステムは流動床ボイラと流動床ボイラ監視装置とから成る。
図１において、１は図示しない圧力容器内に収容されている流動床ボイラとしての六角ボイラ、２は流動層内の熱を吸収する伝熱管としての層内管、３は水と石炭粉を混ぜてペースト状にした燃料が供給される燃料ノズル、４は高圧の燃焼空気を流動床ボイラ１に流入させるための散気管、５は流動床ボイラを監視する流動床ボイラ監視装置、６は基本圧力と各点の圧力との差圧を計測する差圧計、７は差圧計からの差圧信号（差圧値を示す信号）を入力して各種処理を行うコンピュータ装置である。コンピュータ装置７は、入力した差圧信号を差圧値を示すデジタルの差圧データに変換するＡ／Ｄ変換器８と、全体を制御する中央処理装置９と、文字やデータを入力する入力装置１０と、文字や数値、図形を表示する表示装置１１と、データを記憶するＲＡＭ１２と、プログラムを記憶するＲＯＭ１３と、ＭＯ等の記録媒体１５からデータを読み取る読取り装置１４とを有する。
【０００３】
このように構成された流動床ボイラシステムについて、その概略動作を説明する。
燃料ノズル３の下方に設けられた散気管４上には、燃料ノズル３からペースト状燃料である石炭が供給され、また図示しないベッド材注入ラインからは灰や石灰石等のベッド材が供給される。圧力容器に供給された高圧の燃焼空気は散気管４を介して流動床ボイラ１内に流入され、散気管４上でベッド材と燃料とが高温高圧下で流動化して流動層を形成する。層内管２は、流動層内の燃焼熱の一部を吸熱して蒸気を発生する。
【０００４】
ここで、流動床ボイラでは、石炭性状や温度・圧力等の運転条件によっては流動層内の燃焼に伴い灰がベッド材と共に焼結物を生成し、これにより流動層内の流動状態が変化し、長時間の安定運転ができない場合がある。特に加圧流動床ボイラ（ＰＦＢＣボイラ、「加圧流動床燃焼ボイラ」とも言う）においては、流動層が圧力容器内に格納された炉内部で形成される構造であるため、このような流動状態の変化を早期に監視、把握することが困難であった。
（特許文献１）、（特許文献２）、（特許文献３）には差圧値（ベッド材としての灰が常に積層されている部位の圧力である基本圧力と流動層内の圧力との差圧を示す値）を処理することで流動層の流動状態を監視する方法が記載されている。（特許文献１）には４〜１５Ｈｚに振動強度のピークが現れると流動状態の悪化を示すことが記載され、（特許文献２）にはある一定時間内の差圧の変動幅とある一定時間内の周波数特性における振動強度のピーク周波数との比率が大きくなると流動状態が不良であることを示すことが記載され、（特許文献３）には差圧の平均値や振幅が低下すると流動状態の悪化を示すことが記載されている。
【特許文献１】特開昭６２−２７２１３６号公報
【特許文献２】特開平４−４３２０３号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各文献記載の従来の流動床ボイラ監視装置では、１時刻分の差圧波形の処理（周波数特性、振幅、平均値）により流動状態を検知するので、正常時と異常時の差が小さい場合には流動状態の良、不良を判定することが困難であるという問題点を有し、また、半日や数日程度の微小な流動の変化の兆候を検出することは困難であるという問題点を有し、さらに、ＰＦＢＣボイラなどでは１時刻分の差圧波形の処理結果と流動状態との相関が必ずしも一致しないという問題点を有していた。
この流動床ボイラ監視装置、流動床ボイラ監視方法、流動床ボイラ監視用プログラムおよび流動床ボイラ監視用記録媒体では、流動状態の異常や炉内異常を短時間で検知することが要求されている。
【０００６】
本発明は、この要求を満たすため、ＦＦＴ処理した低周波部分の所定時間内の平均値を算出することにより過渡的なノイズを排除して経時的な流動状態の異常を確実に検知すると共にＦＦＴ処理した高周波部分の変化率を算出することにより突発的な炉内異常を発生から短時間で正確に検知することができる流動床ボイラ監視装置、および、流動状態の異常や炉内異常を短時間で正確に検知し保全作業性に優れた流動床ボイラ監視方法、ならびに、その流動床ボイラ監視方法を実行するための流動床ボイラ監視用プログラム、ならびに、その流動床ボイラ監視用プログラムを記録する流動床ボイラ監視用記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の流動床ボイラ監視装置は、圧力容器内の流動床ボイラにおける流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置であって、コンピュータ装置内の中央処理装置は、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段と、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段と、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段とを有する構成を備えている。
これにより、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出することにより炉内異常を検知できるので突発的な炉内異常を短時間で検知することができると共に、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値により流動状態の異常を検知できるので、過渡的に発生するノイズを排除でき流動異常の検出感度が高く、早期に異常を検知できる流動床ボイラ監視装置が得られる。
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の流動床ボイラ監視方法は、圧力容器内の流動床ボイラにおける流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置における流動床ボイラ監視方法であって、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出ステップと、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定ステップと、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定ステップとを有する構成を備えている。
これにより、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出することにより炉内異常を判定する第１の異常判定ステップを有するので、突発的な炉内異常を短時間で検知することができると共に、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値により流動状態の異常を判定できる第２の異常判定ステップを有するので、過渡的に発生するノイズを排除でき流動異常の検出感度が高く、早期に異常を検知できる流動床ボイラ監視方法が得られる。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の流動床ボイラ監視用プログラムは、上記流動床ボイラ監視方法における各ステップを実行するための流動床ボイラ監視用プログラムである構成を備えている。
これにより、上記流動床ボイラ監視方法を実行するための流動床ボイラ監視用プログラムが得られる。
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の流動床ボイラ監視用記録媒体は、上記流動床ボイラ監視用プログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体である構成を備えている。
これにより、上記流動床ボイラ監視用プログラムを記録する流動床ボイラ監視用記録媒体が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の流動床ボイラ監視装置は、圧力容器内の流動床ボイラにおける流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置であって、コンピュータ装置内の中央処理装置は、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段と、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段と、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、流動層内の既存の差圧計から得られる出力信号を利用して流動状態の異常と炉内異常とを正確に区別して短時間で検知することができるという有利な効果が得られる。
【００１２】
さらに、第１の異常判定手段は、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算手段と、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出手段と、算出した高周波強度変化率が異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定手段と、算出した高周波強度変化率が異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報手段とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、突発的な炉内異常を正確に発生から短時間で検知することができると共に、その検知した炉内異常を迅速に利用者に通知することができ信頼性に優れるという有利な効果が得られる。
【００１３】
さらに、第２の異常判定手段は、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算手段と、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化手段と、算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化手段と、流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定手段と、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報手段とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、過渡的なノイズ等の影響を受けることなく、経時的な流動状態の異常を正確に短時間で検知することができると共に、その検知した流動状態の異常を迅速に利用者に通知することができるという有利な効果が得られる。
【００１４】
さらに、第１の異常判定手段は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、第２の異常判定手段は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うことにより、流動指標値および高周波強度変化率を十分なサンプリング数を用いて正確に算出することができ信頼性を向上させることができるという有利な効果が得られる。
さらに、第１のデータ値は８１．９２秒＋６秒に対応するサンプリング数であることにより、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、高周波強度変化率を正確かつ迅速に算出することができるという有利な効果が得られる。
さらに、第２のデータ値は８１．９２秒＋３０００秒に対応するサンプリング数であることにより、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、流動指標値を正確かつ迅速に算出することができるという有利な効果が得られる。
【００１５】
さらに、圧力容器内の流動床ボイラの流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置における流動床ボイラ監視方法であって、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出ステップと、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定ステップと、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定ステップとを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、流動状態の異常や炉内異常を正確に区別して短時間で検知することができるという有利な効果が得られる。
【００１６】
さらに、第１の異常判定ステップは、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算ステップと、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出ステップと、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定ステップと、算出した高周波強度変化率が異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報ステップとを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、突発的な炉内異常を正確に発生から短時間で検知することができると共に、その検知した炉内異常を迅速に利用者に通知することができるという有利な効果が得られる。
【００１７】
さらに、第２の異常判定ステップは、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算ステップと、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化ステップと、算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化ステップと、流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定ステップと、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報ステップとを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、過渡的なノイズ等の影響を受けることなく、経時的な流動状態の異常を正確に短時間で検知することができ検出性能に優れると共に、その検知した流動状態の異常を迅速に利用者に通知することができるという有利な効果が得られる。
【００１８】
さらに、第１の異常判定ステップは、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、第２の異常判定ステップは、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うことにより、十分なサンプリング数を用いて流動指標値および高周波強度変化率を正確に算出することができるという有利な効果が得られる。
さらに、上記の流動床ボイラ監視方法における各ステップを実行するための流動床ボイラ監視用プログラムであることにより、コンピュータを用いれば何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができるという有利な効果が得られる。
さらに、上記の流動床ボイラ監視用プログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体であることにより、記録媒体からプログラムを読み出しさえすれば、何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、流動状態の異常や炉内異常を短時間で検知するという目的を、流動状態が異常か否かを示す流動指標と炉内異常か否かを示す高周波強度変化率とを算出することで実現した。
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、圧力容器内の流動床ボイラの流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置であって、コンピュータ装置内の中央処理装置は、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段と、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段と、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段とを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、経時的な流動状態の異常や突発的な炉内異常を正確に区別して短時間で検知することができるという作用・効果を有する。
【００２０】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の異常判定手段は、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算手段と、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出手段と、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定手段と、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報手段とを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、突発的な炉内異常を正確に短時間で検知することができると共に、その検知した炉内異常を迅速に利用者に通知することができるという作用・効果を有する。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第２の異常判定手段は、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算手段と、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化手段と、算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化手段と、流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定手段と、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報手段とを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、経時的な流動状態の異常を正確に短時間で検知することができると共に、その検知した流動状態の異常を迅速に利用者に通知することができるという作用・効果を有する。
【００２２】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１の異常判定手段は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、第２の異常判定手段は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うこととしたものであり、十分なサンプリング数を用いて流動指標値および高周波強度変化率を正確に算出することができ信頼性に優れるという作用・効果を有する。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第１のデータ値は８１．９２秒＋６秒に対応するサンプリング数であることとしたものであり、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、高周波強度変化率を正確かつ迅速に算出することができるという作用・効果を有する。
上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第２のデータ値は８１．９２秒＋３０００秒に対応するサンプリング数であることとしたものであり、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、流動指標値を正確かつ迅速に算出することができるという作用・効果を有する。
【００２４】
上記課題を解決するためになされた第７の発明は、圧力容器内の流動床ボイラの流動層内の各点の圧力とベッド材が常時存在する散気管直上の基本圧力との差圧を計測して流動層内差圧値として出力する第１の所定数の流動層差圧計と、流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧を計測して流動層外差圧値として出力する第２の所定数のフリーボード差圧計と、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための処理を行うコンピュータ装置とを有する流動床ボイラ監視装置における流動床ボイラ監視方法であって、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出ステップと、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定ステップと、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定ステップとを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、流動状態の異常や炉内異常を正確に区別して短時間で検知することができるという作用・効果を有する。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた第８の発明は、第１の異常判定ステップは、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算ステップと、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出ステップと、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定ステップと、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報ステップとを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、突発的な炉内異常を正確に発生から短時間で検知することができると共に、その検知した炉内異常を迅速に利用者に通知することができるという作用・効果を有する。
【００２６】
上記課題を解決するためになされた第９の発明は、第２の異常判定ステップは、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算ステップと、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化ステップと、算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化ステップと、流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定ステップと、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報ステップとを有することとしたものであり、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、経時的な流動状態の異常を正確に短時間で検知することができると共に、その検知した流動状態の異常を迅速に利用者に通知することができるという作用・効果を有する。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、第１の異常判定ステップは、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、第２の異常判定ステップは、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うこととしたものであり、十分なサンプリング数を用いて流動指標値および高周波強度変化率を正確に算出することができるという作用・効果を有する。
上記課題を解決するためになされた第１１の発明は、第７の発明乃至第１０の発明のいずれか１に記載の流動床ボイラ監視方法における各ステップを実行するための流動床ボイラ監視用プログラムであることとしたものであり、コンピュータを用いれば何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができるという作用・効果を有する。
。
上記課題を解決するためになされた第１２の発明は、第１１の発明に記載の流動床ボイラ監視用プログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体であることとしたものであり、記録媒体からプログラムを読み出しさえすれば、何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができるという作用・効果を有する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による流動床ボイラ監視装置の構成は図１に示す構成である。
図１において、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は流動床ボイラ内の計測点である。計測点Ｐ１の圧力はベッド材が常時存在する（例えば灰が常に蓄積している）散気管４直上の基本圧力であり、計測点Ｐ２の圧力は流動床ボイラ１の流動層内の圧力であり、計測点Ｐ３の圧力は流動床ボイラ１の流動層外の圧力である。計測点Ｐ１と計測点Ｐ２の差圧（流動層内差圧）を計測する差圧計が流動層差圧計であり、計測点Ｐ１と計測点Ｐ３の差圧（流動層外差圧）を計測する差圧計がフリーボード差圧計である。図１では計測点を３点としているが、これは代表的に模式図として示したものであり、本実施の形態では（表１）に示すような計測位置となっている。
【表１】
2005195197.tif 000003
（表１）で、基本圧力を計測する計測点Ｐ１は高さ０．４６ｍの位置であり、流動層内差圧の計測点Ｐ２は高さ１．８０ｍと２．８０ｍの位置であり、流動層外差圧の計測点Ｐ３は高さ７ｍの位置である。（表１）の各炉とは、六角ボイラ１は縦方向に３分割されており、その分割された各炉という意味である。図８は、３分割された六角ボイラ１を示す構成図であり、Ａ炉、Ｂ炉、Ｃ炉に３分割された場合を示す。
【００２９】
図２は、図１のコンピュータ装置７の中央処理装置９における機能実現手段（ＲＯＭ１３のプログラムを実行することにより機能を実現する手段、たとえば初期化手段９１は初期化プログラムを実行することにより初期化機能を実現する手段であり、初期化手段９１は初期化プログラムの実行により初期化動作を行う）を示す機能ブロック図である。
図２において、９１はコンピュータ装置の初期化を行う初期化手段、９２は現在時間（現在時刻）を判定する時間判定手段、９３は入力データをサンプリングするサンプリング手段、９４はデータのサンプリング数がある数以上か否かを判定するサンプリング数判定手段、９５は流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段、９６は流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるか否かを判定する第１のデータ判定手段、９７は周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段、９８は流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるか否かを判定する第２のデータ判定手段、９９は周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段である。
【００３０】
図３は、図２の第１の異常判定手段９７を示す機能ブロック図である。
図３において、９７１は周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算手段、９７２は第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出手段、９７３は算出した高周波強度変化率が異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定手段、９７４は算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報手段である。
【００３１】
図４は、図２の第２の異常判定手段９９を示す機能ブロック図である。
図４において、９９１は周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算手段、９９２は第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化手段、９９３は算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化手段、９９４は流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定手段、９９５は流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報手段である。
【００３２】
以上のように構成された流動床ボイラ監視装置について、その動作を図５、図６、図７を用いて説明する。図５は中央処理装置９の動作を示すフローチャートであり、図６は第１の異常判定手段９７の動作を示すフローチャート、図６は第２の異常判定手段９９の動作を示すフローチャートである。
図５において、まず、初期化手段９１は判定変数Ｍをゼロに設定し（Ｓ１）、時間判定手段９２は時刻がゼロ時（基準時）を経過したか否かを判定する（Ｓ２）。時刻がゼロ時を経過したと判定したときにはサンプリング手段９３は差圧計６からの差圧信号をサンプリングする（Ｓ３）。次に、サンプリング数判定手段９４は、判定変数Ｍ＝０であることから、サンプリング数が所定数Ｎ０以上か否かを判定する（Ｓ４）。Ｎ０は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うに十分なサンプリング数（ＦＦＴ件数）であり、ここでは８１９２であり、サンプリング周期Δｔを１０ｍ秒とすれば、８１．９２秒間に取得されるサンプリング数である。次に、サンプリング数が所定数Ｎ０以上でないと判定したときにはステップＳ３に戻って信号サンプリングを行い、サンプリング数が所定数Ｎ０以上であると判定したときには、高速フーリエ変換による周波数特性の算出処理（ＦＦＴ周波数特性算出処理）を行う（Ｓ５）。
【００３３】
次に、ステップＳ５のＦＦＴ周波数特性算出処理について説明する。
（数１）は任意の流動層差圧計からの流動層内差圧値を示すものであり、ゼロ時を経過した時刻Ｔにおける差圧値である。また、ｎはＦＦＴ件数であり、（数１）は時刻Ｔからの０番目の差圧値、１番目の差圧値、・・・、（ｎ−１）番目の差圧値を示す。
【数１】
2005195197.tif 000004
（数１）に示す差圧値は（表１）に示す９個の差圧計からの数値であるが、ここでは代表的に一つを示している。（数２）は６個のフリーボード差圧計からの差圧値を示す。
【数２】
2005195197.tif 000005
このような差圧値に基づいて、まず、（数３）を用いて、直流成分を除去した差圧値交流成分を算出する。
【数３】
2005195197.tif 000006
【００３４】
次に、（数４）を用いて窓関数（ガウシアン窓関数）を算出し、（数５）を用いて高速フーリエ変換処理を行い、（数６）を用いて周波数毎のパワースペクトルを算出し、（数７）を用いて、周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルを算出する。ここで、定数α＝３である。
【数４】
2005195197.tif 000007
【数５】
2005195197.tif 000008
【数６】
2005195197.tif 000009
【数７】
2005195197.tif 000010
【００３５】
次に、第１のデータ判定手段９６は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値（ここではＮ０＋６００）以上であるか否かを判定し、第１のデータ値以上でないときには判定変数を“１”だけ増加してステップＳ３に戻る（Ｓ６）。すなわち、第１のデータ判定手段９６は、サンプリング数が次の異常判定処理を行うのに十分な数（ＦＦＴ件数として６００、つまり処理を行うのに十分な間隔６秒）であるか否かを判定する。サンプリング数が第１のデータ値以上であると判定したときには、第１の異常判定手段９７は、ステップＳ５で得られた周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（５Ｈｚから５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔ΔＴ（６秒であり、ＦＦＴ件数としては６００である）前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する（Ｓ７）。このステップＳ７の高周波強度変化率に基づく異常判定処理については後に詳述する。
【００３６】
次に、第２のデータ判定手段９８は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値（ここではＮ０＋６００×５００）以上であるか否かを判定し、第２のデータ値以上でないときには判定変数を“１”だけ増加してステップＳ３に戻る（Ｓ８）。すなわち、第２のデータ判定手段９８は、サンプリング数が次の異常判定処理を行うのに十分な数（ＦＦＴ件数として６００×５００、つまり処理を行うのに十分な間隔５０分）であるか否かを判定する。サンプリング数が第２のデータ値以上であると判定したときには、第２の異常判定手段９９は、ステップＳ５で得られた周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（０Ｈｚから０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（上述の５０分）内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する（Ｓ９）。このステップＳ９の流動指標に基づく異常判定処理については後に詳述する。
【００３７】
次に、第１の異常判定手段９７の動作について、図６を用いて説明する。
図６において、まず、高周波強度積算手段９７１は、（数８）を用いて、ステップＳ５で得られた周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出し（Ｓ７１）、高周波強度変化率算出手段９７２は、（数９）を用いて、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔ΔＴ前後の変化率である高周波強度変化率を算出する（Ｓ７２）。
【数８】
2005195197.tif 000011
【数９】
2005195197.tif 000012
ここで定数ａは１００００である。次に、高周波強度変化率判定手段９７３は、算出した高周波強度変化率が変化率異常値ＶＴ０以上か否かを判定し（Ｓ７３）、算出した高周波強度変化率が流動異常値以上であると判定した場合には炉内異常警報手段９７４は炉内異常の警報を出力する（Ｓ７４）。ここで変化率異常値ＶＴ０は経験に基づく最適値であり約１００である。
【００３８】
次に、第２の異常判定手段９９の動作について、図７を用いて説明する。
図７において、まず、低周波強度積算手段９９１は、（数１０）を用いて、ステップＳ５で得られた周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値ｄＢＴ（ｋ）が所定デシベル値（ここでは−６５ｄＢ）以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出し（Ｓ９１）、低周波強度時間平均化手段９９２は、（数１１）を用いて、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出し（Ｓ９２）、無次元化手段９９３は、（数１２）を用いて、ステップＳ９２で算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する（Ｓ９３）。
【数１０】
2005195197.tif 000013
【数１１】
2005195197.tif 000014
【数１２】
2005195197.tif 000015
【００３９】
次に、流動指標判定手段９９４は、流動指標値が流動異常値ＩＯ以下か否かを判定し（Ｓ９４）、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常警報手段９９５は、流動異常の警報を出力する（Ｓ９５）。ここで流動異常値ＩＯは経験に基づく最適値であり約２．５である。
【００４０】
以上のように本実施の形態によれば、流動層内差圧値と流動層外差圧値とに基づいて周波数毎のパワースペクトルと周波数毎のパワースペクトルを無次元化した周波数毎無次元化パワースペクトルとを算出するＦＦＴ周波数特性算出手段９５と、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出して高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する第１の異常判定手段９７と、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を無次元化した流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する第２の異常判定手段９９とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、流動状態の異常や炉内異常を正確に短時間で検知することができる。
【００４１】
また、第１の異常判定手段９７は、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する高周波強度積算手段９７１と、第１の所定周波数帯域内の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔前後の変化率である高周波強度変化率を算出する高周波強度変化率算出手段９７２と、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上か否かを判定する高周波強度変化率判定手段９７３と、算出した高周波強度変化率が炉内異常値以上であると判定した場合には炉内異常の警報を出力する炉内異常警報手段９７４とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第１の所定周波数帯域内（たとえば５〜５０Ｈｚ）の全パワースペクトルのＦＦＴ処理間隔（たとえば６秒）前後の変化率を高周波強度変化率としたことにより高周波強度変化率が炉内異常値以上であれば炉内異常であると正確かつ迅速に判定することができるので、過渡的なノイズ等の影響を受けることなく炉内異常を正確に短時間で検知することができると共に、その検知した炉内異常を迅速に利用者に通知することができる。
【００４２】
さらに、第２の異常判定手段９９は、周波数毎無次元化パワースペクトルのデシベル値が所定デシベル値以上における周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルを算出する低周波強度積算手段９９１と、第２の所定周波数帯域内の全パワースペクトルの所定時間内の平均値を算出する低周波強度時間平均化手段９９２と、算出した平均値を無次元化して流動指標値を算出する無次元化手段９９３と、流動指標値が流動異常値以下か否かを判定する流動指標判定手段９９４と、流動指標値が流動異常値以下と判定した場合には流動異常の警報を出力する流動異常警報手段９９５とを有することにより、周波数毎のパワースペクトルに基づく第２の所定周波数帯域内（たとえば０〜０．５Ｈｚ）の全パワースペクトルの所定時間（たとえば５０分）内の平均値を無次元化した数値を流動指標値としたことにより流動指標値が流動異常値以下であれば流動異常であると正確かつ迅速に判定することができ、突発的な流動状態の異常を正確に発生から短時間で検知することができると共に、その検知した流動状態の異常を迅速に利用者に通知することができる。
【００４３】
さらに、第１の異常判定手段９７は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第１のデータ値以上であるときのみ処理を行い、第２の異常判定手段９９は、流動層内差圧計および流動層外差圧計におけるサンプリング数が第２のデータ値以上であるときのみ処理を行うことにより、十分なサンプリング数を用いて流動指標値および高周波強度変化率を正確に算出することができる。
さらに、第１のデータ値は８１．９２秒＋６秒に対応するサンプリング数であることにより、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、高周波強度変化率を正確かつ迅速に算出することができる。
さらに、第２のデータ値は８１．９２秒＋３０００秒に対応するサンプリング数であることにより、高速フーリエ変換を行なうのに十分なサンプリング数を得ることができ、流動指標値を正確かつ迅速に算出することができる。
さらに、図５〜図７の流動床ボイラ監視方法における各ステップを実行するための流動床ボイラ監視用プログラムを用いれば、コンピュータを用いて何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができる。
さらに、上記流動床ボイラ監視用プログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体を用いれば、記録媒体からプログラムを読み出して、何時でも何処でも流動床ボイラ監視を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、圧力容器内の流動床ボイラの流動層内の各点の圧力と基本圧力との差圧値である流動層内差圧値および流動床ボイラの流動層外の各点の圧力と基本圧力との差圧値である流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視する流動床ボイラ監視装置、および、流動層内差圧値および流動層外差圧値に基づいて流動床ボイラを監視するための流動床ボイラ監視方法、ならびに、その流動床ボイラ監視方法を実行するための流動床ボイラ監視用プログラム、ならびに、そのプログラムを記録した流動床ボイラ監視用記録媒体に関するものであり、流動状態の異常や炉内異常を短時間で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一般的な流動床ボイラシステムを示す構成図
【図２】図１のコンピュータ装置の中央処理装置における機能実現手段を示す機能ブロック図
【図３】図２の第１の異常判定手段を示す機能ブロック図
【図４】図２の第２の異常判定手段を示す機能ブロック図
【図５】中央処理装置の動作を示すフローチャート
【図６】第１の異常判定手段の動作を示すフローチャート
【図７】第２の異常判定手段の動作を示すフローチャート
【図８】３分割された六角ボイラを示す構成図
【符号の説明】
【００４６】
１  流動床ボイラ（六角ボイラ）
２  層内管
３  燃料ノズル
４  散気管
５  流動床ボイラ監視装置
６  差圧計
７  コンピュータ装置
８  Ａ／Ｄ変換器
９  中央処理装置
１０  入力装置
１１  表示装置
１２  ＲＡＭ
１３  ＲＯＭ
１４  読取り装置
１５  記録媒体
９１  初期化手段
９２  時間判定手段
９３  サンプリング手段
９４  サンプリング数判定手段
９５  ＦＦＴ周波数特性算出手段
９６  第１のデータ判定手段
９７  第１の異常判定手段
９８  第２のデータ判定手段
９９  第２の異常判定手段
９７１  高周波強度積算手段
９７２  高周波強度変化率算出手段
９７３  高周波強度変化率判定手段
９７４  炉内異常警報手段
９９１  低周波強度積算手段
９９２  低周波強度時間平均化手段
９９３  無次元化手段
９９４  流動指標判定手段
９９５  流動異常警報手段
【図１】
2005195197.tif 000016
【図２】
2005195197.tif 000017
【図３】
2005195197.tif 000018
【図４】
2005195197.tif 000019
【図５】
2005195197.tif 000020
【図６】
2005195197.tif 000021
【図７】
2005195197.tif 000022
【図８】
2005195197.tif 000023