(57)【要約】【課題】  水位検出筒２の連絡管３内に異物が混入して詰まりが発生するなどの異常が発生し、正しい水位を検出することができなくなった場合、水位検出の異常を適切に検出することで、ボイラの過熱によってパンク等の深刻なダメージを与える前に異常を報知できるようにする。【解決手段】  水管８などで構成されている伝熱部１を加熱することで缶水を加熱しているボイラであって、伝熱部１との間を連絡管３によって接続している水位検出筒２を設けておき、水位検出筒２内の水位に基づいて給水の制御を行っているボイラにおいて、所定の時間におけるボイラへの入熱量を計測する入熱量計測装置６と、同じ時間におけるボイラへの給水量を計測する給水量計測装置１０を設けておき、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量をそれぞれ計測して比較し、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量の比率が所定の範囲から外れていた場合に異常と判定する異常判定装置を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水管などで構成されている伝熱部を加熱することで缶水を加熱しているボイラであって、伝熱部との間を連絡管によって接続している水位検出筒を設けておき、水位検出筒内の水位に基づいて給水の制御を行っているボイラにおいて、所定の時間におけるボイラへの入熱量を計測する入熱量計測装置と、同じ時間におけるボイラへの給水量を計測する給水量計測装置を設けておき、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量をそれぞれ計測して比較し、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量の比率が所定の範囲から外れていた場合に異常と判定する異常判定装置を設けたことを特徴とする水位検出の異常を判定するボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の水位検出の異常を判定するボイラにおいて、ボイラへの入熱量から計算上の給水量を算出し、算出した算出給水量と給水量計測装置で計測しておいた計測給水量の差を演算によって求めておき、差の値が算出給水量の１０％〜５０％の間で定めた判定値よりも大きい場合に異常と判定することを特徴とする水位検出の異常を判定するボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水位検出の異常を検出するボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水管などで構成されている伝熱部を加熱することで缶水を加熱しているボイラの場合、特公平２−１０３２７号公報にもあるように、伝熱部との間を連絡管によって接続している水位検出筒を設けておき、水位検出筒で伝熱部内の水位を検出するようにしている。水位検出筒での水位検出機構は、下端の高さがそれぞれ異なる複数本の電極棒を設けておき、各電極棒が水面と接触しているか否かによって水位の検出を行う。水位検出筒は、連絡管によってボイラの伝熱部と接続しており、水位検出筒内の水位は伝熱部の水位と等しくなるため、水位検出筒内の水位に基づいてボイラへの給水を制御することでボイラ伝熱部の水位を適正に保つことができる。
【０００３】
しかし、ボイラの伝熱部側と水位検出筒を結ぶ連絡管は細い管であり、連絡管内にスラッジやスケールの剥離物が流入することで詰まりを生じることがあった。連絡管が完全に閉塞していなくても、詰まりによって水の流れが悪くなっていた場合、水位検出筒内の水位は伝熱部の水位よりも後れて現れるため、ボイラ伝熱部の水位を正しく検出することができなくなる。連絡管が詰まっていると伝熱部の水位が低下しても水位検出筒内の水位は少ししか低下しないため、水位検出筒内の水位が給水開始水位に達したころには伝熱部内水位は大幅に低下していることになる。缶内水位が低下した場合には伝熱部が過熱されることがあり、伝熱部の過熱が繰り返された場合にはボイラがパンクすることもある。逆に給水によって伝熱部の水位は上昇したが水位検出筒内の水位は少ししか上昇しない場合、水位検出筒内の水位が給水停止水位に達したころには伝熱部内水位は大幅に上昇していることになり、この場合には沸き上がる缶水量が多くなるため、蒸気配管からは缶水を多量に含んだ蒸気を噴き出すことになる。
【０００４】
連絡管の詰まりによって正しい水位を検出することができなくなっている場合、缶内水位が低下しているのに給水を開始しなかったり、缶内水位が上昇しているのに給水を停止しないことになるため、１回分の給水停止時間や給水実施時間が長くなる。そのため、給水停止時間又は給水実施時間を検出しておき、所定時間よりも長い場合には詰まりが発生していると判断することが考えられた。しかし、給水実施時間や給水停止時間はボイラの負荷等によっても変化するため、時間による判断では水位検出の異常を正確に検出することはできないという問題があった。
【特許文献１】特公平２−１０３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、水位検出筒の連絡管内に異物が混入して詰まりが発生するなどの異常が発生し、正しい水位を検出することができなくなった場合、水位検出の異常を適切に検出することで、ボイラの過熱によってパンク等の深刻なダメージを与える前に異常を報知できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の水位検出の異常を判定するボイラは、水管などで構成されている伝熱部を加熱することで缶水を加熱しているボイラであって、伝熱部との間を連絡管によって接続している水位検出筒を設けておき、水位検出筒内の水位に基づいて給水の制御を行っているボイラにおいて、所定の時間におけるボイラへの入熱量を計測する入熱量計測装置と、同じ時間におけるボイラへの給水量を計測する給水量計測装置を設けておき、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量をそれぞれ計測して比較し、ボイラへの入熱量とボイラへの給水量の比率が所定の範囲から外れていた場合に異常と判定する異常判定装置を設けたことを特徴とする。
第２発明の水位検出の異常を判定するボイラは、第１発明において、ボイラへの入熱量から計算上の給水量を算出し、算出した算出給水量と給水量計測装置で計測しておいた計測給水量の差を演算によって求めておき、差の値が算出給水量の１０％〜５０％の間で定めた判定値よりも大きい場合に異常と判定することを特徴とする水位検出の異常を判定するボイラ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を実施することによって、水位検出の異常を適切に判断することができ、ボイラが過熱されるなどの不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１から図４は、本発明を実施してるボイラの断面図であり、図１及び図２は水位検出筒内の水位は伝熱部の水位を正しく反映している状態、図３及び図４は連絡管の詰まりによって水位検出筒内の水位と伝熱部の水位が異なっている状態を示している。また、図１及び図３は水位検出筒内水位が給水開始水位になった状態、図２及び図４は水位検出筒内水位が給水停止水位になった状態を示している。
【０００９】
ボイラの本体部は、多数の水管８からなる伝熱部１と水管８を加熱する加熱手段４からなり、水管８は上下に設けた管寄せに接続している。下部管寄せには給水配管を接続しておき、給水配管途中に設けている給水ポンプ５を作動することで伝熱部１の各水管内へ水を供給するようにしている。水管内の缶水は、水管を加熱することで温度が上昇し、蒸気を発生する。缶水が水管内で沸騰すると、沸き上がりによって缶水が上昇するため、上部管寄せには蒸気と缶水が混合した状態で送られる。そのため、上部管寄せに接続して気水分離器９を設けておき、気水分離器９で蒸気と缶水に分離して蒸気のみを取り出し、缶水は下部管寄せへ還流させるようにしている。
【００１０】
ボイラ内水位は、ボイラ上部の蒸気部分と下部の缶水部分とに連絡管３で接続している水位検出筒２で検出する。水位検出筒２には下端位置を異ならせた複数の電極棒を設置しておき、各電極棒に電流を流すことで各電極棒が水に接しているか否かを判定して水位の検出を行う。
【００１１】
水位検出筒２で検出した水位の情報は制御装置６へ送り、制御装置６は水位が給水開始水位より低くなったことを検出すると、給水ポンプ５に対して作動指令を出力してボイラへの給水を行い、給水によって水位が給水停止水位よりも高くなったこと検出すると、給水ポンプ５に対する作動指令を停止してボイラへの給水を停止する。給水経路の途中には給水流量を計測する給水流量計測装置である流量計１０を設け、流量計１０で計測した給水量の情報は制御装置６へ送る。また、制御装置６は伝熱部１への加熱も制御するものであり、加熱の制御を行うとともに入熱計測装置としてボイラへの入熱量を算出するようにしている。
【００１２】
図１及び図２の場合、連絡管３に詰まりは発生しておらず、水位検出筒２では伝熱部１の水位を正しく反映している。そのため、水位検出筒２の水位に基づいて給水制御を行うことで伝熱部１の水位を適切に制御することができる。給水を開始する水位である図１の場合、伝熱部１の水位が低くなりすぎる前の状態で給水を開始するため、水管８内には水管８の過熱を防止するために必要な量の缶水が存在しており、水管８が過熱されることはない。また、図２では伝熱部１の水位が高くなりすぎる前の状態で給水を停止するため、水管８内での沸騰によって缶水が持ち上げられていても、キャリオーバを発生するほど持ち上げられる缶水量が多くなることはなく、気水分離器９では蒸気と缶水に分離して蒸気のみを取り出すことができる。
【００１３】
伝熱部１の水位制御が適切であるか否かは、異常判定装置や異常報知装置等を設けている制御装置６で判断する。制御装置６では、１時間分など一定時間におけるボイラへの入熱量からその間の給水量を算出する。ボイラへの入熱量と必要とされる給水量はほぼ比例の関係があるため、入熱量が定まれば給水量を算出することができる。入熱量から算出給水量を算出すると、次に同じ時間における流量計１０で計測した計測給水量と比較し、その差を算出する。適正な水位制御が行われていた場合には、算出給水量と計測給水量の差が小さくなるため、差の値が判定値よりも小さかった場合には、連絡管の詰まりなど水位検出に異常は発生していないと判定することができる。
【００１４】
図３及び図４の場合、連絡管は完全に詰まっているわけではないが、流路面積が狭まっているために水位検出筒２の水位変化が後れているという状態である。図３では、水位検出筒２内の水位が給水開始水位まで低下した時点で給水を開始するが、この時の伝熱部水位は通常の水位制御範囲よりも低くなっている。伝熱部１の水位が低いと、缶水の沸き上がり量が少なくなり、水管上部では缶水による冷却が不十分となるために水管８が過熱されることになる。また、図４では、水位検出筒２内の水位が給水開始水位まで低下した時点で給水を開始するが、この時の伝熱部水位は通常の水位制御範囲よりも高くなっている。伝熱部１の水位が高いと、缶水の沸き上がり量が多くなり、気水分離器９へ多量の缶水が送られることになる。気水分離器９へ達する缶水量が多いと、気水分離器９で缶水を分離しきれなくなり、蒸気とともに缶水が取り出されるキャリオーバを発生する。連絡管３での流路面積が狭まった場合には給水の開始と停止が後れるため、水位の大幅な低下と大幅な上昇を繰り返すことになる。
【００１５】
キャリオーバを発生すると、その分だけ缶水量が減少するために給水が必要となり、一定時間内における給水量は増加する。一定時間におけるボイラへの入熱量から算出した算出給水量に対して、流量計１０で計測した計測給水量が多くなるのは、キャリオーバによる缶水の排出が発生しているためである。そのため制御装置６では、一定時間におけるボイラへの入熱量から算出した算出給水量に対して、流量計１０で計測した計測給水量が判定量よりも多い場合には、連絡管３に詰まりが発生しているなどの異常により適切な給水制御が行えていないと判定し、異常の発生を報知する。
【００１６】
算出給水量と計測給水量の差から水位検出の異常を判定する判定値は、算出給水量の１０〜５０％における任意の値であって、判定値は変更することができるようにしておく。連絡管３の詰まりは徐々に進行していくものであり、キャリオーバの発生量も徐々に増加していくものであるため、判定値を小さな値とすれば早い段階で水位検出の異常を検出することができる。しかし、判定値が小さすぎる場合には測定誤差など異常以外の要素による場合も水位検出の異常と判定することがある。逆に判定値を大きくした場合には、確実に異常が発生している時にのみ異常発生の出力を行うことができるが、判定値が大きすぎる場合にはボイラのダメージを与える時間が長くなる。そのため、判定値としては算出給水量の１０〜５０％程度が適当であり、早い段階で異常を検出するか、間違いなく異常が発生しているという段階で検出するかは、ボイラの形状等に応じて判定値を増減することで調節する。
【００１７】
なお、実施例の図では加熱手段４によって伝熱部１を加熱しているが、エンジンの排ガス熱で加熱する排熱ボイラなどであってもよい。排ガスボイラの場合、制御装置６は加熱手段４による燃焼状態を検出する換わりに排ガス供給量などから入熱量を検出しておくことで給水量を算出する。また、給水量計測装置も流量計１０でなければならないというものではなく、給水量を計測するものであれば他の物であってもよい。その他も本発明の要旨を変更しない範囲内で変更することができる。        
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】水位検出正常時の給水開始水位におけるボイラ内水位説明図
【図２】水位検出正常時の給水停止水位におけるボイラ内水位説明図
【図３】水位検出異常時の給水開始水位におけるボイラ内水位説明図
【図４】水位検出異常時の給水停止水位におけるボイラ内水位説明図
【符号の説明】
【００１９】
１  伝熱部        
２  水位検出筒      
３  連絡管        
４  加熱手段      
５  給水ポンプ            
６  制御装置        
７  閉塞部  
８  水管    
９  気水分離器
１０  流量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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