(57)【要約】【課題】ボイラ缶体と水位検出筒をつなぐ水位検出筒連絡管内での詰まりの兆候を検出する。【解決手段】ボイラ水を加熱する伝熱管などからなるボイラ缶体１３を持ち、ボイラ缶体内でボイラ水を加熱するようにしているボイラであって、ボイラ缶体内の水位を検出する水位検出筒８をボイラ缶体１３とは別置きとして設置し、ボイラ缶体１３と水位検出筒８の間は水位検出筒連絡管９にて接続するようにしているボイラにおいて、水位検出筒８内若しくは水位検出筒連絡管９の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体１３内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出する温度差検出装置を設けておき、両者の温度差が水位検出筒連絡管の詰まり判定用設定値以上となった場合、水位検出筒連絡管９の詰まりが発生していると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水を加熱する伝熱管などからなるボイラ缶体を持ち、ボイラ缶体内でボイラ水を加熱するようにしているボイラであって、ボイラ缶体内の水位を検出する水位検出筒をボイラ缶体とは別置きとして設置し、ボイラ缶体と水位検出筒の間は水位検出筒連絡管にて接続するようにしているボイラにおいて、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出する温度差検出装置を設けておき、両者の温度差が水位検出筒連絡管の詰まり判定用設定値以上となった場合、水位検出筒連絡管の詰まりが発生していると判定することを特徴とする水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、水位検出筒連絡管の詰まり判定用設定値は、異常の兆候を検出する注意報用判定値と、異常との判定を行う警報用判定値を持っているものであることを特徴とする水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ内でのボイラ水温度に差の発生していない時期に、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出し、この差をオフセット値として格納しておき、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する場合には、前記オフセット値分の補正を行うようにしていることを特徴とする水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ内でのボイラ水温度に差の発生していない時期に、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出し、この差が検出装置異常判定値以上となった場合、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する検出装置に異常が発生しているとの判定を行うことを特徴とする水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ燃焼開始直後のボイラ内温度上昇期と、ボイラ内温度が上昇した後の定常燃焼時では、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する判定値を異なる値に設定していることを特徴とする水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位検出筒連絡管によって連絡した水位検出筒によってボイラ缶体内の水位を検出するボイラであって、水位検出筒連絡管の詰まりを検出するようにしているボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第３４４３２７４号公報や、特開２００５−３２１１４６号公報に記載があるように、ボイラ内の水位検出は、水位検出筒連絡管によってボイラ内上部の蒸気部と下部の缶水部分にそれぞれ接続された水位検出筒を設けておき、水位検出筒内の水位を検出することで行う。ボイラ運転時、ボイラの伝熱管内では、ボイラ水はわき上がりによって水位が大きく上下するために直接の水位を検出することはできないが、缶水部と連動した加熱されない水位検出筒を設け、水位検出筒内で水位を検出することによって、正確な水位を検出することができる。
【０００３】
しかし、ボイラ缶体と水位検出筒を結ぶ水位検出筒連絡管は細い管であり、水位検出筒連絡管内にスケールやスラッジが堆積するなどして詰まりを生じることがあった。水位検出筒連絡管が完全に閉塞してしまうと、水位検出筒内で水位を検出できなくなるのはもちろんであるが、完全には閉塞していなくても、詰まりによって水位検出筒連絡管内の水の流れが悪くなっていた場合、水位検出筒内の水位とボイラ缶体内での水位に差が発生し、ボイラ缶体内の水位を正しく検出することができなくなる。
【０００４】
水位検出筒連絡管が詰まったことにより、ボイラ缶体内での水位が低下しても水位検出筒内の水位は低下しないことになると、必要な給水が行われず、ボイラ内の水位は低下することになる。缶内水位が低下した状態で加熱を行うと、伝熱部が過熱されることになり、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。逆に給水を行うことによってボイラ缶体内の水位は上昇したが水位検出筒内の水位は上昇しない場合、必要以上に給水を行うことになるため、ボイラ缶体内の水位が高くなり、この場合にはボイラ内でのボイラ水の沸き上がりが多くなるため、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。
【０００５】
そこで、特許３４４３２７４号に記載の発明では、２個の水位検出筒を設置して同一高さで水位を検出するようにしておき、それぞれでの水位検出筒で検出している同一高さでの水位検出に時間差がある場合に、水位検出筒連絡管の詰まりを検出するようにしている。しかしこの場合、同一高さ位置での水位検出を行えるようにしておかなければならず、同時期に両方の水位検出筒連絡管で詰まりが発生した場合には、検出することができない。また、特開２００５−３２１１４６号公報に記載の発明でも水位検出筒連絡管の詰まりを検出するようにしているが、この場合にはキャリオーバーの発生後でなければ詰まりを検出することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３４４３２７４号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ボイラ缶体と水位検出筒をつなぐ水位検出筒連絡管内でスケールが堆積するなどして詰まりが発生しはじめた段階で、詰まりの兆候を検出して詰まりが発生する前に詰まりの予知を行い、さらには詰まりが進行した場合に水位検出筒連絡管の詰まり異常を検出することができるようにしたボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ボイラ水を加熱する伝熱管などからなるボイラ缶体を持ち、ボイラ缶体内でボイラ水を加熱するようにしているボイラであって、ボイラ缶体内の水位を検出する水位検出筒をボイラ缶体とは別置きとして設置し、ボイラ缶体と水位検出筒の間は水位検出筒連絡管にて接続するようにしているボイラにおいて、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出する温度差検出装置を設けておき、両者の温度差が水位検出筒連絡管の詰まり判定用設定値以上となった場合、水位検出筒連絡管の詰まりが発生していると判定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、水位検出筒連絡管の詰まり判定用設定値は、異常の兆候を検出する注意報用判定値と、異常との判定を行う警報用判定値を持っているものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ内でのボイラ水温度に差の発生していない時期に、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出し、この差をオフセット値として格納しておき、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する場合には、前記オフセット値分の補正を行うようにしていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ内でのボイラ水温度に差の発生していない時期に、水位検出筒内若しくは水位検出筒連絡管の水位検出筒近傍部におけるボイラ水温度と、ボイラ缶体内下部若しくは水位検出筒連絡管のボイラ缶体近傍部におけるボイラ水温度の差を検出し、この差が検出装置異常判定値以上となった場合、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する検出装置に異常が発生しているとの判定を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記の水位検出筒連絡管の詰まりを検出するボイラにおいて、ボイラ燃焼開始直後のボイラ内温度上昇期と、ボイラ内温度が上昇した後の定常燃焼時では、水位検出筒連絡管の詰まりを判定する判定値を異なる値に設定していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を実施することで、ボイラ缶体と水位検出筒をつなぐ水位検出筒連絡管内での詰まりの兆候を検出して詰まりが発生する前に詰まりの予知を行い、さらには詰まりが進行した場合に水位検出筒連絡管の詰まり異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例におけるボイラのフロー図
【図２】本発明の一実施例における水位検出筒連絡管の詰まりを判断するプログラムのフローチャート
【図３】本発明の一実施例における水位検出筒熱電対部温度とボイラ内熱電対部温度およびその温度差を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例におけるボイラのフロー図、図２は本発明の一実施例における水位検出筒連絡管詰まり検出プログラムのフローチャート、図３は本発明の一実施例における水位検出筒熱電対部温度とボイラ内熱電対部温度およびその温度差を示したグラフである。ボイラ１は、中央に設けているボイラ缶体１３の部分で燃焼を行うものであり、ボイラ缶体１３部分に設けている燃焼室の上部に燃焼装置２を設ける。ボイラの底部には給水配管６を接続し、給水配管６の途中には給水ポンプ７を設置しておき、給水ポンプ７の作動を行うことでボイラ１への給水を行う。ボイラ内水位の検出は、ボイラ缶体１３の外に設けている水位検出筒８で行う。水位検出筒８はボイラ缶体１３とは水位検出筒連絡管９にて連絡しており、ボイラ内上部の蒸気部と水位検出筒８の上部、ボイラ内下部のボイラ水部と水位検出筒８の下部をそれぞれ接続しておくことで、ボイラ缶体１３内の水位は水位検出筒８で検出することができるようにしている。
【００１６】
水位検出筒８には給水停止水位（Ｅ１水位）で水の有無を検出する電極棒Ｅ１と、給水開始水位（Ｅ２水位）で水の有無を検出する電極棒Ｅ２を設置している。各水位電極棒は、ボイラの運転を制御する運転制御装置４に電気的に接続しておき、運転制御装置４は、水位電極棒によって検出される水有りまたは水無しの信号によって水位を判断し、水位に応じて給水ポンプ７の稼動を制御する。運転制御装置４は、水位電極棒Ｅ２から水無し検出の信号が入力されると、給水ポンプ７を稼動する出力を行い、ボイラへの給水を行う。給水を行うことによって水位が上昇し、水位電極棒Ｅ１から運転制御装置４へ水有り検出の信号が入力されると、運転制御装置４は給水ポンプ７に対して稼動停止の出力を行い、給水を停止する。
【００１７】
ボイラ１内にボイラ水を供給した状態で燃焼装置２によって燃焼を行うと、燃焼装置２にて発生した熱がボイラ缶体１３の伝熱管内にあるボイラ水を加熱し、ボイラ内で蒸気が発生する。発生した蒸気は、気水分離器５にて蒸気とボイラ水に分離し、蒸気は気水分離器５の上部から取り出して蒸気使用箇所へ供給する。運転制御装置４では、ボイラ１での燃焼量の制御も行う。ボイラでは蒸気圧力検出装置３にてボイラ内の圧力を検出しており、ボイラ内の圧力が低い場合にはボイラで燃焼運転を行い、圧力が高くなるとボイラでの燃焼運転を停止する。燃焼量を高燃焼と低燃焼のように段階的に設定している場合には、蒸気圧力検出装置３で検出している蒸気圧力値に応じて燃焼量を変更する。
【００１８】
水位検出筒内の下部に水位検出筒熱電対１１、ボイラ缶体１３内の下部にボイラ内熱電対１２を設ける。水位検出筒連絡管９を挟んだ位置に設けた熱電対は、それぞれの同金属同士を接続して回路を作り、回路内を流れる電圧を検出する電圧計１０を設置する。水位検出筒８とボイラ缶体１３に水位検出筒熱電対１１とボイラ内熱電対１２を設置し、その間を回路でつないで回路内の電圧を測定して測定結果は運転制御装置４へ送ることで、水位検出筒８内とボイラ缶体１３内の温度差を検出することができるようにしておく。
【００１９】
図２に記載のフローチャートに基づいて、水位検出筒連絡管９の詰まり検出方法を説明する。図２のフローチャートでは、まず検出装置の故障を判定するようにしている。検出装置の故障判定は、全ブローを実施した時に行う。全ブローでは、ボイラ内からボイラ水を全て排出するため、ボイラに新しい水を供給する初期給水を行う。初期給水では、水位検出筒８内の水位が給水停止水位であるＥ１水位となるまで給水ポンプ７を作動しておき、Ｅ１水位になると給水ポンプ７の作動を停止する。初期給水を完了した時点では、ボイラ内のボイラ水温度は位置によって異なることはなく、一様の温度となる。
【００２０】
この状態では、水位検出筒８内のボイラ水とボイラ缶体内のボイラ水に温度差はないため、検出装置が正常であれば、水位検出筒熱電対１１とボイラ内熱電対１２の間で電圧測定を行っても、両者に温度差は発生しない。ここで水位検出筒８とボイラ缶体１３での温度差ＴＤの値が、あらかじめ設定しておいた検出装置異常判定用設定値Ｔ１以上であった場合には、検出装置に故障が発生していると判定し、検出装置故障の異常発報を行う。そしてこの時点での温度差ＴＤの値が、検出装置異常判定用設定値Ｔ１未満であった場合、検出装置は正常であると判定し、その後オフセット値の格納で温度差ＴＤの値をＴ０に当てはめておく。この時点でのボイラ水温度は水位検出筒８とボイラ缶体１３で同じのはずであるため、この段階で水位検出筒熱電対１１とボイラ内熱電対１２間で温度差があった場合には、後で行う水位検出筒連絡管９の詰まり判定時にその温度差分を補正する。そのためにＴ０にこの時点の温度差ＴＤを当てはめておく。
【００２１】
その後、ボイラで運転を開始すると、水位検出筒連絡管９における詰まりの監視を行う。運転制御装置４では、水位検出筒熱電対１１とボイラ内熱電対１２の間での温度差によって発生する電圧を読みとり、温度差ＴＤを算出する。水位検出筒連絡管９の詰まりは、この温度差ＴＤから前記のＴ０を引いた値が、あらかじめ定めておいた判定値に比べて大きいか否かで判定を行う。
【００２２】
ボイラ内温度が低いボイラ燃焼開始直後の場合、ボイラ内では燃焼による熱を受けて温度が上昇するが、水位検出筒では直接的には加熱されないため、図３に記載しているようにボイラ内熱電対部分での温度と水位検出筒熱電対部分の温度には差が生じる。ボイラ内の温度は、ボイラ内が所定の圧力と温度になるまでは上昇し続けており、この沸き上がり時間では、ボイラ内熱電対部分温度と水位検出熱電対温度の差は拡大し続けることになる。そしてボイラ内温度の上昇が止まった以降も、しばらくの間はボイラ内熱電対部分の温度と水位検出熱電対部分での温度の差は通常よりも大きい状態となる。この段階でも水位検出筒連絡管９の詰まりを検出する。ボイラ内熱電対部分と水位検出熱電対部分の温度の差ＴＤから前記のＴ０を引いた値が、水位検出筒連絡管の詰まり異常の判定値Ｔ４より大きい場合には、水位検出筒連絡管に詰まりが発生していると判定し、連絡管詰まりの異常を報知する。この場合の判定値Ｔ４の値は、後に行う定常燃焼時における水位検出筒連絡管の詰まり異常の判定値Ｔ３より大きい値とする。
【００２３】
ボイラ内の圧力が上昇して燃焼を停止する圧力カットを行い、沸き上がり時間の終了から遅延時間ｔ秒を経過するまでは、判定値Ｔ４による水位検出筒連絡管の詰まり判定を行う。その後の定常燃焼時には、ボイラ内熱電対部分と水位検出熱電対部分の温度の差は小さくなるため、判定値Ｔ４よりも小さな判定値Ｔ２及びＴ３にて判定を行う。温度差ＴＤ−Ｔ０の値がスケール点検の判定値であるＴ２より大きい場合には、スケール点検の報知を行う。この点検の報知は、すぐに対応しなければならないものではないが、将来的に詰まりによる異常が予測されるというものであり、早めの対応を行うことで詰まりの異常を防止する。そして温度差ＴＤ−Ｔ０の値が、判定値Ｔ２よりも大きな値に設定している水位検出筒連絡管の詰まり異常の判定値Ｔ３より大きい場合には、水位検出筒連絡管の詰まり異常の報知を行う。温度差ＴＤ−Ｔ１の値が判定値Ｔ２又はＴ３より小さい場合には、異常の報知は行わない。
【００２４】
水位検出筒連絡管９が正常な場合、水位検出筒８内のボイラ水温度とボイラ缶体下部でのボイラ水温度はほぼ同温度となるので、電位差は発生しない。しかし、水位検出筒連絡管９にスケールが堆積するなどして詰まりが発生し始めると、水位検出筒連絡管９でのボイラ水の流動が妨げられ、それによってボイラ缶体１３と水位検出筒８の間で温度差が発生する。熱電対の回路で電位差を検出しておくと、電位差が設定値以上に大きくなった場合には、連絡管の詰まりとして検出することができる。温度差は詰まりの進行によって増大するため、判定用の温度差を段階的に設定しておくと、水位検出筒連絡管９の詰まりを兆候の段階で検出することができる。そしてボイラ缶体１３と水位検出筒８での温度差による判定であるため、低燃焼・高燃焼・停止などのボイラの運転状態に関わらず、水位検出筒連絡管の詰まりを検出することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。例えば上記実施例では熱電対は水位検出筒８とボイラ缶体１３に設置したが、水位検出筒連絡管９の両端部に設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１  ボイラ
２  燃焼装置
３  蒸気圧力検出装置
４  運転制御装置
５  気水分離器
６  給水配管
７  給水ポンプ
８  水位検出筒
９  水位検出筒連絡管
１０  電圧計
１１  水位検出筒熱電対
１２  ボイラ内熱電対
１３  ボイラ缶体
Ｅ１ 給水停止水位
Ｅ２ 給水開始水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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