(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の管寄せと管寄せ間に多数の水管を設置し、ボイラ内下部の缶水部には途中に給水ポンプと比例制御弁を設けている給水配管を接続しておき、ボイラ内の上部の蒸気部とボイラ内下部の缶水部のそれぞれに連絡管で接続した水位検出筒、水位検出筒内に設けた上限水位Ｈの高さ位置で水の有無を検出する電極棒Ｅ１と、下限水位Ｌの高さ位置での水の有無を検出する電極棒Ｅ２によって水位を検出する水位検出器を設け、水位検出器、給水ポンプ、比例制御弁のそれぞれと接続し、給水の制御を行う給水制御装置を設けており、ボイラの燃焼は燃料供給量等を段階的に調節することで燃焼状態を段階的に変更し、蒸気発生量を制御しているボイラにおいて、ボイラの燃焼状態を検出し、燃焼状態の情報を給水制御装置へ送る燃焼状態検出手段を設け、給水制御装置には、ボイラの燃焼状態によって定まる缶水使用量に対応させて比例制御弁の開度を設定しておき、給水制御装置は燃焼状態検出装置にて検出される燃焼状態に応じて比例制御弁の開度を制御するものであって、缶水使用量に対する比例制御を行っている時に缶内水位が上昇し、電極棒Ｅ１が水有りを検出した場合、給水制御装置は電極棒Ｅ２が水無しを検出するまでの間比例制御弁を閉鎖し、電極棒Ｅ２が水無しを検出後に缶水使用量に対する比例制御を再開するものであって、
比例制御弁を閉鎖することで電極棒Ｅ２が水無しを検出後に缶水使用量に対する比例制御を再開した場合、給水制御装置は比例制御を再開してからの経過時間を検出し、経過時間が予め定めておいた所定の時間に達しても電極棒Ｅ２が水無しを検出していた場合には一時的に比例制御弁の開度を大きくする出力を行い、缶内水位を水位Ｈと水位Ｌの間の通常水位まで上昇させた後で缶水使用量に対する比例制御を行うものであることを特徴とするボイラの給水制御装置。
【請求項２】
上下の管寄せと管寄せ間に多数の水管を設置し、ボイラ内下部の缶水部には途中に給水ポンプと比例制御弁を設けている給水配管を接続しておき、ボイラ内の上部の蒸気部とボイラ内下部の缶水部のそれぞれに連絡管で接続した水位検出筒、水位検出筒内に設けた上限水位Ｈの高さ位置で水の有無を検出する電極棒Ｅ１と、下限水位Ｌの高さ位置での水の有無を検出する電極棒Ｅ２によって水位を検出する水位検出器を設け、水位検出器、給水ポンプ、比例制御弁のそれぞれと接続し、給水の制御を行う給水制御装置を設けており、ボイラの燃焼は燃料供給量等を段階的に調節することで燃焼状態を段階的に変更し、蒸気発生量を制御しているボイラにおいて、ボイラの燃焼状態を検出し、燃焼状態の情報を給水制御装置へ送る燃焼状態検出手段を設け、給水制御装置には、ボイラの燃焼状態によって定まる缶水使用量に対応させて比例制御弁の開度を設定しておき、給水制御装置は燃焼状態検出装置にて検出される燃焼状態に応じて比例制御弁の開度を制御するものであって、缶水使用量に対する比例制御を行っている時に缶内水位が低下し、電極棒Ｅ２が水無しを検出した場合、給水制御装置は電極棒Ｅ１が水有りを検出するまでの間比例制御弁を設定しておいた最大の開度とし、電極棒Ｅ１が水有りを検出後に缶水使用量に対する比例制御を再開するものであることを特徴とするボイラの給水制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボイラの給水制御装置において、比例制御弁を設定しておいた最大の開度とすることで電極棒Ｅ１が水有り検出後に缶水使用量に対する比例制御を再開した場合、給水制御装置は比例制御を再開してからの経過時間を検出し、経過時間が予め設定しておいた所定の時間に達しても電極棒Ｅ１が水有りを検出していた場合には一時的に比例制御弁を閉鎖する出力を行い、缶内水位を水位Ｈと水位Ｌの間の通常水位まで低下させた後で缶水使用量に対する比例制御を行うものであることを特徴とするボイラの給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、缶水使用量に対する比例制御を行うボイラの給水制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラの給水制御は、ボイラ内上部の蒸気部と下部の缶水部のそれぞれに接続された水位検出筒での水位に基づいて行われる。給水制御の方式としては、ＯＮ−ＯＦＦ制御と比例制御が知られている。ＯＮ−ＯＦＦ制御は、水位が下限値未満に低下すると給水を行い、水位が上限値以上に上昇すると給水を停止するものである。また、比例制御は缶内水位を連続的に検出し、検出された水位に応じて比例制御弁の開度を変更するものであり、検出された水位が低いほど比例制御弁の開度を大きくすることで給水量を多くし、検出された水位が高いほど比例制御弁の開度を小さくして、給水量を少なくすることで、水位を目標とする水位の付近に保つものである。
【０００３】
しかし、ＯＮ−ＯＦＦ制御は、給水の開始と停止を頻繁に繰り返すものであるため、給水ポンプの劣化を招き、給水ポンプの寿命が短くなるという問題がある。また比例制御は、給水の発停頻度を少なくすることができるが、水位を連続的に検出する高価な水位発信器が必要であり、制御的にも複雑になるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、水位発信器を使用した比例制御を行わなくとも、給水ポンプの頻繁な発停を防止することのできる給水制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上下の管寄せと管寄せ間に多数の水管を設置し、ボイラ内下部の缶水部には途中に給水ポンプと比例制御弁を設けている給水配管を接続しておき、ボイラ内の上部の蒸気部とボイラ内下部の缶水部のそれぞれに連絡管で接続した水位検出筒、水位検出筒内に設けた上限水位Ｈの高さ位置で水の有無を検出する電極棒Ｅ１と、下限水位Ｌの高さ位置での水の有無を検出する電極棒Ｅ２によって水位を検出する水位検出器を設け、水位検出器、給水ポンプ、比例制御弁のそれぞれと接続し、給水の制御を行う給水制御装置を設けており、ボイラの燃焼は燃料供給量等を段階的に調節することで燃焼状態を段階的に変更し、蒸気発生量を制御しているボイラにおいて、ボイラの燃焼状態を検出し、燃焼状態の情報を給水制御装置へ送る燃焼状態検出手段を設け、給水制御装置には、ボイラの燃焼状態によって定まる缶水使用量に対応させて比例制御弁の開度を設定しておき、給水制御装置は燃焼状態検出装置にて検出される燃焼状態に応じて比例制御弁の開度を制御する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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でのボイラの概要図である。ボイラ１は上部管寄せ２と下部管寄せ３の間に多数の水管４を持ち、上部管寄せ２には蒸気連絡管を通じて気水分離器５が接続され、下部管寄せ３には給水配管６が接続されている。ボイラは高燃焼、低燃焼、停止の３位置で燃焼制御を行うボイラであり、燃焼量は高燃焼を１とした時、低燃焼は０.５となり、蒸気発生量は燃焼量にほぼ比例する。水管４で発生させた蒸気は上部管寄せ２から気水分離器５に送られて気液分離され、分離された蒸気は蒸気使用部（図示せず）へ、蒸気に含まれていた水分は下部管寄せ３へ戻される。給水は下部管寄せ３に接続された給水配管６を通して行われ、給水配管６途中には給水ポンプ７と給水ポンプ７よりも下流側に比例制御弁１１を設けておく。給水ポンプ７および比例制御弁１１は、給水の制御を行う給水制御装置１０に電気的に接続しておき、給水ポンプ７および比例制御弁１１は給水制御装置１０からの信号によって制御される。給水配管６は給水ポンプ７上流側と下流側を結ぶ循環配管を設けておき、比例制御弁１１の開度を変更することで給水量を調節できるようにする。
【０００７】
ボイラの水位は、気水分離器５および下部管寄せ３に連結管によって接続された水位検出筒８の水位検出器９によって検出される。水位検出器９は缶水の上限値である水位Ｈの高さ位置での水の有無を検出する電極棒Ｅ１と、下限値である水位Ｌの高さ位置での水の有無を検出する電極棒Ｅ２を設けておく。ボイラの燃焼制御は、ボイラで発生させた蒸気の圧力を検出する圧力検出装置１３からの信号に基づいて燃焼制御装置１４が燃焼状態を決定し、燃料供給量や送風量等を調節することで行われる。また燃焼制御装置１４にはボイラの燃焼状態が、高燃焼、低燃焼、停止のどの状態にあるのかを判別し、給水制御装置１０へ出力する燃焼状態検出装置１２を接続しておく。水位検出器９と燃焼状態検出装置１２は、給水制御装置１０に電気的に接続しておき、給水制御装置１０は、水位検出器９および燃焼状態検出装置１２からの情報に基づいて給水制御を行う。
【０００８】
給水制御装置１０には、低燃焼の場合での時間あたりの缶水使用量と、高燃焼の場合での時間あたりの缶水使用量を予め求めておき、ボイラの燃焼状態ごとの缶水使用量に対応させて定められた比例制御弁１１の開度を設定しておく。比例制御弁１１の開度は、給水を完全に遮断する閉鎖、低燃焼の場合の缶水使用量に近い量の給水を行える低燃焼用開度、高燃焼の場合の缶水使用量に近い量の給水を行える高燃焼用開度、給水量が最大となる全開の４位置を設定しておく。
【０００９】
図２から図４はボイラの燃焼状態および缶内水位と比例制御弁の開度等を示したタイムチャートである。燃焼状態に応じて比例制御弁１１の開度を変更し、給水量を調節することで缶水使用量と給水量が相殺されるため、水位の変動は僅かとなっている。しかし、缶水使用量は様々な要因によって変化するものであるため、燃焼状態に対する開度の調節のみでは缶水使用量と給水量を完全に一致させることはできず水位は徐々に上昇または低下する。図２と図３は、缶水使用量に対する比例制御を行った場合、缶水使用量よりも給水量が少ないために水位は徐々に低下している例、図４は逆に水位が上昇している例のものである。
【００１０】
給水制御装置１０は、缶水使用量に対する比例制御を行っている時には、燃焼状態が停止の場合には比例制御弁１１の開度は閉鎖、燃焼状態が低燃焼の場合には開度を低燃焼用開度、燃焼状態が高燃焼の場合には開度を高燃焼用開度とし、水位が下限値の水位Ｌまたは上限値の水位Ｈに達するとＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。燃焼状態が低燃焼から高燃焼へ変更されると、蒸気発生量は約２倍となり、高燃焼から低燃焼に変更されると蒸気発生量は約半分となるが、缶水使用量に対する比例制御を行っている場合には、缶水使用量の変化に合わせて給水量を変化させているため、燃焼状態が変更されても水位は一様に変化し続けている。
【００１１】
図２は缶水使用量に対する比例制御を行った場合、缶水使用量と給水量の差が比較的大きいために、水位低下速度が比較的大きい例を示しており、図３は缶水使用量と給水量の差が小さいために、水位低下速度が非常に小さい例のものである。
【００１２】
給水制御装置１０は、通常の場合は燃焼状態に基づいて比例制御弁１１の開度を調節することによる缶水使用量に対する比例制御を行う。水位が下限水位である水位Ｌよりも低下し、電極棒Ｅ２が水無しを検出すると、缶水使用量に対する比例制御は中断し、水位に基づくＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。給水制御装置１０は、電極棒Ｅ２が水無しを検出すると比例制御弁１１の開度を全開とする出力を行い、給水量を増加させることで、水位を上昇させる。水位が上限水位である水位Ｈよりも高くなって電極棒Ｅ１が水有りを検出すると、給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御を再開する。
【００１３】
給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御を再開すると経過時間の検出を開始する。水位の検出は、水面の揺れなどによる誤検出をさけるために、水位検出または水位不検出を一定時間続けた時、水有りまたは水無しの出力を行うものであるため、電極棒Ｅ１が水有りを検出し、缶水使用量に対する比例制御を開始するのは水位Ｈよりも高い位置となる。図２の場合のように水位低下速度が比較的大きい場合には缶水使用量に対する比例制御を行うと水位は再び低下し、すぐに水位Ｈよりも低くなるが、図３の場合のように水位変化速度が非常に遅い場合には水位が上限値である水位Ｈよりも高いままで長時間保たれることがある。
【００１４】
そこで給水制御装置１０は、図２のように予め定めておいた所定時間が経過する前に電極棒Ｅ１による水無し検出が開始された場合には缶水使用量に対する比例制御を続けるが、図３のように経過時間が所定の時間に達した時に依然電極棒Ｅ１が水有りを検出し続けていた場合には、比例制御弁１１の開度を燃焼状態に関係なく一時的に閉鎖し、電極棒Ｅ１が水無しを検出するまで給水を停止する。給水を停止することによって、水位が上限水位Ｈと下限水位Ｌの間の通常水位となり、電極棒Ｅ１が水無しを検出すると、給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御により給水の制御を行う。
【００１５】
図４は、缶水使用量に対する比例制御を行った時、水位上昇速度が非常に小さい場合のものである。給水制御装置１０は、通常の場合は燃焼状態に基づいて比例制御弁１１の開度を調節することによる缶水使用量に対する比例制御を行い、水位が上限水位である水位Ｈよりも上昇し、電極棒Ｅ１が水有りを検出すると、缶水使用量に対する比例制御は中断し、水位に基づくＯＮ−ＯＦＦ制御を行う。給水制御装置１０は、電極棒Ｅ１が水有りを検出すると比例制御弁１１の開度を閉鎖とする出力を行い、比例制御弁１１の開度を閉鎖することで給水を停止させ、缶水の使用に伴って水位を低下させる。水位が下限水位である水位Ｌよりも低くなって電極棒Ｅ２が水無しを検出すると、給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御を再開する。
【００１６】
給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御を再開すると経過時間の検出を開始する。水位の検出は、水面の揺れなどによる誤検出を避けるために、水位不検出を一定時間続けた時、水無しの出力を行うものであるため、電極棒Ｅ２が水無しを検出し、缶水使用量に対する比例制御を開始するのは水位Ｌよりも低い位置となる。
【００１７】
図４の場合のように水位上昇速度が非常に遅い場合には、缶水使用量に対する比例制御を行っても水位はすぐには水位Ｌよりも高くならず、下限値である水位Ｌよりも低いままで保たれることとなる。給水制御装置１０は経過時間が所定の時間に達した時に依然電極棒Ｅ２が水無しを検出し続けていた場合には、比例制御弁１１の開度を燃焼状態に関係なく一時的に全開とし、電極棒Ｅ２が水有りを検出するまで給水量を増加する。給水を増加することによって、水位が上限水位Ｈと下限水位Ｌの間の通常水位となり、電極棒Ｅ２が水有りを検出すると、給水制御装置１０は缶水使用量に対する比例制御により給水の制御を行う。
【００１８】
燃焼状態に合わせて比例制御弁１１の開度を変更することで、水位変化速度が遅くなり、水位を水位Ｈと水位Ｌの間の通常水位に長く保つことができ、水位が水位Ｈまたは水位Ｌに達するまでに要する時間が長くなるため、給水ポンプ７の発停頻度を削減することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、水位を連続的に検出する水位発信器による比例制御によらなくとも給水ポンプの発停頻度を少なくすることができ、給水ポンプの寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例のボイラの概要図
【図２】  本発明の一実施例の水位変化と水位制御状況のタイムチャート
【図３】  本発明の他の実施例の水位変化と水位制御状況のタイムチャート
【図４】  本発明の他の実施例の水位変化と水位制御状況のタイムチャート
【符号の説明】
１  ボイラ
２  上部管寄せ
３  下部管寄せ
４  水管
５  気水分離器
６  給水配管
７  給水ポンプ
８  水位検出筒
９  水位検出器
１０  給水制御装置
１１  比例制御弁
１２  燃焼状態検出装置
１３  圧力検出装置
１４  燃焼制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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