(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉頂圧力が急激に上昇するときに高炉保護のために開弁し、炉内ガスを大気中に放散させるブリーダ弁の動作を監視する方法であって、
炉頂圧力の調整用にビショッフスクラバーが設けられ、
炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、前記制御装置からビショッフスクラバーのリングスリットエレメントの駆動部に与える制御信号およびリングスリットエレメントの開度をそれぞれデータとして検出し、
ブリーダ弁の開弁指令をデータとして検出し、
検出されたデータによって順次更新しながら、予め定める時間分のデータを取込んで記憶し、
ブリーダ弁の開弁指令でブリーダ弁の開弁を検知した時点を基準として、予め定める時間範囲で記憶されたデータを調査し、炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、および前記制御装置からリングスリットエレメント駆動部に与える制御信号の時間変化の関係に基づき、記憶されたデータに基づいてビショッフスクラバーの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及することを特徴とする高炉のブリーダ弁開監視方法。
【請求項２】
前記炉頂圧力の回収用に炉頂圧回収タービンが設けられ、
炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、前記制御装置からビショッフスクラバーのリングスリットエレメントの駆動部に与える制御信号およびリングスリットエレメントの開度をそれぞれデータとして検出するとともに、炉頂圧回収タービンの動作に関連するデータを検出し、
前記ブリーダ弁の開弁指令でブリーダ弁の開弁を検知した時点を基準として、予め定める時間範囲で記憶されたデータを調査し、記憶されたデータに基づいて、ビショッフスクラバーの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及するとともに、炉頂圧回収タービンの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及することを特徴とする請求項１記載の高炉のブリーダ弁開監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉の炉頂に設けられるブリーダ弁の開弁を監視し、その原因追及を迅速に行うための高炉のブリーダ弁開監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図８に示すように、高炉１の操業において、ブリーダ弁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが、高炉１を炉内の急激な圧力上昇から保護するために設けられている。高炉１の炉内の圧力は、ビショッフスクラバー３によって調整される。この圧力は、たとえば２５０ｋＰａであり、この圧力エネルギを有効に回収するため、炉頂圧回収タービン（以下、「ＴＲＴ」と略称する）４が設けられている。また、ＴＲＴ４をバイパスするためのバイパス弁５も設けられている。ブリーダ弁２Ａは、ビショッフスクラバー３よりも炉頂ガスの流路に関して下流側に設けられ、他のブリーダ弁２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、高炉１の炉頂に設けられている。高炉１とビショッフスクラバー３との間には、集塵装置６が設けられている。
【０００３】
高炉操業において、炉頂圧力制御は、高炉１の炉頂圧力を一定の圧力に保つように行われる。ビショッフスクラバー３には、高炉１から発生したガスを導入し、上部水封槽７および下部水封槽８を用いてガスの流路をリングスリットエレメント（以下、「ＲＳＥ」と略称する）９と呼ばれる３本の弁棒を、昇降変位させて制御している。ビショッフスクラバー３では、ＲＳＥ９の上方から集塵水を噴霧すると同時に、上部水封槽７および下部水封槽８の水位制御を行っている。
【０００４】
炉頂ガスの圧力の制御は、制御装置１０によって行われる。制御装置１０には、高炉１の炉頂に設けられる炉頂圧力計１１，１２およびビショッフスクラバー３の入口付近に設けられる炉頂圧力計１３からの検出信号ＰＶが入力される。制御装置１０は、指令値ＳＶを基準に、油圧装置１４への制御信号ＭＶを導出する。油圧装置１４は、ＲＳＥ９を昇降変位させるためのシリンダ１５を駆動し、その駆動量は開度検出器１６によって検出される。上部水封槽７および下部水封槽８の水位は、上部水位計１７および下部水位計１８でそれぞれ検出される。開度検出器１６の出力信号は、ＲＳＥ９の開度をフィードバック（以下、「Ｆ・Ｂ」と略称する）するためのＲＳＥ開度Ｆ・Ｂライン１９を介して油圧装置１４に帰還される。
【０００５】
ＴＲＴ４によるガスの圧力回収は、制御装置２０によって制御される。制御装置２０は、油圧装置２１を介してＴＲＴ４の静翼２２を調整するため、シリンダ２３を駆動する。静翼２２の角度は、静翼角度検出器２４によって検出され、静翼角度Ｆ・Ｂライン２５を介して油圧装置２１にフィードバックされる。油圧装置２１には、ＴＲＴ４の上流側に設けられるタービン前圧力計２６，２７からの検出信号がＰＶとして与えられ、指令値であるＳＶと比較され、制御信号ＭＶを油圧装置２１に与える。
【０００６】
以上説明したような高炉１の炉頂ガスに関連する諸設備は、そのいずれかにトラブルなどの故障が生じても、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄの作動を招く可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
高炉１は、高温度、かつ高圧力下で長期間にわたって操業が継続されるので、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが開く事態が発生すると、主として次のような不具合がある。
【０００８】
▲１▼高炉１の炉内に装入される原料の分布が大幅に変わり、炉況のよくない状態が長期にわたって続く。
▲２▼一酸化炭素（ＣＯ）などの有毒ガスが炉外に出るので、充分な換気を行わないと危険である。
▲３▼炉内のガスが炉外に出る際に、大きな騒音を伴う。
【０００９】
ブリーダ弁が作動しても、高炉１の操業はできる限り続けなければならないので、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが開弁した原因の調査は、高炉１の操業中に併行して行わなければならない。
【００１０】
従来から、ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが作動した状況を再検討してみると、高炉１の炉内の急激な異常反応から起こる急激な圧力上昇によって作動することは殆どなく、付帯設備の異常、およびオペレータの操作ミスから作動するに至った場合が殆どである。そのような作動原因は、迅速に調査して対策を施す必要がある。調査に時間がかかると、調査期間中に、再度ブリーダ弁２Ａ〜２Ｄが作動してしまうことがある。このように、１つのトラブルで何回もブリーダ弁２Ａ〜２Ｄを作動させてしまうことは、周囲の環境に悪影響を与えてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、ブリーダ弁開弁の原因を迅速に調査し、原因対策を確実に行うための高炉のブリーダ弁開監視方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高炉の炉頂圧力が急激に上昇するときに高炉保護のために開弁し、炉内ガスを大気中に放散させるブリーダ弁の動作を監視する方法であって、
炉頂圧力の調整用にビショッフスクラバーが設けられ、
炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、前記制御装置からビショッフスクラバーのリングスリットエレメントの駆動部に与える制御信号およびリングスリットエレメントの開度をそれぞれデータとして検出し、
ブリーダ弁の開弁指令をデータとして検出し、
検出されたデータによって順次更新しながら、予め定める時間分のデータを取込んで記憶し、
ブリーダ弁の開弁指令でブリーダ弁の開弁を検知した時点を基準として、予め定める時間範囲で記憶されたデータを調査し、炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、および前記制御装置からリングスリットエレメント駆動部に与える制御信号の時間変化の関係に基づき、記憶されたデータに基づいてビショッフスクラバーの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及することを特徴とする高炉のブリーダ弁開監視方法である。
本発明に従えば、高炉の炉頂圧力の調整用にビショッフスクラバーが設けられ、ブリーダ弁を開弁させる要因となり得るビショッフスクラバーの動作に関する複数の設備情報を予め選択してデータとして検出し、順次、更新しながら予め定める時間分を記憶しておく。ブリーダ弁の開弁を検知した時点から、予め定める時間範囲で記憶されたデータを調査し、ビショッフスクラバーの動作から開弁の原因を追及するので、ブリーダ弁開弁に至った要因を迅速かつ確実に調査することができ、適切な対策も可能となる。
【００１４】
また本発明は、前記炉頂圧力の回収用に炉頂圧回収タービンが設けられ、
炉頂圧力、制御装置への炉頂圧力指令値、前記制御装置からビショッフスクラバーのリングスリットエレメントの駆動部に与える制御信号およびリングスリットエレメントの開度をそれぞれデータとして検出するとともに、炉頂圧回収タービンの動作に関連するデータを検出し、
前記ブリーダ弁の開弁指令でブリーダ弁の開弁を検知した時点を基準として、予め定める時間範囲で記憶されたデータを調査し、記憶されたデータに基づいて、ビショッフスクラバーの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及するとともに、炉頂圧回収タービンの動作からブリーダ弁の開弁の原因を追及することを特徴とする。
本発明に従えば、高炉の炉頂圧を回収する炉頂圧回収タービン前圧力と、炉頂圧回収タービンの静翼角度とを含むデータを検出し、炉頂圧力、制御装置への指令、制御装置から静翼角度変更駆動用の制御信号をアナログデータとして記憶するので、ブリーダ弁の開弁時に、炉頂圧回収タービンに関連するブリーダ弁開の要因を迅速かつ確実に把握することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態による高炉のブリーダ弁開監視のための構成を示す。図１（ａ）は設備構成を示し、図１（ｂ）はデジタルコントロールシステム（略称「ＤＣＳ」）を利用する場合の電気的構成を示す。図８と同様に、図１（ａ）に示す高炉３１には、炉頂圧急上昇時に開弁するブリーダ弁３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄが設けられている。ブリーダ弁３２Ａは、炉頂圧調整のためのビショッフスクラバー３３と、炉頂圧回収のためのＴＲＴ３４およびバイパス弁３５との間に設けられている。ビショッフスクラバー３３には、高炉３１から炉頂ガスが集塵装置３６を介して導入される。ビショッフスクラバー３３内は、上部水封槽３７および下部水封槽３８によって水封される。圧力調整のためのＲＳＥ３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、制御装置４０が高炉３１の炉頂に設けられる炉頂圧力計４１，４２やビショッフスクラバー３３の入口付近に設けられる炉頂圧力計４３からの検出信号ＰＶに基づいて、油圧装置４４を制御し、シリンダ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを駆動することによって制御される。ＲＳＥ３９ａ，３９ｂ，３９ｃの開度は、開度検出器４６ａ，４６ｂ，４６ｃによって検出される。上部水封槽３７および下部水封槽３８の水位は、上部水位計４７および下部水位計４８によってそれぞれ検出される。開度検出器４６ａ，４６ｂ，４６ｃからの信号は、ＲＳＥ開度Ｆ・Ｂライン４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して油圧装置４４に帰還される。
【００１６】
炉頂圧回収発電設備に関しては、制御装置５０が油圧装置５１を介してＴＲＴ３４の静翼５２の角度をシリンダ５３を駆動して制御する。静翼５２の角度は、静翼角度検出器５４によって検出され、油圧装置５１に帰還される。制御装置５０は、タービン前圧力計５６からの検出信号に応答し、この圧力が一定となるように静翼５２の角度を制御する。ＴＲＴ３４の出力軸には、発電機５８が接続され、炉頂圧を回収して電力エネルギを発生させる。
【００１７】
図１（ｂ）には、図１（ａ）の制御装置４０，５０からの信号が与えられ、各部を駆動するためのデジタルコントロールシステム内に設けられる監視装置６０の構成を示す。アナログデータは、アナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ」と略称する）６１に入力され、デジタル変換されてメモリ６２に取込まれる。デジタルデータは、メモリ６２に直接取込まれる。メモリ６２に取込まれたデジタルデータのうちのブリーダ弁の開弁を表すデジタルデータから、開弁検知手段６３は、ブリーダ弁が開弁しているか否かを判断する。メモリ６２には、一定の記憶容量があり、一定時間分のアナログデータおよびデジタルデータを記憶することができる。通常の監視時には、古いデータを新しいデータに置き換えながら、一定時間分のデータを記憶する。開弁検知手段６３がブリーダ弁の開弁を検知すると、タイマ６４によって予め設定される時間だけメモリ６２内のデータ更新が行われた後、メモリ６２へのデータ更新は禁止され、ブリーダ弁開弁時点を基準とする一定時間内のアナログデータおよびデジタルデータがメモリ６２に記憶された状態となる。監視手段６５は、開弁検知手段６３によってブリーダ弁の開弁が検知された後、オペレータが原因調査を容易に行えるようにするため、メモリ６２の記憶内容を読出し、表示手段６６にタイムチャートなどの形でブリーダ弁開弁前後の設備情報を表示する。
【００１８】
図２は、図１（ｂ）の制御装置６０を用いるブリーダ弁開監視方法の動作を示す。ステップａ１から動作を開始し、ステップａ２ではアナログデータおよびデジタルデータの検出を行う。ステップａ３では、メモリ６２へのデータ取込みを行い、ステップａ４では開弁検知手段６３がブリーダ弁開を検知したか否かを判断する。ブリーダ弁開を検知していないときにはステップａ２に戻り、データ検知およびステップａ３のデータ取込みを繰り返す。この繰り返し周期は、デジタルコントロールシステムの処理周期がたとえば２００ｍ秒であるときに、５０ｍ秒となり、１回の処理周期の間に４回のデータ検出および取込みを行う。
【００１９】
ステップａ４でブリーダ弁開を検知すると、ステップａ５でタイマ６４による計時動作を開始する。ステップａ６およびステップａ７では、ステップａ２およびステップａ３と同様に、データ検出およびデータ取込みを行い、ステップａ８ではタイマスタートから一定時間が経過しているか否かを判断する。一定時間経過と判断されないときには、ステップａ６およびステップａ７を繰り返す。ステップａ８で一定時間経過と判断されるときには、ステップａ９でデータ表示を行い、ステップａ１０で動作を終了する。
【００２０】
図３は、図１（ｂ）のメモリ６２に記憶されるデータの範囲を示す。時刻ｔ０にブリーダ弁開が検出されると、時刻ｔ０を基準として時刻ｔ１まで継続するＷ１秒間でＮ１のデータ、および時刻ｔ２まで先行のＷ２秒間でＮ２のデータがメモリ６２に記憶される。すなわち、タイマ６４には、Ｗ１秒の時間が設定され、メモリ６２にはＷ１＋Ｗ２秒間のデータが記憶可能なように設定されている。
【００２１】
次の表１および表２は、図１（ｂ）のメモリ６２に取込まれるアナログデータおよびデジタルデータを示す。
【００２２】
【表１】
0003773291.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003773291.tif 000003
【００２４】
表１の炉頂圧力ＰＶ値−１，２，３は、炉頂圧力計４１〜４３からの検出値であり、炉頂圧力制御ＳＶ値および炉頂圧力制御ＭＶ値は、図１（ａ）の制御装置５０に与える制御指令および制御装置５０から油圧装置５１に与える制御信号の表す値である。ＲＳＥ開度ＰＶ値−１，２，３は、開度検出器４６ａ〜４６ｃの検出値である。下部ホッパ圧力ＰＶ値は、高炉３１の炉頂に設けられる下部ホッパ内の圧力検出値である。上部水位ＰＶ値は、上部水位計４７の検出値である。上部水位調節弁開度ＰＶ値は、上部水封槽３７の水位調節用の弁の開度検出値である。下部水位ＰＶ値は、下部水位計４８の検出値である。下部水位調節弁開度ＰＶ値は、下部水封槽３８の水位調節用の弁の開度検出値である。送風流量ＰＶ値および送風圧力ＰＶ値は、高炉３１に吹き込む熱風の流量および圧力の検出値である。タービン前圧力制御ＰＶ値、タービン前圧力制御ＳＶ値およびタービン前圧力制御ＭＶ値は、タービン前圧力計５６の検出値、制御装置５０への指令値、および油圧装置５１へ制御装置５０から与える制御値をそれぞれ示す。静翼角度ＰＶ値は、静翼角度検出器５４の検出値である。バイパス弁開度ＰＶ値は、バイパス弁３５の開度検出値である。
【００２５】
表２のブリーダＡ弁開指令、ブリーダＢ弁開指令、ブリーダＣ弁開指令、およびブリーダＤ弁開指令は、ブリーダ弁３２Ａ〜３２Ｄの開指令信号値を示す。上部水位最下限信号は、上部水位計４７とは別に設けられる水位監視用の検出器から、上部水封槽３７の水位が予め設定されている水封動作を正常に行う下限水位に達したことを示す信号である。バイパス弁急開指令は、バイパス弁３５に対して急に開かせようとする指令信号である。
【００２６】
図４は、ＲＳＥ３９の開度が不良となってブリーダ弁開となった場合の各信号の変化状態を示す。図４（ａ）は、制御装置４０に与えられる指令値である炉頂圧力制御ＳＶ値、炉頂圧力の検出値である炉頂圧力ＰＶ値および油圧装置４４への制御信号値である炉頂圧力制御ＭＶ値の変化をそれぞれ示す。図４（ｂ）は第１のＲＳＥ開度の変化を示し、図４（ｃ）は第２のＲＳＥ開度の変化を示し、図４（ｄ）は第３のＲＳＥ開度の変化を示す。図４（ｅ）は、開弁に至ったブリーダ弁の動作を示す。制御装置４０に入力される炉頂圧力計４１〜４３からの検出信号や、油圧装置４４に与える制御信号は正常に出力されているけれども、３本あるＲＳＥ３９のうちの１本だけが全閉となって動作しないことが判る。
【００２７】
図５は、図４のような記憶データから、ブリーダ弁開に至る過程を示す。ステップｂ１では、２本のＲＳＥ３９は制御装置４０からの図４（ａ）に示す制御指令ＭＶに従って、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように動作していることが確認される。ステップｂ２では、炉頂圧力は、２本のＲＳＥ３９しか動作していないので、ガスの流れが減少し、急激に上昇すると推論する。この結果、ステップｂ３で、炉頂圧力が規定値より上昇したため、ブリーダ弁開指令が図４（ｅ）に示すように出てブリーダ弁が開となったと判断する。
【００２８】
図６は、ＴＲＴ３４関連の設備のうち、静翼５２が作動不良となってブリーダ弁開の原因となる場合を示す。図６（ａ）は制御装置４０の入力および出力信号を示し、図６（ｂ）は３つのＲＳＥ３９の開度を示し、図６（ｃ）は制御装置５０による静翼５２に対する制御に関連する入力および出力の変化を示し、図６（ｄ）は静翼角度検出器５４からの静翼角度を示し、図６（ｅ）はブリーダ弁の動作を示す。
【００２９】
図７は、図６のデータに基づいて、ブリーダ弁開の原因調査を行う過程を示す。ステップｃ１では、図６（ａ）から、炉頂圧力調整の制御装置４０関係は正常に動作していると判断する。ステップｃ２で、図６（ｂ）から、ＲＳＥ３９は３本とも正常に動作していると判断する。ステップｃ３では、図６（ｃ）および図６（ｄ）から、ＴＲＴ３４関連の炉頂圧回収発電設備の静翼５２がある角度で動かなくなっていると判断する。ステップｃ４では、静翼５２が動かなくなるため、下流側で弁が絞られ、ガスの流れが減少し、炉頂圧力は急激に上昇すると判断する。その結果、ステップｃ５で、炉頂圧力が規定値より上昇したため、ブリーダ弁開指令が出て、ブリーダ弁が開となると判断する。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブリーダ弁開弁の要因となり得るビショッフスクラバーの動作に関連する設備情報が、予め選択されて、ブリーダ弁開弁の時点を基準として予め定める時間範囲で記憶されるので、ブリーダ弁開弁の原因を迅速かつ確実に調査することができる。
【００３２】
また本発明によれば、炉頂圧回収発電設備内の炉頂圧回収タービンなどに関連してブリーダ弁開に至る要因が発生しているときに、容易に原因調査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の対象となる高炉設備の構成および監視装置の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１（ｂ）の監視装置６０の動作を示すフローチャトである。
【図３】図１（ｂ）のメモリ６２に記憶されるデータを示すタイムチャートである。
【図４】図２の監視装置６０によってブリーダ弁開検知が行われる場合の一例を示すタイムチャートである。
【図５】図４のブリーダ弁開の原因調査の過程を示すフローチャートである。
【図６】図２の監視装置６０によってブリーダ弁開検知が行われる場合の一例を示すタイムチャートである。
【図７】図６のデータに基づく原因調査の過程を示すフローチャートである。
【図８】従来からの高炉およびブリーダ弁に関連する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３１  高炉
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ  ブリーダ弁
３３  ビショッフスクラバー
３４  ＴＲＴ
３５  バイパス弁
３７  上部水封槽
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，  ＲＳＥ
４０，５０  制御装置
４１，４２，４３  炉頂圧力計
４４，５１  油圧装置
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，５３  シリンダ
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ  開度検出器
４７  上部水位計
５２  静翼
５４  静翼角度検出器
５６  タービン前圧力計
６０  監視装置
６２  メモリ
６３  開度検知手段
６５  監視手段
【図１】
0003773291.tif 000004
【図２】
0003773291.tif 000005
【図３】
0003773291.tif 000006
【図４】
0003773291.tif 000007
【図５】
0003773291.tif 000008
【図６】
0003773291.tif 000009
【図７】
0003773291.tif 000010
【図８】
0003773291.tif 000011