CN101033997A - 水位检测用电极棒和水位检测方法、水位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可模拟地检测收容在金属制容器中的水的水位的水位检测用电极棒、可模拟地检测收容在容器中的水的水位检测方法、使用该水位检测方法而可得到优质的蒸气的锅炉的水位控制方法以及气水分离器的水位控制方法。水位检测用电极棒以贯通与锅炉(7)连通的金属制容器(5)的方式安装并具有向容器(5)的外侧突出的外部电源连接端子部(2)和向容器(5)的内侧突出的水位检测电极部(3)，在其表面上形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜(6)。

Description

水位检测用电极棒和水位检测方法、水位控制方法

技术领域

本发明涉及安装在金属制容器中用于检测该容器内的水位的水位检测用电极棒、使用该水位检测用电极棒的水位检测方法、锅炉的水位控制方法以及气水分离器的水位控制方法。

背景技术

在锅炉中生成的蒸气，在由于加热而在锅炉的水管内产生的泡体为超过上部集流管的状态时，在生成的蒸气中混有水，得到的蒸气是水分多而潮湿的品质差的蒸气。此外，在水管内产生的泡体没有到达上部集流管的状态下，虽然在生成的蒸气内没有混有水，得到的蒸气为干燥的品质良好的蒸气，但在水管内产生的泡体的位置低且在上部集流管上没有形成基于泡体的水膜时，由于水管是用铁制造的，所以产生上部集流管在火焰的作用下过热熔化而损坏的情况。因此，要求将水管内的水位控制为下述水位：由于加热而在水管内产生的泡体不超过上部集流管，且在上部集流管中可形成水膜。

上述水管内的水位根据由加热产生的泡体的大小求得。即，产生的泡体大时水位低，泡体小时水位高。产生的泡体的大小根据锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等而不同。

因此，在锅炉中，根据燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等来设定最佳的水位，并由作为传感器的水位检测用电极棒检测水管内的水位，同时通过进行向水管内的供水、供水停止等控制水管内的水位，以便水位为与锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等对应的水位。

在以往的锅炉中，借助上述水位检测用电极棒的水管内的水位的检测如下地进行。

上述水位检测用电极棒具有与电源连接的外部电源连接端子部、和与水接触的水位检测电极部，经由绝缘体安装在与锅炉的水管连通的水位检测用的金属制容器中。与锅炉的水管连通的容器收纳与锅炉的水管共通的水，收容的水为与水管的水位共通的水位。而且，将电源的一方与水位检测用电极棒的外部电源连接端子部连接，将电源的另一方与容器连接而通电，根据外部电源连接端子部和容器之间的导通状态的变化可检测水位是否到达水位检测电极部。

在上述容器中，安装有与根据燃烧量、蒸气压力、供水温度和锅炉水的导电度而设定的水位对应的长度分别不同的多个水位检测用电极棒，由各水位检测用电极棒检测的上述容器内的水位发送到水位控制装置，进行供水控制以便令水管内的水位为与锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等对应地设定的水位，将水管内的水位控制为既定的水位(例如，参照专利文献1。)。

另一方面，在锅炉中，借助加热水管而产生的蒸气被从上部集流管取出并送向负荷侧，但从上部集流管取出的蒸气中混有锅炉水，混有锅炉水的蒸气是水分多的潮湿的品质差的蒸气。

因此，一般而言，在锅炉上具有从自上部集流管中取出的蒸气中分离水分的气水分离器。若气水分离器内的水位过高，则生成的蒸气中易伴有锅炉水，产生蒸气的干燥度下降的情况。与之相反，若气水分离器内的水位过低，则虽然能充分发挥气水分离器的能力而得到干燥品质良好的蒸气，但可以想象水管内的水位低。若水管内的水位低，则在水管内产生的泡体的位置低，在上部集流管上不能形成基于泡体的水膜，则由于水管是用铁制造的所以会产生水管的上部甚至上部集流管在火焰的作用下过热熔化而损坏的情况。

为了避免这样的情况，将水管内的水位控制为下述程度：限制生成的蒸气中混入的锅炉水的增大且可在上部集流管上形成水膜，为此，进行将气水分离器内的水位控制为一定水平的控制。

作为将气水分离器内的水位控制为一定的水平的方法，公知有通过水位检测用电极棒检测气水分离器内的水位并根据该检测的水位接通·断开向水管内供给锅炉水的供水泵的控制方法。所述气水分离器内的水位的控制方法，在气水分离器内的水位中设定上限水位和下限水位，在检测到上限水位时断开供水泵，在检测到下限水位时接通供水泵，将气水分离器内的水位始终保持在上限水位和下限水位之间(例如，参照专利文献2)。

在以往的气水分离器内的水位检测中使用的上述水位检测用电极棒，与在上述锅炉的水管内的水位检测中使用的上述水位检测用电极棒为相同的结构，如下地进行水位的检测。

上述水位检测用电极棒，经由绝缘体安装在与气水分离器连通的气水分离器水位检测用的金属制容器中。该容器收纳与气水分离器的水管共通的水，收容的水为与气水分离器的水位共通的水位。而且，将电源的一方与水位检测用电极棒的外部电源连接端子部连接，将电源的另一方与上述容器连接而通电，根据外部电源连接端子部和上述容器之间的导通状态的变化可检测水位是否到达水位检测电极部。

专利文献1：特开平6-147407号公报

专利文献2：特开2003-294204号公报

根据锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等而进行锅炉的水管内的水位控制，但为了的得到优质的蒸气，此外为了防止水管的损坏，优选根据燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度而细致地设定并控制水位。

但是，在以往，水管内的水位的检测如上述那样，由多个长度不同的水位检测用电极棒检测，通过一根水位检测用电极棒只能检测一个水位，所以若要根据燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度而细致地控制水位，则存在安装在容器上的水位检测用电极棒的根数变多，与之对应，装置变大此外成本提高的问题。

因此，以往，设定3～4通的水位并在该设定的水位中控制水管内的水位。在上述专利文献1中，公开有下述方法设定组合燃烧量和蒸气压力、以及燃烧量和锅炉水的导电度的4通的水位，并在该4通的水位中控制水管内的水位。但是，在上述3～4通的水位中的水位控制，难以令水管内的水位一定为用于得到优质的蒸气还用于防止水管的破损的水位。

因此，作为解决上述问题点的方法考虑有下述方法：在水位检测用电极棒的水位检测电极部的表面上形成作为绝缘体的绝缘被膜，在容器内具有水与水位检测电极部接触的部分并作为电容器，若通电并测定由与水位检测电极部接触的水的变化而产生的水位检测电极部与容器之间的静电容量，则可借助该测定的静电容量模拟地检测出容器内的与水位检测电极部接触的水的水位，由此，可细致地控制水管内的水位。

但是，在锅炉的水管内为高温、高压、高pH的环境，没有通过耐高温、高压、高pH的绝缘材料在水位检测电极部的表面上形成作为绝缘体的绝缘被膜的水位检测用电极棒。

此外，在气水分离器的水位控制中，如上所述，将气水分离器内的水位控制为始终保持在一定的上限水位和下限水位之间，但在此，不一定能稳定地得到干燥度高的优质的蒸气，此外，也不一定能防止由于火焰而损坏水管的上部甚至上部集流管的情况。

这是因为，若蒸气的速度快则积存在气水分离器中的水与蒸气相伴，成为含有水分即干燥度低的蒸气。因此，若例如令气水分离器的水位与蒸气速度快的状态对应，则气水分离器内的上限水位设定的较低，其结果，在蒸气速度变慢时，有产生即便气水分离器的水位为上限水位也由于火焰的作用而损坏水管的上部甚至上部集流管的情况的危险。此外，若令气水分离器内的水位与蒸气速度慢的状态对应，则气水分离器内的上限水位设定为较高，其结果，在蒸气速度快时，有即便气水分离器内的水位为上限水位，积存在气水分离器中的水也与蒸气相伴而成为含有水分即干燥度低的蒸气的情况。

本发明者等发现，为了解决上述问题点，要根据由锅炉生成的蒸气速度控制气水分离器内的水位，但为此，需要细致地检测气水分离器内的水位，因此，希望模拟地检测气水分离器内的水位。作为模拟地检测气水分离器内的水位的方法，与上述锅炉的水管内的水位的检测相同，在与气水分离器连通的容器中具有水与水位检测用电极棒的水位检测电极部接触的部分并作为电容器，通电并测定由于与水位检测电极部接触的水的变化而产生水位检测电极部与容器之间的静电容量，由此，可模拟地测定水位，但在气水分离器中，也为高温、高压、高pH的环境。

因此，本发明者等试验研究的结果，发现耐高温性、耐高压性、耐高pH性(耐药品性)高的绝缘材料，并完成了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可模拟地检测收容在金属制容器中的水的水位的水位检测用电极棒。

本发明的另一目的在于提供一种水位检测方法，通过使用上述水位检测用电极棒而模拟地检测收容在金属制容器中的水的水位。

本发明另一目的在于提供一种锅炉的水位控制方法，通过使用上述水位检测方法而将水管内的水位控制为可得到优质的蒸气且可防止水管的损坏的最佳的水位。

本发明的再一目的在于提供一种气水分离器的水位的控制方法，通过使用上述水位检测方法，根据由锅炉生成的蒸气速度控制气水分离器的水位，从由锅炉生成的蒸气中分离水分并稳定地得到干燥度高的优质的蒸气并且实现锅炉的安全运转。

为了实现上述目的的技术方案1的发明是一种检测容器内的水位水位检测用电极棒，以贯通金属制容器的方式经由绝缘体而被安装，具有向上述容器的外侧突出的外部电源连接端子部和向上述容器的内侧突出的水位检测电极部，其特征在于，在上述水位检测电极部的表面上，形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜。

技术方案2所述的发明的特征在于，技术方案1所述的上述工程塑料是聚醚醚酮或氟类树脂。

技术方案3所述的发明是使用技术方案1或2所述的水位检测用电极棒的水位检测方法，其特征在于，将电源的一方与上述外部电源连接端子部连接，将上述电源的另一方与金属制容器连接而通电，以形成在上述水位检测电极部的表面的绝缘被膜作为电介体，测定上述水位检测电极部和上述容器之间的静电容量，并根据该静电容量检测上述容器内的与上述水位检测电极部接触的水的水位。

技术方案4所述的发明的特征在于，在技术方案3所述的上述容器中，并设检测上述水位检测电极部的范围内的特定的水位的修正用水位检测用电极棒，并求得该修正用水位检测用电极棒检测的特定水位与测定上述电容量而检测的水位的差，并根据该差修正测定上述静电容量而检测的水位。

技术方案5所述的发明是使用技术方案3或4所述的水位检测方法的锅炉的水位控制方法，其特征在于，根据燃烧量、蒸气压力、供水温度、锅炉水的导电度的至少一个以上设定该锅炉的比例目标水位，检测上述锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度的至少一个以上，并始终计算根据检测出的检测值而特定的比例目标水位与由上述水位检测方法检测出的上述锅炉的实际水位的差，并以下述方式控制供水量，即在实际水位比特定的比例目标水位高时停止供水，在实际水位比特定的比例目标水位低时供水到比例目标水位。

技术方案6所述的发明是使用技术方案3或者4所述的水位检测方法控制气水分离器的水位的控制方法，其特征在于，根据锅炉的供水温度、燃烧量、蒸气压力的至少一个以上设定上述气水分离器的比例目标水位，并检测上述锅炉运转时的供水温度、燃烧量、蒸气压力的至少一个以上，并根据检测出的检测值而特定比例目标水位，而且通过上述水位检测方法检测上述气水分离器的实际水位，并始终计算上述特定的比例目标水位与上述实际的水位的差，并以下述方式控制供水量，即在实际水位比特定的比例目标水位高时停止向上述锅炉的供水，在实际水位比上述特定的比例目标水位低时向上述锅炉供水到比例目标水位。

根据技术方案1所述的水位检测用电极棒，由于在向金属制容器的内侧突出的检测电极部的表面上形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜，所以形成在水位检测电极部的表面上的绝缘被膜可耐住上述容器内的高温、高压、药品，而且，在上述容器内，水与上述水位检测电极部接触的部分成为电容器，通过通电并测定水所接触的上述水位检测电极部与上述容器之间的静电容量可检测上述容器内的与上述水位检测电极部接触的水的水位，可根据该测定的静电容量的变化模拟地检测上述水位的变化。

根据技术方案2所述的水位检测用电极棒，由于技术方案1所述的上述工程塑料为聚醚醚酮，所以形成在水位检测电极部的表面上的绝缘被膜可耐住金属制容器内的高温、高压、药品，能够可靠地起到电容器的功能。

根据技术方案3所述的水位检测方法，在上述容器内，水与上述水位检测电极部接触的部分成为电容器，通过通电并测定水所接触的上述水位检测电极部与上述容器之间的静电容量，可检测上述容器内的与上述水位检测用电极棒接触的水的水位。

根据技术方案4所述的水位检测方法，即便由于混在水中的水垢等附着在水位检测电极部上而导致静电容量产生变化且在检测的水位中产生误差，也可正确地检测上述容器内的水的水位。

根据技术方案5所述的锅炉的水位控制方法，可根据上述锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度、锅炉水的导电度等将水管内的水的水位始终控制在最佳水位，可得到优质的蒸气，并且可有效地防止水管的损坏。

根据技术方案6所述的气水分离器的水位控制方法，可将气水分离器的水位始终控制为最佳水位，即与上述锅炉运转时的供水温度、燃烧量、蒸气压力等对应而特定的比例目标水位，可稳定地得到干燥度高的优质的蒸气，并且可有效地防止水管的损坏并实现上述锅炉的安全运转。

附图说明

图1是表示本发明的锅炉的水位检测用电极棒的实施方式的一例的局部剖视主视图。

图2是表示实施本发明的锅炉的水位控制方法的锅炉系统的一例的概略结构的说明图。

图3是表示实施本发明的气水分离器的水位控制方法的锅炉系统的一例的概略结构的说明图。

附图标记说明：

1    水位检测用电极棒

2    外部电源连接端子部

3    水位检测电极部

4    绝缘体

5    容器

6    绝缘被膜

7    锅炉

8    水管

9    供水泵

10   供水管

11   下部集流管

12   蒸气管

13    上部集流管

14    燃烧室

15    锅炉罐体

16    水位检测机构

17    水位控制机构

18、19连通管

20    水位检测部

21    修正用水位检测用电极棒

22    修正用水位检测部

23    变换关系适当修正部

24    外部电源连接端子部

25    修正用水位检测电极部

26    绝缘体

27    电源

28    测定电路部

29    水位检测电路部

30    电源

31    修正用水位检测电路部

32    变换关系适当修正电路部

33    比例目标水位特定部

34    燃烧量检测部

35    蒸气压力检测部

36    供水温度检测部

37    锅炉水导电度检测部

38    供水量控制部

39    气水分离器

40    连结管

41    水位检测机构

42    水位控制机构

43    水位检测部

44    修正用水位检测部

45    变换关系适当修正部

46    上部连通管

47    下部连通管

48    测定电路部

49    水位检测电路部

50    修正用水位检测电路部

51    变换关系适当修正电路部

52    比例目标水位特定部

53    供水量控制部

具体实施方式

以下，说明用于实施本发明的水位检测用电极棒、水位检测方法、锅炉的水位控制方法以及气水分离器的水位控制方法的最佳实施方式。

首先说明本发明的锅炉的水位检测用电极棒的实施方式。

图1是表示本发明的水位检测用电极棒的实施方式的一例的局部剖视主视图。

本例的水位检测用电极棒1，在一端侧具有外部电源连接端子部2，在另一端侧具有水位检测电极部3，通过筒状的绝缘体4被保持，经由该绝缘体4，以外部电源连接端子部2向金属制的容器5的外侧突出，而且水位检测电极部3向容器5的内侧突出的方式安装在容器5上。

对于水位检测电极部3，由不锈钢形成，在其表面上形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜6。作为该工程塑料可以使用聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚芳醚酮等的醚酮类合成树脂，特别优选使用耐热性高的聚醚醚酮。

如上所述，在表面形成有由耐热性、耐高温性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜6的水位检测电极部3，其长度至少设定为可检测最低水位所需的长度。

根据上述这样构成的水位检测用电极棒1，由于在向收容水的容器5的内侧突出的水位检测电极部3的表面上形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜6，所以若将电源的一方与外部电源连接端子部2连接并将上述电源的另一方与容器5连接而通电，则在容器5中，与水接触的水位检测电极部3的接触部分成为电容器，以形成在水位检测电极部3的表面上的绝缘被膜6为电介体，测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量，并根据该静电容量可检测在容器5内的与水位检测用电极棒1接触的水的水位，可根据该测定的静电容量的变化模拟地检测上述水位的变化。作为上述电源，在本例中使用交流电源。

水位检测电极部3的表面的绝缘被膜6，由于如上述那样由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成，所以可耐住容器5内的高温、高压、药品，能够可靠地起到电容器的功能。

接着，说明使用了上述水位检测用电极棒1的本发明的水位检测方法的实施方式。

在本例中，将在水位检测电极部3的表面形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜6的水位检测用电极棒1，以令其外部电源连接端子部2向容器5的外侧突出，而且令水位检测电极部3向容器5的内侧突出的方式进行安装，将交流电源的一方与水位检测用电极棒1的外部电源连接端子部2连接，将上述交流电源的另一方与容器5连接而通电。

而且，以形成在水位检测电极部3的表面的绝缘被膜6作为电介体，测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量，并根据该静电容量检测在容器5内的与水位检测用电极棒1接触的水的水位。

由此，在容器5内与水接触的水位检测用电极棒1的接触部分成为电容器，通过通电并测定与水接触的水位检测电极部3和容器5之间的静电容量，可检测出容器5内与水位检测电极部3接触的水的水位。而且，可根据测定的静电容量的变化而模拟地检测水位的变化，可根据检测的水位的变化模拟地检测锅炉的水管内的水位。

此外，在本例中，在容器5中，并设检测水位检测电极部3的范围内的特定水位的修正用水位检测用电极棒，求出该修正用水位检测用电极棒所检测的收容在容器5中的水的特定的水位、和测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量而检测出的容器5内的水的水位的差，并根据该差对测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量而检测出的容器5内的水位进行修正。

由此，即便在由于混在水中的水垢等附着在水位检测电极部3上而产生静电容量变化且在检测的水的水位中发生误差，也可检测出容器5内的水的正确的水位。

修正用水位检测用电极棒所检测的特定的水位只要在可由水位检测电极部3检测的水位范围内即可，不做特别的限定。在修正用水位检测用电极棒检测的特定的水位为容器5内的上位水位时，在例如根据水位检测电极部3和容器5之间的静电容量检测出容器5内的水位而控制容器5内的水位时，确认借助由水位检测电极部3测定的静电容量而检测的水位、与修正用水位检测用电极棒检测的容器5内的水位的差，以此可预测水位检测用电极棒1的水位检测电极部3中发生故障的情况。该情况，在水位检测用电极棒1的水位检测电极部3上发生故障时，基于收容在容器5中的水的静电容量减少，其结果，由于若水位不上升则不能达到既定的静电容量，所以可控制为令容器5内的水位上升。容器5的上位的水位是指容器5的水位的常用范围的上侧。

此外，在修正用水位检测用电极棒所检测的特定的水位为容器5内的中位的水位时，在例如根据水位检测电极部3和容器5之间的静电容量检测容器5内的水位而控制容器5内的水位时，修正用水位检测用电极棒所检测的特定水位在容器5内的水位的常用范围内，水位的变动存在于反复为有水和无水的区域内，其结果，由于适当地修正通过水位检测用电极棒1检测的容器5内的水位的误差的次数变多，所以可提高容器5内的水位的检测精度，可更加正确地控制容器5内的水位。容器5的中位水位是指容器5内的水位的常用范围。

此外，在修正用水位检测用电极棒所检测的特定的水位为容器5内的下位的水位时，例如在根据水位检测电极部3和容器5之间的静电容量检测容器5内的水位而控制容器5内的水位时，容器5内的水位必须一度被修正用水位检测用电极棒检测，适当地修正由水位检测用电极棒1检测的容器5的水位的误差，可检测容器5内的水的正确的水位，并可正确地控制容器5内的水位。

接着，说明使用了上述水位检测方法的本发明的锅炉的水位控制方法的实施方式。

图2是表示实施本发明的锅炉的水位控制方法的锅炉系统的一例的概略构成的说明图。

在该锅炉系统中，锅炉7具有锅炉罐体15，包括：向圆周方向以既定的间隔立设的多个水管8、与该多个水管8的下端连接并从供水泵9经由供水管10而将水导入并向多个水管8供给的下部集流管11、与多个水管8的上端连接并将在多个水管8中生成的蒸气集合并从蒸气管12向负荷侧送出的上部集流管13、被多个水管8包围而形成的燃烧室14。

进而，锅炉7具有检测水管8内的水位并实施上述水位检测方法的水位检测机构16、和控制水管8内的水位的水位控制机构17。

水位检测机构16，通过令经由连通管18、19连接到下部集流管11以及上部集流管13上的安装在容器5上的水位检测用电极棒1的水位检测电极部3和容器5之间通电，检测容器5内的水位，检测与容器5为相同水位的水管8内的水位。

本例的水位检测机构16，具有：安装在容器5上的水位检测用电极棒1；水位检测部20，通过令在表面形成作为电介体的绝缘被膜6的水位检测用电极棒1的水位检测电极部3和容器5之间通电而测定水位检测电极部3与容器5之间所产生的静电容量，并将测定的静电容量变换为水位而检测出容器5内的水位，并向水位控制机构17的后述供水量控制部发送；修正用水位检测用电极棒21，安装在容器5内且检测由水位检测电极部3可检测的水位的范围内的容器5内的特定水位；修正用水位检测部22，通过令修正用水位检测用电极棒21和容器5之间通电而检测容器5内的水位到达特定水位；变换关系适当修正部23，根据由水位检测部20所检测的水位和由修正用水位检测部22所检测的水位的差来适当地修正在水位检测部20变换的静电容量与水位的变换关系。

在本例中，通过修正用水位检测用电极棒21的修正用水位检测部22检测的容器5内的特定水位为容器5内的中位的水位。

安装在容器5上的水位检测用电极棒1以外部电源连接端子部2向容器5的外侧突出而且水位检测电极部3向容器5的内部突出的方式安装在容器5中。水位检测电极部3，其长度至少设定为可检测最低水位所需的长度。

修正用水位检测用电极棒21，一端侧具有外部电源连接端子部24，另一端侧具有修正用水位检测电极部25，被筒状的绝缘体26保持，经由该绝缘体26而以外部电源连接端子部24向容器5的外侧突出而且修正用水位检测电极部25向容器5内侧突出的方式安装到容器5上。

对于水位检测机构16的水位检测部20，是电源27的一方连接在水位检测用电极棒1的外部电源连接端子部2上、电源27的另一方与容器5连接的电源电路中，连接有测定电路部28和水位检测电路部29连接，所述测定电路部28，通过通电而以形成在水位检测电极部3的表面上的绝缘被膜6为电介体而测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量，所述水位检测电路部29，具有存储预先设定的静电容量和容器5内的水位的变换关系并根据该变换关系将通过测定电路部28测定的静电容量变换为容器5内的水位的程序。

此外，水位检测电路部29，将上述变换后的水位向变换关系适当修正部23发送，并将根据由变换关系适当修正部23修正后的变换关系进行变换的容器5内的水位向水位控制机构17的后述供水量控制部发送。作为电源27，在本例中使用交流电源。

对于修正用水位检测部22，是在电源30的一方连接在修正用水位检测用电极棒21的外部电源连接端子部24上、将电源30的另一方与容器5连接的电源电路中连接有修正用水位检测电路部31，通过通电，由于修正用水位检测电极部25的下端与水接触而导致外部电源连接端子部24和容器5之间的导通状态变化，由此，检测出容器5内的水到达修正用水位检测电极部25的下端而向变换关系修正部23发送。作为电源30，在本例中使用交流电源。

对于变换关系适当修正部23，由变换关系适当修正电路部32构成，具有下述程序，即在将容器5内的水与修正用水位检测用电极棒21的修正用水位检测电极部25的下端接触而检测容器5内的水位的情况从修正用水位检测电路31发送时，求得通过该修正用水位检测电路部31检测的容器5内的水位和此时从水位检测电路29发送来的水位的差，根据该差适当地修正存储在水位检测电路部29中的静电容量与容器5内的水位的变换关系，将适当地修正后的静电容量与容器5内的水位的变换关系发送到水位检测电路部29中，适当地修正通过水位检测电路29检测的水位。

水位控制机构17，包括：比例目标水位特定部33，根据锅炉7的燃烧量、蒸气压力、向水管8供给的供水温度、锅炉水的导电度而设定水管8的比例目标水位，并从设定的比例目标水位根据实际的燃烧量、蒸气压力、向水管8供给的供水温度、锅炉水的导电度而特定比例目标水位；和供水量控制部38，始终计算根据锅炉的运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度、锅炉水的导电度的检测值而在比例目标水位特定部33中特定的比例目标水位与通过水位检测机构16检测出的容器5内的水位，即水管8的实际水位的差，并在实际水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时控制供水量以便供水到达特定的比例目标水位。所述燃烧量、蒸汽压力、供水温度、锅炉水的导电度分别通过检测锅炉7的燃烧量并向比例目标水位特定部33发送的燃烧量检测部34、检测在锅炉7中产生的蒸气压力并向比例目标水位特定部33发送的蒸气压力检测部35、检测向水管8供给的供水温度并向比例目标水位特定部33发送的供水温度检测部36、检测锅炉水的导电度并向比例目标水位特定部33发送的锅炉水导电度检测部37检测。

对于基于燃烧量检测部34的燃烧量的检测，可将燃烧量置换为向燃烧装置供给的燃料量，也可以燃料量作为燃烧量而进行检测。

水管8内的比例目标水位是指与锅炉1的燃烧量、蒸气压力、向水管8供给的供水温度、锅炉水的导电度对应的水管8内的最佳水位，是根据综合燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度等而算出的综合数值A而设定的水位。

综合数值A可例如如下地计算。

锅炉的水位、燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度为下述关系，即燃烧量增大时水位下降，蒸气压力上升时水位上升，供水温度上升时水位下降，锅炉水的导电度变大时水位下降。

首先，以燃烧量、蒸气压力、供水温度、锅炉水的导电度为特定的值时的表示适当的水位的基准值为1。

例如，令

燃烧量：100％燃烧＝1

蒸气压力：5kg/cm²＝1

供水温度：15℃＝1

锅炉水的导电度：3000μS/cm＝1

求取与燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度的值的变化对应的表示各自的适当的水位的各自的水位基准值a、b、c、d。

例如

燃烧量：70％燃烧＝1.1(a)

蒸气压力：10kg/cm²＝1.3(b)

供水温度：15℃＝1(c)

锅炉水的导电度：1500μS/cm＝1.2(d)

将这样求得的基准值a、b、c、d相乘，成为综合数值A。

即，A＝a×b×c×d

在上述中，A＝1.1×1.3×1×1.2＝1.7，综合数值为1.7，1.7处为最佳的水位。

然后，通过将上述这样计算出的综合数值A和与该综合数值A对应的水位取值，计算并设定比例目标水位。

比例目标水位特定部33具有：存储部，存储作为与燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度对应的水管8的最佳水位而设定比例目标水位；程序，与实际的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度对应而特定比例目标水位，将特定的比例目标水位向供水量控制部38发送。

供水量控制部38具有下述程序：始终计算从比例目标水位特定部33送来的特定比例目标水位和从水位检测电路部29送来的水管8的实际的水位的差，并在实际的水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时向供水泵9发送指令信号并控制向水管8的供水量以便进行供水直到到达比例目标水位。

根据如上所述低构成的锅炉系统，可如下地实施本发明的锅炉的水位控制方法。

借助水位检测机构16检测锅炉7的水管8内的水位，并从水位检测电路部29向水位控制机构17的供水量控制部38发送。

另一方面，通过水位检测机构17，分别通过燃烧量检测部34、蒸气压力检测部35、供水温度检测部36以及锅炉水导电度检测部37检测锅炉7运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度，并将这些检测值发送到比例目标水位特定部33。接收了燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度的检测值的比例目标特定部33从这些检测值计算综合数值A，并从设定的比例目标水位而特定与算出的综合数值A对应的比例目标水位而发送到供水量控制部38。

供水量控制部38始终计算从比例目标水位特定部33送来的特定的比例目标水位和从水位检测电路部29送来的水管8的实际的水位的差，在实际的水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时向供水泵9发出指令信号并控制向水管8的供水量，以便进行供水直到达到特定的比例目标水位。

由此，可令锅炉7运转时的水管8内的水位始终为最佳水位，即与锅炉7运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度对应而特定的比例目标水位，可稳定地得到干燥度高的优质蒸气，并且可有效地防止水管8的损坏并实现锅炉7的安全运转。

另外，在本例中，根据燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度而设定水管8的比例目标水位，但也可根据燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度中的一个以上来设定水管8的比例目标水位。

接着，说明使用上述水位检测方法的本发明的气水分离器的水位控制方法的实施方式。

图3是表示实施本发明的气水分离器的水位控制方法的锅炉系统的一例的概略构成的说明图。

在该锅炉系统中，对于与实施图2所示锅炉的水位控制方法的锅炉系统相同的部分标注相同的附图标记，并省略其说明。

在该锅炉系统中，锅炉7具有气水分离器39。锅炉7具有锅炉罐体15，包括：向圆周方向以既定的间隔立设的多个水管8、与该多个水管8的下端连接并从供水泵9经由供水管10而将水导入并向多个水管8供给的下部集流管11、与多个水管8的上端连接并将在多个水管8中生成的蒸气集合并从蒸气管12向负荷侧送出的上部集流管13、被多个水管8包围而形成的燃烧室14。

而且，向负荷侧送出蒸气的蒸气管12与上部集流管13连接，在该蒸气管12上连接有气水分离器39。该气水分离器39通过连结管40与下部集流管11连接，在气水分离器中从蒸气分离的水分经由连结管40而回到下部集流管11中。

气水分离器39具有检测气水分离器39上的水位的水位检测机构41、和控制向水管8供给的供水量并控制气水分离器30内的水位的水位控制机构42。

水位检测机构41，通过令气水分离器39中设置的金属制容器5上安装的水位检测用电极棒1的水位检测电极部与容器5之间通电，检测气水分离器39内的水位。

本例的水位检测机构41，具有：气水分离器39中设置的金属制容器5上安装的水位检测用电极棒1；水位检测部43，通过令表面形成有作为电介体的绝缘被膜6的水位检测用电极棒1的水位检测电极部3和容器5之间通电而测定水位检测电极部3和容器5之间发生的静电容量，并将测定的静电容量变换为水位而检测容器5内的水位，并向水位控制机构42的后述供水量控制部发送；修正用水位检测用电极棒21，安装在容器5内且检测由水位检测电极部3可检测的水位的范围内的容器5内的特定水位；修正用水位检测部44，通过令修正用水位检测用电极棒21和容器5之间通电而检测容器5内的水位到达特定水位；变换关系适当修正部45，根据由水位检测部43所检测的水位和由修正用水位检测部44所检测的水位的差来适当地修正通过水位检测部43进行变换的静电容量与水位的变换关系。在本例中，通过修正用水位检测用电极棒21的修正用水位检测部22检测的容器5内的特定水位为容器5内的下位的水位。

设置在气水分离器39上的容器5，经由上部连通管46与气水分离器39连通，并经由下部连通管47与连结管40连通。安装在容器5上的水位检测用电极棒1检测容器5内的水位，在一端侧具有外部电源连接端子部2，在另一端侧具有水位检测电极部3。此外，水位检测用电极棒1被筒状的绝缘体4保持，经由该绝缘体4而以外部电源连接端子部2向容器5的外侧突出而且水位检测电极部3向容器5的内部突出的方式安装在容器5中。

对于水位检测用电极棒1的水位检测电极部3，由不锈钢形成，在其表面上形成的作为电介体的绝缘被膜6由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成。

作为该工程塑料可以使用聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚芳醚酮等的醚酮类合成树脂，特别优选使用耐热性高的聚醚醚酮。

如上所述，在表面形成有由耐热性、耐高温性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜6的水位检测电极部3，其长度至少设定为可检测存储在后述比例目标水位特定部中的设定的比例目标水位的长度。

修正用水位检测用电极棒21，一端侧具有外部电源连接端子部24，另一端侧具有修正用水位检测电极部25，被筒状的绝缘体26保持，经由该绝缘体26而以外部电源连接端子部24向容器5的外侧突出而且修正用水位检测电极部25向容器5内侧突出的方式安装到容器5上。

对于水位检测部43，是电源27的一方连接在水位检测用电极棒1的外部电源连接端子部2上、电源27的另一方与容器5连接的电源电路中连接有测定电路部48和水位检测电路部89连接，所述测定电路部48，通过通电而以形成在水位检测电极部3的表面上的绝缘被膜6为电介体而测定水位检测电极部3和容器5之间的静电容量，所述水位检测电路部49，具有存储预先设定的静电容量和容器5内的水位的变换关系并根据该变换关系将通过测定电路部48测定的静电容量变换为容器5内的水位的程序。

此外，水位检测电路部49，将上述变换后的水位向变换关系适当修正部45发送，并将根据由关系适当修正部45修正后的变换关系进行变换的容器5内的水位向水位控制机构42的后述供水量控制部发送。作为电源27，在本例中使用交流电源。

对于修正用水位检测部44，是在将电源30的一方连接在修正用水位检测用电极棒21的外部电源连接端子部24上、电源30的另一方与容器5连接的电源电路中连接有修正用水位检测电路部50，通过通电，由于修正用水位检测电极部25的下端与水接触而导致外部电源连接端子部24和容器5之间的导通状态变化，由此，检测出容器5内的水到达修正用水位检测电极部25的下端而向变换关系修正部45发送。作为电源30，在本例中使用交流电源。

对于变换关系适当修正部45，由变换关系适当修正电路部51构成，具有下述程序，即在将容器5内的水与修正用水位检测用电极棒21的修正用水位检测电极部25的下端接触而检测容器5内的水位的情况从修正用水位检测电路50发送时，求得通过该修正用水位检测电路部50检测的容器5内的水位和此时从水位检测电路49发送来的水位的差，根据该差适当地修正存储在水位检测电路部49中的静电容量与容器5内的水位的变换关系，将适当地修正后的静电容量与容器5内的水位的变换关系发送到水位检测电路部49中，适当地修正通过水位检测电路49检测的水位。

水位控制机构42，包括：比例目标水位特定部52，根据向水管8供给的供水温度、燃烧量、蒸气压力而设定气水分离器39的比例目标水位，并从设定的比例目标水位根据实际的供水温度、燃烧量、蒸气压力而特定比例目标水位；将检测供水温度并向比例目标水位特定部52发送的供水温度检测部36；通过检测锅炉7的燃烧量并向比例目标水位特定部52发送的燃烧量检测部34；检测在锅炉7中产生的蒸气压力并向比例目标水位特定部52发送的蒸气压力检测部35；和供水量控制部53，始终计算根据通过供水温度检测部36、燃烧量检测部34、蒸气压力检测部35检测的锅炉运转时的供水温度、燃烧量、蒸气压力的检测值而由比例目标水位特定部52特定的比例目标水位与通过水位检测机构41检测出的气水分离器39实际的水位的差，并在实际水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时控制供水量以便供水到达特定的比例目标水位。

对于基于燃烧量检测部34的燃烧量的检测，可将燃烧量置换为向燃烧装置供给的燃料量，也可以燃料量作为燃烧量而进行检测。

气水分离器39内的比例目标水位是指与向水管8供给的供水温度、燃烧量、蒸气压力对应的气水分离器39内的最佳水位，是根据综合供水温度、燃烧量、蒸气压力而算出的数值而设定的水位。气水分离器39的最佳水位是指积存在气水分离器39中的水不与向负荷侧流动的蒸气相伴，且可在上部集流管13中形成基于泡体的水膜的程度。

若蒸气的速度快则积存在气水分离器中的水与蒸气相伴，则成为含有水分的干燥度低的蒸气。此外，若蒸气的速度慢，则有时在上部集流管13上不能形成基于泡体的水膜，有发生由于火焰的作用而损坏水管的上部甚至上部集流管13的情况的危险。因此，在蒸气速度快时令气水分离器39的水位下降，在蒸气速度慢时令气水分离器的水位上升即可。

在本例中，根据供水温度、燃烧量、蒸气压力设定气水分离器39的比例目标水位是由于由供水温度、燃烧量、蒸气压力来决定蒸气速度。即，供水温度、燃烧量、蒸气压力与蒸气速度为下述关系，即供水温度高则蒸气速度快，燃烧量大则蒸气速度快，蒸气压力高则蒸气速度快。

比例目标水位特定部52，具有：存储部，存储作为与供水温度、燃烧量、蒸气压力对应的气水分离器39的最佳水位而设定比例目标水位；程序，与实际的供水温度、燃烧量、蒸气压力对应而特定比例目标水位，将特定的比例目标水位向供水量控制部53发送。

供水量控制部53具有下述程序，始终计算从比例目标水位特定部52送来的特定比例目标水位和通过水位检测电路部41检测的气水分离器39的实际的水位的差并在实际的水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时向供水泵9发送指令信号并控制向水管8的供水量，以便进行供水直到达到比例目标水位。

根据上述那样构成的锅炉系统，可如下地实施本发明的气水分离器的水位控制方法。

借助水位检测机构41检测气水分离器39内，即容器5内的水位，并从水位检测电路部49向供水量控制部53发送。

另一方面，通过水位检测机构42，分别通过供水温度检测部36、燃烧量检测部34、蒸气压力检测部35检测锅炉7运转时的供水温度、燃烧量、蒸气压力，并将这些检测值发送到比例目标水位特定部52。接收了供水温度、燃烧量、蒸气压力的检测值的比例目标特定部52从作为与供水温度、燃烧量、蒸气压力对应的气水分离器39的最佳的水位而设定并被存储的比例目标水位，特定根据送来的供水温度、燃烧量、蒸气压力的检测值的比例目标水位，并将该特定的比例目标水位发送到供水量控制部53。

供水量控制部53始终计算从比例目标水位特定部52送来的特定的比例目标水位和从水位检测电路部49送来的气水分离器39内的实际的水位的差，在实际的水位比特定的比例目标水位高时停止向水管8的供水，在实际的水位比特定的比例目标水位低时向供水泵9发出指令信号并控制向水管8的供水量，以便进行供水直到达到特定的比例目标水位。

由此，可令气水分离器39内的水位始终为最佳水位，即与供水温度、燃烧量、蒸气压力对应而特定的比例目标水位，可稳定地得到干燥度高的优质蒸气，并且可有效地防止水管8的损坏并实现锅炉7的安全运转。

另外，在本例中，根据供水温度、燃烧量、蒸气压力而设定气水分离器39内的比例目标水位，但也可根据供水温度、燃烧量、蒸气压力中的一个以上而设定水管8的比例目标水位。

Claims (6)

1.一种水位检测用电极棒，以贯通金属制容器的方式经由绝缘体而被安装，并具有向上述容器的外侧突出的外部电源连接端子部和向上述容器的内侧突出的水位检测电极部，用于检测上述容器内的水位，其特征在于，在上述水位检测电极部的表面上，形成由耐热性、耐高压性、耐药品性高的工程塑料形成的绝缘被膜。

2.如权利要求1所述的水位检测用电极棒，其特征在于，上述工程塑料是聚醚醚酮或氟类树脂。

3.一种使用如权利要求1或2所述的水位检测用电极棒的水位检测方法，其特征在于，将电源的一方与上述外部电源连接端子部连接，将上述电源的另一方与金属制容器连接而通电，以形成在上述水位检测电极部的表面的绝缘被膜作为电介体，测定上述水位检测电极部和上述容器之间的静电容量，并根据该静电容量检测上述容器内的与上述水位检测电极部接触的水的水位。

4.如权利要求3所述的水位检测方法，其特征在于，在上述容器中，并设检测上述水位检测电极部的范围内的特定的水位的修正用水位检测用电极棒，并求得该修正用水位检测用电极棒检测的特定水位与测定上述电容量而检测的水位的差，并根据该差修正测定上述静电容量而检测的水位。

5.一种使用权利要求3或4所述的水位检测方法的锅炉的水位控制方法，其特征在于，根据燃烧量、蒸气压力、供水温度、锅炉水的导电度的至少一个以上设定该锅炉的比例目标水位，并检测上述锅炉运转时的燃烧量、蒸气压力、供水温度以及锅炉水的导电度的至少一个以上，并始终计算根据检测出的检测值而特定的比例目标水位与由上述水位检测方法检测出的上述锅炉的实际水位的差，并以下述方式控制供水量，即在实际水位比特定的比例目标水位高时停止供水，在实际水位比特定的比例目标水位低时供水到比例目标水位。

6.一种使用权利要求3或者4所述的水位检测方法控制气水分离器的水位的控制方法，其特征在于，根据锅炉的供水温度、燃烧量、蒸气压力的至少一个以上设定上述气水分离器的比例目标水位，并检测上述锅炉运转时的供水温度、燃烧量、蒸气压力的至少一个以上，并根据检测出的检测值而特定比例目标水位，而且通过上述水位检测方法检测上述气水分离器的实际水位，并始终计算上述特定的比例目标水位与上述实际的水位的差，并以下述方式控制供水量，即在实际水位比特定的比例目标水位高时停止向上述锅炉的供水，在实际水位比上述特定的比例目标水位低时向上述锅炉供水到比例目标水位。

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