JP2002022165A

JP2002022165A - 熱機器の異常検出方法およびその装置

Info

Publication number: JP2002022165A
Application number: JP2000207784A
Authority: JP
Inventors: Hideo Furukawa; 英夫古川
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】熱機器の異常を簡単な構成で検出するこ
とのできる熱機器の異常検出方法およびその装置を提供
すること。【解決手段】送風機３への供給電流に基づいて、熱機
器１の異常を検出する異常検出方法である。また、送風
機３を備えた熱機器１において、前記送風機３への供給
電流の検出手段１７と、前記検出手段１７からの検出値
に基づいて、前記熱機器１の異常を判断する判定器１９
とを備えた異常検出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、送風機を備えた
熱機器，たとえばボイラや焼却炉などの異常検出方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱機器，たとえばボイラにおいては、蒸
気圧力，水位，燃焼状態，排ガス温度，給水温度などの
運転状態や、燃料弁，送風機，給水ポンプなどの制御対
象機器の作動状態を監視し、これらの各検出値に基づい
て運転が自動制御されるように構成されている。さら
に、前記ボイラにおいては、性能の維持と安全性の確保
のために、前記各検出値に基づいて、前記ボイラ自体の
異常のほか、前記各制御対象機器の異常を検出するよう
に構成されている。

【０００３】しかし、前記ボイラにおいては、前記のよ
うな異常を検出するためには、それぞれの異常に対応し
た検出手段が必要であり、前記ボイラの構成が複雑とな
る。たとえば、前記ボイラが正常な燃焼を維持するのに
必要な送風量を確保できているかどうかを判断するため
には、前記ボイラの缶体への煤付着や前記送風機におけ
る吸気フィルタの詰まりなどの異常を検出する必要があ
る。このような異常を検出するためには、前記ボイラに
風圧センサ，炉圧センサ，排ガス温度センサなどの各種
検出手段を取り付ける必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、前記熱機器の異常を簡単な構成で検出す
ることのできる熱機器の異常検出方法およびその装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、送風機への供給電流に基づいて、熱機器の異常を検
出することを特徴としている。

【０００６】請求項２に記載の発明は、送風機への供給
電流および供給電圧に基づいて、熱機器の異常を検出す
ることを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の発明は、送風機を備えた
熱機器において、前記送風機への供給電流の検出手段
と、前記検出手段からの検出値に基づいて、前記熱機器
の異常を判断する判定器とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００８】さらに、請求項４に記載の発明は、送風機
を備えた熱機器において、前記送風機への供給電流の検
出手段と、前記送風機への供給電圧の検出手段と、前記
電圧検出手段からの検出値によって前記電流検出手段か
らの検出値を補正し、この補正された電流の検出値に基
づいて、前記熱機器の異常を判断する判定器とを備えた
ことを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明する。この発明は、送風機を備えた熱機器，
すなわちボイラや焼却炉などのような熱機器において好
適に実施される。前記送風機は、前記熱機器の燃焼装置
へ燃焼用空気を供給するために、前記熱機器に設けられ
ている。そして、前記送風機は、電動機によって駆動さ
れるように構成されている。

【００１０】さて、この発明においては、前記送風機へ
の供給電流，すなわち前記電動機への供給電流に基づい
て、前記熱機器の異常を検出する。すなわち、前記電動
機への供給電流を電流検出手段によって検出し、この供
給電流の検出値（以下、「電流検出値」という）と、前
記熱機器が正常な場合における前記電動機への供給電流
値（以下、「基準電流値」という）または前記熱機器が
正常な場合における供給電流範囲（以下、「基準電流範
囲」という）とを判定器において比較することによって
前記熱機器の異常を検出する。

【００１１】そして、この発明においては、前記検出電
流値と前記基準電流値または前記基準電流範囲との大小
関係に応じて、前記熱機器の異常の種類を判断する。た
とえば、前記送風機の形式がターボファンであり、前記
電動機が誘導電動機である場合、前記送風機における送
風量が増加すると、前記電動機の負荷が増加し、前記検
出電流値も増加する。逆に、前記送風機における送風量
が減少すると、前記電動機の負荷が減少し、前記検出電
流値も減少する。そこで、前記電流検出値と、前記基準
電流値または前記基準電流範囲との大小関係を判断する
ことによって、前記電動機における負荷の大小を判断
し、さらにこの負荷の大小から前記熱機器の異常の種類
を判断することができる。

【００１２】まず、前記電流検出値が、前記基準電流値
または前記基準電流範囲よりも大きい場合は、負荷が増
大する異常である。このような異常としては、たとえば
前記送風機における送風ダクトの破損による空気の漏
れ，前記送風機のファン回転軸の偏心やベアリング不良
がある。つぎに、前記電流検出値が、前記基準電流値ま
たは前記基準電流範囲よりも小さい場合は、負荷が減少
する異常である。このような異常としては、たとえば前
記熱機器における缶体への煤付着，前記送風機における
吸気フィルタの詰まりなどがある。

【００１３】ここで、前記供給電流値または前記供給電
流範囲は、好ましくは、前記熱機器における各制御段
階，すなわち前記燃焼装置の燃焼と待機のほか、燃焼に
先立って行われるプレパージや燃焼の後に行われるポス
トパージなどの各制御段階に応じて設定する。そして、
前記電流検出値と、前記各制御段階に応じた前記供給電
流値または前記供給電流範囲とを比較し、この比較結果
により、前記熱機器の異常を検出する。

【００１４】以上のように、この発明によれば、前記電
動機への供給電流を監視することによって、前記熱機器
の異常のみならず、その異常の種類まで判別することが
できる。

【００１５】さらに、この発明においては、前記送風機
への供給電流および供給電圧，すなわち前記電動機への
供給電流および供給電圧に基づいて、前記熱機器の異常
を検出する。すなわち、前記送風機への供給電圧を電圧
検出手段によって検出し、前記電圧検出手段からの検出
値（以下、「電圧検出値」という）によって前記電流検
出値を補正し、この補正された前記電流検出値と、前記
基準電流値または前記基準電流範囲とを判定器において
比較することによって、前記熱機器の異常を判断する。

【００１６】すなわち、前記電動機の種類によっては、
供給電圧に応じて供給電流が変化する場合があり、この
場合には、前記電圧検出値と前記電動機の電圧−電流特
性とに基づいて、前記電流検出値を補正してから前記熱
機器の異常を判断する。たとえば、前記電動機が誘導電
動機の場合、この誘導電動機は、供給電圧が増加すると
供給電流が減少し、供給電圧が減少すると供給電流が増
加するという特性を有している。そこで、前記電動機が
誘導電動機の場合には、前記電圧検出値と前記電動機の
電圧−電流特性とに基づいて、前記電流検出値における
供給電圧の変動分を補正し、所定の供給電圧における供
給電流値を算出してから前記基準電流値または前記基準
電流範囲と比較する。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、この発明の一実施例の概
略構成を示す説明図であり、また図２は、この発明の一
実施例における制御内容のタイムチャートと送風量の変
化とを示す説明図である。ここで、この実施例は、熱機
器としてのボイラに適用した実施例であり、このボイラ
における燃焼装置は、液体燃料用の燃焼装置である。ま
た、この燃焼装置は、説明の簡略化のため、オンオフ制
御式の燃焼装置としてある。

【００１８】さて、図１において、ボイラ１の上部に
は、燃焼装置２が設けられている。この燃焼装置２は、
燃焼用空気を供給するための送風機３と、液体燃料の噴
射ノズル４と、点火装置５とを備えている。前記送風機
３は、この実施例においては、ターボファン式送風機で
あって、その吸込口（符号省略）には、吸気フィルタ６
が設けられている。また、前記送風機３には、ベルト伝
動機構７を介して電動機８が取り付けられている。この
電動機８には、電力供給ライン９を介して電力供給手段
１０が接続されている。ここで、この実施例において、
前記電動機８は、誘導電動機としてあり、また前記電力
供給手段１０は、交流電源としている。そして、前記噴
射ノズル４には、燃料弁１１を備えた燃料供給ライン１
２が接続されている。さらに、前記点火装置５は、２本
の点火電極１３，１３と、これらの各点火電極１３間へ
の電圧印加手段１４とを備えている。

【００１９】そして、前記点火装置５，前記電動機８お
よび前記燃料弁１１は、それぞれ回線１５を介して制御
器１６に接続されている。そして、この制御器１６は、
予め設定されたプログラムにしたがい、前記ボイラ１の
負荷の状況，すなわち前記ボイラ１の缶内圧の検出値に
基づいて、前記点火装置５，前記電動機８および前記燃
料弁１１を制御することにより、前記ボイラ１の燃焼制
御を行う。すなわち、前記ボイラ１の缶内圧が予め設定
しておいた設定値以上になれば前記燃焼装置２を待機さ
せ、また缶内圧が設定値以下になれば前記燃焼装置２を
稼動させる。

【００２０】つぎに、前記制御器１６による燃焼制御に
ついて、図２を参照しながら説明する。まず、前記燃焼
装置２を稼動させ、燃焼を開始する場合、前記制御器１
６は、前記送風機３を作動させ、プレパージを行って前
記ボイラ１内をパージする（プレパージ段階）。つぎ
に、前記点火装置５を作動させるとともに、前記噴射ノ
ズル４から燃料を噴射させ、燃焼を開始する（燃焼段
階）。一方、前記燃焼装置２の燃焼を停止し、前記燃焼
装置２を待機させる場合、前記制御器１６は、前記燃料
弁１１を閉じ、前記噴射ノズル４からの燃料の噴射を停
止させる。つぎに、前記制御器１６は、前記燃焼段階の
終了後、前記送風機３を引き続き運転してポストパージ
を行い（ポストパージ段階）、所定時間経過後、前記送
風機３を停止させることにより、前記燃焼装置２を待機
させる。ここで、燃料への点火は、前記プレパージ段階
と前記燃焼段階との間にまたがって前記点火装置５を作
動させることによって行われる。

【００２１】つぎに、前記ボイラ１の異常検出のための
制御構成について説明する。まず、前記電力供給ライン
９には、前記電動機８への供給電流を検出するための電
流検出手段１７と、前記電動機８への供給電圧を検出す
るための電圧検出手段１８とが設けられている。前記各
検出手段１７，１８は、それぞれ回線１５を介して、前
記ボイラ１の異常を判定する判定器１９に接続されてい
る。さらに、この判定器１９は、前記回線１５を介して
前記制御器１６に接続されている。

【００２２】つぎに、前記判定器１９の機能について説
明する。前記判定器１９は、前記制御器１６から前記ボ
イラ１の運転状態の信号を入力し、また前記電圧検出手
段１８からの検出値（以下、「電圧検出値」という）お
よび前記電流検出手段１７からの検出値（以下、「電流
検出値」という）を入力している。そして、前記判定器
１９は、まず前記ボイラ１の運転状態の信号から前記ボ
イラ１が各制御段階のうちのどの段階にあるかによっ
て、すなわちプレパージ段階，燃焼段階またはポストパ
ージ段階のうちのどの制御段階にあるかを判断し、前記
各制御段階に応じて、基準電流範囲を変更する。ここ
で、この基準電流範囲とは、前記ボイラ１自体や前記送
風機３，前記電動機８などの制御対象機器が正常な場合
における前記電動機８への供給電流の許容範囲である。

【００２３】つぎに、前記判定器１９は、予め記憶させ
てある前記電動機８の電圧−電流特性と前記電圧検出値
とに基づいて、前記電流検出値における供給電圧の変動
分を補正し、所定の供給電圧における供給電流値を算出
する。そして、前記判定器１９は、補正された前記電流
検出値と、前記ボイラ１の各制御段階に応じた前記基準
電流範囲とを比較することによって、前記ボイラ１の異
常を判断する。さらに、前記判定器１９は、判断結果を
前記制御器１６へ出力する。そして、前記制御器１６に
おいては、前記ボイラ１の異常を報知したり、また異常
に対処すべく前記ボイラ１の運転を停止するなどの制御
を行う。

【００２４】つぎに、前記判定器１９における具体的な
異常の判断内容について説明する。まず、補正された前
記電流検出値が、前記基準電流範囲を上回った場合は、
前記電動機８の負荷が増大する異常と判断する。たとえ
ば、前記送風機３における送風ダクト２０の破損による
空気の漏れ，前記送風機３のファン回転軸の偏心やベア
リング不良である。すなわち、前記送風ダクト２０の破
損による空気の漏れの場合には、実際に前記ボイラ１へ
供給される送風量は減少するが、前記送風機３からの送
風量は増加し、負荷が増加する。また、前記送風機３の
ファン回転軸の偏心やベアリング不良の場合には、ファ
ンの円滑な回転が妨げられるため、前記送風機３の負荷
が増加する。

【００２５】つぎに、補正された前記電流検出値が前記
基準電流範囲を下回った場合は、前記電動機８の負荷が
減少する故障と判断する。たとえば、前記ボイラ１の缶
体への煤付着，前記吸気フィルタ６の詰まりなどであ
る。前記ボイラ１に煤付着が発生すると、前記ボイラ１
の圧力損失が増え、送風量が減少するため、前記電動機
８における負荷が減少する。また、前記吸気フィルタ６
に詰まりが生じると、送風量が減少するため、前記電動
機８における負荷が減少する。さらに、前記ベルト伝動
機構７のベルトが切れたり、滑りが生じていたりする
と、送風できなかったり、送風量が低下するため、同様
に負荷が減少する。

【００２６】以上のように、前記電動機８への供給電流
および供給電圧と前記ボイラ１の制御段階とを監視する
ことにより、風圧センサ，炉内圧センサ，排ガスセンサ
などのような特別の検出手段を用いることなく、現在の
送風量が適正かどうか、また前記ボイラ１の異常を監視
でき、また異常の内容を区別して判断することができ
る。

【００２７】以上の説明において、前記電力供給手段１
０は商用の交流電源をそのまま供給する構成としている
が、前記電力供給手段１０として、インバータ装置を用
いることができる。この場合には、電圧がほぼ一定に制
御されるため、前記電圧検出値によって前記電流検出値
を補正する必要がなくなる。ここで、近年のインバータ
装置には、このインバータ装置自体の保護用に電流検出
手段や電圧検出手段が設けられている。すなわち、前記
インバータ装置内部における過電流を防止するための検
出手段が設けられている。したがって、これらの検出手
段からの出力値が前記判定器１９へ入力されるように構
成することで、前記電力供給ライン９へ前記電流検出手
段１７や前記電圧検出手段１８を新たに設ける必要がな
くなる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、送風機への供給電流
を監視することにより、吸気フィルタの目詰まりなど、
所定の送風量を阻害するような異常を検出することがで
きるため、特別な検出手段を設けることなく、きわめて
簡単、かつ容易に、しかも安価に異常を検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概略構成を示す説明図で
ある。

【図２】この発明の一実施例における制御内容のタイム
チャートと送風量の変化とを示す説明図である。

【符号の説明】

１ボイラ（熱機器）３送風機１７電流検出手段１８電圧検出手段１９判定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風機３への供給電流に基づいて、熱機
器１の異常を検出することを特徴とする熱機器の異常検
出方法。
【請求項２】送風機３への供給電流および供給電圧に
基づいて、熱機器１の異常を検出することを特徴とする
熱機器の異常検出方法。
【請求項３】送風機３を備えた熱機器１において、前
記送風機３への供給電流の検出手段１７と、前記検出手
段１７からの検出値に基づいて、前記熱機器１の異常を
判断する判定器１９とを備えたことを特徴とする熱機器
の異常検出装置。
【請求項４】送風機３を備えた熱機器１において、前
記送風機３への供給電流の検出手段１７と、前記送風機
３への供給電圧の検出手段１８と、前記電圧検出手段１
８からの検出値によって前記電流検出手段１７からの検
出値を補正し、この補正された電流の検出値に基づい
て、前記熱機器１の異常を判断する判定器１９とを備え
たことを特徴とする熱機器の異常検出装置。