JP2002243612A - 蒸気の乾き度又は湿り度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御可能な乾き度の範囲が広く、且つ、正確
に乾き度を制御することのできる、蒸気の乾き度又は湿
り度制御装置を提供する。 【解決手段】 蒸気配管４に、流速センサ９と、圧力セ
ンサ８と、ピトー管５を順次取り付ける。上流側の蒸気
配管１に、乾き度又は湿り度調節手段２を取り付ける。
ピトー管５で被測定蒸気の動圧を検知して被測定蒸気の
乾き度又は湿り度を算出し、この算出値を基に乾き度又
は湿り度調節手段２を調節することによって、供給蒸気
の乾き度又は湿り度を任意に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種蒸気使用装置
に供給される蒸気の乾き度又は湿り度を任意に制御する
装置に関する。蒸気使用装置の種類によっては、蒸気中
の水分の含有量、即ち蒸気の単位体積当りの全質量に対
する乾き飽和蒸気の占める質量の割合を示す、所謂乾き
度：Ｘを測定する必要がある。乾き度がＸの場合、湿り
度は（１−Ｘ）で表される。各種ボイラや蒸気動力を利
用する機器、乾燥設備などでは、蒸気中の水分の含有量
によって例えば稼動効率や乾燥状態が変化してしまうた
めに、乾き度あるいは湿り度が測定される。

【０００２】

【従来の技術】従来の乾き度又は湿り度制御装置として
は、例えば特許第２８７３６４０号公報に記載されたも
のがある。これは、蒸気の乾き度を測定する絞り乾き度
計又は赤外線式湿り度計と、蒸気を加熱したり冷却する
乾き度及び湿り度調節装置から成るもので、供給蒸気の
乾き度又は湿り度を任意に制御することができるもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の乾き度制御
装置に用いる絞り乾き度計では、測定可能な蒸気圧力お
よび乾き度の範囲が限られ、一部の湿り蒸気しか測定と
制御ができない問題があった。即ち、測定すべき湿り蒸
気の圧力や乾き度が低い場合は、断熱膨張後に過熱蒸気
状態とならないために、その乾き度を測定することがで
きず、従って、乾き度を制御することもできないのであ
る。

【０００４】また上記従来の乾き度制御装置に用いる赤
外線式湿り度計では、蒸気中に混入している水滴の形状
や大きさ、あるいは、流速の変化によって、被測定蒸気
の湿り度を正確に検出できず、供給蒸気の乾き度を精度
良く制御できない問題があった。

【０００５】従って、本発明の課題は、制御可能な乾き
度の範囲が広く、且つ、正確に乾き度を制御することの
できる、蒸気の乾き度又は湿り度制御装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた本発明の手段は、流下する蒸気の乾き度又は
湿り度を測定する乾き度又は湿り度測定手段と、蒸気の
乾き度又は湿り度を調節する乾き度又は湿り度調節手段
を備えて、供給する蒸気の乾き度又は湿り度を所定値に
制御するものにおいて、前記乾き度又は湿り度測定装置
が、蒸気の動圧を検知する動圧検知手段と、当該動圧検
知手段で検知した動圧値と蒸気の流速から蒸気の比重量
又は比容積を演算する比重量又は比容積演算手段と、当
該蒸気の比重量又は比容積と乾き度又は湿り度との関係
式に基づいて蒸気の乾き度又は湿り度を算出する演算制
御部と、を具備することを特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１の構成に
加えて、前記蒸気の流速を流速検出手段で検出して、検
出した流速値を前記比重量又は比容積演算手段に供給す
るように構成されていることを特徴とする。

【０００８】請求項３に係る発明は、請求項１の構成に
加えて、前記動圧検知手段がピトー管又は弾性付勢され
たフラップであると共に、流下する蒸気の静圧を検知す
る静圧検知手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項１の構成に
加えて、前記動圧検知手段がピトー管である共に、当該
ピトー管で静圧も検知することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】動圧検知手段で流下する蒸気の動
圧を検知して、この検知した動圧値と蒸気の流速から、
比重量又は比容積演算手段で、動圧値＝ρＶ2／２式に
より、比重量又は比容積を演算することができる。ここ
で、ρは蒸気の比重量で、Ｖは蒸気の流速であり、比容
積：ｖはρの逆数として求めることができる。

【００１１】蒸気の比重量又は比容積と、蒸気の乾き度
又は湿り度との間には、所定の定義式で表される関係式
があり、比重量又は比容積演算手段で演算した値と、こ
の関係式から、蒸気の乾き度又は湿り度を算出して、供
給蒸気の乾き度又は湿り度を任意に制御することができ
る。

【００１２】被測定蒸気の流速が不明確な場合は、請求
項２に示すように、流速検出手段で蒸気の流速を検出し
て、検出した流速値を前記比重量又は比容積演算手段に
供給して演算し、蒸気の乾き度又は湿り度を制御するこ
とができる。

【００１３】被測定蒸気の静圧が不明確な場合は、請求
項３に示すように、動圧検知手段としてピトー管又は弾
性付勢したフラップと、静圧検知手段を用いることによ
り、流下する蒸気の静圧も簡単に検知して、乾き度を算
出して制御することができる。また、ピトー管に静圧管
を備えた二重管とすることにより、ピトー管で総圧と静
圧の差としての動圧と、静圧の両方を検知して、乾き度
を算出して制御することができる。

【００１４】

【実施例】乾き度又は湿り度を制御すべく蒸気の流下す
る蒸気配管１と、乾き度又は湿り度を調節する調節手段
２と、乾き度又は湿り度測定手段３とで制御装置を構成
する。本実施例においては、乾き度制御装置の動圧検知
手段としてピトー管５を用いた例を示す。図１におい
て、蒸気配管１と連通して蒸気が左側から右側へ流下す
る拡大して図示した蒸気配管４のほぼ中心部に、ピトー
管５の端部開口６配置して、上方の圧力変換器７と連通
する。本実施例のピトー管５は、流体の総圧を検出する
ことのできる一重管のものを使用する。

【００１５】端部開口６の上方には、被測定蒸気の静圧
を検出する静圧検知手段としての圧力センサ８を取り付
ける。ピトー管５で検出した総圧から圧力センサ８で検
知した静圧を減じることにより、蒸気の動圧を求めるこ
とができる。尚、ピトー管５に静圧管を備えて静圧を検
知することのできる二重管方式のものを用いる場合、圧
力センサ８は必ずしも取り付ける必要はない。また、蒸
気の静圧が既知の場合も、圧力センサ８は必ずしも取り
付ける必要はない。

【００１６】圧力センサ８の更に上流側には、蒸気配管
４内を通過する蒸気の流速を検出する流速検出手段とし
ての流速センサ９を取り付ける。流速センサ９は、内部
を図示しないセンサ部９と流速変換器１０とで構成す
る。尚、流速センサ９は、通過蒸気の流速が既知の場合
は必ずしも取り付ける必要はない。

【００１７】乾き度又は湿り度調節手段２は、供給する
蒸気を加熱して乾き度を高めるための加熱器１１と、反
対に蒸気に水滴を供給して乾き度を低めるための冷却器
１２とで構成する。

【００１８】加熱器本体１３に、バルブ１９を介して加
熱流体供給管１４と排出管１５を接続し、加熱流体の供
給量をコントロールして加熱器本体１３内を通過する蒸
気を適宜加熱することによって、蒸気の乾き度を任意に
高めることができるものである。

【００１９】冷却器本体１６には、バルブ２０を介して
冷却水供給管１７を接続して、蒸気の乾き度を任意に低
めることができるものである。冷却器本体１６の下部に
はスチームトラップ１８を接続して、冷却器本体１６内
の余剰の冷却水を外部に排出する。

【００２０】それぞれのバルブ１９，２０と、ピトー管
５の圧力変換器７と、圧力センサ８、及び、流速変換器
１０は、図示しない演算制御部と電気接続する。

【００２１】蒸気の乾き度：Ｘ又は湿り度：（１−Ｘ）
を測定する場合、まず、ピトー管５で蒸気の総圧を検知
し、この総圧と静圧の差としての動圧値と、蒸気の流
速：Ｖとから、比重量又は比容積演算手段で、動圧値＝
ρＶ2／２式によって、蒸気の比重量又は比容積を演算
する。尚、比容積：ｖは、比重量：ρの逆数として求ま
る。

【００２２】蒸気の比重量又は比容積と、蒸気の乾き度
又は湿り度との間には、所定の関係式が存在する。即
ち、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ´式が成り立つ。こ
こで、ρは蒸気の比重量、Ｘは蒸気の乾き度、ｖ〃は飽
和蒸気の比容積、ｖ´は飽和水の比容積である。ｖ〃と
ｖ´は、被測定蒸気の静圧が判れば蒸気表から一義的に
求めることができる。従って、圧力センサ８で蒸気配管
４内の静圧を測定すると共に、予め記憶しておいた蒸気
表の各圧力ごとの、飽和蒸気の比容積と飽和水の比容積
から、ｖ〃とｖ´を求めることができる。

【００２３】上記の式、ρ＝Ｘ／ｖ〃＋（１−Ｘ）／ｖ
´において、ρとｖ〃とｖ´が求まることによって、被
測定蒸気の乾き度：Ｘを求めることができ、同じく、湿
り度：（１−Ｘ）を求めることができる。

【００２４】演算制御部で求まった乾き度又は湿り度
と、設定入力された設定値とが比較され、両者の偏差を
零にするように演算制御部からバルブ１９，２０への開
度信号が発せられバルブ１９，２０が開閉制御されて、
供給蒸気の乾き度又は湿り度が任意に制御される。

【００２５】本実施例においては、動圧検知手段として
ピトー管５を用いた例を示したが、その他にバネ等で弾
性付勢した所定面積を有する抵抗板としてのフラップを
取り付けて、被測定蒸気の動圧に基づくフラップの変位
を検出することにより、動圧検知手段とすることができ
る。

【００２６】本実施例における流速センサ９としては、
電磁式や超音波式、渦式、熱式、タービン式、あるい
は、レーザードップラー式等従来公知のものを使用する
ことができるものである。

【００２７】本実施例においては、蒸気配管１，４や流
速センサ９、あるいは、ピトー管５等の保温に関して記
載していないが、実施することが常識として省略した。

【００２８】また本実施例においては、流速センサ９の
下流側に直接にピトー管５を配置した例を示したが、ピ
トー管５の上流側に多層多列状の整流器を配置すること
によって、ピトー管５に至る被測定蒸気の流れを整流し
て、ピトー管５でより正確に総圧と静圧の差としての動
圧を検知することができる。

【００２９】また本実施例においては、ピトー管５とし
て１つの端部開口６を有する例を示したが、特に蒸気配
管４の径が大きい場合には、総圧を受ける複数の孔と静
圧を受ける複数の孔をそれぞれ設けた所謂平均化ピトー
管を用いることにより、被測定蒸気の動圧をより正確に
検知することができる。

【００３０】

【発明の効果】上記のように本発明によれば、制御可能
な乾き度の範囲が広く、且つ、正確に乾き度を制御する
ことのできる、蒸気の乾き度又は湿り度制御装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蒸気の乾き度又は湿り度制御装置
の一部断面構成図。

【符号の説明】

１ 蒸気配管 ２ 乾き度又は湿り度調節手段 ３ 乾き度又は湿り度測定手段 ４ 蒸気配管 ５ ピトー管 ６ 端部開口 ８ 圧力センサ ９ 流速センサ １１ 加熱器本体 １４ 加熱流体供給管 １６ 冷却器本体 １７ 冷却流体供給管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流下する蒸気の乾き度又は湿り度を測定
   する乾き度又は湿り度測定手段と、蒸気の乾き度又は湿
   り度を調節する乾き度又は湿り度調節手段を備えて、供
   給する蒸気の乾き度又は湿り度を所定値に制御するもの
   において、前記乾き度又は湿り度測定装置が、蒸気の動
   圧を検知する動圧検知手段と、当該動圧検知手段で検知
   した動圧値と蒸気の流速から蒸気の比重量又は比容積を
   演算する比重量又は比容積演算手段と、当該蒸気の比重
   量又は比容積と乾き度又は湿り度との関係式に基づいて
   蒸気の乾き度又は湿り度を算出する演算制御部と、を具
   備することを特徴とする蒸気の乾き度又は湿り度制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記蒸気の流速を流速検出手段で検出し
   て、検出した流速値を前記比重量又は比容積演算手段に
   供給することを特徴とする請求項１に記載の蒸気の乾き
   度又は湿り度制御装置。
3. 【請求項３】 前記動圧検知手段がピトー管又は弾性付
   勢されたフラップであると共に、流下する蒸気の静圧を
   検知する静圧検知手段を設けたことを特徴とする請求項
   １に記載の蒸気の乾き度又は湿り度制御装置。
4. 【請求項４】 前記動圧検知手段がピトー管である共
   に、当該ピトー管で静圧も検知することを特徴とする請
   求項１に記載の蒸気の乾き度又は湿り度制御装置。