JP2003130306A - 蒸気ボイラの給水制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気ボイラの稼動状態が変化しても最適
な給水制御を行うことである。 【解決手段】 水管４内に設けた水位検出端５により給
水ポンプ３の作動，停止を制御する蒸気ボイラの給水制
御方法において、前記水位検出端５が水位を検出しなく
なったとき、前記給水ポンプ３を所定時間後に作動する
に際し、前記所定時間を前記蒸気ボイラの稼動状態に応
じて制御することを特徴としている。

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、蒸気ボイラの給
水制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蒸気ボイラは、その缶体内の水位を所定
範囲に維持するために、前記缶体内へ給水を行う給水ポ
ンプと、前記缶体内の水位を制御する水位制御手段とを
備えている。そして、前記水位制御手段の信号に基づい
て、制御器から前記給水ポンプの作動，停止の指令を出
力している。最近では、前記缶体の寿命を伸ばすためお
よび蒸気の乾き度を維持するため、前記缶体を構成して
いる水管内の水位も前記水管内に設けた水位検出端によ
り検出し、その両方の検出信号に基づいて、前記制御器
により、前記給水ポンプを制御するようにしている。

【０００３】しかしながら、前記缶体内および前記水管
内の水位は、前記蒸気ボイラの稼動状態により大きく変
動する。この変動により前記蒸気ボイラの寿命が極端に
短くなったり、蒸気の乾き度が低下することがある。

【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、蒸気ボイラの稼動状態が変化しても最適
な給水制御を行うことである。

【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、水管内に設けた水位検出端により給水ポンプの作
動，停止を制御する蒸気ボイラの給水制御方法におい
て、前記水位検出端が水位を検出しなくなったとき、前
記給水ポンプを所定時間後に作動するに際し、前記所定
時間を前記蒸気ボイラの稼動状態に応じて制御すること
を特徴としている。

【０００６】さらに、請求項２に記載の発明は、前記稼
動状態が、前記蒸気ボイラの缶内圧力，前記蒸気ボイラ
の燃焼量，前記蒸気ボイラへの給水温度，前記蒸気ボイ
ラの缶水の電気伝導度のうちの少なくとも１つであるこ
とを特徴としている。

【０００７】

【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、蒸気ボイラの給水制御方
法において好適に実施することができる。この発明を適
用するに好適な第一の実施の形態の蒸気ボイラの構成に
ついて説明する。

【０００８】前記蒸気ボイラは、蒸気を発生させる缶体
内へ給水を行う給水ポンプと、前記缶体を構成する水管
内に設けた水位検出端と、燃料を燃焼させるバーナと、
前記蒸気ボイラの稼動状態検出手段および前記蒸気ボイ
ラを制御する第一制御器とを備えている。

【０００９】前記給水ポンプは、給水処理設備と接続さ
れている給水ラインに配置されており、前記缶体の下部
管寄と前記給水ラインを介して接続されている。

【００１０】前記水位検出端は、前記缶体の上部管寄か
ら前記水管内に差し込んだ水位検出用電極棒をもって構
成されている。

【００１１】前記バーナは、燃料ラインと接続され、前
記缶体の上部に配置されており、燃料を燃焼させ、前記
缶体内の水を加熱する構成としている。

【００１２】前記稼動状態検出手段は、前記上部管寄に
配置されている前記蒸気ボイラの缶内圧力センサ，前記
燃料ラインに配置されている前記蒸気ボイラの燃焼量セ
ンサ，前記給水ラインに配置されている前記蒸気ボイラ
への給水温度センサ，前記下部管寄に配置されている前
記蒸気ボイラの缶水の電気伝導度センサのいずれか１つ
により構成されている。ここにおいて、前記各センサを
配置する場所は、適宜最適な場所を選択して決定するこ
とができる。また、前記缶内圧力センサは、蒸気温度か
ら換算してもよい。さらに、前記燃焼量センサは、燃料
弁の開閉時間や燃焼指令信号から換算してもよい。

【００１３】前記第一制御器は、予め設定された第一プ
ログラムにより前記蒸気ボイラを制御するように構成さ
れている。前記第一制御器は、前記給水ポンプ，前記水
位検出端，前記バーナ，前記各センサと各回線を介して
それぞれ接続されている。

【００１４】このような構成の蒸気ボイラの給水制御に
ついて説明する。この第一の実施の形態においては、前
記第一プログラムにより、前記水位検出端の水位検出状
態に応じて前記給水ポンプの作動と停止を制御する。前
記水位検出端が水位を検出しなくなると、所定時間後に
前記給水ポンプを作動させ、前記水位検出端が水位を検
出すると、前記給水ポンプを停止する。このとき、前記
所定時間を前記蒸気ボイラの稼動状態に応じて制御す
る。

【００１５】つぎに、第二の実施の形態について説明す
る。この発明を適用するに好適な第二の実施の形態の蒸
気ボイラの構成について説明する。この第二の実施の形
態における前記蒸気ボイラは、前記第一の実施の形態に
さらに別の水位制御手段を備え、両者を併用して前記給
水ポンプを制御する構成としている。すなわち、前記蒸
気ボイラは、前記給水ポンプと、前記水位制御手段と、
前記水位検出端と、前記バーナと、前記稼動状態検出手
段および第二制御器とを備えている。

【００１６】ここにおいて、前記給水ポンプ，前記水位
検出端，前記バーナおよび前記稼動状態検出手段は、前
記第一の実施の形態の部材とそれぞれ同一である。

【００１７】この第二の実施の形態における前記水位制
御手段は、前記缶体の上部管寄と下部管寄とそれぞれ接
続されている水位制御筒内に複数の電極棒を備えて構成
されている。

【００１８】また、この第二の実施の形態における前記
第二制御器は、予め設定された第二プログラムにより前
記蒸気ボイラを制御するように構成されている。前記第
二制御器は、前記給水ポンプ，前記水位制御手段，前記
水位検出端，前記バーナ，前記各センサと各回線を介し
てそれぞれ接続されている。

【００１９】このような構成の蒸気ボイラの給水制御に
ついて説明する。この第二の実施の形態においては、前
記第二プログラムにより、前記水位制御手段および前記
水位検出端の水位検出状態に応じて前記給水ポンプの作
動と停止を制御する。

【００２０】まず、前記水位制御手段により前記給水ポ
ンプの作動と停止の制御を行う。具体的には、前記水位
制御筒内の下限検出電極棒が下限水位を検出すると、前
記給水ポンプを作動させ、前記水位制御筒内の上限検出
電極棒が上限水位を検出すると、前記給水ポンプを停止
する。

【００２１】つぎに、前記上限水位となり、前記給水ポ
ンプが停止しているとき、前記水位検出端が前記水管内
の水位を検出しているか否かを判定する。水位を検出し
なくなると、前記所定時間後に前記給水ポンプを作動さ
せ、さらに給水する。そして、前記水位検出端が水位を
検出すると、前記給水ポンプを停止する。

【００２２】このとき、前記所定時間を前記第一の実施
の形態と同様、前記蒸気ボイラの稼動状態に応じて制御
する。

【００２３】ここにおいて、前記２つの実施の形態にお
ける前記稼動状態の検出は、前記４つのセンサにより行
う。前記４つのセンサによる前記稼動状態の検出は、そ
れぞれ単独で適用して前記所定時間を決定してもよい
が、適宜組み合せて前記所定時間を決定してもよい。

【００２４】これにより、前記蒸気ボイラの稼動状態が
変化しても、この稼動状態に応じた所定時間で前記給水
ポンプの作動と停止を行うことができるので、前記水管
の過熱を防ぎ、長寿命化を図るとともに、良質の乾き度
の蒸気を供給できる最適な給水制御を行うことができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例について、図
１に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施
するに好適な第一実施例の蒸気ボイラ１の概略的説明図
である。

【００２６】図１において、前記蒸気ボイラ１は、蒸気
を発生させる缶体２内へ給水を行う給水ポンプ３と、前
記缶体２を構成する水管４内に設けた水位検出端５と、
燃料を燃焼させるバーナ６と、前記蒸気ボイラ１の稼動
状態検出手段（符号省略）および前記蒸気ボイラ１を制
御する第一制御器７とを備えている。

【００２７】前記缶体２は、環状の上部管寄８と下部管
寄９との間に複数の前記水管４，４，・・・を配置して構
成されている。

【００２８】前記給水ポンプ３は、給水処理設備（図示
省略）と接続されている給水ライン１０に配置されてお
り、前記下部管寄９と前記給水ライン１０を介して接続
されている。

【００２９】前記水位検出端５は、前記各水管４のうち
のいずれか１本に設けられている。すなわち、前記水位
検出端５は、前記上部管寄８の上板１１から貫通するよ
うに前記水管４内に差し込んだ水位検出用電極棒をもっ
て構成されている。

【００３０】前記バーナ６は、燃料ライン１２と接続さ
れ、前記缶体２の上部に配置されており、燃料を燃焼さ
せ、前記缶体２内の水を加熱する構成としている。

【００３１】前記稼動状態検出手段は、前記蒸気ボイラ
１の稼動状態，いわゆる負荷状態や供給されている給水
の状態および前記缶体２内の缶水の状態を検出するため
のものである。具体的には、つぎの４つの種類のセンサ
のいずれか１つを用いるものである。すなわち、前記上
部管寄８に配置されている前記蒸気ボイラ１の缶内圧力
センサ１３，前記燃料ライン１２に配置されている前記
蒸気ボイラ１の燃焼量センサ１４，たとえば燃料流量計
（以下、「燃料流量計１４」と云う），前記給水ライン
１０に配置されている前記下部管寄９への給水の温度セ
ンサ１５，前記下部管寄９に配置されている前記缶水の
電気伝導度センサ１６により構成されている。

【００３２】前記第一制御器７は、予め設定された第一
プログラムにより前記蒸気ボイラ１を制御するように構
成されている。前記第一制御器７は、前記給水ポンプ３
と第一回線１７を介して接続されており、前記水位検出
端５と第二回線１８を介してそれぞれ接続されている。
そして、前記第一制御器７は、前記バーナ６および前記
各センサ１３，１４，１５，１６と各回線（図示省略）
を介してそれぞれ接続されている。さらに、前記第一制
御器７は、前記給水ポンプ３を作動させる時間を決定す
るコンピューター（図示省略）やタイマ（図示省略）を
内蔵している。また、前記第一プログラムは、前記コン
ピューターに組み込まれている。

【００３３】このような構成の前記蒸気ボイラ１の給水
制御について説明する。この第一実施例においては、前
記第一プログラムにより、前記水位検出端５の水位検出
状態に応じて前記給水ポンプ３の作動と停止を制御す
る。具体的には、前記水位検出端５が水位を検出しなく
なると、所定時間後に前記給水ポンプ３を作動させ、前
記水位検出端５が水位を検出すると、前記給水ポンプ３
を停止する。このとき、前記所定時間を前記蒸気ボイラ
１の稼動状態に応じて制御する。この給水制御を図２に
基づいてより詳細に説明する。図２は、この第一実施例
の制御を説明する概略的フローチャートである。

【００３４】まず、ステップＳ１−０から開始する。そ
して、ステップＳ１−１で前記水位検出端５が水位を検
出しているか否かを判定する。すなわち、図１における
前記水位検出端５が前記水管４内の水面１９と接触して
いるか否かを判定する。ここにおいて、前記水面１９
は、気泡状態の蒸気と混在しているときもあるので、所
定の電気抵抗値や電流値により換算して判定してもよ
い。

【００３５】前記ステップＳ１−１において、前記水位
検出端５が水位を検出しなくなると、ステップＳ１−２
へ移行する。

【００３６】前記ステップＳ１−２において、前記蒸気
ボイラ１の稼動状態に応じて前記所定時間を決定する。
ここにおいて、前記所定時間を決定するための前記稼動
状態検出の４通りの具体例をつぎに説明する。

【００３７】まず、第一の稼動状態検出方法は、前記缶
内圧力センサ１３により検出した前記蒸気ボイラ１の缶
内圧力に基づいて制御する方法である。この方法は、前
記缶内圧力が高いときは前記所定時間を短くし、また前
記缶内圧力が低いときは前記所定時間を長くするように
制御する。

【００３８】つぎに、第二の稼動状態検出方法は、前記
燃料流量計１４により検出した前記蒸気ボイラ１の燃焼
量に基づいて制御する方法である。この方法は、前記燃
焼量が少ないときは前記所定時間を短くし、また前記燃
焼量が多いときは前記所定時間を長くするように制御す
る。

【００３９】つぎに、第三の稼動状態検出方法は、前記
温度センサ１５により検出した前記蒸気ボイラ１の給水
温度に基づいて制御する方法である。この方法は、前記
給水温度が低いときは前記所定時間を短くし、また前記
給水温度が高いときは前記所定時間を長くするように制
御する。

【００４０】さらに、第四の稼動状態検出方法は、前記
電気伝導度センサ１６により検出した前記缶水の電気伝
導度に基づいて制御する方法である。この方法は、前記
電気伝導度が低いときは前記所定時間を短くし、また前
記電気伝導度が高いときは前記所定時間を長くするよう
に制御する。

【００４１】このように前記ステップＳ１−２におい
て、この第一実施例における前記４通りの稼動状態検出
方法のうちのいずれか１つにより、前記所定時間を決定
する。

【００４２】ここにおいて、前記４通りの稼動状態検出
方法は、それぞれ単独で適用してもよいが、適宜組み合
せて前記所定時間を決定してもよい。たとえば、前記缶
内圧力が高いときと、前記燃焼量が少ないときとが重複
したときは、前記所定時間をさらに短くする。一方、前
記燃焼量が多いときと、前記電気伝導度が高いときとが
重複したときは、前記所定時間をさらに長くする。

【００４３】つぎに、ステップＳ１−３へ移行する。前
記第一制御器７内に設けた前記タイマがカウントを開始
する。前記第一制御器７は、前記所定時間が経過したか
否かを判定する。時間が経過しないと、前記ステップＳ
１−３で時間が経過するまで待つ。経過すると、ステッ
プＳ１−４へ移行する。

【００４４】前記ステップＳ１−４において、前記給水
ポンプ３を作動させる。そして、ステップＳ１−５へ移
行する。

【００４５】前記ステップＳ１−５において、前記水位
検出端５が水位を検出したか否かを判定する。水位を検
出しないと、前記ステップＳ１−５で水位を検出するま
で待つ。水位を検出すると、ステップＳ１−６へ移行す
る。

【００４６】前記ステップＳ１−６において、前記給水
ポンプ３を停止し、ステップＳ１−７へ移行し終了す
る。

【００４７】一方、前記ステップＳ１−１で水位を検出
していれば、前記ステップＳ１−６へ移行し、前記給水
ポンプ３は停止の状態のままとする。

【００４８】つぎに、第二実施例について図３に基づい
て詳細に説明する。この第二実施例は、前記第一実施例
の変形例であり、同一の部材には同一の符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。図３は、この発明を実施する
に好適な第二実施例の第二蒸気ボイラ２０の概略的説明
図である。

【００４９】図３において、この第二実施例における前
記第二蒸気ボイラ２０は、前記第一実施例の前記水位検
出端５にさらに別の水位制御手段２１を備え、前記両者
５，２１を併用して前記給水ポンプ３を制御する構成と
している。すなわち、前記第二蒸気ボイラ２０は、前記
給水ポンプ３と、前記水位制御手段２１と、前記水位検
出端５と、前記バーナ６と、前記稼動状態検出手段（符
号省略）および第二制御器２２とを備えている。

【００５０】この第二実施例における前記水位制御手段
２１は、前記上部管寄８と第一配管２３を介して接続さ
れており、また前記下部管寄９と第二配管２４を介し
て、それぞれ接続されている水位制御筒２５を備えてい
る。そして、前記水位制御筒２５は、この水位制御筒２
５内に複数の電極棒（図示省略）を備えている。

【００５１】また、この第二実施例における前記第二制
御器２２は、予め設定された第二プログラムにより前記
第二蒸気ボイラ２０を制御するように構成されている。
前記第二制御器２２は、前記給水ポンプ３と前記第一回
線１７を介して接続されており、また前記水位制御手段
２１と第三回線２６を介して接続されており、さらに前
記水位検出端５と前記第二回線１８を介して接続されて
いる。そして、前記第二制御器２２は、前記バーナ６，
前記各センサ１３，１４，１５，１６と各回線（図示省
略）を介してそれぞれ接続されている。さらに、前記第
二制御器２２は、前記給水ポンプ３を作動させる時間を
決定するコンピューター（図示省略）やタイマ（図示省
略）を内蔵している。また、前記第二プログラムは、前
記コンピューターに組み込まれている。

【００５２】このような構成の前記第二蒸気ボイラ２０
の給水制御について説明する。この第二実施例において
は、前記第二プログラムにより、前記水位制御手段２１
および前記水位検出端５の水位検出状態に応じて前記給
水ポンプ３の作動と停止を制御する。この給水制御を図
４に基づいて説明する。図４は、この第二実施例の制御
を説明する概略的フローチャートである。

【００５３】まず、ステップＳ２−０から開始する。そ
して、ステップＳ２−１において、まず前記水位制御手
段２１による前記給水ポンプ３の作動と停止の制御を行
う。つぎに、ステップＳ２−２へ移行する。

【００５４】前記ステップＳ２−２において、前記水位
制御手段２１による前記給水ポンプ３の作動が停止して
いるか否かを判定する。具体的には、前記水位制御手段
２１内の上限検出電極棒（図示省略）が水位を検出して
いる，すなわち前記水位制御筒２５内の水位が上限水位
に達しており、前記給水ポンプ３への停止指令信号が出
力されているか否かを判定する。そして、前記水位制御
筒２５内の水位が上限水位に達しており、前記給水ポン
プ３が停止しているとき、ステップＳ２−３へ移行す
る。ここにおいて、前記給水ポンプ３が作動していると
きは、前記ステップＳ２−１へ戻る。

【００５５】前記ステップＳ２−３において、前記水位
検出端５が前記水管４内において、水位を検出している
か否かを判定する。この水位を検出していなければ、ス
テップＳ２−４へ移行する。前記ステップＳ２−３にお
いて、前記水位検出端５が水位を検出しなくなると、前
記第一実施例と同様の制御を行う。ここにおいて、前記
ステップＳ２−３以降ステップＳ２−９までは、前記第
一実施例と同じ制御であるので、簡略して説明する。

【００５６】すなわち、このステップＳ２−３以降の制
御は、前記水位検出端５が水位を検出しなくなると、ス
テップＳ２−５において、前記第二制御器２２は、前記
所定時間が経過したか否かを判定する。そして、経過し
た後にステップＳ２−６において、前記給水ポンプ３を
作動させ給水する。そして、ステップＳ２−７におい
て、前記水位検出端５が水位を検出すると、ステップＳ
２−８へ移行する。このステップＳ２−８において、前
記給水ポンプ３を停止し、ステップＳ２−９で終了す
る。また、前記ステップＳ２−３で水位を検出していれ
ば、前記ステップＳ２−８へ移行し、前記給水ポンプ３
は停止の状態のままとする。

【００５７】以上のように、前記２つの実施例により、
前記水位検出端５により、または前記水位制御手段２１
と前記水位検出端５との併用により水位を制御するの
で、より確実に前記缶体２内の水位制御を行うことがで
きる。さらに、前記各蒸気ボイラ１，２０の前記稼動状
態が変化しても、この稼動状態に応じた前記所定時間の
間、前記給水ポンプ３を作動させるので、適正な水位と
なるように給水することができ、前記各水管４の過熱を
防ぎ、長寿命化を図るとともに、良質の乾き度の蒸気を
供給できる。よって、前記各蒸気ボイラ１，２０の稼動
状態が変化しても最適な給水制御を行うことができる。

【００５８】

【発明の効果】この発明によれば、蒸気ボイラの稼動状
態が変化しても最適な給水制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の蒸気ボイラの概略的説明図であ
る。

【図２】第一実施例の制御を説明する概略的フローチャ
ートである。

【図３】第二実施例の蒸気ボイラの概略的説明図であ
る。

【図４】第二実施例の制御を説明する概略的フローチャ
ートである。

【符号の説明】

３ 給水ポンプ ４ 水管 ５ 水位検出端

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水管４内に設けた水位検出端５により給
   水ポンプ３の作動，停止を制御する蒸気ボイラの給水制
   御方法において、前記水位検出端５が水位を検出しなく
   なったとき、前記給水ポンプ３を所定時間後に作動する
   に際し、前記所定時間を前記蒸気ボイラの稼動状態に応
   じて制御することを特徴とする蒸気ボイラの給水制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記稼動状態が、前記蒸気ボイラの缶内
   圧力，前記蒸気ボイラの燃焼量，前記蒸気ボイラへの給
   水温度，前記蒸気ボイラの缶水の電気伝導度のうちの少
   なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の
   蒸気ボイラの給水制御方法。