JP2014048003A - ボイラの熱出力計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気流量計を用いることなく、しかも圧力センサを取り付けることなく、容易に熱出力を計測すること。
【解決手段】ボイラ２からの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、ボイラ２の圧力を計測する圧力計測手段２０と、圧力計測手段２０から圧力指示画像４Ｂを取得する画像取得手段５と、画像取得手段５により取得した圧力指示画像４Ｂから圧力指示値Ｙを読み取る指示値読取手段６と、指示値読取手段６により読み取った圧力指示値Ｙに基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段７とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測するボイラの蒸気量計測装置などの熱出力計測装置に関するものである。

従来、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測する簡易蒸気量計測装置は、特許文献１にて知られている。特許文献１の装置では、圧力センサを取り付けて、圧力情報を取得する必要がある。圧力センサを被計測対象の既設のボイラに取り付けるには、同ボイラを停止させないと取り付けることができない。また、場合によっては、圧力センサを取り付けることができないことがある。いずれの場合も、圧力を計測することができず、正確な蒸発量を算定できない。

特許第２７３７７５３号公報

この発明が解決しようとする課題は、蒸気流量計を用いることなく、しかも圧力センサを取り付けることなく、容易に熱出力を計測することである。

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、
ボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
前記ボイラの圧力を計測する圧力計測手段と、
前記圧力計測手段から圧力指示画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得した圧力指示画像から圧力指示値を読み取る指示値読取手段と、
前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値に基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段とを備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、圧力センサを取り付けることなく、既設の圧力計測手段から圧力情報を得ることができるので、容易に熱出力を計測することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ボイラへ供給される燃料流量を計測する燃料流量計測手段と、
前記燃料流量計測手段から流量指示画像を取得する第二の画像取得手段とを備え、
前記指示値読取手段は、前記第二の画像取得手段により取得した流量指示画像から流量指示値を読み取り、
前記熱出力算出手段は、前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値および流量指示値に基づき、熱出力を算出することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、燃料流量計を分解する必要がないと共に、燃料流量計の指示値が読めないといった事態を生ずることなく、容易に熱出力を計測することができるという効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ボイラへ供給される給水温度を計測
する温度計測手段と、
前記温度計測手段から水温指示画像を取得する第三の画像取得手段とを備え、
前記指示値読取手段は、前記第三の画像取得手段により取得した水温指示画像から水温指示値を読み取り、
前記熱出力算出手段は、前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値，流量指示値および水温指示値に基づき、熱出力を算出することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記第三の画像取得手段により取得した水温指示画像から読み取った水温指示値を用いて、容易に熱出力を計測することができるという効果を奏する。

この発明によれば、蒸気流量計を用いることなく、しかも圧力センサを取り付けることなく、容易に熱出力を計測することができる。

この発明を実施した蒸気量計測装置の第一実施形態の概略構成図である。 同第一実施形態の圧力計の圧力指示画像を説明する模式図である。 同第一実施形態の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 この発明を実施した蒸気量計測装置の第二実施形態の概略構成図である。 同第二実施形態の燃料流量計の流量指示画像を説明する模式図である。 同第二実施形態の制御プログラムを説明するフローチャート図である。 この発明を実施した蒸気量計測装置の第三実施形態の概略構成図である。

＜第一実施形態＞
（第一実施形態の構成の説明）
つぎに、この発明の第一実施形態の熱出力計測装置としての蒸気量計測装置１を図１〜図３に基づき説明する。蒸気量計測装置１は、蒸気を出力するボイラ２に用いるものであり、ボイラ２の蒸気の流出路３からの熱出力である蒸気量の時間的変動を計測するものである。

この蒸気量計測装置１の特徴とするところは、ボイラ２の缶体圧力を計測し、計測した圧力を表示（圧力指示４Ａ）する圧力計測手段としての圧力計（メータ）４と、圧力計４から圧力指示画像４Ｂ（４Ａと同様）を取得する画像取得手段としてのＣＣＤカメラ５と、カメラ５により取得した圧力指示画像４Ｂから圧力指示値Ｙを読み取る指示値読取手段６と、指示値読取手段６により読み取った圧力指示値Ｙに基づき、蒸気量を算出する熱出力算出手段７とを備えるところにある。指示値読取手段６および熱出力算出手段７は、後述のように、計測制御手段１９のプログラムとして構成される。なお、蒸気量は、蒸気発生量，蒸気流量と言い換えることができる。

ボイラ２は、ガス燃料，液体燃料，固体燃料を燃焼させるボイラを含む。そして、ボイラ２は、バーナ８，蒸気を生成する缶体９，バーナ８へ燃焼用空気を供給する給気手段１０，バーナ８へ燃料を供給する燃料供給手段１１，バーナ８への空気と燃料との混合比率を燃焼ステージに応じて所定の空気比に調整する空気比調整手段（図示省略），缶体９への給水手段１２などを備えている。

給気手段１０は、給気路１３および送風機１４を含んでいる。燃料供給手段１１は、燃料流路１５，燃料の供給量および供給停止を制御する燃料弁１６を含んでいる。燃料流路１５には、燃料流量計１７を設けている。給水手段１２は、給水路１８と給水ポンプ２４
とを含んでいる。燃料流量計１７は、単位時間当たりの燃料流量信号を出力するものであれば良く、指針式の流量計であれば、特許文献１のような流量計に円板を固着したものとすることができる。

ボイラ２は、ボイラ制御器（図示省略）により燃焼停止と低燃焼と高燃焼の燃焼ステージが行われるように構成されている。燃料弁１６による燃料供給量は、低燃焼時少なく、高燃焼時多くなるように制御される。そして、この燃料供給量の変化に合わせて、前記空気比調整手段により、空気比を調整する。

この発明の第一実施形態の圧力計４は、図２に示すように、圧力指示値Ｙをディジタルで圧力指示４Ａする。なお、圧力計４としては、ディジタル表示のものに限定されることなく、指針式のものであっても良く、圧力指示４Ａは、図示のものに限定されない。圧力計４を指針式のものとする場合は、ＣＣＤカメラ５で取得した針の傾き（角度）から指示値読取手段６により圧力指示値Ｙを読み取るように構成することができる。

指示値読取手段６および熱出力算出手段７は、計測制御手段１９のプログラムとして構成される。計測制御手段１９は、カメラ５からの信号と、流量計１７からの燃料流量信号と、給水路１８の給水温度を検出する水温センサ２１からの信号などを入力して、予め記憶した制御手順に基づき、蒸気量を算出する。計測制御手段１９は、パーソナルコンピュータなどから構成され、マイクロプロセッサ（図示省略）と入力部２２と表示部２３とを備えている。

計測制御手段１９の制御手順は、カメラ５により取得した圧力指示画像４Ｂから圧力指示値Ｙを読み取る指示値読取プログラム（指示値読取手段６）と、読み取った圧力指示値Ｙに基づき、蒸気量を算出する熱出力算出プログラム（熱出力算出手段７）とを含んで構成されている。この実施形態の熱出力算出プログラムは、特許文献１と同じもので、図３にその概要を示す。

指示値読取手段６は、特開２０００−１８２０２１号公報や特開２０１１−６００６７号公報などに記載の公知のものが用いられる。特開２０００−１８２０２１号公報の指示値読取手段６は、詳細な説明を省略するが、カメラ５で取得した流量指示画像から指示領域を切り取る指示領域切り取り手段と、前記指示領域切り取り手段の切り取った指示領域を画像処理することによってメータ指示値を読み取る読取り手段とを含んで構成されている。

（第一実施形態の動作の説明）
つぎに、蒸気量計測装置１の動作を図面に基づき説明する。図３を参照して、計測制御手段１９は、Ｓ１（以下、ステップＳＮを単にＳＮという。）で、ボイラ効率を取り込む（計測作業者による入力部２３からの入力による）。Ｓ２では、水温センサ２１からの給水温度および飽和水のエンタルピーを取り込む。

Ｓ３では、指示値読取手段６により圧力指示値Ｙを読み取り、Ｓ４では、圧力指示値Ｙおよび飽和蒸気のエンタルピーを取り込む。Ｓ５では、燃料流量計１７から燃料流量を入力する。

Ｓ６では、入熱量の演算を行う。缶内蒸気圧力がほぼ一定であるとすると、入熱分の熱量が全て蒸気発生に費やされる。
入熱量を次式で演算する。
入熱量＝燃料流量×比重×燃料の発熱量

ついで、Ｓ７では、蒸気量を次式で演算する。
蒸気量＝入熱量×ボイラ効率÷エンタルピー増加分

こうして算出した蒸気量を適宜の時間間隔で積算すれば、ボイラ２の負荷を推定することができる。

以上説明したように、第一実施形態の蒸気量計測装置１によれば、圧力センサを取り付ける必要がないので、被計測対象のボイラ２を停止させることなく、蒸気流量計を用いることなく、容易に熱出力を計測することができる。

＜第二実施形態＞
ついで、この発明の蒸気量計測装置１の第二実施形態を図４〜図６に基づき説明する。第二実施形態において、第一実施形態と異なるのは、図４に示すように、既設の燃料流量計１７から流量指示画像を取得する第二の画像取得手段としての第二のカメラ５１を備えている。そして、図５に示すように、指示値読取手段６によりカメラ５１により取得した流量指示画像１７Ａから流量指示値Ｚを読み取り、指示値読取手段６により読み取った圧力指示値Ｙおよび流量指示値Ｚに基づき、熱出力を算出するように構成している点である。その他の構成は、第一実施形態と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図６の制御手順において、図３の制御手順と異なるのは、Ｓ５のみであり、図６では、カメラ５１および指示値読取手段６により、流量指示値Ｚを読み取って、燃料流量を演算して入力する。

この第二実施形態の蒸気量計測装置１によれば、第一実施形態による効果に加えて、特許文献１のように、燃料流量計４に円板を固定するために、流量計４を分解する必要がなく、円板を貼り付けるため、計測期間中流量計の指示値が読めなくなることがなくなる。また、蒸気流量計を用いることなく、排ガス流速の計測装置を必要とすることなく、また、燃料弁の位置や種類が分からなくても容易に蒸気量を推定により計測することができる。

＜第三実施形態＞
ついで、この発明の蒸気量計測装置１の第三実施形態を図７に基づき説明する。第三実施形態において、第二実施形態と異なるのは、既設の水温センサ２１から水温指示画像を取得する第三の画像取得手段としての第三のカメラ５２を備え、指示値読取手段６によりカメラ５２により取得した水温指示画像（図示省略）から水温指示値Ｘを読み取り、指示値読取手段６により読み取った圧力指示値Ｙ，流量指示値Ｚおよび水温指示値Ｘに基づき、熱出力を算出するように構成している点である。その他の構成は、第二実施形態と同様であるので、同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。水温センサ２１としては、ディジタル式、指針式、棒ゲージ式の温度計が含まれる。

なお、この発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能である。たとえば、熱出力算出手段７は、前記第一実施形態に限定されないものであり、種々変更可能である。また、前記実施形態においては、ディジタル表示の流量指示画像１７Ａの全桁を読み取るようにしているが、流量指示１７Ａは積算値であるので、末桁のみを読み取るように構成することができる。なお、ボイラ２を温水ボイラまたは熱媒ボイラとした場合は、圧力の変わりに温水ボイラまたは熱媒ボイラの入口温度および出口温度と燃料流量を計測して温水または熱媒流量を求めることができる。

１ 蒸気量計測装置（熱出力計測装置）
２ ボイラ
４ 圧力計（圧力計測手段）
４Ｂ 圧力指示画像
５，５１ カメラ（画像計測手段）
６ 指示値読取手段
７ 熱出力算出手段
Ｙ 圧力指示値
Ｚ 流量指示値

Claims (3)

1. ボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
   前記ボイラの圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記圧力計測手段から圧力指示画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像取得手段により取得した圧力指示画像から圧力指示値を読み取る指示値読取手段と、
   前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値に基づき、熱出力を算出する熱出力算出手段とを備える
   ことを特徴とするボイラの熱出力計測装置。
2. 前記ボイラへ供給される燃料流量を計測する燃料流量計測手段と、
   前記燃料流量計測手段から流量指示画像を取得する第二の画像取得手段とを備え、
   前記指示値読取手段は、前記第二の画像取得手段により取得した流量指示画像から流量指示値を読み取り、
   前記熱出力算出手段は、前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値および流量指示値に基づき、熱出力を算出することを特徴とする請求項１に記載のボイラの熱出力計測装置。
3. 前記ボイラへ供給される給水温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度計測手段から水温指示画像を取得する第三の画像取得手段とを備え、
   前記指示値読取手段は、前記第三の画像取得手段により取得した水温指示画像から水温指示値を読み取り、
   前記熱出力算出手段は、前記指示値読取手段により読み取った圧力指示値，流量指示値および水温指示値に基づき、熱出力を算出することを特徴とする請求項２に記載のボイラの熱出力計測装置。

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