JP2014114993A - 熱交換器運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッタへのスケール付着の影響を受けずに的確な保守時期を示すことのできる熱交換器運転装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る熱交換器運転装置においては、熱交換器出入口における２次流体圧力差および熱交換器の２次流体流量を測定し（ステップＳ３１）、２次流体差圧および２次流体流量に基づいて２次側流路流量係数を算出し（ステップＳ３２）、２次側流路流量係数に基づいて２次流路汚れ係数を算出し（ステップＳ３３）、２次流路汚れ係数算出手段で算出された２次流路汚れ係数に基づいて保守時期を報知する（ステップＳ３４〜Ｓ３６）。
【選択図】図３

Description

本発明は熱交換器運転装置に係り、特に熱交換器の的確な保守時期を示すことのできる熱交換器運転装置に関する。

温泉法では「湧出口における泉温が２５℃以上で所定の成分を所定量以上含む温水」（温泉法第２条）を温泉と認定しているため、温泉浴場施設においては湧出水を加熱して使用する場合が多い。

そして、湧出水の加熱装置としては、熱水を１次流体、湧出水を２次流体とするプレート式の熱交換器を使用することが一般的である。

しかし、熱交換器を長期にわたって運転すると、湧出水に含まれる成分がスケールとなってプレートに付着して統括伝熱係数が低下し、湧出水を十分に加熱できない状態となるおそれがある。

このような状態を回避するため熱交換器を分解掃除することが必要となるが、掃除時期を決定する目安として、汚れ係数を監視・推定する装置が既に提案されている（例えば、特許文献１ないし３を参照）。

特許文献１は熱交換器自体の汚れ係数を監視する装置を、特許文献２および特許文献３はバイパス流路に設置した評価用装置を使用して熱交換器本体の汚れ係数を推定する装置を開示している。

特開２０００−３３３６５７号公報（図１） 特開平０７−１４６２６３号公報（段落［００１０］、図１） 特開２０１０−９０７８２号公報（段落［００２３］、図１）

しかしながら従来の汚れ係数監視・推定装置は、いずれも１次流体の流量および熱交換器出入口温度ならびに２次流体の流量および熱交換器出入口温度を測定することが必要となるが、２次流体用の測定装置、特に熱交換器出口２次流体温度測定トランスミッタへのスケール付着を回避することは困難であり、温度測定値自体の信頼性が乏しく的確な保守時期を把握できないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、トランスミッタへのスケール付着の影響を受けずに的確な保守時期を示すことのできる熱交換器運転装置を提供することを目的とする。

なお、本明細書内で使用する「熱交換器」は、特記しない限りプレート式熱交換器を意味するものとする。

本発明に係る熱交換器運転装置は、熱交換器入口における２次流体圧力と熱交換器出口における２次流体圧力の差である２次流体差圧を測定する２次流体差圧測定手段と、熱交換器の２次流体流量を測定する２次流体流量測定手段と、前記２次流体差圧および前記２次流体流量に基づいて２次側流路流量係数を算出する２次側流路流量係数算出手段と、前記２次側流路流量係数に基づいて２次流路汚れ係数を算出する２次流路汚れ係数算出手段と、前記２次流路汚れ係数算出手段で算出された２次流路汚れ係数に基づいて保守時期を報知する保守時期報知手段と、を具備する。

上記構成により、スケール付着の影響を受けずに的確な保守時期を示すことが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置は、前記２次流路汚れ係数に基づいて予想統括伝熱係数を算出する予想統括伝熱係数算出手段と、熱交換器入口における２次流体温度を計測する熱交換器入口２次流体温度測定手段と、熱交換器入口における１次流体温度を計測する熱交換器入口１次流体温度測定手段と、熱交換器の１次流体流量を計測する１次流体流量測定手段と、前記予想統括伝熱係数、前記熱交換器入口２次流体温度、前記熱交換器入口１次流体温度および前記１次流体流量に基づいて予想熱交換器出口２次流体温度を算出する予想熱交換器出口２次流体温度算出手段と、をさらに含む。

上記構成により、熱交換器出口２次流体温度を高精度で予想することが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置は、熱交換器出口における２次流体温度を計測する熱交換器出口２次流体温度測定手段と、熱交換器出口における１次流体温度を計測する熱交換器出口１次流体温度測定手段と、前記熱交換器入口１次流体温度、前記熱交換器出口１次流体温度、前記熱交換器入口２次流体温度および前記熱交換器出口２次流体温度に基づいて実績統括伝熱係数を算出する実績統括伝熱係数算出手段と、前記実績統括伝熱係数と前記予想統括伝熱係数との差の絶対値が予め定めた閾値より大であるときは前記差に応じて前記２次流路汚れ係数算出手段の係数を学習する係数学習手段と、をさらに含む。

上記構成により、一層正確に保守時期を決定することが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置は、熱交換器入口における１次流体圧力を測定する熱交換器入口１次流体圧力測定手段と、熱交換器出口における１次流体圧力を測定する熱交換器出口１次流体圧力測定手段と、熱交換器入口における２次流体圧力を測定する熱交換器入口２次流体圧力測定手段と、熱交換器出口における２次流体圧力を測定する熱交換器出口２次流体圧力測定手段と、前記熱交換器入口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口１次流体圧力と前記熱交換器出口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口１次流体圧力の平均値である１次流体平均圧力を算出する１次流体平均圧力算出手段と、前記熱交換器入口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口２次流体圧力と前記熱交換器出口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口２次流体圧力の平均値である２次流体平均圧力を算出する２次流体平均圧力算出手段と、前記１次流体平均圧力算出手段で算出された１次流体平均圧力と、前記２次流体平均圧力算出手段で算出された２次流体平均圧力に基づいて前記２次側流路流量係数を補正する２次側流量係数補正手段と、をさらに備える。

上記構成により、さらに正確に保守時期を決定することが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置は、前記熱交換器出口１次流体温度、前記熱交換器入口１次流体温度、前記熱交換器出口２次流体温度および前記熱交換器入口２次流体温度に基づいて、前記熱交換器出口２次流体温度測定手段の保守時期を報知する温度測定手段保守時期報知手段と、をさらに備える。

上記構成により、スケールが付着し易い熱交換器出口２次流体温度トランスミッタの保守時期を示すことが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置によれば、スケール付着の影響をほとんど受けることのなく熱交換器の保守時期を報知することが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置が適用される温泉浴場施設のフローシートである。 本発明に係る熱交換器運転装置のハードウエア構成を示すブロック図である。 熱交換器保守時期報知ルーチンのフローチャートである。 予想熱交換器出口２次流体温度算出ルーチンのフローチャートである。 学習メインルーチンのフローチャートである。 学習サブルーチンのフローチャートである。 流量係数補正ルーチンのフローチャートである。 温度トランスミッタ保守時期報知ルーチンのフローチャートである。

図１は、本発明に係る熱交換器運転装置が適用される温泉浴場施設のフローシートであって、ボイラ１１、１次流体循環ポンプ１２、熱交換器１３、２次流体移送ポンプ１４、ならびに浴槽１５、１６および１７から構成される。なお、ボイラ１１の燃料は特に規定されず、都市ガス、重油等であってもよい。また、浴槽の数も特に規定されるものではない。

源泉井戸１８から湧出する２次流体（温泉水）は２次流体移送ポンプ１４により熱交換器１３の２次側流路に供給される。

熱交換器１３で加熱された２次流体は３つの流量制御弁１９１、１９２および１９３を介して３つの浴槽１５、１６および１７に供給される。

３つの浴槽１５、１６および１７はかけ流しを想定し、溢れた温泉水の処理系統は図示を省略している。

熱交換器１３の１次側には熱媒水である１次流体が充填されており、ボイラ１１で加熱される。なお、１次流体は可変速モータにより駆動される１次流体循環ポンプ１２により循環される。

本発明に係る熱交換器運転装置は、熱交換器１３の２次側流路に付着するスケールを除去するための保守時期を的確に判断するために使用される。

図２は本発明に係る熱交換器運転装置のハードウエア構成を示すブロック図であって、コンピュータシステム２、温泉浴場施設の状態を計測するためのトランスミッタ３およびオペレータと情報を交換するための周辺機器４とから構成される。

すなわち、コンピュータシステム２は、バス２０を中心として、ＣＰＵ２１、メモリ２２、ハードディスク（ＨＤ）２３、プロセスインターフェイス２４およびペリフェラルインターフェイス２５から構成される。

トランスミッタ３は、温泉浴場施設の流体流量、流体温度、流体圧力等を計測し、プロセスインターフェイス２４を介してコンピュータシステム２にデータを供給するものである。

周辺機器４は、例えばディスプレイ４１、キーボード４２およびマウス４３から構成され、ペリフェラルインターフェイス２５を介してコンピュータシステム２と情報を交換する。

なお、周辺機器４は、従来一般的であった操作盤で構成されていてもよい。
以下、実施例ごとに構成、作用および効果を説明する。

［第１の実施形態］
１次流体は上水道水のようなスケールをほとんど含まない流体を閉ループ流路で使用するので、熱交換器１３の１次側流路についてはスケールの付着は無視できる。

これに対して、２次流体は源泉井戸１８から湧出する温泉水をそのまま使用するので、熱交換器１３の２次側流路には時間の経過とともに、温泉水に含まれる成分がスケールとして付着し、２次流体の流路面積が狭小となり、２次流路の流動抵抗が増加する。

そこで、本発明に係る熱交換器運転装置においては、２次側流路の流動特性を表す流量係数の経時変化から保守時期を推定することとしている。

すなわち、第１の実施形態においては、２次側流路の流量係数を算出するために２次流体移送ポンプ１４と熱交換器２次流体入口の間に２次流体流量Ｆ_２を計測するための２次流体流量トランスミッタ３１１を、２次流体が熱交換器１３の２次側流路を流動する際の圧損ΔＰ_２を計測するために熱交換器２次側流路に差圧トランスミッタ３１２を設置する。

なお、２次流体流量トランスミッタ３１１としてはスケール付着のおそれの少ない電磁型を使用することが望ましい。

図３は、コンピュータシステム２が実行する熱交換器保守時期報知ルーチンのフローチャートであって、一定時間ごと（例えば１分ごと）に実行する。

まず、コンピュータシステム２は、２次流体流量Ｆ_２および２次側圧損ΔＰ_２を読み込む（ステップＳ３１）。

次に、コンピュータシステム２は、［数１］を使用して熱交換器２次側流路の流量係数Ａ_ｖを算出する（ステップＳ３２）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器２次側流路の予想汚れ係数ｒ_ｆを算出する（ステップＳ３３）。

予想汚れ係数ｒ_ｆの算出にあたっては、以下の条件１から条件４を仮定している。

条件１：プレート型熱交換器は、仕切り板の横方向長さおよび縦方向長さに比較して仕切り板間の幅（Ｄ）は極めて小さく、スケールは運転時間ｘに比例して仕切り板２次側面に一様な厚み（＝ｄ／２）で付着するものとし、［数２］が成立する。

条件２：流量係数Ａ_ｖは２次流体が実際に流れる流路幅（＝Ｄ−ｄ）に比例するものとし、［数３］が成立する。

条件３：仕切り板の予想汚れ係数ｒ_ｆはスケールの厚み（＝ｄ／２）に比例するものとし、［数４］が成立する。

［数２］ないし［数４］から［数５］が得られるが、コンピュータシステム２は［数５］を使用して予想汚れ係数ｒ_ｆを算出する。

次に、コンピュータシステム２は、汚れ係数の一時的な変動に起因する誤判定を防止するために、予想汚れ係数ｒ_ｆの時間平均値ｒ_ｆａｖを算出する（ステップＳ３４）。

そして、コンピュータシステム２は、時間平均予想汚れ係数ｒ_ｆａｖが予め定められた閾値ｒ_ｆｔｈ以上となったか否かを判定する（ステップＳ３５）。

コンピュータシステム２は、ステップＳ３５において時間平均予想汚れ係数ｒ_ｆａｖが予め定められた閾値ｒ_ｆｔｈ以上となった（YES）と判定したときは、ディスプレイ４２に"保守時期になった"旨のメッセージを表示する(ステップＳ３６)。

一方、コンピュータシステム２は、ステップＳ３５において時間平均予想汚れ係数ｒ_ｆａｖが予め定められた閾値ｒ_ｆｔｈ以上とはなっていない（NO）と判定したときは、メッセージを表示することなくこのルーチンを終了する。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、スケール付着のおそれのほとんど無い２次流体流量トランスミッタ３１１および２次側流路差圧トランスミッタ３１２の計測結果に基づいて熱交換器の保守時期を的確に報知することが可能となる。

さらに、熱交換器の２次側だけを運転することにより、すなわち、ボイラ１１および１次循環ポンプ１２を運転せずに、熱交換器の保守時期を知ることができ省エネルギの観点からも有利である。

［第２の実施形態］
本発明に係る熱交換器運転装置が適用される温泉浴場施設にあっては、浴槽１５ないし１７へ供給する２次流体の温度、すなわち給湯温度を正確に制御することが重要となる。

しかし、熱交換器２次側出口は最もスケールが付着し易い場所であり、温度トランスミッタを設置しても高精度の計測は期待できない。

そこで、本発明に係る熱交換器運転装置では、コンピュータシステム２内に熱交換器シミュレータを構成して予想熱交換器出口２次流体温度ｔ_２ｅを算出し、この値を使用して給湯温度を制御している。

熱交換器シミュレータを構成するために、第２の実施形態においては、熱交換器入口の２次流体温度Ｔ_２ｉを計測する熱交換器入口２次流体温度トランスミッタ３２１と、熱交換器１次側入口の１次流体温度Ｔ_１ｉを計測する熱交換器入口１次流体温度トランスミッタ３２２と、１次流体流量Ｆ_１を計測する１次流体流量トランスミッタ３２３を追設する。

なお、２次流体は熱交換器入口側では比較的低温でありスケールの析出は少なく、長期にわたって温度測定の精度を維持することは可能である。

図４は、コンピュータシステム２が実行する予想熱交換器出口２次流体温度算出ルーチンのフローチャートであって、熱交換器保守時期報知ルーチンに引き続いて実行する。

まず、コンピュータシステム２は、熱交換器入口２次流体温度Ｔ_２ｉ、熱交換器入口１次流体温度Ｔ_１ｉおよび１次流体流量Ｆ_１を読み込む（ステップＳ４１）。

次に、コンピュータシステム２は、１次流体流量Ｆ_１、１次流体流量Ｆ_２および予想汚れ係数ｒ_ｆの関数値として予想統括伝熱係数ｕを［数６］により算出する（ステップＳ４２）。

そして、コンピュータシステム２は、熱交換器入口１次流体温度Ｔ_１ｉ、熱交換器入口２次流体温度Ｔ_２ｉ、１次流体流量Ｆ_１、１次流体流量Ｆ_２および予想統括伝熱係数ｕの関数値である予想熱交換器出口２次流体温度ｔ_２ｅを［数７］により算出する（ステップＳ４３）。

この予想熱交換器出口２次流体温度ｔ_２ｅが目標温度（例えば、摂氏４１度）となるように１次流体循環ポンプの回転数を操作端とするフィードバック制御を行うことにより、浴槽１５ないし１７に供給される２次流体の温度を所望温度に制御することが可能となる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、スケールの付着のおそれの少ない熱交換器入口２次流体温度トランスミッタ３２１、熱交換器入口１次流体温度トランスミッタ３２２および１次流体流量トランスミッタ３２３を追設することにより、スケールが付着し易い２次流体出口温度トランスミッタを追設することなく熱交換器出口２次流体温度を予想することが可能となる。

［第３の実施形態］
本発明に係る熱交換器運転装置にあっては、２次側流路の流量係数Ａ_ｖから［数５］を使用して汚れ係数、さらに［数６］を使用して予想統括伝熱係数ｕを算出しているが、［数５］の定数は本来運転実績に基づいて定めるべきものである。

しかし、運転実績に基づき定めようとすると、少なくとも最初の保守時期までは本発明に係る熱交換器運転装置を運用することができないという矛盾が発生する。

そこで、本発明に係る熱交換器運転装置では、予め設定した定数を運転中に学習するための学習機能を付加している。

学習機能を実現するために、第３の実施形態では、熱交換器出口の２次流体温度Ｔ_２ｅを計測する熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１と、熱交換器体出口における１次流体温度Ｔ_１ｅを計測する熱交換器出口１次流体温度トランスミッタ３３２を追設する。

図５は、コンピュータシステム２が実行する学習メインルーチンのフローチャートであって、予想２次流体温度算出ルーチンに引き続いて実行する。

まず、コンピュータシステム２は、熱交換器出口２次流体温度Ｔ_２ｅおよび熱交換器出口１次流体温度Ｔ_１ｅを読み込む（ステップＳ５１）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器入口１次流体温度Ｔ_１ｉと熱交換器出口１次流体温度Ｔ_１ｅの差である１次温度差ΔＴ_１を算出し（ステップＳ５２）、続いて熱交換器出口２次流体温度Ｔ_２ｅと熱交換器入口２次流体温度Ｔ_２ｉ差である２次温度差ΔＴ_２を算出する（ステップＳ５３）。

次に、コンピュータシステム２は、１次温度差ΔＴ_１および２次温度差ΔＴ_２から［数８］を使用して対数平均温度差ΔＴを算出する（ステップＳ５４）。

次に、コンピュータシステム２は、対数平均温度差ΔＴおよび２次流体流量Ｆ_２から［数９］を使用して実績統括伝熱係数Ｕを算出する（ステップＳ５５）。

次に、コンピュータシステム２は、予想統括伝熱係数ｕと実績統括伝熱係数Ｕの差の絶対値が予め定めた偏差ε_Ｕより大であるか否かを判定する（ステップＳ５６）。

コンピュータシステム２は、予想統括伝熱係数ｕと実績統括伝熱係数Ｕの差の絶対値が偏差ε_Ｕ以上である（YES）と判定したときは、［数１０］を使用して実績汚れ係数Ｒ_ｆを算出する（ステップＳ５７）。

そして、実績汚れ係数Ｒ_ｆと予想汚れ係数ｒ_ｆとの偏差に応じて（２−４）式の定数を学習する（ステップＳ５８）。

なお、コンピュータシステム２は、想統括伝熱係数ｕと実績統括伝熱係数Ｕの差の絶対値が偏差ε_Ｕ以上でない（NO）と判定したときは、直接このルーチンを終了する。

ステップＳ５８の学習方法は特に規定されないが、一例として以下の学習方法を適用することができる。

図６は、コンピュータシステム２が実行する学習サブルーチンのフローチャートである。

コンピュータシステム２は、ハードディスク２３に記憶されている流量係数Ａ_Ｖと実績汚れ係数Ｒ_ｆを所定期間（例えば、一週間）ごとに読み出す（ステップＳ６１）。

次に、コンピュータシステム２は、流量係数Ａ_Ｖを独立変数、実績汚れ係数Ｒ_ｆを従属変数として最小二乗法によりＢＳＬ（Best Straight Line）を求める（ステップＳ６２）。

そして、コンピュータシステム２は、ハードディスク２３から読み出したデータ中にＢＳＬを中心とする所定範囲（例えば±２σ）から逸脱したデータが存在するか否かを判定する（ステップＳ６３）。

コンピュータシステム２は、所定範囲から逸脱したデータが存在する（YES）と判定したときは、そのデータを削除して（ステップＳ６４）、ステップＳ６２に戻り再度ＢＳＬを求める。

コンピュータシステム２は、所定範囲から逸脱したデータが存在しない（NO）と判断したときは、［数５］の係数Ｋ_ｒ１をＢＳＬのＹ切片に置換し（ステップＳ６５）、Ｋ_ｒ２をＢＳＬの傾きで置換して（ステップＳ６６）、このルーチンを終了する。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１、熱交換器１次流体出口温度トランスミッタ３３２を追設することにより、流量係数から汚れ係数を算出する１次関数式の係数を運転実績に基づいて修正することが可能となり、保守時期を正確に決定することができる。

［第４の実施形態］
本発明に係る熱交換器運転装置で使用する熱交換器はプレート式であり、１次流路と２次流路を仕切る仕切り板は０．５〜１ミリメートル程度と薄いため、１次流体もしくは２次流体の圧力の変化により仕切り板が変形し、２次流路の流量係数の算出精度が悪化するおそれがある。

例えば、１次流体の圧力が高い場合には、１次流路幅が広がり、２次流路幅が狭まることとなる。

そこで、本発明に係る熱交換器運転装置では１次流路平均圧力と２次流路平均圧力の差に応じて流量係数を補正する流量係数補正手段を備えている。

流量係数補正手段を実現するために、熱交換器入口の１次流体圧力Ｐ_１ｉを計測する熱交換器入口１次流体圧力トランスミッタ３４１、熱交換器出口の１次流体圧力Ｐ_１ｅを計測する熱交換器出口１次流体圧力トランスミッタ３４２、熱交換器入口の２次流体圧力Ｐ_２ｉを計測する熱交換器入口２次流体圧力トランスミッタ３４３、および熱交換器出口の２次流体圧力Ｐ_２ｅを計測する熱交換器出口２次流体圧力トランスミッタ３４４を追設する。

図７は、コンピュータシステム２が実行する流量係数補正ルーチンのフローチャートであって、学習ルーチンに引き続いて実行する。

コンピュータシステム２は、まず、熱交換器入口１次流体圧力Ｐ_１ｉ、熱交換器出口１次流体圧力Ｐ_１ｅ、熱交換器入口２次流体圧力Ｐ_２ｉ、および熱交換器出口２次流体圧力Ｐ_２ｅを読み込む（ステップＳ７１）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器入口１次流体圧力Ｐ_１ｉと熱交換器出口１次流体圧力Ｐ_１ｅの平均値である熱交換器１次流体平均圧力Ｐ_１Ｍを算出し（ステップＳ７２）、ついで熱交換器入口２次流体圧力Ｐ_２ｉと熱交換器出口２次流体圧力Ｐ_２ｅの平均値である熱交換器２次流体平均圧力Ｐ_２Ｍを算出する（ステップＳ７３）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器１次流体平均圧力Ｐ_１Ｍと熱交換器２次流体平均圧力Ｐ_２Ｍの関数値である流量係数補正係数Ｃ_ｖを［数１１］に基づいて算出する（ステップＳ７４）。

最後に、［数１］で算出した流量係数Ａ_vに流量係数補正係数Ｃ_ｖを乗じて、補正流量係数Ａ_vcを算出して（ステップＳ７５）、このルーチンを終了する。

以上説明したように、第４の実施形態によれば、熱交換器入口１次流体圧力トランスミッタ３４１、熱交換器出口１次流体圧力トランスミッタ３４２、熱交換器入口２次流体圧力トランスミッタ３４３、および熱交換器出口２次流体圧力トランスミッタ３４４を追設することにより、熱交換器１３の仕切り板の変形に起因する流量係数Ａ_vの誤差を修正し、熱交換器の保守時期をより正確に決定することが可能となる。

［第５の実施形態］
第３の実施形態において熱交換器出口の２次流体温度Ｔ_２ｅを計測する熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１を追設しているが、熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１の検出端を高温の２次流体中に挿入する必要があるので、スケールが付着し易く、検出精度の維持が困難となる。

そこで、本発明に係る熱交換器運転装置では、熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１の保守時期報知手段を設けている。

なお、保守時期報知手段を実現するために新たなトランスミッタを追設する必要はない。

図８は、コンピュータシステム２が実行する温度トランスミッタ保守時期報知ルーチンのフローチャートであって、流量係数補正ルーチンに引き続いて実行する。

コンピュータシステム２は、まず、熱交換器入口１次流体温度Ｔ_１ｉ、熱交換器出口１次流体温度Ｔ_１ｅ、熱交換器入口２次流体温度Ｔ_２ｉ、熱交換器出口２次流体温度Ｔ_２ｅ、１次流体流量Ｆ_１、および２次流体流量Ｆ_２を読み込む（ステップＳ８１）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器入口１次流体温度Ｔ_１ｉ、熱交換器出口１次流体温度Ｔ_１ｅ、および１次流体流量Ｆ_１に基づいて［数１２］により１次側交換熱量Ｑ_１を算出する（ステップＳ８２）。

次に、コンピュータシステム２は、熱交換器入口２次流体温度Ｔ_２ｉ、熱交換器出口２次流体温度Ｔ_２ｅ、および２次流体流量Ｆ_２に基づいて［数１３］により２次側交換熱量Ｑ_２を算出する（ステップＳ８３）。

本実施形態においては、プレート型熱交換器の熱損失は極めて少ないので１次側交換熱量Ｑ_１と２次側交換熱量Ｑ_２はほぼ等しいと考えることができ、予め定められた閾値ε_Ｔより大きい差が生じた場合には熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１の検出精度がスケール付着により悪化したものと考えることができる。

そこで、コンピュータシステム２は、１次側交換熱量Ｑ_１と２次側交換熱量Ｑ_２の差が閾値ε_Ｔより大きいか否かを判定し（ステップＳ８４）、閾値ε_Ｔより大きい（YES）と判定した場合には、熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１の保守が必要である旨を報知して（ステップＳ８５）、このルーチンを終了する。

一方、閾値ε_Ｔより大きい（NO）と判定した場合には、直ちにルーチンを終了する。

以上説明したように、第５の実施形態によれば、新たにトランスミッタを追設することなく、熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ３３１の保守時期を報知することが可能となる。

本発明に係る熱交換器運転装置は、トランスミッタへのスケール付着の影響を受けずに熱交換器の保守時期を的確に報知することが可能となり、産業上有用である。

２ コンピュータシステム
３ トランスミッタ
４ 周辺機器
１１ ボイラ
１２ １次流体循環ポンプ
１３ 熱交換器
１４ ２次流体移送ポンプ
１５、１６、１７ 浴槽
１８ 源泉井戸
２０ バス
２１ ＣＰＵ
２２ メモリ
２３ ハードディスク
２４ プロセスインターフェイス
２５ ペリフェラルインターフェイス
４１ ディスプレイ
４２ キーボード
４３ マウス
１９１、１９２、１９３ 流量制御弁
３１１ ２次流体流量トランスミッタ
３１２ 差圧トランスミッタ
３２１ 熱交換器入口２次流体温度トランスミッタ
３２２ 熱交換器入口１次流体温度トランスミッタ
３２３ １次流体流量トランスミッタ
３３１ 熱交換器出口２次流体温度トランスミッタ
３３２ 熱交換器出口１次流体温度トランスミッタ
３４１ 熱交換器入口１次流体圧力トランスミッタ
３４２ 熱交換器出口１次流体圧力トランスミッタ
３４３ 熱交換器入口２次流体圧力トランスミッタ
３４４ 熱交換器出口２次流体圧力トランスミッタ

本発明に係る熱交換器運転装置は、熱交換器入口における２次流体圧力と熱交換器出口における２次流体圧力の差である２次流体差圧を測定する２次流体差圧測定手段と、熱交換器の２次流体流量を測定する２次流体流量測定手段と、前記２次流体差圧および前記２次流体流量に基づいて２次側流路流量係数を算出する２次側流路流量係数算出手段と、前記２次側流路流量係数に基づいて２次流路汚れ係数を算出する２次流路汚れ係数算出手段と、前記２次流路汚れ係数算出手段で算出された２次流路汚れ係数に基づいて保守時期を報知する保守時期報知手段と、熱交換器入口における１次流体圧力を測定する熱交換器入口１次流体圧力測定手段と、熱交換器出口における１次流体圧力を測定する熱交換器出口１次流体圧力測定手段と、熱交換器入口における２次流体圧力を測定する熱交換器入口２次流体圧力測定手段と、熱交換器出口における２次流体圧力を測定する熱交換器出口２次流体圧力測定手段と、前記熱交換器入口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口１次流体圧力と前記熱交換器出口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口１次流体圧力の平均値である１次流体平均圧力を算出する１次流体平均圧力算出手段と、前記熱交換器入口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口２次流体圧力と前記熱交換器出口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口２次流体圧力の平均値である２次流体平均圧力を算出する２次流体平均圧力算出手段と、前記１次流体平均圧力算出手段で算出された１次流体平均圧力と、前記２次流体平均圧力算出手段で算出された２次流体平均圧力に基づいて前記２次側流路流量係数を補正する２次側流量係数補正手段と、を具備する。

上記構成により、スケール付着の影響を受けずに的確な保守時期を示すことが可能となる。さらに正確に保守時期を決定することが可能となる。

Claims (5)

1. 熱交換器入口における２次流体圧力と熱交換器出口における２次流体圧力の差である２次流体差圧を測定する２次流体差圧測定手段と、
   熱交換器の２次流体流量を測定する２次流体流量測定手段と、
   前記２次流体差圧および前記２次流体流量に基づいて２次側流路流量係数を算出する２次側流路流量係数算出手段と、
   前記２次側流路流量係数に基づいて２次流路汚れ係数を算出する２次流路汚れ係数算出手段と、
   前記２次流路汚れ係数算出手段で算出された２次流路汚れ係数に基づいて保守時期を報知する保守時期報知手段と、を具備する熱交換器運転装置。
2. 前記２次流路汚れ係数に基づいて予想統括伝熱係数を算出する予想統括伝熱係数算出手段と、
   熱交換器入口における２次流体温度を計測する熱交換器入口２次流体温度測定手段と、
   熱交換器入口における１次流体温度を計測する熱交換器入口１次流体温度測定手段と、
   熱交換器の１次流体流量を計測する１次流体流量測定手段と、
   前記予想統括伝熱係数、前記熱交換器入口２次流体温度、前記熱交換器入口１次流体温度および前記１次流体流量に基づいて予想熱交換器出口２次流体温度を算出する予想熱交換器出口２次流体温度算出手段と、をさらに含む請求項１に記載の熱交換器運転装置。
3. 熱交換器出口における２次流体温度を計測する熱交換器出口２次流体温度測定手段と、
   熱交換器出口における１次流体温度を計測する熱交換器出口１次流体温度測定手段と、
   前記熱交換器入口１次流体温度、前記熱交換器出口１次流体温度、前記熱交換器入口２次流体温度および前記熱交換器出口２次流体温度に基づいて実績統括伝熱係数を算出する実績統括伝熱係数算出手段と、
   前記実績統括伝熱係数と前記予想統括伝熱係数との差の絶対値が予め定めた閾値より大であるときは、前記差に応じて前記２次流路汚れ係数算出手段の係数を学習する係数学習手段と、をさらに含む請求項２に記載の熱交換器運転装置。
4. 熱交換器入口における１次流体圧力を測定する熱交換器入口１次流体圧力測定手段と、
   熱交換器出口における１次流体圧力を測定する熱交換器出口１次流体圧力測定手段と、
   熱交換器入口における２次流体圧力を測定する熱交換器入口２次流体圧力測定手段と、
   熱交換器出口における２次流体圧力を測定する熱交換器出口２次流体圧力測定手段と、
   前記熱交換器入口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口１次流体圧力と前記熱交換器出口１次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口１次流体圧力の平均値である１次流体平均圧力を算出する１次流体平均圧力算出手段と、
   前記熱交換器入口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器入口２次流体圧力と前記熱交換器出口２次流体圧力測定手段で計測された熱交換器出口２次流体圧力の平均値である２次流体平均圧力を算出する２次流体平均圧力算出手段と、
   前記１次流体平均圧力算出手段で算出された１次流体平均圧力と、前記２次流体平均圧力算出手段で算出された２次流体平均圧力に基づいて前記２次側流路流量係数を補正する２次側流量係数補正手段と、をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器運転装置。
5. 前記熱交換器出口１次流体温度、前記熱交換器入口１次流体温度、前記熱交換器出口２次流体温度および前記熱交換器入口２次流体温度に基づいて、前記熱交換器出口２次流体温度測定手段の保守時期を報知する温度測定手段保守時期報知手段と、をさらに備える請求項３または請求項４に記載の熱交換器運転装置。

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