JP2015137816A - 蒸気管の損失計測システム及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の蒸気管の損失計測システムは、蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムであって、蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、蒸気製造装置から蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2装置と、実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3装置と、第3装置の計測結果を用いて、蒸気管の損失を計測する第4装置と、蒸気管における蒸気の流動状態に対応した放熱に関する情報を用いて損失の計測値を補正する第5装置と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
これに対し、蒸気管の内部空間を実質的に閉空間とした無負荷状態とし、この状態において蒸気管内の蒸発量を計測することで蒸気配管ロスを計測する方法が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
図1は、損失計測システム1を示す概略図である。図1において、蒸気管10は、蒸気製造装置20(ボイラーなど)と負荷設備30との間に配設される。蒸気製造装置20からの蒸気が蒸気管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気又は蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽25に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。蒸気管10は、不図示の保熱手段によって保熱されている。公知の様々な保熱手段が適用可能である。保熱手段は、例えば、蒸気管10の外面を覆う保温材を有する。
Q :蒸気配管ロス量(kW)
Fw:給水量(計測値)(kg)
hs:製造蒸気の飽和蒸気エンタルピ(kJ/kg)
Tc:計測時外気温(環境温度)(℃)
S :計測時間(s)
C0:水の比熱(kJ/kg・℃)
しかしながら、無負荷時と通常運転時では、管内熱伝達率が大きく異なることが想定される。
q:単位配管長あたりの放散熱量(W/m)、
T0:配管内部温度(管内蒸気温度)(℃)、
T1:外気温度(大気温度)(℃)、
α1:管内熱伝達率(W/m2/℃)、
α2:保温材表面から大気への熱伝達率(W/m2/℃)、
λ1:保温の熱伝導率(W/m/℃)
r0:配管内径(m)、
r1:配管外径(m)、
r2:保温外径(断熱材外径)(m)、である。
図3は、下向き環状流の平均液膜厚さに関するグラフである。図4は、一般速度分布による無次元熱伝達率に関するグラフである。図3において、横軸はレイノルズ数を示し、縦軸は液膜の厚さを示している。図4において、横軸はレイノルズ数を示し、縦軸は管内熱伝達率(W/m2/℃)を示しており、実線は乱流液膜の傾向を示し、点線は層流液膜の傾向を示している。なお、本実施形態における通常運転時では、図4における層流液膜の場合が適用される。また、図3、4において、τとは、蒸気管10を流れる蒸気流が管壁に付着した液膜表面に及ぼすせん断力である。なお、せん断力τは、下式(3)で示される。
cf:気液境界における摩擦係数、
γv:蒸気の比重量、
g:重力加速度、
uv:蒸気流速、
ul:液膜流速、である。
まず、通常運転時(流れのある状態)における理論上での蒸気管10の放熱量qrを規定する。この場合、蒸気の流動状態に関する情報としてレイノルズ数(蒸気の流速)を計算で求める。レイノルズ数は、例えば、配管径、蒸気の流速、密度、および粘度等から求まる。
また、本実施形態の測定方法のように無負荷時蒸発量に基づく損失計算は処理が簡素であることから、設備の改造が不要になるといった利点も有する。
q´:仮の放熱量(W/m)、
l :蒸気配管の長さ(m)、
Δh :管内圧力における凝縮熱(蒸発熱;J/Kg)
G :ドレン流量(Kg/s)
補正計算式(4)において、q’’:別の配管における単位長さ当たりの放熱量(W/m)、r1’:別の配管の配管外径(m)、r2’:別の配管の保温外径(断熱材外径)(m)、T0’:別の配管の配管内部温度(供給蒸気温度)(℃)、T1’:別の配管の外気温度(大気温度)(℃)、である。
Claims (8)
- 蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムであって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、
前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2装置と、
前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3装置と、
前記第3装置の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4装置と、
前記蒸気管における前記蒸気の流動状態に対応した放熱に関する情報を用いて前記損失の計測値を補正する第5装置と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測システム。 - 前記第5装置は、前記負荷設備に前記蒸気が供給される通常運転時、および前記実質的な閉空間に前記蒸気が供給される無負荷時、における前記放熱に関する情報を補正係数として用いることを特徴とする請求項1に記載の蒸気管の損失計測システム。
- 前記第1装置は、前記負荷設備を停止させる手段、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする手段の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気管の損失計測システム。
- 前記第4装置は、前記蒸気製造装置に対する給水量を測定する手段、前記蒸気製造装置における燃料使用量を測定する手段、及び前記実質的な閉空間における蒸気流量を直接的に測定する手段、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の蒸気管の損失計測システム。
- 蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測する方法であって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1工程と、
前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2工程と、
前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3工程と、
前記蒸気供給量に関する値の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4工程と、
前記蒸気管における前記蒸気の流動状態に対応した放熱に関する情報を用いて前記損失の計測値を補正する第5工程と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測方法。 - 前記第5工程は、前記負荷設備に前記蒸気が供給される通常運転時、および前記実質的な閉空間に前記蒸気が供給される無負荷時、における前記放熱に関する情報を補正係数とすることを特徴とする請求項5に記載の蒸気管の損失計測方法。
- 前記第1工程は、前記負荷設備を停止させる工程、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする工程の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項5又は6に記載の蒸気管の損失計測方法。
- 前記第4工程は、前記蒸気製造装置に対する給水量を測定する工程、前記蒸気製造装置における燃料使用量を測定する工程、及び前記実質的な閉空間における蒸気流量を直接的に測定する工程、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の蒸気管の損失計測方法。
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JP2001027487A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 重力式ヒートパイプ |
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JP2011196677A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-10-06 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 蒸気管の損失計測システム及び計測方法 |
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