JP2015194152A - Equipment state detection device and method for steam system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an equipment state detection device capable of detecting the operation state of fluid equipment such as heat exchanger in a steam system.SOLUTION: A flow rate detection device 40 (equipment state detection device) includes: a power generation amount acquisition unit 43 that acquires a power generation amount of a power generator 34; and a flow rate calculation unit 44 that has correlation between an inflow rate per unit time of drain in an expander 30 and the power generation amount of the power generator 34 in advance, and calculates an inflow rate per unit time of drain in the expander 30 corresponding to the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit 43 in the correlation, as a flow rate of drain flowed out from a heat exchanger 22 (fluid equipment).

Description

本願は、蒸気システムに設けられた流体機器の機器状態検出装置および機器状態検出方法に関する。   The present application relates to a device state detection apparatus and device state detection method for a fluid device provided in a steam system.

例えば特許文献1に開示されているように、蒸気で対象物を加熱する蒸気システム(蒸気加熱装置)が知られている。この蒸気システムは、蒸気が対象物と熱交換する熱交換器と、ドレンの貯留部(ヘッダータンク)とを備えている。この蒸気システムでは、熱交換器において流入した蒸気が対象物に放熱して凝縮しドレン(復水)となる。これにより、対象物が加熱(潜熱加熱)される。そして、熱交換器で発生したドレンはスチームトラップを介して貯留部に送られて貯留される。貯留部のドレンは、その温度に応じて給水タンクへ戻されたり外部へ排出されたりする。給水タンクへ戻されたドレンは、蒸気に再生される。   For example, as disclosed in Patent Document 1, a steam system (steam heating device) that heats an object with steam is known. The steam system includes a heat exchanger that exchanges heat between the steam and an object, and a drain storage section (header tank). In this steam system, steam flowing in the heat exchanger dissipates heat to the object and condenses to become drain (condensate). Thereby, a target object is heated (latent heat heating). And the drain which generate | occur | produced with the heat exchanger is sent to a storage part via a steam trap, and is stored. The drain of the storage part is returned to the water supply tank or discharged to the outside according to the temperature. The drain returned to the water supply tank is regenerated into steam.

特開2013−169477号公報JP 2013-169477 A

上述したような蒸気システムでは、熱交換器やスチームトラップ等の流体機器の運転状態(性能や異常状態)を確認したいという要望がある。例えば、熱交換器の場合、熱交換器から流出したドレン(復水)の流量に基づいて熱交換器の運転状態(性能)を確認することが考えられる。しかしながら、熱交換器から流出したドレンは飽和状態であることから、実際には、熱交換器の下流側では蒸気とドレンの気液混合流体が流れることになる。そのため、一般の流量計では気液混合流体のうち液相であるドレンのみの流量を検出することは実質困難となる。したがって、熱交換器の運転状態(性能)を確認することが困難になる。   In the steam system as described above, there is a demand for confirming the operation state (performance or abnormal state) of a fluid device such as a heat exchanger or a steam trap. For example, in the case of a heat exchanger, it is conceivable to check the operation state (performance) of the heat exchanger based on the flow rate of drain (condensate) flowing out from the heat exchanger. However, since the drain flowing out from the heat exchanger is in a saturated state, in reality, a gas-liquid mixed fluid of steam and drain flows on the downstream side of the heat exchanger. Therefore, it is substantially difficult to detect the flow rate of only the drain that is the liquid phase in the gas-liquid mixed fluid with a general flow meter. Therefore, it becomes difficult to confirm the operation state (performance) of the heat exchanger.

また、スチームトラップの異常状態(例えば、ドレンの排出量が流入量に対して多い漏れ状態や、ドレンの排出量が流入量に対して少ない詰まり状態)をいち早く発見することは容易ではない。即ち、上記と同様、スチームトラップの上流側では実際には蒸気とドレンの気液混合流体が流れるため、ドレンのみの流量を検出することは実質困難である。また、スチームトラップから排出されるのは液相のドレンのみであるが、排出直後ではドレンの一部が再蒸発(フラッシュ)するため、結果、スチームトラップの下流側においても蒸気とドレンの気液混合流体が流れる。そのため、スチームトラップの下流側においても液相であるドレンのみの流量を検出することは困難である。したがって、スチームトラップにおけるドレンの流入量および排出量を検出することが困難となり、上述したような運転状態(異常状態)を発見することが困難となる。   Further, it is not easy to quickly find an abnormal state of the steam trap (for example, a leak state in which the drain discharge amount is larger than the inflow amount or a clogged state in which the drain discharge amount is smaller than the inflow amount). That is, similarly to the above, since the gas-liquid mixed fluid of steam and drain actually flows on the upstream side of the steam trap, it is practically difficult to detect the flow rate of only the drain. In addition, only the liquid phase drain is discharged from the steam trap, but a portion of the drain is re-evaporated (flashed) immediately after the discharge, and as a result, the vapor and liquid vapor and drain also downstream of the steam trap. The mixed fluid flows. Therefore, it is difficult to detect the flow rate of only the liquid phase drain even downstream of the steam trap. Therefore, it becomes difficult to detect the inflow amount and the discharge amount of the drain in the steam trap, and it becomes difficult to find the operation state (abnormal state) as described above.

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、蒸気システムにおいて熱交換器等の流体機器の運転状態を検出可能な機器状態検出装置および機器状態検出方法を提供することにある。   The technology disclosed in the present application has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a device state detection device and a device state detection method capable of detecting an operation state of a fluid device such as a heat exchanger in a steam system. There is.

本願に開示の技術は、蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部と、上記蒸気の凝縮によって発生し上記蒸気使用部から流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、該膨張機の発生動力によって駆動される発電機とを有する蒸気システムにおいて、該蒸気システムに設けられた流体機器の運転状態を検出する蒸気システムの機器状態検出装置を対象としている。本願の蒸気システムの機器状態検出装置は、上記発電機の発電量に基づいて、上記流体機器の運転状態を検出するものである。   The technology disclosed in the present application is a steam use part that dissipates heat and condenses on an object, and a drain that is generated by condensation of the steam and flows out of the steam use part flows in, and expands the drain to generate power. A steam system having an expander to be operated and a generator driven by power generated by the expander, and an apparatus state detection device for a steam system that detects an operation state of a fluid device provided in the steam system . The apparatus state detection apparatus of the steam system of this application detects the operation state of the said fluid apparatus based on the electric power generation amount of the said generator.

また、本願に開示の技術は、蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部と、上記蒸気の凝縮によって発生し上記蒸気使用部から流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、該膨張機の発生動力によって駆動される発電機とを有する蒸気システムにおいて、該蒸気システムに設けられた流体機器の運転状態を検出する蒸気システムの機器状態検出方法を対象としている。本願の蒸気システムの機器状態検出方法は、上記発電機の発電量に基づいて、上記流体機器の運転状態を検出するものである。   In addition, the technology disclosed in the present application includes a steam using part that dissipates heat and condenses steam on an object, and a drain that is generated by condensation of the steam and flows out from the steam using part. The present invention relates to a device state detection method for a steam system that detects an operating state of a fluid device provided in the steam system in a steam system having an expander that generates gas and a generator that is driven by power generated by the expander It is said. The apparatus state detection method of the steam system of this application detects the operation state of the said fluid apparatus based on the electric power generation amount of the said generator.

以上のように、本願に開示の技術によれば、発電機の発電量に基づいて蒸気使用部等の流体機器の運転状態を検出するようにした。したがって、膨張機に流入したドレンの流量や蒸気使用部から流出したドレンの流量を発電量に基づいて推測することができる。よって、蒸気使用部等の流体機器の運転状態(性能や異常状態)を確認することができる。   As described above, according to the technique disclosed in the present application, the operating state of a fluid device such as a steam using unit is detected based on the power generation amount of the generator. Therefore, the flow rate of the drain that flows into the expander and the flow rate of the drain that flows out from the steam using part can be estimated based on the power generation amount. Therefore, it is possible to confirm the operating state (performance or abnormal state) of the fluid equipment such as the steam using part.

図1は、実施形態1に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a steam system according to the first embodiment. 図2は、膨張機のドレン流入量と発電量との相関を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the correlation between the drain inflow amount of the expander and the power generation amount. 図3は、実施形態1の変形例1に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the steam system according to the first modification of the first embodiment. 図4は、実施形態1の変形例2に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the steam system according to the second modification of the first embodiment. 図5は、実施形態2に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the steam system according to the second embodiment. 図6は、実施形態2の変形例1に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a steam system according to the first modification of the second embodiment. 図7は、実施形態2の変形例2に係る蒸気システムの概略構成を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a steam system according to the second modification of the second embodiment.

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present application will be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the technology disclosed in the present application, applications thereof, or uses thereof.

(実施形態1)
本願の実施形態1について説明する。本実施形態の蒸気システム1は、蒸気(飽和蒸気)で対象物を加熱するものである。図1に示すように、蒸気システム1は蒸気が流通する蒸気配管系10を備えている。蒸気配管系10は、蒸気生成部21と、熱交換器22と、スチームトラップ23と、膨張機30と、発電機34とを有している。そして、蒸気システム1にはドレンの流量検出装置40が設けられており、この流量検出装置40は本願の請求項に係る機器状態検出装置を構成している。また、熱交換器22、スチームトラップ23および膨張機30は、それぞれ、蒸気システム1における流体機器を構成している。
(Embodiment 1)
A first embodiment of the present application will be described. The steam system 1 of this embodiment heats an object with steam (saturated steam). As shown in FIG. 1, the steam system 1 includes a steam piping system 10 through which steam flows. The steam piping system 10 includes a steam generation unit 21, a heat exchanger 22, a steam trap 23, an expander 30, and a generator 34. The steam system 1 is provided with a drain flow rate detection device 40, which constitutes a device state detection device according to the claims of the present application. Further, the heat exchanger 22, the steam trap 23, and the expander 30 each constitute a fluid device in the steam system 1.

蒸気生成部21は、水を加熱して蒸気(飽和蒸気)を生成するものである。熱交換器22は、熱源側である第1流路22aと、利用側である第2流路22bとを有している。第1流路22aは、一端が流入管11を介して蒸気生成部21に接続され、他端が流出管12を介してスチームトラップ23の入口部23aに接続されている。第2流路22bは、一端が流入管61に接続され、他端が流出管62に接続されている。   The steam generation unit 21 generates water (saturated steam) by heating water. The heat exchanger 22 has a first flow path 22a on the heat source side and a second flow path 22b on the usage side. One end of the first flow path 22 a is connected to the steam generation part 21 via the inflow pipe 11, and the other end is connected to the inlet part 23 a of the steam trap 23 via the outflow pipe 12. The second flow path 22 b has one end connected to the inflow pipe 61 and the other end connected to the outflow pipe 62.

熱交換器22は、蒸気生成部21から蒸気が第1流路22aに供給され、流入管61から対象物が第2流路22bに供給される。そして、熱交換器22では、第1流路22aの蒸気が第2流路22bの対象物に放熱して凝縮し、対象物が加熱される。蒸気は、凝縮することによってドレン(復水)になる。つまり、熱交換器22は、蒸気の凝縮潜熱によって対象物を加熱(潜熱加熱)する潜熱熱交換器であり、本願の請求項に係る蒸気使用部を構成している。熱交換器22において凝縮したドレンおよび加熱された対象物は、それぞれ、流出管12,62に流出する。   In the heat exchanger 22, steam is supplied from the steam generation unit 21 to the first flow path 22a, and an object is supplied from the inflow pipe 61 to the second flow path 22b. And in the heat exchanger 22, the vapor | steam of the 1st flow path 22a is thermally radiated and condensed to the target object of the 2nd flow path 22b, and a target object is heated. The steam becomes drain (condensate) by condensing. That is, the heat exchanger 22 is a latent heat exchanger that heats an object by latent heat of condensation of the steam (latent heat heating), and constitutes a steam using unit according to the claims of the present application. The drain condensed in the heat exchanger 22 and the heated object flow out to the outflow pipes 12 and 62, respectively.

流入管11には、開閉弁51と高圧側圧力センサ52が設けられている。開閉弁51は、開閉動作を行うことによって、蒸気生成部21から熱交換器22への蒸気供給を許可または停止する。高圧側圧力センサ52は、流入管11を流れる蒸気の圧力を検出する。   The inflow pipe 11 is provided with an on-off valve 51 and a high pressure side pressure sensor 52. The on-off valve 51 permits or stops the supply of steam from the steam generating unit 21 to the heat exchanger 22 by performing an opening / closing operation. The high pressure side pressure sensor 52 detects the pressure of the steam flowing through the inflow pipe 11.

スチームトラップ23は、熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレン(復水)または蒸気混じりのドレン(復水)が入口部23aを通して流入する。スチームトラップ23は、流入したドレンのみを自動的に出口部23bから排出するものである。   In the steam trap 23, drain (condensate) generated by condensation of steam in the heat exchanger 22 or drain mixed with steam (condensate) flows through the inlet 23 a. The steam trap 23 automatically discharges only the drained water from the outlet 23b.

膨張機30は、流入管13を介してスチームトラップ23の出口部23bに接続されている。つまり、蒸気配管系10では熱交換器22と膨張機30との間にスチームトラップ23が設けられており、スチームトラップ23はドレンのみを膨張機30へ向かって排出するドレン供給部を構成している。   The expander 30 is connected to the outlet 23 b of the steam trap 23 through the inflow pipe 13. That is, in the steam piping system 10, the steam trap 23 is provided between the heat exchanger 22 and the expander 30, and the steam trap 23 constitutes a drain supply unit that discharges only the drain toward the expander 30. Yes.

膨張機30は、ケーシング31と、該ケーシング31に収容された膨張機構32とを有するスクロール式膨張機である。膨張機構32は、図示しないが、固定スクロールのラップと可動スクロール(旋回スクロール)のラップとが互いに噛み合って膨張室が形成されている。膨張機構32の入口部32aには流入管13が接続され、出口部32bには流出管14が接続されている。また、膨張機構32には出力軸33が設けられている。   The expander 30 is a scroll expander having a casing 31 and an expansion mechanism 32 accommodated in the casing 31. Although not shown, the expansion mechanism 32 has a fixed scroll wrap and a movable scroll (orbiting scroll) wrap that mesh with each other to form an expansion chamber. The inflow pipe 13 is connected to the inlet 32a of the expansion mechanism 32, and the outflow pipe 14 is connected to the outlet 32b. The expansion mechanism 32 is provided with an output shaft 33.

膨張機構32は、スチームトラップ23の出口部23bから排出されたドレン、即ち熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレンが入口部32aより膨張室に流入する。膨張機構32は、膨張室に流入したドレンを膨張させることによって動力を発生させるように構成されている。具体的に、液相であるドレンは、膨張室に流入すると、出口部32bが入口部32aよりも低圧であることにより(例えば、流出管14が大気解放されている場合等)、圧力が低下するため、再蒸発(フラッシュ)して再び気相である蒸気となる。即ち、ドレンの体積が膨張することになる。このドレンの体積膨張に伴って膨張室の容積が増加していき、この膨張室の容積増加によって出力軸33が回転駆動される。つまり、膨張機構32では、ドレンを再蒸発(フラッシュ)させることにより回転動力が発生し出力軸33に伝達される。   In the expansion mechanism 32, the drain discharged from the outlet 23b of the steam trap 23, that is, the drain generated by the condensation of the steam in the heat exchanger 22, flows into the expansion chamber from the inlet 32a. The expansion mechanism 32 is configured to generate power by expanding the drain that has flowed into the expansion chamber. Specifically, when the drain that is a liquid phase flows into the expansion chamber, the pressure decreases because the outlet portion 32b has a lower pressure than the inlet portion 32a (for example, when the outflow pipe 14 is open to the atmosphere). Therefore, it re-evaporates (flashes) to become vapor that is in the gas phase again. That is, the volume of the drain expands. The volume of the expansion chamber increases with the volume expansion of the drain, and the output shaft 33 is rotationally driven by the increase in the volume of the expansion chamber. That is, in the expansion mechanism 32, rotational power is generated by re-evaporating (flushing) the drain and transmitted to the output shaft 33.

このように、膨張機30には液相であるドレンが流入するが、そのドレンは飽和状態のものであるため、圧力低下により容易にドレンを再蒸発(フラッシュ)させることができる。その結果、容易にドレンを膨張させることが可能である。なお、膨張後のドレン(即ち、蒸気)は、出口部32bより流出管14に流出する。流出管14には、膨張機30から流出した膨張後のドレンの圧力を検出する低圧側圧力センサ53が設けられている。   Thus, although the drain which is a liquid phase flows in into the expander 30, since the drain is a saturated state, drain can be easily re-evaporated (flushed) by pressure drop. As a result, the drain can be easily expanded. The expanded drain (that is, steam) flows out to the outflow pipe 14 from the outlet portion 32b. The outflow pipe 14 is provided with a low-pressure side pressure sensor 53 that detects the pressure of the expanded drain that has flowed out of the expander 30.

なお、厳密には、スチームトラップ23の出口部23bから排出されたドレンの幾分かは流入管13を流れる間に再蒸発(フラッシュ)するため、膨張機30にはドレンと共に幾分かの蒸気(フラッシュ蒸気)が流入する。膨張機30では、流入したドレンだけでなく蒸気も膨張し、膨張室の容積が増加する。   Strictly speaking, some of the drain discharged from the outlet 23b of the steam trap 23 is re-evaporated (flashed) while flowing through the inflow pipe 13, so that the expander 30 has some steam together with the drain. (Flash steam) flows in. In the expander 30, not only the drained drain but also the steam expands, and the volume of the expansion chamber increases.

発電機34は、その駆動軸35が膨張機30の出力軸33と連結されている。発電機34は、膨張機30の出力軸33によって駆動されて発電する。つまり、蒸気システム1では膨張機30で発生させた動力が発電機34の駆動源として利用される。   The generator 34 has a drive shaft 35 connected to the output shaft 33 of the expander 30. The generator 34 is driven by the output shaft 33 of the expander 30 to generate power. That is, in the steam system 1, the power generated by the expander 30 is used as a drive source for the generator 34.

以上のように、本実施形態の蒸気システム1では、熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレン(復水)が流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機30を備えているため、熱交換器22で発生したドレンを用いて新たな動力を発生させることができる。   As described above, the steam system 1 of the present embodiment includes the expander 30 that flows in the drain (condensate) generated by the condensation of steam in the heat exchanger 22 and expands the drain to generate power. Therefore, new power can be generated using the drain generated in the heat exchanger 22.

そして、発電機34を膨張機30の出力軸33に連結しているため、膨張機30で発生させた回転動力で発電機34を駆動させることができる。そして、発電機34で発電した電力を蒸気システム1に用いられている電動機等に供給することにより、装置全体の省エネルギー化を図ることができる。   Since the generator 34 is connected to the output shaft 33 of the expander 30, the generator 34 can be driven by the rotational power generated by the expander 30. And the energy saving of the whole apparatus can be aimed at by supplying the electric power generated with the generator 34 to the electric motor etc. which are used for the steam system 1. FIG.

〈流量検出装置の構成および流量検出方法〉
流量検出装置40の構成および動作(流量検出方法)について説明する。流量検出装置40は、熱交換器22から流出したドレンの流量を検出することで、熱交換器22の運転状態(性能)を検出するものである。流量検出装置40は、弁状態取得部41と、差圧算出部42と、発電量取得部43と、流量算出部44とを有している。なお、流量検出装置40による流量検出方法は、本願の請求項に係る機器状態検出方法を構成している。
<Configuration of flow rate detection device and flow rate detection method>
The configuration and operation (flow rate detection method) of the flow rate detection device 40 will be described. The flow rate detection device 40 detects the operation state (performance) of the heat exchanger 22 by detecting the flow rate of the drain flowing out from the heat exchanger 22. The flow rate detection device 40 includes a valve state acquisition unit 41, a differential pressure calculation unit 42, a power generation amount acquisition unit 43, and a flow rate calculation unit 44. Note that the flow rate detection method by the flow rate detection device 40 constitutes a device state detection method according to the claims of the present application.

弁状態取得部41は、開閉弁51の開閉状態が自動的に入力される。つまり、開閉弁51が開状態であるか閉状態であるかを弁状態取得部41が取得する。差圧算出部42は、高圧側圧力センサ52で検出された蒸気の圧力と、低圧側圧力センサ53で検出された膨張後のドレンの圧力とを取得する。そして、差圧算出部42は、取得した両圧力の圧力差を算出する。発電量取得部43は、発電機34の発電量を取得する。流量算出部44は、弁状態取得部41、差圧算出部42および発電量取得部43が取得および算出した情報に基づいて、熱交換器22から流出したドレンの流量を算出するように構成されている。   The valve state acquisition unit 41 automatically receives the open / close state of the open / close valve 51. That is, the valve state acquisition unit 41 acquires whether the on-off valve 51 is open or closed. The differential pressure calculation unit 42 acquires the steam pressure detected by the high-pressure side pressure sensor 52 and the expanded drain pressure detected by the low-pressure side pressure sensor 53. Then, the differential pressure calculation unit 42 calculates a pressure difference between the acquired two pressures. The power generation amount acquisition unit 43 acquires the power generation amount of the generator 34. The flow rate calculation unit 44 is configured to calculate the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22 based on the information acquired and calculated by the valve state acquisition unit 41, the differential pressure calculation unit 42, and the power generation amount acquisition unit 43. ing.

具体的に、流量検出装置40による検出動作(流量検出方法)について説明する。蒸気システム1の運転中、開閉弁51が開くことにより蒸気生成部21から蒸気が熱交換器22へ供給される。そして、開閉弁51の開状態を弁状態取得部41が取得する(弁状態検出ステップ)。また、流入管11を流れる蒸気の圧力が高圧側圧力センサ52によって検出され、その検出圧力を差圧算出部42が取得する(差圧算出ステップ)。ここで、流入管11を流れる蒸気の圧力と流出管12を流れるドレンの圧力とは略同じであるため、高圧側圧力センサ52の検出圧力は流出管12を流れるドレンの圧力でもある。そして、スチームトラップ23から流出したドレンが膨張機30に流入して膨張することにより、発電機34が駆動される。発電量取得部43は、発電機34が発電した発電量を取得する(発電量検出ステップ)。また、膨張機30から流出管14に流出した膨張後のドレンの圧力が低圧側圧力センサ53によって検出され、その検出圧力を差圧算出部42が取得する。そして、差圧算出部42では取得した両圧力の圧力差が算出される(差圧算出ステップ)。   Specifically, the detection operation (flow rate detection method) by the flow rate detection device 40 will be described. During the operation of the steam system 1, steam is supplied from the steam generation unit 21 to the heat exchanger 22 by opening the on-off valve 51. And the valve state acquisition part 41 acquires the open state of the on-off valve 51 (valve state detection step). Further, the pressure of the steam flowing through the inflow pipe 11 is detected by the high-pressure sensor 52, and the differential pressure calculation unit 42 acquires the detected pressure (differential pressure calculation step). Here, since the pressure of the steam flowing through the inflow pipe 11 and the pressure of the drain flowing through the outflow pipe 12 are substantially the same, the detected pressure of the high pressure side pressure sensor 52 is also the pressure of the drain flowing through the outflow pipe 12. Then, the drain that has flowed out of the steam trap 23 flows into the expander 30 and expands, whereby the generator 34 is driven. The power generation amount acquisition unit 43 acquires the power generation amount generated by the generator 34 (power generation amount detection step). Further, the pressure of the expanded drain that has flowed out of the expander 30 into the outflow pipe 14 is detected by the low-pressure side pressure sensor 53, and the differential pressure calculation unit 42 acquires the detected pressure. Then, the differential pressure calculation unit 42 calculates the pressure difference between the acquired two pressures (differential pressure calculation step).

そして、流量算出部44では、弁状態取得部41、差圧算出部42および発電量取得部43が取得および算出したそれぞれの情報に基づいて、熱交換器22から流出したドレンの流量が算出される(流量算出ステップ)。ここで言う流量とは、質量流量を意味する。また、熱交換器22から流出したドレンの流量とは、流出管12を流れる液相であるドレンの流量(即ち、流出管12からスチームトラップ23に流入する液相であるドレンの流量)であり、スチームトラップ23から流入管13に流出する液相であるドレンの流量でもある。例えばフロート式のスチームトラップ23では、ドレンを一定量までは貯留し、その一定量を超えるドレンが流入するとその超えた分のドレンが流出する。したがって、長い時間における平均流量としてみると、スチームトラップ23に流入する液相のドレン流量とスチームトラップ23から流出する液相のドレン流量とは互いに同等と言える。   The flow rate calculation unit 44 calculates the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22 based on the information acquired and calculated by the valve state acquisition unit 41, the differential pressure calculation unit 42, and the power generation amount acquisition unit 43. (Flow rate calculation step). The flow rate mentioned here means a mass flow rate. Further, the flow rate of the drain that flows out from the heat exchanger 22 is the flow rate of the drain that is the liquid phase that flows through the outflow pipe 12 (that is, the flow rate of the drain that is the liquid phase that flows into the steam trap 23 from the outflow pipe 12). This is also the flow rate of drain which is a liquid phase flowing out from the steam trap 23 to the inflow pipe 13. For example, in the float type steam trap 23, the drain is stored up to a certain amount, and when the drain exceeding the certain amount flows, the excess drain flows out. Accordingly, when viewed as an average flow rate over a long period of time, it can be said that the drain flow rate of the liquid phase flowing into the steam trap 23 and the drain flow rate of the liquid phase flowing out of the steam trap 23 are equivalent to each other.

流量算出部44は、予め膨張機30におけるドレンの単位時間当たりの流入量(質量流量)と発電機34の発電量との相関データ(図2のグラフ)を有している。図2のグラフは、縦軸が膨張機30におけるドレンの単位時間当たりの流入量(kg/h)(以下、単に膨張機30のドレン流入量ともいう。)を示し、横軸が発電機34の発電量(W)を示す。ここで、膨張機30のドレン流入量とは、液相であるドレンの流入量と気相である蒸気(フラッシュ蒸気)の流入量とを合わせた流入量(質量流量)である。この相関データは、熱交換器22から流出したドレンの圧力と膨張機30から流出した膨張後のドレンの圧力との圧力差に応じて複数設けられている。つまり、流量算出部44はドレンの高低圧力差毎の相関データを有している。   The flow rate calculation unit 44 has correlation data (graph of FIG. 2) between the inflow amount (mass flow rate) of drain per unit time in the expander 30 and the power generation amount of the generator 34 in advance. In the graph of FIG. 2, the vertical axis represents the inflow amount (kg / h) of drain per unit time in the expander 30 (hereinafter, also simply referred to as the drain inflow amount of the expander 30), and the horizontal axis represents the generator 34. Of power generation (W). Here, the drain inflow amount of the expander 30 is an inflow amount (mass flow rate) that is a combination of the inflow amount of drain that is a liquid phase and the inflow amount of steam that is a gas phase (flash steam). A plurality of pieces of correlation data are provided according to the pressure difference between the pressure of the drain that flows out from the heat exchanger 22 and the pressure of the drain that has flowed out of the expander 30. That is, the flow rate calculation unit 44 has correlation data for each high and low pressure difference of the drain.

流量算出ステップでは、先ず、弁状態取得部41が取得した開状態をもって、蒸気配管系10において蒸気やドレンが流れているとして、ドレンの流量算出が可能であると認識される。この認識がされると、複数の相関データの中から、差圧算出部42で算出された圧力差に対応する相関データが抽出される。なお、弁状態取得部41が閉状態を取得している場合、ドレンの流量算出が不可能であるとして流量算出ステップは終了する。対応する相関データが抽出されると、抽出された相関データに基づいて、発電量取得部43が取得した発電量に対応する膨張機30のドレン流入量が抽出される。そして、この抽出されたドレン流入量が熱交換器22から流出したドレンの流量として算出される。以上より、流量算出ステップが終了する。   In the flow rate calculation step, first, it is recognized that the flow rate of the drain can be calculated on the assumption that steam and drain are flowing in the steam piping system 10 with the open state acquired by the valve state acquisition unit 41. When this recognition is performed, correlation data corresponding to the pressure difference calculated by the differential pressure calculation unit 42 is extracted from the plurality of correlation data. If the valve state acquisition unit 41 has acquired the closed state, the flow rate calculation step is terminated assuming that the drain flow rate cannot be calculated. When the corresponding correlation data is extracted, the drain inflow amount of the expander 30 corresponding to the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit 43 is extracted based on the extracted correlation data. Then, the extracted drain inflow amount is calculated as the flow rate of the drain flowing out from the heat exchanger 22. Thus, the flow rate calculation step ends.

以上のように、上記実施形態1によれば、発電機34の発電量に基づいて、熱交換器22の運転状態を検出するようにした。具体的に、上記実施形態1では、膨張機30のドレン流入量と発電機34の発電量との相関データに基づき、検出した発電量に対応する膨張機30のドレン流入量を熱交換器22から流出したドレンの流量として算出するようにした。つまり、上述したようにスチームトラップ23から排出されたドレンは一部が再蒸発(フラッシュ)して膨張機30に流入することから、膨張機30のドレン流入量(液相のドレン流入量と気相の蒸気流入量の和)は、スチームトラップ23に流入する液相のドレンの流量、即ち熱交換器22から流出した液相のドレンの流量に相当する。そのため、膨張機30のドレン流入量を熱交換器22から流出したドレンの流量とすることができる。したがって、熱交換器22から流出したドレンの流量を検出可能となる。よって、例えば対象物の温度等の出力情報が得られない場合であっても、熱交換器22の運転状態(性能)を確認することができる。   As described above, according to the first embodiment, the operating state of the heat exchanger 22 is detected based on the power generation amount of the generator 34. Specifically, in the first embodiment, the drain inflow amount of the expander 30 corresponding to the detected power generation amount is calculated based on the correlation data between the drain inflow amount of the expander 30 and the power generation amount of the generator 34. It was calculated as the flow rate of drain that flowed out of the tank. That is, as described above, a part of the drain discharged from the steam trap 23 is re-evaporated (flushed) and flows into the expander 30, so that the drain inflow amount of the expander 30 (liquid phase drain inflow amount and gas phase The sum of the phase vapor inflows) corresponds to the flow rate of the liquid phase drain flowing into the steam trap 23, that is, the flow rate of the liquid phase drain flowing out of the heat exchanger 22. Therefore, the drain inflow amount of the expander 30 can be set to the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22. Therefore, it becomes possible to detect the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22. Therefore, for example, even when output information such as the temperature of the object cannot be obtained, the operating state (performance) of the heat exchanger 22 can be confirmed.

また、上記実施形態1によれば、熱交換器22から流出したドレンの圧力と膨張機30から流出した膨張後のドレンの圧力との圧力差に応じて複数の相関データを有し、算出したドレンの圧力差に対応する相関データを選択するようにした。そのため、例えば流出管14が別の蒸気配管系に接続されてその蒸気配管系の運転条件によって流出管14の圧力(即ち、膨張機30から流出した膨張後のドレンの圧力)が変動する場合でも、熱交換器22から流出したドレンの流量を適切に算出することが可能になる。流出管14の圧力が変動すると、その圧力と流入管11の圧力(即ち、熱交換器22から流出したドレンの圧力)との圧力差が変化する。膨張機30において流入したドレンの再蒸発率は上記の圧力差によって変化する。つまり、圧力差が大きいと再蒸発率は高くなり、圧力差が小さいと再蒸発率は低くなる。そのため、膨張機30ではドレン流入量が同じでも上記の圧力差によって膨張率が異なり、その結果、発電量が異なる。つまり、膨張機30のドレン流入量と発電量との相関は上記の圧力差によって異なる。この点を考慮し、上記実施形態1では、予め圧力差に応じた複数の相関データを設け、算出した圧力差に対応する相関データを選択するので、熱交換器22から流出したドレンの流量を適切に算出することができる。   Further, according to the first embodiment, a plurality of correlation data is calculated according to the pressure difference between the pressure of the drain flowing out from the heat exchanger 22 and the pressure of the drain after expansion flowing out from the expander 30. Correlation data corresponding to the pressure difference of the drain was selected. Therefore, for example, even when the outflow pipe 14 is connected to another steam piping system and the pressure of the outflow pipe 14 (that is, the pressure of the drained water flowing out from the expander 30) varies depending on the operating conditions of the steam piping system. Thus, it is possible to appropriately calculate the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22. When the pressure in the outflow pipe 14 fluctuates, the pressure difference between the pressure and the pressure in the inflow pipe 11 (that is, the pressure of the drain flowing out from the heat exchanger 22) changes. The re-evaporation rate of the drain that flows in the expander 30 varies depending on the pressure difference. That is, if the pressure difference is large, the reevaporation rate is high, and if the pressure difference is small, the reevaporation rate is low. Therefore, in the expander 30, even if the drain inflow amount is the same, the expansion rate varies depending on the pressure difference, and as a result, the power generation amount varies. That is, the correlation between the drain inflow amount of the expander 30 and the power generation amount varies depending on the pressure difference. Considering this point, in the first embodiment, a plurality of correlation data corresponding to the pressure difference is provided in advance, and the correlation data corresponding to the calculated pressure difference is selected. Therefore, the flow rate of the drain that has flowed out of the heat exchanger 22 is determined. It can be calculated appropriately.

(実施形態1の変形例1)
上記実施形態1の変形例1について説明する。本変形例は、図3に示すように、上記実施形態1の蒸気配管系10においてスチームトラップ23と膨張機30との間にフラッシュタンク24が設けられているものである。
(Modification 1 of Embodiment 1)
A first modification of the first embodiment will be described. In this modification, as shown in FIG. 3, a flash tank 24 is provided between the steam trap 23 and the expander 30 in the steam piping system 10 of the first embodiment.

フラッシュタンク24は、入口部24aが流入管15を介してスチームトラップ23に接続されている。フラッシュタンク24は、スチームトラップ23から排出されたドレン、即ち熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレン(復水)が入口部24aを通して流入する。フラッシュタンク24は、流入したドレンの一部を蒸発させるように構成されている。フラッシュタンク24の内部は、上流側にスチームトラップ23が設けられていることにより、熱交換器22から流出する高圧ドレンよりも圧力の低い低圧雰囲気となっている。フラッシュタンク24内では、流入したドレンの一部は減圧により再蒸発(フラッシュ)して低圧の蒸気(フラッシュ蒸気)となり、残りのドレンは低圧ドレンとなる。つまり、ドレンは減圧されると共に温度(飽和温度)も低下し、その低下した温度に相当する熱がドレンの蒸発潜熱として用いられる。こうして、フラッシュタンク24内は低圧ドレンの液層と低圧蒸気の気層とに分かれる。   The flash tank 24 has an inlet 24 a connected to the steam trap 23 through the inflow pipe 15. The drain discharged from the steam trap 23, that is, the drain (condensate) generated by the condensation of the steam in the heat exchanger 22 flows into the flash tank 24 through the inlet 24a. The flash tank 24 is configured to evaporate part of the drained drain. The inside of the flash tank 24 has a low-pressure atmosphere having a pressure lower than that of the high-pressure drain flowing out from the heat exchanger 22 by providing the steam trap 23 on the upstream side. In the flash tank 24, a part of the drained water is re-evaporated (flashed) by decompression to become low-pressure steam (flash steam), and the remaining drain becomes low-pressure drain. That is, the drain is depressurized and the temperature (saturation temperature) is lowered, and the heat corresponding to the lowered temperature is used as the latent heat of evaporation of the drain. Thus, the flash tank 24 is divided into a liquid layer of low-pressure drain and a gas layer of low-pressure steam.

フラッシュタンク24には、低圧ドレンの液層に連通する第1出口部24bと、低圧蒸気の気層に連通する第2出口部24cとが設けられている。第1出口部24bは、ドレン排出管16を介して膨張機30に接続されている。第2出口部24cは蒸気排出管17の一端が接続され、蒸気排出管17の他端は低圧ラインに接続されている。ドレン排出管16はフラッシュタンク24から低圧ドレンが排出され、蒸気排出管17はフラッシュタンク24から低圧蒸気が排出される。蒸気排出管17には、低圧ラインへ向かう流れのみを許容する逆止弁27が設けられている。なお、図示しないが、低圧ラインに流れた低圧蒸気は例えば低圧用の熱交換器に供給されて熱交換器22を流れる対象物とは別の対象物に放熱して凝縮する。   The flash tank 24 is provided with a first outlet portion 24b that communicates with the liquid layer of low-pressure drain and a second outlet portion 24c that communicates with the gas layer of low-pressure steam. The first outlet portion 24 b is connected to the expander 30 via the drain discharge pipe 16. One end of the steam exhaust pipe 17 is connected to the second outlet 24c, and the other end of the steam exhaust pipe 17 is connected to a low pressure line. The drain discharge pipe 16 discharges low-pressure drain from the flash tank 24, and the steam discharge pipe 17 discharges low-pressure steam from the flash tank 24. The steam discharge pipe 17 is provided with a check valve 27 that allows only a flow toward the low pressure line. Although not shown, the low-pressure steam that has flowed through the low-pressure line is supplied to, for example, a low-pressure heat exchanger and dissipates heat to an object that is different from the object that flows through the heat exchanger 22, and condenses.

本変形例の蒸気配管系10では、フラッシュタンク24の第1出口部24bから排出された低圧ドレンが膨張機30の膨張室に流入し、その流入したドレンを膨張させることによって動力が発生する。つまり、本変形例において、フラッシュタンク24はドレンのみを膨張機30へ向かって排出するドレン供給部を構成している。なお、フラッシュタンク24には液面計25と圧力計26が設けられている。液面計25はフラッシュタンク24内の低圧ドレンの液面高さを測定し、圧力計26はフラッシュタンク24内の低圧蒸気の圧力(フラッシュタンク24の内部圧力に相当)を測定する。   In the steam piping system 10 of the present modification, low-pressure drain discharged from the first outlet portion 24b of the flash tank 24 flows into the expansion chamber of the expander 30, and power is generated by expanding the drained drain. That is, in this modification, the flash tank 24 constitutes a drain supply unit that discharges only the drain toward the expander 30. The flash tank 24 is provided with a liquid level gauge 25 and a pressure gauge 26. The liquid level gauge 25 measures the liquid level height of the low pressure drain in the flash tank 24, and the pressure gauge 26 measures the pressure of the low pressure steam in the flash tank 24 (corresponding to the internal pressure of the flash tank 24).

本変形例の蒸気システム1では、熱交換器22で発生したドレンをフラッシュタンク24で再蒸発(フラッシュ)させ、その低圧蒸気を低圧ラインへ供給し熱源として再利用した。そのため、熱交換器22で発生したドレンの熱を一部回収することができるので、省エネルギー化を図ることができる。   In the steam system 1 of this modification, drain generated in the heat exchanger 22 is re-evaporated (flashed) in the flash tank 24, and the low-pressure steam is supplied to the low-pressure line and reused as a heat source. Therefore, a part of the heat of the drain generated in the heat exchanger 22 can be recovered, so that energy saving can be achieved.

そして、本変形例においても、上記実施形態1と同様、流量検出装置40の流量算出部44では、弁状態取得部41、差圧算出部42および発電量取得部43が取得および算出したそれぞれの情報に基づいて、熱交換器22から流出したドレンの流量が算出される。本変形例において、熱交換器22から流出したドレンの流量とは、流出管12を流れる液相であるドレンの流量(即ち、流出管12からスチームトラップ23に流入する液相であるドレンの流量)であり、スチームトラップ23から流入管15に流出する液相であるドレンの流量でもある。フラッシュタンク24に流入するドレン(液相のドレンおよび気相の蒸気)の流量は、フラッシュタンク24から流出する液相のドレンおよび気相の蒸気の流量である。フラッシュタンク24では、ドレンを一定量までは貯留し、その一定量を超えるドレンが流入するとその超えた分のドレンが流出する。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態1と同様である。   Also in the present modification, as in the first embodiment, each of the flow rate calculation unit 44 of the flow rate detection device 40 acquired and calculated by the valve state acquisition unit 41, the differential pressure calculation unit 42, and the power generation amount acquisition unit 43. Based on the information, the flow rate of the drain flowing out of the heat exchanger 22 is calculated. In the present modification, the flow rate of drain that flows out from the heat exchanger 22 is the flow rate of drain that is the liquid phase that flows through the outflow tube 12 (that is, the flow rate of drain that is the liquid phase that flows into the steam trap 23 from the outflow tube 12). It is also the flow rate of the drain which is the liquid phase flowing out from the steam trap 23 to the inflow pipe 15. The flow rate of the drain (liquid phase drain and vapor phase vapor) flowing into the flash tank 24 is the flow rate of the liquid phase drain and vapor phase vapor flowing out of the flash tank 24. In the flash tank 24, the drain is stored up to a certain amount, and when the drain exceeding the certain amount flows, the excess drain flows out. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施形態1の変形例2)
上記実施形態1の変形例2について説明する。本変形例は、図4に示すように、上記実施形態1の蒸気配管系10において、複数(本変形例では、6つ)の蒸気使用系統と、該複数の蒸気使用系統で発生したドレンが集合するドレン集合部28とが設けられているものである。
(Modification 2 of Embodiment 1)
A second modification of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the present modification includes a plurality of (six in this modification) steam use systems and drains generated in the plurality of steam use systems in the steam piping system 10 of the first embodiment. A drain collecting unit 28 is provided.

具体的に、6つの蒸気使用系統は、それぞれ、熱交換器22およびスチームトラップ23を有している。蒸気生成部21は、流入管11を介して6つの蒸気使用系統に接続されている。つまり、流入管11は6つに分岐して蒸気使用系統に接続されている。また、本変形例の流入管11では、6つに分岐する前の上流部分に開閉弁51および圧力センサ52が設けられている。なお、上述した蒸気使用系統の数は、単なる一例である。   Specifically, each of the six steam use systems has a heat exchanger 22 and a steam trap 23. The steam generation unit 21 is connected to six steam usage systems via the inflow pipe 11. That is, the inflow pipe 11 is branched into six and connected to the steam use system. Moreover, in the inflow pipe 11 of this modification, the on-off valve 51 and the pressure sensor 52 are provided in the upstream part before branching into six. The number of steam use systems described above is merely an example.

各蒸気使用系統において、熱交換器22の第1流路22aは、上記実施形態1と同様、一端が流入管11を介して蒸気生成部21に接続され、他端が流出管12を介してスチームトラップ23に接続されている。なお、図4では、熱交換器22の第2流路22bについて図示を省略しているが、上記実施形態1と同様に接続されている。   In each steam use system, the first flow path 22a of the heat exchanger 22 has one end connected to the steam generation unit 21 through the inflow pipe 11 and the other end through the outflow pipe 12 as in the first embodiment. Connected to the steam trap 23. In addition, although illustration is abbreviate | omitted about the 2nd flow path 22b of the heat exchanger 22 in FIG. 4, it is connected similarly to the said Embodiment 1. FIG.

ドレン集合部28は、比較的細長い管状の容器である。ドレン集合部28は、6つの蒸気使用系統のそれぞれと流入管18を介して接続されている。つまり、流入管18はスチームトラップ23の出口部とドレン集合部28との間に接続されている。ドレン集合部28は、各蒸気使用系統の熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレンが流入して集合する。スチームトラップ23は、ドレンのみをドレン集合部28へ向かって排出する。ドレン集合部28の底部には、ドレン排出管19が接続されている。ドレン排出管19は、ドレン集合部28のドレンおよび蒸気が排出される。   The drain collecting portion 28 is a relatively elongated tubular container. The drain collecting portion 28 is connected to each of the six steam use systems via the inflow pipe 18. That is, the inflow pipe 18 is connected between the outlet portion of the steam trap 23 and the drain collecting portion 28. In the drain collecting unit 28, the drain generated by the condensation of the steam in the heat exchanger 22 of each steam use system flows and gathers. The steam trap 23 discharges only the drain toward the drain collecting portion 28. A drain discharge pipe 19 is connected to the bottom of the drain collecting portion 28. The drain discharge pipe 19 discharges the drain and steam from the drain collecting portion 28.

本変形例の蒸気配管系10では、ドレン集合部28からドレン排出管19に排出されたドレンおよび蒸気が膨張機30の膨張室に流入し、その流入したドレン等を膨張させることによって動力が発生する。つまり、本変形例において、ドレン集合部28はドレンを膨張機30へ向かって排出するドレン供給部を構成している。   In the steam piping system 10 of this modification, the drain and steam discharged from the drain collecting portion 28 to the drain discharge pipe 19 flow into the expansion chamber of the expander 30, and power is generated by expanding the drained drain and the like. To do. That is, in this modification, the drain collecting unit 28 constitutes a drain supply unit that discharges the drain toward the expander 30.

本変形例の蒸気システム1では、熱交換器22を有する複数の蒸気使用系統で発生したドレンが流入して集合するドレン集合部28を設けているため、配管接続の簡素化や装置の小型化を図ることができる。   In the steam system 1 according to this modification, the drain collecting portion 28 is provided in which drains generated in a plurality of steam using systems having the heat exchanger 22 flow and gather, so that the piping connection is simplified and the apparatus is downsized. Can be achieved.

そして、本変形例においても、上記実施形態1と同様、流量検出装置40の流量算出部44では、弁状態取得部41、差圧算出部42および発電量取得部43が取得および算出したそれぞれの情報に基づいて、ドレンの流量が算出される。本変形例では、複数の熱交換器22から流出したドレンの総流量が算出される。複数の熱交換器22から流出したドレンの総流量とは、複数の流出管12を流れる液相であるドレンの総流量(即ち、複数のスチームトラップ23に流入する液相であるドレンの総流量)であり、複数のスチームトラップ23から流出する液相であるドレンの総流量でもある。ドレン集合部28に流入するドレン(液相のドレンおよび気相の蒸気)の総流量は、ドレン集合部28から流出するドレンおよび蒸気の流量である。ドレン集合部28では、集合したドレンがより連続的に且つ平均的に流出する。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態1と同様である。   Also in the present modification, as in the first embodiment, each of the flow rate calculation unit 44 of the flow rate detection device 40 acquired and calculated by the valve state acquisition unit 41, the differential pressure calculation unit 42, and the power generation amount acquisition unit 43. Based on the information, the flow rate of the drain is calculated. In this modification, the total flow rate of the drain that flows out from the plurality of heat exchangers 22 is calculated. The total flow rate of drain flowing out from the plurality of heat exchangers 22 is the total flow rate of drain that is the liquid phase flowing through the multiple outflow pipes 12 (that is, the total flow rate of drain that is the liquid phase flowing into the plurality of steam traps 23). And the total flow rate of drain which is a liquid phase flowing out from the plurality of steam traps 23. The total flow rate of the drain (liquid phase drain and vapor phase steam) flowing into the drain collecting portion 28 is the flow rate of the drain and steam flowing out from the drain collecting portion 28. In the drain collecting unit 28, the collected drain flows out more continuously and on average. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the first embodiment.

なお、上記実施形態1では、実際は、流入管11や流出管12においても蒸気の一部が凝縮してドレンとなる場合がある。上記実施形態1の蒸気システム1において、膨張機30に流入するドレンには、熱交換器22で発生したドレンだけでなく流入管11や流出管12で発生したドレンも含まれる。   In the first embodiment, in reality, a part of the vapor may be condensed in the inflow pipe 11 and the outflow pipe 12 to become drain. In the steam system 1 of the first embodiment, the drain that flows into the expander 30 includes not only the drain generated in the heat exchanger 22 but also the drain generated in the inflow pipe 11 and the outflow pipe 12.

(実施形態2)
本願の実施形態2について説明する。図5に示すように、本実施形態の蒸気システム1は、上記実施形態1において、蒸気配管系10の構成を変更すると共に、流量検出装置40に代えて異常診断装置70を備えるようにしたものである。本実施形態の蒸気システム1において、異常診断装置70は本願の請求項に係る機器状態検出装置を構成している。ここでは、上記実施形態1と異なる点について説明する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present application will be described. As shown in FIG. 5, the steam system 1 according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the steam piping system 10 is changed and an abnormality diagnosis device 70 is provided instead of the flow rate detection device 40. It is. In the steam system 1 of the present embodiment, the abnormality diagnosis device 70 constitutes a device state detection device according to the claims of the present application. Here, differences from the first embodiment will be described.

流入管11には、開閉弁51と圧力センサ54が設けられている。開閉弁51は、上記実施形態1と同様、開閉動作を行うことによって、蒸気生成部21から熱交換器22への蒸気供給を許可または停止する。圧力センサ54は、流入管11を流れる蒸気の圧力を検出する。また、流出管62には、温度センサ55が設けられている。温度センサ55は、流出管62を流れる対象物の温度を検出する。蒸気配管系10におけるその他の構成は、上記実施形態1と同様である。   The inflow pipe 11 is provided with an on-off valve 51 and a pressure sensor 54. The on-off valve 51 permits or stops the steam supply from the steam generating unit 21 to the heat exchanger 22 by performing an opening / closing operation as in the first embodiment. The pressure sensor 54 detects the pressure of the steam flowing through the inflow pipe 11. The outflow pipe 62 is provided with a temperature sensor 55. The temperature sensor 55 detects the temperature of the object flowing through the outflow pipe 62. Other configurations in the steam piping system 10 are the same as those in the first embodiment.

〈異常診断装置の構成および異常診断方法〉
異常診断装置70の構成および動作(異常診断方法)について説明する。異常診断装置70は、蒸気システム1の運転中においてスチームトラップ23および膨張機30の異常状態(運転状態)を検出するものである。異常診断装置70は、弁状態取得部71と、放熱量情報取得部72と、発電量取得部73と、異常判断部74とを有している。なお、異常診断装置70による異常診断方法は、本願の請求項に係る機器状態検出方法を構成している。
<Configuration of abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method>
The configuration and operation (abnormality diagnosis method) of the abnormality diagnosis apparatus 70 will be described. The abnormality diagnosis device 70 detects an abnormal state (operating state) of the steam trap 23 and the expander 30 during the operation of the steam system 1. The abnormality diagnosis device 70 includes a valve state acquisition unit 71, a heat radiation amount information acquisition unit 72, a power generation amount acquisition unit 73, and an abnormality determination unit 74. Note that the abnormality diagnosis method by the abnormality diagnosis apparatus 70 constitutes a device state detection method according to the claims of the present application.

弁状態取得部71は、開閉弁51の開閉状態が自動的に入力される。つまり、開閉弁51が開状態であるか閉状態であるかを弁状態取得部71が取得する。放熱量情報取得部72は、温度センサ55によって検出された対象物の温度(以下、対象物の加熱温度とも言う。)を取得する。対象物の加熱温度は、熱交換器22における蒸気の放熱量に関する情報の一つである。つまり、対象物の加熱温度が分かれば蒸気の放熱量が分かる。発電量取得部73は、発電機34の発電量を取得する。異常判断部74は、弁状態取得部71、放熱量情報取得部72および発電量取得部73が取得した情報に基づいて、スチームトラップ23および膨張機30の異常状態について判断するように構成されている。   The valve state acquisition unit 71 automatically receives the open / close state of the open / close valve 51. That is, the valve state acquisition unit 71 acquires whether the on-off valve 51 is in an open state or a closed state. The heat release amount information acquisition unit 72 acquires the temperature of the object detected by the temperature sensor 55 (hereinafter also referred to as the heating temperature of the object). The heating temperature of the object is one piece of information regarding the heat radiation amount of the steam in the heat exchanger 22. That is, if the heating temperature of the object is known, the heat release amount of the steam can be known. The power generation amount acquisition unit 73 acquires the power generation amount of the generator 34. The abnormality determination unit 74 is configured to determine an abnormal state of the steam trap 23 and the expander 30 based on information acquired by the valve state acquisition unit 71, the heat radiation amount acquisition unit 72, and the power generation amount acquisition unit 73. Yes.

具体的に、異常診断装置70による検出動作(異常診断方法)について説明する。蒸気システム1の運転中、開閉弁51が開くことにより蒸気生成部21から蒸気が熱交換器22へ供給される。そして、開閉弁51の開状態を弁状態取得部71が取得する(弁状態検出ステップ)。一方、対象物が流入管61を通じて熱交換器22へ供給される。熱交換器22では、蒸気が放熱して凝縮し、対象物が加熱されて流出管62に流出する。そして、流出管62を流れる対象物の温度が温度センサ55によって検出され、その検出温度を放熱量情報取得部72が取得する(放熱量情報検出ステップ)。熱交換器22で蒸気の凝縮によって発生したドレンは、スチームトラップ23を介して膨張機30に流入する。膨張機30に流入したドレンは膨張し、これによって発電機34が駆動される。発電量取得部73は、発電機34が発電した発電量を取得する(発電量検出ステップ)。   Specifically, the detection operation (abnormality diagnosis method) by the abnormality diagnosis device 70 will be described. During the operation of the steam system 1, steam is supplied from the steam generation unit 21 to the heat exchanger 22 by opening the on-off valve 51. And the valve state acquisition part 71 acquires the open state of the on-off valve 51 (valve state detection step). On the other hand, the object is supplied to the heat exchanger 22 through the inflow pipe 61. In the heat exchanger 22, the steam dissipates heat and condenses, and the object is heated and flows out to the outflow pipe 62. And the temperature of the target object which flows through the outflow pipe 62 is detected by the temperature sensor 55, and the heat radiation amount information acquisition part 72 acquires the detected temperature (heat radiation amount information detection step). The drain generated by the condensation of the steam in the heat exchanger 22 flows into the expander 30 through the steam trap 23. The drain that has flowed into the expander 30 expands, thereby driving the generator 34. The power generation amount acquisition unit 73 acquires the power generation amount generated by the generator 34 (power generation amount detection step).

そして、異常判断部74では、弁状態取得部71、放熱量情報取得部72および発電量取得部73が取得したそれぞれの情報に基づいて、スチームトラップ23および膨張機30が異常状態であるか否かが判断される(異常判断ステップ)。ここに、スチームトラップ23の異常状態とは、例えば、スチームトラップ23においてドレンの排出量が流入量に対して多くなる漏れ状態や、ドレンの排出量が流入量に対して少なくなる詰まり状態を言う。膨張機30の異常状態とは、例えば、ドレンが適切に流入しているにも拘わらず出力軸33の回転不良が生じている状態を言う。   And in the abnormality determination part 74, whether the steam trap 23 and the expander 30 are in an abnormal state based on each information which the valve state acquisition part 71, the heat radiation amount information acquisition part 72, and the electric power generation amount acquisition part 73 acquired. Is determined (abnormality determination step). Here, the abnormal state of the steam trap 23 refers to, for example, a leakage state where the drain discharge amount increases with respect to the inflow amount in the steam trap 23 or a clogged state where the drain discharge amount decreases with respect to the inflow amount. . The abnormal state of the expander 30 refers to, for example, a state in which the rotation failure of the output shaft 33 occurs despite the drain appropriately flowing.

異常判断部74は、予め、正常運転時の対象物の加熱温度と発電機34の発電量との相関データを有している。異常判断ステップでは、先ず、弁状態取得部71が取得した開状態をもって、蒸気システム1が運転中であると認識される。この認識がされると、放熱量情報取得部72が取得した対象物の加熱温度と、発電量取得部73が取得した発電量との関係に基づいて、スチームトラップ23および膨張機30の異常状態が判断される。なお、弁状態取得部71が閉状態を取得している場合、蒸気システム1が停止中であるとして異常判断ステップは終了する。   The abnormality determination unit 74 has correlation data between the heating temperature of the object during normal operation and the amount of power generated by the generator 34 in advance. In the abnormality determination step, first, it is recognized that the steam system 1 is in operation with the open state acquired by the valve state acquisition unit 71. When this recognition is made, the abnormal state of the steam trap 23 and the expander 30 based on the relationship between the heating temperature of the object acquired by the heat radiation amount information acquisition unit 72 and the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit 73. Is judged. In addition, when the valve state acquisition part 71 is acquiring the closed state, the abnormality determination step is terminated because the steam system 1 is stopped.

具体的に、異常判断ステップでは、取得した対象物の加熱温度に対する発電量の関係を上述した相関データと照らし合わせることにより判断が行われる。以下、3つの判断ケースについて説明する。   Specifically, in the abnormality determination step, the determination is performed by comparing the acquired relationship of the power generation amount with the heating temperature of the target object with the correlation data described above. Hereinafter, three determination cases will be described.

〈判断ケース1〉
取得した対象物の加熱温度に対して取得した発電量の値が相関データにおける値と略一致する場合、スチームトラップ23および膨張機30は異常状態ではないと判断される。
<Judgment Case 1>
When the acquired power generation value with respect to the acquired heating temperature of the object substantially matches the value in the correlation data, it is determined that the steam trap 23 and the expander 30 are not in an abnormal state.

〈判断ケース2〉
取得した対象物の加熱温度に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも高い場合、スチームトラップ23は異常状態であると判断される。発電量の値が相関データの値よりも高い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも多いことが分かる。そうすると、スチームトラップ23から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも多いことが分かり、その結果、スチームトラップ23はドレンが必要以上に流出している異常状態(即ち、漏れ状態)であると判断される。
<Judgment Case 2>
If the acquired power generation value with respect to the acquired heating temperature of the object is higher than the value in the correlation data, it is determined that the steam trap 23 is in an abnormal state. When the value of the power generation amount is higher than the value of the correlation data, it can be seen that the inflow amount of drain in the expander 30 is larger than the inflow amount during normal operation. Then, it can be seen that the amount of drain discharged from the steam trap 23 is larger than the amount during normal operation. As a result, the steam trap 23 is in an abnormal state (ie, a leak state) in which drain is flowing out more than necessary. It is judged that there is.

〈判断ケース3〉
取得した対象物の加熱温度に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも低い場合、スチームトラップ23および膨張機30の少なくとも一方は異常状態であると判断される。発電量の値が相関データの値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも少ないことが考えられる。そうすると、スチームトラップ23から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも少ないことが分かり、その結果、スチームトラップ23はドレンが流出しにくい異常状態(即ち、詰まり状態)であると判断される。一方で、発電量の値が相関データの値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量は適切であるが、膨張機30の出力軸33が回転不良を起こしていることが考えられる。そうすると、膨張機30が異常状態であると判断される。以上より、異常判断ステップが終了する。
<Judgment Case 3>
When the acquired power generation value with respect to the acquired heating temperature of the object is lower than the value in the correlation data, it is determined that at least one of the steam trap 23 and the expander 30 is in an abnormal state. When the value of the power generation amount is lower than the value of the correlation data, it is conceivable that the inflow amount of drain in the expander 30 is smaller than the inflow amount during normal operation. Then, it can be seen that the amount of drain discharged from the steam trap 23 is smaller than the amount during normal operation. As a result, it is determined that the steam trap 23 is in an abnormal state (ie, clogged state) in which drain does not easily flow out. The On the other hand, when the value of the power generation amount is lower than the value of the correlation data, the inflow amount of drain in the expander 30 is appropriate, but it is considered that the output shaft 33 of the expander 30 has caused a rotation failure. Then, it is determined that the expander 30 is in an abnormal state. Thus, the abnormality determination step ends.

以上のように、上記実施形態2によれば、発電機34の発電量に基づいて、スチームトラップ23の異常状態(運転状態)を検出するようにした。具体的に、上記実施形態2では、熱交換器22における蒸気の放熱量に関する情報(対象物の加熱温度)と、発電機34の発電量との関係に基づいて、スチームトラップ23が異常状態であるか否かを判断するようにした。したがって、スチームトラップ23におけるドレンの流入出量を検出しなくても、スチームトラップ23の詰まり状態や漏れ状態といった異常状態をいち早く検出することが可能である。   As described above, according to the second embodiment, the abnormal state (operating state) of the steam trap 23 is detected based on the power generation amount of the generator 34. Specifically, in the second embodiment, the steam trap 23 is in an abnormal state based on the relationship between the information regarding the heat dissipation amount of steam in the heat exchanger 22 (heating temperature of the object) and the power generation amount of the generator 34. Judgment whether or not there is. Therefore, it is possible to quickly detect an abnormal state such as a clogged state or a leaked state of the steam trap 23 without detecting the inflow / outflow amount of drain in the steam trap 23.

また、上記実施形態2では、熱交換器22における蒸気の放熱量に関する情報(対象物の加熱温度)と、発電機34の発電量との関係に基づいて、スチームトラップ23だけでなく膨張機30が異常状態であるか否かも判断可能であるため、蒸気システム1において広範な異常を検知することが可能になる。   Moreover, in the said Embodiment 2, not only the steam trap 23 but the expander 30 based on the relationship between the information regarding the heat dissipation amount of the steam in the heat exchanger 22 (the heating temperature of the object) and the power generation amount of the power generator 34. Since it is also possible to determine whether or not is in an abnormal state, it is possible to detect a wide range of abnormalities in the steam system 1.

(実施形態2の変形例1)
上記実施形態2の変形例1について説明する。本変形例は、図6に示すように、上記実施形態2の蒸気配管系10において、上記実施形態1の変形例1と同様、スチームトラップ23と膨張機30との間にフラッシュタンク24が設けられているものである。
(Modification 1 of Embodiment 2)
A first modification of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 6, in this modified example, a flash tank 24 is provided between the steam trap 23 and the expander 30 in the steam piping system 10 of the second embodiment, as in the first modified example of the first embodiment. It is what has been.

本変形例においても、上記実施形態2と同様、異常診断装置70の異常判断部74では、弁状態取得部71、放熱量情報取得部72および発電量取得部73が取得したそれぞれの情報に基づいて、スチームトラップ23および膨張機30が異常状態であるか否かが判断される。   Also in the present modification, as in the second embodiment, the abnormality determination unit 74 of the abnormality diagnosis device 70 is based on the respective information acquired by the valve state acquisition unit 71, the heat radiation amount information acquisition unit 72, and the power generation amount acquisition unit 73. Thus, it is determined whether or not the steam trap 23 and the expander 30 are in an abnormal state.

つまり、上述した判断ケース2のように、取得した対象物の加熱温度に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも高い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも多いことが分かる。そうすると、フラッシュタンク24から排出されるドレン(低圧ドレン)の量が正常運転時の量よりも多いことが分かり、その結果、スチームトラップ23から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも多いことが分かる。よって、スチームトラップ23はドレンが必要以上に流出している異常状態(即ち、漏れ状態)であると判断される。なお、この場合、フラッシュタンク24では蒸気排出管17に流出する蒸気(低圧蒸気)の量が低圧ラインの運転状態によって制限されるため余剰の蒸気(低圧蒸気)がドレンと共にドレン排出管16に流出する。   That is, as in the case 2 described above, when the acquired power generation value with respect to the acquired heating temperature of the object is higher than the value in the correlation data, the amount of drain inflow in the expander 30 is that during normal operation. It can be seen that there is more than the inflow. Then, it can be seen that the amount of drain (low pressure drain) discharged from the flash tank 24 is larger than the amount during normal operation. As a result, the amount of drain discharged from the steam trap 23 is larger than the amount during normal operation. I understand that there are many. Therefore, it is determined that the steam trap 23 is in an abnormal state (ie, a leakage state) in which drain is flowing out more than necessary. In this case, in the flash tank 24, the amount of steam (low pressure steam) flowing out to the steam discharge pipe 17 is limited by the operating state of the low pressure line, so surplus steam (low pressure steam) flows into the drain discharge pipe 16 together with the drain. To do.

また、上述した判断ケース3のように、取得した対象物の加熱温度に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも少ないことが考えられる。そうすると、フラッシュタンク24から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも少ないことが分かり、その結果、スチームトラップ23から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも少ないことが分かる。よって、スチームトラップ23はドレンが流出しにくい異常状態(即ち、詰まり状態)であると判断される。一方で、発電量の値が相関データの値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量は適切であるが、膨張機30の出力軸33が回転不良を起こしていることが考えられる。そうすると、膨張機30が異常状態であると判断される。その他の構成、作用および効果は、上記実施形態2と同様である。   In addition, as in the above-described determination case 3, when the power generation amount acquired with respect to the acquired heating temperature of the object is lower than the value in the correlation data, the amount of drain inflow in the expander 30 is that during normal operation. It may be less than the inflow. Then, it can be seen that the amount of drain discharged from the flash tank 24 is smaller than the amount during normal operation, and as a result, the amount of drain discharged from the steam trap 23 is smaller than the amount during normal operation. . Therefore, it is determined that the steam trap 23 is in an abnormal state (that is, a clogged state) in which drain does not easily flow out. On the other hand, when the value of the power generation amount is lower than the value of the correlation data, the inflow amount of drain in the expander 30 is appropriate, but it is considered that the output shaft 33 of the expander 30 has caused a rotation failure. Then, it is determined that the expander 30 is in an abnormal state. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the second embodiment.

(実施形態2の変形例2)
上記実施形態2の変形例2について説明する。本変形例は、図7に示すように、上記実施形態2の蒸気配管系10において、上記実施形態1の変形例2と同様、複数(本変形例では、6つ)の蒸気使用系統と、該複数の蒸気使用系統で発生したドレンが集合するドレン集合部28とが設けられているものである。
(Modification 2 of Embodiment 2)
A second modification of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 7, in the steam piping system 10 of the second embodiment, the present modified example has a plurality (six in this modified example) of steam use systems, as in the second modified example of the first embodiment. A drain collecting portion 28 for collecting drains generated in the plurality of steam using systems is provided.

本変形例の流入管11では、6つに分岐する前の上流部分に開閉弁51および圧力センサ54が設けられている。なお、図7では、各熱交換器22の第2流路22bや温度センサ55について図示を省略しているが、上記実施形態2と同様に接続されている。   In the inflow pipe 11 of this modification, an on-off valve 51 and a pressure sensor 54 are provided in the upstream portion before branching into six. In addition, although illustration is abbreviate | omitted about the 2nd flow path 22b and the temperature sensor 55 of each heat exchanger 22 in FIG. 7, it is connected similarly to the said Embodiment 2. FIG.

本変形例においても、上記実施形態2と同様、異常診断装置70の異常判断部74では、弁状態取得部71、放熱量情報取得部72および発電量取得部73が取得したそれぞれの情報に基づいて、スチームトラップ23および膨張機30が異常状態であるか否かが判断される。   Also in the present modification, as in the second embodiment, the abnormality determination unit 74 of the abnormality diagnosis device 70 is based on the respective information acquired by the valve state acquisition unit 71, the heat radiation amount information acquisition unit 72, and the power generation amount acquisition unit 73. Thus, it is determined whether or not the steam trap 23 and the expander 30 are in an abnormal state.

具体的に、本変形例の放熱量情報取得部72は、複数の温度センサ55によって検出された対象物の加熱温度を取得し、その取得した複数の対象物の加熱温度の平均値を算出する(放熱量情報検出ステップ)。本変形例の異常判断部74は、予め、正常運転時の複数の対象物の加熱温度の平均値と発電機34の発電量との相関データを有している。そして、異常判断ステップでは、放熱量情報取得部72が算出した対象物の加熱温度の平均値に対する発電量取得部73が取得した発電量の関係を上記の相関データと照らし合わせることにより判断が行われる。具体的には次の通りである。   Specifically, the heat release amount information acquisition unit 72 of the present modification acquires the heating temperatures of the objects detected by the plurality of temperature sensors 55 and calculates the average value of the acquired heating temperatures of the plurality of objects. (Heat release information detection step). The abnormality determination unit 74 of this modification has correlation data between the average value of the heating temperatures of a plurality of objects during normal operation and the power generation amount of the generator 34 in advance. In the abnormality determination step, the determination is made by comparing the relationship of the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit 73 with the average value of the heating temperature of the object calculated by the heat dissipation amount information acquisition unit 72 against the correlation data. Is called. Specifically, it is as follows.

上述した判断ケース1のように、算出した対象物の加熱温度の平均値に対して取得した発電量の値が相関データにおける値と略一致する場合、複数のスチームトラップ23および膨張機30は異常状態ではないと判断される。   As in the case 1 described above, when the calculated power generation value with respect to the calculated average heating temperature of the target object substantially matches the value in the correlation data, the plurality of steam traps 23 and the expanders 30 are abnormal. It is determined that it is not in a state.

上述した判断ケース2のように、算出した対象物の加熱温度の平均値に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも高い場合、複数のスチームトラップ23の何れかは異常状態であると判断される。発電量の値が相関データの値よりも高い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも多いことが分かる。そうすると、ドレン集合部28から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも多いことが分かり、その結果、複数のスチームトラップ23から排出されるドレンの総量が正常運転時の量よりも多いことが分かる。よって、複数のスチームトラップ23の何れかはドレンが必要以上に流出している異常状態(即ち、漏れ状態)であると判断される。   As in the case 2 described above, when the power generation amount acquired with respect to the calculated average heating temperature of the object is higher than the value in the correlation data, any of the plurality of steam traps 23 is in an abnormal state. It is judged that there is. When the value of the power generation amount is higher than the value of the correlation data, it can be seen that the inflow amount of drain in the expander 30 is larger than the inflow amount during normal operation. Then, it can be seen that the amount of drain discharged from the drain collecting portion 28 is larger than the amount during normal operation, and as a result, the total amount of drain discharged from the plurality of steam traps 23 is larger than the amount during normal operation. I understand that. Therefore, any of the plurality of steam traps 23 is determined to be in an abnormal state (ie, a leakage state) in which drain is flowing out more than necessary.

上述した判断ケース3のように、算出した対象物の加熱温度の平均値に対して取得した発電量の値が相関データにおける値よりも低い場合、スチームトラップ23および膨張機30の少なくとも一方は異常状態であると判断される。発電量の値が相関データの値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量が正常運転時の流入量よりも少ないことが考えられる。そうすると、ドレン集合部28から排出されるドレンの量が正常運転時の量よりも少ないことが分かり、その結果、複数のスチームトラップ23から排出されるドレンの総量が正常運転時の量よりも少ないことが分かる。よって、複数のスチームトラップ23の何れかはドレンが流出しにくい異常状態(即ち、詰まり状態)であると判断される。一方で、発電量の値が相関データの値よりも低い場合、膨張機30におけるドレンの流入量は適切であるが、膨張機30の出力軸33が回転不良を起こしていることが考えられる。そうすると、膨張機30が異常状態であると判断される。   As in the case 3 described above, when the power generation amount acquired with respect to the calculated average heating temperature of the object is lower than the value in the correlation data, at least one of the steam trap 23 and the expander 30 is abnormal. It is determined that it is in a state. When the value of the power generation amount is lower than the value of the correlation data, it is conceivable that the inflow amount of drain in the expander 30 is smaller than the inflow amount during normal operation. Then, it can be seen that the amount of drain discharged from the drain collecting portion 28 is smaller than the amount during normal operation, and as a result, the total amount of drain discharged from the plurality of steam traps 23 is smaller than the amount during normal operation. I understand that. Therefore, it is determined that any of the plurality of steam traps 23 is in an abnormal state (that is, a clogged state) in which drain does not easily flow out. On the other hand, when the value of the power generation amount is lower than the value of the correlation data, the inflow amount of drain in the expander 30 is appropriate, but it is considered that the output shaft 33 of the expander 30 has caused a rotation failure. Then, it is determined that the expander 30 is in an abnormal state.

なお、上記実施形態2の変形例2における放熱量情報取得部72では、複数の対象物の加熱温度の平均値を算出するようにしたが、これに代えて複数の対象物の加熱温度の中央値を算出するようにしてもよい。その場合、当然であるが、異常判断部74は、予め正常運転時の複数の対象物の加熱温度の中央値と発電機34の発電量との相関データを有する。その他の構成、作用および効果は上記実施形態2と同様である。   In addition, in the thermal radiation amount information acquisition part 72 in the modification 2 of the said Embodiment 2, although the average value of the heating temperature of several target object was calculated, it replaced with this and the center of the heating temperature of several target object was substituted. A value may be calculated. In this case, as a matter of course, the abnormality determination unit 74 has correlation data between the median heating temperature of the plurality of objects during normal operation and the power generation amount of the generator 34 in advance. Other configurations, operations, and effects are the same as those of the second embodiment.

上記実施形態2では、熱交換器22における蒸気の放熱量に関する情報として、対象物の加熱温度(即ち、温度センサ55の検出温度)を用いたが、本願に開示の技術はこれに限らない。例えば本願に開示の技術は、熱交換器22に供給される蒸気の圧力(即ち、圧力センサ54の検出圧力、以下、供給蒸気の圧力とも言う。)を対象物に関する情報として代用するようにしてもよい。これは、対象物の加熱温度に応じて供給蒸気の圧力が調節されるため、この供給蒸気の圧力と対象物の加熱温度とは一定の相関がある。よって、対象物の加熱温度に代えて供給蒸気の圧力を用いることができる。その場合、異常判断部74は、予め、正常運転時の供給蒸気の圧力と発電機34の発電量との相関データを有し、取得した供給蒸気の圧力に対する発電量の関係を相関データと照らし合わせることにより、スチームトラップ23および膨張機30について異常判断を行う。   In the said Embodiment 2, although the heating temperature (namely, detection temperature of the temperature sensor 55) of a target object was used as information regarding the heat dissipation of the vapor | steam in the heat exchanger 22, the technique disclosed by this application is not restricted to this. For example, in the technique disclosed in the present application, the pressure of the steam supplied to the heat exchanger 22 (that is, the pressure detected by the pressure sensor 54, hereinafter also referred to as the pressure of the supplied steam) is used as information regarding the object. Also good. This is because the pressure of the supply steam is adjusted in accordance with the heating temperature of the object, and the pressure of the supply steam and the heating temperature of the object have a certain correlation. Therefore, the pressure of the supply steam can be used instead of the heating temperature of the object. In that case, the abnormality determination unit 74 has correlation data between the supply steam pressure during normal operation and the power generation amount of the generator 34 in advance, and compares the relationship between the acquired power generation amount and the supply steam pressure with the correlation data. By combining them, an abnormality is determined for the steam trap 23 and the expander 30.

また別例として、熱交換器22における蒸気の放熱量に関する情報は、熱交換器が間接加熱型の場合、熱交換器内でクッション材として機能する空気や水の温度としてもよいし、熱交換器が蒸気滅菌器等の直接加熱型の場合、蒸気滅菌器内の温度としてもよい。   As another example, when the heat exchanger is an indirect heating type, the information on the heat radiation amount of the steam in the heat exchanger 22 may be the temperature of air or water that functions as a cushioning material in the heat exchanger, or heat exchange. When the vessel is a direct heating type such as a steam sterilizer, the temperature in the steam sterilizer may be used.

また、上記実施形態2においても、実際は、流入管11や流出管12で蒸気の一部が凝縮してドレンとなる場合があり、膨張機30に流入するドレンには、熱交換器22で発生したドレンだけでなく流入管11や流出管12で発生したドレンも含まれる。   Also in the second embodiment, in reality, some of the steam may be condensed in the inflow pipe 11 or the outflow pipe 12 to be drained, and the drain that flows into the expander 30 is generated in the heat exchanger 22. In addition to the drain, the drain generated in the inflow pipe 11 and the outflow pipe 12 is also included.

(その他の実施形態)
本願の蒸気システム1は、上記の実施形態において以下のように構成するようにしてもよい。
(Other embodiments)
The steam system 1 of the present application may be configured as follows in the above embodiment.

先ず、上記の実施形態では、膨張機30としてスクロール式のものを用いたが、いわゆるタービン式のもの(膨張タービンとも言う)を用いるようにしてもよい。このタービン式の膨張機30の膨張機構32は、図示しないが、入口部32aに連通するノズルと、出力軸33に連結されるタービン翼(羽根車)とを有している。膨張機構32では、入口部32aより流入したドレンがノズルによって噴出し、タービン翼に衝突する。ドレンは、ノズルを通過することにより、加速されると共に減圧される。ドレンは、減圧されると、上記の実施形態で説明したように、再蒸発(フラッシュ)して体積が膨張する。また、ドレンは加速されることで、タービン翼に対するドレンの衝動力が増大する。タービン翼は、こうしたドレンの体積膨張および衝動力によって回転駆動され、その回転動力が出力軸33に伝達される。このように、タービン式の膨張機30を用いた場合でも、上記の実施形態と同様の作用効果を奏する。その他、膨張機30としては、ロータリー式やスクリュー式等のものを用いるようにしてもよい。   First, in the above embodiment, a scroll type is used as the expander 30, but a so-called turbine type (also referred to as an expansion turbine) may be used. Although not shown, the expansion mechanism 32 of the turbine expander 30 includes a nozzle that communicates with the inlet portion 32 a and a turbine blade (impeller) that is coupled to the output shaft 33. In the expansion mechanism 32, the drain that flows in from the inlet 32a is ejected by the nozzle and collides with the turbine blade. The drain is accelerated and depressurized by passing through the nozzle. When the drain is depressurized, the volume expands by re-evaporating (flushing) as described in the above embodiment. In addition, since the drain is accelerated, the impulsive force of the drain with respect to the turbine blade increases. The turbine blades are rotationally driven by the volume expansion and impulsive force of the drain, and the rotational power is transmitted to the output shaft 33. Thus, even when the turbine-type expander 30 is used, the same effects as those of the above-described embodiment are achieved. In addition, as the expander 30, a rotary type or a screw type may be used.

また、上記の実施形態では、膨張機30から流出管14に流出した膨張後のドレン(即ち、蒸気)は回収して例えば蒸気生成部21の水に再利用するようにしてもよい。   In the above embodiment, the expanded drain (that is, steam) that has flowed out of the expander 30 to the outflow pipe 14 may be recovered and reused, for example, in the water of the steam generation unit 21.

また、上記の実施形態では、蒸気使用部が熱交換器22である場合について説明したが、本発明に係る蒸気使用部は蒸気が対象物に放熱して凝縮するものであれば如何なるものでもよい。例えば、本発明に係る蒸気使用部は、蒸気で空瓶等を加熱殺菌するもの、油の輸送配管の周りに蒸気配管を巻き付けて蒸気で油を加熱保温するものでもよい。   In the above embodiment, the case where the steam using part is the heat exchanger 22 has been described. However, the steam using part according to the present invention may be anything as long as the steam dissipates heat to the object and condenses. . For example, the steam using section according to the present invention may be one that heat-sterilizes an empty bottle or the like with steam, or one that wraps a steam pipe around an oil transport pipe and heats and heats the oil with steam.

本願に開示の技術は、蒸気システムに設けられる流体機器の運転状態を検出する機器状態検出装置および機器状態検出方法について有用である。   The technique disclosed in the present application is useful for an apparatus state detection device and an apparatus state detection method for detecting an operation state of a fluid device provided in a steam system.

1 蒸気システム
22 熱交換器(蒸気使用部)
30 膨張機
34 発電機
40 流量検出装置(機器状態検出装置)
42 差圧算出部
43 発電量取得部
44 流量算出部
70 異常診断装置(機器状態検出装置)
72 放熱量情報取得部
73 発電量取得部
74 異常判断部
1 Steam system 22 Heat exchanger (steam use part)
30 expander 34 generator 40 flow rate detection device (device state detection device)
42 Differential pressure calculation unit 43 Power generation amount acquisition unit 44 Flow rate calculation unit 70 Abnormality diagnosis device (device state detection device)
72 Heat Dissipation Information Acquisition Unit 73 Power Generation Amount Acquisition Unit 74 Abnormality Determination Unit

Claims (7)

蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部と、上記蒸気の凝縮によって発生し上記蒸気使用部から流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、該膨張機の発生動力によって駆動される発電機とを有する蒸気システムにおいて、該蒸気システムに設けられた流体機器の運転状態を検出する蒸気システムの機器状態検出装置であって、
上記発電機の発電量に基づいて、上記流体機器の運転状態を検出する
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
A steam using part that dissipates heat to the object and condenses, an expander that generates drainage by inflowing the drain generated by condensation of the steam and flowing out of the steam using part, and generating power by expanding the drain; and the expansion A steam system having a generator driven by the power generated by the machine, a device status detection device for a steam system for detecting an operating state of a fluid device provided in the steam system,
An apparatus state detection device for a steam system, wherein an operation state of the fluid apparatus is detected based on a power generation amount of the generator.
請求項1に記載の蒸気システムの機器状態検出装置において、
上記発電機の発電量を取得する発電量取得部と、
予め上記膨張機におけるドレンの単位時間当たりの流入量と上記発電機の発電量との相関を有し、該相関において上記発電量取得部が取得した発電量に対応する上記膨張機におけるドレンの単位時間当たりの流入量を上記流体機器である上記蒸気使用部から流出したドレンの流量として算出する流量算出部とを備え、上記蒸気使用部の運転状態を検出する
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
In the apparatus state detection apparatus of the steam system according to claim 1,
A power generation amount acquisition unit for acquiring the power generation amount of the generator;
A unit of drain in the expander that has a correlation between the amount of drain per unit time in the expander and the power generation amount of the generator in advance, and that corresponds to the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit in the correlation And a flow rate calculating unit that calculates an inflow amount per hour as a flow rate of drain that has flowed out of the steam using unit that is the fluid device, and detects an operating state of the steam using unit. State detection device.
請求項2に記載の蒸気システムの機器状態検出装置において、
上記蒸気使用部から流出したドレンの圧力と、上記膨張機から流出した膨張後のドレンの圧力とを取得し、両圧力の圧力差を算出する差圧算出部を備え、
上記流量算出部は、予め上記蒸気使用部から流出したドレンの圧力と上記膨張機から流出した膨張後のドレンの圧力との圧力差に応じた複数の上記相関を有しており、上記差圧算出部が算出した圧力差に対応する上記相関を選択し、該相関において上記発電量取得部が取得した発電量に対応する上記膨張機におけるドレンの単位時間当たりの流入量を上記蒸気使用部から流出したドレンの流量として算出する
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
In the apparatus state detection apparatus of the steam system according to claim 2,
A pressure difference calculation unit that obtains the pressure of the drain that has flowed out from the steam use part and the pressure of the drain after expansion that has flowed out from the expander, and calculates a pressure difference between the two pressures,
The flow rate calculation unit has a plurality of correlations according to a pressure difference between the pressure of the drain that has flowed out from the steam use unit in advance and the pressure of the drain that has flowed out from the expander, and the differential pressure The correlation corresponding to the pressure difference calculated by the calculation unit is selected, and the inflow amount per unit time of the drain in the expander corresponding to the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit in the correlation is determined from the steam use unit. An apparatus state detection device for a steam system, characterized in that it is calculated as the flow rate of drained drain.
請求項1に記載の蒸気システムの機器状態検出装置において、
上記蒸気システムは、上記蒸気使用部の下流側に設けられ、流入したドレンのみを下流側へ向かって排出する上記流体機器であるスチームトラップを有し、該スチームトラップから排出されたドレンが上記膨張機に流入し、
上記蒸気使用部における蒸気の放熱量に関する情報を取得する放熱量情報取得部と、
上記発電機の発電量を取得する発電量取得部と、
上記放熱量情報取得部が取得した情報と、上記発電量取得部が取得した発電量との関係に基づいて、上記スチームトラップが異常状態であるか否かを判断する異常判断部とを備えている
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
In the apparatus state detection apparatus of the steam system according to claim 1,
The steam system includes a steam trap that is provided on the downstream side of the steam use section and discharges only the drained drain toward the downstream side, and the drain discharged from the steam trap is expanded. Into the machine,
A heat release amount information acquisition unit for acquiring information on the heat release amount of steam in the steam use unit,
A power generation amount acquisition unit for acquiring the power generation amount of the generator;
An abnormality determination unit that determines whether the steam trap is in an abnormal state based on the relationship between the information acquired by the heat dissipation amount information acquisition unit and the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit. An apparatus state detection device for a steam system, characterized in that:
請求項4に記載の蒸気システムの機器状態検出装置において、
上記異常判断部は、上記放熱量情報取得部が取得した情報と、上記発電量取得部が取得した発電量との関係に基づいて、上記流体機器である上記膨張機が異常状態であるか否かも判断する
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
In the apparatus state detection apparatus of the steam system according to claim 4,
The abnormality determination unit determines whether the expander that is the fluid device is in an abnormal state based on the relationship between the information acquired by the heat dissipation amount information acquisition unit and the power generation amount acquired by the power generation amount acquisition unit. An apparatus state detection device for a steam system, characterized by:
請求項1乃至5の何れか1項に記載の蒸気システムの機器状態検出装置において、
上記膨張機は、タービン式の膨張機である
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出装置。
In the apparatus status detection apparatus of the steam system of any one of Claims 1 thru | or 5,
The expander is a turbine-type expander, and is an apparatus state detection device for a steam system.
蒸気が対象物に放熱して凝縮する蒸気使用部と、上記蒸気の凝縮によって発生し上記蒸気使用部から流出したドレンが流入し、該ドレンを膨張させて動力を発生させる膨張機と、該膨張機の発生動力によって駆動される発電機とを有する蒸気システムにおいて、該蒸気システムに設けられた流体機器の運転状態を検出する蒸気システムの機器状態検出方法であって、
上記発電機の発電量に基づいて、上記流体機器の運転状態を検出する
ことを特徴とする蒸気システムの機器状態検出方法。
A steam using part that dissipates heat to the object and condenses, an expander that generates drainage by inflowing the drain generated by condensation of the steam and flowing out of the steam using part, and generating power by expanding the drain; and the expansion A steam system having a generator driven by the power generated by the machine, and a device status detection method for a steam system for detecting an operating state of a fluid device provided in the steam system,
An apparatus state detection method for a steam system, wherein an operation state of the fluid apparatus is detected based on a power generation amount of the generator.
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