JP3153364B2

JP3153364B2 - 安全弁のジャッキテスト方法

Info

Publication number: JP3153364B2
Application number: JP31997892A
Authority: JP
Inventors: 孝田中
Original assignee: FUKUI SEISAKUSHO CO., LTD.
Current assignee: FUKUI SEISAKUSHO CO., LTD.
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JPH06167427A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ボイラーの安全弁の
作動状態を確認するための安全弁のジャッキテスト方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ボイラーの安全弁は、予
め設定された圧力で吹き出すことが肝要である。このた
め、特に大型ボイラーの安全弁、例えば発電設備用のボ
イラーの安全弁は、定期的に点検され、吹出し圧力の確
認並びに調整が行われる。

【０００３】ところで、このボイラーの安全弁の点検と
しては、実缶テストと称するものがある。この実缶テス
トは、ボイラーの内圧を安全弁が吹き出すまで上昇さ
せ、その吹出し圧力を確認するという極めて単純な方法
である。しかしながら、点検のために、ボイラーの内圧
を通常よりも上昇させることは、十分な人員を要し、か
つ燃料を浪費するという問題がある。更には、安全弁が
吹き出すまで、ボイラーの内圧を上昇させると、高速流
体が安全弁から長時間流出するため、非常に大きな音が
連続的に発したり、また安全弁のシートを損傷すること
もある。

【０００４】このため、ボイラーの内圧を通常のレベル
に保持した状態で、安全弁を点検することが可能なジャ
ッキテストと称する点検が行われている。このジャッキ
テストでは、図３に示すように、ボイラー１０１に安全
弁１０２が取り付けられているとすると、この安全弁１
０２の弁棒１０３に油圧シリンダ１０４のピストン１０
４ａを連結し、この油圧シリンダ１０４に油圧ポンプ１
０５を接続して、この油圧ポンプ１０５から油圧シリン
ダ１０４へと圧油を徐々に圧送する。これにより、ピス
トン１０４ａ並びに弁棒１０３には、引き上げる方向に
力が作用し、油圧シリンダ１０４内の油圧が所定のレベ
ルに達すると、弁棒１０３先端の弁体１０３ａが引き上
げられ、この安全弁１０２が開く。

【０００５】ここで、安全弁１０２が開く時点におい
て、この安全弁１０２の弁体１０３ａに加わる荷重をＦ
s 、油圧シリンダ１０４によって弁棒１０３に加わえら
れる引き上げる方向の荷重をΔＦ、ボイラー１０１の内
圧によって弁体１０３ａに加わえられる引き上げる方向
の荷重をＦｂとすると、次式（１）に示す関係が成立す
る。Ｆs ＝ΔＦ＋Ｆｂ（１）さらに、上記荷重Ｆs は、弁体１０３ａの有効受圧面積
Ａs と、安全弁１０２が開いたときの吹出し圧力Ｐs と
の積（Ａs ×Ｐs ）で表され、上記荷重ΔＦは、油圧シ
リンダ１０４の有効受圧面積Ａh と、安全弁１０２が開
いたときに油圧ポンプ１０５に付設の油圧ゲージ１０６
によって指示された油圧、つまり油圧シリンダ１０４内
の油圧Ｐj との積（Ａh ×Ｐj ）で表され、上記荷重Ｆ
ｂは、弁体１０３ａの有効受圧面積Ａs と、ボイラー１
０１に付設のボイラーゲージ１０７によって指示されて
いるボイラー１０１の内圧Ｐb との積（Ａs ×Ｐb ）で
表されるので、上記（１）式から次式（２）を導くこと
ができる。Ａs ×Ｐs ＝Ａh ×Ｐj ＋Ａs ×Ｐb （２）この式（２）を整理すると、次式（３）が求められる。Ｐs ＝Ａh ×Ｐj ／Ａs ＋Ｐb （３）したがって、油圧シリンダ１０４の有効受圧面積Ａh 、
および弁体１０３ａの有効受圧面積Ａs が予め明らかに
なっていれば、ボイラー１０１の内圧Ｐb を測定すると
ともに、安全弁１０２が開いたときに油圧シリンダ１０
４内の油圧Ｐjを測定し、上記式（３）に基づいて、安
全弁１０２の吹出し圧力Ｐs を求めることができる。

【０００６】このようなジャッキテストによって、安全
弁の吹出し圧力を測定する場合、ボイラーの内圧を通常
のレベルに保持していれば良いので、通常運転時に点検
をすることができるばかりでなく、流体が安全弁から僅
かに流出するだけで済み、大きな音が連続的に発した
り、また安全弁を損傷することもない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のジャッキテストでは、油圧シリンダ１０４によって
弁棒１０３に加わえられる荷重ΔＦを油圧シリンダ１０
４の有効受圧面積Ａh と、油圧シリンダ１０４内の油圧
Ｐj との積（Ａh ×Ｐj ）で表しているものの、実際に
は、油圧シリンダ１０４と該シリンダ内のピストン間の
摩擦抵抗による荷重Ｆ′が発生するので、この摩擦抵抗
による荷重Ｆ′を上記積（Ａh ×Ｐj ）から減じた差が
弁棒１０３に加わえられる正確な荷重ΔＦとなる。この
ため、この荷重ΔＦは、次式（４）によって表さなけれ
ばならない。 ΔＦ＝Ａh ×Ｐj −Ｆ’ （４）したがって、上記式（３）に従って求められる安全弁１
０２の吹出し圧力Ｐs には、誤差が含まれるという問題
があった。

【０００８】また、安全弁１０２が開いた時点で、油圧
シリンダ１０４内の油圧Ｐj を測定するには、安全弁１
０２が開いたことを瞬時に察知して、その瞬間に油圧ゲ
ージ１０６によって指示された油圧を読み取らねばなら
ないので、熟練を要するばかりでなく、測定誤差が発生
する要因となっていた。

【０００９】そこで、この発明の課題は、誰が行って
も、極めて信頼性の高い安定した測定結果を得られるよ
うにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、ボイラーに取り付けた安
全弁の弁棒を引き上げて安全弁を開弁させるための力を
徐々に増加させるステップと、この安全弁の弁棒を引き
上げるための力を徐々に増加させるに際し、この力を逐
次測定して記録するステップと、逐次測定して記録した
一連の力の変化に基づいて、力が最高値に達した時点を
前記安全弁が開いた時点と判定するステップとを備える
構成を採用したものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、逐次測定して記録した一連の力の変化に基づいて、
前記安全弁が開いた後に力が再び上昇してピークに達し
た時点を該安全弁が閉じたと判定するステップを更に備
える構成を採用したものである。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】この発明によれば、ロードセルをシリンダのピ
ストンに固定しており、このピストンを引き上げること
により、このロードセルに連結された安全弁の弁棒を引
き上げて、この安全弁を開いているので、このロードセ
ルは、安全弁の弁棒に加わえられる荷重を測定すること
ができる。ここで、このロードセルは、ピストンに固定
され、このピストンに追従するので、ピストンとシリン
ダ間の摩擦抵抗に基づく荷重を検出することがなく、こ
のために安全弁の弁棒に加わった荷重のみを検出して測
定することができる。こうして測定された荷重を安全弁
の受圧面積で除算し、この商と、圧力検出手段によって
検出されたボイラーの内圧とを加算する。この和が求め
るべき安全弁の吹出し圧力である。

【００１５】また、安全弁が開いた後には、シリンダ内
でピストンを引き上げることを停止すれば、この安全弁
の弁棒が元の位置に戻り、この安全弁が閉じる。このと
きに弁棒に加わった荷重をロードセルによって測定し、
この荷重を安全弁の受圧面積で除算し、この商と、圧力
検出手段によって検出されたボイラーの内圧とを加算す
ると、安全弁の吹止まり圧力を求めることができる。

【００１６】一方、別の発明によれば、安全弁の弁棒を
引き上げるための力を徐々に増加させ、この力を逐次測
定して記録し、逐次測定して記録した一連の力の変化に
基づいて、力が最高値に達した時点を安全弁が開いた時
点と判定している。ここで、安全弁が開くまでは、安全
弁の弁棒を引き上げるための力が徐々に増加する。ま
た、安全弁の弁棒が引き上げられて、安全弁が開くとき
には、安全弁の実圧動作として急開するので、弁棒を引
き上げるための力が急激に下降する。このため、弁棒を
引き上げるための力が最高値に達した時点を安全弁が開
いた時点として定めることができる。

【００１７】また、安全弁が開いた後に、安全弁が再び
閉じるときには、安全弁の実圧動作として急閉する。こ
のとき、弁棒を引き上げるための力は、再び上昇してピ
ークに達するので、この時点を安全弁が閉じた時点とし
て定めることができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１９】図１は、この発明に係わるジャッキテスト
装置の一実施例を示している。同図において、ボイラー
１の側壁には、安全弁２およびボイラーゲージ３が突設
されている。この安全弁２は、ボイラー１内に通じる通
気経路４に配設された弁座５と、この弁座５の孔を開閉
する弁体６と、この弁体６を押さえ込む弁棒７と、これ
らの弁棒７並びに弁体６をバネ受け８を介して下方に付
勢するコイルバネ９とを備えている。このコイルバネ９
は、弁体６を下方に付勢することにより、この弁体６を
弁座５に圧接し、これにより弁座５の孔を閉じて、通気
経路４を塞いでいる。

【００２０】ここで、弁体６は、ボイラー１の内圧を通
気経路４および弁座５の孔を介して受けている。このた
め、ボイラー１の内圧が上昇して予め定められた吹出し
圧力に達したとするならば、この吹出し圧力によって、
この弁体６がコイルバネ９の弾性力に抗して持ち上げら
れる。これにより、弁座５の孔が開かれて、ボイラー１
内の気体が吹き出し、この内圧が下降する。

【００２１】一方、弁体６に接続された弁棒７は、バネ
押え１１および調整ネジ１２を介して上側に突出してい
る。この調整ネジ１２には、ヨーク１３が連結され、こ
のヨーク１３に油圧シリンダ１４が固定されている。そ
して、この油圧シリンダ１４のピストン１５には、ロー
ドセル１６が固定されている。このロードセル１６の中
央を通るロッド１７は、該ロードセル１６に接続固定さ
れており、油圧シリンダ１４の中央の孔を介して下側へ
と導かれている。さらに、このロッド１７と、弁棒７
は、ヨーク１３のほぼ中央で、ターンバックル１８を介
して接続されている。すなわち、弁棒７がターンバック
ル１８およびロッド１７を介してロードセル１６に接続
され、このロードセル１６が油圧シリンダ１４のピスト
ン１５に固定されている。

【００２２】油圧シリンダ１４の油室１４ａには、油圧
ポンプ２１が接続される。この油圧ポンプ２１から油室
１４ａへと圧油が送り込まれると、油室１４ａ内の油圧
が上昇していく。これに伴い、ピストン１５には、引き
上げる方向の荷重が加えられ、この荷重が増加してい
く。このとき、弁体６は、コイルバネ９によって下方に
付勢されているものの、弁棒７およびロードセル１６等
を介してピストン１５による引き上げる方向の荷重が加
えられる。ここで、ロードセル１６は、弁体６とピスト
ン１５間に介在しているので、このロードセル１６に
は、ピストン１５により弁体６に加えられた引き上げる
方向の荷重が作用する。

【００２３】ただし、このロードセル１６は、ピストン
１５に固定され、このピストン１５に追従する状態なの
で、このピストン１５と油圧シリンダ１４間の摩擦抵抗
による荷重がロードセル１６に加わることはない。

【００２４】このロードセル１６は、例えば抵抗素子歪
みゲージであって、抵抗素子を有し、荷重を受けると該
抵抗素子に歪みが発生する構造となっている。このロー
ドセル１６に荷重が加わり、抵抗素子に歪みが発生する
と、この抵抗素子の抵抗値が変化するので、この変化に
応じた電気信号がロードセル１６から出力される。この
電気信号は、ロードセル１６に加えられた荷重を示して
いる。

【００２５】ここで、ロードセル１６には、先に述べた
ようにピストン１５により弁体６に加えられた引き上げ
る方向の荷重が作用し、かつピストン１５と油圧シリン
ダ１４間の摩擦抵抗による荷重が加わることがないの
で、このロードセル１６は、弁体６に加えられた引き上
げる方向の荷重のみを正確に検出することとなる。この
ロードセル１６は、弁体６に加えられた引き上げる方向
の荷重のみを検出すると、この荷重を示す信号をコンピ
ュータ２２に送出する。

【００２６】また、ボイラーゲージ３は、ボイラー１の
内圧を検出して、この内圧を表示する。さらに、このボ
イラーゲージ３に付設の圧力センサ３ａは、ボイラー１
の内圧を検出して、この内圧をコンピュータ２２に送出
する。したがって、コンピュータ２２は、弁体６に加え
られた引き上げる方向の荷重、およびボイラー１の内圧
を通知されることとなる。

【００２７】このような構成において、安全弁２の吹出
し圧力は、次のような手順で測定される。

【００２８】まず、ボイラー１の内圧を通常のレベルに
保持しておく。

【００２９】次に、油圧ポンプ２１を操作することによ
り、圧油を油圧シリンダ１４に少しずつ圧送し、弁体６
に加えられる引き上げる方向の荷重を徐々に増加させ
る。

【００３０】一方、コンピュータ２２は、ロードセル１
６によって検出された荷重、および圧力センサ３ａによ
って検出されたボイラー１の内圧を予め定められた周期
でサンプリングし、これらの荷重および内圧をサンプリ
ングする度に、これらの荷重および内圧を逐次記録して
いく。

【００３１】こうして荷重および内圧を逐次記録してい
くことにより、コンピュータ２２は、図２のグラフに示
すようなデータを得る。このグラフにおいて、横軸は、
時間の経過を示し、左側の縦軸は、荷重（ｋｇｆ）を示
し、右側の縦軸は、圧力（ｋｇｆ／ｃｍ²）を示してい
る。また、特性線Ａは、左側の縦軸によって示される荷
重（ｋｇｆ）に対応して記録され、ロードセル１６によ
って検出された荷重を示している。さらに、特性線Ｂ
は、右側の縦軸によって示される圧力（ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）に対応して記録され、ボイラー１の内圧を示して
いる。

【００３２】このグラフから明らかなように、特性線Ａ
によって示される荷重は、時点ｔ1の直前まで徐々に上
昇し、この時点ｔ1 で荷重Ｃに達し、この時点ｔ1 の直
後に急激に低下している。これは、時点ｔ1 で安全弁２
の弁体６が急激に移動して、この安全弁２が開いたこと
に起因し、これにより油圧シリンダ１４によって弁体６
に加えられる引き上げる方向の荷重が急激に変化したの
である。したがって、この時点ｔ1 を安全弁２が開いた
時点として求めるとともに、この時点ｔ1 における荷重
Ｃを求めることができる。

【００３３】この時点ｔ1 を過ぎると、油圧ポンプ２１
から油圧シリンダ１４へと圧油を圧送することを停止し
て、油圧シリンダ１４内の圧油を抜いていき、油室１４
ａ内の油圧を下降させる。これにより、油圧シリンダ１
４によって弁体６に加わえられる引き上げる方向の荷重
が徐々に低下していく。ここで、時点ｔ1 から時点ｔ2
の直前までは、安全弁２は、開いた状態を保持してお
り、時点ｔ2 で、安全弁２が閉じる。このときにも、安
全弁２の弁体６が急激に移動するので、油圧シリンダ１
４によって弁体６に加えられる引き上げる方向の荷重が
急激に変化している。このため、この時点ｔ2 を安全弁
２が閉じた時点として求めるとともに、この時点ｔ2 に
おける荷重Ｅを求めることができる。

【００３４】また、特性線Ｂによって示されるボイラー
１の内圧は、圧力センサ３ａによって検出され、ほぼ一
定の圧力Ｄに保持されている。

【００３５】さて、コンピュータ２２は、上記グラフに
示す各特性線Ａ，Ｂに対応するデータを記録すると、特
性線Ａに対応するデータに基づいて、安全弁２が開いた
時点ｔ1 を判定して、このときの荷重Ｃを求めるととも
に、特性線Ｂに対応するデータに基づいて、ボイラー１
の内圧Ｄを求める。そして、コンピュータ２２は、これ
らの荷重Ｃおよび内圧Ｄ等を上記式（３）に代入するこ
とにより、安全弁２の吹出し圧力Ｐs を求める。すなわ
ち、上記式（３）において、油圧シリンダ１４の有効受
圧面積Ａh と、油圧シリンダ１４内の油圧Ｐj との積
（Ａh ×Ｐj ）は、油圧シリンダ１４によって弁棒７に
加わえられる引き上げる方向の荷重ΔＦであるので、こ
こに安全弁２が開いたときの荷重Ｃを代入し、またボイ
ラー１の内圧Ｐb として、圧力Ｄを代入する。さらに、
安全弁２の弁体６の有効受圧面積Ａs も代入されるが、
この有効受圧面積Ａs は、予め明らかなもので、コンピ
ュータ２２のキー操作によって入力される。こうして荷
重Ｃ、圧力Ｄ、および有効受圧面積Ａs を上記式（３）
に代入すれば、安全弁２の吹出し圧力Ｐs が求められ
る。

【００３６】同様に、コンピュータ２２は、特性線Ａに
対応するデータに基づいて、安全弁２が閉じた時点ｔ2
を判定して、このときの荷重Ｅを求め、この荷重Ｅおよ
びボイラー１の内圧Ｄ等を上記式（３）に代入すること
により、安全弁２の吹止まり圧力Ｐm も求める。

【００３７】コンピュータ２２は、安全弁２の吹出し圧
力Ｐs および吹止まり圧力Ｐm を求めると、吹出し圧力
Ｐs 、吹止まり圧力Ｐm 、図２のグラフを該コンピュー
タ２２に付設されているプリント装置からプリントアウ
トする。

【００３８】このように上記実施例では、油圧ポンプ２
１から油圧シリンダ１４へと圧油を徐々に圧送するに際
し、コンピュータ２２は、図２のグラフに示すデータを
求めて、このデータから安全弁２が開いたときの荷重
Ｃ、およびボイラー１の内圧Ｄを求め、更に上記式
（３）に基づいて、安全弁２の吹出し圧力Ｐs を求め
る。また、コンピュータ２２は、図２のグラフに示すデ
ータから安全弁２が閉じたときの荷重Ｅを求め、上記式
（３）に基づいて、安全弁２の吹止まり圧力Ｐm も求め
る。したがって、測定者は、機材のセッティングと、圧
油の圧送を行うだけで、安全弁２の吹出し圧力Ｐs およ
び吹止まり圧力Ｐm を測定することができ、この測定の
ために特別な熟練を必要とせず、かつ誤差が極めて少な
い測定を行うことができる。また、ロードセル１６に
は、ピストン１５と油圧シリンダ１４間の摩擦抵抗によ
る荷重が加わることがないので、ピストン１５によって
弁体６に加わえらる引き上げる方向の荷重を正確に測定
することができ、従来装置と比較すると、測定誤差が極
めて小さくなる。

【００３９】

【効果】以上説明したように、この発明によれば、ロー
ドセルは、安全弁の弁体に加えられる引き上げる方向の
荷重のみを正確に測定するので、この荷重、安全弁の受
圧面積およびボイラーの内圧に基づいて、安全弁の吹出
し圧力および吹止まり圧力を正確に求めることができ
る。

【００４０】また、別の発明によれば、安全弁を引き上
げるための力を徐々に増加させ、この力を逐次測定して
記録し、逐次測定し記録した一連の力の変化に基づい
て、安全弁が開いた時点および閉じた時点を正確に判定
している。このため、吹出し圧力および吹止まり圧力を
正確に測定するために、特別な熟練を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるジャッキテスト装置の一実施
例を示す図

【図２】図１に示す実施例の装置において記録されるデ
ータを示すグラフ

【図３】従来の装置を例示する図

【符号の説明】

１ボイラー２安全弁３ボイラーゲージ３ａ圧力センサ４通気経路５弁座６弁体７弁棒８バネ受け９コイルバネ１１バネ押え１２調整ネジ１３ヨーク１４油圧シリンダ１５ピストン１６ロードセル２１油圧ポンプ２２コンピュータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラーに取り付けた安全弁の弁棒を引
き上げて安全弁を開弁させるための力を徐々に増加させ
るステップと、この安全弁の弁棒を引き上げるための力
を徐々に増加させるに際し、この力を逐次測定して記録
するステップと、逐次測定して記録した一連の力の変化
に基づいて、力が最高値に達した時点を前記安全弁が開
いた時点と判定するステップとを備えることを特徴とす
る安全弁のジャッキテスト方法。
【請求項２】逐次測定して記録した一連の力の変化に
基づいて、前記安全弁が開いた後に力が再び上昇してピ
ークに達した時点を該安全弁が閉じたと判定するステッ
プを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の安全
弁のジャッキテスト方法。