JP3178841B2 - 回復ボイラー漏れ検出システム及び方法 - Google Patents

回復ボイラー漏れ検出システム及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、広く、高圧力格納システムのための漏れ検
出の分野に関する。さらに具体的には、本発明は、製紙
産業用の黒液回復ボイラーのボイラー管及び他の領域か
らの蒸気漏れを検出するための改良システム及び方法に
関する。
先行技術の説明 クラフトパルプ作製の経済性は、黒液回復ボイラーの
安全な連続動作に非常に依存する。パルプ化学物質の再
生における役割のほかに、回復ボイラーは、工場広域動
作のために必要とされる大部分の蒸気を発生させる。製
紙工場、保険会社とボイラー製造業者の努力に拘わら
ず、ボイラー管漏れによって生ずる悪臭水排除が、正常
なボイラー動作を脅かしている。
回復ボイラーにおける水漏れを検出する方法が、数年
の間研究者によって提案され試験された。多くの漏れ検
出機構は、漏れが存在するかを決定するために、ボイラ
ー内の全空気伝送又は構造音響エネルギーレベルを監視
する。そのような音響漏れ検出戦略の多くの制限は、文
書化された。それらの制限としては、高暗騒音レベルに
よって提示された干渉、ボイラー内に発生する音響エネ
ルギーの減衰、及びボイラーの苛酷な環境における音響
センサーの有限耐久性がある。Westvaco Corporation
によって開発された音響漏れ検出システムの最近の世代
は、他の音響漏れ検出機構の固有の制限の大部分を克服
するためにスペクトル分析技術を使用する。このシステ
ムは、TAPPIジャーナルの1990年7月版において記載さ
れる。
Westvacoシステムは音響漏れ検出システムの前世代の
改良であるように見えるが、それはなお、ある程度は、
音響漏れ検出技術の上記の不都合を被る。さらに、すべ
ての音響漏れ検出システムは、購入し、展開し、保守す
るために高価である。
さらに、改良検出精度は、漏れ検出システムの設計に
関与する人達が絶えず改良しようと努める特性であるこ
とが、理解されるべきである。
市販される音響漏れ検出システムよりも安価で、より
正確で、かつ暗騒音からの干渉を受けない黒液回復ボイ
ラーのための改良漏れ検出システムのために長く満たさ
れない必要性が産業において存在したことは明らかであ
る。
発明の要約 従って、市販される音響漏れ検出システムよりも安価
な黒液回復ボイラーのための改良漏れ検出システムを設
けることが、本発明の目的である。
さらに、市販されるいずれのシステムよりも正確な黒
液回復ボイラーのための漏れ検出システムを設けること
が、本発明の目的である。
さらに、今まで公知かつ使用された音響形式の漏れ検
出システムよりも周囲騒音レベルからの干渉を受けない
黒液回復ボイラーのための改良漏れ検出システムを設け
ることが、発明の目的である。
さらに、現在使用されるシステムよりも耐久性のある
黒液回復ボイラーのための改良漏れ検出システムを設け
ることが、本発明の目的である。
発明の上記及び他の目的を達成するために、発明の第
1見地により、回復ボイラー及び関連出力蒸気配管を含
む形式の化学回復ボイラーシステムからの漏れ検出方法
が、(a)回復ボイラーシステムに入力された流体を測
定する段階と、(b)回復ボイラーシステムから出力さ
れた流体を測定する段階と、(c)測定流体入力及び出
力値の間の差分に基づいて流体漏れ損失を算出する段階
とを含む。
発明の第2見地により、回復ボイラー及び関連出力蒸
気配管を含む形式の化学回復ボイラーシステムからの漏
れを検出するための装置が、回復ボイラーシステムに入
力された流体を測定するための構造と、回復ボイラーシ
ステムから出力された流体を測定するための構造と、測
定流体入力及び出力値の間の差分に基づいて流体漏れ損
失を算出するための構成とを含む。
発明を特性付けるこれらといろいろな他の利点及び新
規性の特徴が、発明の一部を形成する添付のクレイムに
おいて特に指摘される。しかし、発明とその利点、その
使用によって獲得された目的のより良い理解のために、
発明の一部を形成する図面と、発明の好ましい実施態様
が例示され記載された添付の説明文を参照する。
図面の簡単な説明 第1図は、発明の好ましい実施態様による漏れ検出シ
ステムを描く略図である。
第2図は、第1図に示された発明の実施態様の動作を
描く流れ図である。
好ましい実施態様の詳細な説明 図面を参照すると、同様の参照番号は図面を通じて対
応する構造を指定するが、特に第1図を参照すると、回
復ボイラードラム14と関連蒸気出力配管16を含む形式の
化学回復ボイラーシステム12からの漏れを検出するため
のシステム10が示される。回復ボイラーシステム12は、
一般に、水を回復ボイラー14に供給するための給水管18
と、「ブローダウン」流のための出口管20とを含む。ボ
イラーシステム12は、さらに、一般に発電用タービンに
つながる蒸気出力配管16を含む。過熱低減流体、通常
水、を蒸気配管16に導入するための流入管22がまた、第
1図に示される。過熱低減流体の目的は、所定レベルを
超えて加熱された蒸気を冷却することである。一次及び
二次過熱器24、26がまた、蒸気出力管16において位置付
けられる。
発明の好ましい実施態様によるシステム10は、回復ボ
イラー14のドラムへの給水の質量流量を測定するための
給水管18内に介在された第1モニター28を含む。第2モ
ニター30は、回復ボイラー14のドラムから放出されたブ
ローダウンの質量流量を測定するためのブローダウン出
力管20において介在される。第3モニター32は、蒸気出
力配管16への過熱低減流体の質量流量を測定するための
過熱低減流体流入管22において介在される。第4モニタ
ー34は、蒸気配管16からの質量出力を測定するために蒸
気配管16の流出部分において設けられる。モニター28、
30、32、34はすべて、好ましくは、電子特性であり、そ
してすべて、第1図に概略的に描かれた如く、コントロ
ーラ36に電子的に報告するように構成配置される。コン
トローラ36は、制御信号を警報器38と、オプションとし
て、警告灯40に設ける。コントローラ36は、さらに、給
水管18において介在された、二位置遮断弁42を電子的に
制御するための制御信号を設ける。
下記の発明の好ましい実施態様の動作の説明から明ら
かになる如く、発明は、全回復ボイラーシステム12を包
囲する制御容積を概念化し、その制御容積に対する入出
質量流量を監視し、こうして、回復ボイラーシステム12
内に必然的に発生しているにちがいない蒸気漏れの質量
流量を決定する。これは、好ましくは、質量流量のドラ
ム平衡値のための長及び短期間統計値を算出し、回復ボ
イラー漏れに帰せられる短期間及び長期間平均値の間に
大きな差があるかを判定するための試験を行うことで実
施される。
回復ボイラーシステム12の動作中、モニター28、30、
32、34は、周期的、好ましくは5秒毎に、データを標本
するコントローラ36に連続的に報告する。このデータか
ら、コントローラ36は、質量/単位時間の単位において
表現されたドラム平衡値DBを算出する。第2図に示され
た流れ図において第1段階として描かれたこの算出は、
次の如く表現される。
DB=給水流量+過熱低減流量−(蒸気流量+ブローダウン流量) 式(1) 発明の好ましい実施態様により、コントローラ36は、
モニター28、30、32、34から受信されたデータの統計分
析において長期間標本と短期間標本の比較を使用する。
このプロセスにおいて、定数N1は、短期間平均値に含ま
れた標本数であり、そして定数N2は、長期間平均値に対
して選択された標本数である。定数Rは、N1に対するN2
の比率である。好ましい実施態様において、コントロー
ラ36は、3分ウインドで短期間平均と30分ウインドで長
期間平均を行う。5秒毎の標本により、N1は、こうして
36であり、N2は、相応して360であり、そしてRは、10
に等しい。以下の式(2)と(3)に表された如く、コ
ントローラ36は、取られた各サンプルに対して、短期間
及び長期間ドラム平衡平均値▲▼と▲▼を
周期的に算出する。Tsは、現在時間を秒で表す。
長及び短期間ドラム平衡平均値▲▼と▲
▼を算出した後、コントローラ36は、それぞれ、短期間
及び長期間サンプルに対して標準偏差σとσを算出
する。
この点において、コントローラ36は、全データセット
に対してプール推定標準偏差を算出する。
平均短期間ドラム平衡値と平均長期間ドラム平衡値の
間の差の有意レベルは、ttestとして記述される。ttest
は、コントローラ36において次の如く算出される。
最後に、各標本期間に対して、コントローラ36は、次
の計算により、回復ボイラーシステム12から漏れ量Δを
算出する。
第2図の流れ図を参照すると、コントローラ36は、算
出漏れ流量率Δを所定最大許容値Δmaxと比較する。Δ
がΔmaxよりも大きくないならば、コントローラ36は、
作用せず、次の標本期間においてセンサー28、30、32、
34から受信されたデータに関して上記の計算を繰り返す
ために待つ。コントローラ36がΔがΔmaxよりも大きい
ことを判定するならば、コントローラ36は、警報器38
と、オプションとして、警告灯40を作動させる。この点
において、コントローラ36は、次のデータセットと以降
のデータセットに対して、上記の計算を繰り返す。第2
図の流れ図に描かれた如く、そのような計算の最後に、
コントローラ36は、算出された漏れ率Δが前測定値に関
して増大したかを判定する。Δが増大しなかったなら
ば、プロセスが繰り返される。Δが増大するならば、コ
ントローラ36は、所定の最小時間Teが経過したかを判定
する。Teに等しい時間が経過していないならば、標本及
び計算プロセスが、再び繰り返される。Teを超える時間
期間が経過したならば、コントローラ36は、回復ボイラ
ー14への給水を遮断し、これにより、回復ボイラーシス
テム12を自動的に停止させるために、給水管18における
遮断弁42を作動させる。こうして、漏れ率が、人の介在
なしに所定の時間期間で増大し続けるならば、システム
10は、漏れによる爆発が回復ボイラーシステム12におい
て発生するのを自動的に防止するために作用する。
しかし、本発明の多数の特性及び利点が、発明の構造
と機能の詳細とともに上記の説明において提示された
が、開示は、例示のみであり、添付のクレイムが表現し
た用語の広い一般的意味によって示された全範囲までの
判明の原理内で、特に形状、サイズ、及び部品の配置に
おいて、詳細に変形が行われることが理解される。

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回復ボイラー及び関連出力蒸気配管を含む
    形式の化学回復ボイラーシステムからの漏れを検出する
    方法において、 (a)データを獲得するために回復ボイラーシステムに
    入力された流体を周期的に測定する段階と、 (b)データを獲得するために回復ボイラーシステムか
    ら出力された流体を周期的に測定する段階と、 (c)段階(a)と(b)において獲得されたデータか
    ら短期間平均ドラム平衡値を周期的に算出する段階と、 (d)段階(a)と(b)において獲得されたデータか
    ら長期間平均ドラム平衡値を周期的に算出する段階と、 (e)該短期間平均ドラム平衡値に対して標準偏差を算
    出する段階と、 (f)該長期間平均ドラム平衡値に対して標準偏差を算
    出する段階と、 (g)該短期間平均値と該長期間平均値の間に有意な差
    が存在するかを決定するために、該短期間平均ドラム平
    衡値と該長期間平均ドラム平衡値の該標準偏差を使用す
    る段階と、 (h)有意な差が存在することが判定されるならば、エ
    ラー条件を指示する段階とを含む方法。
  2. 【請求項2】段階(a)と(b)が、それぞれ、回復ボ
    イラーシステムに出入りする流体質量流量率を測定する
    ことを含む請求の範囲1に記載の方法。
  3. 【請求項3】該指示段階が、警報器を鳴らすことを請求
    の範囲1に記載の方法。
  4. 【請求項4】段階(a)が、回復ボイラーシステムへの
    給水流量を測定することを含む請求の範囲1に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】段階(a)が、回復ボイラーシステムへの
    過熱低減流体流量を測定することを含む請求の範囲1に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】段階(b)が、回復ボイラーシステムから
    の蒸気流量を測定することを含む請求の範囲1に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】段階(b)が、回復ボイラーシステムから
    のブローダウンの放出流量を測定することを含む請求の
    範囲1に記載の方法。
  8. 【請求項8】段階(g)が、該短期間平均ドラム平衡値
    と該長期間平均ドラム平衡値、及び該短期間平均ドラム
    平衡値と該長期間平均ドラム平衡値の該標準偏差から統
    計値ttestを算出することを含む請求の範囲1に記載の
    方法。
  9. 【請求項9】回復ボイラー及び関連出力蒸気配管を含む
    形式の化学回復ボイラーシステムからの漏れを検出する
    ための装置において、 データを獲得するために回復ボイラーシステムに入力さ
    れた流体を周期的に測定するための手段と、 データを獲得するために回復ボイラーシステムから出力
    された流体を周期的に測定するための手段と、 該入力及び出力測定手段によって獲得されたデータから
    短期間平均ドラム平衡値を周期的に算出するための手段
    と、 該入力及び出力測定手段によって獲得されたデータから
    長期間平均ドラム平衡値を周期的に算出するための手段
    と、 該短期間平均ドラム平衡値に対して標準偏差を算出する
    ための手段と、 該長期間平均ドラム平衡値に対して標準偏差を算出する
    ための手段と、 該短期間平均値と該長期間平均値の間に有意な差が存在
    するかを判定するために、該短期間平均ドラム平衡値と
    該長期間平均ドラム平衡値の該標準偏差を使用するため
    の手段と、 有意な差が存在することが判定されるならば、エラー条
    件を指示するための手段とを具備する装置。
  10. 【請求項10】該流体入力測定手段と該流体出力測定手
    段が、それぞれ、回復ボイラーシステムに出入りする流
    体質量流量率を測定するための手段を具備する請求の範
    囲9に記載の装置。
  11. 【請求項11】該指示手段が、警報器を具備する請求の
    範囲9に記載の装置。
  12. 【請求項12】該流体入力測定手段が、回復ボイラーシ
    ステムへの給水流量を測定するように構成配置される請
    求の範囲9に記載の装置。
  13. 【請求項13】該流体入力測定手段が、回復ボイラーシ
    ステムへの過熱低減流体流量を測定するように構成配置
    される請求の範囲9に記載の装置。
  14. 【請求項14】該流体出力測定手段が、回復ボイラーシ
    ステムからの蒸気流量を測定するように構成配置される
    請求の範囲9に記載の装置。
  15. 【請求項15】該流体出力測定手段が、回復ボイラーシ
    ステムからのブローダウンの放出流量を測定するように
    構成配置される請求の範囲9に記載の装置。
  16. 【請求項16】短期間平均値とと長期間平均値の間に大
    きな差が存在するかを判定するための該短期間平均ドラ
    ム平衡値と該長期間平均ドラム平衡値の該標準偏差を使
    用するための該手段が、該短期間平均ドラム平衡値と該
    長期間平均ドラム平衡値及び該短期間平均ドラム平衡値
    と該長期間平均ドラム平衡値の該標準偏差から値ttest
    を算出するための手段を具備する請求の範囲9に記載の
    装置。
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