JP3663818B2 - ボイラにおける故障判定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボイラにおける故障判定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラにおいても、安全対策上や運転の安定化のために、自己診断機能を備えたものとする必要がある。たとえば、ボイラにおいては、燃焼開始時の着火の確認や燃焼中の火炎の消失の検出を行っている。この火炎の検出は、一般には、火炎からの光を検出することによって行っており、そのための検出器としては、紫外線領域の光を検出する紫外線光電管や、可視領域の光を検出する硫化カドミウム（ＣｄＳ）セルなどが利用されている。ところで、火炎の有無を確実に検出するには、前記火炎検出器からの検出信号が正しいかどうか，すなわち前記火炎検出器が正常であるかどうかが重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、ボイラの故障を早期に検出し、安全で確実なボイラの制御の実現を図ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、燃焼装置の作動中、給水ポンプが一定時間以上継続して停止した場合、火炎検出器が火炎有りの信号を出力していれば、前記火炎検出器の異常と判定することを特徴としている。
【０００５】
請求項２に記載の発明は、前記給水ポンプが一定時間以上継続して停止した場合、前記燃焼装置を停止させ、その後、前記火炎検出器から火炎有りの信号が継続して出力されれば、前記火炎検出器の異常と判定することを特徴としている。
【０００６】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記給水ポンプが一定時間以上継続して停止した場合、前記燃焼装置を停止させ、その後、前記火炎検出器から火炎無しの信号が出力されれば、給水装置の異常と判定することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、ボイラにおいて実施される。前記ボイラは、燃焼装置を監視し、不着火，消炎などの燃焼の異常を検出する機能と、前記ボイラへの給水を適切に行う機能とを備える。すなわち、前記ボイラは、燃焼の異常を検出したとき、前記燃焼装置を停止させる機能と、給水ポンプの動作を継続あるいは中断する機能とを備える。そして、前記ボイラに用いる火炎検出器は、前記ボイラ内部の火炎の形成箇所に臨ませて配置される。この火炎検出器としては、紫外線光電管などの電子管や硫化カドミウム（ＣｄＳ）セル，フォトトランジスタ，フォトダイオードなどの半導体素子のように、光の変化を電気的信号として検出し得る光センサを用いる。
【０００８】
この発明では、前記火炎検出器による火炎の検出信号と前記給水ポンプの運転状態の検出信号との論理的判定により、前記火炎検出器の異常を検出する。すなわち、前記燃焼装置が作動中のとき、前記給水ポンプが一定時間以上継続して停止した場合、前記火炎検出器の異常と判定する。すなわち、前記ボイラにおいて前記燃焼装置が作動していれば、当然蒸気が発生しており、これにともなって前記ボイラ内の水が蒸気となって外部へ流出するため、この流出分を補充するように給水が行われる。しかし、前記火炎検出器から火炎有りの信号が出力され、前記燃焼装置が作動中と判定されているにもかかわらず、給水が一定時間内に行われない場合には、火炎有りの信号が誤っているとして、前記火炎検出器に異常が生じていると判定する。
【０００９】
さらに、この発明では、前記燃焼装置が作動中のとき、前記給水ポンプが一定時間以上継続して停止した場合、前記燃焼装置を停止させる。そして、前記火炎検出器から火炎有りの信号が出力されるかどうかを監視する。ここで、前記火炎検出器からの検出信号が火炎有りの信号のままの場合には、前記火炎検出器の異常と判定する。一方、前記火炎検出器が火炎無しの信号を出力した場合には、給水装置の故障と判定する。ここで、この給水装置は、前記給水ポンプのほか、水位検出器や給水制御装置などの前記ボイラの給水に関わる部分全体をいう。
【００１０】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る判定方法の第一実施例の処理手順を説明するフロー図であり、図２は、この発明を適用するボイラの具体的一例の説明図である。
【００１１】
まず、この発明を適用するボイラの一例について、図２を参照しながら説明する。図２において、ボイラ１は、その上部に燃焼装置２を取り付けてあり、この燃焼装置２は、燃料配管３と、燃焼用空気の供給経路であるウインドボックス４とを備えている。さらに、前記燃料配管３には、その途中に燃料弁５を設けてあり、前記ウインドボックス４の上流端には、送風機６を接続してある。
【００１２】
前記ボイラ１に設けられた制御装置７は、火炎検出器８，水位検出器９からの検出信号に基づいて、前記ボイラ１の運転状態を判定し、前記燃料弁５，前記送風機６および給水ポンプ１０を制御することにより、前記ボイラ１の自動制御を行い、さらに前記ボイラ１の異常状態の検出時には、異常状態の報知手段１１，１２を制御する。これらの報知手段１１，１２は、たとえば異常の発生を警報音や警告音を発して知らせる音響式の報知手段１１と、視覚的に報知する表示式の報知手段１２である。より具体的には、前者の音響式の報知手段１１は、サイレン，ブザー，ベルなどであり、後者の表示式の報知手段１２は、ランプやインジケータ類，ディスプレイ表示装置などである。
【００１３】
前記制御装置７は、前記ボイラ１の正常運転時の制御と異常発生時の制御とを行うもので、異常時の制御は、後述の処理手順（図１参照）に沿って行われる。前記制御装置７は、マイクロコンピュータによって構成したものである。すなわち、前記制御装置７は、演算装置（ＣＰＵ）１３に、正常運転時の制御と異常発生時の制御の処理手順をプログラム（ソフトウェア）として記憶させた記憶装置１４と、前記火炎検出器８，前記水位検出器９などの検出手段および前記燃焼装置２，前記送風機６，前記給水ポンプ１０などの制御対象機器と前記演算装置１３との間の信号の入出力を行うインターフェース装置１５とを接続して構成される。そして、前記制御装置７は、前記火炎検出器８，前記水位検出器９などの検出手段からの検出信号に基づき、前記記憶装置１４内の処理手順を参照しながら前記制御対象機器の制御を行う。
【００１４】
つぎに、前記制御装置７における制御動作について説明する。前記制御装置７は、前記ボイラ１の正常運転時においては、前記火炎検出器８からの検出信号に基づいて、前記燃焼装置２の制御を行う。前記燃焼装置２の制御は、前記ボイラ１への負荷の要求を前記ボイラ１内部の圧力の変化として検出し、前記燃料弁５の制御を行う。同時に、前記水位検出器９からの検出信号に基づいて、前記ボイラ１への給水制御を行う。すなわち、前記燃焼装置２の作動により前記ボイラ１は蒸気を発生し、これにともなって前記ボイラ１内の水が蒸気となって外部へ流 出するため、この流出分を補充するように前記給水ポンプ１０を作動させて給水を行う。
【００１５】
この際の前記制御装置７の制御はつぎの通りである。すなわち、前記制御装置７は、前記ボイラ１の運転を開始すると、実際の燃焼に先だって前記送風機６を起動して、炉内のプレパージを行い。所定時間のプレパージ動作後、前記燃料弁５を開いて燃料の供給を開始する。この燃料は、着火装置（図示省略）により着火され、実際の燃焼が開始され、前記ボイラ１は蒸気を発生する。そして、前記ボイラ１への要求負荷が減少した際に前記燃焼装置２を一旦停止して待機状態にしておく場合，あるいは所望時間の運転の後、前記ボイラ１の運転を停止する場合には、まず前記燃料弁５を閉鎖して燃料の供給を停止することによって消火を行い、つぎに前記送風機６をそのまま稼働して燃焼後の排気ガスを前記ボイラ１から排出するポストパージを行い、このポストパージ動作を所定時間行った後、前記送風機６を停止する。
【００１６】
つぎに、前記ボイラ１の故障の判定について、図１を参照しながら説明する。この発明では、前記火炎検出器８による火炎の検出信号と前記給水ポンプ１０の運転状態の検出信号との論理的判定により、前記火炎検出器８の異常を判定している。すなわち、前記火炎検出器８から火炎有りの信号が出力されていれば、前記制御装置７は、ステップＳ１で、前記燃焼装置２が作動中と判定する。そして、前記燃焼装置２が作動中と判定された場合には、前記制御装置７は、ステップＳ２で、前記給水ポンプ１０が作動しているかどうかを判定し、前記給水ポンプ１０が停止していれば、ステップＳ４で、前記給水ポンプ１０が停止してからの時間の積算を行う。ステップＳ５では、この停止時間の積算値が、設定時間以上であるかどうかを判定する。そして、停止時間の積算値が前記設定時間未満であれば、前記ステップＳ１へ戻る。
【００１７】
そして、前記ステップＳ５で、停止時間の積算値が前記設定時間以上であれば、つぎのステップＳ６で前記火炎検出器８の異常と判定する。すなわち、前記ボイラ１において前記燃焼装置２が作動していれば、当然蒸気が発生しており、これにともなって前記ボイラ１内の水が蒸気となって外部へ流出するため、この流出分を補充するように前記給水ポンプ１０によって給水が行われる。しかし、前記火炎検出器８からの検出信号により、前記燃焼装置２が作動中と判定されているにもかかわらず、給水が一定時間行われない場合には、火炎有りの信号が誤っているとして、前記火炎検出器８に異常が生じていると判定する。そして、前記制御装置７は、ステップＳ６で、前記音響式の報知手段１１を作動させ、前記ボイラ１に故障が生じたことを報知するとともに、前記表示式の報知手段１２に前記火炎検出器８に異常が生じている旨の表示を行う。
【００１８】
ここで、前記ステップＳ１で、前記火炎検出器８から火炎無しの信号が検出された場合には、前記制御装置７は、前記燃焼装置２が停止中と判定し、ステップＳ３で前記停止時間の積算値をリセットし、ふたたび前記ステップＳ１へ戻って前記燃焼装置２が作動中かどうかを監視する。また、前記ステップＳ２で、前記給水ポンプ１０が作動したことが確認されれば、前記ステップＳ３で、前記停止時間の積算値をリセットし、前記ステップＳ１へ戻って前記燃焼装置２が作動中かどうかを監視する。
【００１９】
つぎに、この発明の第二実施例について、図３を参照しながら説明する。この第二実施例においては、前記ステップＳ５までの処理は前記第一実施例と同じであるので、同一の参照番号を附してその詳細説明を省略する。この第二実施例においては、前記燃焼装置２が作動中と判定されているときに、前記給水ポンプ１０が一定時間以上継続して停止した場合、ステップＳ７で、前記燃焼装置２を停止させ、ポストパージを行う。そして、ステップＳ８で、前記燃焼装置２を停止させてから所定時間経過後あるいはポストパージが終了するまで待機し、ステップＳ９で、前記火炎検出器８から火炎有りの信号が出力されるかどうかを判定する。
【００２０】
ここで、前記火炎検出器８からの検出信号が火炎有りの信号のままの場合には、前記火炎検出器８の異常と判定する。一方、前記火炎検出器８が火炎無しの信号を出力した場合には、前記水位検出器９や前記給水ポンプ１０の故障か，あるいは前記制御装置７の給水に関連する部分の故障と判定する。そして、ステップＳ１０あるいはステップＳ１１において、前記故障を前記音響式の報知手段１１によって報知するとともに、前記表示式の報知手段１２に前記火炎検出器８や前記給水ポンプ１０などの給水装置に異常が生じている旨の表示を行う。
【００２１】
また、以上の各実施例の説明において、前記火炎検出器８が異常と判定された場合には、前記燃料弁５を閉鎖し、前記燃焼装置２を停止させることによって、燃料の流出を防止することができる。また、前記第二実施例において、前記給水装置が異常と判定された場合に、前記燃焼装置２を停止させることによって、前記ボイラ１への給水が無いまま前記燃焼装置２を作動させる所謂空焚きを防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、ボイラにおける故障判定方法において、給水ポンプの動作と関連させて火炎検出器の異常を検出するように構成したので、火炎検出器の異常の検出を確実に行うことができる。さらに、この発明によれば、ボイラの重要な制御要素である燃焼制御と給水制御における論理的矛盾に基づいて、火炎検出器の故障と給水装置の故障とを区別して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る判定方法の第一実施例の処理手順を説明するフロー図である。
【図２】この発明に係る判定方法を適用するボイラの具体的一例の説明図である。
【図３】この発明に係る判定方法の第二実施例の処理手順を説明するフロー図である。
【符号の説明】
２ 燃焼装置
７ 制御装置
８ 火炎検出器
１０ 給水ポンプ

Claims (3)

1. 燃焼装置２の作動中、給水ポンプ１０が一定時間以上継続して停止した場合、火炎検出器８が火炎有りの信号を出力していれば、前記火炎検出器８の異常と判定することを特徴とするボイラにおける故障判定方法。
2. 前記給水ポンプ１０が一定時間以上継続して停止した場合、前記燃焼装置２を停止させ、その後、前記火炎検出器８から火炎有りの信号が継続して出力されれば、前記火炎検出器８の異常と判定することを特徴とする請求項１に記載のボイラにおける故障判定方法。
3. 前記給水ポンプ１０が一定時間以上継続して停止した場合、前記燃焼装置２を停止させ、その後、前記火炎検出器８から火炎無しの信号が出力されれば、給水装置の異常と判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラにおける故障判定方法。

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