JP3878802B2 - 試料採取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発案は、事業用及び産業用などで用いられるボイラーの水質の監視装置に関連し、とりわけ水質分析計の安定した稼働に関連したサンプリングラック周辺の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力・原子力発電所をはじめ、多くの産業界で産業用のボイラーを利用している。ボイラーを安定に稼働させるためには、ボイラーに用いるボイラー水の水質を所定の範囲に保つことが求められる。
そこでボイラー水の水質を監視するために、ボイラー水（復水および給水を含む）を配管から直接、試料水としてサンプリングし、分析計で自動測定したり、手分析を行う。
【０００３】
試料採取装置測定点と呼ばれるサンプリングポイントから、分析計を取り付けるためのサンプリングラックまでは配管で接続されており、この距離は通常３０〜１００ｍ程度である。
サンプリングラックは、通常、複数の試料水入り口配管、冷却器、減圧器などからなる試料水のサンプリングのためのユニットをアングル鋼で形成した枠体に装着したものである。ボイラー水は高温高圧であるので、これを一定圧力・温度に減圧・減温してから、分析装置や手分析用の取水口に試料水を導入する。
【０００４】
減圧装置を通過した試料水は、試料水入り口から分岐して、通常、手分析に用いるための取水が容易になるように低位置にある取水口に至る経路と、比較して高位置に配置された自動分析を行うための分析計にいたる経路にわかれているのが、ボイラー用のサンプリングラックの通常の配置である。
分析計には、ｐＨ計や、導電率計、ヒドラジン計、シリカ計などがあり、それぞれに対してニードル弁で所定の流量に調節されて、流量計で流量が確認されたのちに、試料水が導入されている。分析計を通過した試料水は通常、上端が大気に開放された排水用管に導かれて、排水口に戻り排水される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
分析計のなかには、試料水に接している検出器のセンサーの先端部分が、ボイラーの停止などによって試料水の供給が途絶え試料水と接することがなくなって乾燥した状態におかれると、その後、再び試料水が供給されて再び測定を行う必要が生じた際に、所定の正常な測定状態にただちに復帰することができず、測定値に異常をきたすものがある。
例えば、ｐＨ計や、ヒドラジン計で上記のような現象を発生する。
【０００６】
ボイラーが停止した場合、通常、サンプリングラック内に導入されていた試料水は、低位置にある手分析用のバルブが通常開いたままの状態になっているので、上端において大気に開放された排水用管までに管内に溜まっている試料水は、重力で逆流してしまう。
またボイラー水が停止して温度が低下した場合には、試料水入り口側よりもボイラーの元側にマイナス圧が発生して、サンプリングラック内の試料水を引き込んで逆流させる場合もある。
このような場合、検出器には試料水が残らず、センサーの先端が乾燥してしまう。その後、再び試料水が供給されて再び測定を行う必要が生じた際に、所定の正常な測定状態にただちに復帰することができず、測定値に異常をきたす場合がある。
【０００７】
検出器のセンサーの先端部分の乾燥を防止するためには、一般的には、検出器のセンサーの先端を溝状の穴に差し込むような構造をとって、液の試料水の供給がない場合にも、溝穴には、試料水が残留するような構造を取る場合もある。しかしながら、本件のサンプリングラックのように大きな落差をもって溜まった試料水が落下する場合には、サイフォン効果で溝穴の試料水が逆流してしまい所定の効果を発揮することが出来ない。
【０００８】
こうした不具合を防止するためには、ボイラー水の供給停止を検知して、検出器の入り口側に設けた電磁弁などを作動させて、逆流経路を遮断するなどの処置を講じることが可能であるが、分析計のラインごとに高価な部品を用いる必要があった。
またこうした試料水の流れはボイラーの起動中はほぼ一定の流速で流れているが、ボイラーはときとして停止させる場合もあり、運転条件によって流量が変動した場合にその影響を受けて、検出器を通過する試料水の流量が変動すると、検出器の指示値が不安定になる。また手分析用のバルブを開閉するたびに、検出器を通過する試料水の流量が、変動して指示値が不安定になるという点も、解決すべき課題であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の問題点を解決する手段を検討した。その結果、請求項１試料採取装置においては、試料水入口からの配管が絞りバルブを経て、分岐管によって手分析用に分流する管と、センサーの先端を溝状の穴に差し込むような構造をとった検出器（以下に記載する検出器の構造は、ここで記載した検出器と同一の構造である）に分流する管に分岐する構成からなるボイラー水の試料採取装置において、検出器に分流する管を第一の流量計と第一のバルブを経て、検出器の試料水の出口（図示はしてない）の高さと同じか、または高い位置で、更に分岐管によって分流させ、一方を検出器よりも低い位置を迂回して、検出器に導入すると同時に、他の一方をバイパスさせて、排水用管に排出される位置が検出器の取り付けられている位置よりも、高さの高い位置に接続してバイパス管を設けることに想到した。
【００１０】
このようなバイパス管を設けることにより、ボイラーの停止によって試料水入口で試料水が途絶えた場合、管に流入していた試料水は、排水用管の上端は大気に開放されているので、まず、バイパス管のなかを逆流して、分岐管を通り、低位置にある手分析用管を通って排水される。一方、パイパス管を設けるために設置した分岐管は、検出器の試料水の出口（図示はしていない）と同じ高さか、または高い位置にあるので、迂回された配管は排出用管との間でＵ字管を形成して、試料水が残留する。この結果、検出器のセンサーの先端は、試料水に浸漬された状態を保ち、乾燥しない。これは試料水入り口側よりもボイラーの元側にマイナス圧が発生して、サンプリングラック内の試料水を引き込んで逆流させる場合においても同様で、迂回された配管はＵ字管を形成して、試料水が残留する。
【００１１】
また請求項２の試料採取装置では、分流するためのＴ字管の手前に流量計と流量調整弁を設置し、分岐したのちに検出器に至る配管に第二の流量計と第二の流量調整弁を設置する。これによって絞りバルブとこの２つの調節弁を相互に調節することにより、流量の変動分をバイパス管側に流すことができる。このようにして、手分析用のバルブを開閉した際に、検出器を通過する試料水の流量が変動すると、検出器の指示値が不安定になったり、また手分析用のバルブを開閉するたびに、検出器を通過する試料水の流量が、変動して指示値が不安定になるという現象を解決できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例形態を以下に示す。
図１は従来のサンプリングラックの構造の一部であって試料採取装置の検出器の近傍の説明図を示す。（１）は検出器、（２）が手分析用取水口である。（３）は減圧器を通過したのちに、試料水を分析を必要とする箇所に導入する試料水入口である。試料水入口の出口には絞りバルブｖ１（４）が設置されている。これは検出器や手分析用に使う試料水の流量を調節する。（５）は試料水を検出器側と手分析口に分流させる分岐管ａである。
【００１３】
低位置にある手分析口には、試料水入口からの流量を調整するための絞りバルブｖ２（６）が取り付けられており、その流路手前側に圧力計（ｐ１）温度計（Ｔ１）が備えている。分岐管ａ（５）と手分析口よりも高位置にある検出器との間の配管には、バルブＶ１（１０）と流量計Ｆ１（９）が備え付けられており、絞りバルブｖ１（４）、絞りバルブｖ２（６）、バルブＶ１（１０）を調節することによって検出器に適した流量を調整して、その結果が流量計Ｆ１（９）によって監視できる。
【００１４】
検出器を通過した試料水は、検出器の試料水の出口から排出され、下端が垂直状に排水口につながり、上端が大気に開放された排水用管（７）に排出用分岐管Ｄ１（８）を通じて接続されている。
この場合、試料水入り口からの試料の流入が途絶えた場合、分岐管ａ（５）と排出用分岐管Ｄ１（８）の間に溜まっている試料水は、通常開いた状態である手分析口を通過してすべて排出される。この結果、検出器のセンサーの先端は、試料水に浸漬されない状態になって乾燥する。
【００１５】
この乾燥による不具合の一例としてｐＨ測定用ガラス電極の例を説明する。
ｐＨを測定するための、ｐＨ測定用ガラス電極は、その構成の一部である比較電極が、内部液が微細多孔質材料を経由して、試料液側に微小流量で流出する構造をとっているために、乾燥状態が続くと微細多孔質材料に内部液に組成物が析出して、目詰まりを起こし、再び試料水が供給されて、測定を開始すべきときに、ただちに正常な動作をしないという問題が発生する。
【００１６】
一方、図２は本発明によるサンプリングラックの構造の一部であって試料採取装置の検出器の近傍の説明図を示す。図２は本考案によるサンプリングラックの構造を示す。
（１）は検出器、（２）が手分析用取水口である。（３）は減圧器を通過したのちに、試料水を分析を必要とする箇所に導入する試料水入口である。試料水入口の出口には絞りバルブｖ１（４）が設置されている。これは検出器や手分析用に使う試料水の流量を調節する。（５）は試料水を検出器側と手分析口に分流させる分岐管ａである。
【００１７】
分岐管ａ（５）から検出器（１）にいたる流路は、この流路を更に分流するための分岐管ｂ（１１）の手前で第一の流量計Ｆ１（９）と第一の流量調整弁Ｖ１（１０）を通過して分岐管ｂ（１１）に至る。この分岐管ｂ（１１）は検出器（１）の試料水の出口の高さと同じか、または高い位置に設置されている。分岐管ｂ（１１）を通過したのちに一方の配管は、検出器（１）よりも低い位置を迂回して第二の流量計Ｆ２（１３）と第二の流量調整弁Ｖ２（１４）を経て、検出器（１）にいたる。他の一方はこの検出器をバイパスして、排出用分岐管Ｄ１（８）よりも高い位置において排出用分岐管Ｄ２（１２）によって排出用管に接続されている。
【００１８】
この構成においては、試料水入口の試料水の供給が途絶えた場合、高位置にあるバイパス管のなかの試料水が落下し、これらは通常開いた状態である手分析口を通過してすべて排出される。一方、分岐管ｂ（１１）と排出用分岐管Ｄ１（８）の間の配管等にある試料水は、分岐管ｂ（１１）と排出用分岐管Ｄ１（８）や検出器の試料水の出口（図示はしていない）などがほぼ同位置にあり、分岐管ｂ（１１）と検出器への入り口（図示はしていない）までの配管は低位置に迂回しているためにＵ字管を形成しているので、バイパス管のなかの試料水が落下する際に、この流れによって発生するマイナス圧力で吸引されて、分岐管ｂ（１１）を経由して落下することはない。このようにして試料水が、検出器の内部に保持されるので、センサーの先端部分が乾燥することなく、乾燥の悪影響から免れているので、次に再びボイラー水が供給された際にも、検出器はただちに正常に動作するという効果を確実に発揮する。
【００１９】
本発明における構成において、第一の流量計Ｆ１（９）と第二の流量計Ｆ２（１３）を設けて、絞りバルブｖ１（４）バルブＶ１（１０）、バルブＶ２（１４）を調整することによって、第二の流量計を流れる試料流量を調整する。
３つのバルブを使用して、自在に調節できるために、検出器を流れる流量が、検出器を通過する試料水の流量が変動すると、検出器の指示値が不安定になったり、また手分析用のバルブを開閉する際に、分岐したあとの流量が変動することがあるが、その変動分をバイパス管側に流すように、調節することが可能になり、検出器側を通過する試料水の流量が、変動して指示値が不安定になるという現象をより軽減できる。
【００２０】
図２における実施形態で、バイパス管（１５）を設けるために分岐管ｂ（１１）は簡易なもので良くポリエチレン製の継ぎ手（チーズ：ウシオユーテック製）を用いる。またバイパス用に用いる配管材料は、測定には影響しない部分であるために外径６ｍｍ内径４ｍｍのポリエチレン管や塩化ビニール管で良い。このように安価な材料を付加するだけで、ボイラーの停止時における検出器の先端の乾燥を防止する効果が得ることできる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、事業用、産業用ボイラーの試料水の水質を監視するための試料採取装置において、ボイラーが停止して試料水のボイラー水が供給されなくなった場合でも、簡単なバイパス回路を付加することによって、試料水が逆流して検出器の先端が試料水に浸されくなるために検出器のセンサーの先端が乾燥するという有害な現象を解決でき、実用的な効果の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の試料採取装置の検出器近傍の試料水の流れを示す説明図である。
【図２】本発明の試料採取装置の検出器近傍の試料水の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 検出器
２ 手分析口
３ 試料水入口
４ 絞りバルブｖ１
５ 分岐管ａ
６ 絞りバルブｖ２
７ 排出用管
８ 排出用分岐管Ｄ１
９ 第一の流量計Ｆ１
１０ 第一のバルブＶ１
１１ 分岐管ｂ
１２ 排出用分岐管Ｄ２
１３ 第二の流量計Ｆ２
１４ 第二のバルブＶ２
１５ バイパス管

Claims (2)

1. 試料水入口からの配管が絞りバルブを経て，分岐管によって手分析用に分岐する管と、センサーの先端を溝状の穴に差し込むような構造をとった検出器に分流する管に分岐する構成からなるボイラー水の試料採取装置において、検出器に分流する管を第一の流量計と第一のバルブを経て、前記検出器の試料水の出口の高さと同じか、または高い位置で、更に分岐管によって分流させ、一方を前記検出器よりも低い位置を迂回して前記検出器に導入すると同時に、他の一方を排水用管に排出される位置が前記検出器の取り付けられている位置よりも、高い位置に接続してバイパス管を設けたことを特徴とするボイラー用の試料採取装置。
2. 前記検出器に分流する管を更に分岐管によって分流させたのちに、前記検出器よりも低い位置を迂回して検出器にいたる管に第二の流量計と第二のバルブを取り付けたことを特徴とする請求項１記載のボイラー水の試料採取装置

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