JP4315747B2

JP4315747B2 - 石炭灰船積設備における灰流量制御装置

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Publication number: JP4315747B2
Application number: JP2003191937A
Authority: JP
Inventors: 俊郎伊藤; 直樹松尾; 昇福田; 光俊羽鳥
Original assignee: Kawasaki Plant Systems Ltd
Current assignee: Kawasaki Plant Systems Ltd
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-07-04
Also published as: JP2005022840A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭火力発電所の石炭焚きボイラ設備で生ずる石炭灰を有効利用するため搬出する船積設備における払い出しを省人化する灰流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、石炭火力発電所の石炭焚ボイラで発生する石炭灰を有効利用するために船積みする設備が設置されるようになった。
石炭灰船積設備は、石炭焚きボイラで発生する石炭灰を粗粉と細粉に分別して溜めておく石炭灰サイロから石炭灰を取り出して岸壁まで搬送し石炭灰運搬船に搬入する設備である。粗粉石炭灰と細粉石炭灰は同じ過程を経由してそれぞれ目的に適合する運搬船に船積みされる。
【０００３】
石炭灰船積設備は、たとえば図１０のシステムフロー図に示すように、石炭灰サイロの底に設けたセグメントゲート弁と、セグメントゲート弁の直下に設けたサイロ下エアスライダコンベアと、バケットエレベータと、さらに船積エアスライダコンベアと、テレスコピックシュートを備える。この設備では、セグメントゲート弁を開けて石炭灰サイロの底から石炭灰をサイロ下エアスライダコンベアに落とすと、サイロ下エアスライダコンベアは石炭灰をバケットエレベータの底部に設けたホッパに供給する。
【０００４】
バケットエレベータは石炭灰を高みに設けた排出シュートから第１と第２の２式のエアスライダコンベアで構成される船積エアスライダコンベアに落とし、第１船積エアスライダコンベアが岸壁際まで運び、さらに小型の第２船積エアスライダコンベアで岸壁から海上に伸ばして接岸している石炭灰運搬船の上に搬送し、第２船積エアスライダコンベアの先に付設したテレスコピックシュートを介して石炭灰運搬船の灰受け口に搬入する。
石炭灰運搬船は船上にエアスライダコンベアを備えて、テレスコピックシュートから供給される石炭灰を、複数備えた貯灰タンクに適宜分配して平均化し、運搬船の運行に支障が出ないようにする。また、エアスライダコンベアなどに必要のため排気ファンを設備している。
【０００５】
セグメントゲート弁は、サイロ下部の出口シュートに接していて設けられたゲート弁で、これを開くと石炭灰が下のエアスライダコンベアに落下する。
エアスライダコンベアは、たとえば特許文献１に記載されているように、細長い角柱状のダクト構造を持った筐体の底部をキャンバスで仕切ったものである。キャンバスは、空気が流通でき搬送する粉体が通過しない多数の細孔を有するキャンバス状織布、多孔金属焼結板、金網などからなる。
キャンバスの下にはエアチャンバが設けられ、圧空源から繋がったダクトで加圧空気を供給すると、空気は細孔からキャンバス上面に噴出して空気膜を生成し表面の実質的な摩擦係数を低減させる、キャンバスは６度程度の傾斜を持っているので、上に載っている石炭灰はキャンバスの傾斜に沿って低い方に移動して、低い方の端部から下に落ちる。
【０００６】
エアスライダコンベアはキャンバス下側から空気を供給してキャンバス表面上に空気層を生成しキャンバス表面に搭載した粉体を搬送するコンベアで構造的に可動部を用いないので製作費用および運転費用が僅かですみ、ベルトコンベアなどと比較して経済的である。
なお、サイロ下エアスライダコンベアの上流にモータ駆動の流量調整ゲートを設けて、モータを手動操作で駆動してキャンバス上の開口の大きさを設定して石炭灰の流量を調整できるようにすることができる。
【０００７】
バケットエレベータは、たとえば特許文献２に記載されているように、上方の回転駆動機と下方の従動回転機の間にベルトを掛け渡し、そのベルトに多数のバケットを取り付けて、回転するバケットが機底に供給される粉体を掬い上げて上端部に設けたシュート内に排出するようにした縦型の粉体搬送機である。運搬している石炭灰量の指標として負荷電流値を操作室に表示している。
テレスコピックシュートは、船積設備と灰運搬船を結合する蛇腹状のダクトで、蛇腹の働きで船の動きを吸収し、波の影響による左右の揺れや積み込み量の変化による喫水の変化を監視して、運転員が操作室から操作することができる。
【０００８】
バケットエレベータのバケットの速度が変化しないものとすれば、回転駆動機の負荷はバケットに運ばれる石炭灰の重量と対応するので、予め回転駆動機の負荷電流と石炭灰の運搬量の関係を把握しておけば、負荷電流量から石炭灰の供給量を推定することができる。
そこで、従来は、運転員がバケットエレベータの負荷電流値を観測して、目標の電流値を維持するようにサイロ下エアスライダコンベアの流量調整ゲートの開度を調整していた。
【０００９】
しかし、このような手動運転に頼る場合は、船積作業中は必ず熟練した運転員が１人余分に必要となるので、運転費用が大きくなり経済性がよくない。
また、石炭灰供給量の調整に失敗して送り出した灰量が過大になると、配管やコンベアやシュートなどで灰が詰まったり、設備の損傷が起こったりして、補修費用や運転費用が高騰する。
逆に灰の供給流量が小さすぎる場合は、予定した時間内で船積処理が終了しないで配船計画に齟齬を生じたり、運転費用が大きくなるという問題がある。
このように、船積設備では、石炭灰サイロに貯灰した大量の灰を取り出し灰流量を管理しながら短時間で石炭灰運搬船に積み込むために適切な装置を装備することが要請される。
【００１０】
このような要請に応える普通の方法は、自動制御化である。しかし、エアスライダコンベアに搬送される粉体の流量を制御することは簡単でない。
たとえば、特許文献３には、エアスライダコンベアである粉体気流搬送装置を用いて貯槽内に収容された多量の粉体から一定量の粉体を取り出す技術が記載されている。この記載技術は、粉体気流搬送装置の末端に開閉自在の排出孔を備えその下に計量ホッパを置いて、貯槽から搬送流路に供給された粉体を排出孔から計量ホッパに導き、計量ホッパ内に蓄積した粉体を計量ホッパに付設した重量検出器により計量して、目標値になると排出孔を閉じて計量を終了し、決められた一定量の粉体を計量ホッパ底部から取り出すものである。
【００１１】
この文献記載方法では、計量がバッチ式であるため連続的な流量管理ができない。また、本文献には、上記記載方法を改良した、粉体の種類によらず粉体の流れが円滑で正確な計量ができる粉体気流搬送装置が開示されているが、この開示装置は、搬送不全状態を検出したら、粉体を搬送するために供給する圧縮空気の圧力または空気流量を大小いずれかに切り替えて滞留を解消するようにしたもので、粉体流量を直接調整するものでもなく、またバッチ式計量を連続化するものでもない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−４８５６７号公報
【特許文献２】
特開平５−４３０２７号公報
【特許文献３】
特開平７−１７２５７７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、石炭火力発電プラントの石炭灰船積設備において、省力化や制御の確実化を可能にする船積払い出し量を自動制御する制御装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、石炭焚ボイラ設備で発生する石炭灰を貯留するサイロの排出孔の下にエアスライダコンベアを備え、サイロから供給される石炭灰をバケットエレベータを介して船積出荷する石炭灰船積設備における本発明の灰流量制御装置は、エアスライダコンベアに表面上に空気層を生成して表面上の石炭灰を搬送するキャンバスの上の開口を調整する流量調整ゲートを備えて、バケットエレベータの回転駆動機の運転電流を受信し運転電流値が所定の設定値に近づくように流量調整ゲートの開度を調整する制御器を備えることを特徴とする。
【００１５】
石炭灰供給量はバケットエレベータのモータ負荷を代替変数として把握できるので、モータ負荷電流が所定の値になるように流量調整ゲートの開口を調整する制御系を形成して、エアスライダコンベアのキャンバス上を滑降する石炭灰層の開口通過量を制御すれば、船積みする石炭灰量を所定の値に調整することができる。
【００１６】
なお、バケットエレベータにおける石炭灰搬送量が変化したことに基づく負荷電流の変化は応答性が良好とは言えない。また、エアスライダコンベアは数ｍの長さを有するので、流量調整ゲートの開度調整してもコンベアからバケットエレベータに送り込まれる石炭灰量が変化するまでは多少の時間が掛かる。したがって、流量調整ゲートの開度変化と石炭灰流量変化の間の応答性も良好ではない。このため、制御器が実行する制御アルゴリズムを工夫して、実用に耐える制御を行うようにする必要がある。
【００１７】
そこで、本発明の石炭灰船積設備における灰流量制御装置は、目標値に対して不感帯を有するパルス幅可調比例制御を行うようにすることが好ましい。
本発明者らの研究によると、目標値に対して不感帯を有するパルス幅可調比例制御を行うことにより、満足のいく制御結果を得ることができることが分かった。なお、上記制御アルゴリズムは制御用シーケンサなど比較的簡単な論理回路を利用して容易に実現することができる。
【００１８】
なお、流量調整ゲートの開口は台形状であることが好ましい。ゲートの開口は任意の形状の透孔を設けたスクリーンとこれに沿って摺動する弁体により形成されるが、透孔を任意の形状にしてゲートに希望の流量特性を持たせることができるが、特に台形状の開口を持たせた場合は、開口面積が弁体のストロークに対してイコール％的な関数関係を持つことになり、制御系を組んだときに比較的広範な対象に対して良好な制御性を得ることができる。
【００１９】
また、船積設備がさらにバケットエレベータの下流側に船積エアスライダコンベアを備え、船積エアスライダコンベアの後端部に船積エアスライダ圧力発信器を備えて、船積エアスライダ圧力発信器の出力に基づいてバケットエレベータの回転駆動機の負荷電流値の設定値を調整するようにしてもよい。
船積エアスライダコンベアの後端部は、たとえばテレスコピックシュートを介して石炭灰運搬船の灰受け入れ施設に接続されていて、通常は運搬船の船倉に灰を受け入れるための排気ファンを有し、その排気ファンにより吸引され所定の圧力を示すようになる。このため、石炭灰供給量が過大で船積エアスライダコンベアから運搬船への供給管路のどこかが閉塞気味になると、船積エアスライダ後端部における圧力が上昇し始め、管路が閉塞に至るとこの圧力は所定の閾値を越えて上昇する。
【００２０】
そこで、船積エアスライダコンベアにおける圧力とバケットエレベータの電流でカスケード制御系を構成して、圧力偏差に基づいて電流設定値を調整することにより、圧力すなわち配管内体積状態を一定に維持するようにすることができる。圧力偏差を電流設定値に反映させるときにはＰＩ制御動作を利用するとよいことが分かっている。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、本発明の第２の灰流量制御装置は、キャンバスの上の圧力を測定するサイロエアスライダ圧力測定器を備えて、キャンバスの下側に所定の圧力の空気を供給して運転するときのサイロ下エアスライダ圧力測定器の出力を受信してサイロ下エアスライダ圧力測定器出力が所定の設定値に近づくように流量調整ゲートの開度を調整する制御器を備えるものである。
第１の発明と同様に、さらに船積エアスライダコンベアの後端部に船積エアスライダ圧力発信器を備えて、その測定出力に基づいてサイロ下エアスライダ圧力測定器出力の設定値を調整するようにしてもよい。
【００２２】
エアスライダコンベアのキャンバスは多孔質の板であって、下側から所定圧力の空気を供給すると、表面側に現れた空気は表面を覆う石炭灰層を通過する間に減圧してエアスライダコンベアの外に排出される。空気の減圧値は石炭灰層が厚いほど大きくなるので、キャンバス上を搬送される石炭灰流量の指標となる。
【００２３】
そこで、減圧値と石炭灰流量の関係を予め把握しておき、キャンバス上側空間の圧力測定値を入力して供給空気圧力の差をもって石炭灰流量の代替変数とし、流量調整ゲートの開口を調整することにより石炭灰流量が目標値になるように制御することができる。
【００２４】
また、船積エアスライダコンベアの後端部における圧力測定値が異常に上昇したときは、管路が閉塞していることを示すので、石炭灰供給作業を停止することが好ましい。このため、適当な閾値を越えたときには、緊急信号を発生して、流量調整ゲートを急いで閉止することを指示するようにしてもよい。
【００２５】
上記発明において利用したエアスライダコンベアの流量制御方法は、石炭灰に限らずセメント、石灰、小麦粉、麦や米などの穀類、その他、種々の粉体を対象として利用することができる。
そこで、本発明の粉体流量制御装置は、下側から空気を供給して表面上に空気層を生成し表面に搭載した粉体を搬送するキャンバスと、このキャンバスの上に開口を形成する流量調整ゲートを備えたエアスライダコンベアを対象とするもので、キャンバスの上側空間における圧力測定値を入力してキャンバスを挟んだ圧力差を粉体搬送量の代替変数として使用し、この圧力差に基づいて流量調整ゲートの開口面積を調整することにより粉体流量を制御することを特徴とする。
【００２６】
予め把握した減圧値と粉体流量の関係に基づいて、エアスライダコンベアの圧力測定値を入力して粉体流量の代替変数とし、流量調整ゲートの開口を調整することにより粉体流量を制御することができる。なお、減圧値と粉体流量の関係は粉体の種類によって異なるので、対象にする粉体ごとに準備することが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を用いて石炭灰船積設備における本発明の灰流量制御装置を詳細に説明する。
図１は本発明第１実施例の石炭灰流量制御システムを表示する制御フロー図、図２はエアスライダコンベアの運転状態を示す側面断面図、図３は流量調整ゲートの要部を表す斜視図、図４は制御状態のタイミングチャート、図５はバケットエレベータの電流を一定に保持する制御回路のブロック図、図６はカスケード制御したときの制御ブロック図、図７は制御器の回路構成図である。
また、図８は本発明第２実施例の石炭灰流量制御システムを表示する制御フロー図、図９は第２実施例におけるエアスライダコンベア内圧を一定に保持する制御回路のブロック図である。なお、図１０は本発明の対象とする石炭灰船積設備のプロセスフロー図である。
【００２８】
【実施例１】
本実施例の石炭灰船積設備における灰流量制御装置は、バケットエレベータの負荷電流を指標としてサイロ下エアスライダコンベアにおける石炭灰流量を調整することによって、運搬船への石炭灰供給量を調整するものである。
図１の制御フロー図に摘要して示すように、サイロ１の排出孔に設けられたセグメントゲート２が開くと石炭灰は直下に設けられたサイロ下エアスライダコンベア３に落下する。サイロ下エアスライダコンベア３は石炭灰をバケットエレベータ４の底部に設けられたホッパ４１に供給する。
【００２９】
バケットエレベータ４はホッパに落ちてくる石炭灰をバケットで掬って上端部まで持ち上げて、船積エアスライダコンベア５に供給する。船積エアスライダコンベア５は石炭灰を岸壁まで搬送し、そこで係留されている運搬船７の上まで運んでテレスコピックシュート６を介して運搬船７に渡す。運搬船７は、図には示さないが船上に設備されたエアスライダコンベアを使って石炭灰を船倉に適正に配分して、できるだけ大量の石炭灰を受け入れると共に偏在しないようにして航海の安全を確保する。
【００３０】
なお、サイロ１には低圧コンプレッサ１１で製造する低圧空気を供給して収容された石炭灰の流動性を高めて排出孔に石炭灰が円滑に集まるようにする。低圧空気はサイロ排気ファン１２により大気に排出される。
エアスライダコンベア３，５には、エアスライダファン１３で圧縮した空気が供給され、キャンバス表面の摩擦係数を減少させて石炭灰の流動性を向上させ、石炭灰を傾斜したキャンバス上を滑らせて低い方の末端に設けられたシュートから排出させる。
【００３１】
サイロ下エアスライダコンベア３でキャンバスと石炭灰層を通過した空気はバケットエレベータ４を介して、また船積エアスライダコンベア５では直接に、サイロ排気ファン１２の吸引側に供給され、大気中に排出される。
サイロ下エアスライダコンベア３には、図２に示すように、流量調整ゲート１４が設けられる。サイロ下エアスライダコンベア３は石炭灰をサイロ１からバケットエレベータ４まで搬送するもので、数ｍの長さを持った角柱状ダクト構造を持った筐体２１が６度程度傾斜して設置され、筐体２１内には内部を上側の運搬室２２と下側のエアチャンバ２３に２分するキャンバス２４が設けられている。
【００３２】
キャンバス２４は多孔質のプレートで下のエアチャンバ２３にエアインレットノズル２５を介して圧空を供給すると細孔から空気が噴き出してキャンバス表面に空気層を形成する。すると、キャンバス２４表面の実効的摩擦係数が極端に減少するので、キャンバス上に堆積した石炭灰２６はキャンバス２４の表面を傾斜に沿って流れて、低い方の末端に設けたシュート２７から落下してバケットエレベータ４に供給される。
なお、キャンバス２４と石炭灰層２６を通過した圧空は、エアアウトレットノズル２８から排出される。排出された圧空は、バケットエレベータ４を通って、サイロ排気ファン１２に吸引されて外気に放出される。
【００３３】
筐体２１の中間には流量調整ゲート１４が介装されていて、ゲートの開口面積を調整することにより石炭灰などエアスライダコンベア３が搬送する粉粒体の流量を調整することができる。
流量調整ゲート１４は弁室２９中に格納された弁体３１と弁体を回転駆動する電動機３２で構成される。電動機３２は筐体２１の外側に設けられた台座３０に固定されている。
弁体３１は、図３に示すように、扇状の側板３３の円周部に円筒の一部を形成するゲート板３４を渡したような構造を有し、側板の扇の要に位置する回転軸３５を中心として回転させることにより、キャンバス２４表面との間隔が変わり弁開度を変化させることができる。
【００３４】
なお、弁体３１の前方に適当な形状の開口を設けたスクリーン３６を設置してもよい。このようなスクリーン３６を用いることにより、流量調整ゲート１４の流量特性を適宜設定することができる。たとえば、図３に示したような台形の開口を利用すれば、弁体３１が上昇するにつれて非線形に開口面積が増大するので、適当な増大比を選択すると流量調整ゲート１４にたとえばストロークと流量増加率が対応するイコール％特性を持たせて制御性を改善することができる。
【００３５】
バケットエレベータ４のバケットは底部ホッパ４１の壁を擦るように回転して、ホッパに投入された粉粒体をほぼ全て掬い上げるので、バケットエレベータ４の駆動電流は上昇しつつある全てのバケットに入っている粉粒体の量、すなわちバケットエレベータ４を通過する粉粒体量に関係する量になる。バケットエレベータ４を通過する粉粒体量は、石炭灰運搬船７に供給する石炭灰流量である、
【００３６】
したがって、バケットエレベータ４の負荷電流値は石炭灰流量の代替変数になる。そこで、バケットエレベータ４の負荷電流が所定の値を維持するように流量調整ゲート１４を自動調整することにより、石炭灰流量を希望の値に維持することができる。
バケットエレベータ４の配電盤（ＭＣＣ：モータコントロールセンタ）に設けられた電流変換器４２が、バケットエレベータの回転駆動モータ４３の駆動電流を測定電気信号に変換して制御器８に供給する。
【００３７】
制御器８は演算機能付きシーケンサであって、制御はＯＮ−ＯＦＦ動作を基本とする。本実施例では、主要な操作端である流量調整ゲート１４を電動駆動としたため、エア駆動等の操作端と比べて応答性に劣る反面、電動機３２の駆動回路に本質的に含まれている積分要素を利用することにより簡単なＯＮ−ＯＦＦ動作で実用上十分な制御性が確保できるので、比較的安価なシーケンサを採用することができた。
【００３８】
制御器８は、バケットエレベータ４の駆動電流を石炭灰流量の代替変数として利用して、サイロ下エアスライダコンベア３に設けた流量調整ゲート１４を操作端として不感帯機能付きＯＮ−ＯＦＦ比例積分制御を行う。ただし、流量調整ゲート１４の駆動モータ３２に積分要素が含まれるので、実際の制御器８にはＯＮ−ＯＦＦ比例動作を選択する。この制御により、バケットエレベータ駆動電流が一定になるように調整し、結果としてバケットエレベータ４を通過する石炭灰の流量を一定に保持することができる。
【００３９】
図４は、本実施例において実施される制御に関し、バケットエレベータ４における負荷電流変化と制御出力の関係を模式的に表したタイミングチャートである。
本実施例で使用される不感帯機能付きＯＮ−ＯＦＦ比例積分制御は、図４に示したように、設定電流値を挟んで不感帯を設け、電流値が設定値を挟んだ不感帯内にあるときは制御動作をしないで、上側の不感帯を越えたときに初めて流量調整ゲートを閉じる方向に駆動し、また電流値が下側の不感帯を割っているときには流量調整ゲートを開く方向に駆動する制御方式である。
駆動信号を供給する時間すなわちパルス幅は、そのときにおける偏差の積分値に比例するようにする。ただし、本実施例における流量調整ゲートのように、制御ループ中に制御器とは別の積分要素を含むときは、制御器は積分を省いた比例制御のみにして制御性を確保する必要がある。
【００４０】
また、流量調整ゲートのハンチング現象を防ぐため、一旦開閉駆動したときには予め決められた最小駆動時間は駆動信号を継続するようにする。
そこで、本実施例における開閉指令信号のパルス幅は下の式で表される。
パルス幅＝｜設定電流値−バケットエレベータ電流値｜×ゲイン＋最小駆動時間
さらに、過大な石炭灰供給を防止するため、上限値を設定しておいて、電流値がこの上限値を越えるときは、上限値を下回るようになるまで流量調整ゲートの閉止指令信号を出力し続けて緊急閉止をすることにより安全を確保する。
電流値が上限値を下回ったときには、そのまま続けて比例積分動作としてパルス幅を算出して、通常の不感帯機能付き比例積分制御を行う。
【００４１】
図５は、上で説明したような制御を実行する制御器８における、流量調整ゲート１４の開度を操作してバケットエレベータ４の電流を一定に保持する制御系を表した制御ブロック図である。
制御器８の基本機能は、バケットエレベータ電流を入力とした不感帯機能付き比例制御機能である。開度指令型の操作端を用いるときは比例積分制御を用いることにより等価となる。また、バケットエレベータ電流が所定の上限値を超えたときには直ちに閉指令を出力する機能を備えている。
制御器８は、バケットエレベータ電流設定器５１、比較器５２、係数器５３、流量調整ゲート最小駆動時間設定器５４、加算器５５、不感帯判定器５６、正負判定器５７、流量調整ゲート駆動パルス発生部５８、急閉設定器５９、条件判断器６０から構成され、出力を対象プロセスである船積設備６１に与え、船積設備６１から制御変数を入力して、制御を行う。船積設備６１には操作端の流量調整ゲート１４と、制御変数となるバケットエレベータ電流の測定系が存在する。
【００４２】
制御器８では、船積設備６１のバケットエレベータ電流を得て、比較器５２でバケットエレベータ電流設定器５１による設定値と比較して偏差（設定電流値−バケットエレベータ電流値）を算出し、係数器５３で偏差にゲインを掛けて増幅する。この信号は加算器５５で、流量調整ゲート最小駆動時間設定器５４から与えられる最小駆動時間と加算して、駆動パルスの時間幅を算出する。
また、偏差にゲインを掛けた値を示す信号は、不感帯判定器５６に入力されて、偏差が不感帯より大きいかどうかを判定して操作出力の要否を判断し、正負判定器５７で偏差の正負を判定して駆動方向を判断する。
【００４３】
流量調整ゲート駆動パルス発生部５８は、これらの信号が与えられると、これら信号に適合した駆動パルスを生成して、船積設備６１の流量調整ゲート１４に与えて流量制御をする。その結果バケットエレベータ電流が変化するので、電流変換器で検出して比較器５２に供給する。
図５の制御系は、このように、閉ループの制御系を構成する。
なお、バケットエレベータ電流の測定信号は、条件判断器６０にも供給され、ここで急閉設定器５９の出力と比較され、たとえば危険水準を越えるなど制御の異常を表す所定の条件を満たすか否かを判断して、異常が認められると、流量調整ゲートを急いで閉することを指示する信号を流量調整ゲート駆動パルス発生部５８に与えて、安全を確保するようになっている。
【００４４】
制御器８により流量が調整された石炭灰は、バケットエレベータ４から船積エアスライダコンベア５に落とされ、道路などを跨いで越して岸壁まで搬送された上、さらに灰運搬船７の上まで運ばれる。
船積エアスライダコンベア５は、便宜のため１段しか表示されていないが、複数段を直列に連結したものを使用してもよい。特に、最終段のエアスライダコンベアは、その前段のコンベアに対して回動可能に接続して、運搬船７の石炭灰受け入れ配管に対応して供給位置調整ができるようにすることが好ましい。
最終段のエアスライダコンベアの後端部は、たとえば高さと平面位置を調整できるテレスコピックシュート６を介して石炭灰運搬船７の灰受け入れ施設に接続されるようになっている。
運搬船７は、通常、石炭灰供給作業中は船に設備したエアスライダコンベアが作動して、船積設備から受け入れた灰を船倉に配分する。
【００４５】
船積エアスライダコンベア５の内部は運搬船７の灰受け入れ施設と連結されるため、サイロ排気ファンに加えて、船装備エアスライダコンベアの大型の排気ファンにも吸引されるので、所定の真空圧力を示すようになる。
このため、石炭灰供給量が過大で船積エアスライダコンベア５から運搬船７への供給管路のどこかが閉塞気味になると、船積エアスライダコンベア５の後端部における圧力が上昇し始め、さらに、管路が閉塞に至るとこの圧力は所定の閾値を越えて上昇する。
【００４６】
したがって、船積エアスライダコンベア５の最終段エアスライダ上の空間における圧力は、石炭灰供給における異常状態の指標となり、管路閉塞に対しては警報情報となる。
供給管路の狭隘化に対しては、石炭灰供給量を抑制することが対策となり、また、管路が閉塞したときには石炭灰供給を緊急停止することが求められる。
【００４７】
こうした要請に応える方策として、船積エアスライダコンベア５の末端に圧力発信器４４を設けて、最終段のエアスライダコンベア内の圧力を計測し電気信号に変換して制御器８に供給し、主制御ループのバケットエレベータ４電流値制御に対する２次制御ループとして圧力が所定値になるように電流設定値の調整を行うカスケード制御を行うようにしてもよい。
図６は、このようなカスケード制御を実行する制御系のブロック図である。
【００４８】
図６のカスケード制御は、図５に表示した主制御系において、バケットエレベータ電流設定器５１を用いてプログラムで予め決めた値に設定したり運転員が手動で設定する電流設定値に代えて、船積エアスライダコンベア５の内圧を測定してフィードバックし、内圧測定値と内圧設定値の偏差に比例積分動作を作用させた結果を電流設定値とするようにしたものである。
【００４９】
図７は、図６のカスケード制御を実行する制御器８の機能ブロック図である。
制御器８は簡単な演算機能を備えたシーケンサであって、船積エアスライダコンベア５の端末に設けた圧力発信器４４から内圧測定信号を入力し、またバケットエレベータ４の配電盤に設けた電流変換器４２から運転電流値信号を入力し、制御演算を実行して結果を流量調整ゲート１４に開閉を指示するＯＮ−ＯＦＦ操作信号として供給する。
【００５０】
制御器８は、たとえば図７に示したような演算要素構成を備えて、カスケード制御演算を実行するようにすればよい。
図７に示した制御器８は、バケットエレベータ４の電流値が任意の値を保持するように自動制御する機能、船積エアスライダコンベア５の内圧信号に基づいてバケットエレベータ電流設定値を自動補正する機能、および、バケットエレベータ電流が高すぎる場合に流量調整ゲート１４を強制閉止してインターロックする機能の３個の機能を備える。
【００５１】
制御器８の回路要素として、補正回路７１、電流設定値補正制御指令発生器７２、セット回路７３、第１切替器（Ｔ１）７４、バケットエレベータ電流設定器７５、比較器７６、操作指令信号演算回路７７、電流値過大時インターロック回路７８、および第２切替器（Ｔ２）７９が含まれる。
シーケンス制御を行うときには、電流設定値補正制御指令発生器７２が第１切替器７４を切り替えて、船積エアスライダコンベア内圧力信号が、補正回路７１に入力されて電流設定信号Ａに変換され、第１切替器７４を介してバケットエレベータ電流設定器７５から設定信号Ｂとなって比較器７６に供給される。
【００５２】
一方、入力されたバケットエレベータ電流値信号が比較器７６に入力され、偏差が算出されて、この偏差が操作指令信号演算回路７７に供給される。操作指令信号演算回路７７では、図５に関連して説明したと同じような不感帯機能付き比例積分制御演算を行って、流量調整ゲート操作指令信号をＯＮ−ＯＦＦ信号として流量調整ゲート制御盤に出力し、サイロ下エアスライダコンベア３に設けた流量調整ゲート１４に供給する。
なお、バケットエレベータコンベア電流設定値７５は、電流設定値補正制御指令発生器７２が第１切替器７４を手動設定に切り替えることにより、セット回路７３が供給する設定値にすることも可能である。
【００５３】
また、バケットエレベータ電流値は電流値過大時インターロック回路７８にも供給されて、ここで危険防止のため予め設定した限界値と比較され、その限界値を越えていれば、第２切替器７９を切り替えて閉指令値を出力するようにすることにより、流量調整ゲート１４を強制的に閉止することができる。
このようなカスケード制御を採用することにより、運搬船７への石炭灰供給配管に異常が生じないように石炭灰流量を調整することができる。
制御器８のシーケンサは、船積設備の運用における処理開始操作と処理停止操作を行うときにも装置側の動作を支配して円滑に実行できるように支援する機能を果たす。
【００５４】
このようにして、バケットエレベータの石炭灰流量を自動制御するので、安定した灰量を搬送することができ、また旧来の手動運転で必要とした運転員の労力を軽減することができる。
エアスライダコンベア内圧信号に基づいてバケットエレベータ運転電流を自動的に補正する場合は、石炭灰運搬船７の石炭灰受け入れ余裕量を常時監視しながら、これに適合する運転を行うので、船が受け入れ可能な限界量に近い石炭灰流量を搬送して、最短時間で船積を行うことができる。
また、警報やインターロックの機能を備えるので、過大な搬送に基づく故障を未然に防ぐことができ、また運転員の労力を軽減させる。
【００５５】
【実施例２】
本発明の第２実施例の灰流量制御装置は、エアスライダコンベアのキャンバスは多孔質の板であって、キャンバスを通過する空気の減圧値は石炭灰層が厚いほど大きくなるので、キャンバス上を搬送される石炭灰流量の指標となることを利用して、エアスライダコンベアの石炭灰流量を制御するものである。
【００５６】
図８は本実施例における制御フロー図である。
サイロ下エアスライダコンベア３では、先に第１実施例に関して説明した図２に示すように、キャンバス２４の上に石炭灰２６が層をなして堆積している。キャンバス２４には多数の細孔が設けられていて、エアチャンバ２３の空気がこの細孔を通ってキャンバス上に漏れ出してキャンバス表面に空気層を形成し、上に搭載されている石炭灰層２６がキャンバス上を滑って傾斜に沿って落下する。
この空気は、さらに石炭灰層２６を透過して、キャンバス上の運搬室２２の空間に集まって、エアアウトレットノズル２８から排出される。したがって、空気圧は、キャンバス２４と石炭灰層２６を透過する間に低下し、この減圧値は石炭灰２６の層厚に関連する。
【００５７】
エアチャンバ２３はエアヘッダとして機能するため、中の空気圧は安定しているので、運搬室２２の空気圧力が石炭灰層２６の厚さと関係することになり、運搬室２２あるいはエアアウトレットノズル２８に繋がる空気配管に圧力変換器を設けて測定した圧力値はすなわち石炭灰流量の指標となる。減圧値と石炭灰流量の関係は予め把握して制御器８に記憶させておくことができる。
なお、差圧変換器ＰｄＴ４５を設けて、エアチャンバ２３の圧力と運搬室２２の圧力の差圧を直接測定してもよいことは言うまでもない。
【００５８】
図９は制御回路のブロック図である。
図９から分かるように、第１実施例と本実施例は回路構成は全く同じもので、単に主制御ループの制御変数に、バケットエレベータ電流に代えてサイロ下エアスライダコンベア３のキャンバス２４を挟んだ差圧を選択した点だけが異なるものである。
サイロ下エアスライダ３に圧力測定器あるいは差圧変換器４５を備えて、エアチャンバ２３の空気を吹き上げてキャンバス２４上の石炭灰２６を滑り落として運転するときのキャンバス２４を挟んだ圧力差（エアスラ差圧）信号を入力して所定の差圧設定値に近づくように流量調整ゲートの開度を調整する。
【００５９】
なお、第１実施例と同様に、バケットエレベータ電流の測定値を入力して異常処理する回路を備えることが好ましい。
また、第１実施例と同様に、船積エアスライダコンベアの後端部に船積エアスライダ圧力発信器を備えて、その測定出力に基づいてサイロ下エアスライダ圧力の設定値を調整するようにすることができる。
本実施例の石炭灰船積設備においても、石炭灰の船積作業を少ない作業員で安全に効率よく実施することができる。
【００６０】
なお、本発明において利用したエアスライダコンベアの流量制御方法は、石炭灰に限らずセメント、石灰、小麦粉、麦や米などの穀類、その他、種々の粉体を対象として利用することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の石炭灰船積設備により、船積払い出し量を自動制御により一定に保持しながら行うことができるようになり、運搬船の実体に合わせて可能な最大の石炭灰流量を確保しながら、船積作業の省力化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例の石炭灰流量制御システムを表示する制御フロー図である。
【図２】第１実施例におけるエアスライダコンベアの運転状態を示す側面断面図である。
【図３】第１実施例に使用する流量調整ゲートの要部を表す斜視図である。
【図４】第１実施例における制御状態のタイミングチャートである。
【図５】第１実施例においてバケットエレベータの電流を一定に保持する制御回路のブロック図である。
【図６】第１実施例においてカスケード制御したときの制御ブロック図である。
【図７】第１実施例における制御器の回路構成図である。
【図８】本発明第１実施例の石炭灰流量制御システムを表示する制御フロー図である。
【図９】第２実施例におけるエアスライダコンベア内圧を一定に保持する制御回路のブロック図である。
【図１０】本発明の対象とする石炭灰船積設備のプロセスフロー図である。
【符号の説明】
１サイロ
２セグメントゲート
３サイロ下エアスライダコンベア
４バケットエレベータ
５船積エアスライダコンベア
６テレスコピックシュート
７石炭灰運搬船
８制御器
１１低圧コンプレッサ
１２サイロ排気ファン
１３エアスライダファン
１４流量調整ゲート（流調ゲート）
２１筐体
２２運搬室
２３エアチャンバ
２４キャンバス
２５エアインレットノズル
２６石炭灰
２７シュート
２８エアアウトレットノズル
２９弁室
３１弁体
３２電動機（駆動モータ）
３０台座
３３側板
３４ゲート板
３５回転軸
３６スクリーン
４１底部ホッパ
４２電流変換器
４３回転駆動モータ
４４圧力発信器
４５差圧発信器
５１バケットエレベータ電流設定器
５２比較器
５３係数器
５４流量調整ゲート最小駆動時間設定器
５５加算器
５６不感帯判定器
５７正負判定器
５８流量調整ゲート駆動パルス発生部
５９急閉設定器
６０条件判断器
６１船積設備
７１補正回路
７２電流設定値補正制御指令発生器
７３セット回路
７４第１切替器（Ｔ１）
７５バケットエレベータ電流設定器
７６比較器
７７操作指令信号演算回路
７８電流値過大時インターロック回路
７９第２切替器（Ｔ２）

Claims

石炭焚ボイラ設備で発生する石炭灰を貯留するサイロの排出孔の下にエアスライダコンベアを備え、該サイロから供給される石炭灰をバケットエレベータを介して船積出荷する船積設備において、該エアスライダコンベアに表面上に空気層を生成して表面上の石炭灰を搬送するキャンバスの上に形成される開口の大きさを調整する流量調整ゲートを備えて、前記バケットエレベータの回転駆動機の負荷電流を受信して該負荷電流値が所定の設定値に近づくように前記流量調整ゲートの開度を調整する制御器を備えることを特徴とする灰流量制御装置。
前記制御器が目標値に対して不感帯を有するパルス幅可調比例制御を行うことを特徴とする請求項１記載の灰流量制御装置。
前記流量調整ゲートの開口が逆台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の灰流量制御装置。
前記船積設備がさらに前記バケットエレベータの下流側に船積エアスライダコンベアを備え、該船積エアスライダコンベアの後端部に船積エアスライダ圧力発信器を備えて、該船積エアスライダ圧力発信器の出力に基づいて前記バケットエレベータの回転駆動機の負荷電流値の設定値を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の灰流量制御装置。
石炭焚ボイラ設備で発生する石炭灰を貯留するサイロの排出孔の下にエアスライダコンベアを備え、該サイロから供給される石炭灰をバケットエレベータを介して船積出荷する船積設備において、該エアスライダコンベアに表面上に空気層を生成して表面上の石炭灰を搬送するキャンバスの上の開口を調整する流量調整ゲートを備え、前記キャンバスの上の圧力を測定するサイロ下エアスライダ圧力測定器を備えて、前記キャンバスの下側に所定の圧力の空気を供給して運転するときの前記サイロ下エアスライダ圧力測定器の出力を受信して該サイロ下エアスライダ圧力測定器出力が所定の設定値に近づくように前記流量調整ゲートの開度を調整する制御器を備えることを特徴とする灰流量制御装置。
前記流量調整ゲートの開口が台形状であることを特徴とする請求項５記載の灰流量制御装置。
前記船積設備がさらに前記バケットエレベータの下流側に船積エアスライダコンベアを備え、該船積エアスライダコンベアの後端部に船積エアスライダ圧力発信器を備えて、該船積エアスライダ圧力発信器の出力に基づいて前記キャンバスの上の圧力の設定値を調整することを特徴とする請求項５または６記載の灰流量制御装置。