JP4924762B2 - Steam pipe loss measurement system and measurement method - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気管の損失計測システム及び計測方法に関する。   The present invention relates to a steam pipe loss measuring system and measuring method.

産業分野における工場において、蒸気は、生産工程での加熱や空調の加熱・加湿まで幅広い用途に用いられる。   In factories in the industrial field, steam is used for a wide range of applications from heating in production processes to heating and humidification of air conditioning.

蒸気は、45℃程度の低温域から170℃程度の高温域まで幅広い温度帯をカバーすることが可能であり、いわば使い勝手の良い熱媒体である。そのため、工場の多くの場所に蒸気配管が敷設され、集中設置されたボイラーから各生産工程等に蒸気が送られるのが一般的である。   Steam can cover a wide temperature range from a low temperature range of about 45 ° C. to a high temperature range of about 170 ° C., so to speak, it is an easy-to-use heat medium. For this reason, steam pipes are generally laid in many places in the factory, and steam is generally sent to each production process from a centrally installed boiler.

図5は、工場に敷設される蒸気系統の一般的な概念図を示す。ボイラーなどの蒸気製造装置で製造された蒸気は蒸気ヘッダに送られ、生産工程における加熱や空調の加熱・加湿等の用途に用いられる。各種用途に用いられた蒸気はドレンとして回収され、還水槽等に集約された後、ボイラーに再度給水される。また、配管途中には、配管からの放熱に伴う蒸気の凝縮で生じたドレンを排出するスチームトラップが複数配置されている。   FIG. 5 shows a general conceptual diagram of a steam system laid in a factory. Steam produced by a steam production device such as a boiler is sent to a steam header and used for heating in a production process or heating / humidification of an air conditioner. Steam used for various purposes is collected as drain, collected in a return water tank, etc., and then supplied again to the boiler. Further, a plurality of steam traps for discharging drains generated by condensation of steam accompanying heat radiation from the piping are arranged in the middle of the piping.

図5に示す蒸気系統において、投入した燃料エネルギーに対して以下の4つの損失(ロス)の存在が考えられる。(1)ボイラーのロス:ボイラーの使用燃料流量に対するボイラーにて製造される熱量を算出することにより明らかとなるロス(いわゆるボイラー効率に伴うロス)、(2)送気時(配管)のロス:配管からの放熱等によって配管上のスチームトラップから排出されるロス、あるいはバルブや配管損傷部からのリーク蒸気によるロス、(3)負荷設備後のトラップのロス:ドレンを回収するためのスチームトラップからの漏洩によるロス、(4)回収のロス:ドレンを返送するための配管からのロスで、例えば還水槽が大気開放型である場合等にポンプキャビテーション発生防止のために補給する水等により温度低下することによるロス。これら(1)−(4)のロスを、ボイラーへの投入燃料から差し引いたエネルギーが生産工程や空調設備にて有効に活用されたエネルギーとなる。   In the steam system shown in FIG. 5, the following four losses can be considered with respect to the input fuel energy. (1) Loss of boiler: Loss that becomes apparent by calculating the amount of heat produced by the boiler with respect to the boiler fuel flow (so-called loss associated with boiler efficiency), (2) Loss during air supply (piping): Loss discharged from the steam trap on the pipe due to heat radiation from the pipe, or loss due to leaked steam from the damaged part of the valve or pipe, (3) Trap loss after the load equipment: From the steam trap to collect the drain (4) Loss of recovery: loss from piping to return drain. Temperature drops due to water replenished to prevent pump cavitation when the return water tank is open to the atmosphere, for example. Loss by doing. The energy obtained by subtracting these losses (1) to (4) from the fuel supplied to the boiler is the energy that is effectively utilized in the production process and air conditioning equipment.

送気時(配管)のロス(以下「配管ロス」)は次の3種類のロスを含む。(1)ドレンロス:配管からの放熱に伴い配管内蒸気が凝縮・ドレン化しスチームトラップから排出されるロス、(2)トラップリークロス:スチープトラップにて捕捉されたドレンが排出される際に配管内蒸気が同時に漏洩するロス、(3)配管等リークロス:蒸気配管、バルブ、フランジ等を含む配管系統に物理的損傷等があり、蒸気が漏洩するロス。   Loss at the time of air supply (piping) (hereinafter referred to as “piping loss”) includes the following three types of loss. (1) Drain loss: Loss of steam condensed and drained due to heat radiation from the pipe and discharged from the steam trap. (2) Trap leak: Pipe when drain trapped in the steam trap is discharged. Loss in which internal steam leaks at the same time. (3) Leisure of piping, etc .: Loss in which steam leaks due to physical damage etc. in the piping system including steam piping, valves, flanges, etc.

配管ロスの計測方法として以下がある。すなわち、配管入口側(ボイラー出口直後)及び配管出口側(各種負荷設備直前)のそれぞれに蒸気流量計を設置し、その計測結果の比較に基づきロスを算出する。しかしながら、この方法では、蒸気流量計を直接配管に設置することで計測可能となるから、配管出口側が複雑な構成であると、流量計を複数設置する必要が生じる。また、新規設置に際して既存の蒸気配管を切断する必要がある。さらに、湿り分(ドレン)がスチームトラップからすべて取り除かれるとは限らないために湿り度の評価が不十分となる可能性がある。   The pipe loss measurement method is as follows. That is, a steam flow meter is installed on each of the pipe inlet side (immediately after the boiler outlet) and the pipe outlet side (immediately before various load facilities), and the loss is calculated based on the comparison of the measurement results. However, in this method, since it becomes possible to measure by directly installing the steam flow meter on the pipe, if the pipe outlet side has a complicated configuration, it is necessary to install a plurality of flow meters. Moreover, it is necessary to cut the existing steam pipes for new installation. In addition, the wetness may not be fully evaluated because not all the moisture (drain) is removed from the steam trap.

配管ロスの他の計測方法としてサーモグラフィなどの特殊な装置を用いた方法がある。しかしながら、この方法は、装置が高価である、計測結果の分析・評価に専門技術を要する、配管表面温度の計測精度が不十分となる傾向にある、蒸気管又は保温材の熱伝導率の評価が比較的困難である、などの課題を有する。   As another method for measuring the pipe loss, there is a method using a special device such as a thermography. However, this method is expensive, requires specialized technology for analysis and evaluation of measurement results, and tends to be insufficient in pipe surface temperature measurement accuracy. Evaluation of thermal conductivity of steam pipes or insulation materials. Has problems such as being relatively difficult.

本発明は、蒸気管の損失、特に配管ロスを好ましく計測することが可能な計測システム及び計測方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the measuring system and measuring method which can measure preferably the loss of a steam pipe, especially piping loss.

本発明の態様に従えば、蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムが提供される。この損失計測システムは、前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2装置と、前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3装置と、前記第3装置の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4装置と、を備える。   According to an aspect of the present invention, a system for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility is provided. The loss measurement system includes: a first device that creates a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe; and the steam production apparatus that maintains the pressure in the steam pipe to be substantially constant. A second device for controlling the amount of steam supplied into the pipe, a third device for measuring a value related to the amount of evaporation in the substantially closed space, and a measurement result of the third device, A fourth device for measuring loss.

本発明の別の態様に従えば、蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測する方法が提供される。この損失計測方法は、前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1工程と、前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2工程と、前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3工程と、前記蒸気供給量に関する値の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4工程と、を備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility. The loss measurement method includes a first step of creating a substantially closed space including at least a part of the steam pipe, and the steam production apparatus from the steam production apparatus so as to keep the pressure in the steam pipe substantially constant. The second step of controlling the amount of steam supplied into the pipe, the third step of measuring the value related to the amount of evaporation in the substantially closed space, and the measurement result of the value related to the amount of steam supplied, A fourth step of measuring the loss of the tube.

この計測システム及び計測方法によれば、実質的な閉空間への蒸気供給量に関する値の計測結果を用いて、配管ロスを好ましく計測することができる。   According to the measurement system and the measurement method, it is possible to preferably measure the pipe loss by using the measurement result of the value related to the steam supply amount to the substantially closed space.

損失計測システムを示す概略図である。It is the schematic which shows a loss measurement system. 制御ユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a control unit. 実証試験結果と理論計算結果との比較を示す図である。It is a figure which shows the comparison with a verification test result and a theoretical calculation result. 損失計測システムの変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of a loss measurement system. 一般的な蒸気系統を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a general steam system.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、損失計測システム1を示す概略図である。図1において、蒸気管10は、蒸気製造装置20(ボイラなど)と負荷設備30との間に配設される。蒸気製造装置20からの蒸気が蒸気管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気又は蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽25に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。蒸気管10は、不図示の保熱手段によって保熱されている。公知の様々な保熱手段が適用可能である。保熱手段は、例えば、蒸気管10の外面を覆う保温材を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a loss measurement system 1. In FIG. 1, the steam pipe 10 is disposed between a steam production apparatus 20 (such as a boiler) and a load facility 30. Steam from the steam production apparatus 20 flows through the steam pipe 10 and is sent to the load facility 30. In the load facility 30, steam or steam heat is used. The steam discharged from the load facility 30 is collected as a drain, collected in the return water tank 25, and then supplied again to the steam production apparatus 20. The steam pipe 10 is heat-retained by heat retention means (not shown). Various known heat retaining means can be applied. The heat retaining means includes, for example, a heat retaining material that covers the outer surface of the steam pipe 10.

蒸気管10には、配管等での放熱に伴う蒸気の凝縮で生じたドレンを排出する複数のスチームトラップST1、ST2、ST3が配置されている。図1において、スチームトラップSTnの数は3である。スチームトラップSTnの数は、設備仕様に応じて様々である。蒸気管10内で凝縮して生じたドレンの少なくとも一部がスチームトラップST1、ST2、ST3に捕捉される。公知の様々なスチームトラップが適用可能である。通常、スチームトラップST1、ST2、ST3は、捕捉したドレンを適宜排出可能な構造を有する。   The steam pipe 10 is provided with a plurality of steam traps ST1, ST2, and ST3 that discharge drains generated by condensation of steam accompanying heat dissipation in the pipes. In FIG. 1, the number of steam traps STn is three. The number of steam traps STn varies depending on equipment specifications. At least a part of the drain generated by condensation in the steam pipe 10 is captured by the steam traps ST1, ST2, and ST3. Various known steam traps are applicable. Normally, the steam traps ST1, ST2 and ST3 have a structure capable of appropriately discharging the captured drain.

蒸気管10における蒸気製造装置20とスチームトラップST1との間には、流量センサ42及び圧力センサ(第3装置)44が配設されている。少なくとも圧力センサ44の計測結果が制御ユニット(第2装置)40に送られる。蒸気製造装置20を含む蒸気供給システムにおいては、圧力センサ44の計測結果に基づいて、蒸気管10の内部圧力が一定となるように、蒸気の供給を制御可能である。   Between the steam production apparatus 20 and the steam trap ST1 in the steam pipe 10, a flow sensor 42 and a pressure sensor (third apparatus) 44 are disposed. At least the measurement result of the pressure sensor 44 is sent to the control unit (second device) 40. In the steam supply system including the steam production apparatus 20, the supply of steam can be controlled based on the measurement result of the pressure sensor 44 so that the internal pressure of the steam pipe 10 is constant.

蒸気管10における負荷設備30の入口付近(最終のスチームトラップST3と負荷設備30との間)には、バルブ(第1装置)27が配設されている。バルブ27を開とすることにより、蒸気製造装置20からの蒸気が負荷設備30に入力可能となる。バルブ27を閉とすることにより、蒸気製造装置20からの蒸気の負荷設備30への入力が遮断される。   A valve (first device) 27 is disposed near the inlet of the load facility 30 in the steam pipe 10 (between the final steam trap ST3 and the load facility 30). By opening the valve 27, steam from the steam production apparatus 20 can be input to the load facility 30. By closing the valve 27, the steam input from the steam production apparatus 20 to the load facility 30 is shut off.

また、還水槽25付近には、蒸気製造装置20への給水量を計測する流量センサ46が配設されている。流量センサ46の計測結果は制御ユニット40に送られる。制御ユニット(第4装置)40は、流量センサ46の計測結果に基づいて、蒸気管10における配管ロスを計測することができる。本実施形態において、損失計測システム1は、バルブ27、流量センサ42、圧力センサ44、流量センサ46、及び制御ユニット40を含むことができる。   A flow rate sensor 46 that measures the amount of water supplied to the steam producing apparatus 20 is disposed near the return water tank 25. The measurement result of the flow sensor 46 is sent to the control unit 40. The control unit (fourth device) 40 can measure the piping loss in the steam pipe 10 based on the measurement result of the flow sensor 46. In the present embodiment, the loss measurement system 1 can include a valve 27, a flow sensor 42, a pressure sensor 44, a flow sensor 46, and a control unit 40.

図2は、制御ユニット40を示す模式図である。図2において、計算装置50は、例えばコンピュータシステムである。制御ユニット40は、計算装置50に加え、入力装置127、及び表示装置(出力装置)128を有する。計算装置50は、A/D変換器等の変換器123、CPU(演算処理手段)124、及びメモリ125等を有する。損失計測システム1のセンサ(流量センサ46等)などから送られる測定データが、必要に応じて変換器123等で変換され、CPU124に取り込まれる。また、初期設定値、及び仮データなどが入力装置127などを介して計算装置50に取り込まれる。表示装置128は、入力されたデータに関する情報、及び計算に関する情報などを表示することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the control unit 40. In FIG. 2, the computing device 50 is, for example, a computer system. The control unit 40 includes an input device 127 and a display device (output device) 128 in addition to the calculation device 50. The computing device 50 includes a converter 123 such as an A / D converter, a CPU (arithmetic processing means) 124, a memory 125, and the like. Measurement data sent from a sensor (such as the flow sensor 46) of the loss measurement system 1 is converted by the converter 123 or the like as necessary, and is taken into the CPU 124. In addition, initial setting values, temporary data, and the like are taken into the computing device 50 via the input device 127 and the like. The display device 128 can display information regarding input data, information regarding calculation, and the like.

CPU124は、測定データ、及びメモリ125に記憶された情報に基づき、蒸気管の損失に関する計算を実行することができる。例えば、流量センサ46の測定結果を用いて、蒸気管10の放熱損失を算出することができる。以下、蒸気管10の損失に関する算出手法の一例を示す。   Based on the measurement data and the information stored in the memory 125, the CPU 124 can execute a calculation related to the loss of the steam pipe. For example, the heat loss of the steam pipe 10 can be calculated using the measurement result of the flow sensor 46. Hereinafter, an example of a calculation method related to the loss of the steam pipe 10 will be described.

本計測方法は、蒸気を製造するボイラーなどの蒸気製造装置20への給水量に着目したものである。蒸気製造装置20で製造された蒸気は、損失(ロス)を発生させながら種々の負荷にて仕事をした後に回収される。本計測方法では、(1)負荷設備30を停止する、(2)負荷設備30の直前でバルブ27を閉じるなど、負荷設備30内に蒸気が流入しないようにする。すなわち、蒸気管10の内部空間を主とする実質的な閉空間を作る。以下、この状態を適宜に「無負荷」と呼ぶ。蒸気製造装置20は、蒸気管10内の圧力を一定に保つように蒸気を供給する。これは、蒸気管10で蒸発して蒸気管10から抜けた分、すなわち放熱による蒸気のドレン分の蒸気を供給することである。スチームトラップST1、ST2、ST3からは適宜ドレンが排出される。蒸気製造装置20を通常時と同様に稼動させれば給水された分が配管でのロスとなる。   This measurement method focuses on the amount of water supplied to the steam production apparatus 20 such as a boiler that produces steam. The steam produced by the steam production apparatus 20 is collected after working at various loads while generating a loss. In this measurement method, steam is prevented from flowing into the load facility 30 such as (1) stopping the load facility 30 or (2) closing the valve 27 immediately before the load facility 30. That is, a substantially closed space mainly including the internal space of the steam pipe 10 is created. Hereinafter, this state is appropriately referred to as “no load”. The steam production apparatus 20 supplies steam so as to keep the pressure in the steam pipe 10 constant. This is to supply steam that has been evaporated from the steam pipe 10 and escaped from the steam pipe 10, that is, steam drainage due to heat radiation. Drain is appropriately discharged from the steam traps ST1, ST2, and ST3. If the steam production apparatus 20 is operated in the same manner as in normal times, the amount of water supplied becomes a loss in the piping.

計測では、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、蒸気製造装置20への給水量を測定し、得られた給水量と製造した蒸気性状等より式(1)に基づいて蒸気配管でのロスを算出する。   In the measurement, the amount of water supplied to the steam production apparatus 20 is measured as a value related to the amount of evaporation in a substantially closed space, and the steam pipe is based on the obtained water supply amount and the produced steam properties and the like based on the formula (1). Calculate the loss.

Q=Fw×(hs−C)/S …(1) Q = Fw × (hs−C 0 T c ) / S (1)

ここで、
Q :蒸気配管ロス量(kW)
Fw:給水量(計測値)(kg)
hs:製造蒸気の飽和蒸気エンタルピ(kJ/kg)
:計測時外気温(環境温度)(℃)
S :計測時間(s)
:水の比熱(kJ/kg・℃)
here,
Q: Steam pipe loss (kW)
Fw: Water supply amount (measured value) (kg)
hs: saturated steam enthalpy of production steam (kJ / kg)
T c : Outside air temperature during measurement (environmental temperature) (° C)
S: Measurement time (s)
C 0 : Specific heat of water (kJ / kg · ° C)

ここで、無負荷時(負荷設備への蒸気供給ゼロ時)に蒸気配管圧力を一定とするためにボイラより供給した蒸気量は、蒸気配管での放熱により凝縮したドレン量、または配管・バルブよりリークした蒸気量と基本的にはイコールである。すなわち、無負荷時にボイラ発生蒸気量を計量することで,蒸気配管における損失熱量を把握することが可能であると考えられる。但し、無負荷時と通常運転時では、管内熱伝達率が大きく異なることが想定される。無負荷時の結果をそのまま通常運転時の結果として用いることの妥当性について以下説明する。   Here, the amount of steam supplied from the boiler to keep the steam pipe pressure constant when there is no load (when the steam supply to the load equipment is zero) is the amount of drain condensed due to heat dissipation in the steam pipe, or from the pipe / valve. The amount of leaked steam is basically equal. In other words, it is thought that the amount of heat lost in the steam pipe can be grasped by measuring the amount of steam generated in the boiler when there is no load. However, it is assumed that the heat transfer coefficient in the pipe is greatly different between no load and normal operation. The validity of using the result of no load as the result of normal operation as it is will be described below.

ここでは、無負荷時と通常運転時の管内熱伝達率を算出し,その結果より総合熱伝達率への影響度を検討する。   Here, the heat transfer coefficient in the pipe during no load and normal operation is calculated, and the degree of influence on the total heat transfer coefficient is examined from the result.

放熱にかかる基本式を以下の式(2)に示す。   The following formula (2) shows the basic formula for heat dissipation.

Figure 0004924762
Figure 0004924762

ここで、
q:単位配管長あたりの放散熱量(W/m)、
:配管内部温度(管内蒸気温度)(℃)、
:外気温度(大気温度)(℃)、
α:管内熱伝達率(W/m/℃)、
α:保温材表面から大気への熱伝達率(W/m/℃)、
λ:保温の熱伝導率(W/m/℃)
:配管内径(m)、
:配管外径(m)、
:保温外径(断熱材外径)(m)、
である。
here,
q: Amount of heat dissipated per unit pipe length (W / m),
T 0 : Pipe internal temperature (pipe steam temperature) (° C),
T 1 : outside air temperature (atmospheric temperature) (° C.)
α 1 : In-pipe heat transfer coefficient (W / m 2 / ° C.),
α 2 : heat transfer coefficient from the heat insulating material surface to the atmosphere (W / m 2 / ° C.),
λ 1 : thermal conductivity of heat insulation (W / m / ° C.)
r 0 : Pipe inner diameter (m),
r 1 : Piping outer diameter (m),
r 2 : heat insulation outer diameter (insulation material outer diameter) (m),
It is.

通常、管内熱伝達率が十分に大きく、熱伝達抵抗とはならないことから、上記式(2)の 1/α はゼロとしている。しかしながら,無負荷状態(流れのない状態)で評価する際は,蒸気流速が遅いことから管内熱伝達率が低く,熱伝達抵抗 1/α をゼロとはできないと考えられる。 Usually, since the heat transfer coefficient in the tube is sufficiently large and does not become a heat transfer resistance, 1 / α 1 r 0 in the above formula (2) is set to zero. However, when evaluating in a no-load state (no flow state), it is considered that the heat transfer coefficient 1 / α 1 r 0 cannot be zero because the steam heat flow rate is low and the heat transfer resistance 1 / α 1 r 0 cannot be zero.

強制対流における管内熱伝達率の一般式を、伝熱工学資料(改定第4版 P55 式29,30)より、以下の式(3)に示す。   The general formula of heat transfer coefficient in the pipe in forced convection is shown in the following formula (3) from the heat transfer engineering data (revised 4th edition, P55 formulas 29 and 30).

Figure 0004924762
Figure 0004924762

蒸気配管内は、放熱により凝縮したドレン分だけ蒸気が流れる。仮にボイラより供給される蒸気量が0.48t/hとすると、レイノルズ数は3.17×104 であり,乱流域にあることから熱伝達率の計算に上述の式を用いる。 Steam flows in the steam pipe by the amount of drain condensed by heat dissipation. If the amount of steam supplied from the boiler is 0.48 t / h, the Reynolds number is 3.17 × 10 4 and it is in the turbulent region, so the above formula is used to calculate the heat transfer coefficient.

試算すると無負荷時と通常時で放熱量に数パーセントの差が生じることが分かった。放熱量が供給熱量の20%程度である場合、総合熱伝達率への影響度は軽微であると考えられる。なお、影響の軽減化のために補正係数を用いることもできる。   As a result of calculation, it was found that there was a difference of several percent in the amount of heat dissipation between no load and normal time. When the heat radiation amount is about 20% of the supplied heat amount, the degree of influence on the total heat transfer rate is considered to be slight. A correction coefficient can also be used to reduce the influence.

無負荷時蒸発量計測による損失計算方法について実証試験を行った。計測結果については、上記の式(2)を用いた理論計算と比較することとした。計測にあたっては、トラップチェッカーを用いてドレン排出と同時にスチームトラップから排出される蒸気量すなわちトラップリークロスも計測した。理論計算では「ドレンロス」のみでしか算出できないのに対し、実計測では「ドレンロス」と「トラップリークロス」とが混在して計測される。正確な検証を行うために計測結果からこれら2つのロスを分離した。   An empirical test was conducted on the loss calculation method by measuring the evaporation amount under no load. The measurement results were compared with the theoretical calculation using the above equation (2). In the measurement, a trap checker was used to measure the amount of steam discharged from the steam trap at the same time as the drain discharge, that is, the trap leak. In theoretical calculation, only “drain loss” can be calculated. In actual measurement, “drain loss” and “trapley cross” are mixed. These two losses were separated from the measurement results for accurate verification.

比較結果を図3に示す。図3に示すように、ドレンロスに関わる理論値とトラップリークロス分を除いた計測値は、ほぼ一致している。ドレンロスについて、計測値の方が若干大きな値となっているが、これは、保温材の経年劣化によるものと思われる。   The comparison results are shown in FIG. As shown in FIG. 3, the theoretical value related to the drain loss and the measured value excluding the trapped cross are almost the same. Regarding drain loss, the measured value is slightly larger, but this seems to be due to the aging of the heat insulating material.

以上説明したように、無負荷時の蒸発量計測により、蒸気配管ロスを計算することができる。こうした無負荷時蒸発量に基づく損失計算は、処理が簡素である、設備の改造が不要である、などの利点を有する。   As described above, the steam pipe loss can be calculated by measuring the amount of evaporation at no load. Such loss calculation based on the no-load evaporation amount has advantages such as simple processing and no need for modification of equipment.

バルブの開閉制御は自動でもよく手動でもよい。定期的なロス計測を実行し、配管系統の損傷や保温性能の劣化の検証を実施することもできる。   Valve opening / closing control may be automatic or manual. Periodic loss measurement can be performed to verify damage to piping systems and deterioration of heat insulation performance.

なお、上記の説明では、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、蒸気製造装置20への給水量を測定している。代替的に、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、蒸気製造装置20における燃料使用量を測定することができる。さらに代替的に、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、実質的な閉空間における蒸気流量を直接的に測定することができる。   In the above description, the amount of water supplied to the steam production apparatus 20 is measured as a value related to the amount of evaporation in a substantially closed space. Alternatively, the amount of fuel used in the steam production apparatus 20 can be measured as a value related to the amount of evaporation in a substantially closed space. Further alternatively, the steam flow rate in the substantially closed space can be directly measured as a value for the amount of evaporation in the substantially closed space.

図4は、損失計測システムの変形例を示している。図4において、複数の負荷設備30A、30B、30Cに応じた複数の蒸気ライン10A、10B、10Cが設けられている。負荷設備30Aに対応する蒸気ライン10Aは、複数のスチームトラップSTA1、STA2、STA3と、流量センサ42Aと、バルブ27Aとを含む。同様に、負荷設備30Bに対応する蒸気ライン10Bは、複数のスチームトラップSTB1、STB2、STB3と、流量センサ42Bと、バルブ27Bとを含み、負荷設備30Cに対応する蒸気ライン10Cは、複数のスチームトラップSTC1、STC2、STC3と、流量センサ42Cと、バルブ27Cとを含む。バルブ27A、27B、27Cはそれぞれ、蒸気ライン10A(10B、10C)における負荷設備30A(30B、30B)の入口付近(最終のスチームトラップSTA3(STB3、STC3)と負荷設備30A(30B、30B)との間)に配設されている。   FIG. 4 shows a modification of the loss measurement system. In FIG. 4, a plurality of steam lines 10A, 10B, and 10C corresponding to the plurality of load facilities 30A, 30B, and 30C are provided. The steam line 10A corresponding to the load facility 30A includes a plurality of steam traps STA1, STA2, and STA3, a flow rate sensor 42A, and a valve 27A. Similarly, the steam line 10B corresponding to the load facility 30B includes a plurality of steam traps STB1, STB2, STB3, a flow sensor 42B, and a valve 27B, and the steam line 10C corresponding to the load facility 30C includes a plurality of steams. Traps STC1, STC2, STC3, a flow sensor 42C, and a valve 27C are included. The valves 27A, 27B, and 27C are respectively near the entrance of the load facility 30A (30B and 30B) in the steam line 10A (10B and 10C) (the final steam trap STA3 (STB3 and STC3) and the load facility 30A (30B and 30B). Between).

図4において、すべてのバルブ27A、27B、27Cを閉とすることにより、蒸気系統全体の損失を計算することができる。この場合、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、流量センサ46によって蒸気製造装置20への給水量を測定し、得られた給水量と製造した蒸気性状等より蒸気配管でのロスを算出することができる。あるいは、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、蒸気製造装置20における燃料使用量を測定することにより、蒸気配管でのロスを算出することができる。   In FIG. 4, the loss of the entire steam system can be calculated by closing all the valves 27A, 27B, and 27C. In this case, as a value related to the amount of evaporation in a substantially closed space, the amount of water supplied to the steam production apparatus 20 is measured by the flow rate sensor 46, and the loss in the steam piping is determined from the obtained amount of water supply and the produced steam properties. Can be calculated. Alternatively, the loss in the steam pipe can be calculated by measuring the amount of fuel used in the steam production apparatus 20 as a value related to the amount of evaporation in a substantially closed space.

また、バルブ27Aを閉、バルブ27B、27Cを開とすることにより、負荷設備30B、30Cの稼動中に、負荷設備30Aに対応する蒸気ラインの損失を計算することができる。この場合、実質的な閉空間での蒸発量に関する値として、流量センサ42Aによって対象の蒸気ラインにおける蒸気流量を直接的に測定することにより、その蒸気ラインでのロスを算出することができる。   Further, by closing the valve 27A and opening the valves 27B and 27C, the loss of the steam line corresponding to the load facility 30A can be calculated during the operation of the load facilities 30B and 30C. In this case, the loss in the steam line can be calculated by directly measuring the steam flow rate in the target steam line by the flow rate sensor 42A as a value related to the evaporation amount in the substantially closed space.

なお、計測結果から求められた単位配管長あたりの放熱量q(W/m)は計測地点での配管径や保温径の下での値であるため、配管径等が異なる場合には補正をかける必要がある。   Note that the heat dissipation amount q (W / m) per unit pipe length obtained from the measurement results is a value under the pipe diameter and the heat insulation diameter at the measurement point. It is necessary to apply.

蒸気系統における蒸気管のサイズや保温厚さは、負荷設備の蒸気条件(使用蒸気量、圧力、温度)により異なる場合がある。このような場合にも、ある蒸気管の放熱量が既知であれば、配管サイズ、保温厚さ、配管内部温度、および外気温度の相違に基づく補正を施すことにより放熱量を求めることが可能である。既知の放熱量から、別の配管サイズ及び保温厚さに対応した放熱量を算出するための補正計算式(4)を以下に示す。この式(4)は上記の理論式(2)から導き出すことができる。
補正計算式(4)において、q’:別の配管における単位長さ当たりの放熱量(W/m)、r’:別の配管の配管外径(m)、r’:別の配管の保温外径(断熱材外径)(m)、T’:別の配管の配管内部温度(供給蒸気温度)(℃)、T’:別の配管の外気温度(大気温度)(℃)、である。
The size and heat insulation thickness of the steam pipe in the steam system may vary depending on the steam conditions (amount of steam used, pressure, temperature) of the load equipment. Even in such a case, if the heat radiation amount of a certain steam pipe is known, it is possible to obtain the heat radiation amount by performing correction based on differences in the pipe size, the insulation thickness, the pipe internal temperature, and the outside air temperature. is there. A correction calculation formula (4) for calculating a heat radiation amount corresponding to another pipe size and heat insulation thickness from a known heat radiation amount is shown below. This equation (4) can be derived from the above theoretical equation (2).
In the correction calculation formula (4), q ′: heat radiation amount per unit length (W / m) in another pipe, r 1 ′: pipe outer diameter (m) of another pipe, r 2 ′: another pipe Thermal insulation outer diameter (insulation material outer diameter) (m), T 0 ': Internal temperature of another pipe (supply steam temperature) (° C), T 1 ': Outside air temperature (atmospheric temperature) of another pipe (° C ).

Figure 0004924762
Figure 0004924762

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment. The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…損失計測システム、10…蒸気管、20…蒸気製造装置、30…負荷設備、40…制御ユニット、50…計算装置、123…変換器、124…CPU、125…メモリ、127…入力装置、128…表示装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loss measurement system, 10 ... Steam pipe, 20 ... Steam production apparatus, 30 ... Load equipment, 40 ... Control unit, 50 ... Calculation apparatus, 123 ... Converter, 124 ... CPU, 125 ... Memory, 127 ... Input device, 128: Display device.

Claims (6)

蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムであって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、
前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2装置と、
前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3装置と、
前記第3装置の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4装置と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測システム。
A system for measuring the loss of steam pipes connected to steam production equipment and load equipment,
A first device for creating a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe;
A second device for controlling the amount of steam supplied from the steam producing device into the steam pipe so as to keep the pressure in the steam pipe substantially constant;
A third device for measuring a value relating to the amount of evaporation in the substantially closed space;
A fourth device for measuring the loss of the steam pipe using the measurement result of the third device;
A loss measurement system for a steam pipe, comprising:
前記第1装置は、前記負荷設備を停止させる手段、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする手段の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の損失計測システム。   The said first device includes at least one of a means for stopping the load equipment and a means for closing a valve disposed in the steam pipe in the vicinity of an inlet of the load equipment. The described loss measurement system. 前記第3装置は、前記蒸気製造装置に対する給水量を測定する手段、前記蒸気製造装置における燃料使用量を測定する手段、及び前記実質的な閉空間における蒸気流量を直接的に測定する手段、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の損失計測システム。   The third device comprises: means for measuring the amount of water supplied to the steam producing device; means for measuring the amount of fuel used in the steam producing device; and means for directly measuring the steam flow rate in the substantially closed space. The loss measurement system according to claim 1, comprising at least one. 蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測する方法であって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1工程と、
前記蒸気管内の圧力を実質的に一定に保つように、前記蒸気製造装置から前記蒸気管内への蒸気の供給量を制御する第2工程と、
前記実質的な閉空間での蒸発量に関する値を測定する第3工程と、
前記蒸気供給量に関する値の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第4工程と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測方法。
A method for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility,
A first step of creating a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe;
A second step of controlling the amount of steam supplied from the steam production apparatus into the steam pipe so as to keep the pressure in the steam pipe substantially constant;
A third step of measuring a value relating to the amount of evaporation in the substantially closed space;
A fourth step of measuring the loss of the steam pipe using the measurement result of the value related to the steam supply amount;
A loss measurement method for a steam pipe, comprising:
前記実質的な閉空間を形成する工程は、前記負荷設備を停止させる工程、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする工程の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4に記載の損失計測方法。   The step of forming the substantially closed space includes at least one of a step of stopping the load facility and a step of closing a valve disposed in the steam pipe in the vicinity of the inlet of the load facility. The loss measurement method according to claim 4. 前記蒸発量に関する値を測定する工程は、前記蒸気製造装置に対する給水量を測定する工程、前記蒸気製造装置における燃料使用量を測定する工程、及び前記実質的な閉空間における蒸気流量を直接的に測定する工程、の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の損失計測方法。   The step of measuring the value related to the amount of evaporation directly includes the step of measuring the amount of water supplied to the steam producing device, the step of measuring the amount of fuel used in the steam producing device, and the steam flow rate in the substantially closed space. 6. The loss measuring method according to claim 4, further comprising at least one of measuring steps.
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