JP5683148B2 - Steam load analyzer for boiler - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラにおける蒸気使用量を演算するボイラ用蒸気負荷分析装置に関する。 The present invention relates to a boiler steam load analyzer that calculates the amount of steam used in a boiler.
工場やビルなどでは、ボイラで発生した蒸気を加熱手段あるいは暖房手段として用いているが、ボイラの稼動状況は、一般に熱管理機器と呼ばれる蒸気流量計,燃料流量計,給水流量計,ブロー流量計などから各数値を読み取り記録することによって把握される。蒸気や温水を供給するエネルギーセンターなどのエネルギー管理指定工場にはこれらの機器が設置されており、正確な稼動状況を把握することができるが、蒸気流量計等は高価なため一般の工場,ホテルまたは個人商店などでは設置されていない場合が多く、蒸気流量計などから各数値を読み取ることができない。また刻一刻と変化する稼動状況を人の手によって記録することはできないので、1時間毎の給水流量,燃料流量などを記録してそのデータから蒸気使用量の平均値を算出している。 In factories and buildings, the steam generated in the boiler is used as a heating or heating means. The operation status of the boiler is generally called a heat management device, such as a steam flow meter, fuel flow meter, feed water flow meter, blow flow meter. It is grasped by reading each numerical value from etc. and recording it. These devices are installed in energy management designated factories such as an energy center that supplies steam and hot water, and it is possible to ascertain the exact operating status. However, since steam flow meters are expensive, general factories and hotels Or it is often not installed in private stores, etc., and each numerical value cannot be read from a steam flow meter or the like. In addition, since the operating conditions that change from moment to moment cannot be recorded by hand, the average value of steam consumption is calculated from the data by recording the water supply flow rate, fuel flow rate, etc. every hour.
ボイラを増設し、あるいは更新するときには、最高蒸気使用量,時間的負荷変動を知りたい場合があるが、1時間毎の給水流量,燃料流量などから蒸気使用量の平均値を算出する方法では最高蒸気使用量,時間的負荷変動などの正確な値を求めることができない。 When adding or renewing a boiler, you may want to know the maximum steam usage and temporal load fluctuations, but the method of calculating the average value of steam usage from the hourly feed water flow rate and fuel flow rate is the best. Accurate values such as steam consumption and temporal load fluctuations cannot be obtained.
特許文献1には、蒸気流量計を用いることなく蒸気使用量を出力するボイラ用蒸気負荷分析装置が記載されている。このボイラ用蒸気負荷分析装置は、ボイラに接続された燃料供給ラインの燃料流量を計測する燃料流量計と、ボイラの缶内圧力を測定する圧力センサと、燃料流量計からの信号により蒸気使用量を演算する負荷分析器とを備える。 Patent Document 1 describes a steam load analyzer for a boiler that outputs the amount of steam used without using a steam flow meter. This steam load analyzer for boilers uses a fuel flow meter that measures the fuel flow rate of a fuel supply line connected to the boiler, a pressure sensor that measures the pressure in the boiler can, and a steam usage based on a signal from the fuel flow meter. And a load analyzer for calculating.
燃料供給ラインに挿設される燃料流量計として回転積算型のものが用いられ、燃料流量計の回転軸には円板が取り付けられる。この円板の外縁近傍部分には、1回転分を1/20〜1/100 程度に等分割した識別片が設けられており、サンプリング時間にセンサを横切った識別片の個数を積算して燃料流量の変化量が測定される。 A rotation integrating type is used as a fuel flow meter inserted in the fuel supply line, and a disk is attached to the rotation shaft of the fuel flow meter. In the vicinity of the outer edge of this disc, there is an identification piece that equally divides one revolution into 1/20 to 1/100, and the number of identification pieces that cross the sensor is integrated during the sampling time. The change in flow rate is measured.
ボイラ用蒸気負荷分析装置は、圧力センサが蒸気圧力下降を検出した時に、圧力降下に対応する自己蒸発量を加算して蒸気使用量を計算し、圧力センサが蒸気圧力上昇を検出した時には、圧力上昇に対応するボイラ保有水量分のエンタルピー上昇に必要な熱量に相当する蒸気量を差し引いて蒸気使用量を計算する。蒸気使用量は、燃料流量と蒸気圧力のデータに基づいて算出される。 The boiler steam load analyzer calculates the steam usage by adding the amount of self-evaporation corresponding to the pressure drop when the pressure sensor detects the steam pressure drop, and when the pressure sensor detects the steam pressure rise, The steam consumption is calculated by subtracting the amount of steam corresponding to the amount of heat necessary to increase the enthalpy for the amount of water held in the boiler corresponding to the increase. The amount of steam used is calculated based on fuel flow rate and steam pressure data.
特許文献1に記載されるボイラ用蒸気負荷分析装置では、燃料流量の変化量を測定するために、燃料流量計の回転軸に識別片を備えた円板を取り付け、さらに識別片に近接して光電センサ等を設置するが、これらの機器はボイラの稼動を停止した状態で設置しなければならず、ボイラ用蒸気負荷分析装置を設置する作業に手間が掛かりコスト高になるという問題がある。 In the steam load analyzer for a boiler described in Patent Document 1, in order to measure the amount of change in the fuel flow rate, a disc having an identification piece is attached to the rotating shaft of the fuel flow meter, and in addition, in proximity to the identification piece Although a photoelectric sensor or the like is installed, these devices must be installed in a state where the operation of the boiler is stopped, and there is a problem that work for installing the steam load analyzer for the boiler takes time and costs are increased.
本発明の目的はこのような課題を解決するもので、容易に短時間で設置することができ、蒸気流量計を用いることなく蒸気使用量を出力することができるボイラ用蒸気負荷分析装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve such problems, and provide a steam load analyzer for a boiler that can be easily installed in a short time and can output the amount of steam used without using a steam flow meter. It is to be.
この課題を解決するために、本発明のボイラ用蒸気負荷分析装置は、ボイラ缶内に空気を送り込み燃料を燃焼させる燃焼用ファンの駆動モータの電気配線に挟み込まれて供給される電流値を検出する燃焼用ファンテスタと、ボイラ缶のエア抜き弁に螺合されてボイラ缶内の圧力を検出する圧力センサと、燃焼用ファンテスタが検出した燃焼用ファンの駆動モータの電流値と圧力センサが検出したボイラ缶内の圧力とによってボイラの使用蒸気量を演算する診断手段とを備える。また、燃焼用ファンテスタが、燃焼用ファンの駆動モータへ電力を供給する電気配線を挟むことによって電流値を検出するクランプ式のテスタであっても良い。また、圧力センサが、ボイラのエア抜き弁に取り付けられるものであっても良い。 In order to solve this problem, the steam load analyzer for a boiler according to the present invention detects a current value supplied by being sandwiched between electric wirings of a drive motor of a combustion fan that feeds air into a boiler can and burns fuel. A combustion fan tester, a pressure sensor that is screwed into the air vent valve of the boiler can and detects the pressure in the boiler can, and a current value and a pressure sensor of the combustion fan drive motor detected by the combustion fan tester Diagnostic means for calculating the amount of steam used by the boiler based on the detected pressure in the boiler can. The combustion fan tester may it tester der clamp type for detecting the current value by sandwiching the electric wiring for supplying electric power to the drive motor of the combustion fan. Further, a pressure sensor, may it der to be attached to the air bleed valve of the boiler.
請求項1記載の発明によれば、蒸気流量計を用いることなく蒸気使用量を出力することができ、しかもボイラ缶内に空気を送り込む燃焼用ファンの駆動モータの電気配線をクランプ式のテスタで挟んで燃焼用ファンに供給される電流値を検出し、ボイラ停止時にボイラの内圧を下げるエア抜き弁に圧力センサを取り付けてボイラ缶内の圧力を検出するので、ボイラの稼動を停止することなくボイラ用蒸気負荷分析装置を短時間で容易に設置することができる。 According to the first aspect of the present invention, the amount of steam used can be output without using a steam flow meter, and the electric wiring of the drive motor for the combustion fan that feeds air into the boiler can is measured with a clamp type tester. The current value supplied to the combustion fan is detected, and the pressure in the boiler can be detected by attaching a pressure sensor to the air vent valve that lowers the internal pressure of the boiler when the boiler is stopped. The boiler steam load analyzer can be easily installed in a short time.
以下、本発明の一実施形態について図1〜図3に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るシステムの概略を示す説明図である。図2は、ボイラ用蒸気負荷分析装置1の構成を示す概略図である。ボイラ用蒸気負荷分析装置1は、診断手段である診断装置2と、圧力センサ3と、燃焼用ファンテスタである燃焼用ファンクランプメータ4と、燃焼信号用クランプメータ5とを備える。圧力センサ3,燃焼用ファンクランプメータ4および燃焼信号用クランプメータ5は、各々信号線18で診断装置2に接続されている。ボイラ6には、燃料供給ライン7、給水ライン8および蒸気ライン9が接続されており、さらにボイラ6の本体には、燃料供給ライン7から供給される燃料を燃焼させるバーナ11と、ボイラ6停止時に開放してボイラ6の内圧を下げるエア抜き弁10とが設けられ、燃料供給ライン7には燃料流量を制御する燃料用電磁弁13が設けられる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the steam load analyzer 1 for a boiler. The boiler steam load analyzer 1 includes a diagnostic device 2 that is a diagnostic means, a
図3は、圧力センサ3の取り付け状態を示す外観図である。圧力センサ3は、たとえば長野計器社製KH‐15が用いられ、ボイラ6の缶内の圧力を検出する。ボイラ6の最高使用圧力が0.98MPa未満の場合には、圧力センサ3は、銅管17を介してエア抜き弁10に螺合して接続される。このように圧力センサ3は、ボイラ6が稼動している状態で、容易に閉状態のエア抜き弁10に取り付けることができる。なお図示しないが最高使用圧力が0.98MPa以上の場合には、ボイラによって圧力センサ3が、銅管17を介してエア抜き弁10にフランジ接続されるものもある。圧力センサ3の計測範囲は0〜2MPaである。
FIG. 3 is an external view showing the attached state of the
図4は、燃焼用ファンクランプメータ4の取り付け状態を示す外観図である。燃焼用ファンクランプメータ4として、たとえば日置電機社製クランプメータ3283型が用いられる。バーナ11にはボイラ6の缶内に空気を送り込む燃焼用ファン12が設けられており、燃焼用ファンクランプメータ4は、燃焼用ファン12の駆動モータのための電気配線14を挟み込む。たとえばボイラ制御盤15内に設置された燃焼用ファン12の電気配線14を挟み込み、燃焼用ファン12に供給される電流値を容易に計測することができる。
FIG. 4 is an external view showing how the combustion fan clamp meter 4 is attached. As the combustion fan clamp meter 4, for example, a clamp meter 3283 type manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. is used. The
図5は、燃焼信号用クランプメータ5の取り付け状態を示す外観図である。燃焼信号用クランプメータ5として、たとえば燃焼用ファンクランプメータ4と同様に日置電機社製クランプメータ3283型が用いられる。燃焼信号用クランプメータ5は、燃料用電磁弁13の電気配線16を挟み込む。たとえばボイラ制御盤15内に設置された燃料用電磁弁13の電気配線16を挟み込み、燃料用電磁弁13に供給される電流値を容易に計測することができる。これによって燃料用電磁弁13が開いておりボイラ6が燃焼状態であることを確認することができる。
FIG. 5 is an external view showing a state in which the combustion
次に圧力センサ3から得られたボイラ缶内圧力のデータと、燃焼用ファンクランプメータ4から得られた燃焼用ファン12に供給される電流値のデータとに基づいて使用蒸気量を算出する方法について説明する。なおデータのサンプリング時間は5秒毎とする。
Next, a method of calculating the amount of steam used based on the pressure data in the boiler can obtained from the
ボイラ6の缶内圧力が一定の場合には、ボイラ6に入ってくる熱量のすべてが蒸気を発生させるために費やされるので、使用蒸気量としてバーナ蒸発量を用いることができる。
バーナ蒸発量(kg/h)=(負荷率(%)×換算蒸発量(kg/h)×100℃の蒸気エンタルピー(kcal/kg))÷(蒸気エンタルピー(kcal/kg)−給水エンタルピー(kcal/kg))
ここで、
負荷率(%)=1−(1−(計測電流値(A)÷定格電流値(A)−0.4)÷0.6)÷負荷補正率
計測電流値および定格電流値は、燃焼用ファン12の計測電流値および定格電流値である。バーナ蒸発量は、ボイラ6の缶内に供給される過剰空気量に比例し、過剰空気量は燃焼用ファン12の駆動モータの電流値に比例するので、過剰空気を送り込む燃焼用ファン12の電流値を用いてバーナ蒸発量を算出することができる。負荷補正率とは、ボイラ6毎の最低燃焼量によって変化させる値で、通常は0.9である。
When the pressure in the can of the
Burner evaporation (kg / h) = (load factor (%) × converted evaporation (kg / h) × 100 ° C. steam enthalpy (kcal / kg)) ÷ (steam enthalpy (kcal / kg) −water supply enthalpy (kcal) / Kg))
here,
Load factor (%) = 1- (1- (Measured current value (A) / Rated current value (A) -0.4) /0.6) / Load correction factor The measured current value and rated current value are for combustion. The measured current value and the rated current value of the
ボイラ6の缶内圧力が変動する場合には、使用蒸気量は、バーナ蒸発量に自己蒸発量が加算された蒸発量となる。
自己蒸発量(kg/h)=(飽和水エンタルピー(kcal/kg)−5秒後の飽和水エンタルピー(kcal/kg))×保有水量(m3)÷比容積(m3/kg))÷((蒸気エンタルピー(kcal/kg)−5秒後の飽和水エンタルピー(kcal/kg))÷2−5秒後の飽和水エンタルピー(kcal/kg))×60×12
使用蒸気量(kg/h)=自己蒸発量(kg/h)+バーナ蒸発量(kg/h)
平均蒸発量(kg/h)=計測ポイントの前後15分間における使用蒸気量(kg/h)の平均値
診断装置2は、燃焼用ファン12の電流値のデータとボイラ6の缶内圧力のデータとに基づいて、5秒毎に使用蒸気量を算出し、さらに計測時刻の前後各15分間の使用蒸気量に基づいて平均蒸発量を算出する。
When the pressure in the boiler of the
Self-evaporation (kg / h) = (saturated water enthalpy (kcal / kg) −saturated water enthalpy (kcal / kg) after 5 seconds) × retained water amount (m 3 ) ÷ specific volume (m 3 / kg)) ÷ ((Steam enthalpy (kcal / kg) −saturated water enthalpy after 5 seconds (kcal / kg)) ÷ saturated water enthalpy after 2-5 seconds (kcal / kg)) × 60 × 12
Steam used (kg / h) = Self-evaporation (kg / h) + Burner evaporation (kg / h)
Average evaporation amount (kg / h) = average value of steam used (kg / h) for 15 minutes before and after the measurement point The diagnostic device 2 uses the current value data of the
図6は、診断装置2による分析結果を示す図である。データ収集は9日間行われ、図6はデータ収集開始から6日目の診断装置2による分析結果の一部を示す。図中のL1は、1号ボイラ〜5号ボイラの各々の使用蒸気量を加えたトータル蒸発量を示し、L2は、1号ボイラ〜5号ボイラの各々の使用蒸気量を加えたトータルの蒸発量の、前後15分間における平均値を示す。L2は、なだらかな曲線となる。L3,L4,L5,L6およびL7は、圧力センサ3が検出した1号ボイラ〜5号ボイラの缶内圧力である。L2に示す各ボイラの使用蒸気量を加えたトータル蒸発量の平均値は、7時20分〜7時30分の間で出力された9214kg/hが最大であった。
FIG. 6 is a diagram illustrating an analysis result by the diagnostic device 2. Data collection is performed for 9 days, and FIG. 6 shows a part of the analysis result by the diagnostic device 2 on the sixth day from the start of data collection. L1 in the figure indicates the total evaporation amount including the amount of steam used for each of the No. 1 boiler to No. 5 boiler, and L2 indicates the total evaporation including the amount of each steam used for the No. 1 boiler to No. 5 boiler. The average value of the amount for 15 minutes before and after is shown. L2 is a gentle curve. L3, L4, L5, L6 and L7 are the pressures in the cans of the No. 1 boiler to the No. 5 boiler detected by the
このように、ボイラ6の缶内に空気を送り込み燃料を燃焼させる燃焼用ファン12の駆動モータの電気配線を挟み燃焼用ファン12の駆動モータに供給される電流値を検出する燃焼用ファンクランプメータ4と、ボイラ6停止時にボイラ6の内圧を下げるエア抜き弁10に螺合されボイラ6の缶内の圧力を検出する圧力センサ3と、燃焼用ファンクランプメータ4が検出した燃焼用ファン12の電流値と圧力センサ3が検出したボイラ3缶内の圧力とによって使用蒸気量を演算する診断手段である診断装置2とを備えるので、ボイラの稼動を停止することなく、蒸気負荷分析装置1を容易に短時間で設置することができ、ボイラ6の缶内に空気を送り込む燃焼用ファン12の電気配線を燃焼用ファンクランプメータ4で挟んで燃焼用ファン12に供給される電流値を検出し、圧力センサ3をエア抜き弁10に螺合してボイラ6の缶内の圧力を検出して、蒸気流量計を用いることなく蒸気使用量を出力することができる。
Thus, the combustion fan clamp meter that detects the current value supplied to the drive motor of the
なお、蒸気使用量を算出する場合にボイラ6の構造の違いは問題にならない。炉筒煙管ボイラ,水管ボイラ,貫流ボイラなどのいずれの構造のものであっても負荷補正率を変更して蒸気使用量を算出することができる。またデータのサンプリング時間は5秒毎に設定したが、これに限定されるものではなく5秒毎以外のものでもよい。
Note that the difference in the structure of the
1 蒸気負荷分析装置
2 診断装置
3 圧力センサ
4 燃焼用ファンクランプメータ
5 燃焼信号用クランプメータ
6 ボイラ
7 燃料供給ライン
8 給水ライン
9 蒸気ライン
10 エア抜き弁
11 バーナ
12 燃焼用ファン
13 燃料用電磁弁
14,16 電気配線
15 ボイラ制御盤
17 銅管
18 信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam load analyzer 2
Claims (4)
ボイラ缶のエア抜き弁に螺合されてボイラ缶内の圧力を検出する圧力センサと、
燃焼用ファンテスタが検出した燃焼用ファンの駆動モータの電流値と圧力センサが検出したボイラ缶内の圧力とによってボイラの使用蒸気量を演算する診断手段とを備えたボイラ用蒸気負荷分析装置。 A combustion fan tester for detecting a current value sandwiched between electric wirings of a drive motor of a combustion fan that sends air into a boiler can and burns fuel; and
A pressure sensor that is screwed into the air vent valve of the boiler can and detects the pressure in the boiler can;
A boiler steam load analyzer comprising: diagnostic means for calculating the amount of steam used by a boiler based on a current value of a drive motor for a combustion fan detected by a combustion fan tester and a pressure in a boiler can detected by a pressure sensor.
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