JP5915465B2

JP5915465B2 - ボイラの熱出力計測装置

Info

Publication number: JP5915465B2
Application number: JP2012189618A
Authority: JP
Inventors: 善範金塚; 功樋口
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2014047946A

Description

この発明は、蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測するボイラの蒸気量計測装置などの熱出力計測装置に関するものである。

従来、既設ボイラにおいて蒸気流量計を用いることなく蒸気量を計測する簡易蒸気量計測装置は、特許文献１にて知られている。特許文献１の装置では、燃料流量計に円板を固定するために、流量計を分解する必要があり、分解の際に流量計を故障させるおそれがある。また、円板を貼り付けるため、計測期間中流量計の指示値が読めなくなるという課題がある。

また、蒸気量を計測するために圧力計および水温計からの計測信号が必要となる。圧力計および水温計の計測信号線は、ボイラの制御器や既設の管理装置（計測装置）に接続されている。簡易蒸気量計測装置において、これらの計測信号を得るためには、配線工事や信号分配器の取付けが必要となる。この取付けの際には、ボイラや管理装置を停止しなければならない。また、取付けの際に、お客様のセンサ等の機器を壊すおそれもあった。

特許第２７３７７５３号公報

この発明が解決しようとする課題は、蒸気流量計を用いることなく、またボイラや管理装置を停止することなく、センサ等の機器を破壊することなく、容易に熱出力を計測することである。

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、
ボイラへ供給される燃料流量を計測する燃料流量計測手段と、前記燃料流量計測手段による計測信号が計測信号線を通して入力される計装手段とを備え、前記ボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
前記計測信号線に着脱自在に装着される非接触電流センサと、
前記非接触電流センサの信号に基づき熱出力を算出する熱出力算出手段とを備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、
前記計装手段へ計測信号線を通して計測信号を送信する前記ボイラの圧力を計測する圧力計測手段と、
前記計装手段へ計測信号線を通して計測信号を送信する前記ボイラへの給水温度を計測する水温計測手段と、
前記各計測信号線に着脱自在にそれぞれ装着される非接触電流センサとをさらに備え、
前記熱出力算出手段は、前記各非接触電流センサの信号に基づき熱出力を算出することを特徴としている。

この発明によれば、蒸気流量計を用いることなく、またボイラや管理装置を停止するこ
となく、センサ等の機器を破壊することなく、容易に熱出力を計測することができる。

この発明を実施した蒸気量計測装置の実施形態の概略構成図である。同実施形態の制御プログラムを説明するフローチャート図である。

（実施形態の構成の説明）
つぎに、この発明の実施形態の熱出力計測装置としての蒸気量計測装置１を図１〜図２に基づき説明する。蒸気量計測装置１は、蒸気を出力するボイラ２に用いるものであり、ボイラ２の蒸気の流出路３からの熱出力である蒸気量Ｘの時間的変動を計測するものである。

ボイラ２は、ボイラ２へ供給される燃料流量を計測する燃料流量計測手段としての燃料流量計４と、ボイラ２の圧力を計測する圧力計測手段としての圧力計５と、ボイラ２への給水温度を計測する水温計測手段としての水温計６と、燃料流量計４，圧力計５および水温計６による計測信号がそれぞれ第一計測信号線Ｌ１，第二計測信号線Ｌ２，第三計測信号線Ｌ３を通して入力する計装手段としての管理装置Ｋとを含んで構成されている。管理装置Ｋは、この実施形態では、燃料消費量によるエネルギー使用量の把握、蒸気圧力の変動、異常などの監視、及び記録を行うためのものであるが、これに限定されるものではない。また、管理装置Ｋとしては、燃料流量計４の計測信号などを取り込むボイラ本体の制御器，台数制御装置，積算計（パルスカウンター）などを含むものである。

この蒸気量計測装置１の特徴とするところは、第一〜第三計測信号線Ｌ１〜Ｌ３にそれぞれ着脱自在に装着される第一非接触電流センサＤ１，第二非接触電流センサＤ２，第三非接触電流センサＤ３と、各非接触電流センサＤ１〜Ｄ３の信号に基づき熱出力を算出する熱出力算出手段７とを備えるところにある。熱出力算出手段７は、後述のように、計測制御手段１９のプログラムとして構成される。なお、蒸気量は、蒸気発生量，蒸気流量と言い換えることができる。

第一非接触電流センサＤ１，第二非接触電流センサＤ２，第三非接触電流センサＤ３としては、燃料流量計４，圧力計５および水温計６における計測信号の種類に応じて非接触のパルス信号検出器または非接触のアナログ信号検出器を用いる。

この実施形態では、燃料流量計４として、パルス信号を計測信号として出力するものを用いているので、第一非接触電流センサＤ１として、分割式クランプセンサーＫ１を備える非接触のパルス信号検出器を用いている。このパルス信号検出器としては、たとえば、株式会社豊光社製の「HPC-3.5m-PF-L」を用いるが、これに限定されるものではない。また、圧力計５および水温計６として、アナログ信号を計測信号として出力するものを用いているので、第二非接触電流センサＤ２，第三非接触電流センサＤ３として、それぞれ分割式クランプセンサーＫ２，Ｋ３を備える非接触のアナログ信号検出器を用いている。このアナログ信号検出器としては、たとえば、株式会社豊光社製の「HDCC-30m-D1」（DC ０〜30mA非接触で計測し、DC 1-4Vで出力する）を用いが、これに限定されるものではない、。

ボイラ２は、ガス燃料，液体燃料，固体燃料を燃焼させるボイラを含む。そして、ボイラ２は、バーナ８，蒸気を生成する缶体９，バーナ８へ燃焼用空気を供給する給気手段１０，バーナ８へ燃料を供給する燃料供給手段１１，バーナ８への空気と燃料との混合比率
を燃焼ステージに応じて所定の空気比に調整する空気比調整手段（図示省略），缶体９への給水手段１３などを備えている。

給気手段１０は、給気路１３および送風機１４を含んでいる。燃料供給手段１１は、燃料流路１５，燃料の供給量および供給停止を制御する燃料弁１６を含んでいる。燃料流路１５には、燃料流量計４を設けている。給水手段１２は、給水路１７と給水ポンプ１８とを含んでいる。給水路１７には、水温計６を設けている。

ボイラ２は、ボイラ制御器（図示省略）により燃焼停止と低燃焼と高燃焼の燃焼ステージが行われるように構成されている。燃料弁１６による燃料供給量は、低燃焼時少なく、高燃焼時多くなるように制御される。そして、この燃料供給量の変化に合わせて、前記空気比調整手段により、空気比を調整する。

熱出力算出手段７は、計測制御手段１９のプログラムとして構成される。計測制御手段１９は、第一非接触電流センサＤ１から得られる燃料流量信号と、第二非接触電流センサＤ２から得られる蒸気圧力信号と、第三非接触電流センサＤ３から得られる給水温度信号などを入力して、予め記憶した制御手順に基づき、蒸気量Ｘを算出する。計測制御手段１９は、パーソナルコンピュータなどから構成され、マイクロプロセッサ（図示省略）と入力部２０と表示部２１とを備えている。

計測制御手段１９の制御手順は、蒸気量Ｘを算出する熱出力算出プログラム（熱出力算出手段７）を含んで構成されている。この実施形態の熱出力算出プログラムは、特許文献１と同じもので、図２にその概要を示す。なお、圧力信号および水温信号は、熱出力としての蒸気量を正確に算出する場合には必要であるが、そうでない場合、たとえば、熱出力を蒸気量として算出せず、エネルギー量や設備負荷率として算出する場合には不要である。この場合、第二非接触電流センサＤ２，第三非接触電流センサＤ３を省略する。

（実施形態の動作の説明）
つぎに、実施形態の動作を図面に基づき説明する。計測制御手段１９は、Ｓ１（以下、ステップＳＮを単にＳＮという。）で、ボイラ効率を取り込む（計測作業者による入力部２１からの入力による）。Ｓ２では、第三非接触電流センサＤ３から得られる給水温度信号および飽和水のエンタルピを取り込み、Ｓ３では、第二非接触電流センサＤ２から得られる蒸気圧力信号および飽和蒸気のエンタルピを取り込む。

Ｓ４では、第一非接触電流センサＤ１から得られる燃料流量信号に基づき、データの測定間隔以上の任意の時間毎（例えば10sec毎）に燃料流量を演算する。

Ｓ５では、入熱量の演算を行う。缶内蒸気圧力がほぼ一定であるとすると、入熱分の熱量が全て蒸気発生に費やされる。
Ｓ４で算出した燃料流量から、入熱量は、次式で演算される。
入熱量＝燃料流量×比重×燃料の発熱量

ついで、Ｓ６では、蒸気量Ｘを次式で演算する。
蒸気量＝出熱量÷（給水のエンタルピ − 蒸気のエンタルピ）
出熱量＝入熱量×ボイラ効率
なお、缶内蒸気圧力下降時（缶内蒸気圧力が下降しているとき）は、自己蒸発量分を加算し、缶内蒸気圧力上昇時（缶内蒸気圧力が上昇しているとき）は、ボイラの保有水量分のエンタルピ上昇に必要な熱量を差し引いて計算する。

こうして算出した蒸気量Ｘを適宜の時間間隔（たとえば、10分平均や1時間平均など）
で積算すれば、ボイラ２の蒸気負荷を推定することができる。

以上説明したように、この発明の実施形態によれば、特許文献１のように、燃料流量計４に円板を固定するために、流量計４を分解する必要がなく、円板を貼り付けるため、計測期間中流量計の指示値が読めなくなることがなくなる。また、蒸気流量計を用いることなく、排ガス流速の計測装置を必要とすることなく、また、燃料弁の位置や種類が分からなくても容易に蒸気量Ｘを推定により計測することができる。

なお、この発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能である。たとえば、ボイラ２は、蒸気ボイラに限定されるものではなく、温水ボイラとするができる。そして、熱出力計測装置をボイラ２から流出する温水流量である温水出力を計測するように構成することができる。

１蒸気量計測装置（熱出力計測装置）
２ボイラ
４燃料流量計（燃料流量計測手段）
５圧力計（圧力計測手段）
６水温計（水温計測手段）
７熱出力算出手段
Ｋ管理装置（計装装置）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３計測信号線
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３非接触電流センサ

Claims

ボイラへ供給される燃料流量を計測する燃料流量計測手段と、前記燃料流量計測手段による計測信号が計測信号線を通して入力される計装手段とを備え、前記ボイラからの熱出力の時間的変動を計測するボイラの熱出力計測装置であって、
前記計測信号線に着脱自在に装着される非接触電流センサと、
前記非接触電流センサの信号に基づき熱出力を算出する熱出力算出手段とを備える
ことを特徴とするボイラの熱出力計測装置。
前記計装手段へ計測信号線を通して計測信号を送信する前記ボイラの圧力を計測する圧力計測手段と、
前記計装手段へ計測信号線を通して計測信号を送信する前記ボイラへの給水温度を計測する水温計測手段と、
前記各計測信号線に着脱自在にそれぞれ装着される非接触電流センサとをさらに備え、
前記熱出力算出手段は、前記各非接触電流センサの信号に基づき熱出力を算出することを特徴とする請求項１に記載のボイラの熱出力計測装置。