JP7460518B2 - Systems, methods, control devices and programs for controlling the wetness of steam - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a system, method, control device, and program for controlling steam wetness.
蒸気は様々な産業の工程で使用され、使用目的に応じてその温度および湿り度(または乾き度)等の特性が制御される。例えば、特許文献1は、蒸気の湿り度、乾き度または過熱度を制御するための装置を開示している。この装置では、蒸気管路に減圧弁が設けられ、減圧弁の下流に気液分離機が設けられる。気液分離機は、減圧弁から復水を含む蒸気を受け取り、蒸気から復水を除去して、蒸気のみを蒸気管路に流す。気液分離機の下流には、蒸気流量計が設けられる。この蒸気流量計には、気液分離機から復水が分離された蒸気のみが流入する。したがって、蒸気流量計は、蒸気管路を流れる蒸気の量を正確に測定することができる。 Steam is used in various industrial processes, and its characteristics such as temperature and wetness (or dryness) are controlled depending on the purpose of use. For example, Patent Document 1 discloses a device for controlling the wetness, dryness or superheat of steam. In this device, a pressure reducing valve is provided in the steam line, and a gas-liquid separator is provided downstream of the pressure reducing valve. The gas-liquid separator receives steam containing condensate from the pressure reducing valve, removes the condensate from the steam, and allows only the steam to flow into the steam pipe. A steam flow meter is provided downstream of the gas-liquid separator. Only steam from which condensate has been separated from the gas-liquid separator flows into this steam flow meter. Therefore, the steam flow meter can accurately measure the amount of steam flowing through the steam line.
特許文献1の装置では、気液分離機によって蒸気から復水が除去されるので、一定の乾き度(湿り度)を有する蒸気しか提供できない。 In the device of Patent Document 1, since condensate is removed from steam by a gas-liquid separator, only steam having a certain degree of dryness (wetness) can be provided.
本発明は、上記のような課題を考慮して、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる、蒸気の湿り度を制御するためのシステム、方法、制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。 In consideration of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a system, method, control device, and program for controlling the humidity of steam, which can provide steam having a desired humidity. purpose.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る蒸気の湿り度を制御するためのシステムは、蒸気を通過させる第1のラインと、第1のラインに接続される入口を有し、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段と、減圧手段の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第2のラインと、第1のラインに配置され、蒸気の流量を測定する流量計と、第2のラインに配置され、過熱蒸気の温度を測定する温度計と、第2のラインに対して温度計の下流において接続され、第2のラインに水を供給するための水供給手段と、流量計によって測定される蒸気の流量、温度計によって測定される過熱蒸気の温度、および、第2のラインにおける目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第2のラインに加える水の量を決定する制御装置と、を備え、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。 In order to solve the above problems, a system for controlling the humidity of steam according to one aspect of the present invention has a first line through which steam passes, and an inlet connected to the first line, a pressure reducing means for converting steam into superheated steam by adiabatic expansion; a second line connected to the outlet of the pressure reducing means and passing the superheated steam; and a flow meter disposed in the first line for measuring the flow rate of the steam. , a thermometer disposed in the second line for measuring the temperature of the superheated steam; and a water supply means connected downstream of the thermometer to the second line for supplying water to the second line. , the amount of water added to the second line from the water supply means based on the flow rate of the steam as measured by the flow meter, the temperature of the superheated steam as measured by the thermometer, and the target dryness in the second line. and a control device for determining the pressure, and the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in a range of not less than atmospheric pressure and not more than atmospheric pressure +100 kPa .
第2のラインを流れる過熱蒸気の圧力は、減圧手段の出口における設定圧力±10kPaの範囲であってもよい。 The pressure of the superheated steam flowing through the second line may be in the range of ±10 kPa of the set pressure at the outlet of the pressure reducing means.
本発明の他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための方法であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第1のラインに、蒸気の流量を測定するための流量計を配置するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに、過熱蒸気の温度を測定するための温度計を配置するステップと、第2のラインに対して温度計の下流において、第2のラインに水を供給するための水供給手段を接続するステップと、流量計、温度計、および、水供給手段に対して、制御装置を通信可能に接続するステップと、制御装置において、流量計によって測定される蒸気の流量、温度計によって測定される過熱蒸気の温度、および、第2のラインにおける目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第2のラインに加える水の量を決定するステップと、を含み、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。 Another aspect of the invention is a method for controlling the wetness of steam, comprising the steps of: arranging a flow meter for measuring a flow rate of steam in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and which converts the steam into superheated steam by adiabatic expansion; arranging a thermometer for measuring a temperature of the superheated steam in a second line connected to an outlet of the pressure reducing means and through which the superheated steam passes; connecting a water supply means for supplying water to the second line downstream of the thermometer to the second line; communicatively connecting a control device to the flow meter, the thermometer and the water supply means; and determining in the control device an amount of water to add from the water supply means to the second line based on the flow rate of steam measured by the flow meter, the temperature of the superheated steam measured by the thermometer and a target dryness fraction in the second line, wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
本発明のさらに他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための方法であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第1のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第2のラインに加える水の量を決定するステップと、を含み、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。 Yet another aspect of the present invention is a method for controlling the wetness of steam, comprising the steps of receiving a flow rate of steam from a flow meter disposed in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and which converts the steam into superheated steam by adiabatic expansion, receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer disposed in a second line connected to an outlet of the pressure reducing means and through which the superheated steam passes, accepting an input of a target dryness fraction in the second line, and determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction, wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
本発明のさらに他の態様は、蒸気の湿り度を制御するための制御装置であり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第1のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第2のラインに加える水の量を決定するステップと、を実行するように構成され、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。 Yet another aspect of the present invention is a control device for controlling the wetness of steam, configured to execute the steps of receiving a flow rate of steam from a flow meter arranged in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and which converts the steam into superheated steam by adiabatic expansion, receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer arranged in a second line connected to an outlet of the pressure reducing means and through which the superheated steam passes, accepting an input of a target dryness fraction in the second line, and determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
本発明のさらに他の態様は、コンピュータを動作させるためのプログラムであり、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段の入口に接続される第1のラインに配置された流量計から、蒸気の流量を受信するステップと、減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、流量計から受信した蒸気の流量、温度計から受信した過熱蒸気の温度、および、目標の乾き度に基づいて、水供給手段から第2のラインに加える水の量を決定するステップと、をコンピュータに実行させ、減圧手段の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。 Yet another aspect of the present invention is a program for operating a computer, which causes the computer to execute the steps of receiving a flow rate of steam from a flow meter arranged in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means that passes the steam and converts the steam into superheated steam by adiabatic expansion, receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer arranged in a second line that is connected to an outlet of the pressure reducing means and passes the superheated steam, accepting an input of a target dryness fraction in the second line, and determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
本発明によれば、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide steam with a desired wetness.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings. The specific dimensions, materials, values, etc. shown in the embodiment are merely examples to facilitate understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements that have substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to avoid duplicated explanations. Also, elements that are not directly related to the present invention are not shown.
図1は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するためのシステム100を示す概略図である。システム100は、蒸気を使用する様々な産業に適用可能である(例えば、食品を製造するための工程(例えば、蒸す工程、焼く工程、蒸留工程、殺菌工程、または、乾燥工程)、飼料を固形化する工程、繊維を延伸する工程または木材を変形させる工程等)。システム100が適用される産業は、上記の例示に限定されない。システム100は、蒸気供給手段1からの蒸気を、所定の圧力および湿り度(乾き度)に調整して、蒸気を必要とする工程に供給する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
システム100は、蒸気供給手段1と、第1のラインL1と、減圧弁(減圧手段)2と、第2のラインL2と、流量計3と、温度計4と、水供給手段50と、スパージパイプ5と、制御装置6と、を備える。
The
蒸気供給手段1は、例えばボイラであり、第1のライン(配管)L1に接続される。第1のラインL1には、流量計3が配置されており、第1のラインL1を流れる蒸気の流量Mを測定する。流量計3は、有線または無線で制御装置6と通信可能に接続されており、測定された流量Mのデータを制御装置6に送信する。
The steam supply means 1 is, for example, a boiler, and is connected to a first line (piping) L1. A
第1のラインL1は、減圧弁2の入口(一次側)に接続される。第1のラインL1を流れる蒸気は、減圧弁2における断熱膨張によって過熱蒸気へと変換される。減圧弁2の設定圧力(出口(二次側)の設定圧力)は、大気圧(約0.1MPa)に近い微圧状態であり、例えば、大気圧+100kPa以下、好ましくは大気圧+50kPa以下、より好ましくは大気圧+30kPa以下である。以下に説明される湿り度の制御は、減圧弁2の設定圧力±10kPaの範囲で成り立ち得る(すなわち、第2のラインL2を流れる過熱蒸気の圧力は、減圧弁2の設定圧力±10kPaの範囲であり得る)。減圧弁2の出口は、第2のライン(配管)L2に接続されており、減圧弁2からの過熱蒸気が第2のラインL2を流れる。 The first line L1 is connected to the inlet (primary side) of the pressure reducing valve 2. The steam flowing through the first line L1 is converted to superheated steam by adiabatic expansion in the pressure reducing valve 2. The set pressure of the pressure reducing valve 2 (set pressure of the outlet (secondary side)) is a micropressure state close to atmospheric pressure (about 0.1 MPa), for example, atmospheric pressure + 100 kPa or less, preferably atmospheric pressure + 50 kPa or less, more preferably atmospheric pressure + 30 kPa or less. The wetness control described below can be achieved within the set pressure of the pressure reducing valve 2 ± 10 kPa (i.e., the pressure of the superheated steam flowing through the second line L2 can be within the set pressure of the pressure reducing valve 2 ± 10 kPa). The outlet of the pressure reducing valve 2 is connected to the second line (piping) L2, and the superheated steam from the pressure reducing valve 2 flows through the second line L2.
第2のラインL2には、温度計4が配置されており、第2のラインL2を流れる過熱蒸気の温度Tを測定する。温度計4は、有線または無線で制御装置6と通信可能に接続されており、測定された温度Tのデータを制御装置6に送信する。 A thermometer 4 is disposed in the second line L2, and measures the temperature T of the superheated steam flowing through the second line L2. The thermometer 4 is communicably connected to the control device 6 by wire or wirelessly, and transmits data on the measured temperature T to the control device 6.
第2のラインL2において温度計4の下流には、水供給手段50が接続されており、水供給手段50から第2のラインL2に水が供給される。水供給手段50は、タンク51と、第3のラインL3と、ポンプ52と、バルブ53と、流量計54と、を有する。
A water supply means 50 is connected downstream of the thermometer 4 in the second line L2, and water is supplied from the water supply means 50 to the second line L2. The water supply means 50 includes a tank 51, a third line L3, a
タンク51は、水を貯留する。タンク51は、第3のラインL3に接続されており、タンク51からの水が第3のラインL3を流れる。第3のラインL3には、ポンプ52が配置されており、タンク51の水がポンプ52によって圧送される。また、第3のラインL3には、バルブ(例えば、電動バルブ)53が配置されており、第3のラインL3を流れる水の流量がバルブ53によって調整される。さらに、第3のラインL3には、流量計54が配置されており、第3のラインL3を流れる水の流量m1が流量計54によって測定される。第3のラインL3は、流量計54の下流で第2のラインL2に接続される。
Tank 51 stores water. The tank 51 is connected to the third line L3, and water from the tank 51 flows through the third line L3. A
上記のポンプ52、バルブ53および流量計54は、有線または無線で制御装置6と通信可能に接続されている。流量計54は、測定された流量m1のデータを制御装置6に送信し、制御装置6は、流量計54で測定される流量m1が所望の値になるように、ポンプ52またはバルブ53の少なくとも一方を制御する。
The
第2のラインL2を流れる過熱蒸気は、水供給手段50からの水によって冷却され、所定の湿り度を有する飽和蒸気(例えば、湿り飽和蒸気)へ変換される(詳しくは後述)。本実施形態では、第2のラインL2は、スパージパイプ5に接続されており、第2のラインL2を流れる飽和蒸気は、スパージパイプ5から必要な工程に供給される。しかしながら、第2のラインL2は、スパージパイプ5に代えて、他の装置(例えば、蒸し器等)に接続されてもよい。飽和蒸気は、使用によって潜熱を失っても、蒸気が在る限りは飽和温度に保たれる(大気圧下では100℃)。したがって、一定の温度で物品を加熱することができる。例えば、食品を蒸す工程に関して、過熱蒸気がこの工程に使用される場合、過熱蒸気は使用によって顕熱を失うと、その温度が変化してしまう。このため、一定の品質で食品を蒸すことができない可能性がある。対照的に、本実施形態に係る飽和蒸気が上記の工程に使用される場合、上記のように、その温度は一定に保たれるため、一定の品質で食品を蒸すことができる。なお、第2のラインL2を流れる過熱蒸気は、水供給手段50からの水によって冷却されることによって、乾き飽和蒸気(湿り度がゼロまたはほぼゼロ)へ変換されてもよい。
The superheated steam flowing through the second line L2 is cooled by water from the water supply means 50 and converted into saturated steam (e.g., wet saturated steam) having a predetermined wetness (details will be described later). In this embodiment, the second line L2 is connected to the
制御装置6は、システム100を制御する。制御装置6は、例えば、PLC(Programmable Logic Controller)、デスクトップPC、ノートPC、サーバまたはタブレット等のコンピュータであることができ、プロセッサ(CPU等)、記憶装置(ハードディスク、ROMおよびRAM等)、表示装置(液晶ディスプレイおよびタッチパネル等)および入力装置(キーボード、ボタンおよびタッチパネル等)等の構成要素を含む(不図示)。例えば、以下に示される制御装置6の動作は、記憶装置に記憶されるプログラムによって実現されてもよい。また、システム100のオペレータは、第2のラインL2を流れる飽和蒸気の目標の乾き度D(%)を、入力装置を介して制御装置6に入力してもよい。
The control device 6 controls the
制御装置6は、第2のラインL2を流れる過熱蒸気を、所望の湿り度を有する飽和蒸気に変換するために、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを、流量計3によって測定される蒸気の流量M、温度計によって測定される過熱蒸気の温度T、および、第2のラインL2における目標の乾き度Dに基づいて、決定する。 In order to convert superheated steam flowing through the second line L2 into saturated steam having a desired wetness, the control device 6 controls the flow rate m of water to be added from the water supply means 50 to the second line L2 using a flow meter. 3, the temperature T of superheated steam measured by a thermometer, and the target dryness D in the second line L2.
具体的には、第2のラインL2を流れる過熱蒸気と(冷却前)、第2のラインL2に加えられる水と、第2のラインL2を流れる飽和蒸気と(冷却後)、の間には、以下の式(1),(2)が成り立つ。式(2)を式(1)に代入することによって、式(3)で示されるように、目標の乾き度D(すなわち、目標の湿り度(湿り度=100-D))を有する飽和蒸気を得るために必要な水の流量mを算出することが可能である。
H1M+HWm=H2(M+m)・・・(1)
H2=hk+hsD/100・・・(2)
m=M(hk+hsD/100-H1)/(-hk-hsD/100+Hw)・・・(3)
Specifically, the following formulas (1) and (2) hold between the superheated steam flowing through the second line L2 (before cooling), the water added to the second line L2, and the saturated steam flowing through the second line L2 (after cooling). By substituting formula (2) into formula (1), it is possible to calculate the flow rate m of water required to obtain saturated steam having a target dryness D (i.e., a target wetness (wetness=100-D)) as shown in formula (3).
H1M + HWm = H2 (M+m)... (1)
H2 = hk + hsD /100... (2)
m = M ( hk + hsD /100 - H1 ) / ( -hk - hsD /100 + Hw ) ... (3)
ここで、
H1:過熱蒸気の全エンタルピ(温度Tおよび圧力によって決まる)
H2:湿り蒸気の全エンタルピ
HW:注入水のエネルギー
M:過熱蒸気の流量(飽和蒸気で測定)
m:加える水の流量
D(%):湿り蒸気の乾き度
hk:湿り蒸気の顕熱量(圧力によって決まる)
hs:湿り蒸気の潜熱(圧力によって決まる)
here,
H 1 : Total enthalpy of superheated steam (determined by temperature T and pressure)
H2 : Total enthalpy of wet steam HW : Energy of injected water M: Flow rate of superheated steam (measured with saturated steam)
m: Flow rate of water added D (%): Dryness of wet steam hk : Sensible heat of wet steam (determined by pressure)
hs : latent heat of wet steam (determined by pressure)
上記のように、第2のラインL2を流れる過熱蒸気の圧力(すなわち、減圧弁2の設定圧力)は、大気圧に近い微圧状態であり、このような過熱蒸気では圧力変動が小さい。したがって、H1,hk,hsを決定するために必要な圧力は、減圧弁2の設定圧力と見なすことができる。このようなシステム100では、第2のラインL2に過熱蒸気の圧力を測定するための圧力計を設ける必要が無い。よって、式(3)において、加える水の流量mを算出するために必要な測定値は、H1を決定するために必要な過熱蒸気の温度T(℃)および過熱蒸気の流量Mである。温度Tは、温度計4から得ることができる。第2のラインL2を流れる過熱蒸気の流量Mは、流量計3から得られる第1のラインL1を流れる蒸気の流量と同じである。したがって、制御装置6は、上記の式(3)に基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを決定する。
As described above, the pressure of the superheated steam flowing through the second line L2 (that is, the set pressure of the pressure reducing valve 2) is in a micro-pressure state close to atmospheric pressure, and such superheated steam has small pressure fluctuations. Therefore, the pressure required to determine H 1 , h k , and h s can be considered as the set pressure of the pressure reducing valve 2 . In such a
図2は、図1のシステム100中の制御装置6が記憶するテーブルの例を示す。例えば、制御装置6は、図2に示されるようなテーブルを記憶装置に記憶してもよい。このテーブルは、上記の式(3)に基づいて計算され、単位流量(M=1(m3/s))あたりの温度T(℃)の過熱蒸気を、乾き度D(%)の飽和蒸気に変換するために必要な各流量m0(m3/s)を示す。この場合、制御装置6は、オペレータから入力された目標の乾き度Dおよび温度計4によって測定された温度Tに基づいて、これら乾き度Dおよび温度Tに対応する流量m0をテーブルから読み出し、この流量m0に対して流量計3によって測定された流量Mをかけることによって、加える水の流量mを求めることができる。
2 shows an example of a table stored by the control device 6 in the
続いて、制御装置6の動作について説明する。 Next, the operation of the control device 6 will be explained.
図3は、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するための方法を示すフローチャートであり、制御装置6の動作を示す。例えば、図3に示される動作は、オペレータから目標の乾き度Dが入力されかつ飽和蒸気の供給を開始するための指示が入力された後に、開始されてもよい。 FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for controlling the wetness of steam according to an embodiment, and illustrates the operation of the control device 6. For example, the operation shown in FIG. 3 may be started after the operator inputs the target dryness D and an instruction to start supplying saturated steam.
制御装置6は、流量計3から蒸気の流量Mを受信する(ステップS100)。続いて、制御装置6は、温度計4から過熱蒸気の温度Tを受信する(ステップS102)。続いて、制御装置6は、流量計54から現在の水の流量m1を受信する(ステップS104)。 The control device 6 receives the steam flow rate M from the flow meter 3 (step S100). Then, the control device 6 receives the superheated steam temperature T from the thermometer 4 (step S102). Then, the control device 6 receives the current water flow rate m1 from the flow meter 54 (step S104).
続いて、制御装置6は、流量計3から受信した蒸気の流量M、温度計4から受信した過熱蒸気の温度Tおよびオペレータから入力された目標の乾き度Dに基づいて、上記の式(3)に基づいて(または、上記の式(3)から得られる図2に示されるようなテーブルに基づいて)、加える水の流量mを決定する(ステップS106)。
Next, the control device 6 determines the flow rate m of water to be added based on the steam flow rate M received from the
続いて、制御装置6は、ステップS104で受信した流量m1と、ステップS106で決定された流量mとに基づいて、流量mの水が水供給手段50から第2のラインL2に供給されるように、水供給手段50(ポンプ52またはバルブ53の少なくとも一方)を制御する(ステップS108)。
Next, the control device 6 controls the water supply means 50 (at least one of the
制御装置6は、上記のステップS100~S108を、例えばオペレータから任意の指示(例えば、飽和蒸気の供給を停止するための指示等)が入力されるまで、所定のインターバル(例えば、百~数百ミリ秒、一~数秒、十~数十秒、または、一~数分)で繰り返してもよい。 The control device 6 may repeat the above steps S100 to S108 at a predetermined interval (e.g., one hundred to several hundred milliseconds, one to several seconds, ten to several tens of seconds, or one to several minutes) until an arbitrary instruction (e.g., an instruction to stop the supply of saturated steam) is input by the operator.
以上のようなシステム100は、蒸気を通過させる第1のラインL1と、第1のラインL1に接続される入口を有し、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁2と、減圧弁2の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第2のラインL2と、第1のラインL1に配置され、蒸気の流量Mを測定する流量計3と、第2のラインL2に配置され、過熱蒸気の温度Tを測定する温度計4と、第2のラインL2に対して温度計4の下流において接続され、第2のラインL2に水を供給するための水供給手段50と、流量計3によって測定される蒸気の流量M、温度計4によって測定される過熱蒸気の温度Tおよび第2のラインL2における目標の乾き度Dに基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを決定する制御装置6と、を備える。システム100によれば、目標の乾き度D(すなわち、目標の湿り度)を有する飽和蒸気を得るために、過熱蒸気に加えるべき水の流量mを、制御装置6によって自動的に決定することができる。したがって、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。
The
また、システム100では、減圧弁2の出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である。このような微圧状態では、過熱蒸気の圧力変動は小さいため、流量mを決定するために必要なパラメータH1,hk,hsを求めるために必要な圧力を、減圧弁2の設定圧力と見なすことができる。例えば、第2のラインL2を流れる過熱蒸気の圧力は、減圧弁2の出口における設定圧力±10kPaの範囲である。よって、流量mを求めるための演算を簡略化することができる。また、上記のように、パラメータH1,hk,hsを求めるために必要な圧力を減圧弁2の設定圧力と見なすことができるため、第2のラインL2に対して、過熱蒸気の圧力を測定するための圧力計を設ける必要が無い。したがって、システム100の構成を簡略化することができる。
Further, in the
また、システム100では、図1に示される構成要素のうち、流量計3、温度計4および水供給手段50は、蒸気供給手段1、第1のラインL1、減圧弁2および第2のラインL2を備える既存のシステムに対して、後から取り付けられてもよい。すなわち、実施形態に係る蒸気の湿り度を制御するための方法は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁2の入口に接続される第1のラインL1に、蒸気の流量Mを測定するための流量計3を配置するステップと、減圧弁2の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインL2に、過熱蒸気の温度Tを測定するための温度計4を配置するステップと、第2のラインL2に対して温度計4の下流において、第2のラインL2に水を供給するための水供給手段50を接続するステップと、流量計3、温度計4および水供給手段50に対して、制御装置6を通信可能に接続するステップと、制御装置6において、流量計3によって測定される蒸気の流量M、温度計4によって測定される過熱蒸気の温度Tおよび第2のラインL2における目標の乾き度Dに基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを決定するステップと、を含む。このような方法によれば、既存のシステムに上記の構成要素を後付けすることによって、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。なお、制御装置6は、既存のシステムに既に備えられているものであってもよく、上記の動作を実行するためのプログラムが、既存の制御装置6の記憶装置に対して後からインストールされてもよい。代替的に、上記の動作を実行するためのプログラムを予め記憶する制御装置6が、上記の流量計3、温度計4および水供給手段50と同様に、既存のシステムに対して後から取り付けられてもよい。
In addition, in the
また、制御装置6において実行される方法は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁2の入口に接続される第1のラインL1に配置された流量計3から、蒸気の流量Mを受信するステップと、減圧弁2の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインL2に配置された温度計4から、過熱蒸気の温度Tを受信するステップと、第2のラインL2における目標の乾き度Dの入力を受け付けるステップと、流量計3から受信した蒸気の流量M、温度計4から受信した過熱蒸気の温度Tおよび目標の乾き度Dに基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを決定するステップと、を含む。
The method executed in the control device 6 also includes a
また、制御装置6は、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁2の入口に接続される第1のラインL1に配置された流量計3から、蒸気の流量Mを受信するステップと、減圧弁2の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインL2に配置された温度計4から、過熱蒸気の温度Tを受信するステップと、第2のラインL2における目標の乾き度Dの入力を受け付けるステップと、流量計3から受信した蒸気の流量M、温度計4から受信した過熱蒸気の温度Tおよび目標の乾き度Dに基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを決定するステップと、を実行するように構成される。
The control device 6 is also configured to execute the steps of receiving the steam flow rate M from a
また、制御装置6に記憶されるプログラムは、蒸気を通過させ、かつ、蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧弁2の入口に接続される第1のラインL1に配置された流量計3から、蒸気の流量Mを受信するステップと、減圧弁2の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインL2に配置された温度計4から、過熱蒸気の温度Tを受信するステップと、第2のラインL2における目標の乾き度Dの入力を受け付けるステップと、流量計3から受信した蒸気の流量M、温度計4から受信した過熱蒸気の温度Tおよび目標の乾き度Dに基づいて、水供給手段50から第2のラインL2に加える水の量mを決定するステップと、を制御装置6に実行させる。
The program stored in the control device 6 causes the control device 6 to execute the steps of receiving the steam flow rate M from a
以上のような方法、制御装置6およびプログラムによっても、上記のシステム100と同様に、所望の湿り度を有する蒸気を提供することができる。
The above-described method, control device 6, and program can provide steam with the desired wetness, similar to the above-described
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態の方法のステップは、上記の順番で実施されなくてもよく、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実施されてもよい。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes and modifications within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. Understood. Furthermore, the steps of the methods of the embodiments described above do not have to be performed in the order described above, and may be performed in a different order as long as there is no technical inconsistency.
例えば、上記の実施形態では、第1のラインL1を流れる蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段として、減圧弁2を使用する。しかしながら、他の実施形態では、減圧弁2に代えて、他の減圧手段(例えば、コントロールバルブ)を使用してもよい。例えば、コントロールバルブを使用する場合、第2のラインL2に圧力計を追加してもよく、第2のラインL2を流れる過熱蒸気の圧力を圧力計で測定し、測定された圧力に基づいて、第1のラインL1を流れる蒸気をコントロールバルブによって所望の圧力(設定圧力)の過熱蒸気に変換してもよい。しかしながら、この場合にも、所望の湿り度を有する飽和蒸気を得るために水供給手段50から第2のラインL2に加える水の流量mを計算するための上記の式(1),(2),(3)の計算には、第2のラインL2に追加した圧力計の値を使用する必要はない。 For example, in the above embodiment, the pressure reducing valve 2 is used as a pressure reducing means for converting the steam flowing through the first line L1 into superheated steam by adiabatic expansion. However, in other embodiments, other pressure reducing means (e.g., a control valve) may be used instead of the pressure reducing valve 2. For example, when a control valve is used, a pressure gauge may be added to the second line L2, and the pressure of the superheated steam flowing through the second line L2 may be measured by the pressure gauge, and the steam flowing through the first line L1 may be converted into superheated steam of a desired pressure (set pressure) by the control valve based on the measured pressure. However, even in this case, it is not necessary to use the value of the pressure gauge added to the second line L2 in the calculation of the above formulas (1), (2), and (3) for calculating the flow rate m of water to be added from the water supply means 50 to the second line L2 to obtain saturated steam having a desired wetness.
2 減圧弁(減圧手段)
3 流量計
4 温度計
6 制御装置
50 水供給手段
100 システム
D 目標の乾き度
L1 第1のライン
L2 第2のライン
m 水供給手段から第2のラインに加える水の流量
M 第1のラインを流れる蒸気の流量
T 第2のラインを流れる過熱蒸気の温度
2 Pressure reducing valve (pressure reducing means)
3 Flow meter 4 Thermometer 6
Claims (6)
前記第1のラインに接続される入口を有し、前記蒸気を断熱膨張によって過熱蒸気に変換する減圧手段と、
前記減圧手段の出口に接続され、過熱蒸気を通過させる第2のラインと、
前記第1のラインに配置され、蒸気の流量を測定する流量計と、
前記第2のラインに配置され、過熱蒸気の温度を測定する温度計と、
前記第2のラインに対して前記温度計の下流において接続され、前記第2のラインに水を供給するための水供給手段と、
前記流量計によって測定される前記蒸気の流量、前記温度計によって測定される前記過熱蒸気の温度、および、前記第2のラインにおける目標の乾き度に基づいて、前記水供給手段から前記第2のラインに加える水の量を決定する制御装置と、
を備え、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するためのシステム。 a first line through which steam passes;
a pressure reducing means having an inlet connected to the first line for converting the steam into superheated steam by adiabatic expansion;
a second line connected to the outlet of the pressure reducing means for passing superheated steam;
a flow meter disposed in the first line for measuring a flow rate of steam;
a thermometer disposed in the second line for measuring a temperature of the superheated steam;
a water supply means connected to the second line downstream of the thermometer for supplying water to the second line;
a control device that determines an amount of water to be added to the second line from the water supply means based on a flow rate of the steam measured by the flow meter, a temperature of the superheated steam measured by the thermometer, and a target dryness fraction in the second line;
Equipped with
A system for controlling the wetness of steam , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに、前記過熱蒸気の温度を測定するための温度計を配置するステップと、
前記第2のラインに対して前記温度計の下流において、前記第2のラインに水を供給するための水供給手段を接続するステップと、
前記流量計、前記温度計、および、前記水供給手段に対して、制御装置を通信可能に接続するステップと、
前記制御装置において、前記流量計によって測定される前記蒸気の流量、前記温度計によって測定される前記過熱蒸気の温度、および、前記第2のラインにおける目標の乾き度に基づいて、前記水供給手段から前記第2のラインに加える水の量を決定するステップと、
を含み、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための方法。 a flow meter for measuring a flow rate of the steam in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and which converts the steam into superheated steam by adiabatic expansion;
a thermometer for measuring a temperature of the superheated steam in a second line connected to an outlet of the pressure reducing means and passing the superheated steam;
connecting a water supply means to said second line downstream of said thermometer for supplying water to said second line;
a control device communicatively connected to the flow meter, the thermometer, and the water supply means;
determining, in the control device, an amount of water to be added from the water supply means to the second line based on a flow rate of the steam measured by the flow meter, a temperature of the superheated steam measured by the thermometer, and a target dryness fraction in the second line;
Including,
A method for controlling the wetness of steam , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第2のラインに加える水の量を決定するステップと、
を含み、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための方法。 receiving a flow rate of the steam from a flow meter disposed in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and converts the steam to superheated steam by adiabatic expansion;
receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer connected to an outlet of the pressure reducing means and disposed in a second line through which the superheated steam passes;
receiving an input of a target dryness fraction in the second line;
determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of the steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction;
Including,
A method for controlling the wetness of steam , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第2のラインに加える水の量を決定するステップと、
を実行するように構成され、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である、蒸気の湿り度を制御するための制御装置。 receiving a flow rate of the steam from a flow meter disposed in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and converts the steam to superheated steam by adiabatic expansion;
receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer connected to an outlet of the pressure reducing means and disposed in a second line through which the superheated steam passes;
receiving an input of a target dryness fraction in the second line;
determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of the steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction;
is configured to run
A control device for controlling the wetness of steam, wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less .
前記減圧手段の出口に接続されかつ過熱蒸気を通過させる第2のラインに配置された温度計から、過熱蒸気の温度を受信するステップと、
前記第2のラインにおける目標の乾き度の入力を受け付けるステップと、
前記流量計から受信した前記蒸気の流量、前記温度計から受信した前記過熱蒸気の温度、および、前記目標の乾き度に基づいて、水供給手段から前記第2のラインに加える水の量を決定するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記減圧手段の前記出口における設定圧力は、大気圧以上かつ大気圧+100kPa以下の範囲である、プログラム。 receiving a flow rate of the steam from a flow meter disposed in a first line connected to an inlet of a pressure reducing means through which the steam passes and converts the steam to superheated steam by adiabatic expansion;
receiving a temperature of the superheated steam from a thermometer connected to an outlet of the pressure reducing means and disposed in a second line through which the superheated steam passes;
receiving an input of a target dryness fraction in the second line;
determining an amount of water to be added to the second line from a water supply means based on the flow rate of the steam received from the flow meter, the temperature of the superheated steam received from the thermometer, and the target dryness fraction;
Run the following on your computer :
The program , wherein the set pressure at the outlet of the pressure reducing means is in the range of atmospheric pressure or more and atmospheric pressure + 100 kPa or less.
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JP3444550B2 (en) * | 1994-03-15 | 2003-09-08 | 株式会社テイエルブイ | Steam dryness control device |
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