JPH01201148A - 流体の乾燥率測定方法，エネルギ供給率測定方法，及び乾燥率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、蒸気動力処理部に供給される蒸気等の流体の
乾燥率の測定、特にこのような測定を行う方法及び装置
、更にはその測定された乾燥率を用いて処理プラントや
蒸気供給部に関する情報を得る方法に関する。

（２）従来の技術 従来の蒸気動力処理プラントでは、飽和蒸気はボイラか
ら蒸気供給本管を経て多数の各処理部へ供給される。各
処理部は、蒸気から大部分の凝縮液、即ち、湿気を、乾
燥率が典型的には０．９５から０．９９になるよう除去
するセパレータを経て供給本管から蒸気を引き出す。つ
いで処理部熱交換器内の茂気から大部分の熱が除去され
、その蒸気が凝縮液戻りラインを経てボイラへ戻される
と、凝縮される。

また、セパレータと処理部熱交換器との間の蒸気ライン
に流量計と、温度或いは圧力センサとを設けることが知
らね５゛でいる。これら機器からの測定値は流量／エネ
ルギコンピュータへ送う、ｔＬ、同コンピュータはエネ
ルギが処理部へ供給される比率を推定することができる
。

（３）発明が解決しようとする課題 しかし、このエネルギ消費率を正確に測定する場合には
、処理部へ供給される蒸気の性質または乾燥率も知る必
要がある。飽和蒸気流の乾燥率を決定する従来の方法を
使用する場合、サンプルとして蒸気流を取り出してから
、そのサンプルを過熱させるのに必要な減圧度を計算す
るか（絞り熱量測定）、或いはその蒸気流の密度と温度
とを同時に測定することが必要である。しかし、流体の
抽出サンプルは蒸気流全体を表わしていないかも知れず
測定値は大幅に不正確になる可能性がある。

そこで本発明は、乾燥率の計算値が流量／エネルギコン
ピュータにも入力されるように、処理部に供給される蒸
気流全体の乾燥率を計算する連続的で且つオンライン式
の方法を提供することを目的とするものである。

Ｂ１発明の構成 （１）課題を解決するための手段 本発明の第１の側面によれば、蒸気セパレータを経て処
理部に供給される流体の乾燥率を計算する方法において
、複数の入力蒸気及び凝縮液の質量流量と複数の入力流
体温度或いは圧力下での前記セパレータの効率の値を記
憶し、前記処理部に供給される流体の質量流量と、温度
或いは圧力とを測定し、セパレータにより流体から除去
される凝縮液の質量流量を測定し、測定された前記質量
流量と前記温度或いは圧力とを前記セパレータの対応す
る記憶効率値に関連付け、測定された前記質量流量と前
記セパレータの対応する記憶効率値に基づいて前記処理
部に供給される流体の乾燥率を計算する各行程よりなる
、流体の乾燥率計算方法が提供される。

飽和蒸気の温度と圧力との間には周知の一定関係がある
ので、いずれのパラメータも測定できる。

しかし、温度測定は一般に、圧力測定よりも正確で安価
であるから、この方法が好ましい。

ここで使用されている「セパレータの効率」という言葉
はセパレータにより除去される入力流体の全液相成分の
百分率として定義される。効率は、入力流体の圧力（従
って温度）と、蒸気及び凝縮液の質量流量の関数となる
。

本発明の第２の側面によれば、液体内容物の少なくとも
一部を除去するセパレータを経て蒸気を供給される蒸気
動力処理部へのエネルギ供給率を計算する方法において
、前記処理部へ供給される流体の質量流量と、温度或い
は圧力とを測定し、前記セパレータによって除去される
液体の質量流量を測定し、測定された前記質量流量、及
び前記温度或いは圧力、また前記セパレータの所定の分
離特性とを用いて、前記処理部に供給される流体の乾燥
率を計算し、計算された前記乾燥率に基づいて前記エネ
ルギ供給率を計算する各行程よりなる、エネルギ供給率
計算方法が提供される。

本発明の第３の側面によれば、蒸気セパレータを経て処
理部に供給される流体の乾燥率を計算する装置であって
、前記処理部への流体の供給率を示す信号を供給する第
１質量流量計と、前記セパレータによる凝縮液の除去率
を示す信号を供給する第２質量流量計と、前記処理部に
供給される流体の温度或いは圧力を示す信号を供給する
温度或いは圧力センサと、第１及び第２質量流量計と、
温度或いは圧力センサにより供給される信号を受け取り
、前記セパレータの記憶効率特性を用いて前記処理部に
供給される流体の乾燥率を計算するデータプロセッサと
よりなる、流体の乾燥率計算装置が提供される。

（２）作　用 前記によれば、処理部に供給される流体の乾燥率、更に
はエネルギ供給率が算出され、プラントの各処理部への
動力流体の供給状態を把握できる。

（３）実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に沿って詳細に説明す
る。

第１図は典型的な蒸気動力処理プラントを示しており、
飽和蒸気はボイラから蒸気供給本管１を経て多数の各処
理部へ供給される。蒸気はセパレータ２を経て処理部熱
交換器３へ送られる。セパレータ２内で飽和蒸気から大
部分の凝縮液が除去されるので、処理部熱交換器３へ供
給される蒸気の乾燥率は典型的に０．９５〜０．９９で
ある。処理部熱交換器３内で蒸気から大部分の熱が除去
され、蒸気を凝縮させる。凝縮液は蒸気トランプ４によ
って除去されて、逆止弁５を介して凝縮液戻りライン６
に沿いボイラに戻される。

セパレータ２の下流の入力蒸気ラインには処理部熱交換
器３に供給される蒸気の温度とその蒸気の供給率とを検
出するための蒸気質量流量計７及び温度センサ８が設け
られる。質量流量計７と温度サン七８とからの測定信号
はデータプロセッサ９へ入力される。第２温度センサ１
０は、処理部熱交換器３から除去され凝縮液戻りライン
６を経てボイラに戻される凝縮液の温度を検出する第２
温度センサｌＯからの温度測定信号もデータプロセッサ
９へ入力される。

セパレータ２により入力蒸気から除去された凝細波は第
２逆止弁１１と凝縮液戻りライン６とを経てボイラに戻
される。凝縮液はセパレータ２がら離れると、凝縮液質
量流量計１２及び凝縮液トラップ１３を通過する。これ
ら凝縮液質量流量計及びトラップは２つの液位センサ１
２ａ、１２ｂとソレノイド弁とより構成しても良い。こ
れらは第１図に示すようにデータプロセッサ９に接続さ
れて、凝縮液の液位が下方液位センサの設定レベルから
上方液位センサの設定レベルまで上がるのに要する時間
が凝縮液の質量流量の尺度として使用されるようになっ
ている。凝縮液の液位が上方液位センサの設定レベルに
達すると、ソレノイド弁が開き、凝縮液は下方液位セン
サの設定レベルよりも低くなるまで逆止弁１１を介して
排出される。

なお、第１図に示される装置は、実際には、特定のボイ
ラからの供給を受ける多数の処理部の１つに過ぎず、蒸
気を第２の処理部に供給するセパレータ１４も示されて
いる。

次に、本発明を第２図を参照して説明する。蒸気質量流
量計７、凝縮液質量流量計１２、蒸気温度センサ８及び
凝縮液温度サン七１０からの測定信号が送られる、例え
ばＭ２Ｏ０流量コンピユータ等のデータプロセッサ９で
計算が行われる。

しかし、必要な計算が行われる前に、セパレータの効率
特性の詳細をデータプロセッサ９に記憶させる必要があ
る。セパレータの効率はそこを通る蒸気の飽和温度と、
蒸気及び凝縮液の各質量流量とに依存することになろう
。従って、本発明を実施する前に、使用することになる
セパレータ、少なくとも特定のセパレータについて、入
力茶気温度の範囲そして凝縮液及び蒸気の質量流量の範
囲で試験を行ない、かかるセパレータの効率をこれら範
囲内で測定しなければならない。その後、その効率特性
をデータプロセッサ９に記憶させる。

データプロセッサ９は、総ての所要飽和温度での両相の
特定のエンタルピ表も記憶している。

第２図に示されている概略図は、蒸気質量流量計７とし
て、英国特願第８６２０９３１号に開示される如き回転
式可変差動変圧器を組込んだ流量計を使用する時に必要
な計算を示している。このような流量計では、質量流量
の尺度はフラップ角θから導き出される。一定のフラッ
プ角θが成る質量流量ホ。に対応するようにし、このホ
。が８バールで１００パーセント乾燥時の飽和蒸気の質
量流量となるよう装置の目盛を定めることもできる。従
って、測定されるホ。値は流量計を流れる蒸気の圧力及
び乾燥率の両方の差違分を補正したものでなければなら
ない。

温度センサ８によ、り検出された蒸気の温度ｔはデータ
プロセッサに記憶された牽引表から読み取られる気相密
度Ｒに相当する０次いで、Ｒｏを８バールの気相密度と
定義すれば、流量計で示される、作動圧下でのｌＯＯパ
ーセント乾燥飽和蒸気の質量流１　ｒｎ　ｓは次式によ
り得られる：ホＳ−ホ。５７− 次いで、セパレータに記憶された効率特性と、蒸気計算
値ホ８、更にセパレータにより除去された凝縮液の質量
流置市、を用いれば、セパレータの上流及び下流におけ
る蒸気流の乾燥率Ｆ、を計算することができる。下流側
の乾燥率は勿論処理部熱交換器３に供給される蒸気の乾
燥率である。

次に、処理部熱交換器へ供給される蒸気の乾燥率が一度
計算されると、蒸気流の乾燥率を補正して、処理部に供
給される蒸気の質量流量についてより正確な値を得るこ
とができる。事実、全質量流量ｒｎＴは上記計算値ホ、
と次式のように関連する。

ホ、−ホ３Ｆ７［ 従って、上記のように乾燥率を計算することによって、
流体の装置内への全質量流量を他の可能な方法よりも正
確に測定することができる。

他の方法として、上記質量流量計７の替りに、セパレー
タの前後で見られる圧力降下を測定する差圧センサを用
いてもよい。流れライン内での規則に関連するものとし
て特性数、圧力排出係数、即ちオイラー数ＥＵがある。

ＥＩＪは次式のように定義される。

３　Ｒｙ　ｚ ΔＰ：圧力降下 Ｒ；流体密度 ■：流速 ある種のセパレータ（例えば、バッフル型）ではＥＵは
一定であるため、差圧センサを使用して八Ｐの測定と、
流体温度（或いは圧力）の測定、従って飽和蒸気表から
のＲの測定により蒸気流速■（気相）が計算できる。

八Ｐに対する湿気のある流れの影響は無視できる程度の
ものなので、この方法で気相質量流量を計算できる。上
述のように、この流量値を、測定された凝縮液質量流量
と蒸気セパレータの公知の効率特性と共に用いれば、供
給蒸気の乾燥率を導き出すことができよう。

全質量流量が正確に算出されると共に、処理部に供給さ
れる蒸気の乾燥率が分かると、処理部へのエネルギ供給
率Ｐいが次式から計算される一Ｐ　ｉｌｌ＝ｍｔ　（ｌ
ｌｆｓ・Ｆａ＋ｈｔ−）ここで、ｈｌ、は飽和温度での
蒸発比熱、ｈｔｓは飽和温度での液相の比エンタルピで
ある。

更に、セパレータによる凝縮液除去によるエネルギ廃棄
率Ｐ□を計算することができる。従って、Ｐ　ｗａ＝ｍ
ｅ　　（ｈ　ｔａ　　ｈ　ｒｂ）ここで、ｈｔｂはボイ
ラ送り温度での凝縮液の比エンタルピである。

さらに、閉鎖系では、処理部から出る質量流量は処理部
内に入る質量流量と等しくなければならないので、エネ
ルギが処理部から戻される率ｐ　ｒｅ、も次式で計算で
きる： Ｐｌ。、＝ホｔ、ｈｒｃ ここで、ｈｆｃは処理部除去温度における凝縮液の比エ
ンタルピである。

従って、凝縮液をボイラに戻すことにより消費されるエ
ネルギの割合ｐ　ｗｂは次式で表わされる。

Ｐｏ＝ホｔ　（ｈｒｃｈｔｂ） Ｃ６発明の効果 以上のように、本発明によれば、処理部における動力消
費と効率とを従来に比べはるかに高い精度で計算するこ
とができる。

さらに、ボイラによる蒸気出力の乾燥率を測定すれば系
内の凝縮液がボイラのキャリーオーバーから生じるのか
、或いは遅滞、配管及びプラント設計の不良から生じる
のかを判断できる。従って、本発明はプラント全体にお
ける不十分な分離やトラッピング等の不効率性を明らか
にする方法をも提供するものである。種々の不効率の原
因が発見されれば、要求に応じてプラント効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法が使用される蒸気動力処理プ
ラントを示す概略ブロック図、第２図は蒸気動力処理部
へのエネルギ供給率を計算する、本発明による方法を示
すフロー図である。 １・・・蒸気供給本管、２・・・セパレータ、３・・・
処理部熱交換器、４・・・蒸気トラップ、５・・・逆止
弁、６・・・凝縮液戻りライン、７・・・蒸気質量流量
計、８・・・温度センサ、９・・・データプロセッサ、
１０・・・第２温度センサ、１１・・・第２逆止弁、１
２・・・凝ｊｉｉｆ液質量流量計、１２ａ、１２ｂ・・
・液位センサ、１３・・・凝縮液トラップ 特許出願人　　スパイラックス　サーコリミテッド 代理人　弁理士　　落　　合　　　　　　健同　　　　
　　　　１）　　中　　　　　隆　　　秀第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸気セパレータを経て処理部に供給される流体の
   乾燥率を計算する方法において、複数の入力蒸気及び凝
   縮液の質量流量と複数の入力流体温度或いは圧力下での
   前記セパレータの効率の値を記憶し、前記処理部に供給
   される流体の質量流量と、温度或いは圧力とを測定し、
   セパレータにより流体から除去される凝縮液の質量流量
   を測定し、測定された前記質量流量と前記温度或いは圧
   力とを前記セパレータの対応する記憶効率値に関連付け
   、測定された前記質量流量と前記セパレータの対応する
   記憶効率値に基づいて前記処理部に供給される流体の乾
   燥率を計算する各行程よりなる、流体の乾燥率計算方法
   。
2. （２）液体内容物の少なくとも一部を除去するセパレー
   タを経て蒸気を供給される蒸気動力処理部へのエネルギ
   供給率を計算する方法において、前記処理部へ供給され
   る流体の質量流量と、温度或いは圧力とを測定し、前記
   セパレータによって除去される液体の質量流量を測定し
   、測定された前記質量流量、及び前記温度或いは圧力、
   また前記セパレータの所定の分離特性とを用いて、前記
   処理部に供給される流体の乾燥率を計算し、計算された
   前記乾燥率に基づいて前記エネルギ供給率を計算する各
   行程よりなる、エネルギ供給率計算方法。
3. （３）蒸気セパレータを経て処理部に供給される流体の
   乾燥率を計算する装置であって、前記処理部への流体の
   供給率を示す信号を供給する第１質量流量計と、前記セ
   パレータによる凝縮液の除去率を示す信号を供給する第
   ２質量流量計と、前記処理部に供給される流体の温度或
   いは圧力を示す信号を供給する温度或いは圧力センサと
   、第１及び第２質量流量計と、温度或いは圧力センサに
   より供給される信号を受け取り、前記セパレータの記憶
   効率特性を用いて前記処理部に供給される流体の乾燥率
   を計算するデータプロセッサとよりなる、流体の乾燥率
   計算装置。