JPH03265909A - 熱量測定機能を有する蒸気用減圧弁 - 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】 産業上の利用分野 本発明は蒸気配管系に取り付１−）て、二次側の蒸気圧
力を一定の設定圧力に保つ減圧弁に関し、待に熱量測定
機能をも有する蒸気用減圧弁に関する。

各種生産工程においては、熱源として蒸気か最も広く使
用されている。ホイラー等で発生せしめられた蒸気を、
各生産工程に適した５力に減圧するために減圧弁か用い
られる。減圧弁により、最も生産性か高く且つ生産品の
品質を一定に維持するのに最適な圧力あるいは温度を有
する蒸気か供給せしめられる。また、各生産工程での熱
エネルキー消費鍛を把握し、生産性を維持しつつエネル
ギー損失を最少限にするＩ；めに蒸気の使用最すなわち
熱量を測定し監視することが重要となってくる。

従来の技術 従来は、熱量計を個別に設置して使用熱量の測定が行な
われていた。

本発明が解決しようとする課題 熱量計を個別に設置するのは配管系か複雑になり且つそ
の取り付けも繁雑なものであり、また、熱量計自身高価
なものでおり設備費かかさんでしまう間呟かあった。

従って本発明の技術的課題は、熱量計を別途設置する必
要がなく、安価に熱量を測定できるようにすることであ
る。

課題を解決する為の手段 上記の課題を解決する為に講じた本発明の技術的手段は
、気液分離部と液体排出弁を備えた減圧弁において、減
圧弁の主弁口の一次側と二次側にそれぞれの圧力値を検
出する圧力検出部材を配置すると共に、二次側にその温
度値を検出する温度検圧部材を配置し、上記圧力値と温
度値から減圧弁を通過する蒸気の乾き度を演算する乾き
度演韓手段と、上記液体排出弁から排出される液体量を
測定する液体量測定部材を配し、上記乾き度及び液体量
から減圧弁を通過する乾き蒸気量あるいは全流体量を演
算する流量演算手段と、当該流量あるいは上記液体量か
う、減圧弁に流入する流体の熱量市るいは減圧弁から排
出される流体の熱量あるいは減圧弁を通過する流体の熱
量を演算する熱量演算手段とからなるものである。

作用 減圧弁はその主弁口の絞り作用により高圧の一次側蒸気
を一定低圧の蒸気として二次側に供給する。従って減圧
弁を通過する蒸気は、必然的に絞られ断熱膨張による等
エンタルピー変化を行なっている。

等エンタルピー変化をする前の一次側の蒸気圧力と、変
化後の二次側の蒸気圧力および蒸気温度をそれぞれ検出
部材で検出し、演算部に入力することにより、既知の計
算式を用いて蒸気の乾き度を演算し算出することができ
る。

すなわち、モリエール線図より求めたり、あるいは、−
次側蒸気圧力の飽和水のエンタルピ：１１−１−次側蒸
気圧力の飽和蒸気のエンタルピ：１１”、二次側過熱蒸
気のエンタルピ：１２より、乾き度Ｘ′は、 Ｉｔ″−１２ Ｘ−＝１− １１”−ＩＩ’″ として乾き度演算手段によって求めることができる。

また、蒸気圧力か変わる場合は、減圧弁に一般的に設け
られている設定圧力変更手段によって二次側の設定圧力
を変更し、所定の減圧比を得ることにより測定すること
ができる。

また、より正確に蒸気の乾き度を測定する必要のある場
合は、減圧弁を保温材等で保温し断熱するものとする。

湿り蒸気中に含まれる液体（凝縮水）は気液分離部で分
離され、液体排出弁から排出されると共に液体量測定部
材でその量が測定される。

乾き度及び液体（凝縮水）量が求まると、ＱＯ・Ｉ　　
１−Ｑｄ　−１１”＝ （Ｑｏ　−Ｑｄ　）・Ｉ２ ここで、ＱＯ：気液分離部前の全流体量Ｑｄ　：気液分
離部で分離される液体量Ｉ　に湿り蒸気のエンタルピ ■　１′ニ一次側飽和水のエンタルピ Ｉ　２二二次側蒸気のエンタルピ また、 ｆ　　１＝（１−−１−Ｘ　（１１”−１１−＞Ｘ：湿
り蒸気の乾き度 ｉ　　１″ニ一次側飽和蒸気のエンタルピなる関係式、
及び、通常設計時に６いて明確化されてる気液分離部で
の分離効率をαとして、Ｘ−／Ｘ＝１／α なる関係式より、 Ｑｄ　　（ｉ　　２−１　１−） Ｑ　０＝ １２−１１−一αＸ−（Ｉ　　１″−１１−）式が成り
立ち、Ｑｄは液体量として、またＸ−は乾き度としてそ
れぞれ求まることにより、流量演算手段によって、ＱＯ
ｌすなわち気液分離器を備えた減圧弁に流入してくる全
流体量が求まる。また、（Ｑ　０−Ｑｄ　）・Ｘ′より
減圧弁を通過する乾き蒸気量も求まる。そして、Ｑ（１
−１１”より減圧弁から排出される流体の熱モが、（Ｑ
Ｏ−Ｑｄ）・Ｘ′・Ｉ　　１”　＋　（Ｑ　０−Ｑｄ　
）　　　（１−Ｘ−）・１１−より減圧弁を通過する流
体の熱量が、両者の合計より減圧弁に流入する流体の熱
量が、それぞれ熱量演算手段によって演算韓出される。

発明の効果 減圧弁の絞り作用を利用して蒸気の乾き度か求められ、
この乾き度と液体量とから蒸気流量を求め、減圧弁に流
入する熱量競るいは減圧弁から排出される熱量あるいは
減圧弁を通過する熱量を求めることができる。従って個
別の熱量計は不要となる。すなわち、分離効率が既知の
気液分離部と液体排出弁を備えた減圧弁に液体量測定部
材を追加するのみで、液体量はもちろん、乾き蒸気量、
全流体量、及び、それぞれの熱量も測定することかでき
る。

通常蒸気配管中を通過している湿り蒸気の乾き度は９０
％前後であり、液体量測定部材は全流体量の１０％程度
の流量を測定するものでよく、小型で安価なものとする
ことかできる。

実施例 上記の技術的手段の具体例を示ｙ天施例を説明する。（
第１図参照） 本実施例の減圧弁は、減圧弁部１と、通過蒸気中の液分
を分離する気液分離部２と、分離した液分を系外に排出
する液体排出弁３と、減圧弁の設定圧力を自動的に設定
する設定駆動部４と、各種演算を行なう演算部５及び減
圧弁の一次側に取り付けた圧力検出部材としての一次側
圧力センサー６、二次側に取り付けた二次側圧力センサ
ー７、同じく二次側に取り付けた温度検出部材としての
温度センサー８、及び、液体量測定部材９とから成る。

それぞれのセンサー６．７．８は一次側配管６０と二次
側配管６１上に取り付ける。−次側圧力センサー６は気
液分離部２と減圧弁部１の間に取り付けてもよい。

減圧弁部１は、弁ケーシング１０で入口１２゜主弁ロゴ
４．出口１６が形成される。入口１２は一次側の高圧流
体源に、出口１６は二次側低圧域に接続する。主弁口］
４は弁座部材１３で形成する。

ピストン２０をシリンダ２２内に摺動自在に配置し、ピ
ストン棒１５を主弁口１４を通して主弁１８に当接せし
める。

入口１２とピストン２０の上部空間、即ちピストン室１
７を連通する一次圧通路２４にパイロット弁２６を配置
する。

ダイヤフラム２８をその外周縁を７ランジ３０゜３２の
間に挟んで取り付ける。ダイヤフラム２８の下方空間は
二次圧通路３４を通して出口１６に連通する。また、パ
イロット弁２６の弁棒３６の頭部端面がダイヤフラム２
８の中央下面に当接する。弁棒３６は一次側流体圧力と
、パイロット弁２６の弁体を付勢するコイルばねの弾性
力でダイヤフラム２８に押し付けられている。

ダイヤフラム２８の上面にばね座３８を載置し、圧力設
定用のコイルばね４０をばね座３８とばね受け４２の間
に配置する。

設定駆動部４のカバー５０内に配した駆動用モータ５１
の出力軸５２の先端をばね受け４２に当接せしめる。駆
動用モータ５１の回転により、ばね受け４２が上下に変
位し、圧力設定ばね４０のダイヤフラム２８を押し下げ
る弾性力が変る。この圧力設定ばね４０の弾性力を基準
値として、ダイヤフラム２Ｂはその下面に作用する二次
側圧力に応じて湾曲し、弁棒３６を変位せしめてパイロ
ット弁２６を開閉せしめる。この結果、−次側流体がピ
ストン室１７に導入され、ピストン２０か駆動され、主
弁１８か変位せしめられる。参照番号６６は、圧力設定
を行なうための設定部（図示せず）を含む制御部である
。また、参照番号６５は、設定圧力や、下記に述べる演
算算出した蒸気の乾き度や、乾き蒸気流量や、全流体量
、あるいは、演算したそれぞれの熱量等を表示するため
の表示部である。

気液分離部２は、入口１２からスクリーン１９を介して
流入してきた蒸気を旋回せしめる旋回羽根５５と、旋回
して遠心力によりその液分が分離された後の蒸気が主弁
口１４へ至るための円筒状の隔壁部材５６とからなる。

ピストン２０が駆動され、主弁１８が変位せしめられる
と、入口１２の蒸気が主弁口１４を通って出口１６に流
れる。

これは二次側の蒸気圧力が低下すると主弁口１４が開き
、上昇すると閉じる様に自動的に作動する。

液体排出弁３は、気液分離部２で分離された液分が、弁
ケーシング１０の内周を沿って滴下し溜った分だけ自動
的に排出するもので、中空フロート５７をフロートカバ
ー５８で覆い、フロート５７に対向して配置したトラッ
プ弁座５９を取り付け、トラップ弁座５９の出口側７ｏ
を液体量測定部材９に接続したものである。

液体量測定部材９は、液体排出弁３がら排出される液体
のみを測定できる液体流量計１１を切換弁７１を介して
取り付けて形成し、測定結果を信号線７２を介して演算
部５に人力する。なお、液体量測定部材９としては、必
ずしも流量計を用いる必要はなく、例えば簡易的には、
液体排出弁３から排出される液体をバケツ等で受けその
重量を測定することにより求めることもできる。

入口１２から流入してきた液分を含む湿り蒸気は、気液
分離部２で水滴状の液分かほとんど遠心力で分離され、
乾き度が比較的高い状態となる。

乾き度：Ｘ−を測定する場合、温度センサー８の検出値
が安定した状態で、−次側配管６０に取り付Ｃプだ一次
側圧力センサー６により一次側蒸気圧力Ｐ１を検出し、
同時に主弁口１４を通過して絞られた後の蒸気の圧力Ｐ
２を二次側圧力センサー７で、温度Ｔ２を温度センサー
８で検出し、演算部５へ入力することにより、演算部５
内の乾き度演算手段（図示せず）及び記憶部（図示せず
）に記憶しておいたモリエール線図より既知の方法にて
演算算出する。あるいは、更に正確に求めるには、同じ
く記憶しておいた飽和蒸気衣及び過熱蒸気衣から、−次
側蒸気圧力Ｐ１の飽和水のエンタルピＩ　　１′　　−
次側蒸気圧力Ｐ１の飽和蒸気のエンタルピ１１″、二次
側蒸気の圧力Ｐ２、温度Ｔ２での過熱蒸気のエンタルピ
Ｉ　２を求め、１１”−Ｉ２ 乾き度：Ｘ−＝１− １１″−１１′ 式より演算算出することができる。この式を用いる場合
は、二次側の蒸気が過熱蒸気とならなければ演算できな
いが、本実施例においては、減圧弁に気液分離部２を組
込／νだことにより、減圧弁の主弁口１４にて絞られる
直前の蒸気の乾き度が比較的高くなり、主弁口１４通過
後の蒸気が過熱蒸気となりやすくなり、従って、上記式
を用いて演算算出することができる。

乾き度及び液体量が求まると、演算部５内の流量演算手
段（図示せず）により、上述した計算式を基に乾き蒸気
流量ヤ金流体量を求めることができ、更に、演算部５内
の熱量演算手段（図示せず）により、同じく上述した通
りに、減圧弁を通過する流体の熱量あるいは減圧弁から
排出される流体の熱量あるいは減圧弁に流入する流体の
熱量を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱量測定機能を有する蒸気用減圧弁の
実施例を示す断面構成図である。 １：減圧弁部　　　　　　２：気液分離部３：液体排出
弁 ５：演算部 ７：二次側圧力センサー ９：液体量測定部材 ４：設定駆動部 ６：−次側圧力センサ ８：温度センサー １４：主弁口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気液分離部と液体排出弁を備えた減圧弁において、
   減圧弁の主弁口の一次側と二次側にそれぞれの圧力値を
   検出する圧力検出部材を配置すると共に、二次側にその
   温度値を検出する温度検出部材を配置し、上記圧力値と
   温度値から減圧弁を通過する蒸気の乾き度を演算する乾
   き度演算手段と、上記液体排出弁から排出される液体量
   を測定する液体量測定部材を配し、上記乾き度及び液体
   量から減圧弁を通過する乾き蒸気量あるいは全流体量を
   演算する流量演算手段と、当該流量あるいは上記液体量
   から、減圧弁に流入する流体の熱量あるいは減圧弁から
   排出される流体の熱量あるいは減圧弁を通過する流体の
   熱量を演算する熱量演算手段とからなる熱量測定機能を
   有する蒸気用減圧弁。