JPH08574Y2 - 給水制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【産業上の利用分野】 この考案は、多管式貫流ボイラー等のボイラにおける
給水制御装置に関するものである。

【従来の技術】

一般に、ボイラーは缶内水位が低いと、管壁の温度が
上昇して管壁の過熱、破損の危険を招き、水位が高いと
気水分離が充分に行われず、蒸気の乾き度が低下する。
そのため、缶体内の水位をある決まった範囲内に維持す
る必要があり、従来から種々の給水制御装置が提案さ
れ、実施されている。 例えば、多管式貫流ボイラーにおいては、第２図に示
すように、ボイラー（Ｂ）の缶体の外側に、水管（６）
と別置して水位検出ボックス（１）を設け、この水位検
出ボックス（１）内での水位が設定値に達しているかど
うかを検出し、その制御信号によって給水ポンプ（Ｐ）
をON-OFF制御している。 しかし、ボイラーの定常運転時には、水管（６）内の
水は加熱により泡を生じてみかけの水面が上昇すし、前
記水位検出ボックス（１）内の設定水位よりも高くなる
ため、蒸気の乾き度が悪化するという問題が生じる。 そこで、前記の設定水位を低く設定すると、ボイラー
（Ｂ）の起動時、特に冷態起動時においては、前記水管
（６）内の水位が概ね水位検出ボックス（１）内の水位
と同レベルになるため、水管（６）の上部が水で満たさ
れない状態となり、水管（６）が過熱して重大な支障を
もたらす。 この問題を解決するために当出願人は、第３図に示す
ようにボイラー（Ｂ）の上部管寄せ（５）に、水管
（６）内の水位を直接検出する検出器（７）を新たに設
け、この検出器（７）が水管（６）内の水と接する長さ
に対応する電気抵抗値から水管（６）内の水位を検出
し、この水位が設定水位より低ければ給水ポンプ（Ｐ）
を所定時間作動させるように構成した給水制御装置を先
に提案している（実開昭56-112405号公報参照）。

【考案が解決しようとする課題】

ところで、ボイラーの運転中においては、ボイラーに
対する負荷の変化や、これに対応して制御されるバーナ
の出力の変化等により、前記水管（６）内の液面は、水
のみの状態や蒸気気泡等を含んだ気液混合の２相流の状
態となり、この２相流状態においても気泡の発生量が大
きく異なる。 しかし、前記の給水制御では、検出器（７）が水管
（６）内の水と接する長さに対応する電気抵抗値によ
り、水管（６）内水位を検出しているため、水管（６）
内の気液混合状態によっては、電気抵抗値が変化し、設
定水位を検知できない場合がある。即ち、第４図
（ａ），（ｂ）に示すように、気液混合の２相流状態に
おいては泡の液膜によって水位検出器（７）と水管
（６）とが導通されるが、この液膜厚はボイド率（気液
中の気体の容積比）によって大きく異なり、電気抵抗値
が変化するためである。 従って、前記在来の給水制御装置において、必要以上
に給水されて水位が上昇し、これにより発生蒸気の乾き
度が低下する場合があり、一定の乾き度の蒸気を連続し
て得られないことがある。

【問題を解決するための手段】

この考案は、前記の問題点に鑑みてなされたもので、
ボイラーの缶体内の水位を制御する装置であって、前記
缶体を構成する水管の上部に挿入配置され、前記水位を
缶体との間の電気抵抗に基づいて直接的に検出する水位
検出器と、前記水管の温度を検出する温度センサーと、
前記缶体の内部の発生蒸気圧を検出する圧力センサー
と、前記水位検出器、温度センサー並びに圧力センサー
からの信号により、水管内の気液混合状態並びに水位を
判断し、この結果から所定の乾き度を維持すべく給水ポ
ンプの動作を制御する制御装置とを含むことを特徴とす
る給水制御装置である。

【作用】

この考案に係る給水制御装置によれば、ボイラー
（Ｂ）の缶体（８）内の水位、即ち水管（６）内の水位
を、缶体（８）を構成する水管（６）の上部に挿入配置
した水位検出器（10）によって直接検出すると共に、水
管（６）表面の温度並びに水管（６）内の発生蒸気圧と
を温度センサー（11）並びに圧力センサー（12）によっ
て検出することにより、これらの各信号により、制御装
置（13）が水管（６）内の気液混合状態と量を判断し
て、それに対応する最適水位となるように給水ポンプを
制御する。

【実施例】

第１図は、この考案に係る給水制御装置を前述した多
管式貫流ボイラに適用した一実施例を示すものである。 図面において、ボイラー（Ｂ）の缶体（８）は、複数の
水管（６）と、これら水管（６）の上端を接続した上部
管寄せ（５）と、これら水管（６）の下端を接続した下
部管寄せとで構成されている。 前記上部管寄せ（５）には、前記水管（６）内の水位
を直接検出するための水位検出器（10）が取付けられて
いる。この水位検出器（10）は、前述同様に水管（６）
内の水を介して缶体（８）との間で電気抵抗を検出する
ためのもので、前記缶体（８）（この実施例において
は、上部管寄せ（５））とは絶縁して取付けてあり、下
端が水管（６）内の所定位置にまで延びる電極棒として
ある。 また、前記水管（６）の外表面の適宜の位置には温度
センサー（11）が取付けられている。この温度センサー
（11）は、図示する実施例においては、前記水管（６）
の上方に取付けてあり、この水管（６）の過熱も同時に
監視する。 また、前記缶体（８）には、内部の発生蒸気圧を検出
する圧力センサー（12）を取付けてあり、その取付箇所
は、図示する実施例においては、前記缶体（８）を構成
する上部管寄せ（５）としてある。 前記の水位検出器（10）、温度センサー（11）、圧力
センサー（12）は、ボイラー（Ｂ）への給水を行う給水
ポンプ（Ｐ）を制御するための制御装置（13）に接続し
てある。この制御装置（13）は、前記水位検出器（1
0）、温度センサー（11）、圧力センサー（12）からの
各信号から、水管（６）内の気液混合状態や水位を判断
し、この結果から最適の水位に対応する水位検出器（1
0）の電気抵抗値を決定するものである。 そして、前記制御装置（13）は、前記の電気抵抗値の
最適値と水位検出器（10）からの電気抵抗値とが一致す
るように給水ポンプ（Ｐ）を作動させる。 この給水ポンプ（Ｐ）の制御方法としては、インバー
タ制御等のように給水ポンプ（Ｐ）の吐出量を制御する
のが好ましく、また、簡略にタイマー等を用いて給水時
間を制御する方法でもよい。 更に、この実施例において、前記制御装置（13）に
は、前記水位検出器（10）によって検出される電気抵抗
値が、所定値以上となると水管（６）内が低水位となっ
ていると判断し、所定時間給水することにより、前記水
管（６）の低水位による過熱を防止する機能をも付設し
てある。 また、この制御装置（13）によって制御可能な水位に
は上限と下限を設定してあり、この制御装置（13）によ
って算出される最適水位がこの範囲を外れる場合には、
事故防止のために何らかの警報装置あるいは安全装置が
作動するように構成してある。 以上の構成の給水制御装置において、前記の水位検出
器（10）、温度センサー（11）、圧力センサー（12）か
らの信号が制御装置（13）に入力されると、制御装置
（13）は、この３つの信号から前記水管（６）内の気液
混合状態及び水位を判断する。この際、前記水位検出器
（10）による電気抵抗値だけでは、ボイドの発生が少な
く水位が低くなる場合も、ボイドの発生が多く適正水位
である場合も同一に判断してしまう。そこで、蒸気圧力
センサー（12）によって缶体（８）内の蒸気圧力を監視
すると共に、前記温度センサー（11）によって水管
（６）の温度を監視することにより、蒸気の発生状況並
びに水管（６）の加熱状況を判断し、これらの判断と前
記の水位検出器（10）からの信号による判断とにより水
管（６）内の水位と気液混合状態の最終的判断を行う。
そして、前記制御装置（13）は、適正な乾き度が得られ
るように、この水位と気液混合状態に応じて、水位検出
器（10）における電気抵抗値を算出し、この値が得られ
るように上述方法で給水ポンプ（Ｐ）の動作を制御す
る。 即ち、この考案に係る給水制御装置によれば、ボイラ
ー本体の外側に、水位検出部を別置することなく、ボイ
ラー側のセンサーのみで燃焼負荷、缶水の濃縮に関係な
く、乾き度を良好に保つべく、水位を制御することがで
きる。

【考案の効果】

以上説明したように、この考案に係る給水制御装置に
よれば、ボイラーの缶体内の水位を電気抵抗値から直接
検出する水位検出器、水管表面の温度を監視する温度セ
ンサー、並びに、発生蒸気圧を検出する圧力センサーの
各信号から水管内の水の量及び気液混合状態を確実に判
断し、この結果から所定の乾き度を満足する適性な水位
となるように給水ポンプの作動を制御するため、外部か
らの負荷、缶水の濃縮度、燃焼量等に関係なく、しかも
水管の過熱等の障害を引き起こすことなく、所定の乾き
度の蒸気を安定して得ることができる。 更に、この考案に係る給水制御装置は、ボイラー本体
に従来の如き水位検出ボックス等を取付ける必要がなく
なるため、生産上、保守上のコストを低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る給水制御装置の一実施例を説
明するための概略構成図である。 第２図並びに第３図は、夫々従来の給水制御装置の例を
説明するための概略構成図である。 第４図（ａ），（ｂ）は、第３図に示す給水制御装置の
問題点を説明するための概略図である。 （Ｂ）……ボイラー本体 （Ｐ）……給水ポンプ （５）……上部管寄せ （６）……水管 （８）……缶体 （10）……水位検出器 （11）……温度センサー （12）……圧力センサー （13）……制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラーの缶体（８）内の水位を制御する
   装置であって、前記缶体（８）を構成する水管（６）の
   上部に挿入配置され、前記水位を缶体（８）との間の電
   気抵抗に基づいて直接的に検出する水位検出器（10）
   と、前記水管（６）の温度を検出する温度センサー（1
   1）と、前記缶体（８）の内部の発生蒸気圧を検出する
   圧力センサー（12）と、前記水位検出器（10）、温度セ
   ンサー（11）並びに圧力センサー（12）からの信号によ
   り、水管（６）内の気液混合状態並びに水位を判断し、
   この結果から所定の乾き度を維持すべく給水ポンプ
   （Ｐ）の動作を制御する制御装置（13）とを含むことを
   特徴とする給水制御装置。