JPH1017911A - 羽口の破損診断方法 - Google Patents
羽口の破損診断方法Info
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- JPH1017911A JPH1017911A JP19533496A JP19533496A JPH1017911A JP H1017911 A JPH1017911 A JP H1017911A JP 19533496 A JP19533496 A JP 19533496A JP 19533496 A JP19533496 A JP 19533496A JP H1017911 A JPH1017911 A JP H1017911A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 羽口の微小なピンホール等の微小漏れのよう
な破損をも高精度かつ早期に検出する。 【解決手段】 羽口２の冷却系統毎の給水管３および排
水管９にそれぞれ設置した流量計５、１１の出力差（差
流量）を検出して羽口２の破損を検知する方法におい
て、差流量が予め定めた設定値を超えると、給水圧力を
変化させて炉内圧力との差圧を変化させたときの冷却水
の差流量との相関を求め、その相関から羽口２の破損か
計器誤差かを判別すると共に、羽口２の破損の場合は破
損口径の推定を行い、高精度かつ具体的な破損状況を把
握する。
な破損をも高精度かつ早期に検出する。 【解決手段】 羽口２の冷却系統毎の給水管３および排
水管９にそれぞれ設置した流量計５、１１の出力差（差
流量）を検出して羽口２の破損を検知する方法におい
て、差流量が予め定めた設定値を超えると、給水圧力を
変化させて炉内圧力との差圧を変化させたときの冷却水
の差流量との相関を求め、その相関から羽口２の破損か
計器誤差かを判別すると共に、羽口２の破損の場合は破
損口径の推定を行い、高精度かつ具体的な破損状況を把
握する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高炉、シャフト
炉、熱風炉等の送風羽口の破損を早期に検出できると共
に、破損口径を推定できる羽口の破損診断方法に関す
る。
炉、熱風炉等の送風羽口の破損を早期に検出できると共
に、破損口径を推定できる羽口の破損診断方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】高炉、シャフト炉、熱風炉等の送風羽
口、例えば、高炉の羽口は、熱風炉で１１００〜１２５
０℃の高温に加熱された空気を、高炉内へ均等に吹き込
むために設けられた吹き込み口であって、通常は銅製の
高速冷却法を用いたものが主流となっている。この羽口
の冷却方法では、溶銑による羽口の大破は少なく、例え
発生してもピンホール程度である。また、羽口の破損
は、溶銑による溶損の頻度は少なくなり、先端部の摩耗
が支配的となることから、小孔の時点での破損検知が必
要となってきている。
口、例えば、高炉の羽口は、熱風炉で１１００〜１２５
０℃の高温に加熱された空気を、高炉内へ均等に吹き込
むために設けられた吹き込み口であって、通常は銅製の
高速冷却法を用いたものが主流となっている。この羽口
の冷却方法では、溶銑による羽口の大破は少なく、例え
発生してもピンホール程度である。また、羽口の破損
は、溶銑による溶損の頻度は少なくなり、先端部の摩耗
が支配的となることから、小孔の時点での破損検知が必
要となってきている。
【０００３】従来の高炉羽口の破損検知方法としては、
炉内への漏水時に冷却水とコークスが反応するいわゆる
水性反応（Ｈ2Ｏ＋Ｃ→Ｈ2＋ＣＯ）によって生じる水素
（Ｈ2）ガス分析によって監視するか、もしくは羽口の
冷却水圧力を炉内圧力よりも低下させ、冷却水中に混入
するＣＯガスをガス分析により検知する方法が採用され
ていたが、外乱や操作性に問題があり、再現性や信頼度
の面で満足できるものではなかった。
炉内への漏水時に冷却水とコークスが反応するいわゆる
水性反応（Ｈ2Ｏ＋Ｃ→Ｈ2＋ＣＯ）によって生じる水素
（Ｈ2）ガス分析によって監視するか、もしくは羽口の
冷却水圧力を炉内圧力よりも低下させ、冷却水中に混入
するＣＯガスをガス分析により検知する方法が採用され
ていたが、外乱や操作性に問題があり、再現性や信頼度
の面で満足できるものではなかった。
【０００４】これらの対策としては、羽口の冷却水の給
排水管におけるいずれか一方にカルマン渦式流量計を設
け、この流量計における一定時間毎の流量積算値を正常
時における流量積算値および当該積算時の１つ以前の積
算値のいずれかと比較し、それが一定差以上となった場
合に警報を発し、さらにその差がより大きくなった場合
に給水側の遮断弁を閉鎖する方法（特公昭５１−６００
８号公報）、羽口の冷却水の給排水管に設置した冷却水
流量に比例する個数のパルスを出力するディジタル流量
計の出力差を利用して冷却水の漏洩を検知する装置にお
いて、ディジタル流量計の出力端子にそれぞれ接続すべ
き２個の計数回路と、該計数回路の動作時間および休止
時間を同期的かつ周期的に制御するタイミングコントロ
ール回路と、前記計数回路の出力差を演算する演算回路
と、該演算回路の出力を予め設定された許容値の大きさ
と比較する比較回路と、該比較回路の出力信号を連続的
に記憶する記憶回路と、前記比較回路および記憶回路の
各出力端子にそれぞれ接続した２個の警報器からなる装
置（特開昭５２−２８１４号公報）、すべての冷却系統
における給水流量計、排水流量計のそれぞれに積算回路
を接続し全積算回路の動作時間、休止時間を同一のタイ
ミングコントロール回路によって同期的かつ周期的に制
御しつつ、各冷却系統毎に前記給水流量計に接続した積
算回路の出力と前記排水流量計に接続した積算回路の出
力との差に相当する大きさの流量差信号を電気的に検出
し、該流量差信号を一方では記憶装置に入力して一定時
間記憶させ、他方では比較演算装置に入力してその設定
限界値、設定警戒値との比較を行い、該流量差信号の大
きさが限界値を超えたときならびに下回るが警戒値を超
える状態が一定時間以上継続するときにのみ、記憶装置
によるその時点までの流量差信号および／またはその時
点以降に発生する流量差信号を記録し、かつ警報器を動
作させる方法（特開昭５３−１２２４７５号公報）、各
羽口毎の流入流量と流出流量との流量差を演算し、該流
量差データを所定時間保持しておき、流量差データが設
定値を超えたときは、保持されていたデータを通常の記
録速度よりも速い速度で記録させることにより、高炉羽
口の破損状況を迅速かつ正確に把握する方法（特開昭５
９−６５７４３号公報）等が提案されている。
排水管におけるいずれか一方にカルマン渦式流量計を設
け、この流量計における一定時間毎の流量積算値を正常
時における流量積算値および当該積算時の１つ以前の積
算値のいずれかと比較し、それが一定差以上となった場
合に警報を発し、さらにその差がより大きくなった場合
に給水側の遮断弁を閉鎖する方法（特公昭５１−６００
８号公報）、羽口の冷却水の給排水管に設置した冷却水
流量に比例する個数のパルスを出力するディジタル流量
計の出力差を利用して冷却水の漏洩を検知する装置にお
いて、ディジタル流量計の出力端子にそれぞれ接続すべ
き２個の計数回路と、該計数回路の動作時間および休止
時間を同期的かつ周期的に制御するタイミングコントロ
ール回路と、前記計数回路の出力差を演算する演算回路
と、該演算回路の出力を予め設定された許容値の大きさ
と比較する比較回路と、該比較回路の出力信号を連続的
に記憶する記憶回路と、前記比較回路および記憶回路の
各出力端子にそれぞれ接続した２個の警報器からなる装
置（特開昭５２−２８１４号公報）、すべての冷却系統
における給水流量計、排水流量計のそれぞれに積算回路
を接続し全積算回路の動作時間、休止時間を同一のタイ
ミングコントロール回路によって同期的かつ周期的に制
御しつつ、各冷却系統毎に前記給水流量計に接続した積
算回路の出力と前記排水流量計に接続した積算回路の出
力との差に相当する大きさの流量差信号を電気的に検出
し、該流量差信号を一方では記憶装置に入力して一定時
間記憶させ、他方では比較演算装置に入力してその設定
限界値、設定警戒値との比較を行い、該流量差信号の大
きさが限界値を超えたときならびに下回るが警戒値を超
える状態が一定時間以上継続するときにのみ、記憶装置
によるその時点までの流量差信号および／またはその時
点以降に発生する流量差信号を記録し、かつ警報器を動
作させる方法（特開昭５３−１２２４７５号公報）、各
羽口毎の流入流量と流出流量との流量差を演算し、該流
量差データを所定時間保持しておき、流量差データが設
定値を超えたときは、保持されていたデータを通常の記
録速度よりも速い速度で記録させることにより、高炉羽
口の破損状況を迅速かつ正確に把握する方法（特開昭５
９−６５７４３号公報）等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭５１−６０
０８号公報、特開昭５２−２８１４号公報、特開昭５３
−１２２４７５号公報ならびに特開昭５９−６５７４３
号公報に開示の方法は、いずれも給水流量と排水流量と
の流量差あるいは一定時間毎の積算値と設定値を比較
し、羽口の破損有無を検知するものであるが、計測機器
については必ず零点のづれ（以下オフセット値という）
が発生するため、単なる流量差の比較や、健全積算値と
の比較のみでは、大破は別として微小なピンホール等の
微小漏れのような破損に関しては、破損であるとの断定
は極めて精度が悪くなる。
０８号公報、特開昭５２−２８１４号公報、特開昭５３
−１２２４７５号公報ならびに特開昭５９−６５７４３
号公報に開示の方法は、いずれも給水流量と排水流量と
の流量差あるいは一定時間毎の積算値と設定値を比較
し、羽口の破損有無を検知するものであるが、計測機器
については必ず零点のづれ（以下オフセット値という）
が発生するため、単なる流量差の比較や、健全積算値と
の比較のみでは、大破は別として微小なピンホール等の
微小漏れのような破損に関しては、破損であるとの断定
は極めて精度が悪くなる。
【０００６】上記従来技術においては、センサー特有の
オフセット値の問題を解決するのが不可欠な要素であ
り、単純に自動校正機能付きであれば良いのであるが、
給排水側に設置されている２個の流量計の校正タイミン
グを合わせるのは、かなり難しく、また、通常の高炉で
は、２０〜４０個の羽口が使用されていることから、例
え機能を持っていたとしても、誤警報等が生じ、使用上
の問題が生じる。
オフセット値の問題を解決するのが不可欠な要素であ
り、単純に自動校正機能付きであれば良いのであるが、
給排水側に設置されている２個の流量計の校正タイミン
グを合わせるのは、かなり難しく、また、通常の高炉で
は、２０〜４０個の羽口が使用されていることから、例
え機能を持っていたとしても、誤警報等が生じ、使用上
の問題が生じる。
【０００７】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、微小なピンホール等の微小漏れのような破損を
も高精度かつ早期に検出できる羽口の破損診断方法を提
供することにある。
解消し、微小なピンホール等の微小漏れのような破損を
も高精度かつ早期に検出できる羽口の破損診断方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の羽口の破損診
断方法は、給水流量と排水流量との差流量が予め定めた
設定値を超えると、給水圧力を変化させて炉内圧力との
差圧を変化させたときの冷却水の差流量との相関を求
め、その相関から羽口の破損か計器誤差かを判別すると
共に、羽口の破損の場合は破損口径の推定を行い、高精
度かつ具体的な破損状況を把握することとしている。こ
のように、差流量が予め定めた設定値を超えると、給水
圧力を変化させて炉内圧力との差圧を変化させたときの
冷却水の差流量との相関を求め、その相関から羽口の破
損か計器誤差かを判別すると共に、羽口の破損の場合は
破損口径の推定を行うことによって、オフセット値によ
って生じた差流量か、破損によって生じた差流量かを判
別することができ、微小なピンホール等の微小漏れのよ
うな破損をも高精度かつ早期に検出することができると
共に、破損状況をも容易に把握することができる。
断方法は、給水流量と排水流量との差流量が予め定めた
設定値を超えると、給水圧力を変化させて炉内圧力との
差圧を変化させたときの冷却水の差流量との相関を求
め、その相関から羽口の破損か計器誤差かを判別すると
共に、羽口の破損の場合は破損口径の推定を行い、高精
度かつ具体的な破損状況を把握することとしている。こ
のように、差流量が予め定めた設定値を超えると、給水
圧力を変化させて炉内圧力との差圧を変化させたときの
冷却水の差流量との相関を求め、その相関から羽口の破
損か計器誤差かを判別すると共に、羽口の破損の場合は
破損口径の推定を行うことによって、オフセット値によ
って生じた差流量か、破損によって生じた差流量かを判
別することができ、微小なピンホール等の微小漏れのよ
うな破損をも高精度かつ早期に検出することができると
共に、破損状況をも容易に把握することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】羽口破損時の炉内への漏水量（Δ
Ｑ）は、給水圧力（Ｐｗ）と炉内圧力（Ｐｉ）との差圧
および開口面積（Ａ）で決定され、下記（１）式で示さ
れる。また、給水流量と排水流量との差流量は、下記
（２）式で示される。 ΔＱ＝αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］……（１）式 ΔＱ＝Ｑ1−Ｑ2……（２）式 ただし、α ： 係数、Ａ ： 開口面積（破断時の断
面積）、ｇ ： 重力加速度、Ｐｗ ： 給水圧力、Ｐ
ｉ ： 炉内圧力、γ ： 水の比重、ΔＱ： 炉内へ
の漏水量（差流量）、Ｑ1：給水流量、Ｑ2 ： 排水流
量である。
Ｑ）は、給水圧力（Ｐｗ）と炉内圧力（Ｐｉ）との差圧
および開口面積（Ａ）で決定され、下記（１）式で示さ
れる。また、給水流量と排水流量との差流量は、下記
（２）式で示される。 ΔＱ＝αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］……（１）式 ΔＱ＝Ｑ1−Ｑ2……（２）式 ただし、α ： 係数、Ａ ： 開口面積（破断時の断
面積）、ｇ ： 重力加速度、Ｐｗ ： 給水圧力、Ｐ
ｉ ： 炉内圧力、γ ： 水の比重、ΔＱ： 炉内へ
の漏水量（差流量）、Ｑ1：給水流量、Ｑ2 ： 排水流
量である。
【００１０】したがって、給水側と排水側の流量計の差
（差流量）は、給水圧力と炉内圧力との差圧によって変
化するため、もし羽口の破損によって差流量が発生した
のであれば、一方の圧力を変化させた場合、差流量は変
化するはずである。この場合炉内圧力は、操業安定性確
保の面から操作できないので、給水圧力側を変化させる
のであるが、この変化時のパターンを解り易くまとめる
と図２のようになり、（Ｐｗ−Ｐｉ）とΔＱの相関図の
回帰線は、下記（３）式で示される。この場合、通常運
転点の差圧ΔＰNを基準として給水圧力と炉内圧力との
差圧をΔＰ1、ΔＰ2に変化させる。 ΔＱ＝αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］＋β……（３）式
（差流量）は、給水圧力と炉内圧力との差圧によって変
化するため、もし羽口の破損によって差流量が発生した
のであれば、一方の圧力を変化させた場合、差流量は変
化するはずである。この場合炉内圧力は、操業安定性確
保の面から操作できないので、給水圧力側を変化させる
のであるが、この変化時のパターンを解り易くまとめる
と図２のようになり、（Ｐｗ−Ｐｉ）とΔＱの相関図の
回帰線は、下記（３）式で示される。この場合、通常運
転点の差圧ΔＰNを基準として給水圧力と炉内圧力との
差圧をΔＰ1、ΔＰ2に変化させる。 ΔＱ＝αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］＋β……（３）式
【００１１】図２中の黒○印の（ア）の曲線は、実際に
破損したときのデータで、破損状況（断面積）によって
決まる定数であるαＡ、流量計のオフセット値βは一定
であるから、差流量ΔＱは√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］
に比例する。一方、×印の（イ）の曲線は、最初からオ
フセット値（β’）が支配的で、差流量（ΔＱ）が発生
していた場合であっても、炉内圧力と給水圧力の差圧を
変化させても、殆ど定値で変化しない、すなわち、回帰
式で見ると、αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］≪βとな
り、破損、未破損の判別が可能である。
破損したときのデータで、破損状況（断面積）によって
決まる定数であるαＡ、流量計のオフセット値βは一定
であるから、差流量ΔＱは√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］
に比例する。一方、×印の（イ）の曲線は、最初からオ
フセット値（β’）が支配的で、差流量（ΔＱ）が発生
していた場合であっても、炉内圧力と給水圧力の差圧を
変化させても、殆ど定値で変化しない、すなわち、回帰
式で見ると、αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］≪βとな
り、破損、未破損の判別が可能である。
【００１２】この発明では、上記のような基本原理に従
い、炉内圧力と給水圧力の各差圧の条件毎にデータの採
取を行い、それらを数値処理して回帰式を求め、その時
の回帰式の差圧の項｛αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）
γ］｝とオフセット値（β）を求めるのである。最初に
差圧の項の｛αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］｝からα
Ａを求めると、破損部の開口直径（Ｄ）が次式により求
められ、微小なピンホールなのか、直径１〜２ｍｍ程度
の比較的大きな破損なのかを判別することができる。 Ｄ＝√［（４αＡ）／π］ α＝１とすると、Ｄ＝√
［（４／π）Ａ］
い、炉内圧力と給水圧力の各差圧の条件毎にデータの採
取を行い、それらを数値処理して回帰式を求め、その時
の回帰式の差圧の項｛αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）
γ］｝とオフセット値（β）を求めるのである。最初に
差圧の項の｛αＡ√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］｝からα
Ａを求めると、破損部の開口直径（Ｄ）が次式により求
められ、微小なピンホールなのか、直径１〜２ｍｍ程度
の比較的大きな破損なのかを判別することができる。 Ｄ＝√［（４αＡ）／π］ α＝１とすると、Ｄ＝√
［（４／π）Ａ］
【００１３】また、前記回帰式より通常運転点の差流量
（ΔＱN）と差圧が零になった時の差流量（ΔＱ0）を比
較し、例えば、ΔＱ0／ΔＱN≧０．９０であれば、オフ
セット発生による誤差と判別し、流量計の零点調整を行
う処置を実施し、ΔＱ0／ΔＱN＜０．９０であれば、羽
口破損とみなして炉内へ大量の水が入らないように給水
圧力、水量調整を行うのである。
（ΔＱN）と差圧が零になった時の差流量（ΔＱ0）を比
較し、例えば、ΔＱ0／ΔＱN≧０．９０であれば、オフ
セット発生による誤差と判別し、流量計の零点調整を行
う処置を実施し、ΔＱ0／ΔＱN＜０．９０であれば、羽
口破損とみなして炉内へ大量の水が入らないように給水
圧力、水量調整を行うのである。
【００１４】
実施例１ 以下にこの発明の羽口の破損診断方法の詳細を実施の一
例を示す図１に基づいて説明する。図１はこの発明の羽
口の破損診断方法を備えた高炉羽口冷却系統の概略説明
図である。図１において、１は給水ヘッダーで、図示し
ない給水設備から送水された冷却水が供給されている。
給水ヘッダー１と羽口２とを接続する給水管３には、給
水ヘッダー１側から入口弁４、給水側電磁流量計５、流
量調整弁６、給水圧力計７の順に設置され、給水ヘッダ
ー１から冷却水が給水管３の入口弁４、給水側電磁流量
計５、流量調整弁６、給水圧力計７を経由して羽口２に
供給される。８は排水ヘッダーで、図示しない排水溝へ
冷却水を排出する。排水ヘッダー８と羽口２とを接続す
る排水管９には、羽口２側から流量調整弁１０、排水側
電磁流量計１１、排水三方弁１２、出口弁１３の順に設
置され、羽口２から冷却水が流量調整弁１０、排水側電
磁流量計１１、排水三方弁１２、出口弁１３を経由して
排水ヘッダー８に排出されるよう構成されている。
例を示す図１に基づいて説明する。図１はこの発明の羽
口の破損診断方法を備えた高炉羽口冷却系統の概略説明
図である。図１において、１は給水ヘッダーで、図示し
ない給水設備から送水された冷却水が供給されている。
給水ヘッダー１と羽口２とを接続する給水管３には、給
水ヘッダー１側から入口弁４、給水側電磁流量計５、流
量調整弁６、給水圧力計７の順に設置され、給水ヘッダ
ー１から冷却水が給水管３の入口弁４、給水側電磁流量
計５、流量調整弁６、給水圧力計７を経由して羽口２に
供給される。８は排水ヘッダーで、図示しない排水溝へ
冷却水を排出する。排水ヘッダー８と羽口２とを接続す
る排水管９には、羽口２側から流量調整弁１０、排水側
電磁流量計１１、排水三方弁１２、出口弁１３の順に設
置され、羽口２から冷却水が流量調整弁１０、排水側電
磁流量計１１、排水三方弁１２、出口弁１３を経由して
排水ヘッダー８に排出されるよう構成されている。
【００１５】１４は破損診断制御部で、給水側電磁流量
計５および排水側電磁流量計１１で計測された給水流量
および排水流量が入力されると共に、給水圧力計７で計
測された給水圧力が入力される。また、破損診断制御部
１４には、羽口２近傍に設けた炉内圧力計１５で計測さ
れた炉内圧力が入力される。１６は破損診断制御部１４
に設定値を入力するためのキーボードである。破損診断
制御部１４は、給水側電磁流量計５および排水側電磁流
量計１１で計測された給水流量と排水流量の差流量（Δ
Ｑ）を前記（１）式および（２）式により演算し、キー
ボード１６から予め入力されている設定値と比較して常
時監視するよう構成されている。
計５および排水側電磁流量計１１で計測された給水流量
および排水流量が入力されると共に、給水圧力計７で計
測された給水圧力が入力される。また、破損診断制御部
１４には、羽口２近傍に設けた炉内圧力計１５で計測さ
れた炉内圧力が入力される。１６は破損診断制御部１４
に設定値を入力するためのキーボードである。破損診断
制御部１４は、給水側電磁流量計５および排水側電磁流
量計１１で計測された給水流量と排水流量の差流量（Δ
Ｑ）を前記（１）式および（２）式により演算し、キー
ボード１６から予め入力されている設定値と比較して常
時監視するよう構成されている。
【００１６】また、破損診断制御部１４は、給水流量と
排水流量の差流量（ΔＱ）が設定値を超えると、警報を
発すると共に、入口弁４を徐々に絞り込み、羽口給水圧
力Ｐｗが炉内圧力計１５から入力される炉内圧力Ｐｉよ
り高い条件下（Ｐｗ＞Ｐｉ）で、通常運転時の炉内圧力
Ｐｉと羽口給水圧力Ｐｗの差圧（ΔＰN）を、例えば、
８０％、６０％、３０％と段階的に低下させ、各段階毎
に給水流量と排水流量の差流量データを演算する。この
場合の演算する差流量データは、前記した３パターンに
限定されるものではなく、０％以上の条件でｎ数を増加
させることもできる。また、入口弁４の絞り込み操作
は、手動または遠隔操作でもよく、その操作は羽口給水
圧力Ｐｗと炉内圧力Ｐｉとの差（Ｐｗ−Ｐｉ）を監視し
て、その条件内で行うことが重要である。例えば、Ｐｗ
−Ｐｉ＜０の条件になると、炉内ガスが羽口２内に逆流
し、粉塵等の内容物が排水側を閉塞し、冷却水の流れが
遮断されて大破に至る場合もある。
排水流量の差流量（ΔＱ）が設定値を超えると、警報を
発すると共に、入口弁４を徐々に絞り込み、羽口給水圧
力Ｐｗが炉内圧力計１５から入力される炉内圧力Ｐｉよ
り高い条件下（Ｐｗ＞Ｐｉ）で、通常運転時の炉内圧力
Ｐｉと羽口給水圧力Ｐｗの差圧（ΔＰN）を、例えば、
８０％、６０％、３０％と段階的に低下させ、各段階毎
に給水流量と排水流量の差流量データを演算する。この
場合の演算する差流量データは、前記した３パターンに
限定されるものではなく、０％以上の条件でｎ数を増加
させることもできる。また、入口弁４の絞り込み操作
は、手動または遠隔操作でもよく、その操作は羽口給水
圧力Ｐｗと炉内圧力Ｐｉとの差（Ｐｗ−Ｐｉ）を監視し
て、その条件内で行うことが重要である。例えば、Ｐｗ
−Ｐｉ＜０の条件になると、炉内ガスが羽口２内に逆流
し、粉塵等の内容物が排水側を閉塞し、冷却水の流れが
遮断されて大破に至る場合もある。
【００１７】破損診断制御部１４は、演算した差流量デ
ータ毎に差流量（ΔＱ）をプロットし、その回帰式を求
める。例えば、炉内圧力：３．２ｋｇ／ｃｍ2、羽口給
水圧力７．０ｋｇ／ｃｍ2で直径約２ｍｍのピンホール
がある場合、（この時α＝１、β＝０とすると） ΔＱ＝（π／４）Ｄ2×√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］×３６００ ＝３．１４×１０-6×√［２×９．８（７．０−３．２）×１０4×０． ００１］×３６００ ＝０．３１ｍ3／ｈｒ の差流量が理論的に発生しており、前記通常運転時の炉
内圧力Ｐｉと羽口給水圧力Ｐｗの差圧の８０％、６０
％、３０％の場合における差圧（ΔＰ）と差流量（Δ
Ｑ）は、表１の通りとなる。
ータ毎に差流量（ΔＱ）をプロットし、その回帰式を求
める。例えば、炉内圧力：３．２ｋｇ／ｃｍ2、羽口給
水圧力７．０ｋｇ／ｃｍ2で直径約２ｍｍのピンホール
がある場合、（この時α＝１、β＝０とすると） ΔＱ＝（π／４）Ｄ2×√［２ｇ（Ｐｗ−Ｐｉ）γ］×３６００ ＝３．１４×１０-6×√［２×９．８（７．０−３．２）×１０4×０． ００１］×３６００ ＝０．３１ｍ3／ｈｒ の差流量が理論的に発生しており、前記通常運転時の炉
内圧力Ｐｉと羽口給水圧力Ｐｗの差圧の８０％、６０
％、３０％の場合における差圧（ΔＰ）と差流量（Δ
Ｑ）は、表１の通りとなる。
【００１８】
【表１】
【００１９】実際には、上記のように差流量（ΔＱ）の
指示が減少するのであるが、多少の誤差もあることから
データにバラツキが発生するので、破損診断制御部１４
は、前記（３）式に示したとおり、これらのデータの回
帰式を求めるのである。
指示が減少するのであるが、多少の誤差もあることから
データにバラツキが発生するので、破損診断制御部１４
は、前記（３）式に示したとおり、これらのデータの回
帰式を求めるのである。
【００２０】破損診断制御部１４は、前記により求めた
回帰式の差圧の項｛αΑ√［２ｇ（ΔＰ）γ］｝のαＡ
から破損部の孔径（Ｄ）を求めると共に、計器のオフセ
ット値βを求め、前記したとおり、羽口２の破損なの
か、計器の誤差によるものなのかを判別するのである。
この場合、例えば、直径２ｍｍの孔径では、通常０．３
１ｍ3／ｈｒの漏洩量（差流量）のものが、通常運転時
の炉内圧力と羽口給水圧力の差圧を３０％まで低減させ
ると、０．１７ｍ3／ｈｒ［√（０．３）］約０．５５
倍に低下し、電磁流量計５、１１の精度内で十分に把握
することができる。なお、電磁流量計５、１１には、ダ
ンピング時定数（Ｔ）がセット（今回の場合１０秒）さ
れており、数値が安定するまでに時間遅れが発生するこ
とから、給水圧力変更後５Ｔ後（今回の場合５０秒後）
からデータ採取を行う。したがって、サンプリングタイ
ミングを表すと、図３のようになる。
回帰式の差圧の項｛αΑ√［２ｇ（ΔＰ）γ］｝のαＡ
から破損部の孔径（Ｄ）を求めると共に、計器のオフセ
ット値βを求め、前記したとおり、羽口２の破損なの
か、計器の誤差によるものなのかを判別するのである。
この場合、例えば、直径２ｍｍの孔径では、通常０．３
１ｍ3／ｈｒの漏洩量（差流量）のものが、通常運転時
の炉内圧力と羽口給水圧力の差圧を３０％まで低減させ
ると、０．１７ｍ3／ｈｒ［√（０．３）］約０．５５
倍に低下し、電磁流量計５、１１の精度内で十分に把握
することができる。なお、電磁流量計５、１１には、ダ
ンピング時定数（Ｔ）がセット（今回の場合１０秒）さ
れており、数値が安定するまでに時間遅れが発生するこ
とから、給水圧力変更後５Ｔ後（今回の場合５０秒後）
からデータ採取を行う。したがって、サンプリングタイ
ミングを表すと、図３のようになる。
【００２１】また、この発明においては、前記したとお
り、羽口給水圧力Ｐｗと炉内圧力Ｐｉの差圧ΔＰを変化
させることを条件の１つとして挙げていることから、図
１に示す系統図では、給水入口の圧力計７により計測さ
れた圧力を代表点として採用しており、そのまま炉内圧
力と比較するのではなく、圧力計７の設置位置から羽口
２の先端までの圧力損失分を差引く。さらに、羽口２の
先端部分は、高流速となっていることから動水圧の分だ
け静圧が低下するため、この分も含めて補正が必要とな
る。その補正式は下記のとおりである。
り、羽口給水圧力Ｐｗと炉内圧力Ｐｉの差圧ΔＰを変化
させることを条件の１つとして挙げていることから、図
１に示す系統図では、給水入口の圧力計７により計測さ
れた圧力を代表点として採用しており、そのまま炉内圧
力と比較するのではなく、圧力計７の設置位置から羽口
２の先端までの圧力損失分を差引く。さらに、羽口２の
先端部分は、高流速となっていることから動水圧の分だ
け静圧が低下するため、この分も含めて補正が必要とな
る。その補正式は下記のとおりである。
【００２２】圧力計７による計測圧力をＰw1とすると、
羽口２の先端部分の圧力は、 Ｐｗ＝Ｐw1−ΔＰw1−ＶN 2／（２ｇ）γ ただし、ΔＰw1は、その流量における圧力計７の設置位
置から羽口２の先端までの水側圧力損失で、設計流量Ｑ
Dの時の圧損をΔＰwDとする。データ採取時の給水流量
をＱNとすると、下記式により算出できる。 ΔＰw1＝ΔＰwD×（ＱN／ＱD）2 また、ＶN 2／（２ｇ）γは、羽口２の先端部分の動水圧
で、ＶNは給水流量がＱN時の先端流速を表す。設計流量
ＱD時の流速をＶDとすると、下記式により算出できる。 ＶN＝ＶD×（ＱN／ＱD） ただし、γは、冷却水の比重で、４０℃の場合９９２ｋ
ｇ／ｍ3である。
羽口２の先端部分の圧力は、 Ｐｗ＝Ｐw1−ΔＰw1−ＶN 2／（２ｇ）γ ただし、ΔＰw1は、その流量における圧力計７の設置位
置から羽口２の先端までの水側圧力損失で、設計流量Ｑ
Dの時の圧損をΔＰwDとする。データ採取時の給水流量
をＱNとすると、下記式により算出できる。 ΔＰw1＝ΔＰwD×（ＱN／ＱD）2 また、ＶN 2／（２ｇ）γは、羽口２の先端部分の動水圧
で、ＶNは給水流量がＱN時の先端流速を表す。設計流量
ＱD時の流速をＶDとすると、下記式により算出できる。 ＶN＝ＶD×（ＱN／ＱD） ただし、γは、冷却水の比重で、４０℃の場合９９２ｋ
ｇ／ｍ3である。
【００２３】以上の方法を採用することによって、微小
なピンホールによる水漏れ発見率が著しく向上し、計器
誤差と羽口破損によるものとの判別が可能となり、早期
処置により炉況の不安定化を回避できると共に、操業ト
ラブルの減少に大きく寄与することができる。また、こ
の発明は、高炉羽口に限らず、羽口ホルダーや反応炉の
冷却金物の破損検出用として適用することができる。
なピンホールによる水漏れ発見率が著しく向上し、計器
誤差と羽口破損によるものとの判別が可能となり、早期
処置により炉況の不安定化を回避できると共に、操業ト
ラブルの減少に大きく寄与することができる。また、こ
の発明は、高炉羽口に限らず、羽口ホルダーや反応炉の
冷却金物の破損検出用として適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】この発明の羽口診断方法は、差流量が予
め定めた設定値を超えると、給水圧力を変化させて炉内
圧力との差圧を変化させたときの冷却水の差流量との相
関を求め、その相関から羽口の破損か計器誤差かを判別
すると共に、羽口の破損の場合は破損口径の推定を行う
から、微小なピンホールによる水漏れ発見率が著しく向
上し、計器誤差と羽口破損によるものとの判別が可能と
なり、早期処置により炉況の不安定化を回避できると共
に、操業トラブルの減少に大きく寄与することができ
る。
め定めた設定値を超えると、給水圧力を変化させて炉内
圧力との差圧を変化させたときの冷却水の差流量との相
関を求め、その相関から羽口の破損か計器誤差かを判別
すると共に、羽口の破損の場合は破損口径の推定を行う
から、微小なピンホールによる水漏れ発見率が著しく向
上し、計器誤差と羽口破損によるものとの判別が可能と
なり、早期処置により炉況の不安定化を回避できると共
に、操業トラブルの減少に大きく寄与することができ
る。
【図１】この発明の羽口の破損診断方法を備えた高炉羽
口冷却系統の概略説明図である。
口冷却系統の概略説明図である。
【図２】羽口破損時の漏水量特性を示す羽口先端水圧と
炉内圧力との差圧ΔＰを変化させた場合の差流量ΔＱと
の関係を示すグラフである。
炉内圧力との差圧ΔＰを変化させた場合の差流量ΔＱと
の関係を示すグラフである。
【図３】データのサンプリングタイミングの説明図であ
る。
る。
１ 給水ヘッダー ２ 羽口 ３ 給水管 ４ 入口弁 ５ 給水側電磁流量計 ６、１０ 流量調整弁 ７ 給水圧力計 ８ 排水ヘッダー ９ 排水管 １１ 排水側電磁流量計 １２ 排水三方弁 １３ 出口弁 １４ 破損診断制御部 １５ 炉内圧力計 １６ キーボード
Claims (1)
- 【請求項１】 羽口の冷却系統毎の給水管および排水管
にそれぞれ設置した流量計の出力差（差流量）を検出し
て羽口の破損を検知する方法において、差流量が予め定
めた設定値を超えると、給水圧力を変化させて炉内圧力
との差圧を変化させたときの冷却水の差流量との相関を
求め、その相関から羽口の破損か計器誤差かを判別する
と共に、羽口の破損の場合は破損口径の推定を行い、高
精度かつ具体的な破損状況を把握することを特徴とする
羽口の破損診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19533496A JP3151803B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 羽口の破損診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19533496A JP3151803B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 羽口の破損診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1017911A true JPH1017911A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3151803B2 JP3151803B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=16339452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19533496A Expired - Fee Related JP3151803B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 羽口の破損診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151803B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012217418A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Suzumo Machinery Co Ltd | 押し寿司成形装置および押し寿司成形方法 |
| JP2020152963A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 日本製鉄株式会社 | 冷却方法および冷媒流通システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105264320B (zh) * | 2013-05-06 | 2017-06-30 | 技术资源有限公司 | 固体注射喷枪 |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP19533496A patent/JP3151803B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3151803B2 (ja) | 2001-04-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |