JPS58138902A - ボイラ系における運転状態監視装置 - 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】 この発明はボイラ系における缶水の濃縮−状態と、蒸気
負荷の急変動と全自動的に監視するための運転状態監視
装置に係わり、特に、給水の断続制御における給水周期
の大幅な増減に基づいて、缶水製動状態と蒸気負荷の急
変動と営同時的に検出できるようにした運転状態監視装
置に関する。

一般に、ボイラ糸を長時間運転すると、缶水が濃縮化さ
れるので、缶水中に含捷れる溶解固形分等の不純物の濃
度が増大して、缶水中に気泡を生ずるものである。そし
て、かかる気泡が蒸気中に混入してキャリーオーバーを
生じ、ボイラ糸に接続されたバルブ等の関連機器の損傷
を招くことが知られている。

捷た、一般に、ボイラ糸では、給水周期に基づく各棟の
信号処理、典型的には、給水周期かある程度以上に長大
化したときは給水不全による空焚きの恐れがあるので、
これを防止すべく、燃焼系をインターロックすることが
行われている。

しかるところ、蒸気負荷が急変すると、後述するように
、見かけ上の給水周期が著しく長大化するのア、給水系
が正常であるにもがかわらず、燃焼系がしばしばインタ
ーロックされてしオい、運転操作が煩雑になるという問
題点がめった。

而して、キャリーオーバーを防ぎ、がっ、蒸って計測す
ることにより、蒸気の累積消費前に基づいて缶水濃縮度
を推量してこれがある程度増大したときには、ブローを
行い、更には、蒸気流量の変化に基づいて、蒸気負荷の
急変動を検出して、該変動がある程度以上であるときに
は、前記インターロック等の信号処理全無効にし、警報
表示ケ行うことが提案されてはいるものの、小形のボイ
ラ系では、ｌｔｔ計勿装備することの経済的負担が相対
的に大きくなるので、その採用が一般に困難であった。

従って、従前の小形のボイラ系では、ブローを実行すべ
き時期を正確に把握することができず、缶水を著しい濃
縮状態に至らしめ、キャリーオーバーを頻発させ、負荷
機器の損傷を招く危険性が極めて大であるという欠点に
加えて、蒸気負荷の急変動を検出して、給水周期に基づ
く各種の信号処理を速やかに無効ＫＬ、不都合な動作を
回避することが困難であるという難点を伴っていた。

給水の断続制御における給水周期が缶水洟輪状態下では
、大幅に減少し、蒸気負荷急変状態下では、大幅に増大
する現象に基づいて、給水周期と、二つの参照給水周期
との大小関係ケ比較判定することにより、上記欠点を除
法し、難点を克服し、缶水凝輔状態と蒸気負荷急変状態
とを自動的に監視できる優れたボイラ糸における運転状
態監楕装置を提供せんとするものであるつ上記目的に沿
うこの発明の構成は、下限水位センサと上限水位センサ
とを配設して水位検出部金形成し、上下限水位センサの
各々からの出力信号に応答してボイラに缶水を供給する
給水ポンプを始動あるいは停止させる給水制御部を設け
て、蒸気の消費に伴い缶水水位が降下して下限水位に到
達したときには、下限水位センサがとれを検出して下限
水位信号ヲ幻水制御部に送って給水ポンプを始動させ、
給水の開始に伴い缶水水位が上昇して上限水位に到達し
たときには、上限水位センサがこれを検出して上限水位
信＋５を給水制御部に送って、給水ポンプを停止させる
ようにした断続制御の給水制御系を備えたボイラ糸にお
いて、給水周期計測部でもって、給水ポンプが始動して
から停止するまでの給水期間と、給水ポンプが１、停止
してから始動するまでの給水停止期間とから欣る給水周
期を計測し、運転状態判定部で本って缶水＃組も、蒸気
負荷急変もない状態下での定常給水周期よりも小なる特
定値に設定された第一の参照給水周期と、該定常給水周
期よりも犬なる特定値に設定された第二の参照給水周期
の各々と、実際の給水周期との大小関係を比較し、該給
水周期が第一の参照給水周期以下であるときは、缶水濃
縮状態であることを判別し、一方、該給水周期が第二の
参照給水周期以上であるときは、蒸気負荷急変状態であ
ることを判別し、警報表示部にて、上記、それぞれの状
態を表わす警報信号全出力するようにしたことを特依と
するものである。

第１図〜第４図に基づいて、この発明の実施例の構成及
び動作を説明すれば以下の通りである。

第１図はこの発明の＃成が付設されるホイラ系の一部分
を抽出して示すブロック説明図である。同図において、
断面図で示す水管１は同形のものが多数、図示しない環
状の缶壁内周に立　　　１設され、水管１同思の上部は
互いに上部管をせ１ａでもって連通され、更に、その下
地は互いに下部管寄せ１ｂでもって連通されて、該缶壁
中心部に形成される燃焼室を囲んで、水管１の一側面１
ｃが該燃焼室に臨む受熱面となるように配置される。

上部管寄せ１ａと下部管寄せ１ｂ間には、連通管２が延
び、該連通管２中には、水位ケージ３と水位検出部２０
が介装される。

気水分耐器６はその頂壁から分離板６ａか垂下された密
閉箱から成ジ、上部管寄せ１ａのｙｉ部からは、蒸気管
５が蝙ひて気水分離器６の蒸気導入孔６ｂに接続され、
該分離器６の戻し孔６Ｃからは、戻し管Ｔが延ひて、逆
止弁Ｔａ全連じて下部管寄せ１ｂに接続され、更に、該
分離器６の蒸気排出孔６ｄからは、出力管８が延びて図
示しない蒸気負荷に接続される。

下部管寄せ１ｂには、給水ポンプ９の吐出口から勉びる
給水管１０が接続され、該ポンプ９の１吸込口に光示し
ない水源に接続される。

１１はブロー官である。

そして、給水管１ｏ２４して送り込まれた水は、水管１
内に缶水Ｗとして滞留し、その水位は連通管２を通じて
水位ケージ３と水位検出部２０に伝達される。

第２図はこの発明の実施例の構成を示すブロック図であ
れ、水位検出部２０は、連通管２に接続されていて、水
管１中の缶水水位に略々等しい水位に缶水でもって満た
きれた検出管２０ａ−と、缶水の下限水位りにその先端
が位置するように、該検出管２０ａ内に配設された下限
水位プローブ２０ｂと、缶水の上限水位Ｈにその先端が
位置するように、該検出管２０ａ内に配設嘔れた上限水
位プローブ２０ｃと、該検出’１２０ａ内の缶水中に埋
没した水中電極２０ｄと、水中電極２０ｄに一端が接続
された交流電曽２０ｅと、父流電＠２０ｅの他端と下限
水位プローブ２０ｂとの間に挿入された第一の電流検出
器２０ｆと、交流ｔ１．源２０ｅの他端と上限水位プロ
ーブ２０ｃとの間に挿入された第二の電流検出器２０ｇ
とから取る。

給水制御部２１は、第一の電流検出＆　２０ｆの出力端
子がそのセット端子に接続され、第二〇電流検出器２０
ｇの出力端子がインバータ２１ａを通じてそのリセット
端子に接続されたフリップフロップ２１ｂと、フリップ
フロップ２１ｂの正相出力端子がドライバ２１ｃｋ通じ
てその一端に接続され、その他端が電源線２１ｄ　Ｋ接
続さねたリレー２１ｅとから成り、リレー２１ｅの接点
２１’ｅは給水ポンプ９を駆動する電動＠９ａの電源供
給線９ｂに挿入される。

給水周期計測部２２は、クロックパルス発振器２２ａト
、枦−の単安定マルチバイブレータ２２ｂと、一つの入
力端子がクロックハルス発振器２２ａの出力端子に接続
され、もう一つの入力端子カ第一の単安定マルチバイブ
レーク２２ｂの補相出力端子に接続されたアンドケート
２２Ｃと、該ゲート２２Ｃに後続するカウンタ２２ｄと
、第一の単安定マルチバイブレーク２２ｂに後続し、そ
の補相出力端子がカウンタ２２ｄのクリア端子に接続さ
れた第二の単安定マルチバイブレータ２２ｅとから成シ
、第一の単安定マルチバイブレータ２２ｂの入力端子は
給水制御部２１に金管れるフリップフロップ２１ｂの正
相出力端子に接続される。

運転状態判定部２３はカウンタ２２ｄに後続し、そのロ
ード端子に卯−の単安定マルチバイブレータ２２ｂの正
相出力端子が接続されたディジタル・アナログ変換器２
３ａと、入力端子が該変換器２３ａの出力端子に接続さ
れ、第一、第二の参照入力端子ＲＦ１、ＲＦ２がそれぞ
れポテンショメータ２３ｂ　、　　２３ｃに接続された
ウインドコンノくレータ２３ｄとから欣る。

そして、該運転状態判定部２３に後続する警報信号部２
４は、第３図に示すように、ウィンドコンパレータ２３
ｄの第一、第二の出力端子０１．０２に二つの入力端子
が接続された第一のナンドゲ−）　２４ａと、そのセッ
ト端子が該ナントゲート２４ａの出力端子に接続され、
そのリセット端子がリセットボタン２４ｂに接続され、
史に、その”正相出力端子が第一の出力１２４ｃに接続
されるとともに、インバータ２４ｄとランプ２４ｅｔｍ
じて１！碑に接続された第一のフリップフロ・シブ２４
ｆと、該出力端子０１．０２に対してインバータ２４ｇ
、２４ｈを通じて二つの入力端子が接続された第二のナ
ントゲート２４ｉと、そのセット端子が脛ナントゲート
２４ｉの出力端子に接続さね、そのリセット端子がリセ
ットボタン２４ｊに接続され、更に、その正相出力端子
が第二の出力線２４ｋに接続されるとともに、インバー
タ２４１とランプ２４ｍｆ通じて電源に接続された第二
のフリップフロップ２４ｎとから成り、卯−１第二の出
力？ｊｌ−１２４ｃ　、　　２４には図示しない後続の
信号処理装置に延び、史に、リセットボタン２４ｂ　、
　　２４ｊ　（７）一端はそれぞれ抵抗器２４ｐ　、　
２４ｑを通じて１３．源に接続される。

第４図は水管１中の缶水水位、即ち、連通管２を通じて
検出管２０ａ中に導かれた缶水−水位の変化（Ａ）と、
第一、第二の電流検出器２０ｆ、２０ｇの出力信号（Ｂ
）、（Ｃ）と、フリップフロップ２１ｂの正相出力信号
■）と、第一、第二の単安定マルチバイブレータ２２ｂ
　、　２２ｅの正相出力色゛号（Ｅ）、（Ｆ）と、カウ
ンタ２２ｄの内容（Ｇ）とを対比して示す波形図である
。

先ず、上１ｔｔｔ成から成る水位検出部２０、給水制御
部２１に関して給水制御の動作を説明すれは以下の通り
である。

いま、第４図（Ａ）　ａに示すように、缶水水位が上下
限水位Ｈ，Ｌの間にあるときは、下限水位プローブ２０
ｂが水没して、水中電極２０ｄとの間が導通状態となシ
、交流電源２０ｅに対して第一の電流検出器２０ｆ１下
限水位プローブ２０ｂ１水中電極２０ｄから成る負荷回
路が形成されるので、第一の電流検出器２ｏｆＫｔ流が
流れ、これを検出して該検出器２０ｆは第４図（Ｂ）　
ｂに示すように、「１」を出力する。

一方、このとき、上限水位プローブ２０ｃは水没してい
ないので、第二の電流検出器２０ｇには、電流が流れず
、而して、第４図（Ｃ）　ｃに示すように、「０」を出
力する。そして、缶水水位が上昇して第４図（Ａ）　ｄ
に示すように、上限水位Ｈに到達すると、上限水位プロ
ーブ２０ｃが水没して、第二の電流検出６２０ｇが第４
図（Ｃ）　ｅに示すように、「１」を出力する。

かかる第二の電流検出器２０ｇが出力する上限水位信Ｍ
Ｓｚとしての反転出力信号はインバータ２１ａ　ｆ介し
てフリップフロップ２１ｂのリセット端子に供給され、
これを受けて、フリップフロップ２１ｂがリセットされ
、その正相出力信号は第４図の）ｆに示すように、「１
」からｒＯＪに反転する。

すると、ドライバ２１ｃが連断状態となり、リレー２１
ｅが非励磁状態となり、接点２１′ｅが開成し、電動＄
９ａへの１゛、源供給が断たれるので、水管１への給水
が停止する。

給水が停止すると、図示しない燃焼室からの熱により加
熱されている水管１中の缶水は第１図中点線矢印で示す
ように、上部寛奇せ１ａ内に蒸発し、更に、蒸気管５、
気水分離器６、を経て出力管８から負荷機器に向って排
出されるので、水管１中の缶水水位は第°４図（Ａ）　
ｇに示すように、除々に降下し、やがて、第４図（Ａ）
ｈに示すように、下限水位りに到達する。

このとき、い１１で水没していた下限水位プローブ２０
ｂが缶水水面から離れるので、第一の電流検出器２０ｆ
を通過していた電流が断たね、核検出器２０ｆは第４図
（Ｂ）ｉに示すように、「０」を出力する。

かかる第一の電流検出器２０ｆが出力する下限水位信号
Ｓｌとしての反転信号はフリップフロップ２１ｂのセッ
ト端子に供給され、これを受けて、該フリップフロップ
２１ｂがセットされ、その正相出力信号は第４図（Ｄ）
　ｊに示すように、「０」から「１」に反転する。

すると、ドライバ２１ｃが導通状態となり、リレー２１
ｅが励磁状態となり、接点２１’ｅが閉塵し、電動機９
ａへの％諒供給が開始されるので、水管１への給水が開
始される。

給水が開始されると、第１図中一点ｅｉ矢印で示すよう
に、給水ポンプ９から給水管１０を通じて水管１内に蒸
発パ量（流ｉｔ）以上の流量の缶水が導入されるので、
缶水水位は第４図（Ａ）ｋに示すように、比較的急速度
で上昇し、やがて、第４図（Ａ）ｌに示すように、上限
水位Ｈに刺通する。

このとき、いままで缶水水面から離れていた上限水位プ
ローブ２０ｃが水没するので、第二の電流検出器２０ｇ
が第４図（Ｃ）ｍに示すように、「１」全出力し、かか
る上限水位信号Ｓ２としての反転出力信号を受けて、フ
リップフロップ２１ｂがリセットし、その正相出力信号
が第４図の）ｎに示すように、再び、「０」に反転し、
而して、水管１への給水が停止される。

このようにして、フリップフロップ２１ｂが「０」にな
っていて水管１への缶水の供給が停止される給水停止期
間ＴＩと、該フリップフロップが「１」になっていて水
管１への缶水の供給が行わ勤る給水期間Ｔ２とから成る
給水周期Ｔが形成され、かかる給水周期ごとに実行され
る給水の断続制御が繰り返し行われることにより、水管
１中の缶水水位は上下限水位ＨＳＬ間に保たれるもので
ある。

続いて、給水周期計測部２２、運転状態刊定都２３、及
び誉報信号部２４に関して缶水濃動状恕と蒸気負荷急変
状態の監視動作を説明すれば以下の通りである。

第４図（Ａ）ｄ、同図（Ｄ）　ｆに示すように、缶水水
位が上限水位Ｈに到達してフリップフロップ２１ｂが「
０」に反転すると、この反転出力信号を受けてトリガさ
れ、第一の単安定マルチパイプレーク２２ｂが第４図（
Ｅ）０に示すように、準安定時間中「１」に反転するの
で、該マルチバイブレータ２２ｂの補相出力信号「０」
を一つの入力端子に受けてアンドケート２２ｃが閉じ、
クロックパルス発振器２２ａからカウンタ２２ｄへのク
ロックパルスの供給が断たれる。

すると、カウンタ２２ｄの計数動作が停止し、第４図（
Ｇ）　ｐに示すように、該カウンタ２２ｄの内容が一旦
静止し、このとき、同時に該マルチバイブレータ２２ｂ
の正相出力信号「１」をロード端子に受けて、ディジタ
ル・アナログ変換器２３ａが処理動作を開始する。

第一の単安定マルチバイブレータ２２ｂの準安定時間が
経過すると、その正相出力信号は「０」に復帰し、後続
する第二の単安定マルチバイブレータ２２ｅがトリガさ
ね、第４図１（Ｆ）ｑＫ示すように、準安定時間中「１
」に反転するので、該マルチバイフレータの補相出力信
号「０」をクリア端子に受けてカウンタ２２ｄがクリア
され、その内容゛が第４図（Ｇ）ｒに示すように、零に
保持される。

卯、二の単安定マルチバイブレータ２２ｅの準安定時間
が経過すると、その補相出力信号が「１」に復帰するの
で、カウンタ２２ｄに対する零保持が解除される。

このとき、すでに、第一の単安定マルチバイフレータ２
２ｂｉｊＯ」に復帰していて、アントゲ−）　２２ｃが
開いているので、カウンタ２２ｄはクロックパルスの計
数を開始し、その内容は第４図（Ｇ）　ｓに示すように
、経時的に増大する。

やがて、給水周期Ｔが経過し、第４図（Ａ）ｌ。

同図の）ｎに示すように、缶水水位が再び上限水位Ｈに
到達して、フリップフロップ２１ｂが「０」に反転する
と、前述のように、第一の単安定マルチバイブレータ２
２ｂが準安定状態に移行し、アンドゲート２２Ｃが閉じ
、第４図（Ｇ）　ｔに示すように、カウンタ２２ｄの内
容が静止するが、このときの、該カウンタ２２ｄの内容
は給水周期信号におけるクロックパルスの積算値である
ので、該カウンタ２２ｄは該周期Ｔをディジタル符号で
表わして成る給水周期信号Ｓ３を出力する。

該カウンタ２２ｄの内容が静止している期間中、第一の
単安定マルチバイブレータ２２ｂの正相出゛力がディジ
タル・アナログ変換器２３ａのロード端子に供給される
ので、該変換器２３ａは、静止している該カウンタ２２
ｄの内容、即ち、給水周期信号Ｓ３をロードして、これ
をアナログ電圧の給水周期信号Ｓ′３に変換して、次回
に新たな給水周期信号ＳＢ’にロードする着で該信号Ｓ
′３を継続的に出力する。

而して、ウィンドコンパレータ２３ｄの入力端子には、
給水８期信号Ｓ′３が供給され、更に、該コンパレータ
２３ｄの第一、第二の参照入力端子ＦＲｚ、ＦＲ，の各
々には、ポテンシ四メータ２３ｂでもって予め設定され
た第一の参照給水周期信号Ｓ４、ν０ち、缶水濃縮も、
蒸気負荷急変もない定常状態における定常給水筒ＥＴ、
以下の第一の参照給水周１ｇＪ％里を表わすアナログ電
圧と、同様に、ボテフシ１メータ２３ｃでもって予め設
定されたか二の参照給水周期信号５ｌｌｓ即ち、上記定
常給水周期Ｔ８以上の第二の参照給水周期Ｔ。２を表わ
すアナログ電圧とが供給される。

このとき、給水周期Ｔが、第４図（Ａ）に示すように、
定常給水周期Ｔ８であれば、該コンパレータ２３ｄＦｉ
、第一の参照給水周期信＋’５Ｓ４よりも大で、第二の
参照給水周期信号ＳＩｓよりも小なる給水周期信号Ｓ’
ｑをその入力端子に受けることになり、第一の出力端子
０１にｒｏｃｋ、？、二の出力端子０２に「１」をそれ
ぞわ出力する。

そして、この状態では、第一、第二のナンドゲー）　２
４ａ、　２４ｉが共に二つの入力端子のうち一方にのみ
「１」ヲ受けて「１」全出力するので、監？７２操作に
先がけて、リセットホタン２４ｂ、　２４ｊにより、リ
セッ１１れている第一、第二〇フリップフロップ２４ｆ
　、　　２４ｎはｒＯＪの−ｔｔにとどまシ、ランプ２
４ｅ　、　　２４ｍは共に消灯し、鉋−１第二ノ出力線
２４ｃ　、　２４ｋ　Ｋ　ｔｒｉ、管轄信号ｓ′６、ｓ
１７が供給される仁とはない。

しかるところ、一般に、ボイラの給水周期に関しては、
缶水の濃縮化がある程度進行すると、定常給水周期Ｔ、
よりも遥に短小の見かけ上の給水周期が散発的に相当の
確率で発生するものである。

かかる短小の給水周期を例示する波形図が第５図であわ
、第４１ｇ１（Ａ）に対応する。

水管１中の缶水がろる程度以上の濃縮状態に至ると、キ
ャリーオーバーを生じ、第１図中実線矢印で示すように
′、水管１中の缶水表面上部の蒸気で満たされた空間内
に、缶水の一部が運び出されるので、該空間内に蒸気と
水の二相流が発生する。

そして、缶水水位は、第５図ａに示すように、キャリー
オーバーにより缶水の一部が運び去られる分だけ急速に
降下し、下限水位りに到達するが、このとき、キャリー
オーバーは即座に消滅しないので、同図すに示すように
、缶水水位は、下限水位Ｌｔ−越えて更に降下する。

この間に、缶水水位が下限水位り以下であることが検出
されて、給水が開始され、缶水の温度が低下するので、
一時的にキャリーオーツクーが消滅する。

すると、第１図に示す蒸気管５中を通過していた二相流
が蒸気流に戻り、＃蒸気管５中で発生する圧力損失ΔＰ
が略々零になるので、二相流の通過に際して保たれてい
た該圧力損失ΔＰと、気水分離器６内の水面と缶水水位
間のヘッドΔＨとの均衡が崩れ、略々零になった該圧力
損失ΔＰに対して均衡ヲ保つように、該ヘッドΔＨが減
少し、而して、気水分離器６内に分離されてｓ領する水
が戻し管Ｔを通じて、水管１内に戻される。

その結果、第５図Ｃに示すように、缶水水位は上限水位
Ｈを越えて急速に上昇する。

しかし、この時点では、缶水の温度がさほど低下してい
ないので、缶水水位が上限水位Ｈｅ越えることによシ、
給水が停止されると、キャリーオーバーが再発生して、
一段と成長する。

そして、−回の断続制御における給水量、即ち、水管１
中の上下限水位Ｈ，Ｌ間の保有木賃を上回る量の缶水が
一挙に水管１から運び去られるので、缶水水位は第５図
ｄに示すように、下限水位りを越えて一層深く降下する
。

すると、再び、給水が開始され、キャリーオーバーが一
時的に消滅し、前記同様に、気水分離器６から多量の水
が戻されるので、缶水水位は、第５図ｅに示すように１
再び、上限水位Ｈを越えて急速に上昇するが、この時点
では、短期間中の二度の給水により、缶水温度が相当に
低下しているので、缶水水位が上限水位Ｈを越えたとき
に、給水を停止しても、キャリーオーバーが再発生しな
い。

かくして、缶水水位は、第５図ｆＫ示すよう　　　“に
、蒸気量に応じた比較的緩やかな速度で降下する。

そして、かかる振動現象に起因する見かけよの給水周期
Ｔ′は、各ボイラ系に固有のものであシ、かつ、通常の
ボイラ系における定常給水期間Ｔ、よりは逼に短小の期
間である。

第２図、第３図に戻って、缶水の濃縮化に伴って上記の
振動現象を生じたときは、ウィンドコンパレータ２３ｄ
の入力端子に供給されている給水周期信号Ｓ′ｓが、第
一、第二の参照給水周期信号Ｓ４、Ｓｓのいずれよりも
小となるので、該コンパレータ２３ｄは第一、第二の両
出力端子Ｏｆ　％０２に「１」を出力することにより警
報信号部２４に対して缶水濃縮状態信号Ｓ６を供給する
。

すると、警報信号部２４では、第一のナンドゲ−）　２
４ａが二つの入力端子の双方に「１」を受けて、「０」
を出力し、第一のフリップフロップ２４ｆ　ｔ　ＮＪに
セットするので、該フリップフロップ２４ｆの正相出力
信号が「１」に反転し、かかる反転信号が缶水濃縮状態
を表わす警報信号ジとして、第一の出力線２４ｃを通じ
て後続の信号処理製筒に対して供給される。

このとき、該正相出力信号の「１」を受けて、インバー
タ２４ｄが導通状態となり、ランプ２４ｅが点灯し、缶
水濃縮状態を表わす警報表示が行われるっ そして、かかる警報信号Ｓ１６の供給と警報表示は、操
作者がリセットボタン２４ｂを閉成することにより、第
一のフリップフロップ２４ｆをリセットする着で継続す
る。

一方、ボイラの給水周期に関しては、蒸気負荷にある程
度以上の急変動があると、その時点で定常給水周期Ｔ、
よりも遥に長大な見かけ上の給水周期が相当の確率で発
生するものである。

かかる長大な給水周期を例示する波形図が第６図（Ａ）
、（Ｂ）であり、第４図（Ａ）に対応する。

蒸気負荷が急減すると、第１図中の蒸気管５を通過する
二相流も急減するので、同図に基づいて既に説明したよ
うに、該蒸気管５中に発生する圧力損失ΔＰが減少し、
気水分離器６内の水が戻し管Ｔと順方向の逆止弁７ａを
通じて水管１内に戻される。

かかる蒸気負荷の急減が、第６図（Ａ）　ａに示すよう
に、缶水水位の降下中に発生したときは、その時点から
、同図すに示すように、缶水水位が急上昇し、一旦、上
限水位Ｈを越え、しかる後、同図Ｃに示すように、急変
後の定常の蒸気負荷に従って緩やかに降下する。

而して、第６図（Ａ）中に点線で示された蒸気負荷急変
のない定常状態における缶水水位の昇降変化により定ま
る定常給水周期Ｔ、に比べて遥に長大な見かけ上の給水
周期Ｔ’が現われる。

更に、蒸気負荷の急減が、第６図（Ｂ）　ａに示すよう
に、缶水水位の上昇中に発生したときも、同様に、その
時点から、同図すに示すように、急上昇した後、同図Ｃ
に示すように降下し、定常給水周期Ｔ、よりも邊に長大
な見かけ上の給水周期Ｔ′が現われる。

しかしながら、蒸気負荷が急増したときは、逆に、蒸気
管５中の圧力損失ΔＰが増大し、ヘッドΔＨを増大させ
て圧力均衡金保とうとするが、蒸気管５中に設けられた
逆止弁７ａにより、水管１から気水分離器６への缶水の
逆流が阻止されるので、缶水水位には、急激な変化が現
われることはなく、蒸気圧の一時的な変動により、系の
圧力均衡が保たれる。

尚、逆止弁７ａを取り除くことにより、蒸気負荷の急増
時には、水管１中の缶水を気水分離器６に戻して、水管
１中の缶水水位を第６図（Ａ）中一点鎖線で示すように
、一旦、下限水位り以下に低下させるようにして、定常
給水周期Ｔ、よりも相当に長大な見かけ上の給水周期Ｔ
′を発生させるように＃Ｒ成することは随意である。

再び、第２図、第３図に戻って、蒸気負荷の急変に伴っ
て、上記の現象を生じたときは、ウィンドコンパレータ
２３ｄの入力端子に供給されている給水周期信＋５Ｓ′
３が、第一、第二の参照給水周期信号Ｓ４、Ｓ５のいず
れよりも大となるので、該コンパレータ２３ｄは第一、
第二の両出力端子０１．０２に「０」を出力することに
よｐ、ｅ軸信号　　□部２４に対して、蒸気負荷急変状
態信号Ｓ７を供給する。

すると、警報信号部２４では、第二のナンドゲ−）２４
ｉが二つの入力端子の双方に「１」を受けて、「０」を
出力するので、第二のフリップフロップ２４ｎが第一の
フリップフロップ２４ｆの前記動作と同様に作動し、第
二の出力＠　２４ｋには、蒸気負荷急変状態を表わす警
報信号Ｓ／、が出力され、更に、ランプ２４ｍが点灯し
て、蒸気負荷急変状態を表わす警報表示が行われる。

そして、かかる警報信号Ｓ／、の供給と、警報表示は操
作者がリセットボタン２４ｊｉ閉成する捷で継続する。

次に、この発明に牽連する第二の発明の１１に成は、給
水制御のための上下限水位センサとは別に、上限水位と
下限水位の間に任意に定められた計測水位に缶水水位が
存在することを検出して、計測水位信号を出力する計測
水位センサを付設して、計測水位信号、の時間間隔、典
型的には、上昇する缶水水位が計測水位に到達する第一
の時点と、上限水位まで上昇してから下限水位まで降下
し、栴び、上昇する缶水水位が、再度、計測水位に到達
する第二の時点との時間差に基づいて１．給水周期を計
測し、その計測結果を前記この発明の構成と同様の信号
処理にょシ、缶水濃縮状態と蒸気負荷急変状態の各々ｔ
−表わす警報信号を出力するようにしたことを特徴とす
るものである。

第１図、第８図に基づいて、こめ発明に牽連する第二の
発明の構成及び動作を説明すれば以下の通シである。

第１図は上記第二の発明のＩＩ欣を示すブロック図であ
シ、水位検出部２０’は上下限水位Ｈ１Ｌ間に任意に定
められた計測水位Ｍに、その先端が位置するように、検
出管２０ａ内に配設された計測水位プローブ２０’ｈと
、交流電源２０ｅの他端と計測水位プローブ２０’ｈと
の間に挿入された第三の電流検出器２０’ｉとを含み、
該検出器２Ｇ’ｉの出力端子はシュミット回路２５の入
力端子に接続され、該シュミット回路２５の補相出力端
子は給水周期計測部２２に接続さｎる。

他の構成要素は第２図、第３図において同一の符号で示
される構成要素とそれぞれ同一である。

第８図は検出管２Ｑａ中の缶水水位の変化（Ａ）と、第
三の電流検出器２０’ｉの出方信号（輿と、シュミット
回路２５の補相出力信号（Ｉ）とを対比して示す波形図
である。

上記構成では、第８図（Ａ）ａに示すように、缶水水位
が計測水位Ｍ以下にあるときは、計測水位プローブ２０
’ｈは水没していないので、第三の電流検出器２０’ｉ
は、第８図（Ｈ）　ｂに示すように、ｒＯＪ　？出力し
、やがて、缶水水位が上昇して、第８図（Ａ）ｃに示す
ように、計測水位Ｍに到達したときけ、計測水位プロー
ブ２０’ｈが水没するので、第三の電流検出器２０’ｉ
　／ｄ、第８　図（Ｈ）ｄ　Ｋ　示すように、ｒＯＪか
ら「１」に反転する。

かかる反転信号は計測水位信号ｓｓとして、シュミット
回路２５に供給され、該シュミット回路２５Ｉ″ｉこれ
を受けて、ｒＯＪがら「１」に反転シ、その補相出力信
号は、第８図（Ｉ）ｅに示すように、「１」から「０」
に反転する。

缶水水位が更に上昇して、第８図へ）ｆに示すように、
上限水位Ｈに到達すると、給水制御部２１が前述のよう
に作動して、給水が停止され、同図（Ａ）　ｇに示すよ
うに、缶水水位が降下する。

降下する缶１．水水位が第８図（Ａ）ｈに示すように、
計測水位Ｍに到達すると、計測水位プローブ２Ｇ’ｈが
再び缶水水面から離れて、同図（Ｈ）　ｉに示すように
、第三の電流検出器２０′ｉの出力信号が「０」に反転
して計測水位信号Ｓ８となるので、同図（Ｉ）ｊに示す
ように、シュミット回路２５の補相出力信号は再び「１
」に反転する。

缶水水位が更に降下して、第８図（Ａ）ｋに示すように
、下限水位りに到達すると、給水制御部旧が、再び、前
述のように作動して、給水が開始され、同図（Ａ）ｌに
示すように、缶水水位が上昇する。

上昇する缶水水位が、第８図（Ａ）ｍに示すように、計
測水位Ｍに、到達すると、計測水位プローブ２０′ｈが
再度水没し、同図（Ｈ）　ｎに示すように、　　　゛第
三の電流検出器２０′ｉの出力信号がｒＩＪに反転して
、計測水位信号Ｓ８となるので、同図（■）０に示すよ
うに、シュミット回路２５の補相出力信号は再度「０」
に反転する。

かかる動作におけるシュミット回路２５の補相出力信号
の一周期、即ち、第８図（Ａ）　ｃに示すような上昇す
る缶水水位が計測水位Ｍに到達する第一の時点と、第８
図（Ａ）ｍに示すような上限水位Ｈまで上昇してから下
限水位りまで下降し、貴び上昇する缶水水位が再度計測
水位ＭＫ到達する第二の時点との時間差は、第４図（Ａ
）における給水周期ＴＫ相当するので、該シュミット回
路２５の補相出力信号を、第２図、第３図に基づいて説
明したこの発明の構成におけるフリップフロップ２１ｂ
の正相出力信号に代えて、後続する給水周期計測部２２
に供給すれば、以後のｅｔ数は前記この発明の構成と全
く同僚に作動して、缶水濃縮状態と蒸気負荷急変状態の
各々ｔ−判別し、各々の状態を表わす警報信号を出力す
ることができるものである。

以上のように、この発明及びこれに単連する第二の発明
は缶水濃縮化が進行すると、キャリーオーバーを生じ、
これにより、波及的に蒸気管中の圧力損失が減少するこ
とに起因して誘起される短小の見かけ上の給水周期と′
、蒸気負荷が急変すると、蒸気管中の二相流の流量が変
化し、これにより、直接的に蒸気管中の圧力損失が増減
することに起因して誘起される長大な見かけ上の給水周
期とを判別することにより、缶水濃縮状態と蒸気負荷急
変状態の各々を表わす警報信号を同時的に、かつ、自動
的に出力することができるように構成されているので、
この発明及びこれに牽連する第二の発明によれば、缶水
濃縮状態を自動的に監視することができ、而して、キャ
リーオーバーの連続発生による負荷機器等の損傷を確実
に防止することができると共に、同時的に蒸気負荷急変
状態、をも自動的に監視することができ、而して、蒸気
負荷の急変による各種信号処理の不都合を回避すること
ができるという優れた効果がある。

その上、缶水濃縮状態と蒸気負荷急変状態の判別は、給
水周期計測部２２にて計測された給水周期Ｔを、唯一の
運転状態判定部２３でもって、定常給水周期Ｔ、よシも
小なる第一の参照給水周期−菫と、該定常給水周期Ｔ、
よりも大なる第二の参照給水周期Ｔｏｔとの各々に対し
て同時的に比較するだけで達成されるので、運転状態判
定部２３の構成が極めて簡潔であるという利点がある。

更に、この発明の構成における水位検出部と給水制御部
は、給水の断続制御には不可欠の構成要素であシ、これ
らをそっくりそのまま利用して、給水制御部から得られ
る給水ポンプの始動停止信号を処理するためのＩＲａを
付設すれば足シるので、構成がＷｉ潔で無駄がなく、低
コストで実現できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

鉋１図はこ・の発明の構成が付設されるボイラ系の一部
を抽出して示すてロック説明図、第２図〜第６図はこの
発明の実施例に関するものであり、第２図はその構成管
示すブロック図、第３図は警報信号部２４の構ａを抽出
して示すよシ詳細なブロック図、第４図はその要部の波
形図、第５図はキャリーオーバーに起因する短周期の缶
水水位変動を例示するグラフ、第６図は蒸気負荷急変に
起因する長周期の缶水水位変動を例示するグラフである
。 第１図〜第８図はこの発明に零連する第二の発明の実施
例に関するものであシ、第１図はその構成を示すブロッ
ク図、第８図はその要部の波形図である。 １・・・・・・水管　　２・・・・・・連通管　５・・
・・・・蒸気管６・・・・・・気水分離器　　　　　　
７・・・・・・戻し管Ｔａ・・・・・・逆止弁　８・・
・・・・出力管９・・・・・・給水ポンプ　　　　　　
１０・・・・・・給水管２０．２０′・・・・・・水位
検出部　　　２０ａ・・・・・・検出管２０ｂ・・・・
・・下限水位プローブ ２０ｃ・・・・・・上限水位プローブ ２０ｄ−・・・・・水中電極 ２０ｆ　、　２０ｇ　、　２０’ｉ　・・・・・−電流
検出器２０′ｈ・・・・・・計測水位プローブ２１−・
・−・・給水制御部　　　２２・・・・・・給水周期計
測部２３・・・・・・運転状態判定部　２４・・・・・
・警報信号部特許出願人　　株式会社　　荏原製作所１
６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）缶水水位が下限水位であることを検出して下限水
   位信号Ｓｘｋ出力する下限水位センサ２０ｂ　。 ２０ｆと、缶水水位が上限水位であることを検出して上
   限水位信号Ｓ２を出力する上限水位センサ２０ｃ、　　
   ２０ｇとから取る水位検出手段２ｏと、下限水位信号Ｓ
   １に応答して水管に缶水を供給する給水ポンプ９を始動
   させ、上限水位信号Ｓ２に応答して給水ポンプ９紫停止
   させる断続制御の給水制御手段２１とを伽えたボイラ糸
   において、給水ポンプ９が始動してから停止する１での
   給水期間Ｔ２と給水ポンプ９が停止してから始動するま
   での給水停止期間Ｔ１とから成る給水Ｊｉ！１１ｇ３Ｔ
   ｋ計測して、その計測結果全給水周期信号Ｓ３として出
   力する給水胸期計測手段２２と、給水周期信号Ｓ３と、
   予め設定された第一、第ニの参照給水同期信号Ｓ４、Ｓ
   ５とに基づいて、給水周期Ｔが定常給水周期Ｔ６よりも
   小なる第一の参照給水層１ｆＴ。１以下であることを判
   定して、缶水濃縮状態信号Ｓ６を出力し、給水周期Ｔが
   定常給水層ＪｔＪ’　Ｔｍよりも大なる第二の参照給水
   周期’ｒｏｔ以上であることを判定して、負荷急変状態
   信号Ｓ７を出力する運転状Ｗ利足手段２３と、缶水＃縮
   状態信号Ｓ６と負荷急りｉ状態倍烏Ｓ７の各々に応答し
   て缶水磯締状伸と負荷急変状態の各々に対応する倫報信
   号Ｓ′６．８らを出力する警報信弗手段２４とを付設し
   て成るボイラ系における運転状！ｉｉ躾監視装置。 （２汚騙位が下限水位であることケ検出して下限水位信
   号Ｓ］を出力する下限水位センサ２０ｂ１２０ｆと、缶
   水水位が上限水位であることを検出して上限水位信号Ｓ
   ｚｋ出力する上限水位センサ２０ｃ　、　　２０ｇとか
   ら成る水位検出手段２０と、下限水位信号Ｓｔに応答し
   て水管に缶水を供給する給水ポンプ９を始動させ、上限
   水位信号Ｓ２に応答して給水ポンプ９を停止させる断続
   制御の給水制御手段２１とを備えたボイラ系において、
   缶水水位が上限水位と下限水位の間に任意に定められた
   計測水位であることを検出して計測水位信号Ｓ８を出力
   する計測水位センサ２０ｈ　、　２０ｉと、計測水位信
   号Ｓ８の時間間隔に基づいて給水周期Ｔを計測して、そ
   の計測結果を給水周期信号Ｓ３として出力する給水給水
   筒ＪｔＴが定常給水周期Ｔ６よりも小なる糎−の参照給
   水周期Ｔ。１以下であることを判定して、缶水キ縮状態
   信号Ｓｓ’に出力し、給水周期Ｔが定常給水周期Ｔ６よ
   りも大なる紀二の参照給水周期Ｔ。２以上であることを
   判定して、負荷ｆｇ！、変状態信号Ｓ７を出力する運転
   状態判定手寂２３と、缶水＃軸状態信号Ｓ６と負荷急俊
   状特ｓ瀉８７の各々に応答して缶水磯紬状態と負荷急変
   状伸の各々に対応するＷ報信号８ｈ、Ｓ’７全出力する
   喬＠信号手段２４と會付設して取るボイラ系における運
   転状態監視装置。