JPS58179703A - ボイラ系における蒸発量計測装置 - 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、ボイラ系の蒸気負荷、即ち、蒸発量を自動
的に計測するための蒸発量計測装置に係わり、特に、ボ
イラ系の缶水を加熱するための加熱制御系の断続制御に
より、昇降する蒸気圧が、上下限蒸気圧の間に設定され
た第一、第二の基準値間を上昇する期間に基づいて蒸発
量を計測するようにした蒸発量計測装置に関するもので
ある。

一般に、ボイラ系では、長時間の運転に際して、缶水の
濃縮化に伴うキャリーオーバーやスケールの成長等のよ
うに累積蒸発量に応じて増大する運転阻害要因が知られ
ている。

更には、ボイラ系には、給水量等のように蒸発ｌに応じ
て適正量に制御される制御対象があるので、蒸発量に基
づいてこれらの制御が適正に行われているか否かを判断
し、不適当な場合には後備保護を図ることも行われてお
り、蒸発量はボイラ系の運転管理上重要な基礎データで
あることも知られている。

而して、かかる運転管理上の基礎データとしての蒸発量
を把握するためには、蒸気負荷の流量を流量針でもって
計測することがしばしば行われてはいるものの、小形の
ボイラ系では、流量針を装備することの経済的負担が相
対的に大きくなるので、その採用が一般的に困難であっ
た。

したがって、従前の小形ボイラ系では、蒸発蓋を正確に
把握することができなかったので、給水制御系等の後備
保護を十分に図ることができないばかりか、キャリーオ
ーバーに起因する機器の破損やスケール成長に起因する
水管の焼損等を被る危険性が極めて大であるという欠点
があった。

この発明の目的は、上記従来技術に基づ（ボイラ系の蒸
発量計測の問題点に鑑み、流量計を用いることな（、加
熱制御系の断続制御に際して、昇降する蒸気圧が、上下
限蒸気圧の間に設定された第二の設定値から、同様に設
定された−一の設定値まで上昇するに要する基準圧力上
春期間を計測し、その計測結果に基づいて蒸発量を算出
することにより、上記欠点を除去し、蒸発量を自動的に
計測することができる優れたボイラ系における蒸発量計
測装置を提供せんとするものである。

上記目的に沿うこの発明の構成は、水管中の蒸気圧に対
応する蒸気圧信号を出力する圧力センナと、蒸気圧信号
が上下限蒸気圧に対応する上下限設定値番ζ到達したこ
とを検出する第−第二のコンパレータとを配設して、第
一のｌｉ圧圧検郡部形成し、第一第二のコンパレータの
各各からの出力信号に応答して水管を加熱するための加
熱装置、典型的には、バーナを始動あるいは停止させる
加熱制御部を設けて、蒸気の消費に伴い水管中の蒸気圧
が低下して下限蒸気圧に到達したときには、第一のコン
パレータがこれを検出して、下限蒸気圧信号を加熱制御
部に送って加熱装置を始動させ、加熱の開始に伴い水管
中の蒸気圧が上昇して上限蒸気圧に到達したときには、
第二のコンパレータがこれを検出して上限蒸気圧信号を
加熱制御部に送って、加ＩＩＩを停止させるようにした
断続制御の加熱制御系を備えたボイラ系において、水管
中の蒸気圧に対応する蒸気圧信号を出力する第二の圧力
センサと蒸気圧信号が上限設定値と下限設定値の間に設
定された第一の基準値であることを検出して第一の基準
蒸気圧信号を出力する第三のコンパレータと、蒸気圧信
号が上記第一の基準値と下限設定値との間に設定された
第二の基準値であることを検出して第二の基準蒸気圧信
号を出力する第四のコンパレータとから成る第；の蒸気
圧検出部を形成し、上記第二の基準蒸気圧信号が出力さ
れてから上記第一の基準蒸気圧信号が出力されるまでの
基準圧力上昇期間を計測し、更に、蒸発量演算部を付設
して、基準圧力上昇期間計測部でもって計測された基準
圧力上昇期間に対応する蒸発量を、基準圧力上昇期間と
蒸発量の関係を表わすテーブルに従って検索して出力す
るようにしたことを特徴とするものである。

さて、後続するこの発明の詳細な説明に先がけて、この
発明の構成を付設することができる典型的な小形ボイラ
系の構成及び動作を説明すれば以下の通りである。

第１図（Ａ）は、かかるボイラ系の構成を示すブロック
説明図であり、ボイラ１はその断面が示されている。

第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であ
る。

図において、ボイラ１の内爺吊、壁１ａの内周面に沿っ
て多数の水管１ｂが立設され、水管１ｂは中空筒状体か
ら成り、その下端部は環状の下部管寄せ１ｃ　（氷室）
に、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄せｌｄ
（蒸気室）にそれぞれ連通し、下部管寄せ１ｃ及び水管
１ｂの下部には、缶水が収納される。

水管１ｂで囲まれたボイラ１の中心部には、燃焼室１ｅ
が形成される。ボイラ１の上部には、電動機１ｆで駆動
されるプロア１ｇに連通する風道１ｈ燃焼室１ｅの下端
部は、多数の水管１ｂの中空部を経て煙道１ｋに連通ず
る。上部管寄せ１ｄからは、連通管１１が壁１ａ外に延
びて下部管寄せ１Ｃに連通する。

連通管１１の中間部には、缶水水位を目視可能に表示す
る水位ゲージ１ｍと水位検出部２が介装される。水位検
出部２には、給水制御部３が接続され、その出力端子は
給水ポンプ４を駆動する電動機４ａに接続される。給水
ポンプ４の導入管は図示しない水源に連通し、その吐出
管は下部管寄せＩＣに連通ずる。

更に、連通管１１の上部には、圧力検出部５が接続され
、その出力端子は燃焼制御部６に接続される。燃焼制御
部６からは、制御信号線６ａ′〜６０′が延びて電動機
１ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポンプ６ｄ′のそれぞれに接続
される。燃料ポンプ６ｄ’の導入管は図示しない燃料タ
ンクに連通し、その吐出管はノズル捧１１に連通する。

そして、下部管寄せ１Ｃからはブロー管１ｎが延びて、
ブロー−ツク１ｐを介して図示しない排水路に連通し、
上部管寄せ１ｄからは蒸気管１ｑが延びて図示しない所
望の蒸気負荷に連通する。

上記ボイラ系の構成では、蒸気番発生させるに際しては
、電動機１ｆでもりてプロア１ｇを駆動して風道１ｈ内
に空気を圧送しつつ電極棒１ｊに高電圧を印加してノズ
ル棒１１の先端から噴射される燃料を着火させ、これを
燃焼室１ｅ内で燃焼させる。かかる燃焼により生じた高
温度の燃焼ガスは、燃焼室１ｅ下端部から水管１ｂの中
空部に進入し、これを通過して煙道１ｋに至り排気され
る。

この間に、熱交換が行われて水管１ｂ中の缶水が加熱さ
れて蒸気、となり、これが上部管寄せ１ｄにて収集、蓄
積され、蒸気管１ｑを通じて蒸気負荷に供給されるもの
である。

そして、燃焼制御に関しては、下部管寄せ旬内の蒸気圧
を連通管１１を通じて抽出して圧力検出部５に供給し、
圧力検出部５は上部管寄せ１ｄ内の蒸気圧が予め設定さ
れた下限蒸気圧に達したことを検出したときには、下限
蒸気圧信号を、同様に、上限蒸気圧に達したことを検出
したときには、上限蒸気圧信号を燃焼制御部６に送る。

燃焼制御部６は、蒸気の消費が続行して上部管寄せ１ｄ
内の蒸気圧が降下し、圧力検出部５から下限蒸気圧信号
を受けたときには、制御信号線６Ａ′を通じて電動機１
ｆを始動させて、プロア１ｇでもって風道１ｈを空気パ
ージしてから制御信号線６ｂ’を通じて電極棒１ｊに高
電圧を印加するとともに、制御信号線６０′を通じて燃
料ポンプ料に点火し燃焼を開始させ、更に、蒸気の発生
が続行して蒸気圧が上昇し、圧力検出部５から上限蒸気
圧信号を受けたときには、制御信号線８ｃ’を通じて燃
料ポンプ８ｄ’を停止させて、燃料供給を断つことによ
り、燃焼を停止させるとともに、燃焼ガスの排出を待っ
て、制御信号線６８′を通じて電動機１ｆを停止させて
プロア１ｇがらの送風を断つ。

而して、燃焼の断続制御でもって、上部管寄せ１ｄ内の
蒸気圧を上下限蒸気圧として予め設定された同圧力値の
間の圧力値に保つことができるものである。

なお、簡便な装置では、電動機１ｆ、燃料ポンプ６ｄ’
の始動・停止制御、及び電極棒１ｊへの高電圧の印加を
同時的に行ってもよい。

更に、給水系に関しては、連通管１１内の気水境界面、
即ち、水管１ｂ中の缶水水位の変化を水位検出部２に伝
達し、水位検出部２は缶水水位が予め設定された下限水
位に達したことを検出したときには、下限水位信号を、
同様に、上限水位に達したことを検出したときには、上
限水位信号を給水制御部３に送る。

給水制御部３は、蒸気の消費により水管中の缶水水位が
降下し、水位検出部２から下限水位信号を受けたときに
は、電動機４ａを始動させて給水ポンプ４でもって下部
管寄せ１Ｃを通じて水管１ｂへの給水を開始させ、給水
が続行して缶水水位が上昇し、水位検出部２から上限水
位信号を受けたときには、電動機４８を停止させて、水
管１ｂへの給水を断つ。

而して、給水の断続制御でもって、水管１ｂ内の缶水水
位を上下限水位として予め設定された両水位値の間の水
位値に保つことができるものである。

そして、かかる給水の断続制御と、前記燃焼の断続制御
は、互いに別個独立に行われるものである。

また、缶水のブロー・に際しては、ブローコック１ｐを
開くことにより、排水管１ｎを通じて下部管寄せＩＣ及
び水管１ｂ中の缶水の一部あるいは全部をブローするこ
とができるものである。

なお、プロア１ｇ、風道１ｈ、ノズル棒１ｉｓ電極棒Ｉ
Ｊから成るバーナは、これに限られるものではなく、要
すれば、水管１ｂ中の缶水を加熱して蒸気を発生させ得
れば足りるので、一般的には、電気ヒータ等をも含む加
熱装置であればよい。

而して、同様に、燃焼制御部６も加熱装置を断続する加
熱制御部であればよい。

続いて、第２図〜第５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２図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
であり、図中、第１図における符号と同一の符号で表わ
される構成要素はそれぞれ第１図のものに対応している
。

第一の蒸気圧検出部５は、連通管１１を通じて上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧が導かれる圧力センサ５ａと、圧力セ
ンサ５ａの出力端子にそれぞれの第一の入力端子が接続
された第一、第二のコンパレータ５ｂ、５ｃと、第一、
第二のコンパレータｓｂ。

５Ｃの第二の入力端子にそれぞれ接続された基準−電源
５ｄ、５ｅとから成る。

加熱制御部６は、第一のコンパレータ５ｂの出力端子が
そのセット端子に接続され、第二のコンパレータ５Ｃの
出力端子がインバータ６ａを通じてそのリセッ上端子に
接続されたフリップフロップ６ｂと、フリップフロップ
ｌＩｂの正相出力端子がドライバ６Ｃを通じてその一端
に接続され、その他端が電源６ｄに接続されたリレー６
８とから成り、リレー６ｅの接点６ｅ’　、＠ｅ　　、
＠ｅ　　は電動機′ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポンプ６ｄ′
を制御するための制御信号線６ａ’　、６ｂ’　、ｌｉ
ｃ’のそれぞれと電源の間に挿入される。

第二の蒸気圧検出部Ｔは、連通管１１を通じて上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧が導かれる圧力センサ７ａと、圧力セ
ンサ７ａの出力端子にそれぞれの第一の入力端子が接続
された第三、第四コンパレータ７ｂ、ＩＣと、第三、第
四のコンパレータＴｂ、７Ｃの第二の入力端子にそれぞ
れ接続された基準電圧源７ｄ、　ｒｅとから成る。

基準圧力上昇期間計測部８は、第三のコンパレータｒｂ
の出力端子がインバータ８ａを通じてそノリセット端子
に接続され、第四のコンパレータ７ｃの出力端子がイン
バータ８ｂを通じてそのセット端子に接続されたフリッ
プフロップ８ｃと、クロックパルス発振器８ｄと、その
−っの入力端子がクロックパルス発振器８ｄの出方端子
に接続リレ、他の一つの入力端子がフリップフロップ８
Ｃの正相出力端子に接続されたアントゲ−）１ｅと、ア
ンドゲート８ｅの出力端子がその人力端子に接続された
カウンタ８ｆと、その人力端子が７リツプフロツプ８ｃ
の正相出力端子に接続され、その出力端子がカウンタ８
ｆのクリア端子に接続された単安定マルチバイブレータ
８ｇとから成る。

蒸発量演算部９は、データバス９ａ、アドレスバス９ｂ
、コントロールバス９ｃでもっテ相互接続されたマイク
ロプロセッサＩｄと、メモリｓｅと、入カポ−）Ｉｆと
、出カポ−Ｈｇと、割込制御線ｓｈにその補相出力端子
が接続された単安定マルチバイブレータ８１とから成り
、入カポ−Ｈｆの入力端子はカウンタ８ｆの出力端子に
接続され、単安定マルチバイブレータ９＋の入力端子は
アリツブフロップ８Ｃの正相出力端子に接続される。

第３図は連通管１］に抽出された上部管寄せ１ｄ内の蒸
気圧の変化（人と、第一第二のコンパレータ５ｂ、５Ｃ
が出力する上下限蒸気圧信号（Ｂｌ　（Ｃ１と、フリッ
プフロップ６ｂの正相出力信号（Ｄ）とを対比し、さら
に第三第四のコンパレータ７ｂ、　Ｔｃが出力する第一
、第二の基準蒸気圧信号（Ｅ）（Ｆ）と、フリップフロ
ップ８Ｃの正相出力信号ｆＧｌ同とを対比して示す波形
図である。

上記構成において、先ず、第一の蒸気圧検出部５、加熱
制御部６の動作を説明すれば以下の通りである。

圧力センサ５ａは連通管１１を通じて導かれた上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧に応答して、これ尋こ対応する蒸気圧
信号Ｓ１を出力するものであるところ、いま、第３図Ｋ
）　Ｈに示すように蒸気圧が下限蒸気圧しよりも高い場
合には、基準電圧源５ｄから供給される下限蒸気圧りに
対応する、蒸気圧信号８１の下限設定値に等しい基準電
圧ＶＬよりも蒸気圧信号Ｓｌの方が大きくなるので、こ
れを検出して第一のコンパレータ５ｂは第３図（Ｂｌ　
ｂに示すように「１」を出力する。

そして、蒸気の消費あるいは温度低下に伴って蒸気圧が
低下し、第３図（Ａ）　Ｃに示すように、下限蒸気圧り
に達すると、蒸気圧信号Ｓｌが基準電圧Ｖｔ、よりも小
さくなるので、これを検出して第一のコンパレータ５ｂ
は第３図（Ｂ）　ｄに示すようから「０」への反転を下
限蒸気圧信号ＳＬとしてセット端子に受けてフリップフ
ロップ６ｂが「１」にセットされ、その正相出力信号は
、第３図（Ｄ）　ｅに示すように「Ｏ」から「１」に反
転する。この信号を受けてドライバ６ｃが導通状態とな
り、リレー＠ｅが励磁されて、接点６ｅ’　、　＠ｅ”
　、＠ｅ”’が閉成し、電動機１ｆ、電極棒１ｊ、燃料
ポンプ８ｄ’に電源が供給されるので、缶水の加熱が行
われる。

而して、フリップフロップ６ｂが「１」になっている期
間中、加熱が続行し１、第３図（Ａｌ　ｆに示すように
、蒸気圧が上昇し続ける。

やがて、第３図（Ａ）　ｇに示すように、蒸気圧が上限
蒸気圧Ｈに達すると、いままで、蒸気圧信号８１が、基
準電源５ｅから供給される上限蒸気圧［■に対応する、
蒸気圧信号８１の上限設定値に等しい基準電圧ＶＨより
も小さかったために、第３図（Ｃ１ｈに示すように、「
Ｏ」を出力していた第二から「１」への反転はインバー
タ６ａにより、「１」から１０」への反転に変換されて
、上限蒸気圧信号軸としてフリップフロップ６ｂのリセ
ット端子に供給され、これを「０」にリセットする。

而して、第３図（Ｄｉ　ｊに示すように、フリップフロ
ップ６ｂの正相出力信号がｒＯ」となるので、リレー６
ｅが非励磁状態となり、接点ｌｉｅ’　、＠ｅ”、６ｅ
　　が開成し、缶水の加熱が停止する。

このようにして、加熱装置が始動してから停止するまで
の期間Ｔｓ　（以下加熱期間という）はフリップフロッ
プ６ｂが「１」になっている期間でもって特定され、更
に、加熱装置が停止してから始動するまでの期間Ｔ２　
（以下加熱停止期間という）は、フリップフロップ６ｂ
が「０」になっている期間でもつで特定されるものであ
る。

加熱を停止した後は第３図囚ｋに示すように、蒸気の消
費あるいは温度低下に伴って蒸気圧かり返し行われて、
蒸気圧は上限蒸気圧と下限蒸気圧の間に保たれる。

次に、第二の蒸気圧検出部Ｔ、基準圧力上昇期間計測部
魯の動作を説明すれば以下の通りである。

第一の蒸気圧検声部ｓ内の圧力センサ５ａと並列に接続
され、連通管１１を通じて導かれた上部管寄せ１ｄ内の
蒸気圧に応答して、これに対応する蒸気圧信号８１′を
出力する第二の圧力センサＴａは第３図（Ａ）ａに示す
ように、蒸気圧が第二の基準蒸気圧Ｂより低い場合には
、基準電圧源ｒｅから供給される第二の基準蒸気圧Ｂに
対応する、蒸気圧信号Ｓ　ｌ’の第二の基準設定値に等
しい基準電圧■Ｂよりも蒸気圧信号、ｌの方が小さくな
るので、これを検出して第四のコンパレータ７ｃは第３
図（Ｅ）　ｍに示すように「０」を出力する。そして、
第３図（Ａ）　ｎに示すように、蒸気圧が第二の基準蒸
気圧Ｂに達すると、蒸気圧信号Ｓｌ′は基から「１」へ
の反転はインバータ８ｂにより「１」から「０」への反
転に変換されて、第二の基準蒸気圧信号Ｓｇとしてフリ
ップフロップ８Ｃの令ット端子に供給されるので、フリ
ップフロップ８Ｃが「１」にセットされ、その正相出力
信号は、第３図（Ｑｐに示すように、「０」から「１」
に反転する。

さらに、第３図（Ａｌｑに示すように、蒸気圧が第一の
基準蒸気圧Ａに達すると、いままで蒸気圧信号Ｓｌ′が
基準電源７ｄから供給される第一の基準蒸気圧に対応す
る、蒸気圧信号８１′の第一の基準設定値に等しい基準
電圧Ｖムよりも小さかったために、第３図（Ｆ）　ｒに
示すように、ｒＪを出力していた第三のコンパレータ７
ｂが第３図（ＦＩＳに示すように、「１」を出力するよ
うになる。

かかる第三のコンパレータ７ｂの出力信号の「ｏ」ト端
子に供給され、これを「０」にリセットする。

而して、第３図（Ｇｌ　ｔに示すように、フリップフロ
ップ８Ｃの正相出力信号が「０」となる。

このように、加熱期間Ｔｌ中において、フリップフロッ
プ８ｃが「１」になっている期間は基準圧力上昇期間ｔ
１を表わすものである。

そして、例えば、蒸気圧の上昇工程で蒸発量（蒸気負荷
）が増大した場合には、缶水の加熱、缶水の供給によっ
てボイラ系に流入する熱量と、放熱によってボイラ系か
ら流出する熱量力慎定常運転中の加熱期間について略々
一定であるところ、缶水の蒸発によってボイラ系から流
出する熱量が蒸発量に応じて増大するので、ボイラ系か
らより多（の熱量が奪われることとなり、第３図（Ａｌ
　ｆ’に示すように、蒸気圧の上昇勾配が鈍化するもの
である。

而して、蒸発量が増大した場合１こ：ま、第３図（Ａ）
　ｎ’の時点で第３図（Ｈｉｐ’に示すようｉこ、７　
！ｊ　−／プフロップ８Ｃが「１」に反転して基準圧力
上昇期間に移行し、第３図（Ａ）ｑ　’の時点で第３図
（Ｂｔ’ｓこ示すように、フリップ７０ツブ８０力ｉ　
ｒ（＋１１こ反転することとなるので、蒸発量が増大す
る以前の基準圧力上昇期間ｔ１よりも長時間の基準圧力
上昇期間ｔｌｌが形成される。

かかる蒸発量の変化に依存する基準圧力上昇期間ｔ１の
変化を定量的に考察すると、蒸発量Ｇｓは、 （ｊ５　＝　Ｃｎ　　ＤＢ−一・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）１゜ なる式で表わされる。

ただし、 η・・・・・・ボイラ効率（放熱損失を除（）Ｂ・・・
・・・燃料消費量（流量） ＨＵ・・・・・・燃料の発熱量 ０００番 ＩＷ…・・・給水エンタルピ ＧＳ・・・・・・蒸発量（流量） ＩＳＭ・・・・・・蒸気のエンタルピ（第一、第二の基
準蒸気圧に対応するエンタ ルビの平均値） Ｑ＋＜・・・・・・ボイラの放熱量（熱流量）Ｕ＾・・
・・・・第一の基準蒸気圧Ａに対応して基準圧力上昇期
間ｔ１の開始時点 においてボイラ系が保有する内 部熱エネルギー Ｕｈ・・・・・・第二の基準蒸気圧Ｂに対応して基準圧
力上昇期間ｔ１の終了時点 においてボイラ系が保有する内 部熱エネルギー である。

而して、（１）式において、 Ｃ＝ＣＢ−ＣＲ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・　（２）とおくと、蒸発ＬＧｓは、 で表わされる。

そして、（２は基準圧力上昇期間ｔ１が無限大の場合の
蒸兄量、すなわち、各ボイラ系個有の最大蒸発量を表わ
す。

また、Ｇｓ　ｘ　Ｏにおける基準圧力上昇期間１．１は
、 となり、かかる基準圧力上昇期間ｔｌｏは蒸発量（蒸気
負荷）が零であっても、主にボイラからの放熱により流
出する熱エネルギーを補１て、ボイラ系を運転状態に維
持するために必要な最小の基準圧力上昇期間である。

そして、前記（３）式で表わされる基準圧力上昇期間１
１と蒸発量Ｇｓの関係を例示するグラフが第４図である
。

このように、ボイラ系の基準圧力上昇期間１゜は蒸発量
Ｇｓに従って各ボイラ系個有の値に特定されるので、基
準圧力上昇期間ｔ１を計測してこれを特定すれば、第４
図に例示するようなグラフに従って蒸発量Ｇｓを特定す
ることができるものである。

続いて、第２図、第３図、第４図及び第５図を参照しつ
つ基準圧力上昇期間計測部８、蒸発量演算部９及び表示
部１０の動作を説明すれば以下の通りである。

第５図は蒸発量演算部９における演算処理のフローチャ
ートである。

先ず、蒸発量演算部Ｓが動作を開始すると、マイクロプ
ロセッサ９ｄは第５図ａの工程に移行し、基準圧力上昇
期間１．を読み込むための割込処理を実行すべく、割込
み待ちの状態で待機する。

このような状態下で、加熱装置の断続制御が行われると
、フリップフロップ８Ｃの正相出力信号は第３図（）（
）に示すように基準圧力上昇期開扉の間「１」となるの
で、かかる正相出力信号を受けて、基準圧力上昇期間ｔ
ｌ′中に限り、アントゲ−）Ｂｅが開いて、クロックパ
ルス発振器８ｄからのクロックパルスをカウンタ８ｆに
導き、これを計数させる。

そして、第３図（Ｈｉｔ’に示すように、フリップフロ
ップ８ｃが「１」から「０」に反転すると、アントゲ−
）８ｅが閉じて、カウンタ８ｆへのクロックパルスの供
給が断たれ、カウンタ８ｆには、基準圧力上昇期間１１
′を表わすディジタル符号が生成され、基準圧力上昇期
間信号Ｓｚとして出力される。

このとき同時に、フリップフロップ１Ｃの正相出力信号
の「１」からｒＪへの反転により、単安定マルチバイブ
レータ９１がトリガされて準安定状態に移行し、割込制
御線９ｈを「０」にして、マイクロプロセッサ９ｄに割
込指令信号を与える。

割込指令信号を受けたマイクロプロセッサ９ｄぼ、第５
図すの工程を実行し、アドレスバス９ｂに入力ポート９
ｆを指定するアドレス信号を送出するとともに、コント
ロールバス９ｃに制御信号を送出して、カウンタ８ｆが
出力する基準圧力上昇期間ｔｌ′を表わす基準圧力上昇
期間信号８２を入力ポート９ｆから読み込み、これをデ
ータバス９ａを通じてマイクロプロセッサ９ｄ内に転送
する。

そして、カウンタ８ｆが出力する基準圧力上昇期間信号
Ｓ２がマイクロプロセッサ９ｄに読み込まれた後、フリ
ップフロップ８Ｃの正相出力信号の「１」から「０」へ
の反転により、トリガされて準安定状態に移行していた
単安定マルチバイブレータ８ｇが安定状態に復帰し、カ
ウンタ８ｆをクリアし、これを次回の基準圧力上昇期間
の計測に備える。

この間に、々イクロプロセッサ９ｄは第５図Ｃの工程に
移行し、転送された基準圧力上昇期間信号Ｓ２に基づい
て、この基準圧力上昇期間信号Ｓ２で表わされる基準圧
力上昇期間ｔ１′に対応する、蒸発蓋Ｇｓを表わす蒸発
量信号Ｓ３が記憶されているアドレスを算出し、更に、
第５図ｄの工程に移行し、算出されたメモリのアドレス
をマイクロプロセッサ９ｄ内のレジスタに一旦記憶させ
てから、第５図ｅの工程に移行する。

この工程では、上記レジスタに記憶されているメモリの
アドレスをアドレスバス９ｂを通じてメモＩＪ９ｅに転
送して、そのアドレスを指定するとともにコントロール
バス９ｃを通じて１ｉｌＪｌｌ信号をメモＩＪ９ｅに送
ってこれを読み出しモードで作動させることにより、指
定されたアドレスに記憶されている蒸発量信号Ｓｓを読
み出してデータバスｌａを通じてこれをマイクロプロセ
ッサ９ｄ内に取り組む。

かかる検索処理に際して、メモリｓｅ内には、各アドレ
スと、そこに記憶されている記憶内容との関係に従って
テーブルが形成されるので、ある基準圧力上昇期間信号
に基づいてメモＩＪ　９　ｅのアドレスを指定し、その
基準圧力上昇期間借に対応する蒸発量信号をテーブルに
従って検索することができるものである。

そして、上記テーブルにおける基準圧力上昇期間ｔｌと
蒸発量Ｇｓとの関係は前述した第４図のグラフに示すよ
うなものとなり、このような関係は各ボイラ系について
実測により容易に決定できるものである。

第４図のグラフを参照しつつ上記検索処理について、更
に、説明すれば、この処理は基準圧力上昇期間計測部８
にて得られる基準圧力上昇期間信号Ｓ２に基づいて同図
１に示すよう１と、グラフの横軸上に表わされた基準圧
力上昇期間ｔｌの値を特定し、同図すに示すように、そ
の横軸上の値に対応して縦軸上に表わされた蒸発量Ｇｓ
の特定の値を検索することにより、基準圧力上昇期間１
．から蒸発量Ｇｓを求めるようにしたものである。

上記検索処理の実行が完了すると、マイクロプロセッサ
９ｄは第５図ｆの工程に移行し、検索処理で得られた蒸
発量信号Ｓ３を出カポ−）１ｇを通じて表示部１０に転
送する。

しかる後、マイクロプロセッサｌｉｄは第５図ｇの復帰
工程にて同図ａの工程にもどつて、割り込み待ちの状態
となり、次回の基準圧力上昇期間の計測、すなわち、割
込指令信号を受けるべく待機する。

表示部１０は蒸発量信号Ｓ３を受けて、蒸発量（）ｓを
目視可能に表示する。

この発明に牽連する第二の発明の構成は、この発明の構
成において、基準圧力上昇期間計測部に代えて基準圧力
降下期間計測部を付設して昇降する蒸気圧が、上下限蒸
気圧の間に設定された第一の設定値から、同様に設定さ
れた第二の設定値まで降下するに要する基準圧力降下期
間を計測し、蒸発量演算部は基準圧力降下期間計測部で
もって計測された基準圧力降下期間に対応する蒸発量を
基準圧力降下期間と蒸発量の第６図、第９図に基づいて
、第７図、第８図をも参照しつつ上記第二の発明の構成
及び動作を説明すれば以下の通りである。

第６図は上記第二の発明の構成を示すブロック図であり
、図中、基準圧力降下期間計測部１１は第２図における
基準圧力上昇期間計測部８と同様に構成され、アンドゲ
ート１１８の一つの入力端子と、単安定マルチバイブレ
ータ１１ｇの入力端子が共に７リツプ７０ツブ１１ｃの
正相出力端子に接続される。フリップフロップ１１ｃの
セット端子には、第三のコンパレータ７ｂの出力端子が
接続され、同様にリセット端子には、第四のコンパレー
タ７ｃの出力端子が接続される。

そして、図中、蒸発量演算部−に含まれる単安定マルチ
バイブレータｓｉの入力端子もフリップ７０ツブ１１ｃ
の正相出力端子に接続される。

他の構成要素は第２図において同一の符号が示す構成要
素とそれぞれ同一である。

第７図において、加熱停止期間Ｔ鵞における蒸気圧は第
Ｔ図囚ｋに示すように、蒸気の消費あるいは温度の低下
に伴って上限蒸気圧Ｈから低下しはじめ、途中第７図Ｇ
＆ｌ　ｕに示すように、第一の基準蒸気圧Ａに達すると
、蒸気圧信号８１′が基準電圧ＶＡよりも小さくなるの
で、これを検出して、第三のコンパレータｒｂは第７図
（Ｆ）　ｗに示すように、「１」から「０」へその出力
信号を反転させる。これを、第一の基準蒸気圧信号Ｓ、
′としてセット端子に受けてフリップフロップｌｌｃが
「１」にセットされ、その正相出力信号は、第７図（（
１ｐに示すように「０」から「１」に反転する。

さらに、蒸気圧が降下し、第７図（Ａ）　Ｖに示すよう
に、第二の基準蒸気圧Ｂに達すると、蒸気圧信号Ｓｌ′
が基準蒸気圧Ｖｓよりも小さくなるので、これを検出し
て第四のコンパレータＴＣは第７図（Ｅ）　ｘに示すよ
うに「１」から「０」へその出力信号を反転させる。こ
れを、第二の基準蒸気圧信号ＳＬ１′としてリセット端
子に受けてフリップフロップ１１ｃが「０」にリセット
され、その正相出力転する。

このようにしてフリップフロップ１１Ｃが「１」になっ
ている期間は基準圧力降下期間ｔ２を表わすものである
。

次に、例えば、蒸気圧の下降工程で蒸発量（蒸気負荷）
が増大した場合には、缶水の加熱によってボイラ系に流
入する熱電がなく、更に、缶水の供給によってボイラ系
に流入する熱量と、放熱によってボイラ系から流出する
熱量が定常運転中の加熱停止期間中について略々一定で
あるところ、缶水の蒸発によってボイラ系から流出する
熱量が蒸発量に応じて増大するので、蒸気圧の上昇工程
の場合と同様に、ボイラ系からより多くの熱量が奪われ
ることとなり、第３図に対応する第γ図Ｋ）ｋ’に示す
ように、蒸気圧の下降勾配が急峻化するものである。

而して、いま仮りに、第７図（Ａ）　ｇに示す時点で、
フリップフロップ６ｂがｒｏ」に反転して加熱−１停止
期間に移行したと仮定すると、蒸発量が項線した場合に
は、第７図（Ａ）ｕ’及びＶ′に示す時点で第７図Ｈｐ
　’、及びｔ′に示すように、７リツプフロツプ１１ｃ
の出方が反転することとなるので、蒸発量か増大する以
前の基準圧力降下期間ｔ、よりも短期間の基準圧力降下
期間ｔ２′が形成される。

かかる蒸発量の変化に依存する基準圧力降下期間ｔ２の
変化を定量的に考察すると、蒸発量Ｇ３は、 ｃＶ′ （）ｓ−〜−ＣＲ・曲・曲・・・曲回・・・（５１ｔり なる式で表わされる。

ただし、 そして、（ｊｓｚＱにおける基準圧力降下期間ｔ２０は
、 となり、かかる基準圧力降下期間ｔ２ｏは蒸発量の基準
蒸気圧から第二の基準蒸気圧に至るまでに要する最大の
基準圧力降下期間である。

第１＋図は第６図における蒸発量演算部１の演算処理の
フローチャートである。

上記構成では、マイクロプロセッサ９ｄが第９図ａの工
程にて割り込み待ちの状態で時期しているときに、加熱
装置の断続制御が行われると、フリップフロップ１１ｃ
の正相出力信号は第７図（■（転）に示すように、基準
圧力降下期間ｔ２’の間「１」となるので、かかる正相
出力信号を受けて、基準圧力降下期間ｔ２′中に限り、
アントゲ−）　１１ｅが開いて、クロックパルス発振器
１１ｄからのクロックパルスをカウンタ１１ｆに導き、
これを計数させる。

そして、ｊＦ１７図（Ｈ）ｔ’に示すように、ブリップ
フロップ１１ｃが「１」から「ｏ」に反転すると、アは
、基準圧力降下期間ｔ２′を表わすディジタル符号が生
成され、基準圧力降下期間信号８２′として出力される
。

このとき同時に、７リツプフロツプ１１ｃの正相出力信
号の「１」から「ｏ」への反転により、単安定マルチバ
イブレータ９１がトリガされて準安定状Ｎｊに移行し、
割込制御線９ｈをｒＪにして、マイクロプロセッサ９ｄ
に割込指令信号を与える。

割込指令信号を受けたマイクロプロセッサ９ｄは、第９
図ｂ′の工程に移行し、第Ｓ図すの工程と同様の処理を
実行して、基準圧力降下期間、／を読み込んでから、第
９図ｃ−ｄの工程を経て第一図ｅ′の工程に移行する。

この工程では、第５図ｅの工程と同様の検索処理を実行
することにより、第９図ｂ′の工程にて読み込んだ基準
圧力降下期間信号８２′が表わす基準圧力降下期間ｔ２
′に対応する蒸発量Ｑｓを、にて得られる基準圧力降下
期間信号８２′に基づいて第８図のグラフ中、ａに示す
ように、横軸上に表わされた基準圧力降下期間ｔ２の値
を特定し、同図すに示すように、その横軸上の値に対応
して縦軸上に表わされた蒸発値慟の特定の値を検索する
ことにより、基準圧力降下期間ｔ２から蒸発量Ｇｓを求
めるようにしたものである。

上記工程ｅ′に後続して、第９図ｆ−ｇの工程が実行さ
れて、出カポ−）９ｇを通じて蒸発量信号Ｓ３が出力さ
れ、これを受けて表示部１０は蒸発量（ｊｓ’を目視可
能に表示する。

なお、上記この発明及びこの発明に牽連する第二の発明
の構成では、基準圧力上昇期間計測部８、基準圧力降下
期間計測部１１は１回の断続制御に関して基準圧力上昇
期間ｔｌ、基準圧力降下期間ｔ２を計測して、それぞれ
一つの基準圧力上昇期間信号Ｓ２、一つの基準圧力降下
期間信号８２′を出力し、各々に基づいて蒸発量を検索
しているが、複数回の断続制御に関して基準圧力上昇期
＋ｉ！ｊ、！準圧力降下期間を計測して、これらの平均
値を算出して一つの基準圧力上昇期間信号、一つの丞準
圧力降下期間信号として処理することもできる。

そのようにすれば、ボイラ系の瞬時的変動、特に、耐水
のｋＩＩ続制御に起因する基準圧力上昇期間１ｄ号、基
準圧力降下期間信号のバラツキを回避で＝５、より安定
で正確な蒸発量が得られるという実益がある。

以上のように、この発明及びこれに牽連する第二の発明
は、加熱装置を断続制御するボイラ系において、基準圧
力上昇期間、基準圧力降下期間を計測してその各々に基
づいて蒸発量を検索するように構成されているので、ボ
イラ系における蒸発量を自動的に計測し、これを正確に
把握することができる。

したがって、この発明及びこれに牽連する第二の発明に
よれば、蒸発量に基づく制御系、典ｌＩｌ！的には、給
水制御系の後備保護を図ることに子り、空焚きを完全に
防止できるとともに、蒸発量というボイラ系の運転管理
上、重要な基礎データを確保することにより、キャリー
オーバーやスケール成長に起因する機器等の破損、焼損
を未然に防止できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

［図（Ａ）はこの発明の構成を付設することができる小
形ボイラ系の構成を示すブロック図、第１図（Ｂ）は第
１図（Ｎにおけるボイラ１のＡ−Ａ断面図である。 第２図〜第５図はこの発明の実施例に関するものであり
、第２図はその構成を示すブロック図、第３図は第２図
における加熱制御部１及び基準圧力上昇期間計測部８の
要部の波形図、第４図は基準圧力上昇期間ｔ１と蒸発量
Ｇｓの関係を示すグラフ、第５図は第２図中の蒸発量演
算部９における演算処理の手順を示すフローチャーの構
成を示すブロック図、第７図は第１図における加熱制御
部６及び基準圧力降下期間計測部１１の要部の波形図、
第８図は基準圧力降下期間ｔ２と蒸ＴｈｊｉＧｓの関係
を示すグラフ、第１図は第６図中の蒸発量演算部９にお
ける演算処理の手順を示すフローチャートである。 １・・・・・・ボイラ　　　　　　　５、Ｔ・・・・・
・蒸気圧検出部５ａ、　？ａ・・・・・・圧力センサ ５ｂ、　５ｃ％７ｂ、　Ｔｃ・・・・・・コンパレータ
６・・・・・・加熱制御部 ８・・・・・・基準圧力上昇期間計測部１１・・・・・
・基準圧力降下期間計測部９・・・・・・蒸発量演算部
　　１０・・・・・・表示部特許出願人　株式会社　荏
原製作所 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ボイラの蒸気圧に対応する蒸気圧信号８１を
   出８Ｈを出力するコンパレータ５Ｃとから成る第一の蒸
   気圧検出手段５と、下限蒸気圧信号ＳＬに応答して、缶
   水を加熱するための加熱装置Ｆを始動させ、上限蒸気圧
   信号ＳＨに応答して加熱装置Ｆを停止させる加熱制御手
   段６とを備えたボイラ系において、ボイラの蒸気圧に対
   応する蒸気圧信号Ｓｌ′を出力する圧力センサＴａと、
   蒸気圧信号Ｓｌ′が上限設定値Ｈと下限設定値りの間に
   設定された第一の基準値Ａであることを検出して、第一
   の基準蒸気圧信号Ｓムを出力するコンパレータＴｂと、
   蒸気圧信号Ｓｌ′が上記第一の基準値Ａと下限設定値り
   との間に設定された第二の基準値Ｂであることを検出し
   て、第二の基準蒸気圧信号８Ｂを出力するコンパレータ
   ７ｃとから成る第二の蒸気圧検出手段Ｔと、上記第二の
   基準蒸気圧信号８ｍが出力されてから上記第一の基準蒸
   気圧信号８Ａが出力されるまでの基準圧力上昇期間１１
   を計測して、その計測結果を基準圧力上昇期間信を算出
   し、その算出結果を蒸発量信号Ｓ３として出力する蒸発
   量演算手段９とを付設して成り、上記蒸発量演算手段９
   は、予め記憶された基準圧力上昇期間とそれに対応する
   蒸発量の関係を表わすテーブルに従って、基準圧力上昇
   期間に対応する蒸発量を検索するようにしたことを特徴
   とするボイラ系における蒸発量計測装置。
2. （２）　　ボイラの蒸気圧に対応する蒸気圧信号Ｓ１を
   出力する圧力センサ５ａと、蒸気圧信号Ｓｌが下限設Ｌ 定ｉあることを検出して、下限蒸気圧信号８ｘ。 を出力するコンパレータ５ｂと、蒸気圧信号Ｓ１が上限
   設定値Ｈであることを検出して、上限蒸気圧信号８１４
   を出力するコンパレータ５Ｃとから成る第一の蒸気圧検
   出手段５と、下限蒸気圧信号ＳＬに応答して、缶水を加
   熱するための加熱装置Ｆを始動させ、上限蒸気圧信号Ｓ
   Ｈに応答して、加熱装置Ｆを停止させる加熱制御手段８
   とを備えたボイラ系において、ボイラの蒸気圧に対応す
   る蒸気圧信号Ｓｌ′を出力する圧力センナ７ａと、蒸気
   圧信号Ｓｌ′が上限設定値Ｈと下限設定値りの間に設定
   された第一の基準値人であることを検出して、第一の基
   準蒸気圧信号Ｓム′を出力するコンパレータ７ｂと、蒸
   気圧信号８１′が上記第一の基準値Ａと下限設定値りと
   の間に設定された第二の基準値Ｂであることを検出して
   、第二の基準蒸気圧信号８ａ’を出力するコンパレータ
   ７Ｃとから成る第二の蒸気圧検出手段Ｔと、上記第一の
   基準蒸気圧信号８Ａ’が出力されてから上記第二の基準
   蒸気圧信号Ｓ１１′が出力されるまでの基準圧力下降期
   間ｔ２を計測して、その計測結果を基準圧力降下期間信
   号８２′として出力する基準圧力降下期間計測手段１１
   と、基準圧力降下期間に基づいて蒸発量を算出し、その
   算出結果を蒸発量信号ｓ３として出力する蒸発量演算手
   段９とを付設して成り、上記蒸発量演算手段８は、予め
   記憶された基準圧力降下期間とそれに対応する蒸発量の
   関係を表わすテーブルに従って、基準圧力降下期間に対
   応する蒸発量を検索するようにしたことを特徴とするボ
   イラ系における蒸発量計測、装置。