JPS5913803A

JPS5913803A - ボイラ系における缶水濃縮状態制御装置

Info

Publication number: JPS5913803A
Application number: JP12268182A
Authority: JP
Inventors: 村田　四朗; 藤田　忠男
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1984-01-24

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化に伴う缶水中
の不純物濃度の増大傾向を連続的に監視し、適宜不純缶
水乞除去して缶水の状ＦＦ　ｖ正常に保つ缶水濃縮状態
制御装置に係わり、特に１回の断続制御でもってボイラ
に給水されろ期間が缶水の濃縮化に伴って増大でる現象
に基づいて缶水の濃縮度合いを監視１−／−）ようにし
た缶水濃縮状伸側も１４１装＠にＩＩてろものである。

一般に、ボイラ系を長時間運転てると、缶水が濃縮化さ
れるので、缶水中に含まれろ溶解固形分等の不純物の濃
度が増大して、缶水表面に気泡を生ずるもθ）である。

そして、かかる気泡が気水境界面を離れて蒸気中に混入
してキャリーオーバーケ生じ、ボイラ糸に接続され１こ
パルプ等の関連機器σ）損傷欠招くことが知られている
。

而して、キャリーオーバーを防ぐためには、給水あるい
は蒸気の流量を流量計でもって計測すること等により、
缶水濃縮度を推量して、これがある程度増大し１ことき
には、缶水の吹き出しく以下ブローという）を行って、
新しい缶水と置換１−ろことが行われてはいるもの＼、
小形のボイラ系では、流量計を装備１−ることの経済的
負担が相対的に大きくなるσ）で、そＱ）採用が一般に
固唾であり、而して、流量計による計測に代えて、ボイ
ラ系θ）累積燃料消費量を貯蔵容器、典型的ＶＣ，は、
ドラム缶の単位でもって計測でることにより、あるいは
、缶水の一部を抽出してその電気伝導度を計測１−るこ
とにより、缶水濃縮度を推量でることがしばしば行われ
ている。

しかしながら、累積燃料消費量に基づいて累積蒸気消費
量ケ推量し、更に、累積蒸気消費量に基づいて缶水濃縮
度を推量てる場合には、ボイラ系の効率が蒸気消費量（
負荷）に従って変化１−ろ０）で、高精度σ）計測は期
待し難いものであつ１こ。

加えて、ドラム缶等σ）貯蔵容器σ）計数に基づ（・て
計測てる場合には、計量の最小単位が極めて大きく、計
測に際して多大の量子化誤差を伴５　（７’）で、連続
１”・によろ計測にはほど遠いものであつＴこ。

そσ）上、ドラム缶等による累積燃料消費量σ）計測は
、消費し１こ燃料が貯蔵されてい１こドラム缶等の数帛
・をいちいち計数して、これを記録てろという煩雑な作
業７伴うので、在住にして実行されず、累積蒸発量、ひ
いては缶水濃縮度を全く把握できなくなってしまうこと
もしばしばであつ１こ。

ま１こ、缶水の電気伝導度に基づし・て缶水濃縮度を推
計１″ろ場合には、間歇的な計測しかできず、しかも、
実際上計測回数が制約されろ１こめに、缶水濃縮度の増
大傾向を連続的に計測でることができなかつｒ、。

而して、かかる従前σ）ボイラ糸では、ブローを実行１
−べき時期を正確に把握てろことかできず、缶水な著し
い濃縮状態に至らしめ、キャリーオーバーを頻発させ、
関連機器の損傷を招く危険性が極めて大であるという欠
点があつ１こ、この発明の目的は上記従来技術に基づく
缶水濃縮度の推量の問題点に鑑み、１回の断続制御でも
って供給されろ給水量、１−なわち、給水１０１間カー
、缶水の濃縮化の進行に伴って増大する現象に基づいて
、給水期間の増大傾向を泪１ｔｌｌｌ　ｉ−ることによ
り、上記欠点を除去し、高精度に、しかも、連続的に缶
水濃縮度を監視し、缶水濃縮度がボイラー系に許容され
るレベルを超え１こ場合に缶水欠除去し、新しい缶水と
置換ｆることにより、常時缶水σ）オ尺態乞許容レベル
内に維持てることσ）できろ４（イラ系におけろ缶水濃
縮状態制御装置を提供せんと１−ろものである。

上記目的ＫＧ５この発明の構成は、水管σ）上下端部乞
連通１−る連通管に上下限水位センサを配設して水位検
出部を形成し、上下限水位七ンー＋ｊＯ’＋各々からの
出力信号に応答して、水管に缶水ケ供給１″ろ給水ポン
プを始ｔｉＪＩある℃・は停止させる給水制御部欠設け
て、蒸気消費に伴う缶水水位σ）降下に応じて連通管の
水位が降下し、下限水位に到達し１こときには、下限水
位センサがこれを検出して下限水位信号を給水制御部に
送って給水ポンプを始動させ、給水の開始に伴う缶水水
位σ）上列に応じて連通管θ）水位が上昇し、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
上限水位信号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１こボσ）
出力より得た缶水力濃縮度と関連てろ信号を設定し１こ
濃縮レベル？定める信号と比較し、その比較の結果、水
管内の缶水の濃縮度が設定し１こ濃縮レベルより太きい
と判定し１こ場合に上記ブロー弁を作動１〜る手段とを
設けろことにより、常時缶水σ）４縮度を許容レベル以
下に抑えろようにし１こことを特徴と１−ろもσ）であ
る。

さて、後続てるこθ〕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
ラ糸の構成及び動作を説明でれば以下の通りである。

第１図囚は、゛かかろボイラ糸の構成を示てブロック説
明図であり、ボイラ１はその断面が示されている。第１
図（Ｉ３）は第１図囚におけるＡ、−Ａ断面図である。

図において、ボイラ１の内部は壁１ａの内周部に泪って
多数の水管１　ｂが亘設され、水管１ｂは中空筒状体か
ら成り、その下端部（二環状の下部管寄せＩｃ（水室）
Ｋ、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄せＩｄ
（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１こボイラ１の中心部には、燃焼室１
ｅが形成され、その上部には、電動機１ｆで駆動される
ブロア１ｇに連通てる風道１１］が設けられ、風道１ｈ
内には、ノズル棒１１と電極棒１」が垂設されろ。

燃焼室１ｅの下端部は、多数の水管１１）θ）中空部を
経て煙道１ｋに連通てる。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ｉｃＫ連通する。

連通管１１σ）中間部には、缶水水位を目視可能に表示
′１″ろ水位ゲージ１ｍと水位検出部２が介装されろ。

水位検出部２には、給水制御部６が接続され、その出力
端子は給水ポンプ４を駆動てる電動機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１ｃに連通１−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乙に接続されろ。溶焼制御
部６からは、制御信号線６ａ〜６Ｃが延びて電動機１ｒ
、電極棒１」、燃料ポンプ６ｄのそれぞれに接続されろ
。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棒１１に連通てる。そして、
下部管寄せ１Ｃからはブロー管１ｎが延びて、手動のブ
ローコック１ｐＹ介して図示しない排水路に連通し、上
部管寄せ１ｄからは管１ｑが延びて気水分離器１ｒに接
続される。気水分離器１ｒ内の蒸気は蒸気管１５を通し
て図示しない所望の蒸気負荷に送られろ、分離され１こ
水は戻し管１ｔを通して下部管寄せに戻されろ。

戻し管１ｔの下方部には、後述てろ自動制御により、適
宜水管内の缶水ケブロー１−ろブロー弁１ｕが取り付け
られる。

上記ボイラ系σ）構成では、蒸気を発生させろに際して
は、電動機１ｆでもってブロア１ｇを、駆動して風道１
ｈ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１！の先端から噴射されろ燃料を着火させ、こ
れ７燃焼室１ｅ内で燃焼させろ。かかる燃焼により生じ
１こ高温度σ）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σ）間に熱交換が行われて水管１　ｂ中
の缶水が加熱されて蒸気となり、これが上部管寄せ１（
１にて集収、蓄積され、管１ｑ気水分離器１　ｒ、蒸気
管１ｓを通じて蒸気負荷に供給されろものである。

そして、燃焼制御に関しては、上部管寄せ１ｄ内の蒸気
圧を連通管１１ヶ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１こ下限蒸気圧に達し１こことケ検出し１こときに
は、下限蒸気圧信号を、同様に、上限蒸気圧に達しｆこ
ことを検出し１こときには、上限蒸気圧信号ケ燃焼制御
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σ）蒸気圧が降下し、下限蒸気圧信号を受げ１ことき
には、制御信号線６２を通じて電動機１ｆ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乞通じて電極棒１Ｊに高電圧火印加てろと
ともに、制御信号線６ｃを通じて燃料ポンプ６ｄを始動
させて、ノズル棒１１から噴射されろ燃料に点火し燃焼
を開始させ、更に、蒸気の発生が続行して蒸気圧が上列
し、圧力検出部５から上限蒸気圧信号を受け１こときに
は、制御信号線６０を通じて燃料ポンプ６ｄ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６３を通じて
電動機１ｆを停止させてプヨア１８からの送風欠所っｅ而して、燃焼θ）断続制御でもって、上部管寄せ１ｄ内
の蒸気圧ケ上下限蒸気圧として予め設定されＴこ面圧力
値σ）間の圧力値に保つことができろものである。

なお、簡便な装置では、電動機１ｆ、燃料ポンプ６ｄ０
）始動・停止制御、及び電極棒１Ｊへσ】高電圧θ）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、
１−なわち、水管１ｂ中の缶水水位σ）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
１こ下限水位に達したこと乞検出し１こときには、下限
水位信号を、同様に、上限水位に達し１こことケ検出し
１こときには、上限水位信号を給水制御部乙に送る。

給水制御部６は、蒸気の消費により水管中σ）缶水水位
が降下し、水位検出部２から下限水位プローブけ１こと
きには、電動機４ａ乞始ｐｊｊｌさせて給水ポンプ４で
もって下部管寄せ１０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
から上限水位信号ケ受け１こときには、電動機４ａを停
止させて水管１　ｂへの給水を断つ。

而し２て、給水の断続制御でもって、水管１ｂ内の缶水
水位ケ上下限水位として予め設定され１こ雨水位置の間
の水位値に保つことができろイζ゛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ろものである。

ま１こ、缶水のブローに際しては、後述の自動制御され
ろ電磁ブロー弁１ｕ以外に、手動でブローコック１ｐを
開くことにより、排水管１０ケ通じて下部管寄せ１ｃ及
び水管１ｂ中の缶水θ）一部あるいは全部ケブローする
ことができるものである。

なお、電磁ブロー弁１１１は手動ブローコック１ｐと並
置して取りイ」けてもよい。

なお、ブロア１ｇ、風道１　ｈ、ノズル棒１ｉ。

電極棒１Ｊから成るバーナは、これに限られろもではな
く、要″′４−れば、水管１ｂ中の缶水を加熱して蒸気
乞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４図に基づいて、こσ）発明θ）一
実施例の構成及び動作を説明丁れば以下の通りである。

第２図は第１図における水位検出部２及び給水制御部乙
の構成を抽出して示すブロック図である。

そして、第１図の構成との対比において、導管ＩＩ’、
ＩＩ“は上部管寄せ１ｄと下部管寄せ１Ｃにそれぞれ接
続されており、連通管１１には、水管１ｂ中の缶水の一
部が抽出されて導かれている。

水位検出部２は、連通管１１の水位が下限水位りに達し
１こことを検知てる下限水位プローブ２ａと、連通管１
１の水位が上限水位１−Ｉに達し１こことを検知てろ上
限水位プローブ２ｂとがそれぞれ下限水位Ｌ、土埃水位
１１にその先端が位置１−ろように配設され、ま１こ、
水中に埋没し１こ水中電極２Ｃと、水中電極２ｃに一端
が接続され１こ交流電源２（１と、交流電源２ｄの他端
と下限水位プローブ２ａとの間に挿入され１こ第一の電
流検出器２ｅと、交流電源２ｄと上限水位プローブ２　
ｂと０３間に挿入された第二の電流検出器２ｆとを具備
している。

ここに、上限水位■］及び下限水位りは、水位検出部２
の連通管１１中に、給水の断続制御におけろ缶水の上下
限水位として予め設定され１こ水位である。

そして、△Ｌは、連通管１１中の下限水位りの給水開始
時における水位低下変動１１県である。

給水制御部６は、第一の電流検出器２ｅの出力端子がそ
のセット端子に接続され、第二σ）電流検出器２ｆの出
力端子がインバータろａを通じて、そθ）リセット端子
に接続されｆこフリップフロップろ１〕と、フリップフ
ロップ６ｂの正相出力信号がドライバ６ｃを通じてその
一端に接続され、そσ）他端が電源６ｄに接続され１こ
リレー６ｅとから成り、リレーろｅの接点ろｅ′は給水
ポンプ４を駆動′１−ろ電動機４ａの電源供給線４ｂに
挿入される。

第６図は水位検出部２内の連通管１１σ】水位変化込）
と、第一、第二の電流検出器２ｅ、２ｆの出力信号（Ｃ
１、旧）と、フリップフロップ６Ｉ）の正相出力信号０
〕）とを対比して示￥波形図である。

上記構成から成る水位検出部２、給水制御部乙に関して
、先ず、缶水濃縮のない状態、典型的には、ブロー後の
給水直後σ）状態でσ）給水側＠ｊσ）動作を説明すれ
ば以下の通りである。

いま、第６図（Ａｌａに示１−ように連通管１１の水位
か下限水位りよりも高い位Ｒにある場合には、下限水位
プローブ２ａが水没して、水中電極２ｃとの間が水を通
じて導通状態となり、交流電源２ｄに対して第一の電流
検出器２ｅ、下限水位プローブ２ａ、水中電極２ｃから
成る負荷回路が形成されるので、第一の電流検出器２ｅ
Ｋ電流が流れ、これを検出して第一の電流検出器２ｅは
第６図（Ｃ）１）に示すように１１」を出力１−ろ。

そして、水位が降下して、第６図（Ａ、ｌ　ｃに示１−
ように、下限水位りに達１−ると、下限水位グローブ２
３の先端が水面から離れ、交流電源２ｄに対１−ろ負荷
回路が遮断されるので、第一〇）電流検出器２ｅを通過
する電流が零となり、これを検出して、第一の電流検出
器２ｅは第６図（Ｃ１ｃｌに示すように、「０」を出力
てろ。かかる第一の電流検出器２ｅθ）出力信号（７−
１ｒ　Ｉ　ＪからｒＯＪへの反転をセット端子に受けて
、フリッフリコップ６ｂが「１」にセットされ、その正
相出力端子には、第６図０〕）ｅに示１−ような「０」
から１１」へσ）反転信号が現われる。この信号を受け
て、ドライバ６ｃが導通状態となり、リレー６０が励磁
されて、接点３ｅ’が閉成し、電動機４ａに電源が供給
されるので、給水ポンプ４による給水が行われる。

而して、フリップフロップ５１）が１１」になっている
期間中、給水が続行し、第６図（Ａｔ　ｆ　Ｋ示すよう
に、水位が上昇し続けろ。

やがて、第６図（Ａｌｇに示１〜ように、水位が上限水
位１−１に達てると、いままで上限水位プローブ２ｂが
水没してし・ながつγこために、第３ジ１（Ｂｌ　ｈ　
Ｋ示すように、ｒＤＪ乞出力出力い１こ第二の電流検出
器２「が第６図（Ｉ３１　ｉに示１−ように、「１」を
出力するようになる。かがる第二の電流検出器２ｆσ］
出力信号θＩｒ０Ｊから「１」への反転はインバータ６
ａにより「１」からｒＤＪへの反転に変換されて、フリ
ップフロップ６ｂのリセット端子に供給されて、これケ
「口」にリセット１−ろ。

而して、第６図［Ｄ）　ｊに示すように、フリップフロ
ップ６１）の正相出力が１０」となるＣ１で、リレー５
ｅが非励磁となり、接点３ｅ’が開成し、給７Ｋが停止
でろ。

このようにして、給水ポンプ４が始ｊｉｌｌ　ｊ、てか
ら停止１−るまでσ】期間１゛１（以下給水期間という
）はフリップフロップ６ｂが「１ＪＶｃなっているｊυ
１間でもって特定されるものである。

そして、かかる給水ポンプσ）断続制御では、一つθ）
給水期間中に水管１１〕に蓄積されろ本州は下限水位り
と上限水位１（とσ］差Ｗに基づいて各ボイラ系固有の
値に特定されるもσ−）である。

給水を停止しＴこ後は、第６図（ＡＪｋに示すように、
水位は再び降下して下限水位Ｌ　Ｋ達（７，９５ＶＣ１
同様の動作が繰返し行われて、水ｆヶが下限水ら２　Ｔ
ｉと上限水位ＩＩとの間の）水位に保１これろ。

次に缶水の濃縮化が進行しＴこ状態での給水？ｔｌｌ　
叫１動作ケ説明丁れば以下の通りである。

缶水自製縮化が進行し１こ状態では、缶水σ】物性σ１
変化に起因して、高温下におけろ水管１ｂ中での缶水力
泡立ちが激しくなるので、その泡立ちの反作用を受けて
、連通管１１の水位が押し上げられて、水管１ｂの缶水
水位よりも高くなり、しかも、給水開始時には、缶水の
温度が低下して、泡立ちが抑制されるので、上記反作用
も消滅して、連通管１１の水位が水管１ｂの缶水水位に
等しくなるという現象が観測されろ。

而して、第６図（Ａｌｃに示てように、連通管１１の水
位が下限水位りに達でろと、前記動作に従って、水管１
ｂへの給水が開始されて、水管１ｂ中の缶水の温度が低
下し、缶水の泡立ちが慎静化し、泡立ちによる反作用が
消滅てろので、連通管１１の水位は第６図（Ａｔ　ｃ　
’に示すように、急激に降下して、泡立ち消滅後におけ
ろ水’＃１ｂの缶水水位に等しくなる。

′１″なわち、缶水σ］泡立ちの反作用により押し上げ
られ１こ連通管１１の水位が下限水位に達し１こ時点で
は、水管１ｂ中の泡立った缶水の気泡層を除く缶水水面
は、下限水位りよりもへＬだけ下方に存在しており、給
水開始に伴う気泡層σ）消滅に際して、連通管１１の水
位は缶水水面に向って、水位低下変動幅△したけ低下′
ｆろものである。

そして、缶水の供給が続行されると、水管１ｂ中の缶水
水位の上昇に対応して連通管１１σ〕水位も第６図囚Ｅ
′に示てように上昇して、第６図（Ａｌ　ｇ　’に示で
時点で、上限水位１−Ｉに達し、給水）Ｉ−停止１−る
。

このとき、同時点で開始し１こ水位上層イに程でも、第
６図囚ｒ′に示′１−ような缶水が濃縮されｆこ状態で
の水位上昇工程では、第６図（ＡｌＣ′に示１−ように
、水位低下変動幅△Ｌだけ下方を起点としているσ）で
、第６図（Ａ）ｇ、ｇ’に示てように、上限水位ＩＴに
到達する時点が△Ｔ１だけ遅れることとなる。

而して、上限水位プローブ２１）θ）出力信号がｒＯＪ
から「１」に反転てる時点も、第６図（１３１ｉ　’に
示てように一△装置は遅れ、結局、フリップフロップ６
ｂがリセットされる時点も第６図（１）ｌｊ’に示てよ
うに、ΔＴ１だけ遅れるので、給水期間′１゛１が△Ｔ
１だけ増大１−るものである。

付言てれば、缶水が濃縮されている場合でも、給水が続
行し、連通管１１の水位が上限水位ＩＩに達１−るまで
には、温度低下により泡立ちが消滅して、連通管１１σ
）水位は缶水水位に等しくなり、結局、給水停止時にお
けろ水′ｆ！１ｂ中の缶水保肩駄は、缶水が濃縮されて
いない場合のそれに等しくなるσ１で、給水期間の増大
に伴って、１回の断続制御でもって供給されろ水量が増
大てることとなる。

かかる給水期間の増大傾向は、給水開始直前におけろ水
管１ｂ中σ】缶水θ）泡立ちに起因てろ連通管１１の水
位低下変動幅△Ｌに依存しているのであるが、一般に、
缶水の濃縮化σ）進行に伴って、給水開始直前における
泡立ちが激化１−ろ傾向にあるので、缶水自製縮化の進
行に応じて、水位低下変動幅△Ｌが増大し、而して、給
水期間Ｔ１も増大でろものである。

しＴこがって、給水期間の増大傾向が缶水の濃縮度合い
を表わしているので、これを計測することにより、缶水
濃縮度乞推量てることができるわけである。

更に、付言てれば１缶水が濃縮されている状態で、第６
図’（Ａｌ　ｇ’に示てように、連通管１１０）水位が
上限水位Ｈに到達し、給水が停止されろと、缶水の蒸発
に伴って、連通管１１σ）水位レエ第５Ｉ￥１（Ａｔｋ
′に示てように、湾曲部を有てろ曲線に沼って降下てろ
。

そして、かかる湾曲部１１１、給水期間中に泡立ちが消
滅してい１こ缶水が給水の停止により、再び泡立ちを生
じ始め、連通管１１ｆｆ＋水位が缶水水位に対して押し
上げられろことに起因てろもσ）である。

なお、上記実施例では、上下限水位プローフ。

２ｂ２ａと水中電極２０間の電導性を利用して、水位を
検出しているが、これに限られるもσ）で＆工なく、上
下限水位グローブ２ｂ２ａ等σ】構成に代えて、上下限
位置に発光素子と受光素子を対面配置して成る光学的水
位センサ、磁気７帯び１こ浮子ケ上下限位置に配設され
１こ磁気センサでもって検出する磁気的水位センサ等を
含む上下限水位センサを採用てろことは随意である。

あるいは、唯一の圧力センサがら缶水水位に比例１−ろ
水圧信号を得て、この信号が上下限設定値に達し１ここ
とをコンパレータでもって検出する構成としてもよい。

上記構成のように、唯一のハードウェアでもって、上下
限水位センサを一体に実現１−ろごともできるので、こ
の明細書にいう下限水位センサと上限水位センサは必ず
しも別個独立のハードウェアとして実現される構成に限
定されるものではない。

第４図は、給水期間計測部と缶水濃縮度演算部の構成ケ
示′１−ブロック図である。同図において、給水期間計
測部７は、クロックパルス発振器７ａと、一つσ】入力
端子がクロックパルス発振器７ａの出力端子に接続され
、他の一つの入力端子が給水制御部６（フリップフロッ
プ６ｂ０］正相出力端子）に接続され１こアンドゲート
７ｂと、アンドゲート７ｂの出力端子がその入力端子に
接続され１こカウンタ７ｃと、その入力端子がフリップ
フロップ６ｂの正相出力端子に接続され、その出力端子
がカウンタ７ｃのクリア端子に接続され１こ単安定マル
チパイブレーコアｄとから成る。

缶水濃縮度演算部８は、１つσ）入力端子がカウンタ７
ｃの出力端子に接続され、そσ）側斜端子がフリップフ
ロップ６ｂの正相出力端子に接続されγこ演算器８ａと
、その出力端子が演算器８ａσ）他の入力端子に接続さ
れ１こ基準給水期間設定器８ｂとから成る。９は演算部
８ａに接続され１こ表示部である。

上記構成から成る給水期間計測部７と缶水濃縮度演算部
８の動作欠説明丁れば以下の通りである。

給水制御部６のフリップフロップ６ｂの正相出力端子か
ら信号を受けて、これが第６図［Ｄｌ　ｅに示てように
、「１」になると、フリップフロップ６ｂが「１」であ
る期間中、−「なわち、給水期間中に限り、アンドゲー
ト７ｂが開いてクロックパルス発振器７ａからのクロッ
クパルスをカウンタ７ｃＫ導き、これを計数させろ。

そして、第６図１）ｌｊ’に示すように、フリップフロ
ップ６ｂが「１」から「０」に反転子ろと、アンドゲー
ト７ｂが閉じて、カウンタ７ｃへのクロックパルスの供
給が断１これ、カウンタ７ｃには、缶水の濃縮度に応じ
て増長し１こ給水期間、第６図ＣＤＩに示す例に従えば
、（Ｔ１＋△Ｔ１）なる給水期間を表わてディジタル符
号が生成され、カウンタ７ｃはこれ乞給水期間信号Ｓ１
として出力する。このトキに、同ＩＩに５．フリッフロ
ップ６ｂの１１」から「０」への反転を制御端子に受け
て演算器８ａは後述の演算処理を実行する。

上記演算器８ａ［よる演算処理が完了し１こ後に、前述
のフリップフロップ６ｂの「１」から「０」へθ）反転
に際して、トリガされ、準安定状態に移行してい１こ単
安定マルチバイブレータ７ｄが安定状態に復帰して、ク
リアパルスをカウンタ７ｃのクリア端子に送るので、カ
ウンタ７ｃはクリアされ、次回の計測に備えられる。

この間、１″なわち、カウンタ７ｃがクリアされろ前に
、演算器８ａは、カウンタ７ｃが出力ｆろ給水期間信号
Ｓ１から、ディジタルスイッチ等より成る基準給水期間
設定器８ｂに予め設定されている缶水濃縮のない状態に
おける給水期間（以下基準給水期間といつ）２表わて基
準給水期間信号Ｓ２を減算して、その減算結果、てなわ
ち、第６図（Ｄｌに示て例に従えば、給水期間（Ｔ十へ
’Ｉ’　、　）の基準給水期間Ｔ１に対てる増分△１゛
１ヲ表わ１−缶水濃縮度信号Ｓ３を出力する。

このようにして得られ１こ缶水−縮度信号Ｓ３は、缶水
０濃縮化の進行に応じて増大１−る傾向にあるので、こ
の信号に基づいて缶水濃縮度を推量１−ろことかできる
ものである。

表示部９は、演算器８ａから缶水１／１ａ　ＭＲ度倍信
号８３受けて、これを直接的に、あるル・は、実験式に
従って現実の缶水濃縮度を表わす数値に変換して、計数
表示Ｖ等でもって目視可能に表示する。

第４図に示すように表示部９と並列に濃縮信号発生部１
０が設けられる。図示の濃縮信号発生部１６は缶水濃縮
度信号８３を入力として受けろコンパレータ１５ａとそ
σ）出力（ｉｌｌｌに接続され１こ濃縮検出リレー１３
ｂ（ＳＣ）から成る。コンパレータ１６ａは検出し１こ
濃縮度信号８３を内部に設定したボイラー系の許容範囲
内にある濃縮度レベルを定める信号と比較てる。この比
較の結果、水管内の缶水力濃縮度が設定濃縮度レベルよ
り大きいことが判定され１こ場合、濃縮検出リレー１６
ｂを励磁ｆろ。これに応答して第１図囚の電磁ブロー弁
１ｕが作動されて、水管内σ）缶水をブローてる。

この電磁ブロー弁１ｕ（ＳＶ）を作動てる例示回路を第
６図と第７図に示す。

第６図はタイマーを用いる方式で、濃縮が検出され１こ
場合に、所定時間だけ電磁ブロー弁を作動して缶水を一
部プローてるものであり、第７図（工水位センサーを用
いる方式で濃縮が検出され１こ場合に水管内の缶水があ
るレベルに達するまで電磁ブロー弁を作動てろものであ
る。

以下、第６図と第７図について詳述丁れば次の通り。

第６図において、５ｃ−ｉは第４図の濃縮信号発生部１
６の濃縮検出リレー１５ｂ（ＳＣ）の接点である。この
濃縮検出リレー接点５ｃ−ｉと並列に自己保持用のリレ
ー接点ｘ−１ｙ接続し、これらの両接点と直列にタイマ
ー接点Ｔ−１を接続し、タイマー接点Ｔ−１と直列にタ
イマーＴ、第２図に示す゛電磁弁１ｕのコイルＳ■及び
自己保持用リレーＸを並列接続し１こ構成である。し１
こがって濃縮が検出されてリレー１６ｂ（第４図）が励
磁されると、自己保持用リレーＸＫよりその接点Ｘ−１
が閉成して、電磁ブロー弁コイノビＳｖが励磁されて電
磁ブロー弁が作動し、水管の缶水カブローが開始されろ
。ブローの開始後、所定時間が経過てろとタイマーＴの
接点１゛−１が開成して電磁ブロー弁コイルＳ■が釈放
され、ブローが終了ｆろ。

第７図の回路は、濃縮検出リレー接点５ｃ−ｉと自己保
持用リレー接点Ｘ−１を並列接続しこれらの両接点と直
列に水位センサーの接点Ｅ　Ｌ乞接続、水位センサーの
接点と直列に並列構成σ）電磁ブロー弁の操作コイルＳ
■と自己保持リレーＸを接続し１こものである。し１こ
がって、濃縮検出リレーにより、缶水の濃縮状態が検出
されてその接点５Ｃ−１が閉成すると、電磁ブロー弁の
操作コイルＳＶが励磁されて、缶水のブローが開始″′
４−る。

缶水σ）ブローに伴ないその水位が低下し、水位センサ
ーの検出レベルに達てろと、その信号により接点ＥＬが
開いて操作コイルが釈放され、電磁ブロー弁が閉じブロ
ーが終了する。ここで接点ＥＬに関連てろ水位センサー
としては、例えば、第２図に示で下限水位センサー２ａ
が使用できる。もちろん、所望なら、接点ＥＬ専用の水
位センサーを設けてもよい。

以上の缶水のブロー及びそれに続（、給水ポンプ４（第
２図）の水管への給水により、水管内の缶水の濃度は薄
められろ。

第８図はこσ】ブロー給水制御により、缶水濃度がどの
ように制御されるかを概略的に示しＴこもθ）である。

第８図において、縦軸は水の濃縮度を示し、横軸は時間
を示て。線Ｋ　ｓは第４図の濃度信号発生”（ＳＩＱσ
）コンパレータ１０ａに設定される缶水の濃度レベルを
示でものであり、使用するボイラー系の許容範囲内にあ
るものである。曲線ａにより示されるように、水管内の
缶水は運転時間の経過とと′もにその濃縮度が増大する
。この発明によれば、缶水の濃縮度が点すに示てように
設定レヘルＫ　ｓに到達し１こら、自前１的に缶水のブ
ローがなされ、続く給水により、その濃度は点Ｃで概略
的に示されるように低下させられる。缶水のブローがな
されないとてると、水管内の缶水σ）濃度は破線ｄで示
てように、増加し続け、ボイラー系に損傷を与える危険
な状態とｔ（つて行く。

上述しｔこ第６図と第７図に示１−回路はいずれも、水
管内の缶水７全てではなく一部ブロー″１−ろ制御を与
えるものである。原理的には可能であるが、缶水７全て
自動ブローする方式ケ採用てろ場合には、バーナ、給水
ポンプにインターロックをかけろ必要があり、必然的に
ボイラー運転を中断しなければならない。これに対し、
上述σ−）実施例に係る一部プロー万式には、ボイラー
の運転火継続できろ利点があり、長期間にわ１こって蒸
気ケ必要とでる場合に好適である。

なお、第４図において、濃縮信号発生部１０には、濃縮
度演算部８からの出力信号Ｓ６が供給されているが、こ
の代りに給水期間計測部７の出力信号である給水期間計
測信号Ｓ１を、濃縮判定用θ】コンパレータ１６ａの検
出入力として採用でることができる。要１−るに判定の
コンパレータの検出入力としては水管内の缶水力濃縮度
と関連する信号であればよい。

この発明に車速する第二の発明の構成は、前記この発明
の構成における水位検出部２と給水制御部６に加えて、
水管内の缶水を自動的にプローするブロー弁と、上記給
水ポンプの特定期間中における始動回数又は停止回数ケ
定める、この期間中におけろ上記下限水位信号発生回数
又は上限水位信号発生回数を計測でる手段と、この計測
手段の出力より得た缶水力濃縮度と関連する信号を設定
し１こ濃縮レベルを定める信号と比較し、その比較の結
果、水管内の缶水の濃縮度が設定し１こ濃縮レベルより
太きいと判定した場合に上記ブロー弁を作動１−る手段
とを設けろことにより、常時缶水の濃縮＃火許容レベル
以下に抑えろようにし１こことを特徴とてるものである
。

第５図に基づいて、この発明に車速する第二の発明の実
施例の構成及び動作を説明てれば以下σ）通りである。

第５図は、この発明に車速てる第二の発明の実施例にお
ける給水回数計測部と、缶水濃縮度演算部の構成を抽出
して示すブロック図である。

なお、他の構成要素は第２図に示す構成要素と同一であ
る。

第５図において、給水回数計測部１０は、その入力端子
が給水制御部６に接続され１こカウンタ１０ａと、カウ
ンタ１０ａに接続され１こラッチ１０ｂと、その出力端
子がラッチＩＤｂのクロック端子に接続され１こタイマ
１０ｃと、その入力端子がタイマ１０ｃの出力端子に接
続され、その出力端子がカウンタ１０ａσ）クリア端子
に接続され１こ単安定マルチバイブレーク１０ｄとから
成る。

缶水濃縮度演算部１１は、一つ０１人力婦子がラッチ１
０ｂに接続され、その制御端子にタイマ１０ｃの出力端
子が接続され１こ演算器１１ａと、演算器１１ａのもう
一つの入力端子に接続され１こ基準給水回数設定器１１
ｂとから成る。１２は演算器１１ａに接続された表示部
である。

上記構成では、給水制御部６に含まれろフリップフロラ
・プロｂの正相出力端子から給水期間中「１」となる信
号の供給を受けて、カウンタ１０ａはその信号の「１」
から「０」への反転回数、丁なわち、給水が停止され１
こ回数を計数する。その間、タイマ１０ｃは経時動作を
続け、予め設定され１こ特定期間の経過を検出し１こ際
に、出力信号をラッチ１０ｂのクロック端子に送り、そ
の時点でのカウンタ１０ａの内容、丁なわち、特定期間
中σ）給水停止回数に表わ丁ディジタル符号をラッチ１
０ｂＫ一旦記憶させる。

そして、この時点でトリガされ準安定状態に移行し１こ
単安定マルチバイブレータ１０ｄでもって、上記ラッチ
１０ｂによる記憶が完了千るσ）ケ待って、直ちに、カ
ウンタ１０ａをクリアでる。

而して、カウンタ１０ａは特定期間の給水停止回数を計
数した後、直ちに、次の特定期間についての給水停止回
数の計数が可能な状態で時期することができる。

なお、上記実施例では、カウンタ１０ａは給水停止回数
を計測しているが、給水制御部６に含まれるフリップフ
ロップ６ｂの補相出力端子をカウンタ１０ａσ）入力端
子に接続″１″石構成と１−れば、カウンタ１’Ｏａで
もって給水始動回数を計数１〜ろことかできる。

そして、特定期間中における両者の発生回数は、一般に
等しいので、給水回数として給水停止回数を計測てるか
、給水始動回数を計測てろかは随意である。

さて、この間に、演算器１１ａ＋工、経時動作完了時の
タイマ１０ｃからの出力信号に応答して、基準給水回数
設定器１１ｂが出力している基準給水回数信号８２′、
てなわち、基準給水期間に対応″ｆ′ろ給水回数を表わ
て信号からラッチ１０ｂが出力している給水回数信号８
１′を減算して、その減算結果、丁なわち、特定期間中
における給水回数の基準給水回数に対する減分を表わ丁
缶水濃縮度信号８３′を出力する。

このようにして得られた缶水＃縮度信号Ｓ３′は缶水自
製縮化σ）進行に応じて減少１−ろ傾向にあるるσンで
、この信号に基づいて缶水濃縮度を推量することができ
るものである。

表示部１２は演算器１１ａがらの缶水濃縮度信号８３’
　”；ｘ受けて、これを１α接的に、あるいは、実験式
に従って現実の缶水濃縮度を表わ丁数値に変換して、計
数表示管等でもって、目視可能に表示すろ。表示部と並
列に接続され１こ濃縮信号発生部１５はコンパレータ１
５ａにより濃縮状態を判別して濃縮検出リレー１６ｂを
介して、第６図又は第７図に例示１−ろ方式により電磁
ブロー弁を自動制御する。

なお、この発明及びこの発明に重連てろ第二の発明の上
記実施例では、給水期間計？ｌ＋＋を部６、給水回数計
測部１０は、１回の給水に関して給水期間を、まｆこ、
一つの特定期間に関して給水回数を計測して、それぞれ
、一つの給水期間信号ｓ１、−っσ）給水回数信号ｓ１
”ｖ出方し、これらに基づいて、缶水濃縮ＩＷ演算部８
．１１は−っの缶水濃縮度信号５３Ｓ３１を算出してい
るが、複数回の給水に関して給水期間計測部回数これら
の平均値乞算出して、一つの給水期間信号として処理し
、ちろり・は、複数の特定期間に関して給水回数ケ計測
して、これらの平均値を算出して、これ乞一つσ）給水
回数信号として処理てろこともできろ。そσ）、Ｊ：５
に−てれは、ボイラ系の瞬時的変動に起因で７．）給水
１υ１間信号、給水回数信号のバラツキ乞回避でき、よ
り安定で正確な判断が得られろという実益プ）＝あ之）
。

ま１こ、こび）発明及びこの発明に重連１−ろ第二〇）
発明の上記実施例では、基準給水期間設定器８１）、基
準給水回数設定器１１ｂを設けて、基準給水期間、基準
給水回数を予め手動操作により設定１−る構成を採用し
ているが、設定は手動操作による設定に限られろもので
はなく、全ブロー後の給水１げ後に給水期間計測部７、
給水回数計測部１０にて得られろ給水期間信号、給水回
数信号乞基準給水期間設定器８ｂ、基準給水回数設定器
１１１）に転送してこれを記憶させろことにより、基準
給水期間、基準給水回数を自動的に設定できる構成とし
てもよい。

このように１−れば、簡便な操作でもって、ボイラ糸個
有の基準給水期間、基準給水回数を正確に設定１−るこ
とかできるという実益かある。

特に、この発明及びこの発明に重連する第二の発明の構
成では、蒸気負荷によって基準給水期間、基準給水回数
が変化１−石ので、各蒸気負荷ごとσ）基準値を自動的
に設定できるという上記実益は犬である。

以上σ）ように、この発明は連通管で缶水が導かれ１こ
水位検出部と給水制御部を備えて、連通管の水位が下限
水位に到達し１こときに給水ポンプを始動させ、連通管
の水位が上限水位に到達し１こときに給水ポンプを停止
させるようにし１こボイラ系において、給水期間計測部
と缶水濃縮度演算部と火イτ１設して、給水期間を計測
し、これと基準給水期間とσ】差を算出１−ることによ
り、給水開始直前の高温下では、缶水σ）濃縮化の進行
に応じ１こ度合いで水管中に気泡が発生し、その反作用
を受けて連通管の水位が押し上げられ、給水開始に際し
ては、水管中の気泡が消滅して連通管の水位が、缶水の
濃縮化の進行に応じた水位低下変動幅だけ低下して、水
管中σ〕缶水水位に等しくなり、そして、給水期間中は
連通管σ？、水位が缶水水位に等しく保１これろ１こめ
に、缶水の濃縮化／）−進むにつれて給水開始時の缶水
水面の位置と給水停止時の缶水水面σ）位置とσ）差が
増大することに起因てる給水期間の増大傾向欠缶水濃縮
度信号として出力し、そσ）濃縮度信号が設定し１こ濃
縮レベル乞超えた場合には自動的に電磁ブロー弁を作動
１−るよう構成されている。

更に、この発明に重連￥ろ第二σ）発明は、この発明の
水位検出部と給水制御部に加えて、給水回数計測部と缶
水濃縮度演算部とを付設して、特定期間中Ｏ）給水回数
を計数し、こｈと基準給水回数との差乞算出てることに
より、特定期間中Ｑ）給水回数の減少傾向な缶水濃縮度
信号として出力し、その濃縮度信号が設定し１こ濃縮レ
ベルを超え１こ場合には自動的に電磁ブロー弁を作動１
−るよう構成されている。

し１こがって、この発明及びこの発明に重連１−る第二
σ）発明によれば、給水期間の増大傾向、及び特定期間
中の給水回数σ）減少傾向と缶水濃縮度とσ】強い相関
関係を直接的に利用しているので、従前における累積燃
料消費量をドラム缶等の貯蔵容器ケ単位として計量する
場合に比べれば、高精度に缶水濃縮度を監視でき、自動
プロ一時を正確に行うことができろという効果がある。

更に、給水期間及び特定期間中の給水回数という比較的
短期間の計測でもって得られろ情報に基づいて演算処理
を実行しているσ）で、缶水濃縮度を実質的に連続監視
できるという効果もある。

特に、缶水σ）一部を自動的にブローする方式を採用１
−る場合にはボイラー系の他の要素（例えばバーナ、給
水ポンプ）との協調を特別にとる必要がなく、ボイラを
連続運転できるという利点がある。

しかも、この発明及びこの発明に重連てる第二の発明の
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り、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ろ給水ポンプσ）始
動停止信号を処理する１こめの構成要素を付設丁れば足
りろσ）で、構成が簡潔で無駄がなく、低コストで実現
できろという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図囚はこの発明の構成を４−１設置−ることかでき
ろ小形ボイラ系の構成を示すブロック図、第１図（Ｉ３
）は第１図（３）におけろボイラ１σＩＡ−Ａ断面図、
第２図〜第４図はこσ）発明σ）実施例に関１−るもの
であり、第２図は水位検出部と給水制御部σ）構成ケ示
てブロック図、第６図は第２図の構成におけろ要部の波
形図、第４図は給水期間計測部と缶水濃縮度演算部の構
成を示すブロック図、第５図はこの発明に重連する第二
の発明の実施例の構成を示てブロック図、第６図はタイ
マ一方式によるブロー弁の作動回路例図、第７図は水位
センザ一方式によるブロー弁の作動回路例図、第８図は
缶水の濃縮度の制御を説明するための図である。１・・・・・・ボ　　イ　　ラ　　　２・・・・・・水
位検出部６・・・・・・給水制御部　　４・・・・・・
給水ポンプ７・・・・・・給水期間計測部　　　８・・
曲缶水濃縮度演算部９．１２・・・表　示　部　　１ｏ
・・曲給水回数計測部１１・・・・・・缶水濃縮度計測
部　　１６・・・・・・濃縮信号発生部１ｕ・・・・・
・電磁ブロー弁特許出願人　　株式会社　荏原製作所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水管θ）上下端部を連通し、缶水の一部を抽出す
る連通管と、連通管の水位が下限水位であることを検出
して下限水位信号を出力する下限水位センサと、連通管
の水位が上限水位であることを検出して上限水位信号を
出力てろ上限水位センサとから成ろ水位検出手段と、下
限水位信号に応答して水管に缶水を供給する給水ポンプ
を始動させ、上限水位信号に応答して給水ポンプを停止
させる断続制御の給水制御手段とを備え１こボイラ系に
おいて、水管内σ）缶水火口動的にブローてろブロー弁
と、上記給水ポンプの給水期間を定めろ、上記下限水位
信号発生から上限水位信号発生までの）期間ヶ計測でろ
手段と、この計測手段の出力より得１こ缶水σ）濃縮度
と関連する信号乞設定し１こ濃縮レベルを定める信号と
比較し、その比較の結果、水管内σ）缶水σ）濃縮度が
設定し１こ濃縮レベルより太きいと判定しＴこ場合に上
記ブロー弁を作動１−ろ手段とを設け１こことを特徴と
′１−るボイラ系における缶水濃縮状態制御装置。ｆ２＋　　７１（管σ）上下端部を連通し、缶水の一部
を抽出てろ連通管と、連通管の水位が下限４く位である
ことを検出して下限水位信号発生力する下限水位センサ
と、連通管の水位が上限水位であることを検出して上限
水位信号を出力する上限水位センサとから成ろ水位検出
手段と、下限水位信号に応答して水管中に缶水７供給す
る給水ポンプを始ｒｌｔｌｌさせ、上限水位信号に応答
して給水ポンプを停止させろ断続制御の給水制御手段と
を備え１こボイラ系において、水管内の缶水乞自動的に
プローするブロー弁と、上記給水ポンプの特定期間中に
おける始動回数又は停止回数を定めろ、この期間中にお
ける上記下限水位信号発生回数又は上限水位信号発生回
数７計測する手段と、この計測手段σ）出力より得た缶
水力演縮度と関連てる信号を設定し１こ濃縮レベルを定
める信号と比較し、その比較σ）結果、水管内の缶水の
濃縮度が設定し１こ濃縮レベルより太きいと判定した場
合に上記ブロー弁を作動１−ろ手段と欠設け１こことを
特徴とてろボイラ系におけろ缶水濃縮状態制御装置。