JPS5947255B2 - 露点温度計測器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は露点温度計測器に関する。

ガスに露出された表面に液面を形成することの可能な最
高表面温度として知られるガスの露点温度を確定するた
めの手段を提供することが重要視されている。

このように例えば煙突内を流れるガスの露点温度を知る
ことは、ボイラ内において低温で腐食される部分に対し
て重要視される。このガスの温度が露点温度より低い場
合には、このガスは凝縮し、この凝縮液の酸性により煙
突の金属部が腐食されてしまう。また煙突の内壁がしめ
つている場合には、ガスの微粒子成分がこの内壁に付着
してしまう。このような現象は絶対に避けるべきである
。一般に、ガスの露点温度を確定するために露点温度計
測器が使用される。

この種露点温度計測器は、自動化が試みられているが現
在のところ手動的に操作されている。普通の手動式露点
温度計測器は２個のベースエレメントと、ガス流内に配
置されて凝縮された液により閉路される電気回路をもち
、冷却空気があてられる検出器と、測定器および制御器
をもつ収納箱とを備えている。検出工レメントをガス流
内に配置し、暖め、導電フイルムがこの検出工レメント
上で形成されるまで、冷却空気をこの検出工レメントに
吹きつける。

この空気流は、電流の読取値が一定になるまで、すなわ
ち凝縮する割合と凝縮液が蒸発する割合が等しくなり、
検出工レメントの温度が煙突を流れるガスの露点温度に
なるまで、手動的に調整される。この一定な電流の読取
値はガスの露点温度を確定するために使われる。このよ
うな剖νｕ器を使用する場合、動作が連続的に行えない
という大きな欠点がある。すなわち、電流を読取る場合
、空気流を停止させて検出工レメントを加熱し、再び空
気を流し、一定の読取値を得るために空気流を調整する
ための作動スイツチが必要とされる。自動式露点温度計
測器として、検出工レメント上に凝縮が生じ始めたこと
を検出する検出回路を備えたものがある。この検出回路
はこの凝縮開始時と共に検出工レメントの温度を検出し
、同時にソレノイド・バルブを付勢して検出工レメント
への冷却空気の流れを停止させる。このようにして、検
出工レメントの温度は、露点温度となりすべての凝縮液
が蒸発するまで、上昇する。この後、冷却空気は自動的
に再びエレメントに吹きつけられ、凝縮が開始し電流が
流れ始めるまで、冷却空気が吹きつけられる。この動作
が繰返される。このように、露点温度の半継続的な測定
が行われる。検出工レメントが露点温度にある時の測定
サイクル中において、凝縮が生じ温度が読取られる。こ
の方法の欠点は、動作が半継続的であることを除いて、
凝縮開始の検出時に生ずる遅延時間のために、温度が露
点温度以下で読取られる可能性があることである。この
誤差は約５℃ないし１０℃で、凝縮速度および検出工レ
メントの冷却速度により左右される。また計測器の自動
化のために、検出工レメントに生じた凝縮液により完結
され、冷気供給をオン・オフするスイツチを制御する回
路の電流を測定する回路を設けることも考えられている
。

この回路を流れる電流があらかじめ設定した最大値に到
達した時に、ソレノイド・バルブが付勢されて、検出工
レメントへの冷気供給を停止する。検出器の温度が上昇
すると、凝縮液が蒸発し始め、これに応じてより小さな
電流があらかじめ定められた最小値に到るまで回路を流
れることになる。最小値が得られると、ソレノイド・バ
ルブにより再び冷気供給が開始される。このようにして
、電流があらかじめ定められた最大値および最小値間に
おいて変化し、検出工レメントの温度は露点温度付近に
おいて変化することになる。この温度変化は露点温度よ
り約１５℃も高い温度に達し、露点温度の正確な測定を
不可能にしている。この発明の目的は正確に露点温度を
測定し得る露点温度計測器を提供することである。

この発明の一態様によると、検出工レメントと、この検
出工レメントの温度を測定する熱電対と、前記検出工レ
メントに冷気を吹きつける手段と、前記検出工レメント
に結合され、この検出工レメント上に形成される凝縮液
により完成される電気回路と、この回路を流れる電流に
応じて付勢されるモータにより駆動されて、前記検出工
レメントに吹きつけられる冷気の速度を制御する制御ユ
ニツトとを備えた露点温度剖頑ｕ器が提供される。

凝縮液により完成される電気回路に、測定電流の微分値
を測定する回路素子を設けると都合が良い。この微分値
の符号および大きさに応じて、前記制御ユニツトの駆動
方向および速度を制御することが可能である。この微分
値が正の場合には、前記検出工レメントの温度は露点温
度以下であり、この検出工レメントへの冷気を減少させ
るように前記モータが付勢される。こうして、凝縮液が
蒸発し始める点まで検出工レメントが加熱され、電流の
微分値が負になると、この検出工レメントの温度が露点
温度以上になつたことが分る。この負の微分信号により
、モータの駆動方向が反転され、検出工レメントにより
多くの冷気が吹きつけられ、この検出工レメントを冷却
する。このようなモータ駆動式制御ユニツトを使用する
ことにより、検出工レメントの温度をほぼ一定に保つよ
うに、冷気が一定の割合でこの検出工レメントに吹きつ
けられることになる。この一定な温度が露点温度であり
、この温度においては、回路を流れる電流は一定であり
、凝縮液が形成される割合と蒸発する割合とが等しい。
またモータに対して、いわゆる比例制御を行うことも可
能である。

この場合には、回路を流れる電流が上限または下限値に
到達したことを検出する手段がこの回路に設けられる。
この上限および下限値は、検出工レメントが煙突の気流
内に配置された時に微粒子により汚された表面により生
ずる漏洩電流の影響を受けない程度に大きな値にセツト
される。凝縮液が検出工レメント上に生ずると、この検
出工レメントがこの凝縮液を蒸発させる程度に加熱され
るまで回路を流れる電流は増加し、このまま放置してお
くと、この電流は減少し、前記検出工レメントは凝縮液
がすべて蒸発し、回路電流がゼロとなる温度まで加熱さ
れる。しかし、この発明においてはモータ駆動式制御ユ
ニツトを使用することにより、検出工レメントを一定温
度に保つように冷気がこの検出工レメントに向けて継続
的に吹きつけられる。前記制御ユニツトの駆動方向は回
路を流れる電流が所定値より大きいか小さいかにより決
定され、駆動速度はこの電流がどの程度、所定値より大
きいか小さいかにより決定される。また前記一定温度に
おいては、回路電流は一定、すなわち前記所定値に等し
く、煙突を流れる気体の凝縮液が形成される割合および
蒸発する割合が等しくなる。すなわち、この一定温度は
前記気体の露点温度を示す。この発明の別の態様におい
ては、モータ駆動式制御ユニツトに対して微分制御方式
および比例制御方式を組合せた制御方式が用いられてい
る。

微分制御方式は、比例制御方式のみが用いられた場合に
露点温度より高い温度および低い温度間において検出工
レメントの温度が変化するという欠点を解消し、比例制
御方式は、ある条件下において検出工レメントが露点温
度より高くなり凝縮液が消失してしまい回路の電流およ
び電流変化率がゼロとなり、微分制御方式が使用不要に
なつた時に、この検出工レメントの温度を露点温度まで
下げるのに有効に使用される。この後、微分制御方式が
再び使用される。圧力制御ユニツトを駆動するためのモ
ータは、連続駆動信号により駆動される速度可変モータ
、またはパルス列により駆動される同期モータである。

後者の場合、モータ速度はパルス列のオン・オフの比に
比例する。熱電対の読取値を可視的に表示したり、チヤ
ートレコーダに記録することが可能である。

勿論、必要に応じて可視表示および記録を共に行うこと
も可能である。検出工レメントが汚損により動作不能に
なることを防止するために、定期的にこの検出工レメン
トをクリーニングすることが望ましい。

このために、調整可能なタイマを、検出工レメントに指
向された清浄空気噴射器または他の流体を噴射するため
のチユーブと共に設けることにより、定期的に検出工レ
メントに清浄な空気または水等の適当な流体を吹きつけ
ることが可能である。例えば、クリーニング動作は３時
間ごとに１０秒間行われる。以下、図面を参照してこの
発明の一実施例に係る露点温度計測器を説明する。

第１図に示す露点温度計測器はプローブ・チユープ１を
備えている。

このプロープ・チユープ１はモータ駆動式制御ユニツト
２により制御される冷気源に結合され、例えば煙突内を
流れる気体の流れの中に配置される。この計測器は更に
電子制御ユニツト３も備えている。第２図および３図に
詳細に示されるように、このプローブ・チユープ１は、
ステンレス・スチール製ターミナル・プロツクＴの肩部
およびロツキング・カラー８の内側肩部間に設けられた
カラー６をもつキヤツプ５をもつ検出工レメント４を備
えている。

このキヤツプ５はガス流に露出されるので、例えば化学
的に安定な硼硅酸塩ガラスにより形成される。カラー６
，ターミナル・プロツク？およびロツキング・カラー８
間にはアスベストのシール９が設けられている。キヤツ
プ５の頭部は焼結したガラスのデイスク１０により形成
されている。これは環状のプラチナ電極およびプラチナ
−ロジウムの熱電対をこのデイスク１０に溶着し易くす
るためである。この熱電対のプラチナ端部および環状の
プラチナ電極間に交流電圧が印加される。検出工レメン
ト４から延出している３本のプラチナリード１１はセラ
ミツク材料により絶縁され、ターミナル・プロツクＴに
設けられたターミナル１２に結合されている。ステンレ
ス・スチール製のプロープ．チユープ１は、ガラス・デ
イスク１０の内面に冷気を吹きつけるために、キヤツプ
５に冷気を運ぶ内側チユープ１３を備えている。

キヤツプ５への冷気はターミナル・ブロツクの透孔を介
してプロープ・チユーブ１内へと転送され、このプロー
ブ・チユーブ１の透孔１４（第３図参照）を介して外気
へと放出される。第３図に詳細に示されるように、内側
チユーブ１３はプローブ・チユーブ１から自閉バルブを
もつ簡易レリース結合器１７において終結する冷気供給
用パイプ１６へと延出するインレツト１５を備えている
。ターミナル２からのリード１１７はプロープ・チユー
ブ１内においてターミナル・ボード１８へと延びている
。

このボード１８はプローブ・チユーブ１を電子制御ユニ
ツト３に結合するためにソケツト１９に延びるリードを
備えている。例えばこのボード１８にサーミスタを設け
て熱電対用の冷却結合補償器を構成することも可能であ
る。第４図に詳細に示されるように、プロープ・チユー
ブ１はプローブ・アダプタ・チユーブ２０により定置さ
れる。このプローブ・アダプタ・チユーブ２０には、プ
ローブ・チユーブ１を貫通させるための透孔をもつたエ
ンド・キヤツプ２１が設けられている。このエンド・キ
ヤツプ２１は、アダプタ・チユーブ２０をボルトで止め
るための透孔をもつたフランジ状エレメント２２を定置
させる。また第２図に示されるように、ロツキング・カ
ラー８はアダプタ・チユーブ２０の他端に固定されてい
る。エレメント２２のフランジ部２４は高圧空気供給源
に結合された空気通路２５を備えている。またこの空気
通路２５は他端において、キヤツプ５の外表面に対向し
て設けられた端部をもつチユーブ１３の他端と結合され
ている。第１図において、空気供給用パイプ１６がモー
タ駆動式制御ユニツト２の空気流制御部２８に結合され
ている。この制御部２８はモータ２９により駆動される
。この制御ユニツト２内において、チユーブ１３に到る
空気通路を制御するソレノイド・バルブ２３が提供され
ている。電子制御ユニツト３はプローブ・チユーブ１に
設けられた検出エレメント４に結合された電流計により
付勢されるモータ２９を制御する制御ユニツト３１を備
えている。ガラス・デイスク１０上の熱電対は制御ユニ
ツト３においてリニアライザ３４に結合された増幅器３
３に結合されている。このリニアライザ３４は温度読取
値を提供する装置３５に信号を与える。更に、この制御
ユニツト３内には、ソレノイド・バルブ２３に結合され
たタイミング装置３６が設けられている。検出工レメン
ト４が例えば煙突内の気流内に設けられるようにプロー
ブ・チユーブ１をアダプタ・チユーブ２０により煙突の
壁部に固定させた状態で、高圧空気が空気流制御部２８
およびキヤツプ５へと送られる。

このキヤツプ５を冷却することにより、凝縮液がこのキ
ヤツプ５の外表面上に形成され、ガラス・デイスク１０
上の環状プラチナ電極および熱電対のプラチナ端部を結
合することにより電子制御ユニツト３からの電気回路を
完成する。従つて、この制御ユニツト３から回路に供給
された電流はキヤツプ５上の凝縮液の量により定められ
る割合でこの回路を通過する。電流計３２は測定電流の
微分値を導出するための回路と、この測定電流が所定の
限定レベルより高いレベルまたは低いレベルをもつてい
るかを確認する回路を備えている。電流が前記回路内を
流れている場合、この電流の微分値は正、ゼロまたは負
を示す。正の微分値はキヤツプ５の温度が露点温度より
低いことを示し、負の微分値はキヤツプ５の温度が露点
温度より高いことを示す。いずれの場合においても、信
号が制御部３１に送られる。この制御部３１は受入した
微分信号の符号および大きさにより、モータ２９の駆動
方向および速度を制御する。微分値がゼロの場合は、キ
ヤツプ５の温度が露点温度であることが示され、制御部
３１には信号が送られず、モータ２９および制御ユニツ
ト２８の状態を、ゼロの電流微分値を発生した状態に保
持する。しかし、異常事態が発生した場合には、すべて
の凝縮液が蒸発してしまうような温度までキヤツプ５が
加熱されることがある。この場合には、電流の読取値は
ゼロとなり、電流計３２内の回路からゼロの電流微分値
が発生されることになる。これにより、モータ２９およ
び制御ユニツト２８の状態が保持され、キヤツプ５は凝
縮が生じないような温度に保持されてしまうことになる
。しかし、電流計３２内に、測定電流が所定の限界値よ
り大きいか小さいかを示すための回路を設けることによ
り、電流の読取値がゼロの場合には、信号が制御部３１
に送られ、モータ２９および制御ユニツト２８の状態を
キヤツプ５への冷気を増加させるように変化する。これ
により、キヤツプ５は冷却されて、凝縮が再び生ずる。
凝縮が生ずると、微分制御方式が再び優先されることに
なる。キヤツプ５上に生じた凝縮液により完成された回
路を流れる電流によりモータ２９を効果的に制御するこ
とにより、モータ２９の動作を連続的に調整し、冷気を
キヤツプ５に吹きつける速度を連続的に調整することが
可能となる。この結果、キャツプ５の温度が一定に保た
れ、凝縮液が形成される割合および蒸発する割合が等し
くなり、こうして煙突内を流れる気体の露点温度が測定
される。ガラス・デイスク１０上の熱電対により、測定
すべき気体の温度が連続的に読取られ、この読取信号が
増幅器３３に送られる。この信号は更にリニアライザ３
４を介して読取装置３５へと送られる。必要に応じて、
装置３５とは別にペン・レコーダ等の温度ゲージ３Ｔを
設けることが可能である。以上に説明したように、この
発明によると、気体の露点温度を連続的に測定し表示す
ることの可能な比較的簡単な装置が提供される。

また、ガラス・デイスク１０の外表面をクリーニングす
る場合、ソレノイド・バルプを定期的に作動してデイス
ク１０に清浄な空気が吹きつけられるようにタイマが設
けられる。このタイマは清浄な空気を吹きつける期間も
制御する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る露点温度計測器の概
略的な説明図、第２図は第１図の計測器に使用されるプ
ローブ・チユーブの一端に配置される検出工レメントの
断面図、第３図はプローブ結合器の断面図、第４図はプ
ローブ・チユープおよびプロープ・アダプタ・チユープ
の結合部の断面図である。 １ ・・・・・・プローブ・チユーブ、２・・・・・・
制御ユニツト、３ ・・・・・・電子制御．１ニツト、
４・・・・・・検出工レメント、５ ・・・・・・キヤ
ツプ、２３・・・・・・ソンノイド・バルプ、２８・・
・・・・空気流制御部、２９・・・・・・モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プローブと、このプローブの温度を測定するための
   熱電対と、前記プローブに冷気流を供給する手段と、前
   記プローブに結合され、このプローブ上に形成される凝
   縮液により完成されて、この凝縮液の量に応じた電流を
   前記プローブに供給する電気回路と、モータにより駆動
   されて、前記プローブに吹きつけられる冷気の割合を制
   御する冷気流制御ユニットと、前記電気回路に流れる電
   流を測定するための測定手段と、この測定電流の変化率
   を検出するための第１検出手段と、この測定電流の変化
   率の大きさおよび符号に応じて前記モータの駆動速度お
   よび方向を制御することにより、前記測定電流に応じて
   前記冷気流制御ユニットを制御するための制御手段とを
   備えた露点温度計測器。 ２ 前記電気回路は前記プローブが使用中に汚損される
   ことにより導びく電流よりはるかに高い値に設定された
   所定の電流限界値より、前記電気回路を流れる電流が大
   きいか小さいかを検出する第２検出手段を備えた特許請
   求の範囲第１項に記載した露点温度計測器。 ３ 前記制御ユニットを駆動するモータは連続的な駆動
   信号により付勢される速度可変モータにより構成されて
   いる特許請求の範囲第１項または第２項に記載した露点
   温度計測器。 ４ 前記制御ユニットを駆動するモータは、パルス列信
   号により付勢され、このパルス列信号の高レベルおよび
   低レベルの時間幅の比に比例した速度で駆動される同期
   モータにより構成されている特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載した露点温度計測器。