JPS6224682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気使用機器に発生する復水をボイラ
に回収する場合等に用いる復水回収装置に関す
る。

電動機で駆動されるポンプの吐出口と吸込口を
結ぶ循環通路にエゼクタを配し、エゼクタの吸引
室に復水を導入する入口通路および循環通路内の
昇圧された復水をボイラへ導出する圧送通路を形
成し、更に、圧送通路に配された制御弁であつて
循環通路のポンプ吸込部が入口通路より所望の圧
力だけ高圧に維持されるように開度が調節される
ものを有する復水回収装置が先に提案された。

この制御弁には、循環通路のポンプ吸込部と入
口通路の圧力差を伝送する差圧伝送器、差圧伝送
器からの受信値と設定値を比較して循環通路のポ
プ吸込部が入口通路より所望の圧力だけ高圧に維
持されるように制御弁の開度を操作する操作信号
を伝送する調節器、および調節器からの受信値に
応じて制御弁を操作する空気式または電気式の操
作部から成る制御機構により制御されるもの等が
用いられていた。調節器の設定値は、高温水であ
る復水を圧送するのに必要なポンプの必要押込圧
力を確保する値である。

また、上記のように差圧伝送器や調節器等を有
する制御機構で制御されるものとは別に、機械的
な制御弁も提案されている。この制御弁は、ケー
シング内に圧力室を有し、圧力室内にピストンや
ダイヤフラム等の壁手段を設け圧力室を第１圧力
室と第２圧力室に分割し、第１圧力室に循環通路
のポンプ吸込部が連通し、第２圧力室に入口通路
が連通し、壁手段が第１圧力室と第２圧力室の圧
力を両壁面に受けその圧力差に応じて変位し、壁
手段に弁棒および弁体が連結し、壁手段の変位に
応じて弁棒および弁体が変位し、更に、弁手段を
閉弁方向にばねで付勢し、第１圧力室の圧力が第
２圧力室よりも設定圧力以上大きくなつたときに
弁体が弁口を開くものである。設定圧力は、上記
の制御弁と同様に復水を圧送するのに必要なポン
プの必要押込圧力を確保する値である。

このように、差圧伝送器および調節器等を有す
る制御機構で制御する制御弁や機械的な制御弁を
圧送通路に配したのは、循環通路のポンプ吸込部
と入口通路との圧力差が常にポンプの必要押込圧
力を確保し、ポンプの空運転やキヤビテーシヨン
等の不都合を解消しようとするものであつた。即
ち、入口通路の復水圧力が上昇すると、それに応
じて制御弁は開度を小さくし設定圧力が高くな
る。。従つて、ポンプは、復水圧力が上昇する前
と同じ揚程を維持する。入口通路の復水圧力が低
下すると、それに応じて制御弁は開度を大きくし
設定圧力が低くなる。従つて、ポンプは、復水圧
力が低下する前と同じ揚程を維持する。入口通路
からの復水の流入量が減少すると、制御弁は開度
を小さくし設定圧力が高くなり、ポンプの揚量は
減少し揚程が上昇する。このように、従来のこの
種の復水回収装置は、常に一定のポンプの特性曲
線（揚量−揚程）上で運転されていた。

第２図および第３図に復水回収装置の特性図を
示す。縦軸は、制御弁の入口側、即ちポンプ吐出
側の圧力Ｐで横軸は揚量Ｑである。従来のこの種
の復水回収装置の特性曲線はで示す。P₅は入力
通路の復水の圧力を示す。P₄はポンプの吸込部の
圧力を示す。従つて、P₄−P₅はエゼクタの増圧作
用での増圧分で、必要押込圧力を確保する値であ
り、この値は、制御弁の開度によつて常に一定の
値に維持される。Ｐ_Bはボイラの圧力値である。
Ｒは制御弁からボイラまでの圧送通路の配管抵抗
値を示す。ポンプ運転中に、揚量Ｑが最高値Q₁
から最低値Q₂の間を変化する。これに対応して
ポンプ吐出側圧力ＰはP₁からP₂の間を変化する。
ポンプの揚程がＰ_B＋Ｒ以上の値のときにボイラ
へ復水が圧送される。この種の復水回収装置のポ
ンプは、復水をボイラ等へ圧送するのに必要な揚
程以上の高い揚程で運転されるために、エネルギ
ーロスが大きいものであつた。第２図の斜線の部
分がエネルギーロスを示す。入口通路の復水圧力
P₅が上昇すると、特性曲線は、第２図に示すよ
りも更に上方に移動し、エネルギーロスが大きく
なる。また、通常ポンプは、吐出側圧力Ｐの最低
値P₁がＰ_B＋Ｒの15％位余裕を持つた値であり、
運転中にエネルギーロスが大きかつた。更に、ボ
イラ圧力Ｐ_Bはボイラ運転中の最高値を取つてい
たが、通常はこの圧力Ｐ_B以下で運転されてお
り、この点からもエネルギーロスは大きかつた。

本発明の目的は、上記欠点を解消し、ポンプが
必要以上の揚程で運転されることがなく、エネル
ギーロスがなく効率のよい復水回収装置を提供す
ることにある。

本発明の上記目的は、上記に示す従来の復水回
収装置に於いて、復水の圧送先であるボイラの圧
力とポンプ吐出側圧力を検出しポンプを駆動する
電動機の回転数を制御することによつて達成され
る。即ち、ポンプ吐出側圧力が復水の圧送先であ
るボイラ圧力Ｐ_Bとボイラまでの配管抵抗Ｒとの
和Ｐ_B＋Ｒよりもわずかに大きな値に常に維持さ
れるよう、電動機の回転数を制御すればよい。第
３図に基づいて説明する。従来の復水回収装置の
ポンプ特性曲線はで示す。これに対して、ポン
プを駆動する電動機の回転数を制御することによ
り、入口通路の復水圧力P₅が上昇しても、ポンプ
の揚量がQ₁からQ₂の間を変化しても、ポンプ吐
出側圧力が常にP₃の値に維持されるようにすれば
よい。P₃は、Ｐ_B＋Ｒの値より若干大きな値であ
ればよく、復水は円滑にボイラへ流入することが
できる。従つて、本発明の復水回収装置の特性曲
線は、見かけ上、で示す直線となる。第３図の
斜線で示す部分が、従来の復水回収装置を用いた
場合のポンプのエネルギーロスを示す。このよう
に、エネルギーロスのない効率のよい復水回収装
置が提供できる。

ここで、ポンプの軸動力はポンプの回転数の３
乗に比例し、ポンプの揚程は回転数の２乗に比例
する。従つて、ポンプの揚程が15％減少すると、
ポンプの軸動力は、約22％減少することになる。
このことにより、ポンプの消費電力が大巾に削減
できる。

次に第１図の実施例に基づいて詳細に説明す
る。ポンプ１は電動機２で駆動する。ポンプ１に
は目的に応じてうず巻き型、カスケード型、その
他の型のものを用いる。ポンプ１の吐出口２１と
吸込口２０は循環通路３で連結する。循環通路は
管部材で形成する。循環通路３にエゼクタ４を配
する。エゼクタ４の吸込室には蒸気使用機器等に
発生した復水を導入する入口通路６が連結する。
ポンプの吐出口２１とエゼクタの間の循環通路３
から分岐して、昇圧された復水をボイラ９に導く
圧送通路７を配する。圧送通路７には調節弁５お
よび矢印向きの流れのみを許す逆止弁８を配す
る。調節弁５はダイヤフラムモータ、シリンダモ
ータまたは電動モータ等のアクチユエータを有す
る。第１調節部１２には、入口通路圧力検出部１
０で検出した入口通路６の圧力の測定信号とポン
プ吸込圧力検出部１１で検出した循環通路３のポ
ンプ吸込部の圧力の測定信号が入力する。第１調
節部１２は、２つの測定信号の差と目標値を比較
し、操作信号を調節弁５に出力する。目標値は、
ポンプ１が高温水である復水を圧送するときの必
要押込圧力（NPSHre）を十分に確保する値、た
とえば、1.3XNPSHreのような値に設定される。
即ち、循環通路３のポンプ吸込部と入口通路６と
の圧力差が、ポンプ１の押込圧力を確保する目標
値となるように調節弁５の開度が調整される。第
２調節部１５には、ポンプ吐出圧検出部１４で検
出したポンプ吐出側の圧力の測定信号とボイラ圧
検出部１６で検出したボイラ圧の測定信号が入力
する。第２調節部１５は、２つの測定信号の差と
目標値を比較し、操作信号を周波数変換部１８に
出力する。周波数変換部１８は、第２調節部１５
からの操作信号に応じた周波数の電圧を電動機２
に供給する。第２調節部１５の目標値はポンプ吐
出側の復水がボイラ９へ円滑に流入する為の圧力
勾配を確保する値、即ち、第３図で示すとP₃−Ｐ
_Bの値となる。このように、ポンプ吐出側とボイ
ラとの圧力差が、復水のボイラへの流入に必要な
圧力勾配を確保する目標値となるように電動機２
の回転数を制御する。

ここで、第１調節部および第２調節部は、自動
制御系システムで一般に用いられる調節器を使用
してもよい。また、マイクロコンピユータ等を用
いることもできる。

第１調節部および第２調節部の入出力信号に
は、電気信号または空気圧信号を用いて、必要に
応じて空電変換器を介在すればよい。

入口通路６と循環通路３のポンプ吸入部との圧
力差の検出に、差圧伝送器を用いてもよい。同様
に、ポンプ吐出側とボイラ９との圧力差の検出に
も差圧伝送器を用いることができる。

また、必要に応じてPI、PDI制御を行なつても
よい。

調節弁５には、上記に示した機械的な制御弁を
用いて、第１圧力室に循環通路３のポンプ吸込部
を連通し、第２圧力室に入口通路を連通し、両圧
力室の差がポンプ３の押込圧力を確保する設定圧
力以上の時に開弁するようにしてもよい。

次に上記実施例の作用について説明する。電動
機２が起動しポンプ１を駆動すると、吸込口２０
側にあつた復水はポンプ１で昇圧され吐出口２１
から押し出され、循環通路３を通つてエゼクタ４
のノズルから噴出され、循環通路６の復水を引き
込んで、エゼクタの増圧作用で増圧されポンプ１
の吸込口２０に達する。以後同様にして、循環通
路３の吸込部と入口通路６の差圧が目標値に達す
るまでは調節弁５は閉じたままであるから、ポン
プ１、循環通路３およびエゼクタ４の間を循環す
る。そして、入口通路６と循環通路３の吸込部の
差圧が目標値に達してそれを越えると、調節弁５
は開弁して、ポンプ１で昇圧された復水の一部が
圧送通路７を通つてボイラ９へ送られる。

ここで、入口通路６の復水の圧力が高くなる
と、調節弁５が前と同じ状態であれば、ポンプ１
の揚程が低くなり、反対に揚量は多くなる。たと
えば、調節弁５の入口圧が10Kg／cm²のときに、入
口通路６の復水の圧力が２Kg／cm²から３Kg／cm²に
変化すると、ポンプ１の揚程は８Kg／cm²から７
Kg／cm²に低下し、反対に揚量が増加する。そし
て、エゼクタ４の能力が低下し、循環通路３の吸
込部と入口通路６の差圧が小さくなり、その結
果、調節弁５は開度が小さくなるように第１調節
部１２から操作信号で操作され、調節弁５の入口
側圧力、即ち、ポンプ１の吐出口２１の圧力を高
めポンプ１の揚程を高めようとする。たとえば、
調節弁５の入口側圧力が10Kg／cm²から11Kg／cm²に
なるように開度を小さくし、ポンプ１の揚程を７
Kg／cm²から元の状態のときの８Kg／cm²に戻そうと
する。この時、ポンプ吐出側の復水をボイラ９へ
圧送するのには、７Kg／cm²の揚程でよく、８Kg／
cm²の揚程は不必要なものであつた。ところが、調
節弁５の入口側圧力が上昇しようとすると、調節
弁５の入口側圧力とボイラ圧力との差圧が、ポン
プ吐出側の復水をボイラ９へ流入する為に必要な
圧力勾配、即ちP₃−Ｐ_Bより大きくなり、その結
果、第２調節部１５から周波数変換部１８への操
作信号により、ポンプ１の回転数が制御される。
従つて、ポンプ自身の１の特性曲線が変化しポン
プ１の揚程は、調節弁５の開度が小さくなつても
高くならない。たとえば、調節弁５の開度が減少
し、調節弁５の入口側圧力が10Kg／cm²から11Kg／
cm²になろうとすると、ポンプは回転数が変化し、
揚程が７Kg／cm²になる。このように、調節弁５の
開度が変化し調節弁５の入口側圧力が変化すれ
ば、それに応じて電動機２の回転数は変化する。
従つて、特性曲線は、みかけ上第３図ののよう
な直線となる。しかも、本発明のものでは、復水
が確実にボイラ９へ圧送され、揚程不足になるこ
ともない。また、従来のもののようにポンプ吐出
側圧力がＰ_B＋Ｒの15％以上の圧力を確保するよ
うにポンプを運転する必要もなく、P₃がＰ_B＋Ｒ
よりも若干だけ大きな値でポンプが運転されるよ
うにすればよく、第３図の斜線の部分のエネルギ
ーが節約できる。更に、従来のように、ボイラ圧
Ｐ_Bにボイラ９運転中の最高値を取る必要もな
く、ボイラ圧Ｐ_Bの変動によつても電動機２の回
転数は制御され、エネルギーロスはなくなる。

従つて、ポンプは、復水を圧送する為の必要押
込圧力が常に確保され、エゼクタの増圧作用の低
下によりキヤビテーシヨンを発生することもな
く、しかも不必要な高い揚程で復水をボイラ９へ
圧送することなく、復水を圧送するのに必要最小
限で運転され、エネルギーロスのない効率の優れ
たものである。

このように、本発明の復水回収装置は、循環通
路のポンプ吸込部が入口通路より所望の圧力だけ
高圧に維持されるように制御弁の開度が調節され
る復水回収装置に於いて、復水の圧送先であるボ
イラの圧力とポンプ吐出側圧力を検出し、ポンプ
を駆動する電動機の回転数を制御することによ
り、必要な揚程以上の高い揚程でポンプが運転さ
れることなく、復水をボイラへ圧送する為の必要
最小限の揚程で常にポンプを運転し、エネルギー
ロスのない、効率のよいものであり、キヤビテー
シヨン等の不都合を発生せず、しかも、復水を確
実にボイラへ圧送できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の復水回収装置の概略
図、第２図および第３図は復水回収装置の揚程一
揚量の特性図である。 １：ポンプ、２：電動機、４：エゼクタ、５：
調節弁、９：ボイラ、１２：第１調節部、１５：
第２調節部、１８：周波数変換部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動機で駆動されるポンプ、ポンプの吐出口
   と吸込口を結ぶ循環通路手段、循環通路に配され
   たエゼクタ、復水をエゼクタの吸引室に導入する
   入口通路手段、循環通路内の昇圧された復水をボ
   イラ等へ導出する圧送通路手段、および圧送通路
   に配された制御弁であつて循環通路のポンプ吸込
   部が入口通路より所望の圧力だけ高圧に維持され
   るように開度が調節されるものに於いて、ポンプ
   吐出側圧力とボイラ等の圧力を検出する検出部、
   検出部からの２つの圧力の差と目標値を比較し
   て、ポンプ吐出側がボイラ等より所望の圧力だけ
   高圧に維持されるよう電動機の回転数を制御する
   回転数制御部から成ることを特徴とする復水回収
   装置。