JPH0126442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボイラ等における水位検出器の作動確
認装置に関する。

ボイラの水位の検出器には、電極棒、リードス
イツチなどがあるが特に液面電極などにおいて
は、湯アカやスケールなどにより動作不良（液が
ないのに液があるかのような信号を出したり液が
あるのに液がないかのような信号を出したりする
事により、事故（特に空焚など）の原因になるこ
とがあつた。このため、特願昭56−106882号でこ
の異常を事前に見つける発明（各電極がまつたく
同時に動作不良を起すことはほぼないため各電極
の信号の組合せにより論理の矛盾を発見し異常判
断）が示されている。しかし該発明では通常運転
中、水位が給水ポンプON−OFFレベルの間にし
か存在しないため、加熱インターロツクレベルな
どの異常を見つけることが出来ない欠点があつ
た。その結果、インターロツクレベルの検出がで
きずに誤つた信号によりボイラを空焚きするおそ
れがあつた。

本発明はインターロツク水位検出器を備えたボ
イラにおいて、通常の運転中でも、故障がわかる
ように一定時間ごと又はある条件のたびに水位を
上下限水位検出器間に制御するのをやめ、水位が
下降してもそのままにしておく（蒸発により水位
下降）又はブローなどをして意識的に水位を下げ
るなどしてインターロツクレベル以下に下げて 各信号の組合せによる論理がおかしい場合異
常とする。

あらかじめ下降に要する時間がわかるため所
定の時間が経過しても信号変化がない場合異常
とする。

等の判定基準により、インタロツク電極の異常を
検出することを目的とするものである。

以下、図面に従つて本発明の実施例について説
明する。

第１図Ａは、かかるボイラ系の構成を示すブロ
ツク説明図であり、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の内部は壁１ａの内周面
に沿つて多数の水管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（水室）に、そして、その上端部は同じ
く環状の上部管寄せ１ｄ（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、その上部には、電動機１ｆ
で駆動されるブロア１ｇに連通する風道１ｈが設
けられ、風道１ｈ内には、ノズル棒１ｉと電極棒
１ｊが垂設される。後述の燃料ポンプ６′ｄ等と
併せてこれらは燃焼装置６×（符号は第２図に現
われる）が形成される。

燃焼表１ｅの下端部は、多数の水管１ｂ間の中
空部を経て煙道１ｋに連通する。上部管寄せ１ｄ
からは、連通管１ｌが壁１ａ外に延びて下部管寄
せ１ｃに連通する。

連通管１ｌ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１ｃに連通する。

更に、連通管１ｌの上部には、圧力検出部５が
接続され、その出力端子は加熱制御部６に接続さ
れる。加熱制御部６からは、制御信号線６′ａ〜
６′ｃが延びて電動機１ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポ
ンプ６′ｄのそれぞれに接続される。燃料ポンプ
６′ｄ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１ｉ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
ローコツク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、蒸気を発生させるに
際しては、電動機１ｆでもつてブロア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１ｉ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の中間部に
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
にて集収、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、加熱制御に関しては、上部管寄せ１ｄ
内の蒸気圧を連通管1l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、上限蒸気圧信号を加熱制御部６に送る。

加熱制御部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、下限蒸気圧信号を
受けたときには、制御信号線６′ａを通じて電動
機１ｆを始動させて、ブロア１ｇでもつて風道１
ｈを空気パージしてから制御信号線６′ｂ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６′ｃを通じて燃料ポンプ６′ｄを始動させ
て、ノズル棒１ｉから噴射される燃料に点火し燃
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６′ｃを通じて燃料
ポンプ６′ｄを停止させて燃料供給を断つたこと
により燃焼を停止させるとともに、燃料ガスの排
出を待つて制御信号線６′ａを通じて電動機１ｆ
を停止させてブロア１ｇからの送風を断つ。

而して、燃焼の断続制御でもつて上部管寄せ１
ｄ内の蒸気圧を上下限蒸気圧として予め設定され
た両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６′ｄ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つてもよい。

更に、給水系に関しては、連通管１ｌ内の気水
境界面、すなわち、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でもつて下部管寄せ１ｃを通じて水管１
ｂ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４ａ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つて、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ツク１
ｐを開くことにより、排水管１ｎを通じて下部管
寄せ１ｃ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、ブロア１ｇ、風道１ｈ、ノズル棒１ｉ、
電極棒１ｊから成るバーナは、これらに限られる
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、加熱制御部６も加熱装置を断
続するものであればよい。

第２図は水位検出部、給水制御部及び一部加熱
制御装置を示す。

水位が下限水位Ｌよりも高い位置にある場合に
は、下限水位プローブ２ａが水中に水没して、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に
電流が流れ、これを検出して第一の電流検出器２
ｅは「１」を出力する。

そして、水位が降下して、下限水位Ｌに達する
と、下原水位プローブ２ａの先端が水面から離
れ、交流電源２ｄに対する負荷回路が遮断される
ので、第一の電流検出器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「０」を出力する。

かかる第一の電流検出器２ｅの出力信号の
「１」から「０」への反転をセツト端子に受けて
フリツプフロツプ３ｂが「１」にセツトされ、そ
の正相出力信号は、「０」から「１」に反転する。
この信号を受けて、ドライバ３ｃが導通状態とな
り、リレー３ｅ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、ボイラ
への缶水の供給が行われる。

而して、フリツプフロツプ３ｂが「１」になつ
ている期間中、給水が続行し、水位が上昇し続け
る。

やがて水位が上限水位Ｈに達すると、上限水位
プローブ２ｂが水没し、いままで、これが水面か
ら離れていたために「０」を出力していた第二の
電流検出器２ｆが「１」を出力するようになる。

かかる第二の電流検出器２ｆの出力信号の
「０」から「１」への反転はインバータ３ａによ
り、「１」から「０」への反転に変換され、フリ
ツプフロツプ３ｂのリセツト端子に供給され、こ
れを「０」にリセツトする。

而して、フリツプフロツプ３ｂの正相出力信号
が「０」となるので、リレー３ｅが非励磁状態に
なり、接点３e′が開成し、給水が停止する。

何等かの理由で加熱インタロツクプローブ２ａ
−１が離水するとインタロツクプローブ２ａ−１
と水中電極２ｃ間の缶水による導通がなくなり、
電源２ｄ、電流検出器２ｅ−１、インタロツクプ
ローブ２ａ−１、缶水、接地電極、電源２ｄの回
路の電流は流れず、電流検出器２ｅ−１はＬ能動
信号をトランジスタTrに送り、増幅してリレー
Ｒを附勢していたのが消勢され、接点Ｒは開く。
従つてボイラ内圧力を検知する圧力検出部５の接
点PSが閉じても加熱制御部６への信号が送られ
ないから空焚のおそれがないようになつている。

電流検出器２ｅ−１の出力信号の「１」から
「０」への反転をオア素子３ｆを介してセツト端
子に受けてフリツプフロツプ３ｂが「１」にセツ
トされ、その正相出力信号により前述と同じくし
て給水ポンプ４が運転され給水される。

各電流検出器２ｅ，２ｅ−１，２ｆの出力は水
位論理検出回路７に送られるようになつている。
水位論理検出回路７は少くともインタロツクプロ
ーブ２ａ−１が離水したときに総てのプローブ２
ａ，２ｂ，２ａ−１が離水しているから、対応す
る各電流検出器２ｆ，２ｅ，２ｅ−１は出力しな
い。それ以外は総て故障原因があるとして警報器
７ｃで表示するものである。

上限水位プローブ２ｂの着水から離水までは給
水ポンプ４の停止により短時間であるから、離着
水を同時とみてフリツプフロツプ３ｂの補相出力
はアンド素子７ｂの一方の入力端子に送られる。
一方加熱制御装置からの後述の信号はアンド素子
７ｂの他方の入力端子に入力される。アンド素子
７ｂの出力はタイマー７ａに送られ、タイマー７
ａは一定時間水位論理検出回路７に入力する。こ
の回路は上限水位プローブ２ｂが上限水位を検知
してから下限水位を検知するまでの時間、即ち下
限水位プローブ２ａの正常時離水までの時間をタ
イマー７ａが発するようにしたもので燃焼装置６
Ｘの加熱中で累算器７ｇが信号を出しているとき
に限り、アンド素子７ｈは出力してアンド素子７
ｂは出力し、水位論理検出回路７を動作させる。
そしてタイマー７ａのタイムアツプと同時に電流
検出器２ｆ，２ｅが共に「０」で電流検出器２ｅ
−１からは「１」であることを水位論理検出回路
７が検出したときは警報は発せず、電流検出器２
ｆ，２ｅ，２ｅ−１が上述と異る信号を発生して
いるときには驚報器７ｃで異常表示する。

下限水位プローブ２ａが離水し電流検出器２ｅ
が出力「０」となるとインバータ７ｄを介して燃
焼装置６Ｘと累算器７ｇの信号を入力されたアン
ド素子７ｈの出力と共にアンド素子７ｅに入力す
る。そしてアンド素子７ｅの出力信号によりタイ
マー７ｆは附勢され、その出力は水位論理検出回
路７に送られ、水位論理検出回路７はタイマー７
ｆのタイムアツプまでに電流検出器２ｆ，２ｅ，
２ｅ−１が総て出力「０」になつたことがあるか
どうかを判断し、そうでないならば警報器７ｃに
より表示する。尚、燃焼装置６Ｘが燃焼中の信号
と燃焼装置６Ｘの燃焼時間の燃焼時間の合計が一
定時間毎に水位検出部のチエツクを行うための累
算器７ｇのセツト時間において発する信号はアン
ド素子７ｈに入り、アンド素子７ｈの出力がアン
ド素子７ｂ，７ｅに入力される。又、該出力はイ
ンバータ７ｊを介して燃焼器６Ｘと累算器７ｇの
出力信号がでたときにインバータ７ｊを介してＨ
能力信号からＬ能動信号へのセツト信号により、
フリツプフロツプ７ｋはセツトされ正相出力はオ
ア素子３ｆを介してフリツプフロツプ３ｂにＨ能
動信号を加えておくようになつている。電流検出
器２ｅ，２ｅ−１の出力は、オア素子３ｆの入力
端子に結合されている。従つて、累算器７ｇが信
号を出し、燃焼装置６Ｘが燃焼中は下限水位プロ
ーブ２ａが離水してもフリツプフロツプ３ｂはセ
ツトされないから給水ポンプ４は運転されない。
そして下限水位プローブ２ａが離水してからイン
ターロツクプローブ２ａ−１が離水するまでの時
間としてタイマー７ｆにセツトされる時間は正常
時の下限水位からインタロツクレベルまでの時間
よりわずかに長くしてある。

次に第４図のタイムチヤートにより本発明を説
明する。１１，１２は上下限水位プローブ２ｂ，
２ａの離水着水による電流検出器２ｆ，２ｅの出
力信号を示す線、１３は電流検出器２ｅ−１の出
力信号を示す線、１４は給水ポンプ４のON−
OFFを示す線で線１１，１２に通常時対応して
いる。又、給水ポンプ４のON−OFFに対応して
水位線１５が示され水位線１５は通常上限水位Ｈ
と下限水位Ｌの間を上下することになる。１６は
圧力検出部５の作動を示す線であつて圧力検出部
５の作動に対応して燃焼装置６Ｘの作動を示す線
１７が画かれる。加熱制御と給水制御は全く別に
行われており、切断線CLの左側は通常のボイラ
の運転動作を示す。線１２に示すように下限水位
プローブ２ａの離水による電流検出器２ｅの
OFF信号により線１４に示すように給水ポンプ
４は運転され、線１５に示すように下限水位の缶
水面は上昇を始める（以上時間ｔ１）そして水位
が上限水位になつた時間ｔ２には線１１に示すよ
うに上限水位プローブ２ｂの着水により電流検出
器２ｆはONされ、給水ポンプ４は停止する。そ
して蒸気負荷により水位線１５は下り時間ｔ３に
下限水位プローブ２ａが離水して給水が再び開始
される。以下同様に運転される。

次に本願発明の実施例の動作を説明する。累算
器7gは予め加熱時間の積算値t_CKが一定値Ｃにな
ると信号を発するようになつており、該時間Ｃの
後一定時間ttの間累算器７ｇは信号を維持する。
これが線１８に示されている。そして線１７に示
すように燃焼装置６ＸがONしているときに時間
ｔ４において上限水位プローブ２ｂの着水即ち線
１１で示される電流検出器２ｆの信号が出力され
てインバータ３ａ、フリツプフロツプ３ｂ、アン
ド素子７ｂ、を介して入力され、チエツクタイマ
ー７ａはスタートする。そして下限水位プローブ
２ａが離水してもフリツプフロツプ３ｂがセツト
されないようにアンド素子７ｈからのＨ能動信号
がインバータ７ｊで変換されてフリツプフロツプ
７ｋがが既にセツトされその正相出力はオア素子
３ｆを通じてフリツプフロツプ３ｂのセツト入力
端子に加えられているから、給水ポンプ４は起動
せず水位線はそのまゝ下りつづける。その際下限
水位プローブ２ａの離水により電流検出器２ｅの
出力は「１」から「０」に変るから、インバータ
７ｄを介してアンド素子７ｅにはＨ能動信号が加
えられ、燃焼制御装置からの信号と共にアンド素
子７ｅは出力してタイマー７ｆはスタートする。
時間ｔ５において燃焼装置６ＸがOFFになると
タイヤー７ａ，７ｆは図示されない加熱制御装置
からの燃焼装置６Ｘの停止信号を受ける制御回路
により中断される。燃焼装置６Ｘが時間ｔ６にお
いて働くとタイマー７ａ，７ｆは再び動作して時
間ｔ７においてタイマー７ａがタイムアツプす
る。そして時間ｔ８においてタイマー７ｆがタイ
ムアツプする。

タイマー７ａのタイムアツプ時の水位論理検出
回路７の判断は少くとも下限水位プローブ２ａか
ら信号が生じていなければ正常で信号がでていれ
ば異常であり、警報器７ｃに表示する。タイマー
７ｆのタイムアツプ時における水位論理検出回路
７は電流検出器２ｅ，２ｅ−１がOFFにならな
い場合水位検出部は異常であり、又、電流検出器
２ｅ−１がOFFであるのに電流検出器２ｅ，２
ｆの何れかがOFF又は両者がOFFでない場合は
水位検出部に異常があると判断される。正常な状
態においてはインターロツクプローブ２ａ−１の
離水による電流検出器２ｅ−１の「１」から
「０」への信号によりフリツプフロツプ７ｋはリ
セツトされ、その正相出力はオア素子３ｆを介し
てフリツプフロツプ３ｂのセツト入力端子に
「１」から「０」が入力されるからフリツプフロ
ツプ３ｂはセツトされ、リレー３ｅは附勢されポ
ンプ４は運転される。そして水位検出部の確認の
時間ttが経過し、累算器７ｇからの信号は次の検
査まで出力されないので通常の運転に戻る。

尚、水位論理検出回路ではインターロツクプロ
ーブ２ａ−１の離水があつたことが分れば正常で
あるが、尚更に一定時間（当然給水が開始され再
びインターロツクプローブ２ａ−１が着水してい
る時間を若干オーバする時間）経過しても正常、
即ち、各電流検出器２ｆ，２ｅ，２ｅ−１が出力
されていないときは異常と判断する。これにより
空焚の危険を排除する。第３図は水位論理検出回
路７の論理を示す図で＊印は異常を示す。

以上の実施例に対して本発明は次のような実施
の態様をとることができる。

(1) チエツク動作に入る条件は実施例では運転開
始後の加熱時間で行なつているが、運転時間を
基準にとつてもよいし、全ブローが行なわれた
後などの条件を付けてもよい。

(2) 水位を下げる方法は、実施例のような蒸発に
より降下させる方法のほかブローコツク１ｐ
を、自動的に開いてブローする方法などがあ
る。

(3) 電極チエツクタイマー７ａ，７ｆの動作を加
熱中に限つているのは、蒸発により水位降下さ
せているためで、（燃焼時間と蒸発量は、ほぼ
比例関係にある）、他のブローする方法により
水位降下させる場合などには、このタイマーは
ブロー弁開の時期にタイマーを動作させるよう
になる。

(4) チエツク中加熱インターロツク１→０で加熱
は停止させてもかまわない。

(5) 電極棒は３本に限る必要はなく４本でも５本
でもよい。

(6) 水位検出端は電極棒に限る必要はなくリード
リレーを用いたフロート方式のものでもよい。

以上のとおり、本発明は水位制御のための水位
検出手段と水位がインターロツクレベル以下にな
ることを防止するためインターロツクレベルの水
位検出手段を備えたボイラにおいて、缶水水位を
低下させるように水位降下装置を設けたから、各
水位検出手段の異常を検出することが可能とな
る。そして水位検出動作確認装置を設けたから、
水位検出手段の異常を検出できる各水位検出手段
間を水位が低下している通常の時間よりも若干長
い検査期間を設けたから、インターロツク水位検
出手段が離水して給水が開始され着水するのが正
常だが離水のみして水位論理が正しいだけでな
く、動作が正しく行われているかどうかを知るこ
とができる。逆にいれば水位下降に要する時間が
異常に長い時間、即ちインターロツク水位検出手
段の離水の信号がでない場合もチエツクできる。
燃焼装置６Ｘに例えば炎検知器を備えその信号
と、燃焼時間の累計により一定時間毎に信号を発
する累算器とのアンド出力を用い自動的に燃焼中
で且つ給水停止中の条件を得るから検査条件は一
定しており、信頼性が大きい。以上の結果、イン
ターロツク検出手段が故障しても直ちに分るから
水管、管寄せ等の損傷を生じない。又、水位制御
のための水位検出手段の故障が判断もできる。

【図面の簡単な説明】

第１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ツク図、第１
図Ｂは第１図Ａにおけるボイラ１のＡ−Ａ断面
図、第２図、第３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ツク
図、第３図は水位論理を示すブロツク図である。
第４図は本発明のフローチヤートである。 ７……水位論理検出回路、７ｇ……累算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 缶水水位を検出して下限上限水位信号を出力
   する水位検出手段と、下限水位信号に応答してボ
   イラに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及びインターロツク水位検出
   手段を備えたボイラ系において、通常運転水位を
   保持せず強制的に水位を下降させる制御手段を備
   えたボイラにおける水位降下装置。 ２ 缶水水位を検出して下限上限水位信号を出力
   する水位検出手段と、下限水位信号に応答してボ
   イラに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及びインターロツク水位検出
   手段を備えたボイラ系において、通常運転水位を
   保持せず強制的に水位を下降させる制御手段を備
   えた水位降下装置と、水位下降時においてインタ
   ーロツク検出手段が正常であるかどうかを点検す
   る検査回路を備えたボイラにおける水位検出端作
   動確認装置。