JPH0223923Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は容器内の液体中に混合し、その液体の
蒸発等による減少によつて濃縮される物質の濃度
を所定値以上にならないように制御する液中混合
物質の濃度制御装置に係り、特にボイラのブロー
装置に好適な液中混合物質の濃度制御装置に関す
る。

例えば、ボイラにおいては、その給水中に種々
の不純物が含まれており、この不純物は蒸気の使
用の結果繰返えされる給水により遂次蓄積されて
ゆき（濃縮されてゆき）、配管内にスケールとな
つて付着し、ボイラ効率の低下や配管の腐蝕を惹
起する。このため、ボイラでは適宜前記不純物を
排除し、その濃度を常に所定値以下に抑えておく
ことが必要である。この不純物は蒸発しないので
ボイラにおける蒸発系では排除できず、水系にお
いて排除しなければならない。そこで、ボイラの
水系の適宜個所に排水路および排水量を調節する
ブロー弁を設けた排水を行ない、水とともに不純
物を外部に放出排除し、これによつて不純物の濃
度を減少せしめるものである。

上記ブロー弁による排水は、給水量と給水の濃
度、即ちその給水中に含まれる不純物の濃度に応
じて行なわれ、もし、給水量と給水の濃度が一定
であれば一定量の排水を行なえばよい。しかし、
実際は給水量は変動し、又、給水の濃度も必ずし
も正確に一定しているとはいえないので、ブロー
弁からの一定量の排水をしていたのでは、不純物
濃度は徐々に変化してゆく。たゞし、この変化の
速度は極めて緩漫であり、時間的には「分」の単
位でなく「時間」の単位の変化である。一般に、
この濃度変化は次式であらわされる。

Ｐ＝Ｗ／ｗp₀−（Ｗ／ｗp₀−p₁）e^{-w/V t} ……(1) ここで、 Ｐ；時間ｔ経過後の濃度 p₀：給水の濃度 p₁：初期の缶水の濃度 Ｗ：給水量 ｗ：ブロー量 Ｖ：保有水量 ｔ：経過時間 即ち、ある濃度で平衡している状態から給水量
Ｗが増加すると濃度も増加するが、前述のように
その濃度変化はきわめて緩やかである。

このような緩やかな濃度変化を示すボイラ缶水
の不純物濃度制御において、従来の制御装置では
通常のPID調節器を利用した制御が行われていた
が、安定した制御は得られなかつた。即ち、不純
物濃度がある定められた設定値を超えると、これ
を検出してPID調節器はブロー弁を開くように指
示信号を出力し、ブロー弁はこの信号に応じて開
き排水を行なう。ところが、前述のように濃度変
化は緩やかであるので、濃度は短時間では減少し
ない。したがつて、PID調節器はさらにブロー弁
を開くような指示信号を出力し、この結果ブロー
弁は速かに全開となる。この全開状態が暫らく継
続すると不純物濃度は低下してゆき、やがて前記
設定値より低くなる。そこで、PID調節器が作動
してブロー弁を閉じるような指示信号を出力し、
ブロー弁は全開状態から閉じる方向へ移行する
が、濃度変化が緩やかであるため濃度は上昇しな
い。したがつて、PID調節器はさらにブロー弁を
閉じるような指示信号を出力し、この結果ブロー
弁は速かに全開となる。以上の繰返しにより、ブ
ロー弁は全開状態と全閉状態とを繰返すこととな
り、いわゆるハンチングを生じ安定した制御を行
なうことができなかつた。

本考案の目的は、上記従来の欠点を除き、液中
に混合している物質の濃度を安定して制御するこ
とができる液中混合物質の濃度制御装置を提供す
るにある。

上記目的を達成するため、本考案は、容器と、
この容器に液体を供給する供給通路と、前記容器
内の液体を排出する排出通路と、この排出通路に
設けられた排出弁とを備えたものにおいて、前記
容器中の液体に混合している物質の濃度を検出す
る検出手段と、制御時間を所定の時間毎に区切り
前記検出手段で検出された値に基づいて前記濃度
を所定濃度に近づけるための演算を所定の期間内
について行なうとともに当該所定の時間内では先
行する所定の時間内で演算された値を継続して出
力する演算手段と、この演算手段の出力に基づい
て前記排出弁を駆動する排出弁駆動手段とを設け
たことを特徴とする。そして上記の構成により演
算手段から排出弁駆動手段に出力される値は、少
なくとも前記所定の時間内では一定の値となるの
でハンチングのない安定した制御が実施される。

以下、本考案を図示の実施例に基づいて説明す
る。

第１図は、本考案の第１の実施例に係るボイラ
缶水の不純物濃度制御装置の蒸気系、水系および
制御系の概略系統図である。

図で、１はボイラの汽胴、２は汽胴１内の缶
水、３は汽胴１内の蒸気である。４は汽胴１内で
分離された蒸気を導く蒸気配管、５は缶水を給水
する給水管、６は給水管５の中途に介在して給水
量を調節する給水調節弁である。７は汽胴１内の
缶水２を排出する排水管、８は排水管７の中途に
介在して缶水２の排出量を調節するブロー弁であ
る。

１１はブロー弁８の開閉を調節するブロー弁駆
動装置である。１２は缶水２の不純物濃度を測定
し、この測定値に応じた信号を出力する濃度検出
器である。１３は濃度検出器１２からの信号を入
力してその平均値を演算する平均値演算器であ
る。平均値演算器１３は、ある一定の時間間隔を
設定しておき、この時間間隔内に入力された濃度
検出器１２からの濃度に応じた信号の平均値を演
算する。なお、上記時間間隔を１つの単位時間と
すれば、前記平均値は積算値と等しくなる。平均
値演算器１３で演算された平均値に応じた信号は
ブロー弁駆動装置１１へ入力されてこれを駆動す
る。

ここで、本実施例の動作を説明する。汽胴１に
おいては、蒸発とブロー弁８からの排水により缶
水２は減少する。したがつて、給水調節弁６はこ
の蒸発量、ブロー量に相当する給水を行ない、缶
水２のレベルを常に一定に保持している。一方、
濃度検出器１２により検出された缶水の不純物濃
度は平均値演算器１３へ入力され、ここで一定時
間間隔内における平均値が算出される。そして、
平均値演算器１３は、次の一定時間間隔において
この平均値に応じた信号を出力するとともに、濃
度検出器１２からの信号を入力して次の平均値算
出の動作を行なう。ブロー弁駆動装置１１はブロ
ー弁８を平均値演算器１３からの出力信号に応じ
た開度に駆動する。この場合、前記一定時間間隔
内においては、平均値演算器１３からの出力は一
定値であるので、ブロー弁８の開度も一定に保持
されている。そして、次の一定時間間隔におい
て、新らたな平均値に応じた信号を平均値演算器
１３から受けてその開度を変更する。

このように、本実施例では、平均値演算器を設
けて、ある一定時間間隔の缶水の不純物濃度の平
均値を演算し、次の一定時間間隔において、この
平均値に応じてブロー弁の開度を一定に保持する
ようにしたので、ハンチングを生ずることなく、
安定した制御を行なうことができる。

第２図は本考案の第２実施例に係るボイラ缶水
の不純物濃度制御装置の蒸気系、水系および制御
系の概略系統図である。

第２図で、第１図に示す部分と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。１４は濃度検出
器１２からの信号を入力し、所定の数式に基づい
て演算を行なう演算装置であり、その演算結果に
応じた信号はブロー弁駆動装置１１へ出力され、
ブロー弁８を一定時間間隔内前記信号に応じた開
度に保持する。本実施例が第１図に示す実施例と
異なる点は平均値演算器１３に代えて、演算装置
１４を設けた点にある。演算装置１４における演
算の基となる数式は次の考えにより決められる。
即ち、給水量が変化すると不純物濃度も変化する
が、その給水量が次の時間間隔も続くと仮定する
と、前の時間間隔の最初と最後の不純物濃度とそ
のときのブロー量から、次の時間間隔において不
純物濃度を設定値に戻すためには、ブロー量を次
の式のようにすればよい。

w₁＝p₁＋p₂／p₂＋p_s ｗ＋２（2p₂−p₁−P_s）／p₂＋p_sＶ ここで、 w₁：次の時間間隔のブロー量 ｗ：前の時間間隔におけるブロー量 p₁：前の時間間隔における最初の不純物濃度 p₂：前の時間間隔における最後の不純物濃度 p_s：設定値濃度 Ｖ：保有水量 不純物濃度の変化は前述のように緩やかである
ので、この式の第２項を省略してもほとんど影響
はなく、したがつて、 w₁＝p₁＋p₂／p₂＋p_sｗ となる。ところで、この式は、濃度の変化がほぼ
直線的であると想定した場合に用いられる式であ
るが、濃度の変化は長い時間では直線的ではない
ので、設定された時間間隔が長い場合などは次式
により演算を行なうのが望ましい。

w₁＝p₂−p₁e^{-w/V t}／p_s−p₂e^{-w1/V t}ｗ１−e^{-w1/V t}
／１−e^{-w/V t} ここで、ｔは前記時間間隔を示す。

時間間隔ｔは一定であり、保有水量Ｖ、ブロー
量ｗ，w₁はあまり変化しないので、 e^{-w/V t}≒e^{-w1/V t}を、常数Ｋで置き換えると、 w₁＝p₂＋p₁K／p_s−p₂Kｗ となる。

このように、本実施例では、濃度検出器および
演算装置を用いてブロー弁からブローすべき量を
所定の数式に基づいて演算し、この演算結果によ
り一定の時間間隔毎にブロー弁の開度を制御する
ようにしたので、ハンチングを生ずることなく安
定した制御を正確に行なうことができる。

第３図は本考案の第３の実施例に係るボイラ缶
水の不純物濃度制御装置の蒸気系、水系および制
御系の概略系統図である。

図で第１図に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。１５は演算装置である
が、第２の実施例における演算装置１４とは別の
式に基づいて演算を行うものである。１６は給水
管５において給水調節弁６の前段に設けられた流
量検出装置であり、缶水の給水量を検出しこれに
応じた信号を出力する。本実施例の演算装置１５
は濃度検出器１２の検出信号とともに流量検出器
１６の検出信号をも入力し、次のような数式に基
づいた演算を行なう。即ち、第２の実施例におい
て用いられた数式は、給水量の変化には関係な
く、濃度の変化としてあらわれた結果から次の時
間間隔における制御を行なおうとするものであ
り、変化が緩やかであるからこの式によつても満
足できる制御を行なうことができる。しかし、さ
らに正確な制御を行なうには給水量を考慮した数
式を用いることが必要となる。その数式を次に掲
げる。ブロー量ｗは前述の(1)式から ｗ＝Wp₀（１−e^{-w/V t}）／p_s−p₁e^{-w/V t} ここでブロー量ｗと設定する時間間隔の概略の
値を決めておけば、e^{-w/V t}はある一定の値K₁と
なる。したがつて、このK₁を常数とすると次の
ブロー量ｗは ｗ＝Wp₀（１−K₁）／p_s−p₁K₁ となる。

このように、本実施例では、濃度検出器、流量
検出器および演算装置を用いてブロー弁からブロ
ーすべき量を所定の数式に基づいて演算し、この
演算結果により一定の時間間隔毎にブロー弁の開
度を制御するようにしたので、ハンチングを生ず
ることなく安定した制御をより正確に行なうこと
ができる。

なお、以上述べた実施例においては、ボイラの
缶水の不純物濃度について例示したが、これに限
ることはなく、液体中の物質が濃縮されるもので
あり、その濃度を一定に保持する必要のあるシス
テムにはすべてこれを適用することができる。

以上述べたように、本考案では、容器中の液体
に混合している物質の濃度を検出し、その値に基
づいて当該濃度を所定濃度に近づけるための演算
を所定の時間内について行ない、その所定時間内
には先行する所定時間内について演算された値を
出力し、この値により排出弁を制御するようにし
たので、少なくとも上記所定時間内は制御する値
は一定となり、これにより、ハンチングのない安
定した濃度制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はそれぞれ、本考
案の第１の実施例、第２の実施例および第３の実
施例に係るボイラ缶水の不純物濃度制御装置の蒸
気系、水系および制御系の概略系統図である。 １……ボイラの汽胴、２……ボイラの缶水、５
……給水管、７……排水管、８……ブロー弁、１
１……ブロー弁駆動装置、１２……濃度検出器、
１３……平均値演算器、１４，１５……演算装
置、１６……流量検出器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 容器と、この容器に液体を供給する供給通路
   と、前記容器内の液体を排出する排出通路と、
   この排出通路に設けられた排出弁とを備えたも
   のにおいて、前記容器中の液体に混合している
   物質の濃度を検出する検出手段と、制御時間を
   所定の時間毎に区切り前記検出手段で検出され
   た値に基づいて前記濃度を所定濃度に近づける
   ための演算を前記所定の時間内について行なう
   とともに当該所定の時間内では先行する所定の
   時間内で演算された値を継続して出力する演算
   手段と、この演算手段の出力に基づいて前記排
   出弁を駆動する排出弁駆動手段とを設けたこと
   を特徴とする液中混合物質の濃度制御装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記演算手段は、前記所定の時間内における前記
   濃度平均値と前記所定濃度との差に基づく信号
   を次の前記所定の時間内に出力することを特徴
   とする液中混合物質の濃度制御装置。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記演算手段は、定められた数式にしたがつた演
   算により得られた前記所定の時間内における演
   算結果を次の前記所定の時間内に出力すること
   を特徴とする液中混合物質の濃度制御装置。