JPH0254897B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】

この発明はボイラにおける缶水の濃度検出装置
の診断方法及び装置に関する。 一般に、ボイラ系を長時間運転すると、缶水が
濃縮化されるので、缶水中に含まれるカルシウ
ム、マグネシウム、シリカ等の不純物濃度が増大
し、これが水管内に析出付着してスケールに成長
するものである。 そして、スケールが熱の不良導体であるため
に、スケールの付着はボイラ系の熱交換の効率を
低下させるばかりか、水管を高温度に至らしめ、
ついには、焼損をも招くことが知られている。 また、同様に、清缶剤等の不純物濃度も増大
し、これが缶水中に気泡層を誘発し、而して、該
気泡層の気泡が水となつて、蒸気中に混入してキ
ヤリーオーバを生じ、ボイラ系に接続されたバル
ブ等の関連機器に損傷を招くことも知られてい
る。かかるスケールの成長やキヤリーオーバを防
ぐためには、缶水の濃度化がある程度、進行した
ときに、缶水を全ブロー（缶水を完全に排泄する
ことをいう）して給水し新しい缶水と置換するこ
とが行われている。 電極を用いた濃度検出装置は実用されている
が、この濃度検出は電極とアース間の缶水の抵抗
値で濃度を検出している。ところがこの電極間又
は電極とアース間の絶縁劣化や断線で、誤信号を
出すことがあつた。電極間又は電極とアース間の
絶縁劣化が生じると缶水の完全な排泄が行われて
新鮮な缶水となつていても濃度検出装置の電極間
又は電極とアース間に濃縮化された状態を検知す
るための設定電流以上の電流が流れ濃度検出装置
は缶水が濃縮化されるという信号を出し、この信
号を受けて完全ブローを行うと他に何等かの防止
手段を講じない限り不必要な完全ブローが行われ
るおそれがある。これと逆に濃度検出装置の電極
又はアースに到る回路に断線があると缶水が濃縮
されても缶水濃度は新鮮な缶水と同じ信号が送ら
れ濃度検出装置は缶水濃度が低いことを知らせる
ため部分的なブローも行われない。 本発明は缶水濃度検出装置を備えたボイラにお
ける濃度検出装置が正しく動作しているかどうか
を判断する診断方法と装置を提供することを目的
とする。 本発明は缶水の濃縮度に応じて缶水の電導度に
比例して電流の増加する閉回路を備え該電流値を
計測して電流値に応じた濃度信号を出力する濃度
検出装置において、濃度信号を少くとも二個の濃
度信号レベル比較手段に導いて該比較手段の出力
信号の真理値より濃度検出装置の状態が正常か異
常かを判断する方法であり、次にのべる装置によ
りこれを実行する。 本発明は缶体内に濃度検出用電極と接地電極を
間隔をおいて設け、該両電極間に通電する電源を
含む閉回路中に電流電圧変換器を設けて濃度に比
例する電流値を電圧値に変換する缶水濃度検出部
を備え、該電圧を少くとも二つのコンパレータに
て設定電圧と比較して判断を行うものであつてボ
イラを全ブロー後の給水程度の缶水濃度で動作す
る設定、全ブロー後のボイラ給水程度の缶水濃度
では動作しないが缶水の濃縮が許容値以内の定め
られた濃度で動作する設定、ボイラ缶水の濃度が
ある許容値を越えたら動作する設定のように設定
電圧値で動作するコンパレータを並列し、各コン
パレータの出力信号の真理値を判断して濃度検出
装置の診断を行う判断回路を備え、全ブローが行
われたことを検出する手段及び全ブロー後缶水水
位が濃度検出を行うべき一定水位になつたことを
検出する手段を備えてこの検出手段により前述の
判断回路を動作させる如くしたものである。 この濃度検出を行うべき一定水位となつたこと
を検出する手段は特に設備されるものではなく実
施例に示すように全ブロー検出装置が備える計測
水位プローブもしくは缶水の下限水位以下に缶水
水位が低下した場合に缶水の加熱を行わせないよ
うにしたいわゆるインターロツクのための水位セ
ンサであつてもよいものである。 以下、本発明の実施例についてのべる。 第１図はボイラ缶水の濃度検出部異常検出方法
を示す説明図である。ボイラ缶体に連通して缶水
が導かれている容器１ｘ内部の缶水はボイラ缶体
と同一挙動を示すものとする。容器１ｘとは絶縁
して濃度検出用電極７ａが缶水に接するようにし
て容器１ｘに固定され、一方水中電極２ｄは缶水
中に設けられ、濃度検出用電極７ａ、水中電極２
ｄ間には交流電源２ｅ、流れる電流値を電圧値に
変換する電流電圧変換器７ｂを直列に配し電流電
圧変換器７ｂの出力電圧を出力とした濃度検出部
とする。一方濃度検出装置の診断を一定水位で動
作させるための濃度検出部異常検出用の水位計測
電極７ｘを設け、該電極７ｘが着水すると缶水を
介して水中電極２ｄと導通して閉回路となるよう
にし、該閉回路中に電源２ｅ、電流検出器２ｘを
備える。電流検出器２ｘの出力電圧は信号S₂を出
力するようにしておく。 電流電圧変換器７ｂの出力端をコンパレータ７
Ａ，７Ｂ，７Ｃの正入力端子に並列にして結合す
る。コンパレータ７Ａの動作電圧はボイラーの給
水程度の缶水の電導度によつて電流電圧変換器７
ｂが出力する電圧によつても動作するように設定
し、コンパレータ７Ｂはボイラー給水程度の缶水
の電導度では動作しないがボイラー缶水が濃縮さ
れて濃度が大となる許容値以下の濃度で動作する
設定とし、コンパレータ７Ｃはボイラー缶水の濃
度が大きくなり定められた許容値を越えたら動作
する設定とする。 缶水が濃縮され缶水濃度が大きくなると缶水の
電導度は下るので濃度検出用電極７ａと水中電極
２ｄ間の抵抗は下り、電流電圧変換器７ｂ中を流
れる電流は増加しその出力電圧も増加する。又濃
度検出用電極７ａ、水中電極２ｄ、電源２ｅ、電
流電圧変換器７ｂからなる濃度検出部が断線する
と缶水濃度が上つても缶水が濃縮された信号は出
てこない。 さて全ブローが行われた後に缶水水位が上昇し
濃度検出部異常検出水位計測電極７ｘが着水する
と電流検出器２ｘは電流を検知して信号S₂を出
す。この信号を例えば表示器で知る。この状態に
おいて電流電圧変換器７ｂは濃度検出用電極７
ａ、水中電極２ｄ間の抵抗が最も大きいので低い
電圧を出力してコンパレータ７Ａを動作させ出力
は１である。そしてコンパレータ７Ｂ，７Ｃは出
力０である。処が絶縁部のよごれなどにより濃度
検出用電極７ａの絶縁抵抗が下るとあたかも缶水
の濃度が上昇したときと同じく濃度検出部には全
ブロー後給水時にもかゝわらず大なる電流が流れ
るので電流電圧変換器７ｂは大きい電圧を出力す
る。この電圧によりコンパレータ７Ｂもしくはコ
ンパレータ７Ｂ及び７Ｃを動作させる。 全ブローし且つ信号S₂が入つたときにはコンパ
レータ７Ａの出力が１、コンパレータ７Ｂ，７Ｃ
の出力が０であるべきであるが、濃度検出部に断
線があると電流電圧変換器７ｂには電流は流れず
出力電圧も０であるからコンパレータ７Ａは出力
０である。かくして濃度検出部の断線が判断でき
る。 以上の動作をまとめると

【表】 の如くである。従つてコンパレータ７Ａ，７Ｂ，
７Ｃの出力を夫々表示するようにすると濃度検出
部の異常が判明する。これらの判断は論理回路に
よつて結果のみを出力するようにしてもよい。尚
上記真理値以外の場合はコンパレータ７Ａ，７
Ｂ，７Ｃの異常と判断できる。 上記実施例はコンパレータを３個用いたが、複
数個であればよい。即ちコンパレータ７Ａは必ず
備えるが最低限としてはコンパレータ７Ｂ又は７
Ｃを加えた二個でもよい。更に又コンパレータを
３個以上として濃度検出部の絶縁不良の程度をよ
り細かく診断するためにコンパレータ７Ａから７
Ｃまでの間の動作電圧において順次に動作電圧の
異なるコンパレータを配するようにしてもよい。 このように濃度検出部を備えたボイラにおいて
濃度検出部の出力信号を全ブロー後の一定水位の
缶水位置においてコンパレータによつて比較する
ことにより濃度検出部の異常を検出できる。 さて、後続するこの発明の装置の実施例の説明
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系の構成及び動作を説明
すれば以下の通りである。 第２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２図Ｂは第２図ＡにおけるＡ−Ａ断面
図である。 図において、ボイラ１の内部には、壁１ａの内
周面に沿つて多数の水管１ｂが立設され、水管１
ｂ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。 燃焼室１ｅの下端部は、多数の水管１ｂ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、その吐出部は下部管寄
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、その出力端子は燃焼制御部６に接続さ
れる。燃焼制御部６からは、制御信号線６ａ〜６
ｃが延びて電動機１ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポンプ
６ｄのそれぞれに接続される。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
にて収集、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、燃焼制御に関しては、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内の蒸気圧が降下し、圧力検出部５から
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１ｈを空気パージしてから制御信号
線６ｂ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６ｃを通じて燃料ポンプ６ｄ
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６ｃ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
の排出を待つて制御信号線６ａを通じて電動機１
ｆ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
１ｄ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６ｄ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、給水制御に関しては、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、缶水のブローに関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、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３図〜第５図に基づいて、この発明
の一実施例の構成及び動作を説明すれば以下の通
りである。 第３図は、この発明の一実施例の構成を示すブ
ロツク図であり、図中、水位検出部２の缶水水位
WLは、連通管１ｌにおける水位を、それに対応
する水管中の缶水水位に置き換えて表わしたもの
であり、簡便のために、水管としては、仮想上の
単純な形状の水管１b′が示されている。 また、水管１b′の下部に形成された拡張部１
c′は、下部管寄せ１ｃを仮想上の単純な形状で等
価的に表わしたものである。 水位検出部２は給水の断続制御における缶水の
下限設定位置Ｌにその先端が位置するように配設
された下限水位プローブ２ａと、全ブローを検知
するため及び濃度検出部異常検出用の計測電極と
して下限設定位置Ｌの下方の計測設定位置Ｂにそ
の先端が位置するように配設された計測水位プロ
ーブ２ｂと、缶水の上限位置Ｈにその先端が位置
するように配設された上限水位プローブ２ｃと、
缶水中に埋没した水中電極２ｄと、水中電極２ｄ
にその一端が接続された交流電源２ｅと、交流電
源２ｅの他端と、下限水位プローブ２ａ、計測水
位プローブ２ｂ、上限水位プローブ２ｃのそれぞ
れとの間に挿入された電流検出器２ｆ，２ｇ，２
ｈとから成る。 給水制御部３は、電流検出器２ｆの出力端子が
そのセツト端子に接続され、電流検出器２ｈの出
力端子がインバータ３ａを通じて、そのリセツト
端子に接続されたフリツプフロツプ３ｂと、フリ
ツプフロツプ３ｂの正相出力端子がドライバ３ｃ
を通じてその一端に接続され、その他端が電源３
ｄに接続されたリレー３ｅとから成り、リレー３
ｅの接点３e′は給水ポンプ４を駆動する電動機４
ａの電源供給線４ｂに挿入される。 空缶状態検出部８は、その入力端子が給水指令
スイツチ８ａに接続された単安定マルチバイブレ
ータ８ｂと、単安定マルチバイブレータ８ｂの正
相出力端子にその入力端子が接続された単安定マ
ルチバイブレータ８ｃと、一つの入力端子が電流
検出器２ｇの出力端子に接続され、もう一つの入
力端子が単安定マルチバイブレータ８ｂの正相出
力端子に接続されたナンドゲート８ｄと、その入
力端子が単安定マルチバイブレータ８ｃの正相出
力端子に接続された単安定マルチバイブレータ８
ｅと、そのセツト端子がナンドゲート８ｄの出力
端子に接続され、そのリセツト端子が単安定マル
チバイブレータ８ｅの補相出力端子に接続された
フリツプフロツプ８ｆと、一つの入力端子がフリ
ツプフロツプ８ｆの補相出力端子に接続され、も
う一つの入力端子が単安定マルチバイブレータ８
ｃの正相出力端子に接続されたナンドゲート８ｇ
とから成り、給水指令スイツチ８ａに連動する給
水指令スイツチ８a′が給水ポンプ４を駆動するた
めの電動機４ａの電源供給線４ｂに挿入される。 表示部１１は、その入力端子がナンドゲート８
ｇの出力端子に接続されたカウンタ１１ａと、カ
ウンタ１１ａに順次に後続するドライバ１１ｂ、
表示管１１ｃとから成る。 下部管寄せ１c′には濃度検出用電極７ａが水位
検出用の電極例えば計測水位プローブ２ｂの影響
のない比較的下方に絶縁して固定せられており、
濃度検出用電極７ａ、電流値を電圧値に変換を行
う電流電圧変換器７ｂ、交流電源２ｅ、水中電極
２ｄと缶水にて閉回路が作られており缶水の電導
度によりこの閉回路を流れる電流が変化するよう
になつており、電流電圧変換器７ｂが該電流値を
電圧値に変換する缶水濃度検出部が構成されてい
る。電流電圧変換器７ｂの電圧を出力する出力端
子はコンパレータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの正入力端子
に結合され、コンパレータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの負
入力端子は一方がアースされた可変抵抗を介して
定電圧を加えられている。コンパレータ７Ａ，７
Ｂ，７Ｃの出力端子は判断回路７ｄの入力端子に
結合されている。電流検出器２ｇの出力端子はナ
ンド回路８ｄの一つの入力端子と並列して判断回
路７ｄの入力端子に結合されている。空缶状態検
出部８の出力信号を得るようにナンド回路８ｇの
出力端子はカウンタ１１ａの入力端子と並列に判
断回路７ｄの入力端子に結合されている。 判断回路７ｄはナンド回路８ｇよりの出力信号
S₅を受けそれに続いて電流検出器２ｇからの信号
S₂を受けると動作してコンパレータ７Ａ，７Ｂ，
７Ｃの出力信号の真理値を比較して缶水の濃度検
出部の正常かどうかの判断を行うものであり、缶
水の濃度検出部が正常な場合には缶水の濃縮に対
応する信号を受けて全ブロー或は一部ブローを行
う信号S₁₁，S₁₂を出力するものであつて、判断回
路７ｄの該缶水の濃度検出部の異常信号出力端子
は濃度検出部異常警報器７ｅに結線され、判断回
路７ｄの全ブロー信号出力端子はドライバー７ｇ
の入力端子に結ばれ、ドライバー７ｇの出力端子
はリレーRL２に配線される。リレーRL２の接点
RL２−１はブローコツク１ｐの開閉回路に設け
てある。又判断回路７ｄの部分ブロー信号出力端
子はドライバー７ｉの入力端子に結合され、ドラ
イバー７ｉの出力端子はタイマーリレーＴに配線
され、タイマーリレーＴの接点Ｔ−１はブローコ
ツク１ｐの開閉回路に接点RL２−１と並列して
配されている。 第４図は缶水水位の変化Ａと、電流検出器２
ｈ，２ｆの出力信号Ｂ，Ｃとフリツプフロツプ３
ｂの正相出力信号Ｄとを対比して示す波形図であ
る。先ず、上記構成における水位検出部２、給水
制御部３に関して、給水制御の動作を説明すれば
以下の通りである。 いま、第４図Ａ，ａに示すように、缶水水位が
下限設定位置Ｌよりも高い位置にある場合には、
下限水位プローブ２ａが缶水中に水没して、水中
電極２ｄとの間が缶水を通じて導通状態となり、
交流電源２ｅに対して電流検出器２ｆ、下限水位
プローブ２ａ、水中電極２ｄから成る負荷回路が
形成されるので、電流検出器２ｆに電流が流れ、
これを検出して電流検出器２ｆは第４図Ｃ，ｂに
示すように「１」を出力する。 そして、缶水水位が降下して、第４図Ａ，ｃに
示すように、下限設定位置Ｌに達すると、下限水
位プローブ２ａの先端が缶水水面から離れ、交流
電源２ｅに対する負荷回路が遮断されるので、電
流検出器２ｆを通過する電流が零となり、これを
検出して、電流検出器２ｆは第４図Ｃ，ｄに示す
ように「０」を出力する。 かかる電流検出器２ｆ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、第４図Ｄ，ｅに示すように「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、この時点では閉成されて
いる給水指令スイツチ８a′を通じて電動機４ａに
電力が供給されるので、水管１b′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、第４図Ａ，ｆに示
すように缶水水位が上昇し続ける。 やがて、第４図Ａ，ｇに示すように、缶水水位
が上限設定位置Ｈに達すると、上限水位プローブ
２ｃが水没し、いままで、これが水面から離れて
いたために、第４図Ｂ，ｈに示すように、「０」
を出力していた電流検出器２ｈが第４図Ｂ，ｉに
示すように、「１」を出力するようになる。 かかる電流検出器２ｈ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て、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、第４図Ｄ，ｊに示すように、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。 このようにして、給水ポンプが始動してから停
止するまでの給水期間T₁は、フリツプフロツプ
３ｂが「１」になつている期間でもつて特定さ
れ、更に、給水ポンプが停止してから始動するま
での給水停止期間T₂は、フリツプフロツプ３ｂ
が「０」になつている期間でもつて特定されるも
のである。 そして、給水を停止した後は、第４図Ａ，ｋに
示すように、缶水水位は蒸発量に応じた降下率で
もつて再び降下し、これが第４図Ａ，ｌに示すよ
うに、下限設定位置Ｌに到達するまでは、フリツ
プフロツプ３ｂが「０」に留まつて、しかる後、
第４図Ｄ，ｍに示すように「１」に反転して、給
水停止期間T₂が形成される。 以上同様の動作が繰返し行われて、缶水水位は
上限設定位置Ｈと下限設定位置Ｌの間に保たれる
ものである。 続いて、第５図をも参照しつつブロー作業にお
ける完全ブロー検出のための動作を説明すれば以
下の通りである。 第５図は缶水水位の変化Ａと、電流検出器２
ｆ，２ｇの出力信号、すなわち、下限、計測水位
信号Ｂ，Ｃと、フリツプフロツプ８ｆの補相出力
信号Ｄと、単安定マルチバイブレータ８ｂの正相
出力信号Ｅと、ナンドゲート８ｄの出力信号Ｆ
と、ナンドゲート８ｇの出力信号Ｇと、単安定マ
ルチバイブレータ８ｃの正相出力信号Ｈとを対比
して示す波形図である。 ブロー作業に際して、作業者がブローコツク１
ｐを開くとともに給水指令スイツチ８ａ，８a′を
開成させて、給水制御部３におけるリレー接点３
e′の断続動作に係わりなく、電動機４ａへの電源
供給を断つて給水ポンプ４を停止させると、水管
１b′中の缶水は、排水管１ｎを通じて大流量で排
泄されるので、第５図Ａ，ａに示すように、缶水
水位は急速度の降下を開始する。 そして、第５図Ａ，ｂに示すように、下限設定
位置Ｌに到達すると、下限水位プローブ２ａが水
面から離れるので、電流検出器２ｆの出力信号が
第５図Ｂ，ｃに示すように、「１」から「０」に
反転して、下限水位信号S₁が出力される。 この間、缶水水位は、第５図Ａ，ｅに示すよう
に、急速度の降下を続行し、第５図Ａ，ｆに示す
ように、計測設定位置Ｂに到達すると、今度は、
計測水位プローブ２ｂが水面から離れるので、電
流検出器２ｇの出力信号が第５図Ｃ，ｇに示すよ
うに、「１」から「０」に反転して、計測水位信
号S₂が出力される。 完全ブローを実行した後、必要に応じて、ボイ
ラ内の点検保守を行つてから、作業者がブローコ
ツク１ｐを閉じ、更に、給水指令スイツチ８ａ，
８a′を閉成させることにより給水指令信号S₀を与
えると給水ポンプ４を駆動するための電動機４ａ
に対する給電がリレー接点３e′の開閉に支配され
るようになり、給水の断続制御動作が開始され
る。 この時点では、給水の断続制御に関しては、下
限設定位置Ｌを遥かに下回わつた缶水水位となつ
ているので、断続制御動作が行われて、リレー接
点３e′が閉成し、ボイラへの缶水供給が開始され
る。 このとき同時に、給水指令スイツチ８ａが閉成
して、単安定マルチバイブレータ８ｂの入力端子
を接地することにより給水指令信号S₀が与えられ
るので、第５図Ｅ，ｊに示すように、単安定マル
チバイブレータ８ｂがトリガされて準安定状態に
移行する。 一方、給水が開始されると、缶水水位は第５図
Ａ，ｋに示すように、給水流量に応じて緩速度で
上昇するのであるが、特に、給水初期には、水管
１b′の拡張部１c′として等価的に表わされるよう
な広い断面積を有する下部管寄せ１ｃに缶水を充
満させるので、その上昇速度は極めて緩やかであ
り、缶水水位の上昇に長時間を要するものであ
る。 下部管寄せ１ｃが缶水で充満された後は、断面
積のより小さな水管１ｂを充満させることとなる
ので、缶水水位は、第５図Ａ，ｌに示すように、
比較的速い速度で上昇する。 そして、缶水水位が第５図Ａ，ｍに示すよう
に、計測設定位置Ｂに到達すると、第５図Ｃ，ｎ
に示すように、電流検出器２ｇの出力信号が
「０」から「１」に反転して計測水位信号S₂を出
力する。 しかるに、完全ブロー後の給水では、下部管寄
せ１ｃの充満に長時間を要するために缶水水位が
計測設定位置Ｂに到達する以前に、給水開始に際
して、給水指令信号S₀に応答して準安定状態に移
行していた単安定マルチバイブレータ８ｂが第５
図Ｅ，ｐに示すように安定状態に復帰することと
なる。 従つて、ナンドゲート８ｄの二つの入力端子に
は、同時的な「１」の供給がないので、第５図Ｆ
に示すように、該ゲート８ｄは継続的に「１」を
出力する。 而して、フリツプフロツプ８ｆのセツト端子の
電圧には変化がなく、フリツプフロツプ８ｆの正
相出力信号は第５図Ｄに示すように、「０」のま
まに留まる。 かくして該フリツプフロツプ８ｆの補相出力端
子からは、空缶状態検出信号S₄としての「１」が
ナンドゲート８ｇの一つの入力端子に供給され続
ける。 而して、単安定マルチバイブレータ８ｂが安定
状態に復帰すると、後続の単安定マルチバイブレ
ータ８ｃがトリガされて準安定状態に移行し、ナ
ンドゲート８ｇのもう一つの入力端子に「１」が
供給される。 そして、このとき、前述のように、空缶状態が
検出されていて、フリツプフロツプ８ｆから空缶
状態信号S₄が断続的に出力されていれば、ナンド
ゲート８ｇの両入力端子に「１」が供給されるの
で、ナンドゲート８ｇの出力信号は第５図Ｇ，ｑ
に示すように、「１」から「０」に反転して、完
全ブロー検出信号S₅が出力される。 続いて、第５図Ｈ，ｚに示すように単安定マル
チバイブレータ８ｃが安定状態に復帰すると、第
５図Ｇ，ｒに示すように、ナンドゲート８ｇの出
力信号は「０」から「１」に反転し、このとき同
時に単安定マルチバイブレータ８ｅがトリガされ
て準安定状態に移行し、その補相出力信号の
「１」から「０」への反転をリセツト端子に受け
て、フリツプフロツプ８ｆが「０」にリセツトさ
れる。 いま仮りに、何らかの理由で、完全ブローとな
らずに第５図Ａ，ｉに示すように、缶水水位が零
でない状態、すなわち、缶水が残留する状態から
給水を開始した場合を仮定すると、第５図Ａ，
k′に示すように、下部管寄せ１ｃを充満するため
の期間の一部著しくは全部を欠いた状態で缶水水
位が上昇するので、計測設定位置Ｂまで上昇する
ために要する時間が短縮する。 而して、第５図Ａ，m′に示すように、缶水水
位が計測設定位置Ｂに到達して、第５図Ｃ，n′に
示すように、電流検出器２ｇの出力信号が「０」
から「１」に反転する時点では、第５図Ｅ，ｕに
示すように、単安定マルチバイブレータ８ｂはい
まだ準安定状態にあるので、ナンドゲート８ｄの
一つの入力端子には、電流検出器２ｇからの
「１」が、そして、もう一つの入力端子には、単
安定マルチバイブレータ８ｂからの「１」が供給
されることとなり、第５図Ｆ，ｖに示すように、
ナンドゲート８ｄの出力信号は「１」から「０」
に反転する。この反転信号をセツト端子に受け
て、第５図Ｄ，ｗに示すように、フリツプフロツ
プ８ｆが「１」にセツトされ、その補相出力は
「０」となり、空缶状態検出信号S₄が消滅する。 したがつて、このような場合には、第５図Ｅ，
ｐに示すように、単安定マルチバイブレータ８ｂ
がやがて安定状態に復帰して、後続の単安定マル
チバイブレータ８ｃが準安定状態に移行しても、
ナンドゲート８ｇの一つの入力端子に供給されて
いるフリツプフロツプ８ｆの補相出力信号が
「０」となつている以上、ナンドゲート８ｇの出
力信号は第５図Ｇ，ｘに示すように、「１」にと
どまり、完全ブロー検出信号S₅が出力されること
はない。 そして、単安定マルチバイブレータ８ｂが安定
状態に復帰すると、第５図Ｆ，ｙに示すように、
ナンドゲート８ｄの出力信号は再び「１」にもど
る。 続いて、単安定マルチバイブレータ８ｃが第５
図Ｈ，ｚに示すように、安定状態に復帰すると、
前述のように、単安定マルチバイブレータ８ｅが
トリガされて準安定状態に移行し、その補相出力
信号の「１」から「０」への反転をリセツト端子
に受けて、第５図Ｄ，ｓに示すようにフリツプフ
ロツプ８ｆが「０」にリセツトされる。 このようにして、空缶状態検出部８は単安定マ
ルチバイブレータ８ｂの準安定時間として予め設
定された特定の期間内に缶水水位が計測設定位置
Ｂまで上昇するか否かを判定することにより、完
全ブロー後の給水作業に際して、必ず、必要とさ
れる下部管寄せ１ｃに缶水を充満するための給水
時間の経過を検出して、完全ブロー検出信号S₅を
出力するものである。 完全ブロー検出信号S₅が出力されると、これに
応答してカウンタ１１ａは完全ブローの累積回数
を計数し、ドライバ１１ｂを通じて表示管１１ｃ
を駆動して、完全ブローの累積回数を目視可能に
表示する。 このようなナンド回路８ｇからの全ブロー検出
信号S₅はカウンタ１１ａの入力端子と並列してい
る判断回路７ｄの入力端子に入る。同時に計測水
位プローブ２ｂの着水により電流検出器２ｇから
の出力信号S₂＝１も判断回路７ｄに入るとこれを
受けてコンパレータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃからの出力
信号S₆，S₇，S₈の真理値の比較が行われる。缶水
の濃度検出部が正常であると濃度検出用電極７ａ
と水中電極２ｄ間の抵抗は最も大きく電流電圧変
換器７ｂに流れる電流は小さく電流電圧変換器７
ｂはコンパレータ７Ａのみを動作させS₆＝１を出
力し、コンパレータ７Ｂ，７Ｃの出力信号S₇，S₈
は夫々０である。処がボイラ缶水のよごれが濃度
検出用電極７ａの絶縁材に附着して該電極７ａと
下部管寄せ１c′間の抵抗値が下り、濃度検出用電
極７ａとアース間又は濃度検出用電極７ａと水中
電極２ｄ間の抵抗値が下るのであたかも缶水が濃
縮したときと同じように電流電圧変換器７ｂに電
流が流れるのでその出力電圧も缶水の濃縮度の許
容値以内の一定値を越えてコンパレータ７Ｂを動
作させコンパレータ７Ａが出力信号S₆＝１、コン
パレータ７Ｂが出力信号S₇＝１を出力するか、更
に缶水の濃縮度が許容値を越えると電流電圧変換
器７ｂの出力電圧も大となりコンパレータ７Ｂ，
７Ｃ共に動作させ、コンパレータ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃの出力信号S₆，S₇，S₈を総て１にする。従つて
このような缶水の全ブロー後の給水により水位が
計測水位プローブ２ｂが着水する状態ではコンパ
レータ７Ａの出力信号S₆のみが１でなければなら
ないから判断回路７ｄは濃度検出部異常信号S₉を
出力し警報器７ｅにて表示し、濃度検出部の回路
の濃度検出用電極７ａと水中電極２ｄ間もしくは
濃度検出用電極７ａと接地間の抵抗減少があり、
絶縁抵抗が低下していることを知らせる。又全ブ
ロー信号S₅及び計測水位プローブ２ｂの着水を見
る電流検出器２ｇからの信号S₂を判断回路が受け
た際にコンパレータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの何れもが
動作しないときは濃度検出用電極７ａ、缶水、水
中電極２ｄ、交流電源２ｅ、電流電圧変換器７ｂ
を直列にした閉回路の濃度検出部の断線である
か、交流電源２ｅが附勢されていないか、電流電
圧変換器７ｂが故障して出力電圧がでていないか
等であるので判断回路７ｄはこのようなとき濃度
検出異常信号S₁₀を発して濃度検出装置の上述の
異常を警報器７ｆに表示する。 全ブロー信号S₅と計測水位プローブ２ｂの着水
の信号S₂を受けて判断回路７ｄがコンパレータ７
Ａの出力信号S₆が１、コンパレータ７Ｂ，７Ｃの
出力信号S₇，S₈が共に０である場合は正常である
からその後はボイラ運転による缶水の濃縮による
濃度検出用電極７ａと水中電極２ｄ間の缶水の抵
抗が低下し電流電圧変換器７ｂの出力電圧がコン
パレータ７Ｂを動作させると判断回路７ｄは部分
的ブローを行う信号S₁₂を出力し、ドライバー７
ｉにて増幅してタイマーリレーＴを附勢して接点
Ｔ−１を閉じてブローコツク１ｐを漸時開く。缶
水が一層濃縮されると濃度検出用電極７ａと水中
電極２ｄ間の缶水の電導度は低下するので電流電
圧変換器７ｂを流れる電流は増大して出力電圧は
許容値を越え、コンパレータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃは
総て動作し信号S₆，S₇，S₈が総て１にて判断回路
に入るので判断回路は全ブロー信号S₁₁を出し、
ドライバー７ｇにて増幅してリレーRL２を動作
させて接点RL２−１を閉じブローコツク１ｐは
開いて全ブローを行う。そして水位が濃度検出用
電極７ａもしくは水中電極２ｄ以下になると濃度
検出回路には電流は流れなくなるので電流電圧変
換器７ｂは電圧を出力しないのでコンパレータ７
Ａ，７Ｂ，７Ｃは非動作となり、信号S₆，S₇，S₈
は全部０となるので、それを受けて判断回路７ｄ
は信号S₁₁を０にしてリレーRL２を消勢し全ブロ
ーを終る。そこで給水指令スイツチ８ａ，８a′を
投入すると既にリレー３ｅは附勢されて接点３
e′は閉じているのでモータ４ａは附勢されてポン
プ４を運転してボイラに給水が行われる。缶水水
位が計測水位プローブ２ｂに達すると計測水位プ
ローブ２ｂの着水による電流検出器２ｇの信号S₂
が１となり、既にのべたように空缶状態検出部の
ナンド回路８ｇの出力信号S₅は１を出力するので
判断回路７ｄは既にのべたように濃度検出用電極
７ａと水中電極２ｄ間の缶水濃度で定まる電流が
電流電圧変換器７ｂに流れその出力電圧はコンパ
レータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃに入力され、コンパレー
タ７Ａ，７Ｂ，７Ｃの出力信号S₆，S₇，S₈を判断
回路７ｄは判断して結果を表示する。 この実施例では全ブロー信号S₅を得るために第
３図に示すような空缶状態検出部８を設けた。然
し乍ら本発明では全ブローが行われたことを知り
得ればよいのであり、このために缶水水位が全ブ
ローされたような低い水位を検出するような全ブ
ロー確認用低水位検出プローブを缶内に備えても
よく、或は缶水に連通可能となつている目視の水
位計によつてもよい。そしてこのような缶水水位
が全ブローによる極めて低下した水位を検出した
信号を手動又は自動で判断回路７ｄに入力しても
よい。 表示部１１の構成としては、完全ブロー検出信
号S₅を完全ブローの実行を表わす情報としてその
まま点灯表示する構成を採用してもよいし、表示
管１１ｃ等に代えて出力信号処理装置とタイプラ
イタを付設して完全ブローが実行されるたびに、
その累積回数に併わせて実行の日時を作表印字す
る構成を採用してもよい。 更には、演算処理装置を付設して、完全ブロー
検出信号S₅の出力時点から起算した累積蒸発量を
算出してブローコツク１ｐの開閉、給水指令スイ
ツチ８ａ，８a′の開閉等を自動制御する構成とし
てもよい。 なお、上記実施例では、下限及び計測水位プロ
ーブ２ａ，２ｂと水中電極２ｄ間の電導性を利用
して、缶水表面を検出しているが、これに限られ
るものではなく、缶水と蒸気の境界面を検出すれ
ば足りるので、下限、計測水位プローブ２ａ，２
ｂ等の構成に代えて、下限、計測設定位置に発光
素子と受光素子を対向配置して成る光学的水位セ
ンサ、磁気を帯びた浮子を下限、計測設定位置に
配設された磁気センサでもつて検出する磁気的水
位センサ等を含む下限、計測水位センサを採用す
ることは随意である。あるいは、唯一の圧力セン
サから缶水水位に比例する水圧信号を得て、この
信号が下限、計測設定位置に対応する値に達した
ことをコンパレータでもつて検出する構成として
もよい。 更には、計測水位センサは、下限水位以下に缶
水水位が低下した場合に、缶水の加熱を行わせな
いようにしたいわゆるインターロツクのための水
位センサでもつて共用しているが、これらを別個
独立に設ける構成としてもよい。 以上のように、この発明はボイラ中の缶水のブ
ローを制御するブローコツクと、ボイラに缶水を
供給する給水ポンプと、缶水水位を検出して給水
ポンプの運転制御を行う制御装置と、缶水中に二
つの電極を置き該電極間をボイラ外部において結
合して閉回路を構成し閉回路中に直列に電源と該
閉回路中を流れる電流を検出しその出力電圧によ
り缶水の濃縮度を検出する濃度検出部と、全ブロ
ーを行つたことを検出する手段を備えたものにお
いて、全ブローを行つた信号と全ブローを行つた
後の給水により缶水が一定水位に到達したことを
検知する手段の信号と濃度検出部の出力信号レベ
ルを判断する複数のコンパレータの出力信号とを
受けて濃度検出部の診断を行う判断回路と該判断
回路より少くとも濃度検出部が異常であるときに
信号を出力する外部表示装置を備えたボイラにお
ける濃度検出部異常検出装置を備えたから缶水濃
度検出部の異常か正常かの判断ができるので濃度
検出部の異常に気ずかず缶水が濃縮されていない
のに全ブローを行つたり、逆に缶水が濃縮されて
いるのに全ブローを行わずスケールを成長させボ
イラの熱効率を低下させたり、キヤリーオーバに
よりボイラに接続するバルブ等の関連機器を損傷
させるトラブルを避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濃度検出方法の説明図、第２
図以下は本発明の濃度検出部異常検出装置の実施
例を示すもので、第２図Ａはボイラの縦断面図、
第２図Ｂは第２図ＡのＡ−Ａ断面図、第３図は本
発明の実施例の構成を示すブロツク図、第４図、
第５図は要部の波形図である。 １c′……下部缶寄せ、１ｐ……ブローコツク、
１ｘ……容器、２ｂ……計測水位プローブ、２ｄ
……水中電極、２ｅ……交流電源、２ｇ，２ｘ…
…電流検出器、３……給水制御部、４……給水ポ
ンプ、７ａ……濃度検出用電極、７ｂ……電流電
圧変換器、７ｘ……濃度検出部異常検出水位計測
電極、７ｄ……判断回路、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ……
コンパレータ、８……空缶状態検出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボイラにおいて全排泄を行つた後に給水を行
   ない缶水の水位が上昇した一定位置を検知する手
   段を設けてその信号を受けて、ボイラに備える缶
   水の電導性の変化をとらえる濃度検出手段の出力
   する信号レベルを該信号の比較器を用いて検出し
   て比較器の示す濃度が給水時の濃度になつている
   ことにより濃度検出装置が正常と判断し、比較器
   の示す濃度が給水時の濃度以上の濃度である場合
   は濃度検出手段の濃度検出用電極の絶縁不良と判
   断し、濃度検出手段の出力信号が無い場合は濃度
   検出手段の断線と判断するボイラにおける濃度検
   出部異常検出方法。 ２ 少くとも、ボイラ中の缶水の排泄を制御する
   ブローコツク手段と、給水指令信号S₀に応答して
   ボイラに缶水を供給する給水手段と缶水の濃度に
   応じた濃度信号を発生する検出部とを備えたもの
   において、給水制御手段の下位水位検出手段の検
   知水位よりも下方の水位の濃度判断開始信号を発
   する全ブロー後の濃度判断のための水位検出手段
   と全ブローが行われたことを知る空缶状態検出手
   段と該濃度検出部の信号を受けて該濃度検出部の
   信号の大きさより全ブロー後の給水状態における
   最も低濃度の缶水に対応する濃度検出部の信号に
   より動作するコンパレータと全ブロー後の給水状
   態における濃度よりも高い缶水の濃度における濃
   度検出部の信号により動作する単数又は異なる大
   きさの濃度信号により動作する二個以上のコンパ
   レータを含む複数のコンパレータ群を備え、全ブ
   ロー後の濃度判断のための水位検出手段の信号及
   び全ブロー検出信号を受けて動作し、複数のコン
   パレータ群の出力信号を比較して判断しその結果
   を出力する判断回路を備えたボイラにおける濃度
   検出部異常検出装置。