JPH03265910A - 流量測定機能を有する蒸気用減圧弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は蒸気配管系に取り付けて、二次側の蒸気圧力を
一定の設定圧力に保つ減圧弁に関し、特に流量測定機能
をも有する蒸気用減圧弁に関する。

各種生産工程においては、熱源として蒸気か最も広く使
用されている。ボイラー等で発生せしめられた蒸気を、
各生産工程に適した圧力に減圧するために減圧弁が用い
られる。減圧弁により、最も生産性が高く且つ生産品の
品質を一定に維持するのに最適な圧力あるいは温度を有
する蒸気が供給せしめられる。また、各生産工程での熱
エネルギー消費量を把握し、生産性を維持しつつエネル
ギー損失を最少限にするために蒸気の使用量すなわち蒸
気流量を測定し監視することが重要となってくる。

従来の技術 従来は、蒸気流量計として、例えば、面積式流量計や、
差圧式流量計、渦流量計、超音波流量計等を個別に設置
して使用蒸気量の測定が行なわれていた。

本発明が解決しようとする課題 蒸気流量計を個別に設置するのは配管系が複雑になり且
つその取り付けも繁雑なものであり、また、流串計自身
高価なものでおり設備費がかさんでしまう問題があった
。

従って本発明の技術的課題は、蒸気流量計を別途設置す
る必要がなく、安価に流量を測定できるようにすること
である。

課題を解決する為の手段 上記の課題を解決する為に講じた本発明の技術的手段は
、気液分離部と液体排出弁を備えた減圧弁において、減
圧弁の主弁口の一次側と二次側にそれぞれの圧力値を検
出する圧力検出部材を配置すると共に、二次側にその温
度値を検出する温度検出部材を配置し、上記圧力値と温
度値から減圧弁を通過する蒸気の乾き度を演算する乾き
度演算手段と、上記液体排出弁から排出される液体量を
測定する液体量測定部材を配し、上記乾８度及び液体量
から減圧弁を通過する乾き蒸気量あるいは全流体間を演
算する流量演算手段とからなるものである。

作用 減圧弁はその主弁口の絞り作用により高圧の一次側蒸気
を一定低圧の蒸気として二次側に供給する。従って減圧
弁を通過する蒸気は、必然的に絞られ断熱膨張による等
エンタルピー変化を行なっている。等エンタルピー変化
をする前の一次側の蒸気圧力と、変化後の二次側の蒸気
圧力および蒸気温度をそれぞれ検出部材で検出し、演算
部に入力することにより、既知の計算式を用いて蒸気の
乾き度を演算し算出することができる。

すなわち、モリエール線図より求めたり、めるいは、−
次側蒸気圧力の飽和水のエンタルピ：１１′　−次側蒸
気圧力の飽和蒸気のエンタルピ：１１″、二次側過熱蒸
気のエンタルピ：■　２より、乾き度Ｘ′は、 ｉｌ”−１２ Ｘ”＝１＝ １”−１１′ として乾き度演算手段によって求めることができる。

また、蒸気圧力が変わる場合は、減圧弁に一般的に設け
られている設定圧力変更手段によって二次側の設定圧力
を変更し、所定の減斤比を得ることにより測定すること
ができる。

また、より正確に蒸気の乾き度を測定する必要のある場
合は、減圧弁を保温材等で保温し断熱するものとする。

湿り蒸気中に含まれる液体（凝縮水）は気液分離部で分
離され、液体排出弁から排出されると共に液体量測定部
材でその量が測定される。

乾き度及び液体（凝縮水）量が求まると、Ｑ　Ｏ−Ｉ　
　１−Ｑｄ　・■　１−＝（ＱＯ−Ｑｄ　）・■２ ここで、ＱＯ：気液分離部前の全流体量Ｑｄ：気液分離
部で分離される液体量 Ｉ　１：湿り蒸気のエンタルピ （１”ニー次側飽和水のエンタルピ Ｉ　２２二次側蒸気のエンタルピ また、 Ｉ　　１＝Ｉ　　１′＋Ｘ　（Ｉ　　１”−Ｉ　　１”
）Ｘ：湿り蒸気の乾き度 Ｉ　　１”　　ニー次側飽和蒸気のエンタルピなる関係
式、及び、通常設計時において明確化されている気液分
離部での分離効率をαとして、Ｘ　”　／Ｘ＝　１　／
α なる関係式より、 Ｑｄ　　（Ｉ　　２−１　１１ 式が成り立ち、Ｑｄは液体量として、またＸ′は乾き度
としてそれぞれ上記から求まることにより、流量演算手
段によって、ＱＯすなわち気液分離器を備えた減圧弁に
流入してくる全流体間が求まる。

また、（Ｑ　０−Ｑｄ　）・Ｘ−より減圧弁を通過する
乾き蒸気量も求まる。

発明の効果 減圧弁の絞り作用を利用して蒸気の乾き度が求められ、
この乾き度と液体量とから蒸気流量を求めることができ
る。従って個別の蒸気流量計は不要となる。すなわち、
分離効率が既知の気液分離部と液体排出弁を備えた減圧
弁に液体量測定部材を追加するのみで、液体量はもちろ
ん、屹き蒸気量、及び、全流体量も測定することができ
る。

通常蒸気配管中を通過している湿り蒸気の乾き度は９０
％前後であり、液体量測定部材は全流体量の１０％程度
の流優を湧（定するものでよく、小型で安価なものとす
ることができる。

実施例 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する。（
第１図参照） 本実施例の減圧弁は、減圧弁部１と、通過蒸気中の液分
を分離する気液分離部２と、分離した液分を系外に排出
する液体排出弁３と、減圧弁の設定圧力を自動的に設定
する設定駆動部４と、各種演算を行なう演算部５及び減
圧弁の一次側に取り付けた圧力検出部材としての一次側
圧力センサー６、二次側に取り付けた二次側圧力センサ
ー７、同じく二次側に取り付けた温度検出部材としての
温度センサー８、及び、液体量測定部材９とがら成る。

それぞれのセンサー６．７．８は一次側配管６０と二次
側配管６１上に取り付ける。但し一次側圧カセンサー６
は、気液分離部２の二次側すなわち下記に説明する減圧
弁の主弁口１４の一次側に取り付けるほうが更に好まし
い。

減圧弁部１は、弁ケーシング１０で入口１２゜主弁ロ１
４．出口１６が形成される。入口］２は一次側の高圧流
体源（、出口１６は二次側低圧域に接続する。主弁口１
４は弁座部材１３で形成する。

ピストン２０をシリンダ２２内に摺動自在に配置し、ピ
ストン棒１５を主弁口１４を通して主弁１８に当接せし
める。

人口］２とピストン２０の上部空間、即ちピストン室１
７を連通する一次圧通路２４にパイロット弁２６を配置
する。

ダイヤフラム２８をその外周縁をフランジ３０゜３２の
間に挟んで取り付ける。ダイヤフラム２８の下方空間は
二次圧通路３４を通して出口１６に連通する。また、パ
イロット弁２６の弁棒３６の頭部端面がダイヤフラム２
８の中央下面に当接する。弁棒３６は一次側流体圧力と
、パイロット弁２６の弁体を付勢するコイルばねの弾性
力でダイヤフラム２８に押し付けられている。

ダイヤフラム２８の上面にばね座３８を載置し、圧力設
定用のコイルばね４０をばね座３８とばね受け４２の間
に配＠する。

設定駆動部４のカバー５０内に配した駆動用モータ５１
の出力軸５２の先端をばね受け４２に当接せしめる。駆
動用モータ５１の回転により、ばね受け４２が上下に変
位し、圧力設定ばね４０のダイヤフラム２８を押し下げ
る弾性力が変る。この圧力設定ばね４０の弾性力を基準
値として、ダイヤフラム２８はその下面に作用する二次
側圧力に応じて湾曲し、弁棒３６を変位せしめてパイロ
ット弁２６を開閉せしめる。この結果、−次側流体がピ
ストン室１７に導入され、ピストン２０が駆動され、主
弁１８が変位せしめられる。参照番号６６は、圧力設定
を行なうための設定部（図示せず）を含む制御部である
。また、参照番号６５は、設定圧力や、下記に述べる演
算綽出した蒸気の屹き度や、乾き蒸気流量や、全流体量
等を表示するための表示部である。

気液分離部２は、人口１２かうスクリーン１９を介して
流入してきた蒸気を旋回せしめる旋回羽根５５と、旋回
して遠心力によりその液分か分離された後の蒸気か主弁
口１４へ至るための円筒状の隔壁部材５６とからなる。

ピストン２０が駆動され、主弁１８が変位せしめられる
と、人口１２の蒸気が主弁口］４を通って出口１６に流
れる。

これは二次側の蒸気圧力か低下すると主弁口１４か開き
、上昇すると閉じる様に自動的に作動する。

液体排出弁３は、気液分離部２で分離された液分が、弁
ケーシング１０の内周を沿って滴下し溜った分だけ自動
的に排出するもので、中窄フロート５７をフロートカバ
ー５８で覆い、フロート５７に対向して配置したトラッ
プ弁座５９を取り付け、トラップ弁座５９の出口側７０
を液体量測定部材９に接続したものである。

液体量測定部材９は、液体排出弁３から排出される液体
のみを測定できる液体流量計１１を切換弁７１を介して
取り付けて形成し、測定結果を信帰線７２を介して演算
部５に入力する。なお、液体量測定部材９としては、必
ずしも流量計を用いる必要はなく、例えば簡易的には、
液体排出弁３から排出される液体をバケツ等で受けその
重量を測定することにより求めることもできる。

入口″１２から流入してきた液分を含む湿り蒸気は、気
液分離部２て水滴状の液分がほとんど遠心力で分離され
、乾き度が比較的高い状態となる。

乾き度：Ｘ−を測定する場合、温度センサー８の検出値
が安定した状態で、−次側配管６ｏに取り付けた一次側
圧力センサー６により一次側蒸気圧力Ｐ１を検出し、同
時に主弁口１４を通過して絞られた後の蒸気の圧力Ｐ２
を二次側圧力センサー７で、温度Ｔ２を温度センサー８
で検出し、演算部５へ入力することにより、演算部５内
の乾き度演算手段（図示せず）及び記憶部（図示ぜず）
に記憶しておいたモリエール線図より既知の方法にて演
輝韓出する。

めるいは、更に正確に求めるには、同じく記憶してあい
た飽和蒸気表及び過熱蒸気表から、−次側蒸気圧力Ｐ１
の飽和水のエンタルピ（１−次側蒸気圧力Ｐ１の飽和蒸
気のＴンタルピ１１″二次側蒸気の圧力Ｐ２、温度Ｔ２
での過熱蒸気のエンタルピ■　２を求め、 １１″−１２ 乾き度：Ｘ−＝１ １１″−１１− 式より演算算出することができる。この式を用いる場合
は、二次側の蒸気が過熱蒸気とならなければ演算できな
いが、不実施例においては、減圧弁に気液分離部２を組
込んだことにより、減圧弁の主弁口１４にて絞られる直
前の蒸気の乾き度が比較的高くなり、主弁口１４通過後
の蒸気が過熱蒸気となりやすくなり、従って、上記式を
用いて演算韓出することができる。

主弁口１４を通過する蒸気の乾き度及び気液分離部２で
分離された液体量が求まると、演算部５内の流量演算手
段（図示せず）により、上述した計算式を基に乾き蒸気
流看や全流体量を求めることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流量測定機能を有する蒸気用減圧弁の
実施例を示す断面構成図である。 １：減圧弁部　　　　　　２：気液分離部３：液体排出
弁　　　　　４：設定駆動部５：演算部　　　　　　　
６：−次側圧力センサ７：二次側圧力センサー　８：温
度センサー９：液体量測定部材　　］４：主弁口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気液分離部と液体排出弁を備えた減圧弁において、
   減圧弁の主弁口の一次側と二次側にそれぞれの圧力値を
   検出する圧力検出部材を配置すると共に、二次側にその
   温度値を検出する温度検出部材を配置し、上記圧力値と
   温度値から減圧弁を通過する蒸気の乾き度を演算する乾
   き度演算手段と、上記液体排出弁から排出される液体量
   を測定する液体量測定部材を配し、上記乾き度及び液体
   量から減圧弁を通過する乾き蒸気量あるいは全流体量を
   演算する流量演算手段とからなる流量測定機能を有する
   蒸気用減圧弁。