JPH0646111U - ボイラの水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水管過熱の防止、適正水位帯の設定の容易
化、ポンプの発停回数の低減、水位制御器の燃焼負荷対
応電極が故障した場合でも水管過熱を生ずること無く運
転を継続できるようにすること。 【構成】 上部管寄せ及び下部管寄せ間に連通接続され
それぞれ水位制御器内の順次高い水位を検出するように
設けられる低水位遮断用第４水位検出手段、第１水位検
出手段、第２水位検出手段及び冷態起動時用第３水位検
出手段と、水管を高燃焼と低燃焼とに加熱するバーナ
と、給水用ポンプとを備え、高燃焼時第１水位検出手段
の水位検出に基づいてポンプを制御して缶体内水位を所
定の高燃焼水位に、低燃焼時第２水位検出手段の水位検
出に基づいてポンプを制御して缶体内水位を所定の低燃
焼水位に制御し、第１水位検出手段の不良検出時第２水
位検出手段によってバックアップ制御すると共に第２水
位検出手段の不良検出時第３水位検出手段によってバッ
クアップ制御することを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、貫流式小型ボイラ等のボイラの水位制御装置に関し、特に低燃焼 及び高燃焼対応型（熱負荷対応型）の水位制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の貫流式ボイラの水位制御方式としては、貫流式ボイラのタイプに応じて 次の２種類が知られている。一つの方式は図３に示す円筒状缶体１を有するボイ ラに適したもので、缶体１の上部管寄せ２と下部管寄せ３とに連通接続される水 位制御器４内にそれぞれ前記水位制御器４内の所定低、中、高水位を検出するよ うに低水位遮断用の第４水位検出電極Ｌ、給水ポンプ５のＯＮ制御用の第１水位 検出電極Ｍ、給水ポンプ５のＯＦＦ制御用の第２水位検出電極Ｓを設け、缶体１ 内に起動時の缶内水位を所定の水位に引き上げる為の第３水位検出電極Ｄを設け 、低燃焼時には第３水位検出電極Ｄを作動させることで低燃焼時の水管過熱防止 を行ない熱負荷対応型の水位制御を行うものである（従来例１）。 又、別の方式は、図４に示す角型缶体６を有するボイラに適したもので、上部 管寄せ７及び下部管寄せ８間に連通接続するセパレータ10と下部管寄せ８との間 に水位制御器11を設け、この水位制御器11内に低水位遮断用の第４水位検出電極 Ｌ、給水ポンプ12のＯＮ制御用の第１水位検出電極Ｍ、給水ポンプ12のＯＦＦ制 御用の第２水位検出電極Ｓを設け、上部管寄せ７とセパレ−タ10との間の配管13 の蒸気流の圧力損失が低燃焼時と高燃焼時とで異なることを利用して、熱負荷対 応型の水位制御を行う。そして、水管過熱保護の為に上部管寄せ７及び下部管寄 せ８間に設けた水位制御器14内に挿設するものである（従来例２）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記の従来例１によれば、水位制御変更幅が狭い為に、低燃焼時の第３水位検 出電極Ｄの依存度が高くなる、適正水位帯の設定が困難、ポンプの発停回数が多 い等の課題がある。 又、従来例２によれば、従来例１の欠点を解決できるものの第１水位検出電極 Ｍ及び第２水位検出電極Ｓの不良時適正な水位制御が行えないという課題がある 。又、同従来例によれば、配管13の二層流の圧力損失にはバラツキがあり、これ により負荷変動に対応しない水位変動を生じてしまう問題がある。 本考案は、これらの課題を解決することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に略垂直の水管23を接続した缶 体20と、前記上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に連通接続されるセパレータ26と 、前記上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に連通接続される水位制御器29と、前記 水管23を少なくとも高燃焼と低燃焼とに加熱するバーナ24と、前記缶体20に水を 供給するポンプ25とを備える蒸気ボイラにおいて、それぞれ前記水位制御器29内 の所定水位を検出するように設けられる第１水位検出手段Ｍと、この第１水位検 出手段Ｍよりも高い所定の水位を検出する第２水位検出手段Ｓと、前記第２水位 検出手段Ｓよりも高い所定水位を検出し冷態起動時水無し検出によりポンプ25を ＯＮする第３水位検出手段Ｄと、第１水位検出手段Ｍよりも低い所定の水位を検 出し水無しを検出した際にバーナ24の燃焼を停止する低水位遮断用の第４水位検 出手段Ｌとを具備し、高燃焼時前記第１水位検出手段Ｍの水位検出に基づいて前 記ポンプ25を制御して前記缶体20内水位を所定の高燃焼水位に、低燃焼時前記第 ２水位検出手段Ｓの水位検出に基づいて前記ポンプ25を制御して前記缶体20内水 位を所定の低燃焼水位に制御し、前記第１水位検出手段Ｍの不良検出時第２水位 検出手段Ｓによってバックアップ制御すると共に前記第２水位検出手段Ｓの不良 検出時第３水位検出手段Ｄによってバックアップ制御することを特徴とするもの である。

【０００５】

【作用】

この考案によれば、バーナ24の高燃焼時は第１水位検出手段Ｍの検出水位に基 づいて缶体内水位が低く制御され、低燃焼時は第２水位検出手段Ｓの検出水位に 基づいて缶体内水位が高く制御される。第１水位検出手段Ｍの不良時には第２水 位検出手段Ｓによってバックアップされポンプ25がＯＮ−ＯＦＦ制御され、第２ 水位検出手段Ｓの不良時には第３水位検出手段Ｄによってバックアップされポン プ25がＯＮ−ＯＦＦ制御されるので、水管過熱がなく乾き度を余り低下させるこ とない水位制御がなされる。冷態起動時は第３水位検出手段Ｄにより缶体内水位 が引き上げられ冷態起動時の過熱防止がなされる。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案の具体的な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図面に示 す実施例は一例として、角型小型貫流式の蒸気ボイラについて図示したもので、 図１は、この考案の一実施例の概略を示す説明図である。

【０００７】 図１において、20は長手方向（燃焼火炎及び燃焼ガスが流れる方向Ａ）に沿う 方向の両側面を覆う缶体カバー（図示しない）を外した状態の角型缶体で、上部 管寄せ21及び下部管寄せ22間に多数の略垂直の水管23、23を長手方向に複数列、 短手方向（紙面に垂直方向）に複数列連通接続し、長手方向一側端に平面燃焼バ ーナ等のバーナ24を設け、他側端から燃焼ガス排出するよう構成している。25は 缶体20内に給水する給水用ポンプである。

【０００８】 26は管寄せ21、22間に蒸気取り出し管27、降水管28によって連通接続したセパ レータ、29は上部管寄せ21と下部管寄せ22との間に連通接続した筒状水位制御器 で、それぞれの検出端が順次高い水位制御器29内の所定水位を検出するように第 ４、第１、第２、第３水位検出電極Ｌ、Ｍ、Ｓ、Ｄを挿設している。 第１水位検出電極Ｍは検出水位に基づいてポンプ25をＯＮ（起動）−ＯＦＦ（ 停止）制御することで高燃焼時缶体内水位を所定の低い水位に制御し、第２水位 検出電極Ｓは検出水位に基づいてポンプ25をＯＮ−ＯＦＦ制御することで低燃焼 時缶体20内水位を所定の高い水位に制御する。第４水位検出電極Ｌは水無し検出 によりバーナ24の燃焼をインターロック状態に停止する。

【０００９】 30は、マイクロコンピュータ等で構成される主制御器で、予め記憶された処理 手順に従い、操作器31、第１、第２、第３、第４水位検出電極Ｍ、Ｓ、Ｄ、Ｌ、 等からの信号を入力し、バーナ24の燃焼状態を制御すると共に、ポンプ25を制御 し缶体内水位制御を行う。

【００１０】 この缶体内水位制御には上記の第１水位検出電極Ｍと第２水位検出電極Ｓによ る燃焼負荷対応型のポンプ25のＯＮ−ＯＦＦ制御と次に説明する冷態時起動制御 と第１、第２水位検出電極Ｍ、Ｓのバックアップ制御を含む。 燃焼負荷対応型のポンプ制御は低燃焼時は電極Ｓを中心とした、即ち電極Ｓの 水検出に基づいたタイミング制御を、高燃焼時は電極Ｍを中心とした、即ち電極 Ｍの水検出に基づいたタイミング制御を含む。更に、具体的には例えば低燃焼の 給水ポンプ26のＯＮ条件は電極ＳのＯＦＦ（水無し検出）からＴ１経過という条 件であり、低燃焼時のＯＦＦ条件は電極ＳのＯＮ（水有り検出）からＴ２経過と いう条件である。又、高燃焼の給水ポンプ26のＯＮ条件は電極ＭのＯＦＦからＴ ３経過という条件であり、高燃焼時のＯＦＦ条件は電極ＭのＯＮからＴ４経過と いう条件である。

【００１１】 冷態時起動制御は、冷態起動時第３水位検出電極Ｄが作動され、第２水位検出 電極Ｓの水有り検出によってポンプ25をＯＦＦすることなく、第３水位検出電極 Ｄの水有り検出によってポンプをＯＦＦする制御を含む。 尚、冷態起動時とは缶水が所定温度以下の冷たい状態での起動（燃焼可能状態 とする）時を意味し、実施例では水管23の上部適所の温度を検出する過熱サーモ 32によって缶水温度を検出し、その温度が所定値以下の起動時をいう。

【００１２】 バックアップ制御は、第１水位検出電極Ｍ不良時の第２水位検出電極Ｓによる バックアップ制御と、第２水位検出電極Ｓ不良時の第３水位検出電極Ｄによるバ ックアップ制御を含む。

【００１３】 前者のバックアップ制御は、第１水位検出電極Ｍの不良を判定する手段により 不良と判定した時は第２水位検出電極Ｓによるタイミング制御、例えば水位検出 電極Ｓの水有り検出によりポンプをＯＦＦし、第２水位検出電極Ｓの水無し検出 から所定時間経過後にポンプをＯＮする制御であるを含む。第１水位検出電極Ｍ の不良を判定する手段としては、第１水位検出電極Ｍの水有り検出状態で第４水 位検出電極Ｌが水有り検出から水無し検出へ変化したとき第１水位検出電極Ｍを 不良と判定する手段を用いるが、これに限らず第２水位検出電極Ｓの水無し検出 から所定時間後に第１水位検出電極Ｍが水無しを検出しない場合に不良と判定す る手段、又は第２水位検出電極Ｓの水無し検出後、第１水位検出電極Ｍの水無し 検出を経ることなく第４水位検出電極Ｌが水無しを検出した場合不良と判定する 手段であってもよい。

【００１４】 後者のバックアップ制御は、第２水位検出電極Ｓの不良を判定する手段により 不良と判定した時は第３水位検出電極Ｄによるタイミング制御、即ち、第３水位 検出電極Ｄの水有り検出によりポンプ25をＯＦＦし、第３水位検出電極Ｄの水無 し検出から所定時間経過後にポンプ25をＯＮする制御であるを含む。 第２水位検出電極Ｓの不良を判定する手段は、第２水位検出電極Ｓの水有り検 出状態で第１水位検出電極Ｍが水有り検出から水無し検出へ変化したとき第２水 位検出電極Ｓを不良と判定する手段を用いるが、これに限らず第１水位検出電極 Ｍの水有り検出から所定時間後に第２水位検出電極Ｓが水有りを検出しない場合 に不良と判定する手段、又は第１水位検出電極Ｍの水有り検出後、第２水位検出 電極Ｓの水有り検出を経ることなく第３水位検出電極Ｄが水有りを検出した場合 不良と判定する手段を用いても良い。

【００１５】 以上の構成において、上記実施例の動作を説明する。 冷態起動時、即ち缶水温度が低い状態での燃焼開始時は第３水位検出手段Ｄに より缶体20内水位が引き上げられ冷態起動時の過熱防止がなされる。

【００１６】 その後の運転時において、低燃焼時は電極ＳのＯＦＦからＴ１経過の条件でポ ンプ25がＯＮされ、電極ＳのＯＮからＴ２経過の条件でＯＦＦされ、缶体20内水 位は低燃焼に適した高水位に制御される。何らかの原因で、電極Ｓが異常が判定 されると、電極Ｄによってポンプ25がＯＮ−ＯＦＦ制御される。こうして、低燃 焼用の電極Ｓは電極Ｄによってバックアップされる。

【００１７】 高燃焼時は、電極ＭのＯＦＦからＴ３経過の条件で給水ポンプ26がＯＮされ、 電極ＭのＯＮからＴ４経過の条件でＯＦＦされ、缶体20内水位は高燃焼に適した 低水位に制御される。何らかの原因で、電極Ｍの異常が判定されると、電極Ｓに よってポンプ26がＯＮ−ＯＦＦ制御される。こうして、高燃焼用の電極Ｍは電極 Ｓによってバックアップされる。

【００１８】 尚、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、図２に示すように円筒状 缶体の蒸気ボイラにも適用可能である。図２において図１に対応する構成要素は 同一符号を付して詳細な説明を省略する。図２で缶体20は図３と同様の周知の円 筒状缶体を用い、バーナ24も周知のガンタイプバーナやそれに代わるガスバーナ を用いる。

【００１９】 又、水位検出手段としては上記実施例のように別個の水位検出電極Ｌ，Ｓ，Ｍ ，Ｄとするのではなく、一体化された電極（図示しない）であってもよい。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、高燃焼対応の第１水位制御手段と低燃焼対 応の第２水位制御手段とを設けているので、燃焼負荷に対応した水位制御が行わ れる。その結果、水位制御変更幅を広く取ることができ、適正水位帯の設定が容 易となり、ポンプの発停回数を減少できる。又、第１、第２水位検出手段が故障 してもそれぞれ第２水位検出手段、第３水位検出手段でバックアップでき、水管 の過熱を防止、蒸気乾き度を維持することができる。更に、第１水位検出手段の バックアップを第２水位検出手段により、第２水位検出手段のバックアップを冷 態起動時用の第３水位検出手段により行っているので、第１、２水位検出手段の バックアップ用水位検出手段を別個に設ける必要がなく、装置構成の簡単化、コ ストダウンを実現できるなど効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の概略を示す説明図であ
る。

【図２】この考案の他実施例の概略を示す説明図であ
る。

【図３】従来例の概略を示す説明図である。

【図４】他の従来例の概略を示す説明図である。

【符号の説明】

20 缶体 21 上部管寄せ 22 上部管寄せ 23 水管 24 バーナ 25 給水ポンプ 29 水位制御器 Ｍ 第１水位検出電極（水位検出手段） Ｓ 第２水位検出電極（水位検出手段） Ｄ 第３水位検出電極（水位検出手段） Ｌ 第４水位検出電極（水位検出手段）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に略垂
   直の水管23を接続した缶体20と、前記上部管寄せ21及び
   下部管寄せ22間に連通接続されるセパレータ26と、前記
   上部管寄せ21及び下部管寄せ22間に連通接続される水位
   制御器29と、前記水管23を少なくとも高燃焼と低燃焼と
   に加熱するバーナ24と、前記缶体20に水を供給するポン
   プ25とを備える蒸気ボイラにおいて、それぞれ前記水位
   制御器29内の所定水位を検出するように設けられる第１
   水位検出手段Ｍと、この第１水位検出手段Ｍよりも高い
   所定の水位を検出する第２水位検出手段Ｓと、前記第２
   水位検出手段Ｓよりも高い所定水位を検出し冷態起動時
   水無し検出によりポンプ25をＯＮする第３水位検出手段
   Ｄと、第１水位検出手段Ｍよりも低い所定の水位を検出
   し水無しを検出した際にバーナ24の燃焼を停止する低水
   位遮断用の第４水位検出手段Ｌとを具備し、高燃焼時前
   記第１水位検出手段Ｍの水位検出に基づいて前記ポンプ
   25を制御して前記缶体20内水位を所定の高燃焼水位に、
   低燃焼時前記第２水位検出手段Ｓの水位検出に基づいて
   前記ポンプ25を制御して前記缶体20内水位を所定の低燃
   焼水位に制御し、前記第１水位検出手段Ｍの不良検出時
   第２水位検出手段Ｓによってバックアップ制御すると共
   に前記第２水位検出手段Ｓの不良検出時第３水位検出手
   段Ｄによってバックアップ制御することを特徴とするボ
   イラの水位制御装置。