JPH08270902A - ボイラ圧力部噴破検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信頼性の高いボイラ圧力部噴破検知装置をえ
る。 【構成】 一端部が炉内に挿入された聴音管を介して取
付けられた音波検出器の信号を増幅する増幅器、同増幅
器の出力を入力するゲート回路、同ゲート回路の出力を
入力する高周波通過ろ波器、同ろ波器の出力を受ける検
波整流器、補正指令装置、検波整流器及び補正指令装置
の信号を入力するオフセット補正回路、同補正回路の出
力および補正指令装置の出力を入力するゲイン補正回
路、同補正回路の出力を表示する監視装置とを有するボ
イラ圧力部噴破検知装置において、検波整流器および補
正指令装置の出力を入力する閉鎖検出回路、同閉鎖検出
回路の出力を入力し、聴音管へパージ流体を供給するパ
ージ手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、事業用、産業用ボイラ
の圧力部噴破検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について、図６〜図１０により説
明する。図６にて、複数のバーナを有するボイラ本体０
１の炉壁にマイクロフォン等の音波検出器０３が聴音管
０２を介して取付けられている。音波検出器０３の出力
は増幅器０４、ゲート回路０８、高域通過ろ波器０５、
検波整流器０６、オフセット補正回路２７、ゲイン補正
回路２８を順次経て監視装置０７に送られる。図中０９
はゲート信号器である。又、２９は補正指令装置であ
る。

【０００３】以上において、音波検出器０３からの出力
電圧は、電圧増幅器０４により適当な電圧に増幅され
る。この出力の周波数特性を図８に示す。この信号はゲ
ート回路０８を経て、高域通過ろ波器０５で或る周波数
以下（例えば２ＫＨｚ）の低周波数成分が遮断される。
高域通過ろ波器０５の出力は検波整流器０６で検波平滑
化される。監視装置０７は、検波整流器０６の出力を補
正指令装置２９の信号に基づいたオフセット補正、ゲイ
ン補正を行ったものを受け検出状況を監視し、出力の記
録や表示し、出力が設定レベル以上のときに警報等を発
信する。

【０００４】ゲート信号器０９はボイラのスーツブロー
の制御を行っている時間だけ、ゲート回路０８に閉の信
号を与え、信号の通過をブロックする。これはスーツブ
ロー作動時は高周波音が発せられ、異常音との識別が困
難となるためである。

【０００５】検波整流器０６の出力例を図７に、信号
ａ，ｂとして示す。図の左半分はボイラ０１に異常がな
い場合、即ちボイラ運転中の通常の音波レベル（暗騒音
レベル）で、低レベルな出力となる。右半分はボイラ０
１の圧力部に何らかの理由で異常、すなわち、噴破が発
生し、噴孔から水又は蒸気が音速で噴出した状態で、暗
騒音レベルに比べ高レベルな出力となる。

【０００６】この検波整流器０６の出力がオフセット補
正等ほどこされたあと監視装置０７にて監視され、出力
レベルが設定レベル以上になった場合に警報が発信され
る。ところで、ボイラにおける暗騒音レベルはボイラ負
荷および検出器の取付位置（例えばバーナに近いか遠
い）により特性が違う。又検出器の位置によっては暗騒
音レベルに高周波成分が存在するケースがあり、暗騒音
レベルと噴破等による異常音レベルとの識別精度が悪
く、誤検出の可能性がある。

【０００７】また、暗騒音と異常音のレベル差が小さい
場合は検出が困難である（図１０のｄ信号）。

【０００８】このようにボイラ負荷、又はセンサの位置
における異常音の発生レベルによる差を解消するため、
予め実験的にボイラの負荷に対する各センサの暗騒音レ
ベルを検出して、補正指令装置２９に入力記憶してお
く。そして補正指令装置２９は負荷信号１０ｓを受け
て、図９（ａ）に示すように、負荷信号に応じたオフセ
ットレベル信号１１ｓを補正回路２７に送る。補正回路
２７は入力に応じて、検波整流回路０６の出力を補正
し、暗騒音を除去して出力する。又、高負荷になるにつ
れて、暗騒音と異常音のレベル差が小さくなる。このこ
とを考慮し、検出性を容易にするため、実験的に負荷に
対する各センサのゲイン補正値を予め設定し、補正指令
装置２９に入力記憶しておく。そして補正指令装置２９
は負荷信号１０ｓを受けて図９（ｂ）に示すように、負
荷信号に応じたゲインレベル信号１２ｓを補正回路２８
に送る。補正回路２８は入力に応じて、補正回路２７の
出力を補正し、異常音レベルの識別を容易にして出力す
る。

【０００９】監視装置０７はこの信号を監視し、レベル
が設定値以上のとき、警報を発する。

【００１０】以上のようにして、ボイラ負荷の状況が変
っても、確実に噴破異常を検出できる。さらにセンサ取
付位置の固有差も除去できて、より確実に異常を検出で
きる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置におい
て、聴音管開口部への炉内飛散物（灰、スラグなど）の
堆積により検出精度が低下する恐れがあった。

【００１２】また長期使用時、音波検出器等の機能の低
下による誤検出の恐れもあった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。

【００１４】すなわち、一端部が炉内に挿入された聴音
管を介して取付けられた音波検出器の信号を増幅する増
幅器と、同増幅器の出力を入力するゲート回路と、同ゲ
ート回路の出力を入力する高周波通過ろ波器と、同高周
波ろ波器の出力を受けて検波整流する検波整流器と、予
めボイラ負荷信号及びバーナ運用パターンに応じて暗騒
音レベルを補正するデータを入力してある補正指令装置
と、上記検波整流器及び補正指令装置の信号を入力して
補正を行なうオフセット補正回路と、同オフセット補正
回路の出力および上記補正指令装置の出力を入力するゲ
イン補正回路と、同ゲイン補正回路の出力を表示する監
視装置とを有するボイラ圧力部噴破検知装置において、
上記検波整流器および補正指令装置の出力を入力する閉
鎖検出回路と、同閉鎖検出回路の出力を入力し、上記聴
音管へパージ流体を供給するパージ手段とを設ける。

【００１５】

【作用】上記発明において、聴音管の先端部に炉内飛散
物が堆積し、音波又は振動音の伝達性が低下すると、音
波検出器の出力は低下する。従ってこの信号が増幅器等
を経て、検波整流器から閉鎖検出回路へ送られる。

【００１６】一方、補正指令装置は現在のボイラ負荷信
号およびバーナ運用パターンに応じて、パージ用のしき
い値信号を閉鎖検出回路へ送る。閉鎖検出回路はパージ
用のしきい値信号より、検波整流器からの出力が低いと
き、パージ手段へパージ信号を出力する。パージ手段は
この信号を受け、パージ流体を聴音管へ送り、堆積物を
飛散除去する。

【００１７】また、同様に補正指令装置は、自己診断用
のしきい値信号を閉鎖検出回路へ送る。閉鎖検出回路は
自己診断用のしきい値信号より、パージ手段作動中、検
波整流器からの出力が低いとき、センサ異常信号を監視
装置へ送る。監視装置はこの信号を受けセンサ異常を出
力する。

【００１８】以上のようにして、聴音管部の堆積物が検
出されて、自動的に聴音管が清掃され、信頼性が大幅に
向上する。また音波検出器等の装置の自己診断が可能と
なる。

【００１９】

【実施例】上記本発明の一実施例を図１〜図５により説
明する。なお、従来例で説明した部分は、同一の番号を
つけ説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明
する。

【００２０】図２にて、ボイラ本体０１の炉壁３内には
蒸発管１が配列されている。また聴音管０２の先端部が
炉壁３内に挿入されている（図２、（ａ））。聴音管０
２の一端は蒸発管１の間に開口Ｄを有し、他端は音波検
出器０３につながれている（図２、（ｂ））。また聴音
管０２は炉壁３の外でフランジ７で接続され、フランジ
部にパージ用エア配管８が設けられている。エア配管８
はパージ開閉弁２５を介してエア源につながれている。
図中２は断熱材である。

【００２１】音波検出器０３の出力は、図１に示すよう
に従来例と同様増幅器０４へ送られる。補正指令装置２
９ａはボイラ負荷信号１０ｓおよび複数のバーナＯＮ／
ＯＦＦ信号１１ｓを入力している。閉鎖検出回路２３は
検波整流器０６および補正指令装置２９ａの出力を受
け、その出力を監視装置０７ａおよびパージ開閉弁（電
磁弁）２５へ送る。上記でエア配管８とパージ開閉弁２
５がパージ手段である。

【００２２】以上において、炉内音波は音波検出器０３
で電気信号に変換され、電圧増幅器０４で増幅された音
波レベルは、ゲート回路０８を介して図３の遮断周波数
（ｆｃ）の高域通過ろ波器０５及び検波整流器０６で直
流信号に変換され、オフセット補正回路２７、ゲイン補
正回路２８を経て監視装置０７ａに入力される。又、検
波整流器０６の出力は閉鎖検出回路２３に入力される。

【００２３】図３は電圧増幅器１１の出力信号の周波数
分析結果例を示したもので、横軸周波数、縦軸音圧レベ
ル、遮断周波数（ｆｃ）の高域通過の成分（斜線部）を
表している。図中ａ、ｂはボイラ負荷、バーナ運用パタ
ーン、センサ位置による暗騒音レベルの差を表わしたも
のである。ａは暗騒音レベルが小さいケース、ｂは暗騒
音レベルにもかかわらず、高周波成分が含まれるケース
である。

【００２４】図４は検波整流器０６の出力例を横軸時間
で示したもので、同図の左半分は定常状態の暗騒音レベ
ルで、図中ａ、ｂは図３のａ、ｂに対応している。右半
分は噴破による異常音のレベルを示している。図中ａは
バーナ運用パターンを含めた負荷が低い場合、又はバー
ナより遠い位置における例、図中ｂは負荷が高い場合、
又はバーナに近い位置の例である。一般的に負荷と共に
暗騒音レベルは増加し、又バーナに近い程暗騒音レベル
は増加し、異常音とのレベル差が小さくなる。

【００２５】このようにボイラ負荷、バーナ運用パター
ン及び音波検出器０３（０２）位置における上記実情を
解消するため、予め実験的に当該ボイラの負荷（負荷信
号１０ｓ）及びバーナ運用パターン（バーナＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号１１ｓ）に対する各音波検出器０３の暗騒音レベ
ルおよびゲイン補正値を求め、補正指令装置２９ａに記
憶しておく。そして実作動において、検波整流器０６の
出力に対してオフセット補正回路２７にて補正を行い暗
騒音レベルをゼロ近傍にセットする。またオフセット補
正回路２７の出力にゲイン補正回路２８にてゲイン補正
を行う。

【００２６】ゲイン補正回路２８の出力は監視装置０７
ａに入力される。そして図４の例に示す、予め設定され
た異常音レベルに対するしきい値と比較され、しきい値
以上のとき、噴破発生と判定され警報が出力される。
又、監視装置０７ａは検出レベル等の状態表示も行う。

【００２７】監視装置０７ａには、前記同様ボイラ負荷
及びバーナ運用パターン別に予め実験的に、図５に示す
ようなしきい値ＴＨ₁ を求め記憶しておく。そして実作
動時、閉鎖検出回路２３に出力される。

【００２８】閉鎖検出回路２３は検波整流回路０６の出
力およびしきい値（ＴＨ₁ ）信号２４ｓを受けて図５に
示すようにしきい値以下のとき（図中のＡ部分）、聴音
管０２の開口部Ｄが灰、スラグ等により閉鎖され音波が
部分的に遮断されたものと判断する。そして、パージ開
閉弁２５と監視装置０７ａへ出力する。パージ開閉弁２
５はこの信号により開する。そしてパージ用エアーが噴
射され、堆積物が除去される。

【００２９】一方、監視装置０７ａは、上記信号を受
け、パージ期間中、図５の高いしきい値ＴＨ₂ より、ゲ
イン補正回路２８の出力が小さいとき、音波検出器０３
等の検出センサ異常と判断し、警報などを出力する。高
いしきい値ＴＨ₂ としたのは、パージ期間中は音波検出
器０３に近い位置での加圧空気噴射のため、音波レベル
は暗騒音に比べて極めて高い値となるためである。

【００３０】以上のようにして、ボイラ負荷、バーナ運
用パターン、センサ取付位置などに左右されることなく
噴破が高精度で監視できる。又、聴音管開口部への堆積
物の自動検出、自動パージ及びパージ音を利用して検出
センサの自動自己診断を行うことができ、信頼性が大幅
に向上する。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように本発明は次の効果
を奏する。 （１）ボイラ負荷、バーナ運用パターン、センサ取付位
置による固有差の音圧レベルの補正により、噴破による
異常音のみを検出するため、高精度な検知が可能であ
る。 （２）聴音管開口部へ堆積物有無の評価、自動パージ及
びパージ音を利用したセンサの自己診断により検出信頼
性が向上する。 （３）上記（１）（２）により、従来装置より微少な圧
力部噴破の検知が高精度ででき、しかも信頼性の高いシ
ステム構築が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成ブロック図である。

【図２】同実施例の聴音管部の詳細図である。

【図３】同実施例の作用説明図である。

【図４】同実施例の作用説明図である。

【図５】同実施例の作用説明図である。

【図６】従来例の構成ブロック図である。

【図７】同従来例の作用説明図である。

【図８】同従来例の作用説明図である。

【図９】同従来例の作用説明図である。

【図１０】同従来例の作用説明図である。

【符号の説明】

０１ ボイラ本体 ０３ 音波検出器 ０４ 電圧増幅器 ０５ 高域通過ろ波器 ０６ 検波整流回路 ０７，０７ａ 監視装置 ０８ ゲート回路 ８ パージ用エア配管 ０９ ゲート信号器 １０ｓ ボイラ負荷信号 ２３ 閉鎖検出回路 ２５ パージ開閉弁 ２７ オフセット補正回路 ２８ ゲイン補正回路 ２９，２９ａ 補正指令装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部が炉内に挿入された聴音管を介し
   て取付けられた音波検出器の信号を増幅する増幅器と、
   同増幅器の出力を入力するゲート回路と、同ゲート回路
   の出力を入力する高周波通過ろ波器と、同高周波ろ波器
   の出力を受けて検波整流する検波整流器と、予めボイラ
   負荷信号及びバーナ運用パターンに応じて暗騒音レベル
   を補正するデータを入力してある補正指令装置と、上記
   検波整流器及び補正指令装置の信号を入力して補正を行
   なうオフセット補正回路と、同オフセット補正回路の出
   力および上記補正指令装置の出力を入力するゲイン補正
   回路と、同ゲイン補正回路の出力を表示する監視装置と
   を有するボイラ圧力部噴破検知装置において、上記検波
   整流器および補正指令装置の出力を入力する閉鎖検出回
   路と、同閉鎖検出回路の出力を入力し、上記聴音管へパ
   ージ流体を供給するパージ手段とを備えてなることを特
   徴とするボイラ圧力部噴破検知装置。