JPS58195703A - ボイラ系における蒸発量計測装置 - 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】 この発明は、ボイラ系の蒸気負荷、即ち、蒸発量を自動
的に計測するための蒸発量計測装置に係わり、特に、ボ
イラ系の缶水を加熱するための加熱制御系の断続制御に
より、昇降する蒸気圧が、上下限蒸気圧の間に設定され
た第一、第二の基準値間を上昇し又は降下する期間に基
づいて蒸発量を計測するようにした蒸発量計測装置に関
するものである。

一般に、ボイラ系では、長時間の運転に際して、缶水の
濃縮化に伴うキャリーオーバーやス〕 ケールの成長等のように累積蒸発量に応じて増ご、 大する運転阻害要因が知られている。

ニー１ 更には、ボイラ系には、竺：、水量等のように蒸発量に
応じて適正量に制御される制御対象があるので、蒸発量
に基づいてこれらの制御が適正に行われているか否かを
判断し、不過当な場合には後備保護を図ることも行われ
ており、蒸発量はボイラ系の運転管理上重要な基礎デー
タであることも知られている。

而して、かかる運転管理上の基礎データとしての蒸発量
を把握するためには、蒸気負荷の流量を流量計でもって
計測することがしばしば行われてはいるものの、小形の
ボイラ系では、流量針を装備することの経済的負担が相
対的に大きく体るので、その採用が一般的に困難であっ
た。

したがって、従前の小形ボイラ系では、蒸発量を正確に
把握することができなかったので、給水制御系等の後備
保護を十分に図ることかで） きないばかりか、キャリーオーバーに起因する機器の破
損やスケール成長に起因する水管の焼・１゛ 損等を被る危険佳・が極めて大であるという欠点叶 があった。

この発明の目的１ｊ、上記従来技術に基づくボイラ系の
蒸発証計測の問題点に鑑み、流量計を用いることなく、
加熱制御系の断続制御に際して、昇降する蒸気圧が、上
下限蒸気圧の間に設定された第二の設定値から同様に設
定された第一の設定値まで上昇するに要する基準圧力上
昇期間と、逆に第一の設定値から第二の設定値まで降下
するに要する基準圧力降下期間とを計測し、それら双方
の計測結果に基づいて蒸発蓋を算出することにより、上
記欠点を除去し、蒸発量を自動的に計測することができ
る優れたボイラ系における蒸発量計測装置を提供せんと
するものである。

上記目的に沿うこの発明の構成は、水管中の蒸気圧に対
応する蒸気圧信号を出力する圧力センサと、蒸気圧信号
が上下限蒸気圧に対応する上下限設定値に到達したこと
を検出する第一第二のコンパレータとを配設して、蒸気
圧検出部を形成し、第一第二のコンパレータの各々から
の出力信号に応答して水管を加熱するための加熱装置、
典型的には、バーナを始動あるいは停止させる加熱制御
部を設けて、蒸気の消費に伴い水管中の蒸気圧が低下し
て下限蒸気圧に到達した、ときには、第一のコンパレー
タがこれを検出して、下限蒸気圧信号を加熱制御部に送
って加熱装置を始動させ、加熱の開始に伴い水管中の蒸
気圧が上昇して上限蒸気圧に到達したときには、第二の
コンパレータがこれを検出して上限蒸気圧信号を加熱制
御部に送うて、加熱装置を停止させるようにした断続制
御の加熱制御系を備えたボイラ系において、水管中の蒸
気圧に対応する蒸気圧信号を出力する第二の圧力センサ
と蒸気圧信号が上限設定値と下限設定値の間に設定され
た第一の基準値であることを検出して第一の基準蒸気圧
信号を出力する第三のコンパレータと、蒸気圧信号が上
記第一の基準値と下限設定値との間に設定された第二の
基準値であることを検出して第二の基準蒸気圧信号を出
カスる第四のコンパレータとから成る第二の蒸気圧検出
部を形成し、上記第二の基準蒸気圧信号が出力されてか
ら上記第一の基準蒸気圧信号が出力されるまでの基準圧
力上昇期間、および上記第一の基準蒸気圧信号が出力さ
れてから上記第二の基準蒸気圧信号が出力されるまでの
基準圧力降下期間との双方を計測し、更に、蒸発量演算
部を付設して基準圧力上昇期間と基準圧力降下期間の双
方に基づいて蒸発量の演算を実行したことを特徴とする
ものである。

さて、後続するこの発明の詳細な説明に先がけて、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１図（Ａ）は、かかるボイラ系の構成を示すブロック
説明図であり、ボイラーはその断面が示されている。

第１図（Ｂｌは第１図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であ
る。

図において、ボイラーの内部には、壁１ａの内、２やゆ
ヨｔｉｅｎ　；ｅｐ　ｂユ９、；討＝二：Ｌ：：’Ｔ周
面に沿って多数の水管１ 吃 部管寄せ１ｃ（氷室）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で囲まれたボイラーの中心部には、燃焼室１ｅ
が形成される。ボイラーの上部には、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１１と電極棒１ｊが垂設されて、
加熱装置（下）が形成される。

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に連通ずる。上部管寄せ１ｄからは連通管１１
が壁１ａ外に延びて下部管寄せ１ｃに連通する。

連通管１１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１＋ｎと水位検出部２が介装される。水位
検出部２には、給水制卸部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の尋人１、［： 管は図示しない水源に連通し、その吐出管は下部管寄せ
、。、１λ：・す、。

更に、連通管１１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６８′〜６ｃ’が延びて電動機
１ｆ、　％極棒１ｉ、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１１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
、ブローコック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ずる。

上記ボイラ系の構成では、蒸気を先生させるに際しては
、電動機１ｆでもってブロア１ｇを駆動して風道１ｈ内
に空気を圧送しつつ１極棒１Ｊに高電圧を印加してノズ
ル棒１１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、これが下部管寄ｔｔ１ｄ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１１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６ａ′を通じて電動機１
ｆを始動させて、ブロア１ｇでもって風道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１１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（Ｎ傍線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、燃料ガスの排出を待って
、制御信号線６ａＩを通じて電動機１ｆを停止させてプ
ロア１ｇからの送風を断つ。

而して、燃焼の断続制御でもって、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同圧力値の
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１ｇへの高電圧の印加を
同時的に行ってもよい。

更に、給水系に関しては、連通管１１内の気水境界面、
即ち、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ｉこ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−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でもって下部
管寄せ１Ｃを通じて水管１ｂ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って、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、缶水のブローに際しては、ブローコック１ｐを開
くことｉζより、排水管１ｎを通じて下部管寄せ１Ｃ及
び水、、ｆ！１１ｂ中の缶水の一部、あるいは、：：□
１ 全部をプ田−することができるものである。

１１：ｌ な詔、プロアＩｇ’、風道１ｈ、ノズル棒１１．１１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２図〜第一図に基づいて、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２図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
であり、図中、第１図における符号と同一の符号で表わ
される構成要素はそれぞれ第１図のものに対応している
。

第一の蒸気圧検出部５は、連通管１１を通じて上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧が導かれる圧力センサ５ａと、圧力セ
ンサ５ａの出力端子にそれぞれの第一の入力端子が接続
された第一、第二のコンパレータＳｂ、５ｃと、第一、
第二のコンパレータｓｂ。

５Ｃの第二の入力端子にそれぞれ接続された基準電圧源
５ｄ、　Ｓｅとから成る。

加熱制御部６は、第一のコンパレータ５ｂの出力端子が
そのセット端子に接続され、第二のコンｔ４　Ｌ／　−
夕５ｃの出力端子がインバータ６ａヲ通シてそのリセッ
ト端子に接続されたフリップフロップｓｂと、フリップ
フロップ６ｂの正相出力端子がドライバーＣを通じてそ
の一端に接続され、その他端が電源１ｄｉζ接続された
リレー６０とから成り、リレー・Ｃの接点ｓｅ’、ｓｅ
、ｅｅ　　は電動機１ｆ、電極棒１ｊ、燃料ポンプ６ｄ
’を制御するための制御信号線６ａ′、６ｂ’、６０′
のそれぞれと電源の間に挿入される。

第二の蒸気圧検出部Ｔは、連通管１Ｎを通じて上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧が導かれる圧力センサＴｍと、圧力セ
ンナＴｍの出力端子にそれぞれの第一の入力端子が接続
された第三、第四のコンパレータＴｂ、７ｃと、第三、
第四のコンパレータ７ｂ。

ＩＣの第二の入力端子にそれぞれ接続された基準電圧源
Ｔｄ、　Ｔｅとから成る。

基準圧力上昇期間計測部８は、第三のコンパレータ７ｂ
の出力端子がインバータ８ａを通じてそ（７）９セツト
端子に接続され、第四のコンパレータｒｃの出力端子が
インバータ８ｂを通じてそのセット端子に接続されたフ
リップフロップ８ｃと、クロックパルス発振器８ｄと、
その一つの入力端子がクロックパルス発振器８ｄの出力
端子に接続され、他の一つの入力端子がフリップフロッ
プ８Ｃの正相出力端子に接続されたアントゲ−）８ｅと
、アントゲ−）８６の出力端子がその入力端子に接続さ
れたカウンタ８ｆと、その入力端子が７リツプフロツプ
８Ｃの正相出力端子に接続され、その出力端子がカウン
タ８ｆのクリア端子に接続された単安定マルチバイブレ
ータ８ｇとから成る。

基準圧力降下期間計測部１１は基準圧力上昇期間計測部
８と全く同様に、第三のコンパレータ７ｂの出力端子が
そのリセット端子に接続され、第四のコンパレータ７ｃ
の出、・力端子がそのセット端子に接続された７リツプ
、７０ツブＩＩＣと、ア□ ノドゲート１１ｅ、カウンタυｆ１単安定マルチ″′ブ
′す゛“ｈ　ｂｚ　６修）り・７　＞　Ｙｌ’　−）１
１ｅの一つの入力端子には１、クロックパルス発振器８
ｄの出力端子が、そして、他の一つの入力端子には、フ
リップフロップＩｌｃの正相出力端子がそれぞれ接続さ
れる。

蒸発量演算部Ｓは、データバス９ａ、アドレスバス９ｂ
、コントロールバス９Ｃでもっテ相互接続されたマイク
ロプロセッサ９ｄ、メモリ９ｅ、第一第二第三の入カポ
−）９ｆ、９ｇ、９ｈ、出力ポート１１ｉと、第一第二
第三の割込制御線９ｊ、　９に、９ｍのうち、第二第三
の割込制御線９ｋ、９＋ｎにその補相出力端子が接続さ
れた単安定マルチバイブレータ９ｎ、９ｐとから成り、
第二第三の人カポ−）９ｇ、９ｈの入力端子には、カウ
ンタ８ｆ、１１ｆの出力端子にそれぞれ接続され、第一
の入カポ−）９ｆの入力端子には、キーボード１０ａを
含む定数設定部１０から延びるデータ線が接続され、更
に、単安定マルチバイブレータ９ｎ　、９ｐの入力端子
は、フリップフロラ・フ８Ｃ及び１１ｃの各正相出力端
子にそれぞれ接続、］される。

なお、１２は出、・、男ポート９Ｉに接続された表示部
１　あ　、　。　　　　　　　　　　・肌□・、［。

１１１゜ 第３図、第５図は、連通管１１に抽出された上部管寄せ
１ｄ内の蒸気圧の変化（Ａ）と、第一第二のコンパレー
タＳｂ、Ｓｃが出力する上下限蒸気圧信号（Ｂ）（ｅ）
と、フリップ７０ツブ６ｂの正相出力信号（１））とを
対比し、更に、第三、第四のコンパレータ７ｂ、７Ｃが
出力する第一、第、二の基準蒸、気圧（−号（Ｆｌ　（
Ｂ）と、フリップフロップ８Ｃ及び１１ｃの各正相出力
信号（Ｇ）（Ｈ）及び（Ｊ　ｌ　（Ｋｌとを対比して示
す波形図である。

上記構成において、先ず、圧力検出部５、加熱制御部６
の動作を説明すれば以下の通りである。

圧力センサ５ａは連通管１１を通じて導かれた上部管寄
せ１ｄ内の蒸気圧に四答して、これに対応する蒸気圧信
号Ｓｌを出力するものであるところ、いま、第３図（Ａ
）　ａに示すように蒸気圧が下限蒸気圧りよりも高い場
合には、基準電圧源５ｄから供給される下限蒸気圧りに
対応する蒸気圧信号Ｓ＋の下限設定値に等しい基準電圧
ＶＬよりも蒸気圧信号Ｓ＋の方が大きくなるので、これ
を検出して第一のコンパレータ５ｂは第３図（Ｂ）　ｂ
に示すように、「１」を出力する。

そして、蒸気の消費、あるいは、温度低下に伴って蒸気
圧が低下し、第３図（５））Ｃに示すように、下限蒸気
圧りに達すると、蒸気圧信号Ｓｌが基準電圧ｖＬよりも
小さくなるので、これを検出して第一のコンパレータ５
ｂは第３図（Ｂ）　ｄに示すようにｒｏ」を出力する。

かかる第一のコンパレータ５ｂの出力信号の「１」カラ
「０」への反転を下限蒸気圧信号ＳＬとしてセット端子
に受けてフリップフロップ６ｂが「１」にセットされ、
その正相出力信号は、第３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
６Ｃが導通状態となり、リレー６ｅが励磁されて、接点
６ｅ’　、　６ｅ　　、６ｅ　　が閉成し、電動１１１
ｆ％電極棒ＩＪ、燃料ポンプ６ｄ’　Ｊ、ζ電源が供給
されるので、缶水の加熱が行われる。

而して、フリップフロップ６ｂが「１」になっている期
間中、加熱が続行し、第３図Ｋ）　ｆに示すように、蒸
気圧が上昇し続ける。

やがて、第３図（Ａｌ　ｇに示すように蒸気圧が上限蒸
気圧Ｈに達すると、いままで、蒸気圧信号Ｓ１が、基準
電源５ｅから供給される上限蒸気圧に対応する蒸気圧信
号Ｓ１の上限設定値に等しい基準電圧ｖＨよりも小さか
ったために、第３図（ｅ）　ｈに示すように、「０」を
出力していた第二のコンパレータ５Ｃが第３図ｉｃ）　
ｉに示すように、「１」を出力するようになる。

かかる第二のコンパレータ５Ｃの出力信号のｒＪから「
１」への反転はインバータ６ａにより、「１」から「０
」への反転に変換されて、プリップ７０ツブ６ｂのリセ
ット端子に供給され、これを「０」にリセットする。

而して、第３図ｆｌ））　ｊに示すように、フリップフ
ロップ６ｂの正相出力信号が「Ｏ」となるので、リレー
６ｅが非励磁状態となり、接点６ｅ’、６ｅ″１、　Ｄ
Ｉが開成し、缶水の加熱が停止する。

このようにして、加熱装置が始動してから停止するまで
の期間Ｔ１（以下加熱期間という）はフリップ７０ツブ
６ｂが１１」になっている期間でもって特定され、更に
、加熱装置が停止してから始動するまでの期間′ｒ２（
以下加熱停止期間という）は、フリップフロップ６ｂが
「０」になっている期間でもって特定されるものである
。

加熱を停止した後は第３図人）ｋに示すように、蒸気の
消費、あるいは、温度低下に伴って蒸気圧が再び低下し
、下限蒸気圧りに達するまでは、フリップフロップ６ｂ
が「０」に留まって、加熱停止期間Ｔ２が形成され、し
かる後、同様の動作が繰返し行われて、蒸気圧は上限蒸
気圧Ｈと下限蒸気圧りの間に保たれる。

次に、第二の蒸気圧検出部７、基準圧力上昇期間計測部
魯の動作を説明すれば以下の通りである。

第一の蒸気圧検出部５内の圧力センサ５ａと並列に接続
され、連通管１１を通じて導かれた上部管寄せ１ｄ内の
蒸気圧に応答して、第二の圧力センナＴｍはこれに対応
する蒸気圧信号８１′を出力する。このとき−゛第３図
（Ａｌ　ａに示すように、蒸気圧が第二の基準−気圧Ｂ
より低い場合には、基準電圧源７Ｃから供給される第二
の基準蒸気圧Ｂに対応する、蒸気圧信号８１′の第二の
基準設定値に等しい基準電圧Ｖｍよりも蒸気圧信号Ｓｌ
′の方が小さくなるので、これを検出して第四のコンパ
レータ７ｃは第３図（Ｅ）　ｍに示すように「Ｏ」を出
力する。そして、第３図囚ｎに示すように、蒸気圧が第
二の基準蒸気圧Ｂに達すると、蒸気圧信号８１′は基準
電圧Ｖｍより大きくなるので、これを検出して第四のコ
ンパレータＴｃは第３図（Ｅｌ″ｉ５に示すように「１
」を出力する。

かかる第四のコンパレータ７ｃの出力信号のｒＯＪから
「１」への反転はインバータ８ｂにより「１」からｒＯ
Ｊへの反転に変換されて、第二の基準蒸気圧信号Ｓｍと
して、プリップフロップ８Ｃのセット端子に供給される
ので、フリップフロップＩＩＣが「１」にセットされ、
その正相出力信号は、第３図（Ｇ）　ｐに示すように、
ｒＯＪから「１」に反転する。

更に、第３図囚ｑに示すように、蒸気圧が第一の基準蒸
気圧Ａに達すると、いままで蒸気圧信号Ｓｌ′が基準電
源７ｄから供給される第一の基準蒸気圧に対応する、蒸
気圧信号ＳＬ’の第一の基準設定値に等しい基準電圧Ｖ
ムよりも小さかつたために、第３図（Ｆｌ　ｒに示すよ
うに、「Ｏ」を出力していた第三のコンパレータｙｂが
第３図（Ｆｌ　ｓに示すように、「１」を出力するよう
になる。

かかる第三のコンパレータ７ｂの出力信号の「０」から
「１」への反転はインバータ８ａにより、「１」からｒ
Ｊへの反転に変換されて、第一の基準蒸気圧信号Ｓムと
して、フリップフロップ８Ｃのリセット端子に供給され
、これを　ｒＯＪにリセットする。

而して、第３図（（ｉ　ｔに示すように、フリップフロ
ップ８Ｃの正相出力信号が「０」となる。

このように、加熱期間Ｔｌ中において、７リツプフロツ
プ８Ｃが「１」になっている期間は基準圧力上昇期間ｔ
ｌを表わすものである。

そして、例えば、蒸気圧の上昇工程で蒸発量（蒸気負荷
）が増大した場合には、缶水の加熱、缶水の供給によっ
てボイラ系に流入する熱量と、放熱によってボイラ系か
ら流出する熱量が定常運転中の加熱期間について略々一
定であるところ、缶水の蒸発によってボイラ系から流出
する熱量が蒸発量に応じて増大するので、ボイラ系から
より多くの熱量が奪われることとなり、第３図（Ａ）ｆ
’に示すように、蒸気圧の上昇勾配が鈍化するものであ
る。

而して、蒸発量が増大した場合には、第３図（Ａ）ｎ　
’の時点で第３図（Ｈｉｐ’に示すように、フリップフ
ロップ８Ｃが「１」に反転して基準圧力上昇期間に移行
し、第３図（Ａｌｑ’の時点で第３図（Ｈｉｔ’に示す
ように、フリップフロップ８ｃがｒＪに反転することと
なるので、蒸発量が増大する以前の基準圧力上昇期間１
．よりも長時間の基準圧力上昇期間ｔｌＩが形成される
。

かかる蒸発量に依存して変、化する基準圧力上昇期間１
．の一般的変化傾向を、声示するグラフが第４図である
。　　　　　　：；・Ｉｌｌ、１同ＦｉＡ　ｔｐ　″′
Ｊ″″ｂ＞“ハ″ツー準１力１昇期０１、の小さい領域
、換言すれ　、蒸発量の小さい領域では、基準圧力上昇
期間１．の単位蓋の増減に対応する蒸発量の増減が極め
て太き（なり、曲線の勾配が急峻化する傾向にあるもの
である。

次に、加熱期間ＴＩに後続する加熱停止期間Ｔ２では、
第５図（Ａｌ　ｋに示すように、蒸気圧が蒸気の消費あ
るいは温度の低下に伴って上限蒸気圧Ｈから低下しはじ
め、途中第５図（Ａｌ　ｕに示すように、第一の基準蒸
気圧Ａに達すると、蒸気圧信号８１′が基準電圧Ｖムよ
りも小さくなるので、これを検出して、第三のコンパレ
ータ７ｂは第５図（Ｆｌ　ｙに示すように、「１」から
ｒＯ」へその出力信号を反転させる。これを、第一の基
準蒸気圧信号Ｓム′としてセット端子に受けてフリップ
フロップ１１ｃが「１」にセットされ、その正相出力信
号は、第５図（Ｊｌ　ｐに示すように「０」から「１」
に反転する。更に、、蒸気圧が降下し、第５図（Ａ）Ｖ
に示すように、°“第二の基準蒸気圧Ｂに達すると、蒸
気圧信号Ｓ−１□−′が基準蒸気圧Ｖｉよりも小さくｆ
ｔ４ｆ）Ｍ、。Ｑ）”４　＊ｔＪ！ｒ　Ｌ　ｚ　＠い。

：１７　ｔ４　Ｌ／　−タＴｃは第５図（Ｂ）　ｘに示
すように「１」から「０」へその出力信号を反転させる
。これを、第二の基準蒸気圧信号ＳＢ′としてリセット
端子に受けてフリップフロップ１１ｃが「０」にリセッ
トされ、その正相出力は、第５図（Ｊ）　ｔに示すよう
に「１」から「０」に反転する。

このようにしてフリップ７０ツブ１１ｃが「１」になっ
ている期間は基準圧力降下期間ｔ２を表わすものである
。

続いて、例えば、蒸気圧の下降工程で蒸発量（蒸気負荷
）が増大した場合には、缶水の加熱によってボイラ系に
流入する熱量がなく、更に、缶水の供給によってボイラ
系に流入する熱量と、放熱によってボイラ系がら流出す
る熱量が定常運転中の加熱停止期間中について略々一定
であるところ、缶水の蒸発によってボイラ系から流出す
る熱量が蒸発量に応じて増大するので、蒸気圧の上昇工
程の場合と同様に、ボイラ系からより多くの熱量が奪わ
れることとなり、第３図、に対応する第５回置に′に示
すように、蒸気圧の下降勾配が急峻化するものである。

而して、いま仮りに、第５図（Ａｌｇに示す時点で、同
時に、第５図（Ｄ）　ｊに示すように、フリップフロッ
プ６ｂが「ｏ」に反転して加熱停止期間に移行したと仮
定すると、蒸発量が増大した場合には、第５図（Ａ）ｕ
’及びＶ′に示す時点で、第５図（Ｋ）Ｉ）’　及ヒｔ
’に示すように、フリップフロップ１１ｃの出力信号が
反転することとなるので、蒸発量が増大する以前の基準
圧力降下期間ｔ２よりも短期間の基準圧力降下期間ｔ２
′が形成される。

かかる蒸発・量に依存して変化する基準圧力降下期間ｔ
２の一般的変化傾向を例示するグラフが第６図である。

同図から明らかなように、基準圧力降下期間１、の小さ
い領域、換言すれば、蒸発量の大きい領域では、基準圧
力降下期間ｔ２の単位量の増減に対応する蒸発量の増減
が極めて大きくなり、曲線の勾配が急峻化する傾向にあ
るものである。

この傾向は、蒸発量の小さい領域で急峻化する第４図の
曲線の傾向と対照的である。

そしそ）以上に定性的に説明した蒸発量、加熱期間、加
熱停止期間の相互関係を定量的に考察すると、蒸発量Ｇ
８は、 なる式で表わされる。

ただし、 であり、給水エンタルピーが一定なら、いずれも各ボイ
ラ系固有の定数である。

更に、上式中の記号は η・・・・・・ボイラ効率（放熱損失を除く）Ｂ・・・
・・・・燃料消費ｉ（流量） ＨＵ・・・・・・燃料の、５発熱量 ＩＷ・・・・・・給水の１エンタルピー−□、。

ＧＳ・・・・・・蒸発量（流量） ■ｓ・・・・・・蒸気のエンタルピー（ｉ−１第二の基
準蒸気圧に対応する エンタルピーの平均値） ＱＢ・・・・・・ボイラの放熱量（熱流量）である。

このようにして、ボイラ系の基準圧力上昇期間ｔｌと基
準圧力降下期間ｔ２は、蒸発量Ｇｓに従って各ボイラ系
固有の値に特定されるので、基準圧力上昇期間１１と基
準圧力降下期間ｔ２を計測してこれらを特定すれば、上
記（１）式に従って蒸発量Ｇｓを算出することができる
ものである。

そして、（１）式に基づいて、基準圧力上昇期間ｔｌの
、基準圧力上昇期間ｔ１と基準圧力降下期間ｔ１の和に
対する比１＋＋１□　と蒸発量Ｇｓの関係をグラフに例
示すると、第７図のようになり、ｉｔ−に対して蒸発量
Ｇｓが直線的に変化するｔｌ＋ｔ２ ので、第４図−第６図に例示したグラフにおけるように
、基準圧力上昇期間ｔｌ、基準圧力降下期間ｉが小さ４
勢゛領域にて、急峻な勾配を伴うことがなく、二」と−
の全変化範囲、即ち、蒸発ｔ１　＋ｔｚ 量の全変化範囲にわたって、蒸発量Ｇｓの変化率が均等
化されるものである。

なお、第７図のグラフについて付言すれば、放熱損失の
小さい場合（ＣＲが小さい場合）の直線Ａは、放熱損失
の大きい場合（ＣＲの大きい場合）の直線Ｂよりも上方
に°位置する。

続いて、第２図、第３図、第５図及び第Ｓ図を参照しつ
つ基準圧力上昇期間計測部口、基準圧力降下期間計測部
１１、蒸発量演算部９、定数設定部１０及び表示部１２
の動作を説明すれば以下の通りである。

第８図は、蒸発量演算部口における演算処理のフローチ
ャートである。

先ず、蒸発量演算部９が動作を開始すると、マイクロプ
ロセッサ９ｄは第８図ａの工程を実行し、定薮（：、、
ＣＲを手動設定するための割込処理以外の割込処理を禁
止することにより、定数ＣＩＩ、ＣＲが設定される以前
に基準圧力上昇期間１．、基準圧力降下期間ｔ２の読み
込みを行わないようにしてから、第８図すの工程に移行
し、定数１、ＣＲを設定するための割込処理を実行すべ
く、割６込み待ちの状態で待機する。

操作者が定数設定部１０のキーボード１０ａを操作して
、定数設定処理を開始するためのキー操作を行うと、第
一の割込制御線９」が「０」になって、マイクロプロセ
ッサ９ｄに第一の割込指令信号が与えられる。すると、
マイクロプロセッサ９ｄは第６図Ｃの工程に移行し、第
一の割込処理以外の割込処理を禁止する０と１′１す・
定数０・７°・を設定するための処理の実行中に、基準
圧力上昇期間１．、基準圧力降下期間ｔ２を読み込まな
いようにしてから、第８図ｄの工程に移行する。

そして、アドレスバス９ｂに第一の入力ポート９ｆを指
定するアドレス信号を送出するとともに、コントロール
バス９Ｃに制御信号を送出して第一の入カポ−）９ｆに
定数設定部１０から供給される定数信号Ｓ３を読み込む
。定数信号Ｓ３はキーボード１０ａにおける定数設定の
ためのキー操作により、生成されるディジタル符号であ
って、定数Ｃ脂を表わすものである。このとき、第一の
入カポ−）９ｆから読み込まれた定数信号Ｓ３は、デー
タバス９ａを通じてマイクロプロセッサ８ｄに転送され
、マイクロプロセッサ９ｄ内の第一のレジスタに記憶さ
れる。続いて、マイクロプロセッサ９ｄは第８図ｅの工
程に移行し、上記定数ＣＩを設定する処理と全く同様に
して、定数ＣＲをディジタル符号で表わす定数信号８３
′を第一の入カポ−）９ｆを通じてマイクロプロセッサ
９ｄの第二のレジスタに転送記憶する。

しかる後、第ａ図ｆの工程に移行し、同図Ｃの工程にて
実行した割込処理の禁止を解除してから、第８図ｇの復
帰工程を通じて第８図すの工程にもどって、基準圧力上
昇期間１．、基準圧力降下期間ｔ２を読み込むべ（割り
込み待ちの状態で待機する。

このような状態下で、フリップフロップ８ｃの正相出力
信号は第３図（ｑに示すように基準圧力上昇期間ｔ１の
間「１」となるの：・で、かかる正相出力信号を受けて
、該期間ｔ・中−□・に限り、アントゲ−）８ｅが開い
て、クロックパルス発振器８ｄからのクロックパルスを
カウンタ８ｆに導き、これを計数させる。

そして、第３図（Ｇｌ　ｔに示すように、フリップフロ
ップ８Ｃが「１」から「０．１に反転すると、アンドゲ
ート８ｅが閉じて、カウンタ８ｆへのクロックパルスの
供給が断たれ、カウンタ８ｆには、基準圧力上昇期間ｔ
１を表わすディジタル符号が生成され、基準圧力上昇期
間信号Ｓ２として出力される。

このとき、同時に、フリップフロップ８Ｃの正相出力信
号の「１」から「０」への反転により、単安定マルチバ
イブレータ９ｎがトリガされて準安定状態に移行し、第
二の割込制御線９ｋを「０」にして、マイクロプロセッ
サ９ｄに第二の割込指令信号を与える。

第二の割込指令信号を受けたマイクロプロセッサ９ｄは
、第８図りの工程を実行し、アドレス１゜ パス９ｂに第二の入力ボート９ｇを指定するアトレアー
（！、＝）！ｆｌｆｆｌｔ６・’１（４−＆　ｔ　Ｉｃ
、）　７　）　ｏ−ｈｐ＜　Ｘ′１′・ Ｉｃに制御信号を送出して、カウンタ８ｆが出力する基
準圧力上昇期間ｔｌを表わす基準圧力上昇期間信号Ｓ２
を入カポ−）９ｇから読み込み、第８回置の工程にて、
これをデータバス９ａを通じてマイクロプロセッサ９ｄ
内に転送して第三のレジスタに記憶する。

しかる後、第８図ｊの復帰工程を通じて第８図すの工程
にもどって、基準圧力上昇期間１．に続く、基準圧力降
下期間ｔ２を読み込むべ（、割り込み待ちの状態で待機
する。

そして、カウンタ８ｆが出力する基準圧力上昇期間信号
Ｓ２がマイクロプロセッサ−１ｄに読み込まれた後、フ
リップフロップ８Ｃの正相出力信号の「１」から「０」
への反転により、トリガされて準１） アし、これを次回の基準圧力上昇期間の計測に備える。

一つの加熱期間が終了すると、第３図、第５図（Ｄ）　
ｊに示すように、フリップフロップ６ｂの正相出力信号
が「１」から「Ｏ」に反転して、加熱停止期間Ｔ２が開
始する。

このような状態下で、今度は、フリップフロップ１１ｃ
の正相出力信号を受けて、アンドゲート１１ｅが開いて
クロックパルス発振器８ｄからのクロックパルスをカウ
ンタ１１ｆに導く。カウンタｌｌｆは前述のカウンタ８
ｆと同様に作動し、第Ｓ図（Ｊ）　ｔに示すように、フ
リップフロップ１１ｃの正相出力信号が「１」から「０
」に反転して基準圧力降下期間ｔ２が終了した時点で、
基準圧力降下期間ｔ！を表わす基準圧力降下期間信号Ｓ
４を出力する。

このとき同時に、単安定マルチバイブレータ９ｐがトリ
ガされて準安定状態に移行し、第三の割込制御線＄＋ｎ
を「０」にして、マイクロプロセッサｌｄに第三の割込
指令信号を与える。

第三の割込指令信号を受けたマイクロプロセッサｓｄは
、今度は、第８図にの工程を実行し、第三の入カポ−）
９ｈを通じて基準圧力降下期間ｔ１を表わす基準圧力降
下期間信号Ｓ４を読み込んで、第８図１の工程にて、こ
れをマイクロプロセッサ９ｄ内の第四のレジスタに、転
送、記憶させてから第８図Ｉｎの工程に移行する。

第８図Ｉｎの工程では、前記ｄの工程で記憶された第一
のレジスタの内容に前記ｉの工程で記憶された第三のレ
ジスタの内容を乗じて積を算出し、更に、第三のレジス
タの内容に前記１の工程で記憶された第四のレジスタの
内容を加算して和を算出し、上記積を上記和で割って商
を算出し、更に、上記商から前記ｅの工程で記憶された
第二のレジスタの内容を減算することにより、 の演算を実行し、その演算結果を第五のレジスタに記憶
する。

かかる演算結果は、（１）式に示したように、蒸発量Ｇ
ｓを表わすものである。

１ 続いて、マイクロプロセッサ９ｄは第８図ｎの霞□ 工程に移行し、第五のレジスタの記憶内容を蒸発量信号
Ｓ５として出力ポート９１を通じて出力し、第８図３の
復帰工程にて、同図すの工程にもどって、割り込み待ち
の状態となり、次回の計測、即ち、第二の割込指令信号
を受けるべく時期する。

表示部１２は、蒸発量信号Ｓ５を受けて、これを目視可
能に表示する。

なお、メモ１Ｊ１１ｅは上記一連の演算処理のプログラ
ムを記憶するためのものであり、プログラムの各ステッ
プがメモＩＪ　９　ｅから逐次に読み出されて、マイク
ロプロセッサ９ｄに転送され、解読されて、上記一連の
演算処理が実行されるものである。

ところで、上記（１）式に示した蒸発量を表わす理論式
は、現実的な数値の範囲では、 なる実測式で二って近似することができる。

頃 ここに、０８１１１１１１　、　Ｋはそれぞれ各ボイラ
系固有の最大蒸発量と補正係数である。

そして、各ボイラ系について、蒸発量Ｇｓと基準圧力上
昇期間ｔ１、基準圧力降下期間ｔ２との関係を実測する
ことにより、補正係数Ｋを特定すれば、（１）式に代え
て（２）式を採用することができるものである。

第９図は、かかる実測式、即ち、（２）式を用いて蒸発
量を算出する場合における演算処理のフローチャートの
要部を抽出して示すものであり、第８図Ｉｎの工程がＩ
ｎ’の工程に置き換えられている。

第８図Ｉｎ’の工程では、第８図ｄの工程において、定
数ＧＢを設定する処理と全（同じ処理でもって記憶され
た第一のレジスタの内容、即ち、補正係数Ｋに第９図Ｉ
の工程で記憶された第四のレジスタの内容を乗じて積を
算出し、この積を第８図ｉの工程で記憶された第三のレ
ジスタの内容から減算して差を算出し、更に、第三のレ
ジスタの内容と第四のレジスタの内容を加算して和を算
出し、前記差を上記和で割って商を算出することにより
、（２）式に従って”／ＧＳ　ｍｌ　Ｋを算出し、その
演算結果を第五のレジスタに記憶する。

その他の各工程における動作は第８図のフローチャート
に示すものと全く同一である。

ただし、（２）式に従う場合には、定数設定処理は唯一
の補正係数Ｋについてのみ実行すれば足りるので、第＄
図ｅの工程は不要となる。

なお、上記この発明の構成では、基準圧力上昇期間計測
部８、基準圧力降下期間計測部１１は１回の断続制御に
関して基準圧力上昇期間ｔ１．′基準圧基準下期間ｔ２
を計測して、それぞれ一つの基準圧力上昇期間信号Ｓ２
、一つの基準圧力降下期間信号Ｓ４を出力し、各々に基
づいて蒸発量を算出しているが、複数回のｍｌ続制御に
関して基準圧力上昇期間、基準圧力降下期間を計測して
、これらの平均値を算出して一つの基準圧力上昇期間信
号、一つの基準圧力降下期間信号として処理することも
できる。

そのようにすれば、ボイラ系の瞬時的変動、特に、給水
の断続制御に起因する基準圧力上昇期間信号、基準圧力
降下期間信号のバラツキを回避でき、より安定で正確な
蒸発量が得られるという実益がある。

以上のように、この発明は、加熱装置を断続制御するボ
イラ系において、基準圧力上昇期間、基準圧力降下期間
を計測してその双方に基づいて蒸発量を演算するように
構成されているので、ボイラ系における蒸発量を自動的
に計測し、これを正確に把握することができる。

したがって、この発明によれば、蒸発蓋に基づく制御系
、典型的には、給水制御系の後備保護を図ることにより
、空焚きを完全に防止できるとともに、蒸発量というボ
イラ系の運転管理上、重要な基礎データを確保すること
により、キャリーオーバーやスケール晟゛長に起因する
機１；、。

器等の破損、焼損を未然に防止゛・、できるという優れ
た効果がある。　　　　　　□ しかも、この発明は、基準ｍ１１１″、力上昇期間と基
準圧力降下期間の双方を用い□て一発量の演算処理を実
行するように構成されているので、基準圧力上昇期間、
あるいは、基準圧力降下期間のいずれか一方に基づく演
算処理では避は難い蒸発量の急峻な変化、即ち、第４図
、第６図のグラフに示すように、基準圧力上昇期間ｔｌ
、基準圧力降下期間ｔ２の小さい領域において、基準圧
力上昇期間ｔ１、基準圧力降下期間ｔ２の単位量の増減
に対する蒸発量の極め′て大きな増減傾向が解消され、
第７図のグラフに示すように、基準圧力上昇期間ｔ１、
基準圧力降下期間ｔ２の全変化範囲、換言すれば、蒸発
量の全変化範囲Ｉこわたって基準圧力上昇期間１１、基
準圧力降下期間ｔ２の変化に対する蒸発量の変化率を均
等化することができる。

したがって、この発明によれば、基準圧力上昇期間ｔ１
、基準圧力降下期間ｔ２の計測に際しての量子化誤差に
起轡する蒸発量の誤差が蒸発量の全変化範囲にわ１って
均等化するので、蒸発量の全変化範囲に　いて略々均一
の精度でもつ′１．。

て蒸発量の計測ができ、ひいては、高精度の計測を実現
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの発明の構成を付設することができる
小形ボイラ系の構成を示すブロック図、第１図（Ｂ）は
第１図（Ａ）におけるボイラ１のＡ−Ａ断面図、第２図
〜第８図はこの発明の実施例に関するものであり、第２
図はその構成を示すブロック図、第３図、第５図は第２
図における加熱制御部６及び基準圧力上昇期間計測部８
、基準圧力降下期間計測部１１の要部の波形図、第４図
は基準圧力上昇期間ｔ１と蒸発量Ｇｓの関係を示すグラ
フ、第６図は基準圧力降下期間ｔ２と蒸発量Ｇｓの関係
を示すグラフ、第１図は基準圧力上昇期間ｔ１の、基準
圧力上昇期間ｔｌと基準圧力降下期間ｔ２の和に対する
比と蒸発量Ｇｓの関係を示すグラフ、第８図は第２図中
の蒸発量演算部９における演算処理の手順の一例を示す
フローチャート、第９図はこの発明の他の実施例に関す
るものであり、第２図中の蒸発量演算部９における演算
処理の手順の他の一例を示すフローチャートである。 １・・・・・・ボイラ　　　５・・・・・・第一の蒸気
圧検出部５ａ、ｒａ・・・・・・圧力センサ Ｓｂ、　　５ｃ、　　７ｂ、　　７ｃ・・・・・・コン
パレータト・・・・・加熱制御部　　７・・・・・・第
二の圧力検出部Ｓ・・・・・・基準圧力上昇期間計測部
ト・・・・・蒸発量演算部　１０・・・・・・定数設定
部１１・・・ｄ・・基準圧力降下期間計測部１２・・・
・・・表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラの蒸気圧に対応する蒸気圧信号８１を出力する圧
   力センサ５ａと、蒸気圧信号Ｓｌが下限蒸気圧に対応す
   る下限設定値であることを検出して下限蒸気圧信号ＳＬ
   を出力する第一のコンパレータ５ｂと、蒸気圧信号Ｓ１
   が上限蒸気圧に対応する上限設定値であることを検出し
   て上限蒸気圧信号ＳＲを出力する第二のコンパレータ５
   ｃとから成る第一の蒸気圧検出手段と、下限蒸気圧信号
   ＳＬに応答して、ボイラを加熱するための加熱装置Ｆを
   始動させ、上限蒸気圧信号ｓＨに応答して加熱装置Ｆを
   停止させる加熱制御手段６とを備えたボイラ系において
   、ボイラの蒸気圧に対応する蒸気圧信号Ｓｌ′を出力す
   る圧力センサ７ａと、蒸気圧信号　、Ｉが上限設定値と
   下限設定値の間に設定された第一の基準値であることを
   検出して、第一の基準蒸気圧信号８Ａを出力する第三の
   コンパレータ７ｂと、蒸気圧信号Ｓｌ′が上記第一の基
   準値と下限設定値との間に設定された第二の基準値であ
   ることを検出して、第二の基準蒸気圧信号Ｓｍを出力す
   る第四の２ンパレータ７ｃとから成る第二の蒸気圧検出
   手段７と、上記第二の基準蒸気圧信号８！Ｉが出力され
   てから上記第一の基準蒸気圧信号８Ａが出力されるまで
   の基準圧力上昇期間ｔｌを計測して、その計測結果を基
   準圧力上昇期間信号Ｓ２として出力する基準圧力上昇期
   間計測手段８と、上記第一の基準蒸気圧信号Ｓム′が出
   力されてから上記第二の基準蒸気圧信号８１′が出力さ
   れるまでの基準圧力降下期間ｔ！を計測して、その計測
   結果を基準圧力降下期間信号Ｓ４として出力する基準圧
   力降下期間計測手段１１と、基準圧力上昇期間信号Ｓ２
   と基準圧力降下期間信号Ｓ４の双方に基づいて蒸発蓋を
   算出し、その算出結果を蒸発量信号Ｓ５として出力する
   蒸発量演算手段９とを付設して成ることを特徴とするボ
   イラ系における蒸発量計測装置。