JPS5849802A - 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】 この発明位、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
おける加熱期間と、加熱停止期間の双方に基づいて蒸発
量を計測するようＫした蒸発量計測装置に関するもので
あ一般に、ボイラ系では、長時間の運転に際して１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大する運転阻害要因が知
られている。

更には、ボイラ系には、給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、不適当な場合には後備保護を図ること本行われてお
シ、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
たやには、蒸気負荷の流量を流量針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
くなるので、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りたので、給水制御系等の後備
保護を十分に図ることができないばかシか、キャリ゛−
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
る水管の焼損等を被る危険性が極峠て大であるという欠
点がありた。

この発明の目的は、上記従来技術に基づくボイラ系の蒸
発量計測の藺照点に鑑み、流量計を用いる牛となく、加
熱制御系の断続制御における加熱期間と加熱停止期間と
を計測し、それら双方の計測結果に基づいて蒸発量を算
出することによシ、上記欠点を除去し、蒸発１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、木管中の蒸気圧に対
応する蒸気圧信号を出力する圧力センナと、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
圧検出部を形感じ、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木管を′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、蒸気の消費に伴い木管中の蒸気圧が低
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率気圧に到達したときＫａ、
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
加熱制御部に送って、加熱装置を停止させるようｋした
断続制御の加熱制御系を備えたボイラ系において、加熱
期間計測部と加熱停止期間計一部とを付設して、加熱装
置が始動してから停止するまでの加熱期間と、加熱装置
が停止してから始動す、るまでの加熱停止期間との双方
を計測し、更に、蒸発量演算部を付設して、加熱期間と
加熱停止期間の双方に基づいて蒸発量の演算を奥行する
ように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ととができる典屋的力小形ボイラ
系の構成及び動作を説明すれば以下の通シである。

第１図■は、かかるボイラーの構成を示すブロック説明
図で１１り、ボイラ１はその断面が示されている。

第１図＠紘第１図囚におけるＡ−Ａ断面図であゐ。

図において、ボイラ１の内部は壁１ａの内周面に沿って
多数の水管１ｂが立設され、水管１ｂは中空筒状体から
成シ、その下端部は環状の下部管寄せｌｅ　（水室）Ｋ
、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄せｌｄ（
蒸気室）にそれぞれ連通し、下部管寄せ１Ｃ及び水管１
ｂ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１・
が形成され、その上部には、電動機１ｆで駆動されるプ
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が垂設される。

燃焼室１・の下端部紘、多数の水管１ｂの中空部連通’
！ｆ１１が壁１ａ外に延びて下部管寄せ１ｅに連通する
。　　　　　　　　　　　　　　　１連通管１１の中間
部には、缶水水位を目視可能される。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を枢動する電動機４ａＫｉｉ’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、その吐出管は下
部管寄せ１ｃ４Ｃ連通する。

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、−御信号線６’ａ〜８’ｃが延びて電動＠
１１．電極棒１ｊ、燃料ポンプ６Ｉｄのそれぞれに接続
される。燃料ポンプ６１ｄ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１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適し、
上部管寄せ１ｄからは蒸気管１ｑが延びて図示しなに際
しては、電動機１ｆでもりてプロア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１・下端部から水
管１ｂの中空部に進。

入し、とれを通過して煙道１ｋＫ至シ排気される。

この間に、熱交換゛が行われて水管１ｂ中の缶水が加熱
されて蒸気となシ、これが上部管寄せ１ｄにて集取、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！寄せ１ｄ内の蒸気圧が予め設定
された下限蒸気正に達したことを検出したときには、下
限蒸気圧信号を、きＫは、上限蒸気圧信号を燃焼制御部
６に送今。

線６＃ａを通じて電動機１ｆを始動させて、プロア１ｇ
でもって風道１ｈを空気パージしてから制御信号線６′
ｂ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６Ｉｃを通じて燃料ポンプＩ’ｄ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
信号線６’ａを通じて燃料ポンプＰｄを停止させて、燃
料供給を断つことによシ燃焼を４止させるとともに、燃
料ガスの排出を待って、制御信号線８’ａを通じて電動
機１１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両正力値の
間の圧力値に保つと七ができるものである。　　　　　
　　　　。

なお、簡便な装置では、電動機１ｆｘ燃料ポンプｌｌ’
ｄ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
位に達したと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、蒸気の消費にょ１〕水管中の缶水水位
が降下し、水位検出部２がら下限水位信号を受けたとき
Ｋ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、互いに別侭独文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
くことによ〕、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１１１電極棒１
ｊ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
れば足シるので、一般的には、電気と−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６４１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９
図に基づｂて、この発明の一実施例の構成及び動作を説
明すれば以下の通シである。

第２図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
であシ、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本
。

圧力検品部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５＆と、圧力センナ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５坂５Ｃト、第一、第二のコン
パレータ５ｂ、　ＳＣの第二の入力端子にそれぞれ接続
された基準電圧源５ｄ。

５ｅ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、第二のコンパレータ５ｃの
出力端子がインバータ６ａを通じてそのリセット端子Ｋ
ｔａＩＩ＆されたフリップフロップ６ｂと、フリップフ
ロップ＠ｂの正相出力端子がドライバ６ｃを通じてその
一端に接続され、その他端が電１１８ｄに接続されたリ
レー６・とから成シ、すＶ−６＠（Ｄ接点＠’ｓ　％Ｇ
！ＩＩｓ＠”’＜電動機１ｆ％電極棒１ｊ１燃料ポンプ
６Ｉｄを制御するための制御信号線１ｉ’ａ　ｓ　８’
ｂ４６’ｃのそれぞれと電源、の間に挿入される。。

加熱期間計測部Ｔは、クロックパルス発振器Ｔ＆と、一
つの入力端子がクロックパルス発檻器７ａ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６ｂ
の正相出力端子に接続されたアントゲ−）７ｂと、アン
トゲ−）７ｂの出力端子がその入力端子に接続されたカ
ウンタ７ｃと、その入力端子がフリップフロップ６ｂの
正相出力端子に接続され、その出力端子がカウンタ７ｃ
のクリア端子に接続された単安定マルチバイブレータ７
ｄとから成る。

加熱停止期間計測部８は、加熱期間計測部１と全く同様
に接続されたアンドゲート８ｂ１カウン／　８　ｃ　％
　単安定マルチバイブレータ８ｄとから成シ、アンドグ
ー）８ｂの一つの入力端子はクロックパルス発振器Ｔａ
の出力端子に、そして、他の一つの入力端子はフリップ
フロップ６ｂの補相出力端子にそれぞれ接続される。

蒸発量演算部９は、データバス９ｍ、アドレスバス９ｂ
１コントロールバス９Ｃでもっテ相互接１ｆＪｆ。

サレタマイクロプロセッサ８ｄ、メモリＢｅｓ第一第二
第三の入力ポートＩｆ％９ｇ１９ｈｓ出力ボートＳｔと
、第一第二第三の割込制御線９ｊ％ｓｋｓ　ｌ１ｍのう
ち、第二第三の割込制御１１１１１に％ｌ１ｍ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
％ｓｐとから成シ、第二第三の入カポ−）　１１ｇ。

９ｈの入力端子には、ガウンタｒｅ、　８ｃの出力端子
にそれぞれ接続され、第一の入カポ−）１１ｆの入力端
子には、キーボードｌｅａを含む定数設定部１Ｇ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Ｉｎｓ　ｅｐの入力端子鉱、フリップフロップ６ｂ
の正相出力端子及び補相出力端子にそれぞれ接続される
。

なお、１１は出カポ−）９ｉＫＩＩＩ：続された表示部
である。

第３図、第５図は、連通管１１に抽出された上部管寄せ
１ｄ内の蒸気圧の変化囚と、第一第二のコンパレータ５
ｂ、　５ｅが出力する上下限蒸気圧信号＠Ｃ）と、フリ
ップフロップ６ｂの正相出力信号（６）■とを対比して
示す波形図である。

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

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内の蒸気圧に応答して、これに対応する蒸気圧信
号Ｓ！を出力するものであるとζろ、いま、第３図（ト
）ａＫ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Ｓ１の下限設定値に等しい基準電圧■
１よりも蒸気圧信号８１の方が大きく々るので、これを
検出して第一のコンパレータ５ｂは第３図ｃ＞　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（４）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よシも小
さくなるので、これを検出して第一のコンパレータ５ｂ
は第３図Ｃ）　ｄに示すようにｒＯＪを出力する。

かかる第一のコンパレータＳｂの出力信号の「１」から
ｒＯＪへの反転をセット端子に受けてフリップフロップ
６ｂがｌ”１．Ｊにセットされ、その正相出力信号社、
第３図０）　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が導通状態となシ、
リレー６０が励磁されて、接Ａ６’ｅ％＄　ＩＩ＠　、
　１ｉＩＩＩ＠が閉成し、電動機Ｉｆ、電極棒ｔ　ｊ　
、燃料ポンプＩ’ｄに電源が供給されるので、缶水の加
熱が行われる。

いる期間中、加熱が続行し、第３図囚ｆに示すように、
蒸気圧が上昇し続ける。

やがて、第３図Ｑｇに示すように蒸気圧が上限蒸気圧Ｈ
！ＩＣ達すると、いままで１蒸気圧信号　Ｓ１が、基準
電１ｉｆｅから供給される上限蒸気圧に対枢する蒸気圧
信号亀の上限設定値に等しい基−電圧ｖ電よシも小さか
ったために、第３図＠ｈに示すように、「Ｏ」を出力し
ていた第二のコンパレータ５Ｃが第３図０１）　ｌに示
すように、「１」を出力するようｋなる。

かかる第二のコンパレータ５Ｃの出力信号σＯ」から「
１」への°反転祉インバータ６ａによＪ）、ｒｌ」から
ｒＯＪへの反転に変換されて、アリツブフロップ６ｂの
リセット端子に供給され、どれをｒＯＪにリセットする
。

而して、第３図（２）ｊに示すように、フリップフロッ
プ６ｂの正相出力信号がｒＯＪとなるので、リレー８６
が非励磁状態とな如、接点６１ｅ、６１１＠＠ＩＩＩ＠
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（以下加熱期間という）はフリップ７０ツブ６ｂ
が「１」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（以下加熱停
止期間とい５）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おる。

加熱を停止した後は第３図体）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、フリップクロップ６
ｂがｒｏＪＩｃｌｒｔって、加熱停止期間Ｔ３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５０間に保たれる。

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、缶水の供給により
てボイラ系に流入する熱量と、放熱によりてボイラ系か
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シ、第３図（４）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、いま仮シに、第３図（Ａ）ａに示す時点で、同
時に、第３図（６）ｅ′に示すように、フリップフロッ
プ６ｂが「１」に反転して加熱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３ＷＡ員ｇ′に示
す時点で、第３図（６）ｊ′に示すように、アリツブフ
ロップ６ｂが「０」に反転することとまるので、蒸発量
が増大する以前の加熱期間Ｔ１よシも長時間の加熱期間
ＴＩ′が形成される。

かかる蒸発量に依存して変化する加熱期間Ｔ１の一般的
変化傾向を例示するグラフが第４図である。

同図から明らかならうに、加熱期間Ｔ１の小さい領域、
換言すれば、蒸発量の小さい領域では、加熱期間Ｔ１０
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
シ、曲線の勾配が急峻化する傾向にあるものである。

次に、例えば、蒸気圧の下降工程で蒸発ｔ＠気負負荷が
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、缶水の供給によりてボイラ系に
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、ボイラ系からよシ多くの熱量が奪われる
こととなシ、第３図に対応する第５図■に’ｌｃ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、いま仮シに１、第５図（Ａ）ｇに示す時点
で、同時に、第５図＠ｊＩに示すように、フリップフロ
ップ６ｂがｒＯＪ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（４）
１′に示す時点で、第５図（転）ｍ′に示すように、フ
リップフロップ６ｂが「１」に反転する仁ととなるので
、蒸発量が増大する以前の加熱停止期間Ｔ！よシも短期
間の加熱停止期間Ｔ′。

が形成される。

かかる蒸発量に依存して変化する加熱停止期間Ｔｍ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、加熱停止期間Ｔｓの小さい領
域、換言すれば、蒸発量の大きい領域では、加熱停止期
間Ｔ３０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。

そして、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れば以下の通
シで秦る。

一般に、５ボイラ系が雁有する内部熱エネルギーの変化
ｄＵは、 ｄＵ＝ダＢ−Ｈｔ、−ｄｔ＋［有］・工、・ｄｔ　　Ｇ
＊・１．・ｄｔ−Ｑ、・ｄｔ・・・・・・・・・・・・
・・・−・・・・・・・・・・（１）で表わされる。

ただ−し、 ｖ　・−−−”　”−ボイラ効率（放熱損失を除く）Ｈ
ａ　−−・−燃料消費量（流量） ［有］−・・・・−ボイラへの給水量（流量）工ｗ・・
・−・−給水のエンタルピ Ｇ、　−−−−・蒸発量（流量） Ｉｓ　”’　”　”’蒸気のエンタルピＱ１−・・・・
・・・ボイラの放熱量（熱流量）である。

そして、（１）’式右辺について、第１項は缶水の加熱
によシボイラ系に流入する熱量を、第２項によシボイラ
系に流入する熱量を、 第３項は缶水の蒸発によシ、ボイラ系から流出する熱量
を、第４項紘放熱によりボイラ系から流出する熱量をそ
れぞれ表わしたものである。

ところで、一般に、ボイラ系では、運転中の保有缶水量
に比べて、給水系の断続制御でもって補充する変動缶水
量は無視できる程度に小量であシ、小形のボイラ系でも
、例えば、運転中の最小保有缶水量４０１に対して、変
動缶水量は１．５を程度である。

したがって、運転中の保有缶水量は各ボイラ系個有の一
定値であるとみなすことができるので、下限蒸気圧ＬＫ
対応して加熱期間Ｔ！の開始時点においてボイラ系が保
有する内部熱エネルギーＵＬと、更に、上限蒸気圧ＨＫ
対応して加熱期間Ｔ、の終了時点においてボイラ系が保
有する内部熱エネルギーＵｓのそれぞれが各ボイラ系個
有の値に特定されるものである。

そこで、（１）式に基づいて一つの加熱期間ＴＩの経過
に伴りて、ボイラ系に生ずる内部熱エネルギーの増分（
Ｕ璽−Ｕ！、）は、 で表わされる。

実雫上、上下限蒸気圧Ｈ，Ｌの差ハエｙ　ｌ　ｋピが大
幅に変化する糧に大きく紘ないので、簡便のために、上
下限蒸気圧に対応する二ンタルどの平均値１１１ｇを算
出して、 Ｉｓ　＝　　Ｉｓ’ｗとおくと、（２）式は、Ｕｗ　　
Ｕｂ＝　（’ｊ・Ｂ＠Ｈ，）Ｔ１中（Ｇｖ・ＩＷ）Ｔ１
−（Ｇ、↑Ｉｓｍ　）　ＴＩ　＝　Ｑｍ・Ｔｔ　＝　＝
　＝　（３）となる。

簀に、加熱期間ＴｓＫついて考察して士ると、一つの加
熱期間Ｔｌ内で“は、加熱制御とは独立に行われる給水
の断続制御によシ、蒸発量に応じた回数の給水が行われ
るので、給水期間中は蒸発量（流量）を上回る給水ｆｉ
（流量がボイラ内に流入し、一方、給杢停止、期間中は
給水が全く行われず、ボイラ内に流入する給水量（流量
）は、５零となる。

しかしながら、多数の加熱期間について長期的に展望す
ると、運転中のボイラ系では、給水制御によシ供給され
る平均給水量（流量）は蒸発量（流量）と平衡している
ので、保有缶水量が略一定値に保たれるものである。

したがって、給水量（流量）ＧＷは蒸発量（流量）　Ｇ
ｓに等しいので、 偽＝　Ｇｌ　　　−−−・−−−・−−−・・・・・・
・・−・・・・−−−−・−（４）が成立する。

そして、（４）式を（３）式に代入すると、増分（Ｕ。

−ＵＬ）は、 Ｕ菖−ＵＬ＝　　　（η　　・　　Ｂ　　＠　＆）’Ｔ
Ｉ＋　　、（Ｇ−・　Ｉｗ）Ｔｔ−（Ｇ、・Ｉｓｍ　）
Ｔｔ−ら・Ｔｓ・・・＝　・”　（５）で表わされる。

（１）式右辺の第１項紘零となシ、内部勢エネルギーの
変化ｄＵは、 ｄＵ＝へ・Ｉｗｄｔ　　Ｇａ・工、・ｄｔ−らｄｔ　　
−・−・−・（６）で表わされ、而して、一つの加熱停
止期間Ｔ、の経過に伴う内部熱エネルギーの減分（ＵＬ
−ＵＮ）は、 ＵＬ　−Ｕ、　＝　（へ・Ｉｔ）Ｔｓ　　（Ｇｓ・ＬＭ
）Ｔｔ−Ｑ、Ｔ鵞−・（１）で表わされ、（１）式に（
４）式を代入すると、ＵＬ　　Ｕｍ＝（Ｇｓ・Ｉｖ）Ｔ
ｓ　　（Ｇｓ・ＩｓＭ）Ｔｓ−ｃｈＴ鵞＝（８）となる
。

ここで、（５）式に（８）式を加算すると、が得られ、
（９）式から蒸発量Ｇ−を求めると、となる。

ただし、 であり、いずれも各ボイラ系個有の定数である。

このようにして、ボイラ系の加熱期間Ｔ１と加熱停止期
間Ｔ冨は、蒸発量ＧＩＫ従って各ボイラ系個有の値に特
定されるので、・加熱期間Ｔ１と加熱使走期間Ｔ露を計
測してこれらを特定すれば、上記θＯ）式に従うて蒸発
量Ｇ１を算出することができるものである。

セして″、θの弐に基づいて、加熱期間ＴＩの、加熱期
間Ｔ１と加熱停止期間Ｔ禦の和に対する比−」ニーと蒸
発量Ｇ１の関係をグラフに例示すると、Ｔｔ＋Ｔｓ 第１図のようにな”　’　Ｔ１”＋　Ｔｌに対して蒸発
量Ｇｓが直線的に変化するので、第４図、第６図に例示
したグラフにおけるように、加熱期間Ｔ、％加熱停止期
間Ｔｍが小さい領域にて、急峻な勾配を伴うことがな（
、Ｕ−の全変化範囲、即ち、蒸発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１図のグラフについて付言すれば、放熱損失の
小さい場合（ｃｍが小さい場合）の直線Ａは、放熱損失
の大きい場合（Ｃ３の大きい場＆）の直線Ｂよシも上方
に位置する。

続いて、第２図、第３図、第５図及び第８図を参照しつ
つ加熱期間計測部７、加熱停止期間計測部８、蒸発量演
算部９、定数設定部１Ｇ及び表示部１１の動作を説明す
れば以下の通シである。

第８図は、蒸発量演算部１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、！イクａ　
ｆ　ａセッサＩＩｄは第８図ａの工程を実行し、定数Ｃ
ｍ、Ｃｍ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シ、定数Ｃ１、ＣＩが設定される以
前に加熱期間Ｔ１、加熱停止期間Ｔ冨の読み込みを行わ
ないようにしてから、第８図すの工程に移行し、定数Ｃ
１、Ｃ１を設定するための割込処理を実行すべく、割シ
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ｌｅａ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ＳｊがｒＯＪになりて、マイクロプロセ
ッサ９ｄに第一の割込指令゛信以外の割込処理を禁止す
ゐことにより、定数Ｃ１、Ｃｍを設定するための処理の
実行中に、加熱期間ＴＩ、加熱停止期間Ｔ！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ＩｂＫ第一の入力ポートＩｆを指
定するアドレス信号を送出する七ともに、コントロール
バス＠Ｃに制御信号を送出して第一の入力ポートａｔに
定数設定処理露 定数信号ＳＳを読み込む。定数信号Ｓｍはキーボードｔ
ｅａにおける定数設定のためのキー操作によシ、生成さ
れるディジタル符号であって、定数Ｃ１を表わすもので
ある。このとき、第一の入力ポートＩから読み込まれた
定数信号Ｓｓは、データバスＩ’ａを通じてマイクロプ
ロセッサ９ｄに転送され、マイクロブ冒セッサｌｉｄ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・の工程に移行し、上記定数Ｃｍを
設定する処理と全く同様にして、定数Ｃｍをディジタル
符号で表わす定数信号Ｓ′３を第一〇入カポーｈａｔ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０ しかる後、第８図ｆの工程に移行し、同図Ｃの工程にて
奥行した割込処理の禁止を解除してから、第８図ｄの復
帰工程を通じて第８図すの工程にもどりて、加熱期間Ｔ
Ｘ％加熱停止期間Ｔｓを読み込むべく割り込み待ちの状
態で待機する。

このような状態下で加熱装置の断続制御が行われると、
クリップフロップｌｂの正相出力信号なるので、かかる
正相出力信号を受けて、加熱期間中に限シ、アントゲ−
Ｂｂが開いて、り京ツクパルス発振器７ａからのり四ツ
クパルスをカウンタｒｅに導びき、これを計数させる。

そして、第３図（へ）ｊ′に示すように、フリップフロ
ップ６ｂが「１」からｒｌｌＪ　Ｋ反転すると、アント
ゲ−）７ｂが閉じて、カウンタＴｅへのりＨｙクパルス
の供給が断たれ、カウンタ１ｅＫは、加熱期間Ｔ１を表
わすディジタル符号が生成され、加１熱期間償号Ｓ３と
して出力される。

このとき、同時Ｋｓｙリップフロップ６ｂの正相出力信
号の「２」からｒＯＪへの反転ＫＩＤ、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ｒＯＪにして、マイクロプロセッ
サＩｄ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、ツサａｄ
ＩＩｉ、第８図りの工程を実行し、アドレスバスｓｂに
第二の入力ポートｓｇを指定するアドレ黒信号を送出す
るとともに、コントロールパスｓＣに制御信号を送出し
て、カウンタＴ、ｃが出力する加熱期間Ｔ１を表わ讐加
熱期間信号Ｓｓを入カポ−）１１ｇから読み込み、°第
８図１の工程にて、とれをデータバス＠ａｔ−自じて！
イクロプロセッサｌｄ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、加熱期間Ｔｌに続く、即熱停止期間Ｔｓを
読み込むべく、割り込み待ちの状態で待機する。

そして、カウンタＴｃが出力する加熱期間信号Ｓｍがマ
イクロゾロセッサ９ｄに読み込まれた後、フリップフロ
ップ６ｂの正相出力信号の「１」からｒＯＪへの反転に
よシ、トリガされ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７ｄが安定状態に復帰し、カウンタＴ
Ｃをクリアし、これを次回の加熱期間の計測Ｋ（１ｍえ
る。

一つの加熱期間が終了すると１第３１・第５図（ｌｊ’
に示すように、フリップ７ａツブ６ｂの正相出力信号が
「１」からｒｅ、Ｊに反転して、加熱停止期間Ｔ′露が
開始し、ツリツブフロップ６ｂの補相出力信号はｒＯＪ
から「１」に反転する。

かかるフリップ７ａツブ６ｂの補相出力信号を受けて、
加熱停止期間中に限夛、今度は、アンドグー）８ｂが開
いてクロックパルス発振器Ｔａからのクロックパルスを
カウンタ８Ｃに導く。カウンタ８ｃは前述゛のカウンタ
ＩＣと同様に作動し、第５図＠ｍ’ｉ示すように、フリ
ップフロップ６ｂの正相出力信号がｒＯＪから「１」に
反転して加熱停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９ｍをｒＯＪにして、マイクロプロ
セッサ！Ｉｄ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ゾロセッサ・ｄは、
今度は、第８図にの工程を実行し、第三の入カポートサ
を通じて加熱停止期間Ｔ′雪を表わす加熱停止期間信号
Ｓ４を読み込んで、第８図１の工程にて′、これをマイ
クロゾロセッサ９ｄ内の第四のレジスタに、転送、記憶
させてから第８図ｍの工程に移行する。

第８図ｍ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量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ｌ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一算出し、上記積を上記和で割りて
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シ、 の！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、θの式に示したように、蒸発量Ｇ―
を表わすものである。

続いて、マイクロプロセッサ９ｄは第８図ｍの工程に移
行し、第五のレジスタの記憶内容を蒸発量信号ＳＳとし
て出力ボート８１を通じて出力し、第８図Ｏの復帰工程
にて、同図すの工程に龜どって、・割シ込み待ちの状態
となり、次回の計測、即ち、第二の割込指令信号を受け
るぺぐ待機する。

表示部１１は、蒸発量信号Ｓｓを受けて、これを目視可
能に表示する。

なお、メモリｌｉｏ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シ、プロゲラである。

ところで、上記００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、なる実測式でもって近似す
ることができる。

こむに％Ｇ１１Ｉａｌ１％　Ｋはそ孔ぞれ各ボイラ系個
有そして、各−イラ系について、蒸発量Ｇ１と加熱期間
Ｔ１、加熱停止期間〒３との関係を実測することに、よ
シ、補正係数Ｋを特定すれば、θの弐に代えて（１１）
式を採用することができるもので第９図は、かかる実測
式、即ち、０１）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
のであシ、−８図ｍの工程がｍ′の工程に置き換えられ
てい０ 第９図ｍ′の工程では、第８図ｄの工程において、定数
Ｃ１を設定する処理と全く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１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１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、吏畝第三のレジス
タの内容と第四のレジスタの内容を加−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シ、０
１）式に従ってＣ８／Ｇ、、、。

を演算し、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
に示す亀のと全く同一である。

ただし、（１１）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
８図・の工程は不要となる。

なお、上記この発明の構成では、加熱期間針して、それ
ぞれ一つの加熱期間信号Ｓ３、一つの加熱停止期間信号
Ｓ４を出力し、各々に基づいて蒸発量を算出しているが
、複数回の断続制御に関して加熱期間、加熱停止期間を
計測して、これらの平均値を算出して一つの加熱期間信
号、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加熱期間信号、加熱停止期間
信号のバラツキを回避でき、よりる。

また、上記加熱期間計測部１、加熱停止期間計測部８は
加熱制御部６の７リツプ７０ツブ６ｂのｒｌＪ　ｒＯＪ
状態に応答して作動するように構成されているが、これ
に限られるもので社なく、要すれば、加熱装置が始動し
てから停止するまでの期間、あるいは、加熱装置が停止
してからの信号゛、即ち、フリップフロップ６ｂのｒＩ
Ｊ　ｒＯＪ状態に対して直接的に応答するようにしても
よいし、その信号に基づいて制御された結果としての加
熱装置の動作状態、例えば、燃料ポンプＩ’ｄの断続状
態、電極棒１ｊへの高電圧の印加状態等に応答して加熱
期間、加熱停止期間を計測する構成としてもよい。

更に、付言すれば、この明細書にいう第一第二のコンパ
レータＳｂｓ　Ｓｃは別個独立のノ１−ドウエアとして
実現される構成に限定されるものでハナく、第一のコン
パレータト第二のコンパレータを唯一のハードウェアと
して一体に実現する構成としてもよい。

以上のように、この発明紘、加熱装置を断続制御するボ
イラ系において、加熱期間、加熱停止期間を計測してそ
や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、ポイッ、系における蒸発量を自動的に計測し
、これを正確づく制御系、典型的には、給水制御系の後
備保饅を図ることによシ、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シ、キャリーオーバーやス
夛−ル成長に起因する機器等の破−１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、加熱期間と加熱停止期間の双方を
用いて蒸発量の演算処理を実行するように構成されてい
るので、加熱期間、あるいは、加熱停止期間のいずれか
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、加熱期
間ＴＩ、加熱停止期間Ｔｓの小さい領域において、加熱
期間ＴＩ％加熱停止期間Ｔ、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１図のグラ
フに示すように、加熱期間Ｔ１、加熱停止期間Ｔ鵞の全
変化範囲、換言すれば、蒸等化することができる。　　
、 したがって、この発明によれば、加熱期間ＴＩ、加熱停
止期間〒３の計測に際しての量子化誤差に起因する一発
量の誤差が蒸発量の全変化範囲にわたりて均等化するの
で、蒸発量の全変化範囲について略々均一〇精度で虻゛
りで蒸発ｉの計測部でき１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。　　　　　　　　　
′更に、この発明の構成における蒸気圧検出部と加熱制
御部は、加熱装置の断続制御には不可欠の構成要素であ
夛、これらをそり〈シそのまま利用して、加熱制御部か
ら得られる加熱装置の始動・゛停′止信号を処理するた
めの構成を付設すれば足シるので、構成が簡潔で無駄が
なく、低プストで実現できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図に）はこの発明の構成を付設することが関す志も
のヤあシ、第２図はその構成を示すプ、ロック図、第３
図、第５図は第２図における加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シ、第２図中の蒸発量演算部Ｓに
おける演算処理Ｑ手順の他の一例を示すフローチャート
である。 １　・−・−ボイラ　　　　　５−一圧力検出部５ｍ−
・・−圧力センサ　　　Ｓｂ、　Ｓｃ　・−コンパレー
タ６・−一加熱制御部　　　Ｔ−・−成熱期間計測部ｓ
　−−−−、加熱停止期間計測部 ｔｏ−−一定数設定部　　　１１−−−一表示部特許出
願人　株式会社　荏原製作所

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を出力する圧
   力センナと、蒸気圧信号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を出力する第
   一のコンパレータと、蒸気圧信号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を出
   力する第二のコンパレータとから成る蒸気圧検出手段と
   、下限蒸気圧信号に応答して、ボイラを加熱するための
   加熱装置を始動させ、上限蒸気圧信号に応答して加熱装
   置を停止させ、る加熱制御手段とを備えたボイラ系にお
   いて、加熱装置が始動してから停止する壕での期間を計
   測して、その計測結果を加熱期間信号として出力する加
   熱期間計測手段と、加熱装置が停止してから始動するま
   での期間を計測して、その計測結果を加熱停止期間信号
   として出力する加熱停止期間計測手段と、加熱期間信号
   と加熱停止期間信号の双方に基づいて蒸発量を算出し、
   その算出結果を蒸発量信号として出力する蒸発量演算手
   段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。