JPS5932704A - 水位制御装置 - 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】 この発明はボイラにおける水位制御装置に関する。

多管式貫流ボイラなどにおいてボイラ缶内の液面は、蒸
気の負荷により弯わ９、缶水は蒸気の含有率が高いため
水位制御装（改はボイラの缶外に置かれている。このた
め水位制御装置４部分の水位は変わらなくてもボイラ缶
内の液面は蒸気負荷によυ液中の蒸気含有率が変わるた
め変動し負荷が高い場合液面も高くなる。

負荷の高い状態で蒸気の乾き度？よくするため、運転水
位は水管長の６０〜７０％位の位置に設定される。この
運転水位で運転すると、負荷が軽いような場合ボイラ缶
内の油面が高くならず、水管、上部管寄などが過熱され
る。

本発明は以上のようなボイラにおける低蒸気負荷時の缶
水水位の低下？蒸気負荷？Ａ１測することによｐ缶水水
位ｒ高水位近傍にあるように制御することにより缶水水
位検出計が示す水位に梃際の缶内水位金近ずけて水管、
上ｔ；μ管寄等の過熱？防止することができる装置ケ提
供することｒ目的とする。

本発明はボイラの蒸気負荷計測装置ｉ’に備え、ボイラ
の蒸気負荷が低い場合に運転缶水水位全上昇させる水位
制御装置ｋ　（ｉｉｉｉえてなるものである。

以下、本発明の実施列について活明する。

第１図囚は、かかるボイラ糸の（４成？示すプロタフ説
明図であり、ボイラ／はそのＩ＋〕ｉ而が示されている
。第１図（Ｂ）は第１図囚におけるＡ　−Ａ断面図であ
る。

図において、ボイラ／の内部は壁／ａの内周面に沿って
多数の水管／ｂが立口蛋され、水管／ｂは中空部状体か
ら成や、その下端部１ｌ−ｊ：環状の下部管寄せ／ｃ（
氷室）に、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄
せ／ｄ（蒸気寧）にそれぞれ連通し、下部管寄せ／ｃ及
び水付／ｂの下部には、缶水が収納される。

水管／ｂで囲まれたボイラ／の中心部には、燃焼室／ｅ
が形成され、その上部には、電動機／ｆで駆動されるブ
ロア／ｇに連通する風道／ｈが設けられ、風道／ｈ内に
は、ノズル棒／１と電極棒／ｊが垂設される。

燃焼室／ｅの下端部は、多数の水管／ｂ間の中空部を経
て煙道／ｋｉＣ連フ１０する。上部管寄せ／ｄからは、
連通管／ｌが壁／ａ外に夕」ｕびて下部管寄せ／Ｃに連
通ずる。

連通管／ｌの中間部には、缶水水位？目視可能に表示す
る水位ケージ／ｍと水位検出部コが介装される。水位検
出部コには、給水制御部３が接続され、その出力端子は
給水ポンプｌｌ？駆動する電動機グａに接続される。給
水ポンプグの導入管は図示しない水０！に連通し、その
吐出管は下部管寄せ／Ｃに連通する。

更に、連通管／ｌの」二部には、圧力検出部５が接続さ
れ、その出力端子は加熱側ａｌ　ｆｉｌｓ　ｂに接続さ
れる。加熱Ｉｌｌ　（ｉｉｌｆ　１ｊ（ｉ　ｂからｅ」
：、制御信号線Ａ’ａ−−Ａ’ｃが延びて゛電動機”　
ｓ　電極棒’ｊｓ燃料ポンプＡ’ｄのそれぞれに接続さ
れる。燃料ポンプ／ｙ’ｄ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／ｉに連通する。

そして、下部管寄せ／ｃからはブロー管／ｎが延びて、
ブローコック／ｐｋ介して図示しない排水路に連通し、
上部管寄せ／ｄからは蒸気管／ｑが）・λ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？発生源せるにビして（
・ゴ、蜜旺り轡／ｆでもってブロア／ｇｔｌ”品県して
風）ｉｉ　／　ｈ内に仝気を土送しつつ′ｌｉ−ε（ケ
棒／ｊに高足圧を印加してノズル棒／ｉの先端から噴射
される燃料’ｔ　９Ｍ火させ、これで・ｑ′≧情室／ｅ
内で燃焼させる。かかる力？に焼により生じた６も温度
の燃焼ガスは、燃Ｔ、室／ｅ下に・１．ζ部から水”ｊ
：、Ｓ　／　ｂ　（１）中１１１部に進入し、これｔ１
１ｎ声して煙通／ｋに主υ排気される。この間に都交侠
が行われて水’ｉ／ｂ甲の缶水が加熱されてＡ気となり
、これが上一部管寄せ／ｄにて巣状、整相され、蒸気官
／Ｑｋ通じて蒸気負伺に供轄されるものである。

そして、加熱制御に関しては、上部′１；４寄せ／ｄ内
の蒸恢圧？述通肯／ｌ’ｚ刑−じて抽出して圧力検出ｂ
りに供給し、圧力検出部５は上部管寄せ／ｄ内の蒸気圧
が予め設定された下限蒸気圧に達したこと？検出したと
きには、下限蒸気圧信号？、同様に、上限蒸気圧に達し
たこと？検出したときには、上限蒸気圧信号金加熱制（
ｉｆ音ｊｉ　Ａに送る。

加熱制御部６は、蒸気の消恢が続行して上部管寄せｌｄ
内の蒸気圧が降下し、下限蒸気圧信号？受けたときには
、制御信号鞭Ａ’ａｉ通じて電動に／ｆ２始動させて、
プロブ／ｇでもって風；Ｈ／　ｈ　ｋ窒気パージしてか
ら制御イじ活線Ａ’ｂ？清して電極棒／ｊに高電圧上印
加するとともに、制御信号線Ａ’Ｃｋｉ亀じて燃計１ポ
ンプ６ｄ？始動させて、ノズル棒／ｉから噴射される燃
料に点火し燃焼？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ｆｆ１
Ｑｋ受けたときには、制（ｉ１ｑｌ信号線６′Ｃ？通じ
て燃料ポンプｘ’ｄ２停止させて燃料供給ｒ断つことに
より燃焼？停止させるとともに、燃焼ガスのセ１出？待
って制御信号線６′ａ？通じて１ｔ　ｉ；＋！＋ｅ　／
　ｆ　’ｃ停止させてブロア／ｇ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ｌｄ内の蒸
気圧？上下限蒸気圧として予め設定された肉圧力値の間
の圧力植に保つことができるものである。

なお、簡便な装置６．では、電動機／ｆ、燃料ポンプＡ
’ｄの始ｄｉｊ−停止制り１１１、及び′電極棒／ｊ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、連通官／を内の気水境界面、
すなわち、水ｇｉｂ中の缶水水位の変化？水位検出部−
に伝達し、水位検出＋１：Ｉユは缶水水位が予め設定さ
れた下限水６ンに達したこと？検出したときには、）限
水位信号ｒ１同様に、上限水位に達したこと？検出した
ときには、上限水位悄号金給水制御部３に送る。

給水制御部３は、蒸気の油性により水Ｃｒ中の缶水水位
が降下し、水位検出部ユから下限水位信号？受けたとき
には、１ｔｊ柘υ槻１ｌａｉ始動δせて給水ポンプ亭で
もって上部管寄せ／ｃ’＜通じて水管／ｂへの給水會開
始させ、給水が続行して缶水水位が上昇し、水位検出部
コから上限水位信号上受けたときには、電動機弘ａ？停
止させて水管／ｂへの給水？断つ。

而して、給水の断続制御でもって、水管ｌｂ内の缶水水
位？上下限水位として予め設定された両水位価の間の水
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／ｐ？］：
開くことにより、排水管／ｎ’７辿して下部付寄せ／Ｃ
及び水管／ｂ中の缶水の一部あるいは全部？ブローする
ことができるものである。

なお、プロア／ｇ％風道／ｈ、ノズル棒／１、電ｔｊ棒
ｌｊから成るバーナは、これに限られるものではなく、
苅すれば、水管／ｂ中の缶水全加熱して蒸気ｒ発生させ
得れば足やるので、一般的には、電気ヒータ筒金も含む
加熱装置であればよい。

而して、同様に、加熱制イｌｌ１１部６も加熱装置會断
続するものであればよい。

次に本願発明における蒸気負荷の計測装置ｉｆｆの一例
？のべる。本発明では蒸発量？求めることは必殺でなく
蒸気負荷金全負荷に対する百分年で表わす、ことができ
ればよい。この蒸気負荷の変動の状態は既に発明者等が
明かにしているものであって加熱時間と加熱停止時間の
計測装置は提案済であｐｌその割合により蒸気負荷？知
ることができる。第２図は加熱制御１小と加熱［、ｆ間
唱測部、加熱１苧止時間計測部ｒがす開側１ブロック図
でおる。

圧力センサ３ａは連通％Ｉ　７　ｔヶ卯ｌじて棉かれた
上部管寄せｌｄ内の蒸気圧に応答して、これに対応する
蒸気圧信号Ｓ。音出力するものであるところ、いま、第
３図（５）ａ−１に示すように蒸気圧が下限蒸気圧ｐＬ
よりも問い場合には、基準電圧ｄＱｊｄから供給される
下限蒸気圧九に対応する蒸気圧（ｉ号Ｓ。の下限設に値
に等しい基準電圧■、よりも蒸気圧毎号Ｓ。の方が大き
くなるので、これ？検出して第一のコンパレータｔｂ　
は第３図ｔｃ）ｂ−ｔに示すように「／」？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（Ｂ）　（！　−／に示すように、下限
蒸気圧ＰＬに達すると、蒸気圧１１号Ｓ。

が基準電圧■、よりも小さくなるので、こｔｒ検出シて
第一のコンパレータ５ｂは第３し１（Ｃ）ｄ−／に示す
ように「θ」？出力する。

かかる第一のコンパレータ５ｂの出力１日・号のｒ／Ｊ
から［θ」への反転？セット端子に受けてノリツブフロ
ップ６ｂが「／」にセットされ、その正相出カイｄ号は
、第３図■）ｅ−／に示すように「０」から「／」に反
転する。この信号上受けてドライバ６Ｃが４通状態とな
り、リレー６ｅが励磁されて、接点４　ｅ／　、　４　
ｅ／／、　４　ｅ／／／が閉成し、電動機／ｆ、電極棒
／ｊ１燃料ポンプＡ’ｄに電ηｒが供給されるので、缶
水の加熱が行われる。

而して、ノリツブフロップ６ｂが「刈になっている期間
中、加熱が続行し、第３図（Ａ）　ｆ　−／に示すよう
に蒸気圧が上昇し続ける。

やがて、第３図（Ａ）ｇ−／に示ずように蒸気圧が上限
蒸気圧ｐｙｒに達すると、いままで、蒸気圧信号Ｓｏが
、基準電圧源ｊｅがら供給される上限蒸気圧に対応する
蒸気圧イイ号ｓｏの上限設定値に等しい基準物、圧■□
よりも小さがったために、第３図（Ｂ）ｈ−ｔに示すよ
うに、［ｏＪ　ｗ出カしていた第二のコンパレータｋｃ
が第３図（ｆ３）　ｉ　−／に示すようにｓｒ’Ｊｗ出
方するようになる。

かかる第二のコンパレータ、ｔｃの出カ侶号の臣」から
「／」への反転はインバータ６ａにより、ｒ／ＪからＦ
ＯＪへの反転に変換されて、クリップフロップ６ｂのリ
セット端子に供給され、これｒｒ句にリセットする。

而して、第３図（Ｄ）　ｊ−／に示すように、クリップ
フロップ６ｂの正相出力信号がｒｑｌとなるので、リレ
ー６８が非動田状態となｐ１接点６ｅ１６ｅ′ｆ６ｅ″
′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
の時間’ｌ’ｈｘ（以下加熱時間という）はフリップフ
ロップ６ｂがｒ／Ｊになっている時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時間’
ｌ’ｈｚ　（以下加熱停止時間という）は、７リツプ７
０ツグ６ｂが「０」になっている時間でもってｌ特定さ
れるものでおる。

加熱ｒ停止した後は第３図（４）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ＰＬに達するまでは、フリップフロッ
プ６ｂが「θ」　に留まって、加熱停止時間’［’ｈ２
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ＰＨ（！：　下限ｕ　気圧Ｐ　Ｌの
間に保たれる。

そして、例えは、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糸か
ら流出する熱りが定常運転中の加熱時間について略々一
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
より多くの熱がか奪われることとなり、第３図（Ａ）ｆ
’−／に示すように、蒸気圧の上昇勾配置　が鈍化する
ものである。

而して、いま仮υに、第３図（Ａ）　ｃ　−／に示す時
点で、同時に、第３図（Ｐ！Ｊ　ｅ　’　　／に示すよ
うに、フリップフロップ６ｂがｒ／Ｊに反転して加熱時
Ｉｌｌ　Ｔｈ＋の時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３図（Ａ）ｇ’−／に示す時点
で、第３図ＣＩ］）ｊ’−／に示すようにフリップフロ
ップ６ｂが「０．ｊに反転することとなるので、蒸発ｈ
１が増大する以前の加熱＋１＋：ｆ１川’ｌ’ｈｌより
も長時ｉ：Ｊの加熱時用ｊ’Ｉ’ｈｘ’が形成される。

かかる蒸発−り：の変化に依存する加熱時間’Ｉ’ｈｌ
の変化を定−ｉ゛的に考察すると以下の通りである。

一般に、ボイラ糸が保有する内部熱エネルギーの変化ｄ
Ｕは、 ｄＵ−ηＢ　・Ｈｕ−・ｄｔ＋　Ｇｗ−Ｉｗ、　−ｄｔ
−Ｇｓ・ｌ５−ｄｔ−Ｑａ−ｄｔ　　　　　　　　・・
・・・・・・・（１）で衣わされる。

ただし、 η・・・・・・ボイラ効率（放熱損失？除く）Ｂ・・・
・・・燃料の発熱量 Ｈｕ・・・・・・・・・燃料消費量（流量）Ｑｗ・・・
・・・・・・ボイラへの給水量（流量・）工ｗ・・・・
・・・−給水のエンタルピＧｓ・・・・・・・・・蒸発
量（流量）１Ｂ・・・・・・・・・蒸気のエンタルピＱ
Ｒ・・・・・・・・・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
よりボイラ糸に流入する熱量？、第２項は缶水の供給に
よりボイラ系に流入する熱分ｒ１第３項は缶水の蒸発に
より、ボイラ系から流出する熱１＃ｒ１第弘項は放熱に
よυボイラ糸から流出する熱量？、それぞれ衣わしだも
のである。

ところで、一般に、ボイラ系では、運転中の保有缶水廿
に比べて、給水系の断続制御でもって補充する変り１缶
水量−は小量である。したがって、運転中の保有缶水址
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ＰＬＫ対応して加熱時間’ｌ’ｈｌ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ＰＨに対応して加熱時間’ｌ
’ｈｌの終了時点においてポイン系が保有する内Ｔｌｆ
ｌエネルギーＵＨのそれぞれが各ボイラ系個保有１字の
保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時ｌ￥ｖｌＴｈ
１の経過に伴って、ボイラ系に生ずる内部熱エネルギー
の増分（Ｕｖｔ　　Ｕｔ、）は Ｕｎ　　ＵＬ＝（’７・Ｂ−Ｈｕ）Ｔｈｌ＋（ＧＷＩＷ
）Ｔｈｌで近似される。

実際上、上下限蒸気圧ＰＨ，ＰＬ　の差は大きくはない
ので、簡便のために、上下限蒸気圧に対応するエンタル
ピの平均値ｌ８１ｎ’ｃ３Ｑ−出して１Ｂ＝ｉｓｌｎと
おくと、　（，２）式は−（Ｇ８−　ｌ５ｘｎ　）　Ｔ
ｈｉ　−ＱＲ−Ｔｈｉ　＝（Ｊ）となる。

更に、加熱時間Ｔ１１１について考察してみると、一つ
の加熱時間Ｔｂｌ内では、加熱制御とは独立に行われる
給水のｌｕ’ｉ　ｈＮ制御により、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１−゛（波相
：）？上回る給水量（流量）がボイラ内に流入し、一方
、給水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ν）（よ零となる。

しかしながら、多数の加熱時間について長期的に展望す
ると、運転中のボイラ系では、給水制御により供給され
る平均給水量（流量）は蒸発量（泥お、）と千鞠丁して
いるので、保有缶水銀が略一定（ｉ？＋に保たれるもの
である。

し／こがうて１ Ｊ’Ｇｗｄｔ二Ｇ５Ｔｈ１　　　　　　　・・・・・・
・憔）が成立する。

そして、（３）式と（≠）式から蒸発）ｉＧｓ’ｉ求め
ると、となる。

ただし、 でｓ、ａ、ｉ水エンタルピーが一尾ならいずれも各ボイ
ラ糸個イ】′の５１−斂である。

而して、（５）式において Ｃ−ＣＢ−ＣＲ・・・・・・・・・（６）とおくと、Ａ
元１ｉｊＧ８は （Ｖ で拾わされる。

そして、Ｃは加熱時間’ｌ’ｈｌが無ｉ辰大（連続加熱
）の場合の蒸発量、すなわち、各ボイラ糸個有のｊ、５
大魚発上）？表わす。

また、Ｇｓ＝０における加熱時間ＴＷＯはＶ ＴＩＯ−一　　　　　　　　・・・・・・・・・（ｇ）
となジ、かかる加熱時間Ｔ１０は蒸発材（蒸気負荷）が
零であっても、主にボイラからの放熱により流出する熱
エネルギー？袖って、ボイラ糸ゲ運転状！ｌＩＭに維持
するために必要な最小の加熱時間である。

ぞして、前記（７）式で表わされる加熱局間Ｔｈ１と蒸
発量Ｇｓの関係ｒ例示するグラフが第１し１である。

このように、ボイラ系の加熱時間Ｔｈｌは蒸発量ＧＢ　
Ｋ従って各ボイラ糸個有の値に特定されるので、加熱時
間’、［’ｈｌ’ｉ泪仙ｊしてこれを特定すれば、Ｆａ
ｉｌ記（５）〜（７）式に仮って蒸発ｍｌ、Ｇ時杯出す
ることができるものでおる。

次に、俤Ｊえば、蒸気Ｆｆの下降工程で蒸発量（蒸気負
荷）が増太しｆｃ場合にけ、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
イラ糸に流入する熱量と、放熱によってボイラ系から流
出する熱１１】が定常運転中のツノ１１熱停止時間中に
ついて略々−足であるところ、缶水の蒸発によってボイ
ラ系から流出する熱１．）が蒸発桐に応じて増大するの
で、蒸気）■−のｌ　−ｊｆ　Ｔｓ’＜の場合と同４・
ｐに、ボイラ系からより多くの熱）竜が奪われることと
なり、い、３し１に対しｒｌ、する第Ｓ図（５）ｋ’−
／に７Ｊ＜すように、蒸気汀−のトｌ：＝ｈ勾ｒｌ−が
急峻化するものである。

面しで、い１仮りに、第Ｓ図（Ａ）　ｇ　−／に示す＋
＋、’１点で、ｉＬ１］１１うに、第Ｓ図（ｈ：）　ｊ
’−／に坐すように、フリノゾフ１コノフロｂが「Ｏ」
に反♀、−して加熱停止時１１１１にイ淳有したと仮Ｗ
すると、蒸’ｊ＠　’ｈｔが増大し２だ’ＩＰ、ｆ七〇
′こケま、第Ｓじ；−こ１（Ａ）４’−／に丞す時点で
、第Ｓ図（１元）　ｍ　’−／にボすように、フリップ
７０ツブ６ｂ　が「／」に反転することとなるので、ｋ
ｎｌｌ：が」１・１大する以１ｉＩＪの加熱停止時間’
ｌ’ｈ２よりも知期１１１］の加熱？）正時間’ｉ’ｈ
　２　／　がｉｔ＞成される。

かかる蒸発ム１６のμ化に依存うる加）す・停止１１４
Ｊ間’ｌ’ｈ２の変化７定腋的に考察すると以−Ｆの］
ｕｉ　ｇである。

加熱停止−１１：、　１時間では、缶水の加熱がなく、
（’）式右辺の第１　ＪＪｉは答となり、内部熱エネル
ギーの変化ｄｌＪは ｄＵ＝Ｇｗ・Ｉｗ　ｄｔ　−Ｇｓ・■ｓ　＝ｄｔ　　Ｑ
Ｒｄｔ・・・・・・（ｑｌで表わされ、而して、一つの
加熱停止時間Ｔｈ２の経過に伴う内部熱エネルギーの減
分（ＵＬ−ＵＨ）Ｕｔ、　　ＬＪ＋（＝（Ｇｓ４ｓｔｎ
）Ｔｈ２−ＱＲＴｈ２・−−−−＝（１Ｂ）で表わされ
る。

０す式において とおいて、蒸発ｊ＋ｊＧ８？！−求めるとどなる。

ただし、 ■ＢＩＨ−工Ｗ そして、Ｇ８＝０における力１熱停止時１ｉｆｔ　Ｔ２
ＯはＲ となり、かかる加熱停止時間１゛２ｏは蒸発ふｔ（蒸気
負荷）が零であっても、主にボイラからの放；ｂｔ〜に
よる熱エネルギーの流出のために、上限蒸気圧から下限
蒸りｔ圧に至るまでぐこ袂する最大の加熱停止時間であ
る。

面して、蒸気負荷が無負荷の場合でもボイラ糸の加熱装
置ｉ’（は加熱時間’１１０％加熱停止時間Ｔ２０でも
ってん１統制御されることとなる。

そして、７ＭＪ−Ｈ＋２　ｕυ式で表わされる加熱Ｒ％
止待時間１”１１２と蒸発値ＧＳの関係？ｌｒ　１（’
ｌｌがするグラフが第６図で４）る。

このように、ボイラ系の加熱停止時間’］：’ｈｚも蒸
発ＪａＧｓに従って各ボイラ系個治のｌ１１４に舶定さ
れるので、加熱停止時間Ｔｈ２′ｆｃ！＋測して、これ
會ｌｂ定すれば前Ｈ［ｊα１）式に従って蒸発１ａ　ｅ
　ｓ　ｋ算出することがでさるものでるる。

続いて、第２ヅ（、第３図にもどって、加熱時間計測ｉ
ｉＩ　Ｔ　、Ｈ／、加熱期間演ｑ部ｇ−／の動作ｋ　Ｈ
ｉｅ明すれば以下の通りである。

加熱装置の１りｔ絞制御に際して、フリップフロップＡ
ｂ　の正相出力４Ｆ３号は、例えば、第３し１（Ｄ）に
ボずように、加熱時間’ｌ’ｈｌの間ｒ／Ｊとなる。

かかる正相出力’ＩＫ　＋Ｊｋ受けて、加熱時間中に限
り、プントゲート７ｂ−／が開いて、クロックパルス発
振器７ａ−／からのクロツクバルスゲカウンタクｅ　−
／　に導き、これｋ　Ｗｔ数させる。

そして、第３図υｒｊ−ｔにボすよう（こ、フリップフ
ロップＡｂが「／」から「Ｏ」に反転すると、その正相
出力信じ・「／」から「Ｏ」に反転し、プントゲート７
ｂ　−／が閉じてカウンタ７Ｃ−７へのクロックパルス
の供和か断たれ、カウンタ７Ｃ−／には、加熱時間’ｌ
’ｈｌ　ｉ表わすディジタル符号が成牛され、加熱時間
計測８１−１として出力される。

このとき同時に、フリップフロップＡｂの正相出力信号
の「／」から１−０」への反転ケ制御端子に受Ｖ」て演
′＞！Ｎ器３ａ−／は後述の演豹処理？実行する。

）、ｉ＋１４ｉｕｉ：）ｌ′Ｑ　５：ｅ　Ａ’ａ−／　
ｉＣ！　ル演心処理カ梵了Ｌり後に、前述し／ヒフリッ
プフロップ６ｂの正相出力’ｂＭ号の［／」から「Ｏ」
への反Ｖ、に隙して、トリガさ！シ、準安ボ状思・に移
行していた単安定マルチバイブレーク７ｄ−／　が安矩
状７１ｖにイ眞Ｊｉｋ　Ｌで、クリブバルス葡カウンタ
７ｃｍ／　のクリア端子に送るので、カウンタ７ｃｍ／
　はクリアされ、次１目１のｍｌ　８川に備えられる。

一方加熱時間計測：Ｘ′ｌｓ　Ｔ　Ｈｉと同構成の加熱
停止時間計測部Ｔ１ｉ、２はソリツブフロップ６ｂの補
相出力端子からのリセット仏号ｒ受は加熱停止部間’Ｉ
’ｈ２　’ｉ表わす信号Ｓ７−＋に出力し記憶裂開Δ４
　Ｔ　Ｈ２’ｔｒ：介して演纜、８、÷ｇａ−／　　に
入力される。

カウンタ７Ｃ−／がクリアされる１ｊ１」に演算器にａ
　−／は、信号Ｓ／−／及びＳ／−２からＴｂ　１４−
　Ｔｈ２ ディジタルスイッチ等よ、ジ成る百分非負荷設定器ｆｆ
ｂ　−／に予め設定されている蒸気負荷の百分年ｒ表わ
す負荷′ｉＪＬ数信号Ｓ３−／と比較し、負荷常数信号
か１＋１１えは一〇％で演算器ｇ　ａ　−／　が計算し
たＴｉ１ｌ／　（Ｔｈ＋　＋　’ｌ’ｈ２）と比較して
Ｔｈ　１／　（Ｔｈ　１　＋’ｌ”ｈ２）くコＯ％のと
き毎号Ｓｓ？ｔ−発生し、給水制イＩＷ部へ送る。

第７図は水位検出部と給水制御部ｒボすブロック図であ
る。

水位が下限水位りよｐも商い位危にある場合になよ、下
限水位ゾロープ２ａが水中に水没して、水中電極２Ｃと
の間が水？通じて導通状態となり、交流電源、２ｄに対
して第一の電流検出器：Ｌｅ。

下限水位プローブλａ１水中電極コＣから成る負何回路
が形成されるので、第一〇′亀泥流検出器２ｅＶＣ電流
が流ｆｔ、これ全検出して第一の電流検出器−〇は「／
」ｒ出力する。

そして、水位が降下して、下限水位ＬＫＪすると、下ｌ
奴水位プローブ、２ａの先端が水面から離れ、交流’ｉ
４）’、源、２ｄに対する負荷回路が遮断されるので、
第一の電流検出：＞ｆｌａｅ　　γ子見過する７４（。

流が答となり、これｒ検出し７て、第一の電流検出Ｈ’
＋ｆｒ　＋２８は「０」７出力する。

かかる第一の電流検出器、２ｅの出カイ８号の「刈かも
１−０」への反転ｔセット端子に受けてフリソゾフ［１
ツゾ３ｂ　　が［−刈にセットされ、その正相出力イト
、号に、［司から「刈に反転する。この信−シ、；〒受
けて、ドライバ３Ｃが導通状、帳となり、リレー３ｅが
励磁されて、接点３ｅ’が閉成し、ｌＬ動（幾４（ａｉ
’ｉ″、’Ｌ’ｉｉ、源が供給されるので、ボイラへの
缶水の供給が行われる。

而しで、クリップフロップ３ｂが干／」になりでいるＪ
ｔＪｉ間中、給水が続行し、水位が上昇し続ける。

やがで水位が」二限水位１（に達すると、上限水位グロ
ーブコｂが水没し、いま筐で、これが水面から離れてい
たためにＩ’Ｑ」ｋ出力していた第二の′ｔｉｐ　ｊ＋
１ｊ　検出：シ：：　２　ｆ　カｒ’Ｊ　ｋ　Ｉｌｊ　
力スルヨウＩＣｆｘる。

かかる第一二の電流検出器、２ｆの出力信号の同から［
／」への反転り：インバータ３ａにより、「／」から「
ｄへの反転に変換されて、フリップフロップ、７　ｂの
リセット端子に惧松され、これｔ　ｒｏＪにリセットす
る。

而して、フリップフロップ３ｂの正イ１１出力イハ号が
「θ」となるので、リレー３ｅが非動…状ｔすになり、
（８点３ｅ’が開１．．Ｍシ、給水が停止する。

加熱時間演舞部ざａ　−／から蒸気負仙がＴｈｘ／（’
ｌ”ｈｔ　＋　’１’ｈ２）　（２θＩんになると込ら
れる信号Ｓ、ｔｔ；ｉ、増幅器３ｆで増幅されリレーコ
イルＲｆｔ附勢する。そうすると常閉接点ｐ、ｆ−／は
開くのでフリップフロップＪｂＵセットされ、リレー３
ｅは附勢され接点３　ｅ’が閉じポンプ弘が運転され給
水がＨ始される。そして水位）°ローブコｂが水位の上
昇？検知すると１む；流検出器−２ｆは出力しその信号
によりフリップフロップ３ｂはリセットされ、リレ・−
３０は消勢され給水、ｕ　ｉ　停止される。同時に電流
検出！ｆニア、２ｆのｔＨ号ハ単安定マルチバイブレー
タ３Ｇに加えられ、接続している単安定マルチバイブレ
ーク、？Ｈからは−足時間後一定時間信号が出て閉じて
いる常開接点■尤ｆ−コ？介してフリップフロップ３ｂ
はセットされるのでリレー３ｅは附勢され給水が開始さ
れる。従って蒸気負荷が２０％以下になると上限水位プ
ローブ、２ｂのみがＮｉｂ作した後一定時口１１後に給
水が開始されるものである。単安）ｉｌマルチバイブレ
ータ３Ｈのξｊ９作時間？充分長くし７て水位が上限水
位グローブコｂがうｈ水しても働くようにしておくと、
上限水イ〜Ｌ１（よりも上方で単安矩マルチバイブレー
タ３１１の信号が切れると同時にフリップフロップ３ｂ
のセット人力はなくなり、直ちしリセットされるので給
水は停止するから、上限水位■１よりも上位？上限水位
にして水位の制御ケ行うこともできる。

第８図は本発明のタイムチャートである。切断線ＣＬの
左側は蒸気負荷率が２０％７含み２０５以上の場合であ
り、右伺Ｉは２０％以下の場合である。図において／／
は圧力スイッチのＯＮ　−ＯＦＦ　’に示す線、ｌ二は
それにより動作する加熱装置ｉｆｔのＯＮ　−ＯＦＦを
示す線、／３．／グは演算器ｇａ−／中の加熱時間タイ
マーと加熱停止時間タイマーの動作？示す線、／Ｓは缶
水水位の上下を示す線、／４．／７は上下限水位プロー
ブ、ｚｂ、ｘａ（７）！Ｉｉｌ＋作？示す線、７ｇは給
水ボンブグのＯＮ−ＯＸ”Ｆ　’（ｆ示す線、／ｑ１−
１上限水位よりも高水位奮タイマーにより制御するタイ
ムＴＭＱ／ｉ示す線である。

蒸気負荷率が加熱蛸御より１算されろ Ｔｈｘ／（Ｔｈｘ　＋　Ｔｈ２）２２０％よυ大なると
きは左側に示されるように缶水水位は上限水位Ｈと下限
水位りの間で水位線／Ｓのように変化する。

時間２ノで線／Ｉ−で示すように上限水位プローブ２ｂ
の漸水によＶ給水は停止し、蒸気負荷により水位は下り
、時間−コで線／りで示すように下限水位プローブコａ
の離水によυ線ｉｔに示すように給水が開始され、時間
、２３まで水位は上昇して同様に給水は停止される。こ
れらは加熱装置のＯＮ　−ＯＦＦとは切り　ｌｊ＋ｃ　
ｔ、て行われている。

圧カスイッグーよ＆の蒸気圧上昇による信号は時間２１
ＬＬにおいて線／２に示すように加熱値（ハｒＯＦＦシ
、線／グのように加熱停止時間の！１′算″′孕開始す
る。そして蒸気消費により圧力が下ると、時間コ３にお
いて、下限蒸気圧カケ圧力スイッチｊａは検知し加熱装
置はＯＮずイ）。そして線７３で示すように加熱時間タ
イマーは動作ｒ始め、同局に線／ダで示す加熱停止間開
タイマーはＯＦＦする。そして時間、２６まで加熱が続
き、時間コロでは圧力スイッチ５ａは上限蒸気圧力？検
出して動作し、加熱装置はＯＦＦされ、加熱時１トｆ１
タイマーは０１ｉ”Ｆ　Ｌ　、加熱停止時間タイマーは
ＯＮする。以下同様にくｖ返す。このような加熱制御は
蒸気負荷がＴｈｌ／（’ｌ’ｈｌ＋　’ｌ’ｈ２　）（
，２０％となった場合も同じである。既にのべたように
Ｔｈｌ　／　（Ｔｈｘ　＋Ｔｈ２）　＞ま削）゛す〜さ
れ、このイｌ自はほぼ蒸気負荷７表わす。

蒸気負荷が少くなると蒸発に＋ｔも少くなるので水位線
／、５−−／に示ずように水位低下の勾配が小さくなる
。蒸気負荷が２０％以下になると一回の加熱時間’Ｉ”
ｈｌとそれに続く加熱停止時間Ｔｈ２ｇより演算器ｇ　
ａ−／によＶ討鈎−されていｆｃ　Ｔｈｘ／　（Ｔｈｘ
　＋　’ｌ’ｂｚ　）は、２０％以下となるので時間３
／において既述の二うにポンプｌは駆動される。そして
単安定マルチバイブレータ３Ｇで定める一足時間３ｉま
で上限水位Ｈｋ越えて給水され、時間３３において給水
ポンプｌｌは停止し、単安定マルチバイブレータ３１−
■で定める一足時間３仏の間給水は絶たれ、水位は尚水
位Ｈ？とおり低下し、筒水位近傍の水位Ｈ，／にて給水
が開始される。この時間、？Ｓもしくはそれよりも前の
時間３６において蒸気負荷率が一７０％？越えていると
信号Ｓｓはないので左側のタイムチャートに戻るが蒸気
負荷率が２０％以下の場合は以後同様に続く。蒸気負荷
が増大して２０％ｒ越えると信号８３はなくなるのでリ
レーＲｆは消勢され、接点Ｒｆ−／、　　Ｊ（ｆ−２は
不動作状態とな９、下限水位プロ・−ブ２ａも動作する
ようになる。この場合副時でも″Ｆ限水位グローブユａ
が動作するようになるから今の水位低下もしくは水位上
昇中であれば次の水位低下時第ｇ図の左側の図に戻る。

上述の説明では蒸気負荷率の計９．は加熱時間と加熱停
止時間よυ針初−したが、同様に給水期間と給水停止期
間の給水装置の動作より計９．することができる（特願
昭Ｓクー１０７９３０号ほか）ので蒸気負荷の一計算は
加熱装置１つのＯＮ　−ＯＦＦから哨Ａ、することに限
られるものではなく常時運転中ｉｉ１”１￥できるもの
であればよい。尚水位検出はレベルスイッチにょうでも
よい。

以上のとおり、本発明は缶水水位？ｍｌ水装摺１により
　ＯＮ　−０１”Ｆ　Ｌで制御するボイラにおいて、蒸
気負荷により佑水水位の制飽１基準位置ｒ上下できるよ
うにし、蒸気負荷の小さいときＶこ缶水水位？上限水位
ｒ基準に制御できたから、水管、」二部管寄などの過熱
かなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はこの発明の構成ｘＨ設することができる
小形ゲイ２系の構成？示すブロック図、第１し１（Ｂ）
は第１図（５）におけるボイラ／のＡ−Ａ断面図、第２
図は加熱制御図、第３図、第５図は第２図における加熱
制御部の要部の波形図、第４図は加熱時間’１’ｈｉと
蒸梵邦”Ｇｓの関係？示すグラフ、第６図は加熱停止時
間Ｔｈ２と蒸発計Ｇ、８０関係ｒ示すグラフ、第７図は
水位９１；制御図、第を図は本発明のタイムチャートで
ある。 ２ａ・・・・・・下限水位検出プローブ　２ｂ・・・・
・・上限水位検出グローブ　Ｓ！・・・・・・負荷率の
信号。 特許出願人　　株式会社　荏原製作所 代理人　新　井　−部 へＩ」 □ ２９− 第１図（Ｂ） −４α

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／　缶水水位？検出して下限上限水位毎号？出力する水
   位検出手段と、下限水位信号に応答してボイラに水音供
   給する給水ポンプｒ始動させ、上限水位伯゛号に応答し
   て給水ポンプを停止させる断続制御の給水制御手段？価
   えたボイラ系において、蒸気負荷率ｋ　ｆｉｌ出する手
   段と、蒸気負荷率ヶ算出する→一段の（ｉｎ号ケ受取り
   、低負荷時に給水制御手段の上限水位信号？出力する水
   位検出手段近＠にて水位を開側ｊする手段と會備えたボ
   イラ系における水位制御装置シＡ、。