JPS60114610A - 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とにおいてボイラ缶内の液面は、蒸
気の負荷により変わり、缶水は蒸気の含有率が高いため
水位制御装置はボイラの缶外に置かれている。このため
水位制御装置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り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をよくするため、運転水
位は水管長の６０〜ｔｏ％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
内の液面が高くならず、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
水水位の低下を蒸気負荷を計測することにより缶水水位
を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実際の缶内水位を近ずけて水管、上
部管寄等の過熱を防止することができる装置を提供する
ことを目的とする。

本発明はボイラの蒸気負荷計測装置を備え、ボイラの蒸
気負荷に反比例させて運転缶缶水位を上昇させる水位制
御装置を備えてなるものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

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ｌはその断面が示されている。第
１図（Ｂ）は第１＠（６）ζこおけるＡ−Ａ断面図であ
る。

図において、ボイラｌの内部は壁／ａの内周面に沿って
多数の水管／ｂが立設され、水管／１）は中空筒状体か
ら成り、その下端部は環状の下部管寄せ１０（氷室）に
、そして、その上端部は同じく環状の上部管寄せ／（１
（蒸気室）にそれぞれ連通し、下部管寄せ１０及び水管
／１）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／ｆ
３が形成され、その上部には、電動機／ｆで駆動される
ブロア１ｇに連通する風道／ｈが設けられ、風道ｌｈ内
には、ノズル棒１１と電極棒ｌｊが垂設される。

燃焼室ｔｅの下端部は、多数の水管／ｂ間の中空部を経
て煙道／ｋに連通する。上部管寄せｌｄからは、連通管
／Ｊが壁／ａ外に延びて下部管寄せ１０に連通ずる。

連通管／Ｊ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／ｍと水位検出部λ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
給水ポンプグを駆動する電動機４ｔａに接続される。給
水ボンプダ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１０に連通する。

更に、連通管１１の上部には、圧力検出部３が接続され
、その出力端子は加熱制御部乙に接続される。加熱制御
部６からは、制御信号線Ａ’ａ％４’Ｏが延びて電動機
／ｆ、電極棒ｔ３燃料ポンプ６１．１のそれぞれに接続
される。燃料ポンプＡ’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１１に連通ずる。

そして、下部管寄せ１０からはブロー管／ｎが延びて、
ブローコック／ｐを介して図示しない排水路に連通し、
上部管寄せ／（ｌからは蒸気管／ｑが延びで図示しない
所望の蒸気負荷に連通する。

上記ボイラ系の構成では、蒸気を発生させるに際しては
、電動機／ｆでもってブロア／ｇを駆動して風道ｌｈ内
に空気を圧送しつつ電極棒ｌｊ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ｌｅ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ｌθ下端部から水管／１）の
中間部に進入し、これを通過して煙道／ｋに至り排気さ
れる。この間に熱交換が行われて水管／１）中の缶水が
加熱されて蒸気となり、これが上部管寄せ／（Ｌにて果
状−１蓄積され、蒸気管／ｑを通じて蒸気負荷に供給さ
れるものである。

そして、力■熱制御に関しては、上部管寄せ／（１内の
蒸気圧を連通管／Ｊを通じて抽出して圧力検出部３に供
給し、圧力検出部ｊは上部管寄せ／（ｌ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、上限蒸気圧信号を加熱制御部乙
に送る。

加熱制御部６は、蒸気の消費が続行して上部管寄せ／（
Ｌ内の蒸気圧が降下し、下限蒸気圧信号を受けたときに
は、制御信号線６　＋　ａを通じて電動機／ｆを始動さ
せて、ブロア／ｇでもって風道／ｈを空気パージしてか
ら制御信号線ｔ、　Ｉ　ｂを通じて電極棒ｌｊに高電圧
を印加するとともに、制御信号線６１Ｃを通じて燃料ポ
ンプ４（ｌ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ｊから上限蒸気圧信号
を受けたときには、制御信号線６　＋　ｃを通じて燃料
ポンプ＆＋（ｌ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、燃焼ガスの排出を待って制
御信号線ｔ、　＋　ａを通じて電動機／ｆを停止させて
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
気圧を上下限蒸気圧として予め設定された測圧力値の間
の圧力値をこ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／ｆ、燃料ポンプＡ’ｄ
の始動・停止制御、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、連通管／Ｊ内の気水境界面、
すなわち、水管／ｂ中の缶水水位の変化を水位検出部コ
に伝達し、水位検出部コは缶水水位が予め設定された下
限水位に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、蒸気の消費により水管中の缶水水位が
降下し、水位検出部−から下限水位信号を受けたときに
は、電動機４ｔａを始動させて給水ボンプダでもって下
部管寄せ１０を通じて水管／１）への給水を開始させ、
給水が続行して缶水水位が上昇し、水位検出部コから上
限水位信号を受けたときには、電動機４Ｉａを停止させ
て水管／１）への給水を断つ。

而して、給水の断続制御でもって、水管／１）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゛ンク／ｐを開
くことにより、排水管／ｎを通じて下部管寄せＩＣ及び
水管／１）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／ｇｓ風道／ｈ、ノズル棒１１、電極棒ｔ
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／１）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、加熱制御部６も加熱装置を断続するも
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の一例をのべ
る。本発明では蒸発量をめることは必要でなく蒸気負荷
を全負荷に対する百分率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
提案法であり、その割合により蒸気負荷を知ることがで
きる。第一図は加熱制御部と加熱時間計測部、加熱停止
時間計測部及び給水制御部を示す制御ブロック図である
。

圧力センサ３ａは連通管／Ｊを通じて導かれた上部管寄
せ／ｄ内の蒸気圧に応答して、これに対応する蒸気圧信
号Ｓθを出力するものであるところ、いま、第３図（５
）ａ−／に示すように蒸気圧が下限蒸気圧ＰＬよりも高
い場合には、基準電圧源＆ｄから供給される下限蒸気圧
Ｐ、に対応する蒸気圧信号Ｓθの下限設定値に等しい基
準電圧Ｖ、よりも蒸気圧信号ＢＱ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３ｂは第３図（０
）ｂ　−ｔに示すようにｒ／Ｊ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（Ｂ）ｃ　−ｉに示すように、下限蒸気
圧ＰＬに達すると、蒸気圧信号Ｓθが基準電圧ＶＬより
も小さくなるので、これを検出シて第一のコンパレータ
３ｂは第３図（０）＋Ｌ−ｔに示すようにｒ７Ｊを出力
する。

かかる第一のコンパレータ３ｂの出力信号のｒ／Ｊから
ｐ」への反転をセット端子に受けてフリップフロップ６
ｂがｒ／Ｊにセットされ、その正相出力信号は、第３図
（Ｄ）　ｅ　−ｔに示すように「Ｏ」からｒ／Ｊ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
、リレールθが励磁されて、接点６０′、６ｅ”、６θ
°°゛が閉成し、電動機／ｆ、電極棒ｔｊ１燃料ポンプ
ＡＩ（ｌに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ｒ／Ｊになっている期
間中、加熱が続行し、第３図（Ａ）ｆ　−ｔに示すよう
に蒸気圧が上昇し続ける。

やがて、第３図（６）ｇ−／に示すように蒸気圧が上限
蒸気圧ＰＨに達すると、いままで、蒸気圧信号ＢＱが、
基準電圧源５ｅから供給される上限蒸気圧に対応する蒸
気圧信号ＢＱ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（Ｂ）ｈ　−ｔに示すように
、「θ」を出力していた第二のコンパレータ３ａが第３
図（Ｂ）　ｉ　−ｔに示すように、ｒ／Ｊを出力するよ
うζこなる。

カカる第二のコンパレータ３ｃの出力信号の「θ」から
ｒ／Ｊへの反転はインバータ６ａにより、ｒ／Ｊから「
０」への反転をこ変換されて、フリップフロップ６ｂの
リセット端子に供給され、これを「θ」にリセットする
。

而して、第３図の）ｊ−／に示すように、フリップフロ
ップ６ｂの正相出力信号が「θ」となるので、リレー６
ｅが非励磁状態となり、接点ｔθ１゜６θ”６　ｅ　Ｉ
ｌ＋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Ｔｈ１（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Ｔｈｚ
　（以下加熱棒よ時間という）は、フリップフロップ６
ｂが「Ｏ」になっている時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（Ａ）ｋ　−ｉ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Ａｂが「Ｏ」に留まって、加熱停止時間Ｔｈ２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と下限蒸気圧ＰＬの間に保たれる。

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、缶水の供給によっ
てボイラ系に流入する熱量と、加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
より多くの熱量が奪われることとなり、第３図（５）ｆ
ｌ　、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、いま仮りに、第３図（Ａ）ｃ　−／ζこ示す時
点で、同時に、第３図に）ｅｌ　／　に示すように、フ
リップフロップ６ｂが「／」に反転して加熱時間Ｔｈ＋
の２時間ｉこ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　’　−ｉに示す時点で、第
３図（Ｅ）　ｊ　’　−ｔ　に示すようにフリップフロ
ップＡｂが「θ」に反転することとなるので、蒸発量が
増大する以前の加熱時間Ｔｈ１よりも長時間の加熱時間
Ｔｈ１′が形成される。

かかる蒸発量の変化に依存する加熱時間Ｔｈ１の変化を
定量的に考察すると以下の通りである。

一般に、ボイラ系が保有する内部熱エネルギーの変化ｄ
Ｕは、 ｄＵ　＝ηＢ−Ｈｕ−ｄｔ＋ＧＰ工、６（１１；　Ｇ、
＠工ｓ’ａｔ−ＱＲ・ｄｔ　・−・・（１） で表わされる。

ただし、 η・・・・ボイラ効率（放熱損失を除く）Ｂ・・・・燃
料の発熱量 Ｈｕ・・・・燃料消費量（流量） Ｇ、・・・・ボイラへの給水量（流量）１ｗ１」・給水
のエンタルピ Ｇ、・・・・蒸発量（流量） 工８・・・・蒸気のエンタルピ Ｑｎ・・・・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
よりボイラ系に流入する熱量を、第２項は缶水の供給に
よりボイラ系に流入する熱量を、第３項は缶水の蒸発に
より、ボイラ系から流出する熱量を、第を項は放熱によ
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
水量は小量である。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ＰＴ、に対応して加熱時間Ｔｈ１の開始
時点に詔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Ｔｈ＋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
ＵＲのそれぞれが各ボイラ系固有の値に特定されるもの
である。

そこで、（Ｉ）式に基づいて一つの加熱時間Ｔｈ＋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
（Ｕｎ　Ｕｂ）は Ｕ、−ＵＴ−＝＝（η”　Ｂ’　”　ｙ　）　Ｔ　ｈ　
１＋（Ｇ　ｙ　＊工、）Ｔｈ１で近似される。

実際上、上下限蒸−気圧ＰＨ１ＰＬの差は大きくはない
ので、簡便のために、上下限蒸気圧壷こ対応するエンタ
ルピの平均値工ｓｔｎを算出してより＝工”ｉｎ　ｃ！
：おくと、（２）式は−ＣＧｇｅ工５１ｎ）Ｔｈ１−Ｑ
、１＠’ｆｈ１目−＊（３）となる。

更に、加熱時間Ｔｈ＋について考察してみると、一つの
加熱時間Ｔ１４１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、給水期間中は蒸発量（流量）を上回る給水
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
量）は零となる。

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（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、 ＪＧｗｄｔ　＝Ｇ　Ｂ　Ｔｈ　１　吻・・・（４１が成
立する。

そして、（３）式と（４）式から蒸発量０日をめるとな
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
系個有の定数である。

而して、（５）式において ａ＝ａＢ−ｃＲ・・・・（６） とおくと、蒸発量Ｇ８は ｖ ＧＢ；０−ｍ−−１１（７） ｈｗ で表わされる。

そして、０は加熱時間Ｔｈ１が無限大（連続加熱）の場
合の蒸発量、すなわち、各ボイラ系個有の最大蒸発量を
表わす。

また、ａ８＝θ４こおける加熱時間’Ｉ’ｔｏはｖ １ｏ　ｃ＝ａ（８１ となり、かかる加熱時間Ｔ１ａは蒸発量（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
エネルギーを補って、ボイラ系を運転状態に維持するた
めに必要な最小の加熱時間である。

そして、前記（７）式で表わされる加熱時間Ｔｈ＋と蒸
発量ＧＩｉの関係を例示するグラフが第１図である。

このように、ボイラ系の加熱時間Ｔｈ１は蒸発量Ｇｓに
従って各ボイラ系個有の値に特定されるので、加熱時間
Ｔｈ１を針側してこれを特定すれば、前記（５）〜（７
）式に従って蒸発量ＧＢを算出することができるもので
ある。

次に、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７！Ｊ）ら流
出する熱量が定常運転中の加熱停止時間中について略々
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３図（Ａ）ｋ’　−ｉ　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３図（６）ｇ−／に示す時点で
、同時に、第Ｓ図（ト）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Ｓ
図（Ａ）Ｊ’　−ｉ　に示す時点で、第Ｓ図（Ｈｌ）ｍ
’−／に示すように、フリップフロップ６ｂがｒ／Ｊに
反転することとなるので、蒸発量が増大する以前の加熱
停止時間Ｔｈｚよりも短期間の加熱停止時間Ｔｈ２　’
が形成される。

かかる蒸発量の変化に依存する加熱停止時間Ｔｈ２の変
化を定量的に考察すると以下の通りである。

加熱停止時間では、缶水の加熱がな（、（１）式右辺の
第１項は零となり、内部熱エネルギーの変化ｄｕは ｃｌｕ＝＝Ｇ、　＊工Ｗ’１ｔ−０８”工ｓ・ｄｔ−Ｑ
＊６ｃ　′＝・・（９１で表わされ、而して、一つの加
熱停止時間Ｔｈ２の経ｉに伴う内部熱エネルギーの減分
（ＴＪｒ、−ＩＴＨ）は ＵＬ−ＵＨ：（Ｇｓ−工５１ｎ）Ｔｈ２−Ｑ、１Ｔｈ２
　−−−−Ｑ（ｌで表わされる。

（１１式において とおいて１、蒸発量ＧＢをめると となる。

υ１ｖ＝　＝Ｏｙ　−−−−（ｉｉリ ーエ５ｌｎ−工Ｗ ェ５ｉｎ−〇　＃　＠　＠　１１　（／／ｂ）しＲ となり、かかる加熱停止時間Ｔ２０は蒸発量（蒸気負荷
）が零であっても、主にボイラからの放熱による熱エネ
ルギーの流出のために、上限蒸気圧から下限蒸気圧に至
るまでに要する最大の加熱停止時間である。

而して、蒸気負荷が無負荷の場合でもボイラ系の加熱装
置は加熱時間Ｔ１１１．加熱停止時間Ｔ２０でもって断
続制御されることとなる。

そして、前記１式で表わされる加熱停止時間Ｔｈ２と蒸
発量Ｇ８の関係を例示するグラフが第６図である。

このように、ボイラ系の加熱停止時間Ｔｈ２−も蒸・発
量Ｇ、に従って各ボイラ系個有の値に特定されるので、
加熱停止時間Ｔｈ２を計測して、これを特定すれば前記
１式に従って蒸発量ＧＢを算出することができるもので
ある。

続いて、第２図にもどって、加熱時間計“ｊ部ＴＨ／、
加熱期間演算部ざ−７の動作を説明すれζｆ以下の通り
である。

加熱装置の断続制御に際して、フリ゛ンプフロツプ６ｂ
の正相出力信号は、例えば葛３図（Ｄ）　ｆこ示すよう
に、加熱時間Ｔｈ１の間ｒ／Ｊとなる。力１かる正相出
力信号を受けて、加熱時間中に限り、アントゲ−）７１
）−／が開いて、クロ゛ノクノ々ルス発振器りａ−／か
らのクロックツ寸ルスを力・ウンタ７０−／に導き、こ
れを計数させる。

そして、第３図（Ｄ）ｊ−／に示すように、フリ゛ンプ
フロツプ６ｂが「／」から「Ｏ」に反転すると、その正
相出力信号ｆ”／Ｊから「Ｑ」に反転し、アンドゲート
７１）−／が閉じてカウンタ’７０−／へのクロックパ
ルスの供給が断たれ、カウンタ７Ｑ−／には、加熱時間
Ｔｈ１を表わすディジタル符号力大成生され、加熱時間
信号５１−１　として出力される。

このとき同時に、フリップフロップ６ｂの正相出力信号
の「ｌ」から「０」への反転を制御端子に受けて演算器
ｇａ−／は後述の演算処理を実行する。

上記演算器ｆｆａ−／による演算処理が完了した後に、
前述した−７　リップフロップ６ｂの正相出力信号のｒ
／Ｊから「０」への反転に際して、トリガされ、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て、クリアパルスをカウンタ７０−
／のクリア端子に送るので、カウンタ７０−／はクリア
され、次回の計測に備えられる。

一方加熱時間計測部ＴＨ／と同構成の加熱停止時間計測
部ＴＨＪはフリップフロップ６ｂの補相出力端子からの
リセット信号を受け加熱停止時間’ｌ”ｈ２を表わす信
号５２−１　を出力し記憶装置ＭＴＨ−を介して演算器
ざａ−／に入力される。

カウンタ７０−／がクリアされる前に演算器、ｊｊａ−
／は、信号５１−１及び５１−２から、負荷状態信号 を計算して出力して給水制御部Ｊに送る。

水位検出部２は連通管２１によりボイラ缶体中より缶水
を導いた水位検出箱体、２ａ中に水位の変動範囲内に常
に先端部が着水して固設された水位検出電極、２℃と、
水位検出電極、２ｂより離れて固設された水中電極、２
Ｃと、その一つの端子が水中電極−２０に接続され、他
の端子が電流電圧変換器、２Ｅ１の一つの端子に接続さ
れた電源２ｄと、電源、２（ｌに接続された端子とは異
なる端子が水位検出電極λｂに接続された電流電圧変換
器、２ｅとからなる。

水中電極、２Ｃと水位検出電極、２１）の間の抵抗値は
缶水の固有抵抗が一定とすると水位検出電極２ｂの液中
の長さ１の関数となる。水中電極、２ｃ−電源、２ｄ−
電流電圧変換器コｅ−水位検出電極、２ｂ−缶水一水中
電極、２０と構成される負荷回路を流れる電流は水位検
出電極λｂの液中の長さ１の大小に従って増減し、電流
電圧変換器コＣの出力の水位信号Ｓ／　は該負荷回路を
流れる電流値に比例して変化するものである。

給水制御部３は電流電圧検出器コｅの出力端子にその一
つの入力端子が接続され、演算器ｇａ−／の出力端子に
ＤＡ変換器３０を介してその基準電圧入力端子に接続さ
れたコンパレータｊａと、電流電圧検出器、２ｅの出力
端子にその一つの入力端子が接続され、演算器ざａ−／
の出力端子にＤＡ変換器３ｅ及び接地された可変抵抗３
ｆを介してその基準電圧入力端子に接続されたコンパレ
ータ３ｂと、コンパレータ３ｂの出力端子にそのセット
端子が接続され、コンパレータ３ａの出力端子にインバ
ータ３Ｃを通じてそのリセット端子が接続されたフリッ
プフロップ３ｄ七、フリップフロップ３ａの正相出力端
子にドライバ３ｇを通じて一端が接続され、他端が電源
３１に接続されたリレー３ｈとからなり、リレー３ｈの
接点、？ｈ−／は給水ポンプダの駆動電動機４＜ａへの
給電線４ｔｂ中に挿入されている。

コンパレータ３ａは水位信号Ｓ／と演算器ｆａ−／から
出力されたデジタルの負荷状態信号５Ｌｔ−ＤＡ変換器
３ｅにて変換したアナログの負荷状態信号ＳＬ’から可
変抵抗３ｆに用Ｇ）ら第１る接地抵抗により生°する信
号ＳＬ’／とがＳＬ’／＞Ｅｌ／のとき動作して「θ」
を出力する。コンパレータ３ｂは水位信号Ｓ／とアナロ
グの負荷状態信号ＳＬ’から可変抵抗３ｆを通じて供給
される該信号電圧の降下分を差引いた信号ＳＬ’２とカ
ニＳＬ’！（８／のとき動作しｒ／Ｊを出力するように
なっている。

従って、今水位検出部コの水位が設定下限水位りに達す
るとコンパレータ３ｂは「Ｏ」を出力し、フリップフロ
ップ３ｄのセット入力はｒ／Ｊから「Ｏ」に変化しフリ
ップフロップ３ｄは正相出力ｒ／Ｊを出力しドライバー
３ｇを通じてリレー、７ｈを附勢する。リレー接点３ｈ
−／は開成し、電動機ｐａは回転して給水ポンプグは運
転されて缶水の供給が行われる。缶水の供給をこより水
位が上昇し、上限水位Ｈに達するとコンｔＮｌｌレータ
３ａは出力「Ｏ」から「ｌ」に変り、インノく一夕３Ｃ
にてｒ／Ｊから「０」に変換されてフリップフロップ３
ａのリセット端子に加えられ、フリ゛ンプフロツプ３ｄ
はリセットされ、リレー３ｈは消勢され給水は停止する
。

缶水の供給は蒸気負荷よりも充分大きくとられているの
でか＼る給水は断続して行われ水位検出部コにおける水
位は上下限水位間を往復動して変化する。

第７図は第２図の動作を示すタイムチャートである。図
において第７図（５）は蒸気負荷の状態を示す。この例
は蒸気負荷が時間と共に線形に減少している例である。

こ＼で負荷状態信号ＳＩ。

を連続量として表現しであるのは次の理由による。蒸気
負荷は現実に連続量であったとしても負荷状態信号ＳＬ
は燃焼の断続により直線状態にならない。然し燃焼の断
続は傾向線との差は少なく、又、このような断続線を演
算器ｆｆａ−／により傾向線として平滑化することがで
きることは周知のことである。

負荷状態信号ＳＬはアナログの負荷状態信号８Ｌ’に変
換され、夫々可変抵抗３ｆを用いてコンパレータ３ａの
基準電圧とコンパレータ３ｂの基準電圧に差を設けであ
るのでコンパレータ、７ａへは［り図（Ｂ）　ｃ　ｓ　
コンパレータ３ｂへは第７図（Ｂ）　ｄに示すように負
荷状態信号ＳＬに比例して各時間において等間隔をおい
て基準電圧線となる。第７図（Ｃ）に示すようにこのよ
うなコンパレータＪＩＬ、ｊｂの基準電圧の設定により
水位検出電極２ｂが検出する上限水位Ｈ１下限水位りは
夫々コンパレータ３ａ、Ｊｂの基準電圧線Ｃ２ｄに従っ
て変化する。

時間Ｔ／　まで蒸気負荷により第７図（０）（！−／に
示すように低下して来た水位は時間Ｔ／において第７図
（０）　ｃ−コ　に示すように下限水位りに達するから
、第７図（ト）ｅ−／　に示すようにコンパレータ３ｂ
はｒＯＪを出力し、フリップフロップ３ｄはセットされ
、給水ポンプダは第７図（Ｆ）ｆ−ｌに示すように運転
され給水が開始されるから、時間Ｔ／からＴ２まで水位
は第７図（０）ｃ　−、？に示すように上昇する。そし
て時間Ｔ２において第７図（０）ｃ−ｅで示すように第
７図（Ｃ）ｃ　＝　８で示される蒸気負荷が一定の場合
の上限水位Ｈよりも高い上限水位Ｈにおいてコンパレー
タ３ａの出力信号は「Ｏ」からｒ／Ｊに変り、インバー
ターＪａを介してｒ／Ｊから「θｊに変換され、フリッ
プフロップ３ｄはリセットされ、第７図（Ｆ）ｆ−一に
示すように給水は停止される。時間’ＩＪからＴ３まで
蒸気負荷により第７図（（３）ａ−６に示すように水位
は低下し、時間Ｔ３において第７図（０）Ｑ−７に示す
ように第７図（０）　ｃ−２に示した下限水位りよりも
高い下限水位りにおいてコンパレータＪｂは「／」から
［θコに変り、第７図（７）θ−コに示すようにフリッ
プフロップ３ｄはセットされ、第７図ＣＦ）ｆ−３に示
すように給水が開始される。

以下同様にして時間Ｔ３から’ｌまで給水され、時間Ｔ
ＩＩからＴ５は給水なく蒸気負荷により水位は低下し、
時間Ｔｊ−からＴ６まで給水、時間Ｔ６からＴりまで無
給水、時間Ｔ７からＴｊまで給水、時間ＴｆからＴ９’
まで無給水、時間Ｔ９からＴ１０まで給水、時間Ｔ１０
から時間Ｔ／／まで無給水、時間／／から時間／２まで
給水・・・・と続く。か＼る給水時間は蒸気負荷の減少
につれて （ＴコーＴ　／　））（ＴＪ−ＴＪ　））・・・・〉（
Ｔｉコーｌ／）〉・−１１ となり無給水時間は蒸気負荷の減少につれて（ＴＪ−Ｔ
、２）〈（ＴＪ−ＴＩＩ）＜・・・・く（ＴＩＩ−Ｔ／
θ）〈ψ■」・ となる。

そして上限水位Ｈ１下限水位りは蒸気負荷に反比例して
上昇するから、水位検出部コの缶水水位は蒸気負荷の大
きな場合は上下限水位共低く、蒸気負荷の小さい場合は
上下限水位共高くなるように変化する。

第７図の例では蒸気負荷が次第に減少する場合をのべた
が、一般に上下限水位ＨＬが蒸気負荷に反比例して変化
するものであり、蒸気負荷の変動は第７図の例に限られ
る訳ではない。

上述の説明では負荷状態信号の計算は加熱時間と加熱停
止時間より計算したが、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算することができる（特願昭Ｓ
クー１０７９．７０号はか）ので蒸気負荷の計算は加熱
装置の断続から計算することに限られるものではなく常
時運転中計算できるものであればよい。

以上のとおり、本発明は缶水水位を給水装置により断続
して制御するボイラにおいて、蒸気負荷により缶水水位
の制御基準位置を上下できるようにし、蒸気負荷の小さ
いときに缶水上下限水位を上昇させ、蒸気負荷の大きい
ときに上下限水位を低下するように制御できたから、水
管、上部管寄などの過熱がなくなる。

実施例では断続制御のボイラに関して説明したが、燃焼
が比例制御のものにおいてもこの水位制御装置はそのま
ま適用できる。その場合負荷状態信号として圧力発信器
からの信号などを使用すればよい。（信号がアナログ量
であればＤＡ変換しなくとも電圧変換だけしてやればよ
い。）

【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（ロ）は
第１図（Ａ）のＡ−Ａ断面図、第２図は本発明の実施例
の制御図、第３図、第Ｓ図は第一図における加熱制御部
の要部の波形図、第７図は加熱時間Ｔｈ１と蒸発量Ｇｓ
の関係を示すグラフ、第６図は加熱停止時間Ｔｈ２と蒸
発量Ｇ。 の関係を示すグラフ、第７図は実施例のタイムチャート
である。 、２１）・・水位検出電極　、３ａ、３ｂ・・コンパレ
ータ　３ｄ・・フリップフロップ　５Ｌ−−負荷状態信
号。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代理人　新　井　−部 第１図ｆＡ） 」 第１図ＣＢ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／　缶水水位を検出して下限上限水位信号を出力する水
   位検出手段と、下限水位信号に応答してボイラに水を供
   給する給水ポンプを始動させ、上限水位信号に応答して
   給水ポンプを停止させる断続制御の給水制御手段を備え
   たボイラ系の水位制御装置において、蒸気負荷率を算出
   する手段と、蒸気負荷率を算出する手段の信号を受取り
   、蒸気負荷の変化と反対方向に上下限水位を変化させる
   ように制御する手段とを備えたボイラ系における水位制
   御装置。