JPS60144652A - 堆積石炭の自然発火監視システム - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、例えば石炭の如（、堆積すると自然発火す
るおそれのあるものの状態を監視するシステムに関する
。

〔従来技術とその問題点〕

例えば、石炭を使用する石炭焚火力発電所等においては
、石炭を貯蔵すべく屋外または屋内の貯炭場に長時間堆
積した状態にしておくことがあるが、かかる場合には、
堆積時間が経過するにつれて徐々に温度が上昇し、水分
も減少して遂には自然発火に至るおそれのあることが知
られている。

このため、従来はブルドーザ等を用いて石炭パイルを定
期的に転圧（圧縮することにより、酸素の供給を遮断す
る。）する圧縮貯炭の方法を採って、温度上昇を抑える
ようにしたり、保守者が常時巡回監視し、異常を発見し
たら直ちにブルドーザで掘削、転圧を行なうとともに散
水する等して自然発火を防止するようにしている。この
ような方法は、貯炭場が小規模な場合にはまだしも、大
規模なものになると実質的に不可能となることから、こ
れにかわるものとして、例えば特開昭５６−１６８１２
９号公報に示されるものが提案されている。

これは、例えば石炭パイル内の複数位置にそれぞれ測温
センサを差し込んでおき、その位置の所蝋深さ部分の温
度を直接測定し、この測温情報を別の場所に設けたデー
タ収集装置にて集中監視することにより、保守者による
巡回作業を不要にして石炭パイル内部の温度上昇を的確
に監視し、自然発火を未然に防止するものである。しか
しながら、この装置は、温度情報のみに着目しているに
過ぎず、したがって、末だ充分な監視が行われているも
のとは云い難い。つまり、上述の如き自然発火の現象は
、単に温度のみでなく水分の含有量にも関係があること
が明らかにされているからである。

この問題を克服すべく、次のような方法が提案１されて
いる。すなわち、貯炭パイル内へ温度検出器と水分検出
器とを挿入し、これらの測定情報から自然発火を監視し
よ５とするものである。ここで用いられる水分検出器と
しては、原□理的には種々のものが考えられるが、いず
れにして□も石炭パイル中に挿入して計測するのに適し
たものは少なく、所要の測定精度が得られないという欠
点を有している。また、適切な水分検出器が得られたと
しても、この方法では、温度検出器による計測位置と水
分検出器による計測位置とを合致させることは難しく、
場合によっては互いに殆んど関係のない位置または部分
の情報を収集する結果ともなりかねず、その結果、正確
な監視情報が得られない、という難点を有している。

〔発明の目的〕

この発明はかかる事情のもとになされたもので、大規模
な貯炭パイルに対しても、所定位置の所定深さ部分の温
度と水分と番簡単かつ正確に測定し、これらの情報にも
とづいて貯炭パイルの監視を行なうことにより、正確で
信頼性の高い監視システムを提供することを目的とする
。

〔発明の要点〕

その要点は、貯炭パイルに対して挿抜可能に形成された
長尺の保護管内に水分検出器と温度検出器とを並設して
な、るセンサ（以下、複合センサともい５゜）を用いて
温度と水分とを同時計測するとともに、該センサに設け
られた変換器および堺信器等により適宜な信号に変換し
て監視装置へ伝送し、監視装置にて少なくともこれら温
度、水分情報を収集、処理することにより石炭パイルの
状態を容易かつ正確に把握しうるよ５にした点にある。

。 〔発明の実施例〕　。

第１図はこの発明の実施例を示す全体構成図、第２図は
複合センサの内部構造を示す構成図、第２Ａ図は複合セ
ンサの電極部の構成を示す構成図、第６図は複合センサ
の電気的な接続構成を示すブロック図、第４図は中継装
置の構成を示すブロック図、第５図はデータ収集装置の
構成を示すブロック図である。

第１図において、１は貯炭パイル、２は複合センサ、４
は中継装置、６はデータ収集装置である。

複合センサ２は、倒木ばステンレス製のパイプ材（保護
管）２０からなり、貯炭パイル１に対して挿抜が容易と
なるように先鋭な先端部２１を有する一方、潜り止めを
剪ねた取っ手２２が設けられていて、広大な貯炭パイル
１の複数箇所に所定深さ迄挿入され、その内部の温度オ
ｄよび水分を測定する。その長さは２〜３ｍ程度に選ば
れるが、これは石炭パイルの表面からこの深さの部分が
最も高温となり、自然発火し易いからである。なお、測
定領域の石炭を燃焼させるべく払出しを行なつときは、
その前に該当するセンサ２を抜き取っておくことは云う
迄もない。また、この複合センサ２は、データ収集装置
６からの指令を受信して計測情報を含む所定の情報を送
信するための送受信回路３を備えている。中継装置４は
、複合センサ２からのデータ、またはデータ収集装置６
からの指令を、音声信号から無線信号または無線信号か
ら音声信号にそれぞれ変換してデータ収集装置６または
複合センサ２へ伝送する。データ収集装置６は、中継装
置４を介して所定の指令を発することにより、各複合セ
ンサ２からのデータを収集し、所定の演算処理をして石
炭パイル１の状態を監視する。なお、このデータ収集装
置６は、さらに上位計算機と接続され、一括して監視、
制御されるが、上位計算機から切り離しても運用可能で
あるように、表示、記録または印字が可能な如（構成さ
れ、これによって安全な管理ができるようにさＪじＣい
る。

複合上ンーリ”２の内部構造は第２図に示されるように
、検出部２３に対して先端部２１とジヨイント部２５と
が互いにネジ２４により結合されて構成される。検出部
２５の内部には１対の電極２３２゜２３３が設けられ、
これらの間に水分を吸収、脱湿する、例えば石膏の如き
物質２６４が充填されて水分検知部が形成される。２６
５は水分を吸脱湿うるための貫通孔であり、保眼管２０
の検出部２３と対応する位置に複数個穿設される。した
がって、検出部２６が石炭内に挿入されると、石炭中の
水分は貫通孔２６５および石１ｔＦ２３４を介して浸透
して水分の平衡状態が保たれ、これにより水分計測が行
なわれる。つまり、水分の含有量によって電４’啄２６
２，２３３間の抵抗値が変化するので、これをブリッジ
法等により計測して水分含有量をめるものである。々お
、２３１社検出部本体、２６は絶縁部であって電極２３
２．２＋３と保護管２０、本体部２３１およびジヨイン
ト部２５とを電気的に絶縁するために設けられている。

また、複合センサを石炭パイルから抜き出して大気中に
放置すると、石膏内の水分は蒸発し、再び使用用能な状
態に復元する。さらに、電極部は第２Ａ図に詳しく示さ
れているように、その一方は、例えばシース形熱電対２
３６′からなる測温体の表面に金メッキを施して形成さ
れているので、これによって温度検知部と水分検知部と
の双方を備えた複合センサが構成される。つまり、温度
検知部の表面を水分検知用電極の一部として共用するこ
とにより、材料を節約し、スペースの融通を図るもので
ある。

なお、このように構成される温度検知部および水分検知
部を、第２Ａ図の如（、符号２５ｂおよび２３ｃで表現
することへする。また、複合セ／す２　′は、石炭内の
如き苛酷々状況下で使用されることから、水密、気密と
なるように構成されるとともに、送受信回路３を収納す
る収納箱については、粉じん、防爆等を充分考慮して構
成される。さらに、温度検知部は、保護管の先端部近傍
でなく所望の位置に設けることが可能であり、その数も
１つとは限らないものである。なお、第３図の温度検知
部２３　ａ　ｆｑｌ：、２３ｂとは別のものであり、例
えば、保護管の中央部付近に設けられて、同一位置の！
Ａ＆、Ｌ深さ部分の温度を調べることにより、その位置
の温度勾配を測定するものである。

セン・す°２の所定位置に一体的に取り付けられる送受
信回路３は、第６図に詳しく示されるように、ｊ−声変
換部３１、データ切替部３２、電源部６３およびデータ
伝送部′５４等より構成され、センサ２の検出部２３と
電気的に接続される。なお、６５はアンテナである。変
換部３１は変換器ろ１ａ〜３１ｃからなり、温度検知部
（熱電対）２５ａ、２５ｂからの温度差に応じた熱起電
力および水分検知部２３ｃかもの水分量に応じた抵抗値
をそれぞれ所定の電圧信号に変換し、データ切替部６２
は変換部５１からの測定情報を順次選択し、伝送に適し
た信号、例えば電圧−音声周波数信号に変換してデータ
伝送部６４へ送出する。電源部３５は、電源制御部６ろ
ａおよび蓄電池３３ｂ等から構成され、該蓄電池３３ｂ
は、取外し可能なようにコネクタを使用するとともに、
別途設けられている充電器によって充電可能な如くされ
る。また、電源制御部５５ｍは、電源を安定化するとと
もに、伝送部６４（受信部６４ｂ）を介して伝送指令を
受信したときのみ変換部３１、データ切替部６２および
送信部５４ａ等へ電源を供給する如く制御を行ない、こ
れにより蓄電池３３ｂの消耗を極力無くすようにしてい
る。データ伝送部３４は、データ切替部６２かも送られ
てくる信号をさらにデータ収集装置へ送信する送信部３
４ａと、データ収集装置からの伝送指令を受信する受信
部５４ｂとを有し、これらは、アンテナ共用回路３４ｃ
を介してアンテナ６５と接続されている。送信部５４ａ
は、変調回路、高周波増幅回路等を備え、測定信号を含
む所定の信号を、例えばＶＨＦ帯域の信号にし、アンテ
ナ共用回路５４ｃおよびアンテナ３５を介して電波とし
て送出する。受信部５４ｂは高調波増幅回路、復調回路
等からなり、各センサに割当てられた個別の伝送指令信
号を受信すると、電源制御部５３ａ　をしてデータ変換
部６１、データ切替部３２および送信部５４ａ等を動作
させ、所定の情報をデータ収集装置へ伝送する。

中継装置４は第４図に示されるように、増幅器４１．４
６、送信部４２、アンテナ共用回路４３、分配器４４、
受信部４５および電源部４７等より構成される。なお、
４８はアンテナである。□すなわち、データ収集装置６
からの伝送指令信号は、増幅器４１を介して送信部４２
に与えられ、ここで変調、高周波増幅が行なわれた後、
アンテナ共用回路４５および分配器４４を経て複数のア
ンテナ４日に導かれ、こ〜から各センサ２へ無線で伝送
される。一方、アンテナ４８に与えられる各センｖ′２
からの情報（無線信号）は、受信部４５にて高周波増幅
、復調が打力われ、音声帯域信号として増幅器４７から
データ収集装置へ伝送される。

なお、かかる中継装置４は、高周波信号のケーブル損失
をできるだけ少なくするため、貯炭パイルに接近して設
置されることが望ましい。

データ収集装置６は第５図に示され不ように、指令信号
発生部６１、中央処理装置（ＣＰＵ１６２、時計部６３
、操作部６４、表示部６５、印字部６６、インタフェイ
ス部６７、データ信号受信部６８および電源部６９等よ
り構成される。すなわち、データ収集装置は、操作部６
４に設定された測定モードにしたがい、指令信号発生部
６１から所定周波数の呼出信号を中継装置４を通して各
センサ２へ送信する。一方、各センサからの信号はデー
タ信号受信部６８に入力され、それぞれディジタル信号
に変換された後、操作部６４にて設定された測定モード
にしたがって表示部６５に表示され、印字部６６にて印
字される。なお、必要に応じてインタフェイス部６７を
介して上位計算機との交信を行なうことができる。また
、データ収集装置には中央処理装置６２および時計部６
３が設けられているので、操作部６４にて設定された測
定指令（送信指令）により、随時、一定時間々隔でセン
サを呼出してデータ収集することができる。勿論、セン
ナを個別に呼出すことも可能であり、この場合は、セン
サに割当てられた番号（局番号）を操作部６４にセット
するだけでよく、番号の指定がないときは（′００”の
場合）、全センサが順次選択される。また、操作部６４
には、各センサに対してデータを伝送すべき旨の指令（
伝送指令）を与えるスイッチの外、収集したデータが所
定値を越えたか否かを判定するための各種設定器等を備
えている。

第６図はシステム全体の送受信動作を説明するための波
形図、第６Ａ図は特に複合センサ側の送受信動作を説明
するための波形図、第７図はデータ収集装置の動作を説
明するためのフローチャートである。第６図において、
（イ）はデータ収集装置または上位計算機から発せられ
る起動信号、（ロ）はデータ収集装置から送出される呼
出信号、（ハ）は複合センサかもの送信信号、（ニ）は
データ収集装置のデータ読込信号、（ホ）は計測中であ
ることを示す計測信号である。また、第６Ａ図において
、（イ）１−１．待機動作を示す待機信号、（ロ）は受
信動作を示す受信信号、（）・）は第６図（）・）に対
応する送信信号を示すものである。

すなわち、データ収集装置６が第６図（イ）の如く起動
されると、所望のセンサを選択するための呼出信号が第
６図（ロ）の如く、所定の周期をもって１０〜６０Ｓ（
秒）ずつ送信される。各センサ２は、第３図に示される
電源制御部３３ａの制御により受信部５４ｂを第６Ａ図
（イ）の如く、各３０秒毎に５秒間ずつ動作させてデー
タ収集装置からの呼出信（第６図（ロ）参照）を受信す
べく待機しており、この５秒間内に自己宛の呼出信号が
あれば、これを第６Ａ図（ロ）の如く受信し、第６図（
）・）または第６Ａ図（ハ）の如く温度情報、水分情報
を含む所定の情報をデータ収集装置へ送出する。データ
収集装置では、これらの情報を第６図（ニ）の如く受信
する動作を各センサ毎に行ない、全センサからの情報を
受信する。第６図（ホ）に示される計測信号は、同図（
イ）の如き起動信号が出されてからデータ収集装置によ
る一連の受信動作が終了する迄、継続して送出される。

なお、第６Ａ図（）・）に示される送信信号のうち、■
はセンサの電池電圧情報（４秒）、■は測定値の零点を
表わす零基準情報（１秒）、■は測定スパンの基準を表
わすスパン基準情報（１秒）、■は温度検知部２３ａか
らの温度情報（データ１；１秒）、■は同じ（温度検知
部２３ｂからの温度情報（データ２；１秒）、（Φは水
分検知部２３ｃからの水分情報（データ６；１秒）をそ
れぞれ表わすものである。

データ収集装置の動作について、第７図を参照して説明
する。なお、データ収集装置に送られてくる情Ｖは、上
記の電池電圧情報、零基準情報、スパン基準情報、デー
タ１、データ２およびデータ６の６ｆ４類とし、これら
は第６図に示される送受信回路３において５００〜２５
００Ｈｚの周波数信号に変換されて送出されるものとす
る。したがって、例えば、温度０°Ｃは５００　Ｈｚ　
、温度１００℃は２５００　Ｈｚにそれぞれ対応し、こ
の関係は他の情報についても同様である。

まず、［株］では各種情報からペース分が差し引かれる
とともに、次式の如き操作をすることにより、絶対値相
当量Ｙをめる。

−５００ Ｙ−□　・・・・・・（１） なお、Ｘは受信周波数である。つまり、上記の如く、０
〜１００の情報を５００〜２５００Ｈｚの周波数で受信
するものとすれば、ベース分は５００　Ｈｚで、スパン
は２５００−５００＝２０００ｔｌｚであるから、これ
を２で割ることにより、受信情報を１０倍した量が得ら
れることになる。例えば、３０％の水分情報は、 なる周波数信号として受信されるから、これを上記（１
）式に代入すると、当然のことながら、Ｙ＝３００ となって、受信情報°゛６０％′″を１０倍した、絶対
値相当量が得られる。こうしてめられる各種情報の絶対
値相当量について、電池電圧情報をａ、零基準情報をｂ
、スパン基準情報をＣ、データ１をｄ、データ２をｅ、
そしてデータ６をｆと表わすことにする。

次いて、＠では以下の如き補正演算が行なわれる。かか
る補正は、複合センサからの各種情報を周波数信号に変
換して伝送するに当たり、その伝送部の電池の消耗等に
よって周波数が変動し、零基準点またはスパン基準がず
れるために行なわれるもので、上記の各データｄ−ｆは
、それぞれ次式の如＜ｄ／〜ｆ′に補正される。

なお、（３）式においｃ、ｒ９ｏｏＪはスノくン基準値
を表わすものである。また、上記（３）式は一般的には
、 ・・・・・・（４） の如く表現される。

次に、Ｏでは電池電圧情報（ａ）が設定値を下回ったか
否かが判定される。例えば、電池電圧を６ボルトとする
と、上記ａの値は ａ　−６００ となるが、これが４８０（４，８ボルト）以下のとき異
常であると判定し、警報処理を行なう（■参照）。

＠では零基準情報（ｂ）、スパン基準情報（ｃ）の誤差
が次式の範囲内にあるときは正常とし、それ以外のとき
警報処理■を行なう。

■では温度情報（データ１，２）が所定の設定値を越え
たとき、また、同様にθでは水分情報（データ５）が所
定の設定値を越えたときそれぞれ警報処理■を行な５゜ ■では、上述の如くしてめられた補正データ（ａ′、ｂ
′、Ｃ′）および警報情報を各セ／す番号とともに表示
する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、温度センサと水分センサとを内蔵し
た複合センサにより、貯炭パイル内の所定位置の温度お
よび水分情報を同時かつ正確に抽出し、これにもとづい
て貯炭パイルの監視を行なうようにしたから、従来のも
のと比べて監視内容が充実して正確な監視が可能となり
、システムの信頼性、安全性が一段と向上する利点をも
たらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す全体構成図、第２図は
複合センサの内部構造を示す構成図、第２Ａ図は複合セ
ンサの電極部の構成を示す構成図、第３図１は複合セン
サの電気的な接続構成を示すブロック図、第４図は中継
装置の構成を示すブロック図、第５図はデータ収集装置
の構成を示すブロック図、第６図はシステム全体の送受
信動作を説明するための波形図、第６Ａ図は複合センサ
の送受信動作を説明するための波形図、第７図はデータ
収集装置の動作を説明するためのフローチャートである
。 符号説明 １・・・・・・貯炭パイル、２・・川・複合センサ、２
ｏ・・・・・・保護管、２１・・・・・・先端部、２２
・・・・・・取っ手、２６・・・・・・検出部、２４・
・曲ネジ、２５・・曲ジヨイント部、２６・曲・絶縁部
、６・・・・・・送受信回路、３１・・・・・・変換部
、３２・・・・・・データ切替部、３３，４７ｊ６９・
・・・・・電源部、３４・・・・・・伝送部、５５，４
ｓ・・・・・・アンテナ、４・四・中継装置、４１，４
６・・・・・・増幅器、４２・・川・送信部、４３・・
曲アンテナ共用回路、４４・曲・分配器、４５・・曲受
信部、６・・・・・・データ収集装置、６１・・・・・
・指令信号発生部、６２・・・・・・中央処理装置、６
５・・・・・・時計部、６４・・・・・・操作部、６５
・−・・・・表示部、６６・・・・・・印字部、６７・
・・・・・インタフェイス部、６８・曲・データ信号受
信部。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　消 灯　ｌ　図 第２図 第２Ａ図 第６図 第６Ａ図 第７図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定長さの保護管内に温度検知部と水分検知部とを有し
   堆積石炭の複数箇所にそれぞれ挿入して配置される複数
   の複合センサと、各センサ対応に設けられ外部から送信
   指令を受けてセンサがらの温度および水分情報を含む送
   信情報を所定の信号に変換して順次送出する送受信手段
   と、該送受信手段の全てまたは所定のものに対して送信
   指令を発することにより複合センサかもの送信情報を収
   集し該収集された情報にもとづいて所定の演算処理を行
   な５監視手段とを備え、該演算結果にもとづいて堆積石
   炭における自然発火の危険性を検知することを特徴とす
   る堆積石炭の自然発火監視システム。