JP4074237B2 - 蒸気乾き度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気中の水分の含有量、即ち蒸気流の単位体積当りの全質量に対する乾き飽和蒸気の占める質量の割合を示す乾き度を測定する装置に関する。各種ボイラや蒸気動力を利用する機器、乾燥設備などでは、熱管理のために蒸気の乾き度を測定する必要がある。これは水分の含有量によって蒸気のエンタルピが異なるためである。

従来の蒸気乾き度測定装置は、一次側蒸気をオリフィスを介して二次側のフラッシュ室に導入し、フラッシュ室で断熱膨張させて制御弁を介して排出する蒸気流路を構成し、上記一次側蒸気の圧力並びに上記二次側蒸気の圧力及び温度を夫々検出するセンサを設け、上記制御弁の開度を上記センサによって検出される上記二次側蒸気の圧力及び温度に基づいて二次側蒸気が過熱蒸気となるように制御すると共にその二次側蒸気が過熱蒸気になった状態において上記各センサによって検出される検出値に基づいて一次側蒸気の乾き度を算出する制御演算部を設けてなるものである。

上記従来の蒸気乾き度測定装置は、制御演算部が飽和蒸気表の圧力と温度並びに圧力と飽和水のエンタルピ及び圧力と飽和蒸気のエンタルピの関係と、過熱蒸気表の圧力及び温度と過熱蒸気のエンタルピの関係をテーブルの状態あるいは回帰式で記憶しており、二次側蒸気が過熱蒸気になった状態において各センサによって検出される検出値から一次側蒸気の飽和水のエンタルピI1'及び飽和蒸気のエンタルピI1''を算出すると共に、二次側過熱蒸気のエンタルピI2とを算出し、一次側蒸気の乾き度Ｘを(I2-I1')/(I1''-I1')として算出するものである。しかしながら、乾き度測定機能を有するだけで、発電機能を有するものではなかった。
特開２０００−２４１３２９号公報

解決しようとする課題は、乾き度測定機能に加えて発電機能を有する蒸気乾き度測定装置を提供することである。

本発明の特徴は、蒸気配管に一次側蒸気で発電することによって一次側蒸気を減圧された二次側蒸気とする蒸気タービン発電機と流量制御弁と質量流量計を配置し、上記蒸気タービン発電機の発電量を検出する電力計を設け、上記蒸気タービン発電機の一次側蒸気の圧力並びに二次側蒸気の圧力及び温度を夫々検出するセンサを設け、上記流量制御弁の開度を上記センサによって検出される上記二次側蒸気の圧力及び温度に基づいて二次側蒸気が過熱蒸気となるように制御すると共にその二次側蒸気が過熱蒸気になった状態において上記質量流量計によって検出される質量流量値Ｇと上記電力計によって検出される電力量Ｗと上記各センサによって検出される検出値に基づいて算出する一次側蒸気の飽和水のエンタルピI1'及び飽和蒸気のエンタルピI1''と二次側過熱蒸気のエンタルピI2とに基づいて一次側蒸気の乾き度Ｘを{(I2-I1')+Ｗ/Ｇ}/(I1''-I1')として算出する制御演算部を設けてなる蒸気乾き度測定装置にある。

本発明は、一次側蒸気で蒸気タービン発電機を発電することによって一次側蒸気の乾き度を算出するものであるので、乾き度測定機能に加えて発電機能を有する蒸気乾き度測定装置を提供できるという優れた効果を生じる。

本発明の蒸気乾き度測定装置は、一次側蒸気を蒸気タービン発電機に供給して蒸気タービン発電機を駆動することによって発電する。発電によって一次側蒸気は減圧された二次側蒸気となり、その二次側蒸気が過熱蒸気となるように制御演算部が流量制御弁の開度を制御する。そして、二次側蒸気が過熱蒸気になった状態において制御演算部が各センサによって検出される検出値に基づいて算出する一次側蒸気の飽和水のエンタルピI1'及び飽和蒸気のエンタルピI1''と、二次側過熱蒸気のエンタルピI2と、質量流量計によって検出される質量流量値Ｇと、電力計によって検出される電力量Ｗとに基づいて一次側蒸気の乾き度Ｘを{(I2-I1')+Ｗ/Ｇ}/(I1''-I1')として算出する。

上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する（図１参照）。測定すべき湿り蒸気が流動する蒸気配管１に蒸気タービン２、流量制御弁３、質量流量計４を配置する。蒸気タービン２の出力軸５に発電機６を連結して蒸気タービン発電機７を構成する。発電機６には電力計８を設けて電力量を検出し、蒸気流路１には蒸気タービン２の一次側に圧力センサ９を設けて一次側蒸気の圧力を検出し、蒸気タービン２の二次側には圧力センサ１０及び温度センサ１１を設けて二次側蒸気の圧力及び温度を検出する。流量制御弁３の開度の制御と、乾き度の算出のために制御演算部１２としてマイコンを設ける。流量制御弁３は蒸気タービン２の二次側ではなく一次側に配置してもよい。また質量流量計４も蒸気タービン２の二次側ではなく一次側に配置してもよい。

質量流量計４で検出された質量流量Ｇ、電力計５で検出された電力量Ｗ、圧力センサ９で検出された一次側蒸気の圧力P1、圧力センサ１０で検出された二次側蒸気の圧力P2、温度センサ１１で検出された二次側蒸気の温度T2が制御演算部１２に供給される。また、制御演算部１２は、飽和蒸気表の圧力と温度並びに圧力と飽和水のエンタルピ及び圧力と飽和蒸気のエンタルピの関係と、過熱蒸気表の圧力及び温度と過熱蒸気のエンタルピの関係をテーブルの状態であるいは回帰式で記憶している。

蒸気配管１を流動する蒸気によって蒸気タービン２が回転し発電機６が発電する。制御演算部１２は、二次側蒸気の圧力P2から飽和蒸気表の圧力と温度の関係に基づいて二次側蒸気の圧力に相当する飽和温度T(P2)を算出し、この飽和温度T(P2)と二次側蒸気の温度T2を比較して、二次側蒸気の温度T2が飽和温度T(P2)よりも高ければ、乾き度の算出に移行する。二次側蒸気の温度T2が飽和温度T(P2)よりも高くなければ、蒸気タービン発電機７の発電効率が低下するように流量制御弁３の開度を小さくし、二次側蒸気の温度T2を飽和温度T(P2)よりも高くして乾き度の算出に移行する。

制御演算部１２は、二次側蒸気の温度T2が飽和温度T(P2)よりも高くなると、一次側蒸気の圧力P1から飽和蒸気表の圧力と飽和水のエンタルピ及び圧力と飽和蒸気のエンタルピの関係に基づいて一次側蒸気の飽和水のエンタルピI1'及び飽和蒸気のエンタルピI1''を算出すると共に、二次側蒸気の圧力P2及び温度T2から過熱蒸気表の圧力及び温度と過熱蒸気のエンタルピの関係に基づいて二次側過熱蒸気のエンタルピI2とを算出し、算出した各エンタルピI1'、I1''、I2と質量流量Ｇと電力量Ｗに基づいて一次側蒸気の乾き度Ｘを{(I2-I1')+Ｗ/Ｇ}/(I1''-I1')として算出して出力する。

本発明の蒸気乾き度測定装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 蒸気配管
２ 蒸気タービン
３ 流量制御弁
４ 質量流量計
６ 発電機
７ 蒸気タービン発電機
８ 電力計
９、１０ 圧力センサ
１１ 温度センサ
１２ 制御演算部

Claims (1)

1. 蒸気配管に一次側蒸気で発電することによって一次側蒸気を減圧された二次側蒸気とする蒸気タービン発電機と流量制御弁と質量流量計を配置し、上記蒸気タービン発電機の発電量を検出する電力計を設け、上記蒸気タービン発電機の一次側蒸気の圧力並びに二次側蒸気の圧力及び温度を夫々検出するセンサを設け、上記流量制御弁の開度を上記センサによって検出される上記二次側蒸気の圧力及び温度に基づいて二次側蒸気が過熱蒸気となるように制御すると共にその二次側蒸気が過熱蒸気になった状態において上記質量流量計によって検出される質量流量値Ｇと上記電力計によって検出される電力量Ｗと上記各センサによって検出される検出値に基づいて算出する一次側蒸気の飽和水のエンタルピI1'及び飽和蒸気のエンタルピI1''と二次側過熱蒸気のエンタルピI2とに基づいて一次側蒸気の乾き度Ｘを{(I2-I1')+Ｗ/Ｇ}/(I1''-I1')として算出する制御演算部を設けてなる蒸気乾き度測定装置。

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