JP2009041924A - 流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】配管の減肉状態になったことを報知することでプロセス配管の破損を予防することができる流量計を提供する。
【解決手段】流量計は、測定流体を流すことができる配管と、前記配管の内部に設けたオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートを境にして、上流側と下流側に前記配管に挿通させて設けた上流側導圧管及び下流側導圧管と、前記上流側導圧管から流入した測定流体の圧力と、前記下流側導圧管から流入した測定流体の圧力とから差圧を測定する差圧伝送器と、からなる流量計であって、前記配管の表面であって、前記オリフィスプレートを境にした近傍位置に前記配管の円周方向に平行に並べて配置した複数の歪ゲージと、前記歪ゲージを含んだブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路で得られる信号が所定の閾値を越えたことを検知する検知手段と、前記検知手段で得られた信号に基づいて報知する報知手段と、を備えたことである。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量計に関し、詳しくは配管内部に備えたオリフィスプレートと伝送器で構成される流量計においてオリフィスプレートの近傍位置の配管腐食による減肉状態を検知する機能を備えた流量計に関する。

従来技術における流量計は、図４に示すように、測定流体が流れる配管１１に、配管１１の中央位置を空洞にして流れを絞るようにして配置したオリフィスプレート（遮蔽板）１２と、オリフィスプレート１２の上流側で配管１１に挿通させ測定流体を分岐させるための上流側導圧管１３と、オリフィスプレート１２の下流側で配管１１に挿通させ測定流体を分岐させるための下流側導圧管１４と、上流側導圧管１３からの測定流体の圧力と、下流側導圧管１４からの測定流体の圧力とを入力して、その差圧を測定する差圧伝送器１７とからなる。

上流側導圧管１３及び下流側導圧管１４には高圧側元弁１８、低圧側元弁１９、三岐弁２１が介在されている。

三岐弁２１は、上流側導圧管１３に接続した高圧側ストップ弁２２、下流側導圧管１４に接続した低圧側ストップ弁２３、上流側導圧管１３と下流側導圧管１４との間の均圧配管を介在して接続した均圧弁２４とからなる。
差圧伝送器１７は２線式であり、入力差圧に応じて４〜２０ｍＡの電流信号を出力するもので、上位システムの受信計器３１により伝送路を経由した信号が受信される構成になっている。
特開平１１―１８３２１３号公報（第２頁 第１図）

しかしながら、従来技術で説明した流体がスチームや腐食性の流体である場合、オリフィスプレートを境にした上流側配管が滞留物の堆積が起因して腐食減肉したり、オリフィスプレートを境にした下流側配管がエロージョン（侵食）等により磨耗することがあり、
従来技術の差圧伝送器は、配管の減肉を検知する機能が備わっていないため、定期的な保守が欠かせないという問題がある。

上記課題を解決するために、本願発明の流量計は、次に示す構成にしたことである。

（１）流量計は、測定流体を流すことができる配管と、前記配管の内部に設けたオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートを境にして、上流側と下流側に前記配管に挿通させて設けた上流側導圧管及び下流側導圧管と、前記上流側導圧管から流入した測定流体の圧力と、前記下流側導圧管から流入した測定流体の圧力とから差圧を測定する差圧伝送器と、からなる流量計であって、前記配管の表面であって、前記オリフィスプレートを境にした近傍位置に前記配管の円周方向に平行に並べて配置した複数の歪ゲージと、前記歪ゲージを含んだブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路で得られる信号が所定の閾値を越えたことを検知する検知手段と、前記検知手段で得られた信号に基づいて報知する報知手段と、を備えたことを特徴とする流量計。
（２）前記複数の歪ゲージは２つの歪ゲージであり、該２つの歪ゲージを前記オリフィスプレートを境にした上流側近傍位置に前記配管の円周方向に平行に並べて配置したことを特徴とする（１）に記載の流量計。
（３）前記配管に取付けられている歪ケージは、無線によりその抵抗値を前記ブリッジ回路に組み込むことを特徴とする（１）に記載の流量計。

本発明においては、配管表面であってオリフィスプレートの近傍位置に２つの歪ゲージを配管の円周方向に平行に配置し、この２つの歪ゲージからの抵抗値の変化をブリッジ回路で検出することにより、配管の減肉状態となった配管の磨耗を監視でき、且つ減肉状態になったことを報知することでプロセス配管の破損を予防することができると共に、定期的な保守作業を軽減できるというものである。

次に、本願発明に係る流量計の実施例について図面を参照して説明する。尚、従来技術で説明したものと同じものには同一符号を付与して説明する。

本願発明の第１の例の流量計は、図１に示すように、測定流体が流れる配管１１に、配管１１の中央位置を空洞にして流れる流体を遮るようにして配置したオリフィスプレート（遮蔽板）１２と、オリフィスプレート１２の上流側で配管１１に挿通させ測定流体を分岐させるための上流側導圧管１３と、オリフィスプレート１２の下流側で配管１１に挿通させ測定流体を分岐させるための下流側導圧管１４と、上流側導圧管１３からの測定流体の圧力と下流側導圧管１４からの測定流体の圧力との差圧を受ける受圧部１５と、センサ２５、演算回路２６、ブリッジ回路２８、警報回路３０、通信モデム２９等を搭載した伝送部１６とからなる差圧伝送器１７とからなる。

上流側導圧管１３及び下流側導圧管１４には高圧側元弁１８、低圧側元弁１９、三岐弁２１が介在されている。
三岐弁２１は、上流側導圧管１３に接続した高圧側ストップ弁２２、下流側導圧管１４に接続した低圧側ストップ弁２３、上流側導圧管１３と下流側導圧管１４との間の均圧配管を介在して接続した均圧弁２４とからなる。

差圧伝送器１７の伝送部１６には、受圧部（カプセル）１５に入力された差圧を検知するセンサ２５と、センサ２５からの信号を演算処理するＣＰＵを備えた演算回路２６と、２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂを組み込んで構成されたブリッジ回路２８と、ブリッジ回路２８の出力がある閾値を越えたことを検知する警報回路３０と、上位システムとの通信を行う通信モデム２９とを備えている。

このように様々な機能を備えた差圧伝送器１７は、２線式であり、入力差圧に応じて４〜２０ｍＡの電流信号を出力するもので、上位システムの受信計器３１により伝送路を経由した信号が受信される構成になっている。

警報回路３０は、ブリッジ回路２８に接続されており、このブリッジ回路２８で得られる信号が所定の閾値を越えたことを検知する検知手段を備え、この検知手段で得られた信号が演算回路２６に入力される。
検知手段で得られた信号を入力した演算回路２６は、オリフィスプレート１２が設置されている配管１１が損耗したと判断して、その旨を通信モデム２９を介して上位システムに報知する。

２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂは、配管１１の表面であってオリフィスプレート１２が配置されている近傍位置、実施例においてはオリフィスプレート１２の上流側近傍位置に、配管１１の円周方向に平行になるように耐候性の良い接着剤で固定されている。

この２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂはワイヤを介して差圧伝送器１７の伝送部１６に搭載されているブリッジ回路２８に接続されている。

ブリッジ回路２８は、図２に示すように、抵抗Ｒ１、Ｒ２、歪ゲージ抵抗ＲＡ、ＲＢは、ホイーストンブリッジの４辺を構成し、一方の対角点Ｃ・Ｄには入力端子３０ａ、３０ｂが連結され、この入力端子３０ａ、３０ｂ間には定電流電源３２が接続されている。又、他方の対角点Ａ・Ｂには出力端子３３ａ、３３ｂが連結されている。
歪ゲージの抵抗ＲＡ、ＲＢは、配管１１に取付けられている歪ゲージ２７ａ、２７ｂの変化により抵抗値が変化する。定電流電源３２から矢印方向に定電流Ｉが流され、抵抗変化によりＡＢ間の電位差が変化して、出力端子３３ａ、３３ｂの間に歪ゲージ２７ａ、２７ｂの歪分に相応した出力電圧Ｖｅが生じる。

この出力電圧Ｖｅは、図示していないが、デジタル値に変換されて演算回路２６に取り込まれ、演算回路２６のマイコンにより信号処理され、所定の閾値を超えた値であるかの判定が行われる。

このようなブリッジ回路２８を搭載した差圧伝送器１７において、配管１１内の圧力変化や配管温度によって配管１１が変形しても２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂは等しく変化するため、ブリッジ回路２８の出力電圧Ｖｅは、ほぼゼロに近い状態となる。
ここで配管１１の磨耗が進みオリフィスプレート１２直近部の配管１１の肉厚が薄くなると、配管１１の径は広がるように変形する。その結果、配管１１の減肉部に近い歪ゲージ（２７ａ又は２７ｂ）の抵抗値が増大し、ブリッジ回路２８の平衡が崩れ出力電圧Ｖｅが変化する。この出力電圧Ｖｅがある閾値を超えたことを警報回路３０が検知する。警報回路３０がある閾値を超えたことを検知すると、その検知した信号が演算回路２６に伝達される。検知信号を受信した演算回路２６は演算回路２６のＣＰＵ（マイコン）がアラームを発し、通信モデム２９により上位システムに報知する。

次に、２つの歪ゲージとブリッジ回路間を無線化することにより、煩わしい配線を無くした第２の例の流量計について、図３を参照して説明する。

本願発明の第２の例の流量計は、上述した第１の例の流量計と同じく２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂをオリフィスプレート１２の近傍位置の配管１１表面に円周方向に平行に取付けた構成である点と差圧伝送器１７にセンサ２５、演算回路２６、ブリッジ回路２８、通信モデム２９を搭載した点についても同じであり、更に３岐弁２１を採用した配管１１である点についても同じである。

相違するのは、図３に示すように、２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂを無線化した送信手段３４を備えて配管１１に取付ける構成にし、差圧伝送器１７におけるブリッジ回路２８も２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂからの抵抗値の信号を受信する受信手段３５を設けて、２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂを含んだブリッジ回路２８を構成するようにした点で異なる。
具体的には、送信手段３４は、２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂの抵抗値をデータとして送信する。受信手段３５は送信手段３４から送られてくる歪ゲージ２７ａ、２７ｂの抵抗値のデータを受信する。
ブリッジ回路２８では、予め抵抗値が定まっている抵抗Ｒ１、Ｒ２と送られてきた歪ゲージ２７ａ、２７ｂの歪ゲージ抵抗ＲＡ、ＲＢとでホイーストンブリッジの４辺を構成するようにして図示しないＣＰＵで演算により抵抗値の変化を算出する。抵抗値の変化に基づきブリッジ回路２８の平衡が崩れ出力電圧Ｖｅが変化する。
この出力電圧Ｖｅがある閾値を超えたことを警報回路３０が検知する。警報回路３０がある閾値を超えたことを検知すると、その検知した信号が演算回路２６に伝達される。検知信号を受信した演算回路２６は演算回路２６のＣＰＵ（マイコン）がアラームを発し、通信モデム２９により上位システムに報知する。
このようにすると、２つの歪ゲージ２７ａ、２７ｂを配管１１に取付けたときに、その信号線を差圧伝送器１７まで配線する必要がなくなる。

そのほかの点については、第１の例で説明したものと同じであるので、同一符号を付与してその説明は省略する。

配管表面であってオリフィスプレートの近傍位置に２つの歪ゲージを配管の円周方向に平行に配置し、この２つの歪ゲージからの抵抗値の変化をブリッジ回路で検出することにより、配管の減肉状態となった配管の磨耗を監視でき、且つ減肉状態になったことを報知することでプロセス配管の破損を予防することができると共に、定期的な保守作業を軽減できる流量計を提供する。

本願発明の第１の例の流量計をブロック図で示した説明図である。 同、ブリッジ回路を抽出して示した説明図である。 本願発明の第２の例の流量計をブロック図で示した説明図である。 従来技術における流量計をブロック図で示した説明図である。

符号の説明

１１ 配管
１２ オリフィスプレート
１３ 上流側導圧管
１４ 下流側導圧管
１５ 受圧部
１６ 伝送部
１７ 差圧伝送器
１８ 高圧側元弁
１９ 低圧側元弁
２１ 三岐弁
２２ 高圧側ストップ弁
２３ 低圧側ストップ弁
２４ 均圧弁
２５ センサ
２６ 演算回路
２７ａ 歪ゲージ
２７ｂ 歪ゲージ
２８ ブリッジ回路
２９ 通信モデム
３０ 警報回路
３０ａ 入力端子
３０ｂ 入力端子
３１ 受信計器
３２ 定電流電源
３３ａ 出力端子
３３ｂ 出力端子
３４ 送信手段
３５ 受信手段

Claims (3)

1. 測定流体を流すことができる配管と、
   前記配管の内部に設けたオリフィスプレートと、
   前記オリフィスプレートを境にして、上流側と下流側に前記配管に挿通させて設けた上流側導圧管及び下流側導圧管と、
   前記上流側導圧管から流入した測定流体の圧力と、前記下流側導圧管から流入した測定流体の圧力とから差圧を測定する差圧伝送器と、
   からなる流量計であって、
   前記配管の表面であって、前記オリフィスプレートを境にした近傍位置に前記配管の円周方向に平行に並べて配置した複数の歪ゲージと、
   前記歪ゲージを含んだブリッジ回路を構成し、
   前記ブリッジ回路で得られる信号が所定の閾値を越えたことを検知する検知手段と、
   前記検知手段で得られた信号に基づいて報知する報知手段と、
   を備えたことを特徴とする流量計。
2. 前記複数の歪ゲージは２つの歪ゲージであり、該２つの歪ゲージを前記オリフィスプレートを境にした上流側近傍位置に前記配管の円周方向に平行に並べて配置したことを特徴とする請求項１に記載の流量計。
3. 前記配管に取付けられている歪ケージは、無線によりその抵抗値を前記ブリッジ回路に組み込むことを特徴とする請求項１に記載の流量計。

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