JP2014077517A - キャビテーション診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】調節弁の設置環境(配管レイアウト)のバリエーションに対して、多種類の圧力比テーブルを準備することなく、高精度でキャビテーションの診断を行う。
【解決手段】調節弁101内の弁体の前後の絞り部(縮流部)の上流側流体圧力Pv1、下流側流体圧力Pv2および流体温度Tを検出する。下流側流体圧力Pv2は調節弁101の内部の流路中の流体淀み部の流体圧力とする。上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と流体温度Tから求められる流体の飽和蒸気圧Pvとから調節弁101の内部の圧力比XFv(XFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv))を算出する。調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101の内部の圧力比XFv(初生XFvz)を閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁101の相対容量係数Cvとの関係を定めた圧力比テーブルTB1を作成し、記憶部100−3に記憶させる。この圧力比テーブルTB1を用いてキャビテーションの発生の有無を判定する。
【選択図】 図1
【解決手段】調節弁101内の弁体の前後の絞り部(縮流部)の上流側流体圧力Pv1、下流側流体圧力Pv2および流体温度Tを検出する。下流側流体圧力Pv2は調節弁101の内部の流路中の流体淀み部の流体圧力とする。上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と流体温度Tから求められる流体の飽和蒸気圧Pvとから調節弁101の内部の圧力比XFv(XFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv))を算出する。調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101の内部の圧力比XFv(初生XFvz)を閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁101の相対容量係数Cvとの関係を定めた圧力比テーブルTB1を作成し、記憶部100−3に記憶させる。この圧力比テーブルTB1を用いてキャビテーションの発生の有無を判定する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、流体が流れる調節弁にキャビテーションが発生したか否かを診断するキャビテーション診断装置に関するものである。
従来より、オフィスビルや学校など建物空調用の冷温水配管には、その配管の途中に調節弁が設置されている。この調節弁は、配管に流れる流体の流量や圧力の制御のために弁開度を変化させる。その際に、調節弁前後の差圧が変化し、飽和蒸気圧以下になると調節弁の内部でキャビテーション(流体中の圧力の低下によって気泡の発生と崩壊が生じる現象)が発生する。
キャビテーションが発生すると、騒音や振動が発生し、居住空間に悪影響を及ぼすことがある。さらに、調節弁がこれらの状態で継続的に運用されると、キャビテーションエロージョンによる調節弁や弁下流配管の損傷に至り、流体が外部に漏れる重大な不具合につながる場合がある。したがって、流体が流れる調節弁においては、キャビテーションの発生をオンラインで常時診断し、早期に対応することが望まれている。
このために、従来技術を利用すると、弁開度毎に調節弁前後の圧力比XFと騒音レベルとの関係を求め、この弁開度毎の圧力比XFと騒音レベルとの関係から、弁開度毎に調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFを閾値XFthとして定め、現在の弁開度における閾値XFthと圧力比XFとを比較することによってキャビテーションの発生の有無を判定する方法が考えられる(例えば、非特許文献1)。
図14に調節弁前後の圧力比XFと騒音レベルとの関係を求める様子を示す。同図において、101は配管Lの途中に設けられた調節弁、102は調節弁101の上流側の流体圧力(上流側流体圧力)P1を検出する上流側流体圧力検出器、103は調節弁101の下流側の流体圧力(下流側流体圧力)P2を検出する下流側流体圧力検出器、104は調節弁101から所定距離離れた位置で騒音のレベルを検出する騒音計、109は調節弁101を流れる流体の温度T(流体温度T)を検出する流体温度検出器である。
調節弁101の前後の圧力比XFと騒音レベルとの関係を求めるために、調節弁101の弁開度を固定して、調節弁101の前後の圧力比XFをXF=(P1−P2)/(P1−Pv)として求める。なお、この圧力比XFを求める式において、Pvは飽和水蒸気圧であり、その値は流体温度Tの関数として一義的に求められる。そして、その時の騒音レベルNzを騒音計104によって測定する。この作業を圧力比XFを変えながら繰り返し行う。このようにして求められる圧力比XFと騒音レベルNzとの関係は、一般的に図15に示すような傾向を示す。
図15において、点Y1はキャビテーションの発生崩壊により騒音レベルが急減に大きくなる状態を示す点であり、点Y2はキャビテーションの発生崩壊が定常的に起こる状態を示す点であり、点Y3は差圧を高くしても流量が増加しない状態を示す点である。点Y1における圧力比XFを初生XFzと呼び、点Y2における圧力比XFを臨界XFcriと呼び、点Y3における圧力比XFを閉塞XFchと呼ぶ(例えば、非特許文献2、3参照)。
すなわち、図15において、初生XFzは調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFを示し、臨界XFcriは調節弁101にキャビテーションが定常的に発生し始めるときの圧力比XFを示し、閉塞XFchは調節弁101の上下流の差圧を高くしても流量が増加しない状態となるときの圧力比XFを示す。
この圧力比XFと騒音レベルNzとの関係は調節弁101の弁開度毎に異なる。このため、調節弁101の弁開度毎に、圧力比XFと騒音レベルNzとの関係を求める。この求めた圧力比XFと騒音レベルNzとの関係において、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFである初生XFZを閾値XFthとし、弁開度毎の閾値XFthを定める。
そして、オンラインでの診断に際し、図16に示すように、調節弁101の上流側流体圧力P1および下流側流体圧力P1を検出し、また調節弁101の弁開度θを検出し、現在の弁開度θにおける閾値XFthと現在の圧力比XFとを比較することによって、キャビテーションの発生の有無を判定する。なお、図16において、105は調節弁101の弁開度θを検出する弁開度検出器、100はキャビテーション診断装置であり、キャビテーションの発生の有無の判定はキャビテーション診断装置100で行う。キャビテーション診断装置100には、弁開度θと閾値XFthとの関係が圧力比テーブルとして記憶されている。
JISB2005−8−2(2008)
加藤洋治, キャビテーション 基礎と最近の進歩,槇書店,1999.
山本和義,バルブとキャビテーション,バルブ技報,2004.
上述した従来のキャビテーション診断装置100では、調節弁101から直管長で一定距離離れた圧力の安定した位置(上流2D、下流6D(D:弁の呼び径))で、調節弁101の上流側流体圧力P1および下流側流体圧力P2を検出するようにしている。しかしながら、実際の調節弁101の設置状況は、設置スペースや計装の都合により、必ずしも調節弁101に同口径の直管が接続されているとは限らない。
すなわち、図18(a)に示すように、調節弁101に調節弁101の口径φ1と同口径の配管Lが接続されていればよいが、必ずしもこのような設置環境にあるとは限らず、一例として、図18(b)に示すように、調節弁101の口径φ1よりも配管Lの口径φ2が大きく、調節弁101と配管Lとの間に縮小管(レデューサ)107が設置されているような場合もある。また、図18(c)に示すように、調節弁101と配管Lとの間に曲がり管(エルボ)108が設置されているような場合もある。
調節弁101と配管Lとの間にレデューサ107やエルボ108などが設置されると、そこでの圧力損失によって調節弁101におけるキャビテーションの発生状態と圧力比XFとの関係が変化し、予め定められている圧力比テーブル(弁開度θと閾値XFthとの関係)からキャビテーションの発生を精度よく診断することができなくなる。
なお、調節弁101の設置環境に応じて圧力比テーブルを準備するようにすると、キャビテーションの診断精度を向上させることが可能ではあるが、調節弁101の設置環境のバリエーションを増やせば増やすほど圧力比テーブルを定めなくてはならず、圧力比テーブルの準備に過大な労力を必要とし、圧力比テーブルの種類が増え、大容量のメモリが必要となる。
図17に調節弁101の設置環境がストレート(直管)、レデューサ(縮小管)、エルボ(曲がり管)である場合の調節弁前後の圧力比XFと騒音レベルNzとの関係を示す。図17において、特性Iは調節弁101の設置環境がストレートである場合を示し、特性IIはレデューサである場合を示し、特性IIIはエルボである場合を示している。調節弁101の設置環境がストレートである場合には初生XFzがXFzsとなり、レデューサである場合には初生XFzがXFzrとなり、エルボである場合には初生XFzがXFzeとなる(XFzs≠XFzr≠XFze)。このように、圧力比XFと騒音レベルNzとの関係が設置環境により変化し、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XF(初生XFz)が変化するため、調節弁101の設置環境に応じた圧力比テーブルを準備する必要がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、調節弁の設置環境(配管レイアウト)のバリエーションに対して、多種類の圧力比テーブルを準備することなく、しかも高精度でキャビテーションの診断を行うことが可能なキャビテーション診断装置を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、流体が流れる調節弁にキャビテーションが発生したか否かを診断するキャビテーション診断装置において、調節弁の弁体よりも上流側の調節弁の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出する上流側流体圧力検出部と、調節弁の弁体よりも下流側の調節弁の内部の流路中の流体の流れに淀みを生じさせる流体淀み部の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出する下流側流体圧力検出部と、流体の温度を流体温度Tとして検出する流体温度検出部と、流体温度検出部によって検出される流体温度Tから流体の飽和蒸気圧Pvを算出する飽和蒸気圧算出部と、上流側流体圧力検出部によって検出される上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力検出部によって検出される下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧算出部によって算出された飽和蒸気圧Pvとから調節弁の内部の圧力比XFvを算出する圧力比算出部と、調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁の内部の圧力比XFvを閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁の流量特性(弁開度の関数との関係を定めた圧力比テーブルを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されている圧力比テーブルから調節弁の現在の弁開度の関数に対応する閾値XFvthを求め、この求めた閾値XFvthと圧力比算出部によって算出される現在の調節弁の内部の圧力比XFvとを比較することにより、調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする。
本発明では、調節弁の弁体よりも上流側の調節弁の内部の流路の流体圧力である上流側流体圧力Pv1と、調節弁の弁体よりも下流側の調節弁の内部の流路中の流体淀み部の流体圧力下流側流体圧力であるPv2と、流体温度Tから求められる流体の飽和蒸気圧Pvとから調節弁の内部の圧力比XFv(XFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv))を定める。そして、調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁の内部の圧力比XFvを閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁の弁開度の関数(例えば、相対容量係数、弁開度)との関係を定めた圧力比テーブルを記憶部に記憶させる。
そして、オンラインでの診断に際し、上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と流体温度Tを検出し、流体温度Tから流体の飽和蒸気圧Pvを算出したうえで、この上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧Pvとから現在の圧力比XFvを算出し、記憶部に記憶されている圧力比テーブルから調節弁の現在の弁開度の関数に対応する閾値XFvthを求め、この求めた閾値XFvthと現在の圧力比XFvとを比較することにより、調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する。
調節弁で発生するキャビテーションは、調節弁内の弁体の前後の絞り部(縮流部)の上流の圧力と縮流部を流れる流速に起因することが分かっている。調節弁から直管長で一定距離離れた位置で計測される上流側流体圧力(P1,P2)は、調節弁内の流速が同じであっても、調節弁前後に設置されたレデューサやエルボなどのような圧損の条件によって、圧力の関係が異なる。このことから、調節弁から直管長で一定距離離れた位置で計測される上流側流体圧力(P1,P2)に基づいて把握したキャビテーションの発生状態から調節弁のキャビテーションを診断する場合、調節弁の設置環境によって適切に診断できない。一方、調節弁内の縮流部前後の圧力は調節弁の圧損だけを受けるので、調節弁の前後配管の影響を受けにくく、圧力の関係は変わらない。したがって、調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁内部(縮流部前後)の圧力比XFvを閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁の弁開度の関数との関係を定めた圧力比テーブルを用いれば、この圧力比テーブル(1種類の圧力比テーブル)のみで、調節弁の設置環境の制約を受けずに、キャビテーションが発生しているか否かを判定することが可能となる。
特に、本発明では、調節弁の弁体よりも下流側の調節弁の内部の流路中の流体の流れに淀みを生じさせる流体淀み部の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出するので、動圧の影響を受けない流体淀み部で下流側流体圧力Pv2が検出されるものとなり、さらにキャビテーションの診断精度が向上する。なお、本発明では、調節弁の弁体よりも上流側の調節弁の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出するが、偏流による圧力分布のムラを平均化させるように、複数のポイントから流体を流入させ、合流した流体の圧力を上流側流体圧力Pv1として検出するようにしてもよい。また、本発明では、調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFvを閾値XFvthとするが、この閾値XFvthは初生XFvzでなくてもよく、例えば初生XFvzから臨界XFvcrまでの間において任意に定めた圧力比であってもよい。
本発明によれば、調節弁の弁体よりも上流側の調節弁の内部の流路の流体圧力である上流側流体圧力Pv1と、調節弁の弁体よりも下流側の調節弁の内部の流路中の流体淀み部の流体圧力である下流側流体圧力Pv2と、流体温度Tから一義的に求められる流体の飽和蒸気圧Pvとから、この上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2との比を調節弁内部の圧力比XFvと定め、調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁の内部の圧力比XFvを閾値XFvthとし、この閾値XFvthとと調節弁の弁開度の関数との関係を定めた圧力比テーブルを記憶部に記憶させるものとし、この圧力比テーブルから調節弁の現在の弁開度の関数に対応する閾値XFvthを求め、この求めた閾値XFvthと上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2とから求められる現在の調節弁内部の圧力比XFvとを比較するようにしたので、調節弁の設置環境(配管レイアウト)のバリエーションに対して、多種類の圧力比テーブルを準備することなく、しかも高精度でキャビテーションの診断を行うことが可能なる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1はこの発明に係るキャビテーション診断装置を用いた調節弁のキャビテーション診断システムの一実施の形態を示す図である。同図において、図16と同一符号は図16を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
このキャビテーション診断システムでは、上流側流体圧力検出器102によって、調節弁101の弁体よりも上流側の調節弁101の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出するようにし、下流側流体圧力検出器103によって、調節弁101の弁体よりも下流側の調節弁101の内部の流路中の流体淀み部の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出するようにしている。調節弁101の弁体および調節弁101の内部の流路中の流体淀み部については後述する。
また、上流側流体圧力検出器102によって検出される上流側流体圧力Pv1、下流側流体圧力検出器103によって検出される下流側流体圧力Pv2、流体温度検出器109によって検出される流体温度Tおよび弁開度検出器105によって検出される調節弁101の弁開度θをキャビテーション診断装置100に送り、キャビテーション診断装置100において調節弁101におけるキャビテーションの発生の有無を判定させるようにしている。
なお、以下では、本実施の形態のキャビテーション診断装置100を100Aとし、図16に示した従来のキャビテーション診断装置100を100Cとし、両者を区別する。また、このキャビテーション診断装置100Aを実施の形態1のキャビテーション診断装置とし、後述する実施の形態2のキャビテーション診断装置100Bと区別する。キャビテーション診断装置100A,100Bは、上流側流体圧力検出器102、下流側流体圧力検出器103および流体温度検出器109をその構成要素とする。
〔実施の形態1〕
キャビテーション診断装置100Aは、流体温度検出器109からの流体温度Tを入力とし、その流体温度Tから流体の飽和蒸気圧Pvを算出する飽和蒸気圧算出部100−0と、上流側流体圧力検出器102からの上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力検出器103からの下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧算出部100−0からの飽和蒸気圧Pvとを入力とし、調節弁101の内部の圧力比XFv(XFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv))を算出する圧力比算出部100−1と、弁開度検出器105からの調節弁101の弁開度θを入力とし、調節弁101の相対容量係数Cvを算出する相対容量係数算出部100−2と、後述する圧力比テーブルTB1を記憶する記憶部100−3と、圧力比算出部100−1で算出された調節弁101の内部の圧力比XFvと相対容量係数算出部100−2で算出された相対容量係数Cvと記憶部100−3に記憶されている圧力比テーブルTB1とから調節弁101にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定部100−4と、判定部100−4での判定結果を診断結果として通知する診断結果出力部100−5とを備えている。
キャビテーション診断装置100Aは、流体温度検出器109からの流体温度Tを入力とし、その流体温度Tから流体の飽和蒸気圧Pvを算出する飽和蒸気圧算出部100−0と、上流側流体圧力検出器102からの上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力検出器103からの下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧算出部100−0からの飽和蒸気圧Pvとを入力とし、調節弁101の内部の圧力比XFv(XFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv))を算出する圧力比算出部100−1と、弁開度検出器105からの調節弁101の弁開度θを入力とし、調節弁101の相対容量係数Cvを算出する相対容量係数算出部100−2と、後述する圧力比テーブルTB1を記憶する記憶部100−3と、圧力比算出部100−1で算出された調節弁101の内部の圧力比XFvと相対容量係数算出部100−2で算出された相対容量係数Cvと記憶部100−3に記憶されている圧力比テーブルTB1とから調節弁101にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定部100−4と、判定部100−4での判定結果を診断結果として通知する診断結果出力部100−5とを備えている。
〔調節弁内部の流体淀み部〕
図2に調節弁101の要部の断面図を示す。図1において、1は弁本体、2は弁体、21は弁軸であり、弁軸21は弁体2に軸着されている。4は弁本体1の上流側フランジ部で、図示しない上流側の外部配管のフランジ部と突合わされて締結部材で締結される。5は弁本体1の下流側フランジ部で、図示しない下流側の外部配管のフランジ部と突合わされて締結部材により締結される。11は上流流路であり、弁体2よりも上流側に配置される。6は上流流路11の上流端部の流入口である。12は下流流路であり、弁体2よりも下流側に配置される。7は下流流路12の下流端部の流出口である。
図2に調節弁101の要部の断面図を示す。図1において、1は弁本体、2は弁体、21は弁軸であり、弁軸21は弁体2に軸着されている。4は弁本体1の上流側フランジ部で、図示しない上流側の外部配管のフランジ部と突合わされて締結部材で締結される。5は弁本体1の下流側フランジ部で、図示しない下流側の外部配管のフランジ部と突合わされて締結部材により締結される。11は上流流路であり、弁体2よりも上流側に配置される。6は上流流路11の上流端部の流入口である。12は下流流路であり、弁体2よりも下流側に配置される。7は下流流路12の下流端部の流出口である。
また、上流流路11と下流流路12の間には弁室13が設けられており、弁体2は弁室13内に収容されている。弁体2は流路貫通孔23を有する中空のほゞ半球体状に形成されていて、この弁体2は流路の軸線と直交する弁軸21に軸着され、弁軸21と直交する面内において回転自在に軸支されている。なお、上流流路11および下流流路12中の各所に表されている矢印は各所での流体の流れの向き及び流速を模式的に表したものである。
31は弁本体1の一部で、弁体2が全閉位置まで回転したときに、弁体2に当接するように弁本体1から突出して設けられる全閉位置規制部である。32は弁本体1の一部で、弁体2が全開位置まで回転したときに、弁体2に当接するように弁本体1から突出して設けられる全開位置規制部である。なお、図2では弁体2の全開状態を示しており、弁体2が全開位置規制部32に当接している。
弁本体1の内部で弁体2の上流側には、弁体2の外周面24と密接するシートリング36と、このシートリング36を上流流路11の軸線方向に移動自在に保持するリテーナ37と、シートリング36を弁体2に押圧する弾性部材33と、シートリング36とリテーナ37との間をシールするOリング34とが配設されており、これらによってシートリング部のシール構造が構成されている。
シートリング36は両端開放の筒体に形成され、その上流側端部は薄肉形成されて小径部となり、一方、その下流側端部は厚肉形成されて大径部となっており、弁体2に弾性部材33によって押圧される。リテーナ37は両端開放の筒体に形成されて、シートリング36を上流流路11の軸線方向に移動自在に収納しており、上流側端部の外周面35に雄ねじが形成され、弁本体1の上流側開口部の内周面45に形成された雌ねじにねじ込まれている。
また、リテーナ37の上流側開口部43は、開口端面から下流側に向って小径化するテーパ穴を形成しており、その最小径部の内径はシートリング36の穴径に等しい。また、リテーナ37の内周面とシートリング36の外周面との間には、弾性部材33を収納する環状の収納部46が形成されている。この収納部46はシートリング36の外周面に形成された段差部と、リテーナ37の内周面に形成された段差部とで構成される。さらに、リテーナ37の内周面にはOリング34が嵌着される環状の溝47が形成されている。
リテーナ37の上流側開口部43のテーパ穴の最小径部付近にリテーナ37の内周面と外周面を貫通する貫通孔からなる4つの上流側流体圧力取出部38が円周方向に等間隔おいて形成され、さらに上流側流体圧力取出部38が形成されている部分より下流側外周面には4つからなる上流側流体圧力連通路39が周方向に等間隔おいて形成されている。この上流側流体圧力連通路39はリテーナの軸線方向に形成された溝からなり、その上流側端が各上流側流体圧力取出部38に連通している。さらに、リテーナ37の外周面の下流側端には4つからなる上流側流体圧力連通路39の下流側端を連通する環状溝48が形成されている。
なお、上流側流体圧力が弁体2の開度によらず安定して検出できるように、上流側流体圧力取出部38のリテーナ37の内周面の開口部が、シートリング36と弁体2の外周面とが当接する位置より十分に離れるようにリテーナ37の軸方向の寸法が定められている。
一方、弁本体1には各上流側流体圧力連通路39を環状溝48を介して上流下流流体圧力検出部44に接続する上流側流体圧力導通路18が形成されている。上流側流体圧力導通路18は弁体2近傍の弁本体1の上流側内周面19と上流下流流体圧力検出部44が装着されている弁体2近傍の弁体1の外周面17との間に形成されているので、上流流路11の流体圧力は、上流側流体圧力取出部38→上流側流体圧力連通路39→環状溝48→上流側流体圧力導通路18を通って上流下流流体圧力検出部44に導かれる。
上流下流流体圧力検出部44は、上流側流体圧力検出器102と下流側流体圧力検出器103とを一体に形成したものであり、上流側流体圧力Pv1を検出する一方、弁本体1の下流流路12内の弁体2の外周面24及び弁体2近傍の弁本体1の内周面15とで形成された空間である流体淀み部14に溜まった流体の淀み部分3の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出する。この上流下流流体圧力検出部44が検出する調節弁101の内部の上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2が図1に示したキャビテーション診断装置100Aに送られる。なお、流体淀み部14に溜まった流体の淀み部分3の流体圧力は、流体淀み部14に面した弁本体1の内周面15と弁本体1の外周面17とを貫通する下流側流体圧力導通路20を経由し、上流下流流体圧力検出部44に導かれる。
〔圧力比テーブル〕
図3に調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルとの関係を求める様子を示す。同図において、図14と同一符号は図14を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この構成において、上流側流体圧力検出器102は、図2に示されるように、調節弁101の弁体2よりも上流側の調節弁101の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出し、下流側流体圧力検出器103は、調節弁101の弁体2よりも下流側の調節弁101の内部の流路中の流体淀み部14の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出する。
図3に調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルとの関係を求める様子を示す。同図において、図14と同一符号は図14を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。この構成において、上流側流体圧力検出器102は、図2に示されるように、調節弁101の弁体2よりも上流側の調節弁101の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出し、下流側流体圧力検出器103は、調節弁101の弁体2よりも下流側の調節弁101の内部の流路中の流体淀み部14の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出する。
調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルとの関係を求めるために、調節弁101の弁開度を固定して、調節弁101の内部の圧力比XFvをXFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv)として求める。そして、その時の騒音レベルNzを騒音計104によって測定する。この作業を調節弁101の内部の圧力比XFvを変えながら繰り返し行う。
図4に調節弁101の設置環境をストレート(図5(a))、レデューサ(図5(b))、エルボ(図5(c))とした場合の調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルNzとの関係を示す。図4において、特性Iはストレートである場合を示し、特性IIはレデューサである場合を示し、特性IIIはエルボである場合を示している。
図4に示した特性I,II,IIIから分かるように、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFvである初生XFvzは、調節弁101の設置環境がストレートである場合の初生XFvzsも、レデューサである場合の初生XFvzrも、エルボである場合の初生XFvzeも全てほゞ等しくなる。すなわち、図17に示した調節弁101の前後の圧力比XFと騒音レベルNzとの関係では、XFzs≠XFzr≠XFzeであったのが、XFvzs≒XFvzr≒XFvzeとなる。
調節弁101で発生するキャビテーションは、調節弁101内の弁体2の前後の絞り部(縮流部)の上流の圧力と縮流部を流れる流速に起因することが分かっている。調節弁101から直管長で一定距離離れた位置で計測される上流側流体圧力(P1,P2)は、調節弁101内の流速が同じであっても、調節弁101前後に設置されたレデューサ107やエルボ108などのような圧損の条件によって、圧力の関係が異なる。このため、調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101の前後の圧力比XFである初生XFzは、調節弁101の設置環境によって異なるものとなる。
これに対し、調節弁101の縮流部前後の圧力は調節弁101の圧損だけを受けるので、調節弁101の前後配管の影響を受けにくく、圧力の関係は変わらない。このため、調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101内部の圧力比XFvである初生XFvzは、調節弁101の設置環境に拘わらずほゞ等しくなる。
このようなことから、本実施の形態では、例えば、調節弁101の設置環境をストレートとして、調節弁101の相対容量係数Cv毎に、調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルNzとの関係を求め、この求めた圧力比XFvと騒音レベルNzとの関係において、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFv(初生XFvz)を閾値XFvthとし、相対容量係数Cv毎の閾値XFvthを定め、この相対容量係数Cvと閾値XFvthとの関係を圧力比テーブルTB1として記憶部100−3に記憶させる。
図6に記憶部100−3に記憶させる相対容量係数Cvと閾値XFvthとの関係を示す圧力比テーブルTB1の一例を示す。実施の形態1では、このような圧力比テーブルTB1を1つだけ定め、記憶部100−3に記憶させる。
〔オンラインでのキャビテーションの診断〕
以下、図7に示すフローチャートを参照して、この実施の形態1のキャビテーション診断装置100Aが実行するキャビテーションの診断動作について説明する。なお、キャビテーション診断装置100Aは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
以下、図7に示すフローチャートを参照して、この実施の形態1のキャビテーション診断装置100Aが実行するキャビテーションの診断動作について説明する。なお、キャビテーション診断装置100Aは、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。
キャビテーション診断装置100Aは、ステップS100、S101、S102、S103において、上流側流体圧力検出器102からの上流側流体圧力(現在の上流側流体圧力)Pv1、下流側流体圧力検出器103からの下流側流体圧力(現在の下流側流体圧力)Pv2、流体温度検出器109からの流体温度T、弁開度検出器105からの調節弁101の弁開度(現在の弁開度)θを取り込む。
そして、取り込んだ上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧算出部100−0によって流体温度Tから算出された流体の飽和蒸気圧Pvとから、調節弁101の内部の圧力比(現在の調節弁101の内部の圧力比)XFvをXFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv)として算出する(ステップS104)。この調節弁101の現在の内部の圧力比XFvの算出は、キャビテーション診断装置100Aの圧力比算出部100−1で行われる。
また、キャビテーション診断装置100Aは、取り込んだ調節弁101の弁開度θから調節弁101の相対容量係数(現在の相対容量係数)Cvを求める(ステップS105)。この調節弁101の現在の相対容量係数Cvの算出は、キャビテーション診断装置100Aの相対容量係数算出部100−2で行われる。相対容量係数算出部100−2には、例えば、調節弁101の弁開度θと相対容量係数Cvとの関係が定められており、この関係から現在の弁開度θに応ずる相対容量係数Cvを求める。
次に、キャビテーション診断装置100Aは、記憶部100−3に記憶されている圧力比テーブルTB1(図6参照)から、ステップS105で求めた相対容量係数Cvに対応する閾値XFvthを読み出し(ステップS106)、この読み出した閾値XFvthとステップS104で算出した現在の調節弁101の内部の圧力比XFvとを比較する(ステップS107)。
ここで、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが閾値XFvth以下であれば(ステップS107のYES)、調節弁101にはキャビテーションが発生していないと判定し(ステップS108)、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが閾値XFvthを超えていれば(ステップS107のNO)、調節弁101にキャビテーションが発生していると判定する(ステップS109)。このステップS105〜S109の処理動作は、キャビテーション診断装置100Aの判定部100−4で行われる。
そして、キャビテーション診断装置100Aは、ステップS108あるいはステップS109で得られた判定結果を診断結果として通知する(ステップS110)。例えば、図示されていないディスプレイに表示したり、ブザーを鳴動させるなどする。キャビテーション診断装置100Aは、このステップS100〜S110の処理動作を定期的に実行する。
なお、ステップS110での診断結果は、キャビテーション診断装置100Aにおいて通知するだけではなく、上位装置に送るようにしてもよい。この診断結果の通知により、調節弁101の運用方法を変えるなどして、調節弁101の長寿命化を図ることが可能となる。
〔実施の形態2〕
実施の形態1のキャビテーション診断装置100Aでは、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFvである初生XFvzを閾値XFvthとし、相対容量係数Cv毎の閾値XFvthを定め、この相対容量係数Cvと閾値XFvthとの関係を圧力比テーブルTB1として記憶部100−3に記憶させるようにした。
実施の形態1のキャビテーション診断装置100Aでは、キャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFvである初生XFvzを閾値XFvthとし、相対容量係数Cv毎の閾値XFvthを定め、この相対容量係数Cvと閾値XFvthとの関係を圧力比テーブルTB1として記憶部100−3に記憶させるようにした。
これに対し、実施の形態2のキャビテーション診断装置100Bでは、調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの圧力比XFvである初生XFvzを第1の閾値XFvth1とし、調節弁101にキャビテーションが定常的に発生し始めるときの圧力比XFvである臨界XFvcriを第2の閾値XFvth2とし、調節弁101の上下流の差圧を高くしても流量が増加しない状態となるときの圧力比XFvである閉塞XFvchを第3の閾値XFvth3とし、相対容量係数Cv毎の第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3を定め、この第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3と相対容量係数Cvとの関係を圧力比テーブルTB2として記憶部100−3に記憶させるようにする。
図8に記憶部100−3に記憶させる相対容量係数Cvと第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3との関係を示す圧力変換テーブルTB2の一例を示す。実施の形態2では、この一種類の圧力比テーブルTB2を定め、記憶部100−3に記憶させる。
〔オンラインでのキャビテーションの診断〕
以下、図9に示すフローチャートを参照して、実施の形態2のキャビテーション診断装置100Bが実行するキャビテーションの診断動作について説明する。
以下、図9に示すフローチャートを参照して、実施の形態2のキャビテーション診断装置100Bが実行するキャビテーションの診断動作について説明する。
キャビテーション診断装置100Bは、ステップS200、S201、S202、S203において、上流側流体圧力検出器102からの上流側流体圧力(現在の上流側流体圧力)Pv1、下流側流体圧力検出器103からの下流側流体圧力(現在の下流側流体圧力)Pv2、流体温度検出器109からの流体温度T、弁開度検出器105からの調節弁101の弁開度(現在の弁開度)θを取り込む。
そして、取り込んだ上流側流体圧力Pv1と下流側流体圧力Pv2と飽和蒸気圧算出部100−0によって流体温度Tから算出された流体の飽和蒸気圧Pvとから、調節弁101の内部の圧力比(現在の調節弁101の内部の圧力比)XFvをXFv=(Pv2−Pv1)/(Pv1−Pv)として算出する(ステップS204)。この調節弁101の現在の内部の圧力比XFvの算出は、キャビテーション診断装置100Bの圧力比算出部100−1で行われる。
また、キャビテーション診断装置100Bは、取り込んだ調節弁101の弁開度θから調節弁101の相対容量係数(現在の相対容量係数)Cvを求める(ステップS205)。この調節弁101の現在の相対容量係数Cvの算出は、キャビテーション診断装置100Bの相対容量係数算出部100−2で行われる。相対容量係数算出部100−2には、例えば、調節弁101の弁開度θと相対容量係数Cvとの関係が定められており、この関係から現在の弁開度θに応ずる相対容量係数Cvを求める。
次に、キャビテーション診断装置100Bは、記憶部100−3に記憶されている圧力比テーブルTB2(図8参照)から、ステップS205で求めた相対容量係数Cvに対応する第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3を読み出す(ステップS206)。
そして、読み出した第1の閾値XFvth1とステップS204で算出した現在の調節弁101の内部の圧力比XFvとを比較し(ステップS207)、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが閾値XFvth以下であれば(ステップS207のYES)、調節弁101にはキャビテーションが発生していないと判定する(ステップS208)。
現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが第1の閾値XFvth1を超えていれば(ステップS207のNO)、キャビテーション診断装置100Bは、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvと第2の閾値XFvth2とを比較する(ステップS209)。
ここで、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが第2の閾値XFvth2以下であれば(ステップS209のYES)、キャビテーション診断装置100Bは、調節弁101にキャビテーションが発生しており、発生しているキャビテーションの程度が「警告」であると判定する(ステップS210)。
現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが第2の閾値XFvth2を超えていれば(ステップS209のNO)、キャビテーション診断装置100Bは、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvと第3の閾値XFvth3とを比較する(ステップS211)。
ここで、現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが第3の閾値XFvth3以下であれば(ステップS211のYES)、キャビテーション診断装置100Bは、調節弁101にキャビテーションが発生しており、発生しているキャビテーションの程度が「重症」であると判定する(ステップS212)。
現在の調節弁101の内部の圧力比XFvが第3の閾値XFvth3を超えていれば(ステップS211のNO)、キャビテーション診断装置100Bは、調節弁101にキャビテーションが発生しており、発生しているキャビテーションの程度が「限界(故障)」であると判定する(ステップS213)。このステップS205〜S213の処理動作は、キャビテーション診断装置100Bの判定部100−4で行われる。
そして、キャビテーション診断装置100Bは、ステップS208,S210,S212あるいはS213での判定結果を診断結果として通知する(ステップS214)。例えば、図示されていないディスプレイに表示したり、ブザーの音色を変えて鳴動させるなどする。キャビテーション診断装置100Bは、このステップS200〜S214の処理動作を定期的に実行する。
以上の説明から分かるように、実施の形態1のキャビテーション診断装置100Aでは、調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101の内部の圧力比XFv(初生XFvz)を閾値XFvthとし、この閾値XFvthと調節弁101の相対容量係数Cvとの関係を定めた1種類の圧力比テーブルTBのみで、ストレートやエルボなど、調節弁101の設置環境の制約を受けずに、キャビテーションが発生しているか否かを判定することができる。これにより、調節弁101の設置環境(配管レイアウト)のバリエーションに対して、多種類の圧力比テーブルを準備することなく(大容量のメモリを必要とせず)、しかも高精度でキャビテーションの診断を行うことができるようになる。
また、 実施の形態2のキャビテーション診断装置100Bでは、調節弁101にキャビテーションが発生し始めるときの調節弁101の内部の圧力比XFv(初生XFvz)を第1の閾値XFvth1とし、調節弁101にキャビテーションが定常的に発生し始めるときの圧力比XFv(臨界XFvcri)を第2の閾値XFvth2とし、調節弁101の上下流の差圧を高くしても流量が増加しない状態となるときの圧力比XFv(閉塞XFvch)を第3の閾値XFvth3とし、この第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3と相対容量係数Cvとの関係を定めた1種類の圧力比テーブルTB1のみで、ストレートやエルボなど、調節弁101の設置環境の制約を受けずに、キャビテーションが発生しているか否かに加え、発生しているキャビテーションの程度を判定することができる。これにより、調節弁101の設置環境(配管レイアウト)のバリエーションに対して、多種類の圧力比テーブルを準備することなく(大容量のメモリを必要とせず)、しかも高精度でキャビテーションの診断を行うことができるようになる。また、キャビテーションの発生だけではなく、発生しているキャビテーションの程度も知ることができ、例えば警告が発せられた時点で調節弁101を交換するなど、調節弁101の交換時期を運用状況に応じて延ばすことも可能となる。
また、このキャビテーション診断装置100A,100Bでは、調節弁101の弁体2よりも下流側の調節弁101の内部の流路中の流体の流れに淀みを生じさせる流体淀み部14の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出しているので、動圧の影響を受けない流体淀み部14で下流側流体圧力Pv2が検出されるものとなる。これにより、調節弁101の前後配管の影響を受けにくくし、調節弁101の圧損だけを受ける調節弁101の内部の圧力比XFvを求めることができ、キャビテーションの診断精度がさらに向上する。
また、このキャビテーション診断装置100A,100Bでは、調節弁101の弁体2よりも上流側の調節弁101の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出するが、円周方向に等間隔おいて形成された4つの上流側流体圧力取出部38から流体を流入させ、合流した流体の圧力を上流側流体圧力Pv1として検出するようにしているので、偏流による圧力分布のムラが平均化され、上流側流体圧力Pv1に偏流によるムラが生じないものとなる。これにより、調節弁101の内部の圧力比XFvをさらに精度よく求めることができ、キャビテーションの診断精度がさらに向上する。
〔騒音レベルからの流水音の除去〕
上述した実施の形態1,2において、圧力比テーブルTB1,TB2の作成に用いた騒音には、キャビテーションによる騒音と流水音が含まれており、流水音の影響を受けてキャビテーションの発生状態の変化が騒音レベルの違いとして現れにくくなる場合がある。
上述した実施の形態1,2において、圧力比テーブルTB1,TB2の作成に用いた騒音には、キャビテーションによる騒音と流水音が含まれており、流水音の影響を受けてキャビテーションの発生状態の変化が騒音レベルの違いとして現れにくくなる場合がある。
そこで、本願の発明者は、キャビテーションによる騒音の特徴である気泡が崩壊する時の周波数成分に注目し、その周波数成分の音圧特性を推定する方法を検討した。周波数成分の評価方法としては、図10に示すように、キャビテーションが間欠的に発生する圧力条件にし、キャビテーション発生時(A点、C点)と未発生時(B点、D点)における音圧データの1/3オクターブバンド分析の結果を比較する。その結果を図11に示す。図11により、キャビテーションの発生と未発生との違いが2.5kHz〜20kHzの周波数帯に現れることが分かった。
この結果から、特定周波数帯(一例として8kHz)の周波数成分に着目し、その音圧特性を確認した。図12に一例として、キャビテーションの発生の状態の推定が困難であった口径の圧力比XFvと騒音特性(図12(b))および特定周波数帯音圧特性(図12(a))の関係を示す。図12より、図12(b)の騒音特性よりも図12(a)の特定周波数帯音圧特性の方がその変化が明確で、キャビテーションの発生状態を推定するための近似直線も容易に引くことができることが分かった。
以上のことから、実施の形態1,2のキャビテーション診断装置100A,100Bにおいて、圧力比テーブルTB1,TB2は、相対容量係数Cv毎に調節弁101の内部の圧力比XFvと調節弁101が発する騒音の特定周波数帯の音圧レベル(一例として、8kHzの周波数成分の音圧レベル)との関係を実験により求め、この実験により求めた相対容量係数Cv毎の圧力比XFvと特定周波数帯の音圧レベル(一例として、8kHzの周波数成分の音圧レベル)との関係より作成することが望ましい。
〔キャビテーション診断機能の信頼性評価〕
参考として、実際の調節弁を用い、本発明に係るキャビテーション診断装置を用いた場合のキャビテーション診断機能の信頼性を評価した。
参考として、実際の調節弁を用い、本発明に係るキャビテーション診断装置を用いた場合のキャビテーション診断機能の信頼性を評価した。
実施手順として、先ず実験により調節弁の相対容量係数Cv毎に絞り前後の圧力から求める圧力比XFvと音圧レベルの関係を求め、圧力比テーブルを作成した。そして、信頼性評価のためにテーブル値と圧力比XFvとを比較してキャビテーションの発生状態を判断するロジックを組んだ診断プログラムを作成した。
評価方法としては、圧力比テーブル作成に使用していない調節弁に対して、実験により初生、臨界点の圧力比XFvを確認し、圧力比テーブルと比較することで診断機能の信頼性を評価した。図13にキャビテーション診断の結果を示す。
評価の結果、相対容量係数Cv毎の圧力比XFvと音圧レベルとの関係から作成した圧力比テーブルによるキャビテーション診断方法より妥当な診断ができることが概ね確認された。
なお、上述した実施の形態では、調節弁101の弁開度の関数を相対容量係数Cvとし、この相対容量係数Cvと閾値XFvthとの関係を定めた圧力比テーブルTB1や相対容量係数Cvと閾値XFvth1,XFvth2,XFvth3との関係を定めた圧力比テーブルTB1を用いるものとしたが、相対容量係数Cvの代わりに最大弁開度θmaxに対する弁開度θの割合を用いるようにしてもよい。また、最大弁開度θmaxが100%開度であれば、調節弁101の弁開度の関数として弁開度θそのものを用いるようにしてもよい。
また、上述した実施の形態1では、初生XFvzを閾値XFvthとしたが、この閾値XFvthは初生XFvzでなくてもよく、例えば初生XFvzから臨界XFvcrまでの間において任意に定めた圧力比であってもよい。また、実施の形態2でも同様に、初生XFvzを第1の閾値XFvth1とし、臨界XFvcを第2の閾値XFvth2とし、閉塞XFvchを第3の閾値XFvth3としたが、これら閾値についても調節弁101の内部の圧力比XFvと騒音レベルNzとの関係を示す特性上で多少前後してもよいことは言うまでもない。
図1では、調節弁101の外部にキャビテーション診断装置100(100A,100B)を設けるようにしているが、調節弁101の内部にキャビテーション診断装置100(100A,100B)を設けるようにしてもよい。
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
100(100A,100B)…キャビテーション診断装置、100−0…飽和蒸気圧算出部、100−1…圧力比算出部、100−2…相対容量係数算出部、100−3…記憶部、100−4…判定部、100−5…診断結果出力部、TB1,TB2…圧力比テーブル、101…調節弁、2…弁体、14…流体淀み部、18…上流側流体圧力導通路、20…下流側流体圧力導通路、38…上流側流体圧力取出部、44…上流下流流体圧力検出部、102…上流側流体圧力検出器、103…下流側流体圧力検出器、104…騒音計、105…弁開度検出器、109…流体温度検出器。
Claims (6)
- 流体が流れる調節弁にキャビテーションが発生したか否かを診断するキャビテーション診断装置において、
前記調節弁の弁体よりも上流側の前記調節弁の内部の流路の流体圧力を上流側流体圧力Pv1として検出する上流側流体圧力検出部と、
前記調節弁の弁体よりも下流側の前記調節弁の内部の流路中の流体の流れに淀みを生じさせる流体淀み部の流体圧力を下流側流体圧力Pv2として検出する下流側流体圧力検出部と、
前記流体の温度を流体温度Tとして検出する流体温度検出部と、
前記流体温度検出部によって検出される流体温度Tから前記流体の飽和蒸気圧Pvを算出する飽和蒸気圧算出部と、
前記上流側流体圧力検出部によって検出される上流側流体圧力Pv1と前記下流側流体圧力検出部によって検出される下流側流体圧力Pv2と前記飽和蒸気圧算出部によって算出された飽和蒸気圧Pvとから前記調節弁の内部の圧力比XFvを算出する圧力比算出部と、
前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの前記調節弁の内部の圧力比XFvを閾値XFvthとし、この閾値XFvthと前記調節弁の弁開度の関数との関係を定めた圧力比テーブルを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている圧力比テーブルから前記調節弁の現在の弁開度の関数に対応する閾値XFvthを求め、この求めた閾値XFvthと前記圧力比算出部によって算出される現在の前記調節弁の内部の圧力比XFvとを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とするキャビテーション診断装置。 - 請求項1に記載されたキャビテーション診断装置において、
前記記憶部は、
前記調節弁にキャビテーションが発生し始めるときの前記調節弁の内部の圧力比XFvを第1の閾値XFvth1とし、前記調節弁にキャビテーションが定常的に発生し始めるときの前記調節弁の内部の圧力比XFvを第2の閾値XFvth2とし、前記調節弁の上下流の差圧を高くしても流量が増加しない状態となるときの前記調節弁の内部の圧力比XFvを第3の閾値XFvth3とし、この第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3と前記調節弁の弁開度の関数との関係を定めた圧力比テーブルを記憶し、
前記判定部は、
前記記憶部に記憶されている圧力比テーブルから前記調節弁の現在の弁開度の関数に対応する第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3を求め、この求めた第1の閾値XFvth1、第2の閾値XFvth2および第3の閾値XFvth3と前記圧力比算出部によって算出される現在の前記調節弁の内部の圧力比XFvと前記閾値XFZth、XFcrithおよびXFchthとを比較することにより、前記調節弁にキャビテーションが発生しているか否かに加え、発生しているキャビテーションの程度を判定する
ことを特徴とするキャビテーション診断装置。 - 請求項1又は2に記載されたキャビテーション診断装置において、
前記圧力比テーブルは、
前記弁開度の関数毎に前記調節弁の内部の圧力比XFvと前記調節弁が発する騒音の所定の周波数成分の音圧レベルとの関係を実験により求め、この実験により求めた弁開度の関数毎の圧力比XFvと所定の周波数成分の音圧レベルとの関係より作成されている
ことを特徴とするキャビテーション診断装置。 - 請求項3に記載されたキャビテーション診断装置において、
前記所定の周波数成分の音圧レベルは、2.5kHz〜20kHzの周波数帯の音圧レベルである
ことを特徴とするキャビテーション診断装置。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載されたキャビテーション診断装置において、
前記調節弁の弁開度の関数は、相対容量係数である
ことを特徴とするキャビテーション診断装置。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載されたキャビテーション診断装置において、
前記調節弁の弁開度の関数は、弁開度である
ことを特徴とするキャビテーション診断装置。
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