JP2016109560A - 流量計測装置および流量計測方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように超音波発振子および受信子を配管内に設置する場合、鋼管に貫通穴を設けた専用のフランジ付測定部を挿入する必要があるため、運転中のプラントを一旦停止させ、配管を切断する作業が必要となる。
発明者らは、配管内を流れる気体の流量と該流量に対応した超音波の音響強度分布の空間移動量との間に相関関係が存在するとの知見を得た。
本実施形態に係る流量計測装置100は、図1に示すように、超音波トランスデューサ1と、制御部2とを備えている。図1において、配管10は、蒸気製造装置20(ボイラーなど)と負荷設備30との間に配設されている。蒸気製造装置20からの蒸気が配管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気又は蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽(不図示)に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。
なお、以下、図2において、配管10内に蒸気の流れが生じていない場合に配管10の内部を伝搬する超音波Pを超音波P1と示し、配管10内に蒸気の流れが生じている場合に配管10の内部を伝搬する超音波Pを超音波P2と示す。
以上から、曲率センサーからなる超音波トランスデューサ1を用いることで超音波信号を精度良く計測することが可能である。
図7はメモリ45に保持されるデータの一例としてのグラフを示す図である。図7に示すグラフにおいて、横軸は蒸気流量(単位:m3/h)を示し、縦軸は超音波の音響強度分布(超音波の信号強度のピーク値)の空間移動量ΔX(単位:μm)を示す。
例えば、配管10内の温度や圧力を考慮し、信号強度のピーク位置の移動量と蒸気流量との間の相関性(上記グラフ)を補正しても良い。
また、図7では、蒸気流量と空間移動量との関係を示すグラフが直線(線形性を有するもの)の場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、グラフが曲線であることもあり得る。
よって、配管の曲率に影響される屈折や反射が抑えるので、信号強度を向上させることができる。また、超音波受信センサー26が曲面センサーから構成されるため、配管の中心に収束した超音波を良好に受信することができる。よって、信頼性の高いグラフを作成することができる。
はじめに、制御部2は蒸気製造装置20から配管10を介して負荷設備30への蒸気の供給を開始する。
よって、外径が異なる種々の配管10に対して流量計測を行うことが可能な汎用性に優れた計測が可能な流量計測装置および流量計測方法を提供することができる。
なお、上記スペーサー部材13は、断熱機能を有する断熱材から構成されていても良い。このようにすれば、超音波トランスデューサ1に対する配管10の表面10aの熱の影響を小さくすることができる。
また、上記冷却装置51、52のいずれか一方のみを設置するようにしても構わない。
Claims (14)
- 配管の内部を流れる気体の流量を計測する流量計測装置であって、
前記気体の流量と、前記流量に対応した超音波の音響強度分布の空間移動量と、の関係を規定したデータを保持するデータ保持部と、
前記配管の表面に接触した状態で、前記空間移動量を計測する超音波トランスデューサと、
前記超音波トランスデューサが実測した実測空間移動量と前記データとに基づいて、前記気体の流量を算出する流量算出部と、を備える
ことを特徴とする流量計測装置。 - 前記超音波トランスデューサは、前記配管の内部に向けて前記超音波を発振する超音波発振部と、前記超音波を受信する超音波受信部とを含み、少なくとも前記超音波発振部が前記超音波を前記配管の中心に収束させる収束手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の流量計測装置。 - 前記超音波発振部および前記超音波受信部の少なくとも一方を冷却する冷却装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項2に記載の流量計測装置。 - 前記収束手段は、前記超音波の発振面が前記配管の外面に対応した曲率を有する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の流量計測装置。 - 前記超音波受信部が第2の収束手段を有し、
前記第2の収束手段は、前記超音波の受信面が前記配管の外面に対応した曲率を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の流量計測装置。 - 前記超音波トランスデューサは、前記配管に抑振材を配置した状態で前記空間移動量を実測する
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 前記超音波トランスデューサは、前記超音波の中心周波数が100KHz〜1MHzに設定されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 配管の内部を流れる気体の流量を計測する流量計測方法であって、
前記配管の表面に接触させた超音波トランスデューサを用いて、超音波の音響強度分布の空間移動量を実測する実測ステップと、
前記気体の流量と前記流量に対応した前記空間移動量との関係を規定したデータと、前記超音波トランスデューサが実測した実測空間移動量とに基づいて、前記気体の流量を算出する流量算出ステップと、を備える
ことを特徴とする流量計測方法。 - 前記実測ステップにおいて、前記超音波トランスデューサとして、前記配管の内部に向けて超音波を発振する超音波発振部と、前記超音波発振部が発振した前記超音波を受信する超音波受信部とを含み、少なくとも前記超音波発振部が前記超音波を前記配管の中心に収束させる収束手段を有したものを用いる
ことを特徴とする請求項8に記載の流量計測方法。 - 前記実測ステップにおいて、前記超音波発振部および前記超音波受信部の少なくとも一方を冷却する
ことを特徴とする請求項9に記載の流量計測方法。 - 前記実測ステップにおいて、前記超音波トランスデューサとして、前記収束手段が前記超音波の発振面が前記配管の外面に対応した曲率を有するものを用いる
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の流量計測方法。 - 前記実測ステップにおいて、前記超音波トランスデューサとして、前記超音波受信部が第2の集光手段を有したものを用い、
前記第2の収束手段は、前記超音波の受信面が前記配管の外面に対応した曲率を有する
ことを特徴とする請求項11に記載の流量計測方法。 - 前記実測ステップにおいて、前記配管に抑振材を配置した状態とする
ことを特徴とする請求項8〜12のいずれか一項に記載の流量計測方法。 - 前記超音波トランスデューサとして、前記超音波の中心周波数が100KHz〜1MHzに設定されたものを用いる
ことを特徴とする請求項8〜13のいずれか一項に記載の流量計測方法。
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