JP2016121930A - 乾き度測定装置及び乾き度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に湿り蒸気を流す検査管21であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第1の部分121と、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に薄くなる第2の部分221と、を有する検査管21と、飽和液に向けて、検査管21内部に検査光を照射する検査光発光体11A、11Bと、検査管21の第1の部分121において検査管21内部を透過した検査光を受光する第1の受光素子12Aと、検査管21の第2の部分221において検査管21内部を透過した検査光を受光する第2の受光素子12Bと、第1又は第2の受光素子12A、12Bが受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部301と、を備える乾き度測定装置。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施の形態に係る乾き度測定装置は、図1に示すように、内部に湿り蒸気を流す検査管21であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第1の部分121と、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に薄くなる第2の部分221と、を有する検査管21と、飽和液に向けて、検査管21内部に検査光を照射する検査光発光体11A、11Bと、検査管21の第1の部分121において検査管21内部を透過した検査光を受光する第1の受光素子12Aと、検査管21の第2の部分221において検査管21内部を透過した検査光を受光する第2の受光素子12Bと、第1又は第2の受光素子12A、12Bが受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部301と、を備える。
x=mvapor/(mvapor+mwater) (1)
xは乾き度、mvaporは飽和蒸気の質量、mwaterは飽和液の質量を表す。
x=mvapor/(mvapor+mwater)
=avapor/(avapor+k×awater) (2)
avaporは飽和蒸気の吸光度、awaterは飽和液の吸光度、kは下記(3)式で与えられるモル吸光係数比を表す。
k=evapor/ewater (3)
evaporは飽和蒸気の吸光係数、ewaterは飽和液の吸光係数を表す。
A=avapor+awater (4)
また、湿り蒸気の吸光度は、下記(5)式で与えられるように、湿り蒸気を透過する前の光の光強度に対する、湿り上記を透過した後の光の光強度の比で与えられる。
A=−ln(Isteam1/Isteam0) (5)
Isteam0は湿り蒸気を透過する前の光の光強度、Isteam1は湿り蒸気を透過した後の光の光強度を表す。
x=1/(1−k+(k/avapor)×A) (6)
モル吸光係数比kは定数である。上述したように、飽和蒸気の吸光度avaporは一定圧力下では一定とみなせるため、飽和蒸気の吸光度avaporは湿り蒸気の圧力から導くことができる。そのため、湿り蒸気の吸光度Aを測定することにより、(6)式から湿り蒸気の乾き度xを算出することが可能である。
A2=−ln(Isteam2_1/Isteam2_0) (7)
Isteam2_0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11Bが発した検査光の光強度を表し、Isteam2_1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体11Bが発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11Bが発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
A2C=A2−(−ln(Iref2_1/Iref2_0) (8)
Iref2_0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111Bが発した参照光の光強度を表し、Iref2_1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体111Bが発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111Bが発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
A1=−ln(Isteam1_1/Isteam1_0) (9)
Isteam1_0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11Aが発した検査光の光強度を表し、Isteam1_1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体11Aが発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11Aが発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
A1C=A1−(−ln(Iref1_1/Iref1_0) (10)
Iref1_0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111Aが発した参照光の光強度を表し、Iref1_1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体111Aが発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111Aが発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
本発明の第2の実施の形態に係る乾き度測定装置は、図8及び図9に示すように、内部に湿り蒸気を流す検査管21であって、重力方向において、下方に向かうほど幅が狭くなる検査管21と、検査管21内部を流れる飽和液に向けて、検査管21内部に検査光を照射する検査光発光体11と、検査管21内部を透過した検査光を受光する受光素子12と、受光素子12が受光した検査光の強度に基づき、湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部301と、を備える。
A=−ln(Isteam1/Isteam0) (11)
Isteam0は湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11が発した検査光の光強度を表し、Isteam1は湿り蒸気を透過した後の検査光発光体11が発した検査光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の検査光発光体11が発した検査光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
AC=A−(−ln(Iref1/Iref0) (12)
Iref0は湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111が発した参照光の光強度を表し、Iref1は湿り蒸気を透過した後の参照光発光体111が発した参照光の光強度を表す。湿り蒸気を透過する前の参照光発光体111が発した参照光の光強度は、予め測定した定数を用いてもよい。
本発明の第3の実施の形態に係る乾き度測定方法は、図16に示すように、内部に湿り蒸気を流す第1及び第2の検査管23、24であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第1の検査管23と、相対的に薄くなる第2の検査管24と、を用意することと、第1の検査管23を、湿り蒸気が流れる配管に接続することと、図17に示すように、第1の検査管23内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体11から第1の検査管23内部に検査光を照射することと、第1の検査管23内部を透過した検査光を受光素子12で受光することと、を含む。
本発明の第4の実施の形態に係る乾き度測定方法は、図16に示すように、内部に湿り蒸気を流す第1及び第2の検査管23、24であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第1の検査管23と、相対的に薄くなる第2の検査管24と、を用意することと、第2の検査管24を、湿り蒸気が流れる配管に接続することと、図18に示すように、第2の検査管24内部を流れる飽和液に向けて、検査光発光体11から第2の検査管24内部に検査光を照射することと、第2の検査管24内部を透過した検査光を受光素子12で受光することと、を含む。
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、受光素子による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、ボイラ等で湿り蒸気を加熱しながら、従来の乾き度測定方法で湿り蒸気の乾き度を測定し、あわせて湿り蒸気を透過した検査光の強度を測定することによって、予め取得してもよい。従来、種々の乾き度測定方法があるが、関係を取得する際には、それらのいずれかを単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。また、受光素子による受光強度と、湿り蒸気の乾き度と、の関係は、表として保存されてもよい。
11A 第1の検査光発光体
11B 第2の検査光発光体
12 受光素子
12A 第1の受光素子
12B 第2の受光素子
13 圧力センサ
14、14A、14B 合波器
21 検査管
22 配管
23 第1の検査管
24 第2の検査管
30、30A、30B、31、31A、31B、32、32A、32B、130、130A、130B 光導波路
111 参照光発光体
111A 第1の参照光発光体
111B 第2の参照光発光体
121 第1の部分
221 第2の部分
300 中央演算処理装置
301 乾き度特定部
321 入力装置
322 出力装置
323 プログラム記憶装置
324 一時記憶装置
400 データ記憶装置
401 関係記憶部
Claims (27)
- 内部に湿り蒸気を流す検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが相対的に厚くなる第1の部分と、内部を流れる前記飽和液の厚みが相対的に薄くなる第2の部分と、を有する検査管と、
前記飽和液に向けて、前記検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、
前記検査管の第1の部分において前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する第1の受光素子と、
前記検査管の第2の部分において前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する第2の受光素子と、
前記第1又は第2の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、
を備える乾き度測定装置。 - 前記第1の受光素子が受光した前記検査光の強度が、前記第1の受光素子の測定限界以下である場合、前記乾き度特定部が、前記第2の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項1に記載の乾き度測定装置。
- 前記第1の受光素子が受光した前記検査光の強度が、前記第1の受光素子の測定限界より大である場合、前記乾き度特定部が、前記第1の受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項1に記載の乾き度測定装置。
- 重力方向において、前記検査管の第1の部分が相対的に深く、前記第2の部分が相対的に浅い、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の第2の部分の水平方向の幅が、前記第1の部分と比して広い、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の第1の部分の断面積と前記第2の部分の断面積が同じである、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記湿り蒸気の流れ方向に沿って、前記検査管の第1及び第2の部分が設けられている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記湿り蒸気の流れ方向の反対方向に沿って、前記検査管の第1及び第2の部分が設けられている、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記第1及び第2の受光素子の測定限界が同じである、請求項1ないし8のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記乾き度特定部が、前記検査管の第1又は第2の部分における前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 内部に湿り蒸気を流す検査管であって、重力方向において、下方に向かうほど幅が狭くなる検査管と、
前記検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記検査管内部に検査光を照射する検査光発光体と、
前記検査管内部を透過した前記検査光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した前記検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する乾き度特定部と、
を備える乾き度測定装置。 - 前記検査管の側壁の少なくとも一部に段が設けられており、当該段によって、前記検査管の幅が下方に向かうほど狭くなる、請求項11に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の側壁の少なくとも一部が傾斜しており、当該傾斜によって、前記検査管の幅が下方に向かうほど狭くなる、請求項11に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記検査管の最も幅が狭い部分の幅が、前記配管の最も幅が狭い部分の幅よりも狭い、請求項11ないし13のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記検査管の最も幅が広い部分の幅が、前記配管の最も幅が広い部分の幅よりも広い、請求項11ないし13のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記検査管の上流に接続されている配管と比して、前記重力方向において、前記検査管の最も深い部分の深さが、前記配管の最も深い部分の深さよりも長い、請求項11ないし13のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 前記乾き度特定部が、前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項11ないし16のいずれか1項に記載の乾き度測定装置。
- 内部に湿り蒸気を流す第1及び第2の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第1の検査管と、相対的に薄くなる第2の検査管と、を用意することと、
前記第1の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第1の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第1の検査管内部を透過した前記検査光を受光素子で受光することと、
前記受光した検査光の強度が前記受光素子の測定限界以下である場合、前記第2の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第2の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第2の検査管内部を透過した前記検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定することと、
を含む、乾き度測定方法。 - 前記受光した検査光の強度が前記受光素子の測定限界以下である場合、前記第1の検査管を前記第2の検査管に交換することを更に含む、請求項18に記載の乾き度測定方法。
- 前記第2の検査管の水平方向の幅が、前記第1の検査管と比して広い、請求項18又は19に記載の乾き度測定方法。
- 前記第1の検査管と前記第2の検査管の断面積が同じである、請求項18ないし20のいずれか1項に記載の乾き度測定方法。
- 前記第2の検査管を流れる前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項18ないし21のいずれか1項に記載の乾き度測定方法。
- 内部に湿り蒸気を流す第1及び第2の検査管であって、内部を流れる飽和液の厚みが同一条件下で相対的に厚くなる第1の検査管と、相対的に薄くなる第2の検査管と、を用意することと、
前記第2の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第2の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第2の検査管内部を透過した前記検査光を受光素子で受光することと、
前記第2の検査管内部を透過した前記検査光の受光強度から特定される前記湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、前記第1の検査管内部を流れる飽和液に向けて、前記第1の検査管内部に検査光を照射することと、
前記第1の検査管内部を透過した前記検査光を受光し、当該検査光の強度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定することと、
を含む、乾き度測定方法。 - 前記第2の検査管内部を透過した前記検査光の受光強度から特定される前記湿り蒸気の乾き度の分解能が所定の分解能より低い場合、前記第2の検査管を前記第1の検査管に交換することを更に含む、請求項23に記載の乾き度測定方法。
- 前記第2の検査管の水平方向の幅が、前記第1の検査管と比して広い、請求項23又は24に記載の乾き度測定方法。
- 前記第1の検査管と前記第2の検査管の断面積が同じである、請求項23ないし25のいずれか1項に記載の乾き度測定方法。
- 前記第1の検査管を流れる前記湿り蒸気の吸光度に基づき、前記湿り蒸気の乾き度を特定する、請求項23ないし26のいずれか1項に記載の乾き度測定方法。
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