JP2018115961A - フィールド機器及びフィールド機器管理システム - Google Patents
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Abstract
Description
なお、このような問題はコリオリ質量流量計に限られた問題ではなく、スラグ流の発生により測定値に誤差が生じるフィールド機器にも共通する問題である。
本発明の一実施形態に係るフィールド機器は、配管内を流れる流体の流量を測定するものである。なお、以下の説明では、フィールド機器として、コリオリ質量流量計を例に挙げて説明する。すなわち、コリオリ質量流量計は、フィールド機器の一例である。
図2に示すように、検出部2は、加振器21、上流側センサ22、下流側センサ23及び温度センサ24を備える。
加振器21は、流体が流れる測定チューブTの周囲に設けられている。例えば、加振器21は、測定チューブTの中央部近傍に設置されている。加振器21は、信号処理部3に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、測定チューブTは、両端が支持部材SP1,SP2によって固定支持された直管型のものである。ただし、測定チューブTは、例えばU字管型など他の形状のものでもよい。
上流側センサ22及び下流側センサ23は、それぞれ信号処理部3に電気的に接続されている。
加振器21は、信号処理部3から出力される駆動電流IRに応じて、測定チューブTを所定の振動モードで振動させる。例えば、加振器21は、例えば図3において符号M1,M2を付して示す1次モード(振動の節が支持部材SP1,SP2によって固定支持された部分にのみ現れる振動モード)で測定チューブTを振動させる。
下流側センサ23は、上記測定チューブTの下流側の変位量を検出する。下流側センサ23は、検出した変位量を変位信号SBとして信号処理部3に出力する。
信号処理部3は、検出部2で検出される検出信号SA,SBの位相差に基づいて測定チューブTを流れる被測定流体の質量流量を求める。また、信号処理部3は、検出信号SAと検出信号SBとの少なくともいずれか一方の信号に基づいて、測定チューブTの振動周波数を測定する。そして、信号処理部3は、測定した振動周波数に基づいて、被測定流体の質量すなわち密度値を測定する。
FIRフィルタ40Aは、入力信号(デジタル信号DA3)と同相の出力信号に変換する同相デジタルフィルタである。具体的には、FIRフィルタ40Aは、A・sin(ωt0)なる形のデジタル信号DA4を出力する。
FIRフィルタ40Bは、入力信号(デジタル信号DA3)と90°異なる位相の出力信号に変換する移相デジタルフィルタである。FIRフィルタ40Bは、基本的にA・cos(ωt0)なる形のデジタル信号DA5を出力する。
FIRフィルタ41Aは、入力信号(デジタル信号DB3)と同相の出力信号に変換する同相デジタルフィルタである。具体的には、FIRフィルタ41Aは、B・sin(ωt0+Φ)なる形のデジタル信号DB4を出力する。
FIRフィルタ41Bは、入力信号(デジタル信号DA3)と90°異なる位相の出力信号に変換する移相デジタルフィルタである。FIRフィルタ41Bは、基本的にB・cos(ωt0+Φ)なる形のデジタル信号DB5を出力する。
DS = K2(f0 2−fr2)/fr2 ・・・・・(1)
なお、fr=fA/(1+K1・ST2) ・・・・・(2)
制御部48は、図4に示すように、スラグ流の発生が検出されている場合に、スラグ流が検出されたときを基準として、そのスラグ流の検出前における所定時間ts前から所定期間AP(Average Period)内における少なくともいずれか一つの前記測定値に基づく値を、スラグ流が検出されている場合の測定値のホールド値として保持する。ここで、所定の期間AP内における少なくともいずれか一つの前記測定値に基づく値として、所定の期間AP内の任意の一つの測定時点の測定値をホールド値として用いてもよいし、任意の複数の測定時点の測定値の平均値、中央(中間)値、最頻値、ダンピング処理した値をホールド値として用いてもよい。なお、任意の複数の時点の測定値とは、所定の期間AP内における全部の測定値であってもよいし、一部の連続する測定時点の測定値や、一部の不連続な測定時点の測定値であってもよい。
また、時間AST(Average Start Time)は、スラグ流の検出が解除された後において、密度値Dsの平均化演算を開始する時間であって、設定の変更が可能である。
QM=f(ST2)・f(Dr)・tanΦ/fA (3)
図5に示すように、制御部48は、補正部481、積算値記憶部482及び平均値記憶部483を備える。
補正部481は、フィールド機器1のサンプリング周期TDが10ミリ秒、平均値Dhの計算に用いられる密度値Dsのデータ数(サンプリングデータ数)Lが500個の場合、期間AP内においてサンプリング周期TDごとに最新の良好な500個の密度値DSを用いて平均値Dhの計算を行う。なお、この測定値である密度値DSには、この密度値DSが良好(Good)か否かを判断するステータス情報が関連付けられている。例えば、このステータス情報は、良好、不良(Bad)、不明確(Uncertain)のいずれかの情報である。例えば、ステータス情報が不良(Bad)や不明確(Uncertain)の状態となるのは、その密度値Dsの測定に関連する、フィールド機器1の処理にエラーが発生した場合である。そのため、これらの密度値DSにおける500個のデータは、ステータス情報が良好と判断されたもののみ平均値Dhの計算に使用される。なお、サンプリング周期TD及びサンプリングデータ数Lは、適宜変更可能である。
このように、補正部481は、積算領域に格納された積算値を、100個の密度値DSごとに(1秒ごとに)、次の時間間隔に対応する積算領域に移動させる。
したがって、平均値記憶部483は、1秒〜30秒の各秒の平均値Dhを格納する平均値格納領域601〜630を備え、100個の密度値DSごとに(各秒ごとに)、各平均値格納領域601〜630に格納された平均値Dhを随時更新する。
このように、補正部481は、積算値記憶部482において積算した測定値である密度値DSの数が所定値(例えば、100個)以上になった場合には、その積算値から平均値Dhを計算し、その平均値Dhを平均値記憶部483に格納する。これにより、本実施形態において、平均値Dhの算出に必要な領域を「平均値格納領域601〜630」「積算用格納領域A〜E」の計35個分に抑えることができる。
補正部481は、100個の密度値Dsを積算したか否かを判定する(ステップS105)。補正部481は、100個の密度値Dsを積算したと判定した場合には、時間tにおいて平均値格納領域601〜630に格納されている各平均値Dhを時間t+1に対応する平均値格納領域601〜630に移動させる(ステップS106)。一方、補正部481は、100個の密度値Dsを積算したと判定しない場合には、ステップS109の処理を実行する。
2 検出部
3 信号処理部
21 加振器
22 上流側センサ
23 下流側センサ
24 温度センサ
31 クロック信号発振器
32〜34 トラックアンドホールド(T&H)回路
35〜37 アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)
38,39 ローパスフィルタ(LPF)
40,41 ヒルベルト変換器
42 位相演算部
43 平均化回路
44 周波数演算部
45 励振回路
46 スラグ流検出部
47 密度演算部
48 制御部
49 質量流量演算部
481 補正部
482 積算値記憶部
483 平均値記憶部
Claims (7)
- 流体の状態量を測定値として測定するフィールド機器であって、
スラグ流の発生を検出するスラグ流検出部と、
前記スラグ流検出部により前記スラグ流の発生が検出されている場合に、前記スラグ流が検出されたときを基準として所定の時間前から所定の期間内における少なくともいずれか一つの前記測定値に基づく値を、前記測定値のホールド値として保持する補正部と、
を備えることを特徴とするフィールド機器。 - 前記状態量は、密度値であり、
前記所定の期間が終了する時間は、前記密度値における平均値の算出が終了する時間であって、前記スラグ流が検出されたときを基準として、一定時間前の時間に設定されることを特徴とする請求項1に記載のフィールド機器。 - 前記測定値にはステータス情報が関連付けられており、
前記補正部は、前記ステータス情報に基づいて前記測定値が良好か否かを判定し、前記良好と判定した前記測定値のみ前記平均値の算出に用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフィールド機器。 - 所定のサンプリング周期で測定された前記測定値の積算値を記憶する積算値記憶部と、
前記平均値を記憶する平均値記憶部と、
を備え、
前記補正部は、前記積算値記憶部において積算した前記測定値の数が所定値以上になった場合には、前記積算値から平均値を計算し、前記平均値記憶部に前記平均値を格納することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項のフィールド機器。 - 前記スラグ流の発生の検出が解除された後において、前記測定値における平均値の演算を開始する時間が設定可能であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項のフィールド機器。
- 前記平均値の計算に用いる前記測定値の数が設定可能であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項のフィールド機器。
- 流体の状態量を測定値として測定するフィールド機器と、前記フィールド機器と通信することで前記測定値を取得する制御装置とを備えるフィールド機器管理システムであって、
前記制御装置は、
スラグ流の発生を検出するスラグ流検出部と、
前記スラグ流検出部により前記スラグ流の発生が検出されている場合に、前記スラグ流が検出されたときを基準として所定の時間前から所定の期間内における前記測定値を用いて算出した前記測定値の平均値を、前記測定値のホールド値として保持する補正部と、
を備えることを特徴とするフィールド機器管理システム。
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