JP4761191B2 - 渦流量計 - Google Patents

Description

本発明は、カルマン渦により発生する交番信号から測定流体の流量を算出する渦流量計に関する。

従来の渦流量計は、複数の帯域に分割する分割フィルタと、この分割された複数の周波数帯域を解析する周波数解析手段と、この周波数解析手段の解析結果に基づいて測定すべき周波数帯域を通貨させるバンドパスフィルタとを備えるものもある（例えば、特許文献１参照。）。

このような従来の渦流量計は、交番信号が異常である場合、異常である旨のフラグのみを内蔵されたＥＥＰＲＯＭに格納するものであった。

作業者は、点検のときに、渦流量計のＥＥＰＲＯＭに格納されたフラグを確認し、異常の状態があったかどうかを確認する。

また、渦流量計のＥＥＰＲＯＭに格納されたフラグが異常である旨であっても、その後、渦流量計が正常な状態に復帰して動作していることがしばしばある。

作業者は、定期的に渦流量計のＥＥＰＲＯＭに格納されたフラグを確認することにより、異常がたまたま発生したものか、周期的に発生するものなのかは判別できる。

特開２００１−１５３６９８号公報

しかしながら、作業者は、異常の状態があったことは認識できるものの、その原因が分からないという課題がある。

異常となる原因には、流体の異常、配管状態の異常その他の異常があり、一律でない。具体的には、ドレインによる異常、２相流による異常、過大な振動による異常、流量が十分流れていないことによる異常等がある。

このため、異常原因の除去作業は、作業者の経験・知識等によるものが大きく、コストと時間とを要するという課題がある。

本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、簡便・低コストの渦流量計を提供することにある。

このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）カルマン渦により発生する交番信号を検出するセンサと、
この交番信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換器と、
このアナログ／ディジタル変換器の出力を入力して複数の周波数帯域に分割するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで周波数分割されたそれぞれの帯域成分信号の振幅を測定してディジタルデータを生成する複数の振幅測定回路とを有する周波数解析手段と、
前記ディジタルデータに基づき測定流体の流量を算出するマイクロプロセッサ
とを備える渦流量計に関し、
前記マイクロプロセッサにより前記交番信号が異常と判定されたときの前記ディジタルデータを格納する記憶手段を備え、
前記マイクロプロセッサは前記周波数帯域ごとに前記ディジタルデータをそれぞれ所定の値と比較して前記交番信号が異常かどうかを判定することを特徴とする渦流量計。
（２）前記記憶手段に格納された情報が通信されることを特徴とする（１）記載の渦流量計。

本発明によれば次のような効果がある。
本発明によれば、簡便・低コストの渦流量計を提供できる。また、トラブルのときに早期解決可能な渦流量計を提供できる。さらに、メンテナンスに要するコストを抑制できる。

以下に図１に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。

図１の実施例の特徴は、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９と、記憶手段（ＲＡＭ）５２に係わる構成にある。

センサ（圧電素子）１１は、流体のカルマン渦により発生する交番信号を検出する。また、チャージアンプ１２はセンサ１１に接続され、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１３はチャージアンプ１２に接続される。

さらに、ローパスフィルタ１４はアナログ／ディジタル変換器１３に接続され、周波数解析手段２０はローパスフィルタ１４に接続される。

そして、センサ１１はカルマン渦により発生する交番信号を検出する。また、チャージアンプ１２はセンサ１１の出力を変換し、増幅する。さらに、アナログ／ディジタル変換器１３はチャージアンプ１２のアナログ出力をディジタル信号に変換する。また、ローパスフィルタ１４はアナログ／ディジタル変換器１３のディジタル出力の高周波成分を除去する。

また、センサ（圧電素子）１５は、流体のカルマン渦により発生する交番信号を検出する。また、チャージアンプ１６はセンサ１５に接続され、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１７はチャージアンプ１６に接続される。

さらに、ローパスフィルタ１８はアナログ／ディジタル変換器１７に接続され、周波数解析手段３０はローパスフィルタ１８に接続される。

そして、センサ１５はカルマン渦により発生する交番信号を検出する。また、チャージアンプ１６はセンサ１５の出力を変換し、増幅する。さらに、アナログ／ディジタル変換器１７はチャージアンプ１６のアナログ出力をディジタル信号に変換する。また、ローパスフィルタ１８はアナログ／ディジタル変換器１７のディジタル出力の高周波成分を除去する。

また、加算器１９はアナログ／ディジタル変換器１３とアナログ／ディジタル変換器１７とに接続され、周波数解析手段４０は加算器１９に接続される。そして、加算器１９はアナログ／ディジタル変換器１３のディジタル出力とアナログ／ディジタル変換器１７のディジタル出力とを加算する。

さらに、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）５１は、周波数解析手段２０と周波数解析手段３０と周波数解析手段４０とに接続される。また、記憶手段（ＲＡＭ）５２及び記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ）５３とは、マイクロプロセッサ５１に接続される。

そして、マイクロプロセッサ５１は、周波数解析手段２０からのディジタルデータＤ２１からＤ２９と、周波数解析手段３０からのディジタルデータＤ３１からＤ３９と、周波数解析手段４０からのディジタルデータＤ４１からＤ４９とに基づき測定流体の流量を算出する。

ここで、周波数解析手段２０内の構成について説明する。振幅測定回路（ＡＭＰ１）２１、振幅測定回路（ＡＭＰ２）２２、振幅測定回路（ＡＭＰ３）２３、・・・、振幅測定回路（ＡＭＰ９）２９は、それぞれローパスフィルタ１４に接続される。

また、振幅測定回路２１はディジタルデータＤ２１を生成し、振幅測定回路２２はディジタルデータＤ２２を生成し、振幅測定回路２３はディジタルデータＤ２３を生成し、・・・、振幅測定回路２９はディジタルデータＤ２９を生成する。

そして、周波数解析手段２０は、例えば、バンドパスフィルタを用いて、帯域を９分割にする。なお、分割数は適当な値に設定する。さらにまた、振幅測定回路２１、振幅測定回路２２、振幅測定回路２３、・・・、振幅測定回路２９は、所定の帯域に分割されたそれぞれの振幅を測定する。

さらに、周波数解析手段３０内の構成について説明する。振幅測定回路（ＡＭＰ１）３１、振幅測定回路（ＡＭＰ２）３２、振幅測定回路（ＡＭＰ３）３３、・・・、振幅測定回路（ＡＭＰ９）３９は、それぞれローパスフィルタ１８に接続される。

また、振幅測定回路３１はディジタルデータＤ３１を生成し、振幅測定回路３２はディジタルデータＤ３２を生成し、振幅測定回路３３はディジタルデータＤ３３を生成し、・・・、振幅測定回路３９はディジタルデータＤ３９を生成する。

そして、周波数解析手段３０は、例えば、バンドパスフィルタを用いて、帯域を９分割にする。なお、分割数は適当な値に設定する。さらにまた、振幅測定回路３１、振幅測定回路３２、振幅測定回路３３、・・・、振幅測定回路３９は、所定の帯域に分割されたそれぞれの振幅を測定する。

さらに、周波数解析手段４０内の構成について説明する。振幅測定回路（ＡＭＰ１）４１、振幅測定回路（ＡＭＰ２）４２、振幅測定回路（ＡＭＰ３）４３、・・・、振幅測定回路（ＡＭＰ９）４９は、それぞれ加算器１９に接続される。

また、振幅測定回路４１はディジタルデータＤ４１を生成し、振幅測定回路４２はディジタルデータＤ４２を生成し、振幅測定回路４３はディジタルデータＤ４３を生成し、・・・、振幅測定回路４９はディジタルデータＤ４９を生成する。

そして、周波数解析手段４０は、例えば、バンドパスフィルタを用いて、帯域を９分割にする。なお、分割数は適当な値に設定する。さらにまた、振幅測定回路４１、振幅測定回路４２、振幅測定回路４３、・・・、振幅測定回路４９は、所定の帯域に分割されたそれぞれの振幅を測定する。

このような図１の実施例の動作を説明する。

測定流体の流量が変化すると、センサ１１の出力とセンサ１５の出力とが変化し、アナログ／ディジタル変換器１３の出力とアナログ／ディジタル変換器１７の出力とが変化し、ローパスフィルタ１４の出力とローパスフィルタ１８の出力と加算器１９の出力とは変化し、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９が変化する。このようにして、図１の実施例は、測定流体の流量を測定する。また、図１の実施例は、伝送線（図示せず）に、測定した値を伝送する。

また、マイクロプロセッサ５１は、例えば、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９をそれぞれ所定の値と比較し、カルマン渦により発生する交番信号が異常かどうかを判断する。

そして、交番信号が異常であると判断したときは、異常である旨のフラグを内蔵されたＥＥＰＲＯＭ５３に格納する。さらに、所定の出力を伝送線（図示せず）に伝送する。具体的には、例えば、交番信号が異常であると判断したときは、出力０％を伝送線に伝送する。

また、交番信号が異常であると判断したときは、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９をそれぞれ記憶手段５２であるＲＡＭに格納する。

さらに、交番信号が異常から正常に変化したときは、渦流量計が正常な状態に復帰し、正常な出力を伝送線に伝送する。なお、ＥＥＰＲＯＭ５３及びＲＡＭ５２に格納された値は保持される。

また、ＥＥＰＲＯＭ５３及びＲＡＭ５２に格納された値は、通信によって、伝送線に伝送される。

以下に図２に基づいて本発明の動作を詳細に説明する。図２は、図１の実施例のフローチャートである。

まず、ディジタルデータの採取のステップＳ１を実行する。具体的には、周波数解析手段２０、周波数解析手段３０及び周波数解析手段４０は、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９を生成する。

次に、判断のステップＳ２を実行する。具体的には、マイクロプロセッサ５１が、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９をそれぞれ所定の値と比較し、カルマン渦により発生する交番信号が異常かどうかを判断する。

そして、交番信号が正常の場合はステップＳ１に遷移し、交番信号が異常の場合はステップＳ３に遷移する。

そしてまた、異常フラグの設定のステップＳ３を実行する。具体的には、異常である旨のフラグを内蔵されたＥＥＰＲＯＭ５３に格納する。さらに、所定の出力を伝送線（図示せず）に伝送する。

さらにその次に、ディジタルデータの格納のステップＳ４を実行する。具体的には、ディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９をそれぞれＲＡＭ５２に格納する。

このような、図１の実施例は、ＲＡＭ５２に格納された値を解析すると、異常原因が特定できる場合がある。具体的には、ＲＡＭ５２に格納された値から、ロウカット以下の流量が流れた場合の異常、正常でない流体条件（ドレイン、２相流その他）のため信号処理でパルス落ちが発生した場合の異常、異常振動及びそれに相当する事象となった場合の異常、を区別する。

さらに、図１の実施例は、伝送線（図示せず）を介して、遠隔からＲＡＭ５２に格納された値を解析することができる。

また、図１の実施例では記憶手段５２をＲＡＭで形成したが、これとは別に、図１の実施例の記憶手段５２をＥＥＰＲＯＭその他の記憶手段で形成しても、同等の構成となり、同等の作用効果がある。

さらに、図１の実施例ではマイクロプロセッサ５１がディジタルデータＤ２１からＤ２９，Ｄ３１からＤ３９，Ｄ４１からＤ４９に基づき交番信号が異常かどうかを判断したが、これとは別に、アナログ／ディジタル変換器１３の出力及びアナログ／ディジタル変換器１７に基づき交番信号が異常かどうかを判断する異常判断手段（図示せず）を新たに設けるようにしても、実質的に同等の構成となり、同等の作用効果がある。

また、上述の実施例とは別に、渦流量計に限らず一般的な伝送器であっても、同等の構成となり、同等の作用効果がある。

以上のように、本発明は、前述の実施例に限定されることなく、その本質を逸脱しない範囲でさらに多くの診断変数の式の変形を含むものである。

本発明の一実施例を示す構成図である。 図１の実施例のフローチャートである。

符号の説明

１１，１５ センサ（圧電素子）
１２，１６ チャージアップ
１３，１７ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１４，１８ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１９ 加算器
２０，３０，４０ 周波数解析手段
２１，２２，・・・，２９，３１，３２，・・・，３９，４１，４２，・・・，４９ 振幅測定回路（ＡＭＰ）
５１ マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
５２ 記憶手段（ＲＡＭ）
５３ 記憶手段（ＥＥＰＲＯＭ）
Ｓ１ ディジタルデータの採取のステップ
Ｓ２ 判断のステップ
Ｓ３ 異常フラグの設定のステップ
Ｓ４ ディジタルデータの格納のステップ

Claims (2)

1. カルマン渦により発生する交番信号を検出するセンサと、
   この交番信号をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換器と、
   このアナログ／ディジタル変換器の出力を入力して複数の周波数帯域に分割するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタで周波数分割されたそれぞれの帯域成分信号の振幅を測定してディジタルデータを生成する複数の振幅測定回路とを有する周波数解析手段と、
   前記ディジタルデータに基づき測定流体の流量を算出するマイクロプロセッサ
   とを備える渦流量計に関し、
   前記マイクロプロセッサにより前記交番信号が異常と判定されたときの前記ディジタルデータを格納する記憶手段を備え、
   前記マイクロプロセッサは前記周波数帯域ごとに前記ディジタルデータをそれぞれ所定の値と比較して前記交番信号が異常かどうかを判定することを特徴とする渦流量計。
2. 前記記憶手段に格納された情報が通信されることを特徴とする請求項１記載の渦流量計。

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