JP5905376B2 - Measuring device, measuring system and measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、ボイラの炉壁及び高温配管をモニタリングする計測装置、計測システム及び計測方法に関する。 The present invention relates to a measuring device, a measuring system, and a measuring method for monitoring a furnace wall and high-temperature piping of a boiler.
火力発電所などに用いられるボイラの状態を把握するために、ボイラを構成する各所において種々の計測(例えば、歪み計測等)を行うことがある。当該ボイラにおける計測では、センサを取り付ける計測位置と計測データを収集する位置(計測室等)とが大きく離れており、また、センサの設置個所も多数に及ぶため、ケーブル長、ケーブル敷設作業及びメンテナンス作業が膨大となる。 In order to grasp the state of a boiler used in a thermal power plant or the like, various measurements (for example, strain measurement) may be performed at each place constituting the boiler. In the measurement of the boiler, the measurement position where the sensor is attached and the position (measurement room, etc.) where the measurement data is collected are greatly separated, and the sensor is installed in many places, so the cable length, cable laying work and maintenance The work becomes enormous.
一方、複数のセンサユニット(センサ付無線端末)を空間に配置し、当該配置箇所の状態を示す計測データを無線信号で送信する無線センサネットワーク技術が開発されている。この無線センサネットワーク技術を利用した計測システムでは、センサから引き回していたケーブルを廃することが可能なため、当該計測システムの敷設作業及びメンテナンス作業の工数の削減が期待される。 On the other hand, a wireless sensor network technology has been developed in which a plurality of sensor units (wireless terminals with sensors) are arranged in a space, and measurement data indicating the state of the arrangement location is transmitted by radio signals. In the measurement system using this wireless sensor network technology, since the cable routed from the sensor can be eliminated, it is expected to reduce the man-hours for laying work and maintenance work of the measurement system.
また、大型構造物に上記無線センサネットワーク技術を運用した例として、航空機機体構造に所定のダクト(導波管)を設け、当該ダクト内に無線センサの無線信号を伝搬させることによって構築する計測システムが開示されている(特許文献1)。 In addition, as an example of operating the wireless sensor network technology in a large structure, a measurement system constructed by providing a predetermined duct (waveguide) in an aircraft body structure and propagating a wireless signal of the wireless sensor in the duct Is disclosed (Patent Document 1).
しかしながら、上述したようなボイラに無線センサネットワークを適用する場合においては、以下のような問題点が生じる。 However, when the wireless sensor network is applied to the boiler as described above, the following problems occur.
まず、特許文献1に記載された航空機機体のように、ボイラに、無線信号、或いは有線ケーブルを通過させるダクトを予め設置してセンサネットワークを構築する手法が考えられる。しかし、ボイラ建屋、タービン建屋及びこれらを接続する高温配管等はその高さや周囲が数百メートルにも及ぶ建築物であり、また計測室との距離も大きく離れている。そのためダクトの設計・製造にかかる費用が増加し、本来の目的を達成することができない。またこの場合、事後的に計測ポイントを増設する等の柔軟なネットワーク構築への対応が難しい。 First, as in the aircraft body described in Patent Document 1, a method of constructing a sensor network by previously installing a duct through which a wireless signal or a wired cable passes in a boiler is conceivable. However, the boiler building, the turbine building, and the high-temperature pipes connecting these are buildings having a height and circumference of several hundred meters, and are far away from the measurement room. Therefore, the cost for designing and manufacturing the duct increases, and the original purpose cannot be achieved. In this case, it is difficult to respond to flexible network construction such as adding measurement points later.
またセンサユニットは、センシングを行うセンサ部と、計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、バッテリとが一体となってモジュール化されているのが一般的である。しかしながら、ボイラの炉壁や高温配管等は300℃、場合によっては600℃を超える高温に達する。センサユニットに含まれる無線送信部(計測データ送信処理部)は、一般的な電子デバイスとしてそのような高温域では動作することができない。 In general, the sensor unit is modularized by integrating a sensor unit that performs sensing, a measurement data transmission processing unit that wirelessly transmits measurement data, and a battery. However, the furnace wall and high-temperature piping of the boiler reach a high temperature exceeding 300 ° C., and in some cases exceeding 600 ° C. The wireless transmission unit (measurement data transmission processing unit) included in the sensor unit cannot operate in such a high temperature range as a general electronic device.
またセンサユニットは、無線信号を発信するため機器として電源が必須である。ここで、一般的なセンサユニットはバッテリを搭載しているものが一般的であるが、この場合、長期間のモニタリングに際しバッテリ交換を要することとなる。特に、通常は人が出入りするような環境として設計されていない炉壁等に当該センサユニットを設置した場合、バッテリ交換の作業負担が増大する。また、センサユニットから計測データ受信器までの無線信号を中継する中継器を用いる場合、当該中継器にも何らかの電力供給源が必要である。 The sensor unit requires a power source as a device to transmit a radio signal. Here, a general sensor unit is generally equipped with a battery, but in this case, battery replacement is required for long-term monitoring. In particular, when the sensor unit is installed on a furnace wall or the like that is not normally designed as an environment where people enter and exit, the work load for battery replacement increases. In addition, when a repeater that relays a radio signal from the sensor unit to the measurement data receiver is used, the relay also needs some power supply source.
そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる計測装置、計測システム及び計測方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a measuring device, a measuring system, and a measuring method that can solve the above-described problems.
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、ボイラ設備の複数の所定箇所に設置され、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力する複数のセンサ部と、前記所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、第一の端部と、第二の端部とを備え、当該第一の端部と当該第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する複数の熱電対と、を備え、前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信することを特徴とする計測装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is installed at a plurality of predetermined locations of boiler equipment, and a plurality of sensor units that convert a predetermined state at the predetermined locations into an electrical signal and output the electrical signals, A measurement data transmission processing unit that is installed in a region lower in temperature than a predetermined location and wirelessly transmits measurement data based on the electrical signal, a first end, and a second end, the first end A plurality of thermocouples that generate an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end, and the measurement data transmission processing unit is configured to perform the first measurement based on the electromotive force generated by the thermocouple. Measure the temperature at one end, input from one thermocouple with the first end installed around the sensor, and measurement data based on the electrical signal input from one sensor And temperature measurement data based on the electromotive force Performs a predetermined operation Zui, the data calculated by the calculation, a measurement device, characterized in that the radio transmission with power from electromotive force plurality of the thermocouples are formed.
また本発明は、前記センサ部及び前記熱電対の第一の端部が、前記ボイラ設備の炉壁または高温配管に設置され、前記計測データ送信処理部及び前記熱電対の第二の端部が、前記炉壁または高温配管よりも低温であるボイラ制御部に設置され、前記計測データ送信処理部は、前記センサ部及び前記熱電対と有線接続していることを特徴とする。 In the present invention, the sensor unit and the first end of the thermocouple are installed in a furnace wall or a high-temperature pipe of the boiler equipment, and the measurement data transmission processing unit and the second end of the thermocouple are The measurement data transmission processing unit is installed in a boiler control unit having a temperature lower than that of the furnace wall or the high-temperature pipe, and is wiredly connected to the sensor unit and the thermocouple.
また本発明は、前記熱電対を複数有し、当該複数の熱電対が直列、並列、またはその組み合わせで接続されていることを特徴とする。 Moreover, this invention has two or more said thermocouples, The said several thermocouple is connected in series, parallel, or those combinations.
また本発明は、前記センサ部は、設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージを備えることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the sensor unit includes a strain gauge that converts an amount of strain at an installed location into an electric signal.
また本発明は、前記センサ部が、二つの前記歪みゲージと、二つのk抵抗素子と、を備え、前記二つの歪みゲージ及び前記二つの参照用抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成することを特徴とする。 According to the present invention, the sensor unit includes two strain gauges and two k resistance elements, and the bridge section is configured by connecting the two strain gauges and the two reference resistance elements. It is characterized by.
また本発明は、計測装置と計測データ受信装置とを備える計測システムであって、前記計測装置は、ボイラ設備の複数の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力する複数のセンサ部と、前記ボイラ設備の所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する複数の熱電対と、を備え、前記計測データ送信処理部は、前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信し、前記計測データ受信装置は、前記計測データ送信処理部から無線送信された計測データを出力することを特徴とする計測システムである。 Further, the present invention is a measurement system including a measurement device and a measurement data receiving device, wherein the measurement device is installed at a plurality of predetermined locations of the boiler facility, and converts a predetermined state at the locations into electrical signals. A plurality of sensor units to output, a measurement data transmission processing unit that is installed in a region lower in temperature than a predetermined location of the boiler equipment, wirelessly transmits measurement data based on the electrical signal, a first end, and a second A plurality of thermocouples that generate an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end, and the measurement data transmission processing unit includes the thermocouple. The temperature at the first end is measured based on the electromotive force generated by the sensor, the measurement data based on the electrical signal input from one sensor unit, and the first end around the sensor unit. From one thermocouple installed And temperature measurement data based on the electromotive force of the force, performs a predetermined calculation based on the data calculated by the calculation, and the radio transmission with power from electromotive force plurality of said thermocouples generating said The measurement data receiving apparatus is a measurement system that outputs measurement data wirelessly transmitted from the measurement data transmission processing unit.
また本発明は、ボイラ設備の複数の所定箇所に設置されたセンサ部が、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力し、第一の端部と第二の端部とを備える複数の熱電対が、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じて起電力を生成し、前記所定箇所よりも低温な領域に設置された計測データ送信処理部が、前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信することを特徴とする計測方法である。 In the present invention, the sensor units installed at a plurality of predetermined locations of the boiler facility convert the predetermined state at the predetermined locations into electrical signals and output the first end portion and the second end portion. A plurality of thermocouples are provided to generate an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end, and a measurement data transmission processing unit installed in a region lower than the predetermined location The temperature at the first end is measured based on the electromotive force generated by the thermocouple , the measurement data based on the electrical signal input from one of the sensor units, and the first around the sensor unit. The temperature measurement data based on the electromotive force input from the one thermocouple installed at the end of the thermocouple is subjected to a predetermined calculation, and a plurality of the thermocouples generate data calculated by the calculation To obtain power from the electromotive force It is a measurement method for the butterflies.
本発明によれば、敷設作業及びメンテナンス作業を軽減することのできるボイラの計測装置、計測システム及び計測方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a boiler measuring device, a measuring system, and a measuring method capable of reducing laying work and maintenance work.
<第一の実施形態>
以下、本発明の第一の実施形態による計測装置を、図面を参照して説明する。
図1は同実施形態による計測装置の構成を示す第一の図である。この図において符号1は計測装置である。計測装置1は、ボイラ設備2の炉壁や高温配管等の所定箇所に設置され、当該箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力するセンサ部10を備えている。また計測装置1は、センサ部10を設置した所定箇所よりも低温な領域に設置され、センサ部10から入力した電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部12を備えている。また計測装置1は、第一の端部11aと第二の端部11bとを備え、当該第一の端部11aと第二の端部11bとの温度差に応じた起電力を生成する熱電対11を備えている。
なお、ボイラ設備2は炉20、高温配管21及びボイラ制御部22を備え、タービン3及び発電機4とともに火力発電システムを構成している。
<First embodiment>
Hereinafter, a measuring device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a first diagram showing a configuration of a measuring apparatus according to the embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a measuring device. The measuring apparatus 1 includes a
The
図1に示す通り、本実施形態による計測装置1のセンサ部10及び熱電対11の第一の端部11aは、炉20の炉壁20aまたは高温配管21に設置される。一方、計測データ送信処理部12及び前記熱電対の第二の端部11bは、炉壁20aまたは高温配管21よりも低温であるボイラ制御部22に設置される。そして計測データ送信処理部12はセンサ部10及び熱電対11と有線接続する構成となっている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、炉壁20a及び高温配管21の管壁はバーナーに熱せられた蒸気に触れるため300℃以上の高温に達する。本実施形態による計測装置1は、ボイラ設備2においてこのような高温に達する箇所における歪みをモニタリングするものである。計測装置1は、炉壁20a、高温配管21等における歪み量を、センサ部10の歪みゲージ10a(後述)を介してモニタリングする。ボイラ設備2のオペレータは、計測室(図示せず)にて、このような歪み量の計測データを参照して異常箇所を把握してメンテナンス作業を行う。
Here, the
ところで、ボイラ設備2の観測ポイント(センサ部10が設置された箇所)からオペレータが常時待機する計測室まで有線で引き回すことで計測システムを構築しようとすると、ケーブルの敷設作業やそのメンテナンス作業が増大し好ましくない。したがって、本実施形態による計測装置1は、図1に示すように、計測データ送信処理部12がセンサ部10を介して取得した歪み量を無線信号として無線送信する構成としている。しかしながら、計測データ送信処理部12はいわゆる一般的な電子デバイスであるため、特に300℃以上の高温となるような環境では使用することができない。そこで本実施形態による計測装置1は、図1に示すように、センサ部10から、より低温な環境であるボイラ制御部22に設置された計測データ送信処理部12までを通信ケーブル13で接続し、計測データ送信処理部12は、通信ケーブル13を介して取得した計測データを無線で送信することを特徴としている。
By the way, if you try to build a measurement system by wired from the observation point of the boiler facility 2 (where the
ボイラ制御部22は、オペレータが、炉20内部の火炎出力や高温配管21を通過する蒸気圧等を調整するための各種制御を行う箇所である。ボイラ制御部22はオペレータ自身が出入りする箇所であるため、比較的低温な環境(室温)に保たれている。なお、本実施形態では、計測データ送信処理部12を、「低温な領域」の一例であるボイラ制御部22に設置したが、本実施形態においてはこのような態様に限定されない。例えば、他の「低温な領域」として、ボイラ建屋(図示せず)の外壁や天井であったりしても構わない。
The
また本実施形態による計測装置1は熱電対11を備えている。この熱電対11は一般的に知られる熱電対と同等の機能を有している。すなわち、熱電対11は第一の端部11aと第二の端部11bを備えており、第一の端部11a及び第二の端部11bのそれぞれにおける温度の温度差に対応する起電力を生成する。
The measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes a
ここで、本実施形態における当該熱電対11の一端である第一の端部11aはセンサ部10が設置される箇所の近辺に設置されている。この熱電対11は、センサ部10周辺における温度計測に用いるものである。後述する通り、センサ部10は歪みゲージ10aによる設置個所の歪み量を電気信号として取得するものである。しかし、300℃以上の高温に達する高温配管21等に単軸歪みゲージを適用する場合、当該歪みゲージの熱変形成分が計測に大きく影響してしまい、高温配管21自身の熱変形応力等に起因する歪み量を計測することができない。そこで、センサ部10の周辺に熱電対11を設置し、その箇所の温度を取得して歪みゲージの熱変形分を差し引く(温度補償する)ことで、目的とする歪み量を算出することができる。
Here, the
また本実施形態による計測装置1は、熱電対11の別の一端である第二の端部11bがボイラ制御部22に設置されている。すなわちこの熱電対11は、第二の端部11bにおける温度を基準として第一の端部11aにおける炉壁20aまたは高温配管21等の温度を計測する。なお、第二の端部11bが計測データ送信処理部12の内部に組み込まれており、計測データ送信処理部12が内部に自身の温度(すなわち第二の端部11bにおける温度)を取得する機能を有する構成であっても構わない。このようにすることで計測データ送信処理部12は、第二の端部11bの温度と、熱電対11に生成される起電力を参照して、第一の端部11aにおける絶対温度を算出して得ることができる。
In the measurement apparatus 1 according to the present embodiment, the
また上述した通り、本実施形態による計測装置1は、高温領域に設置されるセンサ部10から低温領域に設置される計測データ送信処理部12までは通信ケーブル13を介して有線接続し、同様に高温領域に設置される第一の端部11aから計測データ送信処理部12までは有線(熱電対11)で引き回す構成となっている。したがってこの場合、計測装置1は、通信ケーブル13と熱電対11を束ねて一体化し、一のケーブルとして引き回す構成としてもよい。
In addition, as described above, the measuring apparatus 1 according to the present embodiment is wired from the
そして、本実施形態による計測装置1の計測データ送信処理部12は、熱電対11の生成する起電力から電力を得て無線送信することを特徴とする。すなわち計測データ送信処理部12は、高温領域である炉壁20aまたは高温配管21等における温度と、低温領域であるボイラ制御部22等における温度の温度差により、熱電対11から駆動電力を得ることを特徴としている。
And the measurement data
また、本実施形態による計測装置1は、図1に示すようにボイラ設備2の複数箇所を同時に計測する目的で、センサ部10及び熱電対11のペアを複数有していてもよい。すなわち計測データ送信処理部12が複数の入力チャネルを有しており、それぞれの入力チャネルにおいて各センサ部10及び熱電対11と接続し、複数同時の計測処理を行う。そして、本実施形態による計測装置1は、高温配管21等における温度が低く、計測データ送信処理部12の駆動に必要な電力を供給できない場合であっても、複数設置された熱電対11を直列、並列またはその組み合わせで接続し、個々の熱電対11から供給される電力を集約して計測データ送信処理部12を駆動するようにしてもよい。
Moreover, the measuring device 1 by this embodiment may have two or more pairs of the
図2は、本発明の第一の実施形態による計測装置1の構成を示す第二の図である。
図2には、計測データ送信処理部12に接続された複数の熱電対11が、直列に接続された場合の様子を示している。図2に示す通り、複数の熱電対11は、それぞれの第一の端部11aが他の熱電対11の第二の端部11bに接続し、第二の端部11bが他の熱電対11の第一の端部11aに接続する構成となっている。すなわち、本実施形態による計測装置1は、複数の熱電対11を図2に示すような直列接続とすることにより、第一の端部11aと第二の端部11bの温度差に応じて生じる起電力が足し合され、より高い起電力を得る構成となっている。同様に、複数の熱電対11を並列接続とする構成としてより高い電流を得る構成としてもよい。
FIG. 2 is a second diagram showing the configuration of the measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a state where a plurality of
図3は、第一の実施形態によるセンサ部10及び熱電対11の高温配管21への設置例を示す図である。
一方、本実施形態による計測装置1のセンサ部10は、設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージ10aを備えている。センサ部10が簡素な単軸歪みゲージ10aのみからなる場合、図3(a)に示すように、高温配管21の軸方向に歪みゲージ10aの軸を揃えることで、高温配管21の長手方向の歪みを計測することができる。また図3(b)に示すように、高温配管21の周方向に歪みゲージ10aの軸を揃えることで、高温配管21の周方向の歪みを計測することができる。ただし上述した通り、歪みゲージ10aが単軸歪みゲージである場合、取得される歪み量のうち歪みゲージ10a自身の熱変形成分を除去するため、熱電対11を歪みゲージ10a周辺に設置し、歪みゲージ10a周辺温度を取得する必要がある。
FIG. 3 is a diagram illustrating an installation example of the
On the other hand, the
次に、本実施形態による計測装置1の具体的な処理について順を追って説明する。
まず、計測データ送信処理部12は、通信ケーブル13を介してセンサ部10に所定の電圧を印加する。ボイラ設備2の炉壁20aまたは高温配管21に設置されたセンサ部10は、計測データ送信処理部12からの印加電圧により、その設置箇所における歪みに応じた電気信号を出力する。計測データ送信処理部12は、通信ケーブル13を介して当該電気信号を入力し、歪み量の計測データを取得する。一方、熱電対11は、高温領域(炉壁20a、高温配管21)に設置された第一の端部11aと低温領域(ボイラ制御部22)に設置された第二の端部11bの温度差に応じた起電力を計測データ送信処理部12に出力している。計測データ送信処理部12は上記処理と並列して、熱電対11から入力する起電力から、第二の端部11bにおける温度を基準として、第一の端部11aにおける温度を取得する。さらに、計測データ送信処理部12は当該起電力から駆動電力を得て、取得した歪み量の計測データを無線送信する。当該計測データは、別途計測室に設置された計測データ受信装置に受信される。ボイラ設備2のオペレータは当該計測データ受信装置の出力を参照し、当該ボイラ設備2の各所における歪みの程度を把握することができる。
Next, a specific process of the measurement apparatus 1 according to the present embodiment will be described in order.
First, the measurement data
なお、計測データ送信処理部12は、センサ部10から入力する電気信号に基づく計測データ(歪み量の計測データ)と、熱電対11から入力する起電力に基づく温度の計測データに基づいて所定の演算を行い、当該演算によって算出されたデータを無線送信してもよい。すなわち、計測データ送信処理部12は、熱電対11から別途取得した計測温度に基づいて、センサ部10から取得した歪み量に対して、「所定の演算」として温度補償演算を行い、当該処理後のデータを真の歪み量として送信するようにしてもよい。ここで温度補償演算とは、例えば、歪みゲージの環境温度と当該歪みゲージの出力の関係を予め示した参照テーブルに基づいて歪みゲージの熱変形分を差し引くことで、目的とする歪み量を算出する演算のことである。
The measurement data
本実施形態による計測装置1によれば、センサ部10が取得した計測データを計測データ送信処理部12が無線送信するため、センサ部10からオペレータが常時待機する計測室までのケーブル引き回しを、センサ部10から計測データ送信処理部12(ボイラ制御部22)までの引き回しとすることができる。したがって、計測システムの敷設作業及びメンテナンス作業の工数を削減することができる。また上述した通り、計測装置1は、計測データ送信処理部12とセンサ部10を接続する通信ケーブル13と、熱電対11を一体化したケーブルを用いて敷設することにより、さらに敷設作業の負荷を軽減することができる。
According to the measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the measurement data
そして、本実施形態による計測装置1によれば、熱電対11の第一の端部11a及び第二の端部11bの間に生じる温度差が300℃程度と大きいため、熱電対11に生成される起電力も大きいものとなる。したがって、計測データ送信処理部12はボイラの熱エネルギーから電力を得ることができるようになるためバッテリ交換作業が不要となり、メンテナンス作業の負荷がさらに軽減される。
And according to the measuring device 1 by this embodiment, since the temperature difference produced between the
なお、本実施形態においては、ボイラ設備2の運転状況によっては、熱電対11の第一の端部11aにおける温度が低下するなどして、計測データ送信処理部12への電力供給が不安定となることが想定される。しかし、本実施形態による計測装置1によれば、計測データ送信処理部12が複数の入力チャネルを有しており、ボイラ設備2の複数の箇所を同時にモニタリングすることができる。そして、計測データ送信処理部12は状況に応じて、複数設置された熱電対11を直列、並列またはその組み合わせで接続することでより高い電力を出力し、計測データ送信処理部12の動作を安定化させることができる。このようにして、計測装置1を用いた計測システムの信頼性が向上するという効果が得られる。
In the present embodiment, depending on the operation status of the
さらに本実施形態においては、計測データ送信処理部12が別途バッテリ(充電可能な二次電池とする)を備えており、熱電対11が当該バッテリを充電する役割を果たす態様であっても構わない。すなわち、計測データ送信処理部12がその主電源としてのバッテリを備えており、無線送信及び歪み計測モニタリングには専ら当該バッテリから供給される電力を利用する。そして、熱電対11から得た起電力は、当該バッテリの充電用として利用する態様が考えられる。この場合、計測データ送信処理部12は熱電対11から得た起電力が数十mVと低い場合であってもこれを昇圧することができるDC−DCコンバータを備えていてもよい。このようにすれば、計測データ送信処理部12の動作を安定化させることができる上、バッテリの回復措置(充電または交換)を行う頻度を減らし、または、回復措置自体を廃することができる。
Further, in the present embodiment, the measurement data
以上、本発明の一実施形態による計測装置1によれば、敷設作業及びメンテナンス作業を軽減することのできるボイラの計測装置を提供することができる。 As mentioned above, according to measuring device 1 by one embodiment of the present invention, the measuring device of a boiler which can reduce laying work and maintenance work can be provided.
<第二の実施形態>
図4は、第二の実施形態のセンサ部10における回路構成の一例を示す図である。
センサ部10は、第一の実施形態で説明した単軸歪みゲージ10a一つを有する態様の他、二つの歪みゲージ10a、10bと、二つの参照用抵抗素子10c、10dと、を備える構成としてもよい。
センサ部10は、これらの歪みゲージ10a、10b及び参照用抵抗素子10c、10dを接続して図4に示すようなブリッジ回路を構成する。ここで参照用抵抗素子10c、10dは、既知の抵抗値を持つ抵抗素子である。図4に示すブリッジ回路の端子10e、10fは電圧の入力端子であり、計測データ送信処理部12が通信ケーブル13を介して所定の電圧V1を端子10e、10f間に印加する(例えば10fをグランドとして10eにV1印加)。一方、端子10g、10hは電圧の出力端子であり、歪みゲージ10a、10bにおける歪み量に応じた電圧値V2を出力する。電圧値V2は、通信ケーブル13を介して、計測データ送信処理部12に入力される。なお歪みゲージでブリッジ回路を構成する例は多種多様であり、本実施形態においても上記の回路構成例には限定されない。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration in the
The
The
図5は、第二の実施形態によるセンサ部10及び熱電対11の高温配管21への設置例を示す図である。
センサ部10は上述した通り、これら歪みゲージ10a、10b及び参照用抵抗素子10c、10dを接続してブリッジ回路を構成する。ここで図5(a)に示すように、高温配管21の軸方向に歪みゲージ10a、10bの軸を揃えることで、高温配管21の長手方向の歪みを計測することができる。また図5(b)に示すように、高温配管21の周方向に歪みゲージ10a、10bの軸を揃えることで、高温配管21の周方向の歪みを計測することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an installation example of the
As described above, the
センサ部10の回路構成をこれらの歪みゲージ10a、10b及び参照用抵抗素子10c、10dを接続してブリッジ回路とすることで、引き回し配線の温度影響等に起因する誤差を補償して高精度な計測を行うことができる。例えば、歪みゲージ10a、10bの抵抗値が環境温度に起因して変化したとしても、その環境温度に付随して参照用抵抗素子10e、10fの抵抗値も変化するため、出力電圧は、最終的に熱に起因する分が差し引かれた(キャンセルされた)状態となって出力されることとなる。また図4(a)、(b)に示すように、二つの歪みゲージ10a、10bをそれぞれ対抗する位置に配置することで、二つの歪みゲージ10a、10bの各所で観測される歪み量の平均を取得することができ、曲げ応力などの成分を除去し、より高精度な計測を行うことができる。
By connecting the
またセンサ部10に上記ブリッジ回路を採用することで、センサ部10は、歪みゲージ10a、10bの熱変形成分による誤差も除去された計測を行うことができるので、熱電対11を用いての温度補償を行う処理を廃することができる。すなわち、第一の実施形態では、熱電対11が出力する起電力に対し、計測データ送信処理部12が温度モニタリングを行うための処理と電力供給を行うための処理の両方を担う必要があったのに対し、本実施形態では、熱電対11が出力する起電力は専ら電力供給に用いればよいため、計測データ送信処理部12の行うべき処理を簡素化することができる。なお、本実施形態による計測データ送信処理部12は、熱電対11が出力する起電力に基づく温度計測機能を有していてもよい。
Further, by adopting the above bridge circuit for the
1・・・計測装置
10・・・センサ部
10a、10b・・・歪みゲージ
10c、10d・・・参照用抵抗素子
10e、10f、10g、10g・・・端子
11・・・熱電対
11a・・・第一の端部
11b・・・第二の端部
12・・・計測データ送信処理部
13・・・通信ケーブル
2・・・ボイラ設備
20・・・炉
20a・・・炉壁
21・・・高温配管
22・・・ボイラ制御部
3・・・タービン
4・・・発電機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring
Claims (7)
前記所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、
第一の端部と、第二の端部とを備え、当該第一の端部と当該第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する複数の熱電対と、
を備え、
前記計測データ送信処理部は、
前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、
一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、
当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信する
ことを特徴とする計測装置。 A plurality of sensor units that are installed at a plurality of predetermined locations of the boiler facility, convert a predetermined state at the predetermined location into an electrical signal, and output,
A measurement data transmission processing unit that is installed in a region lower in temperature than the predetermined location and wirelessly transmits measurement data based on the electrical signal;
A plurality of thermocouples including a first end and a second end, and generating an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end;
With
The measurement data transmission processing unit
Measure the temperature at the first end based on the electromotive force generated by the thermocouple,
Measurement data based on the electrical signal input from one sensor unit, and temperature measurement data based on an electromotive force input from one thermocouple in which the first end is installed around the sensor unit; , Perform a predetermined calculation based on
A measurement apparatus characterized in that the data calculated by the calculation is wirelessly transmitted by obtaining power from electromotive forces generated by the plurality of thermocouples.
前記ボイラ設備の炉壁または高温配管に設置され、
前記計測データ送信処理部及び前記熱電対の第二の端部は、
前記炉壁または高温配管よりも低温であるボイラ制御部に設置され、
前記計測データ送信処理部は、
前記センサ部及び前記熱電対と有線接続している
ことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。 The sensor unit and the first end of the thermocouple are:
Installed on the furnace wall or high-temperature piping of the boiler equipment,
The measurement data transmission processing unit and the second end of the thermocouple are:
Installed in the boiler control unit that is cooler than the furnace wall or hot pipe,
The measurement data transmission processing unit
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the sensor unit and the thermocouple are connected by wire.
当該複数の熱電対が直列、並列、またはその組み合わせで接続されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の計測装置。 A plurality of the thermocouples;
The measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of thermocouples are connected in series, in parallel, or a combination thereof.
設置された箇所の歪み量を電気信号に変換する歪みゲージを備える
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一に記載の計測装置。 The sensor unit is
The measuring device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a strain gauge that converts an amount of strain at an installed location into an electrical signal.
二つの前記歪みゲージと、
二つの参照抵抗素子と、
を備え、
前記二つの歪みゲージ及び前記二つの参照用抵抗素子を接続してブリッジ回路を構成する
ことを特徴とする請求項4に記載の計測装置。 The sensor unit is
Two strain gauges,
Two reference resistance elements;
With
The measurement apparatus according to claim 4, wherein a bridge circuit is configured by connecting the two strain gauges and the two reference resistance elements.
前記計測装置は、
ボイラ設備の複数の所定箇所に設置され、当該所定箇所における所定の状態を電気信号に変換して出力する複数のセンサ部と、
前記ボイラ設備の所定箇所よりも低温な領域に設置され、前記電気信号に基づく計測データを無線送信する計測データ送信処理部と、
第一の端部と第二の端部とを備え、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じた起電力を生成する複数の熱電対と、
を備え、
前記計測データ送信処理部は、
前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、
一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、
当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信し、
前記計測データ受信装置は、前記計測データ送信処理部から無線送信された計測データを出力する
ことを特徴とする計測システム。 A measurement system comprising a measurement device and a measurement data receiving device,
The measuring device is
A plurality of sensor units that are installed at a plurality of predetermined locations of the boiler facility, convert a predetermined state at the predetermined location into an electrical signal, and output,
A measurement data transmission processing unit that is installed in a region lower in temperature than a predetermined location of the boiler equipment, and wirelessly transmits measurement data based on the electrical signal;
A plurality of thermocouples including a first end and a second end, and generating an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end;
With
The measurement data transmission processing unit
Measure the temperature at the first end based on the electromotive force generated by the thermocouple,
Measurement data based on the electrical signal input from one sensor unit, and temperature measurement data based on an electromotive force input from one thermocouple in which the first end is installed around the sensor unit; , Perform a predetermined calculation based on
The data calculated by the calculation is wirelessly obtained by obtaining power from the electromotive force generated by the plurality of thermocouples,
The measurement data receiving device outputs measurement data wirelessly transmitted from the measurement data transmission processing unit.
第一の端部と第二の端部とを備える複数の熱電対が、当該第一の端部と第二の端部との温度差に応じて起電力を生成し、
前記所定箇所よりも低温な領域に設置された計測データ送信処理部が、
前記熱電対の生成する起電力に基づいて前記第一の端部における温度を計測し、
一つの前記センサ部から入力する前記電気信号に基づく計測データと、当該センサ部の周辺に前記第一の端部が設置された一つの前記熱電対から入力する起電力に基づく温度の計測データと、に基づいて所定の演算を行い、
当該演算によって算出されたデータを、複数の前記熱電対が生成する起電力から電力を得て無線送信する
ことを特徴とする計測方法。 Sensor units installed at a plurality of predetermined locations of the boiler equipment convert the predetermined state at the predetermined locations into electrical signals and output them,
A plurality of thermocouples having a first end and a second end generate an electromotive force according to a temperature difference between the first end and the second end,
The measurement data transmission processing unit installed in a region lower than the predetermined location,
Measure the temperature at the first end based on the electromotive force generated by the thermocouple,
Measurement data based on the electrical signal input from one sensor unit, and temperature measurement data based on an electromotive force input from one thermocouple in which the first end is installed around the sensor unit; , Perform a predetermined calculation based on
A measurement method comprising: obtaining data from the electromotive force generated by the plurality of thermocouples and wirelessly transmitting the data calculated by the calculation .
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JP5063119B2 (en) * | 2007-01-09 | 2012-10-31 | 中国電力株式会社 | Condition detection device |
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