JP5923854B2 - Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system - Google Patents

Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system Download PDF

Info

Publication number
JP5923854B2
JP5923854B2 JP2011002441A JP2011002441A JP5923854B2 JP 5923854 B2 JP5923854 B2 JP 5923854B2 JP 2011002441 A JP2011002441 A JP 2011002441A JP 2011002441 A JP2011002441 A JP 2011002441A JP 5923854 B2 JP5923854 B2 JP 5923854B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration
substance component
estimation
fluid system
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011002441A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011179111A (en
Inventor
功一 ▲高▼橋
功一 ▲高▼橋
安藤 誠
誠 安藤
浅野 一哉
一哉 浅野
修司 久山
修司 久山
隆之 福井
隆之 福井
博巳 国守
博巳 国守
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2011002441A priority Critical patent/JP5923854B2/en
Publication of JP2011179111A publication Critical patent/JP2011179111A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5923854B2 publication Critical patent/JP5923854B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Description

本発明は、物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度推定方法、濃度分布推定方法、濃度モニタリング方法および溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法、ならびに流体系における物質成分の濃度推定装置に関する。   The present invention relates to a concentration estimation method, a concentration distribution estimation method, a concentration monitoring method, an aluminum concentration management method in aluminum melt contained in a hot dip galvanizing pot, and a flow in a fluid system in which the material component has a concentration distribution. The present invention relates to a concentration estimation device for substance components in a system.

産業プロセスの流体設備や壁で区切られた空間などがある流体系において、該流体系内の流体を構成する物質成分の濃度分布をモニタするためには、濃度分布の特徴を捉えるのに十分な数・配置で濃度を計測する濃度計測手段を流体中に配置する必要がある。しかしながら、産業プロセスにおける流体設備や建造物内部などは複雑な形状をしていることが多く、濃度計測手段を配置できない場所も存在する。また、流体が高温な場合や高腐食性である場合も濃度計測が制限されてしまうことがあり、濃度分布を知るのに十分な数・配置で濃度計測手段を設置できないことが多い。   In a fluid system with fluid facilities for industrial processes or spaces separated by walls, it is sufficient to monitor the concentration distribution of the substance components that make up the fluid in the fluid system. It is necessary to arrange a concentration measuring means for measuring the concentration by number and arrangement in the fluid. However, fluid facilities and industrial structures in industrial processes often have complicated shapes, and there are places where concentration measuring means cannot be arranged. Also, when the fluid is hot or highly corrosive, concentration measurement may be limited, and it is often impossible to install concentration measuring means with a sufficient number and arrangement to know the concentration distribution.

濃度実測点の不足を補い流体系の物質成分の中の対象成分の濃度分布をモニタするためには、計測した数点の実測濃度値から流体系全体の濃度分布を推定・補間することが必要になる。対象が均一な固体において、スプライン補間などのよく知られた補間法を使用して濃度実測点と濃度推定点との幾何学的位置を考慮して比較的容易に濃度を推定し、補間されている。また、推定点と実測点との距離に基づき該推定点の濃度等を含む各種の値を推定し、補間する逆距離加重法と呼ばれる推定方法も提示されている(たとえば、非特許文献1参照)。   In order to compensate for the lack of concentration measurement points and monitor the concentration distribution of the target component in the material components of the fluid system, it is necessary to estimate and interpolate the concentration distribution of the entire fluid system from the measured concentration values at several points. become. In a solid object, a well-known interpolation method such as spline interpolation is used to estimate and interpolate the density relatively easily in consideration of the geometric position of the density measurement point and the density estimation point. Yes. Also, an estimation method called an inverse distance weighting method is proposed in which various values including the density of the estimated point are estimated based on the distance between the estimated point and the actually measured point, and interpolated (for example, see Non-Patent Document 1). ).

Shepard, D.:A two-dimensional interpolating function for irregularly spaced data. Proc. ACM. Nat. Conf., 517-524, 1968.Shepard, D.:A two-dimensional interpolating function for irregularly spaced data.Proc.ACM. Nat. Conf., 517-524, 1968.

非特許文献1の推定手法は、実測点iの位置と推定点との距離lを算出し、距離lが大きい実測点ほど重みが小さくなるような重み付けをし、重み付き平均として推定点における値を推定する方法であり、距離の逆数(l/l)の累乗を重みとした下記式(1)を用いて濃度等の各種値を推定する。 The estimation method of Non-Patent Document 1 calculates the distance l i between the position of the measured point i and the estimated point, weights the measured point with the larger distance l i so that the weight becomes smaller, and estimates the estimated point as a weighted average. In this method, various values such as concentration are estimated using the following equation (1) with the power of the reciprocal of the distance (l / l i ) as a weight.

Figure 0005923854
式(1)において、Ceは推定点における推定濃度、lは濃度実測点iと濃度推定点jとの距離、uは正の値をとるパラメータ、Cは濃度実測点iで計測された実測濃度値である。
Figure 0005923854
In Equation (1), Ce I is measured at the estimated point, l i is the distance between the measured concentration point i and the estimated concentration point j, u is a positive parameter, and C i is measured at the measured concentration point i. The measured concentration value.

しかしながら、非特許文献1の逆距離加重法は、濃度実測点iと濃度推定点jの距離lのみに基づいた重みを用い、重み付け平均によって濃度を推定する方法の為、得られる濃度推定結果には流体の流れの影響が反映されない。その為、実際の流体プロセスなど流体成分輸送に対する流動の寄与が非常に大きい流体系では、流速が大きい場合と小さい場合で濃度分布が大きく異なるにもかかわらず、同じ濃度分布が推定されてしまう。したがって、流体の流れによる流体成分の輸送が支配的となる流体系に対しては、適用することは困難である。 However, since the inverse distance weighting method of Non-Patent Document 1 uses a weight based only on the distance l i between the density measurement point i and the density estimation point j and estimates the density by weighted average, the resulting density estimation result is obtained. Does not reflect the effect of fluid flow. For this reason, in a fluid system in which the flow contribution to the fluid component transport is very large, such as in an actual fluid process, the same concentration distribution is estimated even when the flow velocity is large and small even though the concentration distribution is greatly different. Therefore, it is difficult to apply to a fluid system in which transport of fluid components by fluid flow is dominant.

本発明は、上記実情に鑑みて考案されたものであり、複雑な3次元の流れ場を有する流体系に対しても、複数点の限られた実測濃度のみから、濃度計測手段の配置に制約を与えることなく流体全体における対象成分の濃度を推定できる流体系における物質成分の濃度推定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above circumstances, and even for a fluid system having a complicated three-dimensional flow field, the arrangement of concentration measuring means is restricted from only a plurality of limited measured concentrations. It is an object of the present invention to provide a substance component concentration estimation method in a fluid system capable of estimating the concentration of a target component in the whole fluid without giving a fluid.

上記目的を達成するため、本発明は、物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度推定方法であって、前記流体系において設定された2以上の任意の濃度実測点において、該濃度実測点に配置した濃度計測手段により物質成分の濃度を計測、または前記濃度実測点において採取したサンプル中の物質成分濃度を計測する濃度計測ステップと、前記流体系において設定された任意の濃度推定点において、実験的にまたは数値流体シミュレーションにより求めた該濃度推定点における前記流体系の流れ場に関する指標を取得し、前記指標と前記濃度計測ステップで計測した濃度とに基づき、前記濃度推定点における物質成分の濃度を推定する推定ステップと、を含み、前記指標は、前記流体が前記濃度実測点から前記濃度推定点まで間を移動するのに要する下流側伝達時間と、前記流体が前記濃度推定点から前記濃度実測点まで移動するのに要する上流側伝達時間とであり、前記推定ステップは、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution, wherein the concentration is measured at two or more arbitrary concentration measurement points set in the fluid system. A concentration measurement step for measuring the concentration of the substance component by the concentration measuring means arranged at the measurement point, or measuring the concentration of the substance component in the sample collected at the concentration measurement point, and an arbitrary concentration estimation point set in the fluid system In the above, an index relating to the flow field of the fluid system at the concentration estimation point obtained experimentally or by numerical fluid simulation is obtained, and the substance at the concentration estimation point is obtained based on the index and the concentration measured in the concentration measurement step. It is seen including an estimation step of estimating the concentration of the component, and the index is, the fluid or the density estimate point from the concentration measured point A downstream transmission time required to move between and an upstream transmission time required for the fluid to move from the concentration estimation point to the concentration measurement point, and the estimation step includes the downstream transmission time and A weight function that is a monotonically non-increasing function with respect to the upstream transmission time is used to calculate a weight of the concentration measurement point with respect to the concentration estimation point, and a weighted average of the weight and the measured substance component concentration is calculated as the concentration It is estimated as the concentration of the substance component at the estimated point .

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法は、上記発明において、前記推定ステップは、前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重み関数の算出に際し、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間の小さいほうの値を最小伝達時間として選択し、前記最小伝達時間に対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする。   Further, the concentration estimation method for the substance component in the fluid system according to the present invention is the above invention, wherein the estimation step includes calculating the weighting function of the concentration measurement point with respect to the concentration estimation point and calculating the downstream transmission time and the upstream side. A value with a smaller transmission time is selected as the minimum transmission time, and a weight of the concentration measurement point with respect to the concentration estimation point is calculated using a weight function that is a monotonous non-increasing function with respect to the minimum transmission time, and the weight and A weighted average with the measured substance component concentration is estimated as the concentration of the substance component at the concentration estimation point.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法は、上記発明において、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系における物質成分の濃度推定方法であって、前記濃度推定点における濃度推定時間を指定する推定時間指定ステップと、を含み、前記濃度計測ステップは、前記濃度実測点における前記物質成分の濃度を時系列で計測し、前記推定ステップは、前記濃度推定時間と前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに基づき決定される抽出時間における前記濃度実測点の実測濃度と前記重みとの重み付き平均を前記濃度推定点における前記物質成分の濃度として推定し、前記抽出時間は、前記下流側伝達時間に対し単調非増加関数であり、かつ前記濃度推定時間および前記上流側伝達時間に対し単調非減少関数となることを特徴とする。   The method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system according to the present invention is the method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system in which the supply and / or discharge of the substance component is performed unsteadily in the above invention. An estimation time designation step for designating a concentration estimation time at the estimation point, wherein the concentration measurement step measures the concentration of the substance component at the concentration measurement point in time series, and the estimation step includes the concentration estimation time. And the weighted average of the measured concentration and the weight at the concentration measurement point at the extraction time determined based on the downstream transmission time and the upstream transmission time is estimated as the concentration of the substance component at the concentration estimation point. The extraction time is a monotonically non-increasing function with respect to the downstream transmission time, and is monotonically non-decreasing with respect to the concentration estimation time and the upstream transmission time. Characterized in that a function.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法は、上記発明において、前記抽出時間は、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間のうち、下流側伝達時間のほうが小さい場合は、前記濃度推定時間から下流側伝達時間だけ以前の時間を前記抽出時間とし、上流側伝達時間のほうが小さい場合は、前記濃度推定時間から上流側伝達時間だけ以後の時間を前記抽出時間として、前記濃度推定点における前記物質成分の濃度を推定することを特徴とする。   Further, the concentration estimation method of the substance component in the fluid system of the present invention is the above invention, wherein the extraction time is less than the downstream transmission time of the downstream transmission time and the upstream transmission time. If the upstream transmission time is smaller than the downstream estimation time from the concentration estimation time and the upstream transmission time is smaller, the concentration estimation is performed using the upstream transmission time after the concentration estimation time as the extraction time. The concentration of the substance component at a point is estimated.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法は、上記発明において、前記抽出時間において前記濃度実測点で前物質成分の濃度が計測されていない場合は、計測された時系列濃度測定値から抽出時間における濃度を補間、補外したものを前記抽出時間における実測濃度として前記濃度推定点の濃度を推定し、または前記抽出時間に最も近い時間に計測された前物質成分の濃度を前記抽出時間における実測濃度として前記濃度推定点の濃度を推定することを特徴とする。 The concentration estimation method for a substance components in the fluid system of the present invention, in the above invention, if the concentration of the previous SL material components in the concentrations actually measured point in the extraction time is not measured, the measurement time series densitometry interpolating the concentration in the extraction time from the value, the concentration of the pre-Symbol substance component concentration of the concentration estimate point estimating those extrapolated as measured concentration in the extraction time, or measured to the nearest time to the extraction time The concentration at the concentration estimation point is estimated as the actually measured concentration at the extraction time.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法は、上記発明において、前記流体系は溶融亜鉛めっきポット内の溶融亜鉛であって、前記推定ステップは、前記溶融亜鉛めっきポット内の流体としての溶融亜鉛が前記濃度実測点と前記濃度推定点との間を移動するのに要する時間を前記指標として前記重みを算出し、前記濃度計測ステップで計測した溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を前記物質成分濃度として前記溶融亜鉛めっきポット内の濃度推定点における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を推定することを特徴とする。   Further, the concentration estimation method of the substance component in the fluid system according to the present invention is the above invention, wherein the fluid system is molten zinc in a hot dip galvanizing pot, and the estimating step is performed as a fluid in the hot dip galvanizing pot. The weight is calculated using the time taken for the molten zinc to move between the concentration measurement point and the concentration estimation point as the index, and the aluminum concentration in the molten zinc measured in the concentration measurement step is calculated as the substance component. As a concentration, the aluminum concentration in the molten zinc at the concentration estimation point in the hot dip galvanizing pot is estimated.

また、本発明は、物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度分布推定方法であって、上記に記載の方法を使用して設定されたすべての濃度推定点における物質成分の濃度を推定し、該推定した濃度により実測濃度を補間して、流体系の物質成分の濃度分布を求めることを特徴とする。   The present invention is also a method for estimating a concentration distribution of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution, wherein the concentration of the substance component at all concentration estimation points set using the method described above is determined. It is estimated, and the concentration distribution of the substance component of the fluid system is obtained by interpolating the actually measured concentration with the estimated concentration.

また、本発明は、物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度モニタリング方法であって、上記に記載の方法により推定した流体系における物質成分の濃度分布データから、任意の断面の濃度分布データを抽出し、抽出した物質成分の濃度分布データを可視化することを特徴とする。   The present invention also relates to a method for monitoring the concentration of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution, and the concentration of an arbitrary cross-section from the concentration distribution data of the substance component in the fluid system estimated by the method described above. It is characterized by extracting distribution data and visualizing concentration distribution data of the extracted substance components.

また、本発明は、溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法であって、上記に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法により推定した前記溶融亜鉛めっきポット内の溶融亜鉛中のアルミニウム濃度データから、前記流体系内の所定の領域における溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度を抽出する濃度抽出ステップと、抽出した濃度が、所定の閾値範囲内であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて、前記濃度が閾値範囲外と判定された場合に、その旨を警告する警告ステップと、を含むことを特徴とする。   Further, the present invention is a method for managing the aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in a hot dip galvanizing pot, wherein the hot dip galvanizing pot in the hot dip galvanizing pot estimated by the method for estimating the concentration of substance components in the fluid system described above A concentration extraction step for extracting the concentration of aluminum in molten zinc in a predetermined region in the fluid system from the aluminum concentration data in molten zinc, and determining whether the extracted concentration is within a predetermined threshold range And a warning step that warns that when the concentration is determined to be outside the threshold range in the determination step.

また、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板は、上記に記載の溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法を用いて溶融亜鉛めっき鋼板を製造する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を用いて製造したことを特徴とする。 Moreover, the hot dip galvanized steel sheet of the present invention is a hot dip galvanized steel sheet manufacturing method for manufacturing a hot dip galvanized steel sheet using the aluminum concentration control method in the hot dip zinc accommodated in the hot dip galvanizing pot described above. It is characterized by being manufactured using.

また、本発明は、物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度推定装置であって、前記流体系において設定された2以上の任意の濃度実測点において、該濃度実測点における対象成分の濃度を計測するか、または前記濃度実測点において採取したサンプル中の物質成分濃度を計測する濃度計測手段と、実験的または数値流体シミュレーションにより求めた、前記流体系において任意に設定された濃度推定点における前記流体系の流れ場に関する指標を記憶する記憶手段と、前記濃度計測手段により計測された物質成分の実測濃度と、前記記憶手段に記憶された前記濃度推定点の流れ場に関する指標とに基づき、前記濃度推定点における物質成分の濃度を推定する濃度推定手段と、を備え、前記指標は、前記流体が前記濃度実測点から前記濃度推定点まで間を移動するのに要する下流側伝達時間と、前記流体が前記濃度推定点から前記濃度実測点まで移動するのに要する上流側伝達時間とであり、前記推定ステップは、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする。 The present invention is also a substance component concentration estimation device in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution, and at two or more arbitrary concentration measurement points set in the fluid system, the target component at the concentration measurement point Concentration measurement means for measuring the concentration of a substance or measuring the concentration of a substance component in a sample collected at the concentration measurement point, and a concentration estimation arbitrarily set in the fluid system obtained by experimental or numerical fluid simulation Storage means for storing an index related to the flow field of the fluid system at a point, an actual concentration of the substance component measured by the concentration measuring means, and an index related to the flow field of the concentration estimation point stored in the storage means based, and a concentration estimation means for estimating the concentration of a substance component in the concentration estimate point, the index is, the fluid is the density measured The downstream transmission time required to move from the concentration estimation point to the concentration estimation point, and the upstream transmission time required for the fluid to move from the concentration estimation point to the concentration measurement point, the estimation step, The weight of the concentration measurement point with respect to the concentration estimation point is calculated using a weight function that is a monotonous non-increasing function with respect to the downstream transmission time and the upstream transmission time, and the weight and the measured substance component concentration are calculated. It characterized that you estimate weighted average as the concentration of a substance component in the density estimate point.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記濃度推定手段が推定した物質成分の濃度により実測濃度を補間した濃度分布データを記憶し、前記濃度分布データから、任意の断面の濃度分布データを抽出し、抽出した濃度分布データを可視化する濃度データ抽出手段と、前記濃度データ抽出手段により可視化された、任意の断面の物質成分の濃度分布データを表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the concentration estimation device for a substance component in a fluid system according to the present invention is the above invention, wherein the storage means stores concentration distribution data obtained by interpolating an actual measured concentration by the concentration of the substance component estimated by the concentration estimation means, Concentration data extraction means for extracting concentration distribution data of an arbitrary cross section from the concentration distribution data and visualizing the extracted concentration distribution data, and concentration distribution data of substance components of an arbitrary cross section visualized by the concentration data extraction means Display means for displaying.

また、本発明の流体系における物質成分の濃度推定装置は、上記発明において、前記濃度データ抽出手段は、前記濃度分布データから前記流体系内の所定の領域における物質成分の濃度を抽出し、抽出した濃度が、所定の閾値範囲内であるか否かを判定する判定手段を備え、前記表示手段は、前記判定手段が前記濃度が閾値範囲外と判定した場合に、その旨の警告を表示することを特徴とする。   Further, in the fluid system according to the present invention, the concentration estimation device of the substance component in the above invention is characterized in that the concentration data extraction means extracts and extracts the concentration of the substance component in a predetermined region in the fluid system from the concentration distribution data. Determination means for determining whether or not the concentration is within a predetermined threshold range, and the display means displays a warning to that effect when the determination means determines that the concentration is outside the threshold range It is characterized by that.

本発明によれば、実験的にまたは数値流体シミュレーションにより求めた濃度推定点における流体系の流れ場に関する指標に基づき流体における物質成分の濃度を推定するようにしたので、流体の流れによる物質成分の輸送が支配的となる流体系に対しても精度よく濃度推定することができる。また、本発明では、単純な1次元流れの流体系のみならず複雑な3次元流れとなる流体系まで、幅広い流動状態の流体系に対しても適応することが可能となる。   According to the present invention, since the concentration of the substance component in the fluid is estimated based on the index related to the flow field of the fluid system at the concentration estimation point obtained experimentally or by numerical fluid simulation, the substance component of the fluid flow is estimated. Concentration can be accurately estimated even for a fluid system in which transport is dominant. Further, the present invention can be applied not only to a simple one-dimensional flow fluid system but also to a fluid system having a wide range of fluid states, including a fluid system having a complicated three-dimensional flow.

図1は、流体系のモデルの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a fluid system model. 図2は、図1の流体系における下流側伝達時間を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the downstream transmission time in the fluid system of FIG. 図3は、図2における下流側伝達時間を算出するための濃度と時間の相関図である。FIG. 3 is a correlation diagram of concentration and time for calculating the downstream transmission time in FIG. 図4は、図1の流体系における上流側伝達時間を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating upstream transmission time in the fluid system of FIG. 図5は、図4における上流側伝達時間を算出するための濃度と時間の相関図である。FIG. 5 is a correlation diagram of concentration and time for calculating the upstream transmission time in FIG. 図6は、数値流体シミュレーションを用いた重みWの算出手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for calculating the weight W using the numerical fluid simulation. 図7は、図6で算出した重みを用いた濃度推定処理にかかるフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart according to the density estimation process using the weight calculated in FIG. 図8は、図6で算出した重みを用いた、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系における濃度推定処理のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of a concentration estimation process in a fluid system in which substance components are supplied and / or discharged unsteadyly using the weights calculated in FIG. 図9は、本発明の適用対象となる水槽を概念的に示した側面図である。FIG. 9 is a side view conceptually showing a water tank to which the present invention is applied. 図10は、図9の水槽の上面図である。FIG. 10 is a top view of the water tank of FIG. 図11は、本発明の実施の形態1にかかる流体系の濃度推定装置の構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the fluid concentration estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図12は、図9の水槽の中央を通る水平断面における濃度分布を示す図である。12 is a diagram showing a concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank in FIG. 図13は、従来方法(逆距離加重法)を使用して推定した水槽の中央を通る水平断面における濃度分布を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the aquarium estimated using the conventional method (reverse distance weighting method). 図14は、水槽内の濃度計の追加設置位置を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an additional installation position of the concentration meter in the water tank. 図15aは、水槽内の位置P―11で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15a is a diagram showing the time transition of the salt concentration measured at position P-11 in the water tank. 図15bは、水槽内の位置P―12で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15b is a diagram showing the time transition of the salt concentration measured at position P-12 in the water tank. 図15cは、水槽内の位置P―13で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15c is a diagram showing the time transition of the salt concentration measured at position P-13 in the water tank. 図15dは、水槽内の位置P―14で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15d is a diagram showing a time transition of the salt concentration measured at the position P-14 in the water tank. 図15eは、水槽内の位置P―15で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15e is a diagram showing the time transition of the salt concentration measured at the position P-15 in the water tank. 図15fは、水槽内の位置P―16で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。FIG. 15f is a diagram showing a time transition of the salt concentration measured at the position P-16 in the water tank. 図16aは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より1分後)。FIG. 16a is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank of FIG. 9 (one minute after the inflow saline concentration change). 図16bは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より2分後)。FIG. 16b is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank of FIG. 9 (after two minutes from the change in influent saline concentration). 図16cは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より3分後)。FIG. 16c is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank of FIG. 9 (after 3 minutes from the change in influent saline concentration). 図16dは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より4分後)。FIG. 16d is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank in FIG. 9 (4 minutes after the change in influent saline concentration). 図16eは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より5分後)。FIG. 16e is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank of FIG. 9 (after 5 minutes from the change in influent saline concentration). 図16fは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図である(流入食塩水濃度変化より6分後)。FIG. 16f is a diagram showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank in FIG. 9 (six minutes after the change in influent saline concentration). 図17は、本発明の適用対象となる溶融亜鉛めっきポットを概念的に示した側面図である。FIG. 17 is a side view conceptually showing a hot dip galvanizing pot to which the present invention is applied. 図18は、本発明の実施の形態2にかかる流体系の濃度推定装置の構成例を模式的に示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the fluid-system concentration estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図19は、図17の溶融亜鉛めっきポットのシンクロール軸中央から所定の鉛直断面における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度分布を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an aluminum concentration distribution in the hot dip in a predetermined vertical section from the center of the sink roll axis of the hot dip galvanizing pot of FIG.

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る流体系における物質成分の濃度推定方法、濃度分布推定方法、濃度モニタリング方法および溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法、ならびに流体系における物質成分の濃度推定装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。ここで、流体系とは、温度推定や濃度推定の対象となる流体と、対象流体の流動挙動や熱挙動や物質濃度挙動に影響を与える周囲の部位、たとえば流体容器、流体中の構造物、加熱装置、流体の流入出部位などを含む系である。なお、本明細書において、流体とは、液体、気体などの一定の形状を有しない液状態、気体状のものに加え、砂などの固体粒子群を例とする流動性を有する物質を含むものとする。   Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the concentration estimation method, concentration distribution estimation method, concentration monitoring method, and aluminum concentration management method in the molten zinc contained in the hot dip galvanizing pot in the fluid system according to the present invention, and A preferred embodiment of a substance component concentration estimation apparatus in a fluid system will be described in detail. Here, the fluid system means a fluid that is a target of temperature estimation or concentration estimation, and surrounding parts that affect the flow behavior, thermal behavior, and substance concentration behavior of the target fluid, such as a fluid container, a structure in the fluid, A system including a heating device, a fluid inflow / outflow site, and the like. Note that in this specification, the fluid includes liquid substances such as liquid and gas, liquid substances that do not have a certain shape, such as liquid, and gaseous substances, as well as substances having fluidity, such as solid particles such as sand. .

本発明は、流体系の流れが特に重要となる対象、例えば、流体が流れる容器内が仕切り板で部分的に区切られている流体設備等に適用される。このような流体設備に対して、上述した非特許文献1のように濃度推定点と濃度実測点との距離という幾何学的な情報のみを指標として重みを算出し、重み付け平均により物質成分の濃度推定を行なうと、仕切り板の有無にかかわらず濃度推定点と濃度実測点の直線距離を指標として濃度推定を行うため、仕切り板を越えて連続となる濃度分布が推定されてしまう。しかしながら、現実の物質成分濃度は、前記流体設備では仕切り板により流体の流れがさえぎられて仕切り板を境に不連続となるため、現実の濃度分布と大きく異なる濃度分布を推定することになり好ましくない。   The present invention is applied to an object in which the flow of a fluid system is particularly important, for example, a fluid facility in which a container in which a fluid flows is partially partitioned by a partition plate. For such a fluid facility, as in Non-Patent Document 1 described above, the weight is calculated using only the geometric information of the distance between the concentration estimation point and the concentration measurement point as an index, and the concentration of the substance component is calculated by weighted averaging. When estimation is performed, density estimation is performed using the linear distance between the density estimation point and the density measurement point as an index regardless of the presence or absence of the partition plate, and thus a continuous density distribution is estimated beyond the partition plate. However, the actual substance component concentration is preferably because the fluid flow is blocked by the partition plate in the fluid facility and becomes discontinuous at the boundary of the partition plate, so that a concentration distribution greatly different from the actual concentration distribution is estimated. Absent.

そこで、仕切り板などによる濃度の不連続現象までうまく推定できる濃度推定方法について熟考した結果、流体系の流れに基づく指標を用いる本発明を思いついた。本発明では、移流拡散によって流体が濃度実測点iから濃度推定点jへ移動するのに要する時間τ1ij、および流体が濃度推定点jから濃度実測点iへ移動するのに要する時間τ2ijを濃度推定の指標として用いる。そして2つの指標値(τ1ij2ij)に対し、単調非増加関数となるような重み関数f(τ1ij2ij)を用い、濃度推定点jにおける濃度実測点iの重みをW(τ1ij2ij)として算出し、各濃度実測値Cと該重みを用いた重み付き平均によって濃度推定を行う。 Thus, as a result of careful consideration of a concentration estimation method that can successfully estimate even a concentration discontinuity phenomenon caused by a partition plate or the like, the present invention using the index based on the flow of the fluid system has been conceived. In the present invention, the time τ 1ij required for the fluid to move from the concentration measurement point i to the concentration estimation point j and the time τ 2ij required for the fluid to move from the concentration estimation point j to the concentration measurement point i by advection diffusion are calculated . Used as an index for concentration estimation. And the two index values (τ 1ij, τ 2ij) to monotonically non-increasing function to become such a weight function f (τ 1ij, τ 2ij) used, the weight of the concentration measured point i in the density estimate point j W ( τ 1ij , τ 2ij ), and density estimation is performed based on each measured density value C i and a weighted average using the weight.

具体的には、濃度推定点jの推定濃度Ceと濃度実測点iの濃度Cとの関係は、式(2)にて表される。

Figure 0005923854
Specifically, the relationship between the estimated density Ce j at the density estimated point j and the density C i at the actually measured density point i is expressed by Expression (2).
Figure 0005923854

τ1ijは濃度実測点iから見て流れの下流側の濃度推定点jの方向へ流体が移動するのに要する時間なので、下流側伝達時間と呼び、同様に、τ2ijは濃度実測点iから見て流れの上流側の濃度推定点jの方向から流体が移動するのに要する時間なので、上流側伝達時間と呼ぶ。また、以下、下流側伝達時間と上流側伝達時間の対(τ1ij、τ2ij)を伝達時間と呼ぶ。伝達時間は、移流拡散によって流体が濃度実測点iから濃度推定点jへ移動するのに要する時間および濃度推定点jから濃度実測点iへ流体が移動するのに要する時間と対応する指標であれば何でも良く、定義方法は特に限定されない。 Since τ 1ij is the time required for the fluid to move in the direction of the concentration estimation point j on the downstream side of the flow as viewed from the concentration measurement point i, it is called the downstream transmission time. Similarly, τ 2ij is from the concentration measurement point i. Since this is the time required for the fluid to move from the direction of the concentration estimation point j on the upstream side of the flow, it is called the upstream transmission time. Further, hereinafter, a pair (τ 1ij , τ 2ij ) of downstream transmission time and upstream transmission time is referred to as transmission time. The transmission time may be an index corresponding to the time required for the fluid to move from the concentration measurement point i to the concentration estimation point j by the advection diffusion and the time required for the fluid to move from the concentration estimation point j to the concentration measurement point i. Any method may be used, and the definition method is not particularly limited.

流体力学の原理によると、流体系において流体がある2点間を移動する時間は、流体中の熱エネルギーや流体中に含まれる物質成分が2点間を移動する際にかかる時間と等価であることが知られている。よって、伝達時間は、流体の濃度や流体中に溶解している成分の濃度や温度を実測したり、あるいは計算することにより算出することができる。したがって、移流拡散によって物質成分が濃度実測点iから濃度推定点jへ移動するのに要する時間を下流側伝達時間と、物質成分が濃度推定点jから濃度実測点iへ移動するのに要する時間を上流側伝達時間と定義することもできる。   According to the principle of fluid dynamics, the time required for the fluid to move between two points in the fluid system is equivalent to the time required for the heat energy in the fluid and the substance component contained in the fluid to move between the two points. It is known. Therefore, the transmission time can be calculated by actually measuring or calculating the concentration of the fluid and the concentration and temperature of the component dissolved in the fluid. Therefore, the time required for the substance component to move from the concentration measurement point i to the concentration estimation point j by advection diffusion is the downstream transmission time, and the time required for the substance component to move from the concentration estimation point j to the concentration measurement point i. Can also be defined as upstream transmission time.

ここで、図1〜図5を参照して、流体系における濃度推定の指標となる下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ijを熱の移動により算出する方法について説明する。図1は、上部が開放された容器に流体が収容された流体系のモデルの一例を示す図である。図2は、図1の流体系における下流側伝達時間τ1ijを説明する図である。図3は、図2における下流側伝達時間τ1ijを算出するための濃度と時間の相関図である。図4は、図1の流体系における上流側伝達時間τ2ijを説明する図である。図5は、図4における上流側伝達時間τ2ijを算出するための濃度と時間の相関図である。 Here, a method for calculating the downstream transmission time τ 1ij and the upstream transmission time τ 2ij as the concentration estimation indexes in the fluid system by the movement of heat will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing an example of a fluid system model in which a fluid is contained in a container having an open top. FIG. 2 is a diagram for explaining the downstream transmission time τ 1ij in the fluid system of FIG. FIG. 3 is a correlation diagram of concentration and time for calculating the downstream transmission time τ 1ij in FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the upstream transmission time τ 2ij in the fluid system of FIG. FIG. 5 is a correlation diagram of concentration and time for calculating the upstream transmission time τ 2ij in FIG.

図1に示すように、流体系1は、上部が開放された容器2に流体4を収容し、容器2内部には、流体4の流れを妨げる仕切り板3が配置されている。容器2内の左側には黒丸で示す濃度実測点i、右側には白丸で示す濃度推定点jが配置される。容器2内の流体4は、破線で示すように、上部液面近辺は左から右に流れ、仕切り板3で一旦下降し、その後上昇した後、右側壁面で再度上部から下部に下降し、底面近辺において右から左方向に流れを変え、再度左側壁面で下部から上部に上昇するように流れている。   As shown in FIG. 1, the fluid system 1 contains a fluid 4 in a container 2 whose upper part is open, and a partition plate 3 that prevents the flow of the fluid 4 is disposed inside the container 2. A concentration measurement point i indicated by a black circle is arranged on the left side in the container 2 and a density estimation point j indicated by a white circle is arranged on the right side. As shown by the broken line, the fluid 4 in the container 2 flows from the left to the right in the vicinity of the upper liquid level, once descends at the partition plate 3 and then rises, and then descends again from the upper part to the lower part on the right wall surface. In the vicinity, the flow changes from the right to the left, and again flows from the bottom to the top on the left wall.

流体系1において、黒丸で示す位置P−1に配置する濃度実測点iから白丸で示す位置P−2に配置する濃度推定点jへの物質成分の移動は、図2の破線矢印で示す流体4の流れとともに実線矢印のように移動する。物質成分が濃度実測点iから濃度推定点jへ移動するのに要する下流側伝達時間τ1ijは、図2に示すように、濃度実測点iである位置P−1で物質成分を供給し、位置P−1から流体4の流れとともに移動する物質成分(図2の実線矢印)を濃度推定点jである位置P−2で計測することにより行うことができる。図3に示すように、濃度推定点jにおいて初期濃度Cから閾値濃度Cまで濃度が上昇するのに要した時間を下流側伝達時間τ1ijとして算出できる。 In the fluid system 1, the movement of the substance component from the concentration measurement point i arranged at the position P-1 shown by the black circle to the concentration estimation point j arranged at the position P-2 shown by the white circle is the fluid shown by the broken line arrow in FIG. It moves as indicated by the solid line arrow with the flow of 4. The downstream transmission time τ 1ij required for the substance component to move from the concentration measurement point i to the concentration estimation point j, as shown in FIG. 2, supplies the substance component at the position P-1 that is the concentration measurement point i, The measurement can be performed by measuring the substance component (solid line arrow in FIG. 2) that moves with the flow of the fluid 4 from the position P-1 at the position P-2 that is the concentration estimation point j. As shown in FIG. 3, the time required for the concentration to increase from the initial concentration C 0 to the threshold concentration C C at the concentration estimation point j can be calculated as the downstream transmission time τ 1ij .

同様に、流体系1において、白丸で示す位置P−2に配置する濃度推定点jから黒丸で示す位置P−1に配置する濃度実測点iへの物質成分の移動は、図4の破線矢印で示す流体4の流れとともに実線矢印のように移動する。物質成分が濃度推定点jから濃度実測点iへ移動するのに要する上流側伝達時間τ2ijは、図4に示すように、濃度推定点jである位置P−2で物質成分を供給し、位置P−2から流体4の流れとともに移動する物質成分(図4の実線矢印)を濃度実測点iである位置P−1で計測することにより行う。図5に示すように、濃度実測点iにおいて初期濃度Cから閾値濃度Cまで濃度が上昇するのに要した時間を上流側伝達時間τ2ijとして算出できる。 Similarly, in the fluid system 1, the movement of the substance component from the concentration estimation point j arranged at the position P-2 indicated by the white circle to the concentration actual measurement point i arranged at the position P-1 indicated by the black circle is indicated by a broken line arrow in FIG. It moves as indicated by the solid line arrow along with the flow of the fluid 4 shown in FIG. The upstream transmission time τ 2ij required for the substance component to move from the concentration estimation point j to the concentration measurement point i supplies the substance component at the position P-2, which is the concentration estimation point j, as shown in FIG. The measurement is performed by measuring the substance component (solid arrow in FIG. 4) that moves with the flow of the fluid 4 from the position P-2 at the position P-1 that is the concentration measurement point i. As shown in FIG. 5, the time required for the concentration to increase from the initial concentration C 0 to the threshold concentration C C at the concentration measurement point i can be calculated as the upstream transmission time τ 2ij .

あるいは、流体に熱供給し、温度計で温度上昇を測定することにより、伝達時間を算出することが出来る。流体系の濃度実測点iと濃度推定点jを設定し、まず濃度実測点iの位置で発熱させ、濃度推定点jの位置で温度計を用いて温度を計測する。発熱させてから流体温度がある閾値を超えるまでにかかる時間τ1ijを計測する。さらに、濃度推定点jで発熱させ、濃度実測点iの位置で温度を計測し、閾値を越えるまでにかかる時間τ2ijを計測することにより、伝達時間(τ1ij、τ2ij)を実測することができる。 Alternatively, the transmission time can be calculated by supplying heat to the fluid and measuring the temperature rise with a thermometer. The concentration measurement point i and the concentration estimation point j of the fluid system are set, and heat is first generated at the position of the concentration measurement point i, and the temperature is measured using a thermometer at the position of the concentration estimation point j. The time τ 1ij required from when the heat is generated until the fluid temperature exceeds a certain threshold is measured. Furthermore, the transmission time (τ 1ij , τ 2ij ) is measured by generating heat at the concentration estimation point j, measuring the temperature at the position of the concentration measurement point i, and measuring the time τ 2ij required to exceed the threshold. Can do.

なお、数値流体シミュレーションを用いて、上記実験と同様の数値シミュレーションを行うことによっても伝達時間を算出することができる。   Note that the transmission time can also be calculated by performing a numerical simulation similar to the above experiment using a numerical fluid simulation.

以下、数値流体シミュレーションを用いて伝達時間を算出する方法を例にして、濃度推定点jにおける濃度算出方法について説明する。まず、上述した式(2)における重みW(τ1ij、τ2ij)の算出方法の具体的な手順を、図6を参照して説明する。図6は、数値流体シミュレーションを用いた重みW(τ1ij、τ2ij)の算出手順を示すフローチャートである。 Hereinafter, the concentration calculation method at the concentration estimation point j will be described by taking as an example a method of calculating the transmission time using the numerical fluid simulation. First, a specific procedure of a method for calculating the weight W (τ 1ij , τ 2ij ) in the above equation (2) will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for calculating the weight W (τ 1ij , τ 2ij ) using the numerical fluid simulation.

まず、数値流体シミュレーションを用い、流体系の代表的な境界条件を設定した後(ステップS101)、設定した境界条件に基づいて流れ場を算出する(ステップS102)。   First, a representative boundary condition of a fluid system is set using a numerical fluid simulation (step S101), and then a flow field is calculated based on the set boundary condition (step S102).

流れ場計算は、対象の流体系の特徴にあわせて、2次元、3次元のいずれでも可能である。流れ場計算は、流体の流れ場と濃度場を計算することができる流体解析ソルバーならば、市販品を含め何を用いても良く、例えば、ANSYS FLUENT(登録商標)などにより流れ場計算を行うことができる。   The flow field calculation can be performed two-dimensionally or three-dimensionally according to the characteristics of the target fluid system. For the flow field calculation, any fluid analysis solver can be used as long as it is a fluid analysis solver that can calculate the flow field and the concentration field of the fluid. For example, the flow field calculation is performed by ANSYS FULL (registered trademark) or the like. be able to.

次に、流体系の濃度実測点i(i=1〜N)と濃度推定点j(j=1〜M)を設定し(ステップS103)、設定した濃度実測点i(i=1〜N)と濃度推定点j(j=1〜M)から重みWijを算出する濃度実測点iと濃度推定点jを指定する(ステップS104)。なお、濃度実測点の数Nは、少なくとも2以上設定するものとする。 Next, a fluid concentration measurement point i (i = 1 to N) and a concentration estimation point j (j = 1 to M) are set (step S103), and the set concentration measurement point i (i = 1 to N) is set. Then, the density measurement point i and the density estimation point j for calculating the weight W ij from the density estimation point j (j = 1 to M) are designated (step S104). Note that the number N of actually measured density points is set to at least two.

続いて、流体系全体に初期濃度C(mass%)を与えるとともに(ステップS105)、濃度実測点iの位置に物質成分供給量S(kg/s)を設定する(ステップS106)。この条件で濃度分布の非定常計算を行い(ステップS107)、濃度推定点jにおける濃度上昇挙動を計算する。濃度推定点jの濃度が閾値濃度C(mass%)に到達したら、濃度がCからCに到達するまでにかかった時間τ1ijを記録する(ステップS108)。τ1ijが下流側伝達時間となる。初期濃度C(mass%)は、伝達時間に影響を与えない値なので、どのような値を与えても良い。物質成分供給量S(kg/s)および閾値濃度C(mass%)に関しては、対象の流体系によって最適値が異なる。例えば、溶融亜鉛めっきポット、溶銑保持炉およびタンディッシュの一般的な場合、S=50(kg/s)、C=C+1(mass%)程度とすればよい。 Subsequently, the initial concentration C 0 (mass%) is given to the entire fluid system (step S105), and the substance component supply amount S (kg / s) is set at the position of the concentration measurement point i (step S106). Under these conditions, the concentration distribution is unsteadyly calculated (step S107), and the concentration rising behavior at the concentration estimation point j is calculated. When the density at the density estimation point j reaches the threshold density C C (mass%), the time τ 1ij taken until the density reaches C C from C 0 is recorded (step S108). τ 1ij is the downstream transmission time. Since the initial concentration C 0 (mass%) is a value that does not affect the transmission time, any value may be given. Regarding the substance component supply amount S (kg / s) and the threshold concentration C C (mass%), the optimum values differ depending on the target fluid system. For example, in a general case of a hot dip galvanizing pot, a hot metal holding furnace, and a tundish, it may be set to about S = 50 (kg / s) and C C = C 0 +1 (mass%).

同様にして、流体系全体に初期濃度Cを与えた後(ステップS109)、濃度推定点jの位置に物質成分供給量S(kg/s)を与え(ステップS110)、濃度分布の非定常計算を行い(ステップS111)、濃度実測点iの位置の濃度がCからCに到達するまでにかかった時間τ2ijを記録する(ステップS112)。τ2ijが上流側伝達時間となる。 Similarly, after the initial concentration C 0 is given to the entire fluid system (step S109), the substance component supply amount S (kg / s) is given to the position of the concentration estimation point j (step S110), and the concentration distribution is unsteady. Calculation is performed (step S111), and the time τ 2ij taken until the density at the density measurement point i reaches C C from C 0 is recorded (step S112). τ 2ij is the upstream transmission time.

以上のようにして、濃度実測点iと濃度推定点jとの間の伝達時間(τ1ij、τ2ij)を得た後、後述するガウス分布関数などの重み関数W(τ1ij、τ2ij)を用いて重みWijを算出する(ステップS113)。 After obtaining the transmission time (τ 1ij , τ 2ij ) between the concentration measurement point i and the concentration estimation point j as described above, a weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) such as a Gaussian distribution function described later is obtained. Is used to calculate the weight W ij (step S113).

ここで、重み関数W(τ1ij、τ2ij)は、任意のτ2ijに対してτ1ijの単調非増加関数となり、かつ任意のτ1ijに対してτ2ijの単調非増加関数となるような関数である。すなわち、下式(3)となる関数である。

Figure 0005923854
Here, the weighting function W (τ 1ij, τ 2ij) becomes a monotonically non-increasing function of tau 1ij for any tau 2ij, and such that the monotonically non-increasing function of tau 2ij for any tau 1ij It is a function. That is, it is a function which becomes the following formula (3).
Figure 0005923854

このW(τ1ij、τ2ij)は流体系の空間スケールや流速スケール、濃度実測点配置間隔などによって最適な関数形が変わってくるが、比較的幅広い対象に利用できる重み関数Wとしては、下式(4)に示す最小伝達時間を用いたガウス分布関数を用いるのが最も望ましい。

Figure 0005923854
The optimum function form of W (τ 1ij , τ 2ij ) varies depending on the spatial scale, flow velocity scale, concentration measurement point arrangement interval, etc. of the fluid system. It is most desirable to use a Gaussian distribution function using the minimum transmission time shown in Equation (4).
Figure 0005923854

式(4)におけるτminは最小伝達時間であり、(τ1ij、τ2ij)のうち小さいほうの値として定義される。σはガウス分布の標準偏差であり、σを大きくして推定・補間すると空間的に平滑化した濃度分布となり、σを小さくして推定・補間すると急峻な濃度分布となる。対象となる流体系によってσの最適値は異なるが、一般的な溶融亜鉛めっきポットの場合はσ=60sec程度を用いると良い。 In Expression (4), τ min is the minimum transmission time, and is defined as the smaller value of (τ 1ij , τ 2ij ). σ is a standard deviation of the Gaussian distribution. When σ is increased and estimated / interpolated, a spatially smoothed concentration distribution is obtained, and when σ is decreased and estimated / interpolated, a steep concentration distribution is obtained. The optimum value of σ varies depending on the target fluid system, but in the case of a general hot dip galvanizing pot, σ = 60 sec may be used.

また、濃度実測点iの近傍に物質成分供給源や物質成分排出源があり、かつ物質成分供給源や物質成分排出源が濃度実測点iから見て流れの上流側にある場合には、重み関数Wは、式(4)の代わりに下流側伝達時間τ1ijを用いたガウス分布関数(下式(5))を用いる。

Figure 0005923854
Also, if there is a substance component supply source or substance component discharge source in the vicinity of the concentration measurement point i and the substance component supply source or substance component discharge source is upstream of the flow as viewed from the concentration measurement point i, the weight The function W uses a Gaussian distribution function (the following expression (5)) using the downstream transmission time τ 1ij instead of the expression (4).
Figure 0005923854

同様に、濃度実測点iの近傍に物質成分供給源や物質成分排出源があり、かつ物質成分供給源や物質成分排出源が濃度実測点iから見て流れの下流側にある場合には、重み関数Wは、式(4)の代わりに上流側伝達時間τ2ijを用いたガウス分布関数(下式(6))を用いる。

Figure 0005923854
Similarly, when there is a substance component supply source or substance component discharge source in the vicinity of the concentration measurement point i, and the substance component supply source or substance component discharge source is on the downstream side of the flow as viewed from the concentration measurement point i, As the weighting function W, a Gaussian distribution function (the following expression (6)) using the upstream transmission time τ 2ij is used instead of the expression (4).
Figure 0005923854

上述のようにして重みWijを算出するが、流体系全体の濃度分布を推定し、可視化するためには、流体系全体に設定した濃度推定点j(j=1〜M)について各濃度実測点i(i=1〜N)との間の重みWijを算出し(ステップS114)、算出した重みWijをデータベースとして格納しておくことが好ましい(ステップS115)。 The weight W ij is calculated as described above. In order to estimate and visualize the concentration distribution of the entire fluid system, each concentration measurement is performed for the concentration estimation point j (j = 1 to M) set for the entire fluid system. It is preferable to calculate a weight W ij between the points i (i = 1 to N) (step S114) and store the calculated weight W ij as a database (step S115).

以上のように、重みWijを求めた後、重みWijを用いて任意の濃度推定点jにおける濃度を算出する。続いて、濃度推定点jにおける濃度推定処理を、図7を使用して説明する。図7は、図6の処理により算出した重みWijを用いた濃度推定処理にかかるフローチャートである。 As described above, after obtaining the weights W ij, it calculates the concentration at any concentration estimate point j using the weight W ij. Next, the density estimation process at the density estimation point j will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart according to the density estimation process using the weight W ij calculated by the process of FIG.

まず、流体系において、設定した濃度実測点i(i=1〜N)において、濃度計測手段により濃度を測定し、濃度実測値C(i=1〜N)を取得する(ステップS201)。続いて、濃度を推定する濃度推定点jを指定し(ステップS202)、指定された濃度推定点jに対する濃度実測点i(i=1〜N)毎の重みWij(i=1〜N)をデータベースから取得する(ステップS203)。ステップS201で取得した濃度実測値C(i=1〜N)とステップS202において取得した重みWij(i=1〜N)とを、下記式(7)に当てはめて重み付平均処理を行い、濃度推定点jに対する推定濃度Ceを算出する(ステップS204)。

Figure 0005923854
First, in the fluid system, the concentration is measured by the concentration measuring means at the set concentration actual measurement point i (i = 1 to N), and the actually measured concentration value C i (i = 1 to N) is acquired (step S201). Subsequently, the density estimation point j for estimating the density is designated (step S202), and the weight W ij (i = 1 to N) for each density measurement point i (i = 1 to N) with respect to the designated density estimation point j. Is acquired from the database (step S203). The measured density value C i (i = 1 to N) acquired in step S201 and the weight W ij (i = 1 to N) acquired in step S202 are applied to the following equation (7) to perform weighted averaging processing. to calculate the estimated concentration Ce j to the concentration estimate point j (step S204).
Figure 0005923854

一方、同様の流体系において、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われ、経時的に変動する濃度を推定する場合は、濃度推定時間taを指定し、該濃度推定時間taと、流体系の流れ場の指標である下流側伝達時間τ1ijと上流側伝達時間τ2ijとにより抽出時間tbijを決定した後、濃度Ceを推定するのが好ましい。本発明では、下流側伝達時間τ1ijと上流側伝達時間τ2ijとに対し単調非増加関数となる重み関数W(τ1ij、τ2ij)を用いて濃度推定点jに対する濃度実測点iの重みWijを算出し、前記重みWijと実測濃度Cとの重み付き平均を濃度推定点jの濃度Ceとして推定しているが、非定常的に物質成分が供給および/または排出されている系では濃度実測点iの濃度Cも経時的に変動している。したがって、下流側伝達時間τ1ijおよび/または上流側伝達時間τ2ijが大きい場合、濃度推定時間taにおける濃度推定点jの物質成分の濃度を推定する際に、濃度推定時間taの実測濃度C(ta)をそのまま重み付き平均の算出に使用すると、流れ場を反映することができず、正確な推定を行うことができない場合がある。このため、物質成分の供給および/または熱排出が非定常的に行われる流体系において物質成分の濃度を推定する際には、濃度推定時間taに対し流体系の流れ場を考慮した抽出時間tbijの実測濃度C(tbij)を重み付き平均の算出に使用することにより、非定常的に物質成分が供給および/または排出される流体系において、濃度推定点jの経時的に変動する物質成分の濃度Ceをより正確に推定することができる。 On the other hand, in the case where the supply and / or discharge of the substance component is performed non-stationarily in the same fluid system and the concentration that varies with time is estimated, the concentration estimation time ta is designated, and the concentration estimation time ta after determining the extraction time tb ij by the downstream-side transmission time tau 1ij and the upstream transmission time tau 2ij is indicative of the fluid system of the flow field, it is preferable to estimate the concentration Ce j. In the present invention, the weight of the concentration measurement point i with respect to the concentration estimation point j using the weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) that is a monotonically non-increasing function with respect to the downstream transmission time τ 1ij and the upstream transmission time τ 2ij. W ij is calculated, and the weighted average of the weight W ij and the actually measured concentration C i is estimated as the concentration Ce j of the concentration estimation point j. However, the substance component is supplied and / or discharged unsteadily. In the system, the density C i of the density measurement point i also varies with time. Therefore, when the downstream transmission time τ 1ij and / or the upstream transmission time τ 2ij is large, when the concentration of the substance component at the concentration estimation point j at the concentration estimation time ta is estimated, the actually measured concentration C i of the concentration estimation time ta. If (ta) is used as it is for the calculation of the weighted average, the flow field cannot be reflected and accurate estimation may not be performed. For this reason, when estimating the concentration of the substance component in the fluid system in which the supply and / or heat discharge of the substance component is performed unsteadily, the extraction time tb considering the flow field of the fluid system with respect to the concentration estimation time ta By using the measured concentration C i (tb ij ) of ij for calculation of the weighted average, the concentration estimation point j varies with time in a fluid system in which substance components are supplied and / or discharged non-stationarily. it is possible to estimate the concentration Ce j material composition more accurately.

物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系においても、上記したのと同様に、数値流体シュミュレーションを用いて、下流側伝達時間τ1ijおよび上流側伝達時間τ2ijを算出し、単調非増加関数となる重み関数W(τ1ij、τ2ij)を用いて重みWijを算出し、算出した重みWijおよび下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ijは、データベースとして格納しておく。 Also in the fluid system in which the supply and / or discharge of the substance component is performed unsteadyly, the downstream transmission time τ 1ij and the upstream transmission time τ 2ij are calculated using numerical fluid simulation in the same manner as described above. The weight W ij is calculated using the weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) that is a monotonically non-increasing function, and the calculated weight W ij, the downstream transmission time τ 1ij , and the upstream transmission time τ 2ij are stored in the database. Store as.

重みWijと抽出時間tbijにおける濃度実測値C(tbij)とを用いて濃度推定点jにおける物質成分の濃度を算出する。濃度推定点jにおける濃度推定処理について、図8を使用して説明する。図8は、図6の処理により算出した重みWijおよび抽出時間tbijにおける濃度実測値C(tbij)を用いた濃度推定処理にかかるフローチャートである。 The concentration of the substance component at the concentration estimation point j is calculated using the weight W ij and the actually measured concentration value C i (tb ij ) at the extraction time tb ij . The density estimation process at the density estimation point j will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart according to the density estimation process using the weight W ij calculated by the process of FIG. 6 and the actually measured density value C i (tb ij ) at the extraction time tb ij .

まず、設定した濃度実測点i(i=1〜N)において、物質成分の濃度Cの時間推移を測定し、時系列の濃度実測値C(t)[i=1〜N、tは測定された時間]を取得する(ステップS301)。続いて、物質成分の濃度を推定する濃度推定点jを指定するとともに(ステップS302)、濃度を推定する時間である濃度推定時間taを指定する(ステップS303)。そして、指定された濃度推定点jに対する濃度実測点i(i=1〜N)毎の下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ijおよび重みWij(i=1〜N)をデータベースから取得し(ステップS304)、取得した下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ijと濃度推定時間taから、濃度の抽出時間tbij=tb(ta、τ1ij、τ2ij)を決定する(ステップS305)。ここでtb(ta、τ1ij、τ2ij)は、下式(8)に示すように、τ1ijの単調非増加関数かつta、τ2ijの単調非減少関数となる。

Figure 0005923854
First, at the set concentration actual measurement point i (i = 1 to N), the time transition of the concentration C i of the substance component is measured, and the time series concentration actual measurement value C i (t) [i = 1 to N, t is Measured time] is acquired (step S301). Subsequently, the concentration estimation point j for estimating the concentration of the substance component is designated (step S302), and the concentration estimation time ta that is the time for estimating the concentration is designated (step S303). Then, the downstream transmission time τ 1ij , the upstream transmission time τ 2ij, and the weight W ij (i = 1 to N) for each concentration measurement point i (i = 1 to N) with respect to the designated concentration estimation point j are stored from the database. Obtained (step S304), the concentration extraction time tb ij = tb (ta, τ 1ij , τ 2ij ) is determined from the obtained downstream transmission time τ 1ij , upstream transmission time τ 2ij and concentration estimation time ta ( Step S305). Here tb (ta, tau 1ij, tau 2ij), as shown in the following equation (8), monotone nonincreasing function and ta of tau 1ij, a monotonically non-decreasing function of tau 2ij.
Figure 0005923854

この抽出時間関数tb(ta、τ1ij、τ2ij)はさまざまな関数系が考えられるが、比較的幅広い対象に利用できる抽出時間関数tbijとしては、下式(9)に示すものが望ましい。すなわち、下流側伝達時間τ1ijが上流側伝達時間τ2ijより小さければ、濃度推定時間taから下流側伝達時間τ1ijだけ以前の時間を抽出時間tbijとし、上流側伝達時間τ2ijが下流側伝達時間τ1ijより小さければ、濃度推定時間taから上流側伝達時間だけ以後の時間を抽出時間tbijとする。

Figure 0005923854
The extraction time function tb (ta, τ 1ij , τ 2ij ) can be of various functional systems, but the extraction time function tb ij that can be used for a relatively wide range of objects is preferably expressed by the following equation (9). That is, if the downstream transmission time τ 1ij is smaller than the upstream transmission time τ 2ij , the time before the concentration estimation time ta by the downstream transmission time τ 1ij is taken as the extraction time tb ij , and the upstream transmission time τ 2ij is the downstream side If it is shorter than the transmission time τ 1ij, the time after the upstream side transmission time from the concentration estimation time ta is set as the extraction time tb ij .
Figure 0005923854

ステップS305で決定した抽出時間tbijにおける濃度実測値C(tbij)[i=1〜N]をステップS301で求めた時系列の濃度実測値C(t)から取得し、ステップS304で取得した重みWij(i=1〜N)と濃度実測値C(tbij)とを、下式(10)に当てはめて重み付平均処理を行い、濃度推定点jに対する推定濃度Ceを算出する(ステップS306)。濃度推定点jが複数ある場合は、ステップS301〜ステップS306を繰り返し行い、各濃度推定点j(j=1〜M)における推定濃度Ceを繰り返し算出する。

Figure 0005923854
The actually measured density value C i (tb ij ) [i = 1 to N] at the extraction time tb ij determined in step S305 is acquired from the time-series measured density value C i (t) obtained in step S301, and in step S304. the acquired weights W ij (i = 1 to N) and the density measured value C i (tb ij), performs averaging weighted by applying the following equation (10), the estimated concentration Ce j to the concentration estimate point j Calculate (step S306). When there are a plurality of density estimation points j, Steps S301 to S306 are repeated, and the estimated density Ce j at each density estimation point j (j = 1 to M) is repeatedly calculated.
Figure 0005923854

もし抽出時間tbijにおける濃度実測値C(tbij)が未知の場合は、既知の濃度データから抽出時間における濃度を補間、補外する、もしくは最も抽出時間tbijに近い時間に測定された物質成分の濃度を濃度実測値C(tbij)とすればよい。たとえば、リアルタイムで濃度推定を行っている場合は現在時間より以後の時間における濃度実測値Cはすべて未知となる。このとき、ある濃度推定点iと濃度実測点jにおいて、上流側伝達時間τ2ijが下流側伝達時間τ1ijより小さくなったとき、抽出時間tbijは現在時間よりも以後の時間となるため、濃度実測値Cは未知となる。そのようなときは、たとえば現在時間tを抽出時間tbijとし、現在測定されている濃度C(t)を濃度実測値Cとして用いればよい。 If the measured concentration value C i (tb ij ) at the extraction time tb ij is unknown, the concentration at the extraction time is interpolated or extrapolated from the known concentration data, or measured at the time closest to the extraction time tb ij . The concentration of the substance component may be set to the actually measured concentration value C i (tb ij ). For example, when the concentration is estimated in real time, all the actually measured concentration values C i in the time after the current time are unknown. At this time, in a certain concentration estimate point i and the concentration measured point j, when the upstream transmission time tau 2ij is smaller than the downstream transmission time tau 1ij, extraction time tb ij is than the current time for a subsequent time, The actually measured density value C i is unknown. In such a case, for example, the current time t may be used as the extraction time tb ij and the currently measured concentration C i (t) may be used as the actually measured concentration value C i .

上述したように、流体系全域に濃度推定点j(j=1〜M、Mは複数)を配置し、各濃度推定点jに対してそれぞれ濃度実測点iとの重みWijを作成してデータベースに保存しておくことにより、図7に示すようにして、濃度実測値C(i=1〜N)と重みWijを読み込み、式(7)に代入するだけで、複数の濃度推定点jの濃度Ceを算出して、瞬時に流体系全体の濃度分布を推定することができる。また、各濃度推定点jに対する濃度実測点iとの重みWijに加えて、下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ijとをデータベースに保存しておくことにより、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系において、流体系の流れ場を考慮した抽出時間tbijを、濃度推定時間taと下流側伝達時間τ1ijと上流側伝達時間τ2ijとにより決定し、図8に示すようにして、抽出時間tbijの濃度実測値C(tbij)と重みWijとを、式(10)に代入するだけで、複数の濃度推定点jにおける物質成分の濃度Ceを算出して、瞬時に流体系全体の物質成分の濃度分布を推定することができる。よって、リアルタイムの計算が不可欠な産業プロセスのオンラインモニタリングにも十分に活用でき、操業管理や制御機構に利用することが可能となる。また、本発明では、流体系の任意の位置における物質成分の濃度を推定することができるため、濃度計測が困難な部位の濃度をも取得することが可能となり、流体系において物質成分の高精度な濃度把握が可能となる。 As described above, concentration estimation points j (j = 1 to M, a plurality of Ms) are arranged throughout the fluid system, and weights W ij for the concentration measurement points i are created for the respective concentration estimation points j. By storing in the database, as shown in FIG. 7, a plurality of density estimations are obtained simply by reading the actually measured density values C i (i = 1 to N) and the weights W ij and substituting them into the equation (7). to calculate the concentration Ce j at point j, it is possible to estimate the concentration distribution of the entire fluid system instantaneously. Further, in addition to the weight W ij of each concentration estimation point j and the concentration actual measurement point i, the downstream transmission time τ 1ij and the upstream transmission time τ 2ij are stored in the database, thereby supplying the substance components and In a fluid system in which discharge is performed unsteadily , an extraction time tb ij considering the flow field of the fluid system is determined by a concentration estimation time ta, a downstream transmission time τ 1ij and an upstream transmission time τ 2ij. 8, by simply substituting the measured concentration value C i (tb ij ) and the weight W ij of the extraction time tb ij into the equation (10), the substance components at a plurality of concentration estimation points j can be obtained. to calculate the concentration Ce j, it is possible to estimate the concentration distribution of a substance component of the entire fluid system instantaneously. Therefore, it can be fully used for online monitoring of industrial processes that require real-time calculation, and can be used for operation management and control mechanisms. Further, in the present invention, since the concentration of the substance component at an arbitrary position in the fluid system can be estimated, it is possible to obtain the concentration of a part where concentration measurement is difficult, and the substance component in the fluid system can be obtained with high accuracy. It is possible to grasp the concentration.

一方、上記した濃度推定結果を等値線図などで可視化する場合は、濃度推定点jは注目している現象を再現できる空間分解で配置するとよい。例えば、溶融亜鉛めっき浴の濃度分布をモニタリングする場合は、浴中ロールや鋼板などの流体内部の構造物形状が再現できるレベル以上の解像度が望ましい。ただし、本発明の濃度推定方法によれば、空間の推定点間隔を荒くしても各点の濃度推定精度は悪化しないので、必ずしも物理現象をすべて再現できる解像度は必要ではなく、必要に応じて濃度推定点の数を増減させて調整してもかまわない。また、可視化は、同一濃度の地点を曲線で結んだ等値線図として表すほか、等値線図に色彩を施したり、濃度を色分けのみで示してもよい。   On the other hand, when the above-described concentration estimation result is visualized by an isoline map or the like, the concentration estimation point j is preferably arranged by spatial decomposition that can reproduce the phenomenon of interest. For example, when monitoring the concentration distribution of the hot dip galvanizing bath, it is desirable to have a resolution higher than the level that can reproduce the shape of the structure inside the fluid such as a roll in the bath or a steel plate. However, according to the density estimation method of the present invention, the accuracy of density estimation at each point does not deteriorate even if the space between the estimated points of the space is rough. Therefore, a resolution that can reproduce all physical phenomena is not necessarily required. It may be adjusted by increasing or decreasing the number of density estimation points. In addition, the visualization may be expressed as an isoline diagram in which points having the same density are connected by a curve, or the isoline diagram may be colored or the density may be indicated only by color.

なお、モニタリング装置としては異なる2つの時刻tとt+Δt(Δt>0)における物質成分の濃度分布を用いて、上記手法でそれぞれ濃度分布を算出し、時刻t+Δtにおける濃度推定値から時刻tにおける濃度推定値を差し引いた値を計算して図示する方法も効果的である。この方法を用いると、時間の経過とともに濃度が上昇しているところでは正の値となり、濃度が下降しているところでは負の値となるため、濃度変化の分布を捉えやすくなる。最適な時間幅Δtは観測したい現象の時間スケールによって変わる。たとえば溶融亜鉛めっきポットでは、様々な時間スケールの現象が起こっているので、1分程度から1時間程度まで複数の時間幅Δtに対して濃度変化の分布を取得すると良い。なお上記の物質成分の濃度モニタリングを行う場合は、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系における物質成分の濃度を推定する、式(9)および式(10)の方法による濃度推定値Ceを用いることが好ましい。 Note that the concentration distribution of the substance component at two different times t and t + Δt (Δt> 0) is calculated as the monitoring device by the above method, and the concentration estimation at time t is calculated from the concentration estimated value at time t + Δt. A method of calculating and showing a value obtained by subtracting the value is also effective. When this method is used, a positive value is obtained when the concentration increases with time, and a negative value is obtained when the concentration is decreasing. Therefore, it is easy to grasp the distribution of concentration changes. The optimum time width Δt varies depending on the time scale of the phenomenon to be observed. For example, since various time scale phenomena occur in a hot dip galvanizing pot, it is preferable to acquire a concentration change distribution over a plurality of time widths Δt from about 1 minute to about 1 hour. In the case where the concentration monitoring of the substance component is performed, the method of formula (9) and formula (10) for estimating the concentration of the substance component in the fluid system in which the supply and / or discharge of the substance component is performed unsteadily. it is preferable to use a concentration estimated value Ce j by.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1として、水槽における物質成分の濃度推定および濃度分布の可視化について説明する。図9は、本発明の実施の形態1の適用対象となる水槽を概念的に示した側面図である。図10は、図9の水槽の上面図である。
(Embodiment 1)
As Embodiment 1 of the present invention, concentration estimation of substance components in a water tank and visualization of concentration distribution will be described. FIG. 9 is a side view conceptually showing a water tank to which the first embodiment of the present invention is applied. FIG. 10 is a top view of the water tank of FIG.

図9および図10に示すように、水槽100は、奥行方向1m、幅方向1m、深さ0.5mの直方体形状の容器110を有し、容器110中は食塩水で満たされている。水槽100の左側の両角にパイプ101、102が配置されており、水および食塩水がそれぞれ注入されるようになっている。パイプ101からは水、パイプ102からは濃度10mass%の食塩水が注入される。また、水槽100の右手側中央にもパイプ103が配置されており、パイプ101、102から流入した水の総量と同じ量の食塩水が流出するようになっている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the water tank 100 includes a rectangular parallelepiped container 110 having a depth direction of 1 m, a width direction of 1 m, and a depth of 0.5 m, and the container 110 is filled with a saline solution. Pipes 101 and 102 are arranged at both left corners of the water tank 100 so that water and saline are injected, respectively. Water is injected from the pipe 101 and saline solution having a concentration of 10 mass% is injected from the pipe 102. A pipe 103 is also arranged at the center on the right hand side of the water tank 100 so that the same amount of saline solution as the total amount of water flowing in from the pipes 101 and 102 flows out.

また、水槽100には、水槽100の幅方向の半分だけを区切った仕切り板104が配置されており、水槽100の中央を通る垂直断面105に対し、0.2mだけパイプ101側に寄った配置になっている。電気伝導度計106(106−1、106−2、106−3、106−4、106−5、106−6)は、図9および図10に×で示した位置(P−11、P−12、P−13、P−14、P−15、P−16)に配置される。電気伝導度計106の深さ方向の配置は、水槽100のちょうど中央深さとなる位置とした。   In addition, a partition plate 104 that divides only half of the width direction of the water tank 100 is disposed in the water tank 100, and the vertical cross section 105 that passes through the center of the water tank 100 is disposed closer to the pipe 101 side by 0.2 m. It has become. The electric conductivity meter 106 (106-1, 106-2, 106-3, 106-4, 106-5, 106-6) is located at the positions (P-11, P- 12, P-13, P-14, P-15, P-16). The arrangement of the electric conductivity meter 106 in the depth direction was set at a position that is exactly the center depth of the water tank 100.

図11は、本発明の実施の形態1にかかる流体系の濃度推定装置200の構成例を模式的に示すブロック図である。以下、濃度推定装置200による図9の水槽100内の食塩濃度推定および濃度分布の可視化を説明する。図11に示すように、濃度推定装置200は、入力部201と、表示部202と、記憶部203と、制御部204とを備える。   FIG. 11 is a block diagram schematically showing a configuration example of the fluid-system concentration estimation apparatus 200 according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the salt concentration estimation and concentration distribution visualization in the water tank 100 of FIG. 9 by the concentration estimation apparatus 200 will be described. As shown in FIG. 11, the concentration estimation apparatus 200 includes an input unit 201, a display unit 202, a storage unit 203, and a control unit 204.

入力部201は、水槽100内の食塩水の濃度推定に必要な情報等を入力する。入力部201は、キーボード、タッチパネルまたはマウス等を用いて実現される。操作者が入力部201を介して入力した情報は、制御部204に入力される。   The input unit 201 inputs information necessary for estimating the concentration of saline in the water tank 100. The input unit 201 is realized using a keyboard, a touch panel, a mouse, or the like. Information input by the operator via the input unit 201 is input to the control unit 204.

表示部202は、後述する濃度推定部205が推定した濃度情報、および濃度データ抽出部206が水槽100の特定断面の濃度を抽出し、等値線図化した濃度分布情報を画面表示する。表示部202は、CRTディスプレイ等の各種ディスプレイを用いて実現され、制御部204によって表示制御される各種情報を表示する。   The display unit 202 displays concentration information estimated by a concentration estimation unit 205, which will be described later, and a concentration data extraction unit 206 that extracts the concentration of a specific cross section of the water tank 100, and displays the concentration distribution information converted into an isogram. The display unit 202 is realized using various displays such as a CRT display, and displays various types of information that are controlled by the control unit 204.

記憶部203は、水槽100内に設定された濃度実測点iおよび濃度推定点j毎に算出した重みWijをデータベースとして格納する。また、濃度推定部205が推定し作成した濃度分布データも記憶し、格納する。記憶部203は、RAMまたはフラッシュメモリ等の各種ICメモリ、あるいはハードディスクと、フロッピー(登録商標)ディスク、CD(Compact Disk)またはDVD(Digital Versatile Disk)等の光ディスク、あるいは光磁気ディスクに対してデータの読み取りまたは書き込みが可能なドライブとを用いて実現される。 The storage unit 203 stores the weight W ij calculated for each concentration measurement point i and concentration estimation point j set in the water tank 100 as a database. The density distribution data estimated and created by the density estimation unit 205 is also stored and stored. The storage unit 203 stores data for various IC memories such as RAM or flash memory, or a hard disk and an optical disk such as a floppy (registered trademark) disk, a CD (Compact Disk) or a DVD (Digital Versatile Disk), or a magneto-optical disk. And a drive capable of reading or writing.

制御部204は、濃度推定装置200の各構成部の駆動制御と各構成部に入出力される情報に対する入出力制御および情報処理とを行う。制御部204は、濃度推定部205と、濃度データ抽出部206とを備える。制御部204は、CPU等を用いて実現される。   The control unit 204 performs drive control of each component of the concentration estimation apparatus 200, input / output control and information processing for information input / output to / from each component. The control unit 204 includes a density estimation unit 205 and a density data extraction unit 206. The control unit 204 is realized using a CPU or the like.

濃度推定部205は、水槽100に配設された電気伝導度計106により計測された濃度実測点iにおける食塩水の実測濃度Cと、記憶部203に記憶された濃度実測点iおよび濃度推定点j毎に算出した重みWijとを、制御部204を介して取得し、取得した情報に基づき濃度推定点jの濃度Ceを推定する。また、濃度推定部205は、水槽100全体に設定された濃度推定点jの濃度を推定するとともに、推定濃度に濃度推定点jの位置情報を加えた濃度データを作成し、該濃度データにより濃度実測点iの実測濃度Cを補間して濃度分布データとする。制御部204は濃度推定部205が作成した濃度分布データを記憶部203に格納する。 The concentration estimation unit 205 is configured to measure the actual measured concentration C i of the saline solution at the measured concentration point i measured by the electric conductivity meter 106 disposed in the water tank 100, and the measured concentration point i and the concentration estimation stored in the storage unit 203. The weight W ij calculated for each point j is acquired via the control unit 204, and the density Ce j of the density estimation point j is estimated based on the acquired information. In addition, the concentration estimation unit 205 estimates the concentration of the concentration estimation point j set for the entire water tank 100, creates concentration data obtained by adding the position information of the concentration estimation point j to the estimated concentration, and uses the concentration data to generate a concentration data. The measured density C i at the measured point i is interpolated to obtain density distribution data. The control unit 204 stores the density distribution data created by the density estimation unit 205 in the storage unit 203.

濃度データ抽出部206は、記憶部203が格納する濃度分布データから、予め設定されるか、または操作者が入力部201を介して指定した水槽100の任意の断面の食塩水の推定濃度データを抽出し、等値線図化する。   The concentration data extraction unit 206 sets the estimated concentration data of the salt solution in an arbitrary section of the water tank 100 that is set in advance from the concentration distribution data stored in the storage unit 203 or specified by the operator via the input unit 201. Extract and plot contours.

本発明の実施の形態1において、記憶部203に格納する重みWij算出用の伝達時間は数値流体シミュレーションを用いて算出した。数値流体シミュレーションは有限体積法を用い、乱流モデルとして標準k−ε乱流モデルを利用した。上述した図6のステップS102における流れ場計算では、パイプ101上端から流量0.765L/sで水が流入し、パイプ102上端から流量1.531L/sで水が流入し、パイプ103下端では圧力一定で流出することとし、水槽100の上面は滑り条件、側壁、底壁は壁の対数則を用いた壁境界条件として境界条件を与えて計算を行った。また、図6のステップS103〜S112による伝達時間の算出は、食塩水の初期濃度0mass%、食塩供給量45kg/s、閾値濃度1mass%として計算した。濃度推定点jは0.04m間隔で配置し、水槽内全域に配置した。 In the first embodiment of the present invention, the transmission time for calculating the weight W ij stored in the storage unit 203 is calculated using a numerical fluid simulation. The numerical fluid simulation uses a finite volume method and a standard k-ε turbulent model as a turbulent model. In the flow field calculation in step S102 of FIG. 6 described above, water flows in from the upper end of the pipe 101 at a flow rate of 0.765 L / s, water flows in from the upper end of the pipe 102 at a flow rate of 1.531 L / s, and pressure is generated at the lower end of the pipe 103. The calculation was performed by giving a boundary condition as a slip condition for the upper surface of the water tank 100 and a wall boundary condition using the logarithm of the wall for the upper surface of the water tank 100. Moreover, the calculation of the transmission time in steps S103 to S112 in FIG. 6 was performed assuming that the initial concentration of saline is 0 mass%, the supply amount of salt is 45 kg / s, and the threshold concentration is 1 mass%. The concentration estimation points j were arranged at intervals of 0.04 m and arranged throughout the water tank.

重み関数W(τ1ij、τ2ij)は、標準偏差σ=60sの最小伝達時間τminを用いたガウス分布とした。ただし、計算を簡単にするためτmin>180sでは重みが0となるようにした。すなわち、重み関数W(τ1ij、τ2ij)は、下式(11)とした。

Figure 0005923854
The weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) is a Gaussian distribution using a minimum transmission time τ min with a standard deviation σ = 60 s. However, in order to simplify the calculation, the weight is set to 0 when τ min > 180 s. That is, the weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) is set to the following expression (11).
Figure 0005923854

電気伝導度計106による水槽100内の各位置(P−11、P−12、P−13、P−14、P−15、P−16)における実測濃度を表1に示す。

Figure 0005923854
Table 1 shows the measured concentrations at each position (P-11, P-12, P-13, P-14, P-15, P-16) in the water tank 100 by the electric conductivity meter 106.
Figure 0005923854

濃度推定部205は、表1に示された濃度実測データと、式(11)で計算され記憶部203に格納された重みWijを用いて、水槽100全体に設定した濃度推定点jの濃度Ceを推定する。また、濃度推定部205は、推定濃度に濃度推定点jの位置情報を加えた濃度データを作成し、該濃度データにより電気伝導度計106により計測された濃度実測点iの実測濃度Ceを補間して濃度分布データとする。制御部204は該濃度分布データを記憶部203に格納する。ここで、水槽100の中央を通る水平断面における食塩水の濃度分布について、濃度データ抽出部206が記憶部203の濃度分布データから抽出し、等値線図化したものを図12に示す。図12は、本発明の実施の形態1の手法により推定した水槽100の中央を通る水平断面における食塩水の濃度分布を示す図である。 The concentration estimation unit 205 uses the concentration actual measurement data shown in Table 1 and the weight W ij calculated by the equation (11) and stored in the storage unit 203 to determine the concentration of the concentration estimation point j set for the entire aquarium 100. to estimate the Ce j. The concentration estimating unit 205 creates a density data obtained by adding the position information of the concentration estimate point j to the estimated concentration, the measured concentration Ce i concentrations measured point i, which is measured by the electric conductivity meter 106 by the concentration data Interpolated into density distribution data. The control unit 204 stores the density distribution data in the storage unit 203. Here, the concentration distribution of the saline solution in a horizontal section passing through the center of the water tank 100 is extracted from the concentration distribution data of the storage unit 203 by the concentration data extraction unit 206 and is converted into an isoline diagram, which is shown in FIG. FIG. 12 is a diagram showing the concentration distribution of the saline solution in a horizontal section passing through the center of the water tank 100 estimated by the method of the first embodiment of the present invention.

また、比較例として逆距離加重法を使って重み関数Wを算出し、本発明の実施の形態1と同様の手順で濃度推定を行い、推定した濃度から水槽100の中央を通る水平断面における食塩水の濃度分布を抽出し、等値線図化したものを図13に示す。図13は、従来方法(逆距離加重法)を使用して推定した水槽100の中央を通る水平断面における食塩水の濃度分布を示す図である。   Further, as a comparative example, the weight function W is calculated using the inverse distance weighting method, the concentration is estimated by the same procedure as in the first embodiment of the present invention, and the salt in the horizontal section passing through the center of the water tank 100 from the estimated concentration. FIG. 13 shows an isoline diagram obtained by extracting the water concentration distribution. FIG. 13 is a view showing a concentration distribution of saline solution in a horizontal section passing through the center of the water tank 100 estimated by using a conventional method (reverse distance weighting method).

なお、比較例としての逆距離加重法では、重みWij’として下式(12)を使用した。

Figure 0005923854
In the inverse distance weighting method as a comparative example, the following equation (12) was used as the weight W ij ′.
Figure 0005923854

ここで、lijは濃度実測点iと濃度推定点jの直線距離であり、uは補間パラメータである。今回u=2を与えた。本実施の形態1の場合と同様に、表1に示した濃度実測データと式(12)で計算した重みWij’を用いて、水槽100全体の食塩濃度を推定し、水槽100の中央を通る水平断面における食塩水の濃度分布を抽出し、等値線図化した。 Here, l ij is a linear distance between the actually measured density point i and the estimated density point j, and u is an interpolation parameter. I gave u = 2 this time. As in the case of the first embodiment, the salt concentration of the entire aquarium 100 is estimated using the concentration actual measurement data shown in Table 1 and the weight W ij ′ calculated by the equation (12). The concentration distribution of the saline solution in the horizontal cross section was extracted and plotted as an isoline diagram.

本発明の実施の形態1と比較例を比較すると、図12および図13に示すように、本実施の形態1では仕切り板104を境に食塩水の濃度分布が不連続となっており、仕切り板104によって整流された流れ場の影響を反映した濃度分布を構築できている。一方、比較例では仕切り板104を乗り越えて食塩濃度が連続に補間されており、仕切り板104によって整流された流れ場の影響を反映できていない。以上より、本実施の形態1は従来例である逆距離加重法よりも流れ場の影響を反映できることが確認された。   Comparing the first embodiment of the present invention and the comparative example, as shown in FIGS. 12 and 13, in the first embodiment, the concentration distribution of the saline solution is discontinuous with the partition plate 104 as a boundary. A concentration distribution reflecting the influence of the flow field rectified by the plate 104 can be constructed. On the other hand, in the comparative example, the salt concentration is continuously interpolated over the partition plate 104, and the influence of the flow field rectified by the partition plate 104 cannot be reflected. From the above, it has been confirmed that Embodiment 1 can reflect the influence of the flow field more than the conventional inverse distance weighting method.

また、水槽100内の食塩水の濃度推定精度を定量的に検証するため、図14に示すように、水槽100内に電気伝導度計106(106−7、106−8、106−9)を追加して配設し、電気伝導時計106を追加設置した各位置(P−17、P−18、P−19)において食塩水濃度を計測するとともに、本実施の形態1および比較例により、位置P−17、P−18、P−19の食塩水濃度を推定した。図14は、水槽100内の電気伝導度計106の追加設置位置を示す図である。なお、追加設置した電気伝導度計106の水槽100の深さ方向の配置は、水槽100のちょうど中央深さとなる位置とした。   Further, in order to quantitatively verify the concentration estimation accuracy of the saline solution in the water tank 100, an electric conductivity meter 106 (106-7, 106-8, 106-9) is provided in the water tank 100 as shown in FIG. In addition to measuring the saline concentration at each position (P-17, P-18, P-19) where the electric conduction timepiece 106 is additionally installed, the position of the position is determined according to the first embodiment and the comparative example. The saline concentration of P-17, P-18, and P-19 was estimated. FIG. 14 is a diagram showing an additional installation position of the electric conductivity meter 106 in the water tank 100. In addition, arrangement | positioning of the depth direction of the water tank 100 of the electric conductivity meter 106 installed additionally was made into the position used as the exact center depth of the water tank 100. FIG.

表2に、電気伝導度計を追加設置した位置P−17、P−18、P−19における実測濃度、本実施の形態1による推定濃度、および比較例による推定濃度を示す。比較例に対し、本実施の形態1では、位置P−17、P−18、P−19各点の食塩水濃度が実測値に近い値となっており、本実施の形態1による濃度推定精度が優れていることを確認できた。   Table 2 shows measured concentrations at positions P-17, P-18, and P-19 where electric conductivity meters are additionally installed, estimated concentrations according to the first embodiment, and estimated concentrations according to the comparative example. In contrast to the comparative example, in the first embodiment, the saline concentration at each of the positions P-17, P-18, and P-19 is close to the actual measurement value, and the concentration estimation accuracy according to the first embodiment is high. Was confirmed to be excellent.

Figure 0005923854
Figure 0005923854

以上のように、本実施の形態1によれば、水槽100等を含む流体系の任意の断面で流体を構成する物質成分の濃度を可視化することができるため、所望する物質成分の濃度分布を視覚的に捕らえることができる。また、本実施の形態1では、流体系の任意の位置において所望の物質成分濃度を推定することができるため、サンプリングが困難な流体設備や壁で区切られた空間がある流体系においても、所望の物質成分の濃度について取得することが可能となる。さらに、以上の効果に加え、本実施の形態1では、極めて短時間で流体系全体の所望する物質成分の濃度分布を予測可能なため、オンラインで濃度分布を推定・可視化でき、流体設備の操業管理などに活用できる利点がある。   As described above, according to the first embodiment, the concentration of the substance component constituting the fluid can be visualized in an arbitrary cross section of the fluid system including the water tank 100 and the like. It can be captured visually. Further, in the first embodiment, since a desired substance component concentration can be estimated at an arbitrary position of the fluid system, even in a fluid system that is difficult to sample or in a fluid system that has a space partitioned by walls, It is possible to obtain the concentration of the substance component. Furthermore, in addition to the above effects, the first embodiment can predict the concentration distribution of the desired substance component in the entire fluid system in a very short time, so the concentration distribution can be estimated and visualized online, and the operation of the fluid equipment There is an advantage that can be used for management.

(実施の形態1の変形例1)
本発明の実施の形態1の変形例1として、実施の形態1と同じ水槽で、食塩濃度が時間変化する場合の食塩濃度分布推定を行う。パイプ101からは常に水が流入する。パイプ102からは一定流量の水または食塩水が流入するものとし、最初は食塩の含まれない水が流入し、途中から濃度10mass%の食塩水が注入される。電気伝導度計106(106−1、106−2、106−3、106−4、106−5、106−6)は、実施の形態1と同じ位置(P―11、P―12、P―13、P―14、P―15、P―16)に配置される。
(Modification 1 of Embodiment 1)
As a first modification of the first embodiment of the present invention, salt concentration distribution estimation is performed in the same water tank as the first embodiment when the salt concentration changes over time. Water always flows from the pipe 101. It is assumed that a constant flow rate of water or saline flows from the pipe 102. First, water that does not contain salt flows in, and a salt solution having a concentration of 10 mass% is injected from the middle. The electric conductivity meter 106 (106-1, 106-2, 106-3, 106-4, 106-5, 106-6) is located at the same position (P-11, P-12, P-) as in the first embodiment. 13, P-14, P-15, P-16).

本変形例1において、下流側伝達時間τ1ij、上流側伝達時間τ2ij、重みWijを実施の形態1と同様に数値流体シミュレーションを用いて算出した。数値流体シミュレーションは有限体積法を用い、乱流モデルとして標準k−ε乱流モデルを利用した。流れ場計算では、パイプ101上端から流量0.765L/sで水が流入し、パイプ102上端から流量1.531L/sで水または食塩水が流入し、パイプ103下端では圧力一定で流出することとし、水槽の上面は滑り条件、側壁、底壁は壁の対数則を用いた壁境界条件として境界条件を与えて計算を行った。また、伝達時間の算出は、食塩水の初期濃度0mass%、食塩供給量45kg/s、閾値濃度1mass%として計算した。濃度推定点jは0.04m間隔で配置し、水槽内全域に配置した。 In the first modification, the downstream transmission time τ 1ij , the upstream transmission time τ 2ij , and the weight W ij are calculated using the numerical fluid simulation as in the first embodiment. The numerical fluid simulation uses a finite volume method and a standard k-ε turbulent model as a turbulent model. In the flow field calculation, water flows from the upper end of the pipe 101 at a flow rate of 0.765 L / s, water or saline flows from the upper end of the pipe 102 at a flow rate of 1.531 L / s, and flows out at a lower pressure at the lower end of the pipe 103. The calculation was performed with the boundary condition given as the wall boundary condition using the logarithm rule of the wall and logarithm of the wall and the bottom wall. In addition, the calculation of the transmission time was performed assuming that the initial concentration of saline is 0 mass%, the supply amount of salt is 45 kg / s, and the threshold concentration is 1 mass%. The concentration estimation points j were arranged at intervals of 0.04 m and arranged throughout the water tank.

重み関数W(τ1ij、τ2ij)は実施の形態1と同じく、式(11)の標準偏差σ=60s、最小伝達時間τminを用いたガウス分布とした。電気伝導度計106による水槽100内の各位置(P―11、P―12、P―13、P―14、P―15、P―16)において測定された食塩濃度の時間推移を図15a〜図15fに示す。図15a〜図15fは、水槽内の各位置(P―11、P―12、P―13、P―14、P―15、P―16)で測定された食塩濃度の時間推移を示す図である。なお、図15a〜図15fにおいて、時間0分は、パイプ102から流入する水の食塩水濃度が変化した時間である。 The weighting function W (τ 1ij , τ 2ij ) is a Gaussian distribution using the standard deviation σ = 60 s and the minimum transmission time τ min in the equation (11), as in the first embodiment. The time transition of the salt concentration measured at each position (P-11, P-12, P-13, P-14, P-15, P-16) in the water tank 100 by the electric conductivity meter 106 is shown in FIG. As shown in FIG. FIGS. 15a to 15f are diagrams showing the time transition of the salt concentration measured at each position (P-11, P-12, P-13, P-14, P-15, P-16) in the water tank. is there. In FIGS. 15a to 15f, time 0 minutes is the time when the saline concentration of the water flowing from the pipe 102 changes.

水槽100の中央を通る水平断面における食塩濃度分布について、上記P―11〜P―16において測定された濃度実測値C(t)の時間推移データと式(9)と式(10)を用いて、濃度Ceを推定した。濃度推定時間taとして、パイプ102の食塩水濃度が10mass%に変わった時間から1分後、2分後、3分後、4分後、5分後、6分後の6つの時点を考え、それぞれに対して等値線図化した。図16a〜図16fは、図9の水槽の中央を通る水平断面における食塩濃度分布を示す図であり、パイプ102から流出する食塩水の濃度が10mass%に変化した時間から1分後(図16a)、2分後(図16b)、3分後(図16c)、4分後(図16d)、5分後(図16e)、6分後(図16f)の食塩水濃度の等値線図である。パイプ102の食塩水濃度が0mass%から10mass%に変わると、パイプ102に近い位置から徐々に食塩濃度が上昇していく様子がうまく現れており、濃度分布の時間推移が有る場合でも濃度分布を推定することができた。 For salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank 100, the time transition data of the actual measured concentration values C i (t) measured in the above P-11 to P-16, and the equations (9) and (10) are used. Thus, the concentration Ce j was estimated. As the concentration estimation time ta, 6 points are considered 1 minute, 2 minutes, 3 minutes, 4 minutes, 5 minutes and 6 minutes after the time when the saline concentration of the pipe 102 is changed to 10 mass%, Isolines were plotted for each. 16a to 16f are diagrams showing a salt concentration distribution in a horizontal section passing through the center of the water tank of FIG. 9, and one minute after the time when the concentration of the salt solution flowing out from the pipe 102 is changed to 10 mass% (FIG. 16a). ) Isoline plots of saline concentration after 2 minutes (FIG. 16b), after 3 minutes (FIG. 16c), after 4 minutes (FIG. 16d), after 5 minutes (FIG. 16e) and after 6 minutes (FIG. 16f). It is. When the saline concentration in the pipe 102 changes from 0 mass% to 10 mass%, the state in which the salt concentration gradually rises from a position close to the pipe 102 appears well, and even if there is a time transition of the concentration distribution, the concentration distribution I was able to estimate.

(実施の形態2)
溶融亜鉛めっきポットによる溶融亜鉛めっきラインは、自動車や建材などに利用される亜鉛めっき鋼板を製造する鉄鋼プロセスのひとつであり、図17に示すような溶融亜鉛めっきポットが用いられている。溶融亜鉛めっきラインでは鋼板303は、スナウトからめっきポット301中の溶融亜鉛に浸漬し、シンクロール302で方向転換後、めっきポット301から引上げられ、図示しない付着量制御装置でめっき付着量を調整後、冷却され、所定の後処理を施され、所要のめっき鋼板になる。鋼板303に付着して減少するめっき金属を補うために亜鉛系固相金属のインゴット304をめっきポット301で溶解する。
(Embodiment 2)
A hot dip galvanizing line using hot dip galvanizing pots is one of steel processes for producing galvanized steel sheets used for automobiles and building materials, and hot dip galvanizing pots as shown in FIG. 17 are used. In the hot dip galvanizing line, the steel plate 303 is dipped in the hot dip zinc in the plating pot 301 from the snout, changed in direction by the sink roll 302, pulled up from the plating pot 301, and after adjusting the coating amount by a non-illustrated adhesion amount control device. Then, it is cooled and subjected to a predetermined post-treatment to obtain a required plated steel sheet. In order to compensate for the reduced plating metal adhering to the steel plate 303, a zinc-based solid phase metal ingot 304 is melted in the plating pot 301.

溶融亜鉛めっきポット300では、鋼板303がめっきポット301を通過する間に、鋼板303から溶出した鉄がめっき浴中の主成分である亜鉛や少量添加されているアルミニウムと反応して、亜鉛鉄アルミ等から構成される金属間化合物、いわゆるドロスを生成する。前記ドロスが溶融亜鉛系めっき鋼板に付着することにより生じるめっき鋼板の表面欠陥は、溶融亜鉛系めっき鋼板のうちでも最も深刻な問題である。特に深刻なのは鋼板から溶出した鉄と亜鉛の反応によって生じた金属間化合物(FeZnなど)でボトムドロスと呼ばれるものであり、その大きさは球形換算の直径で5〜300ミクロンである。ドロスは、溶融亜鉛浴の鉄やアルミニウムの濃度分布によって大きく生成挙動が変化するため、溶融亜鉛浴の鉄・アルミニウムの濃度分布の管理がきわめて重要となる。 In the hot dip galvanizing pot 300, while the steel plate 303 passes through the plating pot 301, iron eluted from the steel plate 303 reacts with zinc as a main component in the plating bath and aluminum added in a small amount, thereby producing zinc iron aluminum. The intermetallic compound comprised from the so-called dross is produced. The surface defect of the plated steel sheet caused by the dross adhering to the hot dip galvanized steel sheet is the most serious problem among hot dip galvanized steel sheets. What is particularly serious is an intermetallic compound (FeZn 7 or the like) produced by a reaction between iron and zinc eluted from a steel sheet, and is called a bottom dross, and its size is 5 to 300 microns in diameter in terms of a sphere. Since dross changes its generation behavior greatly depending on the concentration distribution of iron and aluminum in the molten zinc bath, it is extremely important to control the concentration distribution of iron and aluminum in the molten zinc bath.

本発明の実施の形態2では、上記の課題を解決する溶融亜鉛めっきポット300内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度推定および濃度分布の可視化について説明する。   In the second embodiment of the present invention, the estimation of the concentration of aluminum in the molten zinc accommodated in the hot dip galvanizing pot 300 that solves the above problem and the visualization of the concentration distribution will be described.

図17に示すように、溶融亜鉛めっきポット300においてめっきポット301内の溶融亜鉛の容量は250(t)であり、操業条件はライン速度130(mpm)、板幅1,500(mm)とした。鋼板303への付着によって消費される亜鉛およびアルミニウムは、インゴット304の投入により補給される。溶融亜鉛めっきポット300内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度分布を推定するために、めっきポット301内8ヶ所のサンプル採取位置(P−21、P−22、P−23、P−24、P−25、P−26、P−27、P−28)でサンプル採取を行った。   As shown in FIG. 17, in the hot dip galvanizing pot 300, the capacity of hot dip zinc in the plating pot 301 is 250 (t), and the operating conditions are a line speed of 130 (mpm) and a plate width of 1,500 (mm). . Zinc and aluminum consumed by adhesion to the steel plate 303 are replenished by charging the ingot 304. In order to estimate the concentration distribution of aluminum in the hot dip zinc accommodated in the hot dip galvanizing pot 300, eight sample collection positions (P-21, P-22, P-23, P-24 in the plating pot 301). , P-25, P-26, P-27, P-28).

サンプル採取位置を表3に示す。サンプル採取位置(P−21、P−22、P−23、P−24、P−25、P−26、P−27、P−28)は、図17のシンクロール302軸中央をとおる鉛直断面からの距離(手前方向)を表す。   Table 3 shows sample collection positions. The sample collection positions (P-21, P-22, P-23, P-24, P-25, P-26, P-27, P-28) are vertical sections passing through the center of the sink roll 302 in FIG. This represents the distance (front direction) from.

Figure 0005923854
Figure 0005923854

本実施の形態2において、実施の形態1と同様に、流れ場および伝達時間τijは数値流体シミュレーションを用いて算出した。数値流体シミュレーションは有限体積法を用い、乱流モデルとして標準k−ε乱流モデルを利用した。伝達時間τijは、めっきポット301内のアルミニウム初期濃度C=0mass%、アルミニウム投入速度S=44kg/s、閾値濃度C=1mass%として算出した。濃度推定点jは0.2(m)間隔の格子状配置とし、溶融亜鉛浴内全域に配置した。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the flow field and the transmission time τ ij are calculated using a numerical fluid simulation. The numerical fluid simulation uses a finite volume method and a standard k-ε turbulent model as a turbulent model. The transmission time τ ij was calculated as an initial aluminum concentration C 0 = 0 mass% in the plating pot 301, an aluminum charging rate S = 44 kg / s, and a threshold concentration C c = 1 mass%. The concentration estimation points j were arranged in a grid pattern with an interval of 0.2 (m), and were arranged throughout the molten zinc bath.

重み関数W(τ1ij、τ2ij)は、標準偏差σ=60(s)、最小伝達時間τminを用いたガウス分布とした。ただし、計算を簡単にするためτmin>180(s)では重みが0となるようにした。すなわち、重み関数W(τ1ij、τ2ij)は、下式(13)とした。算出した重みWijは、図18に示す記憶部403にデータベースとして格納される。または、伝達時間τijを格納し、式(13)により都度計算してもよい。図18は、本発明の実施の形態2にかかる流体系の濃度推定装置400の構成例を模式的に示すブロック図である。

Figure 0005923854
The weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) is a Gaussian distribution using the standard deviation σ = 60 (s) and the minimum transmission time τ min . However, in order to simplify the calculation, the weight is set to 0 when τ min > 180 (s). That is, the weight function W (τ 1ij , τ 2ij ) is set to the following expression (13). The calculated weight W ij is stored as a database in the storage unit 403 shown in FIG. Alternatively , the transmission time τ ij may be stored and calculated each time using equation (13). FIG. 18 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the fluid-system concentration estimation apparatus 400 according to the second embodiment of the present invention.
Figure 0005923854

図17に示すサンプル採取位置で採取したサンプルについて、オフラインで高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法などにより分析しためっきポット301内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度実測値を表4に示す。

Figure 0005923854
Table 4 shows the actual measured values of the concentration of aluminum in the molten zinc contained in the plating pot 301 analyzed off-line by high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy for the sample collected at the sample collection position shown in FIG. Shown in
Figure 0005923854

オフラインで分析した溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度は、操作者により入力部401を介し入力される。濃度推定部405は、表4に示すアルミニウムの濃度実測データと、(13)式で計算し、記憶部403にデータベースとして格納した重みWijとを用いて、めっきポット301全体に設定した濃度推定点jのアルミニウム濃度を算出する。また、濃度推定部405は、推定濃度に濃度推定点jの位置情報を加えた濃度データを作成し、該濃度データによりサンプル採取位置(濃度実測点i)で採取され、分析された実測濃度Cを補間して濃度分布データとする。制御部404は該濃度分布データを記憶部403に格納する。濃度データ抽出部406は、記憶部403が格納する濃度分布データから、予め設定されるか、または操作者が入力部401を介して指定しためっきポット301の任意の断面の溶融亜鉛中のアルミニウム推定濃度データを抽出し、等値線図化する。あるいは、抽出した濃度データから溶融亜鉛浴のアルミニウム平均濃度を算出後、前記断面における平均濃度からの差分値を算出し、該差分値について等値線図化してもよい。 The aluminum concentration of the molten zinc bath analyzed off-line is input via the input unit 401 by the operator. The concentration estimation unit 405 uses the actually measured aluminum concentration data shown in Table 4 and the weight W ij calculated as equation (13) and stored as a database in the storage unit 403 as a concentration estimation set for the entire plating pot 301. The aluminum concentration at point j is calculated. Also, the concentration estimation unit 405 creates concentration data obtained by adding the position information of the concentration estimation point j to the estimated concentration, and is collected and analyzed at the sample collection position (concentration measurement point i) based on the concentration data. i is interpolated to obtain density distribution data. The control unit 404 stores the density distribution data in the storage unit 403. The concentration data extraction unit 406 estimates the aluminum in the molten zinc of an arbitrary cross section of the plating pot 301 that is preset from the concentration distribution data stored in the storage unit 403 or specified by the operator via the input unit 401. Extract density data and plot it as an isoline diagram. Alternatively, after calculating the aluminum average concentration of the molten zinc bath from the extracted concentration data, a difference value from the average concentration in the cross section may be calculated, and the difference value may be converted into an isoline diagram.

図19に、めっきポット301のシンクロール軸中央から手前方向に1.5mmの鉛直断面における溶融亜鉛浴のアルミニウム平均濃度からの差分値の等値線図を示す。図19によれば、本実施の形態2の手法による溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度分布結果は、溶融亜鉛中の流動の影響もよく反映しており、本実施の形態2は、溶融亜鉛の流動効果を考慮したアルミニウム濃度分布を構築することができる。   FIG. 19 shows an isoline diagram of the difference value from the average aluminum concentration of the molten zinc bath in a vertical cross section of 1.5 mm from the center of the sink roll axis of the plating pot 301 to the near side. According to FIG. 19, the aluminum concentration distribution result of the molten zinc bath by the method of the second embodiment also reflects the influence of the flow in the molten zinc, and the second embodiment shows the flow effect of the molten zinc. It is possible to construct an aluminum concentration distribution considering the above.

また、本実施の形態2において、図18に示すように、制御部404は、濃度推定部405と、濃度データ抽出部406とに加え、判定部407を備える。判定部407は、めっきポット301内の所定の領域、たとえば、表面欠陥に影響を与える鋼板303の表面と溶融亜鉛が接触する箇所や、シンクロール302と溶融亜鉛が接触する箇所や、シンクロール302上部と鋼板303で囲われた領域における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度が所定の閾値内であるか否かを判定する。アルミニウム濃度の閾値は予め判定部407に入力されるか、操作者により入力部401を介して入力され、判定部407は、濃度データ抽出部406が抽出した所定の領域における溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度が、溶融亜鉛浴のアルミニウムの目標濃度として設定された閾値内であるか否かを判定する。判定部407が、所定の領域における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度が閾値範囲外と判定した場合、表示部402は、所定の領域における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度が閾値外である旨を表示して操作者に警告する。本実施の形態2によれば、該警告に基づき、操作者がアルミニウム供給量を増加または低減させることにより、めっきポット301内のアルミニウム濃度の制御が可能となる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 18, the control unit 404 includes a determination unit 407 in addition to the concentration estimation unit 405 and the concentration data extraction unit 406. The determination unit 407 is a predetermined region in the plating pot 301, for example, a location where the surface of the steel plate 303 affecting the surface defect contacts the molten zinc, a location where the sink roll 302 and the molten zinc contact, or the sink roll 302. It is determined whether or not the aluminum concentration in the molten zinc in the region surrounded by the upper portion and the steel plate 303 is within a predetermined threshold. The threshold value of the aluminum concentration is input in advance to the determination unit 407 or input by the operator via the input unit 401, and the determination unit 407 determines the aluminum concentration in the molten zinc in the predetermined region extracted by the concentration data extraction unit 406. It is determined whether the concentration is within a threshold set as the target concentration of aluminum in the molten zinc bath. When the determination unit 407 determines that the aluminum concentration in the molten zinc in the predetermined region is outside the threshold range, the display unit 402 displays that the aluminum concentration in the molten zinc in the predetermined region is outside the threshold value, and operates. Alert the person. According to the second embodiment, the operator can control the aluminum concentration in the plating pot 301 by increasing or decreasing the aluminum supply amount based on the warning.

さらに、本実施の形態2では、めっきポット301の任意の断面における溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を可視化することができるため、アルミニウム濃度分布を視覚的に捕らえることができる。さらにまた、本実施の形態2によれば、めっきポット301の任意の位置における溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を推定することができるため、サンプリングが困難な鋼板近傍やシンクロール近傍のアルミニウム濃度についても取得することが可能となる。以上の効果に加え、本実施の形態2では、予め伝達時間をデータとして格納しておくことにより、アルミニウムの実測濃度を入力後、極めて短時間でめっきポット301内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウムの濃度分布を予測可能となる。したがって、将来的にアルミニウム濃度などの添加金属濃度をオンラインで測定される技術が確立されれば、溶融亜鉛浴の各種添加金属濃度をオンラインで可視化し、操業管理に活用できる利点が見込まれる。   Furthermore, in this Embodiment 2, since the aluminum concentration of the molten zinc bath in the arbitrary cross sections of the plating pot 301 can be visualized, the aluminum concentration distribution can be captured visually. Furthermore, according to the second embodiment, since the aluminum concentration of the molten zinc bath at an arbitrary position of the plating pot 301 can be estimated, the aluminum concentration in the vicinity of the steel plate or sink roll that is difficult to sample is acquired. It becomes possible to do. In addition to the above effects, in the second embodiment, by storing the transmission time as data in advance, after inputting the actual measured concentration of aluminum, in the molten zinc contained in the plating pot 301 in a very short time The concentration distribution of aluminum can be predicted. Therefore, if a technique for measuring the additive metal concentration such as aluminum concentration online in the future is established, it is expected that various additive metal concentrations in the molten zinc bath can be visualized online and utilized for operation management.

本明細書において、実施の形態として、水槽および溶融亜鉛めっきポットを例とする物質成分の濃度推定方法、濃度分布推定方法および濃度モニタリング方法、ならびに溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   In the present specification, as embodiments, the concentration estimation method, concentration distribution estimation method and concentration monitoring method of substance components taking a water tank and a hot dip galvanizing pot as examples, and the hot dip galvanizing pot accommodated in the hot dip galvanizing pot Although the aluminum concentration management method was demonstrated, this invention is not limited to these.

以上のように、本発明の流体系における物質成分の濃度推定方法、濃度分布推定方法、濃度モニタリング方法および溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法、ならびに流体系における物質成分の濃度推定装置は、本明細書にて例示した水槽および溶融亜鉛めっきポットだけでなく、たとえば化学プロセスや水処理設備など流体中の物質成分の濃度が重要となる対象に幅広く活用できる。また、同様の原理で濃度以外にも流体の温度推定ができるため、鉄鋼プロセスにおける連続鋳造鋳型や取鍋の温度分布推定など幅広い流体系に適用が可能である。   As described above, the concentration estimation method, concentration distribution estimation method, concentration monitoring method, aluminum concentration management method in molten zinc accommodated in a hot dip galvanizing pot, and the material in the fluid system in the fluid system of the present invention The component concentration estimation apparatus can be widely used not only for the water tank and hot dip galvanizing pot exemplified in the present specification but also for objects in which the concentration of the substance component in the fluid is important, such as chemical processes and water treatment facilities. In addition, since the fluid temperature can be estimated in addition to the concentration by the same principle, it can be applied to a wide variety of fluid systems such as continuous casting mold and ladle temperature distribution estimation in the steel process.

1 流体系
2 容器
3 仕切り板
4 流体
100 水槽
101、102、103 パイプ
104 仕切り板
105 垂直断面
106 電気伝導度計
110 容器
200、400 濃度推定装置
201、401 入力部
202、402 表示部
203、403 記憶部
204、404 制御部
205、405 濃度推定部
206、406 濃度データ抽出部
407 判定部
300 溶融亜鉛めっきポット
301 めっきポット
302 シンクロール
303 鋼板
304 インゴット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid system 2 Container 3 Partition plate 4 Fluid 100 Water tank 101,102,103 Pipe 104 Partition plate 105 Vertical cross section 106 Electrical conductivity meter 110 Container 200,400 Concentration estimation apparatus 201,401 Input unit 202,402 Display unit 203,403 Storage unit 204, 404 Control unit 205, 405 Concentration estimation unit 206, 406 Concentration data extraction unit 407 Determination unit 300 Hot dip galvanizing pot 301 Plating pot 302 Sink roll 303 Steel plate 304 Ingot

Claims (12)

物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度推定方法であって、
前記流体系において設定された2以上の任意の濃度実測点において、該濃度実測点に配置した濃度計測手段により物質成分の濃度を計測、または前記濃度実測点において採取したサンプル中の物質成分の濃度を計測する濃度計測ステップと、
前記流体系において設定された任意の濃度推定点において、実験的にまたは数値流体シミュレーションにより求めた該濃度推定点における前記流体系の流れ場に関する指標を取得し、前記指標と前記濃度計測ステップで計測した物質成分の濃度とに基づき、前記濃度推定点における物質成分の濃度を推定する推定ステップと、
を含み、
前記指標は、前記流体が前記濃度実測点から前記濃度推定点まで間を移動するのに要する下流側伝達時間と、前記流体が前記濃度推定点から前記濃度実測点まで移動するのに要する上流側伝達時間とであり、
前記推定ステップは、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする流体系における物質成分の濃度推定方法。
A method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution,
At two or more arbitrary concentration measurement points set in the fluid system, the concentration of the substance component is measured by the concentration measuring means arranged at the concentration measurement point, or the concentration of the substance component in the sample collected at the concentration measurement point A concentration measurement step for measuring
At an arbitrary concentration estimation point set in the fluid system, an index relating to the flow field of the fluid system at the concentration estimation point obtained experimentally or by numerical fluid simulation is acquired, and measured by the index and the concentration measurement step An estimation step for estimating a concentration of the substance component at the concentration estimation point based on the concentration of the determined substance component;
Including
The indicator includes a downstream transmission time required for the fluid to move from the concentration measurement point to the concentration estimation point, and an upstream side required for the fluid to move from the concentration estimation point to the concentration measurement point. Transmission time and
The estimation step calculates a weight of the concentration actual measurement point with respect to the concentration estimation point using a weight function that is a monotonous non-increasing function with respect to the downstream transmission time and the upstream transmission time, and measures the weight. A method for estimating a concentration of a substance component in a fluid system, wherein a weighted average with the substance component concentration is estimated as the concentration of the substance component at the concentration estimation point.
前記推定ステップは、前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重み関数の算出に際し、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間との小さいほうの値を最小伝達時間として選択し、前記最小伝達時間に対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする請求項1に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法。   The estimation step selects a smaller value of the downstream transmission time and the upstream transmission time as the minimum transmission time when calculating the weight function of the concentration actual measurement point with respect to the concentration estimation point, and the minimum transmission time The weight of the concentration measurement point with respect to the concentration estimation point is calculated using a weight function that is a monotonically non-increasing function, and a weighted average of the weight and the measured substance component concentration is calculated for the substance component at the concentration estimation point. The method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system according to claim 1, wherein the concentration is estimated as a concentration. 請求項2に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法を利用して、物質成分の供給および/または排出が非定常的に行われる流体系における物質成分の濃度を推定する流体系における物質成分の濃度推定方法であって、
前記濃度推定点における濃度推定時間を指定する推定時間指定ステップと、を含み、
前記濃度計測ステップは、前記濃度実測点における前記物質成分の濃度を時系列で計測し、
前記推定ステップは、前記濃度推定時間と前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに基づき決定される抽出時間における前記濃度実測点の実測濃度と前記重みとの重み付き平均を前記濃度推定点における前記物質成分の濃度として推定し、
前記抽出時間は、前記下流側伝達時間に対し単調非増加関数であり、かつ前記濃度推定時間および前記上流側伝達時間に対し単調非減少関数となることを特徴とする流体系における物質成分の濃度推定方法。
A substance component in a fluid system for estimating the concentration of the substance component in a fluid system in which the supply and / or discharge of the substance component is performed non-stationarily using the method for estimating the concentration of the substance component in the fluid system according to claim 2 A concentration estimation method for
An estimation time designation step for designating a concentration estimation time at the concentration estimation point, and
The concentration measurement step measures the concentration of the substance component at the concentration measurement point in time series,
In the estimation step, a weighted average of the measured concentration and the weight of the concentration measurement point at the extraction time determined based on the concentration estimation time, the downstream transmission time, and the upstream transmission time is calculated as the concentration estimation point. Estimated as the concentration of the substance component in
The extraction time is a monotonic non-increasing function with respect to the downstream transmission time and a monotonic non-decreasing function with respect to the concentration estimation time and the upstream transmission time. Estimation method.
前記抽出時間は、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間のうち、下流側伝達時間のほうが小さい場合は、前記濃度推定時間から下流側伝達時間だけ以前の時間を前記抽出時間とし、上流側伝達時間のほうが小さい場合は、前記濃度推定時間から上流側伝達時間だけ以後の時間を前記抽出時間として、前記濃度推定点における前記物質成分の濃度を推定することを特徴とする請求項3に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法。   When the downstream transmission time is smaller than the downstream transmission time and the upstream transmission time, the extraction time is defined as a time before the downstream transmission time from the concentration estimation time. 4. The concentration of the substance component at the concentration estimation point is estimated when the transmission time is shorter, with the time after the upstream transmission time from the concentration estimation time as the extraction time. For estimating the concentration of a substance component in a fluid system. 前記抽出時間において前記濃度実測点で前記物質成分の濃度が計測されていない場合は、計測された時系列濃度測定値から抽出時間における濃度を補間、補外したものを前記抽出時間における実測濃度として前記濃度推定点の濃度を推定し、または前記抽出時間に最も近い時間に計測された前記物質成分の濃度を前記抽出時間における実測濃度として前記濃度推定点の濃度を推定することを特徴とする請求項4に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法。   If the concentration of the substance component is not measured at the concentration measurement point in the extraction time, the concentration at the extraction time is interpolated and extrapolated from the measured time-series concentration measurement value as the measured concentration at the extraction time. The concentration at the concentration estimation point is estimated, or the concentration at the concentration estimation point is estimated using the concentration of the substance component measured at a time closest to the extraction time as an actually measured concentration at the extraction time. Item 5. A method for estimating the concentration of a substance component in a fluid system according to Item 4. 前記流体系は溶融亜鉛めっきポット内の溶融亜鉛であって、
前記推定ステップは、前記溶融亜鉛めっきポット内の溶融亜鉛が前記濃度実測点と前記濃度推定点との間を移動するのに要する時間を前記指標として前記重みを算出し、前記濃度計測ステップで計測した溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を前記物質成分濃度として前記溶融亜鉛めっきポット内の濃度推定点における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を推定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の流体系における物質成分の濃度推定方法。
The fluid system is hot dip zinc in a hot dip galvanizing pot,
In the estimation step, the weight is calculated using the time required for the molten zinc in the hot dip galvanizing pot to move between the concentration measurement point and the concentration estimation point as the index, and is measured in the concentration measurement step. The aluminum concentration in the molten zinc at the concentration estimation point in the hot dip galvanizing pot is estimated using the aluminum concentration in the molten zinc as the substance component concentration, according to any one of claims 1 to 5. For estimating the concentration of a substance component in a fluid system.
物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度分布推定方法であって、
請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法を使用して設定されたすべての濃度推定点における物質成分の濃度を推定し、
該推定した濃度により実測濃度を補間して、流体系の物質成分の濃度分布を求めることを特徴とする流体系における物質成分の濃度分布推定方法。
A method for estimating a concentration distribution of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution,
Estimating concentrations of substance components at all concentration estimation points set using the method according to any one of claims 1 to 6;
A method for estimating the concentration distribution of a substance component in a fluid system, wherein the concentration distribution of the substance component in the fluid system is obtained by interpolating the actually measured concentration with the estimated concentration.
物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度モニタリング方法であって、
請求項7に記載の方法により求めた流体系における物質成分の濃度分布データから、任意の断面の濃度分布データを抽出し、抽出した濃度分布データを可視化することを特徴とする流体系における物質成分の濃度モニタリング方法。
A method for monitoring the concentration of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution,
8. A substance component in a fluid system, wherein concentration distribution data of an arbitrary cross section is extracted from the concentration distribution data of a substance component in a fluid system obtained by the method according to claim 7, and the extracted concentration distribution data is visualized Concentration monitoring method.
溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法であって、
請求項6に記載の流体系における物質成分の濃度推定方法により推定した前記溶融亜鉛めっきポット内の溶融亜鉛中のアルミニウム濃度データから、前記流体系内の所定の領域における溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を抽出する濃度抽出ステップと、
抽出した濃度が、所定の閾値範囲内であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて、前記濃度が閾値範囲外と判定された場合に、その旨警告する警告ステップと、
を含むことを特徴とする溶融亜鉛めっきポット内に収容される溶融亜鉛中のアルミニウム濃度管理方法。
A method for controlling the concentration of aluminum in hot dip zinc contained in a hot dip galvanizing pot,
From the aluminum concentration data in the molten zinc in the hot dip galvanizing pot estimated by the method for estimating the concentration of the substance component in the fluid system according to claim 6, the aluminum concentration in the molten zinc in a predetermined region in the fluid system is calculated. A concentration extraction step to extract;
A determination step of determining whether or not the extracted concentration is within a predetermined threshold range;
In the determination step, when it is determined that the concentration is outside the threshold range, a warning step that warns to that effect;
The aluminum concentration control method in the hot dip zinc accommodated in the hot dip galvanization pot characterized by including this.
物質成分が濃度分布を有する流体系における物質成分の濃度推定装置であって、
前記流体系において設定された2以上の任意の濃度実測点において、該濃度実測点における物質成分の濃度を計測するか、または前記濃度実測点において採取したサンプル中の物質成分濃度を計測する濃度計測手段と、
実験的または数値流体シミュレーションにより求めた、前記流体系において任意に設定された濃度推定点における前記流体系の流れ場に関する指標を記憶する記憶手段と、
前記濃度計測手段により計測された対象成分の実測濃度と、前記記憶手段に記憶された前記濃度推定点の流れ場に関する指標とに基づき、前記濃度推定点における物質成分の濃度を推定する濃度推定手段と、
を備え、
前記指標は、前記流体が前記濃度実測点から前記濃度推定点まで間を移動するのに要する下流側伝達時間と、前記流体が前記濃度推定点から前記濃度実測点まで移動するのに要する上流側伝達時間とであり、
前記推定ステップは、前記下流側伝達時間と前記上流側伝達時間とに対し単調非増加関数となる重み関数を用いて前記濃度推定点に対する前記濃度実測点の重みを算出し、該重みと計測した物質成分濃度との重み付き平均を前記濃度推定点における物質成分の濃度として推定することを特徴とする流体系における物質成分の濃度推定装置。
A device for estimating a concentration of a substance component in a fluid system in which the substance component has a concentration distribution,
At two or more arbitrary concentration measurement points set in the fluid system, the concentration of the substance component at the concentration measurement point is measured, or the concentration measurement in the sample collected at the concentration measurement point is measured Means,
Storage means for storing an index relating to the flow field of the fluid system at a concentration estimation point arbitrarily set in the fluid system, obtained by an experimental or numerical fluid simulation;
Concentration estimation means for estimating the concentration of the substance component at the concentration estimation point based on the measured concentration of the target component measured by the concentration measurement means and an index relating to the flow field of the concentration estimation point stored in the storage means When,
With
The indicator includes a downstream transmission time required for the fluid to move from the concentration measurement point to the concentration estimation point, and an upstream side required for the fluid to move from the concentration estimation point to the concentration measurement point. Transmission time and
The estimation step calculates a weight of the concentration actual measurement point with respect to the concentration estimation point using a weight function that is a monotonous non-increasing function with respect to the downstream transmission time and the upstream transmission time, and measures the weight. An apparatus for estimating a concentration of a substance component in a fluid system, wherein the weighted average with the substance component concentration is estimated as the concentration of the substance component at the concentration estimation point.
前記記憶手段は、前記濃度推定手段が推定した物質成分の濃度により実測濃度を補間した濃度分布データを記憶し、
前記濃度分布データから、任意の断面の濃度分布データを抽出し、抽出した濃度分布データを可視化する濃度データ抽出手段と、
前記濃度データ抽出手段により可視化された、任意の断面の物質成分の濃度分布データを表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の流体系における物質成分の濃度推定装置。
The storage means stores concentration distribution data obtained by interpolating the actual concentration with the concentration of the substance component estimated by the concentration estimation means,
Density data extraction means for extracting density distribution data of an arbitrary cross section from the density distribution data and visualizing the extracted density distribution data;
Display means for displaying concentration distribution data of a substance component of an arbitrary cross section visualized by the concentration data extraction means;
The apparatus for estimating a concentration of a substance component in a fluid system according to claim 10 .
前記濃度データ抽出手段は、前記濃度分布データから前記流体系内の所定の領域における物質成分の濃度を抽出し、
抽出した濃度が、所定の閾値範囲内であるか否かを判定する判定手段を備え、
前記表示手段は、前記判定手段が前記濃度が閾値範囲外と判定した場合に、その旨の警告を表示することを特徴とする請求項11に記載の流体系における物質成分の濃度推定装置。
The concentration data extracting means extracts the concentration of the substance component in a predetermined region in the fluid system from the concentration distribution data,
Determination means for determining whether or not the extracted concentration is within a predetermined threshold range;
12. The apparatus for estimating a concentration of a substance component in a fluid system according to claim 11 , wherein when the determination unit determines that the concentration is outside a threshold range, the display unit displays a warning to that effect.
JP2011002441A 2010-02-05 2011-01-07 Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system Expired - Fee Related JP5923854B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011002441A JP5923854B2 (en) 2010-02-05 2011-01-07 Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010024852 2010-02-05
JP2010024852 2010-02-05
JP2011002441A JP5923854B2 (en) 2010-02-05 2011-01-07 Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011179111A JP2011179111A (en) 2011-09-15
JP5923854B2 true JP5923854B2 (en) 2016-05-25

Family

ID=44690921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011002441A Expired - Fee Related JP5923854B2 (en) 2010-02-05 2011-01-07 Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5923854B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3131661B2 (en) * 1992-07-07 2001-02-05 株式会社日立製作所 Water pollution monitoring apparatus and method
JP3276587B2 (en) * 1997-06-20 2002-04-22 三宝電機株式会社 Clean room air cleaning performance evaluation method, apparatus and readable recording medium recording program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011179111A (en) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6430467B2 (en) Slab quality prediction apparatus and method
Chakraborty et al. Estimation of surface heat flux in continuous casting mould with limited measurement of temperature
CN109929955A (en) A kind of detection method of blast furnace crucible corrosion situation
Warzecha et al. Investigation of Flow Characteristics in a Six‐Strand CC Tundish Combining Plant Measurements, Physical and Mathematical Modeling
KR101318209B1 (en) Method of estimating temperature of fluid system, method of estimating and monitoring temperature distribution of fluid system, temperature estimation device, method of controlling temperature of molten zinc, hot dip galvanized steel sheet, and method of controlling temperature of molten steel
JP4973802B2 (en) Method for estimating concentration and temperature of substance component in fluid system, temperature control of molten zinc in hot dip galvanizing pot, and control method of aluminum concentration in molten zinc
JP4968388B2 (en) Fluid system temperature estimation method, Fluid system temperature concentration estimation method, Fluid system temperature distribution estimation method, Fluid system temperature monitoring method, Molten metal equipment molten metal temperature control method, Molten metal equipment concentration and Temperature estimation method, hot dip galvanized steel sheet and fluid temperature estimation device
JP5923854B2 (en) Method for estimating concentration of substance component in fluid system, method for estimating concentration distribution, method for monitoring concentration, method for managing aluminum concentration in hot dip galvanized pot accommodated in hot dip galvanizing pot, and apparatus for estimating concentration of substance component in fluid system
Bratu et al. Mathematical model of solidification process in steel continuous casting taking into account the convective heat transfer at liquid–solid interface
Li et al. Numerical simulation of carbon steel atmospheric corrosion under varying electrolyte-film thickness and corrosion product porosity
JP4105839B2 (en) In-mold casting abnormality detection method in continuous casting
JP3978090B2 (en) Hot water surface position detection method, computer program, and computer-readable storage medium
JP2011180124A5 (en)
JP7335499B2 (en) Continuous casting mold visualization device, method, and program
Thomas et al. Heat flow model of the continuous slab casting mold, interface, and shell
Reiss et al. Reversible Reaction Kinetics Model for the Formation of Dross Particles in Hot-Dip Galvanizing Lines
JP7332875B2 (en) Continuous casting mold visualization device, method, and program
Velicka et al. Mach u
JP5765035B2 (en) Concentration estimation method for fluid constituent material in fluid system, concentration distribution estimation method for fluid constituent material in fluid system, concentration distribution monitoring method for fluid constituent material in fluid system, and concentration estimation device
Vaka et al. Estimation of boundary heat flux in a furnace mould using a novel inverse heat transfer technique
de Carvalho et al. An Experimental Investigation of Top-of-Line Corrosion in a Static CO2 Environment
Wendelstorf Sensitivity analysis of a thermo mechanical process model for shell formation in continuous casting
Akhtar Analysis of the nail board experiment to measure the liquid slag depth in steel continuous casting
JP7135728B2 (en) Slab Quality Estimating Method, Steel Manufacturing Method, Slab Quality Estimating Device, and Program
Prakash et al. Estimating Non-Linear Heat Flux in Continuous Billet Casting Process With Limited Sensors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130823

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150602

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5923854

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees