JP6151370B2 - 凝縮液排水管の監視 - Google Patents

Description

本発明は、凝縮液排水管を監視する方法、およびパイプ内の流動性を検出するためのフローセンサー、及び／又は媒体、特に凝縮液を運ぶ取付具、及び少なくとも一つの凝縮液排水管を監視するためのモニター装置に関する。

凝縮液排水管は、蒸気ラインにおいて、即ちコンテナーにおいて、あるいは形成プロセスにおいて形成される凝縮液を装置から排出するために、化学、薬およびエネルギー技術の産業における設備において通常使用されている。その場合、いわゆるウォーターハンマーを防止し、かつエネルギーを効果的に用いるために、凝縮液の排水は定められた時間内に遅れずに実行されねばならない。そのようなウォーターハンマーは、蒸気がより低い温度で液体で導入されたときに、発生し、又はそのような液体の中において生じる。更に、凝縮液排水管においては、凝縮液が存在しない場合、蒸気が放出されることを防止すべきである。

そのような装置において、摩耗現象、汚染、及び／又は堆積が、例えば、マグネタイト構成による浸食により生じる場合がある。そのような場合、装置の中で使用されている凝縮液排水管において、漏洩又は閉鎖状態となりうる。その点に関して、凝縮液排水管が動作しているか否かを外部から見ることは不可能であり、即ち、装置、即ちパイプ及び／又は凝縮液排水管を外から確認することは不可能である。使用された凝縮液排水管の操作性は、凝縮液排水管を監視する方法においてチェックされることである。その点に関して、凝縮液排水管が正常な方法で機能しているか否か、そして、不完全な機能の場合には、漏洩又は閉鎖状態が生じているか否かが、明確に確認されることが必要である。例えば、閉塞された凝縮液排水管は、装置の出力において相当な減少に導き、漏れやすい凝縮液排水管は、続いて相当な経済的損失を示す蒸気損失をもたらすので、明確に確認できることが必要である。さらに、凝縮液ネットワーク、言い換えると、複数の凝縮液排水管を備えたシステムにおける圧力の上昇は、予期されることである。それにより排水路において引き起こされた問題は、その後、装置における多くの凝縮液排水管で生じるという場合がある。更に、それらは、ウォーターハンマーを引き起こし、また蒸気凝縮液システムで深刻な損出に導くという悪化された凝縮液となりうる。一般的に、１５〜２５%のオーダの欠陥凝縮液排水管の比率が、通常のチェック又はメンテナンスなしの設備において予期されている。その故障率は、実行される通常のチェックによって著しく低減することができる。

凝縮液排水管を監視する多くの方法が既に知られている。凝縮液排水管は、例えば、観測眼鏡によって、レベル測定によって、および音測定によってチェックすることができる。そのような特定された方法が持つ欠点は、凝縮液排水管の操作性が単に推測され得るということである。

音測定に基づく方法は、凝縮液排水管の筐体の表面から放射される固体伝播音の検知に依存する。凝縮液排水管の動作モードを査定することができるように、固体伝播音の検知された強さは、表示装置に示されるか、又は以前に記録された参考データと比較される。

その点に関して、個々の凝縮液排水管をチェックするマニュアルが、通常求められており、そして、それはより大きな装置において多くの時間及び努力を含むものである。一部の状況下においては、比較的長いチェック間隔となる凝縮液排水管システムにおける欠陥を、直ちに検知することができず、直ぐに取り除くことができない。

通常、調べられている凝縮液排水管において調べられる機械的接触は、固体伝播音を検知することを要求する。構造に影響された測定結果は、接触圧の力及び測定センサーの接触圧の角度と比較的密接に関係しており、それらのパラメーターのうちの１つのどのような変化も不正確な測定値に導かれる。さらに、接触位置は、できるだけ正確に定義されねばならない。

排他的に超音波範囲における音の強さを排他的に評価することにより、凝縮液排水管がちょうど流出しているか、損傷により蒸気ハンマーを有しているか否かを正確に確認することは不可能である。その場合、動作状況を明確に確認する余裕はない。

したがって、本発明の目的は、取り除くか、少なくとも前述の損出を縮小することである。特に、本発明は、信頼性高く、そして正確に決定するために、媒体の異なる特性を可能とし、又は凝縮液排水管の動作モードを可能とするという目的のために、凝縮液排水管を監視する方法、又は適切な機器を提供することを求めるものである。

従って、本発明によれば、請求項１に係る凝縮液排水管をモニターする方法が提案される。この方法は:
ａ）パイプ及び／又は媒体を運ぶ取付具の流動性を検知するためのフローセンサーを設け、そこにおいて媒体が多相フローの形であり、
ｂ）振動コンバータにより、フローセンサーの振動体上に設けられた測定位置での振動の動きを検知し、及び
ｃ）振動体の振動の動きを電気的に評価する、ステップを含む。

その場合において、媒体の流れの中に少なくとも一部が設けられている振動体の第１領域、及びその流れの外にある振動体の第２領域の測定位置での振動は、記録される。その振動は、例えば、圧電素子、又はレーザー振動計、又はマイクロホンにより、振動体の第２領域で検知される。

また、凝縮液排水管の用語は、凝縮液、及び／又は蒸気ライン又はコンテナー又は成形プロセスにおいて形成される凝縮液を排出する調整取付具を示すように、以下用いられる。そのような凝縮液排水管を監視するために、そして、その操作性をチェックするために、パイプ及び／又は媒体を運ぶ取付具における流動性を検知するためのフローセンサーが設けられている。その場合、媒体は、蒸気、即ちスチーム、凝縮液、水、及び／又は空気の形であり、特に、多相フローの形である。この点に関して、振動体は、媒体がその中に流れる、パイプの横断面、及び／又は取付具の横断面において少なくとも部分的に使用される。その場合、媒体は、振動体の周りを流れ、又は振動体は、その流れの近く、特に流れの表面に配置されて、少なくとも部分的に流れに接触する。振動体は、媒体の流れにより振動させられる。そこから生じる振動の動きは、振動コンバータによって検知され、振動の動きの代表的な信号が生成される。その点に関して、検知された振動の動きは、振動の振幅及び周波数の特定の検知を含んでいる。そのように検知された振動の振幅及び周波数は、振動コンバータの電気信号を手段として測定位置へ出力される。その場合、振動コンバータは、例えば圧電気センサー、マイクロホンにより、或いはレーザー振動計を手段として振動が検知される構成となる。

好ましくは、本発明の方法の発展に従って、振動体の互いにつながった２つの領域の同相振動及び異相振動が、測定位置で記録される。振動体の励起は、媒体の流れの中へ少なくとも、部分的に突出する振動体の第１領域により好ましくはもたらされ、そこにおいて、流れの中に配置された第１領域と、流れの外にある第２領域の両方が、振動するように励起される。振動体の２つの領域が互いに弾性的に接合されているため、そしてフローセンサーの本体と接合されているため、振動体の２つの領域は、同相振動及び異相振動を行い、また、同方向及び逆方向の振動として見なされる。その場合、振動体は、同相及び異相の振動が、異なる周波数で同期して生じるように、設計されている。振動体の２つの領域の接合領域から始まり、好ましくは反対の方向に広がっている、２つの領域の、用語、同方向振動又は同相振動は、振動として解釈され、振動体の互いにつながった２つの領域が同じ方向に動いている。用語、異相の振動は、２つの領域の振動を示しており、それらが反対方向に振動し、また、振動体の２つの領域の接続する領域から始まる。振動体の振動の動きにおいて、好ましくは、スペクトル解析と呼ばれる周波数解析によって、好ましくは振動体において生じる２つの共振周波数、同相及び異相の振動のそれらの振幅は、同時に検知される。

振動体の振動の動きの記録及び分析のおかげで、好ましくは、２つの異なる媒体の中に配置された弾性的に接続された２つの領域を備え、第１領域が多相フローの中に配置され、振動体の第２領域が好ましくは大気の中に配置されて、２つの共振位置の振幅及び周波数が検知される。その方法において、多相フローに関する大量の搬送プロセスを検知することができ、それによって凝縮液レベル及びその流速も決定することが可能であるとともに、蒸気及びその流速も決定することが可能となる。操作性、圧力段階、凝縮液の量、及び凝縮液排水管の蒸気損出量は、格納された参考データセットにより明確に確認することができる。曖昧な結果は、２つの共振位置の振幅及び周波数の組み合わせにより除外される。その組み合わせ又は流れの特性を手段として凝縮液排水管の操作性を決定することが可能である。

好ましくは、フローセンサーが、パイプと凝縮液排水管との間に設けられ、パイプに結合された第１フランジ及び凝縮液排水管に結合された第２フランジにより、パイプと凝縮液排水管に対して、特に、脱着可能に接続されている。フローセンサーがその位置に設けられている場合、そのような装置において生じる、例えば、凝縮液排水管から生じる音に対して無関係となり有利であり、その位置での測定には殆ど影響を与えることがない。その観点において、フローセンサーは、例えば、２つのフランジの間で留めることができ、そして、フローセンサーが２つのフランジの間に固定して配置されるように、２つのフランジはともにねじで留めることができる。

ステップｃ）に係る流れの動きを評価する実施形態において、参照測定が実行され、及び／又は、データセットが生成され、そのデータセットが測定位置で測定されたデータと比較されて使用される。この場合におけるデータセットは、異なる動作条件毎に予め決められている、例えば、凝縮液量、損出量、及び流速等の流れにおける信頼できる特性であり、本質のようなものである。したがって、例えば、振幅と周波数を測定する場合、そして一定レベルで測定する場合、及び一定の凝縮液量での平均流速で測定する場合、それらの領域で知られている動作状況を推測することができ、そのため、凝縮液排水管の操作性を推測することが可能となる。そのようなシステムの使用は、排水管の形式とは無関係に機能的なチェックを達成することを可能にする。したがって、下流に接続されている排水管の形式とは無関係に、このシステムは、普遍的に排水管診断システムとして使用することができる。

好ましくは、ステップｃ）に従って流れの動きの評価のための実施形態に従って凝縮液排水管を監視する場合、予め実行された参照測定によって生成されたデータセットに基づいて、測定位置で測定されたデータが、データセットと比較される。それは、凝縮液排水管の操作性に関する情報を提供することが可能であることで、振動体の振動の動きに関して確かめられるべき値を手段として、測定されたデータと信頼される決定の素早い評価を単純にそして同時に可能にする。測定されたデータと予め生成されたデータセットとの間の比較は、予め生成されたデータセットが同時に格納される電子評価装置により好ましくは達成される。

好ましい実施形態において、ステップｃ）に係る評価は、電子評価装置、例えば、人工ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）、ファジー理論、チャンネル関係方法、又は主成分分析(ＰＣＡ)を手段として達成される。

本発明に係る方法の更なる発展は、ステップｃ）に従う電子評価装置による流れの動きを評価するために、振幅、及び振動体の好ましくは２つの領域の検知された同相及び異相の共振周波数が決定されることを、提供することである。振幅の大きさに基づいて、及び振動体での同相及び異相の振動により生成された異なる共振周波数に基づいて、既に確かめられたデータセットと比較することにより、評価動作を実施することが可能となり、それにより、例えば、操作性、凝縮液の量、圧力段階及び凝縮液排水管の蒸気損出のような凝縮液排水管の動作状況を反映する決められた値に関する情報を提供することが可能となる。

好ましくは、ステップｃ）に係る流れの動きを評価することは、振幅、及び振動体の２つの領域の検知された同相及び異相の振動のそれらの共振周波数が、周波数解析動作、好ましくはフーリエ解析を手段として決定される。その種の周波数及び振幅の確認は、流れにより起動された振動体に生じる振動を表わす可能な方法をシンプルに提供する。特に、個々の振動の周波数及びそれらの振幅は、フーリエ解析動作により確認することができる。

好ましくは、ステップｃ）に係る評価において、関連性は、一方の、操作性、圧力段階、凝縮液量、そして蒸気損出量と、他方の、フローセンサーにおける、共振周波数及び振幅、好ましくは２つの共振周波数及びそれらの振幅との間において生じるものである。排水管のそのときの動作状況は、振動スペクトルからのその関連性によって確認することができる。

更なる実施形態において、媒体の凝縮液レベルは、ダンピングに関する同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅の依存性を手段として決定される。水蒸気の流れの評価において、もし、共振周波数と振幅において変化が見つけられた場合、凝縮液レベルは、適切な評価によりそこから確認され得る。例えば、振幅の変化、及び同相及び異相の振動の共振周波数における減少は、媒体の一定の密度を前提として、管路におけるレベルの上昇の結果として更に目立つダンピングを意味している。

好ましくは、多相フローにおける凝縮液レベル、及び、そこから結果として生じる、媒体のダンピングは、振動体で同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅における依存性を手段として決定される。振動体の２つの領域の同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅における変化において、特に、多相フローにおける凝縮液レベル、及び好ましくは多相フローの形である取付具を通して流れる媒体の凝縮液レベルにつながるダンピングに関する測定を推定することは可能である。媒体のダンピングは、流れの中に少なくとも部分的に突出し、それにより凝縮液へ突き出ている振動体の第１領域の振動の動きに直接作用する。本発明に係る連結された振動体の場合において、その動作は、２つの領域の同相及び異相の振動の振幅及び周波数における同時変化につながっている。

好ましくは、媒体の流速、好ましくは、多相フローは、流速及び／又はダンピングにおける同相及び異相の振動の振幅及び共振周波数の依存性を手段として決定される。例えば、もし、同相及び異相の振動の振幅が、一定の共振周波数で上昇した場合、それは媒体の密度が一定の前提において、流速が上昇し、それにより貫通流量が上昇する。

更なる実施形態において、圧力段階は、ダンピングに関する同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅の依存性を手段として決定される。異なる圧力段階では、媒体はその特性、及び特にその密度が変化する。結果として、順にダンピングが変化する。それぞれの圧力段階はダンピングに関する振幅及び周波数に基づいて確立されうる。

更なる実施形態においては、媒体の密度は、ダンピングに関する同相及び異相の共振周波数及び振幅の依存性を手段として決定される。ダンピングに関する振幅と周波数の依存性に基づいて、それぞれの媒体の密度を確立することができる。

好ましくは、本発明に係る方法の発展によれば、好ましくは媒体の温度、及び/又はパイプ及び/又は凝縮液排水管の領域における温度が、測定される。温度測定によって、動作状況又はフローセンサーで記録されたデータに関する凝縮液排水管の操作性に関する基本の情報を提供することができる。振動測定の領域において、好ましくは達成される温度測定によって、排水管での欠陥により、凝縮液排水管で集中があるか否か、凝縮液排水管が閉鎖されているか否かを確認することは特に可能である。その点に関して、排水管の動作状況の決定にとって極めて重要なことは、凝縮液排水管が典型的にはその温度範囲内に動作するところの一定の温度範囲より下方に下降しているか否に関して示すことである。測定された温度、及び同時に行なわれた流量測定に基づいて、凝縮液排水管で集中している否か、装置が終了しているか否かを高い確実性で判断することがむしろ可能である。

本発明の更なる実施形態は、媒体を運ぶパイプ及び/又は取付具における流動性を検知するためのフローセンサーに関連する。その場合、フローセンサーは、本体と、本体内に配置され、そしてそれを通って流れるように媒体に適した流れの横断面である開口と、流れの横断面に隣接して、又は流れの横断面の中に突出した振動体と、機械的信号を電気的信号に変換するための振動体に設けられ振動コンバータとを備えている。本発明によれば、振動体が、多相フローの形である媒体の流れ横断面において少なくとも部分的に設けられている第１領域と、流れ横断面の外に設けられている第２領域とを有している点で、フローセンサーは、基本的に相違しており、第１及び第２の領域は、連結された１つのシステムを形成し、振動体は、振動体の第１領域及び第２領域の振動を測定位置で記録するように適合している。

本体及び振動体はともに接続されている場合がある。好ましくは、振動体は、フロー横断面において少なくとも部分的に設けられている第１領域と、フロー横断面の外に設けられている第２領域とを有しており、そこにおいて、第１及び第２の領域は、連結された１つのシステムを形成している。２つの領域の同相及び異相の振動の振幅及び周波数は、第２領域に好ましくは設けられている、たった１つの測定位置の連結されたシステムによって同時に検知される。それは曖昧な結果を除外し、そのため、その結果の明確な関係が確立される。

好ましくは、流れの中に少なくとも部分的に突出している振動体の第１領域が励起するとき、同相振動と呼ばれる同一方向振動、及び異相振動と呼ばれる逆方向振動、振動体の相互に連結された２つの領域により生じるように、振動体は設計されている。生成された同相及び異相の振動は、方法に関して詳細に前述したように、流れの外側の第２領域の測定位置で記録されうる。

フロー横断面は、本体における開口により定義される。それにはほんのわずかに媒体の流れに影響を及ぼす横断面を有している。振動は媒体のその流れによって励起され、そしてそれらは振動コンバータによって検知される。振動体は、振動を生成するように流れの中に少なくとも部分的に配置されている。

好ましくは、振動体は棒状の構成のものであり、及び/又は本体は、環状である。したがって、棒状の振動体は、棒の固有振動に関する一般的な計算理論に基づくことができる。振動体の２つの領域は、好ましくは、円形の横断面の曲がっているビームの形であり、それは、２つの領域と比較して横断面において拡大した、接続領域を手段として共に固く接続されている。好ましくは、第１及び第２の領域は、それらが拡がる方向に対して邪魔にならないように横切って、好ましくは振動することができるように接続領域に配置されている。それに関して、振動体は、特に、高い弾性係数の材料で構成、及び/又は製造される。その結果、それは堅く、流れにより振動するようになるのにふさわしいものとなる。環状の本体の場合における利点であり、例えば、パイプの横断面に適合することができ、如何なる問題もなく、どのような装置にも結合することができる。

本発明に係るフローセンサーの別の実施形態においては、フロー体がその２つの領域に分割し、本体に固定して配置され、互いに振動体の２つの領域を弾性的に互いに、そして本体につなぐのに適した取付肩又はカラーを有していることを定めている。好ましくは、振動体のための取付肩は、振動体の２つの領域と比較して直径が拡大された円形の横断面である。取付肩又はカラーは、振動体の第１及び第２の領域のための接続領域を形成し、その手段により振動は、第１及び第２の領域の間を邪魔されずに通り過ぎることができ、逆戻りすることができる。取付肩の材料の厚み及びその直径は、特に、振動体の２つの領域の長さ及び直径と予め決められた関係にあり、好ましくは、それは円筒状の曲がっているビームの形をしている。振動体の少なくとも１つの棒状の領域が励起する結果、特に、それが伸びる方向に対して横に、ダイアフラム振動が取付肩で生じて、振動体の互いにつながった２つの領域の同相及び異相の振動を可能とする。

本体は、振動体のために貫通通路を有しており、その手段により、好ましくは、第１の領域は、フロー横断面の中へ突出している。貫通通路は、その横断面が振動体の領域より基本的に大きく、少なくとも部分的に流れの中への突出しており、階段状の穴のようであり、そして異なるサイズの２つの部分の横断面を有している。より大きな横断面の部分は、本体の周囲に関係しており、それによって、接触面を備えた段差が本体に設けられており、その上に取付肩が、その表面積の一定の割合に対してのみ配置されている。取付肩の大部分は、自由に振動しており、それによって、ダイアフラム動が振動体で可能となり、そのため、振動体の領域の同一方向及び逆方向の反響振動が生じ得る。

振動体の好ましい発展においては、振動体が好ましくは円筒状の取付肩又はカラーを有しており、好ましくは円形の横断面のそれぞれの曲がっているビームは、相互に対向する側に配置されていると定めている。振動体は、取付肩又はカラーを手段として、互いに固く接続された好ましくは同軸で配置された２つの曲げビームを有している。曲がっているビームは、好ましくは円形の横断面にあり、備え付けのカラー又はショルダーの互いに対向する側面上に配置されている。曲がっているビームは、好ましくは等しい直径である。好ましい構成においては、取付肩又はカラーの直径は、２つの曲げビームの直径の約２倍である。円筒状の取付肩又はカラーは、本体の接触面上の面に載置される。２つの曲げビームのうちの１つは、その面に略垂直に突出するように配置されており、多相フローの中に少なくとも部分的に突出する振動体の第１領域が形成される。

更なる実施形態において、取付肩又はカラーの材料の厚みに関連する取付肩又はカラーの直径は、５から９の領域に関係しており、好ましくは、６から７の領域において関係している。さらに、フローセンサーのそれぞれの曲がっているビームの直径に関連する取付肩又はカラーの直径は、１．５から３．５の領域に関係している。好ましい構成において、それぞれの曲げビームの直径に対する取付肩又はカラーの直径の関係は、２と３の間の領域の中にある。好ましくは、曲げビームの直径に関するそれぞれの曲げビームの長さは、２から６の領域の関係であり、特に好ましくは、３と４の間の範囲の関係である。取付カラー又はショルダー、及び互いに関連する曲げビームの寸法は、前記の詳細な関係で、本発明に係る振動体の最適な振動の動きのために備えられており、それにより確認されるべき測定データは信頼性高く決定される。

好ましい実施形態においては、フロー横断面は、媒体が流れる横断面に適応している。フロー横断面が適応することは、パイプ導管とフローセンサーとの間の境界の位置での追加の乱流現象を回避する。したがって、振動は、フローセンサーにおいて、振動体のまわりを流れる単に媒体によって励起される。振動体の適切な適合は、排水管の動作モードがフローセンサーによって悪影響を及ぼされないことを確実にする。

好ましくは、フローセンサーは、前述の方法を実行するのに適している。従って、凝縮液排水管の操作性は、そのようなフローセンサーによって監視することができる。

さらに、本発明によれば、凝縮液を流出するための少なくとも１つの凝縮液排水管を監視するためのモニター装置が提案されている。
その場合、モニター装置は、振動コンバータ及び電子評価手段を備える少なくとも１つのフローセンサーを含んでいる。フローセンサーは、特に前述の実施形態の１つによれば、パイプ及び／又は凝縮液排水管に脱着可能に接続されている。その場合、フローセンサーは、パイプ及び／又は凝縮液排水管に隣接して配置されている。以下、隣接に対する言及は、フローセンサーが、例えば、パイプ及び／又は凝縮液排水管に隣接して配置されることを意味するために使用されるが、しかし少なくとも非常に近くに、又はしっかりとそれにくっついているという意味にも使用される。

好ましくは、フローセンサーはパイプと凝縮液排水管との間に配置される。その方法において、振動体によって、例えば、凝縮液排水管によって生じる、及び凝縮液排水管からの無関係な音の録音が回避される。

更なる実施の形態において、パイプに関連した第１フランジ、及び凝縮液排水管に関連した第２フランジによって、フローセンサーがパイプと凝縮液排水管に脱着可能に接続されている。その方法において、フローセンサーは、如何なるときでも簡単に、そして、例えば、メンテナンス動作を複雑にすることなく、又は欠陥の場合には、交換することができる。さらに、既に存在するフランジとして装置にフローセンサーを取り付けるための付加的な接続装置を使用する必要がなく、また、予め決められた位置において手でフローセンサーを保持する必要もない。

好ましくは、フローセンサーは、パイプと凝縮液排水管の間に設けられており、好ましくは、凝縮液排水管の上流に設けられており、そして、特に、パイプに関連する第１フランジ、及び凝縮液排水管に関連する第２フランジにより、パイプと凝縮液排水管に脱着可能に接続されている。固体伝播音に関して分断されたその位置にフローセンサーを設けた場合、例えば、パイプ及び／又は凝縮液排水管の振動により、そのような装置で生じる無関係な音が、非常に小さくなり、その位置での測定にほとんど影響を及ぼさないことは有利な点である。その場合、フローセンサーは、例えば２つのフランジの間で留められ、そして２つのフランジは互いにネジ留めされて、その結果フローセンサーが２つのフランジに固定されて配置されている。

本発明に係るモニター装置の別の発展は、温度を検知するための少なくとも１つの温度測定装置を設けることを定めており、好ましくは媒体、及び／又はパイプ及び／又は凝縮液排水管の領域における、好ましくは振動測定の領域における温度を検知するための少なくとも１つの温度測定装置を設けることを定めている。好ましい温度測定は、好ましくは温度センサーを有する温度測定器により、凝縮液排水管の領域において達成される。好ましくは連続的に問い合わせられた温度を手段として、欠陥部品により凝縮液排水管の領域において凝縮液の望まない集中が生じたか否か、又は凝縮液排水管が閉鎖されているか否かに関する情報を提供することが可能である。温度測定器によって、測定された温度が、凝縮液排水管が典型的にはその範囲内で作動する一定の温度範囲より低く低下しているか否かを確証することは容易に可能である。好ましくは、測定された温度、及び同時に実行される流量測定に基づいて、凝縮液排水管で集中があるか否か、又はその装置部分が終了しているか否かを高い確実性で判断することが可能である。

好ましい実施形態において、モニター装置は、振動コンバータの信号を評価し、そして電子評価装置に格納されたデータセットを備えたフローセンサーの振動コンバータの入力信号の比較に適した電子評価装置を有している。

その場合、データセットは、特に、確認された参照データを備える。そのデータセット及び入力信号から、電子評価装置は、流れの特性に関する情報を得て、凝縮液排水管の動作状況を表示する。好ましくは、複数のデータセットは、電子評価装置に格納されており、例えば、同相及び異相の振動の振幅と周波数及び温度のような関連するセンサーデータを伴う、排水管のすべての動作状況の操作性、凝縮液量、蒸気損失量及び圧力段階の関係データを含んでいる。さらに、電子評価装置は測定されたデータを格納されたデータセットと比較するのに適している。もし測定されたデータが、例えば、格納されたデータセットと正確に一致しなくとも、評価装置を手段として関連データの補間決定を達成することは可能である。

好ましくは、本発明に係るモニター装置の更なる構成は、評価装置が電子制御ユニットの構成部分であり、及び／又は制御ユニットが、少なくとも１つのエネルギー生成装置、好ましくは熱電発電器と、及びデータ転送用の通信ユニットとの信号伝導通信の中にあると定めている。電子制御ユニットは、好ましくは、エネルギー生成装置及び通信ユニットに結合されており、そして、フローセンサーへのケーブル又は無線データ接続を手段として接続されている。センサーノードは、制御ユニット、エネルギー生成装置及び通信ユニットにより各測定位置で提供される。そのようなセンサーノードは、通信ユニットを手段として、好ましくは無線で直接、及び／又は他のセンサーノードを手段として、ポータブルクエリー及び出力装置、又は固定基地局と通信する。測定データの問い合わせは、様々なセンサーノード及びその表示から、ポータブルクエリー及び出力装置を手段として可能である。その方法において、１つの、又は複数の凝縮液排水管の機能の信頼できる遠隔の監視を保証することは可能である。ポータブルクエリー及び出力装置の代わりに、様々なセンサーノードからのデータを、例えば、データネットワークを手段として固定監視ステーションへ伝送することができる。例えば、異なる位置での様々な産業プラントのセンサーノードの測定データは、そのような固定監視ステーションで集めることが可能である。
好ましくは、熱電発電器の形をしている、エネルギー生成装置は、エネルギー格納手段と関連しており、それを手段として、センサーノードの電子制御ユニットのために好ましくは一定のエネルギー供給を保証することは可能である。

本発明は、添付の図面に関して実施形態を基本とした例を手段として以下に詳細に述べる。
図１は、フローセンサーの透視図を示す。 図２は、図１のフローセンサーの断面図を示す。 図３は、図１のフローセンサーのさらなる断面図を示す。 図４は、凝縮液排水管及びフローセンサーの配置を示す。 図５は、モニター装置の実施形態についての概略図である。 図６は、更なる実施形態についての概略図である。 図７ａは、本発明に係るセンサーノードの正面図である。 図７ｂは、本発明に係るセンサーノードの平面図である。

図は一部単純化した概略を含んでいる。一部において、同一の参照符号は同じもののために使用されるが、必ずしも同一要素ではない。同じ要素についての様々な見方としてはスケールが異なるかもしれない。

図１は、振動体９、及び環状の構成である本体５を備えたフローセンサー１を示す。この場合において、振動体９は棒状の構成であり、第１領域２及び第２領域３を有する。本体内には貫通通路１０が設けられており、その貫通通路１０内には振動体９が配置されている。本体５は予め決められたフロー横断面の開口４を有している。振動体９の第１領域２は開口４の内部に突出している。代替的に、振動体９は、第１領域が媒体のためのフロー横断面に隣接するように構成されてもよく、それはフロー横断面の隣りに配置されており、したがって、少なくとも部分的にフロー表面に接触している。例えば、多相フロー、例えば水蒸気又は蒸気、及び凝縮液等の媒体は、予め決められた横断面４を通って流れる。第２領域３は、貫通通路１０の上に本体５から突出している。

図２及び３は、フローセンサー１の断面図を示す。図１に加えて、第１領域２及び第２領域３が接続領域７において接続されていることが図２及び３から見ることができる。この場合、接続領域７は、本体５の中へ貫通通路１０を通して嵌め込まれるように構成されており、段差穴６の中の肩１２の接触面１１上で静止する。第１領域２は、穴６を通って開口４の中に突出している。第２領域３は、本体５を越えて突出している。振動体９は、第１及び第２領域２，３を形成するために、好ましくは同軸上に配置された２つの曲げビームを有しており、第１及び第２領域２，３は、取付肩又はカラー７’の形の接続領域７を手段としてしっかりと固定して接続されている。曲げビームは、好ましくは円形の横断面であり、取付肩又はカラー７’の互いに対向する側面上に配置されている。曲げビーム２’，３’は、好ましくは等しい直径である。取付肩又はカラー７’は、両方の曲げビーム２’，３’より直径が大きい。円筒状の取付肩又はカラー７’は、本体５の接触面１１に対する面１３で支えられている。曲げビーム２は、その面１３に実質的に垂直に突出するように配置されており、多相フローの中へ少なくとも部分的に突出している振動体９の第１領域を形成している。

図４は、フローセンサー１を備えた凝縮液排水管２０の組み合わせを示す。この場合において、凝縮液排水管２０を備えたフローセンサー１の組み合わせは、分解図として示されている。凝縮液排水管２０は筐体２３を有している。筐体２３には、媒体を運ぶパイプに通常固定された２つの凝縮液排水管フランジ２１，２２が設けられている。フローセンサー１は、凝縮液排水管フランジ２２と、パイプ上に設けられたパイプフランジ３１との間に配置されている。それぞれのシール３０は、フローセンサー１と凝縮液排水管フランジ２２とパイプフランジとの間に設けられている。シール３０、凝縮液排水管フランジ２２、パイプフランジ３１及び開口４は、同じ大きさの横断面である。その点に関して、その横断面は、パイプフランジ３１に接続されたパイプの横断面と正確に同じ大きさである。

そのように、凝縮液排水管２０の方向における開口４を通して流れるとき、媒体の流動性は変更されることがない。従って、振動体９によって生成された振動は、後者のまわりの流れによって起動されるものである。それらの振動は、測定位置８を手段として振動コンバータによって検知され、そしてそこに含まれているデータを評価する評価装置に渡される。凝縮液排水管システムに多くのフローセンサー(センサー・ノード)がある場合、データは中央制御ユニット(基地局)に伝達されて、コントロールセンターへ後者によって渡すことができる。

図５は、モニター装置１００を図で示す。モニター装置１００は、２本のパイプ１０１、取付具１０２、及び電子評価装置１０９を有している。パイプ１０１のそれぞれは、取付具１０２と関連した取付フランジ１０４に対して、脱着可能な接続部１１０により、特にネジ手段により、接続された各パイプフランジ１０３を有している。パイプ１０１のそれぞれは、例えば、蒸気と水から形成された多相フロー等である媒体を運ぶ。フローセンサー１は媒体の流れ方向１１１にそれぞれの取付具１０２の上流側に配置されている。この場合、フローセンサー１は、それぞれのパイプフランジ１０３と取付フランジ１０４との間で留められている。

フローセンサー１は、媒体の流れを検知し、流れの動きを表示する信号を生成する。信号は、振動コンバータ１１２を手段として電子評価装置１０９へ渡される。振動コンバータ１１２は、固定配線、又は電子評価装置１０９に無線で接続されている。電子装置１０９は、入力領域１０５において送られた信号を受信し、それらを格納する。また、電子評価装置１０９は、流れの参照測定からのデータを含んでいるデータセット１０７を格納する。この場合、そのようなデータセット１０７は、流れのいくつかの特性を含んでおり、例えば凝縮液レベル、及び各種動作状況の流速、即ち、蒸気ハンマーのない、及び蒸気ハンマーを備えた排水路の流速、及び排水路のない流速を含んでいる。データセット１０７及び入力領域１０５からのデータは、ステップ１０６において処理され、即ち、一緒に比較され、そして評価される。正確な動作状況は、即ち操作性、凝縮液量、蒸気損出量、及び圧力段階は、評価動作によって正確に決定される。更なるステップにおいて、結果はハンド測定器１０８に出力される。代替的に、それらは基地局１０８へ渡され得るものであり、そしてそこからコントロールセンターに渡され得る。その場合、データが、センサーノードからハンド測定器に伝送され、及び／又は無線により基地局へ伝送される。その方法で、多くのユーザーは、全システムのバックグラウンドを伴うシステムにおける個々の取付具１０２の各々の操作性をモニターすることができ、そして、いつでも同じように正確に決定することができる。

図６は、図示したモニター装置１２０の更なる実施形態を示す。モニター装置１２０は、２本のパイプ１０１、取付具１０２及び評価装置１０９をまた有している。評価装置１０９は、エネルギー生成装置１２４と、エネルギー格納ユニット１２６と、通信ユニット１２８、及び温度測定装置１４４を一緒にセンサーノードを構成する電子制御回路１２２の一部である。センサーノードは、特にその評価装置１０９を手段としてデータ転送関係において、振動コンバータ１１２及びフローセンサー１に連結されている。取付具１０２の遠隔監視はセンサーノード１３０によって保証される。取付具１０２の欠陥の可能性は、両方の初期段階で、およびさらに容易に、そして特に確実に、遠隔監視プロセスによって検知することができる。好ましくは、フローセンサー１によって検知されたデータは、評価装置１０９によって記録され、及び好ましくは、制御ユニット１２２から基地局１０８へ通信ユニット１２８を手段として無線で通信され、又はポータブルクエリ、及び出力装置に通信される。さらに、取付具１０２の動作状況を監視するために制御ユニットに連結された温度測定装置１４４が設けられている。本実施形態において、温度測定装置１４４は取付具１０２上に配置された温度センサー１４６有する。

図７ａ及び７ｂは、センサーノード１３０の各種外観を示す。好ましくは、熱電発電器の形であるエネルギー生成装置１２４は、ベース面１３３で、例えば監視されるべき取付具１０２のような加熱体に直接固定されたキャリアー板１３２を有している。ペルチェ素子１３４は、キャリアー板１３２の反対側のベース面１３３’に配置されている。センサーノード１３０を操作するのに十分である小さな量の電気的なエネルギーは、ペルチェ素子の両側で生じる温度差によりペルチェ素子１３４によって生成される。更に、多くの冷却リブを有する放熱器１３６は、ペルチェ素子１３４上に配置されており、それによって、ペルチェ素子での温度差は増加し、そのため、エネルギー生成装置１２４の有効性が改善されている。筐体１４０は、スペーサー１３８，１３８’を手段として放熱器１３６上に配置されている。筐体の内部には、エネルギー格納ユニット１２６、制御ユニット１２２、温度測定装置１４４、及び通信ユニット１２８が配置されており、それはエネルギー生成装置１２４と一緒にセンサーノード１３０を構成する。本実施形態において無線モジュール１４２の形である通信ユニット１２８(図６)により、そのときデータ転送がポータブルクエリー及び出力装置１０８、又は基地局１０８に対して可能である。固定基地局から、検知された測定データは、モニター処理の実際の位置ではない中央監視ステーションへ伝えることができる。更に、筐体１４０内にはキャリアー板上に配置された温度センサー１４６に結合された温度測定装置１４４が設けられている。

Claims (26)

1. 凝縮液排水管（２０）をモニターする方法は:
   ａ）パイプ及び／又は媒体を運ぶ取付具の流動性を検知するためのフローセンサー（１）を設け、そこにおいて媒体が多相フローの形であり、
   ｂ）振動コンバータ（１１２）により、フローセンサー（１）の振動体（９）上に設けられた測定位置（８）での振動の動きを検知し、及び
   ｃ）振動体（９）の振動の動きを電気的に評価する、ステップを含み、
   測定位置において、流れの中に少なくとも部分的に設けられた、又は流れに隣接して設けられた振動体（９）の第１領域（２）の振動、及び流れの外にある振動体（９）の第２領域（３）の振動が記録され、
   振動体のそれぞれの領域が、自由に揺れる端部を有して、振動体の相互に結合された２つの領域の同相振動及び異相振動が、測定位置で同時に記録される、方法。
2. ステップｃ）による流れの動きの評価において、参照測定が実行され、及び／又はそれによりデータセットが生成され、データセットが測定位置（８）で測定されたデータと比較されるために使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ステップｃ）による流れの動きを評価するため、参照測定が実行され、及び／又はそれにより生成されたデータセットに基づいて、又は以前に実行された参照測定により、測定位置（８）で測定されたデータが、データセットと比較されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. ステップｃ）による評価は、電子評価装置（１０９）を手段として達成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. ステップｃ）による流れの動きの評価のために、検知された同相及び異相の振動の振幅及び共振周波数が決定されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. ステップｃ）による流れの動きの評価のために、検知された同相及び異相の振動の振幅及び共振周波数が、周波数解析のフーリエ解析を手段として決定されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ステップｃ）に従った評価のとき、関連性は、操作性と、圧力段階と、蒸気損出量と同様に凝縮液量と、フローセンサー（１）における２つの共振周波数及びそれらの振幅と、の間に生成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 多相フローにおける凝縮液レベルは、ダンピングに関する同相及び異相の振動の共振周波数と振幅の依存性を手段として決定されることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 多相フローにおける凝縮液レベル、及びそこから生じる媒体のダンピング動作は、振動体における同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅の変化を手段として決定されることを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 多相フローの流速は、流速又はダンピングに関する同相及び異相の振動の振幅及び共振周波数の依存性を手段として決定されることを特徴とする、請求項５又は９のいずれか一項に記載の方法。
11. 圧力段階は、ダンピングに関する同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅の依存性を手段として決定され、及び／又は媒体の密度は、ダンピングに関する同相及び異相の振動の共振周波数及び振幅の依存性を手段として決定されることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 媒体の温度、及び／又はパイプ及び／又は凝縮液排水管の領域内の温度が測定されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. パイプ及び／又は媒体を運ぶ取付具の流動性を検知するためのフローセンサー（１）であって、特に、凝縮液排水管（２０）は、
    本体（５）と、
    本体（５）の内部に配置され、それを通って媒体が流れるように適合したフロー横断面である開口（４）と、
    フロー横断面と関連して隣接して突出した、又はフロー横断面の中に突出した振動体（９）と、
    振動を電気信号に変換するために振動体（９）に設けられた振動コンバータ（１１２）と、を含むフローセンサーにおいて、
    振動体（９）は、多相フローの型式である媒体のフロー横断面において、少なくとも部分的に設けられた第１領域（２）、及び前記フロー横断面の外に設けられた第２領域（３）を有し、第１領域及び第２領域が結合されたシステムを形成し、振動体が、測定位置（８）で振動体（９）の第１領域（２）及び第２領域（３）の振動を記録するように適合し、
    振動体（９）は、棒状の構成であり、その両端部が自由に揺れるよう構成された、フローセンサー（１）。
14. 本体（５）が環状であることを特徴とする、請求項１３に記載のフローセンサー（１）。
15. 振動体（９）は、２つの領域（２,３）に分割し、そして本体上に固定して配置され、振動体（９）の２つの領域（２,３）を互いに、そして本体（５）に対して弾性的に結合するのに適合した、取付肩又はカラー（７’）を有することを特徴とする、請求項１３又は１４に記載のフローセンサー（１）。
16. 振動体（９）は、円筒状の取付肩又はカラー（７’）を有しており、取付肩又はカラーの上に円形の横断面のそれぞれの曲げビーム（２’，３’）が、相互に反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
17. 取付肩又はカラー（７’）の材料の厚みに関連する取付肩又はカラー（７’）の直径が、５から９の領域の関係にあることを特徴とする、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
18. 各曲げビーム（２’，３’）の直径に関連する取付肩又はカラー（７’）の直径が、１．５から３．５の領域の関係にあることを特徴とする、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
19. 曲げビーム（２’，３’）の直径に関連する各曲げビーム（２’，３’）の長さが、２から６の領域の関係にあることを特徴とする、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
20. フロー横断面は、媒体が通って流れる横断面に適合していることを特徴とする、請求項１３から１９のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
21. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行することに適合したことを特徴とする請求項１３から２０のいずれか一項に記載のフローセンサー（１）。
22. 凝縮液を排出するための少なくとも一つの凝縮液排水管（２０）を監視するためのモニター装置（１００）であって、モニター装置は、
    少なくとも一つのフローセンサー（１）、特に、請求項１３から２１のいずれか一項に記載のフローセンサーであり、パイプ及び／又は凝縮液排水管（２０）に対して脱着可能に接続されたフローセンサー、
    少なくとも一つの振動コンバータ（１１２）及び、
    少なくとも一つの評価装置（１０９）、を含むものであり、
    フローセンサー（１）は、パイプ及び／又は凝縮液排水管（２０）に対して隣接して配置されているモニター装置（１００）。
23. フローセンサー（１）は、パイプと凝縮液排水管（２０）との間に配置され、凝縮液排水管の上流に配置され、及び／又は、パイプに連結された第１フランジ（３１）及び凝縮液排水管（２０）に連結された第２フランジ（２２）によりパイプと凝縮液排水管（２０）に脱着可能に接続されていることを特徴とする、請求項２２に記載のモニター装置（１００）。
24. 媒体の温度、及び／又はパイプ及び／又は凝縮液排水管（２０）の領域内の温度を検知する少なくとも一つの温度測定装置（１４４）により特徴付けられた、請求項２２又は２３に記載のモニター装置（１００）。
25. 振動コンバータの信号を評価するための電子評価装置、及び／又は電子評価装置に格納されたデータセットでフローセンサー（１）の振動コンバータ（１１２）の入力信号の比較のための電子評価装置により特徴付けられた請求項２２から２４のいずれか一項に記載のモニター装置（１００）。
26. 評価装置は、電子制御ユニット（１２２）の構成部分であり、及び／又は制御ユニット（１２２）は、少なくともエネルギー生成装置（１２４）の熱電発電器、及びデータ転送用の通信ユニット（１２８）と信号伝送通信を行うことを特徴とする請求項２２から２５のいずれか一項に記載のモニター装置（１００）。

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