JP6346549B2 - In-pipe monitoring system - Google Patents
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Description
本願は、配管内のモニタリングシステムに関し、特に、気相流体及び液相流体の気液二相流体の流れる配管内の状態を監視するものに関する。 The present application relates to a monitoring system in a pipe, and particularly relates to a system for monitoring a state in a pipe through which a gas-liquid two-phase fluid of a gas phase fluid and a liquid phase fluid flows.
配管を通じて熱交換器等に蒸気を供給する蒸気プラント等では、蒸気の供給効率等を維持するためにプラントを構成する各種設備の保守点検作業が定期的に行われる。配管においては、配管内に発生するドレンの液位を超音波で検出する検出装置等を用いて配管内の状態も点検される(例えば、特許文献1参照)。このような検出装置は、例えば、配管の所定箇所に配設され、所定箇所におけるドレンの液位を検出する。その他、配管内の状態も点検では、配管内のドレンの流速(流量)を検出する装置等も使用される。 In a steam plant or the like that supplies steam to a heat exchanger or the like through piping, maintenance and inspection work for various facilities constituting the plant is periodically performed in order to maintain steam supply efficiency and the like. In piping, the state in piping is also inspected using a detection device or the like that detects the level of drain generated in the piping with ultrasonic waves (for example, see Patent Document 1). Such a detection device is disposed, for example, at a predetermined location of the pipe and detects the liquid level of the drain at the predetermined location. In addition, a device that detects the flow rate (flow rate) of the drain in the pipe is also used for checking the state of the pipe.
ドレンの滞留の有無等の配管内の各種情報は、上述したように各検出装置を用いて検出されるが、検出装置のそれぞれは基本的に配管の互いに異なる箇所に配設されている。したがって、各種情報を総合して配管内の状態を判断し難い場合もある。そのため、配管内の同一箇所において、できるだけ多くの配管内の情報を取得し、各種情報に基づいてより正確に配管内の状態を把握したいとの要望もある。 Various types of information in the pipe, such as the presence or absence of drainage, are detected using each detection device as described above, but each of the detection devices is basically disposed at a different location on the pipe. Therefore, it may be difficult to determine the state in the piping by combining various information. Therefore, there is also a demand for acquiring as much information in the pipe as possible at the same location in the pipe and more accurately grasping the state in the pipe based on various information.
本願は、配管内の同一箇所において、複数種類の配管内の情報を取得することができるモニタリングシステムを提供することを目的とする。 An object of this application is to provide the monitoring system which can acquire the information in multiple types of piping in the same location in piping.
本願に開示する気相流体及び液相流体の気液二相流体が所定方向に流れる配管内のモニタリングシステムは、超音波送信手段、超音波受信手段、液相液位算出手段、受信位置特定手段、液相流速算出手段、表示手段を備える。超音波送信手段は、略横設された前記配管の底部外面に配設され、上方に向けて超音波を発射する。複数の超音波受信手段は、前記所定方向における前記超音波送信手段よりも下流の配管の底部外面に、該所定方向に沿って順に配置され、前記液相流体の液面で反射された前記超音波の反射波を受信する。液相液位算出手段は、前記超音波が発射されてから反射波が受信されるまでの経過時間を計測して前記液相流体の液位を算出する。受信位置特定手段は、前記複数の超音波受信手段の検出値に基づいて、該複数の超音波受信手段のうちから前記反射波を受信した超音波受信手段を特定する。液相流速算出手段は、前記液相流体の液位、前記経過時間及び前記反射波を受信した超音波受信手段の位置に基づいて、該液相流体の流速を算出する。 The monitoring system in the pipe in which the gas-liquid two-phase fluid of the gas phase fluid and the liquid phase fluid disclosed in the present application flows in a predetermined direction includes an ultrasonic transmission means, an ultrasonic reception means, a liquid phase liquid level calculation means, a reception position specifying means , Liquid phase flow rate calculating means, and display means. The ultrasonic wave transmission means is disposed on the outer surface of the bottom portion of the pipe that is arranged substantially horizontally, and emits ultrasonic waves upward. The plurality of ultrasonic receiving means are arranged in order along the predetermined direction on the bottom outer surface of the pipe downstream of the ultrasonic transmitting means in the predetermined direction, and reflected by the liquid surface of the liquid phase fluid Receives reflected waves of sound waves. The liquid phase liquid level calculation means calculates the liquid level of the liquid phase fluid by measuring an elapsed time from when the ultrasonic wave is emitted until a reflected wave is received. The reception position specifying means specifies the ultrasonic receiving means that has received the reflected wave from the plurality of ultrasonic receiving means, based on the detection values of the plurality of ultrasonic receiving means. The liquid phase flow velocity calculation means calculates the flow velocity of the liquid phase fluid based on the liquid level of the liquid phase fluid, the elapsed time, and the position of the ultrasonic wave reception means that has received the reflected wave.
前記気相流体の流速を算出するための情報を、前記所定方向における前記液位の検出位置と略同一位置で検出する検出手段と、前記検出手段の高さ方向における検出位置を気相の高さ位置に合わせる調整手段と、前記検出手段による検出値に基づいて気相流体の流速を算出する気相流速算出手段と、をさらに備え、前記調整手段は、前記液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記検出手段の高さ方向における検出位置を調整するようにしてもよい。 Detection means for detecting information for calculating the flow velocity of the gas phase fluid at substantially the same position as the detection position of the liquid level in the predetermined direction, and the detection position in the height direction of the detection means as the height of the gas phase. Adjusting means for adjusting the position, and gas phase flow rate calculating means for calculating the flow rate of the gas phase fluid based on the detection value by the detecting means, wherein the adjusting means is calculated by the liquid level calculating means. You may make it adjust the detection position in the height direction of the said detection means based on the liquid level of a liquid phase fluid.
前記検出手段は、前記配管内に配設された渦発生体、該渦発生体によって気相内に発生した渦を検出する渦検出センサを含み、前記調整手段は、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記渦発生体が前記気相内に含まれるように、該渦発生体を上下方向に移動させるようにしてもよい。 The detection means includes a vortex generator disposed in the pipe, a vortex detection sensor for detecting a vortex generated in the gas phase by the vortex generator, and the adjustment means includes the liquid phase liquid level calculation means The vortex generator may be moved in the vertical direction so that the vortex generator is included in the gas phase based on the liquid level of the liquid phase fluid calculated by the above.
前記液相流体の液位の比較値を予め記憶する記憶手段と、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位と前記比較値とを対比し、対比結果に基づいて配管内の異常状態を判定する判定手段と、をさらに備えるようにしてもよい。 Storage means for preliminarily storing the comparison value of the liquid level of the liquid phase fluid, the liquid level of the liquid phase fluid calculated by the liquid phase liquid level calculation means and the comparison value are compared, and piping based on the comparison result And determining means for determining the abnormal state.
前記気相流体は蒸気を含み、また前記液相流体は前記蒸気が凝縮したドレンを含み、前記比較値は、前記超音波送信手段よりも前記所定方向の上流で前記配管内のドレンを排出するスチームトラップと前記液位の検出位置との距離、及び、該スチームトラップと該液位の検出位置との間の配管の放熱量から予測される値としてもよい。 The gas-phase fluid includes steam, and the liquid-phase fluid includes drain condensed by the steam, and the comparison value discharges drain in the pipe upstream in the predetermined direction from the ultrasonic transmission unit. It may be a value predicted from the distance between the steam trap and the liquid level detection position and the amount of heat released from the pipe between the steam trap and the liquid level detection position.
本願に開示するモニタリングシステムによれば、超音波送信手段及び複数の超音波受信手段によって、配管内の同一箇所において、液相流体の液位と流速とが算出される。したがって、同一箇所における配管内の複数種類の情報を取得することができる。これにより、保守点検の作業者等は、複数種類の情報に基づいて配管内の状態をより正確に把握することができる。 According to the monitoring system disclosed in the present application, the liquid level and the flow velocity of the liquid phase fluid are calculated at the same location in the pipe by the ultrasonic transmission unit and the plurality of ultrasonic reception units. Therefore, multiple types of information in the piping at the same location can be acquired. Thereby, a maintenance inspection worker or the like can grasp the state in the pipe more accurately based on a plurality of types of information.
図面を参照して本願にかかるモニタリングシステムについて説明する。なお、本願に開示するモニタリングシステムの構成は、実施形態に限定されるものではない。また、以下で説明するフローを構成する各種処理の順序は、処理内容に矛盾等が生じない範囲で順不同である。 A monitoring system according to the present application will be described with reference to the drawings. Note that the configuration of the monitoring system disclosed in the present application is not limited to the embodiment. Further, the order of the various processes constituting the flow described below is in no particular order as long as no contradiction occurs in the processing contents.
第1 配管内のモニタリングシステム1の構成
図1は、配管2内のモニタリングシステム1の構成を示す図である。図1は、配管2の断面を示す。この実施例では、蒸気プラントにおいて横設された配管(蒸気配管)2の所定箇所において、配管2内の状態を監視するモニタリングシステム1について説明する。
Configuration of
配管2内では、蒸気50(気相流体)及び蒸気50が相変化つまり凝縮したドレン51(液相流体)の気液二相流体が所定方向である矢印A方向に流れる。略横設された配管2においては、例えば、図1に示すように気相及び液相が上下の二層の状態(二相流)となる。
In the
モニタリングシステム1は、超音波送受信部10、渦流量検出部20、本体装置30等から構成されている。超音波送受信部10は、超音波送信器11及び複数の超音波受信器12(12A〜12E)等を備え、ドレン51の液位を算出するべく超音波を発射してドレン51の液面からの反射波を受信する。
The
超音波送信器(超音波送信手段)11は、配管2の底部外面に配置され、鉛直上方から矢印A方向に所定角度だけ傾斜させた斜め上方(矢印B方向)にインパルス状の超音波を発射する。複数の超音波受信器(超音波受信手段)12は、超音波送信器11よりも下流の配管2の底部外面において矢印A方向に沿って順に所定間隔で配置され、超音波の反射波を受信する。なお、超音波は、鉛直上方に発射するようにしてもよい。
The ultrasonic transmitter (ultrasonic transmitting means) 11 is disposed on the outer surface of the bottom of the
超音波送信器11は、有線接続された本体装置30(制御部31)によって超音波の発射が制御される。また、複数の超音波受信器12は、有線接続された本体装置30(制御部31)に検出値を送信する。なお、超音波送信器11及び超音波受信器12は、振動子(例えば、圧電セラミックス)等を用いて構成される一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
In the
超音波送信器11から矢印B方向に発射された超音波は、配管2の底部外面から底部内面に到達し、一部が配管2の底部内面で反射する。そして、残りの超音波のほとんどは、ドレン51内を伝播して液面(ドレン51と蒸気50との境界面)で反射する。このドレン51の液面で反射した反射波を複数の超音波受信器12のいずれかが受信する。超音波受信器12は、受信した反射波を電気信号(電圧)に変換して制御部31に出力する。そして、制御部31が、超音波を発射してから反射波を受信するまでの経過時間、反射波の受信位置等の情報に基づいて、ドレン51の液位、流速及び流量(体積流量)を算出する。
The ultrasonic wave emitted from the
ドレン51の液位は、経過時間及び音速に基づいて一般的な手法で算出される。例えば、ドレン51の液位は、ドレン下面から鉛直上方向に発射した超音波がドレン上面で反射して戻ってきた場合の経過時間及びそのときの超音波の速度に基づいて算出される。また、ドレン51の流速は、ドレン51の液位、経過時間及び反射波の受信位置に基づいて算出される。さらに、ドレン51の流量は、ドレン51の液位及び流速、配管2の径に基づいて一般的な手法で算出される。
The liquid level of the
次に、反射波の受信位置について図2(A)及び図2(B)を参照しつつ説明する。図2は、超音波のドレン内の伝播経路を説明する説明図である。例えば、ドレン51の流速が0であった場合、図2(A)に示すように、矢印B方向に発射された超音波Qは、液面W1〜W3において一定角度で反射し、反射波Q′1〜Q′3が底部内面へ到達する。すなわち、ドレン51の液位によって反射波の底部内面への到達位置が変化する。
Next, the reception position of the reflected wave will be described with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the propagation path of the ultrasonic drain. For example, when the flow rate of the
このような反射波を複数の超音波受信器12で受信する場合、必ずしも反射波が一の超音波受信器12だけに受信されず、複数の超音波受信器12によって受信される場合もある。超音波は扇形に広がりながら伝播するためである。したがって、制御部31は、複数の超音波受信器12の検出値に基づいて、複数の超音波受信器12のうちから反射波を受信した超音波受信器12を特定する。例えば、同一タイミングにおいて電圧(音圧)の最も高い反射波を受信した超音波受信器12を、反射波を受信した超音波受信器12として特定し、この受信器12の配設位置を反射波の受信位置とする。
When such a reflected wave is received by a plurality of
また、超音波は、ドレン51の流れにも影響される。すなわち、ドレン51の流速によって反射波の底部内面への到達位置が変化する。例えば、ドレン51の流速が所定値(>0)であった場合、図2(B)に示すように、超音波Qは、矢印B方向に発射されるが、ドレン51の矢印A方向の流れの影響を受ける。そのため、図2(A)と同じ液位W1であっても、流速が所定値の場合における反射波Q′1の底部内面への到達位置は、流速が0の場合における反射波(一点鎖線)の底部内面への到達位置よりも下流にずれる(位相のずれ)。
The ultrasonic waves are also affected by the flow of the
上述したように、反射波の到達位置(受信位置)のずれは、超音波(反射波)がドレン51の流れに影響を受けて発生する。また、反射波の受信位置のずれは、超音波が発射されて受信されるまでの間(経過時間)で生じたものであるので、例えば、反射波の受信位置のずれ量及び経過時間から算出した速度をドレン51の流速とすることができる。
As described above, the deviation of the arrival position (reception position) of the reflected wave occurs due to the ultrasonic wave (reflected wave) being influenced by the flow of the
また、反射波の受信位置のずれ(ずれ量)は、基準位置と実際の反射波の受信位置との差分から算出することができる。基準位置は、ドレン51の流速が0であった場合の反射波の受信位置である。ドレン51の流速が0である場合の超音波の反射は一定角度であるので、この反射角と算出したドレン51の液位とに基づいて算出することができる。反射角情報は、予め本体装置30(記憶部32)に記憶されている。また、受信位置は、図2(B)に示すように超音波送信器11と各超音波受信器12との距離D1〜D5で特定できる。距離D1〜D5を示す各距離情報は、予め本体装置(記憶部32)に記憶されている。
Also, the deviation (amount of deviation) of the reception position of the reflected wave can be calculated from the difference between the reference position and the actual reception position of the reflected wave. The reference position is a reflected wave reception position when the flow rate of the
例えば、図2(B)に示す超音波Qの場合、流速が0の場合における反射波の受信位置は、超音波送信器11から距離DDだけ離れた位置と算出される。そして、実際の反射波Q′1は超音波受信器12Dで受信される。したがって、受信位置のずれ量は、距離D5−距離DDとなる。
For example, in the case of the ultrasonic wave Q shown in FIG. 2B, the reception position of the reflected wave when the flow velocity is 0 is calculated as a position away from the
渦流量検出部20は、検出部21、変換器22及び駆動部23等を備え、気相流体(蒸気50)の流速(体積流量)を算出する。検出部(検出手段)21は、渦発生体24及び渦検出センサ25を有し、ドレン51の液位等の検出位置と矢印A方向の同一位置における気相流体(蒸気50)中の渦を検出する。なお、検出位置は、略同一であればよい。渦発生体24は、例えば三角柱であり、蒸気50中に渦(カルマン渦)を発生させる。渦検出センサ25は、例えば圧電素子であり、発生した渦を検出する。渦検出センサ25は、変換器22に接続される。
The vortex flow
変換器(気相流速算出手段)22は、CPU等から構成され、渦検出センサ25の検出値に基づいて渦周波数を計測し、渦周波数及び配管2の径などに基づいて蒸気50の流速を算出する。また、変換器22は、算出した蒸気50の流速を本体装置30(制御部31)に送信する。制御部31は、受信した蒸気50の流速、配管2の径及び算出したドレン51の液位に基づいて、一般的な手法を用いて蒸気消費量を算出する。なお、発生させた渦(周波数)を検出して流速を算出する検出部21及び変換器22等の構成は、一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
The converter (gas phase flow rate calculation means) 22 is composed of a CPU or the like, measures the vortex frequency based on the detection value of the
駆動部23は、配管2の上部外面に配置され、渦発生体24を上下方向に移動可能に支持する。例えば、駆動部23は、ステッピングモータ、ラックアンドピニオン機構等を有し、ステッピングモータの駆動によって、ピニオンとして機能する渦発生体24を上下方向に移動させる。したがって、ドレン51の液位が変化しても、渦発生体24が気相内に含まれるように調整することができる。これにより渦発生体24が液相内にも含まれてドレン51にも渦が発生し、渦検出センサ25の精度が低下するのを防止することができる。また、駆動部23は、有線接続された本体装置30(制御部31)によって駆動が制御される。したがって、駆動部23及び本体装置30の制御部31が、本願の調整手段に相当する。
The
本体装置30は、制御部31、記憶部32、操作部33及び表示部34等を備え、配管2内のドレン51の液位、流速、流量、及び、蒸気50の流速、消費量等の各種情報を算出及び表示する。本体装置30は、例えば、配管2の上部外面に配設される。
The
制御部31は、CPU等から構成され、記憶部32に記憶されたプログラム及びデータ等に基づいてシステム1全体の動作を制御する。具体的には、超音波送受信部10及び渦流量検出部20から受信した検出値等に基づいて配管2内のドレン51の液位、流速、流量、及び、蒸気50の消費量を算出する。したがって、制御部31は、本願の液相液位算出手段、液相流速算出手段、受信位置特定手段に相当する。
The
記憶部32は、例えばハードディスクである。操作部33は、保守点検の作業者等の操作入力を受け付ける。具体的には、配管2内の状態をモニタリングする開始指示の入力を受け付ける。表示部(表示手段)34は、例えば液晶ディスプレイであり、配管2内のドレン51の液位、流速、流量、及び、蒸気50の流速、消費量等の各種情報を表示する。
The
また、制御部31は、算出したドレン51の液位と比較値とを対比することで配管2内の状態が異常状態であるか否かを判定(異常判定)する。異常判定は、例えば、配管2内のモニタリングとともに実行される。比較値は、超音波送受信部10による超音波の検出位置におけるドレン51の液位の予測値である。比較値は、例えば、配管2の上流に配設されたスチームトラップ60と上記検出位置との間の距離L及び配管放熱量に基づく一般的な手法により算出できる。ドレン51はスチームトラップ60から排出されるので、スチームトラップ60から上記検出位置までの間に発生すると予測されるドレン51量から液位(比較値)が設定される。
Further, the
比較値は、例えば、正常と判定できる数値範囲であってもよく、単一の数値であってもよい。数値範囲である場合は、算出したドレン51の液位が比較値の数値範囲内にある場合には正常と判定する。また、単一の数値である場合、算出したドレン51の液位が同一の数値である場合に正常と判定する、又は、単一の数値との差が所定値内である場合に正常と判定する。また、比較値は、予め記憶部32に記憶しておけばよい。
The comparison value may be, for example, a numerical value range that can be determined to be normal, or a single numerical value. When it is in the numerical range, it is determined as normal if the calculated liquid level of the
第2 フローチャート
図3は、モニタリングシステム1が実行するモニタリング処理を示すフローチャートである。この処理は、操作部33によって、配管2内の状態をモニタリングする開始操作の入力が受け付けられたことを契機として、制御部31によって実行される。
Second Flowchart FIG. 3 is a flowchart showing a monitoring process executed by the
最初に、制御部31は、超音波送信器11から超音波を発射させ(ステップS10)、計時を開始する(ステップS11)。そして、超音波の反射波(電圧値)を超音波受信器12が受信する(ステップS12:YES)まで待機する。
First, the
反射波を受信したと判断した場合(ステップS12:YES)、制御部31は、計時を停止し(ステップS13)、ドレン51の液位を算出する(ステップS14)。ドレン51の液位は、上述したように計時された経過時間及び音速に基づいて算出される。次に、制御部31は、ドレン51の流速を算出する(ステップS15)。ドレン51の流速は、上述したようにドレン51の液位、経過時間、反射波の受信位置に基づいて算出される。
When it is determined that the reflected wave has been received (step S12: YES), the
その後、制御部31は、渦流量検出部20の渦発生体24の高さ位置を調整する(ステップS16)。上述したようにドレン51の液位に基づいて、渦発生体24が気相内に含まれるように高さ位置を設定する。例えば、ドレン51の液位よりも所定量だけ上方に位置するように渦発生体24を移動させる。例えば、渦発生体24の上端部の基準位置を決めておき、この基準位置からの移動量を算出するようにすればよい。最初に上端部が基準位置に到達するように渦発生体24を移動させ、その後に算出された移動量だけ渦発生体を移動させる。渦発生体24の上端部の基準位置への移動は、例えば発光部及び受光部を有する検出センサを用いればよい。
Thereafter, the
そして、渦発生体24の調整後、制御部31は、変換器22から蒸気50の流速を取得する(ステップS17)。なお、変換器22に代えて制御部31が流速を算出するようにしてもよい。次に、制御部31は、蒸気消費量を算出する(ステップS18)。上述したように、蒸気50の流速、配管2の径、ドレン51の液位に基づいて算出する。
And after adjustment of the
その後、制御部31は、配管2の異常判定を行う(ステップS19)。上述したようにドレン51の液位と比較値との対比によって判定を行う。そして、制御部31は、ステップS19までの処理で算出及び判定した配管2内の情報を表示部34に表示する(ステップS20)。上述したようにドレン51の液位、流速、異常状態であるか否か等を表示する。
Then, the
以上のように、超音波送信器11及び複数の超音波受信器12によって、同一箇所における液相流体(ドレン51)の液位と流速とを少なくとも算出することができる。したがって、同一箇所における配管2内の複数種類の状態を把握することができる。これにより、保守点検の作業者等は、複数種類の状態から配管2内の状態をより正確に把握することができる。
As described above, at least the liquid level and the flow velocity of the liquid phase fluid (drain 51) at the same location can be calculated by the
また、算出されたドレン51の液位と比較値との対比によって配管2の異常状態の有無が判定されるので、保守点検の作業者等は、自ら判断することなく、容易に配管2の異常状態を把握することができる。
In addition, since the presence or absence of an abnormal state of the
さらに、算出されたドレン51の液位に基づいて、渦流量検出部20の渦発生体24の高さ位置が調整されるので、蒸気50の流速をより正確に算出することができる。そして、蒸気50の流速に基づく蒸気消費量も高い精度での算出が可能となる。したがって、配管2内の状態をより正確に把握することができる。
Furthermore, since the height position of the
また、上述の実施例では、モニタリングの開始操作入力が受け付けられた場合にモニタリングの処理が開始されるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、作業者等の操作入力によらず、所定期間毎にモニタリング処理を実行するようにしてもよい。この場合、モニタリング処理が実行される毎にドレン51の液位等の各情報を記憶部に記憶するようにすればよい。そして、記憶されているモニタリング処理毎の各情報は、作業者等の操作入力に応じて表示部34に表示すればよい。
In the above-described embodiment, the monitoring process is started when a monitoring start operation input is accepted, but the present invention is not particularly limited to this. For example, you may make it perform a monitoring process for every predetermined period irrespective of operation input, such as an operator. In this case, each information such as the liquid level of the
さらに、上述の実施例では、本体装置30の表示部34においてドレン51の液位等の各情報を表示する構成であるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、本体装置30に他の端末との通信が可能な通信制御部を設け、通信制御部を介して作業者等が保持する携帯端末等に各情報を送信させて、携帯端末に各情報を表示させるようにしてもよい。この場合、携帯端末もモニタリングシステム1の構成に含まれる。あるいは、外部メモリを本体装置30に接続し、各情報を外部メモリに出力する構成としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the information such as the liquid level of the
また、上述の実施例では、一度のモニタリング処理によってドレンの液位、流速及び流量等の各情報が算出、表示されるが、一度に全ての情報を算出、表示しなくてもよい。例えば、操作入力で指定された情報だけを算出、表示するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, each information such as the drain liquid level, the flow velocity, and the flow rate is calculated and displayed by a single monitoring process, but it is not necessary to calculate and display all the information at one time. For example, only information designated by operation input may be calculated and displayed.
この実施例は、超音波流量検出部を有する構成において上述の実施例1と異なる。この異なる構成について図4を用いて説明する。その他の構成については、実施例1と同様であるため説明は省略する。 This embodiment differs from the above-described first embodiment in the configuration having the ultrasonic flow rate detection unit. This different configuration will be described with reference to FIG. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
図4は、配管2内のモニタリングシステム100の構成を示す図である。図4は、配管2の外観を示す。この実施例では、実施例1の渦流量検出部20に代えて超音波流量検出部120が配設されている。超音波流量検出部120は、超音波を用いて蒸気50の流速(積算流量)を検出する非接触型の流量計である。超音波流量検出部120は、伝播時間差式の流量計であり、検出部121及び変換器122等を備えている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
検出部(検出手段)121は、超音波を送受信可能な三対の超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bを備えている。超音波送受信器123A〜125Aは、配管2の一方の側部外面に配設され、各超音波送受信器123A〜125Aの対となる超音波送受信器123B〜125Bは、配管2の他方の側部外面に各超音波送受信器123A〜125Aよりも所定距離だけ下流に配設されている。
The detection unit (detection means) 121 includes three pairs of
蒸気50の流速は、変換器(気相流速算出手段)122によって算出される。変換器122は、CPU等から構成され、切換器(不図示)を駆動して超音波送受信器123A〜125Aと超音波送受信器123B〜125Bとから交互に超音波を発射させる。そして、各超音波送受信器123A〜125Aから発射した超音波を、対となる各超音波送受信器123B〜125Bが受信するまでの時間T1と、各超音波送受信器123B〜125Bが発射した超音波を、対となる各超音波送受信器123A〜125Aが受信するまでの時間T2とから時間差Tdを算出し、この時間差Tdに基づいて蒸気50の流速を算出する。例えば、三対の超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bのそれぞれの時間差Tdの平均値に基づいて蒸気50の流速を算出する。そして、変換器122は、算出した蒸気50の流速を本体装置130の制御部131に送信する。なお、伝播時間差式の流量計の構成及び流速の算出は、一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
The flow rate of the
変換器122は、制御部131からの指示に基づいて蒸気50の流速の算出を開始する。また、制御部131からの指示には、蒸気50の流速の算出のために使用する超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bを対単位で指定する情報が含まれる。すなわち、変換器122は、超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bのうち、指定された超音波送受信器のみを使用して上述した蒸気50の流速を算出する。
The
制御部131は、上述の実施例1と同様にドレン51の液位等を算出する。そして、ドレン51の液位に基づいて、使用する超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bを選択する。具体的には、超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bのうち、ドレン51の液位に基づいて蒸気50の気相内に位置する超音波送受信器を選択する。なお、超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bの配管2の底部内面からの高さ位置の情報は、本体装置130の記憶部132に記憶されている。
The
例えば、超音波送受信器123A,124A,123B,124Bが気相に含まれる場合、制御部131は、変換器122に二対の超音波送受信器123A,124A,123B,124Bを蒸気50の算出に使用するように指定する。したがって、変換器122及び本体装置130の制御部131が、本願の調整手段に相当する。
For example, when the
以上のように、超音波流量検出部120を用いて蒸気50の流速を算出しても、上述の実施例1と同様の効果を奏する。なお、超音波送受信器123A〜125A,123B〜125Bの配設数は、特に限定されるものではない。また、伝播時間差式に代えてドップラー式の超音波流量計等を用いてもよい。
As described above, even when the flow rate of the
この実施例は、サーバ装置及び端末装置を有する構成において上述の実施例1と異なる。この異なる構成について図5を用いて説明する。その他の構成については、実施例1と同様であるため説明は省略する。 This embodiment differs from the above-described first embodiment in the configuration having a server device and a terminal device. This different configuration will be described with reference to FIG. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
図5は、配管2内のモニタリングシステム200の構成を示す図である。この実施例のモニタリングシステム200は、ローカルエリアネットワーク等の通信ネットワーク201に接続された複数の本体装置230、サーバ装置240及び複数の端末装置245等から構成される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the
複数の本体装置230のそれぞれは、プラントを構成する各配管2の所定箇所に配設され、超音波送受信部10及び渦流量検出部20に接続されている。したがって、超音波送受信部10及び渦流量検出部20も、複数の本体装置230のそれぞれに対して複数配設されている。そして、各本体装置230(制御部231)は、実施例1と同様に、ドレン51の液位等の算出、異常判定のモニタリング処理を実行する。この実施例では、モニタリング処理を所定期間毎に定期的に実行する。
Each of the plurality of
また、本体装置230は、実施例1と同様の構成に加え、通信制御部235を備えている。通信制御部235は、通信ネットワーク201に無線接続され、サーバ装置240との通信(例えばパケット通信)を制御する。なお、この実施例の本体装置230は、実施例1と同様な操作部33及び表示部34はないが、備えた構成としてもよい。制御部231は、算出等したドレン51の液位等の各情報をサーバ装置240に送信する。
The
サーバ装置240は、制御部241、通信制御部242、データベース243等を備え、複数の本体装置230から受信した各情報を記憶管理する。制御部241は、CPU等から構成され、記憶部(不図示)に記憶されたプログラム及びデータ等に基づいて装置全体の動作を制御する。通信制御部242は、通信ネットワーク201に有線接続され、本体装置230及び端末装置245との通信を制御する。データベース243は、本体装置230の各情報を記憶する。
The
例えば、制御部241は、各本体装置230の検出位置と、検出位置でのドレン51の液位等の各情報とを対応付けて、データベース243で記憶管理する。本体装置230の検出位置は、例えば本体装置230の識別情報である。この場合、各本体装置230は、自己の識別情報とともにドレン51の液位等の各情報をサーバ装置240に送信する。
For example, the control unit 241 stores and manages the detected position of each
端末装置245は、例えば、通信機能を備えたパーソナルコンピュータ、タブレット端末であり、サーバ装置240から複数の本体装置230の各情報を取得し、表示部248に表示する。端末装置245は、CPU等から構成された制御部246、通信を制御する通信制御部247、液晶ディスプレイ等の表示部248及びキーボード等の操作部249等から構成される。なお、端末装置245は、直接に本体装置230から各情報を取得するようにしてもよい。
The
上述したように、作業者等は端末装置245を使用して本体装置230の各情報を取得できるので、各本体装置230が配設されている箇所に移動せずに配管2内の状態を把握することができる。
As described above, since the workers and the like can acquire each piece of information of the
なお、本体装置230がドレン51の液位等の算出を行っているが、サーバ装置240が行うようにしてもよい。この場合、本体装置230は、超音波送受信部10及び渦流量検出部20からの検出値をサーバ装置240に送信すればよい。
The
[その他の実施例]
上述した各実施例では、蒸気を輸送する配管内のモニタリングシステムについて説明したが、気液二相流体の流れる配管であれば特にこれに限定されるものではない。
[Other examples]
In each of the above-described embodiments, the monitoring system in the pipe for transporting the steam has been described. However, the monitoring system is not particularly limited as long as it is a pipe through which a gas-liquid two-phase fluid flows.
また、上述した各実施例では、ドレンの液位、流速、流量、及び、蒸気の流速、消費量等を算出しているが、少なくとも同一箇所において配管内の複数種類の情報を取得できれば、特にこれに限定されるものではない。例えば、ドレンの液位及び流量が算出される構成であってもよく、またドレンの液位及び蒸気の流速が算出される構成であってもよい。 In each of the above-described embodiments, the drain liquid level, flow rate, flow rate, steam flow rate, consumption amount, and the like are calculated, but at least if multiple types of information in the pipe can be acquired at the same location, It is not limited to this. For example, the drain level and flow rate may be calculated, or the drain level and vapor flow rate may be calculated.
本願は、配管内の同一箇所において、複数種類の配管内の情報を取得することができるようにするのに有用である。例えば、蒸気使用機器に蒸気を供給する蒸気供給システムが適用される発電設備の蒸気プラントなどを製造、販売、運用等する産業分野で利用することができる。 The present application is useful for enabling acquisition of information in a plurality of types of piping at the same location in the piping. For example, it can be used in an industrial field in which a steam plant of a power generation facility to which a steam supply system for supplying steam to a steam-using device is applied is manufactured, sold, or operated.
1、100、200 モニタリングシステム
10 超音波送受信部
11 超音波送信器
12 超音波受信器
20 渦流量検出部
21 検出部
22 変換器
23 駆動部
24 渦発生体
25 渦検出センサ
30、130、230 本体装置
31、131、231 制御部
50 蒸気
51 ドレン
60 スチームトラップ
120 超音波流量検出部
121 検出部
122 変換器
123A〜125A、123B〜125B 超音波送受信器
240 サーバ装置
245 端末装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100,200
Claims (5)
略横設された前記配管の底部外面に配設され、上方に向けて超音波を発射する超音波送信手段と、
前記所定方向における前記超音波送信手段よりも下流の配管の底部外面に、該所定方向に沿って順に配置され、前記液相流体の液面で反射された前記超音波の反射波を受信する複数の超音波受信手段と、
前記超音波が発射されてから反射波が受信されるまでの経過時間を計測して前記液相流体の液位を算出する液相液位算出手段と、
前記複数の超音波受信手段の検出値に基づいて、該複数の超音波受信手段のうちから前記反射波を受信した超音波受信手段を特定する受信位置特定手段と、
前記液相流体の液位、前記経過時間及び前記反射波を受信した超音波受信手段の位置に基づいて、該液相流体の流速を算出する液相流速算出手段と、
を備えた配管内のモニタリングシステム。 A monitoring system in a pipe in which a gas-liquid two-phase fluid of a gas phase fluid and a liquid phase fluid flows in a predetermined direction,
An ultrasonic transmission means disposed on the outer surface of the bottom of the pipe, which is arranged substantially horizontally, and emits ultrasonic waves upward;
A plurality of ultrasonic waves that are arranged in order along the predetermined direction on the bottom outer surface of the pipe downstream from the ultrasonic wave transmitting means in the predetermined direction and receive the reflected wave of the ultrasonic wave reflected by the liquid surface of the liquid phase fluid. Ultrasonic receiving means,
Liquid phase liquid level calculation means for calculating the liquid level of the liquid phase fluid by measuring an elapsed time from when the ultrasonic wave is emitted until a reflected wave is received;
Based on detection values of the plurality of ultrasonic receiving means, a receiving position specifying means for specifying an ultrasonic receiving means that has received the reflected wave from the plural ultrasonic receiving means;
A liquid phase flow rate calculation means for calculating a flow rate of the liquid phase fluid based on the liquid level of the liquid phase fluid, the elapsed time, and the position of the ultrasonic wave reception means that has received the reflected wave;
In-pipe monitoring system.
前記検出手段の高さ方向における検出位置を気相の高さ位置に合わせる調整手段と、
前記検出手段による検出値に基づいて気相流体の流速を算出する気相流速算出手段と、をさらに備え、
前記調整手段は、前記液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記検出手段の高さ方向における検出位置を調整する請求項1に記載の配管内のモニタリングシステム。 Detecting means for detecting information for calculating the flow velocity of the gas phase fluid at substantially the same position as the detection position of the liquid level in the predetermined direction;
Adjusting means for adjusting the detection position in the height direction of the detection means to the height position of the gas phase;
Gas phase flow velocity calculating means for calculating the flow velocity of the gas phase fluid based on the detection value by the detection means,
The monitoring system for piping according to claim 1, wherein the adjusting unit adjusts a detection position in a height direction of the detection unit based on a liquid level of the liquid phase fluid calculated by the liquid level calculation unit.
前記調整手段は、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記渦発生体が前記気相内に含まれるように、該渦発生体を上下方向に移動させる請求項2に記載の配管内のモニタリングシステム。 The detection means includes a vortex generator disposed in the pipe, a vortex detection sensor for detecting a vortex generated in the gas phase by the vortex generator,
The adjustment means moves the vortex generator in the vertical direction so that the vortex generator is included in the gas phase based on the liquid level of the liquid phase fluid calculated by the liquid phase liquid level calculation means. The monitoring system in piping of Claim 2.
前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位と前記比較値とを対比し、対比結果に基づいて配管内の異常状態を判定する判定手段と、をさらに備えた請求項1〜3のいずれかに記載の配管内のモニタリングシステム。 Storage means for storing in advance a comparison value of the liquid level of the liquid phase fluid;
2. A determination unit that compares the liquid level of the liquid phase fluid calculated by the liquid phase liquid level calculation unit with the comparison value, and determines an abnormal state in the pipe based on the comparison result. The monitoring system in piping in any one of -3.
前記比較値は、前記超音波送信手段よりも前記所定方向の上流で前記配管内のドレンを排出するスチームトラップと前記液位の検出位置との距離、及び、該スチームトラップと該液位の検出位置との間の配管の放熱量から予測される値である請求項4に記載の配管内のモニタリングシステム。 The gas phase fluid includes steam, and the liquid phase fluid includes drain condensed with the steam,
The comparison value is the distance between the steam trap that discharges drain in the pipe upstream of the ultrasonic transmission means in the predetermined direction and the detection position of the liquid level, and the detection of the steam trap and the liquid level. The monitoring system in a pipe according to claim 4, which is a value predicted from a heat radiation amount of the pipe between the positions.
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