JP7300916B2 - Clamp-on type ultrasonic flowmeter and clamp-on type ultrasonic flow measurement method - Google Patents
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本発明は、クランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法に関する。 The present invention relates to a clamp-on ultrasonic flowmeter and a clamp-on ultrasonic flow measurement method.
従来から、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計と、加熱装置とを備える流量計測装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に記載された流量計測装置では、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて液化した後の冷媒が、配管内を流れる。また、冷却装置が、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計の上流側に配置され、加熱装置が、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有する超音波流量計の下流側に配置されている。
詳細には、特許文献1に記載された流量計測装置では、配管内の気液二相状態の冷媒が、冷却装置によって冷却され、液相状態(満液状態)にされる。次いで、超音波流量計が、配管内の液相状態(満液状態)の冷媒の流量を計測する。次いで、配管内の液相状態(満液状態)の冷媒が、加熱装置によって加熱されて気液二相状態に戻され、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて用いられる。
つまり、特許文献1に記載された流量計測装置では、超音波流量計が、冷却装置によって冷却されて液化した冷媒の流量(液相状態(満液状態)の冷媒の流量)を計測する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a flow rate measuring device including an ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer, and a heating device (see
In the flow measuring device described in
Specifically, in the flow measuring device described in
That is, in the flow measuring device described in
ところで、特許文献1に記載された技術では、例えば冷却しても、配管内が液体で満たされる満液状態にならない程度の湿り度を有する湿り蒸気の流量を計測することができない。
また、配管内を流れる蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計は、開発されたばかりであり、このクランプオン式超音波流量計によってどの範囲の湿り度を有する湿り蒸気の流量を計測できるかは定かでない。
By the way, with the technique described in
In addition, a clamp-on type ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of steam flowing in a pipe has just been developed, and this clamp-on type ultrasonic flowmeter can measure the flow rate of wet steam with any range of wetness. Not sure.
本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が乾き蒸気である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(乾き蒸気)の流量を計測できることを見い出した。
また、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が層状流または波状流である場合に、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(湿り蒸気)の流量を計測できることを見い出した。
更に、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(湿り蒸気)の流量を計測できない可能性があるものの、その湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にすると、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体の流量を計測できることを見い出したのである。
つまり、本発明は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができるクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法を提供することを目的とする。
In intensive research, the present inventors have found that when the fluid flowing in the flow path of the piping is dry steam, the flow path of the piping is measured by a clamp-on ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer. It was found that the flow rate of the fluid (dry steam) flowing inside can be measured.
In addition, the inventors of the present invention have found in their intensive research that when the fluid flowing in the flow path of the piping is wet steam and the flow mode of the fluid flowing in the flow path of the piping is a laminar flow or a wavy flow, Secondly, it was found that a clamp-on type ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer can measure the flow rate of a fluid (wet steam) flowing in a pipe flow path.
Furthermore, in intensive research, the present inventors have found that when the fluid flowing in the flow path of the piping is wet steam and the flow mode of the fluid flowing in the flow path of the piping is an annular spray flow , Although it may not be possible to measure the flow rate of the fluid (wet steam) flowing in the pipe flow path with a clamp-on type ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer, the wet steam is heated With dry steam, we have found that a clamp-on ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer can measure the flow rate of a fluid flowing through a pipe flow path.
In other words, an object of the present invention is to provide a clamp-on ultrasonic flowmeter and a clamp-on ultrasonic flow measurement method capable of measuring the flow rate of wet steam flowing through the flow path of a pipe.
本発明の一態様は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、前記演算部は、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の波形および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の波形に対して相互相関を演算することにより得られる相関ピークの位置に基づいて、前記伝播時間差を算出し、前記ヒータ制御部は、前記演算部によって得られる前記相関ピークの値が第1閾値以下の場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記演算部によって得られる前記相関ピークの値が前記第1閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、クランプオン式超音波流量計である。 One aspect of the present invention is a clamp-on type ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of wet steam flowing in a flow path of a pipe, wherein a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave are a first ultrasonic transducer, and a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and are arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam. A second ultrasonic transducer, a first reception signal output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave transmitted through the flow channel, and the second ultrasonic wave transmitted through the flow channel By calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the received second reception signal output by the first receiving unit, a calculation unit for calculating the flow rate of the wet steam, and a calculation unit arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer to heat the wet steam flowing in the flow path. and a heater control section for controlling the heater, wherein the calculation section controls the waveform of the first reception signal output by the second reception section and the waveform of the first reception signal output by the first reception section. The heater control unit calculates the propagation time difference based on the position of the correlation peak obtained by calculating the cross-correlation with respect to the waveform of the second received signal obtained by the calculation unit. When the peak value is less than or equal to the first threshold, the heater is turned on from the off state, and when the correlation peak value obtained by the computing unit is greater than the first threshold, the heater is maintained in the off state. It is a clamp-on type ultrasonic flowmeter.
本発明の一態様は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、前記ヒータ制御部は、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比が前記第2閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、クランプオン式超音波流量計である。 One aspect of the present invention is a clamp-on type ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of wet steam flowing in a flow path of a pipe, wherein a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave are a first ultrasonic transducer, and a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and are arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam. A second ultrasonic transducer, a first reception signal output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave transmitted through the flow channel, and the second ultrasonic wave transmitted through the flow channel By calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the received second reception signal output by the first receiving unit, a calculation unit for calculating the flow rate of the wet steam, and a calculation unit arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer to heat the wet steam flowing in the flow path. and a heater control section for controlling the heater, wherein the heater control section controls the signal/noise ratio of the first reception signal output by the second reception section and the first When at least one of the signal/noise ratio of the second reception signal output by the reception unit is equal to or less than the second threshold, the heater is turned on from the off state, and the second reception signal output by the second reception unit is turned on. a clamp-on type that maintains the heater in an off state when the signal/noise ratio of one received signal and the signal/noise ratio of the second received signal output by the first receiver are greater than the second threshold; It is an ultrasonic flow meter.
本発明の一態様は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、前記ヒータ制御部は、前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できる場合であって、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、クランプオン式超音波流量計である。One aspect of the present invention is a clamp-on type ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of wet steam flowing in a flow path of a pipe, wherein a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave are a first ultrasonic transducer, and a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and are arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam. A second ultrasonic transducer, a first reception signal output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave transmitted through the flow channel, and the second ultrasonic wave transmitted through the flow channel By calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the received second reception signal output by the first receiving unit, a calculation unit for calculating the flow rate of the wet steam, and a calculation unit arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer to heat the wet steam flowing in the flow path. and a heater control section for controlling the heater, wherein the heater control section controls the aerial propagation wave transmitted from the first transmission section and transmitted through the flow path. From the signal containing noise output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave and the in-pipe propagated wave transmitted from the first transmitting unit and propagated in the wall of the pipe, the first ultrasonic wave If the first received signal that is the received signal of cannot be identified, or the second ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the second transmission unit and transmitted through the flow path, and the second transmission The second received signal, which is the received signal of the second ultrasonic wave, is identified from the noise-containing signal output by the first receiving unit that received the in-pipe propagation wave transmitted from the unit and transmitted through the wall. If it is not possible, the heater is turned on from the off state, and the first ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the first transmission unit and transmitted through the flow path is transmitted from the first transmission unit. The first received signal, which is the received signal of the first ultrasonic wave, is identified from the noise-containing signal output by the second receiving unit that has received the in-pipe propagating wave propagated in the wall of the pipe. When possible, the second ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the second transmitter and transmitted through the flow path, and the second ultrasonic wave transmitted from the second transmitter and transmitted through the wall The heater is maintained in an OFF state when the second received signal, which is the received signal of the second ultrasonic wave, can be identified from the noise-containing signal output by the first receiving unit that has received the in-pipe propagation wave. It is a clamp-on type ultrasonic flowmeter.
本発明の一態様は、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計であって、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、前記ヒータを制御するヒータ制御部と、少なくとも第1温度センサと第2温度センサとを更に備え、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、前記ヒータ制御部は、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする、クランプオン式超音波流量計である。One aspect of the present invention is a clamp-on type ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of wet steam flowing in a flow path of a pipe, wherein a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave are a first ultrasonic transducer, and a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and are arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam. A second ultrasonic transducer, a first reception signal output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave transmitted through the flow channel, and the second ultrasonic wave transmitted through the flow channel By calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the received second reception signal output by the first receiving unit, a calculation unit for calculating the flow rate of the wet steam, and a calculation unit arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer to heat the wet steam flowing in the flow path. and a heater controller for controlling the heater, and at least a first temperature sensor and a second temperature sensor, wherein the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged. The pipe extends horizontally at a position where the pipe extends horizontally, the first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged at different positions in the vertical direction of the pipe extending in the horizontal direction, and the heater control unit is and turning on the heater when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal to the temperature detected by the first temperature sensor and the second temperature A clamp-on ultrasonic flowmeter that turns off the heater when the temperature is different from that detected by a sensor.
本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記ヒータがオン状態に維持されている期間中に、前記演算部が、前記湿り蒸気の流量に相当する前記乾き蒸気の流量を算出した後に、前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。 In the clamp-on ultrasonic flowmeter according to one aspect of the present invention, during a period in which the heater is maintained in an ON state, the computing unit calculates the flow rate of the dry steam corresponding to the flow rate of the wet steam. Later, the heater control section may switch the heater from the ON state to the OFF state.
本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えてから、予め設定された時間が経過した時に、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。 In the clamp-on type ultrasonic flowmeter according to one aspect of the present invention, the heater control unit switches the heater from the ON state when a preset time elapses after switching the heater from the OFF state to the ON state. It may be switched to the OFF state.
本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計は、少なくとも第1温度センサと第2温度センサとを更に備え、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記第1温度センサおよび前記第2温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、前記ヒータ制御部は、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にしてもよい。 The clamp-on ultrasonic flowmeter of one aspect of the present invention further comprises at least a first temperature sensor and a second temperature sensor, and at a position where the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged The pipe extends in the horizontal direction, the first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged at different positions in the vertical direction of the pipe extending in the horizontal direction. When the temperature detected by the temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal, the heater is turned on, and the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are turned on. The heater may be turned off when the temperature is different from the temperature at which the heater is applied.
本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計は、温度センサを更に備え、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記温度センサは、水平方向に延びている前記配管の下部に配置され、前記温度センサによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記温度センサによって検出される温度が前記飽和蒸気相当温度以上である場合に、前記ヒータをオフ状態にしてもよい。 The clamp-on type ultrasonic flowmeter of one aspect of the present invention further includes a temperature sensor, and the pipe extends horizontally at positions where the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged. , the temperature sensor is arranged below the pipe extending in the horizontal direction, and when the temperature detected by the temperature sensor is less than the saturated steam equivalent temperature, the heater is turned on, and the temperature sensor detects The heater may be turned off when the detected temperature is equal to or higher than the saturated steam equivalent temperature.
本発明の一態様のクランプオン式超音波流量計では、前記第1超音波トランスデューサ、前記第2超音波トランスデューサおよび前記ヒータが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、前記ヒータは、前記配管の中心軸線よりも下側に配置されていてもよい。 In the clamp-on type ultrasonic flowmeter of one aspect of the present invention, the pipe extends horizontally at a position where the first ultrasonic transducer, the second ultrasonic transducer and the heater are arranged, and the heater may be arranged below the central axis of the pipe.
本発明の一態様は、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号の波形および前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号の波形に対して相互相関を演算することにより得られる相関ピークを算出する第1ステップと、前記第1ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が第1閾値以下の場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第1ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が前記第1閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第2ステップと、前記第2ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第3ステップと、前記第1受信信号と前記第2受信信号との前記相関ピークに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第4ステップと、前記第4ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第5ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号の信号/ノイズ比および前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号の信号/ノイズ比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比が前記第2閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第1ステップと、前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、前記第1受信信号と、前記第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である第1受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である第2受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できる場合であって、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、第1ステップと、前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、前記第1受信信号と、前記第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
本発明の一態様は、水平方向に延びている配管に配置されている第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側の、前記配管に配置されている第2超音波トランスデューサと、前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータと、少なくとも第1温度センサと第2温度センサと、を用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする第1ステップと、前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、クランプオン式超音波流量計測方法である。
One aspect of the present invention is a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave, and a second transmitter and a second receiver that transmit a second ultrasonic wave. a second ultrasonic transducer arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic wave A clamp-on type ultrasonic flow measurement method for measuring the flow rate of the wet steam by using a heater arranged upstream of the flow of the wet steam from the transducer, wherein Waveform of a first reception signal output by the second reception unit that received the first ultrasonic wave and a second reception signal output by the first reception unit that received the second ultrasonic wave transmitted through the flow path a first step of calculating a correlation peak obtained by calculating cross-correlation with respect to the waveform of the received signal; and when the value of the correlation peak obtained in the first step is equal to or less than a first threshold, a second step of turning the heater from the off state to the on state and maintaining the heater in the off state when the value of the correlation peak obtained in the first step is greater than the first threshold; a third step of heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam by the heater when it is determined to switch from the off state to the on state; and the first reception signal and the second reception. a fourth step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the correlation peak with the signal; and and a fifth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference.
One aspect of the present invention is a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave, and a second transmitter and a second receiver that transmit a second ultrasonic wave. a second ultrasonic transducer arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic wave A clamp-on type ultrasonic flow measurement method for measuring the flow rate of the wet steam by using a heater arranged upstream of the flow of the wet steam from the transducer, wherein A signal/noise ratio of the first received signal output by the second receiving unit that received the first ultrasonic wave and output by the first receiving unit that received the second ultrasonic wave transmitted through the flow path When at least one of the signal/noise ratio of the second received signal is equal to or less than a second threshold, the heater is turned on from the off state, and the signal/noise ratio of the first received signal output by the second receiving unit a first step of keeping the heater off when the noise ratio and the signal/noise ratio of the second received signal output by the first receiver are greater than the second threshold; a second step of heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam by the heater when it is determined to switch the heater from the off state to the on state; the first reception signal; a third step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal; and and a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference.
One aspect of the present invention is a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver that transmit a first ultrasonic wave, and a second transmitter and a second receiver that transmit a second ultrasonic wave. a second ultrasonic transducer arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic wave A clamp-on ultrasonic flow measurement method for measuring the flow rate of the wet steam by using a heater arranged upstream of the flow of the wet steam from the transducer, wherein the first transmitter transmits and the second reception that receives the first ultrasonic wave as an airborne wave transmitted through the flow path and the in-pipe propagated wave transmitted from the first transmission unit and propagated in the wall of the pipe. If the first reception signal, which is the reception signal of the first ultrasonic wave, cannot be identified from the signal containing noise output by the unit, or the air transmitted from the second transmission unit and transmitted through the flow path From the signal containing noise output by the first receiving unit that receives the second ultrasonic wave as a propagating wave and the in-pipe propagating wave transmitted from the second transmitting unit and transmitted through the wall, the 2 When the second received signal, which is the received signal of the ultrasonic waves, cannot be identified, the heater is turned on from the off state, and the aerial propagation wave transmitted from the first transmitter and transmitted through the flow path From the signal including noise output by the second receiving unit that receives the first ultrasonic wave and the in-pipe propagated wave transmitted from the first transmitting unit and propagated in the wall of the pipe, the first When the first received signal, which is an ultrasonic received signal, can be identified, the second ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the second transmission unit and transmitted through the flow path; The second reception, which is the reception signal of the second ultrasonic wave, from the signal containing noise output by the first reception unit that received the in-pipe propagation wave transmitted from the second transmission unit and transmitted through the wall. a first step of maintaining the heater in an off state if a signal can be identified; a second step of heating wet steam to dry steam by the heater; and a propagation time of the first ultrasonic wave and the second ultrasonic wave based on the first received signal and the second received signal. and a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference calculated in the third step. An ultrasonic flow measurement method.
In one aspect of the present invention, a first ultrasonic transducer having a first transmitting unit and a first receiving unit for transmitting a first ultrasonic wave arranged in a pipe extending in a horizontal direction, and a second ultrasonic wave. A second ultrasonic transducer having a second transmitting unit and a second receiving unit for transmitting, and arranged in the pipe downstream of the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe from the first ultrasonic transducer. using an acoustic transducer, a heater positioned upstream of the wet steam flow relative to the first and second ultrasonic transducers, and at least a first temperature sensor and a second temperature sensor. In the clamp-on type ultrasonic flow measurement method for measuring the flow rate of the wet steam, when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal, the a first step of turning on a heater and turning off the heater when the temperature detected by the first temperature sensor is different from the temperature detected by the second temperature sensor; a second step of heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam by the heater when it is determined to switch the heater from the off state to the on state; A first reception signal output by the second reception unit that has received the first ultrasonic wave, and a second reception output by the first reception unit that has received the second ultrasonic wave transmitted through the flow path a third step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the signal; and the propagation time difference calculated in the third step. and a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the clamp-on type ultrasonic flow measurement method.
本発明によれば、配管の流路内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができるクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the clamp-on-type ultrasonic flowmeter and clamp-on-type ultrasonic flow-measuring method which can measure the flow volume of the wet steam which flows through the inside of the flow path of piping can be provided.
以下、図面を参照し、本発明のクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法の実施形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a clamp-on ultrasonic flowmeter and a clamp-on ultrasonic flow measurement method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の機能ブロックの一例を示す図である。図2は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の構成の一例を示す図である。詳細には、図2(A)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の主要部の概略図(Z軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図)であり、図2(B)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の主要部をY軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図2(C)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の主要部をX軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図1および図2に示す例では、クランプオン式超音波流量計1が、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計1は、第1超音波トランスデューサ11と、第2超音波トランスデューサ12と、演算部13と、ヒータ14と、ヒータ制御部15と、トランスデューサ制御部16とを備えている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of functional blocks of a clamp-on type
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the clamp-on type
図1および図2に示す例では、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12およびヒータ14が配置されている位置において、配管Aが水平方向(図2(B)の左右方向)に延びている。
他の例では、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12およびヒータ14が配置されている位置において、配管Aが水平方向に延びていなくてもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the pipe A extends in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 2(B)) at the position where the first
In another example, the pipe A does not have to extend horizontally at the positions where the first
図1および図2に示す例では、第1超音波トランスデューサ11が、送信部11Aと、受信部11Bとを備えており、第2超音波トランスデューサ12は、送信部12Aと、受信部12Bとを備えている。第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aは、超音波を送信し、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bは、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波などを受信する。詳細には、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bは、受信した第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aからの超音波などを受信信号(電圧信号)に変換して出力する。
第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aは、超音波を送信し、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bは、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波などを受信する。詳細には、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bは、受信した第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aからの超音波などを受信信号(電圧信号)に変換して出力する。
第2超音波トランスデューサ12は、第1超音波トランスデューサ11よりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れ(図2(A)および図2(B)の右向き)の下流側(図2(A)および図2(B)の右側)に配置されている。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the first
The transmitting
The second
図2に示す例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で反射することなく第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって受信されるように、かつ、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で反射することなく第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって受信されるように、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とが配置され、いわゆるZ法の流体の流量計測が行われる。
他の例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で1回反射した後に配管Aの流路A2内を透過して第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって受信されるように、かつ、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で1回反射した後に配管Aの流路A2内を透過して第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって受信されるように、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とが配置され、いわゆるV法の流体の流量計測が行われてもよい。
更に他の例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で2回反射した後に配管Aの流路A2内を透過して第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって受信されるように、かつ、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波が、配管Aの壁部A1の内側表面で2回反射した後に配管Aの流路A2内を透過して第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって受信されるように、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とが配置され、いわゆるN法の流体の流量計測が行われてもよい。
In the example shown in FIG. 2 , the ultrasonic waves transmitted from the
In another example, the ultrasonic waves transmitted from the
In yet another example, the ultrasonic waves transmitted from the
また、図2に示す例では、ダンピング材が、配管Aの壁部A1の外側に配置されていないが、他の例では、ダンピング材が、配管Aの壁部A1の外側に配置されていてもよい。 In the example shown in FIG. 2, the damping material is not arranged outside the wall A1 of the pipe A, but in other examples, the damping material is arranged outside the wall A1 of the pipe A. good too.
図1および図2に示す例では、演算部13が、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信された超音波などを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信された超音波などを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号とに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する等の演算を行う。
ヒータ14は、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。ヒータ14は、第1超音波トランスデューサ11および第2超音波トランスデューサ12よりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れの上流側(図2(A)および図2(B)の左側)に配置されている。
ヒータ制御部15は、ヒータ14の制御を実行する。詳細には、ヒータ制御部15は、ヒータ14が配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気を加熱するオン状態と、ヒータ14が配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気を加熱しないオフ状態とを切り替える制御を実行する。
トランスデューサ制御部16は、第1超音波トランスデューサ11の制御および第2超音波トランスデューサ12の制御を実行する。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
The
図1および図2に示す例では、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出するために、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aが超音波を送信し、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bは、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信された超音波を受信して、受信信号(電圧信号)を出力する。
更に、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aも超音波を送信し、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bが、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信された超音波を受信して、受信信号(電圧信号)を出力する。
つまり、演算部13は、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信された超音波などを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信された超音波などを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号とに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
詳細には、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出するために、演算部13は、第1受信信号取得部13Aと、第2受信信号取得部13Bと、相関値算出部13Cと、伝播時間差算出部13Dと、流量算出部13Eとを備えている。
図1および図2に示す例では、演算部13が、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流速を算出する流速算出部を備えていないが、他の例では、演算部13が流速算出部を備えていてもよい。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, in order to calculate the flow rate of wet steam flowing in the flow path A2 of the pipe A, the
Further, the transmitting
That is, the
Specifically, in order to calculate the flow rate of the wet steam flowing through the flow path A2 of the pipe A, the
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the
第1受信信号取得部13Aは、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号(つまり、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bが、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの)を取得する。
第2受信信号取得部13Bは、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号(つまり、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bが、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信された超音波などを受信して電圧信号に変換したもの)を取得する。
The first received
The second received
相関値算出部13Cは、例えば特開2013-088322号公報に記載された手法を用いることにより、第1受信信号取得部13Aによって取得された受信信号(第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号)の波形、および、第2受信信号取得部13Bによって取得された受信信号(第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号)の波形に対して相互相関を演算する。つまり、相関値算出部13Cは、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
The correlation
伝播時間差算出部13Dは、例えば特開2013-088322号公報に記載された手法を用いることにより、相関値算出部13Cによって算出された相互相関値のピーク(相関ピーク)から、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信され、配管Aの流路A2内を透過し、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって受信された超音波の伝播時間と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信され、配管Aの流路A2内を透過し、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって受信された超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する。詳細には、伝播時間差算出部13Dは、相関ピークの位置に基づいて伝播時間差を算出する。
The propagation time
流量算出部13Eは、伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差に基づいて、配管Aの流路A2内を流れる流体の流量を算出する。詳細には、流量算出部13LEは、伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差、音速、配管Aの内径、角度θ(図2(A)参照)、公知の流量算出式などに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
The
上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が乾き蒸気である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(乾き蒸気)の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とを有する第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1は、配管Aの流路A2内を流れる流体が乾き蒸気である場合に、配管Aの流路A2内を流れる乾き蒸気の流量を計測することができる(つまり、演算部13の流量算出部13Eが、配管Aの流路A2内を流れる乾き蒸気の流量を算出することができる)。
As described above, the inventors of the present invention have found in their intensive research that when the fluid flowing in the flow path of the piping is dry steam, a clamp-on ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer , found that the flow rate of the fluid (dry steam) flowing in the flow path of the piping can be measured.
That is, the clamp-on type
また、上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が層状流または波状流である場合に、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(湿り蒸気)の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とを有する第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1は、配管Aの流路A2内を流れる流体が層状流または波状流の湿り蒸気である場合に、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる(つまり、演算部13の流量算出部13Eが、配管Aの流路A2内を流れる層状流または波状流の湿り蒸気の流量を算出することができる)。
In addition, as described above, the inventors of the present invention have found in their intensive research that when the fluid flowing in the flow path of the piping is wet steam, the flow mode of the fluid flowing in the flow path of the piping is laminar flow or We have found that a clamp-on type ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer can measure the flow rate of a fluid (wet steam) flowing in a pipe flow path in the case of a wavy flow.
That is, in the clamp-on type
更に、上述したように、本発明者等は、鋭意研究において、配管の流路内を流れる流体が湿り蒸気である場合であって、配管の流路内を流れる流体の流動様式が環状噴霧流である場合には、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体(湿り蒸気)の流量を計測できない可能性があるものの、その湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にすると、上流側トランスデューサと下流側トランスデューサとを有するクランプオン式超音波流量計によって、配管の流路内を流れる流体の流量を計測できることを見い出した。
つまり、第1超音波トランスデューサ11と第2超音波トランスデューサ12とを有する第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1は、配管Aの流路A2内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気の流量を計測できない可能性がある。
そのような場合に、図1および図2に示す例では、ヒータ制御部15がヒータ14をオン状態に制御し、ヒータ14は、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。
すなわち、図1および図2に示す例では、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。このようにして、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1は、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。
Furthermore, as described above, the inventors of the present invention have found in their intensive research that when the fluid flowing in the flow path of the piping is wet steam, the flow pattern of the fluid flowing in the flow path of the piping is an annular spray flow. , the clamp-on ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer may not be able to measure the flow rate of the fluid (wet steam) flowing in the pipe flow path, but the wetness After heating the steam to dry steam, it has been found that a clamp-on ultrasonic flowmeter having an upstream transducer and a downstream transducer can measure the flow rate of a fluid flowing in a pipe flow path.
That is, the clamp-on type
In such a case, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the
That is, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the flow
詳細には、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、ヒータ14による加熱が行われていない状態(ヒータ14のオフ状態)において演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの値が第1閾値(例えば「0.8」など)以下の場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部13の流量算出部13Eによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ14がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。
Specifically, in the first example of the clamp-on type
After the flow rate of the dry steam is calculated by the flow
In another example, the
また、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、ヒータ14による加熱が行われていない状態において演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの値が第1閾値より大きい場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態に切り替えることなく、ヒータ14をオフ状態に維持する。更に、演算部13の流量算出部13Eは、ヒータ14による加熱が行われていない状態において演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
Further, in the first example of the clamp-on type
上述したように、図1および図2に示す例では、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12およびヒータ14が配置されている位置において、配管Aが水平方向(図2(A)および図2(B)の左右方向)に延びている。
更に、図1および図2に示す例では、図2(B)および図2(C)に示すように、ヒータ14が、配管Aの中心軸線AXよりも下側(図2(B)および図2(C)の下側)に配置されている。
As described above, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the pipe A extends horizontally (see FIG. 2(A) and left-right direction in FIG. 2(B)).
Furthermore, in the example shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIGS. 2B and 2C, the
図3は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の構成の他の例を示す図である。詳細には、図3(A)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の主要部をY軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面の他の例を示しており、図3(B)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の主要部をX軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面の他の例を示している。
図3に示す例においても、図1および図2に示す例と同様に、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12およびヒータ14が配置されている位置において、配管Aが水平方向(図3(A)の左右方向)に延びている。
更に、図3に示す例では、図3(A)および図3(B)に示すように、環状のヒータ14が、配管Aの壁部A1の外側表面上に配置されている。
FIG. 3 is a diagram showing another example of the configuration of the clamp-on type
In the example shown in FIG. 3, as in the examples shown in FIGS. 1 and 2, the piping A extends in the horizontal direction ( 3A).
Furthermore, in the example shown in FIG. 3, an
図4は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例を説明するための図である。詳細には、図4(A)および図4(B)は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波などを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号の波形と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した超音波などを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号の波形とを示す図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a second example of the clamp-on type
図4(A)および図4(B)に示す例では、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって受信される超音波には、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が含まれるのみならず、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波も含まれる。つまり、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号には、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(本信号)と、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)とが含まれる。
同様に、図4(A)および図4(B)に示す例では、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって受信される超音波には、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が含まれるのみならず、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波も含まれる。つまり、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号には、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(本信号)と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)とが含まれる。
In the example shown in FIGS. 4A and 4B, the ultrasonic waves received by the receiving
Similarly, in the examples shown in FIGS. 4A and 4B, the ultrasonic waves received by the receiving
図4(A)に示す例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(本信号)が、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)に埋もれてしまっており、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号を同定することができない。
詳細には、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比(信号/ノイズ比)が、第2閾値(例えば「1.5」など)以下である。
また、図4(A)に示す例では、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(本信号)が、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)に埋もれてしまっており、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号を同定することができない。
詳細には、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比が、第2閾値以下である。
In the example shown in FIG. 4A, an ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the
Specifically, the S/N ratio (signal/noise ratio) of the received signal output by the receiving
Further, in the example shown in FIG. 4A, the ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the transmitting
Specifically, the S/N ratio of the received signal output by the
一方、図4(B)に示す例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(本信号)が、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)に埋もれておらず、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号を同定することができる。
詳細には、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比が、第2閾値より大きい。
また、図4(B)に示す例では、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(本信号)が、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波が、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって信号に変換されたもの(ノイズ)に埋もれておらず、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号を同定することができる。
詳細には、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比が、第2閾値より大きい。
On the other hand, in the example shown in FIG. 4B, the ultrasonic wave as the airborne wave transmitted from the
Specifically, the S/N ratio of the received signal output by the
Further, in the example shown in FIG. 4B, the ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the transmitting
Specifically, the S/N ratio of the received signal output by the
第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、図4(A)に示す例のように、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比、および、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部13の流量算出部13Eによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ14がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。
In the second example of the clamp-on type
After the flow rate of the dry steam is calculated by the flow
In another example, the
また、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、図4(B)に示す例のように、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比、および、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比が第2閾値より大きい場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態に切り替えることなく、ヒータ14をオフ状態に維持する。更に、演算部13の流量算出部13Eは、ヒータ14による加熱が行われていない状態において演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
Further, in the second example of the clamp-on type
第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第3例では、図4(A)に示す例のように、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合、あるいは、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。更に、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。
演算部13の流量算出部13Eによって乾き蒸気の流量が算出された後に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
他の例では、ヒータ14がオフ状態からオン状態に切り替えられてから、予め設定された時間が経過した時に、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替えてもよい。
In the third example of the clamp-on type
After the flow rate of the dry steam is calculated by the flow
In another example, the
また、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第3例では、図4(B)に示す例のように、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合であって、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合に、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態に切り替えることなく、ヒータ14をオフ状態に維持する。更に、演算部13の流量算出部13Eは、ヒータ14による加熱が行われていない状態において演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
Further, in the third example of the clamp-on type
図5は第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の各例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図5に示す例では、ステップS10において、例えばヒータ制御部15が、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップS11Aに進む。一方、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップS11Bに進む。
上述したように、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの値が第1閾値以下の場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの値が第1閾値より大きい場合には、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
また、上述したように、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比、および、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比、および、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比が第2閾値より大きい場合には、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
FIG. 5 is a flow chart for explaining the processing executed in each example of the clamp-on type
In the example shown in FIG. 5, in step S10, for example, the
As described above, in the first example of the clamp-on type
Further, as described above, in the second example of the clamp-on type
また、上述したように、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第3例では、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合、あるいは、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できない場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第1超音波トランスデューサ11の送信部11Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合であって、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの流路A2内を透過した気中伝播波としての超音波と、第2超音波トランスデューサ12の送信部12Aから送信されて配管Aの壁部A1内を伝播した管内伝播波としての超音波とを受信した第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から、本信号を同定できる場合には、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
Further, as described above, in the third example of the clamp-on type
ステップS11Aにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態に維持する。
次いで、ステップS12Aでは、ヒータ14がオフ状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS13Aでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS12Aにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS14Aでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS13Aにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
In step S11A, the
Next, in step S12A, during the period in which the
Next, in step S13A, the propagation
Next, in step S14A, the flow
ステップS11Bにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップS12Bでは、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS13Bでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS12Bにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS14Bでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS13Bにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップS15において、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
In step S11B, the
Next, in step S12B, while the
Next, in step S13B, the propagation
Next, in step S14B, the flow
Next, in step S15, the
[第2実施形態]
以下、本発明のクランプオン式超音波流量計およびクランプオン式超音波流量計測方法の第2実施形態について説明する。
第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1と同様に構成されている。従って、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1と同様の効果を奏することができる。
[Second embodiment]
A second embodiment of the clamp-on ultrasonic flowmeter and the clamp-on ultrasonic flow measurement method of the present invention will be described below.
The clamp-on type
図6は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例の機能ブロックを示す図である。図7は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例の構成を示す図である。詳細には、図7(A)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例の主要部の概略図(Z軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図)であり、図7(B)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例の主要部をY軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図7(C)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例の主要部をX軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図6および図7に示す例では、クランプオン式超音波流量計1が、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計1は、第1超音波トランスデューサ11と、第2超音波トランスデューサ12と、演算部13と、ヒータ14と、ヒータ制御部15と、トランスデューサ制御部16と、温度センサ17A、17Bとを備えている。
FIG. 6 is a diagram showing functional blocks of a first example of the clamp-on type
In the examples shown in FIGS. 6 and 7, the clamp-on
図6および図7に示す例では、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12、ヒータ14および温度センサ17A、17Bが配置されている位置において、配管Aが水平方向(図7(B)の左右方向)に延びている。温度センサ17A、17Bは、水平方向に延びている配管Aの上下方向(図7(B)および図7(C)の上下方向)の異なる位置に配置されている。詳細には、温度センサ17Aが、配管Aの中心軸線AXよりも下側(図7(B)および図7(C)の下側)に配置され、温度センサ17Bは、配管Aの中心軸線AXよりも上側(図7(B)および図7(C)の上側)に配置されている。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, the pipe A extends in the horizontal direction (FIG. 7 (B ) in the horizontal direction). The
図6および図7に示す例では、第2超音波トランスデューサ12は、第1超音波トランスデューサ11よりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れ(図7(A)および図7(B)の右向き)の下流側(図7(A)および図7(B)の右側)に配置されている。
ヒータ14は、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12および温度センサ17A、17Bよりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れの上流側(図7(A)および図7(B)の左側)に配置されている。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, the second
The
上述したように、第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、ヒータ制御部15が、演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関値に基づいて、ヒータ14を制御する。
第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、ヒータ制御部15が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される受信信号のS/N比と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される受信信号のS/N比とに基づいて、ヒータ14を制御する。
第1実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第3例では、ヒータ制御部15が、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から本信号を同定できるか否かと、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力される本信号とノイズとを含む信号から本信号を同定できるか否かとに基づいて、ヒータ14を制御する。
一方、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、ヒータ制御部15が、温度センサ17Aによって検出された温度と、温度センサ17Bによって検出された温度とに基づいて、ヒータ14を制御する。
As described above, in the first example of the clamp-on type
In the second example of the clamp-on type
In the third example of the clamp-on type
On the other hand, in the first example of the clamp-on type
温度センサ17Aによって検出される温度と温度センサ17Bによって検出される温度とが等しい場合には、環状噴霧流の湿り蒸気が配管Aの流路A2内を流れていると推定することができる。また、温度センサ17Aによって検出される温度と温度センサ17Bによって検出される温度とが異なる場合には、層状流または波状流の湿り蒸気が配管Aの流路A2内を流れていると推定することができる。
そこで、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、温度センサ17Aによって検出される温度と温度センサ17Bによって検出される温度とが等しい場合に、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオン状態にする。その結果、ヒータ14は、配管Aの流路A2内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる環状噴霧流の湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。
また、温度センサ17Aによって検出される温度と温度センサ17Bによって検出される温度とが異なる場合には、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオフ状態にする。更に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる層状流または波状流の湿り蒸気の流量を算出する。
このようにして、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。
When the temperature detected by the
Therefore, in the first example of the clamp-on type
Further, when the temperature detected by the
Thus, in the first example of the clamp-on type
図8は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図8に示す例では、ステップS20において、例えばヒータ制御部15が、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップS21Aに進む。一方、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップS21Bに進む。
上述したように、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第1例では、温度センサ17Aによって検出された温度と温度センサ17Bによって検出された温度とが等しい場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、温度センサ17Aによって検出された温度と温度センサ17Bによって検出された温度とが異なる場合には、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
FIG. 8 is a flow chart for explaining the processing executed in the first example of the clamp-on type
In the example shown in FIG. 8, in step S20, for example, the
As described above, in the first example of the clamp-on type
ステップS21Aにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態に維持する。
次いで、ステップS22Aでは、ヒータ14がオフ状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS23Aでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS22Aにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS24Aでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS23Aにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を算出する。
In step S21A, the
Next, in step S22A, during the period in which the
Next, in step S23A, the propagation
Next, in step S24A, the flow
ステップS21Bにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップS22Bでは、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS23Bでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS22Bにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS24Bでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS23Bにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップS25において、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
In step S21B, the
Next, in step S22B, while the
Next, in step S23B, the propagation
Next, in step S24B, the flow
Next, in step S25, the
図9は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例の機能ブロックを示す図である。図10は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例の構成を示す図である。詳細には、図9(A)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例の主要部の概略図(Z軸方向のプラス側から見た概略的な水平断面図)であり、図9(B)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例の主要部をY軸方向のプラス側から見た概略的な鉛直断面図であり、図9(C)は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例の主要部をX軸方向のマイナス側から見た概略的な鉛直断面図である。
図9および図10に示す例では、クランプオン式超音波流量計1が、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測する。クランプオン式超音波流量計1は、第1超音波トランスデューサ11と、第2超音波トランスデューサ12と、演算部13と、ヒータ14と、ヒータ制御部15と、トランスデューサ制御部16と、温度センサ17Aとを備えている。
FIG. 9 is a diagram showing functional blocks of a second example of the clamp-on type
In the examples shown in FIGS. 9 and 10, the clamp-on
図9および図10に示す例では、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12、ヒータ14および温度センサ17Aが配置されている位置において、配管Aが水平方向(図10(B)の左右方向)に延びている。温度センサ17Aは、水平方向に延びている配管Aの下部(図7(B)および図7(C)の下側の部分)に配置されている。詳細には、温度センサ17Aが、配管Aの中心軸線AXよりも下側(図7(B)および図7(C)の下側)に配置されている。
In the examples shown in FIGS. 9 and 10, the piping A is positioned horizontally (as shown in FIG. left-right direction). The
図9および図10に示す例では、第2超音波トランスデューサ12は、第1超音波トランスデューサ11よりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れ(図10(A)および図10(B)の右向き)の下流側(図10(A)および図10(B)の右側)に配置されている。
ヒータ14は、第1超音波トランスデューサ11、第2超音波トランスデューサ12および温度センサ17Aよりも、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流れの上流側(図10(A)および図10(B)の左側)に配置されている。
In the example shown in FIGS. 9 and 10, the second
The
第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、ヒータ制御部15が、温度センサ17Aによって検出された温度に基づいて、ヒータ14を制御する。
In the second example of the clamp-on type
温度センサ17Aによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合には、湿り蒸気が配管Aの流路A2内を流れていると推定することができる。また、温度センサ17Aによって検出される温度が飽和蒸気相当温度以上である場合には、乾き蒸気が配管Aの流路A2内を流れていると推定することができる。
そこで、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、温度センサ17Aによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオン状態にする。その結果、ヒータ14は、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にする。更に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を算出する。
また、温度センサ17Aによって検出される温度が飽和蒸気相当温度以上である場合には、ヒータ制御部15が、ヒータ14をオフ状態にする。更に、演算部13の流量算出部13Eは、配管Aの流路A2内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。
このようにして、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量を計測することができる。
If the temperature detected by the
Therefore, in the second example of the clamp-on type
Further, when the temperature detected by the
Thus, in the second example of the clamp-on type
図11は第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例において実行される処理を説明するためのフローチャートである。
図11に示す例では、ステップS30において、例えばヒータ制御部15が、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があるか否かを判定する。ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がない場合には、ステップS31Aに進む。一方、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がある場合には、ステップS31Bに進む。
上述したように、第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の第2例では、温度センサ17Aによって検出された温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要があると判定する。一方、温度センサ17Aによって検出された温度が飽和蒸気相当温度以上である場合に、例えばヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える必要がないと判定する。
FIG. 11 is a flow chart for explaining the processing executed in the second example of the clamp-on type
In the example shown in FIG. 11, in step S30, for example, the
As described above, in the second example of the clamp-on type
ステップS31Aにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態に維持する。
次いで、ステップS32Aでは、ヒータ14がオフ状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS33Aでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS32Aにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS34Aでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS33Aにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、配管Aの流路A2内を流れる乾き蒸気の流量を算出する。
In step S31A, the
Next, in step S32A, during the period in which the
Next, in step S33A, the propagation
Next, in step S34A, the flow
ステップS31Bにおいて、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオフ状態からオン状態に切り替える。
次いで、ステップS32Bでは、ヒータ14がオン状態に維持されている期間中に、演算部13の相関値算出部13Cが、第2超音波トランスデューサ12の受信部12Bによって出力された受信信号の波形と、第1超音波トランスデューサ11の受信部11Bによって出力された受信信号の波形との相互相関値を算出する。
次いで、ステップS33Bでは、演算部13の伝播時間差算出部13Dが、ステップS32Bにおいて演算部13の相関値算出部13Cによって算出された相関ピークの位置に基づいて、伝播時間差を算出する。
次いで、ステップS34Bでは、演算部13の流量算出部13Eが、ステップS33Bにおいて演算部13の伝播時間差算出部13Dによって算出された伝播時間差などに基づいて、ヒータ14による加熱によって得られた配管Aの流路A2内の乾き蒸気の流量を、配管Aの流路A2内を流れる湿り蒸気の流量として算出する。
次いで、ステップS35において、ヒータ制御部15は、ヒータ14をオン状態からオフ状態に切り替える。
In step S31B, the
Next, in step S32B, while the
Next, in step S33B, the propagation
Next, in step S34B, the flow
Next, in step S35, the
<適用例>
第1または第2実施形態のクランプオン式超音波流量計1の演算部13の流量算出部13Eによって算出された湿り蒸気の流量を、公知の流動様式線図にプロットすることによって、配管Aの流路A2内を流れる蒸気の湿り度を把握することができる。
<Application example>
By plotting the flow rate of wet steam calculated by the flow
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態および各例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments and examples, and can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. can be added. You may combine the structure as described in each embodiment and each example which were mentioned above.
1…クランプオン式超音波流量計、11…第1超音波トランスデューサ、11A…送信部、11B…受信部、12…第2超音波トランスデューサ、12A…送信部、12B…受信部、13…演算部、13A…第1受信信号取得部、13B…第2受信信号取得部、13C…相関値算出部、13D…伝播時間差算出部、13E…流量算出部、14…ヒータ、15…ヒータ制御部、16…トランスデューサ制御部、17A、17B…温度センサ、A…配管、A1…壁部、A2…流路、AX…中心軸線
DESCRIPTION OF
Claims (13)
第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、
前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、
前記演算部は、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の波形および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の波形に対して相互相関を演算することにより得られる相関ピークの位置に基づいて、前記伝播時間差を算出し、
前記ヒータ制御部は、
前記演算部によって得られる前記相関ピークの値が第1閾値以下の場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、
前記演算部によって得られる前記相関ピークの値が前記第1閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、
クランプオン式超音波流量計。 A clamp-on ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of wet steam flowing in a pipe flow path,
a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
a second ultrasonic transducer having a second transmitting section and a second receiving section for transmitting a second ultrasonic wave and arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam;
A first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel, and the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel The flow rate of the wet steam is calculated by calculating the propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal output by a calculation unit that
a heater disposed on the upstream side of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer and heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam ;
A heater control unit that controls the heater,
The computing section computes a cross-correlation between the waveform of the first received signal output by the second receiving section and the waveform of the second received signal output by the first receiving section. calculating the propagation time difference based on the position of the correlation peak;
The heater control unit
when the value of the correlation peak obtained by the computing unit is equal to or less than a first threshold, turning the heater from an off state to an on state;
maintaining the heater in an off state when the value of the correlation peak obtained by the computing unit is greater than the first threshold;
Clamp-on type ultrasonic flowmeter.
第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、
前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、
前記ヒータ制御部は、
前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、
前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比が前記第2閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、
クランプオン式超音波流量計。 A clamp-on ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of wet steam flowing in a pipe flow path,
a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
a second ultrasonic transducer having a second transmitting section and a second receiving section for transmitting a second ultrasonic wave and arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam;
A first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel, and the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel The flow rate of the wet steam is calculated by calculating the propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal output by a calculation unit that
a heater disposed on the upstream side of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer and heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam ;
A heater control unit that controls the heater,
The heater control unit
when at least one of the signal/noise ratio of the first received signal output by the second receiving unit and the signal/noise ratio of the second received signal output by the first receiving unit is equal to or less than a second threshold; , turning the heater from off to on;
When the signal/noise ratio of the first received signal output by the second receiving unit and the signal/noise ratio of the second received signal output by the first receiving unit are greater than the second threshold, keep the heater off,
Clamp-on type ultrasonic flowmeter.
第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、
前記ヒータを制御するヒータ制御部とを備え、
前記ヒータ制御部は、
前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、
前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できる場合であって、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、
クランプオン式超音波流量計。 A clamp-on ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of wet steam flowing in a pipe flow path,
a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
a second ultrasonic transducer having a second transmitting section and a second receiving section for transmitting a second ultrasonic wave and arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam;
A first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel, and the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel The flow rate of the wet steam is calculated by calculating the propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal output by a calculation unit that
a heater disposed on the upstream side of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer and heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam ;
A heater control unit that controls the heater,
The heater control unit
The first ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the first transmitter and transmitted through the flow path, and the pipe propagated wave transmitted from the first transmitter and propagated through the wall of the pipe. If the first received signal, which is the received signal of the first ultrasonic wave, cannot be identified from the signal containing noise output by the second receiving unit that has received the output by the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave as an airborne wave that has passed through the flow path, and the in-tube wave that has been transmitted from the second transmitting unit and has passed through the wall when the second received signal, which is the received signal of the second ultrasonic wave, cannot be identified from the signal containing noise, turning the heater from the OFF state to the ON state;
The first ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the first transmission unit and transmitted through the flow path, and an in-pipe wave transmitted from the first transmission unit and propagated through the wall of the pipe When the first received signal, which is the received signal of the first ultrasonic wave, can be identified from the signal containing noise output by the second receiving unit that has received the Output by the first receiving unit that receives the second ultrasonic wave as an airborne wave that has passed through the flow path and the in-pipe wave that has been transmitted from the second transmitting unit and has passed through the wall maintaining the heater in an off state when the second received signal, which is the received signal of the second ultrasonic wave, can be identified from the signal containing noise received;
Clamp-on type ultrasonic flowmeter.
第1超音波を送信する第1送信部と第1受信部とを有する第1超音波トランスデューサと、
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出することによって、前記湿り蒸気の流量を算出する演算部と、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置され、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を加熱して乾き蒸気にするヒータと、
前記ヒータを制御するヒータ制御部と、
少なくとも第1温度センサと第2温度センサとを更に備え、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記第1温度センサおよび前記第2温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、
前記ヒータ制御部は、
前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、
前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする、
クランプオン式超音波流量計。 A clamp-on ultrasonic flowmeter for measuring the flow rate of wet steam flowing in a pipe flow path,
a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
a second ultrasonic transducer having a second transmitting section and a second receiving section for transmitting a second ultrasonic wave and arranged downstream of the first ultrasonic transducer in the flow of the wet steam;
A first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel, and the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel The flow rate of the wet steam is calculated by calculating the propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal output by a calculation unit that
a heater disposed on the upstream side of the flow of the wet steam relative to the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer and heating the wet steam flowing in the flow path to dry steam ;
a heater control unit that controls the heater ;
further comprising at least a first temperature sensor and a second temperature sensor;
The pipe extends horizontally at a position where the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged,
The first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged at different positions in the vertical direction of the pipe extending in the horizontal direction,
The heater control unit
turning on the heater when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal;
turning off the heater when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are different;
Clamp-on type ultrasonic flowmeter.
前記ヒータ制御部は、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替える、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。 After the calculation unit calculates the flow rate of the dry steam corresponding to the flow rate of the wet steam during the period in which the heater is maintained in the ON state,
the heater control unit switches the heater from an on state to an off state;
The clamp-on type ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 4.
前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えてから、予め設定された時間が経過した時に、前記ヒータをオン状態からオフ状態に切り替える、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。 The heater control unit
switching the heater from the ON state to the OFF state when a preset time has elapsed after switching the heater from the OFF state to the ON state;
The clamp-on type ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 4.
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記第1温度センサおよび前記第2温度センサは、水平方向に延びている前記配管の上下方向の異なる位置に配置され、
前記ヒータ制御部は、
前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、
前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。 further comprising at least a first temperature sensor and a second temperature sensor;
The pipe extends horizontally at a position where the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged,
The first temperature sensor and the second temperature sensor are arranged at different positions in the vertical direction of the pipe extending in the horizontal direction,
The heater control unit
turning on the heater when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal;
turning off the heater when the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are different;
The clamp-on type ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 3 .
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサが配置されている位置において前記配管は水平方向に延びており、
前記温度センサは、水平方向に延びている前記配管の下部に配置され、
前記温度センサによって検出される温度が飽和蒸気相当温度未満である場合に、前記ヒータをオン状態にし、
前記温度センサによって検出される温度が前記飽和蒸気相当温度以上である場合に、前記ヒータをオフ状態にする、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。 further comprising a temperature sensor,
The pipe extends horizontally at a position where the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are arranged,
The temperature sensor is arranged below the pipe extending in the horizontal direction,
turning on the heater when the temperature detected by the temperature sensor is less than the saturated steam equivalent temperature;
turning off the heater when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than the saturated steam equivalent temperature;
The clamp-on type ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 4 .
前記ヒータは、前記配管の中心軸線よりも下側に配置されている、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のクランプオン式超音波流量計。 The pipe extends horizontally at a position where the first ultrasonic transducer, the second ultrasonic transducer and the heater are arranged,
The heater is arranged below the central axis of the pipe,
The clamp-on type ultrasonic flowmeter according to any one of claims 1 to 8.
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号の波形および前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号の波形に対して相互相関を演算することにより得られる相関ピークを算出する第1ステップと、
前記第1ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が第1閾値以下の場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第1ステップにおいて得られる前記相関ピークの値が前記第1閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第2ステップと、
前記第2ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第3ステップと、
前記第1受信信号と前記第2受信信号との前記相関ピークに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第4ステップと、
前記第4ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第5ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。 a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
A second transmitter having a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and arranged downstream of the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe from the first ultrasonic transducer. an ultrasonic transducer;
Clamp-on ultrasonic flow measurement for measuring the flow rate of the wet steam by using the first ultrasonic transducer and a heater arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the second ultrasonic transducer. a method,
Waveform of a first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel and the first reception that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel a first step of calculating a correlation peak obtained by calculating cross-correlation with respect to the waveform of the second received signal output by the unit;
When the value of the correlation peak obtained in the first step is equal to or less than the first threshold, the heater is turned on from the OFF state, and the value of the correlation peak obtained in the first step is greater than the first threshold. a second step of keeping the heater off when the
a third step, when it is determined in the second step that the heater is to be switched from the OFF state to the ON state, the wet steam flowing through the flow path is heated by the heater to be dry steam;
A fourth step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the correlation peak between the first received signal and the second received signal. and,
a fifth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference calculated in the fourth step;
Clamp-on type ultrasonic flow measurement method.
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号の信号/ノイズ比および前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号の信号/ノイズ比の少なくとも一方が第2閾値以下である場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第2受信部によって出力される前記第1受信信号の信号/ノイズ比および前記第1受信部によって出力される前記第2受信信号の信号/ノイズ比が前記第2閾値より大きい場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する第1ステップと、
前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、
前記第1受信信号と、前記第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。 a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
A second transmitter having a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and arranged downstream of the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe from the first ultrasonic transducer. an ultrasonic transducer;
Clamp-on ultrasonic flow measurement for measuring the flow rate of the wet steam by using the first ultrasonic transducer and a heater arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the second ultrasonic transducer. a method,
The signal/noise ratio of the first reception signal output by the second receiving unit that received the first ultrasonic wave transmitted through the flow channel and the second ultrasonic wave transmitted through the flow channel When at least one of the signal/noise ratio of the second reception signal output by the first reception unit is equal to or less than the second threshold, the heater is turned on from the off state, and the a first step of keeping the heater off if the signal/noise ratio of the first received signal and the signal/noise ratio of the second received signal output by the first receiver are greater than the second threshold; and,
a second step, when it is determined in the first step that the heater is to be switched from the OFF state to the ON state, the wet steam flowing through the flow path is heated by the heater to become dry steam;
a third step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the first received signal and the second received signal;
a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference calculated in the third step;
Clamp-on type ultrasonic flow measurement method.
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータとを用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である第1受信信号を同定できない場合、あるいは、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である第2受信信号を同定できない場合に、前記ヒータをオフ状態からオン状態にし、前記第1送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第1超音波と、前記第1送信部から送信されて前記配管の前記壁部内を伝播した管内伝播波とを受信した前記第2受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第1超音波の受信信号である前記第1受信信号を同定できる場合であって、前記第2送信部から送信されて前記流路内を透過した気中伝播波としての前記第2超音波と、前記第2送信部から送信されて前記壁部内を透過した管内伝播波とを受信した前記第1受信部によって出力されるノイズを含む信号から、前記第2超音波の受信信号である前記第2受信信号を同定できる場合に、前記ヒータをオフ状態に維持する、第1ステップと、
前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、
前記第1受信信号と、前記第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。 a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave;
A second transmitter having a second transmitter and a second receiver for transmitting a second ultrasonic wave, and arranged downstream of the flow of the wet steam flowing in the flow path of the pipe from the first ultrasonic transducer. an ultrasonic transducer;
Clamp-on ultrasonic flow measurement for measuring the flow rate of the wet steam by using the first ultrasonic transducer and a heater arranged upstream of the flow of the wet steam relative to the second ultrasonic transducer. a method,
The first ultrasonic wave as an airborne wave transmitted from the first transmitter and transmitted through the flow path, and the pipe propagated wave transmitted from the first transmitter and propagated through the wall of the pipe. If the first received signal, which is the received signal of the first ultrasonic wave, cannot be identified from the signal containing noise output by the second receiving unit that received the above, or the flow transmitted from the second transmitting unit Noise output by the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave as an airborne wave that has passed through the passage and the pipe-propagating wave that has been transmitted from the second transmitting unit and has passed through the wall. When the second received signal, which is the received signal of the second ultrasonic wave, cannot be identified from the signal containing noise output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave as an airborne wave and an in-pipe propagating wave transmitted from the first transmitting unit and propagated in the wall of the pipe When the first received signal, which is the received signal of the first ultrasonic wave, can be identified from the signal including the Reception of the second ultrasonic wave from a signal containing noise output by the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave and the in-pipe propagation wave transmitted from the second transmitting unit and transmitted through the wall. a first step of keeping the heater off if the second received signal can be identified as a signal;
a second step, when it is determined in the first step that the heater is to be switched from the OFF state to the ON state, the wet steam flowing through the flow path is heated by the heater to become dry steam;
a third step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the first received signal and the second received signal;
a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference calculated in the third step;
Clamp-on type ultrasonic flow measurement method.
第2超音波を送信する第2送信部と第2受信部とを有し、前記第1超音波トランスデューサよりも配管の流路内を流れる湿り蒸気の流れの下流側の、前記配管に配置されている第2超音波トランスデューサと、
前記第1超音波トランスデューサおよび前記第2超音波トランスデューサよりも前記湿り蒸気の流れの上流側に配置されているヒータと、少なくとも第1温度センサと第2温度センサと、を用いることによって、前記湿り蒸気の流量を計測するクランプオン式超音波流量計測方法であって、
前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが等しい場合に、前記ヒータをオン状態にし、前記第1温度センサによって検出される温度と前記第2温度センサによって検出される温度とが異なる場合に、前記ヒータをオフ状態にする第1ステップと、
前記第1ステップにおいて前記ヒータをオフ状態からオン状態に切り替えると判定された場合に、前記流路内を流れる前記湿り蒸気を、前記ヒータによって加熱して乾き蒸気にする第2ステップと、
前記流路内を透過した前記第1超音波を受信した前記第2受信部によって出力される第1受信信号と、前記流路内を透過した前記第2超音波を受信した前記第1受信部によって出力される第2受信信号とに基づいて、前記第1超音波の伝播時間と前記第2超音波の伝播時間との差分である伝播時間差を算出する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて算出された前記伝播時間差に基づいて前記湿り蒸気の流量を算出する第4ステップとを備える、
クランプオン式超音波流量計測方法。 a first ultrasonic transducer having a first transmitter and a first receiver for transmitting a first ultrasonic wave arranged in a pipe extending in a horizontal direction ;
It has a second transmitter and a second receiver that transmit a second ultrasonic wave, and is arranged in the pipe on the downstream side of the flow of wet steam flowing in the flow path of the pipe from the first ultrasonic transducer. a second ultrasonic transducer,
By using a heater positioned upstream of the wet steam flow relative to the first and second ultrasonic transducers, and at least a first temperature sensor and a second temperature sensor , the wetness A clamp-on type ultrasonic flow measurement method for measuring the flow rate of steam,
When the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are equal, the heater is turned on, and the temperature detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are turned on. a first step of turning off the heater if the temperature detected by
a second step, when it is determined in the first step that the heater is to be switched from the OFF state to the ON state, the wet steam flowing through the flow path is heated by the heater to become dry steam;
A first reception signal output by the second receiving unit that has received the first ultrasonic wave that has passed through the flow channel, and the first receiving unit that has received the second ultrasonic wave that has passed through the flow channel a third step of calculating a propagation time difference, which is the difference between the propagation time of the first ultrasonic wave and the propagation time of the second ultrasonic wave, based on the second received signal output by ;
a fourth step of calculating the flow rate of the wet steam based on the propagation time difference calculated in the third step;
Clamp-on type ultrasonic flow measurement method.
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