JPH0124611Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電磁流量計を配設した配管系統にお
いて、電磁流量計の流量特性検定から配管の破損
の有無、程度を検出する電磁流量計による配管の
破損検出装置に関する。

電磁流量計は被測定流体に直流磁界を作用させ
たとき、この流体に生じる起電力を利用するもの
であるから、非導電性流体例えば空気、酸素など
の気体及び油などには適用できない。更に導電性
流体例えば水などの流量を測定する場合でも、導
電性流体の流れのなかに非導電性流体が混入した
場合には非導電性流体の混入の影響は出ず、導電
性流体だけの流れの量としてしか測定できないと
されていた。

このため、例えば高炉冷却ステーブ、高炉羽
口、熱風弁を冷却する系統に電磁流量計を配設す
るような場合に、これら被冷却体の破損に起因す
る外部への冷却水漏洩の場合には、流量の減少と
なつて表われるのでその漏洩を検出できるが、逆
に冷却水内に非導電性流体である高温、高圧空気
が混入した場合には冷却水流量の増加とはならな
いとされるため、熱風弁などの高圧空気（高圧非
導電性流体）の雰囲気中に例えば管などを配設し
て管内部に高圧空気よりも低い圧力の水（導電性
流体）を流す装置において、当該者の破損を検出
する装置として電磁流量計は適用し得ないとされ
ていた。

また仮りに、当該装置に電磁流量計を適用して
もその精度は疑問とされていた。つまり、電磁流
量計による測定値の変化が、実際の破損の大きさ
とどのように対応するのか全く不明であつた。ま
た電磁流量計の上記特性を検定する場合には、通
常は電磁流量計を現地から取外して工場で検定す
るしか手段がなく、実際に電磁流量計を使用して
いる系の条件と適合した結果が得られないという
不都合があつた。しかし、最近本考案者等の実験
によれば、導電性流体中に非導電性流体が混入し
ても電磁流量計で正確に測定できることが確かめ
られた。

そこで、本考案は、電磁流量計を配設した配管
系統において、導電性流体配管３の下流側に電磁
流量計４を介装し、上記配管３の上流側に導電性
流体の電磁流量計１４を介装し、前記電磁流量計
４の上流側の配管３に分岐管５を接続し、この分
岐管５と前記電磁流量計１４との間なる配管３中
に被冷却体１５を介装し、前記分岐管５中にしや
断弁６を設け、このしや断弁６を通した分岐管５
の端部を２方向に分岐し、その一方には、しや断
弁７と非導電性流体の流量計８とが介装され、か
つ前記導電性流体よりも高圧の非導電性流体の供
給管９を接続し、他方には、しや断弁１１と導電
性流体の流量計１２とが介装された導電性流体の
放出管１３を接続し、前記電磁流量計１４，１４
の値および前記流量計８，１２の値を比較演算す
る演算装置１６を設け、非導電性流体の混入量、
外部への漏出量及び配管の供給流量とそれらに対
応する電磁流量計の指示値の変化とから、前記配
管系の破損の有無及び程度を常に正確に検出でき
るようにした電磁流量計による配管の破損検出装
置を提供することを目的とする。

以下図面を参照して本考案実施例を説明する。
尚、以下の説明で、導電性流体としては水、非導
電性流体としては空気を用いている。本考案の基
本構成を示す第１図で、１は水源、２は水の供給
設備としての例えばポンプ、３はこのポンプ２の
吐出側に結合された水供給配管、そして４はこの
配管３の途中に配設された電磁流量計、１７は水
の圧力計である。この水配管系において、電磁流
量計４の上流側の水配管３に分岐管５を接続し、
この分岐管５のしや断弁６を通した端部を更に２
方向に分岐し、一方には途中にしや断弁７、空気
流量計８を設けた空気供給管９により水配管３の
水の圧力よりも高い圧力を持つた空気の供給源１
０を連通し、他方にはしや断弁１１、流量計１２
を途中に設けた水放出管１３を接続する。１８
は、空気の供給源１０における空気の圧力計であ
る。

上記構成において、通常時、しや断弁６を閉弁
し分岐管５を閉止して水配管３側に水を流すと、
その時の水の流量が電磁流量計４に指示される
が、この状態にて、つまり水の供給量を一定とし
てしや断弁６と７を開弁すると、水の圧力よりも
空気供給源１０の空気圧が高いので空気供給源１
０内の空気は空気流量計８を経て水配管３内に流
入して水に混入する。このときの空気流量計８の
流量指示値を縦軸に、また電磁流量計４の指示値
の変化を横軸にとつてその対応を検定した結果を
第３図に示す。

第３図から明らかなように、空気の混入量と電
磁流量計の流量指示値とには一定の関係があり、
従来言われていた導電性流体中に非導電性流体が
混入しても電磁流量計の流量指示は変化しないと
いう定説は誤りであることがわかる。即ち、空気
吹込量を変化させた場合、その変化に略比例して
流量指示値が変化しており、これから水配管３中
に空気が流入した場合でも電磁流量計で正確に測
定できることがわかる。尚、図から流量計８によ
つて測定された空気吹込量が10／分の場合、電
磁流量計４における測定値を、水量を差引いた空
気量で表示したとき15／分混入したことになる
が、これは吹き込まれた空気が膨張して体積が増
えたためである。

また第２図は、しや断弁７を閉弁したのちしや
断弁１１を開弁し、水配管３内の水の一部を分岐
管５、放出管１３及び流量計１２を経て外部に漏
出させたときの流量計１２の指示値を縦軸に、電
磁流量計４の指示値の変化を横軸にとつてその対
応を検定したものであり、電磁流量計４の指示値
は供給水量から流量計１２にて実測された放出水
量を差引いた量と一致する。

以上のことから次のことがわかる。即ち、水配
管３中に空気が混入した場合でも、水配管３の供
給水量がわかつていれば、電磁流量計４の指示値
を水配管３の供給水量から減算することで水配管
系の破損の有無を検出することができる。また前
記により破損が検知されたとき、更にその破損の
程度まで検出したいときは、圧力計１７，１８の
値と、水配管３へ空気を吹き込んだときの吹き込
み空気量と電磁流量計４の指示値から求まる混入
空気量とを用いて、予め求められている空気吹き
込み量と開口部断面積との関係から、一般的に下
記式により熱風弁などの破損程度を推定すること
ができる。

但し、 Ａ：破損断面積［m²］Po：混入空気の圧力
［Kg／m²］ ΔQo：混入空気量［m³／ｓ］Ｐ：水の圧力
［Kg／m²］ Ｋ：空気の断熱膨張係数（＝1.4） ρo：混入空気の密度［Kg・S²／ｍ⁴］ そして、流量計１２によつて求まる放出水量と
電磁流量計４の指示値とを定期的にチエツクして
おけば、電磁流量計４における空気混入量の指示
値が正確なものかどうか把握することができる。

但し、この場合、流量計１２は常に較正を行つ
ておき、正確な流量計としておく。

次に第４図で本考案の具体的構成例を説明す
る。尚、この第４図で、第１図と同一部分には同
符号を付し、特に必要のない限りそれらの説明は
省略する。この第４図では、電磁流量計４の上流
側の水配管３に供給水量計測用の電磁流量計１４
を、又この電磁流量計１４と分岐管５との間に熱
風弁などの被冷却体１５を夫々配置しており、更
に演算装置１６を設け、この演算装置１６に前記
電磁流量計４及び１４の指示値を入力して（電磁
流量計１４の指示値）−（電磁流量計４の指示値）
＝ΔQwを計算させると共に、この演算装置１６
に空気流量計８の指示値Q₁と放出水量用流量計
１２の指示値Q₂も入力するよう構成してある。

次に作用を説明する。いま、便宜上、水配管３
には例えば圧力3.5Kg／cm²、流量60m³／Ｈの水を
供給し、又被冷却体である熱風弁１５は圧力5.5
Kg／cm²、温度1000℃の熱風をしや断するものとす
る。従つて、破損のない状態では電磁流量計４と
14の指示値は共に60m³／Ｈを示すのでΔQw＝０
である。

さて、この第４図で、通常はしや断弁６を閉弁
し分岐管５を閉止した状態で前記ΔQwの変化を
監視することにより被冷却体１５の破損を検知す
る。ここで、例にΔQwが５／minの増加を示
したとすれば、水配管３の破損により熱風の混入
が生じたと判断されるので、その場合の破損断面
積を求めるために、しや断弁６と７を開弁し、水
配管３中に例えば圧力5.5Kg／cm²、流量10／
minΔQ₁の空気を吹き込む。この場合、破損がな
い状態であれば電磁流量計４の指示値は前述の第
３図の関係から15／minと指示されるが、実際
の指示値は20／minを示した場合、５／min
の熱風混入があつたことを正確に検出できたこと
になる。

こうして破損の有無を検知するが、更にその破
損の程度までを検知するときは、前記流量計１
４，４，１２，８の他に、圧力計１７の指示値を
基にし、(1)式からこの熱風混入量ΔQH＝５／
minに基づき推定すると、Ａで表される破損断面
積m²＝0.4×10^-6であり、0.4mm²程度の軽微な破
損であることがわかる。但し、(1)式において、
Ｋ：1.4，Po：5.5Kg／cm²（55000Kg／m²），Ｐ：
3.5Kg／cm²（35000Kg／m²），ρo：0.676（Kg・s²／ｍ
^４）とした。

また熱風混入量を空気混入量とし、ΔQ₀＝
ΔQH：５／min（0.00008m³／ｓ）とした。この
例の場合、破損断面積は0.4mm²程度と極く軽微な
ので、適当な折りに補修をすればよいが、破損の
程度によつては即補修、取替えを行なうことはい
うまでもない。

次に、演算された前記ΔQH（＝ΔQ₀）が正確は
否か、ということであるが、これは定期的にしや
断弁６と１１を開弁してそのときの流量計１２と
電磁流量計４，１４の値を比較することで確認で
きる。実例として、週１回、圧力3.5Kg／cm²、流
量10／min（ΔQ₂）の水を放出管１３に流し流
量計１２と電磁流量計４，１４の比較を行ない精
度を確認した。

上記実施例では、電磁流量計４で破損の有無を
検出してのち空気吹込みを行なつて破損の程度を
推定するようにしたが、しや断弁６，７，１１を
手動若しくは遠隔操作などで定期的に開弁し、流
量計８，１２の値と電磁流量計４，１４との値を
常に比較するようにしておけば、破損の有無及び
その程度を更に迅速且つ正確に検出することがで
きる。また被冷却体として高炉付属熱風炉の熱風
弁について述べたが、高炉冷却用ステーブ、高炉
羽口などにも適用できる。

以上記載の本考案によれば、導電性流体中に非
導電性流体が混入した場合でも電磁流量計でこれ
を正確に検出することができることから、高温、
高圧の熱風にさらされる熱風弁等の非導電性流体
を制御する機器の冷却水配管における破損の有無
及び程度を正確、迅速に検出することができる電
磁流量計による配管の破損検出装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の基本的構成を示す系統
図、第２図及び第３図は第１図にて配管から外部
漏洩を生じた場合、又空気混入が生じた場合の
夫々電磁流量計の流量特性図、第４図は同実施例
の具体例を示す系統図である。 ２……ポンプ、３……水配管、４，１４……電
磁流量計、５……分岐管、６，７，１１……しや
断弁、８……空気流量計、９……空気供給管、１
０……空気供給源、１２……流量計、１３……水
放出管、１５……被冷却体、１６……演算装置、
１７……水の圧力計、１８……空気の圧力計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電磁流量計を配設した配管系統において、導電
   性流体配管３の下流側に電磁流量計４を介装し、
   上記配管３の上流側に導電性流体の電磁流量計１
   ４を介装し、前記電磁流量計４の上流側の配管３
   に分岐管５を接続し、この分岐管５と前記電磁流
   量計１４との間なる配管３中に被冷却体１５を介
   装し、前記分岐管５中にしや断弁６を設け、この
   しや断弁６を通した分岐管５の端部を２方向に分
   岐し、その一方には、しや断弁７と非導電性流体
   の流量計８とが介装され、かつ前記導電性流体よ
   りも高圧の非導電性流体の供給管９を接続し、他
   方には、しや断弁１１と導電性流体の流量計１２
   とが介装された導電性流体の放出管１３を接続
   し、前記電磁流量計４，１４の値および前記流量
   計８，１２の値を比較演算する演算装置１６を設
   けたことを特徴とする電磁流量計による配管の破
   損検出装置。