JPH02280010A - Vortex flowmeter - Google Patents

Vortex flowmeter

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JPH02280010A
JPH02280010A JP1100592A JP10059289A JPH02280010A JP H02280010 A JPH02280010 A JP H02280010A JP 1100592 A JP1100592 A JP 1100592A JP 10059289 A JP10059289 A JP 10059289A JP H02280010 A JPH02280010 A JP H02280010A
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karman vortex
vortex
flow rate
pressure
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Yutaka Inada
豊 稲田
Hiroshi Yoshikura
博史 吉倉
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Tokico Ltd
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Tokico Ltd
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Abstract

PURPOSE:To eliminate a Karman vortex caused by the variation of a condition of a flow such as a pump condition by correcting a pulse signal being proportional to the period of the Karman vortex with a correcting signal for discriminating the condition of the flow. CONSTITUTION:Pressure detectors 10, 11 are provided on the upstream and the downstream of a vortex generating body 4, and their signals are converted to pressure signals S3, S4 by pressure signal converters 12, 13, and supplied to a correcting signal computing element 14. The computing element 14 calculates a correcting signal S5, based on the information of pipe pressure, a pulsating component, etc., obtained from the signals S3, S4 and supplies it to a flow rate computing element 9. The computing element 9 corrects a pulse signal S2 being proportional to the period of the Karman vortex 5 by the correcting signal S5, and thereafter, outputs a signal S6 for showing a pipe flow rate. Therefore, the variation of the period of the Karman vortex caused by the variation of a pump condition, a piping condition, etc., is eliminated, and the measurement can be executed with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、管路に設けた渦発生体により流体中に生成さ
れるカルマン渦の周期から前記流体の流量を求めるカル
マン渦流量計に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a Karman vortex flowmeter that determines the flow rate of a fluid from the period of a Karman vortex generated in a fluid by a vortex generator provided in a pipe. It is.

「従来の技術」 従来の渦流m計として下記の方式のものが知られている
"Prior Art" The following system is known as a conventional eddy current meter.

■ 特開昭54−69474号に記載されているように
、流路中に設けられた渦発生体により生成されるカルマ
ン渦により渦発生体自身に発生する交番応力をその内部
に設けられた圧電素子により検出し、検出された応力か
ら前記カルマン渦の周期を測定するとともに、その周期
が流体の流速に比較することから前記流体の流量を求め
るようにしたカルマン渦流量計。
■ As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-69474, the alternating stress generated in the vortex generator itself due to the Karman vortex generated by the vortex generator installed in the flow path is absorbed by a piezoelectric device installed inside the vortex generator. A Karman vortex flow meter which measures the period of the Karman vortex from the stress detected by an element, and determines the flow rate of the fluid by comparing the period with the flow velocity of the fluid.

■ 特公昭48−17010に記載されているように、
管路に超音波を放射し、その伝搬時間がカルマン渦(流
路中の渦発生体により生成される)により変化すること
を利用して、前記カルマン渦の周期を測定し、同様に流
量を求めるようにしたカルマン渦流量計。
■ As stated in Special Publication No. 48-17010,
Ultrasonic waves are radiated into the pipe, and the period of the Karman vortex is measured by utilizing the fact that the propagation time changes due to the Karman vortex (generated by a vortex generator in the flow channel), and the flow rate is similarly measured. A Karman vortex flow meter that was designed to be used.

「発明が解決しようとする課題」 しかし、前記カルマン渦の周期は、管路内を流れる流体
の流量のみならず、ポンプの仕様、配管径、バルブの位
置などの条件によって決定される流れの状態によっても
変化するから、設置条件あるいは使用条件の相異により
前記諸条件が変化することにより、測定精度が低下する
とともに再現性がわるくなるという問題点があった。
``Problem to be solved by the invention'' However, the period of the Karman vortex is determined not only by the flow rate of the fluid flowing in the pipe, but also by conditions such as pump specifications, pipe diameter, valve position, etc. Therefore, there is a problem in that the measurement accuracy and reproducibility deteriorate when the various conditions change due to differences in installation conditions or usage conditions.

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、流れの条
件の変化にかかわらず所定の測定精度を維持し得る流量
計を得ることを目的とするものである。
The present invention was proposed in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a flowmeter that can maintain a predetermined measurement accuracy regardless of changes in flow conditions.

「課題を解決するための手段」 上記問題点を解決するため、本発明は、管路に配設され
た渦発生体により流体中に生成されるカルマン渦の周期
が前記流体の流速に比例することを利用して流体の流量
を測定するカルマン渦流量計において、前記カルマン渦
の周期を検出してカルマン渦周期信号を出力する第1の
検出器と、前記渦発生体の前後の圧力変化を検出する第
2の検出器と、該第2の検出器から供給される圧力信号
から流れの条件を判別して判別結果に対応する補正信号
を出力する補正信号演算器と、前記第1の検出器から供
給されるカルマン渦周期信号と定数とから流量信号を算
出するとともに前記補正信号によって前記定数を制御す
る流量演算器とを設けるようにしたものである。
"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the present invention provides that the period of the Karman vortex generated in a fluid by a vortex generator disposed in a pipe is proportional to the flow velocity of the fluid. A Karman vortex flow meter that measures the flow rate of a fluid by utilizing this phenomenon includes a first detector that detects the period of the Karman vortex and outputs a Karman vortex period signal, and a first detector that detects the period of the Karman vortex and outputs a Karman vortex period signal; a second detector for detection; a correction signal calculator for determining flow conditions from the pressure signal supplied from the second detector and outputting a correction signal corresponding to the determination result; and the first detection A flow rate calculator is provided which calculates a flow rate signal from a Karman vortex periodic signal and a constant supplied from the device and controls the constant by the correction signal.

「作用」 上記構成であると、第1の検出器から得られた圧力変化
の情報に基づいて流れの条件の変化を検知するとともに
、条件の変化に応じて出力される補正信号により、定数
の値を変更することができる。
"Operation" With the above configuration, a change in flow conditions is detected based on the information on the pressure change obtained from the first detector, and a correction signal output according to the change in conditions is used to adjust the constant. Value can be changed.

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。"Example" Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図符号lは被測定配管中に直列に挿入される管路で
ある。この管路1の中心を介して対向する2点には、そ
れぞれ超音波発信器2および超音波受信器3が設けられ
ている。これらの発信器2および受信器3より上流側の
位置には流れと交差する柱状をなす渦発生体4が設けら
れて、その後流側の管内流体にカルマン渦5を積極的に
発生させるようになっている。
Reference numeral 1 in FIG. 1 indicates a pipe line inserted in series into the piping to be measured. An ultrasonic transmitter 2 and an ultrasonic receiver 3 are provided at two points facing each other across the center of the conduit 1, respectively. A column-shaped vortex generator 4 that intersects with the flow is provided at a position upstream of these transmitters 2 and receivers 3, so as to actively generate a Karman vortex 5 in the fluid in the pipe on the downstream side. It has become.

前記超音発信器2は、駆動回路6から出力されるドライ
ブ信号により駆動されて管内流体へ超音波7を伝搬させ
、また、管内流体中を伝搬した超音波7は、カルマン渦
5と接触することにより(1γ相変調された後、超音波
受信器3に検出されてカルマン渦情報を持った超音波信
号Slへと変換される。
The ultrasonic transmitter 2 is driven by a drive signal output from a drive circuit 6 to propagate an ultrasonic wave 7 to the fluid in the tube, and the ultrasonic wave 7 propagated in the fluid in the tube comes into contact with the Karman vortex 5. (After being subjected to 1γ phase modulation, it is detected by the ultrasonic receiver 3 and converted into an ultrasonic signal Sl having Karman vortex information.

この超音波信号Slは、前記ドライブ信号S’1ととも
にカルマン渦周期検出器8に人力され、位相復調される
ことにより、カルマン渦信号が取り出され、更に波形整
形されて、前記カルマン渦5の周期に比例したパルス信
号S2として流量演算器9へ供給される。
This ultrasonic signal Sl is manually input to the Karman vortex period detector 8 together with the drive signal S'1, and is phase demodulated to extract a Karman vortex signal, which is further waveform-shaped to obtain the period of the Karman vortex 5. is supplied to the flow rate calculator 9 as a pulse signal S2 proportional to .

一方、前記渦発生体4の上流側よび下流側には、管内流
体の圧力に応じた電気信号を出力する圧力検出器10お
よび11がそれぞれ設けられており、これら圧力検出器
lOおよび11からの信号は、圧力信号変換器12・1
3によってそれぞれ圧力信号S3.S4に変換されて、
補正信号演算器14に供給されている。そして補正信号
演算器14では、前記圧力信号S3.S/Iから得られ
る管内圧力、脈動成分、渦発生体前後の圧力差等の情報
に基づいて補正信号S5を算出し、前記流量演算器9へ
供給している。
On the other hand, pressure detectors 10 and 11 are provided on the upstream and downstream sides of the vortex generator 4, respectively, for outputting electrical signals according to the pressure of the fluid in the pipe. The signal is a pressure signal converter 12.1
3 respectively, the pressure signal S3. Converted to S4,
The signal is supplied to a correction signal calculator 14. Then, in the correction signal calculator 14, the pressure signal S3. A correction signal S5 is calculated based on information such as the pipe internal pressure, pulsation component, and pressure difference before and after the vortex generator obtained from the S/I, and is supplied to the flow rate calculator 9.

さらに流量演算器9は、前記カルマン渦周期パルス信号
S2を前記補正信号S5に基づいて補正した後、補正さ
れたカルマン渦周期から管路内の流体の流速(流ff1
)を示す信号S6を出力する。すなわち上記流量演算2
′A9にあっては、供給されるパルスS2とメータ定数
(パルス数#りCなる補正係数とを演算して流量信号S
6を得る一方、前記メータ定数Cを前記補正信号S5に
バづいて制御することにより流れの変化に対応して正確
な流mを算出するようになっている。
Furthermore, after correcting the Karman vortex period pulse signal S2 based on the correction signal S5, the flow rate calculator 9 calculates the flow velocity of the fluid in the pipe (flow ff1) based on the corrected Karman vortex period.
) is output. In other words, the above flow rate calculation 2
'A9 calculates the supplied pulse S2 and a meter constant (the number of pulses/C), and calculates the flow rate signal S.
6, and by controlling the meter constant C based on the correction signal S5, an accurate flow m can be calculated in response to changes in the flow.

上記メータ定1cは、ポンプ条件および配管条件によっ
て第2図に示すように変化する。また第3図ないし第5
図には第2図中の条件1,2.3に相当する条件の配管
系が示されている。
The meter constant 1c changes as shown in FIG. 2 depending on the pump conditions and piping conditions. Also, Figures 3 to 5
The figure shows a piping system under conditions corresponding to conditions 1 and 2.3 in FIG.

◎条件1 容量の小さいポンプp1を使用し、このポンプP1の吐
出側に整流管A1配管10D、および、第1図に示す構
成の渦流m計Fを直列に設け、さらに、渦流m計Fの下
流側の配管20D(20DはIODの2倍の管径を表す
)に設けられたバルブVによって流量制御を行なう。
◎Condition 1 A small-capacity pump p1 is used, and the rectifier pipe A1 piping 10D and the eddy current meter F having the configuration shown in Fig. 1 are installed in series on the discharge side of the pump P1. The flow rate is controlled by a valve V provided on the downstream pipe 20D (20D represents a pipe diameter twice that of the IOD).

◎条件2 上記ポンプPlより容量の大きなポンプP2を使用し、
整流管Aの上流の符号40D(40Dは10I)の4倍
の管径を表す)で示す配管に設けられたバルブ■で流量
制御を行なう。
◎Condition 2: Use pump P2 with a larger capacity than the above pump Pl,
The flow rate is controlled by a valve (2) installed in the pipe upstream of the rectifier pipe A, indicated by the symbol 40D (40D represents a pipe diameter four times larger than 10I).

◎条件3 上記条件2の場合と同容↑のポンプP2を使用し、整流
管への下流の配管20Dに設けられたバルブ■を使用し
て流量制御を行う。
◎Condition 3 A pump P2 with the same capacity ↑ as in the case of Condition 2 above is used, and the flow rate is controlled using the valve ■ provided in the downstream piping 20D to the rectifier pipe.

の各条件において、バルブ■を操作して流量を制御しつ
つ流m計のメータ定数Cの特性を求めると、条件1では
、第2図に示したように流量が少なくなるにしたがって
メータ定数Cが上昇する。また条件2ではその上昇が小
さくなり、条件3では逆に下降する。これらのことは、
同じ渦流量計を使用しても、前記のような条件の違いに
より、同−流m点で出力されるカルマン渦周期が異なる
ことを示している。
Under each condition, the characteristics of the meter constant C of the current m meter are determined while controlling the flow rate by operating the valve ■. Under condition 1, as the flow rate decreases, the meter constant C increases as shown in Figure 2. rises. Furthermore, under condition 2, the increase becomes smaller, and under condition 3, it decreases. These things are
This shows that even if the same vortex flow meter is used, the Karman vortex period output at point m of the same flow differs due to the difference in conditions as described above.

そして、渦発生柱の上下流にそれぞれ設けられた圧力検
出器10.11により各条件毎に管内圧力の状態を測定
すると、同−流m点においても条件の変化によって、圧
力、脈動成分、上下流での圧力差等の圧力情報が異なる
ことがわかった。
When the pressure detectors 10 and 11 installed upstream and downstream of the vortex generating column measure the state of the pipe pressure under each condition, the pressure, pulsation component, and It was found that the pressure information such as the pressure difference downstream was different.

したがって、流れの条件を種々に設定してメータ定数C
を求めるとともに、その条件において圧力を測定してお
けば、前記圧力検出2710.11から得られた圧力情
報s2.s3に基づいて補正信号演算器14にいずれの
条件か(例えば実施例における1〜3のいずれの条件か
)を判断させ、判断結果を補正信号S5として流量演算
器9に供給することにより、流量演算器9において適正
なメータ定数Cを設定して(あるいは、予め条件毎に多
数記惚されたメータ定数曲線から最適なものを選択して
)常に正確な測定値が得られるカルマン渦流量計を実現
することができた。
Therefore, by setting various flow conditions, the meter constant C
If the pressure is determined and the pressure is measured under that condition, the pressure information s2. obtained from the pressure detection 2710.11 can be obtained. s3, the correction signal calculator 14 determines which condition (for example, any of conditions 1 to 3 in the embodiment) and supplies the determination result to the flow rate calculator 9 as a correction signal S5. By setting an appropriate meter constant C in the calculator 9 (or by selecting the optimal one from a number of meter constant curves prepared in advance for each condition), a Karman vortex flowmeter that always provides accurate measurement values can be created. I was able to make it happen.

なお、上記実施例においては、圧力検出器を渦発生体の
上下流2箇所に設置する方法として説明したが、更に多
数個設置してもよく、要はメータ定数Cの変化の要因と
なる流れの状態を表す圧力情報が得られるよう配設され
ていれば良い。
In the above embodiment, a method was explained in which pressure detectors are installed at two locations upstream and downstream of the vortex generator, but a larger number may be installed, and in short, the flow that causes the change in the meter constant C It suffices if the arrangement is such that pressure information representing the state can be obtained.

また、」二記実施例では、カルマン渦周期を超音波の位
相変化を用いて、測定することにより、流量に対応した
信号を得る方式について説明したが、この方式に代えて
、振幅変化あるいは周波数変化等を用いる方式を採用し
、超音波以外の圧電素子、静電容量、熱線等のセンサを
用いてカルマン渦を検出する場合にも適用し得ることは
明らかである。
In addition, in the second embodiment, a method was explained in which a signal corresponding to the flow rate is obtained by measuring the Karman vortex period using a phase change of ultrasonic waves, but instead of this method, an amplitude change or a frequency It is clear that the present invention can also be applied to detecting Karman vortices by adopting a method using changes, etc., and using sensors other than ultrasonic waves, such as piezoelectric elements, capacitance, heat rays, etc.

「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、カルマ
ン渦の生成に影響を与える流れの状態の変化を圧力測定
を介して検知することができるので、ポンプ条件、配管
条件等の変化によるカルマン渦周期の変化を除去して、
高い精度でかつ再現性よ(計測することができるという
効果を奏する。
"Effects of the Invention" As is clear from the above explanation, according to the present invention, changes in the flow state that affect the generation of Karman vortices can be detected through pressure measurement. By removing changes in the Karman vortex period due to changes in conditions,
It has the effect of being able to measure with high precision and reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は渦流量
計のブロック図、第2図は流量とメータ定数との関係を
配管条件毎に示す図表、第3図ないし第5図は条件1〜
3の配管の構成をそれぞれ示す配管図である。 l・・・・・・配管、2・・・・・・発信器、3・・・
・・・受信器、4・・・・・・渦発生体、5・・・・・
・カルマン渦、6・・・・駆動回路、7・・・・・・超
音波、8・・・・・・カルマン渦周波数検出器、9・・
・・・・流量演算器、IO・11・・・・圧力検出器、
12・13・・・・・圧力信号演算器、14・・・・・
・補正信号演算器。 出願人  ト キ コ 株式会社
The drawings show one embodiment of the present invention; Fig. 1 is a block diagram of a vortex flow meter, Fig. 2 is a chart showing the relationship between flow rate and meter constant for each piping condition, and Figs. 3 to 5. is condition 1~
3 is a piping diagram showing the configuration of piping in No. 3. FIG. l... Piping, 2... Transmitter, 3...
...Receiver, 4... Vortex generator, 5...
・Karman vortex, 6...drive circuit, 7...ultrasonic wave, 8...karman vortex frequency detector, 9...
...Flow rate calculator, IO・11...Pressure detector,
12・13... Pressure signal calculator, 14...
・Correction signal calculator. Applicant Tokico Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 管路に配設された渦発生体により流体中に生成されるカ
ルマン渦の周期が前記流体の流速に比例することを利用
して流体の流量を測定するカルマン渦流量計において、
前記カルマン渦の周期を検出してカルマン渦周期信号を
出力する第1の検出器と、前記渦発生体の前後の圧力変
化を検出する第2の検出器と、該第2の検出器から供給
される圧力信号から流れの条件を判別して判別結果に対
応する補正信号を出力する補正信号演算器と、前記第1
の検出器から供給されるカルマン渦周期信号と定数とか
ら流量信号を算出するとともに前記補正信号によって前
記定数を制御する流量演算器とからなることを特徴とす
る渦流量計。
In a Karman vortex flowmeter that measures the flow rate of a fluid by utilizing the fact that the period of a Karman vortex generated in a fluid by a vortex generator disposed in a pipe is proportional to the flow velocity of the fluid,
a first detector that detects the period of the Karman vortex and outputs a Karman vortex periodic signal; a second detector that detects a pressure change before and after the vortex generating body; a correction signal calculator that discriminates flow conditions from the pressure signal generated and outputs a correction signal corresponding to the discrimination result;
A vortex flowmeter comprising: a flow rate calculator that calculates a flow rate signal from a constant and a Karman vortex periodic signal supplied from the detector, and controls the constant using the correction signal.
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