JPH05296815A - 流量計測制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、流路状況が変化しても、多数の不
審流量計を適宜校正しながら正確に流体の流量を測定
し、流路全体にわたって高精度、かつ、信頼性の高いシ
ステムを実現することにある。 【構成】 流路の要所要所に不審流量計２１を設けた流
量計測制御システムにあって、各不審流量計２１の上流
側および下流側の何れか一方または両方にバルブ２２
ａ，２２ｂを設け、また当該バルブの上流側と下流側と
の間にバイパス流路２４を設けて基準流量を測定する基
準装置２５ａを設け、前記バルブの閉時に不審流量計２
１出力と基準装置出力とを比較しながら校正用検量線を
作成し、以後、流路状況の変化を考慮しつつ周期的また
は適宜な時期に各不審流量計２１に対応する校正用検量
線を修正することにより、流路全体の流量を高精度に測
定する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流路の構成材質，形態
等の構成条件や流路の沈殿物，錆等の外的条件によって
変化する偏流、旋流等に起因する誤差を校正する機能を
有する流量計測制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、管路，開路等の流路の流量を
測定するために種々の流量計が使用されているが、これ
ら流量計の測定精度は全て流量計製造メーカのカタロ
グ，取扱い説明書に記載される表示値に依存しており、
製造メーカと使用者との信頼関係の上に成り立ってい
る。

【０００３】しかし、実際のプラントに流量計を取り付
けた場合、その流路の壁の表面状態，沈殿物，曲り，流
路内の挿入物等の状況により、メーカカタログの許容精
度以外に数％〜数１０％の誤差を伴うことが多い。従っ
て、実プラントに流量計を取り付けた状態で正確な校正
を行わなければ、高精度な測定が望めないことが多い。
そこで、ここでは誤差の発生状況について説明し、本発
明システムの開発の重要性を訴えることとする。

【０００４】すなわち、その昔、水道分野では、専らベ
ンチューリー（差圧）式流量計が使われていたが、昭和
４０（１９６５）年頃から電磁流量計が全国的に採用さ
れることになり、その後も発展の一途を辿ってきてい
る。そして、昭和５０（１９７５）年頃から超音波流量
計が広く使用され、また、プローブ状の流量計を配管内
部に挿入し、配管内の代表点の流速を測定し流量を算出
する流量計も出現するに至っている。

【０００５】ところで、現在，使用者側に立ってカタロ
グを見ると、流量計の測定方式を問わず、その測定精度
は±１％内外と記載されており、この限りでは精度上の
優劣は全く分からない。

【０００６】しかし、実際のプラントに流量計を取り付
けた瞬間から、配管内面や配管の状態，旋流の有無，流
量計の方式等により、その流量計には±１０％〜±３０
％程度の誤差が発生する場合があり、工場での試験成績
書に示されている±０．５％内外の数値とは似ても似つ
かない大きな誤差となる。

【０００７】流量を正確に測定するには、流量計の測定
方式に拘らず、流量計の上流側に１０Ｄ（Ｄは管の呼び
径），下流側に５Ｄ以上の直管部を設ければよいと言わ
れているが、ここで論じている管は例えばステンレス引
抜鋼管のように内面が真円で平滑な長期間表面状態の変
らない管を考えている。一般の非引抜鋼管や鋳鉄管の場
合には、内面のモルタルライニング，塗装，メッキ等の
状況により管内壁表面付近の流れは大きく異なる。この
ことは、新管を用いた場合でも、上流側に錆源があった
り、取水管の如く付着性の物質を含んだ水の管内面の付
着により、管内面の状態が変化する。ましてや、古い管
では、内面の錆，付着物，沈殿物等の状況等で流れのパ
ターン（含偏流）が著しく変化する。このようなことか
ら、水道に適用する流量計は、カタログの精度比較のみ
から選定することはできない。

【０００８】水道向に適する流量計は、管内壁の状態，
管の曲り，弁，旋流等の影響を受けにくい流量計である
ことが望ましい条件と言える。このような条件に強い流
量計としては上下流側の必要直管部が短くても精度の出
るものが適すると言える。具体的には、小流量用として
は容積式、小〜超大流量用としては関数磁界分布形電磁
流量計が適している。

【０００９】次に、偏流に強い流量計の重要性について
公的な資料を用いて偏流の発生状況を説明する。偏流の
発生状況については、「管内にピトー管（Pitot Tube）
やカレントメータ（Current Meter ）を挿入して計測す
る流速分布計測」、「透明管と懸濁流体とを用いたレー
ザドップラ流速計（Laser Doppler Current Meter ）に
よる流速分布計測」、「管の外周にそって数点の流速を
測定する超音波流量計を用いた測定」等を行うことによ
り知ることができる。

【００１０】（１） 長い直管部を有する新管内の流速
分布 発電専門委員会資料によれば、全国６４個所の発電所で
過去に水圧鉄管（新管）内の流量および流速の測定結果
に基づいて図９に示すような管内の偏流状況が掲載され
ている。但し、同図は上流等断面直管部の長さと鉄管径
比（Ｌ／Ｄ）−流量補正係数との関係を示す。但し、こ
の測定法にはカーレントメータ法，ピトー管法が用いら
れ、被測定管の呼び径は５００mm以上，平均流速は１．
５m ／sec 以上とし、さらに管全体の８０％はＬ（直管
長）／Ｄ（呼び径）＝１０〜４０となっている。なお、
流量補正係数Ｋとしては、 Ｋ＝（直径上の平均流速から算出した管内平均流速）／
（断面の平均流速から算出した管内平均流速） によって表される。

【００１１】この図９のデータから明らかなことは、新
管で、かつ、１０〜４０Ｄ程度の直管部がとれる理想的
な管の管内流速分布（流量補正係数Ｋ）であっても大き
くばらついており、８％程度の偏流があることが分か
る。仮に、偏流がなければ、Ｋ＝１．００になるはずで
ある。

【００１２】（２） 鋳鉄製水道管内の流速分布 敷設後約１０年を経過した呼び径３００mmと２５０mmの
鋳鉄管についてピトー管法を用いてその管内の流速分布
（直管部上下流共約１０Ｄ）を測定した。但し、このと
きの流速は１．８m ／sec である。

【００１３】この測定結果から何れも管壁近くの流速が
平均流速よりも３０％程度遅い部分が目立った。本流速
は乱流域でありながら，一見，層流状のフローパターン
が観測された。しかし、一般に水道管の流速は対称流に
はならない。なぜならば、水道管内の錆は一様でないた
めである。通常、水道管内上壁部は遊離気体が流れるた
めに錆やすく、底部には沈殿物ができやすい。流れの尖
頭は測定管内面の表面状態によって様々な流線を描き、
また管の種類によってもフローパターンがそれぞれ異な
り、管の曲りや合流管部では単純な偏流の他に、旋流が
発生することがあり、流量計の方式によっては精度に大
きな影響が発生する場合がある。

【００１４】この旋流についてはヘッダ（Header）管を
用いた例で説明する。このヘッダ管は、水道プラントの
主要ポンプ設備の一部をなし、各ポンプから配管を通っ
て水が直角に合流する部分の管である。つまり、この旋
流の原理は、図１０に示すごとくポンプＰn からの水が
噴水のように対称的な流れでヘッダ管の円筒壁に衝突
し、ここで何らかの原因で対称的な流れのバランスが崩
れると、その瞬間から図示するごとく旋回を始める。そ
して、一旦旋回を始めると、その後徐々に減衰するもの
の、旋回を妨げるものがない限り下流１００ｍにも及ぶ
場合がある。一方、水中の溶解空気は旋流により遊離
し、最初から混入していた気泡と一緒になって旋流によ
る遠心力で流体軸上に一直線に集まってくる。この気泡
を中心軸上気泡という。

【００１５】ところで、かかる旋流には図１０に示すご
とく節の様な縞があり、節と節との間隔Ｌは流速が変化
すれば変化する。Ｌ₀ もＬと同様に変化する。ポンプ設
備では、ヘッダ管を用いた「ポンプ台数制御」、「配水
圧力一定制御／流量によるポンプ台数制御」等が行われ
ており、運転中にはＬ，Ｌ₀ は絶えず変化する。

【００１６】また、超音波流量計を用いたヘッダ管内の
流量計測では、超音波の伝播異常と著しい誤差の発生を
みた。この原因を究明した結果、ヘッダ管内に偏流が発
生し、かつ、中心軸上気泡が発生して揺らいでいること
を分かった。しかも、この偏流によって超音波流量計の
出力に奇妙な現象が発生した。すなわち、「ポンプ台数
制御」のポンプ１台稼働の場合よりポンプ２台を稼働し
た方が流量が少なくなるという珍現象である。これは、
図１０から分かるように、ポンプ１台の稼働の時は超音
波流量計の超音波ビームが軸方向の流速が速い旋流の腹
の位置ＡＢにあり、ポンプ２台稼働の場合には超音波ビ
ームの位置が軸方向の流速が遅い節の位置にあったため
であると実験し確認された。つまり、図１０に示すよう
にポンプ１台のみを稼働して一定のヘッダ管内流速を流
しておき、超音波送受波素子をＡＢ位置から流体軸方向
にそって超音波流量計の出力信号が小さくなる位置まで
移動したところ、軸方向の流速が遅い節の位置であるこ
とが確認された。

【００１７】一方、流速が速くなると、超音波流量計の
測定異常のランプが頻繁に点灯するようになる。これは
前述した中心軸上気泡の揺ぎにより、超音波が遮られる
ことによって発生すると推定される。

【００１８】ところで、水道プラントでは、何時の時代
でもそうであるように水を需要家に安定に供給すること
が必要不可欠であるが、このときプラントを動かす上で
基準となる流量の真の意味での高精度な流量計測は、緊
急に手を打たなければなにない重要な課題である。

【００１９】現在、水道を取り巻く環境システムは、情
報処理制御システムの急速な発展に伴い、「浄水場・ポ
ンプ場ごとの制御監視システム」から多様なニーズに合
わせつつ所轄する水道網全体にわたって水の需要家の要
望に対してリアルタイムに応える有機的で、かつ、人，
物，金，時間，情報等を扱う「水の統合制御システム」
へと移行する傾向にある。

【００２０】このような時代に入ってくると、水の収支
（総取水・総配水・総給水量等）を高精度に追及するこ
とになり、益々流量の高精度・高信頼性のシステムが要
求されるようになる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近では、
ディジタル計装制御システムの発達に伴い、流路網を構
成する各流路の流量計測を総合的、かつ、有機的に取り
扱うようになってきたが、このときに送水流量合計と需
要家受水流量合計との収支が合わない現象がいろいろな
場所で発生している。これらの現象は流路の壁の表面状
態がいろいろ変化したり、荒れているプラントによく発
生している。代表例としては、管路系では上下水道や工
業用水等に多く、開路系では下水や農業用水等に多く発
生している。

【００２２】特に、ディジタル計装制御システムの発達
により、コンピュータ上で流路網のバルブ操作等による
流量計を経路の変更をしたり、関連流量計の収支を検討
したり、他の流量計との間で指示を比較したりすること
ができるようになってきた。

【００２３】しかし、非常に重要、かつ、肝心な流量計
の測定精度については未だ何らの対策がたっておらず、
従来信頼されてきた流量計を，一応，不審流量計と称す
ることにし、かかる不審流量計の早急な信頼性を回復す
ることが望まれている。

【００２４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、流路の各所に設けた不審流量計について基準装置を
用いて容易に校正し、流路の状況が変化しても、不審流
量計の測定流量に基づいて正確な校正流量を得る流量計
測制御システムを提供することを目的とする。

【００２５】また、本発明の他の目的は、基準装置を用
いて不審流量計の低流速時または高流速時の数点の流速
から校正を行うとともに、内・外挿を有効に利用しつ
つ、不審流量計の測定流量に基づいて正確な校正流量を
得ることにあり、かつ、内・外挿に不向き不審流量計で
あっても校正用の検量線を作成することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は上記課題を解決するために、流路の所要とする各個所
に不審流量計を取り付けて流体の流量を測定する流量計
測制御システムにおいて、不審流量計に直列に接続され
た基準流量測定用の基準装置と、この基準装置の出力と
前記不審流量計の出力とを比較しながら校正用検量線を
作成するとともに、周期的または任意の時期に前記基準
装置の測定流量を基準として前記不審流量計の挙動を評
価し前記校正用検量線を修正する基準装置ごとのデータ
処理制御部または流路全体を統括する流路統括制御装置
とを設けた構成である。

【００２７】次に、請求項２に対応する発明では、流路
の所要とする各個所に不審流量計を取り付けて流体の流
量を測定する流量計測制御システムにおいて、不審流量
計の上流側および下流側の何れか一方または両方に設け
た主流路側バルブと、このバルブの上流側と下流側との
間に掛け渡したバイパス流路に設けられた小口径の基準
流量測定用の基準装置と、前記主流路側バルブを閉じ、
前記基準装置の出力と前記不審流量計の出力とを比較し
ながら校正用検量線を作成し、前記不審流量計による流
量測定時の測定流量から当該校正用検量線を用いて校正
流量を得るデータ処理制御部とを備えた流量測定校正装
置を、前記不審流量計ごとに設けた構成である。

【００２８】次に、請求項３に対応する発明は、不審流
量計として偏流に強い電磁流量計を用い、この不審流量
計と基準装置とが直列になるように流路を切換え、不審
流量計の低流速域または高流速域の数点の流速時の不審
流量計出力と基準流量計出力とを比較して校正用検量線
の一部分を作成し、他の流速域では流速に応じて内挿ま
たは外挿により補填し、前記不審流量計の測定流量に応
じた校正流量を得るものである。

【００２９】一方、請求項４に対応する発明は、流路の
所要とする各個所に偏流対策を採っていない内・外挿に
不向きな不審流量計を取り付けて流体の流量を測定する
流量計測制御システムにおいて、不審流量計の上流側お
よび下流側の何れか一方または両方に設けた主流路側バ
ルブと、このバルブの上流側と下流側との間に掛け渡し
たバイパス流路に設けられた基準流量測定用の基準装置
およびバイパス流路側バルブと、このバイパス流路側バ
ルブを開、前記主流路側バルブを閉とし、前記基準装置
と前記不審流量計とを直列に接続し、前記不審流量計の
使用流速または使用流速前後の流速時に前記不審流量計
の出力と基準装置の出力とを比較しながら校正用検量線
を作成し、校正後、前記主流路側バルブを開、前記バイ
パス流路側バルブを閉とするデータ処理制御部とを備え
た流量測定校正装置を、前記不審流量計ごとに設けた構
成である。

【００３０】さらに、請求項５，６に対応する発明で
は、不審流量計の少くとも上流側の流路内に整流体を設
け、またデータ処理制御部または流路統括制御装置で
は、前記不審流量計および基準装置に方向性があると
き、校正時に適する流体方向のときに校正処理を行うも
のである。

【００３１】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、流路各所の不審流量計に直
列に基準装置を接続し、これら不審流量計と基準装置と
の各出力を比較しながら校正用線量線を作成するが、そ
の後もデータ処理制御部または流路統括制御装置にて周
期的または任意の時期に不審流量計の挙動を再評価して
校正用線量線を修正するので、流路の状況が変化して
も、不審流量計を用いて常に安定な状態で正確に流量を
測定できる。

【００３２】また、請求項２に対応する発明は、不審流
量計をもつ主流路に取り付けたバイパス流路に小口径の
基準装置を取り付け、この不審流量計出力と基準装置出
力との比較から校正用線量線を作成するので、主流路を
損なうことなくバイパス流路を利用して不審流量計を校
正することができる。

【００３３】また、請求項３に対応する発明は、不審流
量計の低流速域または高流速域の数点の流速を利用して
不審流量計出力と基準装置の出力とを比較しながら校正
用線量線の一部分を作成するだけで、内挿または外挿に
より全流速域の流速に応じた校正流量を得ることができ
る。

【００３４】さらに、請求項４に対応する発明は、内挿
または外挿に不向きな不審流量計であっても、不審流量
計の使用流速または使用流速前後の流速時の一定流量制
御を行って校正用線量線を作成するので、全流速域の校
正用線量線を得ることができる。さらに、請求項５に対
応する発明では、流路の内壁に錆等が発生しても安定な
フローパターンが得られ、より正確な校正用線量線を得
ることができる。さらに、請求項６に対応する発明で
は、校正時に適する流体方向の時に校正を行うので、よ
り正確な校正用線量線を得ることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３６】図１は本発明に係わる流量計測制御システ
ムの一実施例を示す構成図である。本発明に係わる流量
計測制御システムは、流体供給源１から送られてくる流
体の流量を制御しながら流体を流路Ａに供給する流量供
給源制御装置１０と、この流路Ａの要所要所に設置され
測定流量の校正機能をもった流量測定校正装置２０と、
周期的または適宜な時期に流量測定校正装置２０に校正
用線量線の作成指示を与え、或いは流量測定校正装置２
０から送られてくる測定流量に基づいて予め定めた所要
とするデータ処理を行い、さらに流量供給源制御装置１
０に必要な制御指示を与える流路統括制御装置３０とに
よって構成されている。

【００３７】前記流体供給源１は、流体を一時的に貯留
して需要家の要望に応じて配水などを行うダム２ａや例
えば水処理施設の貯水池２ｂなどを意味するが、必ずし
もダム２ａや貯水池２ｂに限るものでなく、例えば冷暖
房施設の場合にはタンクなどを含み、要するに流体を一
時的に貯留する施設であればよい。３ａ，３ｂは弁、４
ｂはポンプである。

【００３８】前記流量供給源制御装置１０は、流路Ａ上
に精度の高い基準級流量計検出器１１および制御バルブ
１２が設けられ、流量計検出器１１で検出された信号は
信号変換器１３によって流体の流量に比例する所定の信
号に変換された後、流量コントローラ１４およびデータ
処理制御部１５に送られる。この基準級流量計検出器１
１は、関数磁界分布形電磁流量計を用いるのが望ましい
が、例えば上下流側に整流管の付いたベンチューリーや
超音波流量計等を用いてもよい。データ処理制御部１５
は、メモリ、ＣＰＵおよびデータ伝送部などを有し、デ
ータ処理機能，とりわけ流路統括制御装置３０からの指
示にしたがって比較校正テーブル（検量線）を作成した
り、需要家への供給流量の目標値を決定したりする。前
記流量コントローラ１４はデータ処理制御部１５からの
目標値と測定流量と偏差が零になるように制御バルブを
操作する。

【００３９】前記流量測定校正装置２０は、例えば図２
に示すように流路Ａ上に従来一般に使用されている不審
流量計２１が設けられ、この不審流量計２１の上流側に
ストップバルブまたは制御バルブ２２ａ，２２ｂ、下流
側に制御バルブ２３が配置されている。この不審流量計
２１の上流側および下流側の何れか一方または両方でも
よいが、例えば図示するように上流側のバルブ２２ａ，
２２ｂを挟むようにバイパス流路２４が設けられてい
る。このバイパス流路２４には基準流量校正装置または
基準流量校正システムとなる基準流量を測定する例えば
小口径の基準装置２５ａが取り付けられ、この基準装置
２５ａの上流側にストップバルブまたは制御バルブ２６
ａ，２６ｂ、下流側に制御バルブ２６ｃが設けられてい
る。２５ｂは信号変換器である。

【００４０】２７はデータ処理制御部であって、ここで
はメモリ、ＣＰＵおよびデータ伝送部などを有し、流路
統括制御装置３０からの指示にしたがってバルブの操作
や基準装置２５ａからの流量の取り込みおよび不審流量
計２１から信号変換器２８を介して測定流量を取り込
み、かつ、基準装置２５ａからの流量と不審流量計２１
からの測定流量とを用いて比較校正テーブル，つまり校
正用検量線を作成し、さらに流路統括制御装置３０に非
校正または校正ずみ測定流量データを伝送する機能をも
っている。２９は信号変換器２８のゲインを調整するゲ
イン調整器である。

【００４１】従って、本発明システムは、以上のように
流路Ａの要所要所に図２に示すような流量測定校正装置
２０，…を組み込み、流路統括制御装置３０にて各流量
測定校正装置２０，…の総合的な流体の流れに着目し、
校正条件にマッチした環境となったとき、例えば基準装
置２５ａ，不審流量計２１の適切な測定条件に可能な流
速のとき、或いは流路統括制御装置３０から校正環境作
りを行った後、校正を行うものである。

【００４２】この校正処理はデータ処理制御部２７また
は流路統括制御装置３０の何れで行ってもよいが、何れ
にせよ、基準装置２５ａと不審流量計２１との間の一点
流量比較だけでは十分な精度が得られないタイプの不審
流量計２１を校正する場合には、流速の異なる数点の流
量について基準装置２５ａと不審流量計２１との出力を
取り込み、図３に示すような検量線を作成して自身のテ
ーブルメモリに格納する。その結果、通常の流量測定
時、不審流量計２１の測定流量Ｑy が得られたとき、校
正用検量線から基準装置２５ａの指示値であるＱx を読
み取れば、正確な校正流量を得ることができる。

【００４３】従って、以上のようなシステムによれば、
流路各所の不審流量計２１に直列に基準装置２５ａを接
続し、これら不審流量計２１と基準装置２５ａとの各出
力を比較しながら校正用線量線を作成するが、その後も
データ処理制御部２７または流路統括制御装置３０にて
周期的または任意の時期に不審流量計２１の挙動を再評
価して校正用線量線を修正するので、流路の状況が変化
しても、不審流量計２１を用いて常に安定な状態で正確
に流量を測定できる。

【００４４】また、不審流量計２１をもつ主流路Ａに取
り付けたバイパス流路２４に小口径の基準装置２５ａを
取り付け、この不審流量計出力と基準装置出力との比較
から校正用線量線を作成するので、主流路Ａを損なうこ
となくバイパス流路２４を利用して不審流量計２１を確
実に校正できる。次に、上水道の管路に図２に示す流量
測定校正装置２０を設け、不審流量計２１の校正を行う
例について説明する。 （１） 偏流に強い関数磁界形電磁流量計或いは偏流に
比較的強い均一磁界形電磁流量計を不審流量計として用
いた場合。

【００４５】先ず、校正条件としては、不審流量計２１
の指示が最大或いは通常の流速の数分の１になったとき
に行う。上水道の実プラントに不審流量計２１を取り付
けた状態であるので、工場の校正プラントと異なり自在
に自由な流速に調整しながら設定できないことが多い。
一般には、下流の需要状態によって決まることが多く、
特に夜間などの小流量の需要時に校正を行うことが有効
である。なお、後方に貯水池を有する場合には校正の数
時間〜数日前から貯水池の水位を減らすチャンスを作る
運転を行い、水位が減ったときに工場の校正と同様に流
速を自由に可変するごとくしてもよい。

【００４６】しかして、以上のような校正条件の下で校
正を行う場合、流路統括制御装置３０から周期的または
適宜な時期な１つ以上の流量測定校正装置２０，…に校
正指示を行うと、当該流量測定校正装置２０のデータ処
理制御部２７では、例えばバルブ２６ａ，２６ｃを開に
する一方、バルブ２２ａ，２２ｂ，２６ｂを閉とするこ
とにより、基準装置２５ａと不審流量計２１とを直列に
接続し、これら基準装置２５ａおよび流量計２１の測定
流量を取り込んでメモリに記憶し、前述のように校正用
検量線を作成する。この場合、バルブ２２ａを確実に閉
じることが必要であるが、他のバルブ２２ｂ，２６ｂは
必ずしも閉じる必要がない。

【００４７】一方、一時的に流体の流れが止められる流
路Ａの場合には、例えばバルブ２２ａ２２ｂ，２６ａを
閉、バルブ２６ｂ，２６ｃを開とし、バルブ２２ａから
流体が漏れているか否かを基準装置２５ａの出力から確
認し、漏れていない場合にはバルブ２６ａを開、バルブ
２６ｂを閉にし、前述と同様な手順により校正処理を行
う。バルブ２２ａの漏れが検出された場合にはバルブ２
２ａ，２２ｂ等の開閉を繰り返し、この時点で漏れが止
まったら校正処理を行う。依然として漏れが止まらない
場合には警報を出力するか、表示装置の表示画面にガイ
ダンスを行うことによりオペレータに修理すべきことを
知らせる。

【００４８】次に、数点の比較校正結果の校正値を流速
に応じて内・外挿する校正例について述べる。なお、内
挿とは高流速時に得られた校正値から低流速の検量線を
得ることであり、逆に外挿とは低流速時に得られた校正
値から高流速の検量線を得ることである。以下、外挿の
例について述べる。この外挿の場合には低流速の一点と
して漏れのない流速０の時を有効に利用できるので、ま
ず、漏れのない流速０の状態を確認する必要がある。

【００４９】なお、バルブ２２ａ，２２ｂの別の漏れ検
出手段としては、図４に示すようにバルブ２６ｂの出力
管路端面に一端固定の板スプリング４１の先端面を接近
するように配置するとともに、この板スプリング４１の
反対面側にマイクロスイッチ４２を設け、バルブ２２
ａ，２２ｂを閉、バルブ２６ｂを開とし、流体の漏れに
よる板スプリング４１の変形によってマイクロスイッチ
４２が動作したとき漏れ有りと判断し、マイクロスイッ
チ４２が動作しないとき校正処理を行うものである。

【００５０】このようにして漏れなしの状態を確認した
後、基準装置２５ａの出力指示となるようにゲイン調整
器２９を介して不審流量計２１の出力を調整する。しか
も、基準装置２５ａおよび不審流量計２１とも方形波励
磁の電磁流量計の場合には、流速０のときの測定流量が
０または０に近い既知の値を示し、このときリニアリテ
ィの良いことが分かっている場合にはさらに異なる低流
速時を待ってもう一点について行い，すなわち最低２点
の流量比較を行って校正用検量線を作成する。そして、
得られた校正用検量線に基づいて図示点線のように流速
に応じて外挿により正確な校正流量を求める。以上のよ
うにして不審流量計２１の指示が通常の流速の数分の１
或いは最大のときに校正し、その後、最大或いは通常の
流速或いは校正値よりも低い流速時等の流量については
内・外挿により補填し校正流量を求めるものである。

【００５１】つまり、内挿は、検量線の実変数，例えば
Ｘの関数ｆ(x) の形が未知であっても、ある区間の２つ
以上の変数の値Ｘi （i=1 〜n ）に対する関数値ｆ(xi)
が分っている場合、その区間の内の任意のＸに対する関
数値を推定することを内挿といい、多くの場合にはｆ(x
i)を通る多項式でｆ(x) を近似する。すなわち、

【００５２】

【数１】 によって任意のＸに対するｆ(x) の値を推定する。外挿
は、内挿の拡張であって、関数ｆ(x) の値が既知の点を
含む区間の外でのｆ(x) の値を内挿と同じ方法により推
定することをいう。

【００５３】次に、基準装置２５ａおよび不審流量計２
１の大きさに関する一実施例について図５および図６を
参照して説明する。これらの図は口径１ｍのポンプ１〜
２台を用いて送水する例であり、さらに具体的な仕様
は、液質は清水、吐出量は１４０ｍ³ ／Ｈ、定格揚程は
５０ｍ、動力は３３０ＫＷ、定格能力は図５に示す逆Ｌ
の内部に斜線を引いた値とする。なお、図５に示す抵抗
曲線は、ポンプの定格揚程５０ｍのとき、１６．６７千
ｍ³ ／Ｈの水が流れるように、プラント設計時に決めた
値を数式化した曲線である。

【００５４】このときの基準装置２５ａおよび不審流量
計２１の校正を図５のグラフ中の流速１ｍ／ｓのところ
で行うとすれば、基準装置２５ａ側の口径を１ｍ／ｓと
したとき、不審流量計２１側の口径は０．３ｍ程度でよ
く、流速は約１１ｍ／ｓになる。

【００５５】今、低流速ＱLL時の口径３００mm電磁流量
計に水を流す圧力は、１台のポンプの時…Ｈp ＝５３
ｍ、２台ポンプの時…Ｈp ＝７３ｍであり、十分に１１
ｍ／ｓの流速で流体を流す圧力である。流路Ａの摩擦損
出水頭ｈf はいろいろの算出法があるが、代表的な下記
するダルシィの公式を用いて試算する。 ｈf ＝ｆ・（Ｌ／Ｄ）・（ｖ² ／２ｇ） …… （１） ｆ＝０．０２＋０．００５／Ｄ（新管の場合） …… （２） 但し、Ｌは管長(m) 、ｖは管内流速(m／s)、Ｄは管径で
ある。

【００５６】そして、（２）式を（１）式に代入し、か
つ、Ｌ＝２０ｍ、ｖ＝１１ｍ／ｓ、Ｄ＝０．３ｍの値を
（１）式に代入すると、ｈf ＝１５．０９、ほぼ１５ｍ
となる。このｈf ＝１５ｍは図５中のＱLLの時のＨp ＝
７３ｍ（ポンプ２台）、Ｈp＝５３ｍ（ポンプ１台）に
比べて小さく、吐出管出口の損失水頭をｈf に加えても
十分に１１ｍ／ｓの流速は得られる。

【００５７】従って、このシステムにおいては、不審流
量計２１の低流速域または高流速域の数点の流速を利用
して不審流量計２１出力と基準装置２５ａの出力とを比
較しながら校正用線量線の一部分を作成するだけで、内
挿または外挿により全流速域の流速に応じた校正流量を
得ることができる。 （２） 次に、偏流対策を採っていない内・外挿に弱い
不審流量計の場合。

【００５８】図５に示す通常の流速Ｑ_L の時：口径１０
００mmの時の不審流量計２１の校正を行う場合には前記
（１）で説明した内・外挿を行うことが不向きである付
き、不審流量計２１には口径４００mm或いは５００mmの
ものを用いて行うことにある。つまり、内・外挿不可の
場合、基準装置２５ａの口径には不審流量計２１とほぼ
同じ口径のものを用い、図７に示すように通常の流路Ａ
の所要とする個所に流量測定校正装置２０ａ，２０ｂの
基準装置２５ａを設ける。

【００５９】そして、流路統括制御装置３０において、
データ処理制御部２７ａおよび不審流量計２１に対応す
るデータ処理制御部５１を介して流路Ａおよび分岐路の
必要なバルブ５２ａ〜５２ｎ，５３ａ〜５３ｎを制御し
ながら流路ａおよび分岐路に流れる流体の流速に合わせ
て実流試験を行いながら、このときの基準装置２５ａと
不審流量計２１ａまたは２１ｍの流量を取り込み、各流
速に対応した校正用検量線を作成する。

【００６０】特に、図７では、種々の主流路Ａに分岐路
が設けられているので、流路統括制御装置３０において
分岐に流れ出す流量を正確に計測するとか、或いは分岐
から流れ出す水を停止する。例えばバルブ５３ａ，５２
ｂを閉、バルブ５２ａ，５３ｂ，５２ｎを開とし、基準
装置５２ａと不審流量計２１ａに同一流量を流して校正
用検量線を作成するとか、或いはバルブ２５ａ，２５
ｂ，２５ｎを開、バルブ５３ａ〜５３ｃを閉とし、２つ
の基準装置２５ａ，２５ｂと不審流量計２１ｍとを直結
して同一流量を流し、基準装置２５ａ，２５ｂの流量が
同一流量であることを確認しつつ、不審流量計２１ｍの
校正用検量線を作成してもよい。さらに、不審流量計２
１ａの校正後、不審流量計２１ｍの校正を行う場合、

【００６１】装置２０ａの基準装置２５ａの実流量＝不
審流量計２１ａの校正流量＋不審流量計２１ｍ；の未知
校正流量＝装置２０ｂの基準装置２５ａ等の関係から、
不審流量計２１ｍ；の未知校正流量を求めることができ
る。５４は種々の条件下で得られた校正用検量線を記憶
し、この検量線データに基づいて不審流量計の出力ゲイ
ンを調整し校正流量を得るメモリである。

【００６２】なお、前記基準装置２５ａとしては関数磁
束分布形電磁流量計や図８のように貯水池２ｂを用い、
この面積ＳとヘッドＨとから定まる流速を不審流量計２
１に流すような構成であってもよい。

【００６３】なお、上記実施例では、単なる流路Ａの所
要とする個所に不審流量計２１、２１ａ，２１ｍを設け
たが、例えば不審流量計２１、２１ａ，２１ｍの上流側
または上下流側に断面十字状またはメッシュ状の整流体
を内挿し、例えば流路内壁が錆等で生ずるフローパター
ンを安定なフローパターンに改善するようにしてもよ
い。

【００６４】さらに、一般的には、基準装置２５ａおよ
び不審流量計２１，２１ａ，２１ｍが電磁流量計の場合
には正逆流何でも校正を行うことができるが、これら基
準装置および不審流量計に方向性がある場合、校正時に
適する流体方向のときに校正処理を行うようにしてもよ
い。また、正逆流で検量線の特性が異なる場合、両方の
検量線を作成するものとする。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。

【００６６】請求項１の発明は、流路状況が変化して
も、多数の不審流量計を適宜校正しながら正確に流体の
流量を測定でき、流路全体にわたって高精度、かつ、信
頼性の高いシステムを実現できる。

【００６７】請求項２の発明は、主流路に不審流量計を
設け、かつ、主流路にバルブを介してバイパス流路を設
けるとともに当該バイパス流路に小口径の基準装置を取
り付けたので、バイパス流路の基準装置を用いて校正用
検量線を作成でき、通常の流量測定時には主流路を損な
うことなく、かつ、校正用検量線を用いて正確に流体の
流量を測定できる。

【００６８】次に、請求項３の発明では、低流速域また
は高流速域の数点の流速を用いて校正用検量線の一部分
を作成でき、さらに内挿または外挿法を利用することに
より全流速域の校正を確実に行うことができる。

【００６９】さらに、請求項４においては、不審流量計
の使用流速またはその使用流速前後の流速で校正用検量
線を作成でき、流路状況の変化に対しても流体の流量を
正確に測定できる。

【００７０】さらに、請求項５の発明は、不審流量計の
少くとも上流側に整流体を設けることにより、流路状況
の変化による影響を緩和し、より精度の高い校正用検量
線を作成できる。さらに、請求項６の発明は、不審流量
計などの特性を考慮しながらより精度の高い校正用検量
線を作成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる流量計測制御システムの一実施
例を示す全体構成図。

【図２】図１に示す流量測定構成装置の具体的な構成
図。

【図３】不審流量計の校正用検量線の作成および不審流
量計の測定流量から校正流量を求める図。

【図４】バルブの漏れを検出する一構成例図。

【図５】送水ポンプのＱ（流速）Ｈ（圧力）曲線の一例
図。

【図６】送水ポンプと流量測定校正装置との配置構成
図。

【図７】本発明に係わる流量計測制御システムの他の実
施例を示す全体構成図。

【図８】貯水池を基準装置として用いる例を示す図。

【図９】上流等断面直管部の長さと鉄管径との比…流量
補正係数との関係図。

【図１０】旋流の発生する状況を説明する図。

【符号の説明】

１…流体供給源、１０…流量供給源制御装置、１１…基
準級流量計検出器、１４…流量コントローラ、１５…デ
ータ処理制御部、２０…流量測定校正装置、２１…不審
流量計、２２ａ，２２ｂ，２３，２６ａ〜２６ｃ…バル
ブ、２５ａ…基準装置、２７…データ処理制御部、３０
…流路統括制御装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路の所要とする各個所に不審流量計を
   取り付けて流体の流量を測定する流量計測制御システム
   において、 前記不審流量計に直列に接続された基準流量測定用の基
   準装置と、この基準装置の出力と前記不審流量計の出力
   とを比較しながら校正用検量線を作成するとともに、周
   期的または任意の時期に前記基準装置の測定流量を基準
   として前記不審流量計の挙動を評価し前記校正用検量線
   を修正する基準装置ごとのデータ処理制御部または流路
   全体を統括する流路統括制御装置とを備えたことを特徴
   とする流量計測制御システム。
2. 【請求項２】 流路の所要とする各個所に不審流量計を
   取り付けて流体の流量を測定する流量計測制御システム
   において、 前記不審流量計の上流側および下流側の何れか一方また
   は両方に設けた主流路側バルブと、このバルブの上流側
   と下流側との間に掛け渡したバイパス流路に設けられた
   小口径の基準流量測定用の基準装置と、前記主流路側バ
   ルブを閉じ、前記基準装置の出力と前記不審流量計の出
   力とを比較しながら校正用検量線を作成し、前記不審流
   量計による流量測定時の測定流量から当該校正用検量線
   を用いて校正流量を得るデータ処理制御部とを備えた流
   量測定校正装置を、前記不審流量計ごとに設けたことを
   特徴とする流量計測制御システム。
3. 【請求項３】 不審流量計として偏流に強い電磁流量計
   を用い、かつ、不審流量計の低流速時または高流速時に
   当該不審流量計と前記基準装置とが直列になるように流
   路を切換え、各低流速域または高流速域の数点の流速時
   の不審流量計出力と基準流量計出力とを比較して校正用
   検量線の一部分を作成し、他の流速域では流速に応じて
   内挿または外挿により補填することにより、前記不審流
   量計の測定流量に応じた校正流量を得ることを特徴とす
   る請求項２記載の流量計測制御システム。
4. 【請求項４】 流路の所要とする各個所に偏流対策を採
   っていない内・外挿に不向きな不審流量計を取り付けて
   流体の流量を測定する流量計測制御システムにおいて、 前記不審流量計の上流側および下流側の何れか一方また
   は両方に設けた主流路側バルブと、このバルブの上流側
   と下流側との間に掛け渡したバイパス流路に設けられた
   基準流量測定用の基準装置およびバイパス流路側バルブ
   と、このバイパス流路側バルブを開、前記主流路側バル
   ブを閉とし、前記基準装置と前記不審流量計とを直列に
   接続し、前記不審流量計の使用流速または使用流速前後
   の流速時に当該不審流量計の一定流速制御を行って前記
   不審流量計の出力と基準装置の出力とを比較しながら校
   正用検量線を作成し、校正後、前記主流路側バルブを
   開、前記バイパス流路側バルブを閉とするデータ処理制
   御部とを備えた流量測定校正装置を、前記不審流量計ご
   とに設けたことを特徴とする流量計測制御システム。
5. 【請求項５】 不審流量計の少くとも上流側の流路内に
   整流体を設けたことを特徴とする請求項１ないし４の何
   れかに記載の流量計測制御システム。
6. 【請求項６】 データ処理制御部または流路統括制御装
   置は、前記不審流量計および基準装置に方向性があると
   き、校正時に適する流体方向のときに校正処理を行うこ
   とを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の流量
   計測制御システム。