JPS6165127A - 圧力信号の処理装置 - Google Patents
圧力信号の処理装置Info
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- JPS6165127A JPS6165127A JP18637584A JP18637584A JPS6165127A JP S6165127 A JPS6165127 A JP S6165127A JP 18637584 A JP18637584 A JP 18637584A JP 18637584 A JP18637584 A JP 18637584A JP S6165127 A JPS6165127 A JP S6165127A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure signal
- resonance
- signal
- pressure
- instrumentation
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
- G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
- G01L19/083—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication electrical
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は圧力信号の処理装置に係り、特にプラントの流
量、圧力、水位等の状態fkを測定する次+−−−−−
〜− めに計装配管を介して測定し7を去動成分の多い圧力信
号の処理に好適な信号処理装置に係る。
量、圧力、水位等の状態fkを測定する次+−−−−−
〜− めに計装配管を介して測定し7を去動成分の多い圧力信
号の処理に好適な信号処理装置に係る。
従来の圧力信号の処理法としては、例えば、(1)特開
昭52−37607号公報に示されるように、配管中の
気柱振動成分を除去するために周波数帯域フィルタを設
置したもの、(2)特開昭52−127274号公報に
示されるように、気柱振動のメカニズム分析にもとづい
て、その気柱振動取分のみを除去するものが却られてい
る。しかし、(1ンの方法では、プラントの固有周波数
が周波数労域フィルタで除去する特定の周波数に近い場
合には、プラント状態の必要な清報が損われる場合があ
る。
昭52−37607号公報に示されるように、配管中の
気柱振動成分を除去するために周波数帯域フィルタを設
置したもの、(2)特開昭52−127274号公報に
示されるように、気柱振動のメカニズム分析にもとづい
て、その気柱振動取分のみを除去するものが却られてい
る。しかし、(1ンの方法では、プラントの固有周波数
が周波数労域フィルタで除去する特定の周波数に近い場
合には、プラント状態の必要な清報が損われる場合があ
る。
また、(2)の方法では、計装配管中で気柱蚕抑以外の
メカニズムに:り特定の振動周波数成分全増幅する二つ
な現象が発圧している場合には有効ではない。
メカニズムに:り特定の振動周波数成分全増幅する二つ
な現象が発圧している場合には有効ではない。
不発明の目的(仁、計装配管?介して取りヨでれた圧力
信号が計装配管の固有の共振特性に:り変化している場
合に、計装配管の共振荷重の影響を除いて真の圧力信号
?得る九〇の処理装置全提供することでろる。
信号が計装配管の固有の共振特性に:り変化している場
合に、計装配管の共振荷重の影響を除いて真の圧力信号
?得る九〇の処理装置全提供することでろる。
本発明は、計装配管の固有の共振が、計装配管内の空気
泡等のバネ的要素との相互作用にもとづく水柱振動に起
因すると考えられることに着目し、共振周波数と共振増
幅比の関係式から共振増幅比を求め、圧力信号から共振
成分を抽出して共振増幅比で除し、再び圧力信号を合成
することによシ計装配管の共振の影響を除去しようとす
るものである。
泡等のバネ的要素との相互作用にもとづく水柱振動に起
因すると考えられることに着目し、共振周波数と共振増
幅比の関係式から共振増幅比を求め、圧力信号から共振
成分を抽出して共振増幅比で除し、再び圧力信号を合成
することによシ計装配管の共振の影響を除去しようとす
るものである。
本発明の詳細な説明するために、まず、実根プラントで
観測され九計装配管の共振特性による圧力振動現象とそ
の分析結果について述べる。第2図に計装配管の共振特
性が作用した圧力信号のスペクトル実測例を示す。本図
で、周波数ω、でゲインの盛シ上9が見られるが、これ
はプラント特性から説明出来ぬものであり、計装配管の
共振によるゲイン増幅結果である。プラント不来のスペ
クトル特性は破線に示すように、周波数ω讃における盛
上りはない。このような、計装配管による検出圧力の共
振増幅現象は、共去周e数における一ゲインの上昇が非
常に大きくなる場合もあるので、圧力信号(又は差圧信
号を変換して得る流量信号)を取込んでいるプラント制
御系の制御特性変化や不必要なプラントトリップ信号の
発生を防止する対策を抗じることは重要である。その対
策として、例えば従来技術例のように共振周波数の部分
をカットする帯域フィルタに用い7’C場合には、共振
周波数部分における、プラントの固有周波数成分が失わ
れてしまうので好ましくない。そこで、本発明ではまず
、簡単な計装配管のモデルにもとづいて共振のメカニズ
ムを解析し、得られた計装配管の圧力伝達特性音もとに
、プラントの原信号を再現する方法を考案し几。
観測され九計装配管の共振特性による圧力振動現象とそ
の分析結果について述べる。第2図に計装配管の共振特
性が作用した圧力信号のスペクトル実測例を示す。本図
で、周波数ω、でゲインの盛シ上9が見られるが、これ
はプラント特性から説明出来ぬものであり、計装配管の
共振によるゲイン増幅結果である。プラント不来のスペ
クトル特性は破線に示すように、周波数ω讃における盛
上りはない。このような、計装配管による検出圧力の共
振増幅現象は、共去周e数における一ゲインの上昇が非
常に大きくなる場合もあるので、圧力信号(又は差圧信
号を変換して得る流量信号)を取込んでいるプラント制
御系の制御特性変化や不必要なプラントトリップ信号の
発生を防止する対策を抗じることは重要である。その対
策として、例えば従来技術例のように共振周波数の部分
をカットする帯域フィルタに用い7’C場合には、共振
周波数部分における、プラントの固有周波数成分が失わ
れてしまうので好ましくない。そこで、本発明ではまず
、簡単な計装配管のモデルにもとづいて共振のメカニズ
ムを解析し、得られた計装配管の圧力伝達特性音もとに
、プラントの原信号を再現する方法を考案し几。
計装配管に圧力の共振現象をも几ら丁要因としては、1
)計装配管内に流体を振動させるバ坏要素がある、2)
計装配管自体の機械的振動現象が発生している場合の二
通りが考えられる。前者の具体例としては、配管の一部
に微少な空気を内包している場合で、構造的に空気が留
まらないように設計でれているが、実際の計装配管では
多くの曲りと共に非常に複雑な幾何学的配置がとられて
いるので空気内包の可能性はめる。後者も発止可能でろ
るが、その振動周波数十Hz以上と考えられるので、プ
ラントの固有周波数の領域よりもかなり高く、従来技術
に述べ比帯域フィルタでカットすれば良い。以下、第3
図に示す空気を内包する計装配管のモデルを例に、水柱
振動による共振特性について述べる。プラント配管工1
内の流体の圧力を検出する計装配管12の一部分に空気
13を内包している。ここで、内包空気13ri計装配
管内の流体の動きに対してバネとして作用する。圧力伝
送器14へ伝達される圧力は、空気。
)計装配管内に流体を振動させるバ坏要素がある、2)
計装配管自体の機械的振動現象が発生している場合の二
通りが考えられる。前者の具体例としては、配管の一部
に微少な空気を内包している場合で、構造的に空気が留
まらないように設計でれているが、実際の計装配管では
多くの曲りと共に非常に複雑な幾何学的配置がとられて
いるので空気内包の可能性はめる。後者も発止可能でろ
るが、その振動周波数十Hz以上と考えられるので、プ
ラントの固有周波数の領域よりもかなり高く、従来技術
に述べ比帯域フィルタでカットすれば良い。以下、第3
図に示す空気を内包する計装配管のモデルを例に、水柱
振動による共振特性について述べる。プラント配管工1
内の流体の圧力を検出する計装配管12の一部分に空気
13を内包している。ここで、内包空気13ri計装配
管内の流体の動きに対してバネとして作用する。圧力伝
送器14へ伝達される圧力は、空気。
13の容積変化によって変化する2気圧力でるる。
この計装配管のモデルは、一般的2次振動系モデルに等
価となり、2次振動系の運動方程式から、共振の増幅ゲ
インは次式で与えられる。
価となり、2次振動系の運動方程式から、共振の増幅ゲ
インは次式で与えられる。
ここで、ωは計装配管に入力される圧力振動の周波数を
表わす。ωCは空気内包計装配管の固有振動の周波数、
ζは減衰係数上衣わし、それぞれ次式で与えられる。
表わす。ωCは空気内包計装配管の固有振動の周波数、
ζは減衰係数上衣わし、それぞれ次式で与えられる。
ここで、ρ:流体の密度
a:計装配管の姫路断面積
t;計装配管入口から内包窒気迄の距離に:空気の比熱
比 Pl、:内包9気の圧力初期値 ■1.:内包召気の容積初期値 り二計装配管の内径 μ:流体の粘性係数 上記のパラメータのうち、j + ” am + Va
、以外は配管の欄遺データから求めることができる。α
)式から、共振の増幅ゲイ/γ(ωンが最大となる三力
脹動の周波数ω、は、次式で与えらnる。
比 Pl、:内包9気の圧力初期値 ■1.:内包召気の容積初期値 り二計装配管の内径 μ:流体の粘性係数 上記のパラメータのうち、j + ” am + Va
、以外は配管の欄遺データから求めることができる。α
)式から、共振の増幅ゲイ/γ(ωンが最大となる三力
脹動の周波数ω、は、次式で与えらnる。
ω・=ニニωC・・・・・・・・・(4)J1+2ζ2
ここでは、共振増幅現象が発生しているので、ζ(1と
なり、(4)式が成立する。すなわち、計装配管に入力
される圧力振動の周波数が、計装配管の固有振動数にほ
ぼ等しくなった場合に共振の増幅ゲインは最大となり、
以下の式で示される。
なり、(4)式が成立する。すなわち、計装配管に入力
される圧力振動の周波数が、計装配管の固有振動数にほ
ぼ等しくなった場合に共振の増幅ゲインは最大となり、
以下の式で示される。
または、(3)式でωC=ω、とおいて、32μ
γ1.8=ω、/(−)・・・・・・・・・(6ンρD
2 計装配管に入力される圧力振動の周波数の関数である共
振の増幅ゲイン((1)式)5r:図示すると、第4図
のようになる。すなわち、プラントに含まれる多数の固
有周波数成分のうち、共振周波数ω、全中心とする周波
数が増幅され、第1図に図示したよえな周波数スペクト
ルのピークが発止する。第5図は、このように特定の共
振周波数成分の振動応答が増幅される様子を示すもので
、プラントの圧力信号波形21が計装配管の共振jW幅
特性22の作用によう共振周波数の振動振幅が増大して
検出圧力信号23のようになって込る。
2 計装配管に入力される圧力振動の周波数の関数である共
振の増幅ゲイン((1)式)5r:図示すると、第4図
のようになる。すなわち、プラントに含まれる多数の固
有周波数成分のうち、共振周波数ω、全中心とする周波
数が増幅され、第1図に図示したよえな周波数スペクト
ルのピークが発止する。第5図は、このように特定の共
振周波数成分の振動応答が増幅される様子を示すもので
、プラントの圧力信号波形21が計装配管の共振jW幅
特性22の作用によう共振周波数の振動振幅が増大して
検出圧力信号23のようになって込る。
上記のような、計装配管の共振現象の分析結果にもとづ
いて設計した、本発明の圧力信号の処理装置の一実施例
を第1図に示す。計装配管の圧力伝送器(又は差圧伝送
器)から出力さnた圧力検出信号Pは、バンドバスフィ
ルタlに入力され、周波数スペクトルの共振ピークに対
応する圧力信号ΔP、を得る。共振周波数成分の圧力信
号ΔP1は、係数器2で係数01倍されて圧力信号ΔP
2となる。一方、圧力検出信号Pから共振周波数成分の
圧力信号ΔP工を差し引いて、共振周波数成分がない圧
力信号Pxt得て、こnと前記圧力信号ΔP2を加算し
、修正圧力信号p −t4る。ここで、係数CIPi
(6)式で求められる共振増幅比γ、□の逆数に等しく
設定することを基準とするが、現実のプラントにおける
複雑な配管形状の効果がもたらす理論式との誤差を考慮
し、適蟲にチューニングする。チューニングの評価手段
としては、修正圧力信号Pの周波数スペクトル解析の結
果、共振ピークの除去が良好に行われているかどうかを
みる。第6図に、実施例の処理装置における各信号の振
動波形を示す。圧力検出信号Pを、共振周波数成分ΔP
lとそれ以外の周波数成分Plに分割している。し九が
って、 P (t)−P r (t)+ Δ F、(をン
・・・・・・・・・ (7)共振周
波数成分ΔP】を係数01倍し九ものを、周波数成分P
1と加え合わせて、修正圧力信号P が得らnる。この
結果、修正圧力信号P*では計装配管の共振特性による
特定の振動周波数の増幅分が除去されており、プラント
の原信号に近い信号が再現されている。
いて設計した、本発明の圧力信号の処理装置の一実施例
を第1図に示す。計装配管の圧力伝送器(又は差圧伝送
器)から出力さnた圧力検出信号Pは、バンドバスフィ
ルタlに入力され、周波数スペクトルの共振ピークに対
応する圧力信号ΔP、を得る。共振周波数成分の圧力信
号ΔP1は、係数器2で係数01倍されて圧力信号ΔP
2となる。一方、圧力検出信号Pから共振周波数成分の
圧力信号ΔP工を差し引いて、共振周波数成分がない圧
力信号Pxt得て、こnと前記圧力信号ΔP2を加算し
、修正圧力信号p −t4る。ここで、係数CIPi
(6)式で求められる共振増幅比γ、□の逆数に等しく
設定することを基準とするが、現実のプラントにおける
複雑な配管形状の効果がもたらす理論式との誤差を考慮
し、適蟲にチューニングする。チューニングの評価手段
としては、修正圧力信号Pの周波数スペクトル解析の結
果、共振ピークの除去が良好に行われているかどうかを
みる。第6図に、実施例の処理装置における各信号の振
動波形を示す。圧力検出信号Pを、共振周波数成分ΔP
lとそれ以外の周波数成分Plに分割している。し九が
って、 P (t)−P r (t)+ Δ F、(をン
・・・・・・・・・ (7)共振周
波数成分ΔP】を係数01倍し九ものを、周波数成分P
1と加え合わせて、修正圧力信号P が得らnる。この
結果、修正圧力信号P*では計装配管の共振特性による
特定の振動周波数の増幅分が除去されており、プラント
の原信号に近い信号が再現されている。
第7図に、=発明の圧力信号の処理装置を原子カプラン
トの給水流量計測に応用した例を示す。
トの給水流量計測に応用した例を示す。
一般に、配管内を流れB流体の流量を測定する方法の一
つとして、本図に示すように計装配管32、および計装
配管3302本の#装配管によυ流れ方向の圧力差分取
り出して差圧伝送器34で測定伝送し、その差圧信号を
流量に変換する方法がとられている。本発明の処理装置
35fi、差圧伝送器の出力を取込んで共振効果の補正
を行い、流量計36へ信号を出力する。ここでは計装配
管の!気内包による共振が2本の計装配管のどちらかに
発止していることを仮定しているが、その共振周波数は
差圧信号のスペクトルデーメに、プラント特性から説明
できない局所的ピークが現われることから検出できる。
つとして、本図に示すように計装配管32、および計装
配管3302本の#装配管によυ流れ方向の圧力差分取
り出して差圧伝送器34で測定伝送し、その差圧信号を
流量に変換する方法がとられている。本発明の処理装置
35fi、差圧伝送器の出力を取込んで共振効果の補正
を行い、流量計36へ信号を出力する。ここでは計装配
管の!気内包による共振が2本の計装配管のどちらかに
発止していることを仮定しているが、その共振周波数は
差圧信号のスペクトルデーメに、プラント特性から説明
できない局所的ピークが現われることから検出できる。
計装配管に2気が内包される現象は、ひんばんには発生
しないので、2本の計装配管がどちらも共振特性・を有
するケースは発注のOi!Xが少ないが、そのような現
象が発注していると差圧信号のスペクトルに2つの局所
的ピークが現れるので、本発明の信号処理の方法が同様
に適用可能である。
しないので、2本の計装配管がどちらも共振特性・を有
するケースは発注のOi!Xが少ないが、そのような現
象が発注していると差圧信号のスペクトルに2つの局所
的ピークが現れるので、本発明の信号処理の方法が同様
に適用可能である。
不発明の他の実施例を第8図1て示す。この夷汎例では
、圧力検出信号Pがも共振周波数の圧力信号Δ戸lt−
除いた信号P1を得るのに、圧力検出信号Pを共振周波
数をカントする帯2フィルタ42tて通す方式としてい
るもので、他は前述し之実施例と変わりはない。得られ
る修正圧力信号* P の信号波形は、本夾施例では帯域フィルタ42の位
相特性が修正圧力信号に多少の影l#を及ぼす分だけ変
化するが、急峻な特性を有するフィルタの採用によシ実
用上問題がないようにすることができる。
、圧力検出信号Pがも共振周波数の圧力信号Δ戸lt−
除いた信号P1を得るのに、圧力検出信号Pを共振周波
数をカントする帯2フィルタ42tて通す方式としてい
るもので、他は前述し之実施例と変わりはない。得られ
る修正圧力信号* P の信号波形は、本夾施例では帯域フィルタ42の位
相特性が修正圧力信号に多少の影l#を及ぼす分だけ変
化するが、急峻な特性を有するフィルタの採用によシ実
用上問題がないようにすることができる。
本発明によれば、計装配管が内包空気等のバネ的要素に
より水柱振動を発生して、検出する圧力信号の特定の周
波数を共振増幅する特性を有している場合に、計装配管
を通して得られ比圧力信号(又は差圧信号)から共振増
幅の影響を除去し、プラントの原信号を再現するもので
ある。本発明によシ、計装配管の共振特性にもとづくプ
ラント制御系の制御特性変化f不必要なプラントトリッ
プ信号の発生を防止することができる。
より水柱振動を発生して、検出する圧力信号の特定の周
波数を共振増幅する特性を有している場合に、計装配管
を通して得られ比圧力信号(又は差圧信号)から共振増
幅の影響を除去し、プラントの原信号を再現するもので
ある。本発明によシ、計装配管の共振特性にもとづくプ
ラント制御系の制御特性変化f不必要なプラントトリッ
プ信号の発生を防止することができる。
第1図は、本発明の一実施例の圧力信号の処理装置の構
成を示すブロック図、第2図は計装配管の共振特性が作
用した圧力信号スペクトルの実測例を示す線図、第3図
:叡空気を内包する計装配管の概略図、第4図に共振特
性を有する計装配管の増幅特性を示す線図、第5図は共
振特性を有する計装配管による圧力信号の変化を示す説
明図、第6図は本発明の一実施例の圧力信号の処理装置
各点の信号波形図、第7図に本発明を流量計測に応用し
た例を示す構成図、第8図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図でるる。 1・・・バンドパスフィルタ、2・・・係ieS、11
・・・プラント配管、12・・・計装配管、14・・・
圧力伝送器、23・・・検出圧力信号、34・・・差圧
伝送器、35・・・圧力信号処理装置、36・・・流量
計、41・・・ノ(ンドパスフィルタ。
成を示すブロック図、第2図は計装配管の共振特性が作
用した圧力信号スペクトルの実測例を示す線図、第3図
:叡空気を内包する計装配管の概略図、第4図に共振特
性を有する計装配管の増幅特性を示す線図、第5図は共
振特性を有する計装配管による圧力信号の変化を示す説
明図、第6図は本発明の一実施例の圧力信号の処理装置
各点の信号波形図、第7図に本発明を流量計測に応用し
た例を示す構成図、第8図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図でるる。 1・・・バンドパスフィルタ、2・・・係ieS、11
・・・プラント配管、12・・・計装配管、14・・・
圧力伝送器、23・・・検出圧力信号、34・・・差圧
伝送器、35・・・圧力信号処理装置、36・・・流量
計、41・・・ノ(ンドパスフィルタ。
Claims (1)
- 1、プラントの状態量を計測する計装配管を通して得ら
れる圧力検出信号を取り込み、該圧力検出信号を周波数
を中心としたバンドパスフィルタに通して第1の修正信
号を発生する機能、該圧力検出信号から該第1の修正信
号を差し引いて得られる第2の修正信号を発生する機能
、該第1の修正信号に係数倍した信号と該第2の修正信
号を加算して第3の修正圧力信号を出力する機能、ある
いは上記一連の機能に等価的に帰着できる機能から成る
ことを特徴とする圧力信号の処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18637584A JPS6165127A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 圧力信号の処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18637584A JPS6165127A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 圧力信号の処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6165127A true JPS6165127A (ja) | 1986-04-03 |
Family
ID=16187283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18637584A Pending JPS6165127A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 圧力信号の処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6165127A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7543484B2 (en) | 2004-09-09 | 2009-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Method for correcting a measured cylinder pressure of an internal combustion engine |
US20170351274A1 (en) * | 2015-02-26 | 2017-12-07 | Fujikin Incorporated | Pressure control device |
-
1984
- 1984-09-07 JP JP18637584A patent/JPS6165127A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7543484B2 (en) | 2004-09-09 | 2009-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Method for correcting a measured cylinder pressure of an internal combustion engine |
US20170351274A1 (en) * | 2015-02-26 | 2017-12-07 | Fujikin Incorporated | Pressure control device |
US10520958B2 (en) * | 2015-02-26 | 2019-12-31 | Fujikin Incorporated | Pressure control device |
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