JPWO2019202981A1 - スケール厚さ推定システム、スケール厚さ推定方法、およびスケール厚さ推定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、温泉水を所定の場所に導くための配管や発電所に冷却水を導くための配管等の内面にスケールが付着する。また、スケールは、流体を用いた熱交換器等における流路の内面にも付着することが知られている。
流路内を流れる流体の温度を取得する流体温度取得部と、
前記流路の外表面の温度を取得する流路外表面温度取得部と、
前記流路の外表面における熱流束を取得する熱流束取得部と、
前記流路の流路壁熱伝導率を取得する流路壁熱伝導率取得部と、
前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するスケール熱伝導率取得部と、
前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するスケール厚さ推定部と、
を備えることを特徴とする。
まず、図1を参照して、第1の実施形態に係るスケール厚さ推定システムの概略的な構成について説明する。
この関係を用いると、式(2)から式(3)が得られる。
本実施形態に係るスケール厚さの推定方法の一例について、図4のフローチャートを参照して説明する。
流路外表面温度取得部152は、配管100の所定の方向(例えば、周方向、長手方向など)に沿って配管100の外表面の温度を測定して得られる流路外表面温度分布を取得する。また、熱流束取得部153は、当該所定の方向に沿って配管100の外表面における熱流束を測定して得られる熱流束分布を取得する。そして、スケール厚さ推定部156は、取得された流路外表面温度分布および熱流束分布に基づいて、配管100の当該所定の方向に沿うスケール厚さの分布を推定する。配管以外の部材で形成される流路の場合も同様にして、スケール厚さの分布を推定することができる。例えば後述の平板で仕切られた流路の場合、平板の長手方向および/または幅方向に沿うスケール厚さの分布を推定してもよい。
図9は小径部100aの端部におけるスケール厚さの推定値と実測値を示している。図10は、拡径部100bにおけるスケール厚さの推定値と実測値を示している。図11は、配管100Bにおけるスケール厚さの推定値と実測値を示している。各図のグラフにおいて、実測値については45°ごとに実測された値を示している。
図13に示すように、厚さδwの平板120で仕切られた流路に温度Tfの流体Fが流動し、平板120の内面に厚さδsのスケール130が付着している系を考える。流体Fは図13において紙面の垂直方向に流動している。
次に、第2の実施形態に係るスケール厚さ推定システムについて説明する。
そして、メンテナンス時期判断部157は、求めた暴露日数に基づいてメンテナンス時期を判断(決定)する。例えば、求めた暴露日数から所定の日前の日をメンテナンス時期とする。
図17のフローチャートを参照して、本実施形態に係るメンテナンス時期の判断方法の一例について説明する。
10,10A 情報処理装置
11 通信部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15,15A 制御部
151 流体温度取得部
152 流路外表面温度取得部
153 熱流束取得部
154 流路壁熱伝導率取得部
155 スケール熱伝導率取得部
156 スケール厚さ推定部
157 メンテナンス時期判断部
20 流体温度測定部
30 流路外表面温度測定部
40 熱流束測定部
50 熱電対
60 情報処理装置
100,100A,100B 配管
100a 小径部
100b 拡径部
110,130 スケール
120 平板
F 熱流体
Claims (11)
- 流路内を流れる流体の温度を取得する流体温度取得部と、
前記流路の外表面の温度を取得する流路外表面温度取得部と、
前記流路の外表面における熱流束を取得する熱流束取得部と、
前記流路の流路壁熱伝導率を取得する流路壁熱伝導率取得部と、
前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するスケール熱伝導率取得部と、
前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するスケール厚さ推定部と、
を備えることを特徴とするスケール厚さ推定システム。 - 前記スケール厚さ推定部は、前記スケールの表面温度を用いずに前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1に記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記流路は、配管により形成される円筒流路であり、
前記スケール厚さ推定部は、式(1)により前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1または2に記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記流路は平板で仕切られた流路であり、
前記スケール厚さ推定部は、式(2)により前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1または2に記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記流路外表面温度取得部は、前記流路の所定の方向に沿って前記流路の外表面の温度を測定して得られる流路外表面温度分布を取得し、
前記熱流束取得部は、前記流路の前記所定の方向に沿って前記流路の外表面における熱流束を測定して得られる熱流束分布を取得し、
前記スケール厚さ推定部は、前記流路外表面温度分布および前記熱流束分布に基づいて、前記流路の前記所定の方向に沿う前記スケールの厚さの分布を推定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスケール厚さ推定システム。 - 前記推定されたスケールの厚さに係る時系列データに基づいて前記流路のメンテナンス時期を判断するメンテナンス時期判断部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記メンテナンス時期判断部は、前記時系列データ、または当該時系列データに基づく時系列データを関数でフィッティングすることにより、前記流路の内面に付着するスケールの厚さを予測するための予測曲線を導出することを特徴とする請求項6に記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記関数は、時間が経つにつれて所定の値に漸近する関数であることを特徴とする請求項7に記載のスケール厚さ推定システム。
- 前記メンテナンス時期判断部は、前記予測曲線に基づいて、前記スケールが所定の厚さに達すると思われる暴露時間を求め、前記暴露時間に基づいて前記メンテナンス時期を判断することを特徴とする請求項7または8に記載のスケール厚さ推定システム。
- 流体温度取得部が、流路内を流れる流体の温度を取得するステップと、
流路外表面温度取得部が、前記流路の外表面の温度を取得するステップと、
熱流束取得部が、前記流路の外表面における熱流束を取得するステップと、
流路壁熱伝導率取得部が、前記流路の流路壁熱伝導率を取得するステップと、
スケール熱伝導率取得部が、前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するステップと、
スケール厚さ推定部が、前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するステップと、
を備えることを特徴とするスケール厚さ推定方法。 - コンピュータを、
流路内を流れる流体の温度を取得する流体温度取得手段、
前記流路の外表面の温度を取得する流路外表面温度取得手段、
前記流路の外表面における熱流束を取得する熱流束取得手段、
前記流路の流路壁熱伝導率を取得する流路壁熱伝導率取得手段、
前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するスケール熱伝導率取得部、および
前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するスケール厚さ推定手段
として機能させることを特徴とするスケール厚さ推定プログラム。
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