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JP6452062B2 - Powder flow rate measuring apparatus and powder flow rate measuring method - Google Patents
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JP6452062B2 - Powder flow rate measuring apparatus and powder flow rate measuring method - Google Patents

Powder flow rate measuring apparatus and powder flow rate measuring method Download PDF

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本発明は、粉体流量測定装置および粉体流量測定方法に関し、より詳細には、粉体の静電容量の変化を測定することにより粉体の流量を測定する静電容量式の粉体流量測定装置および粉体流量測定方法に関する。   The present invention relates to a powder flow rate measuring apparatus and a powder flow rate measuring method, and more specifically, a capacitance type powder flow rate for measuring a powder flow rate by measuring a change in capacitance of the powder. The present invention relates to a measuring apparatus and a powder flow rate measuring method.

従来、例えば、ガス化炉に吹き込まれる微粉炭等の粉体を測定する手段として、粉体流量測定装置が用いられている。粉体流量測定装置を用いて粉体流量を測定する方法には、例えば、粉体の密度(t/m)と流速(m/s)を測定し、これらと粉体を吹き込む管の断面積(m)を乗算して粉体の流量(t/s)を求める方法がある。ここで、粉体の密度または流速を測定する方式には、静電容量の変化を測定することにより粉体の流量を測定する静電容量式や、マイクロ波の透過あるいは反射信号より管内の粉体の密度を求めるマイクロ波式等が知られている。 Conventionally, for example, as a means for measuring powder such as pulverized coal blown into a gasification furnace, a powder flow rate measuring device has been used. As a method for measuring the powder flow rate using the powder flow rate measuring device, for example, the density (t / m 3 ) and the flow velocity (m / s) of the powder are measured, and these are disconnected from the tube into which the powder is blown. There is a method of obtaining the flow rate (t / s) of the powder by multiplying the area (m 2 ). Here, methods for measuring the density or flow velocity of the powder include a capacitance type in which the flow rate of the powder is measured by measuring a change in capacitance, and a powder in the tube from a transmission or reflection signal of microwaves. A microwave method for determining the density of the body is known.

しかしながら、マイクロ波式は、センサーパイプ(管路)にマイクロ波を通すため、そこだけ肉薄にしなければならず、搬送ガスの圧力を上げることができない。また、マイクロ波の出力を上げると、被測定物が熱を持つ可能性がある。そのため、マイクロ波式は、石炭ガス化炉のように管路内の圧力が高圧の場合には使用に適さない。そこで、石炭ガス化炉などの管路内の圧力が高圧の場合に、粉体の密度または流速を測定する方式には、静電容量式が用いられている。   However, in the microwave type, since the microwave is passed through the sensor pipe (pipe), it is necessary to make the thickness thin, and the pressure of the carrier gas cannot be increased. Further, when the output of the microwave is increased, the object to be measured may have heat. Therefore, the microwave type is not suitable for use when the pressure in the pipe line is high like a coal gasifier. Therefore, a capacitance type is used as a method for measuring the density or flow velocity of powder when the pressure in a pipe such as a coal gasifier is high.

図1は、従来の静電容量式の粉体流量測定装置内の静電容量測定手段1を表す構成図である。静電容量測定手段1は、交流信号発振器2と、アナログ式の測定用センサ3と、アナログ式の基準用センサ4と、アンプ6および7と、差動増幅器8を備えている。交流信号発振器2は、測定用センサ3、基準用センサ4および抵抗5aないし5cから構成されるブリッジ回路と並列に接続されている。測定用センサ3および基準用センサ4は、それぞれアンプ6および7に接続され、アンプ6および7は差動増幅器8に接続されている。また、静電容量測定手段1は、差動増幅器8に接続された粉体データ検出増幅器9と、粉体データ検出増幅器9に接続されたLPF10を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a capacitance measuring means 1 in a conventional capacitance type powder flow measuring device. The capacitance measuring means 1 includes an AC signal oscillator 2, an analog measurement sensor 3, an analog reference sensor 4, amplifiers 6 and 7, and a differential amplifier 8. The AC signal oscillator 2 is connected in parallel with a bridge circuit including a measurement sensor 3, a reference sensor 4, and resistors 5a to 5c. The measurement sensor 3 and the reference sensor 4 are connected to amplifiers 6 and 7, respectively, and the amplifiers 6 and 7 are connected to a differential amplifier 8. In addition, the capacitance measuring means 1 includes a powder data detection amplifier 9 connected to the differential amplifier 8 and an LPF 10 connected to the powder data detection amplifier 9.

従来の静電容量式の粉体流量測定装置は、例えば、静電容量測定手段1を管路の上流と下流の2箇所に備える2センサ方式を用いて静電容量を精密に測定している。具体的には、2箇所の静電容量測定手段1の一方又は両方で測定した静電容量の平均値を粉体の密度として用い、上流と下流で測定した静電容量の変化分の相関から粉体の流速を求めている。この場合、静電容量測定手段1では、静電容量を測定する際に管路等の固有静電容量をキャンセルするため、基準コンデンサ等の基準用センサ4を用いている。   The conventional electrostatic capacity type powder flow rate measuring device accurately measures the electrostatic capacity by using, for example, a two-sensor system in which the electrostatic capacity measuring means 1 is provided at two locations upstream and downstream of the pipeline. . Specifically, using the average value of the capacitance measured by one or both of the two capacitance measuring means 1 as the density of the powder, from the correlation of the change in capacitance measured upstream and downstream The flow rate of the powder is obtained. In this case, the capacitance measuring means 1 uses a reference sensor 4 such as a reference capacitor in order to cancel a specific capacitance such as a pipe line when measuring the capacitance.

しかしながら、従来の静電容量式の粉体流量測定装置では、基準用センサ4を測定用センサ3とは別に設置し、別途配管して粉体および空気等の搬送気体を流すため、部品点数が多くなりコストも必要となる問題がある。さらに、基準用センサ4の設置場所の余裕がないこともあり、装置のコンパクト化が実現し難いという問題がある。   However, in the conventional electrostatic capacitance type powder flow rate measuring device, the reference sensor 4 is installed separately from the measurement sensor 3 and separately piped to flow a carrier gas such as powder and air. There is a problem of increasing costs and cost. Furthermore, there is a case where there is not enough room for the installation of the reference sensor 4, and there is a problem that it is difficult to realize a compact apparatus.

また、静電容量式の測定用センサの静電容量(固有静電容量)はpF程度であるのに対し、粉体による静電容量は数fF程度から数百fF程度である。したがって、粉体の静電容量を精度良く測定するために交流アンプのゲインを上げようとするとアンプが飽和してしまうという問題がある。   Further, the capacitance (specific capacitance) of the capacitance type measurement sensor is about pF, whereas the capacitance due to the powder is about several fF to several hundred fF. Therefore, there is a problem that when the gain of the AC amplifier is increased in order to accurately measure the capacitance of the powder, the amplifier is saturated.

これらの問題を解決する手段としては、粉体が管路を流れる前の搬送気体が示す静電容量により基準値を設定する基準値設定演算部を設け、基準用センサを不要とする技術が知られている(例えば、特許文献1)。   As a means for solving these problems, a technique is known in which a reference value setting calculation unit is provided for setting a reference value based on the capacitance indicated by the carrier gas before the powder flows through the pipeline, and a reference sensor is not required. (For example, Patent Document 1).

特許第4762224号公報Japanese Patent No. 4762224

しかしながら、アナログ素子を使用する特許文献1の技術では、基準用センサ4の代わりに基準値設定演算部を設けているため、未だ装置の部品点数の低減が実現されていないという問題がある。さらに、特許文献1の技術では、静電容量の測定値と設定した基準値との差分を取っているため、基準値に誤差を含むとその後の差動増幅器等の倍率が通常1000倍以上であるため許容誤差を超える誤差となってしまうという課題がある。   However, in the technique of Patent Document 1 using an analog element, since the reference value setting calculation unit is provided instead of the reference sensor 4, there is a problem that the number of parts of the apparatus has not yet been reduced. Furthermore, in the technique of Patent Document 1, since the difference between the measured capacitance value and the set reference value is taken, if the reference value includes an error, the magnification of the subsequent differential amplifier or the like is usually 1000 times or more. Therefore, there is a problem that the error exceeds the allowable error.

また、静電容量測定用デジタルデバイスを使用するとサンプリング時間の制約から流速を正確に測定することが困難となり、流速が遅いシステムにしか使用できないという課題がある。   In addition, when a capacitance measuring digital device is used, it is difficult to accurately measure the flow velocity due to the limitation of the sampling time, and there is a problem that it can be used only for a system with a low flow velocity.

本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、基準コンデンサ(基準値)を不要とすることにより部品点数を低減するとともに、基準値の誤差による測定精度の低下を抑制することができる粉体流量測定装置および粉体流量測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and by reducing the number of parts by eliminating the need for a reference capacitor (reference value), it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to an error in the reference value. An object of the present invention is to provide a powder flow rate measuring device and a powder flow rate measuring method that can be used.

本発明は、このような目的を達成するために、以下の構成を備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention is characterized by having the following configuration.

本発明の粉体流量測定装置は、粉体が流される管路内の静電容量の変化を測定することにより粉体流量を測定する静電容量式の粉体流量測定装置であって、密度判定用交流電圧源を用いて、管路内の静電容量に応じた信号を測定する密度判定用静電容量測定手段と、測定した信号から粉体密度を演算する粉体密度演算手段と、密度判定用交流電圧源よりも高い周波数の第1の流速判定用交流電圧源および第2の流速判定用交流電圧源を用いて、管路内の静電容量に応じた信号から所定の静電容量分をオフセットして粉体の静電容量の変化分を増幅して測定する第1および第2の流速判定用静電容量測定手段と、測定した各変化分の相関に基づいて粉体流速を演算する手段と、粉体密度と粉体流速とから粉体流量を演算する粉体流量演算手段を備えることを特徴とする。 Powder flow rate measuring apparatus of the present invention is a powder flow rate measuring apparatus of the electrostatic capacity type for measuring the powder flow rate by which the particles to measure the change in capacitance flows conduit, density Density determination capacitance measuring means for measuring a signal corresponding to the capacitance in the pipe using the determination AC voltage source, powder density calculation means for calculating the powder density from the measured signal, The first flow rate determination AC voltage source and the second flow rate determination AC voltage source having a frequency higher than that of the density determination AC voltage source are used to generate a predetermined electrostatic force from a signal corresponding to the capacitance in the pipe. powder flow rate based first and second flow rate determination capacitance measuring means for measuring and amplifying the change in the electrostatic Den'yo amount of powder to offset the capacitive component, the correlation between the variation of measurement And a powder flow rate calculation means for calculating the powder flow rate from the powder density and the powder flow rate. Characterized in that it obtain.

また、本発明の粉体流量測定方法は、粉体が流される管路内の静電容量の変化を測定することにより粉体流量を測定する静電容量式の粉体流量測定方法であって、密度測定用交流電圧源を用いて、管路内の静電容量を測定するステップと、測定した信号から粉体密度を演算するステップと、密度測定用交流電圧源よりも高い周波数の第1の流速測定用交流電圧源および第2の流速判定用交流電圧源を用いて、管路内の静電容量に応じた信号から所定の静電容量分をオフセットして粉体の静電容量の変化分を増幅して測定するステップと、測定した各変化分の相関に基づいて粉体流速を演算するステップと、粉体密度と粉体流速から粉体流量を演算するステップを有することを特徴とする。 The powder flow rate measuring method of the present invention is a capacitance type powder flow rate measuring method for measuring a powder flow rate by measuring a change in capacitance in a pipeline through which powder flows. The step of measuring the capacitance in the pipe using the AC voltage source for density measurement, the step of calculating the powder density from the measured signal , and the first having a higher frequency than the AC voltage source for density measurement flow rate using a measuring alternating voltage source and the second flow rate determination AC voltage source, it is offset a predetermined electrostatic capacity of a signal corresponding to the capacitance in the conduit of the static Den'yo amount of powder A step of amplifying and measuring the change, a step of calculating the powder flow rate based on the measured correlation of each change, and a step of calculating the powder flow rate from the powder density and the powder flow rate And

なお、ここでオフセットする量は厳密に固有静電容量と等しい値とする必要はない。   Here, the amount of offset need not be exactly equal to the intrinsic capacitance.

以上説明したように、本発明の粉体流量測定装置および粉体流量測定方法によれば、基準コンデンサ(基準値)を不要とすることにより部品点数を低減するとともに、基準値の誤差による測定精度の低下を抑制することができる。   As described above, according to the powder flow rate measuring device and the powder flow rate measuring method of the present invention, the number of parts is reduced by eliminating the need for a reference capacitor (reference value), and the measurement accuracy due to an error in the reference value. Can be suppressed.

従来の粉体流量測定装置内の静電容量測定手段を表す構成図である。It is a block diagram showing the electrostatic capacitance measurement means in the conventional powder flow rate measuring apparatus. 本発明の実施形態1に係る粉体流量計を用いた微粉炭供給システムを表す構成図である。It is a block diagram showing the pulverized coal supply system using the powder flowmeter which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る粉体流量測定装置を設置した様子を表す構成図である。It is a block diagram showing a mode that the powder flow rate measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention was installed. 本発明の実施形態1に係る粉体流量測定装置の詳細を表す構成図である。It is a block diagram showing the detail of the powder flow rate measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来の粉体の流速を測定する方法を示すグラフである。It is a graph which shows the method of measuring the flow rate of the conventional powder. 本発明の実施形態1に係る粉体の流速を測定する方法を示すグラフである。It is a graph which shows the method of measuring the flow rate of the powder which concerns on Embodiment 1 of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[実施形態1]
図2は、本発明の実施形態1に係る粉体流量測定装置を用いた微粉炭供給システム21を表す構成図である。本実施形態の微粉炭供給システム21は、微粉炭ビン22と、ロックホッパ23と、ロードセル24と、本管の粉体流量計25と、支管の粉体流量計26と、ガス化炉27を備えている。
[Embodiment 1]
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a pulverized coal supply system 21 using the powder flow rate measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The pulverized coal supply system 21 of the present embodiment includes a pulverized coal bottle 22, a lock hopper 23, a load cell 24, a main powder flow meter 25, a branch powder flow meter 26, and a gasifier 27. I have.

微粉炭ビン22には、本管の給炭管28を介してロックホッパ23が連結され、ロックホッパ23には、ロードセル24が設置されている。また、ロックホッパ23は、本管の給炭管28および本管の給炭管28から並列に分岐した複数の支管の給炭管29を介してガス化炉27に連結されている。ロックホッパ23から支管の給炭管29までの間にある本管の給炭管28には、本管の粉体流量計25が連結されている。複数の支管の給炭管29の各々には、支管の粉体流量計26が連結されている。   A lock hopper 23 is connected to the pulverized coal bin 22 via a main coal supply pipe 28, and a load cell 24 is installed in the lock hopper 23. The lock hopper 23 is connected to the gasifier 27 via a main coal supply pipe 28 and a plurality of branch coal supply pipes 29 branched in parallel from the main coal supply pipe 28. A main powder flow meter 25 is connected to a main coal supply pipe 28 between the lock hopper 23 and a branch coal supply pipe 29. A branch powder flow meter 26 is connected to each of the plurality of branch coal supply pipes 29.

給炭管28および29内には高圧の窒素ガス30が供給され、ガス化炉27に向けて流通しており、給炭管28および29内の微粉炭はこの高圧の窒素ガスによりガス化炉に向けて搬送される。   High-pressure nitrogen gas 30 is supplied into the coal supply pipes 28 and 29 and circulates toward the gasification furnace 27. The pulverized coal in the coal supply pipes 28 and 29 is gasified by the high-pressure nitrogen gas. It is conveyed toward.

微粉炭ビン22は、微粉炭を保管するものである。ロックホッパ23は、微粉炭を一時的に貯留し、所定の量に切り出すものである。ロードセル24は、ロックホッパ23の重量とその内部の微粉炭の重量を合わせて測定するものである。本管の粉体流量計25および支管の粉体流量計26は、粉体流量測定装置の一例であり、本管または支管を流れる粉体の流量を測定するものである。ガス化炉27は、ガス化炉内に供給された微粉炭をガス化するものである。   The pulverized coal bin 22 stores pulverized coal. The lock hopper 23 temporarily stores pulverized coal and cuts it into a predetermined amount. The load cell 24 measures the weight of the lock hopper 23 and the weight of the pulverized coal inside thereof. The main powder flow meter 25 and the branch powder flow meter 26 are examples of a powder flow rate measuring apparatus, and measure the flow rate of the powder flowing through the main tube or the branch pipe. The gasifier 27 gasifies the pulverized coal supplied into the gasifier.

次に、本実施形態の微粉炭供給システム21の微粉炭を吹き込む動作について説明する。   Next, the operation | movement which blows in the pulverized coal of the pulverized coal supply system 21 of this embodiment is demonstrated.

まず、微粉炭ビン22内の微粉炭は、本管の給炭管28を通ってロックホッパ23に一時的に貯留され、そこから所定の量に切り出されて、さらに本管の給炭管28を通って支管の各給炭管29に分配される。分配された微粉炭は、支管の各給炭管26を通ってガス化炉27内に吹き込まれる。また、ロードセル24による測定値と本管の粉体流量計25または支管の粉体流量計26による測定値とを比較して、本管または支管の管路内の粉対流量を調節する。   First, the pulverized coal in the pulverized coal bottle 22 is temporarily stored in the lock hopper 23 through the main coal supply pipe 28, cut into a predetermined amount therefrom, and further, the main coal supply pipe 28. It is distributed to each coal supply pipe 29 of the branch pipe. The distributed pulverized coal is blown into the gasification furnace 27 through each coal supply pipe 26 of the branch pipe. Further, the measured value by the load cell 24 and the measured value by the main powder flow meter 25 or the branch powder flow meter 26 are compared to adjust the flow rate of powder in the main pipe or branch pipe.

図3は、本発明の実施形態1に係る本管の粉体流量計25を設置した様子を表す構成図である。なお、支管の粉体流量計26も同様の構成とすることができる。本管の粉体流量計25は、センサパイプ(管路)31に連結された、密度測定用センサ電極33と、2つの流速測定用センサ電極35および36を備えている。密度測定用センサ電極33は、2つの流速測定用センサ電極35および36の間に備えられている。センサパイプ31に連結された密度測定用センサ電極33と、2つの流速測定用センサ電極35および36は、鋳鉄製シールド37で覆われており、鋳鉄製シールド37には、密度測定用センサ電極33と、2つの流速測定用センサ電極35および36を制御する制御BOX39が接続されている。制御BOX39と各センサとは、2本のリード線で接続されている。   FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a state in which the main powder flow meter 25 according to the first embodiment of the present invention is installed. The powder flow meter 26 of the branch pipe can be configured similarly. The main powder flow meter 25 includes a density measurement sensor electrode 33 and two flow velocity measurement sensor electrodes 35 and 36 connected to a sensor pipe (pipe) 31. The density measurement sensor electrode 33 is provided between the two flow velocity measurement sensor electrodes 35 and 36. The density measurement sensor electrode 33 connected to the sensor pipe 31 and the two flow velocity measurement sensor electrodes 35 and 36 are covered with a cast iron shield 37, and the density measurement sensor electrode 33 is covered with the cast iron shield 37. A control BOX 39 for controlling the two flow velocity measuring sensor electrodes 35 and 36 is connected. The control BOX 39 and each sensor are connected by two lead wires.

本実施形態において、センサパイプ31は、材質がガラスエポキシ等の強化樹脂であり、内径はφ13.0mmで、外径はφ16.5mmとする。また、密度測定用センサ電極33と2つの流速測定用センサ電極35および36とは、材質が銅箔等の良導体であり、電極に取り付ける各リード線は、ジュンフロン単線の径はφ0.6〜0.8mmとする。   In the present embodiment, the sensor pipe 31 is made of a reinforced resin such as glass epoxy, the inner diameter is φ13.0 mm, and the outer diameter is φ16.5 mm. Further, the density measuring sensor electrode 33 and the two flow velocity measuring sensor electrodes 35 and 36 are made of a good conductor such as a copper foil, and each lead wire attached to the electrode has a diameter of a single Junflon wire of φ0.6 to 0.8 mm.

本実施形態の本管の粉体流量計25において、被測定物である微粉炭はセンサパイプ(管路)31の内部を通過する。密度測定用センサ電極33と流速測定用センサ電極35および36はセンサパイプ31を挟んで対向し、センサパイプ31に発振器により生成したキャリア信号電圧を各リード線を介して印加する。各リード線にはキャリア信号電圧により生じる交流電流が流れ、この交流電流は微粉炭の流量変化による静電容量の変化に応じて振幅変調される。この静電容量に応じて振幅変調された交流電流は、各リード線を通じて制御BOX39に取り込まれる。制御BOX39の内部には、図4で詳細に説明するが、密度判定用静電容量測定手段、2つの流速判定用静電容量測定手段、および制御手段が実装されている。本実施形態の本管の粉体流量計25の動作については、図4で詳細に説明する。   In the main powder flow meter 25 of the present embodiment, the pulverized coal as the object to be measured passes through the inside of the sensor pipe (pipe) 31. The sensor electrode 33 for density measurement and the sensor electrodes 35 and 36 for flow velocity measurement are opposed to each other with the sensor pipe 31 interposed therebetween, and a carrier signal voltage generated by an oscillator is applied to the sensor pipe 31 via each lead wire. An alternating current generated by the carrier signal voltage flows through each lead wire, and this alternating current is amplitude-modulated in accordance with a change in capacitance due to a change in the flow rate of pulverized coal. The alternating current amplitude-modulated according to the electrostatic capacity is taken into the control BOX 39 through each lead wire. As will be described in detail with reference to FIG. 4, a density determination capacitance measuring unit, two flow rate determination capacitance measuring units, and a control unit are mounted inside the control BOX 39. The operation of the main powder flow meter 25 of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図4は、本発明の実施形態1に係る粉体流量計25の詳細を表す構成図である。なお、支管の粉体流量計26も同様の構成とすることができる。本発明の実施形態1に係る粉体流量計25は、センサパイプ(管路)41に密度判定用静電容量測定手段43が接続され、さらに管路41に密度判定用静電容量測定手段43を挟んで2つの流速判定用静電容量測定手段45および46が接続されている。各測定手段のセンサが接続されている管路41の部分は、電磁シールド47で覆うことにより各センサを外気から電磁的に遮蔽し、外気の湿度等による静電容量への影響を少なくしている。密度判定用静電容量測定手段43と、2つの流速判定用静電容量測定手段45および46の各々には、制御手段49が接続されている。   FIG. 4 is a configuration diagram showing details of the powder flow meter 25 according to the first embodiment of the present invention. The powder flow meter 26 of the branch pipe can be configured similarly. In the powder flow meter 25 according to the first embodiment of the present invention, a density determination capacitance measuring means 43 is connected to a sensor pipe (pipe) 41, and the density determination capacitance measuring means 43 is further connected to the pipe 41. Two capacitance measuring means 45 and 46 for determining the flow velocity are connected to each other. The portion of the pipeline 41 to which the sensor of each measuring means is connected is covered with an electromagnetic shield 47 to electromagnetically shield each sensor from the outside air, thereby reducing the influence on the capacitance due to the humidity of the outside air. Yes. A control means 49 is connected to each of the density determination capacitance measuring means 43 and the two flow velocity determination capacitance measurement means 45 and 46.

密度判定用静電容量測定手段43には、密度測定用センサ(電極)51と静電容量測定器52が接続されて備えられている。密度測定用センサ(電極)51は、管路41の外表面に対向して設置した一対の電極からなり、本実施形態では、帯状の形状を用いている。静電容量測定器52は、例えば、デジタル式のアナログデバイセズ社製の24bitタイプの静電容量計測デバイスを使用する。   The density determination capacitance measuring means 43 is provided with a density measurement sensor (electrode) 51 and a capacitance measuring device 52 connected to each other. The density measuring sensor (electrode) 51 is composed of a pair of electrodes disposed to face the outer surface of the conduit 41. In the present embodiment, a belt-like shape is used. The capacitance measuring device 52 uses, for example, a digital 24-bit type capacitance measuring device manufactured by Analog Devices.

流速判定用静電容量測定手段45には、流速測定用センサ(電極)53と、交流増幅器である交流アンプ(ACアンプ)54と、整流器55と、ローパスフィルタ(LPF)56と、直流増幅器である直流アンプ(DCアンプ)57と、アナログデジタル変換器(AD変換器)58が直列に接続されて備えられている。さらに、流速判定用静電容量測定手段45は、発振器59を備えている。図では省略しているが発振器59の出力は電極53に接続されている。流速判定用静電容量測定手段46も、流速判定用静電容量測定手段45と同様の構成部品を備えている。流速判定用静電容量測定手段45および46の各流速測定用センサ(電極)53は、管路41の粉体が流れる上流および下流の外表面に対向して設置した各一対の電極からなり、本実施形態では、帯状の形状を用いている。なお、各電極51および53の形状は、例えば、スパイラル形状や、櫛の歯状にすることができる。電極の形状を櫛の歯状にする場合、電極の先端を尖らせているのは、キャリア周波数を上げると表皮効果により電極の有効面積が減少するので、表皮効果を生じにくくするためである。   The flow rate determination capacitance measuring means 45 includes a flow rate measurement sensor (electrode) 53, an AC amplifier (AC amplifier) 54 that is an AC amplifier, a rectifier 55, a low-pass filter (LPF) 56, and a DC amplifier. A certain DC amplifier (DC amplifier) 57 and an analog-digital converter (AD converter) 58 are connected in series. Further, the flow velocity determination capacitance measuring means 45 includes an oscillator 59. Although not shown in the figure, the output of the oscillator 59 is connected to the electrode 53. The flow velocity determining capacitance measuring means 46 also includes the same components as the flow velocity determining capacitance measuring means 45. Each of the flow rate measuring sensors (electrodes) 53 of the capacitance measuring means 45 and 46 for determining the flow rate is composed of a pair of electrodes installed facing the upstream and downstream outer surfaces through which the powder of the pipe 41 flows, In the present embodiment, a strip shape is used. In addition, the shape of each electrode 51 and 53 can be made into the shape of a spiral or the shape of a comb, for example. When the electrode is shaped like a comb, the tip of the electrode is sharpened because the effective area of the electrode is reduced due to the skin effect when the carrier frequency is increased, so that the skin effect is less likely to occur.

ここで、各センサに同一の周波数の発振源で交流電圧をかけると、各センサが相互に干渉を受けるため、静電容量を測定する際に誤差が生じるおそれがある。そのため、従来は、密度測定用センサ(電極)51と各流速測定用センサ(電極)53とを分離して管路41に設置しなければならず、結果として粉体流量計25の全長が長くなっていた。しかしながら、本実施形態では、密度測定用センサ51と各流速測定用センサ53とで、交流電圧の発振源の周波数が異なるので、密度測定用センサ51と各流速測定用センサ53とはほとんど干渉を受けずに済む。   Here, if an AC voltage is applied to each sensor with an oscillation source having the same frequency, the sensors are subject to interference with each other, which may cause an error in measuring the capacitance. Therefore, conventionally, the density measuring sensor (electrode) 51 and each flow velocity measuring sensor (electrode) 53 must be separated and installed in the pipe 41, and as a result, the total length of the powder flow meter 25 is long. It was. However, in this embodiment, since the frequency of the AC voltage oscillation source differs between the density measurement sensor 51 and each flow velocity measurement sensor 53, the density measurement sensor 51 and each flow velocity measurement sensor 53 have almost no interference. You do n’t have to.

したがって、管路41の上流および下流に密度測定用センサ51を挟んで各流速測定用センサ53を設置することができ、これにより各流速測定用センサ53間の距離を確保しつつ、粉体流量計25をコンパクトにすることができる。   Accordingly, each flow velocity measuring sensor 53 can be installed upstream and downstream of the pipe 41 with the density measuring sensor 51 interposed therebetween, thereby ensuring the distance between the respective flow velocity measuring sensors 53 and the powder flow rate. The total 25 can be made compact.

交流アンプ54は、ゲイン値を所定の範囲で任意に設定する。整流器55は、振幅変調されたキャリア信号を整流し、LPF56は、所定のカットオフ周波数を有している。直流アンプ57は、オフセット値およびゲイン値を所定の範囲で任意に設定する。AD変換器58は、直流アンプ57の出力値をデジタル値に変換し制御手段49に送信する。   The AC amplifier 54 arbitrarily sets the gain value within a predetermined range. The rectifier 55 rectifies the amplitude-modulated carrier signal, and the LPF 56 has a predetermined cutoff frequency. The DC amplifier 57 arbitrarily sets an offset value and a gain value within a predetermined range. The AD converter 58 converts the output value of the DC amplifier 57 into a digital value and transmits it to the control means 49.

発振器59は、所定の周波数(1MHz以上)のキャリアを発生する。また、発振器59は、粉体密度の変化による静電容量変化によってキャリア信号を振幅変調することができる。ここで、流速測定の精度向上のためには、キャリア信号の周波数を1MHz程度に上げることが重要であるが、周波数を上げると表皮効果により電極面積当たりの検出効果が低下するという問題がある。そこで、本実施形態では、流速判定用には高い測定精度は必要なく大幅に増幅する必要がないため、この振幅変調波を増幅する交流アンプ54のゲインを低い値としている。また、本実施形態では、電極形状を例えば櫛の歯状等にすることにより電極面積当たりの検出効果を最大に発揮させるようにしている。   The oscillator 59 generates a carrier having a predetermined frequency (1 MHz or more). Further, the oscillator 59 can amplitude-modulate the carrier signal by a change in capacitance due to a change in powder density. Here, in order to improve the accuracy of the flow velocity measurement, it is important to increase the frequency of the carrier signal to about 1 MHz. However, when the frequency is increased, there is a problem that the detection effect per electrode area decreases due to the skin effect. Therefore, in this embodiment, high measurement accuracy is not necessary for the flow rate determination and it is not necessary to amplify the flow rate greatly. Therefore, the gain of the AC amplifier 54 that amplifies the amplitude-modulated wave is set to a low value. In this embodiment, the detection effect per electrode area is maximized by making the electrode shape, for example, a comb tooth shape.

制御手段49は、粉体密度演算手段61と、流速演算手段62と、流量演算手段63と、オフセット値設定手段64と、ゲイン設定手段65を備えている。粉体密度演算手段61は、密度判定用静電容量測定手段43の静電容量測定器52から測定値を入力し、流量演算手段63に演算した値を出力する。流速演算手段62は、流速判定用静電容量測定手段45および46の各々のAD変換器58から測定値を入力し、流量演算手段63に演算した値を出力する。具体的には、流速演算手段62は、上流と下流の静電容量変化の相関から粉体が上流の流速測定用センサ(電極)53から下流の流速測定用センサ(電極)53に到達するまでの時間を算出する。流量演算手段63は、密度および流速の測定結果を乗算して流量を算出する。オフセット値設定手段64は、流速判定用静電容量測定手段45および46の各々の直流アンプ57に接続され、オフセット値を適正に設定する。本実施形態では、オフセット値を概ね管路41の固有静電容量程度の値に設定する。ゲイン設定手段65は、流速判定用静電容量測定手段45および46の各々の交流アンプ54および直流アンプ57に接続され、ゲイン値を適正に設定する。オフセット値設定手段64およびゲイン設定手段65は、直流アンプ57のオフセット値およびゲイン並びに交流アンプ54のゲインを自動で設定することができる。   The control means 49 includes powder density calculation means 61, flow velocity calculation means 62, flow rate calculation means 63, offset value setting means 64, and gain setting means 65. The powder density calculation means 61 inputs the measurement value from the capacitance measuring device 52 of the density determination capacitance measurement means 43 and outputs the calculated value to the flow rate calculation means 63. The flow velocity calculation means 62 receives the measurement values from the AD converters 58 of the flow velocity determination capacitance measuring means 45 and 46 and outputs the calculated values to the flow rate calculation means 63. Specifically, the flow velocity calculation means 62 determines that the powder reaches the downstream flow velocity measurement sensor (electrode) 53 from the upstream flow velocity measurement sensor (electrode) 53 from the correlation between the upstream and downstream capacitance changes. The time is calculated. The flow rate calculation means 63 calculates the flow rate by multiplying the measurement results of the density and flow velocity. The offset value setting means 64 is connected to the DC amplifier 57 of each of the flow rate determination capacitance measuring means 45 and 46, and appropriately sets the offset value. In the present embodiment, the offset value is set to a value approximately equal to the intrinsic capacitance of the pipeline 41. The gain setting means 65 is connected to the AC amplifier 54 and the DC amplifier 57 of each of the flow velocity determination capacitance measuring means 45 and 46, and appropriately sets the gain value. The offset value setting means 64 and the gain setting means 65 can automatically set the offset value and gain of the DC amplifier 57 and the gain of the AC amplifier 54.

なお、本実施形態では、管路41の2つの流速測定用センサ53の間に、密度測定用センサ51が設置されているが、各流速測定用センサ53間の外側に、密度測定用センサ51を設置することもできる。   In the present embodiment, the density measuring sensor 51 is installed between the two flow velocity measuring sensors 53 of the pipe line 41, but the density measuring sensor 51 is provided outside the flow velocity measuring sensors 53. Can also be installed.

次に、本実施形態の本管の粉体流量計25の動作について説明する。   Next, the operation of the main powder flow meter 25 of the present embodiment will be described.

まず、密度判定用静電容量測定手段43による粉体の密度に比例した静電容量の測定方法について説明する。微粉炭等の粉体が窒素ガス30と共に管路41内に吹き込まれると、密度測定用センサ51は、管路41および粉体を電極間物質として、管路41の固有静電容量および粉体の静電容量の合計値を検出する。静電容量測定器52は、検出した管路41の固有静電容量および粉体の静電容量の合計値を直接測定し、制御手段49の粉体密度演算手段61に出力する。上記合計値を直接測定することにより、比較用の基準コンデンサの設置を不要にすることができる。これにより部品点数を大幅に減らすことができる。   First, a method of measuring the capacitance proportional to the density of the powder by the density determination capacitance measuring means 43 will be described. When powder such as pulverized coal is blown into the pipe 41 together with the nitrogen gas 30, the density measuring sensor 51 uses the pipe 41 and the powder as an interelectrode substance, and the intrinsic capacitance and powder of the pipe 41. The total value of the electrostatic capacitance is detected. The capacitance measuring device 52 directly measures the total value of the detected inherent capacitance of the pipeline 41 and the capacitance of the powder, and outputs the total value to the powder density calculating means 61 of the control means 49. By directly measuring the total value, installation of a reference capacitor for comparison can be eliminated. As a result, the number of parts can be greatly reduced.

次に、流速判定用静電容量測定手段45および46による流速の測定方法について説明する。流速判定用静電容量測定手段45および46は、密度測定用センサ51の上流および下流に設置した流速測定用センサ(電極)53により粉体の静電容量を測定し、その相関により両電極間の粉体の通過時間を測定する。   Next, a method for measuring the flow rate by the flow rate determination capacitance measuring means 45 and 46 will be described. The flow rate determination capacitance measuring means 45 and 46 measure the capacitance of the powder with a flow rate measurement sensor (electrode) 53 installed upstream and downstream of the density measurement sensor 51, and the correlation between the two electrodes is obtained from the correlation. Measure the transit time of the powder.

初めに、発振器59は、静電容量の変化を検出するためのキャリア信号を発生させる。流速測定用センサ53の電極間に発生させたキャリア信号の電圧を印加すると流速測定用センサ53に交流電流が流れる。電圧印加後に、微粉炭等の粉体が窒素ガス30と共に管路41内に吹き込まれると、流速測定用センサ53は、その粉体の密度の変化に応じて流速測定用センサ53の電極間の誘電率が変化して粉体の静電容量が変化する。その結果、流速測定用センサ53に流れる交流電流の振幅が、この粉体の静電容量の変化に応じて変化する。このように、粉体密度の変化による粉体の静電容量の変化によってキャリア信号を振幅変調することにより、粉体の密度に応じた信号を計測することができる。   First, the oscillator 59 generates a carrier signal for detecting a change in capacitance. When a carrier signal voltage generated between the electrodes of the flow velocity measuring sensor 53 is applied, an alternating current flows through the flow velocity measuring sensor 53. When a powder such as pulverized coal is blown into the pipe 41 together with the nitrogen gas 30 after the voltage is applied, the flow velocity measuring sensor 53 is connected between the electrodes of the flow velocity measuring sensor 53 according to the change in the density of the powder. The dielectric constant changes and the capacitance of the powder changes. As a result, the amplitude of the alternating current flowing through the flow velocity measuring sensor 53 changes according to the change in capacitance of the powder. As described above, by amplitude-modulating the carrier signal according to the change in the electrostatic capacity of the powder due to the change in the powder density, a signal corresponding to the density of the powder can be measured.

交流アンプ54は、検出精度を上げるために振幅変調されたキャリア信号を増幅する。このとき、計測精度を向上させて粉体密度を正確に測定するためには、粉体の静電容量の変化分が小さいので、変調された成分を大きく増幅する必要がある。しかし、粉体の静電容量分に比較して管路41の固有静電容量分が大きいので、ゲインを大きくして変調された成分を増幅すると、すぐに交流アンプ54が飽和してしまう。ところが、流速判定用では、静電容量の変化の相関がわかればよいので高い測定精度は必要ない。したがって、ゲインを大きくする必要がないため、ゲイン設定手段65は、交流アンプ54が飽和しない程度に増幅ゲインを低い値に設定している。   The AC amplifier 54 amplifies the carrier signal that has been amplitude-modulated in order to increase the detection accuracy. At this time, in order to improve the measurement accuracy and accurately measure the powder density, since the change in the capacitance of the powder is small, it is necessary to greatly amplify the modulated component. However, since the intrinsic capacitance of the conduit 41 is larger than that of the powder, the AC amplifier 54 is saturated immediately when the gain is increased to amplify the modulated component. However, for measuring the flow velocity, it is only necessary to know the correlation between changes in capacitance, so that high measurement accuracy is not necessary. Therefore, since it is not necessary to increase the gain, the gain setting means 65 sets the amplification gain to a low value so that the AC amplifier 54 is not saturated.

ここで、密度判定用として検出する場合、交流アンプ54でゲインを大きくして、分解能(変化量)を上げないと、LPF56を通した後の直流アンプ57でゲインを大きくしても、分解能は上がらずノイズ成分も増幅されてしまう。一方、流速を求めるために検出する場合上流、下流で検出される値(波形)の時間差が算出されれば良いだけなので、分解能をそれほど上げる必要は無い。したがって、本実施形態では、交流アンプ54のゲインを上げる必要は無い。これにより、交流アンプ54のゲインを低い値とすることで交流アンプ54の飽和を防止することができる。これにより、比較用の基準コンデンサの設置を不要にすることができる。   Here, when detecting for density determination, if the gain is increased by the AC amplifier 54 and the resolution (change amount) is not increased, the resolution is not increased even if the gain is increased by the DC amplifier 57 after passing through the LPF 56. The noise component is amplified without increasing. On the other hand, when detecting for obtaining the flow velocity, it is only necessary to calculate the time difference between the values (waveforms) detected upstream and downstream, so there is no need to increase the resolution so much. Therefore, in this embodiment, there is no need to increase the gain of the AC amplifier 54. Thus, saturation of the AC amplifier 54 can be prevented by setting the gain of the AC amplifier 54 to a low value. This eliminates the need for a reference capacitor for comparison.

整流器55は、増幅後の信号を整流する。LPF56は、整流された信号からキャリア信号による高周波成分を除去し、粉体の密度に比例した静電容量の変化する成分のみを抽出する。   The rectifier 55 rectifies the amplified signal. The LPF 56 removes the high frequency component due to the carrier signal from the rectified signal, and extracts only the component whose capacitance changes in proportion to the density of the powder.

その後、オフセット値設定手段64は、直流アンプ57が飽和しない程度にオフセット値を概ね管路41の固有静電容量程度の値に設定し、直流アンプ57は、抽出した静電容量の変化分を適正なゲインにより増幅する。AD変換器58は、直流アンプ57のアナログ出力をデジタル値に変換し制御手段49の流速演算手段62に送信する。   Thereafter, the offset value setting means 64 sets the offset value to a value approximately equal to the intrinsic capacitance of the pipeline 41 so that the DC amplifier 57 does not saturate, and the DC amplifier 57 calculates the change in the extracted capacitance. Amplify with proper gain. The AD converter 58 converts the analog output of the DC amplifier 57 into a digital value and transmits the digital value to the flow velocity calculation means 62 of the control means 49.

本実施形態の流速の測定方法における粉体の静電容量の変化分の測定については、図6でさらに説明する。   Measurement of the change in electrostatic capacitance of the powder in the flow rate measurement method of the present embodiment will be further described with reference to FIG.

次に、制御手段49による粉体流量の測定方法について説明する。粉体密度演算手段61は、測定した管路41の固有静電容量および粉体の静電容量の合計値から管路41部分の固有静電容量を除き、粉体の密度に比例した静電容量を求め、この静電容量を基に内部テーブルにより粉体密度を算出する。流速演算手段62は、送信されたデジタル値に基づいて、上流と下流の静電容量変化の相関により粉体が上流の流速測定用センサ53から下流の流速測定用センサ53に到達するまでの時間を算出し、両センサ間の距離を除することにより粉体の流速を算出する。流量演算手段63は、算出した粉体密度、算出した粉体の流速および管路41の断面積を乗算して粉体の流量を算出する。   Next, a method for measuring the powder flow rate by the control means 49 will be described. The powder density calculating means 61 removes the intrinsic capacitance of the pipeline 41 from the total value of the measured intrinsic capacitance of the pipeline 41 and the capacitance of the powder, and electrostatic capacity proportional to the density of the powder. The capacity is obtained, and the powder density is calculated by an internal table based on this capacitance. Based on the transmitted digital value, the flow velocity calculation means 62 takes time until the powder reaches the downstream flow velocity measurement sensor 53 from the upstream flow velocity measurement sensor 53 due to the correlation between the upstream and downstream capacitance changes. And the flow rate of the powder is calculated by dividing the distance between the two sensors. The flow rate calculation means 63 calculates the powder flow rate by multiplying the calculated powder density, the calculated powder flow velocity, and the cross-sectional area of the pipe 41.

以上説明した本実施形態の流速の測定方法における粉体の静電容量の変化分の測定について、従来の測定と比較して説明する。   The measurement of the change in capacitance of the powder in the flow rate measurement method of the present embodiment described above will be described in comparison with the conventional measurement.

図5(a)ないし(d)は、従来の粉体流速の静電容量の測定値を示すグラフである。従来は、図5(a)において、上流の流速測定用センサにより、流速測定用センサの電極の間にある粉体の密度が変化することによる管路および粉体の静電容量の合計値(測定値A)から管路の固有静電容量に相当する基準値Bを差し引いた値をブリッジ回路により測定する。図5(b)において、アンプにより、ゲインをできるだけ大きくして、測定値Aから基準値Bを差し引いた値を増幅する。図5(c)において、整流回路により、増幅した信号を整流する。図5(d)において、整流した信号からLPFによりキャリア信号による高周波成分を除去し、粉体の静電容量の変化分を抽出する。上記と同様に、下流の流速測定用センサにより粉体の静電容量の変化分を測定する。測定した上流および下流の粉体の静電容量の変化分の相関により両電極間の粉体の通過時間を算出し、両電極間の距離を算出した通過時間で除することにより粉体の流速を算出する。   5 (a) to 5 (d) are graphs showing the measured values of the electrostatic capacity of the conventional powder flow rate. Conventionally, in FIG. 5 (a), the total value of the capacitance of the conduit and the powder due to the change in the density of the powder between the electrodes of the sensor for measuring the flow velocity by the upstream sensor for measuring the flow velocity ( A value obtained by subtracting a reference value B corresponding to the inherent capacitance of the pipeline from the measured value A) is measured by a bridge circuit. In FIG. 5B, the gain is increased as much as possible by an amplifier, and the value obtained by subtracting the reference value B from the measured value A is amplified. In FIG. 5C, the amplified signal is rectified by a rectifier circuit. In FIG.5 (d), the high frequency component by a carrier signal is removed from the rectified signal by LPF, and the change in electrostatic capacitance of the powder is extracted. In the same manner as described above, the change in electrostatic capacity of the powder is measured by the downstream flow rate measuring sensor. Calculate the passage time of the powder between the two electrodes based on the correlation between the measured capacitance changes of the upstream and downstream powders, and divide the distance between the two electrodes by the calculated passage time. Is calculated.

図6(a)ないし(d)は、本発明の実施形態1に係る粉体の流速の測定値を示すグラフである。本実施形態に係る本管の粉体流量計25は、図6(a)において、上流の流速測定用センサ53により、流速測定用センサ53の電極の間にある粉体の密度が変化することによる管路41および粉体の静電容量の合計値を測定し、測定した合計値を交流アンプ54が飽和しない程度の低いゲインで増幅する。図6(b)において、整流器55は、増幅後の信号を整流し、整流された信号からLPF56によってキャリア信号による高周波成分を除去する。図6(c)において、直流アンプ57は、キャリア信号による高周波成分を除去した値に管路41の固有静電容量分のオフセットをかけることにより、測定した合計値(測定値A)から管路41の固有静電容量分(基準値B)をキャンセルして粉体の静電容量の変化分だけを抽出する。図6(d)において、直流アンプ57は、抽出した静電容量の変化分を、測定しやすくするため適正なゲインにより増幅する。上記と同様に、下流の流速測定用センサ53により粉体の静電容量の変化分を測定する。測定した上流および下流の粉体の静電容量の変化分の相関により両電極間の粉体の通過時間を算出し、両電極間の距離を算出した通過時間で除することにより粉体の流速を算出する。   6 (a) to 6 (d) are graphs showing measured values of the flow rate of the powder according to Embodiment 1 of the present invention. In the main powder flow meter 25 according to this embodiment, the density of the powder between the electrodes of the flow velocity measuring sensor 53 is changed by the upstream flow velocity measuring sensor 53 in FIG. The total value of the capacitance of the pipe line 41 and the powder is measured, and the measured total value is amplified with a low gain that does not saturate the AC amplifier 54. In FIG. 6B, the rectifier 55 rectifies the amplified signal and removes a high-frequency component due to the carrier signal from the rectified signal by the LPF 56. In FIG. 6C, the DC amplifier 57 applies the offset from the intrinsic capacitance of the pipeline 41 to the value from which the high frequency component by the carrier signal has been removed, so that the pipeline from the measured total value (measured value A). Forty-one specific capacitance (reference value B) is canceled and only the change in capacitance of the powder is extracted. In FIG. 6D, the DC amplifier 57 amplifies the extracted change in capacitance with an appropriate gain so as to facilitate measurement. In the same manner as described above, the change in electrostatic capacitance of the powder is measured by the downstream flow rate measurement sensor 53. Calculate the passage time of the powder between the two electrodes based on the correlation between the measured capacitance changes of the upstream and downstream powders, and divide the distance between the two electrodes by the calculated passage time. Is calculated.

ここで、従来の各センサがアナログ式の粉体密度測定方法では、粉体による静電容量がfFオーダーと小さく、かつ固有静電容量がpFオーダーと大きい場合がある。この場合には、粉体による静電容量を精度良く測定するために交流アンプのゲインを上げようとすると、交流アンプが飽和してしまい、サージが発生してしまうという問題がある。この問題を解決するために、従来は、図1に示すようにブリッジ回路や差動アンプにより固有静電容量分を差し引いてから粉体による静電容量分のみを増幅するための「基準コンデンサ」(基準値)を用いる必要があった。このため、装置の部品点数の増加や基準コンデンサによる測定誤差が問題となっている。   Here, in the conventional method for measuring the density of powder using an analog method, the electrostatic capacitance due to the powder may be as small as fF and the intrinsic capacitance may be as large as pF. In this case, there is a problem that if the gain of the AC amplifier is increased in order to accurately measure the electrostatic capacitance due to the powder, the AC amplifier is saturated and a surge is generated. In order to solve this problem, conventionally, as shown in FIG. 1, a “reference capacitor” for amplifying only the electrostatic capacitance due to powder after subtracting the intrinsic electrostatic capacitance by a bridge circuit or a differential amplifier. It was necessary to use (reference value). For this reason, an increase in the number of parts of the apparatus and a measurement error due to the reference capacitor are problems.

これに対し、本実施形態では、最新の静電容量測定用のデジタルデバイスを採用して固有静電容量を含めた管路内の静電容量を直接測定し、基準コンデンサを不要としている。これにより、装置の部品点数を低減でき、基準値の誤差による測定精度の低下を抑制することができる。   On the other hand, in this embodiment, the latest digital device for capacitance measurement is used to directly measure the capacitance in the pipeline including the intrinsic capacitance, and the reference capacitor is not required. Thereby, the number of parts of an apparatus can be reduced and the fall of the measurement precision by the difference | error of a reference value can be suppressed.

また、従来の静電容量方式では流速を測定する場合にも基準コンデンサを使用して固有静電容量を差し引いた静電容量を測定していたため、上記と同様の問題があった。しかし、流速を測定するだけであれば静電容量の変化分のみを測定すればよいので、交流アンプのゲインは小さくてもよく、基準コンデンサを使用して固有静電容量分を差し引く必要はない。   Further, in the conventional capacitance method, there is a problem similar to the above because the capacitance obtained by subtracting the intrinsic capacitance using a reference capacitor is measured even when the flow velocity is measured. However, if only the flow rate is measured, only the change in capacitance needs to be measured, so the gain of the AC amplifier may be small, and there is no need to subtract the specific capacitance using a reference capacitor. .

したがって、本実施形態では、交流アンプのゲインを小さくしてアンプの飽和を抑制することで基準コンデンサを使用せず、AC信号を整流しLPFを通過した後に直流アンプで飽和しない程度にオフセットした後に増幅することにより、アンプの飽和を抑制しつつ静電容量の変化分だけを増幅する構成としている。   Therefore, in this embodiment, after the offset of the AC amplifier is reduced to the extent that it is not saturated by the DC amplifier after the AC signal is rectified and passed through the LPF by reducing the gain of the AC amplifier and suppressing the saturation of the amplifier. By amplifying, only the change in capacitance is amplified while suppressing the saturation of the amplifier.

これらにより、本実施形態の粉体流量計25の構成および動作によれば、基準コンデンサ(基準値)を不要とすることにより部品点数を低減するとともに、基準値の誤差による測定精度の低下を抑制することができる。   As a result, according to the configuration and operation of the powder flow meter 25 of the present embodiment, the number of parts is reduced by eliminating the need for a reference capacitor (reference value), and a decrease in measurement accuracy due to an error in the reference value is suppressed. can do.

1 静電容量測定手段
2 発振器
3 測定用センサ
4 基準用センサ
5a〜5c 抵抗
6、7 アンプ
8 差動増幅器
9 粉体データ検出増幅器
10 LPF(ローパスフィルタ)
21 微粉炭供給システム
22 微粉炭ビン
23 ロックホッパ
24 ロードセル
25、26 粉体流量計
27 ガス化炉
28、29 給炭管
30 窒素ガス
31 センサパイプ(管路)
33 密度測定用センサ電極
35、36 流速測定用センサ電極
37 鋳鉄製シールド
39 制御BOX
41 センサパイプ(管路)
43 密度判定用静電容量測定手段
45、46 流速判定用静電容量測定手段
47 電磁シールド
49 制御手段
51 密度測定用センサ(電極)
52 静電容量測定器
53 流速測定用センサ(電極)
54 交流アンプ
55 整流器
56 LPF(ローパスフィルタ)
57 直流アンプ
58 AD変換器(アナログデジタル変換器)
59 発振器
61 粉体密度演算手段
62 流速演算手段
63 流量演算手段
64 オフセット値設定手段
65 ゲイン設定手段
66 粉体流量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance measuring means 2 Oscillator 3 Measuring sensor 4 Reference sensor 5a-5c Resistance 6, 7 Amplifier 8 Differential amplifier 9 Powder data detection amplifier 10 LPF (low-pass filter)
21 Pulverized Coal Supply System 22 Pulverized Coal Bottle 23 Lock Hopper 24 Load Cell 25, 26 Powder Flowmeter 27 Gasifier 28, 29 Coal Supply Pipe 30 Nitrogen Gas 31 Sensor Pipe (Pipe)
33 Sensor electrode for density measurement 35, 36 Sensor electrode for flow velocity measurement 37 Shield made of cast iron 39 Control BOX
41 Sensor pipe (pipe)
43 Capacitance measurement means for density determination 45, 46 Capacitance measurement means for flow velocity determination 47 Electromagnetic shield 49 Control means 51 Density measurement sensor (electrode)
52 Capacitance measuring device 53 Flow rate measuring sensor (electrode)
54 AC amplifier 55 Rectifier 56 LPF (low pass filter)
57 DC amplifier 58 AD converter (analog / digital converter)
59 Oscillator 61 Powder density calculating means 62 Flow velocity calculating means 63 Flow rate calculating means 64 Offset value setting means 65 Gain setting means 66 Powder flow rate

Claims (7)

粉体が流される管路内の静電容量の変化を測定することにより粉体流量を測定する静電容量式の粉体流量測定装置であって、
密度判定用交流電圧源を用いて、前記管路内の静電容量に応じた信号を測定する密度判定用静電容量測定手段と、
前記測定した信号から粉体密度を演算する粉体密度演算手段と、
前記密度判定用交流電圧源よりも高い周波数の第1の流速判定用交流電圧源および第2の流速判定用交流電圧源を用いて、前記管路内の静電容量に応じた信号から所定の静電容量分をオフセットして前記粉体の静電容量の変化分を増幅して測定する第1および第2の流速判定用静電容量測定手段と、
前記測定した各変化分の相関に基づいて粉体流速を演算する粉体流速演算手段と、
前記粉体密度と前記粉体流速とから粉体流量を演算する粉体流量演算手段と
を備えることを特徴とする粉体流量測定装置。
A capacitance type powder flow measuring device for measuring a powder flow rate by measuring a change in capacitance in a pipeline through which powder flows,
A density determination capacitance measuring means for measuring a signal corresponding to the capacitance in the pipe using the density determination AC voltage source;
Powder density calculating means for calculating the powder density from the measured signal;
Using a first flow rate determination AC voltage source and a second flow rate determination AC voltage source having a frequency higher than that of the density determination AC voltage source, a predetermined signal is obtained from a signal corresponding to the capacitance in the pipe. First and second flow rate determination capacitance measuring means for offsetting the capacitance component to amplify and measure the change in capacitance of the powder;
Powder flow rate calculating means for calculating a powder flow rate based on the correlation of the measured changes,
A powder flow rate measuring device comprising: a powder flow rate calculating means for calculating a powder flow rate from the powder density and the powder flow rate.
前記第1および第2の流速判定用静電容量測定手段は、整流器とLPFと直流増幅器を有し、
前記管路内の静電容量に応じた信号は、整流されて高周波分を除去した後に直流増幅器に入力され、
前記直流増幅器は、オフセット部と直流増幅部を有し、
前記直流増幅器に入力された信号は、前記オフセット部により前記所定の静電容量分を除去してから直流増幅されることを特徴とする請求項1に記載の粉体流量測定装置。
The first and second flow rate determination capacitance measuring means include a rectifier, an LPF, and a DC amplifier,
The signal corresponding to the electrostatic capacity in the pipe is rectified to remove high frequency components and then input to the DC amplifier,
The DC amplifier has an offset unit and a DC amplification unit,
2. The powder flow rate measuring apparatus according to claim 1, wherein the signal input to the DC amplifier is DC amplified after removing the predetermined capacitance by the offset unit.
前記密度判定用静電容量測定手段は、前記管路の外表面に設置される前記密度判定用交流電圧源に接続された密度測定用の一対の電極を備え、前記密度測定用の一対の電極により前記管路内の静電容量を直接測定し、
前記第1および第2の流速判定用静電容量測定手段の各々は、前記管路の外表面に設置される前記第1の流速判定用交流電圧源に接続された第1の流速測定用の一対の電極および前記第2の流速判定用交流電圧源に接続された第2の流速測定用の一対の電極を備え、
前記密度測定用の一対の電極は、前記第1および前記第2の流速測定用の一対の電極の間に設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の粉体流量測定装置。
The density determination capacitance measuring means includes a pair of density measurement electrodes connected to the density determination AC voltage source installed on the outer surface of the conduit, and the pair of density measurement electrodes To directly measure the capacitance in the pipeline,
Each of the first and second flow rate determination capacitance measuring means is connected to the first flow rate determination AC voltage source installed on the outer surface of the pipe. A pair of electrodes and a second pair of electrodes for measuring the flow velocity connected to the second AC voltage source for determining the second flow velocity,
3. The powder flow rate measuring device according to claim 1, wherein the pair of electrodes for density measurement is installed between the pair of electrodes for measuring the first and second flow velocities. 4. .
前記第1および第2の流速判定用静電容量測定手段の各々は、前記粉体の静電容量の変化を増幅する直流増幅器を備え、
前記直流増幅器は、オフセット値およびゲイン値をデジタル設定できる素子を有し、前記オフセット値および前記ゲイン値は制御手段により自動で設定されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粉体流量測定装置。
Each of the first and second flow rate determination capacitance measuring means includes a DC amplifier that amplifies a change in capacitance of the powder,
4. The DC amplifier includes an element capable of digitally setting an offset value and a gain value, and the offset value and the gain value are automatically set by a control unit. The powder flow rate measuring apparatus according to 1.
前記第1および第2の流速判定用静電容量測定手段の各々は、所定の周波数のキャリア信号を発生する発振器を備え、前記キャリア信号の周波数は1MHz以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の粉体流量測定装置。   2. Each of the first and second flow rate determination capacitance measuring means includes an oscillator that generates a carrier signal having a predetermined frequency, and the frequency of the carrier signal is 1 MHz or more. 5. The powder flow rate measuring device according to any one of items 4 to 4. 前記密度測定用の一対の電極と前記第1および第2の流速測定用の一対の電極との形状は、櫛の歯状にすることを特徴とする請求項3に記載の粉体流量測定装置。   4. The powder flow rate measuring apparatus according to claim 3, wherein the pair of electrodes for density measurement and the pair of electrodes for measuring the first and second flow velocities are comb teeth. . 粉体が流される管路内の静電容量の変化を測定することにより粉体流量を測定する静電容量式の粉体流量測定方法であって、
密度測定用交流電圧源を用いて、前記管路内の静電容量に応じた信号を測定するステップと、
前記測定した信号から粉体密度を演算するステップと、
前記密度測定用交流電圧源よりも高い周波数の第1の流速測定用交流電圧源および第2の流速判定用交流電圧源を用いて、前記管路内の静電容量に応じた信号から所定の静電容量分をオフセットして前記粉体の静電容量の変化分を増幅して測定するステップと、
前記測定した各変化分の相関に基づいて粉体流速を演算するステップと、
前記粉体密度と前記粉体流速とから粉体流量を演算するステップと
を有することを特徴とする粉体流量測定方法。
A capacitance type powder flow rate measuring method for measuring a powder flow rate by measuring a change in capacitance in a pipeline through which powder flows,
Using a density measuring AC voltage source to measure a signal according to the capacitance in the conduit;
Calculating a powder density from the measured signal;
Using a first flow rate measurement AC voltage source and a second flow rate determination AC voltage source having a frequency higher than that of the density measurement AC voltage source, a predetermined signal is obtained from a signal corresponding to the capacitance in the pipe. Amplifying and measuring a change in capacitance of the powder by offsetting the capacitance; and
Calculating a powder flow rate based on the correlation of each measured change;
Powder flow rate measuring method characterized by having a step of computing a powder flow rate from said powder flow rate as the powder density.
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ES2807698B2 (en) * 2019-08-23 2022-01-03 Igncyerto S L DEVICE AND METHOD OF DOSE MEASUREMENT IN DRY POWDER INHALER
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JPS60113518U (en) * 1984-01-10 1985-08-01 富士電機株式会社 Correlation type powder flow meter
JPS6166929A (en) * 1984-09-10 1986-04-05 Nippon Steel Corp Solid-vapor two-phase flow meter
US4899101A (en) * 1988-01-21 1990-02-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Online capacitive densitometer
US6272915B1 (en) * 1999-04-23 2001-08-14 Baker Hughes Incorporated Dual transmitter multi-capacitance flow meter

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