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JP6834122B2 - Flow velocity evaluation method and evaluation system - Google Patents
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JP6834122B2 - Flow velocity evaluation method and evaluation system - Google Patents

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Description

本発明は、流速の評価方法および評価システムに関する。 The present invention relates to a flow velocity evaluation method and an evaluation system.

ヒーター法を用いて蒸気の流量を計測する方法が検討されている(特許文献1参照)。
特許文献1では、配管内を流れる流体の流速計測方法が開示されている。この流速計測方法では、配管の表面の所定部分で熱交換を行い、当該配管の管軸方向における温度分布を計測し、計測した温度分布に基づいて、配管の内部を流れる流体の流速を求める。
A method of measuring the flow rate of steam by using the heater method has been studied (see Patent Document 1).
Patent Document 1 discloses a method for measuring the flow velocity of a fluid flowing in a pipe. In this flow velocity measurement method, heat exchange is performed at a predetermined portion on the surface of the pipe, the temperature distribution in the pipe axis direction of the pipe is measured, and the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe is obtained based on the measured temperature distribution.

特開2015−148508号公報JP-A-2015-148508

温度分布の解析では、例えば、有限要素法の処理に時間がかかる。一例として、1個の点(ポイント)について処理に20分かかる場合、3個の点だと1時間かかり、さらに周辺の多くの点で処理を行うと総じて多大な時間がかかる。
このため、流速の評価に多大な時間を要する場合があった。
In the analysis of temperature distribution, for example, the processing of the finite element method takes time. As an example, if it takes 20 minutes to process one point, it takes one hour for three points, and it takes a lot of time to process at many points in the vicinity.
Therefore, it may take a long time to evaluate the flow velocity.

具体例として、ヒーター法では、温度分布の実測値に理論値をフィッティングして、流速を求める。理論値の温度分布は、管内の流速を入力値として、数値計算を用いて、解く必要があるため、1回の計算にもかなりの時間を要する。そして、フィッティングのためには、多くの流速に対応した温度分布を計算する必要があるため、短時間での解析が困難であった。 As a specific example, in the heater method, the theoretical value is fitted to the measured value of the temperature distribution to obtain the flow velocity. Since the temperature distribution of the theoretical value needs to be solved by using a numerical calculation with the flow velocity in the pipe as an input value, it takes a considerable amount of time for one calculation. Then, for fitting, it is necessary to calculate the temperature distribution corresponding to many flow velocities, so that it is difficult to analyze in a short time.

本発明は、流速の評価に要する時間を短縮化することが可能な流速の評価方法および評価システムを提供する。 The present invention provides a flow velocity evaluation method and an evaluation system capable of shortening the time required for flow velocity evaluation.

本発明の一態様は、配管の内部を流れる流体の流速を評価する評価方法であって、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行ったときの管軸方向の温度分布の半値幅の解析値を複数の流速に対して計算し、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行って管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測し、計測された半値幅の実測値に最も近い半値幅の解析値を選択して、選択した半値幅の解析値に対応した流速を、前記配管の内部を流れる流体の流速として決定する、流速の評価方法である。 One aspect of the present invention is an evaluation method for evaluating the flow velocity of a fluid flowing inside a pipe, and analyzes the half-value width of the temperature distribution in the pipe axial direction when heat is exchanged at a predetermined portion of the surface of the pipe. The value is calculated for a plurality of flow velocities, heat is exchanged at a predetermined portion of the surface of the pipe, the measured value of the half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction is measured, and the measured value of the measured half-value width is the most. This is a flow velocity evaluation method in which an analysis value having a close half-price width is selected and a flow velocity corresponding to the selected half-price width analysis value is determined as a flow velocity of a fluid flowing inside the pipe.

本発明の一態様は、前記管軸方向の温度分布の半値幅は、流速の増加に応じて減少する特徴量である、流速の評価方法である。 One aspect of the present invention is a method for evaluating a flow velocity, in which the half width of the temperature distribution in the tube axis direction is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.

本発明の一態様は、前記配管の表面の前記所定部分で熱交換を行う熱交換工程と、前記熱交換工程により前記熱交換を行って前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測する計測工程と、前記複数の流速について前記配管の前記表面の前記所定部分で熱交換を行ったときの前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記解析値を計算する計算工程と、前記計算工程により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値との大小関係を比較して、前記実測値に応じた複数の流速を設定する流速設定工程と、前記流速設定工程により設定された複数の流速についての前記管軸方向の温度分布の前記解析値と、前記管軸方向の温度分布の前記実測値との誤差が最も小さくなる流速を、前記配管の内部を流れる前記流体の流速として決定する流速決定工程と、を含む、流速の評価方法である。 One aspect of the present invention is a heat exchange step in which heat is exchanged at the predetermined portion of the surface of the pipe, and a measured value of a half-value width of the temperature distribution in the pipe axial direction by performing the heat exchange in the heat exchange step. A measurement step for measuring, a calculation step for calculating the analysis value of a half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed on the predetermined portion of the surface of the pipe for the plurality of flow paths, and the calculation step. By comparing the magnitude relationship between the analysis value calculated by the calculation process and the measured value of the half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction measured for the pipe, a plurality of flow paths according to the measured value are set. The error between the flow velocity setting step to be performed and the analysis value of the temperature distribution in the pipe axis direction for a plurality of flow paths set by the flow velocity setting step and the measured value of the temperature distribution in the pipe axis direction is the smallest. This is a flow velocity evaluation method including a flow velocity determining step of determining a flow velocity as a flow velocity of the fluid flowing inside the pipe.

本発明の一態様は、前記流速設定工程は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算工程により計算された前記解析値と、計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する、流速の評価方法である。 In one aspect of the present invention, in the flow velocity setting step, the analysis value calculated by the calculation step for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range and the measured half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction are obtained. This is a flow velocity evaluation method for setting the flow velocity at a new point according to the magnitude relationship with the measured value.

本発明の一態様は、前記流速設定工程は、3点以上の流速を設定し、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する、流速の評価方法である。 In one aspect of the present invention, the flow velocity setting step sets a flow velocity of three points or more, and the flow velocity determination step determines the flow velocity using the flow velocity of the three points or more set by the flow velocity setting step. , It is an evaluation method of the flow velocity.

本発明の一態様は、前記流速決定工程は、前記流速設定工程で設定された流速の一部または全部を用いる、流速の評価方法である。 One aspect of the present invention is a flow velocity evaluation method in which the flow velocity determination step uses a part or all of the flow velocity set in the flow velocity setting step.

本発明の一態様は、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程と、前記流速と前記2乗誤差との関係を求める第1−2工程と、前記2乗誤差が最も小さくなる流速を、流速の候補として決定する第1−3工程と、決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程と、を含む、流速の評価方法である。 In one aspect of the present invention, in the flow velocity determining step, the square error between the analyzed value and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is calculated at each of the flow paths set by the flow velocity setting step. The first step, the 1-2 step for obtaining the relationship between the flow velocity and the square error, and the 1-3 step for determining the flow velocity having the smallest square error as a candidate for the flow velocity were determined. In the flow velocity candidates, the first to fourth steps of determining whether or not the squared error between the analyzed value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and the squared error are the above. When it is determined that the value is equal to or less than the predetermined specified value, the first 5 steps for formally determining the candidate for the flow velocity, and when it is determined that the square error exceeds the predetermined specified value, the flow velocity This is a flow velocity evaluation method including the first to sixth steps of changing the above and shifting to the first step 1-1 again.

本発明の一態様は、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と前記管軸方向の温度分布の前記半値幅との関係の解析値を計算する第2−1工程と、計測された前記半値幅の実測値に最も近い前記半値幅の解析値を選択して、選択した前記解析値に対応した流速を、流速の候補として決定する第2−2工程と、決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程と、を含む、流速の評価方法である。 In one aspect of the present invention, the flow velocity determination step calculates an analysis value of the relationship between the flow velocity and the half width of the temperature distribution in the tube axis direction at each of the flow paths set by the flow velocity setting step. Step -1 and step 2-2 in which the analysis value of the half width closest to the measured value of the measured half width is selected, and the flow velocity corresponding to the selected analysis value is determined as a candidate for the flow velocity. In the determined flow velocity candidates, the second and third steps of determining whether or not the squared error between the analyzed value and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and the above. When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, while in other cases, the flow velocity is changed and the process proceeds to the second step 2-1 again. This is a flow velocity evaluation method including the second to fourth steps of transition.

本発明の一態様は、配管の内部を流れる流体の流速を評価する評価システムであって、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行ったときの管軸方向の温度分布の半値幅の解析値を複数の流速に対して計算し、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行って管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測し、計測された半値幅の実測値に最も近い半値幅の解析値を選択して、選択した半値幅の解析値に対応した流速を、前記配管の内部を流れる流体の流速として決定する、流速の評価システムである。 One aspect of the present invention is an evaluation system for evaluating the flow velocity of a fluid flowing inside a pipe, and analyzes the half-value width of the temperature distribution in the pipe axial direction when heat is exchanged at a predetermined portion of the surface of the pipe. The value is calculated for a plurality of flow velocities, heat is exchanged at a predetermined portion of the surface of the pipe, the measured value of the half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction is measured, and the measured value of the measured half-value width is the most. It is a flow velocity evaluation system that selects an analysis value having a close half-price width and determines a flow velocity corresponding to the selected half-price width analysis value as a flow velocity of a fluid flowing inside the pipe.

本発明の一態様は、前記管軸方向の温度分布の半値幅は、流速の増加に応じて減少する特徴量である、流速の評価システムである。 One aspect of the present invention is a flow velocity evaluation system in which the half width of the temperature distribution in the tube axis direction is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.

本発明の一態様は、前記配管の表面の前記所定部分で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換を行って前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測する計測部と、前記複数の流速について前記配管の前記表面の前記所定部分で熱交換を行ったときの前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記解析値を計算する計算部と、前記計算部により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値との大小関係を比較して、前記実測値に応じた複数の流速を設定する流速設定部と、前記流速設定部により設定された複数の流速についての前記管軸方向の温度分布の前記解析値と、前記管軸方向の温度分布の前記実測値との誤差が最も小さくなる流速を、前記配管の内部を流れる前記流体の流速として決定する流速決定部と、を含む、流速の評価システムである。 One aspect of the present invention includes a heat exchanger that exchanges heat at the predetermined portion of the surface of the pipe, and a measuring unit that exchanges heat and measures a measured value of a half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction. , A calculation unit that calculates the analysis value of the half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed on the predetermined portion of the surface of the pipe for the plurality of flow paths, and the calculation unit. A flow velocity setting unit that compares the magnitude relationship between the analysis value and the measured value of the half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction measured with respect to the pipe, and sets a plurality of flow paths according to the measured value. The pipe has the smallest error between the analysis value of the temperature distribution in the tube axis direction and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction for a plurality of flow paths set by the flow velocity setting unit. It is a flow velocity evaluation system including a flow velocity determination unit that determines the flow velocity of the fluid flowing inside the water flow path.

本発明の一態様は、前記流速設定部は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算部により計算された前記解析値と、計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する、流速の評価システムである。 In one aspect of the present invention, the flow velocity setting unit has the analysis value calculated by the calculation unit for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range, and the measured half-value width of the temperature distribution in the pipe axis direction. This is a flow velocity evaluation system that sets the flow velocity at a new point according to the magnitude relationship with the measured value.

本発明の一態様は、前記流速設定部は、3点以上の流速を設定し、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する、流速の評価システムである。 In one aspect of the present invention, the flow velocity setting unit sets a flow velocity of three points or more, and the flow velocity determination unit determines the flow velocity using the flow velocity of the three points or more set by the flow velocity setting unit. , Flow velocity evaluation system.

本発明の一態様は、前記流速決定部は、前記流速設定部で設定された流速の一部または全部を用いる、流速の評価システムである。 One aspect of the present invention is a flow velocity evaluation system in which the flow velocity determination unit uses a part or all of the flow velocity set by the flow velocity setting unit.

本発明の一態様は、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程と、前記流速と前記2乗誤差との関係を求める第1−2工程と、前記2乗誤差が最も小さくなる流速を、流速の候補として決定する第1−3工程と、決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程と、を実行する、流速の評価システムである。 In one aspect of the present invention, the flow velocity determining unit calculates the squared error between the analyzed value and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction at each of the flow paths set by the flow velocity setting unit. The first step, the 1-2 step for obtaining the relationship between the flow velocity and the square error, and the 1-3 step for determining the flow velocity having the smallest square error as a candidate for the flow velocity were determined. In the flow velocity candidates, the first to fourth steps of determining whether or not the squared error between the analyzed value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and the squared error are the above. When it is determined that the value is equal to or less than the predetermined specified value, the first 5 steps for formally determining the candidate for the flow velocity, and when it is determined that the square error exceeds the predetermined specified value, the flow velocity This is a flow velocity evaluation system that executes the 1st to 6th steps of changing the above and shifting to the 1-1 step again.

本発明の一態様は、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と前記管軸方向の温度分布の前記半値幅との関係の解析値を計算する第2−1工程と、計測された前記半値幅の実測値に最も近い前記半値幅の解析値を選択して、選択した前記解析値に対応した流速を、流速の候補として決定する第2−2工程と、決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程と、を実行する、流速の評価システムである。 In one aspect of the present invention, the flow velocity determining unit calculates an analysis value of the relationship between the flow velocity and the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction at each of the flow paths set by the flow velocity setting unit. Step -1 and step 2-2 in which the analysis value of the half width closest to the measured value of the measured half width is selected, and the flow velocity corresponding to the selected analysis value is determined as a candidate for the flow velocity. In the determined flow velocity candidates, the second and third steps of determining whether or not the squared error between the analyzed value and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and the above. When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, while in other cases, the flow velocity is changed and the process proceeds to the second step 2-1 again. It is a flow velocity evaluation system that executes the transitioning steps 2-4.

上記した流速の評価方法および評価システムによれば、流速の評価に要する時間を短縮化することが可能である。 According to the above-mentioned flow velocity evaluation method and evaluation system, it is possible to shorten the time required for the flow velocity evaluation.

本実施形態に係る流速計測システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the flow velocity measurement system which concerns on this embodiment. 流速計測システムの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the main part structure of the flow velocity measurement system. 制御ユニット4を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the control unit 4. 配管10の領域のセルへの分割例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of dividing the area of a pipe 10 into a cell. 配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速5m/sのとき)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship (when the flow velocity is 5 m / s) between the axial distance of a pipe 10 and the temperature of the surface 10a of a pipe 10. 配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速20m/sのとき)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship (when the flow velocity is 20 m / s) between the axial distance of a pipe 10 and the temperature of the surface 10a of a pipe 10. 配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速35m/sのとき)の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship (when the flow velocity is 35m / s) between the axial distance of a pipe 10 and the temperature of the surface 10a of a pipe 10. 温度分布の特性における半値幅P1の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the half-value width P1 in the characteristic of a temperature distribution. 温度分布の特性における最高温度P2の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the maximum temperature P2 in the characteristic of a temperature distribution. 温度分布の特性における温度分布波形の面積P3の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the area P3 of the temperature distribution waveform in the characteristic of a temperature distribution. 流速と半値幅との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between a flow velocity and a half width. 温度分布の実測値401と温度分布の解析値411との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the measured value 401 of a temperature distribution, and the analysis value 411 of a temperature distribution. 流速と2乗誤差(温度分布の実測値と温度分布の解析値との2乗誤差)との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the flow velocity and the square error (the square error of the measured value of a temperature distribution and the analysis value of a temperature distribution). 第1の処理群の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the 1st processing group. 第1の処理群における流速設定処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the flow velocity setting processing in the 1st processing group. 第2の処理群の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the 2nd processing group. 流速と2乗誤差(温度分布の実測値と温度分布の解析値との2乗誤差)との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the flow velocity and the square error (the square error of the measured value of a temperature distribution and the analysis value of a temperature distribution). 第2の処理群の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the 2nd processing group.

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
本実施形態に係る流速計測システム(流速の評価システムの一例)は、例えば、ボイラーなどの蒸気製造装置と負荷設備との間に配設される配管内を流れる流体(例えば、蒸気)の流速を計測可能なシステムである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the following embodiments do not limit the inventions in the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
The flow velocity measurement system (an example of a flow velocity evaluation system) according to the present embodiment determines the flow velocity of a fluid (for example, steam) flowing in a pipe arranged between a steam production device such as a boiler and a load facility. It is a measurable system.

図1は、本実施形態に係る流速計測システム100の概略構成を示す図である。図2は、流速計測システム100の要部構成を示す図である。
本実施形態に係る流速計測システム100は、図1に示すように、加熱部(熱交換器)2と、プレヒーター2bと、温度計測部3と、制御ユニット(流速算出部)4と、流速計5と、を含む。図1において、配管10は、蒸気製造装置20(ボイラーなど)と負荷設備30との間に配設されている。蒸気製造装置20からの蒸気が配管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気または蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽(不図示)に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。また、配管10の周りには断熱材が巻かれている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a flow velocity measuring system 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of the flow velocity measuring system 100.
As shown in FIG. 1, the flow velocity measurement system 100 according to the present embodiment includes a heating unit (heat exchanger) 2, a preheater 2b, a temperature measurement unit 3, a control unit (flow velocity calculation unit) 4, and a flow velocity. Including a total of 5. In FIG. 1, the pipe 10 is arranged between the steam production apparatus 20 (boiler or the like) and the load equipment 30. The steam from the steam production apparatus 20 flows through the pipe 10 and is sent to the load equipment 30. In the load equipment 30, steam or steam heat is utilized. The steam discharged from the load equipment 30 is collected as a drain, collected in a return water tank (not shown), and then re-supplied to the steam production apparatus 20. Further, a heat insulating material is wound around the pipe 10.

ここで、本実施形態では、流速計測システム100に流速計5を備える構成を示すが、他の構成例として、流速計5が備えられない構成が用いられてもよい。つまり、流速計5を用いて流速を計測する構成が用いられてもよく、または、他の情報から流速を計算する(推定的な計算でもよい)構成が用いられてもよい。 Here, in the present embodiment, the configuration in which the current meter 5 is provided in the flow velocity measuring system 100 is shown, but as another configuration example, a configuration in which the current meter 5 is not provided may be used. That is, a configuration in which the flow velocity is measured using the current meter 5 may be used, or a configuration in which the flow velocity is calculated from other information (may be an estimated calculation) may be used.

加熱部2は、配管10の表面10aと熱交換することで所定部分を加熱するためのものである。本実施形態において、加熱部2は、例えば、リング状のヒーターから構成されており、図2に示すように、配管10の表面10aの所定位置において周方向に亘って配置される。これにより、加熱部2は、配管10の所定部分(当該加熱部2の設置部分11)において、当該配管10の表面10aを均一に加熱する。加熱部2は、制御ユニット4に電気的に接続されており、その動作が制御される。
なお、ここでいう熱交換器は、温度の高い物体から温度の低い物体へ熱を移動させるものである。ヒーターは、熱交換器の一例である。
なお、図2において、矢印B11は、流体が配管10内を流れる向きの例を示している。
The heating unit 2 is for heating a predetermined portion by exchanging heat with the surface 10a of the pipe 10. In the present embodiment, the heating unit 2 is composed of, for example, a ring-shaped heater, and is arranged at a predetermined position on the surface 10a of the pipe 10 in the circumferential direction as shown in FIG. As a result, the heating unit 2 uniformly heats the surface 10a of the pipe 10 in the predetermined portion of the pipe 10 (the installation portion 11 of the heating unit 2). The heating unit 2 is electrically connected to the control unit 4, and its operation is controlled.
The heat exchanger referred to here transfers heat from an object having a high temperature to an object having a low temperature. The heater is an example of a heat exchanger.
In FIG. 2, the arrow B11 shows an example of the direction in which the fluid flows in the pipe 10.

プレヒーター2bは、配管10内を流れる流体を加熱する。このプレヒーター2bは、配管10内を流れる気体の流体の液化を防止するために設けられている。例えば、配管10内を流れる流体が蒸気である場合に、プレヒーター2bが当該蒸気を加熱することで、当該蒸気が液化して配管10内や負荷設備30内に水滴が付着することを防止する。 The preheater 2b heats the fluid flowing in the pipe 10. The preheater 2b is provided to prevent the liquefaction of the gas fluid flowing in the pipe 10. For example, when the fluid flowing in the pipe 10 is steam, the preheater 2b heats the steam to prevent the steam from liquefying and adhering water droplets in the pipe 10 or the load equipment 30. ..

温度センサー群3Aは、配管10における表面10aの加熱部2の設置部分11の両側(上流側および下流側)に配置されている。各温度センサー群3Aは、上記設置部分11からの距離に応じて設置位置が決定される。例えば、設置部分11の上流側を例に挙げると、各温度センサー群3Aは、設置部分11の端面からの距離が0mm(ミリメートル)、6mm、14mm、24mm、36mm、50mm、66mm、84mm、104mm、126mm、150mm、176mmに設置されている。ここで、設置部分11の端面からの距離が0mmとは、温度センサー群3Aが加熱部2の端面に沿って配置されることを意味する。なお、図2では、配管10の断面構造として、設置部分11の下流側端面の近傍(A−A矢視による断面)と、設置部分11の下流側端面からの距離24mm近傍(B−B矢視による断面)とを図示した。 The temperature sensor group 3A is arranged on both sides (upstream side and downstream side) of the installation portion 11 of the heating portion 2 on the surface 10a of the pipe 10. The installation position of each temperature sensor group 3A is determined according to the distance from the installation portion 11. For example, taking the upstream side of the installation portion 11 as an example, each temperature sensor group 3A has a distance of 0 mm (millimeter), 6 mm, 14 mm, 24 mm, 36 mm, 50 mm, 66 mm, 84 mm, 104 mm from the end face of the installation portion 11. , 126 mm, 150 mm, 176 mm. Here, the distance of the installation portion 11 from the end face is 0 mm, which means that the temperature sensor group 3A is arranged along the end face of the heating portion 2. In FIG. 2, as the cross-sectional structure of the pipe 10, the vicinity of the downstream end face of the installation portion 11 (cross section viewed by arrow AA) and the distance of 24 mm from the downstream end face of the installation portion 11 (arrow BB). (Cross section by visual inspection) is shown.

図2に示されるように、温度センサー群3Aは、設置部分11から離間するに従って、隣接する温度センサー群3A間の距離が2mmずつ大きくなるように配置されている。したがって、温度センサー群3Aは、設置部分11(加熱部2)に近い程、センサーが密集して配置されたものとなっている。これにより、設置部分11の近傍において配管10の表面10aの温度を精度良く検出することが可能とされている。 As shown in FIG. 2, the temperature sensor group 3A is arranged so that the distance between the adjacent temperature sensor groups 3A increases by 2 mm as the distance from the installation portion 11 increases. Therefore, in the temperature sensor group 3A, the closer to the installation portion 11 (heating portion 2), the closer the sensors are arranged. As a result, it is possible to accurately detect the temperature of the surface 10a of the pipe 10 in the vicinity of the installation portion 11.

温度計測部3は、複数(本実施形態では、例えば、12個)の温度センサー群3Aから構成される。各温度センサー群3Aは、配管10の表面10aにおいて、当該配管10の管軸方向に沿って配置される。各温度センサー群3Aは、それぞれ配管10の表面10aの温度を計測する温度センサー3aを複数含む。本実施形態において、各温度センサー群3Aは4つの温度センサー3aから構成される。4つの温度センサー3aは、配管10の表面10aにおいて、周方向に均等に配置されている。すなわち、4つの温度センサー3aは、配管10の周方向において、90度ずつ位置を違えるように配置されている。各温度センサー群3Aは、4つの温度センサー3aが計測した値の平均値を計測値として出力する。このように温度センサー群3Aは、配管10の表面10aにおける複数個所を計測した値の平均を計測値とすることで信頼性の高い計測結果(温度)を出力することが可能である。 The temperature measurement unit 3 is composed of a plurality of (for example, 12 in this embodiment) temperature sensor group 3A. Each temperature sensor group 3A is arranged on the surface 10a of the pipe 10 along the pipe axis direction of the pipe 10. Each temperature sensor group 3A includes a plurality of temperature sensors 3a for measuring the temperature of the surface 10a of the pipe 10. In the present embodiment, each temperature sensor group 3A is composed of four temperature sensors 3a. The four temperature sensors 3a are evenly arranged in the circumferential direction on the surface 10a of the pipe 10. That is, the four temperature sensors 3a are arranged so as to be different in position by 90 degrees in the circumferential direction of the pipe 10. Each temperature sensor group 3A outputs an average value of the values measured by the four temperature sensors 3a as a measured value. As described above, the temperature sensor group 3A can output a highly reliable measurement result (temperature) by using the average of the values measured at a plurality of locations on the surface 10a of the pipe 10 as the measurement value.

なお、各温度センサー群3Aを構成する温度センサー3aの数は、図2に示す4つに限られず1つ以上であればよい。例えば、各温度センサー群3Aが、2つの温度センサー3aから構成され、2つの温度センサー3aが、配管10の周方向に左右均等に(配管10の周方向において180度位置を違えるように)配置されていてもよい。上記のように、各温度センサー群3Aが複数の温度センサー3aを備え、配管10の表面10aにおける複数個所を計測した値の平均を計測値とすることで信頼性の高い計測結果(温度)を出力することが可能である。 The number of temperature sensors 3a constituting each temperature sensor group 3A is not limited to the four shown in FIG. 2, and may be one or more. For example, each temperature sensor group 3A is composed of two temperature sensors 3a, and the two temperature sensors 3a are arranged evenly on the left and right in the circumferential direction of the pipe 10 (so that the positions are different by 180 degrees in the circumferential direction of the pipe 10). It may have been done. As described above, each temperature sensor group 3A is provided with a plurality of temperature sensors 3a, and the average of the values measured at a plurality of locations on the surface 10a of the pipe 10 is used as the measured value to obtain a highly reliable measurement result (temperature). It is possible to output.

上述した構成に基づき、温度計測部3は、各温度センサー群3Aの計測結果から配管10の管軸方向における表面10aの温度分布を計測することが可能である。温度計測部3が計測した温度分布は、制御ユニット4に送信される。 Based on the above-described configuration, the temperature measuring unit 3 can measure the temperature distribution of the surface 10a in the pipe axis direction of the pipe 10 from the measurement results of each temperature sensor group 3A. The temperature distribution measured by the temperature measuring unit 3 is transmitted to the control unit 4.

配管10は、表面10aの少なくとも一部が保温材12により覆われている。本実施形態において、保温材12は、配管10の表面に設けられた加熱部2および温度計測部3(各温度センサー3a)を覆うように管軸方向に亘って設置されている。 At least a part of the surface 10a of the pipe 10 is covered with the heat insulating material 12. In the present embodiment, the heat insulating material 12 is installed along the pipe axis direction so as to cover the heating unit 2 and the temperature measuring unit 3 (each temperature sensor 3a) provided on the surface of the pipe 10.

図3は、制御ユニット4を示す模式図である。図3において、計算装置50は、例えばコンピュータシステムである。制御ユニット4は、計算装置50に加え、入力装置60、および表示装置(出力装置)64を有する。計算装置50は、A/D変換器等の変換器61、演算処理手段(CPU:Central Processing Unit)62、およびメモリ63等を有する。流速計測システム100の温度計測部3から送られる計測データ(温度分布)が、必要に応じて変換器61等で変換され、CPU62に取り込まれる。また、初期設定値、および仮データなどが入力装置60などを介して計算装置50に取り込まれる。表示装置64は、入力されたデータに関する情報、および計算に関する情報などを表示することができる。 FIG. 3 is a schematic view showing the control unit 4. In FIG. 3, the arithmetic unit 50 is, for example, a computer system. The control unit 4 has an input device 60 and a display device (output device) 64 in addition to the calculation device 50. The calculation device 50 includes a converter 61 such as an A / D converter, an arithmetic processing unit (CPU: Central Processing Unit) 62, a memory 63, and the like. The measurement data (temperature distribution) sent from the temperature measurement unit 3 of the flow velocity measurement system 100 is converted by the converter 61 or the like as necessary and taken into the CPU 62. Further, the initial setting value, temporary data, and the like are taken into the calculation device 50 via the input device 60 and the like. The display device 64 can display information related to the input data, information related to the calculation, and the like.

CPU62は、計測データ、およびメモリ63に記憶された情報に基づき、配管10の内部を流れる蒸気の流速を算出することができる。CPU62は、例えば、温度計測部3の計測結果(配管10の表面10aにおける温度分布)を用い、メモリ63に記憶された情報から配管10の内部を流れる蒸気の流速を算出する。制御ユニット4は、流速算出部の一例である。
具体的には、メモリ63は、配管10の表面10aにおける温度分布と、配管10の内部を流れる流体の流速との関係を示す関係情報を予め(流速の計測よりも前に)記憶しておく。メモリ63は、記憶部の一例である。メモリ63が記憶する関係情報では、流体の流速ごとに、当該流速と温度分布とが対応付けられている。
そして、温度計測部3が配管10の表面10aにおける温度分布を計測すると、CPU62は、関係情報を参照して、温度計測部3が計測した温度分布に最も近い(例えば、差の絶対値の合計が最も小さい)温度分布に対応付けられている流速を読み出して、流速の計測値とする。
The CPU 62 can calculate the flow velocity of the steam flowing inside the pipe 10 based on the measurement data and the information stored in the memory 63. The CPU 62 calculates, for example, the flow velocity of steam flowing inside the pipe 10 from the information stored in the memory 63 by using the measurement result of the temperature measuring unit 3 (the temperature distribution on the surface 10a of the pipe 10). The control unit 4 is an example of a flow velocity calculation unit.
Specifically, the memory 63 stores in advance (prior to the measurement of the flow velocity) the relationship information indicating the relationship between the temperature distribution on the surface 10a of the pipe 10 and the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe 10. .. The memory 63 is an example of a storage unit. In the relational information stored in the memory 63, the flow velocity and the temperature distribution are associated with each flow velocity of the fluid.
Then, when the temperature measuring unit 3 measures the temperature distribution on the surface 10a of the pipe 10, the CPU 62 refers to the related information and is closest to the temperature distribution measured by the temperature measuring unit 3 (for example, the sum of the absolute values of the differences). The flow velocity associated with the temperature distribution (which is the smallest) is read out and used as the measured value of the flow velocity.

このように、メモリ63は、温度分布と流速とを対応付けた関係情報を予め記憶しておく。そして、加熱部2が、リングヒーター(リング状のヒーター)で所定箇所を加熱し、配管10の温度分布が定常状態になった状態で、温度計測部3が、配管10における温度分布を計測する。そして、制御ユニット4は、関係情報を参照して、計測で得られた温度分布に最も近い温度分布に対応付けられている流速を流速計測値とする。 In this way, the memory 63 stores in advance the relationship information in which the temperature distribution and the flow velocity are associated with each other. Then, the heating unit 2 heats a predetermined portion with a ring heater (ring-shaped heater), and the temperature measurement unit 3 measures the temperature distribution in the pipe 10 in a state where the temperature distribution of the pipe 10 is in a steady state. .. Then, the control unit 4 refers to the relational information and sets the flow velocity associated with the temperature distribution closest to the temperature distribution obtained by the measurement as the flow velocity measurement value.

次に、メモリ63が予め記憶しておく関係情報の取得方法について説明する。
関係情報は、配管10の温度定常状態における熱の伝わりを、有限要素法で解析して求めることができる。以下では、制御ユニット4が有限要素法の計算を行う場合を例に説明するが、他のコンピュータを用いて有限要素法の解析を行うようにしてもよい。
配管10に有限要素法を適用するために、配管10の領域をセル(部分領域)に分割する。
Next, a method of acquiring the related information stored in the memory 63 in advance will be described.
The relational information can be obtained by analyzing the heat transfer in the steady temperature state of the pipe 10 by the finite element method. In the following, a case where the control unit 4 performs the calculation of the finite element method will be described as an example, but the analysis of the finite element method may be performed using another computer.
In order to apply the finite element method to the pipe 10, the area of the pipe 10 is divided into cells (partial areas).

図4は、配管10の領域のセルへの分割例を示す説明図である。
同図に示す領域A11は、管内の領域(流体が流れる領域)を示す。領域A12は、配管10の領域(管壁の領域)を示す。領域A13は、配管10の周りに巻かれた断熱材の領域を示す。領域A14は、断熱材の外側の空気の領域を示す。また、矢印B11は、流体が配管10内を流れる向きの例を示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of dividing the region of the pipe 10 into cells.
The region A11 shown in the figure indicates a region in the pipe (a region through which a fluid flows). The area A12 indicates the area of the pipe 10 (the area of the pipe wall). Region A13 indicates a region of insulation wound around the pipe 10. Region A14 indicates a region of air outside the insulation. Further, arrow B11 shows an example of the direction in which the fluid flows in the pipe 10.

有限要素法を適用するためのセル分割にて、図4に示すように、配管10の管壁の領域A12を均等な厚みで3層に分割する。この3層と、流体の領域A11、断熱材の領域A13、および、外部の空気の領域A14とで、配管10の半径方向に6層に分割されている。
また、配管10の軸方向(長手方向)に関しては、例えば3mm幅など比較的小さい幅で均等に分割する。
また、加熱部2としてリング状のヒーターを用い、図4に示すように、配管10の長手方向における加熱部2の厚みを無視する。特に、加熱部2が、配管10の管壁の領域A12のセルのうち1つのみに入熱するものとして近似する。また、加熱部2自体の容量の影響は無視する(容量が十分に小さいものとする)。
In the cell division for applying the finite element method, as shown in FIG. 4, the region A12 of the pipe wall of the pipe 10 is divided into three layers with an equal thickness. The three layers, the fluid region A11, the heat insulating material region A13, and the external air region A14 are divided into six layers in the radial direction of the pipe 10.
Further, with respect to the axial direction (longitudinal direction) of the pipe 10, the pipe 10 is evenly divided into relatively small widths such as 3 mm width.
Further, a ring-shaped heater is used as the heating portion 2, and as shown in FIG. 4, the thickness of the heating portion 2 in the longitudinal direction of the pipe 10 is ignored. In particular, it is approximated that the heating unit 2 enters heat into only one cell in the region A12 of the pipe wall of the pipe 10. Further, the influence of the capacity of the heating unit 2 itself is ignored (assuming that the capacity is sufficiently small).

隣接する接点との熱移動は、管内面と管内の流体との対流熱伝達、管壁内(図4の領域A12内)での熱伝導、管壁から断熱材への熱伝導および断熱材内での熱伝導、断熱材外表面と周囲空気との対流熱伝達による熱移動とする。また、加熱部2から十分離れた管端の部分のセルの外縁を断熱条件とする。
以下の熱バランスによる方程式(以下の式(1))をセルごとに設定しておき、制御ユニット4が、有限要素法を用いて解析することで、セル間の温度差を算出する。有限要素法の解法(連立方程式の解法)として、例えばNewton-Raphson法を用いることができる。但し、制御ユニット4が用いる解法は、Newton-Raphson法に限られず、連立方程式に適用することが可能ないろいろな解法を用いることができる。
Heat transfer with adjacent contacts includes convective heat transfer between the inner surface of the pipe and the fluid in the pipe, heat transfer in the pipe wall (inside region A12 in FIG. 4), heat conduction from the pipe wall to the heat insulating material, and in the heat insulating material. Heat transfer by convective heat transfer between the outer surface of the heat insulating material and the ambient air. Further, the outer edge of the cell at the end of the pipe sufficiently separated from the heating portion 2 is set as the heat insulating condition.
The following equation based on thermal balance (the following equation (1)) is set for each cell, and the control unit 4 analyzes it using the finite element method to calculate the temperature difference between the cells. As a solution method of the finite element method (solving simultaneous equations), for example, the Newton-Raphson method can be used. However, the solution method used by the control unit 4 is not limited to the Newton-Raphson method, and various solution methods that can be applied to simultaneous equations can be used.

ここで、定常状態では、隣接するセルからの入熱量の和が0になる。なお、熱量の放出は、入熱量マイナスとして表す。
座標(i,j)に位置するセルにおける熱バランスは、式(1)のように表される。
Here, in the steady state, the sum of the amount of heat input from the adjacent cells becomes 0. The amount of heat released is expressed as minus the amount of heat input.
The thermal balance in the cell located at the coordinates (i, j) is expressed by the equation (1).

i,j−1 + Qi,j+1 + Qi−1,j + Qi+1,j = 0
・・(1)
Q i, j-1 + Q i, j + 1 + Q i-1, j + Q i + 1, j = 0
・ ・ (1)

ここで、座標(i,j)に位置するセルに隣接するセルの座標を、(i,j−1)、(i,j+1)、(i−1,j)、(i+1,j)とする。また、Qi,j−1、Qi,j+1、Qi−1,j、Qi+1,jは、それぞれ、添え字で示す座標に位置するセルからの入熱量を示す。なお、隣接するセルが無い場合は、当該セルからの入熱量を0とする。
上記のように、セルごとに熱バランスによる方程式(式(1))を設定する。当該方程式の設定は、例えば流速計測システム100のユーザーが行って、制御ユニット4のメモリ63に記憶させる。そして、制御ユニット4は、流速の設定値ごとに有限要素法による解析を行って、温度分布と流速との関係を示す関係情報を取得する。
Here, let the coordinates of the cell adjacent to the cell located at the coordinate (i, j) be (i, j-1), (i, j + 1), (i-1, j), (i + 1, j). .. Further, Q i, j-1 , Q i, j + 1 , Q i-1, j , and Q i + 1, j each indicate the amount of heat input from the cell located at the coordinates indicated by the subscripts. If there is no adjacent cell, the amount of heat input from the cell is set to 0.
As described above, an equation based on thermal balance (Equation (1)) is set for each cell. The setting of the equation is performed by, for example, the user of the flow velocity measurement system 100, and is stored in the memory 63 of the control unit 4. Then, the control unit 4 performs an analysis by the finite element method for each set value of the flow velocity, and acquires the relational information showing the relationship between the temperature distribution and the flow velocity.

式(1)のQi,j−1、Qi,j+1、Qi−1,j、Qi+1,jには、例えば以下の式(2)、式(3)、式(4)のいずれかの右辺を適用する。 For Q i, j-1 , Q i, j + 1 , Q i-1, j , Q i + 1, j of equation (1), for example, any of the following equations (2), (3), and (4) Apply the right-hand side of.

対流熱伝達:配管10のセルのうち最内側のセルへの流体(配管10内の流体)からの入熱量は、式(2)のように示される。 Convective heat transfer: The amount of heat input from the fluid (fluid in the pipe 10) to the innermost cell of the cells of the pipe 10 is expressed by the equation (2).

対流熱伝達による入熱量 = α・A・Δt ・・(2) Amount of heat input by convective heat transfer = α ・ A ・ Δt ・ ・ (2)

ここで、α[W(ワット)/(m(平方メートル)・K(ケルビン))]は、対流熱伝達率を示す。
A[m]は、伝熱面積を示す。ここでは、配管10のセルが管内の流体に接する面積である。
Δt[K]は、隣接するセルとの温度差を示す。ここでは、配管10と管内の流体との接触部分における温度差を示す。
Here, α [W (watt) / (m 2 (square meter) · K (Kelvin))] indicates the convective heat transfer coefficient.
A [m 2 ] indicates the heat transfer area. Here, it is the area where the cell of the pipe 10 is in contact with the fluid in the pipe.
Δt [K] indicates the temperature difference from the adjacent cell. Here, the temperature difference at the contact portion between the pipe 10 and the fluid in the pipe is shown.

半径方向熱伝導:配管10内における配管10の半径方向の熱伝導による入熱量は、式(3)のように示される。すなわち、管の半径方向に隣接する管のセル(管をメッシュに切ったセル)からの入熱量は、式(3)のように示される。 Radial heat conduction: The amount of heat input due to the radial heat conduction of the pipe 10 in the pipe 10 is expressed by the equation (3). That is, the amount of heat input from the cells of the pipes (cells obtained by cutting the pipes into meshes) adjacent to each other in the radial direction of the pipes is expressed by the equation (3).

半径方向熱伝導による入熱量 = 2π・λ・L・Δt/ln(ro/ri)
・・(3)
Heat input due to radial heat conduction = 2π ・ λ ・ L ・ Δt / ln (ro / ri)
・ ・ (3)

ここで、πは、円周率を示す。
λ[W/(m(メートル)・K)]は、配管10の素材(例えば鋼鉄)の熱伝導率を示す。
L[m]は、管軸方向(配管10の軸方向)におけるセルの長さを示す。
Δt[K]は、上記のように、隣接するセルとの温度差を示す。ここでは、配管10の半径方向に隣接する配管10のセル同士の接触部分における温度差を示す。
lnは、自然対数を示す。
ro/ri[m]は、半径方向におけるセル間の距離(例えば、セルの中心間の距離)を示す。
Here, π indicates the pi.
λ [W / (m (meter) · K)] indicates the thermal conductivity of the material (for example, steel) of the pipe 10.
L [m] indicates the length of the cell in the pipe axial direction (axial direction of the pipe 10).
Δt [K] indicates the temperature difference from the adjacent cell as described above. Here, the temperature difference at the contact portion between the cells of the pipe 10 adjacent to each other in the radial direction of the pipe 10 is shown.
ln indicates the natural logarithm.
ro / ri [m] indicates the distance between cells in the radial direction (for example, the distance between the centers of cells).

管軸方向熱伝導:配管10内における配管10の軸方向(長手方向)の熱伝導による入熱量は式(4)のように示される。すなわち、管軸方向に隣接する配管10のセルからの入熱量は式(4)のように示される。 Pipe axial heat conduction: The amount of heat input due to the axial (longitudinal) heat conduction of the pipe 10 in the pipe 10 is expressed by the equation (4). That is, the amount of heat input from the cell of the pipe 10 adjacent to the pipe axis direction is expressed by the equation (4).

管軸方向熱伝達による入熱量 = λAΔt/L ・・(4) Amount of heat input due to heat transfer in the tube axis direction = λAΔt / L ・ ・ (4)

ここで、λ、Lは、上記のとおりである。
A[m]は、上記のように、伝熱面積を示す。ここでは、配管10のセル同士(配管10の半径方向に隣接する配管10のセル)が接する面積である。
Δt[K]は、上記のように、隣接するセルとの温度差を示す。ここでは、管軸方向に隣接する配管10のセル同士の接触部分における温度差を示す。
Here, λ and L are as described above.
A [m 2 ] indicates the heat transfer area as described above. Here, it is the area where the cells of the pipe 10 are in contact with each other (cells of the pipe 10 adjacent to each other in the radial direction of the pipe 10).
Δt [K] indicates the temperature difference from the adjacent cell as described above. Here, the temperature difference at the contact portion between the cells of the pipes 10 adjacent to each other in the pipe axis direction is shown.

また、対流熱伝達に関して、以下の式(5)を用いる。 Further, the following equation (5) is used for convective heat transfer.

ud = 0.022・XWT・Red 0.8・P 0.4 ・・(5) N ud = 0.022 · X WT · R ed 0.8 · P r 0.4 ·· (5)

ここで、Nudは、ヌセルト数(Nusselt Number)を示す。
edは、レイノルズ数(Reynolds Number)を示す。
は、プラントル数(Prandtl Number)を示す。
WTは、温度を修正する係数であり、加熱部2(ヒーター)からの距離に応じた値を取る。特に、XWTは、加熱部2の近傍について温度を高くする(すなわち、熱伝達を大きくする)。以下では、XWTを熱伝達率修正係数と称する。
Here, Nud indicates the Nusselt number.
Red indicates the Reynolds number.
P r shows the Prandtl number (Prandtl Number).
X WT is a coefficient for correcting the temperature, and takes a value according to the distance from the heating unit 2 (heater). In particular, the X WT raises the temperature in the vicinity of the heating unit 2 (that is, increases the heat transfer). Hereinafter, X WT is referred to as a heat transfer coefficient correction coefficient.

なお、本実施形態では、熱伝達率修正係数XWTを使用することで精度を向上させる場合を示すが、他の構成例として、精度が十分であれば、熱伝達率修正係数XWTを使用しない構成(熱伝達率修正係数XWT=1とみなす構成)が用いられてもよい。 In this embodiment, the case where the accuracy is improved by using the heat transfer coefficient correction coefficient X WT is shown, but as another configuration example, if the accuracy is sufficient, the heat transfer coefficient correction coefficient X WT is used. A configuration that does not (a configuration that considers the heat transfer coefficient correction coefficient X WT = 1) may be used.

ヌセルト数Nudは、式(6)のように示される。 The Nusselt number N ud is expressed by the equation (6).

Nu=αi・di/λ ・・(6) Nu = αi ・ di / λ ・ ・ (6)

ここで、λは、上記のとおりである。
di[m]は、配管10の内径を示す。
αi[W/(m・K)]は、配管10の内部における熱伝導率を示す。
Here, λ is as described above.
di [m] indicates the inner diameter of the pipe 10.
αi [W / (m 2 · K)] indicates the thermal conductivity inside the pipe 10.

また、レイノルズ数Redは、式(7)のように示される。 The Reynolds number Red is expressed by the equation (7).

Re=u×di/ν ・・(7) Re = u × di / ν ・ ・ (7)

ここで、u[m/s(秒)]は、配管10内を流れる流体の流速を示す。
ν[m/s]は、配管10内を流れる流体の動粘性係数を示す。
di[m]は、配管10の内径を示す。
Here, u [m / s (seconds)] indicates the flow velocity of the fluid flowing in the pipe 10.
ν [m 2 / s] indicates the kinematic viscosity coefficient of the fluid flowing in the pipe 10.
di [m] indicates the inner diameter of the pipe 10.

また、プラントル数Pは、式(8)のように示される。 Further, the Prandtl number Pr is expressed by the equation (8).

Pr=ν×ρ×Cp/λ ・・(8) Pr = ν × ρ × Cp / λ ・ ・ (8)

ν、λは、上記のとおりである。
ρ[kg(キログラム)/m(立方メートル)]は、流体の密度を示す。
Cp[kJ(キロジュール)/(kg・K)]は、流体の比熱を示す。
ν and λ are as described above.
ρ [kg (kilogram) / m 3 (cubic meter)] indicates the density of the fluid.
Cp [kJ (kilojoule) / (kg · K)] indicates the specific heat of the fluid.

式(5)のヌセルト数Nudは、式(2)の対流熱伝達率αと比例し、ヌセルト数Nudから対流熱伝達率αを求めることができる。式(5)のように熱伝達率修正係数XWTを導入してヌセルト数Nudの値を高精度に求めることで、対流熱伝達率αの値を高精度に求めることができる。対流熱伝達率αの値を高精度に得られることで、有限要素法を用いての解析でセル間の温度差を高精度に求めることができ、これにより、配管10における温度分布の解析値の精度を高めることができる。 Nusselt number N ud of formula (5) is proportional to the convective heat transfer coefficient of the formula (2) alpha, it is possible to obtain the convective heat transfer coefficient alpha from Nusselt number N ud. By introducing the heat transfer coefficient correction coefficient X WT as in the equation (5) and obtaining the value of the Nusselt number Nu with high accuracy, the value of the convection heat transfer coefficient α can be obtained with high accuracy. By obtaining the value of the convection heat transfer coefficient α with high accuracy, it is possible to obtain the temperature difference between cells with high accuracy by the analysis using the finite element method, and thereby the analysis value of the temperature distribution in the pipe 10. The accuracy of can be improved.

また、対流熱伝達に関して、以下の式(9)も用いる。 The following equation (9) is also used for convective heat transfer.

W = YHT・G・C・ΔT ・・(9) W = YHT・ G ・ C p・ ΔT ・ ・ (9)

ここで、Cpは、上記のとおりである。
W[J(ジュール)/s]は、加熱部2による加熱量を示す。
G[kg/s]は、配管10を流れる流体の全流量を示す。
ΔT[℃(度)]は、加熱部2のヒーターの加熱による流体の上昇温度を示す。
HTは、管断面を流れる流体の全量のうち、加熱部2のヒーターからの熱の伝達に寄与する流体の量(加熱部2のヒーターの加熱による熱を受けた流体の量)の割合を示す。具体的には、管断面における流体全体の面積をSとし、管断面における流体のうちヒーターの加熱による熱を受けた部分の面積をS1として、YHT=S1/Sと表される。以下では、YHTを温度境界係数と称する。
Here, Cp is as described above.
W [J (joule) / s] indicates the amount of heating by the heating unit 2.
G [kg / s] indicates the total flow rate of the fluid flowing through the pipe 10.
ΔT [° C. (degrees)] indicates the temperature rise of the fluid due to the heating of the heater of the heating unit 2.
YHT is the ratio of the amount of fluid that contributes to the transfer of heat from the heater of the heating unit 2 (the amount of fluid that receives heat from the heating of the heater of the heating unit 2) to the total amount of fluid that flows through the pipe cross section. Shown. Specifically, the area of the entire fluid in the pipe cross section is S, and the area of the portion of the fluid in the pipe cross section that receives heat from the heating of the heater is S1, and is expressed as YHT = S1 / S. In the following, referred to as the temperature boundary coefficient Y HT.

なお、本実施形態では、温度境界係数YHTを使用することで精度を向上させる場合を示すが、他の構成例として、精度が十分であれば、温度境界係数YHTを使用しない構成(温度境界係数YHT=1とみなす構成)が用いられてもよい。 In this embodiment, the case where the accuracy is improved by using the temperature boundary coefficient Y HT is shown, but as another configuration example, if the accuracy is sufficient, the temperature boundary coefficient Y HT is not used (temperature). Boundary coefficient Y HT = 1) may be used.

上述したように、配管10内に蒸気を流して温度分布および流速を実測し、温度分布の解析値(一般的な熱伝達の式を適用して有限要素法を用いた解析で得られた値)と実測値とを比較したところ、加熱部2のヒーター設置位置の近傍で、温度実測値が解析値よりも高くなった。上述した加熱部2のヒーター設置位置から上流側での温度のずれに加えて、加熱部2のヒーター設置位置から下流側でも、温度実測値が解析値よりも高くなった。この温度のずれの一因として、配管10内を流れる流体のうち、ヒーターからの熱を伝達するのは配管10の内面に近い一部のみであることが考えられる。そこで、温度境界係数YHTを導入して再計算をおこなったところ、解析値と実測値とがよりよく一致した。特に、熱伝達率修正係数XWT、温度境界係数YHTの両方を導入することで、解析値と実測値とがよりよく一致した。 As described above, steam is passed through the pipe 10 to actually measure the temperature distribution and the flow velocity, and the analysis value of the temperature distribution (value obtained by the analysis using the finite element method by applying the general heat transfer equation). ) And the measured value, the measured temperature value was higher than the analyzed value in the vicinity of the heater installation position of the heating unit 2. In addition to the temperature deviation on the upstream side from the heater installation position of the heating unit 2 described above, the measured temperature value was higher than the analysis value also on the downstream side from the heater installation position of the heating unit 2. It is considered that one of the causes of this temperature shift is that, of the fluid flowing in the pipe 10, only a part of the fluid near the inner surface of the pipe 10 transfers the heat from the heater. Therefore, when the temperature boundary coefficient YHT was introduced and recalculation was performed, the analyzed value and the actually measured value were in good agreement. In particular, by introducing both the heat transfer coefficient correction coefficient X WT and the temperature boundary coefficient Y HT , the analyzed value and the measured value were in good agreement.

温度境界係数YHTの値を1より小さくすることは、ヒーターからの熱の伝達に寄与する流体の量を少なくすることに相当する。ヒーターからの熱の伝達に寄与する流体の量が少ないと、式(2)の温度差Δtの値(配管10と配管内の流体との接触部分における温度差)が大きく算出される。温度境界係数YHTを導入して式(2)の温度差Δtの値を高精度に算出することで、配管10における温度分布の解析値の精度を高めることができる。 Making the value of the temperature boundary coefficient YHT smaller than 1 corresponds to reducing the amount of fluid that contributes to the heat transfer from the heater. When the amount of the fluid contributing to the heat transfer from the heater is small, the value of the temperature difference Δt in the equation (2) (the temperature difference at the contact portion between the pipe 10 and the fluid in the pipe) is calculated to be large. By introducing a temperature boundary coefficient Y HT by calculating the value of the temperature difference Δt of the formula (2) with high accuracy, it is possible to improve the accuracy of analysis of the temperature distribution in the pipe 10.

流速計5は、流速計測部の一例であり、配管10内を流れる流体の流速を計測する。流速計5を備えることで、流速計測システム100は、配管10における温度分布と、配管10内を流れる流体の流速とを計測する。これにより、流速計測システム100は、配管10の表面10aにおける温度分布と、配管10の内部を流れる流体の流速との実測値における対応関係を取得する。
本実施形態では、流速計測システム100の制御ユニット4は、上述した、配管10の温度定常状態における熱の伝わりを有限要素法で解析する機能を有している。
The current meter 5 is an example of a flow velocity measuring unit, and measures the flow velocity of the fluid flowing in the pipe 10. By providing the current meter 5, the flow velocity measuring system 100 measures the temperature distribution in the pipe 10 and the flow velocity of the fluid flowing in the pipe 10. As a result, the flow velocity measurement system 100 acquires the correspondence between the temperature distribution on the surface 10a of the pipe 10 and the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe 10 in the measured values.
In the present embodiment, the control unit 4 of the flow velocity measurement system 100 has a function of analyzing the heat transfer in the temperature steady state of the pipe 10 by the finite element method described above.

ここで、配管10内を流れる流体の様々な流速について温度分布および流速を計測すれば、メモリ63に記憶させる関係情報を取得することができる。しかしながら、関係情報をすべて実測にて取得しようとすると計測回数が多くなり、流速計測システム100のユーザーにとって、流速計測システム100を設定する負担(例えば、流体の流速を調節する負担)が大きくなる。
そこで、制御ユニット4が、配管10の温度定常状態における熱の伝わりを流体の流速ごとに有限要素法で解析して関係情報を取得する。これにより、ユーザーが流速計測システム100を設定する負担を低減させることができる。制御ユニット4は、関係情報設定部の一例である。
Here, if the temperature distribution and the flow velocity are measured for various flow velocities of the fluid flowing in the pipe 10, the relational information stored in the memory 63 can be acquired. However, if all the related information is to be acquired by actual measurement, the number of measurements will increase, and the burden of setting the flow velocity measurement system 100 (for example, the burden of adjusting the flow velocity of the fluid) will increase for the user of the flow velocity measurement system 100.
Therefore, the control unit 4 analyzes the heat transfer in the steady temperature state of the pipe 10 for each flow velocity of the fluid by the finite element method to acquire the relational information. As a result, the burden on the user to set the flow velocity measuring system 100 can be reduced. The control unit 4 is an example of the relationship information setting unit.

制御ユニット4は、上述した式(1)〜式(9)に基づいて、配管10の温度定常状態における熱の伝わりを解析する。その際、制御ユニット4は、熱伝達率修正係数XWTの値、および、温度境界係数YHTの値を予め(関係情報を取得するための解析を行う前に)設定しておく。制御ユニット4は、温度境界係数値取得部の一例である。
制御ユニット4は、例えば、熱伝達率修正係数XWTの値と温度境界係数YHTの値との組み合わせを複数用意しておく。そして、制御ユニット4は、流速計測システム100が実測した流速(流速計5が計測した流速)について、熱伝達率修正係数XWTの値と温度境界係数YHTの値との組み合わせごとに、有限要素法による解析を行って配管10における温度分布を算出する。そして、制御ユニット4は、配管10における温度分布の実測値に最も近い解析値を得られた、熱伝達率修正係数XWTの値と温度境界係数YHTの値との組み合わせを採用する。
The control unit 4 analyzes the heat transfer in the temperature steady state of the pipe 10 based on the above equations (1) to (9). At that time, the control unit 4 sets the value of the heat transfer coefficient correction coefficient X WT and the value of the temperature boundary coefficient Y HT in advance (before performing the analysis for acquiring the relational information). The control unit 4 is an example of a temperature boundary coefficient value acquisition unit.
The control unit 4 prepares, for example, a plurality of combinations of a value of the heat transfer coefficient correction coefficient X WT and a value of the temperature boundary coefficient Y HT. Then, the control unit 4 is finite for each combination of the value of the heat transfer coefficient correction coefficient X WT and the value of the temperature boundary coefficient Y HT with respect to the flow velocity measured by the flow velocity measurement system 100 (the flow velocity measured by the current meter 5). The temperature distribution in the pipe 10 is calculated by performing the analysis by the element method. Then, the control unit 4 adopts a combination of the value of the heat transfer coefficient correction coefficient X WT and the value of the temperature boundary coefficient Y HT obtained by obtaining the analysis value closest to the measured value of the temperature distribution in the pipe 10.

このように、本実施形態では、配管10の温度分布から配管10の内部を流れる流体の流速を求める方法として、温度分布と流速との関係を予め求めておき、得られた関係を用いて温度分布を流速に換算する方法が用いられ、この場合に、流速を精度良く求めるために、温度分布と流速との関係を精度良く求めておく。 As described above, in the present embodiment, as a method of obtaining the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe 10 from the temperature distribution of the pipe 10, the relationship between the temperature distribution and the flow velocity is obtained in advance, and the temperature is used using the obtained relationship. A method of converting the distribution into a flow velocity is used. In this case, in order to obtain the flow velocity accurately, the relationship between the temperature distribution and the flow velocity is obtained accurately.

ここで、本実施形態では、配管10において、加熱部2および温度計測部3(各温度センサー3a)が保温材12で覆われた構成を例に挙げたが、これに限定されることは無い。例えば、制御ユニット4が配管10の表面10aからの放熱を考慮して温度計測部3から送られる測定データ(温度分布)を補正する態様であれば、配管10の表面10aを保温材12で被覆しなくてもよい。或いは、表面10aの一部(温度計測部3の設置部分)のみを保温材12で被覆する構成であってもよい。 Here, in the present embodiment, in the pipe 10, the heating unit 2 and the temperature measuring unit 3 (each temperature sensor 3a) are covered with the heat insulating material 12 as an example, but the present invention is not limited to this. .. For example, if the control unit 4 corrects the measurement data (temperature distribution) sent from the temperature measuring unit 3 in consideration of heat dissipation from the surface 10a of the pipe 10, the surface 10a of the pipe 10 is covered with the heat insulating material 12. You don't have to. Alternatively, only a part of the surface 10a (the installation portion of the temperature measuring unit 3) may be covered with the heat insulating material 12.

また、配管10内を流れる流体は蒸気または空気に限られない。例えば、配管10内を流れる熱水の流速を計測する場合にも、本実施形態に係る構成を適用することが可能である。また、配管10内を流れる流体がフロン、アンモニア、LNG(Liquefied Natural Gas)等であってもよく、これらの流体の流速を計測する場合にも本実施形態に係る構成を適用することが可能である。 Further, the fluid flowing in the pipe 10 is not limited to steam or air. For example, the configuration according to the present embodiment can be applied even when measuring the flow velocity of hot water flowing in the pipe 10. Further, the fluid flowing in the pipe 10 may be Freon, ammonia, LNG (Liquefied Natural Gas) or the like, and the configuration according to the present embodiment can be applied when measuring the flow velocity of these fluids. is there.

また、本実施形態では、配管10と熱交換を行う熱交換器として加熱部2を例示したが、これに限定されない。例えば、熱交換器としては、配管10の表面10aを冷却する冷却器を用いてもよく、冷却することで配管10の管軸方向に生じた温度分布に基づいて配管10内を流れる蒸気の流速を計測しても良い。この場合において、蒸気が飽和蒸気或いはそれに近い過熱蒸気の時は、凝縮が生じる可能性が有ることから熱伝達率算出の際はそれを考慮する必要がある。 Further, in the present embodiment, the heating unit 2 is exemplified as a heat exchanger that exchanges heat with the pipe 10, but the present invention is not limited to this. For example, as the heat exchanger, a cooler that cools the surface 10a of the pipe 10 may be used, and the flow velocity of steam flowing in the pipe 10 based on the temperature distribution generated in the pipe axis direction of the pipe 10 by cooling. May be measured. In this case, when the steam is saturated steam or superheated steam close to it, condensation may occur, so it is necessary to take this into consideration when calculating the heat transfer coefficient.

また、流速計測システム100(図1)において、プレヒーター2bは必須の構成ではない。流速計測システム100の構成を、プレヒーター2bを備えていない構成としてもよい。 Further, in the flow velocity measurement system 100 (FIG. 1), the preheater 2b is not an essential configuration. The configuration of the flow velocity measurement system 100 may be a configuration that does not include the preheater 2b.

[フィッティングを使用する解析処理の説明]
図5は、配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速5m/sのとき)の例を示す図である。
図6は、配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速20m/sのとき)の例を示す図である。
図7は、配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係(流速35m/sのとき)の例を示す図である。
[Explanation of analysis processing using fitting]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the axial distance of the pipe 10 and the temperature of the surface 10a of the pipe 10 (when the flow velocity is 5 m / s).
FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the axial distance of the pipe 10 and the temperature of the surface 10a of the pipe 10 (when the flow velocity is 20 m / s).
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the axial distance of the pipe 10 and the temperature of the surface 10a of the pipe 10 (when the flow velocity is 35 m / s).

図5〜図7に示されるグラフにおいて、横軸は配管10の軸方向の距離[m]を表わしており、縦軸は配管10の表面10aの温度[℃]を表わしている。図5〜図7のそれぞれにおいて、配管10の軸方向の距離と配管10の表面10aの温度との関係の特性(流速5m/sのときの温度分布の特性201、流速20m/sのとき温度分布の特性202、流速35m/sのとき温度分布の特性203)の例を示してある。
各特性201〜203は、横軸に関して、左右対称の形状(または、左右対称に近い形状)を有しており、当該左右対称の横軸の中心の位置(または、横軸の中心に近い位置)が加熱部2の位置に対応する。
In the graphs shown in FIGS. 5 to 7, the horizontal axis represents the distance [m] in the axial direction of the pipe 10, and the vertical axis represents the temperature [° C.] of the surface 10a of the pipe 10. In each of FIGS. 5 to 7, the characteristics of the relationship between the axial distance of the pipe 10 and the temperature of the surface 10a of the pipe 10 (characteristic 201 of temperature distribution when the flow velocity is 5 m / s, temperature when the flow velocity is 20 m / s). An example of the distribution characteristic 202 and the temperature distribution characteristic 203) at a flow velocity of 35 m / s is shown.
Each characteristic 2001-203 has a symmetrical shape (or a shape close to left-right symmetry) with respect to the horizontal axis, and the position of the center of the left-right symmetric horizontal axis (or a position close to the center of the horizontal axis). ) Corresponds to the position of the heating unit 2.

図8は、温度分布の特性201における半値幅P1の例を示す図である。
図9は、温度分布の特性201における最高温度P2の例を示す図である。最高温度P2は、例えば、ピークの温度を示す。
図10は、温度分布の特性201における温度分布波形の面積P3の例を示す図である。
温度分布波形の面積P3は、本実施形態では、温度のベースライン251と温度分布波形(山形の線)とで囲まれる領域の面積としてある。この場合、面積P3は、ベースライン251の温度に左右されず、感度が良い。図10の例において、温度のベースライン251としては、左のベースライン上の点(例えば、右端の方の点)と右のベースライン上の点(例えば、左端の方の点)とを結んだ線が用いられている。
なお、他の構成例として、温度分布波形の面積P3としては、他の面積が用いられてもよい。具体例として、温度分布波形の面積P3としては、横軸(縦軸の値が0)と温度分布波形(山形の線)とで囲まれる領域の面積が用いられてもよく、または、当該横軸の代わりに縦軸の値が0でない線(当該横軸に平行な線、または、非平行な線)が用いられてもよく、また、面積を求める領域を区切る横軸の値の最小値または最大値のうちの一方または両方が設定されてもよい。
ここで、図8〜図10は、図5に示されるグラフに対応する例を示した図である。
通常、流速が大きくなると、半値幅P1は小さくなり、最高温度P2は小さくなり、温度分布波形の面積P3は小さくなる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the full width at half maximum P1 in the characteristic 201 of the temperature distribution.
FIG. 9 is a diagram showing an example of the maximum temperature P2 in the characteristic 201 of the temperature distribution. The maximum temperature P2 indicates, for example, the peak temperature.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the area P3 of the temperature distribution waveform in the characteristic 201 of the temperature distribution.
In the present embodiment, the area P3 of the temperature distribution waveform is the area of the region surrounded by the temperature baseline 251 and the temperature distribution waveform (mountain-shaped line). In this case, the area P3 is not affected by the temperature of the baseline 251 and has good sensitivity. In the example of FIG. 10, as the temperature baseline 251, a point on the left baseline (for example, the point on the right end) and a point on the right baseline (for example, the point on the left end) are connected. The baseline is used.
As another configuration example, another area may be used as the area P3 of the temperature distribution waveform. As a specific example, as the area P3 of the temperature distribution waveform, the area of the region surrounded by the horizontal axis (value on the vertical axis is 0) and the temperature distribution waveform (mountain-shaped line) may be used, or the horizontal axis may be used. A line whose vertical axis value is not 0 (a line parallel to or non-parallel to the horizontal axis) may be used instead of the axis, and the minimum value of the horizontal axis value that divides the area for which the area is to be obtained. Alternatively, one or both of the maximum values may be set.
Here, FIGS. 8 to 10 are diagrams showing an example corresponding to the graph shown in FIG.
Normally, as the flow velocity increases, the full width at half maximum P1 decreases, the maximum temperature P2 decreases, and the area P3 of the temperature distribution waveform decreases.

ここで、上記のように、解析に使用することが可能なパラメータ(温度分布の特徴量)として、半値幅、最高温度、または、温度分布波形の面積などがある。
本実施形態では、解析のパラメータとして、半値幅を使用する場合を示すが、他の構成例として、最高温度が使用されてもよく、または、温度分布波形の面積が使用されてもよく、または、半値幅、最高温度、温度分布波形の面積のうちの2以上を組み合わせたものが使用されてもよい。
Here, as described above, the parameters (features of the temperature distribution) that can be used in the analysis include the full width at half maximum, the maximum temperature, and the area of the temperature distribution waveform.
In the present embodiment, the case where the full width at half maximum is used as the parameter of the analysis is shown, but as another configuration example, the maximum temperature may be used, or the area of the temperature distribution waveform may be used, or , Half width, maximum temperature, and area of temperature distribution waveform may be combined in combination of two or more.

図11は、流速と半値幅との関係の例を示す図である。
図11に示されるグラフにおいて、横軸は流速[m/s]を表わしており、縦軸は半値幅を表わしている。当該グラフに、流速と半値幅との関係に関し、実測値301の例と、解析値311の例を示してある。ここで、解析値311は、例えば、複数の実測値301に対してフィッティングの処理を行った結果として得られた特性(流速と半値幅との関係の特性)である。本例では、解析値311を求めるフィッティングにおいて、2次関数の解析値が用いられている。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the relationship between the flow velocity and the half width.
In the graph shown in FIG. 11, the horizontal axis represents the flow velocity [m / s], and the vertical axis represents the half width. The graph shows an example of the measured value 301 and an example of the analysis value 311 regarding the relationship between the flow velocity and the full width at half maximum. Here, the analysis value 311 is, for example, a characteristic (characteristic of the relationship between the flow velocity and the half width) obtained as a result of performing fitting processing on a plurality of actually measured values 301. In this example, the analysis value of the quadratic function is used in the fitting for obtaining the analysis value 311.

図12は、温度分布の実測値401と温度分布の解析値411との関係の例を示す図である。
図12に示されるグラフにおいて、横軸は配管10の軸方向の距離(流れ方向の距離)[m]を表わしており、縦軸は温度[℃]を表わしている。
例えば、複数の実測値401のそれぞれの点(ポイント)において、実測値401と解析値411との差分が誤差となる。また、複数の実測値401のそれぞれの点における誤差(実測値401と解析値411との差分)を2乗した値を、当該複数の実測値401の点について総和すると、2乗誤差となる。本例では、解析値411を求めるフィッティングにおいて、2次関数の解析値が用いられている。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the measured value 401 of the temperature distribution and the analysis value 411 of the temperature distribution.
In the graph shown in FIG. 12, the horizontal axis represents the axial distance (distance in the flow direction) [m] of the pipe 10, and the vertical axis represents the temperature [° C.].
For example, at each point of the plurality of measured values 401, the difference between the measured value 401 and the analysis value 411 becomes an error. Further, the squared error of the squared error (difference between the measured value 401 and the analysis value 411) at each point of the plurality of measured values 401 is summed with respect to the points of the plurality of measured values 401 to obtain a squared error. In this example, the analysis value of the quadratic function is used in the fitting for obtaining the analysis value 411.

図13は、流速と2乗誤差(温度分布の実測値と温度分布の解析値との2乗誤差)との関係の例を示す図である。
図13に示されるグラフにおいて、横軸は流速[m/s]を表わしており、縦軸は2乗誤差を表わしている。当該グラフに、流速と2乗誤差との関係に関し、実測値501の例と、解析値511の例を示してある。ここで、解析値511は、例えば、複数の実測値501に対してフィッティングの処理を行った結果として得られた特性(流速と2乗誤差との関係の特性)である。本例では、解析値511を求めるフィッティングにおいて、2次関数の解析値が用いられている。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the flow velocity and the squared error (square error between the measured value of the temperature distribution and the analyzed value of the temperature distribution).
In the graph shown in FIG. 13, the horizontal axis represents the flow velocity [m / s], and the vertical axis represents the square error. The graph shows an example of the measured value 501 and an example of the analysis value 511 regarding the relationship between the flow velocity and the squared error. Here, the analysis value 511 is, for example, a characteristic (characteristic of the relationship between the flow velocity and the square error) obtained as a result of performing fitting processing on a plurality of actually measured values 501. In this example, the analysis value of the quadratic function is used in the fitting for obtaining the analysis value 511.

<フィッティングを使用する解析処理の第1の例>
図14〜図17を参照して、フィッティングを使用する解析処理の第1の例を説明する。
本実施形態では、説明の便宜上、全体の処理群を第1の処理群と第2の処理群に分けて説明するが、第1の処理群と第2の処理群とは一体化されてもよい。第1の処理群の処理が行われた後に、第2の処理群の処理が行われる。本実施形態では、制御ユニット4において、計算装置50のCPU62がメモリ63等を用いて、全体の処理群に含まれる各処理を実行する。
<First example of analysis processing using fitting>
A first example of an analysis process using fitting will be described with reference to FIGS. 14-17.
In the present embodiment, for convenience of explanation, the entire processing group will be divided into a first processing group and a second processing group, but the first processing group and the second processing group may be integrated. Good. After the processing of the first processing group is performed, the processing of the second processing group is performed. In the present embodiment, in the control unit 4, the CPU 62 of the computing device 50 executes each process included in the entire processing group by using the memory 63 or the like.

図14は、第1の処理群の一例を示す図である。
図15は、第1の処理群における流速設定処理の一例を示す図である。
図16は、第2の処理群の第1の例を示す図である。
図17は、流速と2乗誤差(温度分布の実測値と温度分布の解析値との2乗誤差)との関係の例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of the first processing group.
FIG. 15 is a diagram showing an example of the flow velocity setting process in the first process group.
FIG. 16 is a diagram showing a first example of the second processing group.
FIG. 17 is a diagram showing an example of the relationship between the flow velocity and the square error (square error between the measured value of the temperature distribution and the analysis value of the temperature distribution).

図14を参照して、第1の処理群を説明する。
(ステップS1)
制御ユニット4において、所定の測定値(計測値)を入力する。この測定値は、例えば、配管10内の流体(例えば、蒸気等)の温度の測定値、および当該流体の圧力の測定値である。当該流体は、例えば、加熱部2で加熱される前のものである。
The first processing group will be described with reference to FIG.
(Step S1)
In the control unit 4, a predetermined measured value (measured value) is input. This measured value is, for example, a measured value of the temperature of a fluid (for example, steam or the like) in the pipe 10, and a measured value of the pressure of the fluid. The fluid is, for example, the one before being heated by the heating unit 2.

(ステップS2)
制御ユニット4において、所定のパラメータを入力する。このパラメータは、例えば、配管10の内径、肉厚、材質、熱伝導率、保温材の厚さ等のパラメータである。ここで、本実施形態では、当該パラメータが入力装置60から入力されるが、他の構成例として、当該パラメータのうちの一部または全部が、予めメモリ63に記憶されていて使用されてもよい。
なお、(ステップS1)の処理と(ステップS2)の処理とは、逆の順序で行われてもよい。また、(ステップS1)の処理および(ステップS2)の処理の段階では、特定の流速を想定していない。
(Step S2)
In the control unit 4, a predetermined parameter is input. This parameter is, for example, a parameter such as the inner diameter, wall thickness, material, thermal conductivity, and thickness of the heat insulating material of the pipe 10. Here, in the present embodiment, the parameter is input from the input device 60, but as another configuration example, a part or all of the parameter may be stored in the memory 63 in advance and used. ..
The process of (step S1) and the process of (step S2) may be performed in the reverse order. Further, at the stage of the process of (step S1) and the process of (step S2), a specific flow velocity is not assumed.

(ステップS3)
制御ユニット4において、3点の流速を設定する。
ここで、本実施形態では、3点の流速を設定するが、他の構成例として、4点以上の流速が設定されてもよい。つまり、3点以上の任意の数の流速が設定されてもよい。
(Step S3)
In the control unit 4, the flow velocity at three points is set.
Here, in the present embodiment, the flow velocities at three points are set, but as another configuration example, the flow velocities at four points or more may be set. That is, an arbitrary number of flow velocities of 3 points or more may be set.

図15を参照して、図14に示される第1の処理群における流速設定処理(ステップS3の処理)の一例を説明する。
(ステップS21)
まず、制御ユニット4において、1点の流速を設定する。
An example of the flow velocity setting process (process in step S3) in the first process group shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG.
(Step S21)
First, in the control unit 4, the flow velocity at one point is set.

(ステップS22)
次に、制御ユニット4において、設定した流速で半値幅を計算する。具体的には、制御ユニット4において、設定した流速で有限要素法を用いて温度分布の解析値(理論値)を計算し、計算した温度分布の解析値に基づいて半値幅の解析値(理論値)を計算する。
(Step S22)
Next, in the control unit 4, the half width is calculated at the set flow velocity. Specifically, in the control unit 4, the analysis value (theoretical value) of the temperature distribution is calculated by using the finite element method at the set flow velocity, and the analysis value of the half width (theoretical value) is calculated based on the calculated analysis value of the temperature distribution. Value) is calculated.

(ステップS23)
次に、制御ユニット4において、半値幅の実測値に基づいて、1点の流速(ステップS22〜ステップS24の最初のループでは、2点目の流速)を設定する。具体的には、制御ユニット4において、既に設定した流速における半値幅の解析値と、計測された半値幅の実測値に基づいて、新たに1点の流速を設定する。
(Step S23)
Next, in the control unit 4, the flow velocity at one point (the flow velocity at the second point in the first loop of steps S22 to S24) is set based on the measured value of the half width. Specifically, in the control unit 4, a flow velocity at one point is newly set based on the analysis value of the half-value width at the already set flow velocity and the measured value of the measured half-value width.

(ステップS24)
次に、制御ユニット4において、流速の設定を終了するか否かを判定する。制御ユニット4において、流速の設定を終了すると判定した場合には、本処理を終了する。一方、制御ユニット4において、流速の設定を終了しないと判定した場合には、ステップS22の処理へ移行する。
ここで、流速の設定を終了する条件としては、例えば、所定の数の流速が設定された場合に終了するという条件が用いられてもよい。所定の数としては、例えば、3以上の任意の数が用いられてもよい。本実施形態では、所定の数として、3が設定されている。
(Step S24)
Next, the control unit 4 determines whether or not to finish setting the flow velocity. When the control unit 4 determines that the setting of the flow velocity is completed, this process is terminated. On the other hand, when the control unit 4 determines that the setting of the flow velocity is not completed, the process proceeds to step S22.
Here, as a condition for ending the setting of the flow velocity, for example, a condition of ending when a predetermined number of flow velocities are set may be used. As the predetermined number, for example, any number of 3 or more may be used. In the present embodiment, 3 is set as a predetermined number.

図15に示される流速設定処理(ステップS21〜ステップS24の処理)の具体例を示す。
図15に関する具体例を示す。
例えば、制御ユニット4において、3点以上の流速を設定する場合、まず、1点以上の流速で温度分布の半値幅の解析値を計算する。次に、制御ユニット4において、計測された半値幅の実測値を取得する。そして、制御ユニット4において、当該解析値と当該実測値に基づいて、新たな流速(次の点の流速)を決定する。
なお、このように流速を決定する処理が、さらに続けて、1回以上繰り返して行われてもよい。
また、これら3点以上の流速は、例えば、以降の処理を行うために仮に設定された流速(ダミーの流速)と捉えることも可能である。
A specific example of the flow velocity setting process (processes of steps S21 to S24) shown in FIG. 15 is shown.
A specific example with respect to FIG. 15 is shown.
For example, when setting the flow velocity of three points or more in the control unit 4, first, the analysis value of the half width of the temperature distribution is calculated at the flow velocity of one point or more. Next, in the control unit 4, the measured value of the measured half-value width is acquired. Then, in the control unit 4, a new flow velocity (flow velocity at the next point) is determined based on the analysis value and the actual measurement value.
In addition, the process of determining the flow velocity in this way may be further repeated once or more.
Further, the flow velocities at these three points or more can be regarded as, for example, tentatively set flow velocities (dummy flow velocities) for performing the subsequent processing.

図15に関する詳細な具体例を示す。
まず、制御ユニット4において、1点目の流速として、想定される流速の範囲のうちの中点の流速を設定する。一例として、想定される流速の範囲が0〜40[m/s]である場合、中点の流速は20[m/s]である。次に、制御ユニット4において、設定した中点の流速における半値幅の解析値を計算し、また、計測された半値幅の実測値を取得する。
この結果、半値幅の実測値が解析値よりも小さい場合には、制御ユニット4において、2点目の流速として、中点の流速よりも大きい流速を決定して設定する。前記一例では、この流速としては、20〜40のうちの任意の流速が設定され、例えば、20〜40のうちの中点である30の流速が設定されてもよい。
一方、半値幅の実測値が解析値よりも大きい場合には、制御ユニット4において、2点目の流速として、中点の流速よりも小さい流速を決定して設定する。前記一例では、この流速としては、0〜20のうちの任意の流速が設定され、例えば、0〜20のうちの中点である10の流速が設定されてもよい。
A detailed concrete example with respect to FIG. 15 is shown.
First, in the control unit 4, the flow velocity at the midpoint within the range of the assumed flow velocity is set as the flow velocity at the first point. As an example, when the assumed flow velocity range is 0 to 40 [m / s], the midpoint flow velocity is 20 [m / s]. Next, in the control unit 4, the analysis value of the half-value width at the set midpoint flow velocity is calculated, and the measured value of the measured half-value width is acquired.
As a result, when the measured value of the half width is smaller than the analysis value, the control unit 4 determines and sets a flow velocity larger than the flow velocity at the midpoint as the flow velocity at the second point. In the above example, any flow velocity of 20 to 40 is set as the flow velocity, and for example, a flow velocity of 30 which is the midpoint of 20 to 40 may be set.
On the other hand, when the measured value of the half width is larger than the analysis value, the control unit 4 determines and sets a flow velocity smaller than the flow velocity at the midpoint as the flow velocity at the second point. In the above example, any flow velocity of 0 to 20 is set as the flow velocity, and for example, a flow velocity of 10 which is a midpoint of 0 to 20 may be set.

本実施形態では、説明を簡易化するために、一例として、想定される流速の範囲が0〜40[m/s]であるとしたが、0[m/s]は現実的でなく、実際には、例えば、配管10内の蒸気等の流速は2〜40[m/s]程度であると考えられる。 In the present embodiment, in order to simplify the explanation, as an example, the assumed flow velocity range is 0 to 40 [m / s], but 0 [m / s] is not realistic and is actually used. For example, the flow velocity of steam or the like in the pipe 10 is considered to be about 2 to 40 [m / s].

図15に関する詳細な具体例の続きを示す。
さらに、制御ユニット4において、3点目の流速を設定する。
具体的には、制御ユニット4において、1点目の流速における半値幅の解析値と2点目の流速における半値幅の解析値との間に半値幅の実測値が位置する場合には、1点目の流速と2点目の流速との間に位置する流速を、3点目の流速として決定して設定する。1点目の流速と2点目の流速との間に位置する流速としては、一例として、1点目の流速と2点目の流速との中点の流速が用いられてもよい。
一方、制御ユニット4において、1点目の流速における半値幅の解析値と2点目の流速における半値幅の解析値との間に半値幅の実測値が位置しない場合には、1点目の流速から見て2点目の流速を超えた位置の流速を、3点目の流速として決定して設定する。1点目の流速から見て2点目の流速を超えた位置の流速としては、一例として、1点目の流速から見て、2点目の流速までの距離の1.5倍の位置にある流速が用いられてもよい。この場合に、例えば、流速の範囲(最大値と最小値)が想定されて設定されてもよい。そして、1点目の流速から見て2点目の流速の方が大きい場合、前記した1.5倍の位置の流速が想定範囲を超えているときには、当該想定範囲のうちで最大の流速が用いられてもよい。逆に、1点目の流速から見て2点目の流速の方が小さい場合、前記した1.5倍の位置の流速が想定範囲未満であるときには、当該想定範囲のうちで最小の流速が用いられてもよい。
なお、同様にして、制御ユニット4において、4点目以降の流速を設定してもよい。
A continuation of a detailed specific example with respect to FIG. 15 is shown.
Further, in the control unit 4, the flow velocity at the third point is set.
Specifically, in the control unit 4, when the measured value of the half price width is located between the analysis value of the half price width at the first point flow velocity and the analysis value of the half price width at the second point flow velocity, 1 The flow velocity located between the flow velocity of the second point and the flow velocity of the second point is determined and set as the flow velocity of the third point. As the flow velocity located between the flow velocity of the first point and the flow velocity of the second point, as an example, the flow velocity at the midpoint between the flow velocity of the first point and the flow velocity of the second point may be used.
On the other hand, in the control unit 4, when the measured value of the half price width is not located between the analysis value of the half price width at the first point flow velocity and the analysis value of the half price width at the second point flow velocity, the first point The flow velocity at a position exceeding the flow velocity at the second point when viewed from the flow velocity is determined and set as the flow velocity at the third point. As an example, the flow velocity at a position exceeding the flow velocity of the second point when viewed from the flow velocity of the first point is 1.5 times the distance to the flow velocity of the second point when viewed from the flow velocity of the first point. A certain flow rate may be used. In this case, for example, the range of the flow velocity (maximum value and minimum value) may be assumed and set. Then, when the flow velocity at the second point is larger than the flow velocity at the first point and the flow velocity at the 1.5 times position exceeds the assumed range, the maximum flow velocity within the assumed range is It may be used. On the contrary, when the flow velocity of the second point is smaller than the flow velocity of the first point and the flow velocity at the 1.5 times position is less than the assumed range, the minimum flow velocity in the assumed range is It may be used.
In the same way, the control unit 4 may set the flow velocity after the fourth point.

ここで、他の構成例として、図14および図15に示される処理において3点以上の流速を設定する方法として、他の方法が用いられてもよい。一例として、想定される流速の範囲(一例として、0〜40[m/s])で、任意の3点以上の流速を選択(決定)して設定する方法が用いられてもよい。具体的には、例えば、5[m/s]、20[m/s]、35[m/s]という流速の組み合わせのように、すべての流量の範囲にわたって偏りなく流量が分布するように3点以上の流量を選択(決定)して設定する方法が用いられてもよい。 Here, as another configuration example, another method may be used as a method of setting the flow velocity of three or more points in the processes shown in FIGS. 14 and 15. As an example, a method of selecting (determining) and setting a flow velocity of any three or more points within an assumed flow velocity range (for example, 0 to 40 [m / s]) may be used. Specifically, for example, such as a combination of flow velocities of 5 [m / s], 20 [m / s], and 35 [m / s], the flow rate is distributed evenly over the entire flow rate range. A method of selecting (determining) and setting the flow rate above the point may be used.

図16を参照して、第2の処理群の第1の例を説明する。図16に示される第2の処理群の処理は、図14に示される第1の処理群の処理の後に行われる。
(ステップS41)
まず、制御ユニット4において、設定した3点以上の流速のうちの各流速において、有限要素法を用いて得られる温度分布の解析値(理論値)と、計測された温度分布の実測値とについて、両者の2乗誤差を計算する。
A first example of the second processing group will be described with reference to FIG. The processing of the second processing group shown in FIG. 16 is performed after the processing of the first processing group shown in FIG.
(Step S41)
First, in the control unit 4, the analysis value (theoretical value) of the temperature distribution obtained by using the finite element method and the actually measured value of the measured temperature distribution at each flow velocity among the three or more set flow velocities. , Calculate the squared error of both.

(ステップS42)
次に、制御ユニット4において、流速と2乗誤差との関係(解析値)をフィッティングにより求める。フィッティングでは、例えば、2次関数が用いられる。
(ステップS43)
次に、制御ユニット4において、フィッティングの結果(解析値)に基づいて、流速の候補を決定する。
一例として、制御ユニット4において、フィッティングの結果(解析値)において2乗誤差が最も小さくなる流速を、流速の候補として決定する。
ここで、図17には、図13と同様なグラフにおいて、2乗誤差が最小値の流速Q1を示してある。図17に示されるグラフにおいて、横軸は流速[m/s]を表わしており、縦軸は2乗誤差を表わしている。当該グラフに、流速と2乗誤差との関係に関し、実測値601の例と、解析値611の例を示してある。
(Step S42)
Next, in the control unit 4, the relationship (analyzed value) between the flow velocity and the square error is obtained by fitting. In fitting, for example, a quadratic function is used.
(Step S43)
Next, in the control unit 4, a candidate for the flow velocity is determined based on the fitting result (analyzed value).
As an example, in the control unit 4, the flow velocity having the smallest square error in the fitting result (analyzed value) is determined as a flow velocity candidate.
Here, FIG. 17 shows the flow velocity Q1 having the minimum square error in the same graph as in FIG. In the graph shown in FIG. 17, the horizontal axis represents the flow velocity [m / s], and the vertical axis represents the square error. The graph shows an example of the measured value 601 and an example of the analysis value 611 regarding the relationship between the flow velocity and the squared error.

(ステップS44)
次に、制御ユニット4において、決定した流速の候補において、有限要素法を用いて得られる温度分布の解析値(理論値)と、計測された温度分布の実測値とについて、両者の2乗誤差を計算する。そして、制御ユニット4において、計算された2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する。規定値としては、任意の値が用いられてもよく、例えば、予め設定されてもよい。
(Step S44)
Next, in the control unit 4, the squared error between the analysis value (theoretical value) of the temperature distribution obtained by using the finite element method and the measured value of the measured temperature distribution in the determined flow velocity candidates. To calculate. Then, the control unit 4 determines whether or not the calculated squared error is equal to or less than a predetermined specified value. As the default value, any value may be used, and for example, it may be set in advance.

(ステップS45)
制御ユニット4において、上記した(ステップS44)の判定の結果、2乗誤差が所定の規定値以下であると判定した場合には、候補とした流速を、正式に決定する。そして、制御ユニット4において、本処理を終了する。
(Step S45)
When the control unit 4 determines that the square error is equal to or less than a predetermined specified value as a result of the determination in (step S44) described above, the candidate flow velocity is formally determined. Then, the control unit 4 ends this process.

(ステップS46)
一方、制御ユニット4において、上記した(ステップS44)の判定の結果、2乗誤差が所定の規定値を超えると判定した場合には、流速(3点以上の流速の組み合わせ)を変更して、上記した(ステップS41)の処理へ移行する。
ここで、流速(3点以上の流速の組み合わせ)を変更する方法としては、一例として、もとの3点以上の流速のうちの1点の流速を除いて、その代わりに候補とした1点の流速を加える方法が用いられてもよい。除く対象とする1点の流速としては、一例として、これら複数点の流速のうちで最も2乗誤差が大きい点の流速が用いられてもよい。
また、(ステップS41)〜(ステップS44)、(ステップS46)の処理のループは、何回行われてもよいが、通常、例えば、1〜5回程度で2乗誤差が規定値以下になると予想される。
(Step S46)
On the other hand, when the control unit 4 determines that the square error exceeds a predetermined specified value as a result of the determination in (step S44) described above, the flow velocity (combination of flow velocities of 3 points or more) is changed. The process proceeds to the above-mentioned (step S41).
Here, as a method of changing the flow velocity (combination of flow velocities of 3 points or more), as an example, one point as a candidate instead of the flow velocity of one point out of the original flow velocities of three points or more. The method of adding the flow velocity of the above may be used. As an example, as the flow velocity of one point to be excluded, the flow velocity of the point having the largest square error among the flow velocities of these plurality of points may be used.
Further, the loop of the processes of (step S41) to (step S44) and (step S46) may be performed any number of times, but usually, for example, when the square error becomes equal to or less than the specified value in about 1 to 5 times. is expected.

ここで、本実施形態では、図15に示される処理において新たな点の流速を設定するために使用された流速(例えば、3点の流速を設定する場合には、1点目の流速および2点目の流速)は、図16に示される(ステップS41)の処理における3点以上の流速に含められて使用されている。これにより、図15に示される処理において設定された流速が、図16に示される(ステップS41)の処理において有効に使用されることが実現される。
なお、他の構成例として、図15に示される処理において新たな点の流速を設定するために使用された流速の一部(例えば、4点以上の流速を設定する場合には、1点目の流速など)が除かれて、図16に示される(ステップS41)の処理における3点以上の流速が設定されてもよい。例えば、図15に示される処理において4点以上のZ(Zは4以上の整数)点の流速が設定される場合には、(Z−3)以下の数の点の流速が除かれて、図16に示される(ステップS41)の処理が行われてもよい。
Here, in the present embodiment, the flow velocity used for setting the flow velocity of the new point in the process shown in FIG. 15 (for example, when setting the flow velocity of three points, the flow velocity of the first point and 2 The flow velocity at the point) is included in the flow velocities at three or more points in the process shown in FIG. 16 (step S41). As a result, the flow velocity set in the process shown in FIG. 15 can be effectively used in the process shown in FIG. 16 (step S41).
As another configuration example, a part of the flow velocity used for setting the flow velocity of a new point in the process shown in FIG. 15 (for example, when setting a flow velocity of 4 points or more, the first point). The flow velocity of 3 points or more in the process shown in FIG. 16 (step S41) may be set by excluding the flow velocity of the above. For example, when the flow velocities of 4 or more Z (Z is an integer of 4 or more) points are set in the process shown in FIG. 15, the flow velocities of the points of (Z-3) or less are excluded. The process shown in FIG. 16 (step S41) may be performed.

以上のように、図14〜図16に示されるフィッティングを使用する解析処理の第1の例では、流速の評価に要する時間を短縮化することが可能である。また、流速の評価の精度を向上させることが可能である。
例えば、図13に示される流速と2乗誤差との関係のフィッティングに関し、精度の向上、および処理速度の向上を図ることが可能である。
なお、本実施形態では、2乗誤差が用いられたが、他の構成例として、他の誤差が用いられてもよい。
As described above, in the first example of the analysis process using the fittings shown in FIGS. 14 to 16, the time required for the evaluation of the flow velocity can be shortened. Moreover, it is possible to improve the accuracy of the evaluation of the flow velocity.
For example, regarding the fitting of the relationship between the flow velocity and the square error shown in FIG. 13, it is possible to improve the accuracy and the processing speed.
Although the square error is used in this embodiment, another error may be used as another configuration example.

<フィッティングを使用する解析処理の第2の例>
図14、図15、図18を参照して、フィッティングを使用する解析処理の第2の例を説明する。
本実施形態では、説明の便宜上、全体の処理群を第1の処理群と第2の処理群に分けて説明するが、第1の処理群と第2の処理群とは一体化されてもよい。第1の処理群の処理が行われた後に、第2の処理群の処理が行われる。本実施形態では、制御ユニット4において、計算装置50のCPU62がメモリ63等を用いて、全体の処理群に含まれる各処理を実行する。
<Second example of analysis processing using fitting>
A second example of an analysis process using fitting will be described with reference to FIGS. 14, 15, and 18.
In the present embodiment, for convenience of explanation, the entire processing group will be divided into a first processing group and a second processing group, but the first processing group and the second processing group may be integrated. Good. After the processing of the first processing group is performed, the processing of the second processing group is performed. In the present embodiment, in the control unit 4, the CPU 62 of the computing device 50 executes each process included in the entire processing group by using the memory 63 or the like.

ここで、図14および図15に示される処理(第1の処理群の処理)については、上記した<フィッティングを使用する解析処理の第1の例>の場合と同様である。
まず、制御ユニット4において、図14および図15に示される処理(第1の処理群の処理)を行う。
Here, the processing shown in FIGS. 14 and 15 (processing of the first processing group) is the same as in the case of the above-mentioned <first example of analysis processing using fitting>.
First, the control unit 4 performs the processes shown in FIGS. 14 and 15 (processes of the first process group).

図18は、第2の処理群の第2の例を示す図である。
図18を参照して、第2の処理群の第2の例を説明する。図18に示される第2の処理群の処理は、図14に示される第1の処理群の処理の後に行われる。
(ステップS61)
まず、制御ユニット4において、設定した3点以上の流速のうちの各流速において、有限要素法を用いて温度分布の解析値(理論値)を計算し、流速と温度分布の半値幅(解析値)との関係をフィッティングにより計算する。フィッティングでは、例えば、2次関数が用いられる。
FIG. 18 is a diagram showing a second example of the second processing group.
A second example of the second processing group will be described with reference to FIG. The processing of the second processing group shown in FIG. 18 is performed after the processing of the first processing group shown in FIG.
(Step S61)
First, in the control unit 4, the analysis value (theoretical value) of the temperature distribution is calculated by using the finite element method at each flow velocity among the three or more set flow velocities, and the half-value width (analysis value) of the flow velocity and the temperature distribution is calculated. ) Is calculated by fitting. In fitting, for example, a quadratic function is used.

(ステップS62)
次に、制御ユニット4において、流速と温度分布の半値幅との関係のフィッティングの結果(解析値)と、計測された温度分布の半値幅の実測値とに基づいて、フィッティングの結果において半値幅の実測値に対応する流速を求めて、当該流速を、流速の候補として決定する。
(Step S62)
Next, in the control unit 4, the half-value width in the fitting result is based on the fitting result (analyzed value) of the relationship between the flow velocity and the half-value width of the temperature distribution and the measured value of the measured half-value width of the temperature distribution. The flow velocity corresponding to the measured value of is obtained, and the flow velocity is determined as a candidate for the flow velocity.

(ステップS63)
次に、制御ユニット4において、決定した流速の候補において、有限要素法を用いて得られる温度分布の解析値(理論値)と、計測された温度分布の実測値とについて、両者の2乗誤差を計算する。そして、制御ユニット4において、計算された2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する。規定値としては、任意の値が用いられてもよく、例えば、予め設定されてもよい。
(Step S63)
Next, in the control unit 4, the squared error between the analysis value (theoretical value) of the temperature distribution obtained by using the finite element method and the measured value of the measured temperature distribution in the determined flow velocity candidates. To calculate. Then, the control unit 4 determines whether or not the calculated squared error is equal to or less than a predetermined specified value. As the default value, any value may be used, and for example, it may be set in advance.

(ステップS64)
制御ユニット4において、上記した(ステップS63)の判定の結果、2乗誤差が所定の規定値以下であると判定した場合には、候補とした流速を、正式に決定する。そして、制御ユニット4において、本処理を終了する。
一方、制御ユニット4において、上記した(ステップS63)の判定の結果、2乗誤差が所定の規定値を超えると判定した場合には、上記した(ステップS61)の処理へ移行する。このとき、制御ユニット4において、(ステップS61)の処理を行う場合に、3点以上の流速の組み合わせを、既に使用した流速の組み合わせとは異なるものに変更する。このような流速の変更の処理は、任意の方法により行われてもよく、一例として、3点以上の流速のうちの所定の1点以上の流速に対して所定値(例えば、プラスの値、または、マイナスの値)を加えた結果の値を使用する方法が用いられてもよい。
(Step S64)
When the control unit 4 determines that the square error is equal to or less than a predetermined specified value as a result of the determination in (step S63) described above, the candidate flow velocity is formally determined. Then, the control unit 4 ends this process.
On the other hand, when the control unit 4 determines that the square error exceeds a predetermined specified value as a result of the determination in (step S63) described above, the process proceeds to the process in (step S61) described above. At this time, when the process of (step S61) is performed in the control unit 4, the combination of the flow velocities of three points or more is changed to a combination of the flow velocities already used. The process of changing the flow velocity may be performed by an arbitrary method, and as an example, a predetermined value (for example, a positive value, etc.) is applied to a predetermined one or more flow velocities among three or more points. Alternatively, a method using the value obtained by adding (negative value) may be used.

ここで、本実施形態では、図15に示される処理において新たな点の流速を設定するために使用された流速(例えば、3点の流速を設定する場合には、1点目の流速および2点目の流速)は、図18に示される(ステップS61)の処理における3点以上の流速に含められて使用されている。これにより、図15に示される処理において設定された流速が、図18に示される(ステップS61)の処理において有効に使用されることが実現される。
なお、他の構成例として、図15に示される処理において新たな点の流速を設定するために使用された流速の一部(例えば、4点以上の流速を設定する場合には、1点目の流速など)が除かれて、図18に示される(ステップS61)の処理における3点以上の流速が設定されてもよい。例えば、図15に示される処理において4点以上のZ(Zは4以上の整数)点の流速が設定される場合には、(Z−3)以下の数の点の流速が除かれて、図18に示される(ステップS61)の処理が行われてもよい。
Here, in the present embodiment, the flow velocity used for setting the flow velocity of the new point in the process shown in FIG. 15 (for example, when setting the flow velocity of three points, the flow velocity of the first point and 2 The flow velocity of the point) is included in the flow velocity of three or more points in the process shown in FIG. 18 (step S61). As a result, the flow velocity set in the process shown in FIG. 15 can be effectively used in the process shown in FIG. 18 (step S61).
As another configuration example, a part of the flow velocity used for setting the flow velocity of a new point in the process shown in FIG. 15 (for example, when setting a flow velocity of 4 points or more, the first point). The flow velocity of 3 points or more in the process shown in FIG. 18 (step S61) may be set by excluding the flow velocity of the above. For example, when the flow velocities of 4 or more Z (Z is an integer of 4 or more) points are set in the process shown in FIG. 15, the flow velocities of the points of (Z-3) or less are excluded. The process shown in FIG. 18 (step S61) may be performed.

以上のように、図14、図15および図18に示されるフィッティングを使用する解析処理の第2の例では、流速の評価に要する時間を短縮化することが可能である。また、流速の評価の精度を向上させることが可能である。
例えば、図11に示される流速と半値幅との関係のフィッティングに関し、精度の向上、および処理速度の向上を図ることが可能である。
なお、本実施形態では、2乗誤差が用いられたが、他の構成例として、他の誤差が用いられてもよい。
As described above, in the second example of the analysis process using the fittings shown in FIGS. 14, 15 and 18, it is possible to shorten the time required for the evaluation of the flow velocity. Moreover, it is possible to improve the accuracy of the evaluation of the flow velocity.
For example, it is possible to improve the accuracy and the processing speed of the fitting of the relationship between the flow velocity and the full width at half maximum shown in FIG.
Although the square error is used in this embodiment, another error may be used as another configuration example.

[以上の実施形態のまとめ]
一構成例として、配管10の内部を流れる流体の流速を評価する評価方法であって、1点以上の流速について温度分布の特徴量の解析値(理論値)に基づいて、流速を決定する、流速の評価方法である。
一構成例として、流速の評価方法において、温度分布の特徴量は、流速の増加に応じて減少する特徴量である。
一構成例として、流速の評価方法において、温度分布の特徴量は、半値幅、最高温度、または、温度分布波形の面積のうちの1以上である。
一構成例として、流速の評価方法において、前記配管10の表面10aの所定部分で熱交換を行う熱交換工程と、前記1点以上の流速について温度分布の特徴量の前記解析値を計算する計算工程と、前記計算工程により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された温度分布の特徴量の実測値に基づいて、流速を設定する流速設定工程と、前記流速設定工程により設定された流速を用いて、流速を決定する流速決定工程と、を含む。
一構成例として、流速の評価方法において、前記流速設定工程は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算工程により計算された前記解析値と、計測された温度分布の特徴量の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する(ステップS23)。
一構成例として、流速の評価方法において、前記流速設定工程は、3点以上の流速を設定し、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する。
一構成例として、流速の評価方法において、前記流速決定工程は、前記流速設定工程で使用された流速の一部または全部を用いる。
一構成例として、流速の評価方法において、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、(有限要素法を用いて得られた)温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程(ステップS41)と、前記流速と前記2乗誤差との関係を(フィッティングにより)求める第1−2工程(ステップS42)と、流速の候補を決定する第1−3工程(ステップS43)と、決定された流速の候補において、温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程(ステップS44)と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程(ステップS45)と、前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程(ステップS46)と、を含む。
一構成例として、流速の評価方法において、前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と(有限要素法を用いて得られた)温度分布の前記特徴量との関係の解析値を計算する第2−1工程(ステップS61)と、計算された前記解析値と、計測された温度分布の特徴量に基づいて、流速の候補を決定する第2−2工程(ステップS62)と、決定された流速の候補において、温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程(ステップS63)と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程(ステップS63、ステップS64)と、を含む。
[Summary of the above embodiments]
As a configuration example, it is an evaluation method for evaluating the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe 10, and the flow velocity is determined for the flow velocity of one or more points based on the analysis value (theoretical value) of the feature amount of the temperature distribution. This is a method for evaluating the flow velocity.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the feature amount of the temperature distribution is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the feature amount of the temperature distribution is one or more of the half width, the maximum temperature, or the area of the temperature distribution waveform.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, a heat exchange step of heat exchange at a predetermined portion of the surface 10a of the pipe 10 and a calculation of calculating the analysis value of the characteristic amount of the temperature distribution for the flow velocity of one or more points. The flow velocity was set by the flow velocity setting step and the flow velocity setting step based on the step, the analysis value calculated by the calculation step, and the measured value of the characteristic amount of the temperature distribution measured with respect to the piping. The flow velocity determination step of determining the flow velocity using the flow velocity is included.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, in the flow velocity setting step, the analysis value calculated by the calculation step for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range and the feature amount of the measured temperature distribution are used. The flow velocity at a new point is set according to the magnitude relationship with the measured value (step S23).
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the flow velocity setting step sets a flow velocity of three points or more, and the flow velocity determination step uses the flow velocity of the three points or more set by the flow velocity setting step. Determine the flow velocity.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the flow velocity determination step uses a part or all of the flow velocity used in the flow velocity setting step.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the flow velocity determination step is performed with the analysis value of the temperature distribution (obtained by using the finite element method) and (measured) at each of the flow paths set by the flow velocity setting step. The first step (step S41) of calculating the squared error with the measured value (of the temperature distribution) and the 1-2 step (step S42) of obtaining the relationship between the flow velocity and the squared error (by fitting). ), Step 1-3 (step S43) for determining the flow velocity candidate, and the squared error between the analysis value of the temperature distribution and the measured value (of the measured temperature distribution) in the determined flow velocity candidate. Steps 1-4 (step S44) for determining whether or not the value is equal to or less than the predetermined specified value, and when it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is officially selected. 1-5 steps (step S45) determined to be, and when it is determined that the square error exceeds the predetermined specified value, the flow velocity is changed and the process proceeds to the 1-1 step again. 1-6 steps (step S46) and.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation method, the flow velocity determination step includes the flow velocity and the characteristic amount of the temperature distribution (obtained by using the finite element method) at each of the flow velocities set by the flow velocity setting step. Step 2-1 (step S61) for calculating the analysis value of the relationship, and step 2-2 for determining the candidate flow velocity based on the calculated analysis value and the measured characteristic amount of the temperature distribution. First, it is determined whether or not the square error between the analysis value of the temperature distribution and the measured value (of the measured temperature distribution) is equal to or less than a predetermined specified value in the determined flow velocity candidates in step S62. In step 2-3 (step S63), when it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, and in other cases, the flow velocity is changed. Then, the steps 2-4 (step S63, step S64) of shifting to the second step 2-1 again are included.

一構成例として、配管10の内部を流れる流体の流速を評価する評価システムであって、1点以上の流速について温度分布の特徴量の解析値(理論値)に基づいて、流速を決定する、流速の評価システム(実施形態では、流速計測システム100)である。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、温度分布の特徴量は、流速の増加に応じて減少する特徴量である。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、温度分布の特徴量は、半値幅、最高温度、または、温度分布波形の面積のうちの1以上である。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記配管10の表面10aの所定部分で熱交換を行う熱交換器(実施形態では、加熱部2)と、前記1点以上の流速について温度分布の特徴量の前記解析値を計算する計算部(実施形態では、制御ユニット4の機能)と、前記計算部により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された温度分布の特徴量の実測値に基づいて、流速を設定する流速設定部(実施形態では、制御ユニット4の機能)と、前記流速設定部により設定された流速を用いて、流速を決定する流速決定部(実施形態では、制御ユニット4の機能)と、を含む。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記流速設定部は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算部により計算された前記解析値と、計測された温度分布の特徴量の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記流速設定部は、3点以上の流速を設定し、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記流速決定部は、前記流速設定部で使用された流速の一部または全部を用いる。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、(有限要素法を用いて得られた)温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程と、前記流速と前記2乗誤差との関係を(フィッティングにより)求める第1−2工程と、流速の候補を決定する第1−3工程と、決定された流速の候補において、温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程と、を実行する。
一構成例として、流速の評価システムにおいて、前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と(有限要素法を用いて得られた)温度分布の前記特徴量との関係の解析値を計算する第2−1工程と、計算された前記解析値と、計測された温度分布の特徴量に基づいて、流速の候補を決定する第2−2工程と、決定された流速の候補において、温度分布の解析値と(計測された温度分布の)実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程と、前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程と、を実行する。
As a configuration example, it is an evaluation system that evaluates the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe 10, and determines the flow velocity for one or more points of flow velocity based on the analysis value (theoretical value) of the characteristic amount of the temperature distribution. It is a flow velocity evaluation system (in the embodiment, a flow velocity measurement system 100).
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the feature amount of the temperature distribution is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the feature amount of the temperature distribution is one or more of the half width, the maximum temperature, or the area of the temperature distribution waveform.
As a configuration example, in a flow velocity evaluation system, a heat exchanger (heating unit 2 in the embodiment) that exchanges heat at a predetermined portion of the surface 10a of the pipe 10 and a characteristic of temperature distribution for a flow velocity of one or more points. The calculation unit (in the embodiment, the function of the control unit 4) that calculates the analysis value of the quantity, the analysis value calculated by the calculation unit, and the measured value of the characteristic amount of the temperature distribution measured with respect to the piping. Based on this, a flow velocity setting unit that sets the flow velocity (in the embodiment, the function of the control unit 4) and a flow velocity determination unit that determines the flow velocity using the flow velocity set by the flow velocity setting unit (in the embodiment, the control unit). 4 functions) and.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the flow velocity setting unit determines the analysis value calculated by the calculation unit for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range, and the feature amount of the measured temperature distribution. The flow velocity at a new point is set according to the magnitude relationship with the measured value.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the flow velocity setting unit sets a flow velocity of three points or more, and the flow velocity determination unit uses the flow velocity of the three points or more set by the flow velocity setting unit. Determine the flow velocity.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the flow velocity determination unit uses a part or all of the flow velocity used in the flow velocity setting unit.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the flow velocity determination unit is measured with the analysis value of the temperature distribution (obtained by using the finite element method) at each of the flow paths set by the flow velocity setting unit. The 1-1 step of calculating the squared error with the measured value (of the temperature distribution), the 1-2 step of finding the relationship between the flow velocity and the squared error (by fitting), and the candidate of the flow velocity are determined. It is determined whether or not the squared error between the analysis value of the temperature distribution and the measured value (of the measured temperature distribution) is less than or equal to the predetermined specified value in the first to third steps to be performed and the determined candidate flow velocity. The first to fourth steps to be performed, the first to fifth steps for formally determining the candidate for the flow velocity when it is determined that the squared error is equal to or less than the predetermined specified value, and the squared error are the above. If it is determined that the value exceeds a predetermined value, the flow velocity is changed and the steps 1 to 6 for shifting to the first step 1-1 are executed again.
As a configuration example, in the flow velocity evaluation system, the flow velocity determination unit determines the flow velocity and the characteristic quantity of the temperature distribution (obtained by using the finite element method) at each of the flow velocities set by the flow velocity setting unit. The second step is to calculate the analysis value of the relationship, and the second step is to determine the candidate flow velocity based on the calculated analysis value and the characteristic amount of the measured temperature distribution. In the candidate flow velocity, the second and third steps of determining whether or not the square error between the analysis value of the temperature distribution and the measured value (of the measured temperature distribution) is equal to or less than a predetermined specified value, and the above 2 When it is determined that the multiplication error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, while in other cases, the flow velocity is changed and the process proceeds to the second step 2-1 again. Perform steps 2-4 and.

なお、本実施形態では、以下のような構成が用いられてもよい。
一構成例として、配管の内部を流れる流体の流速と前記配管の表面の温度分布との関係を示す関係情報を求める関係情報設定方法であって、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行う熱交換工程と、前記配管を流れる流体のうち、前記配管の表面の所定部分で行われる熱交換による熱の伝達に寄与する流体の量的割合を示す温度境界係数の値を取得する温度境界係数値取得工程と、前記温度境界係数値取得工程で取得した温度境界係数の値に基づいて前記関係情報を求める関係情報設定工程と、を含む関係情報設定方法が用いられてもよい。
一構成例として、関係情報設定方法において、前記温度境界係数値取得工程では、前記流体の流速ごとに前記温度境界係数の値を取得する、構成が用いられてもよい。
一構成例として、関係情報設定方法において、前記所定部分で熱交換が行われた前記配管の管軸方向における前記配管の表面の温度分布を計測する温度計測工程と、前記流体の流速を計測する流速計測工程と、を含み、前記温度境界係数値取得工程では、前記温度計測工程で計測した前記温度分布、及び、前記流速計測工程で計測した流速に基づいて前記温度境界係数の値を設定する、構成が用いられてもよい。
一構成例として、配管の内部を流れる流体の流速が計測対象の流速となっている状態で、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行う流速計測時熱交換工程と、前記流速計測時熱交換工程にて前記所定部分で熱交換が行われた前記配管の管軸方向における前記表面の温度分布を計測する流速計測時温度分布計測工程と、前記流速計測時温度分布計測工程で計測した前記温度分布、及び、関係情報設定方法にて得られた関係情報に基づいて、前記配管の内部を流れる前記流体の流速を求める流速取得工程と、を含む流速計測方法が用いられてもよい。
In this embodiment, the following configuration may be used.
As a configuration example, it is a relational information setting method for obtaining relational information indicating a relation between a flow velocity of a fluid flowing inside a pipe and a temperature distribution on the surface of the pipe, and heat exchange is performed at a predetermined portion of the surface of the pipe. A temperature boundary clerk that acquires a value of a temperature boundary coefficient indicating a quantitative ratio of a fluid that contributes to heat transfer by heat exchange performed in a predetermined portion of the surface of the pipe in the heat exchange step and the fluid flowing through the pipe. A relation information setting method including a numerical value acquisition step and a relation information setting step of obtaining the relation information based on the value of the temperature boundary coefficient acquired in the temperature boundary coefficient value acquisition step may be used.
As an example of the configuration, in the relationship information setting method, in the temperature boundary coefficient value acquisition step, a configuration in which the value of the temperature boundary coefficient is acquired for each flow velocity of the fluid may be used.
As a configuration example, in the relationship information setting method, a temperature measurement step of measuring the temperature distribution on the surface of the pipe in the pipe axis direction of the pipe in which heat exchange is performed in the predetermined portion, and a flow velocity of the fluid are measured. In the temperature boundary coefficient value acquisition step including the flow velocity measurement step, the value of the temperature boundary coefficient is set based on the temperature distribution measured in the temperature measurement step and the flow velocity measured in the flow velocity measurement step. , Configuration may be used.
As a configuration example, a flow velocity measurement heat exchange step in which heat is exchanged at a predetermined portion of the surface of the pipe in a state where the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe is the flow velocity to be measured, and the flow velocity measurement heat. The temperature distribution measurement step at the time of flow velocity measurement for measuring the temperature distribution of the surface in the pipe axis direction of the pipe in which heat exchange was performed at the predetermined portion in the exchange step, and the temperature distribution measurement step at the time of flow velocity measurement. A flow velocity measuring method including a flow velocity acquisition step of obtaining a flow velocity of the fluid flowing inside the pipe based on the temperature distribution and the relational information obtained by the relational information setting method may be used.

一構成例として、配管の内部を流れる流体の流速と前記配管の表面の温度分布との関係を示す関係情報を求める関係情報設定システムであって、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行う熱交換器と、前記配管を流れる流体のうち、前記配管の表面の所定部分で行われる熱交換による熱の伝達に寄与する流体の量的割合を示す温度境界係数の値を取得する温度境界係数値取得部と、前記温度境界係数値取得部が取得した温度境界係数の値に基づいて前記関係情報を求める関係情報設定部と、を備える関係情報設定システムが用いられてもよい。
一構成例として、関係情報設定システムにおいて、前記温度境界係数値取得部は、前記流体の流速ごとに前記温度境界係数の値を取得する、構成が用いられてもよい。
一構成例として、関係情報設定システムにおいて、前記所定部分で熱交換が行われた前記配管の管軸方向における前記配管の表面の温度分布を計測する温度計測部と、前記流体の流速を計測する流速計測部と、を備え、前記温度境界係数値取得部は、前記温度計測部が計測した前記温度分布、及び、前記流速計測部が計測した流速に基づいて前記温度境界係数の値を設定する、構成が用いられてもよい。
一構成例として、関係情報設定システムの前記関係情報設定部が設定した関係情報を記憶する記憶部と、配管の内部を流れる流体の流速が計測対象の流速となっている状態で、前記配管の表面の所定部分で熱交換を行う熱交換器と、前記所定部分で熱交換が行われた前記配管の管軸方向における前記配管の表面の温度分布を計測する温度計測部と、前記温度計測部が計測した温度分布、及び、前記記憶部が記憶している関係情報に基づいて、前記流体の流速を算出する流速算出部と、を備える流速計測システムが用いられてもよい。
As a configuration example, a relationship information setting system that obtains relationship information indicating the relationship between the flow velocity of a fluid flowing inside a pipe and the temperature distribution on the surface of the pipe, and heat exchange is performed at a predetermined portion of the surface of the pipe. A temperature boundary clerk that acquires a value of a temperature boundary coefficient indicating a quantitative ratio of a heat exchanger and a fluid that contributes to heat transfer by heat exchange performed on a predetermined portion of the surface of the pipe among the fluids flowing through the pipe. A relationship information setting system including a numerical value acquisition unit and a relationship information setting unit that obtains the relationship information based on the value of the temperature boundary coefficient acquired by the temperature boundary coefficient value acquisition unit may be used.
As a configuration example, in the relational information setting system, the configuration in which the temperature boundary coefficient value acquisition unit acquires the value of the temperature boundary coefficient for each flow velocity of the fluid may be used.
As a configuration example, in the relationship information setting system, a temperature measuring unit that measures the temperature distribution on the surface of the pipe in the pipe axis direction of the pipe that has undergone heat exchange at the predetermined portion, and a flow velocity of the fluid are measured. A flow velocity measuring unit is provided, and the temperature boundary coefficient value acquisition unit sets a value of the temperature boundary coefficient based on the temperature distribution measured by the temperature measuring unit and the flow velocity measured by the flow velocity measuring unit. , Configuration may be used.
As a configuration example, a storage unit that stores the relationship information set by the relationship information setting unit of the relationship information setting system and a state in which the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe is the flow velocity of the measurement target, the pipe A heat exchanger that exchanges heat at a predetermined portion of the surface, a temperature measuring unit that measures the temperature distribution on the surface of the pipe in the pipe axial direction of the pipe that has undergone heat exchange at the predetermined portion, and the temperature measuring unit. A flow velocity measurement system including a flow velocity calculation unit that calculates the flow velocity of the fluid based on the temperature distribution measured by the storage unit and the relational information stored in the storage unit may be used.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention are also included.

また、本実施形態のように、以上に示した実施形態に係る装置(例えば、計算装置50)の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、オペレーティング・システム(OS:Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、DVD(Digital Versatile Disk)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Further, as in the present embodiment, a program for realizing the function of the device (for example, the calculation device 50) according to the above-described embodiment is recorded on a computer-readable recording medium and recorded on the recording medium. The processing may be performed by loading the executed program into a computer system and executing it.
The term "computer system" as used herein may include hardware such as an operating system (OS: Operating System) and peripheral devices.
The "computer-readable recording medium" includes a flexible disk, a photomagnetic disk, a ROM (Read Only Memory), a writable non-volatile memory such as a flash memory, and a portable medium such as a DVD (Digital Versaille Disk). A storage device such as a hard disk built into a computer system.
Further, the "computer-readable recording medium" is a volatile memory (for example, DRAM (for example, DRAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It also includes those that hold the program for a certain period of time, such as Dynamic Random Access Memory)).
Further, the above program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, the above program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.

2…加熱部、2b…プレヒーター、3…温度計測部、3a…温度センサー、3A…温度センサー群、4…制御ユニット、5…流速計、10…配管、10a…表面、11…設置部分、12…保温材、20…蒸気製造装置、30…負荷設備、50…計算装置、60…入力装置、61…変換器、62…CPU、63…メモリ、64…表示装置、100…流速計測システム、201〜203…特性、251…ベースライン、301、401、501、601…実測値、311、411、511、611…解析値 2 ... heating unit, 2b ... preheater, 3 ... temperature measuring unit, 3a ... temperature sensor, 3A ... temperature sensor group, 4 ... control unit, 5 ... flow meter, 10 ... piping, 10a ... surface, 11 ... installation part, 12 ... Insulation material, 20 ... Steam production device, 30 ... Load equipment, 50 ... Calculation device, 60 ... Input device, 61 ... Converter, 62 ... CPU, 63 ... Memory, 64 ... Display device, 100 ... Flow velocity measurement system, 201-203 ... Characteristics, 251 ... Baseline, 301, 401, 501, 601 ... Measured values, 311, 411, 511, 611 ... Analytical values

Claims (16)

配管の内部を流れる流体の流速を評価する評価方法であって、
前記配管の表面の所定部分で熱交換を行ったときの管軸方向の温度分布の半値幅の解析値を複数の流速に対して計算し、
前記配管の表面の所定部分で熱交換を行って管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測し、
計測された半値幅の実測値に最も近い半値幅の解析値を選択して、選択した半値幅の解析値に対応した流速を、前記配管の内部を流れる流体の流速として決定する、
流速の評価方法。
It is an evaluation method that evaluates the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe.
The analysis value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed at a predetermined portion of the surface of the pipe is calculated for a plurality of flow velocities.
Heat exchange is performed at a predetermined portion on the surface of the pipe to measure the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction.
The analysis value of the half width closest to the measured value of the measured half width is selected, and the flow velocity corresponding to the analysis value of the selected half width is determined as the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe.
Evaluation method of flow velocity.
前記管軸方向の温度分布の半値幅は、流速の増加に応じて減少する特徴量である、
請求項1に記載の流速の評価方法。
The half width of the temperature distribution in the tube axis direction is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.
The method for evaluating a flow velocity according to claim 1.
前記配管の表面の前記所定部分で熱交換を行う熱交換工程と、
前記熱交換工程により前記熱交換を行って前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測する計測工程と、
前記複数の流速について前記配管の前記表面の前記所定部分で熱交換を行ったときの前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記解析値を計算する計算工程と、
前記計算工程により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値との大小関係を比較して、前記実測値に応じた複数の流速を設定する流速設定工程と、
前記流速設定工程により設定された複数の流速についての前記管軸方向の温度分布の前記解析値と、前記管軸方向の温度分布の前記実測値との誤差が最も小さくなる流速を、前記配管の内部を流れる前記流体の流速として決定する流速決定工程と、
を含む、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の流速の評価方法。
A heat exchange step in which heat is exchanged at the predetermined portion of the surface of the pipe,
A measurement step of performing the heat exchange in the heat exchange step to measure the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction, and a measurement step.
A calculation step of calculating the analysis value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed on the predetermined portion of the surface of the pipe for the plurality of flow paths.
By comparing the magnitude relationship between the analysis value calculated by the calculation step and the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction measured for the pipe, a plurality of flow velocities corresponding to the measured value are obtained. The flow velocity setting process to be set and
The flow velocity having the smallest error between the analysis value of the temperature distribution in the tube axis direction and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction for a plurality of flow velocities set by the flow velocity setting step is determined for the pipe. A flow velocity determination step that determines the flow velocity of the fluid flowing inside, and
The method for evaluating a flow velocity according to any one of claims 1 and 2, comprising the above.
前記流速設定工程は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算工程により計算された前記解析値と、計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する、
請求項3に記載の流速の評価方法。
In the flow velocity setting step, the magnitude of the analysis value calculated by the calculation step for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range and the measured value of the half width of the measured temperature distribution in the pipe axis direction. Set the flow velocity at the new point according to the relationship,
The method for evaluating a flow velocity according to claim 3.
前記流速設定工程は、3点以上の流速を設定し、
前記流速決定工程は、前記流速設定工程により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する、
請求項3または請求項4のいずれか1項に記載の流速の評価方法。
In the flow velocity setting step, a flow velocity of three or more points is set.
In the flow velocity determination step, the flow velocity is determined using the flow velocities of the three points or more set by the flow velocity setting step.
The method for evaluating a flow velocity according to any one of claims 3 and 4.
前記流速決定工程は、前記流速設定工程で設定された流速の一部または全部を用いる、
請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の流速の評価方法。
The flow velocity determination step uses a part or all of the flow velocity set in the flow velocity setting step.
The method for evaluating a flow velocity according to any one of claims 3 to 5.
前記流速決定工程は、
前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程と、
前記流速と前記2乗誤差との関係を求める第1−2工程と、
前記2乗誤差が最も小さくなる流速を、流速の候補として決定する第1−3工程と、
決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程と、
を含む、
請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の流速の評価方法。
The flow velocity determination step is
In each of the flow velocities set by the flow velocity setting step, the 1-1 step of calculating the squared error between the analysis value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction, and
The first and second steps for obtaining the relationship between the flow velocity and the squared error, and
Steps 1-3 to determine the flow velocity with the smallest square error as a candidate for the flow velocity, and
In the determined flow velocity candidates, the first to fourth steps of determining whether or not the squared error between the analysis value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and
When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the steps 1 to 5 for formally determining the candidate for the flow velocity and
When it is determined that the square error exceeds the predetermined specified value, the flow velocity is changed, and the steps 1 to 6 for shifting to the first step again are performed.
including,
The method for evaluating a flow velocity according to any one of claims 3 to 6.
前記流速決定工程は、
前記流速設定工程により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と前記管軸方向の温度分布の前記半値幅との関係の解析値を計算する第2−1工程と、
計測された前記半値幅の実測値に最も近い前記半値幅の解析値を選択して、選択した前記解析値に対応した流速を、流速の候補として決定する第2−2工程と、
決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程と、
を含む、
請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の流速の評価方法。
The flow velocity determination step is
The second step of calculating the analysis value of the relationship between the flow velocity and the half width of the temperature distribution in the tube axis direction at each of the flow velocities set by the flow velocity setting step, and the second step.
The second and second steps of selecting the analysis value of the half width that is closest to the measured value of the measured half width and determining the flow velocity corresponding to the selected analysis value as a candidate for the flow velocity.
In the determined flow velocity candidates, the second and third steps of determining whether or not the squared error between the analysis value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and
When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, while in other cases, the flow velocity is changed and the step 2-1 is performed again. Steps 2-4 and
including,
The method for evaluating a flow velocity according to any one of claims 3 to 6.
配管の内部を流れる流体の流速を評価する評価システムであって、
前記配管の表面の所定部分で熱交換を行ったときの管軸方向の温度分布の半値幅の解析値を複数の流速に対して計算し、
前記配管の表面の所定部分で熱交換を行って管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測し、
計測された半値幅の実測値に最も近い半値幅の解析値を選択して、選択した半値幅の解析値に対応した流速を、前記配管の内部を流れる流体の流速として決定する、
流速の評価システム。
An evaluation system that evaluates the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe.
The analysis value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed at a predetermined portion of the surface of the pipe is calculated for a plurality of flow velocities.
Heat exchange is performed at a predetermined portion on the surface of the pipe to measure the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction.
The analysis value of the half width closest to the measured value of the measured half width is selected, and the flow velocity corresponding to the analysis value of the selected half width is determined as the flow velocity of the fluid flowing inside the pipe.
Flow velocity evaluation system.
前記管軸方向の温度分布の半値幅は、流速の増加に応じて減少する特徴量である、
請求項9に記載の流速の評価システム。
The half width of the temperature distribution in the tube axis direction is a feature amount that decreases as the flow velocity increases.
The flow velocity evaluation system according to claim 9.
前記配管の表面の前記所定部分で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換を行って前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値を計測する計測部と、
前記複数の流速について前記配管の前記表面の前記所定部分で熱交換を行ったときの前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記解析値を計算する計算部と、
前記計算部により計算された前記解析値と、前記配管に関して計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の実測値との大小関係を比較して、前記実測値に応じた複数の流速を設定する流速設定部と、
前記流速設定部により設定された複数の流速についての前記管軸方向の温度分布の前記解析値と、前記管軸方向の温度分布の前記実測値との誤差が最も小さくなる流速を、前記配管の内部を流れる前記流体の流速として決定する流速決定部と、
を含む、請求項9または請求項10のいずれか1項に記載の流速の評価システム。
A heat exchanger that exchanges heat at the predetermined portion of the surface of the pipe,
A measuring unit that performs the heat exchange and measures the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction.
A calculation unit that calculates the analysis value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction when heat exchange is performed on the predetermined portion of the surface of the pipe for the plurality of flow paths.
By comparing the magnitude relationship between the analysis value calculated by the calculation unit and the measured value of the half width of the temperature distribution in the pipe axis direction measured for the pipe, a plurality of flow velocities corresponding to the measured value are obtained. The flow velocity setting unit to be set and
The flow velocity having the smallest error between the analysis value of the temperature distribution in the tube axis direction and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction for a plurality of flow velocities set by the flow velocity setting unit is determined for the pipe. A flow velocity determining unit that determines the flow velocity of the fluid flowing inside,
9. The flow velocity evaluation system according to any one of claims 9 or 10.
前記流速設定部は、想定された流速の範囲の中点の流速について前記計算部により計算された前記解析値と、計測された前記管軸方向の温度分布の半値幅の前記実測値との大小関係に応じて、新たな点の流速を設定する、
請求項11に記載の流速の評価システム。
The flow velocity setting unit has a magnitude of the analysis value calculated by the calculation unit for the flow velocity at the midpoint of the assumed flow velocity range and the measured value having a half width of the measured temperature distribution in the pipe axis direction. Set the flow velocity at the new point according to the relationship,
The flow velocity evaluation system according to claim 11.
前記流速設定部は、3点以上の流速を設定し、
前記流速決定部は、前記流速設定部により設定された前記3点以上の流速を用いて、流速を決定する、
請求項11または請求項12のいずれか1項に記載の流速の評価システム。
The flow velocity setting unit sets the flow velocity at three or more points,
The flow velocity determining unit determines the flow velocity using the flow velocities of the three points or more set by the flow velocity setting unit.
The flow velocity evaluation system according to any one of claims 11 and 12.
前記流速決定部は、前記流速設定部で設定された流速の一部または全部を用いる、
請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の流速の評価システム。
The flow velocity determining unit uses a part or all of the flow velocity set by the flow velocity setting unit.
The flow velocity evaluation system according to any one of claims 11 to 13.
前記流速決定部は、
前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差を計算する第1−1工程と、
前記流速と前記2乗誤差との関係を求める第1−2工程と、
前記2乗誤差が最も小さくなる流速を、流速の候補として決定する第1−3工程と、
決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第1−4工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する第1−5工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値を超えると判定した場合には、流速を変更して、再び前記第1−1工程へ移行する第1−6工程と、
を実行する、
請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の流速の評価システム。
The flow velocity determining unit
The 1-1 step of calculating the squared error between the analyzed value and the measured value of the temperature distribution in the tube axis direction at each of the flow velocities set by the flow velocity setting unit.
The first and second steps for obtaining the relationship between the flow velocity and the squared error, and
Steps 1-3 to determine the flow velocity with the smallest square error as a candidate for the flow velocity, and
In the determined flow velocity candidates, the first to fourth steps of determining whether or not the squared error between the analysis value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and
When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the steps 1 to 5 for formally determining the candidate for the flow velocity and
When it is determined that the square error exceeds the predetermined specified value, the flow velocity is changed, and the steps 1 to 6 for shifting to the first step again are performed.
To execute,
The flow velocity evaluation system according to any one of claims 11 to 14.
前記流速決定部は、
前記流速設定部により設定された流速のそれぞれにおいて、流速と前記管軸方向の温度分布の前記半値幅との関係の解析値を計算する第2−1工程と、
計測された前記半値幅の実測値に最も近い前記半値幅の解析値を選択して、選択した前記解析値に対応した流速を、流速の候補として決定する第2−2工程と、
決定された流速の候補において、前記管軸方向の温度分布の解析値と実測値との2乗誤差が所定の規定値以下であるか否かを判定する第2−3工程と、
前記2乗誤差が前記所定の規定値以下であると判定した場合には、前記流速の候補を正式に決定する一方、他の場合には、流速を変更して、再び前記第2−1工程へ移行する第2−4工程と、
を実行する、
請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の流速の評価システム。
The flow velocity determining unit
The first step of calculating the analysis value of the relationship between the flow velocity and the half width of the temperature distribution in the tube axis direction at each of the flow velocities set by the flow velocity setting unit, and the second step.
The second and second steps of selecting the analysis value of the half width that is closest to the measured value of the measured half width and determining the flow velocity corresponding to the selected analysis value as a candidate for the flow velocity.
In the determined flow velocity candidates, the second and third steps of determining whether or not the squared error between the analysis value and the actually measured value of the temperature distribution in the tube axis direction is equal to or less than a predetermined specified value, and
When it is determined that the square error is equal to or less than the predetermined specified value, the candidate for the flow velocity is formally determined, while in other cases, the flow velocity is changed and the step 2-1 is performed again. Steps 2-4 and
To execute,
The flow velocity evaluation system according to any one of claims 11 to 14.
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