JP7129797B2 - Turbine flow meter - Google Patents
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Description
本発明は、流体が通過する流路内に回転自在に設けられ、流体の通過に伴って回転するタービンロータと、前記タービンロータの回転数を検出する回転数検出部の検出結果に基づいて流体の流量を演算すると共に、当該演算された流体の流量積算値を導出する流量積算値導出部を備えたタービン式流量計に関する。 The present invention comprises a turbine rotor that is rotatably provided in a flow path through which a fluid passes and that rotates as the fluid passes; The present invention relates to a turbine type flowmeter having a flow rate integrated value derivation unit that calculates the flow rate of the fluid and derives the calculated flow rate integrated value of the fluid.
従来、例えば、都市ガス等の流体の流量を測定するためのガス流量計として、流体の流路内に配設されたタービンロータの回転により、流体の流量を測定するタービン式流量計が知られている(特許文献1を参照)。当該タービンロータは、流体の通流方向に対して所定角度で配設された複数の羽根により構成され、流体がタービンロータを通過する際のタービンロータの回転数から流体の流量を測定するものである。当該従来のタービン式流量計では、大型化が容易であることから、特に大流量域での流体の流量計測に適しており、特に、定常流においては、タービンロータの回転数と流体の流量とが概ね比例関係となるため、タービンロータの回転数から流量換算する簡便な方法で、実用上十分な精度で、流体の流量を計測できる。 Conventionally, as a gas flow meter for measuring the flow rate of a fluid such as city gas, a turbine-type flow meter is known which measures the flow rate of a fluid by rotating a turbine rotor arranged in the flow path of the fluid. (See Patent Document 1). The turbine rotor consists of a plurality of blades arranged at a predetermined angle with respect to the flow direction of the fluid, and the flow rate of the fluid is measured from the rotation speed of the turbine rotor when the fluid passes through the turbine rotor. be. Since the conventional turbine type flowmeter can be easily increased in size, it is particularly suitable for measuring the flow rate of a fluid in a large flow range. is approximately proportional, it is possible to measure the flow rate of the fluid with practically sufficient accuracy by a simple method of converting the rotation speed of the turbine rotor into the flow rate.
しかしながら、急激な流量変化を伴う非定常な流れが発生した場合、即ち、流量の急激な増加や急激な減少が発生した場合、タービンロータの慣性等により、回転数がすぐに実流量に対応せず、これにより、特に、計測値が実流量を上回る過計量が発生することがある。 However, if an unsteady flow accompanied by a sudden change in flow rate occurs, that is, if a sudden increase or a sudden decrease in flow rate occurs, the inertia of the turbine rotor, etc., will cause the rotation speed to not immediately correspond to the actual flow rate. However, this can result in over-metering, in particular where the measured value exceeds the actual flow rate.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、タービンロータの回転が計測対象の流体の実流量に追従できないことによる過計量を抑制できるタービン式流量計を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to provide a turbine type flowmeter capable of suppressing overmetering due to the inability of the rotation of the turbine rotor to follow the actual flow rate of the fluid to be measured. It is in.
上記目的を達成するためのタービン式流量計は、
流体が通過する主流路内に回転自在に設けられ、流体の通過に伴って回転するタービンロータと、
前記タービンロータの回転数を検出する回転数検出部の検出結果に基づいて流体の流量を演算すると共に、当該演算された流体の流量積算値を導出する流量積算値導出部を備えたタービン式流量計であって、その特徴構成は、
前記主流路における流体の通流方向で前記タービンロータの上流側部位と下流側部位とを接続するバイパス流路と、
当該バイパス流路における流体の通流状態を検出する通流状態検出部と、
前記流量積算値導出部にて導出された流量積算値を、前記通流状態検出部による検出結果に基づいて補正する積算値補正部とを備える点にある。
The turbine type flowmeter for achieving the above purpose is
a turbine rotor that is rotatably provided in a main flow passage through which the fluid passes and that rotates as the fluid passes through;
Turbine type flow rate, comprising a flow rate integrated value derivation unit that calculates the flow rate of the fluid based on the detection result of the rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the turbine rotor, and derives the calculated integrated flow rate value of the fluid. which is characterized by:
a bypass flow path that connects an upstream portion and a downstream portion of the turbine rotor in the flow direction of the fluid in the main flow path;
a flow state detection unit that detects a flow state of the fluid in the bypass channel;
and an integrated value correcting section for correcting the flow integrated value derived by the flow integrated value deriving section based on the detection result of the flow state detecting section.
上記特徴構成によれば、主流路とは別に、主流路における流体の通流方向でタービンロータの上流側部位と下流側部位とを接続するバイパス流路と、当該バイパス流路における流体の通流状態を検出する通流状態検出部とを備えるから、例えば、当該バイパス流路を主流量よりも十分に流路径の小さい流路とし、且つ大流量域の計測には適していないが小流量域では流量の変化に対する応答速度の速い流量計等を通流状態検出部として備えることで、流量の急激な変化を当該通流状態検出部で検出できる。
そして、流量積算値導出部が、当該通流状態検出部による検出結果に応じて、流体の流量積算値を補正することで、例えば、主流路を通流する流体の実流量が急激に変動する場合等で、タービンロータの回転数と実流量とが定常時の比例関係から乖離するタイミングの流量を、流量積算値から除外する等の補正を行うことで、流量積算値をより実体に則した値とすることができる。
結果、タービンロータの回転が計測対象の流体の実流量に追従できないことによる過計量を抑制できるタービン式流量計を実現できる。
According to the above characteristic configuration, apart from the main flow path, a bypass flow path connecting the upstream side portion and the downstream side portion of the turbine rotor in the flow direction of the fluid in the main flow path, and the flow of the fluid in the bypass flow path. Since it is provided with a flow state detection unit that detects the state, for example, the bypass flow path is a flow path with a flow path diameter sufficiently smaller than that of the main flow rate, and although it is not suitable for measuring a large flow rate area, it is a small flow area. By providing a flow meter or the like having a fast response speed to a change in flow rate as a flow state detection section, a rapid change in flow rate can be detected by the flow state detection section.
Then, the integrated flow rate value derivation unit corrects the integrated flow rate value of the fluid according to the detection result of the flow state detection unit, so that, for example, the actual flow rate of the fluid flowing through the main flow path suddenly fluctuates. In some cases, the flow rate at the time when the turbine rotor speed and the actual flow rate deviate from the proportional relationship in the steady state is corrected by excluding from the flow rate integrated value, etc., so that the flow rate integrated value is more in line with the actual situation. can be a value.
As a result, it is possible to realize a turbine-type flowmeter capable of suppressing over-metering due to the inability of the rotation of the turbine rotor to follow the actual flow rate of the fluid to be measured.
タービン式流量計の更なる特徴構成は、
前記通流状態検出部は、前記バイパス流路における流体の流量を検出する流量計、又は前記バイパス流路における流体の流速を検出する流速計であり、
前記積算値補正部は、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記タービンロータにて計測可能な前記主流路での流体の下限流量に対応して決定される判定閾値を上回った場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算する積算工程に切り替え、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記判定閾値を下回った場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない非積算工程に切り替える点にある。
Further features of the turbine flowmeter are:
The flow state detection unit is a flow meter that detects the flow rate of the fluid in the bypass flow path, or a flow meter that detects the flow velocity of the fluid in the bypass flow path,
The integrated value correction unit
The flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter exceeds a judgment threshold value determined corresponding to the lower limit flow rate of the fluid in the main flow path measurable by the turbine rotor. , switching to an integration step in which the flow rate integrated value derivation unit integrates the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit as the flow rate integrated value,
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is below the determination threshold value, the flow rate integrated value derivation unit calculates based on the detection result of the rotation speed detection unit The point is to switch to a non-integration process in which the flow rate of the fluid is not integrated as the flow rate integrated value.
上記特徴構成によれば、特に、流量計にて計測される流量又は流速計にて計測される流速が、タービンロータにて計測可能な主流路での流体の下限流量に対応して決定される判定閾値を下回る場合であって、タービンロータの回転数から演算される流量が主流路の実流量から乖離する場合に、タービンロータの回転数から演算される流量を、流量積算値として積算することを禁止できるから、流量積算値をより実体に則した流量値とすることができる。 According to the above characteristic configuration, in particular, the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is determined corresponding to the lower limit flow rate of the fluid in the main flow path measurable by the turbine rotor. When the flow rate calculated from the rotation speed of the turbine rotor deviates from the actual flow rate in the main flow path, the flow rate calculated from the rotation speed of the turbine rotor is integrated as a flow rate integrated value when the flow rate is below the judgment threshold. can be prohibited, the flow rate integrated value can be set to a flow rate value that is more in line with reality.
タービン式流量計の更なる特徴構成は、
前記通流状態検出部は、前記バイパス流路における流体の流量を検出する流量計、又は前記バイパス流路における流体の流速を検出する流速計であり、
前記流量計及び前記流速計は、前記バイパス流路において前記上流側部位から前記下流側部位へ向けて流体が通流する順方向通流状態と、前記バイパス流路において前記下流側部位から前記上流側部位へ向けて流体が通流する逆方向通流状態とを各別に検出可能に構成され、
前記積算値補正部は、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記順方向通流状態である場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算し、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記逆方向通流状態である場合、前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない点にある。
Further features of the turbine flowmeter are:
The flow state detection unit is a flow meter that detects the flow rate of the fluid in the bypass flow path, or a flow meter that detects the flow velocity of the fluid in the bypass flow path,
The flow meter and the flow velocity meter are divided into a forward flow state in which the fluid flows from the upstream portion to the downstream portion in the bypass flow channel, and a forward flow state in which the fluid flows from the downstream portion to the upstream portion in the bypass flow channel. A reverse flow state in which the fluid flows toward the side portion can be separately detected,
The integrated value correction unit
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow rate meter is in the forward flow state, the flow rate integrated value derivation unit calculates based on the detection result of the rotation speed detection unit. integrate the flow rate of the fluid obtained as the integrated flow rate value;
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is in the reverse flow state, the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit is The point is that it is not integrated as a flow rate integrated value.
本発明の発明者らは、種々の試験に基づく検討の結果、特に、主流路のタービンロータの下流側で主流路が閉弁されたことに伴い、主流路での流体の流量が大きく減少する場合、バイパス流路において下流側部位から上流側部位へ向けて逆流が生じるという知見を得た。
上記特徴構成によれば、当該逆流が生じていることを好適に検出できると共に、逆流が生じている場合であって、主流路での流体の流量が大きく減少する場合には、そのときの流量を流量積算値に積算することを禁止するから、流量積算値をより実体に則した値にすることができる。
As a result of examination based on various tests, the inventors of the present invention have found that the flow rate of the fluid in the main flow path is greatly reduced especially when the main flow path is closed downstream of the turbine rotor in the main flow path. In this case, the inventors have found that a reverse flow occurs in the bypass channel from the downstream side portion to the upstream side portion.
According to the above characteristic configuration, it is possible to suitably detect that the backflow is occurring, and when the backflow is occurring and the flow rate of the fluid in the main flow path is greatly reduced, the flow rate at that time is prohibited from being added to the flow rate integrated value, the flow rate integrated value can be set to a more realistic value.
また、上述した判定閾値は、主流路の管径や平均流量等によって変動する場合があるが、上記特徴構成によれば、このように値が変動して設定が比較的困難な判定閾値を設定しなくても、流量積算値の補正を行うことができるから、例えば、タービンロータの設置箇所等によらず、一定の効果を得ることができるタービン式流量計を実現できる。
このような流量計としては、バイパス流路内に設けた熱線とその上流側と下流側との双方に設けられる一対の熱電対とから成る質量流量計、バイパス流路内の2点の差圧から流量を計測する差圧式流量計、超音波式流量計等を好適に用いることができる。
In addition, the above-described determination threshold may vary depending on the pipe diameter of the main flow path, the average flow rate, etc., but according to the above characteristic configuration, a determination threshold that is relatively difficult to set due to such variations in value is set. Since the flow integrated value can be corrected even without the correction, it is possible to realize a turbine-type flow meter that can obtain a certain effect regardless of the installation location of the turbine rotor, for example.
Such a flowmeter includes a mass flowmeter consisting of a hot wire provided in the bypass channel and a pair of thermocouples provided both upstream and downstream of the hot wire, and a differential pressure at two points in the bypass channel. A differential pressure type flowmeter, an ultrasonic flowmeter, or the like, which measures the flow rate from a pressure point, can be preferably used.
また、これまで説明してきたタービン式流量計としては、前記タービンロータにて計測可能な前記主流路での流体の下限流量以下の流量が前記主流路を通流しているときに、前記バイパス流路を通流する流体の流量又は流速を前記判定閾値とすることが好ましい。 Further, in the turbine type flowmeter described so far, when a flow rate equal to or lower than the lower limit flow rate of the fluid in the main flow path that can be measured by the turbine rotor flows through the main flow path, the bypass flow path Preferably, the flow rate or flow velocity of the fluid flowing through is used as the determination threshold.
タービン式流量計の更なる特徴構成は、
前記通流状態検出部は、前記バイパス流路における上流側の圧力から下流側の圧力を減算した値を検出する差圧計であり、
前記積算値補正部は、
前記差圧計にて計測される差圧が正値である場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算し、
前記差圧計にて計測される差圧が負値である場合、前記流量積算値導出部が、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない点にある。
Further features of the turbine flowmeter are:
The flow state detection unit is a differential pressure gauge that detects a value obtained by subtracting the pressure on the upstream side from the pressure on the downstream side in the bypass flow path,
The integrated value correction unit
When the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a positive value, the flow rate integrated value derivation unit integrates the fluid flow rate calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit as the flow rate integrated value,
When the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a negative value, the flow rate integrated value derivation unit calculates the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit. The point is that the flow rate integrated value is not integrated.
上記特徴構成によっても、バイパス流路に逆流が生じていることを好適に検出することができると共に、当該逆流が生じていることを好適に検出できると共に、逆流が生じている場合には、そのときの流量を流量積算値に積算することを禁止するから、流量積算値をより実体に則した値にすることができる。
また、上述した判定閾値は、主流路の管径や平均流量等によって変動する場合があるが、上記特徴構成によれば、このように値が変動して設定が比較的困難な判定閾値を設定しなくても、流量積算値の補正を行うことができるから、例えば、タービンロータの設置箇所等によらず、一定の効果を得ることができるタービン式流量計を実現できる。
Also with the above-described characteristic configuration, it is possible to suitably detect that a backflow is occurring in the bypass flow path, and to suitably detect that the backflow is occurring. Since it is prohibited to integrate the current flow rate into the flow rate integrated value, the flow rate integrated value can be set to a more realistic value.
In addition, the above-described determination threshold may vary depending on the pipe diameter of the main flow path, the average flow rate, etc., but according to the above characteristic configuration, a determination threshold that is relatively difficult to set due to such variations in value is set. Since the flow integrated value can be corrected even without the correction, it is possible to realize a turbine-type flow meter that can obtain a certain effect regardless of the installation location of the turbine rotor, for example.
タービン式流量計の更なる特徴構成は、
前記バイパス流路の流路径は、前記主流路の流路径に対して小径に構成されている点にある。
Further features of the turbine flowmeter are:
The diameter of the bypass channel is smaller than the diameter of the main channel.
上記特徴構成によれば、バイパス流路に設けられる通流状態検出部として、計測流量域は小さいけれども流量の急激な変動への応答速度が速い流量計等を好適に適用することができ、流量積算値の補正を、より一層適切に行うことができる。
例えば、バイパス流路の流路直径は、主流路の流路直径の1%以上10%以下程度とすることができ、絶対値としては、4mm以上10mm以下程度のものを好適に用いることができる
According to the above-described characteristic configuration, a flowmeter or the like having a small measurement flow rate range but a fast response speed to sudden fluctuations in the flow rate can be suitably applied as the flow state detection unit provided in the bypass flow path. Correction of the integrated value can be performed more appropriately.
For example, the channel diameter of the bypass channel can be about 1% or more and 10% or less of the channel diameter of the main channel, and the absolute value is preferably about 4 mm or more and 10 mm or less.
本発明の実施形態に係るタービン式流量計100は、タービンロータの回転が計測対象の流体の実流量に追従できないことによる過計量を抑制できるものに関する。
以下、図1、2に基づき、実施形態に係るタービン式流量計100について説明する。
A
A
タービン式流量計100は、図1に示すように、流体(例えば、都市ガス13A)が通流する主流路17内に回転自在に設けられ流体の通過に伴って回転するタービンロータ14と、当該タービンロータ14の回転数を検出するピックアップ装置16(回転数検出部の一例)の検出結果に基づいて流体の流量を演算する流量演算部C1と、当該流量演算部C1にて演算された流体の流量積算値を導出する積算部C2と、主流路17における流体の通流方向(図1で矢印Xの矢示方向)でタービンロータ14の上流側部位と下流側部位とを接続するバイパス流路20と、バイパス流路20における流体の流量(通流状態の一例)を検出する質量流量計21(通流状態検出部、流量計の一例)と、積算部C2にて導出された流量積算値を、質量流量計21による検出結果に基づいて補正する積算値補正部C3とを備えている。なお、積算部C2により導出される流量積算値は、タービン式流量計100の使用開始から現在までの流量積算値であるが、これに代えて、例えば、直近1ヵ月間などのように所定期間における流量積算値としても良い。
As shown in FIG. 1, the
尚、上述した流量演算部C1、積算部C2、及び積算値補正部C3は、制御装置Cの機能部位として設けられている。また、制御装置Cには、積算値補正部C3による補正のための閾値等を記憶する記憶部Mが設けられている。制御装置Cは、これらの機能を適切に発揮するべく、各種CPUやメモリ等のハードウェアとソフトウエアとが協働する形で備えられている。
流量演算部C1及び積算部C2が、流量積算値導出部として機能する。
Note that the above-described flow rate calculating section C1, integrating section C2, and integrated value correcting section C3 are provided as functional units of the control device C. As shown in FIG. Further, the control device C is provided with a storage section M for storing thresholds and the like for correction by the integrated value correction section C3. The control device C is provided in such a manner that hardware such as various CPUs and memories and software cooperate with each other in order to appropriately exhibit these functions.
The flow rate calculating section C1 and the integrating section C2 function as a flow rate integrated value deriving section.
タービン式流量計100は、図1に示すように、都市ガス13A等の流体が通流するガス配管(図示せず)に連通接続される主流路17を内部に有する流量計本体11を有する。当該流量計本体11の主流路17の内部には、流体の通流を許容しつつタービンロータ14の固定軸13を支持する支持体12a、12bが設けられ、当該固定軸13に対してタービンロータ14が回転自在に設けられている。
固定軸13を回転軸とするタービンロータ14には、複数の羽根19が固定軸13から放射状に延びる状態で、軸方向視で対称に設けられている。流体の通流方向において、複数の羽根19が設けられる位置にはピックアップ装置16が設けられており、当該ピックアップ装置16は、タービンロータ14の回転により羽根19が近接する毎にタービンロータ14の回転数に応じたパルス信号を出力する。ピックアップ装置16が出力するパルス信号は、制御装置Cの流量演算部C1へ送信される。
As shown in FIG. 1, the
A
バイパス流路20の流路直径は、主流路17の流路直径に対して小径に構成されている。具体的には、バイパス流路20の流路直径は、主流路17の流路直径の1%以上10%以下程度とすることができ、絶対値としては、4mm以上10mm以下程度のものを好適に用いることができる。バイパス流路20の流路直径をこのように設定することにより、バイパス流路20を通流する流体の流量を、主流路17を通流する流体の流量に対して略比例関係を持たせた状態とすることができる。更には、バイパス流路20を通流する流体の流量を比較的小流量とでき、流量変化への応答速度の速い計器を、通流状態検出部として備えることができる。
当該実施形態では、通流状態検出部として質量流量計21を備えており、当該質量流量計21は、バイパス流路20への流体の通流方向において、両端に熱電対21b、21cを設けると共に、その間に熱線ヒータ21aを備えており、熱線ヒータ21aを作動させている状態で、熱電対21b、21cによる温度差を計測することにより、バイパス流路20を通流する流体の質量流量を計測する。当該質量流量計21にて計測された流量に対応する信号は、制御装置Cの積算値補正部C3へ送信される。
The
In this embodiment, a
さて、主流路17を通流する流体の流量が急激に変化した場合、タービンロータ14は慣性等により、流体の急激な変化に追従できず、流体の流量とタービンロータ14の回転数とが比例関係でなくなる場合がある。この場合、制御装置Cの流量演算部C1にて演算される流量は、実流量と乖離することになる。
例えば、図2の上方のグラフ図に示すように、主流路17を通流する流体の実流量(図2の上方のグラフ図で破線)が、急激に減少した直後(図2でt1からt3までの期間)では、タービンロータ14の回転数に基づいて流量演算部C1にて演算される流量(図2で上方のグラフ図で実線)が、実流量よりも多くなる、所謂、過計量(図2でKで示す斜線部分の流量が過計量)の状態となる。
一方で、バイパス流路20に設けられる質量流量計21の出力は、図2の下方のグラフ図に一点鎖線で示すように、実流量の変動に応答速度が速い状態で追従している。
そこで、当該実施形態に係るタービン式流量計100にあっては、当該過計量を抑制するべく、以下のように構成されている。
Now, when the flow rate of the fluid flowing through the
For example, as shown in the upper graph of FIG. 2, immediately after the actual flow rate of the fluid flowing through the main flow passage 17 (broken line in the upper graph of FIG. 2) suddenly decreases (from t1 to t3 in FIG. 2). during the period until In FIG. 2, the hatched portion indicated by K is in a state of overmetering.
On the other hand, the output of the
Therefore, the
制御装置Cには流量演算部C1にて演算され積算部C2にて積算された流量積算値を補正する積算値補正部C3が設けられている。
当該積算値補正部C3は、質量流量計21にて計測される流量が、タービンロータ14にて計測可能な主流路17での流体の下限流量に対応して決定される判定閾値を上回った場合、流量演算部C1が演算した値を積算部C2にて流量積算値として積算する積算工程に切り替え、質量流量計21にて計測される流量が、上記判定閾値未満の場合、流量演算部C1が演算した値を積算部C2にて流量積算値として積算しない非積算工程に切り替える。
そして、判定閾値は、当該下限流量が主流路17を通流しているときに、バイパス流路20を通流する流体の流量を、好適に採用することができる。
The control device C is provided with an integrated value correction section C3 that corrects the flow rate integrated value calculated by the flow rate computation section C1 and integrated by the integration section C2.
When the flow rate measured by the
As the determination threshold value, the flow rate of the fluid flowing through the
尚、当該実施形態にあっては、上記判定閾値は、ハンチングを防止するべく、ヒステリシスを有する状態で設定されており、以下、図2の下方のグラフ図も参照して、説明を追加する。尚、図2の下方のグラフ図は、実流量が、図2の上方のグラフ図の破線に示すものである場合に、質量流量計21の出力を一点鎖線で示すものである。
図2に示すように、上述したタービンロータ14の下限流量が主流路17を通流しているときに、バイパス流路20を通流する流体の流量(図2で、下限流量の相当値βで示す流量)に対し、所定のヒステリシス幅だけ減算した値を減少時判定閾値(図2でα1)として設定し、所定のヒステリシス幅だけ加算した値を増加時判定閾値(図2でα2)として設定する。
当該減少時判定閾値及び増加時判定閾値を用いる場合、積算値補正部C3は、質量流量計21にて計測される流量が、増加時判定閾値を上回った場合、流量演算部C1が演算した値を積算部C2にて流量積算値として積算する積算工程に切り替え、質量流量計21にて計測される流量が、減少時判定閾値を下回った場合、流量演算部C1が演算した値を積算部C2にて流量積算値として積算しない非積算工程に切り替える。
図2にあっては、t2からt4までが非積算工程を実行する積算値補正期間に相当する。
尚、これまで説明してきた判定閾値は、記憶部Mに予め記憶されているものであり、積算値補正部C3は、必要に応じてこれら判定閾値を記憶部Mから呼び出す形で、積算値の補正を実行する。
In this embodiment, the determination threshold value is set with hysteresis in order to prevent hunting, and an additional explanation will be given below with reference to the lower graph of FIG. The lower graph of FIG. 2 shows the output of the
As shown in FIG. 2, when the above-described lower limit flow rate of the
When using the determination threshold value for decrease and the determination threshold value for increase, the integrated value correction unit C3 calculates the value calculated by the flow rate calculation unit C1 when the flow rate measured by the
In FIG. 2, the period from t2 to t4 corresponds to the integrated value correction period during which the non-integrating process is performed.
Note that the determination thresholds described so far are pre-stored in the storage unit M, and the integrated value correction unit C3 calls these determination thresholds from the storage unit M as necessary, and restores the integrated value. Perform correction.
当該実施形態に係るタービン式流量計100において、制御装置Cでは、ピックアップ装置16にて計測されるタービンロータ14の回転数に基づいて流量演算部C1が流体の流量を演算し、当該演算された流量を積算部C2が積算して流量積算値を導出する。ただし、当該積算については、積算値補正部C3が、上述したように、非積算工程における積算を禁止する形態で、補正された流量積算値が記憶部Mに記憶される。
表示部Sは、当該記憶部Mに記憶された流量積算値を表示する。
In the
The display section S displays the integrated flow rate value stored in the storage section M. FIG.
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、通流状態検出部としての流量計として、質量流量計を採用した。
流量計としては、バイパス流路20内の2点の差圧から流量を計測する差圧式流量計、バイパス流路20内に設けた障害物にて流体の流れが乱されることにより発生するカルマン渦の計測により流量を計測する渦式流量計、超音波式流量計等を好適に用いることができる。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, a mass flowmeter is employed as the flowmeter as the flow state detector.
As the flow meter, a differential pressure type flow meter that measures the flow rate from the differential pressure at two points in the
(2)本発明の発明者らは、種々の試験に基づく検討の結果、特に、主流路17のタービンロータ14の下流側で主流路17が閉弁される等の事象に伴い、主流路17での流体の流量が大きく減少する場合、バイパス流路20において下流側部位から上流側部位へ向けて逆流が生じるという知見を得た。
そこで、上記実施形態にあっては、積算値補正部C3は、以下のように構成しても構わない。
(2) As a result of studies based on various tests, the inventors of the present invention have found that the
Therefore, in the above embodiment, the integrated value correction section C3 may be configured as follows.
まず、流量計として、バイパス流路20において上流側部位から下流側部位へ向けて流体が通流する順方向通流状態と、バイパス流路20において下流側部位から上流側部位へ向けて流体が通流する逆方向通流状態とを各別に検出可能なものを採用する。
そして、積算値補正部C3は、流量計にて計測される流量が順方向通流状態である場合、流量演算部C1にて演算された流体の流量を積算部C2にて流量積算値として積算し、流量計にて計測される流量が逆方向通流状態である場合、流量演算部C1にて演算された流体の流量を積算部C2にて流量積算値として積算しない形態で、流量積算値を補正する。
これにより、閾値を別途設定することなく、タービン式流量計100による過計量を防止できる。
当該別実施形態(2)における流量計としては、質量流量計、差圧式流量計、超音波式流量計等を好適に用いることができる。
First, as a flow meter, there is a forward flow state in which the fluid flows from the upstream portion to the downstream portion in the
Then, when the flow rate measured by the flow meter is in the forward flow state, the integrated value correction unit C3 integrates the flow rate of the fluid calculated by the flow rate calculation unit C1 as a flow rate integrated value by the integration unit C2. However, when the flow rate measured by the flow meter is in a reverse flow state, the flow rate of the fluid calculated by the flow rate calculation unit C1 is not integrated as the flow rate integrated value by the integration unit C2. correct.
As a result, over-metering by the
As the flowmeter in the second embodiment, a mass flowmeter, a differential pressure flowmeter, an ultrasonic flowmeter, or the like can be suitably used.
(3)上記実施形態、及び別実施形態(2)において、流量計は、バイパス流路20の流速(通流状態の一例)を計測する流速計であっても、その効果を良好に発揮することができる。
尚、具体的な制御内容については、流量が流速に変更する点を除き、実質的に同一であるので、ここではその詳細な内容を割愛する。
(3) In the above embodiment and another embodiment (2), even if the flow meter is a flow meter that measures the flow velocity (an example of the flow state) of the
Note that the specific control contents are substantially the same except that the flow rate is changed to the flow velocity, so the detailed contents are omitted here.
(4)上記実施形態において、通流状態検出部は、バイパス流路20における上流側の圧力から下流側の圧力を減算した値(通流状態の一例)を検出する差圧計であっても構わない。
この場合、積算値補正部C3は、差圧計にて計測される差圧が正値である場合、流量演算部C1にて演算された流体の流量を積算部C2にて流量積算値として積算し、差圧計にて計測される差圧が負値である場合、流量演算部C1にて演算された流体の流量を積算部C2にて流量積算値として積算形態で、流量積算値を補正する。
当該構成によれば、閾値を別途設定することなく、タービン式流量計100による過計量を防止できる。
(4) In the above embodiment, the flow state detection unit may be a differential pressure gauge that detects a value obtained by subtracting the downstream pressure from the upstream pressure in the bypass channel 20 (an example of the flow state). do not have.
In this case, when the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a positive value, the integrated value correction unit C3 integrates the fluid flow rate calculated by the flow rate calculation unit C1 as a flow rate integrated value by the integration unit C2. When the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a negative value, the fluid flow rate calculated by the flow rate calculator C1 is used as the flow rate integrated value by the integrator C2, and the flow rate integrated value is corrected in an integrated manner.
According to this configuration, over-metering by the
尚、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 It should be noted that the configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction. The embodiments disclosed in this specification are exemplifications, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the object of the present invention.
本発明のタービン式流量計は、タービンロータの回転が計測対象の流体の実流量に追従できないことによる過計量を抑制できるタービン式流量計として、有効に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The turbine flowmeter of the present invention can be effectively used as a turbine flowmeter capable of suppressing over-metering due to the inability of the rotation of the turbine rotor to follow the actual flow rate of the fluid to be measured.
14 :タービンロータ
16 :ピックアップ装置
17 :主流路
20 :バイパス流路
21 :流量計
C1 :流量演算部
C2 :積算部
C3 :積算値補正部
S :表示部
M :記憶部
100 :タービン式流量計
14: Turbine rotor 16: Pick-up device 17: Main flow path 20: Bypass flow path 21: Flow meter C1: Flow rate calculating unit C2: Integrating unit C3: Integrated value correcting unit S: Display unit M: Storage unit 100: Turbine type flow meter
Claims (6)
前記タービンロータの回転数を検出する回転数検出部の検出結果に基づいて流体の流量を演算すると共に、当該演算された流体の流量積算値を導出する流量積算値導出部を備えたタービン式流量計であって、
前記主流路における流体の通流方向で前記タービンロータの上流側部位と下流側部位とを接続するバイパス流路と、
当該バイパス流路における流体の通流状態を検出する通流状態検出部と、
前記流量積算値導出部にて導出された流量積算値を、前記通流状態検出部による検出結果に基づいて補正する積算値補正部とを備えるタービン式流量計。 a turbine rotor that is rotatably provided in a main flow passage through which the fluid passes and that rotates as the fluid passes through;
Turbine type flow rate, comprising a flow rate integrated value derivation unit that calculates the flow rate of the fluid based on the detection result of the rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the turbine rotor, and derives the calculated integrated flow rate value of the fluid. and
a bypass flow path that connects an upstream portion and a downstream portion of the turbine rotor in the flow direction of the fluid in the main flow path;
a flow state detection unit that detects a flow state of the fluid in the bypass channel;
A turbine type flowmeter, comprising: an integrated value correcting section that corrects the integrated flow rate value derived by the integrated flow rate deriving section based on the detection result of the flow state detecting section.
前記積算値補正部は、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記タービンロータにて計測可能な前記主流路での流体の下限流量に対応して決定される判定閾値を上回った場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算する積算工程に切り替え、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記判定閾値を下回った場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない非積算工程に切り替える請求項1に記載のタービン式流量計。 The flow state detection unit is a flow meter that detects the flow rate of the fluid in the bypass flow path, or a flow meter that detects the flow velocity of the fluid in the bypass flow path,
The integrated value correction unit
The flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter exceeds a judgment threshold value determined corresponding to the lower limit flow rate of the fluid in the main flow path measurable by the turbine rotor. , switching to an integration step in which the flow rate integrated value derivation unit integrates the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit as the flow rate integrated value,
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is below the determination threshold value, the flow rate integrated value derivation unit calculates based on the detection result of the rotation speed detection unit 2. The turbine type flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate of the fluid is switched to a non-integration process in which the flow rate integrated value is not integrated.
前記流量計及び前記流速計は、前記バイパス流路において前記上流側部位から前記下流側部位へ向けて流体が通流する順方向通流状態と、前記バイパス流路において前記下流側部位から前記上流側部位へ向けて流体が通流する逆方向通流状態とを各別に検出可能に構成され、
前記積算値補正部は、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記順方向通流状態である場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算し、
前記流量計にて計測される流量又は前記流速計にて計測される流速が、前記逆方向通流状態である場合、前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない請求項1に記載のタービン式流量計。 The flow state detection unit is a flow meter that detects the flow rate of the fluid in the bypass flow path, or a flow meter that detects the flow velocity of the fluid in the bypass flow path,
The flow meter and the flow velocity meter are divided into a forward flow state in which the fluid flows from the upstream portion to the downstream portion in the bypass flow channel, and a forward flow state in which the fluid flows from the downstream portion to the upstream portion in the bypass flow channel. A reverse flow state in which the fluid flows toward the side portion can be separately detected,
The integrated value correction unit
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is in the forward flow state, the flow rate integrated value derivation unit calculates based on the detection result of the rotation speed detection unit integrate the flow rate of the fluid obtained as the integrated flow rate value;
When the flow rate measured by the flow meter or the flow velocity measured by the flow velocity meter is in the reverse flow state, the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit is 2. The turbine type flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate integrated value is not integrated.
前記積算値補正部は、
前記差圧計にて計測される差圧が正値である場合、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算し、
前記差圧計にて計測される差圧が負値である場合、前記流量積算値導出部が、前記流量積算値導出部が前記回転数検出部の検出結果に基づいて演算された流体の流量を前記流量積算値として積算しない請求項1に記載のタービン式流量計。 The flow state detection unit is a differential pressure gauge that detects a value obtained by subtracting the pressure on the upstream side from the pressure on the downstream side in the bypass flow path,
The integrated value correction unit
When the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a positive value, the flow rate integrated value derivation unit integrates the fluid flow rate calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit as the flow rate integrated value,
When the differential pressure measured by the differential pressure gauge is a negative value, the flow rate integrated value derivation unit calculates the flow rate of the fluid calculated based on the detection result of the rotation speed detection unit. 2. The turbine type flowmeter according to claim 1, wherein the flow rate integrated value is not integrated.
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