(57)【要約】【課題】流体の流れる流路において、時間的な分解能を高めた圧力の計測を簡易な構成によって実現する。【解決手段】実施の形態の圧力計測システムは、パージ部、検出部、計測部及び制御部を備えている。パージ部は、流体の流れる流路中の互いに近接する位置にそれぞれ開口した第１及び第２の導圧管内をガスによって順次パージする。検出部は、パージされた第１及び第２の導圧管内の圧力が順次静定することを検出する。計測部は、第１及び第２の導圧管内の静定された圧力を順次計測する。制御部は、第１の導圧管内の圧力の計測が完了するタイミングと第２の導圧管内の圧力が静定するタイミングとが一致するようにパージ部により第１及び第２の導圧管内をそれぞれパージさせる相対的なタイミングを制御する。【選択図】図２
2014219336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れる流路中の互いに近接する位置にそれぞれ開口した第１及び第２の導圧管内をガスによって順次パージするパージ部と、
前記パージされた第１及び第２の導圧管内の圧力が順次静定することを検出する検出部と、
前記第１及び第２の導圧管内の静定された圧力を順次計測する計測部と、
前記第１の導圧管内の圧力の計測が完了するタイミングと前記第２の導圧管内の圧力が静定するタイミングとが一致するように前記パージ部により前記第１及び第２の導圧管内をそれぞれパージさせる相対的なタイミングを制御する制御部と、
を備える圧力計測システム。
【請求項２】
前記第１の導圧管内の圧力の静定が検出されてから当該第１の導圧管内の圧力の計測が完了するまでに要する計測期間をシフト期間として予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記パージ部を制御することによって、前記第１の導圧管内に対するパージを開始させるタイミングから、前記記憶されたシフト期間分遅らせて、前記第２の導圧管内に対するパージを開始させる、
請求項１記載の圧力計測システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の導圧管の先端側を前記流路中にそれぞれ開口させる個々の開口部は、前記流体の流れに対して直交する方向に配列されている、
請求項１又は２記載の圧力計測システム。
【請求項４】
前記第１及び第２の導圧管を含む二以上の導圧管によってそれぞれ構成された複数の導圧管群と、前記流路中の互いに異なる位置に設けられた複数の圧力計測ポイントと、が各々対応付けされて構成されており、
かつ、一つの前記導圧管群を構成する各導圧管の先端側は、当該導圧管群と対応付けされた圧力計測ポイント上の互いに近接する位置にそれぞれ開口し、
さらに、前記複数の圧力計測ポイントは、前記流体の流れに対して直交する方向に配列されている、
請求項１記載の圧力計測システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の導圧管を含む二以上の導圧管によってそれぞれ構成された複数の導圧管群と、前記流路中の互いに異なる位置に設けられた複数の圧力計測ポイントと、が各々対応付けされて構成されており、
かつ、一つの前記導圧管群を構成する各導圧管の先端側は、当該導圧管群と対応付けされた圧力計測ポイント上の互いに近接する位置にそれぞれ開口し、
さらに、前記複数の圧力計測ポイントは、前記流体の流れに沿った方向に配列されている、
請求項１記載の圧力計測システム。
【請求項６】
前記圧力計測ポイント上に先端側を各々開口させた前記導圧管群毎の各導圧管それぞれの開口部は、前記流体の流れに対して直交する方向に配列されている、
請求項４又は５記載の圧力計測システム。
【請求項７】
前記記憶部は、前記導圧管群毎の第１の導圧管内の圧力の静定が検出されてから、前記導圧管群毎の第１の導圧管内の圧力の計測が完了するまで、にそれぞれ要する計測期間を前記導圧管群毎に対応付けて予め記憶し、
前記制御部は、前記パージ部を制御することによって、前記導圧管群毎の第１の導圧管内に対するパージを開始させるタイミングから、前記導圧管群毎に対応付けされた計測期間分遅らせて、前記導圧管群毎の第２の導圧管内に対するパージをそれぞれ開始させる、
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の圧力計測システム。
【請求項８】
前記流路は、タービンを作動させるための作動流体を流す流路である、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の圧力計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、圧力計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
気液二相流は、気体と液体とが混在する流れであり、気体と液体との界面が様々に変形しつつ多岐にわたる流れの構造をつくる。気液二相流は、例えば、原子炉、ボイラ、熱交換器などのエネルギ機器や、蒸発器、凝縮器、燃焼器などを備えた航空機、船舶、自動車といった輸送機器でみられる流動様式である。
【０００３】
気液二相流が生じている環境において、時間的、空間的に高い分解能で、圧力を計測及び監視することは、流れの挙動の解明や、エネルギ機器などの安全性、耐久性を確保するうえで、重要な課題となっている。ここで、負圧条件下において気液二相流の生じている環境では、圧力を高精度に計測する方法が限られている。
【０００４】
例えば、気液二相流の流路中に開口させた導圧管内に、閉塞防止用のガスをパージして、導圧管内の圧力の静定を待ち、さらに圧力の静定後、導圧管を介して実際に圧力を計測するといったサイクルを繰り返す圧力計測方法が知られている。この圧力計測方法は、複数箇所での多点同時計測を行えるメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８１５１２号公報
【特許文献２】特開昭５２−１１６７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した圧力計測方法は、実際の圧力計測期間の連続性を考えた場合、ガスのパージ期間及び圧力の静定待ちの期間には圧力を計測できず、間欠的な圧力計測方法となる。したがって、この種の圧力計測方法は、時間的に連続した、いわゆるトレンド計測を行うことが難しく、時間的な分解能が低い点で課題を抱えている。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、流体の流れる流路において、時間的な分解能を高めた圧力の計測を簡易な構成によって実現する圧力計測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の圧力計測システムは、パージ部、検出部、計測部及び制御部を備えている。パージ部は、流体の流れる流路中の互いに近接する位置にそれぞれ開口した第１及び第２の導圧管内をガスによって順次パージする。検出部は、パージされた第１及び第２の導圧管内の圧力が順次静定することを検出する。計測部は、第１及び第２の導圧管内の静定された圧力を順次計測する。制御部は、第１の導圧管内の圧力の計測が完了するタイミングと第２の導圧管内の圧力が静定するタイミングとが一致するようにパージ部により第１及び第２の導圧管内をそれぞれパージさせる相対的なタイミングを制御する。なお、実施の形態の圧力計測システムは、上述した構成に加え、記憶部をさらに備えるものであってもよい。この場合の記憶部は、順次計測された圧力データを記憶する記憶媒体である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る圧力計測システムの構成を模式的に示す図。
【図２】図１の圧力計測システムの構成を機能的に示すブロック図。
【図３】図１の圧力計測システムが適用される例えば蒸気タービンの低圧部における気液二相流の挙動を説明するための図。
【図４】図３の蒸気タービンの低圧部において、図１の圧力計測システムにより圧力が計測される対象の部位を示す子午面図。
【図５】ドレンセパレータ機構を使用した従来の圧力計測方法を説明するための図。
【図６】図５のＡ部詳細図。
【図７】図１の圧力計測システムにおいて、事前処理によってパージシフト期間を決定する際のタイミングチャート。
【図８】図１の圧力計測システムにおいて、決定したパージシフト期間を反映させて圧力を計測する際のタイミングチャート。
【図９】図１の圧力計測システムにより圧力をトレンド計測する際のタイミングチャート。
【図１０】図１の圧力計測システムにおいて、事前処理によってパージシフト期間を決定する際のフローチャート。
【図１１】図１の圧力計測システムにより圧力をトレンド計測する際のフローチャート。
【図１２】第２の実施形態に係る圧力計測システムの構成を機能的に示すブロック図。
【図１３】図１２の圧力計測システムの構成を模式的に示す図。
【図１４】図１３の圧力計測システムの変形例を模式的に示す図。
【図１５】図１３及び図１４の圧力計測システムが適用された蒸気タービンの低圧部を示す子午面図。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面又はＤ−Ｄ断面を模式的に示す断面図。
【図１７】図１４の圧力計測システムが蒸気タービンの蒸気の入口側又は出口側に配置されている状況を模式的に示す断面図。
【図１８】図１７の構成の変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧力計測システム１０は、負圧条件下で気液二相流の生じている環境、つまり、例えば蒸気タービンの低圧部で湿り蒸気が発生している環境などにおいて、時間的に連続した圧力のトレンド計測を実現するものである。
【００１１】
図１は、気液二相流（流体）の流れる流路６と、この流路６に導圧管（圧力計測用導管）５ａ、５ｂ、５ｃを介して接続される圧力計測システム１０と、を模式的に図示している。図１において、直方体状の空間として図示された流路６は、例えば蒸気タービンを作動させるための蒸気（作動流体）を、蒸気タービンの低圧部などに移送する移送経路として構成されている。図１、図２に示すように、圧力計測システム１０は、上述した導圧管５ａ、５ｂ、５ｃの他、後に詳述するパージ部９、検出部１２、計測部１４、記憶部１５及び制御部７を主に備えている。
【００１２】
導圧管５ａ、５ｂ、５ｃは、各々の先端側を、流路６中の互いに近接する位置にそれぞれ開口させる開口部としての圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃを有している。圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃは、導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ本体の軸心に沿ってそれぞれ穿孔されている。また、圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃは、流体の流れに沿った方向Ｆに対して、直交する方向に配列されている。詳述すると、圧力計測システム１０の後述する機能によって、流路６中の所望の圧力計測ポイント（圧力計測部分）Ｐにおいてトレンド計測を実現するために、これらの圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃは、隣接した形態で各々配置されている。
【００１３】
ここで、気液二相流が生じる環境について説明する。図３、図４に示すように、火力発電所などで利用される蒸気タービンの低圧部において、ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２４との間の静翼２１及び動翼２２を有するタービン翼列内で、乾いた蒸気が膨張し湿りが発生する場合、一般に、蒸気は、飽和線位置２５から、まず過冷却の状態になる。その後、蒸気は、膨張に伴ってさらに過冷却が進行し、核の周りに一旦凝縮が始まると、例えば水滴発生位置２６で一挙に復水が生じ、その後も膨張に伴って水滴の周りに凝縮が行われ、水滴として少しずつ成長する。
【００１４】
成長した水滴は、大半が蒸気と共に下流側に流れ、そのままタービンから排出される。しかしながら、図４に示すように、一部の水滴２９は、動翼２２や静翼２１の表面に接触し例えば水脈状の水膜２８となって翼表面に付着する。さらに、動翼２２の表面では遠心力やコリオリ力などの合成力によって外周方向の運動が支配的となる。このため、水滴２９は、その多くが、動翼２２の先端より振り切られてタービン翼列の外周壁２７に到達し、また、その一部が後縁へと向う。
【００１５】
このような環境での圧力の計測は、上述したようにドレンによる障害が顕著にあらわれる。具体的には、図４に示すように、凝縮した水滴２９は、例えば外周壁２７に設けられた圧力計測孔２０内へ混入する事態を招く。また、湿った蒸気は、軸心に圧力計測孔２０の形成された導圧管を介して外気と接触し、この際の急激な温度差により結露を生じさせてしまう場合もある。
【００１６】
このような状況では、導圧管の内部に水滴が溜り、圧力を正しく計測できないという障害が生じる。そこで、この対策として、圧力計測孔２０を外壁面２７に開口させた導圧管内に、閉塞防止用のガスをパージして、導圧管内の圧力の静定を待ち、さらに圧力の静定後、導圧管を介して実際に圧力を計測するといったサイクルを繰り返す圧力計測方法が知られている。しかしながら、上記した圧力計測方法は、圧力を計測していない、ガスのパージ期間及び圧力の静定待ちの期間が必要となることから、トレンド計測を行えず、結果として時間的な分解能の低下を招いている。
【００１７】
一方、図５、図６に示すように、導圧管（圧力計測用導管）３０と圧力変換器（圧力センサ）３４との間に介在させたドレンセパレータ３１を利用する圧力計測方法なども知られている。ドレンセパレータ３１は、気液二相流中の液体であるドレン３６と気体とを分離し、図６に示すように、ドレン３６をドレントラップ機構３３に溜める。
【００１８】
ドレン３６の水位が時間の経過と共に上昇し、これに伴いフロート（浮き）３５も上昇し、これにより、ドレン抜き配管３２の閉じていた開口部３２ａが開いて、下からドレン３６が除去される。ドレン３６が除去されると、ドレン３６の水位が下がり、これに伴いフロート３５も下降し、ドレン抜き配管３２の開口部３２ａが再び閉じる。この繰り返しによって、ドレンセパレータ３１は、導圧管３０内のドレン３６を除去する。
【００１９】
したがって、ドレンセパレータ３１を利用した圧力計測方法は、導圧管３０内のドレン３６を連続的に除去できることで、圧力のトレンド計測が可能となる。しかしながら、この圧力計測方法は、所定の流路において、例えば、圧力の多点計測を実施する際には、導圧管一つ毎に、ドレンセパレータ３１をそれぞれ設置することになり、結果として大規模な装置構成が必要となる。
【００２０】
一方、前述したガスのパージ、圧力静定待ち、実際の圧力計測、といったサイクルを繰り返す圧力計測方法は、上記したように、トレンド計測を行えず時間的な分解能が低い点で課題を抱えている。
【００２１】
そこで、本実施形態の圧力計測システム１０は、簡易的な構成によって圧力のトレンド計測を可能にするために、図１、図２に示すように、前述したパージ部９、検出部１２、計測部１４、記憶部１５及び制御部７を備えている。パージ部９は、導圧管５ａ、５ｂ、５ｃの基端側に設けられており、導圧管内における閉塞防止用のガスを圧送する圧送機などを備えている。パージ部９は、流路６中の互いに近接する位置にそれぞれ先端側を開口させた導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内へ基端側からガスを供給し、これら導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内を順次パージする。
【００２２】
詳細には、パージ部９は、流路６中の平均圧力以上の圧力に設定した窒素ガスなどのパージガスを用い、各導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内を、例えば数秒間などの所定のパージ期間にわたってパージし、各導圧管５ａ、５ｂ、５ｃの圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃ内に存在し得る液滴やダストなどを除去する。ここで、流路６中の所定の圧力計測ポイントＰでのトレンド計測を実現するために、これらの圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃは、図１に示すように、当該圧力計測ポイントＰ上の互いに近接した位置にそれぞれ配置されている。なお、この圧力計測ポイントＰにおいて、圧力計測孔（を有する導圧管）は、少なくとも２つ必要であり、また、３つよりも多く設けられていてもよい。
【００２３】
さらに、導圧管５ａ、５ｂ、５ｃの基端側には、圧力変換器（圧力センサ）が設けられている。パージ直後では実際よりも高い圧力値が検出されてしまうため、検出部１２は、圧力変換器から出力される導圧管毎の圧力値を監視することによって、ガスでパージされた導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内の圧力が順次静定することを検出する。また、計測部１４は、導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内の静定された圧力を順次計測する。つまり、計測部１４は、圧力静定後の導圧管を対象として、圧力変換器から圧力値を取得する。
【００２４】
次に、制御部７及び記憶部１５の機能を図１、図２、図７〜図９に基づき詳述する。ここで、図１に示した例えば導圧管５ａを第１の導圧管、また導圧管５ｂを第２の導圧管、さらに導圧管５ｃを第３の導圧管、として説明する。また、図７〜図９において、Ｔa1、Ｔa2、Ｔa3は、それぞれ、第１の導圧管５ａ、第２の導圧管５ｂ、第３の導圧管５ｃの内部（圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃ内）に対して、パージ部９がパージを開始してから完了するまでのパージ期間を示している。
【００２５】
さらに、図７〜図９において、Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3は、それぞれ、第１の導圧管５ａ、第２の導圧管５ｂ、第３の導圧管５ｃを対象として、パージが完了してから圧力が静定するまでの静定期間を示している。また、Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3は、それぞれ、第１の導圧管５ａ内、第２の導圧管５ｂ内、第３の導圧管５ｃ内を対象として、圧力の静定が検出（圧力の計測が開始）されてから圧力の計測が完了するまでに要する計測期間を示している。さらに、Ｔd1は、初期シフト期間を示しており、Ｔd2は、パージシフト期間（パージオフセット時間）を示している。Ｔeは、計測ブランク期間を示している。
【００２６】
図２に示すように、制御部７は、パージ部９、検出部１２、計測部１４及び記憶部１５の動作を制御する。詳述すると、制御部７は、圧力計測ポイントＰでの圧力の実際の計測前に、圧力計測システム１０本体を事前に稼働させ、トレンド計測の事前処理を実行する。制御部７は、この事前処理によって、それぞれ得られたパージ期間、静定期間及び計測期間、並びに、後述するパージシフト期間を記憶部１５に予め記憶させる。具体的には、記憶部１５は、第１の導圧管５ａ内に対するパージの開始から完了までに要するパージ期間Ｔa1を予め記憶する。
【００２７】
さらに、記憶部１５は、図７〜図９に示すように、第２及び第３の導圧管５ｂ、５ｃ内に対するパージの開始から完了までに要するパージ期間Ｔa2、Ｔa3も予め記憶する。第１〜第３の導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内に対するパージ期間Ｔa1、Ｔa2、Ｔa3は、各々同一の時間間隔であり例えば数秒間である。このパージ期間Ｔa1、Ｔa2、Ｔa3については、例えば、圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃの深さ、孔径、パージガスの供給量などに基づいて決定されるパージ期間を、記憶部１５に記憶させるようにしてもよい。
【００２８】
また、記憶部１５は、図７〜図９に示すように、少なくとも第１の導圧管５ａ内に対するパージの完了から当該第１の導圧管５ａ内の圧力の静定が検出されるまでに要する静定期間Ｔb1を予め記憶する。さらに、記憶部１５は、第２の導圧管５ｂ内に対するパージの完了から当該第２の導圧管５ｂ内の圧力の静定が検出されるまでに要する静定期間Ｔb2を予め記憶する。また、記憶部１５は、第３の導圧管５ｃ内に対するパージの完了から当該第３の導圧管５ｃ内の圧力の静定が検出されるまでに要する静定期間Ｔb3を予め記憶する。
【００２９】
具体的には、圧力の実際の計測前に（トレンド計測の事前処理として）、検出部１２は、パージの完了した導圧管を対象として、例えば１秒毎などの単位時間毎に、圧力値を取得し、単位時間あたりの圧力値の変化量が閾値以下になったことを認識したときに、圧力が静定（収束）したと判定する。制御部７は、検出部１２によるこの判定結果を用いて圧力が静定するまでの時間間隔を例えば第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ毎に求める。
【００３０】
さらに、制御部７は、図７〜図９に示すように、前記の判定結果から第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ毎に求めた、圧力静定までの時間間隔の少なくとも一方を用いて、例えば各々同一の期間となる静定期間Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3を決定する。なお、静定期間Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3は、前記の判定結果から第１の導圧管５ａについて求めた圧力静定までの時間間隔と同一の期間であってもよいし、また、前記の判定結果から第２の導圧管５ｂについて求めた圧力静定までの時間間隔と同一の期間であってもよい。また、静定期間Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3は、前記の判定結果から第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ毎に求めた圧力静定までの時間間隔を、例えば平均化した期間であってもよい。
【００３１】
さらに、制御部７による上記した事前処理を通じて、記憶部１５は、図７〜図９に示すように、第１の導圧管５ａ内の圧力の静定が検出されてから当該第１の導圧管５ａ内の圧力の計測が完了するまでに要する計測期間Ｔc1を予め記憶する。また、記憶部１５は、第２の導圧管５ｂ内の圧力の静定が検出されてから当該第２の導圧管５ｂ内の圧力の計測が完了するまでに要する計測期間Ｔc2を予め記憶する。さらに、記憶部１５は、図９に示すように、第３の導圧管５ｃ内の圧力の静定が検出されてから当該第３の導圧管５ｃ内の圧力の計測が完了するまでに要する計測期間Ｔc3を予め記憶する。
【００３２】
具体的には、計測部１４は、第１〜第３の導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ内の静定された圧力を順次計測する。計測部１４は、圧力静定後の導圧管を対象とする一回の圧力の計測期間を次のような期間として設定している。例えば、この計測期間としては、圧力の静定が検出されてから単位時間あたりの圧力値の変化量が閾値以上になるまでの時間間隔などが例示される。
【００３３】
さらに、制御部７は、第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ毎に求めた前記の変化量が閾値以上になるまでの時間間隔の少なくとも一方を用いて、図７〜図９に示すように、例えば各々同一の期間となる計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3を決定する。なお、計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3は、第１の導圧管５ａについて求めた前記変化量が閾値以上になるまでの時間間隔と同一の期間であってもよいし、また、第２の導圧管５ｂについて求めた前記変化量が閾値以上になるまでの時間間隔と同一の期間であってもよい。また、計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3は、第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ毎に求めた前記変化量が閾値以上になるまでの時間間隔を、平均化した期間であってもよい。さらに、計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3については、圧力の計測を開始させてから一定時間が経過するまでの固定的な時間間隔を適用してもよい。
【００３４】
ここで、制御部７は、図８に示すように、第１の導圧管５ａを介した圧力の計測が完了するタイミングと第２の導圧管５ｂ内の圧力が静定するタイミングとが一致するように、パージ部９により第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ内をパージさせる相対的なタイミングを制御する。具体的には、記憶部１５は、図７に示すように、事前処理時において、第１の導圧管５ａ内の圧力の静定が検出されてから、当該第１の導圧管５ａを介した圧力の計測が完了するまで、に要する上記した事前処理時の計測期間Ｔc1を、図８に示すように、パージシフト期間Ｔd2として予め記憶する。
【００３５】
つまり、制御部７は、パージ部９を制御することによって、図８に示すように、第１の導圧管５ａ内に対するパージを開始させるタイミングから、予め記憶された時間間隔（パージシフト期間Ｔd2）分遅らせて、第２の導圧管５ｂ内に対するパージを開始させる。なお、上記の例示に代えて、記憶部１５は、事前処理時において、第２の導圧管５ｂ内の圧力の静定が検出されてから、当該第２の導圧管５ｂを介した圧力の計測が完了するまで、に要する圧力の計測期間Ｔc2を、パージシフト期間Ｔd2として予め記憶するものであってもよい。さらに、この例示に代えて、記憶部１５は、事前処理時の計測期間Ｔc1と計測期間Ｔc2とを例えば平均化した時間間隔を、パージシフト期間Ｔd2として予め記憶するものであってもよい。
【００３６】
制御部７は、第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ内（並びに第３の導圧管５ｃ内）に対するパージをそれぞれ開始させるタイミングの制御に加え、計測部１４及びパージ部９を制御することによって、第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂ（並びに第３の導圧管５ｃ）それぞれに対して、図８、図９に示すように、パージ期間Ｔa1、Ｔa2、Ｔa3、静定期間Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3及び計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3を適用し、ガスによるパージと圧力の静定を待つ処置と圧力の計測とを各々実行させる。
【００３７】
ここで、事前処理時において、第１の導圧管５ａ内に対するパージを開始させるタイミングから、図７に示すように、初期シフト期間Ｔd1分（パージ期間Ｔa1と静定期間Ｔb1とを加算した時間間隔分）遅らせて、第２の導圧管５ｂ内に対するパージを開始させていた場合では、計測ブランク期間Ｔeが生じていることがわかる。これに対して、事前処理後の圧力の実際の計測時において、パージシフト期間Ｔd2を適用した場合には、図８に示すように、計測ブランク期間Ｔeをなくすことが可能となる。これにより、図１に示す圧力計測ポイントＰにおいて、図８、図９に示すように、時間的に連続した圧力のトレンド計測が実現され、圧力計測ポイントＰにおける圧力の特性を動的に得ることができる。
【００３８】
次に、このように構成された圧力計測システム１０の動作を図１０、図１１に示すフローチャートに基づき説明する。まず、実際の圧力計測前の事前処理について説明する。図１０に示すように、制御部７によって制御されるパージ部９は、例えば第１の導圧管５ａ内をパージする（Ｓ１）。パージされた第１の導圧管５ａ内の圧力が静定し（Ｓ２のＹＥＳ）、さらに導圧管５ａ内の圧力の計測が完了した場合（Ｓ３のＹＥＳ）、制御部７は、この第１の導圧管５ａについてのパージ期間Ｔa1、静定期間Ｔb1、計測期間Ｔc1を取得する。また、制御部７は、取得した各期間に基づき、さらに、パージ期間Ｔa2、Ｔa3、静定期間Ｔb2、Ｔb3、計測期間Ｔc2、Ｔc3、パージシフト期間Ｔd2を決定し、取得及び決定したこれらの各期間を記憶部１５に記憶させる（Ｓ４）。
【００３９】
続いて、実際に圧力をトレンド計測する際の処理について説明する。図１１に示すように、制御部７は、まず、記憶部７に記憶させたパージ期間Ｔa1、Ｔa2、Ｔa3、静定期間Ｔb1、Ｔb2、Ｔb3、計測期間Ｔc1、Ｔc2、Ｔc3、パージシフト期間Ｔd2を読み出す（Ｓ１１）。次に、制御部７は、読み出したパージ期間に基づき、パージ部９を制御することによって、第１の導圧管５ａ内のパージを開始しこれを完了させる（Ｓ１２）。パージシフト期間Ｔd2の経過後（Ｓ１３のＹＥＳ）、制御部７は、計測部１４を制御することによって、読み出した静定期間、計測期間に基づき、静定された第１の導圧管５ａ内の圧力の計測を開始させる。パージシフト期間Ｔd2経過時に同期させて、第２の導圧管（圧力計測中の導圧管とは異なる次の他の導圧管）５ｂ内のパージを開始させる（Ｓ１４）。圧力計測システム１０は、このようなタイミングで、パージ、静定、計測を、図９に示すように、順次繰り返すことによって所望の圧力計測ポイントＰにおける圧力のトレンド計測を実現する。
【００４０】
既述したように、本実施形態の圧力計測システム１０では、ある導圧管内の圧力の計測が完了するタイミングと他の導圧管内の圧力が静定するタイミングとが一致するように各導圧管内をそれぞれパージする相対的なタイミングを制御するので、図８、図９に示すように、計測ブランク期間Ｔe（実質的にパージの待ち時間や圧力の静定待ち時間）をなくすことが可能となり、これにより、間欠的な圧力計測ではなく、時間的に連続した圧力のトレンド計測を実現できる。したがって、圧力計測システム１０によれば、図１に示すように、流路６中の圧力計測ポイントＰにおいて、時間的な分解能を高めた圧力の計測を簡易な構成によって実現することが可能であると共に、圧力計測時間の短縮化を図ることもできる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態を図１２〜図１８に基づき説明する。なお、図１２〜図１４において、図１及び図２に示した第１の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。ここで、図１２は、第２の実施形態に係る圧力計測システム５０の構成を機能的に示すブロック図である。図１３は、図１２の圧力計測システムの構成を模式的に示す図であり、図１４は、その変形例を示している。
【００４２】
さらに、図１５は、図１３及び図１４の圧力計測システムが適用された蒸気タービンの低圧部を示す子午面図であり、図１６は、図１５のＢ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面又はＤ−Ｄ断面を模式的に示す断面図である。また、図１７は、図１４の圧力計測システムが蒸気タービンの蒸気の入口側又は出口側に配置されている状況を模式的に示す断面図であり、図１８は、図１７の構成の変形例を示す斜視図である。
【００４３】
図１３に示すように、第２の実施形態では、第１及び第２の導圧管５ａ、５ｂを含む二以上の導圧管５ａ、５ｂ、５ｃによってそれぞれ構成された複数の導圧管群（導圧管グループ）Ｇa1、Ｇa2…Ｇanと、流路６中の互いに異なる位置に設けられた複数の圧力計測ポイント（圧力計測部分）Ｐa1、Ｐa2…Ｐanとが、各々対応付けされて構成されている。また、一つの導圧管群（例えば導圧管群Ｇan）を構成する各導圧管（例えば導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ）の先端側は、当該導圧管群と対応付けされた圧力計測ポイント（例えば圧力計測ポイントＰan）上の互いに近接する位置にそれぞれ開口している。さらに、上述した複数の圧力計測ポイントＰa1、Ｐa2…Ｐanは、流体の流れ（方向Ｆ）に対して直交する方向に配列されている。
【００４４】
また、第２の実施形態では、複数の導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanに代えて、図１４に示すように、複数の導圧管群Ｇb1、Ｇb2…Ｇbnを適用してもよい。これら複数の導圧管群Ｇb1、Ｇb2…Ｇbnと各々対応付けされた複数の圧力計測ポイントＰb1、Ｐb2…Ｐbnは、流体の流れに沿った方向に配列（方向Ｆに沿って配列）されている。ここで、図１３及び図１４に示すように、圧力計測ポイント上に先端側を各々開口させた導圧管群毎の各導圧管それぞれの開口部（圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃ）は、流路６中の流体の流れる方向Ｆに対して直交する方向に配列されている。
【００４５】
図１５及び図１６に示す構成は、蒸気タービンの低圧部のダイアフラム外輪５６とダイアフラム内輪５８との間の静翼５１及び動翼５２を有するタービン翼列内の流路５３において、図１３に示す流体の流れに対して直交する方向に配列された導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanと、図１４に示す流体の流れに沿った方向に配列された導圧管群Ｇb1、Ｇb2…Ｇbnと、の双方の構成を兼ね備えた複数の導圧管群Ｇcを配置した例を示している。
【００４６】
また、図１７に例示した構成は、蒸気タービンの蒸気の入口（又は蒸気の出口）におけるダイアフラム外輪５６（の壁面）とダイアフラム内輪５８（の壁面）とのそれぞれに、図１３に示した導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanと同様に、流体の流れに対して直交する方向に導圧管群Ｇd1、Ｇd2…Ｇdn及び導圧管群Ｇe1、Ｇe2…Ｇenを配置した例を示している。さらに、図１８の構成は、図１３に示した導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanと図１４に示した導圧管群Ｇb1、Ｇb2…Ｇbnとの双方の構成を兼ね備えており、図１７に示した複数の導圧管群を、蒸気タービンの静翼５１の入口から蒸気タービンの動翼５２の出口までにわたって配置した導圧管群Ｇf1、Ｇf2、Ｇf3…Ｇfn及び導圧管群Ｇh1、Ｇh2、Ｇh3…Ｇhnを例示している。これら図１３〜図１８に例示した構成は、複数の圧力計測ポイントを対象とした多点同時のトレンド計測を実現するために必要な構成である。
【００４７】
詳述すると、図１２に示すように、第２の実施形態の圧力計測システム５０は、図２に示した第１の実施形態の圧力計測システム１０が備えていた制御部７及び記憶部１５に代えて、制御部５７及び記憶部５５を備えている。
【００４８】
例えば図１３の構成を例にとって説明すると、記憶部５５は、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第１の導圧管５ａ内の圧力の静定が検出されてから、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第１の導圧管５ａ内の圧力の計測が完了するまで、にそれぞれ要する計測期間Ｔc1を導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎に対応付けて予め記憶している。
【００４９】
一方、制御部５７は、パージ部９を制御することによって、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第１の導圧管５ａ内に対するパージを開始させるタイミングから、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎に対応付けされた計測期間Ｔc1（図８、図９に示したパージシフト期間Ｔd2）分遅らせて、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第２の導圧管５ｂ内に対するパージをそれぞれ開始させる。
【００５０】
より具体的には、図１３に示すように、流路６中に配置された導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanの数は、例えばＮ（Ｎは整数）グループである。ここで、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の各導圧管５ａ、５ｂ、５ｃ（各圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃ）から、極力、同様の圧力値が得られるようにするために、直方体状の流路６の方向Ｆ（流体の流れる方向）と直交する垂直断面の外周の長さ（例えば流路６が円柱状であれば、その垂直断面の円周の長さ）をＷ、方向Ｆと直交する方向に配列された圧力計測孔（導圧管群毎の複数の圧力計測孔）８ａ、８ｂ、８ｃのその配列の長さをＳとすると、次の数式１の条件（つまり、上記した垂直断面の外周長Ｗに対して、圧力計測孔の配列長さＳを導圧管群の数Ｎで積算した合計長さＮ×Ｓを、１／１０未満とする条件）を満足していることが望ましい。
【００５１】
Ｎ×Ｓ＜Ｗ／１０…数式１
【００５２】
上記の図１３に示す流体の流れに対して直交する方向に配列される上記Ｎ個の導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇanに加え、図１４に示す流体の流れに沿った方向に配列されるＭ（Ｍは整数）個の導圧管群Ｇb1、Ｇb2…Ｇbnを、流路６に配置してもよい。この場合、図１２に示した圧力計測システム５０は、このようなＮ×Ｍ個の導圧管群をグループ単位で（導圧管群毎に）制御する。
【００５３】
ここで、導圧管群毎の導圧管の設置個数をＫ（Ｋは整数）とし、さらに、各導圧管群において、第１の導圧管５ａのパージ期間をＴa1、静定期間をＴb1、計測期間をＴc1とする。図１３及び図１４に示したように、導圧管群毎の各導圧管それぞれの開口部（互いに近接する圧力計測孔８ａ、８ｂ、８ｃ）は、流体の流れる方向Ｆに対して直交する方向に配列されていることから、同じ導圧管群に属する各導圧管は、導圧管それぞれのパージ期間、静定期間、計測期間が、各々近似した期間になることが想定される。
【００５４】
また、第１の実施形態で例示したように事前処理において、制御部５７は、（例えば導圧管群毎に）第１の導圧管５ａのパージ期間Ｔa1、静定期間Ｔb1、計測期間をＴc1と、例えば第２の導圧管５ｂのパージ期間Ｔa2、静定期間Ｔb2を取得する。さらに、制御部５７は、次の数式２、３の関係がＡ＝Ｂとなるように、パージシフト期間Ｔd2を設定する。つまり、Ｔa1＝Ｔa2であり、かつＴb1＝Ｔb2であるとして、制御部５７は、Ｔc1と同じ期間（時間間隔）になるように、パージシフト期間Ｔd2を設定する。
【００５５】
Ａ＝Ｔa1＋Ｔb1＋Ｔc1…数式２
Ｂ＝Ｔd2＋Ｔa2＋Ｔb2…数式３
【００５６】
これにより、制御部５７は、図８に示したように、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第１の導圧管５ａ内に対するパージを開始させるタイミングから、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎に対応付けされたパージシフト期間Ｔd2分遅らせて、導圧管群Ｇa1、Ｇa2…Ｇan毎の第２の導圧管５ｂ内に対するパージをそれぞれ開始させる。さらに、制御部５７は、図９に示したように、導圧管群毎の第２の導圧管５ｂ内に対するパージを開始させるタイミングから、導圧管群毎に対応付けされたパージシフト期間Ｔd2分遅らせて、導圧管群毎の第３の導圧管５ｃ内に対するパージをそれぞれ開始させる。
【００５７】
また、制御部５７は、図９に示したように、導圧管群毎の第３の導圧管５ｃ内に対するパージを開始させるタイミングから、導圧管群毎に対応付けされたパージシフト期間Ｔd2分遅らせて、導圧管群毎の第１の導圧管５ａ内に対するパージをそれぞれ開始させる。第２の実施形態の圧力計測システム５０は、このようなタイミングで、導圧管群毎にパージ、静定、計測を、図９に示すように順次繰り返すことによって、複数の圧力計測ポイントにおいてトレンド計測を実現する。
【００５８】
既述したように、本実施形態の圧力計測システム５０によれば、負圧条件下で気液二相流の生じている流路において、比較的簡易な構成により、時間的な分解能を向上させることに加え、空間的にも分解能の高めた多点同時のトレンド計測を行うことができる。また、本実施形態の圧力計測システム５０を、図１５などに例示した蒸気タービンの低圧部などに適用することで、蒸気タービンの起動時や比較的大きな負荷変化時など、蒸気タービンの稼働状態が過渡的に遷移する状況において、分解能の高い圧力の計測結果を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
５ａ，５ｂ，５ｃ…導圧管、６…流路、８ａ，８ｂ，８ｃ…圧力計測孔、１０，５０…圧力計測システム、７…制御部、９…パージ部、１２…検出部、１４…計測部、１５…記憶部、Ｇa1，Ｇa2，Ｇan，Ｇb1，Ｇb2，Ｇbn，Ｇc，Ｇd1，Ｇd2，Ｇdn，Ｇe1，Ｇe2，Ｇen，Ｇf1，Ｇf2，Ｇf3，Ｇfn，Ｇh1，Ｇh2，Ｇh3，Ｇhn…導圧管群、Ｐ，Ｐa1，Ｐa2，Ｐan，Ｐb1，Ｐb2，Ｐbn…圧力計測ポイント、Ｔa1，Ｔa2，Ｔa3…パージ期間、Ｔb1，Ｔb2，Ｔb3…静定期間、Ｔc1，Ｔc2，Ｔc3…計測期間、Ｔd2…パージシフト期間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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