(57)【要約】  本発明は、腐食または侵食環境において用いるための機械的振動子金属損失センサである。要素には、機械的励起のための手段と、異なって腐食する２つの領域を備えた機械的振動子と、が含まれるが、これらの領域は、共振パラメータに特定の影響を及ぼすように決定され、前記機械的振動子は、共振周波数ｆおよび品質係数Ｑを有する。好ましい実施形態において、機械的振動子は、音叉の形状を有する。【選択図】図２
2009528543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食または侵食環境において用いるための機械的振動子金属損失センサであって、
ａ）機械的励起のための手段；および
ｂ）異なって腐食する２つの領域を備えた機械的振動子であって、前記領域が共振パラメータを決定し、前記機械的振動子が共振周波数ｆおよび品質係数Ｑを有する機械的振動子
を含むことを特徴とする機械的振動子金属損失センサ。
【請求項２】
前記領域が、前記共振パラメータを決定するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項３】
前記領域が、前記共振パラメータを決定するような形状にされることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項４】
前記機械的振動子が音叉の形状であることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項５】
前記腐食環境が気体、液体または固体であることを特徴とする請求項１に記載の音叉。
【請求項６】
前記音叉が２つの枝部を有することを特徴とする請求項２に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項７】
前記音叉が、前記環境において腐食または侵食金属損失によって影響されない先端領域および前記環境によって影響される基部領域を有することを特徴とする請求項３に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項８】
金属損失が周波数減少をもたらすことを特徴とする請求項５に記載の機械的振動子。
【請求項９】
前記金属損失結果がまた、正味の共振周波数減少を引き起こすように変化するようにシステム剛性を変化させることを特徴とする請求項５に記載の機械的振動子。
【請求項１０】
前記機械的振動子が、前記環境の機械的励起によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１１】
前記機械的励起が、前記環境における流体の流れによることを特徴とする請求項６に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１２】
前記機械的励起が、外部の圧電セラミック、電磁気または磁歪手段によることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１３】
前記機械的振動子がロッドの形状を有することを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１４】
前記環境の腐食性に影響されない第２の機械的振動子を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１５】
前記環境により前記振動子に堆積物が生成されることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１６】
前記機械的振動子の形状が、前記共振パラメータに対し、金属損失応答を最大にし、かつ堆積応答を最小にすることを特徴とする請求項１１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１７】
請求項１で識別された前記２つの領域の位置が、前記共振パラメータに対する堆積応答を最小限にすることを特徴とする請求項１１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１８】
前記機械的振動子が、球状の先端部およびロッドの枝部基部を有することを特徴とする請求項４に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項１９】
前記基部が、腐食による質量損失を有することを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子。
【請求項２０】
前記先端部が耐腐食性であることを特徴とする請求項１４に記載の機械的振動子。
【請求項２１】
前記先端部が、耐腐食性であり、かつ電解研磨されることを特徴とする請求項１５に記載の機械的振動子。
【請求項２２】
前記先端部が、堆積増加を有することを特徴とする請求項１５に記載の機械的振動子。
【請求項２３】
腐食対堆積の比率が５０を超えることを特徴とする請求項１６に記載の機械的振動子。
【請求項２４】
腐食対堆積の比率が１００を超えることを特徴とする請求項１７に記載の機械的振動子。
【請求項２５】
前記音叉がバイメタルであることを特徴とする請求項１８に記載の機械的振動子。
【請求項２６】
前記バイメタル音叉が、耐腐食性先端部および腐食性基部を有することを特徴とする請求項１９に記載の機械的振動子。
【請求項２７】
前記耐腐食性先端部が、コーティングの適用によって達成されることを特徴とする請求項２０に記載の機械的振動子。
【請求項２８】
請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサを用いて腐食または侵食環境における流体の流れに対する前記腐食または侵食率を決定する方法であって、金属損失測定により前記比率を決定することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記機械的振動子共振パラメータの統計的回帰計算が可能となるような期間にわたって経時的に連続測定を行うことによって、前記腐食率を決定することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記腐食または侵食環境が堆積環境を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
前記腐食または侵食率が、堆積に対する補正を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記腐食または侵食率が、Ｑを測定し、ｆを測定し、Ｑによるｆの変化を決定し、ｆの変化に対してｆを補正し、補正されたｆから質量損失を決定することによって決定されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記機械的振動子金属損失センサが、高乱流流れにおける最大金属損失を決定できるような向きにされることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項３４】
前記機械的振動子金属損失センサが、高乱流流体流れの位置にないことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項３５】
前記音叉枝部の形状が、有限要素解析を用いることによって特定用途のために最適化されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項３６】
温度、密度および粘度の変化を説明するために、温度を測定する同時法を組み込むことを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項３７】
前記振動子が、前記センサに問い合わせるのが望ましい場合にのみ励起されることを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項３８】
第２の機械的振動子を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項３９】
前記機械的振動子および前記第２の機械的振動子が音叉の形状であることを特徴とする請求項３０に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【請求項４０】
第２の機械的振動子が非腐食性であることを特徴とする請求項３１に記載の機械的振動子金属損失センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食検出用の、および金属質量損失率の測定用の金属損失測定システムに関する。本発明は、一般に、単相または多相流体における腐食および／または侵食種による金属損失の検出に適用可能である。特に、本発明は、工業製造プロセス中における、金属損失腐食および／または侵食の操業中の検出に関する。実際の使用環境は、水、炭化水素、化学薬品または組み合わせであってもよい。
【０００２】
原油並びに炭化水素の生産および処理に関連する腐食種は、製造、移送、貯蔵および処理設備の金属損失腐食を引き起こす可能性がある。侵食種には、典型的には、化学的作用よりも機械的な作用から金属損失を引き起こす流体および／または固体乱流が含まれる。例えば、これらの腐食／侵食種は、炭化水素、炭化水素含有材料、若しくは水、またはこれらの組み合わせであり得る。更に、ストリームは、単相または多相（固体、液体、気体）の場合がある。
【０００３】
本発明におけるような、高性能で比較的低コストの腐食（侵食）感知技術によって、例えば、腐食性原油および腐食抑制添加剤の最適な利用、並びに腐食に誘発された装置障害による予想外の能力低下、所要時間および検査コストの低減が可能になろう。原油、留分および派生製品、並びに腐食と侵食に関係する化学薬品および他の産業のために用いられる移送、処理および貯蔵設備の腐食監視に本発明を適用することで、追加的な価値を達成することができる。地下および海底堆積物から原油を抽出するために用いられる設備における金属損失腐食の監視に本発明を適用することで、更なる価値を達成することができる。これらおよび他の使用において、腐食の副生成物は、閉じ込め表面に付着しているスケールまたは他の堆積物である。本発明の特徴は、金属損失測定が、これらの非金属堆積物によって損なわれないということである。
【背景技術】
【０００４】
例えば電気抵抗プローブなどの現在の腐食感知技術は、上記の経済的インセンティブを達成するために必要な性能レベルにははるかに及ばない。それらの欠点は以下の通りである。１つの限界は、感度対有効センサ寿命に関する。従来の電気抵抗プローブにおける感度の増加は、感知素子の厚さを減少させることによって達成される。しかしながら、厚さの減少は、プローブの寿命の低減をもたらす。腐食の結果、素子が破損されると、プローブは、もはや機能せず、交換しなければならない。動作しているプロセスユニットにおいて、稼動中のプローブの交換は、様々な安全性および危険性の問題をもたらす。電気抵抗プローブの別の限界は、それらの固有の信号変動に関する。熱変化、および電気抵抗に影響する他の要因によって引き起こされる信号変動は、信頼できる傾向を確定するために、長いデータ収集期間（一週間以上であることが多い）を必要とする。従来の電気抵抗プローブは、すでに知られている理論的原理に基づいているが、これらのプローブは、その構造および製造における限界ゆえに、腐食率に対して低信頼性および低感度を示すことが多い。典型的な出力は、量的な腐食率を推定するためには困難なことが多い。
【０００５】
一自由度の、わずかに減衰される調和振動子を、二階微分方程式によって数学的に表現できることは、文献（参考文献３および４）において十分に確立されている。強制関数が正弦曲線の場合には、共振周波数および品質係数Ｑは、
ｆｏ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
Ｑ（１／ｃ）＊√（ｋ＊ｍ）
によって表すことができる。
ここで、
ｍ＝システム質量
ｋ＝システム剛性
ｃ＝速度依存減衰
ｆｏ＝共振周波数
Ｑ＝品質係数（システム減衰およびエネルギ放散の尺度である）。
機械的共振を観察できるように、減衰が少ないという暗黙の仮定がある。
【０００６】
特許文献１および特許文献２は、両方とも、共振器を用いて共振周波数と質量変化との間の関係を教示する。先行技術によって教示される関係は、一自由度の、わずかに減衰される機械的振動子に対する上記の周知の解決法と一致している。質量減少は周波数増加をもたらし、質量増加は周波数減少をもたらす。本発明は、腐食／侵食による質量減少がまた、共振周波数の減少をもたらす可能性があることを発見および利用することによって、先行技術と異なる教示をしている。明らかに、この発見は、先行技術の教示の観点からは明白ではない。しかしながら、この発見は、前に挙げた支配方程式と実際には一致している。本発明は、共振装置の剛性がまた、システム質量に依存することを利用した。更に、システム質量と剛性との間の関係は、位置依存性である。システム剛性に対する変化量は、質量がどこで失われるか（または増加されるか）に依存する。本発明は、振動要素における適切な位置を選択することによって、方程式（１）の剛性対質量比の変化が、たとえ質量が失われていても、剛性依存的であり得ることを教示する。この場合には、質量損失は周波数減少をもたらすが、これは先行技術と異なる教示である。
【０００７】
特許文献１はまた、共振器の先端部において質量付加または損失をもたらすことを教示する。本発明は、先端部を質量変化位置にすることから離れて教示する。実際には、本発明は、共振器先端部におけるいかなる質量変化も最小限にするための詳細を提供する。本発明について、共振器の質量変化位置は、枝部装着点に近くなるように設計される。この位置では、質量損失は、共振周波数減少を引き起こすほど十分な影響をシステム剛性に及ぼす。本質的に、音叉共振器のこの位置における質量変化は、剛性に対応する変化ゆえに、システム共振周波数を制御している。更に、基部近くの腐食スケールおよび付着物による質量付加は、スケールおよび付着物がシステム剛性にそれほど寄与しないので、共振周波数には最小限の影響しか与えない。この観察は、スケールまたは付着物のヤング（Ｙｏｕｎｇ）率（材料の剛性の尺度）が鋼よりけた違いに低いので、理解できる。しかしながら、スケールまたは付着物堆積が共振器先端部近くで生じた場合には、付加質量は、周波数減少をもたらすであろう。システム剛性へのいかなる変化も、質量変化によって目立たなくなる。
【０００８】
特許文献２はまた、腐食性材料をポケットに取り付けることを利用して、共振器の固有質量に対する剛性変化を用いることから離れて教示する。この出願は、ポケットに取り付けられた腐食性要素の周期的な交換を容易にするためのポケットの使用法について説明する。本発明の、装置の剛性を用いる能力は、腐食性要素が共振器の一体化された要素であること（例えば、溶接を介してしっかりと装着された）に依存する。特許文献２においてポケットによって装着された腐食性要素は、共振器に対する剛性変化を有効にする基準を満たさないであろう。ポケットを介した装着は、質量変化だけを可能にすることができる。
【０００９】
特許文献１は、同時の金属質量損失および付着物堆積の状況を考慮していない。特許文献２は、質量損失が共振周波数を増加させること、および付着物堆積が共振Ｑを減少させることを教示する。従って、特許文献２は、質量損失（腐食または侵食）の存在下での付着物状態が、Ｑ測定値によって認識できることを教示する。この出願は、ニューラルネットワークまたは人工知能を用いて、共振パラメータから腐食および付着物状態を推測できることを教示する。本発明は、共振周波数が腐食（鋼）質量損失に主として依存し、かつ付着物または腐食生成物による堆積にほぼ無感応なプローブを設計することによって、これらの経験的で不確実なアプローチから離れて教示する。
【００１０】
特許文献１および特許文献２の焦点は、質量損失または堆積の量的推定を提供することである。本質的には、両方とも、驚くべき機能を提供する。本発明は、質量損失率量を提供するほど十分な精度、安定性および寿命を有する。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，９２８，８７７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／００３７３９９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、腐食／侵食センサ、および腐食性液体または気体環境におけるセンサの使用方法である。本発明は、機械的振動子の共振パラメータの変化を用いて、振動子の金属質量損失を決定する。しかしながら、いくつかの腐食機構がまた、スケール堆積をもたらす。所望の結果は金属質量損失なので、スケール堆積の影響を考慮すべきである。精錬プロセスにおける腐食スケールの例は、硫化鉄であるが、これは、プロセス流体における様々な硫黄種と反応する圧力閉じ込めバウンダリからの除鉄によって形成される。更に、いくつかのプロセスでは、コークス、無機塩類またはワックスなど、堆積物をもたらす付着物である。塩化アンモニウムは、原油処理の際の様々な水含有ストリームにおいて生じる塩堆積物の例である。コーキングは、金属表面の温度が、使用流体の温度より高い場合に生じる可能性がある。本発明は、堆積の干渉を最小限にする機械構造を用いて、腐食による損失を含む金属損失を決定する。
【００１３】
センサは、機械的振動子からなる。最も一般的な実施形態において、振動子は、音叉枝部またはロッドなどの振動要素を有する。例として、枝部またはロッドの断面形状は、円形か、矩形か、或いは後述する有限要素解析によって決定してもよい。これらの振動要素は、振動板に装着される。振動要素（例えば枝部またはロッド）は、異なる腐食率で使用流体に応答する領域を有する。振動要素には、基部および先端領域が含まれる。振動子は、共振周波数ｆ、および共振に関連する品質係数Ｑを有する。共振係数Ｑは、全体的なシステム減衰に反比例する。機械的励起は、使用流体の流れによってか、または振動板におけるアクティブ励起によって提供してもよい。例として、このアクティブ励起は、圧電セラミックドライバによって提供してもよい。圧電セラミックドライバなどの外部エネルギ源によって駆動される場合には、連続的に励起を提供することは要求されない。励起は、腐食センサに問い合わせることが望ましいときに適用することができる。
【００１４】
一実施形態において、異なる耐腐食性の２つの領域を備えた単一の音叉が用いられる。異なる耐腐食性の領域には、領域の１つが全く腐食しないケースが含まれる。好ましい実施形態において、両方の領域は、腐食環境に同時に曝される。別の実施形態では、第２の非腐食性音叉が、基準音叉として用いられる。両方の実施形態において、共振周波数およびＱの両方が、金属質量損失およびスケール／付着物堆積の決定において利用可能である。二重センサの実施形態では、第２の音叉を用いて、腐食に起因しない粘度、密度および温度などのプロセス流体変化を追跡する。基準振動子を用いる特別なケースであって、腐食性共振器が、腐食スケール堆積によって引き起こされる周波数変化を最小限にするように構成されたケースでは、金属損失を決定するために共振周波数を用いることで十分である。単一の音叉の実施形態において、温度関連変化は、熱電対を用いて説明されるが、この場合に、粘度および密度変化は、一定の組成に対する温度に応じて起こる。堆積によって引き起こされる変化は、Ｑパラメータを用いて対処される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、既存の商用技術の新規な用途を表す。既存の商用用途には、広範囲な産業におけるプロセスストリームの流体レベル、密度および／または粘度のオンライン式現場測定が含まれる。本発明には、プロセスストリームに浸漬された音叉の共振パラメータ（周波数、Ｑ）の変化を測定して、金属損失を検出することが含まれる。現在の市販の装置は、これらのパラメータを用いて、媒体の密度および粘度を決定する。流体レベル、密度および／または粘度を測定するためのこれらの装置における根本的な仮定は、振動子の質量が一定であり、その機械的特性が、動作温度において一定であるということである。別の仮定は、使用流体による、音叉への質量堆積がないということである。入手可能ないくつかの商用システムには、機械的特性の変化を補償するための温度測定が含まれる。更に、これらの商用システムでは、振動子用に用いられる材料は、意図した用途におけるプロセス流体と適合性がある（例えば非腐食性である）。
【００１６】
本発明は、腐食／侵食質量損失によって引き起こされる音叉共振パラメータの変化を用いる。しかしながら、いくつかの腐食機構がまたスケール堆積をもたらすかまたは付着物堆積を伴う可能性があるという点で、厄介な問題が生じる。所望の結果は金属質量損失を測定することであるので、これらの堆積の影響は、考慮されるべきである。いくつかの別個の実施形態は、これらの問題に取り組むために開発された。
【００１７】
一実施形態において、２つの機械的振動子を用いる装置が組み立てられる。１つの振動子は、プロセス流体と全面的に適合性がある（非腐食性）材料（例えばステンレス鋼または使用流体と完全に適合性があることが周知の他の高合金材料）で作製され、もう一方の振動子には、腐食する可能性があるいくつかの材料が含まれることになる。この腐食性材料は、使用圧力バウンダリ（例えば、パイプまたは圧力容器）と同じ組成のものであるのが好ましいであろう。２つの振動子を使用するこのアプローチを用いて、プロセス密度、粘度、温度に関連する変化と同様に、腐食スケールまたは付着物堆積の影響を最小限にすることができる。
【００１８】
別の実施形態では、単一の機械的振動子を用いて、金属損失プローブセンサを作製する。単一振動子を用いると、腐食プローブ性能を向上させるために、次の特徴を利用することができる。即ち、ａ）形状（例えばロッド、特に形状構成された枝部）、ｂ）（耐腐食性コーティング（金属または非金属）を用いるバイメタル構成またはシングルメタル構成を用いて実現される）異なる腐食応答を備えた２つの領域（例えば先端部および基部）、ｄ）信号処理（Ｑおよびｆ）である。まとめると、この構成およびこれらのパラメータは、堆積の両方の形態、即ち腐食スケールおよび付着物の原因となる腐食を測定するのに十分である。温度の同時的測定を用いれば、共振パラメータ（Ｑおよびｆ）に対して対応する影響を与え得る使用流体の温度、密度、粘度における小さな変化を説明することができる。
【００１９】
基準振動子（例えば多数の振動子）を用いる実施形態
完全に適合性がある機械的振動子（非腐食性）は、基準測定値として用いられ、かつそれは、腐食に起因しない、振動子の観察される変化に影響するプロセス流体変化（粘度、密度および温度など）を追跡するために用いられることになる（図１−ａ）。（腐食の場合のように、材料の一部がプロセス流体によって影響を受ける）第２の振動子は、同じ変化を受けるがが、しかし更に、それは、流体によって引き起こされる腐食による変化を受けるであろう。次に、挙動におけるこの差は、そのプロセス状態における、材料の金属損失率に変換されて、安全操業、腐食抑制剤の有効性、抑制剤適用量制御を判断し、並びに／または配管および容器における残存壁を予測するために、腐食／侵食率を監視する目的で用いられる。他の実施形態がまた、可能であり、かつ説明される。腐食スケール堆積の影響を最小限にするために、腐食性振動子は、単一振動子実施形態において説明するように、異なる腐食率を備えた要素を用いて構成することができる。
【００２０】
２つの振動子を使用する本実施形態を用いて、腐食スケールまたは付着物堆積の影響を説明することができる。このアプローチはまた、温度、密度および粘度に影響を与える、使用流体における小さな変動を直接説明する利点を有する。腐食が全くない状態において、両方の振動子における共振パラメータ（Ｑおよび周波数）の変化は、質量損失以外のパラメータ（例えば堆積、密度等）に直接起因し得る。２つの振動子の共振パラメータ間におけるいかなる相違も、腐食性構成要素で作製された振動子における質量損失に起因し得る。２つの振動子アプローチを採用することになる場合には、腐食スケール堆積の影響は、好ましい実施形態で説明する、多数の腐食性要素を使用する振動子構造を用いて、最小限にすることができる。複数の音叉アプローチが、好ましい実施形態の単一の振動子アプローチほど望ましくない可能性のある２つの理由がある。１つの理由は、第２の振動子の材料および取り付けコストである。もう一方の理由は、両方の振動子が、同じ腐食およびプロセス環境に曝されるという仮定である。
【００２１】
２つの振動子システムに関連する基本的原理がある。第１の原理は、プロセス状態（組成、密度、付着物等）の変化が同じように両方の振動子に影響を与えるように、２つの振動子が接近して配置されるということである。第２の原理は、両方の振動子が、予測可能な方法で、これらの変化に応答するということである。第３の原理は、腐食生成物の堆積の影響を最小限にするために、腐食性共振器が、本発明の指針に従って構成されるということである。一般に、２つの振動子は、同様の共振特性（周波数、Ｑ、振幅、高調波）を有するであろう。次に、適合しないパラメータを有する振動子のために、適切な補償アルゴリズムが決定される。アルゴリズムは、類似の共振特性を備えた同一ではない振動子を用いた測定によって確立される。似ているが同一ではない共振周波数応答を備えた音叉振動子の例を図１−ｂに示す。この例において、振動子は、予測可能だが同一ではない方法で変化に応答する。２つの音叉を用いると、腐食音叉に変化が生じたときに、変化を監視することが必要なだけでなく、これらのデータを基準音叉の変化と比較することもまた必要になる。上記で明確にした第３の原理が適用される場合には、金属損失を測定するために、周波数変化を追跡することで十分である。第３の原理が適用されない場合には、周波数およびＱの変化を監視すべきである。
【００２２】
本発明のこの例において示される金属厚さ損失および堆積増加は、一面の損失または増加を表す。実際の金属損失または堆積増加は、音叉枝部にわたって均一に実現された。しかしながら、それは、圧力閉じ込めバウンダリの内部（典型的にはパイプまたは容器の内部）で生じるような金属損失（またはスケール堆積）と一致する一面の結果として、本明細書において報告される。
【００２３】
単一の音叉機械的振動子の腐食／侵食プローブを用いる好ましい実施形態の詳細な説明
質量損失およびスケール堆積の共振効果が、音叉枝部における位置に応じたものであることが発見された。図２は、以下のいくつかのデータを収集するために用いられる商用音叉レベルセンサ（音叉Ａ）の枝部を示す。図は、音叉の「振動板」、「先端部」および「基部」部分を明確にする。図３は、別の商用音叉レベルセンサ（音叉Ｂ）の同様の平面図を示す。音叉ＡおよびＢの枝部形状は異なる。本発明において説明するように、枝部形状は、腐食を測定する感度に影響を与える。音叉ＡおよびＢ用の振動励起は、振動板に装着された圧電セラミックドライバを用いて達成される。
【００２４】
図４−ａおよび４−ｂは、音叉Ａの枝部先端および基部における、エポキシ付加によって実現される堆積および金属質量損失の影響を示す。枝部先端における質量損失が、共振周波数の増加を引き起こし、枝部基部における質量損失が、共振周波数の減少を引き起こす。枝部先端または基部のいずれかにおける堆積が、共振周波数の減少を引き起こす。更なる主な観察は、次の通りである。
１．基部では、共振変化に対する影響は、堆積にとってよりも金属質量損失にとってはるかに顕著である（ほぼ１００倍の差）。直接的な比較のために、これらのパラメータは、図４−ｂの同じ軸にプロットされる。
２．枝部先端では、鋼質量損失および堆積の相対的影響は、５倍だけ異なる。
３．音叉先端部におけるエポキシ堆積の図４−ａのデータは、実際には、類似構成の４つの音叉において収集された。これらのデータを収集するために用いられた４つの音叉は、単一の製造業者の同じモデルであるが、１つは、他の３つの音叉よりも約１００Ｈｚ低い基本ケースの共振周波数を有する。この差にもかかわらず、共振周波数の相対的変化に対するエポキシ堆積の影響は、予測可能で一貫している。
【００２５】
図５は、音叉Ｂ用の同様のデータを示す。堆積の影響は、音叉Ａの場合に似ているが、金属質量損失に対する感度は、音叉Ａより約５０％高い。表１は、空気および水において測定された、両方の音叉における感度の全てを要約する。
【００２６】
用途によっては、堆積の主要な原因は、腐食スケールによるものである。付着物による堆積が、これらのプローブを使用できるいくつかの使用においてあり得るが、典型的には、高流体速度または非熱伝導状態での堆積付着物は最小になると予想される。これらの非付着性使用に対して、一振動子構造アプローチは、耐腐食性材料（例えば、いくつかの使用用にはステンレス鋼）で枝部先端を作製し、かつ対象となる腐食性材料（例えば、いくつかの使用における炭素鋼）で基部を作製することである。ここで音叉の振動板が圧力バウンダリを形成するので、振動板は、腐食で不作動にならない材料から作製すべきである。この作製案を用いれば、腐食によって引き起こされる金属硫化物、酸化物または他のスケール堆積は、基部部分に制限される。先端部は、腐食しない材料で構成されるので、そこに腐食スケール堆積物はない。従って、堆積が、腐食の副生成物（この場合は硫化鉄）に制限される場合には、基部エリアにおける堆積による非常に制限された周波数効果（図４−ａ／ｂ、５および表１）は、共振周波数に対してほとんど影響しない。従って、この場合には、共振周波数は、金属質量損失用の指標として用いることができる。バイメタル構成の枝部を用いるのではなく、代替アプローチは、金属または非金属の適切な保護コーティングを枝部先端に施すことである。
【００２７】
しかしながら、他の使用では、腐食生成物以外の原因による堆積があり得る。いくつかの使用は、付着物（コーキング、ワックスおよび／または無機塩類）による堆積を受けやすい。付着物の堆積を受けやすい使用の場合には、バイメタル音叉の使用は、非腐食性要素（例えば音叉先端部）における堆積を防ぐには十分でない。従って、いくつかの使用では堆積が予想され、堆積は、共振周波数にいくらかの影響を与える。これらの非腐食性要素（ステンレス鋼のような様々な合金であることが多い）における堆積を、電解研磨法によって著しく低減できることが、先行技術において周知である。付着物堆積がやはり問題である場合には、堆積の存在は、図６−ａ／ｂに示すように、傾斜するＱによって検出することができる。図６−ｂの中で示すように、堆積は、Ｑおよび共振周波数の両方を減少させる。図６−ａは、測定されたＱに対応する相対的周波数減少をどのように推定するかを示す。図７もまた、基部における金属質量損失がＱを減少させないことを示す。これらの発見は、全ての音叉構成要素にスケール堆積がある状態で金属質量損失を推定するアルゴリズム（続いて説明する）の基礎を形成する。
【００２８】
表１および図４／５のデータは、枝部の形状を用いて、金属質量損失および堆積の区別を改善できることを実証する。枝部先端にボール形状を用いることには、球形状が表面積対体積比を最小限にするので、更なる利点がある。先端部表面積を最小限にすることには、堆積用の面積を最小限にするという望ましい効果がある。図１３に示すように、球形状を用いて表面積を最小限にすることにより、堆積の厚さ当たりの周波数減少が低下する。
【００２９】
【表１】
2009528543.tif 000003
【００３０】
本発明には、形状最適化を用いるための構成要素が含まれる。形状最適化は、スケール堆積に対して質量損失の区別を改善するのに有用であり得るが、他の潜在的利点がある。例えば、プローブ寿命の終わり近くでプローブ感度を最大限にすることが望ましい場合がある。図８に示すように、この作業は、音叉共振周波数をモデル化するために、有限要素解析（ＦＥＡ）を用いることの実行可能性を実証した。ＦＥＡは、金属質量損失およびエポキシ堆積に対する共振周波数応答を正確にモデル化する。枝部形状を決定するためのＦＥＡの適用は、特定の用途のために枝部構造を最適化する際に役立つ。ＦＥＡの詳細は、参考文献１および２で見出すことができる。金属損失用途のための振動子は、大規模用途（プラント用途）または小規模（１２５マイクロメートル程度の振動子長さ）用途（ハイスループット実験を含む実験室試験）のためにサイズ変更してもよい。
【００３１】
単一の音叉金属損失プローブ用アルゴリズム
上述のように、腐食／侵食センサは、腐食／侵食環境において金属損失を決定する。センサの測定された周波数ｆは、金属損失に関連する。しかしながら、環境はまた、センサに材料を堆積する可能性がある。この堆積は、単に腐食または侵食だけを伴う場合の周波数から、測定された周波数を変化させる。本発明の腐食センサは、堆積による影響を最小限にするように設計されているが、堆積を明らかにすることが必要な状況があり得る。これらの状況において、堆積に起因する周波数変化は、Ｑの測定値によって決定することができる。Ｑは、単に腐食または侵食による金属損失だけを伴う場合の周波数を超えて、堆積による周波数変化に関連することができる。次に、堆積によるこの周波数変化のために修正された場合の測定された周波数ｆを用いて、腐食または侵食による金属損失を決定することができる。この手順を以下に説明する。
【００３２】
前述のように、類似の構造および組み立ての音叉は、似ているが同一ではない共振応答を有する。しかしながら、共振応答は、１つの音叉におけるパラメータ傾向が、類似の音叉におけるパラメータ傾向を予測できるほど十分に似ている。特定パラメータ（周波数、Ｑおよび振幅）の相対値は異なる可能性があるが、傾向は似ている。金属損失測定用のアルゴリズムを準備するステップは、以下で概説する。音叉１、音叉２等は、物理的に異なる音叉であるが、しかしそれらの幾何学的構造および組み立ては類似している。
【００３３】
最も一般的なケースは、金属質量損失および堆積の両方の可能性を考慮する。しかしながら、重い有機堆積の場合には、典型的には腐食損失が小さいことが注目される。対照的に、水性用途は、腐食の前駆物質であると同様に直接の原因であり得る厚い堆積を有する可能性がある。塩化アミンの堆積は、水を吸収して局所的に腐食性になる例である。炭化水素（有機）用途について、主要な堆積は腐食スケールであり、共振周波数測定に対するその影響は、バイメタルによる枝部作製によって最小限にされる。実地経験が示唆するところでは、腐食生成物堆積（例えば硫化鉄スケール）が最初から急速に形成され、次に、たとえあるにしても非常にゆっくり成長する。機械的振動子は、金属損失と堆積を区別できるが、ユーザは、使用されている特定の用途に対する意味を評価すべきである。
１．バイメタル冶金の枝部で音叉を組み立てるのが好ましい。冶金は、枝部先端エリアで腐食を最小限にするように、かつ基部エリアにおいて対象の冶金の典型であるように選択すべきである。冶金音叉振動板は、腐食を最小限にするように選択すべきである。硫黄腐食を受けやすい精製所ストリームの場合の例示的な材料は、枝部先端および基部に対して、それぞれ、ステンレス鋼（非腐食性）および５Ｃｒ０．５Ｍｏになろう。この例は、対象配管の冶金が、５Ｃｒ０．５Ｍｏ合金であると仮定する。
２．音叉１：図４または５で概説したフォーマットを用い、基部の近くの枝部における堆積に応じて基本共振周波数およびＱを測定する。堆積材料は、予想される堆積物と類似の機械的剛性特性および密度を有するべきである。これらの測定値は、実際の試験流体の典型的な粘度の媒体において測定されるべきである。
３．音叉１：図６で概説するフォーマットを用い、全枝部および振動板にわたる堆積に応じて基本共振周波数およびＱを測定する。これらの測定値は、実際の試験流体の典型的な密度、温度および粘度の媒体において測定されるべきである。
４．音叉１：図４または５で概説したフォーマットを用い、全ての堆積物が除去された枝部の基部における金属質量損失に応じて基本共振周波数およびＱを測定する。
５．ステップ２〜４で概説したこれらの測定は、音叉障害に至るまで、（枝部の基部における）個別の質量損失増分において音叉１で続けるべきである。金属損失の各増分に対して、堆積の適用（ステップ３）が繰り返される。音叉障害に至るまでこの較正手順を実行することによって、使用流体に取り付けられたときに、障害の前の交換を可能にする情報が提供される。共振周波数およびＱを監視することによって、オペレータは、音叉がいつ所定の交換厚さに達したかを知る。
６．図７に示す試験のケースは、（スケール堆積のない）金属質量損失による、図２および３に示す枝部形状に対してのＱの減少がないことを実証した。これらの音叉構造にとって、システムＱ（音叉＋堆積）は、金属質量損失に関連する音叉Ｑの適度な増加ではなく堆積によって制御される。
以下の関数が定義される。
Δｆ堆積＝｜Ｇ（Ｑ）｜（図６）
金属損失＝Ｈ（Δｆ金属損失）（図５）
測定されたΔｆ＝Δｆ腐食＋Δｆ堆積
上記の方程式から、Δｆ金属損失＝｛測定されたΔｆ−Ｇ（Ｑ）｜｝
→金属損失＝Ｈ（｛測定されたΔｆ−｜Ｇ（Ｑ）｜｝）
７．図１０は、共振パラメータ即ち周波数およびＱに対する流体温度の影響に関連する例を提供する。共振パラメータの変化は、温度と、密度および粘度に対する対応する影響との総合した影響によって引き起こされる。意図する精製および石油化学用途については、温度変動は、±１０°Ｆの範囲に制限されるものと考えられる。高温が既に低粘度環境を提供しているので、小さな温度変動によって引き起こされる使用流体の粘度変化が、著しい影響を与える可能性は低い。しかしながら、温度に対する補償は、測定プロセスに容易に組み込まれる。同時に温度測定を行うことによって、温度の様々な影響で引き起こされる共振周波数およびＱに対する総合した影響を説明するための調整係数の図表を、提供することができる。
【００３４】
上記のアルゴリズムを用いる例である。この例は、境界条件のケース、即ち新たな金属損失を伴わない較正後の堆積を、金属損失ではなく堆積として区別できる状況を実証する。上記のステップ２で概説したように、図５に示す音叉Ｂは、（堆積のない）、金属質量除去に応じた共振周波数測定値を有した。図６−ｂは、図５の最終的な金属質量損失状態に対してワックス質量堆積に応じて周波数応答を示す。
【００３５】
質量損失のない音叉Ｂパラメータの概要が、表２にまとめられている。
【００３６】
【表２】
2009528543.tif 000004
【００３７】
図５では、金属質量損失が２．３ミルの厚さ減少（４．６ミルの合計厚さ損失）を引き起こす。堆積のない共振周波数は、１１７８Ｈｚである。この金属厚さは、０．２５ｇの損失に対応する。この例において、表２の較正を用いて、どのように正確に堆積を推定できるかを示すことが意図される。この例について、センサが９７６のＱを記録するときの金属損失を知ることが望ましい。表３は、未知の堆積量を説明するために、９７６の測定されたＱを適用した結果を示す。実際のケースにおいて、測定されたＱが、較正プロセス中にテストされたＱに正確に対応しない場合には、補間が必要になると考えられる。
【００３８】
【表３】
2009528543.tif 000005
【００３９】
上記の例は、Ｑを適用して、ワックス堆積による振動数シフトを説明できることを実証するために用いられる。表３において、（表２からの）非金属質量状態に対して確立されたＱを２．３ミルの金属質量損失を伴うケースに適用することにより、堆積のない１１７６Ｈｚの推定共振周波数がもたらされる。図５および表３で観察されるように、堆積のない２．３ミルの金属厚さ損失に対する実際の共振周波数は、１１７８Ｈｚである。この全体的な２Ｈｚの周波数差異が金属質量損失に起因する場合には、過大に推定された金属質量損失＝０．１ミル（＝２、Ｈｚ／（２０Ｈｚ／ミル）である。いくらかの誤差は、較正状態に対応するＱ値を見つけるための、図６の補間に帰することができる。実際には、較正は、一連の測定された堆積および対応するＱからなる。このアプローチは、補間誤差を低減する。表３において、Ｑを用いたワックス堆積の推定（１．３１ｇ）は、１．１９ｇの実際の堆積よりわずかに大きい。しかしながら、金属質量損失における誤差は、金属質量損失に対して、堆積に枝部形状が比較的影響しないために、比較的小さい。この例は、枝部全体を覆う堆積がある状態で金属損失を測定する実行可能性を実証する。
【００４０】
より多量の金属質量損失を伴う一般化されたケースについて、Ｑと堆積との間の関数関係が、前述の例より複雑になる可能性がある。まだ観察されていないが、金属損失がまた、（スケール堆積のない）金属質量損失に応じて、その初期レベルの減少を結果としてもたらすケースがあり得る。Ｑ、振幅および共振周波数の値を知っても、それが、質量損失および堆積に必ずしも一意にマッピングされない場合があることが理解される。しかしながら、これらのパラメータを連続的に記録することによって、金属質量損失を追跡することができる。金属質量損失を知ることによって、堆積を推定するステップ２〜４を用いて一意のマッピングが提供される。振幅、Ｑおよび周波数の値だけでなく、またこれらの値に到達するために取られる経路を知ることが必要である。腐食スケールの剥離または侵食をもたらす用途があり得ることもまた予想すべきである。その状態は、Ｑの増加が伴う、共振周波数の急速な増加によって識別可能であろう。数学的には、上記の方程式が当てはまるが、しかし金属質量損失を説明するために次のように修正すべきである。
Δｆ堆積＝｜Ｇ（Ｑ，Δ質量）｜
【００４１】
上に概説した測定値によって、実際の試験流体における別の音叉（音叉２）の腐食を推定するテンプレートが提供される。試験状態が、堆積のない腐食性の場合には、ステップ２で確立された共振周波数の尺度は、音叉２を用いて腐食を推定するのに十分である。音叉２を用いる腐食は、ステップ２中に確立された「ミル／Ｈｚ」を用いることによって予測される。金属質量損失と共振周波数との間の関数関係が非線形の場合には、この比率は、金属損失に応じて変化する。この関数関係は、（図１−ｂにおける例示的な音叉１および音叉２のように）同様に設計された音叉に対しては類似しているが、場合によりある一定量だけずれることが観察された。試験は、所与の商用構造について、絶対的な共振パラメータに関する装置ごとのいくらかの変動を示したが、共振パラメータは、音叉１に関して測定された特性を、次の音叉振動子に対して変換または推測するためには十分に類似している。
【００４２】
堆積および金属質量損失の状態は、共振周波数における減少が伴うＱの減少によって認識される。共振周波数およびＱを連続的に記録することによって、試験状態を、ステップ２〜４で確立された基準状態にマッピングすることが可能である。
【００４３】
プロセスストリームにおける腐食センサの向き
図２および３に示すように、いくつかの枝部形状は、完全には対称的でない。従って、プロセス流れに対する枝部の向きは、重要な結果をもたらす。極端な場合には、向きは、枝部表面積に対する流れの影響を最大限または最小限にする可能性がある。図９に示すように、金属損失が最大であるのは、枝部の向きが、最大量の表面積が流れに直角になるような場合である。金属損失は、最小量の表面積が流れに直角な場合に、最小限になる。この現象を用いて、プロセス配管および容器に典型的に見出される様々な幾何学的不連続をシミュレートするように、金属損失センサを調整することができる。
【００４４】
金属損失率の計算
金属損失量を測定するための手順が考案された。更に、金属損失量は、付着物およびスケール堆積から独立して決定することができる。一定のストリーム動作状態の場合に対して、腐食率と呼ばれることもある金属損失率は、既に提供された情報から容易に計算することができる。その計算は、金属損失センサが対象プロセスストリームに曝された対応時間で増分金属損失量を除算する。計算は、センサの寿命にわたって行われ、「長期」腐食率を示すか、または別個の測定値間で行って、特定の曝露期間中の「短期」の比率を提供することができる。小さなプロセス変動によるノイズの影響を最小限にするために、腐食率を計算するための好ましいアプローチは、測定された共振周波数における統計的な回帰傾斜を時間に応じて計算することである。
【００４５】
金属損失センサの用途
金属損失センサの２つの主要な用途がある。１つの用途は、圧力バウンダリ（例えばパイプ、容器等）における残りの金属量を推定することである。典型的には、圧力バウンダリにおける最も薄い壁の厚さを知ることが望ましい。この情報は、圧力バウンダリからの製品漏れを防ぐ適切な処置を講ずることが必要であるという情報を、プロセスユニットのオペレータに提供する。圧力バウンダリのこのエンドポイントは、交換限界と呼んでもよい。本発明で説明する較正手順を用いれば、金属損失振動子から定量化可能な金属損失の量は、圧力バウンダリにおける金属損失の指標として用いることができる。第２の用途は、圧力バウンダリが、いつその交換限界に達するかに関する予測変数として金属損失率を用いることであり、更に、圧力バウンダリの直接検査を促すことができる。これらの両方の用途のために、オペレータは、プロセスストリームの流れに直角になるセンサ面積を最大限にするセンサの向きを選択することによって、最大の金属損失または金属損失率を控えめに推定することができる。圧力バウンダリの交換限界の測定に加えて、金属損失センサ自体の交換限界を画定することが可能である。
【００４６】
最大金属損失または最大金属損失率の測定の代替は、最小率および最大率の両方を測定することである。このアプローチは、使用圧力バウンダリにおける金属損失の予想される極値に関する情報をジオメトリに応じてオペレータに提供する。例として、オペレータは、低乱流の真っ直ぐなパイプ部分における、または乱流がより高いと予想されるパイプエルボにおける金属損失に関する情報を有することができる。典型的には、腐食および侵食は、乱流の増加を伴うパイプ位置でより高い。この用途は、異なるジオメトリを備えた２つの金属損失センサを用いることによって達成することができる。形状ジオメトリは、流体力学を最大限に利用して、対象使用内の予想される金属損失率の適切な範囲を提供するように選択されるであろう。このアプローチは、金属損失流体力学の適切な範囲を実現するために対象使用において正確な物理的配置の選択を必要とする従来の腐食プローブに勝る利点を有する。
【００４７】
図１１は、腐食性流体が、５５０°Ｆで動作するオートクレーブに注入される例を示す。周囲温度の流体が、共振周波数に短期的な影響をもたらすが、共振周波数に対する長期的な対応する影響はない。この場合に、共振器は、非腐食性枝部先端および腐食性枝部基部を備えた音叉装置である。周波数減少が予想されたが、何も観察されなかった。音叉がオートクレーブから取り出されたときに、腐食性枝部基部エリアを覆う炭素質堆積物が形成されていたことが観察された。炭素質堆積物を除去した後で、曝露前および曝露後の質量測定値によって、腐食性曝露中に鋼質量損失がなかったことが確認された。炭素質堆積物が、いかなる質量損失からも腐食性枝部基部を保護した。音叉装置は、設計されたように動作した。即ち、堆積物による周波数変化はなかった。対照的に、図１２は、温度が４５０°Ｆに低下された以外は同じオートクレーブにおける同じ音叉および異なる腐食性流体を用いた結果を示す。これらの低減された温度状態の下では、コーキングの傾向は、低減される。図１２は、音叉枝部からの測定された質量減少に関連する周波数減少を実証する。
【００４８】
参考文献
１．  Ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｄ．  Ｃｏｏｋ，  Ｄａｖｉｄ  Ｓ．  Ｍａｌｋｕｓ  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｅ．  Ｐｌｅｓｈａ．  Ｆｏｕｒｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ
２．  Ｔｈｅ  Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ．  Ｖｏｌ．  Ｉ．  Ｂａｓｉｃ  Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｏｂｌｅｍｓ．  Ｌｏｎｄｏｎ：    ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，  １９８９．  ６４８  ｐ．  Ｖｏｌ．  ２．  Ｓｏｌｉｄ  ａｎｄ  ｆｌｕｉｄ  ｍｅｃｈａｎｉｃｓ：    Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒｉｔｙ．  Ｌｏｎｄｏｎ：  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，  １９９１．  ８０７  ｐ．  ［Ｓｃｈｏｏｌ  ｏｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗａｌｅｓ．  Ｓｗａｎｓｅａ，  Ｗａｌｅｓ］  ５ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｉｎ  ２０００
３．  Ｓｈｏｃｋ  ａｎｄ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，  Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｂｏｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙ  
４．  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｈｏｃｋ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，  Ｊｅｎｓ  Ｔｒａｍｐｅ  Ｂｒｏｃｈ，  Ｂｒｕｅｌ  ＆  Ｋｊａｅｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｋ．  Ｌａｒｓｅｎ  ＆  Ｓｏｎ，  Ｓｅｂｏｒｇ，  Ｄｅｎｍａｒｋ．
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１−ａ】本発明の二重音叉の実施形態の概略図を示す。
【図１−ｂ】２つの似ているが同一ではない音叉による、質量損失に対する周波数変化を示す。
【図２】データを収集するために用いられる商用音叉（音叉Ａとして示す）の平面図を示す。
【図３】データを収集するために用いられる商用音叉（音叉Ｂとして示す）の平面図を示す。
【図４−ａ】音叉Ａの枝部基部における堆積および質量損失の影響を、枝部先端における影響と区別する。
【図４−ｂ】音叉Ａの基部における金属損失および堆積に対して直接的な感度比較を行う。
【図５】音叉Ｂの枝部基部における音叉枝部全体にわたる堆積および質量損失の影響を示す。
【図６−ａ】０．２５ｇに等しい金属質量損失を伴う音叉Ｂの枝部および振動板における堆積の、Ｑと周波数ｆにおける相対変化とに対する影響を示す。
【図６−ｂ】堆積に関して共振周波数およびＱの絶対的な影響を示す。
【図７】音叉ＡおよびＢの枝部基部における質量損失によるＱの変化を示す。
【図８】実験結果と有限要素解析との間の比較を示す。
【図９】衝突角度に応じた腐食率を示す。
【図１０】別の音叉である音叉Ｃの共振周波数およびＱに対する温度の影響を示す。
【図１１】プローブ共振周波数が、同時の炭素質堆積を伴う腐食環境において一定のままだったケースを示す。
【図１２】図１１と同じ装置だが、腐食性流体が共振周波数に影響を与える環境における装置を示す。
【図１３】堆積材料の影響を最小限にしてパドル形状を最適化するために、有限要素解析（ＦＥＡ）をどのように用いることができるかを示す。
【図１−ａ】
2009528543.tif 000006
【図１−ｂ】
2009528543.tif 000007
【図２】
2009528543.tif 000008
【図３】
2009528543.tif 000009
【図４−ａ】
2009528543.tif 000010
【図４−ｂ】
2009528543.tif 000011
【図５】
2009528543.tif 000012
【図６−ａ】
2009528543.tif 000013
【図６−ｂ】
2009528543.tif 000014
【図７】
2009528543.tif 000015
【図８】
2009528543.tif 000016
【図９】
2009528543.tif 000017
【図１０】
2009528543.tif 000018
【図１１】
2009528543.tif 000019
【図１２】
2009528543.tif 000020
【図１３】
2009528543.tif 000021
【国際調査報告】
2009528543.tif 000022