(57)【要約】【課題】配管への取り付け位置によらず精度良く流量を検出できる流量検出装置を提供することである。【解決手段】上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとしてデータ記憶部１１に記憶しておき、計測演算手段１３は上流側配管系統の複数の計測データの時間平均値を算出し時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差を算出する。データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差が統計的に一致する解析データを選定する。流量補正係数算出手段１６はデータ比較処理手段１５で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する。【選択図】    図１
2004251695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の流れを計測するために取り付けられた複数の計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置において、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとして記憶したデータ記憶部と、上流側配管体系の計測条件を設定する条件設定部と、前記条件設定部で設定された計測条件に対応する解析データを前記データ記憶部から取り出すデータ取り出し手段と、上流側配管系統の複数の計測データの時間平均値を算出し時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差を算出する計測演算手段と、前記データ取り出し手段で取り出された解析データのうち前記計測演算手段で時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定するデータ比較処理手段と、前記データ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する流量補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
配管内の流れを計測するために取り付けられた複数の計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置において、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとして記憶したデータ記憶部と、上流側配管体系の計測条件を設定する条件設定部と、前記条件設定部で設定された計測条件に対応する解析データを前記データ記憶部から取り出すデータ取り出し手段と、上流側配管系統の複数の計測データの時間平均値を算出し時間平均化された計測データ群の平均値を算出する計測演算手段と、前記データ取り出し手段で取り出された解析データのうち前記計測演算手段で時間平均化された計測データ群の平均値に解析データの平均値が最も近い解析データを選定するデータ比較処理手段と、前記データ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する流量補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項３】
前記データ比較処理手段は、時間平均化された計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れが一致する複数の解析データ群を選定し、前記流量補正係数算出手段に代えて、計測体系の流量に対する流量補正曲線を算出する流量補正曲線算出手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の流量計測装置。
【請求項４】
配管内に設置された整流器の後流に配管内の流れを計測するために取り付けられた単一の計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置において、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとして記憶したデータ記憶部と、整流器を含む上流側配管体系の計測条件を設定する条件設定部と、前記条件設定部で設定された計測条件に対応する解析データを前記データ記憶部から取り出すデータ取り出し手段と、上流側配管系統の単一の計測データの時間変動の平均値および標準偏差を算出する計測演算手段と、前記データ取り出し手段で取り出された解析データのうち前記計測演算手段で算出された単一の計測データの平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定するデータ比較処理手段と、前記データ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する流量補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項５】
配管内に設置された整流器の後流に配管内の流れを計測するために取り付けられた単一の計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置において、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとして記憶したデータ記憶部と、整流器を含む上流側配管体系の計測条件を設定する条件設定部と、前記条件設定部で設定された計測条件に対応する解析データを前記データ記憶部から取り出すデータ取り出し手段と、上流側配管系統の単一の計測データの時間変動の平均値を算出する計測演算手段と、前記データ取り出し手段で取り出された解析データのうち前記計測演算手段で算出された単一の計測データの時間変動の平均値に解析データの平均値が最も近い解析データを選定するデータ比較処理手段と、前記データ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する流量補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項６】
前記データ比較処理手段は、単一の計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れが一致する複数の解析データ群を選定し、前記流量補正係数算出手段に代えて、計測体系の流量に対する流量補正曲線を算出する流量補正曲線算出手段を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の流量計測装置。
【請求項７】
前記計測演算手段は、配管内に流れ方向に沿って配置された複数の計測プローブの時間変動平均値の標準偏差によって配管内流れの整流状態を求め、前記データ取り出し手段は、前記計測演算手段で判定された整流状態によって分類された流量に対応する解析データを取り出すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の流量計測装置。
【請求項８】
配管内の流れを計測するために配管外径に流れと非接触式に取り付けられた流量計の線平均化された指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置において、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとして記憶したデータ記憶部と、上流側配管体系の計測条件を設定する条件設定部と、前記条件設定部で設定された計測条件に対応する解析データを前記データ記憶部から取り出すデータ取り出し手段と、上流側配管系統の複数の線平均化された計測データを算出し前記計測データの平均値および標準偏差を算出する計測演算手段と、前記データ取り出し手段で取り出された解析データのうち前記計測演算手段で算出された計測データの平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定するデータ比較処理手段と、前記データ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する流量補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＪＩＳ規格外の大口径配管の流れを計測するために取り付けられる流量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実機プラントにＪＩＳ規格外の大口径配管体系の流量を計測する必要がある場合、実スケールあるいは縮尺スケールの配管体系における実流試験を実施することが多い。まず、実機プラント配管体系の設計を行い、その実機プラント配管体系の設計が決まった後に実流試験配管体系の設計・製作を行う。実流試験配管体系は、実スケールで実流試験を行う場合は実機プラント配管体系と同寸法の配管形状となり、縮尺スケールで実流試験を行う場合は流れが相似となるように配管形状および試験条件を決定する。
【０００３】
このとき、どちらの場合でも流量計測位置の流れに影響を与える上流側配管の長さを適当に決定することが重要になる。これは流体の流れが整流された状態で流量計測を行うためである。例えば、流量計測位置の上流側に１段のベンド配管があれば、ベンド後流の配管内流れは１対の双子渦が形成されることが知られている。ベンド角度によっても流れ状態は異なる。流量計測位置の上流側に２段のベンド配管がある場合には、その２つのベンド配管の相対位置によって同一平面上にある平面２段エルボ、同一平面上にない空間２段エルボに分かれる。平面２段エルボでは、１段エルボが連続的につながっている構成で１段エルボとは違う双子渦が形成される。一方、空間２段エルボでは配管断面内に旋回流が発生する。
【０００４】
実流試験においては、試験流量を設定し、流量計の指示値を必要に応じて時間平均し、流量計の指示値を試験設定流量に換算する流量補正係数を決定する。流量計の取り付け位置が異なる場合は、同試験体系を用いて実流試験を繰り返す。流量計が同じでも別配管体系に取りつける場合、特に流量計の上流側の配管体系の流れへの影響が無視できない場合には実流試験モデルの設計・製作から同様の手順を経て流量補正係数を求める。
【０００５】
流量補正係数は流量計の指示値を試験設定流量に換算するものであるので、流量補正係数に誤差があると測定精度が低下する。そこで、計測範囲の全域にわたり流量補正係数の変化を低減して計測精度を高めたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献等１】
特開２００２−１４８０８８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のＪＩＳ規格外の大口径配管の流れを計測するために取り付けられた流量計においては、配管設置スペースのコンパクト化により流量計の取り付け位置の上流側の直管長さが短い場合が多く、流量計測装置の取り付け位置において配管内の流れが十分に発達していない場合があるので、流量計測精度が低下するだけでなく流量補正係数を求めるために配管体系ごとに実流試験を実施しなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、配管への取り付け位置によらず精度良く流量を検出できる流量計測装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量計測装置は、配管内の流れを計測するために取り付けられた複数の計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出する流量計測装置であり、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データをデータベースとしてデータ記憶部に記憶しておき、計測演算手段は上流側配管系統の複数の計測データの時間平均値を算出し時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差（または平均値のみ）を算出する。データ取り出し手段は、条件設定部で設定された上流側配管体系の計測条件に対応する解析データをデータ記憶部から取り出し、データ比較処理手段は、データ取り出し手段で取り出された解析データのうち、計測演算手段で時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差（または平均値のみ）が統計的（または設定された許容値以内）に最も近い解析データを選定する。そして、流量補正係数算出手段はデータ比較処理手段で選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する。
【００１０】
また、複数の計測プローブに代えて単一の計測プローブで整流状態の計測データを計測する場合には、単一の計測データの平均値および標準偏差（または平均値のみ）が統計的（または設定された許容値以内）に最も近い解析データを選定し、その選定された解析データに基づいて計測体系の流量補正係数を算出する。
【００１１】
また、複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れが一致する複数の解析データ群を選定し、流量補正係数に代えて計測体系の流量に対する流量補正曲線を算出する。
【００１２】
また、配管内に流れ方向に沿って配置された複数の計測プローブの時間変動平均値の標準偏差によって配管内流れの整流状態を判定し，整流状態によって分類された流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データから、計測データとの流れの一致性を評価するための解析データを選定する。
【００１３】
また、配管内の流れを計測するために配管外径に流れと非接触式に取り付けられた流量計測器の場合にも同様に、その線平均化された計測データおよび解析データに基づいて流量補正係数を算出し、その線平均化された計測データに流量補正係数を乗じて流量を算出する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第１の実施の形態は、実流試験によって複数の計測プローブの指示値の流量補正係数を求める必要があるような大口径配管の流量値を算出する場合のものである。
【００１５】
データ記憶部１１には、３次元数値解析による複数の解析データからなる３次元流れ解析によるデータベースが記憶されている。この３次元流れ解析によるデータベースは、流量計測装置を取り付ける位置より上流側の配管体系を数値モデル化し、流量をパラメータとした３次元流れ解析により作成される。すなわち、事前に様々な上流側配管体系を模擬した数値モデルを作成し、流量をパラメータとした３次元流れ解析を実施し、各々の配管体系ごとに分類されて構成されている。
【００１６】
条件設定部１２は、実流試験の際に流量計測装置を取り付ける位置から見た上流側配管体系の計測条件を設定するものであり、流体の種類や計測位置などの計測条件データ、弁、エルボ、分岐、合流などの流量計測装置の上流側配管体系データが入力される。
【００１７】
計測演算手段１３は、配管に取り付けられた複数の計測プローブで計測された計測データの時間平均値を算出し、その時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差を算出するものである。すなわち、流体の圧力や流速などの複数の配管内流れの計測を行い、その複数の各々の計測データの時間平均を算出し、時間平均された計測データ群の平均値および標準偏差を算出する。
【００１８】
例えば、計測プローブが４個の場合には、図２に示すように、４個の時間平均された計測データ群が得られるが、計測データ群の入力は、時間平均処理され、時間平均化された計測データ群は平均値および標準偏差が算出される。この時間平均された４個の計測データ群の平均値および標準偏差を算出する。
【００１９】
データ取り出し手段１４は、条件設定部１２で設定された上流側配管体系の計測条件に基づき、データ記憶部１１からその計測条件に対応する配管体系の解析データ群を取り出す。
【００２０】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定するものである。
【００２１】
データ比較処理手段１５は、計測データ群の平均値μｍ、標準偏差σｍ、データ数Ｎｍと、解析データ群のうちの一つの解析データｉの平均値μｓｉ、標準偏差σｓｉ、データ数Ｎｓｉから次の統計データを算出する。
【００２２】
【数１】
2004251695.tif 000003
このとき、（３）式で求められる統計量Ｚが小さい方が計測データ群と解析データの平均値および標準偏差が統計的に近い。したがって統計量Ｚが最も小さくなる解析データを選択することにより統計的に最も近い解析データを選定することができる。そこで、解析データ群の次の解析データｋについて（１）式から（３）式の計算を行いＺｋを求め、ＺｉとＺｋとを比較し値の小さい方を選択する。次に、この選択した解析データと次の解析データについてＺを比較し小さい方の解析データの選択を繰り返す。そして、すべての解析データについて比較して、最終的にもっとも統計量Ｚの小さな解析データを選定する。これにより解析データ群の内から最も統計的に近い解析データが選択される。
【００２３】
このとき、解析データの平均値、標準偏差、データ数については、データ比較処理手段１５で算出するようにしても良いが、予め計算しておきデータ記憶部１１に記憶させておいても良い。
【００２４】
流量補正係数算出手段１６は、データ比較処理手段１５で選定された解析データ群の設定流量を用いて、計測データから流量へ換算する流量補正係数を算出する。これにより、実際のプラントの適用においては、計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出することになる。
【００２５】
第１の実施の形態によれば、複数の計測データの時間平均値を算出し、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数個の解析データから、配管系統が一致し平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定し、計測体系の流量補正係数を算出するので、同形状配管の流量計測装置の取り付け位置の違いによる流量補正係数への影響を３次元流れ解析分布から評価することができる。また、流量補正係数を算出するための実流試験回数を減らすことができ低コスト化につながる。さらに、３次元流れ解析においては配管内の整流されていない箇所の分布を把握することができるので、整流されていない場所に流量計測装置を取りつけることが可能となり配管体系のコンパクト化につながる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、計測演算手段１３は時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差に代えて、時間平均化された計測データ群の平均値を算出し、データ比較処理手段１５はデータ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群の平均値に解析データの平均値が最も近い解析データを選定するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２７】
計測演算手段１３は、配管に取り付けられた複数の計測プローブで計測された計測データの時間平均値を算出し、その時間平均化された計測データ群の平均値を算出する。
【００２８】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群の平均値に解析データの平均値が最も近い解析データを選定する。
【００２９】
データ比較処理手段１５は、計測データ群の平均値μｍ、データ数Ｎｍと、解析データ群のうちの一つの解析データｉの平均値μｓｉ、データ数Ｎｓｉから、前述の（１）式を用いてデータμｉを算出する。
【００３０】
このとき、（１）式で求められるデータμｉが小さい方が計測データ群と解析データの平均値に近い。したがってデータμｉが最も小さくなる解析データを選択することにより最も近い解析データを選定することができる。そこで、解析データ群の次の解析データｋについて（１）式の計算を行いデータμｋを求め、μｉとμｋとを比較し値の小さい方を選択する。次に、この選択した解析データと次の解析データについてμを比較し小さい方の解析データの選択を繰り返す。そして、すべての解析データについて比較して、最終的にもっともデータμｉの小さな解析データを選定する。これにより解析データ群の内から最も近い解析データが選択される。
【００３１】
このとき、解析データの平均値、データ数については、データ比較手段１５で算出するようにしても良いが、予め計算しておきデータ記憶部１１に記憶させておいても良い。
【００３２】
第２の実施の形態によれば、複数の計測データの時間平均値を算出し、上流側配管体系を数値モデル化し流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データから、配管体型が一致しデータの平均値が最も近い解析データを選定するので、解析データの選定基準が簡素化でき、第１の実施の形態と同等の効果が得られる。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、データ比較処理手段１５は、時間平均化された計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れが一致する複数の解析データ群を選定するようにしたものであり、それに伴い、流量補正係数算出手段１６に代えて、計測体系の流量に対する流量補正曲線を算出する流量補正曲線算出手段１７を設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３４】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定する。
【００３５】
そして、設定流量評価数が可変流量条件数に一致したか否かを判定し、一致していない場合には予め定めた設定流量変化を与え、その設定流量変化に伴いデータ取り出し手段１４への条件設定および３次元流れ解析データの許容差の設定を変化させる。これにより、実機プラントが可変流量範囲で運転される場合において、設定流量を実機プラントの可変流量範囲で変化させたときの複数の解析データを選定する。流量補正曲線算出手段１７は、データ比較処理手段１５で選定された設定流量が変化した複数の解析データから、計測データから流量へ換算する流量補正曲線を算出する。
【００３６】
以上の説明では、時間平均化された計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れがそれぞれ統計的に最も近い複数の解析データ群を選定するようにしたが、時間平均化された計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲で流れがそれぞれ平均値が最も近い複数の解析データ群を選定するようにしても良い。
【００３７】
第３の実施の形態によれば、時間平均化された計測データと複数の流量条件に対して流れが統計的に最も近い複数の解析データ群を選定し、計測体系の流量に対する補正曲線を算出するので、実機プラントが可変流量範囲で運転される場合においても、流量補正曲線により適正に流量補正ができる。
【００３８】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、実流試験によって単一の計測プローブの指示値の流量補正係数を求める場合のものである。
【００３９】
データ記憶部１１には、３次元数値解析による複数の解析データからなる３次元流れ解析によるデータベースが記憶されている。この３次元流れ解析によるデータベースは、流量計測装置を取り付ける位置より上流側の配管体系を数値モデル化し、流量をパラメータとした３次元流れ解析により作成される。この第４の実施の形態では、配管内に設置された整流器の後流に単一の計測プローブを取り付ける場合を想定しているので、上流側配管体系に整流器を含む場合である。すなわち、３次元流れ解析によるデータベースは、事前に整流器を含む様々な上流側配管体系を模擬した数値モデルを作成し、流量をパラメータとした３次元流れ解析を実施し、各々の配管体系ごとに分類されて構成されている。
【００４０】
条件設定部１２は、実流試験の際に流量計測装置を取り付ける位置から見た上流側配管体系の計測条件を設定するものであり、流体の種類や計測位置などの計測条件データ、整流器タイプの示すデータが入力される。
【００４１】
計測演算手段１３は、配管に取り付けられた単一の計測プローブで計測された計測データの一定時間内での変動を算出し、その時間変動する計測データの平均値および標準偏差を算出する。
【００４２】
データ取り出し手段１４は、条件設定部１２で設定された上流側配管体系の計測条件に基づき、その計測条件に対応する配管体系の解析データ群を取り出す。ここで取り出された解析データは整流状態の解析データである。
【００４３】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された整流状態の解析データのうち、計測演算手段１３で算出された時間変動する計測データの平均値および標準偏差が統計的に最も近い解析データを選定する。すなわち、第１の実施の形態と同様に、統計量Ｚを算出し、統計量Ｚが最も小さくなる解析データを選択することにより統計的に最も近い解析データを選定する。
【００４４】
流量補正係数算出手段１６は、データ比較処理手段１５で選定された解析データ群の設定流量を用いて、計測データから流量へ換算する流量補正係数を算出する。これにより、実際のプラントの適用においては、計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出することになる。
【００４５】
第４の実施の形態によれば、整流器を含む上流側配管体系に対して事前にデータベース化された３次元流れ解析データから、単一の計測データと適合するような計測プローブの取り付け位置の解析データを選定するので、整流器が配置された同形状配管の流量計測装置の取り付け位置の違いによる流量補正係数への影響を３次元流れ解析分布から評価することができる。また、流量補正係数を算出するための実流試験回数を減らすことができるため低コスト化につながる。
【００４６】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図６は本発明の第５の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第５の実施の形態は、図５に示した第４の実施の形態に対し、計測演算手段１３は時間変動する単一の計測データの平均値および標準偏差に代えて、時間変動する単一の計測データの平均値を算出し、データ比較処理手段１５はデータ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で算出された時間変動する単一の計測データの平均値に最も解析データの平均値が近い解析データを選定するようにしたものである。図５と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４７】
計測演算手段１３は、配管に取り付けられた単一の計測プローブで計測された計測データの一定時間内での変動を算出し、その時間変動する計測データの平均値を算出する。
【００４８】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された整流状態の解析データのうち、計測演算手段１３で算出された時間変動する計測データの平均値に最も解析データの平均値が近い解析データを選定する。すなわち、第２の実施の形態と同様に、計測データの平均値と解析データの平均値とが最も小さくなる解析データを選択することにより最も近い解析データを選定する。
【００４９】
第５の実施の形態によれば、単一の計測データの時間変動の平均値と変動変位を算出し、流量および計測プローブの整流器を含む上流側配管体系をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データから、計測データに適合する解析データを選定するので、解析データの選定基準が簡素化でき、第４の実施の形態と同等の効果が得られる。
【００５０】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図７は本発明の第６の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第６の実施の形態は、図６に示した第５の実施の形態に対し、データ比較処理手段１５は、単一の計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲でそれぞれ平均値が最も近い複数の解析データ群を選定するようにしたものであり、それに伴い、流量補正係数算出手段１６に代えて、計測体系の流量に対する流量補正曲線を算出する流量補正曲線算出手段１７を設けたものである。図６と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００５１】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された整流状態の解析データのうち、計測演算手段１３で算出された時間変動する計測データの平均値に解析データの平均値が最も近い解析データを選定する。
【００５２】
そして、設定流量評価数が可変流量条件数に一致したか否かを判定し、一致していない場合には予め定めた設定流量変化を与え、その設定流量変化に伴いデータ取り出し手段１４への条件設定および３次元流れ解析データの許容差の設定を変化させる。これにより、実機プラントが可変流量範囲で運転される場合において、設定流量を実機プラントの可変流量範囲で変化させたときの複数の解析データを選定する。流量補正曲線算出手段１７は、データ比較処理手段１５で選定された設定流量が変化した複数の解析データから、計測データから流量へ換算する流量補正曲線を算出する。
【００５３】
以上の説明では、単一の計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲でそれぞれ平均値が最も近い複数の解析データ群を選定するようにしたが、単一の計測データと複数の流量条件に対して可変流量範囲でそれぞれ統計的に最も近い複数の解析データ群を選定するようにしても良い。
【００５４】
第６の実施の形態によれば、時間変動する単一の計測データと複数の流量条件に対してそれぞれ平均値が最も近い複数の解析データ群を選定し、計測体系の流量に対する補正曲線を算出するので、実機プラントが可変流量範囲で運転される場合においても、流量補正曲線により適正に流量補正ができる。
【００５５】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図８は本発明の第７の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第７の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、計測演算手段１３は、配管内に流れ方向に沿って配置された複数の計測プローブの時間変動平均値の標準偏差によって配管内流れの整流状態を判定する機能が付加されており、データ取り出し手段１５は、計測演算手段１３で判定された整流状態によって分類された流量に対応する解析データを取り出すようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する記載は省略する。
【００５６】
データ記憶部１１の３次元流れ解析によるデータベースには、事前に様々な配管体系を模擬した数値モデルが作成され、流量をパラメータとした３次元流れ解析を実施して求められた解析データが整流状態および配管体系ごとに分類されて構成されている。
【００５７】
計測演算手段１３は、配管に取り付けられた複数の計測プローブで計測された計測データの時間平均値を算出し、その時間平均化された計測データ群の平均値および標準偏差を算出する。すなわち、流体の圧力や流速などの複数の配管内流れの計測を行い、その複数の各々の計測データの時間平均を算出し、時間平均された計測データ群の平均値および標準偏差を算出する。そして、計測データ群のバラツキの程度によって流れの整流状態が求められ、求められた整流状態がデータ取り出し手段１４に入力される。これにより、結果的に、計測データ群の整流状態は配管体系データの１つに加えられる。
【００５８】
データ取り出し手段１４は、条件設定部１２で設定された整流状態を含む上流側配管体系の計測条件に基づき、その計測条件に対応する整流状態および配管体系の解析データ群を取り出す。
【００５９】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データのうち、計測演算手段１３で時間平均化された計測データ群に統計的に最も近い解析データを選定する。すなわち、第１の実施の形態と同様に、統計量Ｚを算出し、統計量Ｚが最も小さくなる解析データを選択することにより統計的に最も近い解析データを選定する。
【００６０】
流量補正係数算出手段１６は、データ比較処理手段１５で選定された解析データ群の設定流量を用いて、計測データから流量へ換算する流量補正係数を算出する。これにより、実際のプラントの適用においては、計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出することになる。
【００６１】
以上の説明では、第１の実施の形態に対し、計測演算手段１３に整流状態を求める機能を持たせたが、第２の実施の形態または第３の実施の形態に対し、計測演算手段１３に整流状態を求める機能を持たせるようにしても良い。
【００６２】
第７の実施の形態によれば、配管内に流れ方向に沿って配置された複数の計測プローブの時間変動平均値の標準偏差によって配管内流れの整流状態を判定し、整流状態によって分類された流量をパラメータとした３次元数値解析による複数の解析データから、計測データに統計的に最も近い解析データを選定するようにしたので、整流状態の程度に応じて適切な流量補正係数を求めることができる。
【００６３】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図９は本発明の第８の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図である。この第８の実施の形態は、配管外径に流れと非接触式に取り付けられた流量計、例えば超音波流量計のように線平均化された指示値に対する流量補正係数を求める場合のものである。
【００６４】
データ記憶部１１には、３次元数値解析による複数の解析データからなる３次元流れ解析によるデータベースが記憶されている。この３次元流れ解析によるデータベースは、流量計測装置を取り付ける位置より上流側の配管体系を数値モデル化し、流量をパラメータとした３次元流れ解析により作成される。すなわち、事前に様々な上流側配管体系を模擬した数値モデルを作成し、流量をパラメータとした３次元流れ解析を実施し、各々の配管体系ごとに分類されて構成されている。
【００６５】
条件設定部１２は、実流試験の際に流量計測装置を取り付ける位置から見た上流側配管体系の計測条件を設定するものであり、流体の種類や計測位置などの計測条件データ、弁、エルボ、分岐、合流などの流量計測装置の上流側配管体系データが入力される。
【００６６】
計測演算手段１３は、配管内流れの線平均化された計測データの時間変動を算出し、その変動する計測データの平均値および標準偏差を算出する。データ取り出し手段１４は、条件設定部１２で設定された上流側配管体系の計測条件に基づき、その計測条件に対応する配管体系の解析データ群を取り出す。
【００６７】
データ比較処理手段１５は、データ取り出し手段１４で取り出された解析データに対し計測原理に従った線平均化処理をし、計測演算手段１３で線平均化された計測データ群の平均値および標準偏差が統計的に一致する解析データを選定する。すなわち、第１の実施の形態と同様に、統計量Ｚを算出し、統計量Ｚが最も小さくなる解析データを選択することにより統計的に最も近い解析データを選定する。
【００６８】
流量補正係数算出手段１６は、データ比較処理手段１５で選定された解析データ群の設定流量を用いて、計測データから流量へ換算する流量補正係数を算出する。これにより、実際のプラントの適用においては、計測プローブの指示値に流量補正係数を乗じて流量を算出することになる。
【００６９】
第８の実施の形態によれば、非接触式の流量計に対しては、複数の線平均化された計測データ群と一致するような流量計の取り付け位置の線平均化された解析データ群を選定するので、同形状配管の流量計の取り付け位置の違いによる流量補正係数への影響を３次元流れ解析分布から評価することができる。これにより、流量補正係数を算出するための実流試験回数を減らすことができるため低コスト化につながる。また、３次元流れ解析においては配管内の整流されていない箇所の分布を把握することができるため、整流されていない場所に流量計を取りつけることが可能となり配管体系のコンパクト化につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における４個の計測プローブで計測した計測データの一例を示す波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る流量計測装置のブロック構成図。
【符号の説明】
１１…データ記憶部、１２…条件設定部、１３…計測演算手段、１４…データ取り出し手段、１５…データ比較処理手段、１６…流量補正係数算出手段、１７…流量補正曲線算出手段
【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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