(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相流体及び液相流体の気液二相流体が所定方向に流れる配管内のモニタリングシステムであって、
略横設された前記配管の底部外面に配設され、上方に向けて超音波を発射する超音波送信手段と、
前記所定方向における前記超音波送信手段よりも下流の配管の底部外面に、該所定方向に沿って順に配置され、前記液相流体の液面で反射された前記超音波の反射波を受信する複数の超音波受信手段と、
前記超音波が発射されてから反射波が受信されるまでの経過時間を計測して前記液相流体の液位を算出する液相液位算出手段と、
前記複数の超音波受信手段の検出値に基づいて、該複数の超音波受信手段のうちから前記反射波を受信した超音波受信手段を特定する受信位置特定手段と、
前記液相流体の液位、前記経過時間及び前記反射波を受信した超音波受信手段の位置に基づいて、該液相流体の流速を算出する液相流速算出手段と、
を備えた配管内のモニタリングシステム。
【請求項２】
前記気相流体の流速を算出するための情報を、前記所定方向における前記液位の検出位置と略同一位置で検出する検出手段と、
前記検出手段の高さ方向における検出位置を気相の高さ位置に合わせる調整手段と、
前記検出手段による検出値に基づいて気相流体の流速を算出する気相流速算出手段と、をさらに備え、
前記調整手段は、前記液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記検出手段の高さ方向における検出位置を調整する請求項１に記載の配管内のモニタリングシステム。
【請求項３】
前記検出手段は、前記配管内に配設された渦発生体、該渦発生体によって気相内に発生した渦を検出する渦検出センサを含み、
前記調整手段は、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記渦発生体が前記気相内に含まれるように、該渦発生体を上下方向に移動させる請求項２に記載の配管内のモニタリングシステム。
【請求項４】
前記液相流体の液位の比較値を予め記憶する記憶手段と、
前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位と前記比較値とを対比し、対比結果に基づいて配管内の異常状態を判定する判定手段と、をさらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の配管内のモニタリングシステム。
【請求項５】
前記気相流体は蒸気を含み、また前記液相流体は前記蒸気が凝縮したドレンを含み、
前記比較値は、前記超音波送信手段よりも前記所定方向の上流で前記配管内のドレンを排出するスチームトラップと前記液位の検出位置との距離、及び、該スチームトラップと該液位の検出位置との間の配管の放熱量から予測される値である請求項４に記載の配管内のモニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、配管内のモニタリングシステムに関し、特に、気相流体及び液相流体の気液二相流体の流れる配管内の状態を監視するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
配管を通じて熱交換器等に蒸気を供給する蒸気プラント等では、蒸気の供給効率等を維持するためにプラントを構成する各種設備の保守点検作業が定期的に行われる。配管においては、配管内に発生するドレンの液位を超音波で検出する検出装置等を用いて配管内の状態も点検される（例えば、特許文献１参照）。このような検出装置は、例えば、配管の所定箇所に配設され、所定箇所におけるドレンの液位を検出する。その他、配管内の状態も点検では、配管内のドレンの流速（流量）を検出する装置等も使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドレンの滞留の有無等の配管内の各種情報は、上述したように各検出装置を用いて検出されるが、検出装置のそれぞれは基本的に配管の互いに異なる箇所に配設されている。したがって、各種情報を総合して配管内の状態を判断し難い場合もある。そのため、配管内の同一箇所において、できるだけ多くの配管内の情報を取得し、各種情報に基づいてより正確に配管内の状態を把握したいとの要望もある。
【０００５】
本願は、配管内の同一箇所において、複数種類の配管内の情報を取得することができるモニタリングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示する気相流体及び液相流体の気液二相流体が所定方向に流れる配管内のモニタリングシステムは、超音波送信手段、超音波受信手段、液相液位算出手段、受信位置特定手段、液相流速算出手段、表示手段を備える。超音波送信手段は、略横設された前記配管の底部外面に配設され、上方に向けて超音波を発射する。複数の超音波受信手段は、前記所定方向における前記超音波送信手段よりも下流の配管の底部外面に、該所定方向に沿って順に配置され、前記液相流体の液面で反射された前記超音波の反射波を受信する。液相液位算出手段は、前記超音波が発射されてから反射波が受信されるまでの経過時間を計測して前記液相流体の液位を算出する。受信位置特定手段は、前記複数の超音波受信手段の検出値に基づいて、該複数の超音波受信手段のうちから前記反射波を受信した超音波受信手段を特定する。液相流速算出手段は、前記液相流体の液位、前記経過時間及び前記反射波を受信した超音波受信手段の位置に基づいて、該液相流体の流速を算出する。
【０００７】
前記気相流体の流速を算出するための情報を、前記所定方向における前記液位の検出位置と略同一位置で検出する検出手段と、前記検出手段の高さ方向における検出位置を気相の高さ位置に合わせる調整手段と、前記検出手段による検出値に基づいて気相流体の流速を算出する気相流速算出手段と、をさらに備え、前記調整手段は、前記液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記検出手段の高さ方向における検出位置を調整するようにしてもよい。
【０００８】
前記検出手段は、前記配管内に配設された渦発生体、該渦発生体によって気相内に発生した渦を検出する渦検出センサを含み、前記調整手段は、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位に基づいて前記渦発生体が前記気相内に含まれるように、該渦発生体を上下方向に移動させるようにしてもよい。
【０００９】
前記液相流体の液位の比較値を予め記憶する記憶手段と、前記液相液位算出手段によって算出された液相流体の液位と前記比較値とを対比し、対比結果に基づいて配管内の異常状態を判定する判定手段と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
前記気相流体は蒸気を含み、また前記液相流体は前記蒸気が凝縮したドレンを含み、前記比較値は、前記超音波送信手段よりも前記所定方向の上流で前記配管内のドレンを排出するスチームトラップと前記液位の検出位置との距離、及び、該スチームトラップと該液位の検出位置との間の配管の放熱量から予測される値としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本願に開示するモニタリングシステムによれば、超音波送信手段及び複数の超音波受信手段によって、配管内の同一箇所において、液相流体の液位と流速とが算出される。したがって、同一箇所における配管内の複数種類の情報を取得することができる。これにより、保守点検の作業者等は、複数種類の情報に基づいて配管内の状態をより正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る配管内のモニタリングシステムの構成を示す図である。
【図２】超音波のドレン内の伝播経路を説明する説明図である。
【図３】実施例１に係るモニタリングシステムが実行するモニタリング処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例２に係る配管内のモニタリングシステムの構成を示す図である。
【図５】実施例３に係る配管内のモニタリングシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して本願にかかるモニタリングシステムについて説明する。なお、本願に開示するモニタリングシステムの構成は、実施形態に限定されるものではない。また、以下で説明するフローを構成する各種処理の順序は、処理内容に矛盾等が生じない範囲で順不同である。
【実施例１】
【００１４】
第１  配管内のモニタリングシステム１の構成
図１は、配管２内のモニタリングシステム１の構成を示す図である。図１は、配管２の断面を示す。この実施例では、蒸気プラントにおいて横設された配管（蒸気配管）２の所定箇所において、配管２内の状態を監視するモニタリングシステム１について説明する。
【００１５】
配管２内では、蒸気５０（気相流体）及び蒸気５０が相変化つまり凝縮したドレン５１（液相流体）の気液二相流体が所定方向である矢印Ａ方向に流れる。略横設された配管２においては、例えば、図１に示すように気相及び液相が上下の二層の状態（二相流）となる。
【００１６】
モニタリングシステム１は、超音波送受信部１０、渦流量検出部２０、本体装置３０等から構成されている。超音波送受信部１０は、超音波送信器１１及び複数の超音波受信器１２（１２Ａ〜１２Ｅ）等を備え、ドレン５１の液位を算出するべく超音波を発射してドレン５１の液面からの反射波を受信する。
【００１７】
超音波送信器（超音波送信手段）１１は、配管２の底部外面に配置され、鉛直上方から矢印Ａ方向に所定角度だけ傾斜させた斜め上方（矢印Ｂ方向）にインパルス状の超音波を発射する。複数の超音波受信器（超音波受信手段）１２は、超音波送信器１１よりも下流の配管２の底部外面において矢印Ａ方向に沿って順に所定間隔で配置され、超音波の反射波を受信する。なお、超音波は、鉛直上方に発射するようにしてもよい。
【００１８】
超音波送信器１１は、有線接続された本体装置３０（制御部３１）によって超音波の発射が制御される。また、複数の超音波受信器１２は、有線接続された本体装置３０（制御部３１）に検出値を送信する。なお、超音波送信器１１及び超音波受信器１２は、振動子（例えば、圧電セラミックス）等を用いて構成される一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
【００１９】
超音波送信器１１から矢印Ｂ方向に発射された超音波は、配管２の底部外面から底部内面に到達し、一部が配管２の底部内面で反射する。そして、残りの超音波のほとんどは、ドレン５１内を伝播して液面（ドレン５１と蒸気５０との境界面）で反射する。このドレン５１の液面で反射した反射波を複数の超音波受信器１２のいずれかが受信する。超音波受信器１２は、受信した反射波を電気信号（電圧）に変換して制御部３１に出力する。そして、制御部３１が、超音波を発射してから反射波を受信するまでの経過時間、反射波の受信位置等の情報に基づいて、ドレン５１の液位、流速及び流量（体積流量）を算出する。
【００２０】
ドレン５１の液位は、経過時間及び音速に基づいて一般的な手法で算出される。例えば、ドレン５１の液位は、ドレン下面から鉛直上方向に発射した超音波がドレン上面で反射して戻ってきた場合の経過時間及びそのときの超音波の速度に基づいて算出される。また、ドレン５１の流速は、ドレン５１の液位、経過時間及び反射波の受信位置に基づいて算出される。さらに、ドレン５１の流量は、ドレン５１の液位及び流速、配管２の径に基づいて一般的な手法で算出される。
【００２１】
次に、反射波の受信位置について図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照しつつ説明する。図２は、超音波のドレン内の伝播経路を説明する説明図である。例えば、ドレン５１の流速が０であった場合、図２（Ａ）に示すように、矢印Ｂ方向に発射された超音波Ｑは、液面Ｗ１〜Ｗ３において一定角度で反射し、反射波Ｑ′１〜Ｑ′３が底部内面へ到達する。すなわち、ドレン５１の液位によって反射波の底部内面への到達位置が変化する。
【００２２】
このような反射波を複数の超音波受信器１２で受信する場合、必ずしも反射波が一の超音波受信器１２だけに受信されず、複数の超音波受信器１２によって受信される場合もある。超音波は扇形に広がりながら伝播するためである。したがって、制御部３１は、複数の超音波受信器１２の検出値に基づいて、複数の超音波受信器１２のうちから反射波を受信した超音波受信器１２を特定する。例えば、同一タイミングにおいて電圧（音圧）の最も高い反射波を受信した超音波受信器１２を、反射波を受信した超音波受信器１２として特定し、この受信器１２の配設位置を反射波の受信位置とする。
【００２３】
また、超音波は、ドレン５１の流れにも影響される。すなわち、ドレン５１の流速によって反射波の底部内面への到達位置が変化する。例えば、ドレン５１の流速が所定値（＞０）であった場合、図２（Ｂ）に示すように、超音波Ｑは、矢印Ｂ方向に発射されるが、ドレン５１の矢印Ａ方向の流れの影響を受ける。そのため、図２（Ａ）と同じ液位Ｗ１であっても、流速が所定値の場合における反射波Ｑ′１の底部内面への到達位置は、流速が０の場合における反射波（一点鎖線）の底部内面への到達位置よりも下流にずれる（位相のずれ）。
【００２４】
上述したように、反射波の到達位置（受信位置）のずれは、超音波（反射波）がドレン５１の流れに影響を受けて発生する。また、反射波の受信位置のずれは、超音波が発射されて受信されるまでの間（経過時間）で生じたものであるので、例えば、反射波の受信位置のずれ量及び経過時間から算出した速度をドレン５１の流速とすることができる。
【００２５】
また、反射波の受信位置のずれ（ずれ量）は、基準位置と実際の反射波の受信位置との差分から算出することができる。基準位置は、ドレン５１の流速が０であった場合の反射波の受信位置である。ドレン５１の流速が０である場合の超音波の反射は一定角度であるので、この反射角と算出したドレン５１の液位とに基づいて算出することができる。反射角情報は、予め本体装置３０（記憶部３２）に記憶されている。また、受信位置は、図２（Ｂ）に示すように超音波送信器１１と各超音波受信器１２との距離Ｄ１〜Ｄ５で特定できる。距離Ｄ１〜Ｄ５を示す各距離情報は、予め本体装置（記憶部３２）に記憶されている。
【００２６】
例えば、図２（Ｂ）に示す超音波Ｑの場合、流速が０の場合における反射波の受信位置は、超音波送信器１１から距離ＤＤだけ離れた位置と算出される。そして、実際の反射波Ｑ′１は超音波受信器１２Ｄで受信される。したがって、受信位置のずれ量は、距離Ｄ５−距離ＤＤとなる。
【００２７】
渦流量検出部２０は、検出部２１、変換器２２及び駆動部２３等を備え、気相流体（蒸気５０）の流速（体積流量）を算出する。検出部（検出手段）２１は、渦発生体２４及び渦検出センサ２５を有し、ドレン５１の液位等の検出位置と矢印Ａ方向の同一位置における気相流体（蒸気５０）中の渦を検出する。なお、検出位置は、略同一であればよい。渦発生体２４は、例えば三角柱であり、蒸気５０中に渦（カルマン渦）を発生させる。渦検出センサ２５は、例えば圧電素子であり、発生した渦を検出する。渦検出センサ２５は、変換器２２に接続される。
【００２８】
変換器（気相流速算出手段）２２は、ＣＰＵ等から構成され、渦検出センサ２５の検出値に基づいて渦周波数を計測し、渦周波数及び配管２の径などに基づいて蒸気５０の流速を算出する。また、変換器２２は、算出した蒸気５０の流速を本体装置３０（制御部３１）に送信する。制御部３１は、受信した蒸気５０の流速、配管２の径及び算出したドレン５１の液位に基づいて、一般的な手法を用いて蒸気消費量を算出する。なお、発生させた渦（周波数）を検出して流速を算出する検出部２１及び変換器２２等の構成は、一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
【００２９】
駆動部２３は、配管２の上部外面に配置され、渦発生体２４を上下方向に移動可能に支持する。例えば、駆動部２３は、ステッピングモータ、ラックアンドピニオン機構等を有し、ステッピングモータの駆動によって、ピニオンとして機能する渦発生体２４を上下方向に移動させる。したがって、ドレン５１の液位が変化しても、渦発生体２４が気相内に含まれるように調整することができる。これにより渦発生体２４が液相内にも含まれてドレン５１にも渦が発生し、渦検出センサ２５の精度が低下するのを防止することができる。また、駆動部２３は、有線接続された本体装置３０（制御部３１）によって駆動が制御される。したがって、駆動部２３及び本体装置３０の制御部３１が、本願の調整手段に相当する。
【００３０】
本体装置３０は、制御部３１、記憶部３２、操作部３３及び表示部３４等を備え、配管２内のドレン５１の液位、流速、流量、及び、蒸気５０の流速、消費量等の各種情報を算出及び表示する。本体装置３０は、例えば、配管２の上部外面に配設される。
【００３１】
制御部３１は、ＣＰＵ等から構成され、記憶部３２に記憶されたプログラム及びデータ等に基づいてシステム１全体の動作を制御する。具体的には、超音波送受信部１０及び渦流量検出部２０から受信した検出値等に基づいて配管２内のドレン５１の液位、流速、流量、及び、蒸気５０の消費量を算出する。したがって、制御部３１は、本願の液相液位算出手段、液相流速算出手段、受信位置特定手段に相当する。
【００３２】
記憶部３２は、例えばハードディスクである。操作部３３は、保守点検の作業者等の操作入力を受け付ける。具体的には、配管２内の状態をモニタリングする開始指示の入力を受け付ける。表示部（表示手段）３４は、例えば液晶ディスプレイであり、配管２内のドレン５１の液位、流速、流量、及び、蒸気５０の流速、消費量等の各種情報を表示する。
【００３３】
また、制御部３１は、算出したドレン５１の液位と比較値とを対比することで配管２内の状態が異常状態であるか否かを判定（異常判定）する。異常判定は、例えば、配管２内のモニタリングとともに実行される。比較値は、超音波送受信部１０による超音波の検出位置におけるドレン５１の液位の予測値である。比較値は、例えば、配管２の上流に配設されたスチームトラップ６０と上記検出位置との間の距離Ｌ及び配管放熱量に基づく一般的な手法により算出できる。ドレン５１はスチームトラップ６０から排出されるので、スチームトラップ６０から上記検出位置までの間に発生すると予測されるドレン５１量から液位（比較値）が設定される。
【００３４】
比較値は、例えば、正常と判定できる数値範囲であってもよく、単一の数値であってもよい。数値範囲である場合は、算出したドレン５１の液位が比較値の数値範囲内にある場合には正常と判定する。また、単一の数値である場合、算出したドレン５１の液位が同一の数値である場合に正常と判定する、又は、単一の数値との差が所定値内である場合に正常と判定する。また、比較値は、予め記憶部３２に記憶しておけばよい。
【００３５】
第２  フローチャート
図３は、モニタリングシステム１が実行するモニタリング処理を示すフローチャートである。この処理は、操作部３３によって、配管２内の状態をモニタリングする開始操作の入力が受け付けられたことを契機として、制御部３１によって実行される。
【００３６】
最初に、制御部３１は、超音波送信器１１から超音波を発射させ（ステップＳ１０）、計時を開始する（ステップＳ１１）。そして、超音波の反射波（電圧値）を超音波受信器１２が受信する（ステップＳ１２：ＹＥＳ）まで待機する。
【００３７】
反射波を受信したと判断した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御部３１は、計時を停止し（ステップＳ１３）、ドレン５１の液位を算出する（ステップＳ１４）。ドレン５１の液位は、上述したように計時された経過時間及び音速に基づいて算出される。次に、制御部３１は、ドレン５１の流速を算出する（ステップＳ１５）。ドレン５１の流速は、上述したようにドレン５１の液位、経過時間、反射波の受信位置に基づいて算出される。
【００３８】
その後、制御部３１は、渦流量検出部２０の渦発生体２４の高さ位置を調整する（ステップＳ１６）。上述したようにドレン５１の液位に基づいて、渦発生体２４が気相内に含まれるように高さ位置を設定する。例えば、ドレン５１の液位よりも所定量だけ上方に位置するように渦発生体２４を移動させる。例えば、渦発生体２４の上端部の基準位置を決めておき、この基準位置からの移動量を算出するようにすればよい。最初に上端部が基準位置に到達するように渦発生体２４を移動させ、その後に算出された移動量だけ渦発生体を移動させる。渦発生体２４の上端部の基準位置への移動は、例えば発光部及び受光部を有する検出センサを用いればよい。
【００３９】
そして、渦発生体２４の調整後、制御部３１は、変換器２２から蒸気５０の流速を取得する（ステップＳ１７）。なお、変換器２２に代えて制御部３１が流速を算出するようにしてもよい。次に、制御部３１は、蒸気消費量を算出する（ステップＳ１８）。上述したように、蒸気５０の流速、配管２の径、ドレン５１の液位に基づいて算出する。
【００４０】
その後、制御部３１は、配管２の異常判定を行う（ステップＳ１９）。上述したようにドレン５１の液位と比較値との対比によって判定を行う。そして、制御部３１は、ステップＳ１９までの処理で算出及び判定した配管２内の情報を表示部３４に表示する（ステップＳ２０）。上述したようにドレン５１の液位、流速、異常状態であるか否か等を表示する。
【００４１】
以上のように、超音波送信器１１及び複数の超音波受信器１２によって、同一箇所における液相流体（ドレン５１）の液位と流速とを少なくとも算出することができる。したがって、同一箇所における配管２内の複数種類の状態を把握することができる。これにより、保守点検の作業者等は、複数種類の状態から配管２内の状態をより正確に把握することができる。
【００４２】
また、算出されたドレン５１の液位と比較値との対比によって配管２の異常状態の有無が判定されるので、保守点検の作業者等は、自ら判断することなく、容易に配管２の異常状態を把握することができる。
【００４３】
さらに、算出されたドレン５１の液位に基づいて、渦流量検出部２０の渦発生体２４の高さ位置が調整されるので、蒸気５０の流速をより正確に算出することができる。そして、蒸気５０の流速に基づく蒸気消費量も高い精度での算出が可能となる。したがって、配管２内の状態をより正確に把握することができる。
【００４４】
また、上述の実施例では、モニタリングの開始操作入力が受け付けられた場合にモニタリングの処理が開始されるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、作業者等の操作入力によらず、所定期間毎にモニタリング処理を実行するようにしてもよい。この場合、モニタリング処理が実行される毎にドレン５１の液位等の各情報を記憶部に記憶するようにすればよい。そして、記憶されているモニタリング処理毎の各情報は、作業者等の操作入力に応じて表示部３４に表示すればよい。
【００４５】
さらに、上述の実施例では、本体装置３０の表示部３４においてドレン５１の液位等の各情報を表示する構成であるが、特にこれに限定されるものではない。例えば、本体装置３０に他の端末との通信が可能な通信制御部を設け、通信制御部を介して作業者等が保持する携帯端末等に各情報を送信させて、携帯端末に各情報を表示させるようにしてもよい。この場合、携帯端末もモニタリングシステム１の構成に含まれる。あるいは、外部メモリを本体装置３０に接続し、各情報を外部メモリに出力する構成としてもよい。
【００４６】
また、上述の実施例では、一度のモニタリング処理によってドレンの液位、流速及び流量等の各情報が算出、表示されるが、一度に全ての情報を算出、表示しなくてもよい。例えば、操作入力で指定された情報だけを算出、表示するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４７】
この実施例は、超音波流量検出部を有する構成において上述の実施例１と異なる。この異なる構成について図４を用いて説明する。その他の構成については、実施例１と同様であるため説明は省略する。
【００４８】
図４は、配管２内のモニタリングシステム１００の構成を示す図である。図４は、配管２の外観を示す。この実施例では、実施例１の渦流量検出部２０に代えて超音波流量検出部１２０が配設されている。超音波流量検出部１２０は、超音波を用いて蒸気５０の流速（積算流量）を検出する非接触型の流量計である。超音波流量検出部１２０は、伝播時間差式の流量計であり、検出部１２１及び変換器１２２等を備えている。
【００４９】
検出部（検出手段）１２１は、超音波を送受信可能な三対の超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂを備えている。超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａは、配管２の一方の側部外面に配設され、各超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａの対となる超音波送受信器１２３Ｂ〜１２５Ｂは、配管２の他方の側部外面に各超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａよりも所定距離だけ下流に配設されている。
【００５０】
蒸気５０の流速は、変換器（気相流速算出手段）１２２によって算出される。変換器１２２は、ＣＰＵ等から構成され、切換器（不図示）を駆動して超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａと超音波送受信器１２３Ｂ〜１２５Ｂとから交互に超音波を発射させる。そして、各超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａから発射した超音波を、対となる各超音波送受信器１２３Ｂ〜１２５Ｂが受信するまでの時間Ｔ１と、各超音波送受信器１２３Ｂ〜１２５Ｂが発射した超音波を、対となる各超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａが受信するまでの時間Ｔ２とから時間差Ｔｄを算出し、この時間差Ｔｄに基づいて蒸気５０の流速を算出する。例えば、三対の超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂのそれぞれの時間差Ｔｄの平均値に基づいて蒸気５０の流速を算出する。そして、変換器１２２は、算出した蒸気５０の流速を本体装置１３０の制御部１３１に送信する。なお、伝播時間差式の流量計の構成及び流速の算出は、一般的な構成であるため詳細な説明は省略する。
【００５１】
変換器１２２は、制御部１３１からの指示に基づいて蒸気５０の流速の算出を開始する。また、制御部１３１からの指示には、蒸気５０の流速の算出のために使用する超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂを対単位で指定する情報が含まれる。すなわち、変換器１２２は、超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂのうち、指定された超音波送受信器のみを使用して上述した蒸気５０の流速を算出する。
【００５２】
制御部１３１は、上述の実施例１と同様にドレン５１の液位等を算出する。そして、ドレン５１の液位に基づいて、使用する超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂを選択する。具体的には、超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂのうち、ドレン５１の液位に基づいて蒸気５０の気相内に位置する超音波送受信器を選択する。なお、超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂの配管２の底部内面からの高さ位置の情報は、本体装置１３０の記憶部１３２に記憶されている。
【００５３】
例えば、超音波送受信器１２３Ａ，１２４Ａ，１２３Ｂ，１２４Ｂが気相に含まれる場合、制御部１３１は、変換器１２２に二対の超音波送受信器１２３Ａ，１２４Ａ，１２３Ｂ，１２４Ｂを蒸気５０の算出に使用するように指定する。したがって、変換器１２２及び本体装置１３０の制御部１３１が、本願の調整手段に相当する。
【００５４】
以上のように、超音波流量検出部１２０を用いて蒸気５０の流速を算出しても、上述の実施例１と同様の効果を奏する。なお、超音波送受信器１２３Ａ〜１２５Ａ，１２３Ｂ〜１２５Ｂの配設数は、特に限定されるものではない。また、伝播時間差式に代えてドップラー式の超音波流量計等を用いてもよい。
【実施例３】
【００５５】
この実施例は、サーバ装置及び端末装置を有する構成において上述の実施例１と異なる。この異なる構成について図５を用いて説明する。その他の構成については、実施例１と同様であるため説明は省略する。
【００５６】
図５は、配管２内のモニタリングシステム２００の構成を示す図である。この実施例のモニタリングシステム２００は、ローカルエリアネットワーク等の通信ネットワーク２０１に接続された複数の本体装置２３０、サーバ装置２４０及び複数の端末装置２４５等から構成される。
【００５７】
複数の本体装置２３０のそれぞれは、プラントを構成する各配管２の所定箇所に配設され、超音波送受信部１０及び渦流量検出部２０に接続されている。したがって、超音波送受信部１０及び渦流量検出部２０も、複数の本体装置２３０のそれぞれに対して複数配設されている。そして、各本体装置２３０（制御部２３１）は、実施例１と同様に、ドレン５１の液位等の算出、異常判定のモニタリング処理を実行する。この実施例では、モニタリング処理を所定期間毎に定期的に実行する。
【００５８】
また、本体装置２３０は、実施例１と同様の構成に加え、通信制御部２３５を備えている。通信制御部２３５は、通信ネットワーク２０１に無線接続され、サーバ装置２４０との通信（例えばパケット通信）を制御する。なお、この実施例の本体装置２３０は、実施例１と同様な操作部３３及び表示部３４はないが、備えた構成としてもよい。制御部２３１は、算出等したドレン５１の液位等の各情報をサーバ装置２４０に送信する。
【００５９】
サーバ装置２４０は、制御部２４１、通信制御部２４２、データベース２４３等を備え、複数の本体装置２３０から受信した各情報を記憶管理する。制御部２４１は、ＣＰＵ等から構成され、記憶部（不図示）に記憶されたプログラム及びデータ等に基づいて装置全体の動作を制御する。通信制御部２４２は、通信ネットワーク２０１に有線接続され、本体装置２３０及び端末装置２４５との通信を制御する。データベース２４３は、本体装置２３０の各情報を記憶する。
【００６０】
例えば、制御部２４１は、各本体装置２３０の検出位置と、検出位置でのドレン５１の液位等の各情報とを対応付けて、データベース２４３で記憶管理する。本体装置２３０の検出位置は、例えば本体装置２３０の識別情報である。この場合、各本体装置２３０は、自己の識別情報とともにドレン５１の液位等の各情報をサーバ装置２４０に送信する。
【００６１】
端末装置２４５は、例えば、通信機能を備えたパーソナルコンピュータ、タブレット端末であり、サーバ装置２４０から複数の本体装置２３０の各情報を取得し、表示部２４８に表示する。端末装置２４５は、ＣＰＵ等から構成された制御部２４６、通信を制御する通信制御部２４７、液晶ディスプレイ等の表示部２４８及びキーボード等の操作部２４９等から構成される。なお、端末装置２４５は、直接に本体装置２３０から各情報を取得するようにしてもよい。
【００６２】
上述したように、作業者等は端末装置２４５を使用して本体装置２３０の各情報を取得できるので、各本体装置２３０が配設されている箇所に移動せずに配管２内の状態を把握することができる。
【００６３】
なお、本体装置２３０がドレン５１の液位等の算出を行っているが、サーバ装置２４０が行うようにしてもよい。この場合、本体装置２３０は、超音波送受信部１０及び渦流量検出部２０からの検出値をサーバ装置２４０に送信すればよい。
【００６４】
[その他の実施例]
上述した各実施例では、蒸気を輸送する配管内のモニタリングシステムについて説明したが、気液二相流体の流れる配管であれば特にこれに限定されるものではない。
【００６５】
また、上述した各実施例では、ドレンの液位、流速、流量、及び、蒸気の流速、消費量等を算出しているが、少なくとも同一箇所において配管内の複数種類の情報を取得できれば、特にこれに限定されるものではない。例えば、ドレンの液位及び流量が算出される構成であってもよく、またドレンの液位及び蒸気の流速が算出される構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願は、配管内の同一箇所において、複数種類の配管内の情報を取得することができるようにするのに有用である。例えば、蒸気使用機器に蒸気を供給する蒸気供給システムが適用される発電設備の蒸気プラントなどを製造、販売、運用等する産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１、１００、２００  モニタリングシステム
１０  超音波送受信部
１１  超音波送信器
１２  超音波受信器
２０  渦流量検出部
２１  検出部
２２  変換器
２３  駆動部
２４  渦発生体
２５  渦検出センサ
３０、１３０、２３０  本体装置
３１、１３１、２３１  制御部
５０  蒸気
５１  ドレン
６０  スチームトラップ
１２０  超音波流量検出部
１２１  検出部
１２２  変換器
１２３Ａ〜１２５Ａ、１２３Ｂ〜１２５Ｂ  超音波送受信器
２４０  サーバ装置
２４５  端末装置
【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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