JP5574191B2 - 電磁流量計動作検証システム - Google Patents

Description

本発明は、電磁流量計動作検証システムに関し、詳しくは、管路に実装されている電磁流量計の動作状態をリアルタイムで検証できるシステムに関する。

電磁流量計は、流量計内部に設けられている励磁コイルに励磁電流を流すことによりパイプ内に磁界を発生させ、その磁界中を流体が流れることによりファラデーの電磁誘導の法則に基づき発生する流速に比例した起電力を電極で検出し、電極で検出された起電力に基づき流体の流量を求めるように構成されたものであり、上下水道、食品、石油精製、化学薬品などを含む多様な分野において、微小口径から大口径までの測定用途に応じた各種サイズのものが用いられている。

ところで、このような電磁流量計において、正常な流量測定が行えなくなる故障態様として、以下に示すような複数の原因が考えられる。

たとえば電極に絶縁性物質が付着すると、出力に搖動が現れたり、ハンチングや指示の振り切れなどが発生して、安定した流量測定が行えなくなることがある。

また、電気回路の故障により、励磁が行えなかったり、演算処理が行えなかったり、測定結果が表示されなくなることもある。

さらに、これら電極への付着や電気回路の故障の他に、磁気回路を構成する励磁コイルの取付ねじが緩んだり脱落したことが原因で、励磁コイルの機械的な取付位置が所定の位置からずれてしまったり浮き上がったりすると、磁束分布の平衡性が崩れてしまい、測定動作異常になる。

そこで、たとえば特許文献１に記載されているように、仕様範囲を超えた導電率の測定流体や、電極に異物が付着したときのような異常状態をモニタできるように構成することが提案されている。

また、励磁コイルの励磁系統に異常が発生した場合には、たとえば特許文献２に記載されているように、励磁回路の正側励磁、負側励磁のいずれの故障かを自己診断する手段を設けることも提案されている。

特開平１０−２１３４６６号公報 特開２００４−３５４２０５号公報

しかし、磁気回路の故障の有無については、磁束測定器を用いて磁束分布の平衡性を確認するか、電磁流量計を管路から外して分解し、励磁コイルの取付状態を目視確認しなければならず、リアルタイムで確認することはきわめて困難であった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したものであり、その目的は、必要に応じてリアルタイムで磁気回路の故障の有無を含む電磁流量計各部の動作の合否を検証できる電磁流量計動作検証システムを提供することにある。

このような課題を達成する請求項１の発明は、
電磁流量計の各部から得られる複数のパラメータについてそれぞれ所定の閾値と比較することにより適否情報を出力する複数のパラメータ適否判断手段と、
これら複数のパラメータ適否判断手段から出力される適否情報を組み合わせて、前記電磁流量計における所定ブロックの動作をリアルタイムで検証判定する検証判定手段、
とで構成された電磁流量計動作検証システムにおいて、
前記複数のパラメータは、ゼロ調整値、電極電位値、電極接液抵抗値、励磁電流値、外部または内部の積算値を含み、
前記所定ブロックは、励磁ブロック、磁気回路ブロック、演算処理ブロックのいずれかであることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁流量計動作検証システムにおいて、
前記電磁流量計は二周波励磁方式であることを特徴とする。

これらにより、磁気回路ブロックを含む電磁流量計各部の動作の合否をリアルタイムで検証できる。

本発明の基本構成図である。 本発明の一実施例を示す構成ブロック図である。 励磁ブロックの動作を合否判定検証するためのパラメータ組み合わせ図である。 磁気回路ブロックの動作を合否判定検証するためのパラメータ組み合わせ図である。 流量演算ブロックの動作を合否判定検証するためのパラメータ組み合わせ図である。

以下、本発明について、図面を用いて説明する。図１は本発明の基本構成図である。電磁流量計１は、励磁ブロック、磁気回路ブロック、流量演算ブロックなどの複数の検証対象ブロックを含むものであり、測定対象流体が流れる管路に実装配置されている。

動作検証ツール２は、管路に配置されている状態の電磁流量計１にたとえばコネクタを介して接続される。そして、電磁流量計１を構成する所定の検証対象ブロックの動作について、電磁流量計１の各部から得られる複数のパラメータに基づき、リアルタイムで検証判定処理を行う。

図２は図１の各部の具体的な構成例を示すブロック図であり、本発明に関わる部分を示している。

電磁流量計１において、設定操作部１ａは、作業者が設置現場で表示部１ｄの表示画面に表示される各種情報を読み取り確認しながら、表示項目の選択や、アラーム発生に対する処置など、目的に応じた必要な設定操作を行う。

自己診断部１ｂは、電極への異物付着診断や測定管内の空診断、コイルの断線診断などを行う。

表示制御部１ｃは、表示部１ｄに、瞬時流量、瞬時流量％表示、積算値などの各種の流量測定値、バーグラフ表示、アラーム発生時のアラーム表示や対処方法など、各種情報を表示するように、駆動制御する。

外部接続コネクタ部１ｅは、必要に応じて動作検証ツール２のような外部機器を接続するためのものであり、外部機器との間で電磁流量計の各部から得られる複数のパラメータなど各種データの授受を行う。

コイル励磁部１ｆは、図示しない励磁コイルを、たとえば低周波に高周波を重畳させた二周波励磁信号で励磁する。このような励磁を行うことにより、高周波励磁の耐ノイズ性と高速応答性が得られるとともに、低周波励磁のゼロ点の安定性も実現できる。

ゼロ調整測定部１ｇは、満水状態での流量ゼロ時における調整値を測定し、測定結果を測定データ格納部１ｍに格納する。

電極電位測定部１ｈは、満水状態における図示しない検出電極間の電位差を測定し、測定結果を測定データ格納部１ｍに格納する。

電極接液抵抗測定部１ｉは、満水状態での検出電極の接液部分における抵抗値を測定し、測定結果を測定データ格納部１ｍに格納する。

励磁電流測定部１ｊは、励磁コイルに流れる励磁電流値を測定し、測定結果を測定データ格納部１ｍに格納する。

流量演算部１ｋは、励磁コイルによって発生する磁束密度をＢ、流路の直径をＤ、流体の流速をｖとしたとき、次式で表される流速ｖに比例した起電力Ｅが発生する測定原理に基づいて流量Ｑを算出し、演算結果を測定データ格納部１ｍに格納する。なお、二周波励磁方式の場合には低周波励磁と高周波励磁のそれぞれについて流量演算を行い、所定時間のそれぞれの積算値を測定データ格納部１ｍに格納する。
Ｅ＝α・Ｂ・ｖ・Ｄ
Ｑ＝ｋ・ｖ＝ｋ’・Ｅ

測定データ格納部１ｍは、前述のように、各部における測定結果や演算結果を逐次格納する。

動作検証ツール２において、検証項目選択部２ａは、必要に応じて、作業者が電磁流量計１の設置現場で表示部２ｃの表示画面に表示される各種情報を読み取り確認しながら、電磁流量計１のどの検証対象ブロックについて検証を行うのかを選択指定する。

表示制御部２ｂは、表示部２ｃに、一連の検証処理に関連した各種情報を表示するように、駆動制御する。

外部接続コネクタ部２ｄは、電磁流量計１の検証対象ブロックについて検証を行うのにあたり、電磁流量計１の外部接続コネクタ部１ｅと接続される。これにより、電磁流量計１の各部から得られる複数のパラメータなど各種データの授受を行う。

ゼロ調整値差比較部２ｅは、前回検査時のパラメータと現在のパラメータとの差を演算してその差を閾値データと比較し、その比較結果（ＯＫ／ＮＧ）を測定データ格納部２ｐに格納する。

電極電位値比較部２ｆは、電極電位値を演算してあらかじめ設定され閾値データ格納部２ｋに格納されている所定の閾値と比較し、その比較結果（ＯＫ／ＮＧ）を測定データ格納部２ｐに格納する。

電極接液抵抗値比較部２ｇは、電極接液抵抗値を演算してあらかじめ設定され閾値データ格納部２ｋに格納されている所定の閾値と比較し、その比較結果（ＯＫ／ＮＧ）を測定データ格納部２ｐに格納する。

励磁電流値比較部２ｈは、励磁電流値を演算してあらかじめ設定され閾値データ格納部２ｋに格納されている所定の閾値と比較し、その比較結果（ＯＫ／ＮＧ）を測定データ格納部２ｐに格納する。

流量積算値差比較部２ｉは、電磁流量計１からパラメータとして取り込んだ低周波励磁と高周波励磁それぞれの所定時間の積算値の差分をあらかじめ設定され閾値データ格納部２ｋに格納されている所定の閾値と比較し、その比較結果（ＯＫ／ＮＧ）を測定データ格納部２ｐに格納する。

初期データ格納部２ｊには、検証対象とする電磁流量計１に固有のパラメータである工場出荷時の初期データおよび前回検査時のデータが転送格納されている。これらのデータに基づき、たとえばゼロ調整値の経時変化の大きさを求めることができる。

閾値データ格納部２ｋに格納されているそれぞれの所定閾値は、電磁流量計１の口径がたとえば２５ｍｍとすると、以下のような値とする。
ａ）ゼロ調整値：低周波１ｃｍ／ｓ、高周波５ｃｍ／ｓ
電磁流量計１の口径、磁気回路の構造などによる。
ｂ）電極電位値：０．５Ｖ（＝｜Ａ電極電位（１Ｖ）−Ｂ電極電位（１Ｖ）｜）
電磁流量計１の電極構造、電極の大きさなどによる。

ｃ）電極接液抵抗値：３ＭΩ
電磁流量計１の電極構造、電極の大きさなどによる。
ｄ）励磁電流値：２００〜４００ｍＡ
電磁流量計１の励磁コイルの大きさ、構成などによる。
ｅ）流量積算値差：｜低周波積算値−高周波積算値｜＊２５％
流量実測データ、経時変化などによる。

励磁ブロック動作判定部２ｍは、図３のパラメータ組み合わせ図に示すように、流体の流れの有無にかかわらず、励磁電流値比較部２ｈの励磁電流値比較結果に基づいて、以下のような励磁ブロック動作の合否判定検証を行う。

＃１ 励磁電流値比較結果：ＯＫ→励磁ブロック動作判定結果：合格
＃２ 励磁電流値比較結果：ＮＧ→励磁ブロック動作判定結果：不合格
＃３ 励磁電流値比較結果：その他→励磁ブロック動作判定結果：判断せず

磁気回路ブロック動作判定部２ｎは、図４のパラメータ組み合わせ図に示すように、流体が静止している状態におけるゼロ調整値比較部２ｅのゼロ調整値比較結果と電極電位値比較部２ｆの電極電位値比較結果と電極接液抵抗値比較部２ｇの電極接液抵抗値比較結果と励磁電流値比較部２ｈの励磁電流値比較結果に基づき、以下のような磁気回路ブロック動作の合否判定検証を行う。

＃１ ゼロ調整値差比較結果 ：ＯＫ
電極電位値比較結果 ：ＯＫ
電極接液抵抗値比較結果 ：ＯＫ
励磁電流値比較結果 ：ＯＫ
→→→磁気回路ブロック動作判定結果：合格

＃２ ゼロ調整値差比較結果 ：ＮＧ
電極電位値比較結果 ：ＯＫ
電極接液抵抗値比較結果 ：ＯＫ
励磁電流値比較結果 ：ＯＫ
→→→磁気回路ブロック動作判定結果：不合格

＃３ ゼロ調整値差比較結果 ：その他
電極電位値比較結果 ：その他
電極接液抵抗値比較結果 ：その他
励磁電流値比較結果 ：その他
→→→磁気回路ブロック動作判定結果：判断せず

流量演算ブロック動作判定部２ｏは、図５のパラメータ組み合わせ図に示すように、流体が流れている状態における電極電位値比較部２ｆの電極電位値比較結果と電極接液抵抗値比較部２ｇの電極接液抵抗値比較結果と励磁電流値比較部２ｈの励磁電流値比較結果と流量積算値差比較部ｉの流量積算値差比較結果に基づき、以下のような流量演算ブロック動作の合否判定検証を行う。

＃１ 電極電位値比較結果 ：ＯＫ
電極接液抵抗値比較結果 ：ＯＫ
励磁電流値比較結果 ：ＯＫ
流量積算値差比較結果 ：ＯＫ
→→→流量演算ブロック動作判定結果：合格

＃２ 電極電位値比較結果 ：ＯＫ
電極接液抵抗値比較結果 ：ＯＫ
励磁電流値比較結果 ：ＯＫ
流量積算値差比較結果 ：ＮＧ
→→→流量演算ブロック動作判定結果：不合格

＃３ 電極電位値比較結果 ：その他
電極接液抵抗値比較結果 ：その他
励磁電流値比較結果 ：その他
流量積算値差比較結果 ：その他
→→→流量演算ブロック動作判定結果：判断せず

励磁ブロックの動作が正常な状態において、電極への異物付着、測定管内の流体が空、流体ノイズが大きいなどによりゼロ調整値がずれている場合には、電極電位や電極接液抵抗値にもずれが発生する。

これに対し、たとえば磁気回路が壊れてしまって磁気回路の動作が異常になっている場合には、磁束分布の平衡性が崩れてしまうことから、ゼロ調整値が工場出荷時の初期データや前回の検査データと比べてずれるのみで、電極電位や電極接液抵抗値にはずれは発生しない。

そこで、動作検証ツール２では、検証項目選択部２ａの選択動作に連動して、図３〜図５のそれぞれの組み合わせ図に示すような各ブロックの動作判定に適したロジックの組み合わせをハードウェアやソフトウェアプログラムで実現することで、合否判定結果を表示部２ｃに自動的に表示出力させている。

このような構成によれば、各比較部の閾値を検証対象機種に応じて変えることにより、電磁流量計の他の機種にも展開できる。

また、測定データなどのトレンド（経時変化）を管理することで、より高精度な検証を行うことができる。

また、上記実施例では、電磁流量計１と動作検証ツール２とをそれぞれの外部接続コネクタ１ｅ、２ｄを介して接続する例について説明したが、それぞれに無線通信部１ｎ、２ｑを設けて無線伝送回線を介して接続するようにしてもよいし、流量計内部に組み込んでもよい。

さらに、動作検証ツール２の実現形態としては、パソコン組込ソフトウェア、単体機器としてのハンドヘルドターミナル組込ハードウェアロジックやソフトウェア、分散制御システム（ＤＣＳ）の操作端末組込ハードウェアロジックやソフトウェアなど、各種の形態が実現できる。

以上説明したように、本発明によれば、磁気回路ブロックを含む電磁流量計各部の動作の合否をリアルタイムで検証できる電磁流量計動作検証システムが実現できる。

１ 電磁流量計
１ａ 設定操作部
１ｂ 自己診断部
１ｃ 表示制御部
１ｄ 表示部
１ｅ 外部接続コネクタ部
１ｆ コイル励磁部
１ｇ ゼロ調整測定部
１ｈ 電極電位測定部
１ｉ 電極接液抵抗測定部
１ｊ 励磁電流測定部
１ｋ 流量演算部
１ｍ 測定データ格納部
１ｎ 無線通信部
２ 動作検証ツール
２ａ 検証項目選択部
２ｂ 表示制御部
２ｃ 表示部
２ｄ 外部接続コネクタ部
２ｅ ゼロ調整値比較部
２ｆ 電極電位値比較部
２ｇ 電極接液抵抗値比較部
２ｈ 励磁電流値比較部
２ｉ 流量積算値差比較部
２ｊ 初期データ格納部
２ｋ 閾値データ格納部
２ｍ 励磁ブロック動作判定部
２ｎ 磁気回路ブロック動作判定部
２ｏ 流量演算ブロック動作判定部
２ｐ 測定データ格納部
２ｑ 無線通信部

Claims (2)

1. 電磁流量計の各部から得られる複数のパラメータについてそれぞれ所定の閾値と比較することにより適否情報を出力する複数のパラメータ適否判断手段と、これら複数のパラメータ適否判断手段から出力される適否情報を組み合わせて前記電磁流量計における所定ブロックの動作をリアルタイムで検証判定する検証判定手段とで構成された電磁流量計動作検証システムにおいて、
   前記複数のパラメータは、ゼロ調整値、電極電位値、電極接液抵抗値、励磁電流値、外部または内部の積算値を含み、
   前記所定ブロックは、励磁ブロック、磁気回路ブロック、演算処理ブロックのいずれかであることを特徴とする電磁流量計動作検証システム。
2. 前記電磁流量計は二周波励磁方式であることを特徴とする請求項１に記載の電磁流量計動作検証システム。

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