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JP6201640B2 - Steam pipe loss measurement system and measurement method - Google Patents

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JP6201640B2
JP6201640B2 JP2013224253A JP2013224253A JP6201640B2 JP 6201640 B2 JP6201640 B2 JP 6201640B2 JP 2013224253 A JP2013224253 A JP 2013224253A JP 2013224253 A JP2013224253 A JP 2013224253A JP 6201640 B2 JP6201640 B2 JP 6201640B2
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Description

本発明は、蒸気管の損失計測システム及び計測方法に関する。   The present invention relates to a steam pipe loss measuring system and measuring method.

産業分野における工場において、蒸気は、生産工程での加熱や空調の加熱・加湿まで幅広い用途に用いられている。蒸気は、45℃程度の低温域から170℃程度の高温域まで幅広い温度帯をカバーすることが可能であり、いわば使い勝手の良い熱媒体である。そのため、工場の多くの場所に蒸気配管が敷設され、集中設置されたボイラーから各生産工程等に蒸気が送られるのが一般的である。   In factories in the industrial field, steam is used for a wide range of applications from heating in production processes to heating and humidification of air conditioning. Steam can cover a wide temperature range from a low temperature range of about 45 ° C. to a high temperature range of about 170 ° C., so to speak, it is an easy-to-use heat medium. For this reason, steam pipes are generally laid in many places in the factory, and steam is generally sent to each production process from a centrally installed boiler.

図9は、工場に敷設される蒸気系統の一般的な概念図を示す。ボイラーなどの蒸気製造装置で製造された蒸気は蒸気ヘッダに送られ、生産工程における加熱や空調の加熱・加湿等の用途に用いられる。各種用途に用いられた蒸気はドレンとして回収され、還水槽等に集約された後、ボイラーに再度給水される。また、配管途中には、配管からの放熱に伴う蒸気の凝縮で生じたドレンを排出するスチームトラップが複数配置されている。   FIG. 9 shows a general conceptual diagram of a steam system laid in a factory. Steam produced by a steam production device such as a boiler is sent to a steam header and used for heating in a production process or heating / humidification of an air conditioner. Steam used for various purposes is collected as drain, collected in a return water tank, etc., and then supplied again to the boiler. Further, a plurality of steam traps for discharging drains generated by condensation of steam accompanying heat radiation from the piping are arranged in the middle of the piping.

図9に示す蒸気系統において、投入した燃料エネルギーに対して以下の4つの損失(ロス)の存在が考えられる。(1)ボイラーのロス:ボイラーの使用燃料流量に対するボイラーにて製造される熱量を算出することにより明らかとなるロス(いわゆるボイラー効率に伴うロス)、(2)送気時(配管)のロス:配管からの放熱等によって配管上のスチームトラップから排出されるロス、あるいはバルブや配管損傷部からのリーク蒸気によるロス、(3)負荷設備後のトラップのロス:ドレンを回収するためのスチームトラップからの漏洩によるロス、(4)回収のロス:ドレンを返送するための配管からのロスで、例えば還水槽が大気開放型である場合等にポンプキャビテーション発生防止のために補給する水等により温度低下することによるロス。これら(1)−(4)のロスを、ボイラーへの投入燃料から差し引いたエネルギーが生産工程や空調設備にて有効に活用されたエネルギーとなる。   In the steam system shown in FIG. 9, the following four losses can be considered with respect to the input fuel energy. (1) Loss of boiler: Loss that becomes apparent by calculating the amount of heat produced by the boiler with respect to the boiler fuel flow (so-called loss associated with boiler efficiency), (2) Loss during air supply (piping): Loss discharged from the steam trap on the pipe due to heat radiation from the pipe, or loss due to leaked steam from the damaged part of the valve or pipe, (3) Trap loss after the load equipment: From the steam trap to collect the drain (4) Loss of recovery: loss from piping to return drain. Temperature drops due to water replenished to prevent pump cavitation when the return water tank is open to the atmosphere, for example. Loss by doing. The energy obtained by subtracting these losses (1) to (4) from the fuel supplied to the boiler is the energy that is effectively utilized in the production process and air conditioning equipment.

送気時(配管)のロス(以下「配管ロス」)は次の3種類のロスを含む。(1)ドレンロスは、配管からの放熱に伴い配管内蒸気が凝縮・ドレン化しスチームトラップから排出されるロスである。(2)トラップリークロスは、スチームトラップにて捕捉されたドレンが排出される際に配管内蒸気が同時に漏洩するロスである。(3)配管等リークロスは、蒸気配管、バルブ、フランジ等を含む配管系統に物理的損傷等があり、蒸気が漏洩するロスである。   Loss at the time of air supply (piping) (hereinafter referred to as “piping loss”) includes the following three types of loss. (1) The drain loss is a loss in which the steam in the pipe is condensed and drained along with heat radiation from the pipe and is discharged from the steam trap. (2) The trap leak is a loss in which steam in the pipe leaks simultaneously when the drain trapped by the steam trap is discharged. (3) Leakage such as piping is a loss in which steam leaks due to physical damage or the like in a piping system including steam piping, valves, flanges, and the like.

配管ロスの計測方法として以下がある。すなわち、配管入口側(ボイラー出口直後)及び配管出口側(各種負荷設備直前)のそれぞれに蒸気流量計を設置し、その計測結果の比較に基づきロスを算出する。しかしながら、この方法では、蒸気流量計を直接配管に設置することで計測可能となるから、配管出口側が複雑な構成であると、流量計を複数設置する必要が生じる。また、新規設置に際して既存の蒸気配管を切断する必要がある。さらに、湿り分(ドレン)がスチームトラップからすべて取り除かれるとは限らないために湿り度の評価が不十分となる可能性がある。   The pipe loss measurement method is as follows. That is, a steam flow meter is installed on each of the pipe inlet side (immediately after the boiler outlet) and the pipe outlet side (immediately before various load facilities), and the loss is calculated based on the comparison of the measurement results. However, in this method, since it becomes possible to measure by directly installing the steam flow meter on the pipe, if the pipe outlet side has a complicated configuration, it is necessary to install a plurality of flow meters. Moreover, it is necessary to cut the existing steam pipes for new installation. In addition, the wetness may not be fully evaluated because not all the moisture (drain) is removed from the steam trap.

配管ロスの他の計測方法としてサーモグラフィなどの特殊な装置を用いた方法がある。しかしながら、この方法は、装置が高価である、計測結果の分析・評価に専門技術を要する、配管表面温度の計測精度が不十分となる傾向にある、蒸気管又は保温材の熱伝導率の評価が比較的困難である、などの課題を有する。
これに対し、蒸気管の内部空間を実質的に閉空間とした無負荷状態とし、この状態において蒸気管内の蒸発量を計測することで蒸気配管ロスを計測する方法が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
As another method for measuring the pipe loss, there is a method using a special device such as a thermography. However, this method is expensive, requires specialized technology for analysis and evaluation of measurement results, and tends to be insufficient in pipe surface temperature measurement accuracy. Evaluation of thermal conductivity of steam pipes or insulation materials. Has problems such as being relatively difficult.
On the other hand, there is provided a method of measuring a steam pipe loss by measuring the amount of evaporation in the steam pipe in this state in an unloaded state in which the internal space of the steam pipe is substantially closed space (for example, Patent Document 1).

特許第04924762号公報Japanese Patent No. 04924762

上記従来技術の計測方法では、蒸気管内の圧力を一定にするために蒸気供給を行う必要がある。蒸気供給の際、蒸気流量の調整や圧力・流速変動による調整を行う必要がある、などの課題を有する。   In the conventional measuring method, it is necessary to supply steam in order to keep the pressure in the steam pipe constant. When steam is supplied, there is a problem that it is necessary to adjust the flow rate of steam and to adjust the pressure and flow velocity.

本発明は、無負荷計測でありながら蒸気供給を行うことなく、蒸気管の損失、特に配管ロスを計測することが可能な計測システム及び計測方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a measurement system and a measurement method capable of measuring a loss of a steam pipe, particularly a pipe loss, without performing steam supply while performing no-load measurement.

本発明の態様に従えば、蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムが提供される。このシステムは、前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、前記実質的な閉空間での圧力を測定する第2装置と、前記第2装置の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第3装置と、を備える。   According to an aspect of the present invention, a system for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility is provided. The system includes a first device that creates a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe, a second device that measures pressure in the substantially closed space, and a measurement result of the second device. And a third device for measuring the loss of the steam pipe.

本発明の別の態様に従えば、蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測する方法が提供される。この損失計測方法は、前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1工程と、前記実質的な閉空間での圧力を測定する第2工程と、前記圧力の測定結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第3工程と、を備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility. The loss measuring method includes a first step of creating a substantially closed space including at least a part of the steam pipe, a second step of measuring a pressure in the substantially closed space, and a measurement result of the pressure. And a third step of measuring a loss of the steam pipe.

この計測システム及び計測方法によれば、蒸気供給を行うことなく、実質的な閉空間への蒸気供給量に関する値の計測、すなわち無負荷計測の結果を用いて、配管ロスを精度良く計測することができる。   According to this measurement system and measurement method, pipe loss can be accurately measured using the measurement of a value related to the amount of steam supplied to a substantially closed space, that is, the result of no-load measurement, without supplying steam. Can do.

損失計測システムを示す概略図である。It is the schematic which shows a loss measurement system. 制御ユニットを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a control unit. 蒸気管内における物理量を示した表である。It is the table | surface which showed the physical quantity in a steam pipe. 圧力およびエンタルピの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a pressure and enthalpy. 下向き環状流の平均液膜厚さに関するグラフである。It is a graph regarding the average liquid film thickness of a downward annular flow. 一般速度分布による無次元熱伝達率に関するグラフである。It is a graph regarding the dimensionless heat transfer coefficient by general velocity distribution. 温度およびエンタルピの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and enthalpy. 損失計測システムの変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of a loss measurement system. 一般的な蒸気系統を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a general steam system.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、損失計測システム1を示す概略図である。
図1に示すように、蒸気管10は、蒸気製造装置20(ボイラーなど)と負荷設備30との間に配設される。蒸気製造装置20からの蒸気が蒸気管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気又は蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽25に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。蒸気管10は、不図示の保熱手段によって保熱されている。公知の様々な保熱手段が適用可能である。保熱手段は、例えば、蒸気管10の外面を覆う保温材を有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a loss measurement system 1.
As shown in FIG. 1, the steam pipe 10 is disposed between a steam production apparatus 20 (such as a boiler) and a load facility 30. Steam from the steam production apparatus 20 flows through the steam pipe 10 and is sent to the load facility 30. In the load facility 30, steam or steam heat is used. The steam discharged from the load facility 30 is collected as a drain, collected in the return water tank 25, and then supplied again to the steam production apparatus 20. The steam pipe 10 is heat-retained by heat retention means (not shown). Various known heat retaining means can be applied. The heat retaining means includes, for example, a heat retaining material that covers the outer surface of the steam pipe 10.

蒸気管10には、配管等での放熱に伴う蒸気の凝縮で生じたドレンを排出する複数のスチームトラップ(ドレントラップ)ST1、ST2、ST3が配置されている。図1において、スチームトラップSTnの数は3である。スチームトラップSTnの数は、設備仕様に応じて様々である。蒸気管10内で凝縮して生じたドレンの少なくとも一部がスチームトラップST1、ST2、ST3に捕捉される。公知の様々なスチームトラップが適用可能である。通常、スチームトラップST1、ST2、ST3は、捕捉したドレンを適宜排出可能な構造を有する。   The steam pipe 10 is provided with a plurality of steam traps (drain traps) ST1, ST2, and ST3 that discharge drains generated by condensation of steam accompanying heat radiation in the piping or the like. In FIG. 1, the number of steam traps STn is three. The number of steam traps STn varies depending on equipment specifications. At least a part of the drain generated by condensation in the steam pipe 10 is captured by the steam traps ST1, ST2, and ST3. Various known steam traps are applicable. Normally, the steam traps ST1, ST2 and ST3 have a structure capable of appropriately discharging the captured drain.

蒸気管10における蒸気製造装置20とスチームトラップST1との間には、温度センサ42及び圧力センサ(第2装置)44が配設されている。少なくとも圧力センサ44の計測結果が制御ユニット40に送られる。蒸気製造装置20を含む蒸気供給システムにおいては、圧力センサ44の計測結果に基づいて、蒸気管10の内部圧力が一定となるように、蒸気の供給を制御可能である。   Between the steam production device 20 and the steam trap ST1 in the steam pipe 10, a temperature sensor 42 and a pressure sensor (second device) 44 are disposed. At least the measurement result of the pressure sensor 44 is sent to the control unit 40. In the steam supply system including the steam production apparatus 20, the supply of steam can be controlled based on the measurement result of the pressure sensor 44 so that the internal pressure of the steam pipe 10 is constant.

蒸気管10における負荷設備30の入口付近(最終のスチームトラップST3と負荷設備30との間)には、バルブ(第1装置)27が配設されている。バルブ27を開とすることにより、蒸気製造装置20からの蒸気が負荷設備30に入力可能となる。バルブ27を閉とすることにより、蒸気製造装置20からの蒸気の負荷設備30への入力が遮断される。   A valve (first device) 27 is disposed near the inlet of the load facility 30 in the steam pipe 10 (between the final steam trap ST3 and the load facility 30). By opening the valve 27, steam from the steam production apparatus 20 can be input to the load facility 30. By closing the valve 27, the steam input from the steam production apparatus 20 to the load facility 30 is shut off.

制御ユニット(第3装置)40は、後述のように圧力センサ44の計測結果を用いて、蒸気管10における配管ロスを計測することができる。
以上のように、本実施形態に係る損失計測システム1は、バルブ27、温度センサ42、圧力センサ44、及び制御ユニット40を含む。
The control unit (third device) 40 can measure the piping loss in the steam pipe 10 using the measurement result of the pressure sensor 44 as described later.
As described above, the loss measurement system 1 according to the present embodiment includes the valve 27, the temperature sensor 42, the pressure sensor 44, and the control unit 40.

図2は、制御ユニット40を示す模式図である。図2において、計算装置50は、例えばコンピュータシステムである。制御ユニット40は、計算装置50に加え、入力装置127、及び表示装置(出力装置)128を有する。計算装置50は、A/D変換器等の変換器123、CPU(演算処理手段)124、及びメモリ125等を有する。損失計測システム1のセンサ(圧力センサ44等)などから送られる測定データが、必要に応じて変換器123等で変換され、CPU124に取り込まれる。また、初期設定値、及び仮データなどが入力装置127などを介して計算装置50に取り込まれる。表示装置128は、入力されたデータに関する情報、及び計算に関する情報などを表示することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the control unit 40. In FIG. 2, the computing device 50 is, for example, a computer system. The control unit 40 includes an input device 127 and a display device (output device) 128 in addition to the calculation device 50. The computing device 50 includes a converter 123 such as an A / D converter, a CPU (arithmetic processing means) 124, a memory 125, and the like. Measurement data sent from a sensor (such as the pressure sensor 44) of the loss measurement system 1 is converted by the converter 123 or the like as necessary, and is taken into the CPU 124. In addition, initial setting values, temporary data, and the like are taken into the computing device 50 via the input device 127 and the like. The display device 128 can display information regarding input data, information regarding calculation, and the like.

CPU124は、測定データ、及びメモリ125に記憶された情報に基づき、蒸気管10の損失に関する計算を実行することができる。例えば、圧力センサ44の測定結果を用いて、蒸気管10の放熱損失(配管ロス)を算出することができる。以下、蒸気管10の損失に関する算出手法の一例を示す。   The CPU 124 can execute a calculation related to the loss of the steam pipe 10 based on the measurement data and information stored in the memory 125. For example, the heat loss (pipe loss) of the steam pipe 10 can be calculated using the measurement result of the pressure sensor 44. Hereinafter, an example of a calculation method related to the loss of the steam pipe 10 will be described.

本計測方法は、蒸気管内の圧力に着目したものである。本計測方法では、(1)負荷設備30を停止する、(2)負荷設備30の直前でバルブ27を閉じるなど、負荷設備30内に蒸気が流入しないようにする。すなわち、蒸気管10の内部空間を主とする実質的な閉空間を作る。以下、この状態を適宜に「無負荷」と呼ぶ。   This measurement method focuses on the pressure in the steam pipe. In this measurement method, steam is prevented from flowing into the load facility 30 such as (1) stopping the load facility 30 or (2) closing the valve 27 immediately before the load facility 30. That is, a substantially closed space mainly including the internal space of the steam pipe 10 is created. Hereinafter, this state is appropriately referred to as “no load”.

そして、無負荷状態において、圧力センサ44により蒸気管10の内部空間に形成された実質的な閉空間の圧力を測定する。閉空間内の圧力は、経時的に低下する(変化する)。これは、蒸気管10での放熱に伴う蒸気の凝縮でドレンが生じたこと、または配管・バルブよりリークしたことによって、エンタルピが変化(低下)したからである。すなわち、無負荷時における実質的な閉空間内での圧力変化を計測することで、蒸気管10における損失熱量(エンタルピ変化量)を把握することが可能であると考えられる。   In a no-load state, the pressure sensor 44 measures the pressure in the substantially closed space formed in the internal space of the steam pipe 10. The pressure in the closed space decreases (changes) with time. This is because the enthalpy has been changed (decreased) due to the occurrence of drainage due to the condensation of steam accompanying the heat radiation in the steam pipe 10 or leakage from the piping / valve. That is, it is considered that the amount of heat loss (enthalpy change amount) in the steam pipe 10 can be grasped by measuring the pressure change in a substantially closed space when there is no load.

以下、圧力の計測値を用いることで無負荷計測において、蒸気管10における損失熱量、すなわち配管ロスを求める方法について説明する。   Hereinafter, a method for obtaining the amount of heat loss in the steam pipe 10, that is, the pipe loss, in the no-load measurement by using the pressure measurement value will be described.

本実施形態の評価方法では、まず、蒸気管10に形成された実質的な閉空間の圧力を圧力センサ44で測定する。圧力センサ44の測定データは、制御ユニット40に送られる。制御ユニット40は、圧力およびエンタルピ変化に関する情報と、単位時間の圧力変化量(圧力センサ44の測定結果)から蒸気管10の放熱を求める。なお、圧力およびエンタルピ変化に関する情報は、メモリ125に記憶されている。   In the evaluation method of the present embodiment, first, the pressure in the substantially closed space formed in the steam pipe 10 is measured by the pressure sensor 44. The measurement data of the pressure sensor 44 is sent to the control unit 40. The control unit 40 obtains heat radiation of the steam pipe 10 from the information related to the pressure and enthalpy change and the pressure change amount per unit time (measurement result of the pressure sensor 44). Information on pressure and enthalpy change is stored in the memory 125.

図3は、蒸気管10内における、乾き度、圧力(KPa)、エンタルピ(KJ/Kg)、エンタルピ差、温度(℃)、密度(Kg/m)、密度差などの物理量を示した表である。圧力およびエンタルピは、蒸気およびドレンの平均値に基づくものである。図3の各物理量は、蒸気管10の設計値および蒸気表などから算出される。また、図3に示す密度とは、ドレンおよび蒸気が合わさったものである。図3において、乾き度が1の場合とは、圧力測定の対象となる実質的な閉空間内における蒸気に対するドレン割合がゼロの場合を意味し、乾き度が小さくなる順に、上記ドレン割合が10%、20%、30%、40%と増加する。また、図3において、エンタルピ差とは、各圧力600KPa〜900Kpaと圧力1000KPaとにおけるそれぞれのエンタルピ差である。また、図3において、密度差とは、各圧力600KPa〜900Kpaと圧力1000KPaとにおけるそれぞれの密度差である。 FIG. 3 is a table showing physical quantities such as dryness, pressure (KPa), enthalpy (KJ / Kg), enthalpy difference, temperature (° C.), density (Kg / m 3 ), density difference, etc. in the steam pipe 10. It is. Pressure and enthalpy are based on the average value of steam and drain. Each physical quantity in FIG. 3 is calculated from a design value of the steam pipe 10 and a steam table. Further, the density shown in FIG. 3 is a combination of drain and steam. In FIG. 3, the case where the dryness is 1 means that the drain ratio with respect to the vapor in the substantially closed space to be pressure-measured is zero, and the drain ratio becomes 10 in the order of decreasing dryness. %, 20%, 30% and 40%. Moreover, in FIG. 3, an enthalpy difference is each enthalpy difference in each pressure 600KPa-900Kpa and pressure 1000KPa. Moreover, in FIG. 3, a density difference is each density difference in each pressure 600KPa-900Kpa and pressure 1000KPa.

図4は、図3に示した圧力およびエンタルピの関係を示すグラフである。図4に示されるように、圧力が低下するとエンタルピが低下する関係にある。
図3、4に示す圧力およびエンタルピの関係は予め計算によって作成された理論値に基づくものである。そのため、図4に示すグラフと、圧力センサ44の実際の計測結果との間にはズレが生じる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure and enthalpy shown in FIG. As shown in FIG. 4, the enthalpy decreases as the pressure decreases.
The relationship between pressure and enthalpy shown in FIGS. 3 and 4 is based on theoretical values created in advance by calculation. For this reason, a deviation occurs between the graph shown in FIG. 4 and the actual measurement result of the pressure sensor 44.

まず、圧力センサ44の計測値から蒸気管内の密度を求める。本実施形態では、蒸気管10に設けられたスチームトラップST1,ST2,ST3からドレンの排出が開始される前に圧力センサ44による圧力計測を行う。あるいは、制御ユニット40がスチームトラップST1,ST2,ST3を意図的に閉にすることで圧力センサ44による圧力計測を行うようにしてもよい。
これによれば、ドレン排出に伴ってドレン排出と同時にスチームトラップST1,ST2,ST3から蒸気が排出されることによる圧力変化による誤差を無くすことができ、より高精度な計測結果を得ることができる。
First, the density in the steam pipe is obtained from the measured value of the pressure sensor 44. In the present embodiment, pressure measurement is performed by the pressure sensor 44 before drainage starts from the steam traps ST1, ST2, ST3 provided in the steam pipe 10. Alternatively, the control unit 40 may perform pressure measurement by the pressure sensor 44 by intentionally closing the steam traps ST1, ST2, ST3.
According to this, it is possible to eliminate an error due to a pressure change due to steam being discharged from the steam traps ST1, ST2 and ST3 simultaneously with drain discharge, and a more accurate measurement result can be obtained. .

ここで、蒸気管内の密度は、圧力および乾き度の関数で規定される。通常、蒸気管10内で圧力変化が生じた場合でも、密度が変化することはない。そのため、密度が図3に示した1000KPaの場合と同じ値になるように図3の表の数値を逆算(ゴールシーク)することで正しい乾き度を求めることができる。   Here, the density in the steam pipe is defined as a function of pressure and dryness. Usually, even when a pressure change occurs in the steam pipe 10, the density does not change. Therefore, the correct dryness can be obtained by back-calculating (goal seek) the numerical values in the table of FIG. 3 so that the density becomes the same value as in the case of 1000 KPa shown in FIG.

また、蒸気管内のエンタルピは、密度および乾き度の関数で規定される。そのため、密度および逆算した乾き度の値を用いてエンタルピを求めることができる。そして、初期の圧力値と所定時間経過後の圧力値とにおけるエンタルピ差、すなわち圧力低下に伴う放熱(KW/Kg)を求める。   The enthalpy in the steam pipe is defined as a function of density and dryness. Therefore, the enthalpy can be obtained by using the density and the back-calculated dryness value. Then, the enthalpy difference between the initial pressure value and the pressure value after the lapse of a predetermined time, that is, the heat radiation (KW / Kg) accompanying the pressure drop is obtained.

続いて、圧力計測を行った実質的な閉空間における容積および密度と、上記放熱(KW/Kg)とから蒸気管10内で生じた圧力低下に伴う配管ロス(放熱量(KW))Qを求めることができる。   Subsequently, the pipe loss (heat radiation amount (KW)) Q associated with the pressure drop generated in the steam pipe 10 from the volume and density in the substantially closed space where the pressure measurement was performed and the heat radiation (KW / Kg) is obtained. Can be sought.

ところで、無負荷時(流れのない状態)においては、蒸気流速が低くほぼゼロとみなすことができる。一方、通常運転時においては、蒸気流速が高く、管内にて流速が生じている。また、通常運転時の蒸気管10においては、放熱により凝縮したドレンが管壁に液膜となって付着した環状流となっている。管壁に付着した液膜の厚さは蒸気管10内の流速によって変動する。   By the way, when there is no load (the state where there is no flow), the steam flow rate is low and can be regarded as almost zero. On the other hand, during normal operation, the steam flow rate is high and a flow rate is generated in the pipe. Moreover, in the steam pipe 10 at the time of normal operation, it becomes an annular flow in which drain condensed by heat radiation adheres to the pipe wall as a liquid film. The thickness of the liquid film adhering to the tube wall varies depending on the flow velocity in the steam tube 10.

ここで、通常運転時における蒸気管10内の蒸気の流動状態(環状流)について説明する。
図5は、下向き環状流の平均液膜厚さに関するグラフである。図6は、一般速度分布による無次元熱伝達率に関するグラフである。図5において、横軸はレイノルズ数を示し、縦軸は液膜の厚さを示している。図6において、横軸はレイノルズ数を示し、縦軸は管内熱伝達率(W/m/℃)を示しており、実線は乱流液膜の傾向を示し、点線は層流液膜の傾向を示している。なお、本実施形態における通常運転時では、図6における層流液膜の場合が適用される。また、図5,6において、τとは、蒸気管10を流れる蒸気流が管壁に付着した液膜表面に及ぼすせん断力である。なお、せん断力τは、下式(1)で示される。
Here, the flow state (annular flow) of the steam in the steam pipe 10 during normal operation will be described.
FIG. 5 is a graph relating to the average liquid film thickness of the downward annular flow. FIG. 6 is a graph relating to a dimensionless heat transfer coefficient based on a general velocity distribution. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the Reynolds number, and the vertical axis indicates the thickness of the liquid film. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the Reynolds number, the vertical axis indicates the heat transfer coefficient (W / m 2 / ° C.) in the tube, the solid line indicates the tendency of the turbulent liquid film, and the dotted line indicates the laminar liquid film. It shows a trend. In the case of normal operation in the present embodiment, the case of the laminar liquid film in FIG. 6 is applied. 5 and 6, τ is a shearing force exerted on the surface of the liquid film attached to the tube wall by the vapor flow flowing through the vapor tube 10. The shear force τ is expressed by the following formula (1).

Figure 0006201640
Figure 0006201640

ここで、
:気液境界における摩擦係数、
γ:蒸気の比重量、
g:重力加速度、
:蒸気流速、
:液膜流速、である。
here,
c f : coefficient of friction at the gas-liquid boundary,
γ v : specific weight of steam,
g: acceleration of gravity,
u v : steam flow rate,
u l : liquid film flow rate.

図5に示したように、液膜の厚さはレイノルズ数(すなわち、蒸気の流速)に比例して大きくなることが分かる。これはせん断力τの大きさによらず共通の傾向である。また、図6に示されるように、層流液膜の場合、レイノルズ数の増加に伴って管内熱伝達率が低下することが分かる。   As shown in FIG. 5, it can be seen that the thickness of the liquid film increases in proportion to the Reynolds number (that is, the flow velocity of the vapor). This is a common tendency regardless of the magnitude of the shearing force τ. Moreover, as shown in FIG. 6, in the case of a laminar liquid film, it can be seen that the heat transfer coefficient in the tube decreases as the Reynolds number increases.

すなわち、通常運転時(流れのある状態)においては、レイノルズ数の増加(蒸気の流速の増加)に伴って液膜の厚さが増加する。管壁に付着した液膜は熱抵抗となるため、液膜の厚さが増すと熱抵抗が大きくなる。その結果、管内熱伝達率は影響を受ける。すなわち、通常運転時(流れのある状態)においては、流速によって変動する放熱特性を考慮した管内熱伝達率を用いる必要がある。   That is, during normal operation (in a state where there is a flow), the thickness of the liquid film increases as the Reynolds number increases (the increase in the flow rate of steam). Since the liquid film adhering to the tube wall becomes a thermal resistance, the thermal resistance increases as the thickness of the liquid film increases. As a result, the heat transfer coefficient in the tube is affected. That is, during normal operation (in a state where there is a flow), it is necessary to use the heat transfer coefficient in the tube in consideration of the heat dissipation characteristics that vary depending on the flow velocity.

一方、本実施形態では、無負荷計測により配管ロスQを求めている。そのため、負荷設備30内に蒸気を供給する時(以下、通常運転時と称す)の配管ロスに適用する場合、通常運転時の蒸気流速に応じて補正する必要がある。   On the other hand, in this embodiment, the pipe loss Q is obtained by no-load measurement. Therefore, when applying to the piping loss when supplying steam into the load facility 30 (hereinafter referred to as normal operation), it is necessary to correct in accordance with the steam flow rate during normal operation.

補正する場合、例えば、以下のような補正係数が用いることができる。
補正係数は、蒸気管10内における蒸気の流動状態に対応した放熱に関する情報に基づいて規定される。具体的に、後述のように、通常運転時における理論上の放熱量qrおよび無負荷状態における理論上の放熱量qmの比(qr/qm)によって規定される。
For correction, for example, the following correction coefficients can be used.
The correction coefficient is defined based on information on heat dissipation corresponding to the flow state of steam in the steam pipe 10. Specifically, as described later, it is defined by the ratio (qr / qm) of the theoretical heat dissipation amount qr during normal operation and the theoretical heat dissipation amount qm in the no-load state.

放熱にかかる基本式を以下の式(2)に示す。   The following formula (2) shows the basic formula for heat dissipation.

Figure 0006201640
Figure 0006201640

ここで、
q:単位配管長あたりの放散熱量(W/m)、
:配管内部温度(管内蒸気温度)(℃)、
:外気温度(大気温度)(℃)、
α:管内熱伝達率(W/m/℃)、
α:保温材表面から大気への熱伝達率(W/m/℃)、
λ:保温の熱伝導率(W/m/℃)
:配管内径(m)、
:配管外径(m)、
:保温外径(断熱材外径)(m)、である。
here,
q: Amount of heat dissipated per unit pipe length (W / m),
T 0 : Pipe internal temperature (pipe steam temperature) (° C),
T 1 : outside air temperature (atmospheric temperature) (° C.)
α 1 : In-pipe heat transfer coefficient (W / m 2 / ° C.),
α 2 : heat transfer coefficient from the heat insulating material surface to the atmosphere (W / m 2 / ° C.),
λ 1 : thermal conductivity of heat insulation (W / m / ° C.)
r 0 : Pipe inner diameter (m),
r 1 : Piping outer diameter (m),
r 2 : heat insulation outer diameter (outer diameter of heat insulating material) (m).

以下、上記補正係数の算出方法について説明する。
まず、通常運転時(流れのある状態)における理論上での蒸気管10の放熱量qrを規定する。この場合、蒸気の流動状態に関する情報としてレイノルズ数(蒸気の流速)を計算で求める。レイノルズ数は、例えば、配管径、蒸気の流速、密度、および粘度等から求まる。
Hereinafter, a method for calculating the correction coefficient will be described.
First, the theoretical amount of heat release qr of the steam pipe 10 during normal operation (flowing state) is defined. In this case, the Reynolds number (steam flow velocity) is obtained by calculation as information relating to the flow state of the steam. The Reynolds number is obtained from, for example, the pipe diameter, the steam flow rate, the density, the viscosity, and the like.

続いて、上述のように計算で求めたレイノルズ数と図5示したグラフとを用いて、管内熱伝達率を求める。ここで、図5に示したグラフは、せん断力によって管内熱伝達率が異なる。そこで、蒸気流速および液膜流速を計測し、上記の式(1)に基づいてせん断力τを算出する。そして、算出したせん断力τに対応した管内熱伝達率を図5に示したグラフから求め、求めた管内熱伝達率を上記式(2)のαと置き換える。 Subsequently, the in-tube heat transfer coefficient is obtained using the Reynolds number obtained by calculation as described above and the graph shown in FIG. Here, in the graph shown in FIG. 5, the heat transfer coefficient in the tube varies depending on the shearing force. Therefore, the vapor flow rate and the liquid film flow rate are measured, and the shearing force τ is calculated based on the above equation (1). Then, the in-tube heat transfer coefficient corresponding to the calculated shearing force τ is obtained from the graph shown in FIG. 5, and the obtained in-tube heat transfer coefficient is replaced with α 1 in the above equation (2).

これにより、上記式(2)から通常運転時における理論上の放熱量qrが導きだれる。   Thereby, the theoretical heat radiation amount qr in the normal operation can be derived from the above equation (2).

次に、無負荷状態(流れのない状態)における理論上での蒸気管10の放熱量qmを規定する。この場合、まず、蒸気管10における蒸気の流動状態に関する情報として、レイノルズ数(蒸気の流速)を求める。無負荷状態においては、液膜の膜厚がほぼゼロとみなすことができる。図5に示したグラフから液膜がほぼゼロとなるレイノルズ数を外挿することができる。   Next, the theoretical amount of heat release qm of the steam pipe 10 in a no-load state (state without flow) is defined. In this case, first, the Reynolds number (steam flow velocity) is obtained as information regarding the flow state of the steam in the steam pipe 10. In the no-load state, the liquid film thickness can be regarded as almost zero. From the graph shown in FIG. 5, the Reynolds number at which the liquid film becomes almost zero can be extrapolated.

続いて、上述のように外挿したレイノルズ数と図6に示したグラフとを用いて、管内熱伝達率を求める。ここで、図6に示したグラフは、せん断力によって管内熱伝達率が異なる。無負荷状態は配管内の流れがないため、蒸気流速および液膜流速の差から算出されるせん断力τはほぼゼロとみなすことができる。そこで、図6に示したグラフからせん断力τ=0に対応した管内熱伝達率を求め、求めた管内熱伝達率を上記式(2)のαと置き換える。 Subsequently, the in-tube heat transfer coefficient is obtained using the Reynolds number extrapolated as described above and the graph shown in FIG. Here, in the graph shown in FIG. 6, the heat transfer coefficient in the tube varies depending on the shearing force. Since there is no flow in the pipe in the no-load state, the shearing force τ calculated from the difference between the vapor flow rate and the liquid film flow rate can be regarded as almost zero. Therefore, the heat transfer coefficient in the tube corresponding to the shearing force τ = 0 is obtained from the graph shown in FIG. 6, and the obtained heat transfer coefficient in the tube is replaced with α 1 in the above equation (2).

これにより、上記式(2)から無負荷状態における理論上の放熱量qmが導き出される。   Thereby, the theoretical heat radiation amount qm in the no-load state is derived from the above formula (2).

本実施形態では、上述のようにして算出した、通常運転時における理論上の放熱量qrおよび無負荷状態における理論上の放熱量qmの比(qr/qm)を補正係数として用いる。   In the present embodiment, the ratio (qr / qm) of the theoretical heat dissipation amount qr during normal operation and the theoretical heat dissipation amount qm in the no-load state, calculated as described above, is used as the correction coefficient.

続いて、上記補正係数(qr/qm)を掛けて、無負荷計測により求めた配管ロスQを補正する。   Subsequently, the piping loss Q obtained by no-load measurement is corrected by multiplying the correction coefficient (qr / qm).

以上説明したように、本実施形態によれば、蒸気供給を行うことなく、無負荷時の圧力計測により、蒸気配管ロスを計測することができる。よって、蒸気供給に伴って生じる蒸気流量の調整や圧力・流速変動による調整を行う必要が無く、処理が簡素であることから設備の改造が不要になるといった利点を有する。また、本実施形態では、無負荷計測により求めた配管ロスを通常運転時の値に補正している。そのため、実用性の高い計測値を精度良く得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to measure the steam pipe loss by pressure measurement at no load without supplying steam. Therefore, there is no need to adjust the flow rate of steam generated along with the supply of steam, or adjustment due to pressure / velocity fluctuations, and the processing is simple, so there is an advantage that no modification of equipment is required. Moreover, in this embodiment, the piping loss calculated | required by no-load measurement is correct | amended to the value at the time of normal operation. Therefore, highly practical measurement values can be obtained with high accuracy.

なお、蒸気管10内でエンタルピが変化すると、圧力とともに温度も変化する。図7は、図3に示した温度およびエンタルピの関係を示すグラフである。図7に示されるように、エンタルピの低下に伴って温度も低下することが分かる。   Note that when the enthalpy changes in the steam pipe 10, the temperature also changes with the pressure. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the temperature and the enthalpy shown in FIG. As shown in FIG. 7, it can be seen that the temperature decreases as the enthalpy decreases.

上記式(2)に示したようにエンタルピ変化、すなわち蒸気管10の放熱は、配管内部温度Tが関係する。そのため、蒸気管10内の圧力変化のみを考慮してエンタルピを求めた場合、温度変化分の誤差を含んでいる。そこで、蒸気管10内の温度変化を考慮して補正するようにしてもよい。蒸気管10内の温度測定には、温度センサ42が用いられる。 Enthalpy changes as shown in the above formula (2), i.e., the heat dissipation of the steam pipe 10, the pipe internal temperature T 0 is concerned. Therefore, when the enthalpy is obtained in consideration of only the pressure change in the steam pipe 10, an error corresponding to the temperature change is included. Therefore, the correction may be made in consideration of the temperature change in the steam pipe 10. A temperature sensor 42 is used for measuring the temperature in the steam pipe 10.

例えば、圧力計測時に蒸気管10内の温度が180℃から150℃に低下した場合を例に挙げて説明する。すなわち、配管内部温度Tが180℃から150℃に変化したものとする。なお、外気温度Tは、20℃とする。 For example, the case where the temperature in the steam pipe 10 decreases from 180 ° C. to 150 ° C. during pressure measurement will be described as an example. That is, the pipe internal temperature T 0 is changed from 180 ° C. to 150 ° C. Incidentally, the outside air temperatures T 1 shall be 20 ° C..

配管ロスQを補正する補正係数は、配管内部温度T(180℃)と外気温度T(20℃)との差(T−T=160)で規定される放熱量と、配管内部温度T(165℃)と外気温度T(20℃)との差(T−T=145)で規定される放熱量との比で規定される。ここで、165℃とは、圧力変動の前後における蒸気管10内の平均温度(すなわち、180℃と150℃との平均値)である。 The correction coefficient for correcting the pipe loss Q is the amount of heat radiation defined by the difference (T 0 −T 1 = 160) between the pipe internal temperature T 0 (180 ° C.) and the outside air temperature T 1 (20 ° C.), and the pipe internal It is defined by the ratio of the amount of heat radiation defined by the difference (T 0 -T 1 = 145) between the temperature T 0 (165 ° C.) and the outside air temperature T 1 (20 ° C.). Here, 165 ° C. is an average temperature in the steam pipe 10 before and after pressure fluctuation (that is, an average value of 180 ° C. and 150 ° C.).

放熱量を示す上記式(2)では、温度変化(T−T)以外の項を定数とみなすことができる。そのため、温度変化分を補正した配管ロスQは、補正前の配管ロスQ´との間で下式(3)の関係を満たす。 In the above formula (2) indicating the amount of heat release, terms other than the temperature change (T 0 -T 1 ) can be regarded as constants. Therefore, the pipe loss Q corrected for the temperature change satisfies the relationship of the following expression (3) with the pipe loss Q ′ before correction.

Q=Q´×(145/160) …(3)   Q = Q ′ × (145/160) (3)

このように温度変化分を補正することで配管ロスQをより精度良く求めることができる。   In this way, the piping loss Q can be obtained more accurately by correcting the temperature change.

また、上記説明では、算出した配管ロス全体に対して温度変動を考慮した補正を一括して行う場合を例に挙げたが、これに限定されない。すなわち、単位時間毎(例えば、1秒毎)の温度変動に基づいて放熱(配管ロス)を補正しても良い。なお、単位時間毎の温度は、温度センサで計測しても良いし、圧力センサ44が測定した圧力から算出してもよい。   Further, in the above description, a case has been described as an example in which correction in consideration of temperature fluctuations is collectively performed on the entire calculated pipe loss, but is not limited thereto. That is, heat dissipation (piping loss) may be corrected based on temperature fluctuations per unit time (for example, every second). The temperature per unit time may be measured by a temperature sensor or may be calculated from the pressure measured by the pressure sensor 44.

例えば、配管内部温度Tの初期温度を180℃とし、外気温度Tは、20℃とする。
単位時間毎の温度T´およびエンタルピ変化(放熱量)を計算する。ここで、計算により求めた放熱量は、各温度T´に対応した放熱量であるため、初期温度(T=180℃)の時の放熱量に変換する。
For example, the initial temperature of the pipe internal temperature T 0 is 180 ° C., and the outside air temperature T 1 is 20 ° C.
The temperature T 0 ′ and the enthalpy change (heat radiation amount) per unit time are calculated. Here, since the heat radiation amount obtained by calculation is a heat radiation amount corresponding to each temperature T 0 ′, it is converted into a heat radiation amount at the initial temperature (T 0 = 180 ° C.).

初期温度時の放熱量に変換する式は、下式(4)で示される。   The expression for converting to the heat radiation amount at the initial temperature is expressed by the following expression (4).

180℃=WT0´×(T´/(180℃−20℃)) …(4) q 180 ° C. = W T0 ′ × (T 0 ′ / (180 ° C.−20 ° C.)) (4)

ここで、
180℃:初期温度180℃における放熱量
T0´:各温度T´における放熱量、である。
here,
q 180 ° C . : heat radiation amount at an initial temperature of 180 ° C. W T0 ′: heat radiation amount at each temperature T 0 ′.

そして、圧力計測に例えば100秒かかった場合、1〜100秒間における各温度T´のq180℃を足し合わせることで積算放熱量を求めることができる。このようにして求められた積算放熱量は、1秒毎の温度を考慮した放熱量の合計で構成されるため、圧力測定中に温度が変動したことによる誤差成分が排除されている。したがって、配管ロスがより高精度に求められる。 For example, when the pressure measurement takes 100 seconds, the integrated heat radiation amount can be obtained by adding q 180 ° C. of each temperature T 0 ′ for 1 to 100 seconds. Since the integrated heat radiation amount obtained in this way is composed of the total heat radiation amount considering the temperature per second, an error component due to temperature fluctuation during pressure measurement is eliminated. Therefore, piping loss is required with higher accuracy.

また、上記説明では、補正係数を算出する際、通常運転時における理論上の放熱量qrを求める場合において、計算で求めたレイノルズ数を初期値として用いる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、蒸気管10の管壁に付着した液膜の膜厚を超音波センサ等により計測した値を初期値として利用しても良い。   Further, in the above description, when calculating the correction coefficient, in the case of obtaining the theoretical heat dissipation amount qr during normal operation, the case where the Reynolds number obtained by calculation is used as an initial value is taken as an example. It is not limited to this. For example, a value obtained by measuring the film thickness of the liquid film attached to the pipe wall of the steam pipe 10 with an ultrasonic sensor or the like may be used as the initial value.

この場合、測定した液膜の厚さと図5に示したグラフとからレイノルズ数が求まる。ここで、図5に示したグラフは、せん断力によってレイノルズ数が異なる。そこで、せん断力τの初期値をゼロとしてレイノルズ数を求める。   In this case, the Reynolds number is obtained from the measured thickness of the liquid film and the graph shown in FIG. Here, the graph shown in FIG. 5 has different Reynolds numbers depending on the shearing force. Therefore, the Reynolds number is obtained by setting the initial value of the shearing force τ to zero.

続いて、液膜の厚さから求めたレイノルズ数から図6に示したグラフを用いて管内熱伝達率を求める。ここで、図6に示したグラフにおいても、せん断力によって管内熱伝達率が異なるものの、レイノルズ数と同様に、せん断力τの初期値をゼロとして仮の管内熱伝達率を求める。   Subsequently, the in-tube heat transfer coefficient is obtained from the Reynolds number obtained from the thickness of the liquid film, using the graph shown in FIG. Here, in the graph shown in FIG. 6 as well, although the heat transfer coefficient in the pipe varies depending on the shearing force, the temporary heat transfer coefficient in the pipe is obtained by setting the initial value of the shearing force τ to zero, similarly to the Reynolds number.

このようにして求めた仮の管内熱伝達率を上記式(2)のα1と置き換えることで、上記式(1)から仮の放熱量を求める(ステップS1)。続いて、仮の放熱量から蒸気配管内のドレン流量を算出する。ドレン流量を算出するには、下式(5)が用いられる。   By replacing the temporary heat transfer coefficient obtained in this way with α1 in the above equation (2), a temporary heat release amount is obtained from the above equation (1) (step S1). Subsequently, the drain flow rate in the steam pipe is calculated from the provisional heat radiation amount. The following formula (5) is used to calculate the drain flow rate.

q´×l=Δh×G …(5)   q ′ × l = Δh × G (5)

ここで、
q´:仮の放熱量(W/m)、
l :蒸気配管の長さ(m)、
Δh :管内圧力における凝縮熱(蒸発熱;J/Kg)
G :ドレン流量(Kg/s)
here,
q ′: Temporary heat dissipation (W / m),
l: length of steam pipe (m),
Δh: heat of condensation at pipe pressure (evaporation heat; J / Kg)
G: Drain flow rate (Kg / s)

すなわち、仮の放熱量q´が求まれば、既知であるl、Δhから、ドレン流量Gが求まる。   That is, if the provisional heat radiation amount q ′ is obtained, the drain flow rate G is obtained from the known l and Δh.

続いて、仮の放熱量q´から求めたドレン流量Gを用いて、無負荷状態における蒸気配管内のせん断力τを求めなおす。上記式(1)に示したように、せん断力τは、蒸気流速および液膜流速の差から算出される。ここで、蒸気流速は、流量センサ(不図示)に基づいて算出した配管全体の流量を例えばスチームトラップST1,ST2,ST3までの距離で比例配分することで求められる。また、液膜流速は、ドレン流量Gから算出可能である。すなわち、上記式(1)を用いることでせん断力τを求め直すことができる(ステップS2)。   Subsequently, the shear force τ in the steam pipe in the no-load state is obtained again using the drain flow rate G obtained from the provisional heat radiation amount q ′. As shown in the above equation (1), the shearing force τ is calculated from the difference between the vapor flow rate and the liquid film flow rate. Here, the steam flow velocity is obtained by proportionally distributing the flow rate of the entire pipe calculated based on a flow rate sensor (not shown) by the distance to the steam traps ST1, ST2, ST3, for example. Further, the liquid film flow rate can be calculated from the drain flow rate G. That is, the shearing force τ can be obtained again by using the above formula (1) (step S2).

続いて、上述のようにして求め直したせん断力τおよび液膜の厚さを用いて、レイノルズ数、管内熱伝達率およびせん断力τを求め直す(ステップS3)。すなわち、上記ステップS1からステップS3をせん断力τが一定値に収束するまで順次繰り返す。   Subsequently, the Reynolds number, the in-tube heat transfer coefficient, and the shear force τ are obtained again using the shear force τ and the thickness of the liquid film obtained as described above (step S3). That is, step S1 to step S3 are sequentially repeated until the shearing force τ converges to a constant value.

このようにして通常運転時における蒸気管10内のせん断力τを精度良く算出することができる。よって、精度良く算出されたせん断力τと、液膜厚さの測定値とを用いることで通常運転時における蒸気の流動状態における放熱特性(液膜が存在することによる熱抵抗の増加)を考慮した管内熱伝達率を求める。このようにして求めた管内熱伝達率を上記式(2)のαと置き換えることで、上記式(2)から通常運転時における理論上の放熱量qrを算出するようにしても良い。 In this way, the shear force τ in the steam pipe 10 during normal operation can be calculated with high accuracy. Therefore, heat dissipation characteristics (increase in thermal resistance due to the presence of a liquid film) in the flow state of steam during normal operation are taken into account by using the accurately calculated shear force τ and the measured value of the liquid film thickness. Obtain the heat transfer coefficient in the pipe. The theoretical heat release qr during normal operation may be calculated from the above equation (2) by replacing the in-tube heat transfer coefficient thus obtained with α 1 in the above equation (2).

また、上記実施形態において、バルブの開閉制御は自動でもよく手動でもよい。定期的なロス計測を実行し、配管系統の損傷や保温性能の劣化の検証を実施することもできる。   In the above embodiment, the valve opening / closing control may be automatic or manual. Periodic loss measurement can be performed to verify damage to piping systems and deterioration of heat insulation performance.

図8は、損失計測システムの変形例を示している。図8において、複数の負荷設備30A、30B、30Cに応じた複数の蒸気ライン10A、10B、10Cが設けられている。負荷設備30Aに対応する蒸気ライン10Aは、複数のスチームトラップSTA1、STA2、STA3と、圧力センサ44Aと、バルブ27Aとを含む。同様に、負荷設備30Bに対応する蒸気ライン10Bは、複数のスチームトラップSTB1、STB2、STB3と、圧力センサ44Bと、バルブ27Bとを含み、負荷設備30Cに対応する蒸気ライン10Cは、複数のスチームトラップSTC1、STC2、STC3と、圧力センサ44Cと、バルブ27Cとを含む。バルブ27A、27B、27Cはそれぞれ、蒸気ライン10A(10B、10C)における負荷設備30A(30B、30B)の入口付近(最終のスチームトラップSTA3(STB3、STC3)と負荷設備30A(30B、30B)との間)に配設されている。   FIG. 8 shows a modification of the loss measurement system. In FIG. 8, a plurality of steam lines 10A, 10B, and 10C corresponding to the plurality of load facilities 30A, 30B, and 30C are provided. The steam line 10A corresponding to the load facility 30A includes a plurality of steam traps STA1, STA2, and STA3, a pressure sensor 44A, and a valve 27A. Similarly, the steam line 10B corresponding to the load facility 30B includes a plurality of steam traps STB1, STB2, STB3, a pressure sensor 44B, and a valve 27B, and the steam line 10C corresponding to the load facility 30C includes a plurality of steams. Traps STC1, STC2, STC3, a pressure sensor 44C, and a valve 27C are included. The valves 27A, 27B, and 27C are respectively near the entrance of the load facility 30A (30B and 30B) in the steam line 10A (10B and 10C) (the final steam trap STA3 (STB3 and STC3) and the load facility 30A (30B and 30B). Between).

図8において、すべてのバルブ27A、27B、27Cを閉とすることにより、蒸気系統全体の損失を計算することができる。この場合、実質的な閉空間の圧力を圧力センサ44A,44B,44Cによって測定し、各蒸気ライン10A,10B,10Cでの配管ロスを算出することができる。   In FIG. 8, the loss of the entire steam system can be calculated by closing all the valves 27A, 27B, and 27C. In this case, the pressure in the substantially closed space can be measured by the pressure sensors 44A, 44B, and 44C, and the pipe loss in each of the steam lines 10A, 10B, and 10C can be calculated.

また、バルブ27Aを閉、バルブ27B、27Cを開とすることにより、負荷設備30B、30Cの稼動中に、負荷設備30Aに対応する蒸気ライン10Aの損失を計算することができる。この場合、実質的な閉空間での圧力変化を圧力センサ44Aによって直接的に測定することにより、その蒸気ライン10Aでのロスを算出することができる。   Further, by closing the valve 27A and opening the valves 27B and 27C, the loss of the steam line 10A corresponding to the load facility 30A can be calculated during the operation of the load facilities 30B and 30C. In this case, the loss in the steam line 10A can be calculated by directly measuring the pressure change in the substantially closed space by the pressure sensor 44A.

なお、計測結果から求められた単位配管長あたりの放熱量q(W/m)は計測地点での配管径や保温径の下での値であるため、配管径等が異なる場合には補正をかけてもよい。   Note that the heat dissipation amount q (W / m) per unit pipe length obtained from the measurement results is a value under the pipe diameter and the heat insulation diameter at the measurement point. You may spend it.

蒸気系統における蒸気管のサイズや保温厚さは、負荷設備の蒸気条件(使用蒸気量、圧力、温度)により異なる場合がある。このような場合にも、ある蒸気管の放熱量が既知であれば、配管サイズ、保温厚さ、配管内部温度、および外気温度の相違に基づく補正を施すことにより放熱量を求めることが可能である。既知の放熱量から、別の配管サイズ及び保温厚さに対応した放熱量を算出するための補正計算式(6)を以下に示す。この式(6)は上記の理論式(2)から導き出すことができる。
補正計算式(6)において、q’’:別の配管における単位長さ当たりの放熱量(W/m)、r1’:別の配管の配管外径(m)、r2’:別の配管の保温外径(断熱材外径)(m)、T0’:別の配管の配管内部温度(供給蒸気温度)(℃)、T1’:別の配管の外気温度(大気温度)(℃)、である。
The size and heat insulation thickness of the steam pipe in the steam system may vary depending on the steam conditions (amount of steam used, pressure, temperature) of the load equipment. Even in such a case, if the heat radiation amount of a certain steam pipe is known, it is possible to obtain the heat radiation amount by performing correction based on differences in the pipe size, the insulation thickness, the pipe internal temperature, and the outside air temperature. is there. A correction calculation formula (6) for calculating a heat radiation amount corresponding to another pipe size and a heat insulation thickness from a known heat radiation amount is shown below. This equation (6) can be derived from the above theoretical equation (2).
In the correction calculation formula (6), q ″: heat radiation amount per unit length (W / m) in another pipe, r1 ′: pipe outer diameter (m) of another pipe, r2 ′: another pipe Thermal insulation outer diameter (outer diameter of heat insulating material) (m), T0 ′: Internal temperature of another pipe (supply steam temperature) (° C.), T1 ′: Outside air temperature (air temperature) of another pipe (° C.) is there.

Figure 0006201640
Figure 0006201640

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment. The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…損失計測システム、10…蒸気管、20…蒸気製造装置、27…バルブ、30…負荷設備、40…制御ユニット、42…温度センサ、44…圧力センサ、50…計算装置、123…変換器、124…CPU、125…メモリ、127…入力装置、128…表示装置、ST1,ST2,ST3…スチームトラップ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loss measuring system, 10 ... Steam pipe, 20 ... Steam production apparatus, 27 ... Valve, 30 ... Load equipment, 40 ... Control unit, 42 ... Temperature sensor, 44 ... Pressure sensor, 50 ... Calculation apparatus, 123 ... Converter , 124, CPU, 125, memory, 127, input device, 128, display device, ST1, ST2, ST3, steam trap.

Claims (6)

蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測するシステムであって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1装置と、
前記実質的な閉空間での圧力を測定する第2装置と、
前記第2装置の計測結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第3装置と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測システム。
A system for measuring the loss of steam pipes connected to steam production equipment and load equipment,
A first device for creating a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe;
A second device for measuring the pressure in the substantially closed space;
A third device for measuring a loss of the steam pipe using a measurement result of the second device;
A loss measurement system for a steam pipe, comprising:
前記第2装置は、前記蒸気管に設けられたドレントラップからドレンの排出が開始される前に、或いは前記ドレントラップを閉にした状態で、前記実質的な閉空間における前記圧力を測定することを特徴とする請求項1に記載の蒸気管の損失計測システム。   The second device measures the pressure in the substantially closed space before draining is started from a drain trap provided in the steam pipe or in a state where the drain trap is closed. The loss measurement system for a steam pipe according to claim 1. 前記第1装置は、前記負荷設備を停止させる手段、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする手段の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気管の損失計測システム。   2. The apparatus according to claim 1, wherein the first device includes at least one of a means for stopping the load equipment and a means for closing a valve disposed in the steam pipe in the vicinity of an inlet of the load equipment. The steam pipe loss measurement system according to 2. 蒸気製造装置及び負荷設備につながった蒸気管の損失を計測する方法であって、
前記蒸気管の少なくとも一部を含む、実質的な閉空間を作る第1工程と、
前記実質的な閉空間での圧力を測定する第2工程と、
前記圧力の測定結果を用いて、前記蒸気管の損失を計測する第3工程と、
を備えることを特徴とする蒸気管の損失計測方法。
A method for measuring a loss of a steam pipe connected to a steam production apparatus and a load facility,
A first step of creating a substantially closed space including at least a portion of the steam pipe;
A second step of measuring the pressure in the substantially closed space;
A third step of measuring the loss of the steam pipe using the measurement result of the pressure;
A loss measurement method for a steam pipe, comprising:
前記第2工程は、前記蒸気管に設けられたドレントラップからドレンの排出が開始される前に、或いは前記ドレントラップを閉にした状態で、前記実質的な閉空間における前記圧力を測定することを特徴とする請求項4に記載の蒸気管の損失計測方法。   The second step is to measure the pressure in the substantially closed space before draining is started from the drain trap provided in the steam pipe or in a state where the drain trap is closed. The steam pipe loss measuring method according to claim 4, wherein: 前記第1工程は、前記負荷設備を停止させる工程、及び前記負荷設備の入口付近において前記蒸気管に配置されたバルブを閉にする工程の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の蒸気管の損失計測方法。   5. The method according to claim 4, wherein the first step includes at least one of a step of stopping the load facility and a step of closing a valve disposed in the steam pipe in the vicinity of an inlet of the load facility. 5. The steam pipe loss measurement method according to 5.
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