JP2007232745A

JP2007232745A - 堰式流量計

Info

Publication number: JP2007232745A
Application number: JP2007159989A
Authority: JP
Inventors: Go Yonemoto; 郷米本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】測定分解能を向上させ、測定誤差をなくして流量を精度良く検出できるようにする。
【解決手段】水路系の少なくとも一部を堰板５で堰止めて成る堰水路３を流れる流体の水圧を検出する圧力センサ部２３とこの圧力センサ２３で検出された水圧に基づいて堰水路３内を流れる流体の流量を演算する制御演算部２５とを備えて前記堰水路３内部に設置されると共に、堰板５のゼロ流量位置に圧力センサ２３が位置するように設置し、堰板５の越流水頭のみを検出するようにした堰式流量計２１であって、制御演算部２５は、少なくとも、三角堰、四角堰または全幅堰のいずれかを含む堰形状に対応可能な流量演算式を内蔵する流量演算手段を備え、堰形状毎に定められた堰パラメータが入力されることにより、１台の堰式流量計で複数の堰形状に対応する近似流量演算を可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、堰の水頭を測定する水位検出器を用いて水路を流れる流量を算出する堰式流量計に係わり、特に、水位検出器を堰板のゼロ流量位置に設置することにより、測定分解能を上げ、測定誤差をなくし流量を精度良く検出し得るようにした堰式流量計に関する。

堰の水頭を測定し水路を流れる水の流量を測定する堰式流量計としては、従来、図５に示すものが知られている。

図５に示す堰式流量計１０１は、堰水路１０３の少なくとも一部を堰止める堰板１０５と、この堰板１０５の上流側の水位を検出する水位検出器１０７とを備えている。この水位検出器１０７は投げ込み式の水位検出器であり、この投げ込み式水位検出器１０７を堰水路１０３の底に設置して水頭を測定し、その水位信号をループコントローラ１０９に送信し、ループコントローラ１０９で流量計算した値を流量信号として送信していた。

ところで、上述した従来の堰式流量計１０１においては、水位を測定する水位検出器１０７は堰水路１０３の底に設置されているため、堰の底から最大水頭値（水位の上限値）までの水位ｈを許容測定値とする水位測定スパンの大きな（水頭に対して）水位計が必要とされていた。

しかしながら、実際の流量測定に必要となるのは堰板１０５のゼロ流量位置からの水位（水頭）であることから、従来では、堰水路１０３の底から堰板１０５のゼロ流量位置までの水位に対してゼロ点を遷移させることにより測定するようにしていた。

すなわち、従来の堰式流量計１０１においては、常に水位検出器１０７の持つ最大スパンよりも小さいスパンで測定することとなり、特に水頭の小さい堰では分解能が低くなり測定誤差が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水位検出器を堰式のゼロ流量位置に設置し越流水頭のみを測定することにより測定分解能を向上させ、測定誤差をなくして流量を精度良く検出できるようにした堰式流量計を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、水路系の少なくとも一部を堰板で堰止めて成る堰水路を流れる流体の水圧を検出する圧力センサ部とこの圧力センサで検出された水圧に基づいて前記堰水路内を流れる流体の流量を演算する制御演算部とを備えて前記堰水路の内部に設置されると共に、前記堰板のゼロ流量位置に前記圧力センサが位置するように設置し、堰板の越流水頭のみを検出するようにした堰式流量計であって、前記制御演算部は、少なくとも、三角堰、四角堰または全幅堰のいずれかを含む堰形状に対応可能な流量演算式を内蔵する流量演算手段を備え、堰形状毎に定められた堰パラメータが入力されることにより、１台の堰式流量計で複数の堰形状に対応する近似流量演算を可能にしたことを特徴としている。

上記構成によれば、堰板のゼロ流量位置に設置された水位検出器によって堰板の越流水頭のみが検出されるので、測定分解能を向上させ、測定誤差をなくして流量を精度良く検出できる。

また、水位検出器は、水路壁面に固定設置されているので、流量検出精度をより一層、向上させることができる。

また、上記構成によれば、１つの流量演算式を流量演算手段に内蔵させておき、堰形状毎に定められた堰パラメータを指定するだけで複数の堰形状に対応した流量演算を１台の堰式流量計で実施することができる。

本発明によれば、水位検出器を堰式のゼロ流量位置に設置し越流水頭のみを測定することにより測定分解能を向上させ、測定誤差をなくして流量を精度良く検出できる。

また、堰の種類の応じて固有に設定できる堰パラメータを入力するだけで同一の流量演算式を使用することができるので、堰の種類が代わっても同じ堰式流量計を使用することができる。

図１は本発明に係る堰式流量計の実施形態を示す構成図である。

同図に示すように、この堰式流量計１は、堰水路３の少なくとも一部を堰止める堰板５と、この堰板５の上流側の水位を検出する水位検出器７とを備えている。水位検出器７で検出された水位信号はケーブル９を介して図示しないコントローラへ供給され、この水位信号に基づいて堰水路３の流量が測定される。

水位検出器７は、大気圧と水圧との差に基づいて水位を検出する差圧式の水位検出器で構成されている。

また、特にこの実施形態において、水位検出器７は、堰板５の高さとほぼ等しい位置の水路壁面１１に取付板１３を介してアンカーボルト１５によって固定設置されている。水位検出器７を堰板５のゼロ流量位置に設置することにより、堰板５の越流水頭ｈ0 のみを検出できるようになっている。

次にこの実施形態の動作を説明する。

堰水路３内の流体は、堰板５を越流して流れるが、その際、堰板５付近の水路壁面１１に固定設置された水位検出器７によってその水位が計測される。水位検出器７内には、ダイヤフラムが設けられており、このダイアフラムによって大気圧と、水圧との差圧が検出され、この差圧が水位信号として取り出される。水位信号は、コントローラに供給される。コントローラ内には、水位と流量との関係を予め定めたテーブルが用意されており、このテーブルを参照することによって、水位に応じた流量信号が得られる。

この場合、この実施の形態では、図２に示すように、水位検出器７は、測定上は不要である堰水路３の底から堰板のゼロ流量位置１７までの水位を検出することなく、堰板５の越流水頭ｈ0 のみを検出することができる。

このように、この実施形態によれば、水位検出器７は、堰板５のゼロ流量位置１７に設置され、この水位検出器７によって堰板５の越流水頭のみが検出されるので、測定分解能を向上させ、測定誤差をなくして流量を精度良く検出できる。

また、水位検出器７は、堰板５の高さとほぼ等しい位置の水路壁面１１にアンカーボルト１５を介して固定設置されているので、流量検出精度をより一層、向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、水位検出器７は、堰板５の高さとほぼ等しい位置の水路壁面１１に取付板１３を介してアンカーボルト１５によって固定設置される構成を示したが、他の適宜の固定設置手段を用いても良く、さらに堰板５の高さとほぼ等しい位置に設置することができれば、特に固定する必要もない。

図３は、本発明に係る堰式流量計の他の実施形態の構成を示すブロック図である。

この図に示す堰式流量計２１は、圧力センサ部２３と、制御演算部２５を備え、流量演算を流量計内部で行えるように構成されている。

圧力センサ部２３は、図１に示す堰式流量計と同様、ダイアフラムによって大気圧と水圧との差圧を検出し、その差圧信号を制御演算部２５に供給する。

制御演算部２５は、ＡＤ変換回路２７と、ＣＰＵ回路２９と、書き替え可能なメモリ回路３１と、ＤＡ変換回路３３とを備え、供給された差圧信号に基づいて流量演算を行って、流量信号を外部に出力する。

この場合、メモリ３１には、堰に共通の流量演算式と、堰の種類の応じて固有に設定できる堰パラメータが記憶されており、ＣＰＵ回路２９は、これら流量演算式と堰パラメータに基づいて流量を求める。

共通の流量演算式は以下の（１）式に示す通りである。

〔数１〕
流量Ｑ＝Ｋ_９Ｈ^９+Ｋ_７Ｈ^７+Ｋ_５Ｈ^５＋Ｋ_４Ｈ^４+Ｋ_３Ｈ^３+Ｋ_１Ｈ+Ｋ_０ (m^３/min)…（１）
従って、堰の種類に応じて固有に設定できる堰パラメータを入力するだけで、同一の流量演算式を使用して全ての堰に同一の堰式流量計２１を適用することが可能となる。

上記（１）式に示す流量演算式は、以下のようにして求めることができる。

（１）三角堰の場合
三角堰の場合には、下記（２）式により、流量Ｑを求めることができる。ここで、三角堰の幅Ｂ、高さＤは図４（ａ）のように設定される。

（２）四角堰の場合
四角堰の場合には、下記（３）式により、流量Ｑを求めることができる。ここで、四角堰の幅Ｂ、切欠幅ｂ、高さＤは図４（ｂ）のように設定される。

（３）全幅堰の場合
全幅堰の場合には、下記（４）式により、流量Ｑを求めることができる。ここで、全幅堰の幅Ｂ、高さＤは図４（ｃ）のように設定される。

以上の（２）式、（３）式、（４）式から理解できるように、前述した（１）式において、堰パラメータＫ１〜Ｋ９の値を堰の種類の応じて設定することによって（２）式、（３）式、（４）式を導き出すことができる。

従って、（１）式のみをメモリ回路３１に記憶させておき、堰の種類が代わって場合には、堰パラメータのみを新たに入力することによって、少なくとも三角堰、四角堰、および全幅堰における流量演算が可能となるのである。

本発明に係る堰式流量計の実施形態を示す構成図である。本発明に係る堰式流量計の取付状態の一例を示す説明図である。本発明に係る堰式流量計の他の実施形態の構成を示すブロック図である。三角堰、四角堰、全幅堰の形状を示す説明図である。従来の堰式流量計の一例を示す説明図である。

符号の説明

１堰式流量計
３堰水路
５堰板
７水位検出器
９ケーブル
１１水路壁面
１３取付板
１５アンカーボルト
１７ゼロ流量位置
２１堰式流量計
２３圧力センサ部
２５制御演算部
２７ＡＤ変換回路
２９ＣＰＵ回路
３１メモリ回路
３３ＤＡ変換回路

Claims

水路系の少なくとも一部を堰板で堰止めて成る堰水路を流れる流体の水圧を検出する圧力センサ部とこの圧力センサで検出された水圧に基づいて前記堰水路内を流れる流体の流量を演算する制御演算部とを備えて前記堰水路の内部に設置されると共に、前記堰板のゼロ流量位置に前記圧力センサが位置するように設置し、堰板の越流水頭のみを検出するようにした堰式流量計であって、
前記制御演算部は、少なくとも、三角堰、四角堰または全幅堰のいずれかを含む堰形状に対応可能な流量演算式を内蔵する流量演算手段を備え、
堰形状毎に定められた堰パラメータが入力されることにより、１台の堰式流量計で複数の堰形状に対応する近似流量演算を可能にしたことを特徴とする堰式流量計。
請求項１に記載の堰式流量計において、
前記流量演算手段は、次の流量演算式に基づいて流量Ｑを演算することを特徴とする堰式流量計。
流量Ｑ＝Ｋ_９Ｈ^９+Ｋ_７Ｈ^７+Ｋ_５Ｈ^５＋Ｋ_４Ｈ^４+Ｋ_３Ｈ^３+Ｋ_１Ｈ+Ｋ_０ (m^３/min)
但し、Ｋは、堰形状毎に定まる堰パラメータ
Ｈは、ｈ^１／２（ｈは堰のヘッド）