JPH10281829A - Vortex flowmeter - Google Patents
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- JPH10281829A JPH10281829A JP8383497A JP8383497A JPH10281829A JP H10281829 A JPH10281829 A JP H10281829A JP 8383497 A JP8383497 A JP 8383497A JP 8383497 A JP8383497 A JP 8383497A JP H10281829 A JPH10281829 A JP H10281829A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、渦流量計に関し、
より詳細には、順方向又は逆方向の流れを判別する判別
機能および渦センサの異常を警告する機能を有する渦流
量計に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vortex flowmeter,
More specifically, the present invention relates to a vortex flowmeter having a discriminating function of discriminating a forward or reverse flow and a function of warning a vortex sensor abnormality.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように、渦流量計は、渦発生体か
ら流出する単位時間当りのカルマン渦の数が、所定レイ
ノルズ数範囲で流量に比例することを利用した推測型の
流量計であり、渦発生体は、広いレイノルズ数範囲で安
定して一定の流量係数をもった渦信号が得られる形状の
ものが用いられている。通常の渦発生体は、流れ方向の
軸に関し形状が対称で上流側と下流側の形状が異なり、
取り付け姿勢により流れ方向が定められている。従って
通常の渦流量計では逆方向に流れる流体流量を計測する
ことはできなかった。このため、目的に応じて順逆双方
向の流量を検出可能な渦流量計が求められている。2. Description of the Related Art As is well known, a vortex flow meter is a speculative flow meter utilizing the fact that the number of Karman vortices per unit time flowing out of a vortex generator is proportional to the flow rate within a predetermined Reynolds number range. There is a vortex generator having a shape capable of obtaining a vortex signal having a constant flow coefficient stably over a wide Reynolds number range. A normal vortex generator has a symmetric shape with respect to the axis in the flow direction, and the upstream and downstream shapes are different.
The flow direction is determined by the mounting posture. Therefore, it was not possible to measure the flow rate of the fluid flowing in the opposite direction with a normal vortex flowmeter. Therefore, there is a need for a vortex flowmeter capable of detecting the flow in both forward and reverse directions according to the purpose.
【０００３】図５は、従来の双方向検出渦流量計の一例
を説明するための断面図で、図中、３０は流管、３１，
３２は渦発生体、３３は渦センサである。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining an example of a conventional bidirectional detection vortex flowmeter. In the drawing, reference numeral 30 denotes a flow tube;
32 is a vortex generator and 33 is a vortex sensor.
【０００４】図５に示した双方向検出渦流量計（以後、
渦流量計と記す）は、断面形状が、流れに面した底辺を
もつ二等辺三角形であり、流管３０内に、順方向流れ
（矢印＋Ｑ方向）に底辺をもつ渦発生体３１と、該渦発
生体３１と形状寸法が等しく逆方向流れ（矢印−Ｑ方
向）に底辺をもつ渦発生体３２が所定距離を隔てて平行
に支持されている。渦発生体３１，３２の中間位置に渦
センサ３３が取り付けられ、渦発生体３１から発生する
（＋Ｑ）方向流れによるカルマン渦の変動圧力等を検出
し、同様に、渦発生体３２から発生する（−Ｑ）方向流
れによるカルマン渦の変動圧力等を検出している。[0004] A bidirectional detection vortex flowmeter (hereinafter referred to as FIG. 5)
The vortex flowmeter) is an isosceles triangle having a cross-section having a base facing the flow, and a vortex generator 31 having a base in the forward flow (arrow + Q direction) in the flow tube 30. A vortex generator 32 having the same shape and dimensions as the vortex generator 31 and having a bottom in the opposite direction (arrow -Q direction) is supported in parallel at a predetermined distance. A vortex sensor 33 is mounted at an intermediate position between the vortex generators 31 and 32, and detects a fluctuating pressure or the like of Karman vortex due to a (+ Q) direction flow generated from the vortex generator 31, and is similarly generated from the vortex generator 32. (-Q) The fluctuating pressure of Karman vortex due to the directional flow is detected.
【０００５】図６は、従来の双方向検出渦流量計の他の
例を説明するための断面図で、３４は渦発生体、３５，
３６は渦センサである。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining another example of a conventional bidirectional detection vortex flowmeter.
36 is a vortex sensor.
【０００６】図６に示した双方向検出渦流量計（以後、
渦流量計と記す）は、断面形状が流れ方向で上流側およ
び下流側に頂点を有する等辺な菱形で、（＋Ｑ）方向の
流れでみたとき渦発生体３４の上流側に渦センサ３５
が、下流側に渦センサ３６が取り付けられている。[0006] The bidirectional detection vortex flowmeter shown in FIG.
The vortex flowmeter) is an equilateral rhombus having a cross-sectional shape having vertices on the upstream and downstream sides in the flow direction, and a vortex sensor 35 is provided on the upstream side of the vortex generator 34 when viewed in the flow in the (+ Q) direction.
However, a vortex sensor 36 is mounted on the downstream side.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図５に示した二等辺三
角柱の渦発生体３１，３２を有する渦流量計は、１個の
渦センサ３３により渦信号が検出可能であり、高価な渦
センサが少なく、安価であるが、その結果、流れの方向
の検出を行なうことができないという課題がある。The vortex flowmeter having isosceles triangular prism vortex generators 31 and 32 shown in FIG. 5 is capable of detecting a vortex signal with one vortex sensor 33, and is an expensive vortex sensor. However, there is a problem that the flow direction cannot be detected as a result.
【０００８】これに対し、図６に示した渦流量計は、１
個の渦発生体３４に対して、順方向あるいは逆方向の流
れを検出する場合上流側に渦検出をしない渦センサ３５
あるいは渦センサ３６が設けられており、順逆流れ方向
の検出を自動的に行うことが可能であるが、渦センサ３
５は、（＋Ｑ）方向の流れの流量計測時には渦発生体３
４の上流側にあり、流入する流体の流れ変動に応動して
発生するノイズが無視できず、同様に、（−Ｑ）方向の
流れの流量計測時には渦センサ３６のノイズが無視でき
なくなる。更には、各々の渦センサ３５，３６が配管振
動等による外部振動ノイズを受け易い。また渦センサを
２個取り付ける構造となるため、高価になるという問題
点があった。On the other hand, the vortex flowmeter shown in FIG.
When a forward or reverse flow is detected for each vortex generator 34, a vortex sensor 35 that does not perform vortex detection on the upstream side
Alternatively, a vortex sensor 36 is provided and can automatically detect the forward and reverse flow directions.
5 is a vortex generator 3 when measuring the flow rate of the flow in the (+ Q) direction.
4, the noise generated in response to the flow fluctuation of the inflowing fluid cannot be ignored. Similarly, the noise of the vortex sensor 36 cannot be ignored when measuring the flow rate of the flow in the (-Q) direction. Further, each of the vortex sensors 35 and 36 is susceptible to external vibration noise due to piping vibration or the like. In addition, there is a problem that the structure becomes expensive because two vortex sensors are attached.
【０００９】また、図５，図６に示した従来の渦流量計
は、共に渦センサ自体のすべての異常を検出することが
不可能である。すなわち、１個の渦センサ３３を有する
図５に示す渦流量計は、渦センサの破損等による出力停
止の場合を除き、出力変化等の異常を検出することがで
きず、２個の渦センサ３５，３６を有する図６に示す渦
流量計は、実質的に計測時には流れの方向に対応する１
個の渦センサしか作動しないため、一方が正常であって
も他方は渦検出しない渦センサである可能性があり、流
れ方向によっては他方の渦センサでバックアップするこ
とはできない。In addition, the conventional vortex flowmeters shown in FIGS. 5 and 6 cannot detect all abnormalities of the vortex sensor itself. That is, the vortex flow meter having one vortex sensor 33 shown in FIG. 5 cannot detect an abnormality such as a change in output and the like, except for the case where the output is stopped due to breakage of the vortex sensor. The vortex flowmeter shown in FIG. 6 having 35 and 36 substantially corresponds to the direction of flow at the time of measurement.
Since only one vortex sensor operates, there is a possibility that one is normal and the other is a vortex sensor that does not detect vortex, and cannot be backed up by the other vortex sensor depending on the flow direction.
【００１０】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
もので、流れの方向を自動検出して流量を検出し、しか
も耐振性の優れた渦流量計を提供することを目的とし、
更には、渦センサの異常を検知し、一方の渦センサに異
常が生じても他方の渦センサでバックアップし順逆双方
向の流量測定を可能とする渦流量計を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a vortex flowmeter which automatically detects a flow direction to detect a flow rate and has excellent vibration resistance.
Still another object of the present invention is to provide a vortex flowmeter which detects an abnormality of a vortex sensor and backs up the other vortex sensor even if an abnormality occurs in one of the vortex sensors, thereby enabling flow measurement in both forward and reverse directions.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、流管
内に、各々渦センサを内蔵した一対の等しい形状の渦発
生体が管軸と直角で互いに平行に支持され、該一対の渦
発生体は一方を順方向の流れ、他方を逆方向の流れを計
測する姿勢とし、且つ同一流れ方向において各々の渦信
号が反対位相となる間隔とした本体部と、各々の前記渦
信号を定倍増幅し整形する増幅回路と、各々の増幅回路
からの渦信号出力の振幅値の大小の順序に従って順方向
あるいは逆方向の流れを判別し、各々の前記渦信号出力
を差動増幅し周波数に比例して流量を求める演算部とで
構成したものである。According to a first aspect of the present invention, a pair of vortex generators each having a built-in vortex sensor are supported in a flow tube at right angles to a tube axis and parallel to each other. The generator has a body part with one for measuring the forward flow and the other for measuring the backward flow, and defines a main body part having an interval in which each vortex signal has an opposite phase in the same flow direction, and defines each of the vortex signals. Amplifying circuits that perform double amplification and shaping, and determine the flow in the forward or reverse direction according to the magnitude order of the amplitude value of the vortex signal output from each amplifier circuit, and differentially amplify each of the vortex signal outputs to a frequency. And a calculation unit for calculating the flow rate in proportion.
【００１２】請求項２の発明は、請求項１に記載の渦流
量計において、前記渦発生体の断面形状を上流側が底辺
の二等辺三角形としたものである。According to a second aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to the first aspect, the cross-sectional shape of the vortex generator is an isosceles triangle having a base on the upstream side.
【００１３】請求項３の発明は、請求項１に記載の渦流
量計において、前記渦発生体の断面形状を、上流側およ
び下流側に頂点を有する２つの二等辺三角形の組み合わ
せからなる菱形とし、下流側の頂角よりも上流側の頂角
の方が大きい菱形としたものである。According to a third aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to the first aspect, the cross-sectional shape of the vortex generator is a rhombus composed of a combination of two isosceles triangles having vertices on the upstream side and the downstream side. , A rhombus in which the vertex angle on the upstream side is larger than the vertex angle on the downstream side.
【００１４】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の渦流量計において、前記一対の渦発生体の
流れ方向の間隔を、上流側の渦発生体から流出するカル
マン渦の渦間隔ａの（（１／２）＋ｎ）倍（ｎ：整数）
としたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to any one of the first to third aspects, the distance between the pair of vortex generators in the flow direction is determined by the Karman vortex flowing out of the vortex generator on the upstream side. ((1/2) + n) times the vortex interval a of (n: integer)
It is what it was.
【００１５】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかに記載の渦流量計において、前記演算部は、各々の
前記渦信号出力の有無および／又は差動増幅信号の大小
に従って各々の渦センサの異常を検出し警告を発する機
能を有するものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to any one of the first to fourth aspects, the arithmetic unit is configured to determine whether or not each of the vortex signal outputs and / or the magnitude of the differential amplified signal. Has a function of detecting an abnormality of the vortex sensor and issuing a warning.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１は、本発明による渦流量計の
実施形態を説明するための図であり、図中、１は本体
部、２は変換部、３は流管、４ａは第１の渦発生体、４
ｂは第２の渦発生体、５は第１の増幅器、６は第２の増
幅器、７は第１の整形回路、８は第２の整形回路、９は
差動アンプ、１０は第３の整形回路、１１はＣＰＵであ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a vortex flowmeter according to the present invention, wherein 1 is a main body, 2 is a converter, 3 is a flow tube, and 4a is a fourth embodiment. 1 vortex generator, 4
b is a second vortex generator, 5 is a first amplifier, 6 is a second amplifier, 7 is a first shaping circuit, 8 is a second shaping circuit, 9 is a differential amplifier, and 10 is a third amplifier. The shaping circuit 11 is a CPU.
【００１７】図１に示す渦流量計は、本体部１と変換部
２とから構成される。本体部１は、流管３の管壁の上面
に形成された面取り面１ａに、フランジ４ｃ，４ｄで固
着された等しい形状の第１の渦発生体４ａと第２の渦発
生体４ｂとから構成される。第１，第２の渦発生体４
ａ，４ｂは流管３の管壁を貫通し管軸に直角で各々平行
に流管３に支持されている。第１，第２の渦発生体４
ａ，４ｂの断面形状は、例えば二等辺三角形状で、第１
の渦発生体４ａは矢印（＋Ｑ）方向の流れに底辺を向け
て支持されており、第２の渦発生体４ｂは矢印（−Ｑ）
方向の流れに底辺を向けて支持されている。すなわち各
々の二等辺三角形の頂点が対向するように設けてある。The vortex flowmeter shown in FIG. 1 comprises a main body 1 and a converter 2. The main body 1 is composed of a first vortex generator 4a and a second vortex generator 4b having the same shape and fixed to the chamfered surface 1a formed on the upper surface of the pipe wall of the flow tube 3 by flanges 4c and 4d. Be composed. First and second vortex generators 4
Reference numerals a and 4b penetrate the wall of the flow tube 3 and are supported by the flow tube 3 at right angles to the tube axis and in parallel with each other. First and second vortex generators 4
The cross-sectional shape of each of a and 4b is, for example, an isosceles triangular shape.
Of the vortex generator 4a is supported by the flow in the direction of the arrow (+ Q) with the bottom side facing, and the second vortex generator 4b is supported by the arrow (-Q).
It is supported with the base facing the direction flow. That is, the vertices of each isosceles triangle are provided so as to face each other.
【００１８】第１，第２の渦発生体４ａ，４ｂの内部に
は、カルマン渦による交番応力を検出する渦センサが内
蔵されている。なお、第１，第２の渦発生体４ａ，４ｂ
の管軸方向の間隔は、発生する交番応力が互いに反対
な、１８０°位相が異なる向きに作用するようにカルマ
ン渦の渦間距離に従って定められる。次に、内部に渦セ
ンサを封着した渦発生体の具体例を説明する。A vortex sensor for detecting an alternating stress caused by Karman vortices is built in the first and second vortex generators 4a and 4b. The first and second vortex generators 4a, 4b
Are determined in accordance with the inter-vortex distance of the Karman vortices so that the generated alternating stresses act in directions opposite to each other by 180 °. Next, a specific example of a vortex generator in which a vortex sensor is sealed will be described.
【００１９】図２は、本発明による渦流量計に用いる渦
発生体の実施形態を説明するための断面図で、図２
（Ａ）は断面が二等辺三角形の渦発生体、図２（Ｂ）は
断面が菱形の渦発生体であり、図中、１３は二等辺三角
形、１４は菱形、１５は母材、１６，１７は圧電素子、
１８は封着剤である。FIG. 2 is a sectional view for explaining an embodiment of the vortex generator used in the vortex flowmeter according to the present invention.
(A) is a vortex generator having a cross section of an isosceles triangle, and FIG. 2 (B) is a vortex generator having a cross section of a rhombus. In the drawing, 13 is an isosceles triangle, 14 is a rhombus, 15 is a base material, 16, 17 is a piezoelectric element,
Reference numeral 18 denotes a sealing agent.
【００２０】図２（Ａ）に示す、断面が二等辺三角形の
渦発生体は、二等辺三角形１３の底辺１３ａを上流に面
し、斜辺１３ｂを下流となるようにしたもので、渦発生
体内部の円孔１３ｃ内には、板状の母材１５の両面に圧
電素子１６，１７を貼着した渦センサが、絶縁性で高剛
性の封着剤１８で隙間のないように一体に封着されてい
る。The vortex generator having an isosceles triangle in cross section shown in FIG. 2 (A) has a base 13a of an isosceles triangle 13 facing upstream and an oblique side 13b downstream. In the inner circular hole 13c, a vortex sensor in which piezoelectric elements 16 and 17 are adhered to both surfaces of a plate-shaped base material 15 is integrally sealed with an insulating and highly rigid sealing agent 18 without any gap. Is being worn.
【００２１】図２（Ｂ）に示す断面が菱形の渦発生体
は、菱形１４の形状が、上流側に頂点Ｐ1を有し、頂角
θ1を挟む等辺１４ａの二等辺三角形と、下流側に頂点
Ｐ2を有し頂角θ2を挟む等辺１４ｂの二等辺三角形とを
等しい底辺で接合した形状の菱形で、角度はθ1＞θ2で
ある。また、渦発生体内部には、図２（Ａ）の場合と同
様に、母材１５の両面に圧電素子１６を，１７貼着した
渦センサが、封着剤１８により一体に封着されている。In the vortex generator having a diamond-shaped cross section shown in FIG. 2B, the shape of the diamond 14 has an apex P 1 on the upstream side and an isosceles triangle of equilateral sides 14a sandwiching the apex angle θ 1 , and a downstream shape. A rhombus having a vertex P 2 on the side and an isosceles triangle of equal sides 14b sandwiching the apex angle θ 2 and joined at an equal base, and the angle is θ 1 > θ 2 . As in the case of FIG. 2A, a vortex sensor in which piezoelectric elements 16 are adhered to both surfaces of a base material 15 is integrally sealed by a sealing agent 18 inside the vortex generator. I have.
【００２２】変換部２は、第１の渦発生体４ａの渦セン
サ（図示せず）に接続され出力する渦信号を定倍増幅す
る第１の増幅器５と、第２の渦発生体４ｂの渦センサ
（図示せず）に接続され出力する渦信号を第１の増幅器
５と等しい倍率で増幅する第２の増幅器を有し、第１の
増幅器５、第２の増幅器６の出力は差動アンプ９に接続
される。差動アンプ９で差動増幅された差動渦信号は、
第３の整形回路９で整形しデジタル変換してＣＰＵ１１
に入力する。ＣＰＵ１１で差動渦信号の周波数に比例し
た流量を演算して、出力回路（図示せず）を介して、流
量信号を出力端１１ａから遠隔伝送するとともに、表示
器（図示せず）に表示する。The converter 2 includes a first amplifier 5 connected to a vortex sensor (not shown) of the first vortex generator 4a and amplifying a vortex signal to be output at a constant magnification, and a second vortex generator 4b. It has a second amplifier connected to a vortex sensor (not shown) and amplifying a vortex signal to be output at a magnification equal to that of the first amplifier 5. Outputs of the first amplifier 5 and the second amplifier 6 are differential. Connected to amplifier 9. The differential vortex signal differentially amplified by the differential amplifier 9 is
The signal is shaped by a third shaping circuit 9, converted into a digital signal, and converted by the CPU 11.
To enter. The CPU 11 calculates a flow rate proportional to the frequency of the differential vortex signal, remotely transmits the flow rate signal from the output terminal 11a via an output circuit (not shown), and displays the signal on a display (not shown). .
【００２３】一方、第１の増幅器５で定倍増幅された渦
信号は第１の整形回路７で整形され、デジタル変換後Ｃ
ＰＵ１１に入力するとともに、同時に第２の増幅器６で
定倍増幅された渦信号も同様に第２の整形回路８で整形
され、デジタル変換後ＣＰＵ１１に入力する。ＣＰＵ１
１では第１の整形回路７で整形された正弦波状の渦信号
と第２の整形回路８で整形された正弦波状の渦信号の振
幅値の大きさを比較するとともに、その結果に基づいて
流体の流れが順方向であるか逆方向であるかの流入方向
を判別する。例えば、渦信号の振幅値が、第２の渦発生
体４ｂ側の方が第１の渦発生体４ａ側の方よりも大きい
場合は、流入方向が第１の渦発生体４ａ側（（＋Ｑ）方
向）であると判断し、その逆の場合は第２の渦発生体４
ｂ側（（−Ｑ）方向）と判別する。On the other hand, the eddy signal amplified by the first amplifier 5 at a constant magnification is shaped by a first shaping circuit 7 and is converted into a digital signal.
While being input to the PU 11, the eddy signal amplified at the same time by the second amplifier 6 is similarly shaped by the second shaping circuit 8, and is input to the CPU 11 after digital conversion. CPU1
In 1, the magnitude of the amplitude value of the sinusoidal vortex signal shaped by the first shaping circuit 7 and the magnitude of the amplitude value of the sinusoidal vortex signal shaped by the second shaping circuit 8 are compared, and the fluid is determined based on the result. The flow direction is determined whether the flow is forward or reverse. For example, when the amplitude value of the vortex signal is larger on the second vortex generator 4b side than on the first vortex generator 4a side, the inflow direction is on the first vortex generator 4a side ((+ Q ) Direction), and vice versa.
It is determined as the b side ((−Q) direction).
【００２４】周知のように、渦発生体から流出するカル
マン渦の渦間隔ａと渦列間隔ｂとの関係は、渦発生体の
形状や渦発生体の代表長さｄと流管径Ｄとの比により異
なるが、０.２８を中心とした一定の値であり、渦発生
体から交互に順次流出する渦列におけるカルマン渦は
（１／２）ａの間隔をもっており、これに伴って圧力変
動が発生する。すなわち、渦列近傍をピーク値として渦
間隔ａを周期とする交番圧力が発生し、渦発生体に交番
内部応力を発生させる。As is well known, the relationship between the vortex spacing a and the vortex row spacing b of the Karman vortex flowing out of the vortex generator depends on the shape of the vortex generator, the representative length d of the vortex generator, and the flow tube diameter D. Is constant, centered on 0.28, and the Karman vortices in the vortex street that alternately flow out of the vortex generator alternately have an interval of (1/2) a. Fluctuations occur. That is, an alternating pressure having a vortex interval a as a cycle with a peak value in the vicinity of the vortex street is generated, and an alternating internal stress is generated in the vortex generator.
【００２５】従って渦発生体の下流側に他の渦発生体を
配置し、上流側の渦発生体に対しての下流側の位置まで
の距離Ｌを Ｌ＝（（１／２）＋ｎ）ａ，（但しｎ：整数） （１） とすることにより下流側の渦発生体は、上流側のカルマ
ン渦による交番圧力に加え、下流側の渦発生体から生ず
るカルマン渦の作用により、上流側の渦発生体よりも大
きく、しかも反対位相の変動圧力が発生する。Therefore, another vortex generator is disposed downstream of the vortex generator, and the distance L from the upstream vortex generator to the downstream position is defined as L = ((1/2) + n) a , (Where n is an integer) (1) In addition to the alternating pressure caused by the Karman vortex on the upstream side, the vortex generator on the downstream side acts on the upstream vortex generator due to the action of Karman vortices generated from the downstream vortex generator. A fluctuating pressure is generated which is larger than the vortex generator and has the opposite phase.
【００２６】図３は、本発明による渦流量計に用いる渦
発生体の配置を説明するための断面図であり、図中、１
９は第１の渦発生体、２０は第２の渦発生体である。FIG. 3 is a sectional view for explaining the arrangement of the vortex generator used in the vortex flowmeter according to the present invention.
Reference numeral 9 denotes a first vortex generator, and reference numeral 20 denotes a second vortex generator.
【００２７】図３に示す第１の渦発生体１９と第２の渦
発生体２０は共に渦センサを内蔵しており、上記（１）
式のＬの距離だけ上流側の第１の渦発生体１９と下流側
の第２の渦発生体２０とが離れており、共に、反対位相
の交番力を発生する。距離Ｌは、渦発生体の形状や流速
等により定められるものであり、（１）式の条件を満足
するのであれば点線で示す第２の渦発生体２０′の位置
に変更することも可能である。Each of the first vortex generator 19 and the second vortex generator 20 shown in FIG. 3 has a built-in vortex sensor.
The first vortex generator 19 on the upstream side and the second vortex generator 20 on the downstream side are separated from each other by a distance of L in the equation, and both generate alternating forces of opposite phases. The distance L is determined by the shape and the flow velocity of the vortex generator, and can be changed to the position of the second vortex generator 20 'indicated by a dotted line if the condition of the expression (1) is satisfied. It is.
【００２８】図４は、本発明による渦流量計の実施形態
例を説明するための渦信号波形で、図４（Ａ）は第１の
渦発生体４ａの渦信号（以後、第１の渦信号と記す）、
図４（Ｂ）は第２の渦発生体４ｂの渦信号（以後、第２
の渦信号と記す）、図４（Ｃ）は第１の渦信号と第２の
渦信号の差動渦信号で、図中、２１は第１の渦信号、２
２は第２の渦信号、２３は差動渦信号である。FIG. 4 is a vortex signal waveform for explaining an embodiment of the vortex flowmeter according to the present invention. FIG. 4A shows a vortex signal of the first vortex generator 4a (hereinafter, a first vortex signal). Signal)),
FIG. 4B shows a vortex signal of the second vortex generator 4b (hereinafter referred to as a second vortex generator).
FIG. 4C is a differential vortex signal of the first vortex signal and the second vortex signal. In FIG.
2 is a second vortex signal, and 23 is a differential vortex signal.
【００２９】図４（Ａ），（Ｂ）に示す第１の渦信号２
１，第２の渦信号２２は、各々第１の増幅器５および第
２の増幅器６で定倍増幅された反対位相の渦信号であ
り、第１の渦信号２１の振幅値はｈ1、第２の渦信号２
２の振幅値はｈ2で、ここではｈ1＜ｈ2である。該渦信
号は基本波形の他に高調波が含まれ、第１の渦信号２１
には高調波２１ａが、第２の渦信号２２には高調波２２
ａが重畳している。高調波２１ａ，２２ａは共に外部振
動によるノイズ成分となるもので、同じ位相と振幅をも
っている。従って図４（Ｃ）に示す差動渦信号２３では
高調波２１ａ，２２ａが打ち消され、ｈ1＋ｈ2の振幅を
もった正弦波渦信号が得られる。The first vortex signal 2 shown in FIGS. 4A and 4B
The first and second vortex signals 22 are vortex signals of opposite phases which are respectively amplified by the first amplifier 5 and the second amplifier 6 at a constant frequency. The amplitude value of the first vortex signal 21 is h 1 , Vortex signal 2
The amplitude value of 2 is h 2 , where h 1 <h 2 . The eddy signal contains harmonics in addition to the basic waveform, and the first eddy signal 21
And the second vortex signal 22 has a harmonic 22a.
a is superimposed. The harmonics 21a and 22a are both noise components due to external vibration, and have the same phase and amplitude. Therefore, in the differential vortex signal 23 shown in FIG. 4C, the harmonics 21a and 22a are canceled, and a sine wave vortex signal having an amplitude of h 1 + h 2 is obtained.
【００３０】渦信号の増幅値は、流体の密度と流速の２
乗に比例して変動するが、同一流速においての振幅値の
関係ｈ1＜ｈ2は保たれる。従ってこの条件が予め定めら
れていれば流れ方向が定まるとともに、振幅値の上記し
た大小の関係の不安定や、何れかのセンサ破損等の異常
が生じたときはＣＰＵ１１が、これを判断して渦発生体
４ａ内の渦センサ又は渦発生体４ｂ内の渦センサの異常
を報知する。なお、第１の渦信号２１，第２の渦信号２
２と差動渦信号２３の振幅値の関係からも、渦センサの
異常を知ることができる。また、一方の渦センサに異常
が生じたときは、異常の生じていない他方の渦センサの
出力のみを検出して流量を求めるようにした。The amplification value of the vortex signal is determined by the density of the fluid and the flow velocity.
Although it fluctuates in proportion to the power, the relationship h 1 <h 2 of the amplitude values at the same flow velocity is maintained. Accordingly, if this condition is determined in advance, the flow direction is determined, and when an abnormality such as the above-mentioned magnitude relationship instability of the amplitude value or breakage of any sensor occurs, the CPU 11 determines this. The abnormality of the vortex sensor in the vortex generator 4a or the vortex sensor in the vortex generator 4b is notified. The first vortex signal 21 and the second vortex signal 2
An abnormality of the vortex sensor can also be known from the relationship between 2 and the amplitude value of the differential vortex signal 23. When an abnormality occurs in one of the vortex sensors, only the output of the other vortex sensor having no abnormality is detected to determine the flow rate.
【００３１】[0031]
請求項１に対応する効果：渦センサを内蔵した一対の渦
発生体を、各々の渦発生体から発生する渦信号が互いに
反対位相となる一定な渦間隔ａで定められる距離を隔て
て流管内に支持したので、各々の渦信号の振幅値の大小
関係が流れ方向により定められる。すなわち、順方向又
は逆方向の流れの方向が検出可能となる。更には、各々
の渦信号の差動渦信号をとることにより、外部ノイズが
打ち消され、しかも各々の渦センサからの渦信号の和の
振幅をもった渦信号が得られるので、ＳＮ比の優れた流
量を計測することが可能となる。According to the first aspect of the present invention, a pair of vortex generators having a built-in vortex sensor are separated from each other by a distance defined by a constant vortex interval a in which vortex signals generated from the vortex generators have opposite phases. Therefore, the magnitude relationship between the amplitude values of the vortex signals is determined by the flow direction. That is, the direction of the forward or reverse flow can be detected. Further, by taking the differential vortex signal of each vortex signal, external noise is canceled out, and a vortex signal having the amplitude of the sum of the vortex signals from each vortex sensor is obtained. The measured flow rate can be measured.
【００３２】請求項２に対応する効果：請求項１に記載
の渦流量計において、渦発生体の断面形状を上流側に底
辺を有する二等辺三角形としたので、一本の渦発生体を
有する通常の渦流量計と同様に優れた直線性と広い測定
レンジが得られる。According to the second aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to the first aspect, since the cross-sectional shape of the vortex generator is an isosceles triangle having a base on the upstream side, one vortex generator is provided. Excellent linearity and a wide measurement range can be obtained as with a normal vortex flowmeter.
【００３３】請求項３に対応する効果：請求項１に記載
の渦流量計において、渦発生体の断面形状を二等辺三角
形に近似した菱形としたので、特性が二等辺三角形の場
合と略同じで圧力損失の小さい渦流量計を得ることがで
きる。According to the third aspect of the present invention, in the vortex flowmeter according to the first aspect, since the cross-sectional shape of the vortex generator is a rhombus approximated to an isosceles triangle, the characteristics are substantially the same as those of the isosceles triangle. Thus, a vortex flowmeter having a small pressure loss can be obtained.
【００３４】請求項４に対応する効果：請求項１乃至３
のいずれかに記載の渦流量計において、渦発生体相互の
間隔を上流側の渦発生体から発生するカルマン渦の渦間
隔ａの（（１／２）＋ｎ）倍としたので、上流側の渦発
生体からの渦信号と下流側の渦発生体からの渦信号とを
互いに反対位相とすることができる。この結果、各々の
渦信号を減算することにより、振動による外部ノイズを
打ち消しＳＮ比の優れた略２倍の渦信号を得ることがで
きる。Effects corresponding to claim 4: Claims 1 to 3
In the vortex flowmeter described in any one of the above, the interval between the vortex generators is ((1/2) + n) times the vortex interval a of the Karman vortex generated from the upstream vortex generator. The vortex signal from the vortex generator and the vortex signal from the downstream vortex generator can have opposite phases. As a result, by subtracting each vortex signal, external noise due to vibration can be canceled out and a vortex signal having an excellent SN ratio of about twice can be obtained.
【００３５】請求項５に対応する効果：請求項１乃至４
のいずれかに記載の渦流量計において、演算部で各々の
渦信号出力の有無および／又は差動増幅信号の大小に従
って各々渦センサの異常を検出するので、何れかの渦セ
ンサに生じた異常を検出でき、従来不可能であった異常
警告を発することが可能となる。Effects corresponding to claim 5: claims 1 to 4
In the vortex flowmeter according to any one of the above, the arithmetic unit detects the abnormality of each vortex sensor according to the presence / absence of each vortex signal output and / or the magnitude of the differential amplification signal. Can be detected, and an abnormal warning that has been impossible in the past can be issued.
【図１】 本発明による渦流量計の実施形態を説明する
ための図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a vortex flowmeter according to the present invention.
【図２】 本発明による渦流量計に用いる渦発生体の実
施形態を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a vortex generator used in a vortex flowmeter according to the present invention.
【図３】 本発明による渦流量計に用いる渦発生体の配
置を説明するための断面図である。FIG. 3 is a sectional view for explaining an arrangement of vortex generators used in the vortex flowmeter according to the present invention.
【図４】 本発明による渦流量計の実施形態例を説明す
るための渦信号波形である。FIG. 4 is a vortex signal waveform for describing an embodiment of the vortex flowmeter according to the present invention.
【図５】 従来の双方向検出渦流量計の一例を説明する
ための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional bidirectional detection vortex flowmeter.
【図６】 従来の双方向検出渦流量計の他の例を説明す
るための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining another example of a conventional bidirectional detection vortex flowmeter.
１…本体部、２…変換部、３…流管、４ａ…第１の渦発
生体、４ｂ…第２の渦発生体、５…第１の増幅器、６…
第２の増幅器、７…第１の整形回路、８…第２の整形回
路、９…差動アンプ、１０…第３の整形回路、１１…Ｃ
ＰＵ、１３…二等辺三角形、１４…菱形、１５…母材、
１６，１７…圧電素子、１８…封着剤、１９…第１の渦
発生体、２０…第２の渦発生体、２１…第１の渦発生体
４ａの渦信号（第１の渦信号）、２２…第２の渦発生体
４ｂの渦信号（第２の渦信号）、２３…差動渦信号。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Body part, 2 ... Conversion part, 3 ... Flow tube, 4a ... 1st vortex generator, 4b ... 2nd vortex generator, 5 ... 1st amplifier, 6 ...
2nd amplifier, 7 ... 1st shaping circuit, 8 ... 2nd shaping circuit, 9 ... differential amplifier, 10 ... 3rd shaping circuit, 11 ... C
PU, 13: isosceles triangle, 14: rhombus, 15: base material,
16, 17: piezoelectric element, 18: sealing agent, 19: first vortex generator, 20: second vortex generator, 21: vortex signal (first vortex signal) of first vortex generator 4a , 22... The vortex signal (second vortex signal) of the second vortex generator 4 b, 23.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高井 賢一 東京都新宿区上落合３丁目10番８号 株式 会社オーバル内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Takai 3-10-8 Kamiochiai, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Oval Co., Ltd.
Claims (5)
の等しい形状の渦発生体が管軸と直角で互いに平行に支
持され、該一対の渦発生体は一方を順方向の流れ、他方
を逆方向の流れを計測する姿勢とし、且つ同一流れ方向
において各々の渦信号が反対位相となる間隔とした本体
部と、各々の前記渦信号を定倍増幅し整形する増幅回路
と、各々の増幅回路からの渦信号出力の振幅値の大小の
順序に従って順方向あるいは逆方向の流れを判別し、各
々の前記渦信号出力を差動増幅し周波数に比例して流量
を求める演算部とからなることを特徴とする渦流量計。1. A pair of equal-shaped vortex generators each having a built-in vortex sensor are supported in a flow tube at right angles to a tube axis and parallel to each other. Is a posture for measuring the flow in the opposite direction, and a main body portion having an interval in which each vortex signal has an opposite phase in the same flow direction, an amplification circuit for amplifying and shaping each of the vortex signals at a constant magnification, and A calculation unit for determining forward or backward flow according to the magnitude order of the amplitude value of the vortex signal output from the amplifier circuit, differentially amplifying each of the vortex signal outputs, and obtaining a flow rate in proportion to the frequency. A vortex flowmeter, characterized in that:
の二等辺三角形としたことを特徴とする請求項１に記載
の渦流量計。2. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the vortex generator is an isosceles triangle having a base on an upstream side.
び下流側に頂点を有する２つの二等辺三角形の組み合わ
せからなる菱形とし、下流側の頂角よりも上流側の頂角
の方が大きい菱形であることを特徴とする請求項１に記
載の渦流量計。3. The cross-sectional shape of the vortex generator is a rhombus composed of a combination of two isosceles triangles having vertices on the upstream side and the downstream side, and the vertex angle on the upstream side is larger than the vertex angle on the downstream side. The vortex flowmeter according to claim 1, wherein the vortex flowmeter is a large diamond.
を、上流側の渦発生体から流出するカルマン渦の渦間隔
ａの（（１／２）＋ｎ）倍（ｎ：整数）としたことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流量計。4. The space between the pair of vortex generators in the flow direction is ((1/2) + n) times (n: integer) times the vortex space a of Karman vortices flowing out of the upstream vortex generator. The vortex flowmeter according to any one of claims 1 to 3, wherein:
有無および／又は差動増幅信号の大小に従って各々の渦
センサの異常を検出し警告を発する機能を有することを
特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流量
計。5. The arithmetic unit has a function of detecting an abnormality of each vortex sensor and issuing a warning according to presence / absence of each vortex signal output and / or magnitude of a differential amplification signal. The vortex flowmeter according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8383497A JPH10281829A (en) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Vortex flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8383497A JPH10281829A (en) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Vortex flowmeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281829A true JPH10281829A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=13813737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8383497A Pending JPH10281829A (en) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | Vortex flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281829A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014510A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Yokogawa Electric Corp | Vortex flowmeter |
| CN105973317A (en) * | 2016-03-23 | 2016-09-28 | 合肥精大仪表股份有限公司 | Bidirectional metering vortex shedding flowmeter |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP8383497A patent/JPH10281829A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014510A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Yokogawa Electric Corp | Vortex flowmeter |
| JP4666245B2 (en) * | 2001-06-28 | 2011-04-06 | 横河電機株式会社 | Vortex flow meter |
| CN105973317A (en) * | 2016-03-23 | 2016-09-28 | 合肥精大仪表股份有限公司 | Bidirectional metering vortex shedding flowmeter |
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