コリオリ質量流量計における測定管の減肉診断減肉模擬およびシミュレーションによる診断指標の評価

摘要

コリオリ質量流量計は，測定精度が高く，直接質量流量を測定できるという特徴がある.また，通常の液体だけでなく，気体や高粘性流体に対しても用いることができる.しかし，コリオリ質量流量計は腐食や長時間の使用により測定管(以後，フローチューブ)が減肉すると流量測定に誤差が生じ，さらに減肉が進行するとフローチューブ、が破損する恐れもある.また，減肉によりフローチューブが構成する振動系のばね定数は減少することが知られている.そこで，著者らはフローチューブの励振に必要なゲインを変動させ，フローチューブの振動における増幅·減衰特性からばね定数を算出し，減肉を診断する手法(以後，励振ゲイン固定法)を提案したこの手法は，高精度かっ流量測定中にも診断可能という特徴がある.しかし，減肉されたフローチュープに対して実験およびシミュレーションによりばね定数を算出し，診断指標としての有効性を評価することは行っていなかった.また，実際にコリオリ質量流量計を減肉させるとコストが掛かる.そこで，本研究では，まず肉厚の異なる3種類のU宇型チューブ、模型(以後，実験モデル)を作成する.その実験モデルを用いて，ばね定数を算出し，チューブ、内部が一様に減肉した場合のばね定数の変化を調べる.つぎに，実験モデ、ルを模擬したシミュレーションモデルを有限要素法により作成し，解析結果が実験と同様の傾向を示すか調査する.最後に，コリオリ質量流量計のフローチューブ、と局所的な減肉を模擬したシミュレーションモデル(以後，部分減肉モデル)を7パターン作成し，減肉箇所の違いによるぱね定数の変化を調べる.以上より，ばね定数が減肉診断指標として有効であるか検証する.なお，これまで、の実験結果から，励振ゲイン固定法を用いて減肉のないコリオリ質量流量計のばね定数を算出したとき，算出精度は常に±1%以内に収まった.そこで，本論文では指標の算出精度目標を1%とし，あらゆる減肉に対し指標が1%以上変化することで診断指標として有効であると定める.