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SCALE THICKNESS ESTIMATION SYSTEM, SCALE THICKNESS ESTIMATION METHOD, AND SCALE THICKNESS ESTIMATION PROGRAM

Foreign code F200010186
File No. S2020-0017-N0
Posted date Jul 28, 2020
Country WIPO
International application number 2019JP014750
International publication number WO 2019202981
Date of international filing Apr 3, 2019
Date of international publication Oct 24, 2019
Priority data
  • P2018-079246 (Apr 17, 2018) JP
Title SCALE THICKNESS ESTIMATION SYSTEM, SCALE THICKNESS ESTIMATION METHOD, AND SCALE THICKNESS ESTIMATION PROGRAM
Abstract A scale thickness estimation system 1 according to an embodiment of the present invention comprises: a fluid temperature acquisition unit 151 for acquiring a temperature Tf of a fluid flowing through piping 100; a flow passage outer surface temperature acquisition unit 152 for acquiring a temperature To of the outer surface of the piping 100; a heat flux acquisition unit 153 for acquiring a heat flux qo in the outer surface of the piping 100; a flow passage wall thermal conductivity acquisition unit 154 for acquiring a flow passage wall thermal conductivity kw of the piping 100; a scale thermal conductivity acquisition unit 155 for acquiring a scale thermal conductivity ks of scale adhering to the inner surface of the piping 100; and a scale thickness estimation unit 156 for estimating the thickness of the scale on the basis of the temperature Tf of the fluid, the temperature To of the outer surface, the heat flux qo, the flow passage wall thermal conductivity kw, and the scale thermal conductivity ks.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Conventional, the inner surface of the fluid flow path to the known scale is attached. For example, hot water at a predetermined place in the power plant piping for guiding the cooling water pipe or the like for guiding the inner surface of the scale is attached. In addition, scale, and the like using a fluid heat exchanger can be adhered to the inner surface of the flow path are known.
In the present application, the scale is, the fluid contained in the material, was deposited on the inner surface of the flow path, or, in the precipitation from the fluid flow path generated by the inner surface of the means. For example, hot water flows through the scale is attached to the inner surface of the pipe, the fluid contained in the calcium carbonate or silica is deposited on the inner surface of the pipe has been generated by the metal oxide. In addition, the inner surface of the pipe to transport oil, wax, paraffin, hydrate, asphaltene or the like from adhering to the adhesion are known. Such attachment may also be included in the 'scale' refers to the present invention.
Scale with the growth of the flow path becomes narrow or in the pipe, the heat exchanger of the heat transfer performance due to a deterioration or the like. Therefore, the scale performs maintenance of the flow path needs to be removed. The removal of the scale, scale melting agent, or is cut off, is performed by a method such as by dividing the tapping. A method is adopted in any case, the flow of the fluid flow channel during maintenance is not possible. Therefore, the maintenance of the flow path is suppressed to minimum (removal of the scale operation) is desired.
In addition, the hardness of the scale is changed with time, increase the density is a certain time after deposition. Therefore, over time and is difficult to scale. Therefore, adhesion of scale in the flow path and recognize the situation, it is possible to perform maintenance at appropriate timing is desired.
Is Patent Document 1, the inner wall surface of a boiler furnace wall of a cooling pipe in order to estimate the amount of scaling of the scaling amount estimation system is described. For estimating the thickness of a scale, outside temperature and the cooling tube in the furnace and a relation between the temperature of the fins, the surface temperature of the metal of the heat exchanger tube a considerable heat transfer coefficient is obtained in advance the relationship between the necessary.
Is Patent Document 2, the scale of the plant components come into contact with the water vapor generation amount monitoring apparatus for monitoring the amount of the scale have been described. For estimating the thickness of the scale, scale growth rate needs to be determined in advance.
Is Patent Document 3, the measurement scale thickness of the inner surface of the described method. In this way, in the previously obtained by using a calibration curve. This calibration curve, and the scale thickness, and at a measurement point of the relationship between the temperature difference.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 流路内を流れる流体の温度を取得する流体温度取得部と、
 前記流路の外表面の温度を取得する流路外表面温度取得部と、
 前記流路の外表面における熱流束を取得する熱流束取得部と、
 前記流路の流路壁熱伝導率を取得する流路壁熱伝導率取得部と、
 前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するスケール熱伝導率取得部と、
 前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するスケール厚さ推定部と、
 を備えることを特徴とするスケール厚さ推定システム。

[請求項2]
 前記スケール厚さ推定部は、前記スケールの表面温度を用いずに前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1に記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項3]
 前記流路は、配管により形成される円筒流路であり、
 前記スケール厚さ推定部は、式(1)により前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1または2に記載のスケール厚さ推定システム。
[数1]
(省略)
 ここで、δ s:前記スケールの厚さ、r i:前記配管の内半径、r o:前記配管の外半径、k s:前記スケール熱伝導率、k w:前記流路壁熱伝導率、q o:前記熱流束、T f:前記流体の温度、T o:前記配管の外表面の温度である。

[請求項4]
 前記流路は平板で仕切られた流路であり、
 前記スケール厚さ推定部は、式(2)により前記スケールの厚さを推定することを特徴とする請求項1または2に記載のスケール厚さ推定システム。
[数2]
(省略)
 ここで、δ s:前記スケールの厚さ、k s:前記スケール熱伝導率、k w:前記流路壁熱伝導率、q o:前記熱流束、T f:前記流体の温度、T o:前記平板の外表面の温度、δ w:前記平板の厚さである。

[請求項5]
 前記流路外表面温度取得部は、前記流路の所定の方向に沿って前記流路の外表面の温度を測定して得られる流路外表面温度分布を取得し、
 前記熱流束取得部は、前記流路の前記所定の方向に沿って前記流路の外表面における熱流束を測定して得られる熱流束分布を取得し、
 前記スケール厚さ推定部は、前記流路外表面温度分布および前記熱流束分布に基づいて、前記流路の前記所定の方向に沿う前記スケールの厚さの分布を推定することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項6]
 前記推定されたスケールの厚さに係る時系列データに基づいて前記流路のメンテナンス時期を判断するメンテナンス時期判断部をさらに備えることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項7]
 前記メンテナンス時期判断部は、前記時系列データ、または当該時系列データに基づく時系列データを関数でフィッティングすることにより、前記流路の内面に付着するスケールの厚さを予測するための予測曲線を導出することを特徴とする請求項6に記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項8]
 前記関数は、時間が経つにつれて所定の値に漸近する関数であることを特徴とする請求項7に記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項9]
 前記メンテナンス時期判断部は、前記予測曲線に基づいて、前記スケールが所定の厚さに達すると思われる暴露時間を求め、前記暴露時間に基づいて前記メンテナンス時期を判断することを特徴とする請求項7または8に記載のスケール厚さ推定システム。

[請求項10]
 流体温度取得部が、流路内を流れる流体の温度を取得するステップと、
 流路外表面温度取得部が、前記流路の外表面の温度を取得するステップと、
 熱流束取得部が、前記流路の外表面における熱流束を取得するステップと、
 流路壁熱伝導率取得部が、前記流路の流路壁熱伝導率を取得するステップと、
 スケール熱伝導率取得部が、前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するステップと、
 スケール厚さ推定部が、前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するステップと、
 を備えることを特徴とするスケール厚さ推定方法。

[請求項11]
 コンピュータを、
 流路内を流れる流体の温度を取得する流体温度取得手段、
 前記流路の外表面の温度を取得する流路外表面温度取得手段、
 前記流路の外表面における熱流束を取得する熱流束取得手段、
 前記流路の流路壁熱伝導率を取得する流路壁熱伝導率取得手段、
 前記流路の内面に付着するスケールのスケール熱伝導率を取得するスケール熱伝導率取得部、および
 前記流体の温度、前記外表面の温度、前記熱流束、前記流路壁熱伝導率および前記スケール熱伝導率に基づいて、前記スケールの厚さを推定するスケール厚さ推定手段
 として機能させることを特徴とするスケール厚さ推定プログラム。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKYO UNIVERSITY OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • Inventor
  • HAZUKU Tatsuya
  • MORITA Motoaki
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG

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