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JP2006064598A - Method and apparatus for measuring pulsation level of gas equipment and pulsation propagation prevention system using the same - Google Patents

Method and apparatus for measuring pulsation level of gas equipment and pulsation propagation prevention system using the same Download PDF

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JP2006064598A
JP2006064598A JP2004249274A JP2004249274A JP2006064598A JP 2006064598 A JP2006064598 A JP 2006064598A JP 2004249274 A JP2004249274 A JP 2004249274A JP 2004249274 A JP2004249274 A JP 2004249274A JP 2006064598 A JP2006064598 A JP 2006064598A
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JP
Japan
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pulsation
gas
level
sound pressure
pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004249274A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Kagiya
慎一 鍵屋
Kazunori Matsumae
和則 松前
Daisuke Kawamata
大祐 川又
Katsumi Saruwatari
克己 猿渡
Keiji Mikami
圭司 三神
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

【課題】 ガス機器が発生する脈動のレベルを、一律的に、容易かつ安定的に測定することのできる新たな脈動レベル測定方法と測定装置を提供する。
【解決手段】 ガス機器である脈動発生源からの脈動を音圧レベルとしてとらえ、それを音響エネルギーに変換し、該音響エネルギーを脈動レベル測定の指標とする。装置は、脈動発生源1に接続する螺旋状に巻かれた管路11と、該管路に取り付けた音圧レベル測定手段12と、脈動に起因する音響エネルギーを吸収できるバッファータンク14と、音圧測定手段が測定した音圧を音響エネルギーに変換する手段30とから構成される。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new pulsation level measuring method and measuring apparatus capable of measuring a pulsation level generated by a gas device uniformly, easily and stably.
SOLUTION: A pulsation from a pulsation source that is a gas device is regarded as a sound pressure level, converted into acoustic energy, and the acoustic energy is used as an index for pulsation level measurement. The apparatus includes a spirally wound conduit 11 connected to the pulsation source 1, sound pressure level measuring means 12 attached to the conduit, a buffer tank 14 capable of absorbing acoustic energy caused by the pulsation, and a sound. And means 30 for converting the sound pressure measured by the pressure measuring means into acoustic energy.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、ガス機器から発生する脈動のレベルを測定する方法と装置およびそれを用いたガス導管網への脈動伝播を防止するシステムに関する。   The present invention relates to a method and apparatus for measuring the level of pulsation generated from gas equipment, and a system for preventing pulsation propagation to a gas conduit network using the same.

都市ガスなどのガス導管網にはガス供給元から一定圧のガスが供給され、また、当該ガス導管網にガス燃焼器やガス圧縮機のような種々のガス機器が接続される。これらガス機器が動作する際に発生する脈動のレベルは非常に小さいことから、ガス導管網を通して異常に高いレベルの脈動が伝播して他の機器類に影響を与えることは、通常、発生しない。   A gas conduit network such as city gas is supplied with a gas at a constant pressure from a gas supply source, and various gas equipment such as a gas combustor and a gas compressor are connected to the gas conduit network. Since the level of pulsation that occurs when these gas appliances operate is very small, it is not usually that abnormally high levels of pulsation propagate through the gas conduit network and affect other appliances.

しかし、異常に高い脈動レベルを持つガス機器が他のガス事業者により、従来のガス導管網に接続されることは起こり得ることであり、もしそのような事態が生じれば他の末端のガス機器類に悪影響を与える可能性もありうる。それを回避するために、基準値を超える脈動レベルを持つガス機器はガス導管網に接続させないようにするルールを確立することが望まれるが、現在、ガス機器の脈動レベルを一律的に、容易かつ安定的に測定する技術が確立されていないこともあり、実効性のあるルールを確立することは容易でない。   However, it is possible that a gas appliance with an abnormally high pulsation level will be connected to a conventional gas network by another gas operator, and if that happens, the gas at the other end will be There is also the possibility of adversely affecting equipment. In order to avoid this, it is desirable to establish a rule that prevents gas equipment with a pulsation level exceeding the reference value from being connected to the gas conduit network. In addition, since a technique for measuring stably has not been established, it is not easy to establish an effective rule.

ガス機器の脈動のレベルを測定する装置として、図5に示すようなものが考えられる。図で、1は脈動測定対象としてのガス機器(脈動発生源)であり、2はガスメータである。そして、両者の間に管路3を配置し、管路3に多数の圧力センサ4を取り付ける。ガスを実際に導入してガス機器(脈動発生源)1を動作させ、そこで生じる脈動すなわち圧力の時間変動を多数の圧力センサ4で一定時間にわたって測定・記録する。その結果を元に各圧力センサの位置ごとの圧力変動Pmax−Pminを算出(例えば、500Pa,50mmHO、等)することで脈動レベルを調べることができる。なお、ガス機器が燃焼器の場合には、燃焼がその動作に相当し、ガス圧縮機のような機器の場合には、その運転がその動作に相当する。 As an apparatus for measuring the level of pulsation of the gas equipment, one as shown in FIG. 5 is conceivable. In the figure, 1 is a gas device (pulsation generation source) as a pulsation measurement object, and 2 is a gas meter. And the pipe line 3 is arrange | positioned between both, and many pressure sensors 4 are attached to the pipe line 3. FIG. The gas apparatus (pulsation source) 1 is operated by actually introducing gas, and the pulsation, that is, the time fluctuation of the pressure generated there is measured and recorded by a number of pressure sensors 4 over a certain period of time. The pulsation level can be examined by calculating the pressure fluctuation Pmax-Pmin for each position of each pressure sensor based on the result (for example, 500 Pa, 50 mmH 2 O, etc.). When the gas device is a combustor, combustion corresponds to the operation, and when the gas device is a device such as a gas compressor, the operation corresponds to the operation.

しかしながら、図5に示す装置では、ガス機器(脈動発生源)1の種類によって脈動周波数が異なるため定在波の波長が異なること、ガスメータは開放端としての取り扱いが必要なこと、および条件によっては開放端や反射端などの明確な性質が現れにくいことなどから、配管長を脈動レベルが最も大きくなるように(共鳴条件に合うように)試行錯誤により調整しながら試験を行うことが必要となる。そのために、通常、直線的に10m〜20mに近い管路を用意することが必要とされ、圧力センサも数十センチ等の間隔で多数配置する必要がある。また、この装置では、異なるガス機器、例えばガス流量(ガス消費量)が異なるガス機器に対しても、同じ圧力変動Pmax−Pminによる脈動レベルの比較となるために、ガス導管網への影響を一律的に比較することができない不都合もある。そのために、供給ネットワーク(ガス導管網)への影響を全体として比較することもできない。   However, in the apparatus shown in FIG. 5, the pulsation frequency differs depending on the type of gas equipment (pulsation source) 1, so that the wavelength of the standing wave differs, the gas meter needs to be handled as an open end, and depending on the conditions It is necessary to perform tests while adjusting the pipe length by trial and error so that the pulsation level is maximized (so as to meet the resonance conditions) because clear properties such as open end and reflection end are difficult to appear. . For this purpose, it is usually necessary to prepare a pipe line linearly close to 10 m to 20 m, and it is necessary to arrange a large number of pressure sensors at intervals such as several tens of centimeters. Further, in this apparatus, since the pulsation level is compared by the same pressure fluctuation Pmax-Pmin even for different gas devices, for example, gas devices having different gas flow rates (gas consumption amounts), the influence on the gas conduit network is reduced. There is also an inconvenience that cannot be compared uniformly. Therefore, the influence on the supply network (gas conduit network) cannot be compared as a whole.

上記のように各種ガス機器(脈動発生源)の脈動レベルを測定し、かつ種類によらず等しい基準で比較することの必要性は高くなっている。しかし、前記のように、現在行われている脈動レベル測定方法あるいは装置は、それに有効に答え得るものではない。   As described above, there is an increasing need to measure the pulsation levels of various gas devices (pulsation generation sources) and compare them with the same standard regardless of the type. However, as described above, the pulsation level measurement method or apparatus currently being performed cannot effectively answer this.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、各種ガス燃焼器やガス圧縮機のようにその動作により脈動が発生するガス機器が発生する脈動のレベルを、一律的に、容易かつ安定的に測定することのできる新たな測定方法と、該測定方法を実施するための新たな測定装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記の測定装置を用いて構築される、ガス導管網への脈動伝播防止システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the level of pulsation generated by gas equipment that generates pulsation due to its operation, such as various gas combustors and gas compressors, is uniformly determined. It is an object of the present invention to provide a new measurement method capable of easily and stably measuring and a new measurement apparatus for carrying out the measurement method. Furthermore, an object of the present invention is to provide a system for preventing pulsation propagation to a gas conduit network constructed by using the above-described measuring device.

本発明によるガス機器の脈動レベル測定方法は、ガス機器である脈動発生源からの脈動を音圧レベルとして測定し、音圧レベルの定義式から音圧に換算、それをさらに音響エネルギーに変換し、該音響エネルギーを脈動レベル測定の指標とすることを特徴とする(請求項1)。   The method for measuring a pulsation level of a gas device according to the present invention measures a pulsation from a pulsation generation source that is a gas device as a sound pressure level, converts the sound pressure level into a sound pressure from a definition formula of the sound pressure level, and further converts it into sound energy. The acoustic energy is used as an index for measuring the pulsation level (claim 1).

すなわち、本発明の脈動レベル測定方法は、例えば、種々のガス機器が動作するときに生じる脈動に起因して管路上流側等に生じる圧力変動(圧力差分)を、圧力センサなどにより直接測定するのではなく、オーバーオールの音圧レベル(dB)を音圧(Pa)に変換し、音圧から音響エネルギー(W)に変換して、それを脈動レベル測定の指標とする。それにより、ガス機器ごとの流量に依存することなく、同一基準での脈動レベルの評価が可能となる。   That is, the pulsation level measurement method of the present invention directly measures, for example, a pressure fluctuation (pressure difference) generated on the upstream side of a pipeline due to pulsations generated when various gas appliances are operated, using a pressure sensor or the like. Instead, the overall sound pressure level (dB) is converted into sound pressure (Pa), and the sound pressure is converted into acoustic energy (W), which is used as an index for measuring the pulsation level. Thereby, it becomes possible to evaluate the pulsation level based on the same standard without depending on the flow rate of each gas device.

音響エネルギー(W)は、W=P×S×V(式1)で表すことができる。ここで、Pは音圧(Pa)(N/m),Sは管路の断面積(m),Vは音速(m/s)であり、W=(N/m)×m×(m/s)=N×m/s=J/s、となる。すなわち、管路での音圧を測定することにより、脈動に起因する単位時間当たりの音響エネルギーを算出することができる。これは、管路を流れるガス流量(例えば、ガス機器が燃焼器の場合には、燃焼によるガス消費量)には無関係の値であり、各種のガス機器について、同一基準での脈動レベルの評価が可能となる。 The acoustic energy (W) can be expressed by W = P × S × V (Formula 1). Here, P is the sound pressure (Pa) (N / m 2 ), S is the cross-sectional area (m 2 ) of the pipe, V is the speed of sound (m / s), and W = (N / m 2 ) × m 2 × (m / s) = N × m / s = J / s. That is, by measuring the sound pressure in the pipeline, the acoustic energy per unit time resulting from pulsation can be calculated. This is a value irrelevant to the flow rate of gas flowing through the pipeline (for example, when the gas equipment is a combustor, the amount of gas consumed by combustion), and the pulsation level is evaluated based on the same standard for various gas equipment. Is possible.

本発明によるガス機器の脈動レベル測定装置は、上記の方法を好適に実施するためのものであり、基本的に、ガス機器である脈動発生源に接続する管路と、該管路に取り付けた音圧測定手段と、管路の他端側に接続する脈動に起因するエネルギーを吸収できるバッファータンクと、音圧測定手段が測定した音圧を音響エネルギーに変換する手段と、を少なくとも備えることを特徴とする(請求項2)。   A pulsation level measuring device for a gas appliance according to the present invention is for suitably carrying out the above method, and basically, a pipe line connected to a pulsation generation source which is a gas equipment, and the pipe is attached to the pipe line. A sound pressure measuring means; a buffer tank capable of absorbing energy caused by pulsation connected to the other end of the pipe; and a means for converting the sound pressure measured by the sound pressure measuring means into acoustic energy. It is characterized (claim 2).

管路の他端側に取り付けるバッファータンクは、音響エネルギーを吸収して0とするために配置されるものであり、容積の大きなバッファータンクを設けることにより、脈動の周波数に対して低周波から高周波まで充分に吸収することが可能となる。   The buffer tank attached to the other end of the pipe line is arranged to absorb acoustic energy to zero, and by providing a buffer tank with a large volume, the frequency of the pulsation is increased from low to high. Can be sufficiently absorbed.

音圧測定手段は管路の任意の位置に配置することができる。1個でもよく複数個を配置してもよい。減衰が非常に小さいものとしての取り扱いであり、いずれの場合も、理論上は変化はない。しかし、現実問題として実測するとある程度の減衰が計測されるため、複数個を配置することによって、当該管路での減数特性等をより正確に計測し、それをフィードバックすることにより、実機においてより正確な音響エネルギーの測定が可能となる。   The sound pressure measuring means can be arranged at an arbitrary position in the pipeline. One or a plurality may be arranged. It is handled as a very small attenuation, and in any case, there is no change in theory. However, a certain amount of attenuation is measured when actually measured as a real problem. By arranging a plurality of attenuations, it is possible to more accurately measure the deduction characteristics, etc. in the pipe line, and feed them back to make the actual machine more accurate. It is possible to measure the acoustic energy.

音圧測定手段としては音圧を検知できる手段であればよいが、使用する流体や脈動の周波数特性をカバーでき、かつ静圧や動圧の変化に対しても周波数特性に変化がおきないものであることが好ましい。音圧測定手段が測定した音圧を音響エネルギーに変換する手段は、上記式1を演算できるものであればよく、演算回路を備えた通常のマイクロチップ等であってよい。   Any means can be used as long as it can detect the sound pressure as the sound pressure measuring means, but it can cover the frequency characteristics of the fluid and pulsation used, and the frequency characteristics do not change even when the static pressure or dynamic pressure changes It is preferable that The means for converting the sound pressure measured by the sound pressure measuring means into acoustic energy is not limited as long as it can calculate Equation 1, and may be a normal microchip or the like equipped with an arithmetic circuit.

バッファータンクは、反射波などによる外乱を生じることなく脈動の全周波数領域について完全に吸音できるものであることが好ましく、そのために、好ましくは、バッファータンク内には適宜の吸音材が収容される(請求項3)。吸音材を収容することにより、より小型のもので所期の目的を達成することが可能となる。吸音材は1種のものでもよいが、主に密度に起因する吸音特性の異なる複数種の吸音材を層状に組み合わせて収容することが、より好ましい。また、極低周波数領域を効果的に吸収できるように、バッファータンクの箱体(壁面)自体を振動しやすい薄手の材料で構成することも有効である。ただし、外乱音の影響が無いよう、振動の減衰があることが好ましい。   The buffer tank is preferably one that can completely absorb sound in the entire frequency range of pulsation without causing disturbance due to reflected waves or the like. For this reason, an appropriate sound absorbing material is preferably accommodated in the buffer tank ( Claim 3). By accommodating the sound absorbing material, it is possible to achieve the intended purpose with a smaller size. Although one type of sound absorbing material may be used, it is more preferable to accommodate a plurality of types of sound absorbing materials having different sound absorbing characteristics mainly due to density in a layered combination. It is also effective to make the buffer tank box (wall surface) itself of a thin material that easily vibrates so that the extremely low frequency region can be effectively absorbed. However, it is preferable that vibration is attenuated so as not to be affected by disturbance noise.

管路は周波数応答性が既知のものであれば任意のものを用いることができる。また、バッファータンクにより吸音しきれなかった場合のことを考慮し、このときの脈動レベル測定にも対応できるようにするために共鳴配管長以上を担保できる長さとしてもよい。しかし、吸音性能に富んだバッファータンクを用いるとしても、相当の長さが必要となり、直管である場合には実使用に供し得るだけのコンパクト化が得られない場合がある。そのために、好ましくは、反射や減衰が生じない範囲の曲率でもって管路を螺旋構造としたものが用いられる。さらに、螺旋構造とされた管路の端部を音響的に滑らかに広がるヘリカルコーンを介してバッファータンクに開放するようにする(請求項4)。   Any pipe can be used as long as the frequency response is known. In consideration of the case where sound cannot be completely absorbed by the buffer tank, the length of the resonance pipe or longer may be secured in order to support the pulsation level measurement at this time. However, even if a buffer tank having a high sound absorption performance is used, a considerable length is required, and in the case of a straight pipe, there is a case where it is not possible to obtain a compact size enough for practical use. Therefore, it is preferable to use a pipe having a spiral structure with a curvature within a range in which no reflection or attenuation occurs. Furthermore, the end of the pipe line having a spiral structure is opened to the buffer tank through a helical cone that spreads out acoustically and smoothly.

これにより曲管とバッファータンクの接続部において反射波の発生を回避できる。そして、管路をこのような螺旋構造とすることにより、装置のコンパクト化は一層確実となる。なお、どの程度の曲率とするかは、当該脈動レベル測定装置が実機として使用される環境、バッファータンクの吸音性能、管路の音響的特性等を考慮して、計算によりあるいは実験的に求めればよい。また、ヘリカルコーンを用いることにより、管路とバッファータンクとの接続部において、より効果的に反射波が生じるのを抑制することができる。   Thereby, generation | occurrence | production of a reflected wave can be avoided in the connection part of a curved pipe and a buffer tank. And by making a pipe line into such a spiral structure, the compactness of an apparatus becomes still more reliable. It should be noted that the degree of curvature can be determined by calculation or experimentally in consideration of the environment in which the pulsation level measurement device is used as an actual machine, the sound absorption performance of the buffer tank, the acoustic characteristics of the pipe line, etc. Good. Further, by using a helical cone, it is possible to suppress the generation of a reflected wave more effectively at the connection portion between the pipe line and the buffer tank.

本発明は、さらに、ガス導管網を構成するガス管とガス機器である脈動発生源との間に前記した脈動レベル測定装置が組み込まれており、かつ、脈動レベル測定装置が計測する脈動レベルがあるしきい値を越えたときに当該ガス機器へのガスの供給を遮断する遮断弁とを備えることを特徴とする脈動伝播防止システム、をも開示する(請求項5)。   In the present invention, the pulsation level measuring device described above is further incorporated between the gas pipe constituting the gas conduit network and the pulsation generation source which is a gas device, and the pulsation level measured by the pulsation level measuring device is Also disclosed is a pulsation propagation prevention system comprising a shutoff valve that shuts off the supply of gas to the gas appliance when a certain threshold value is exceeded (Claim 5).

この脈動伝播防止システムでは、ガス機器が予期しない事情により規定値を超える脈動を生じたときに、直ちに当該ガス機器へのガス供給を遮断して動作を停止させることができるので、周辺機器等へ脈動が伝播するのを確実に防止することが可能となる。   In this pulsation propagation prevention system, when a pulsation exceeding the specified value occurs due to unexpected circumstances of the gas equipment, the gas supply to the gas equipment can be shut off immediately and the operation can be stopped. It is possible to reliably prevent the pulsation from propagating.

本発明は、さらに、上記の脈動伝播防止システムにおいて、ガス導管網を構成するガス管にガス機器である複数個の脈動発生源が接続しており、ガス管と各ガス機器との間に脈動レベル測定装置がそれぞれ組み込まれており、各脈動レベル測定装置が計測する脈動レベルに関する情報を集中管理するコントロール手段をさらに備えることを特徴とする脈動伝播防止システム、をも開示する(請求項6)。   In the pulsation propagation preventing system described above, the present invention further includes a plurality of pulsation sources that are gas equipment connected to a gas pipe constituting the gas conduit network, and the pulsation is provided between the gas pipe and each gas equipment. A pulsation propagation preventing system is also disclosed, which includes a level measuring device and further includes control means for centrally managing information on the pulsation level measured by each pulsation level measuring device (claim 6). .

この脈動伝播防止システムでは、複数の脈動レベル測定装置が脈動を検知した場合、それらの脈動レベル測定装置の位置、各脈動レベル、導管網の特性等をコントロール手段により推定して、最も脈動源であるガス機器に近い部分を迅速にガス導管網から遮断する(ガス供給を停止する)ことが可能となり、複雑なネットワークを構築しているガス導管網であっても、より効果的に脈動の発生を監視し、かつ脈動が伝播するのを阻止することができる。   In this pulsation propagation prevention system, when a plurality of pulsation level measuring devices detect pulsation, the position of each pulsation level measuring device, each pulsation level, characteristics of the conduit network, etc. are estimated by the control means, It is possible to quickly shut off a part close to a certain gas equipment from the gas conduit network (stop the gas supply), and even if the gas conduit network has a complicated network, pulsation is generated more effectively. Can be monitored and pulsation can be prevented from propagating.

なお、本発明においてガス機器の語は、前記したように、ガス燃焼器、ガス圧縮機、のような種々のガス器具や装置を含むものとして使用しており、また、その動作とは、当該ガス機器が機器本来の目的を達するための行為、例えばガス燃焼器は燃焼行為、ガス圧縮機の場合はガスを圧縮する行為、を総称するものとして使用している。   In the present invention, the term gas equipment is used to include various gas appliances and devices such as a gas combustor and a gas compressor, as described above. It is used as a collective term for actions for the gas equipment to achieve the original purpose of the equipment, for example, for the gas combustor, for the combustion action, and for the gas compressor, the action for compressing the gas.

本発明によるガス機器の脈動レベル測定方法および装置によれば、ガス機器である脈動発生源の動作によって生じる脈動のレベルを、一律的に、容易かつ安定的に測定することが可能となる。そのために、脈動レベルの基準を設定するような場合に、その運用が容易になると共に、脈動を発生しないガス機器の開発や改良にも寄与することができる。   According to the method and apparatus for measuring the pulsation level of a gas device according to the present invention, it is possible to easily and stably measure the level of pulsation caused by the operation of a pulsation source that is a gas device. Therefore, when a pulsation level reference is set, the operation is facilitated, and it is possible to contribute to the development and improvement of gas equipment that does not generate pulsation.

また、上記の脈動レベル測定装置をガス導管網へ組み込むことにより、特定のガス機器から生じる脈動がガス導管網を伝って他のガス機器に伝播するのを、迅速かつ効果的に阻止することのできる脈動伝播防止システムをも容易に構築することができる。   Moreover, by incorporating the above pulsation level measuring device into the gas conduit network, it is possible to quickly and effectively prevent the pulsation generated from a specific gas device from propagating through the gas conduit network to other gas devices. It is also possible to easily construct a pulsation propagation prevention system that can be used.

以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図1は本発明によるガス機器の脈動レベル測定方法を説明する概念図であり、図2および図3は上記の測定方法を実施できる脈動レベル測定装置の一例を示している。   The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a pulsation level measuring method for a gas appliance according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 show an example of a pulsation level measuring apparatus capable of implementing the above measuring method.

図1において、1は脈動レベルを測定しようとするガス機器(脈動発生源)であり、ガス燃焼器を例として、以下を説明する。ガス燃焼器1の燃料ガス供給口2に、本発明による脈動レベル測定装置10が接続している。該脈動レベル測定装置10は、燃料ガス供給口2に接続する音響的特性が既知の管路11を有する。管路11の長さはバッファータンクにより完全吸音がなされなかったときの汎用性を考慮して、低周波の脈動共鳴配管長以上を担保できる長さであり、その任意の位置に管路11内の音圧を測定するマイクロフォンのような音圧レベルセンサ(音圧測定手段の例)12が接続している。なお、図では1個のマイクロフォン12が示されるが、複数個を管路11に配置してもよい。管路11の他端にはヘリカルコーン13が接続しており、その拡開した開放端がバッファータンク14に開放している。バッファータンク14の広さは管路11の断面積に比較してきわめて大きく、実質的に無限大ととらえることができる。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gas device (pulsation generation source) for measuring a pulsation level, and the following will be described by taking a gas combustor as an example. A pulsation level measuring device 10 according to the present invention is connected to the fuel gas supply port 2 of the gas combustor 1. The pulsation level measuring device 10 has a pipe line 11 with a known acoustic characteristic connected to the fuel gas supply port 2. The length of the pipe line 11 is a length that can secure a length equal to or longer than the low-frequency pulsation resonance pipe length in consideration of general versatility when the sound absorption is not performed by the buffer tank. A sound pressure level sensor (example of sound pressure measuring means) 12 such as a microphone for measuring the sound pressure is connected. Although one microphone 12 is shown in the figure, a plurality of microphones 12 may be arranged in the pipe line 11. A helical cone 13 is connected to the other end of the conduit 11, and the expanded open end is opened to the buffer tank 14. The area of the buffer tank 14 is very large compared to the cross-sectional area of the pipe line 11, and can be regarded as substantially infinite.

バッファータンク14には図示しないガス導管網から分岐するガス供給管15が接続しており、そこからの燃料ガスは脈動レベル測定装置10内を通過してガス機器1に至り、そこで燃焼する。ガス燃焼器1での燃料ガスの燃焼中に脈動が生じた場合、その圧力変動は管路内に伝播し、管路11に備えたマイクロフォン12により音圧レベルとしてとらえられる。また、脈動により生じた音響エネルギーは実質的に無限大の容量であるバッファータンク14内に入り込むが、ヘリカルコーン13を介在していることにより、音響的な反射や減衰が生じるのを極力回避することができ、音圧レベルセンサ12による測定に反射波のような外乱を与えることは実質的にない。   A gas supply pipe 15 branched from a gas conduit network (not shown) is connected to the buffer tank 14, and fuel gas therefrom passes through the pulsation level measuring device 10 to the gas device 1 where it is burned. When pulsation occurs during combustion of the fuel gas in the gas combustor 1, the pressure fluctuation is propagated into the pipe line and is captured as a sound pressure level by the microphone 12 provided in the pipe line 11. Further, although the acoustic energy generated by the pulsation enters the buffer tank 14 having a substantially infinite capacity, the occurrence of acoustic reflection and attenuation is avoided as much as possible by interposing the helical cone 13. The measurement by the sound pressure level sensor 12 is not substantially disturbed by a reflected wave.

バッファータンク14内で音響エネルギーはすべて吸収されて0になる。そのために、音圧センサ12で測定した音圧(Pa)P(N/m)に管路11の断面積S(m)と音速V(m/s)を乗じることにより、単位時間当たりの音響エネルギーW(J/s)を演算することができる。この値はこのガス燃焼器1に固有のものであり、かつ、ガス燃焼器1の燃焼時の脈動に相関するものなので、従来の圧力変動から求めた脈動レベルと実質的に等価な指標として採用することができる。また、Wの値は管路11のガス流量(ガス燃焼器1のガス消費量)に影響を受けることはないので、画一的に機器の発生する脈動レベルを比較することができる。複数の異なったガス機器(ガス燃焼器)を接続したガス導管網においても、各ガス機器の脈動レベルを画一的に比較することができる。 All the acoustic energy is absorbed in the buffer tank 14 and becomes zero. Therefore, by multiplying the sound pressure (Pa) P (N / m 2 ) measured by the sound pressure sensor 12 by the cross-sectional area S (m 2 ) and the sound velocity V (m / s) of the pipe line 11, The acoustic energy W (J / s) can be calculated. Since this value is specific to the gas combustor 1 and correlates with the pulsation during combustion of the gas combustor 1, it is adopted as an index substantially equivalent to the pulsation level obtained from the conventional pressure fluctuation. can do. Further, since the value of W is not affected by the gas flow rate of the pipe line 11 (the amount of gas consumed by the gas combustor 1), the pulsation levels generated by the devices can be compared uniformly. Even in a gas conduit network in which a plurality of different gas appliances (gas combustors) are connected, the pulsation level of each gas appliance can be compared uniformly.

なお、バッファータンク14の内部が空洞であり、そのままではその中で音響エネルギーをすべて吸収できない場合には、高周波領域に対しては適宜の吸音材を挿入して音響エネルギーを吸収させ、また、低周波領域に対してはバッファータンク14の側壁のたわみのような構造減衰などを利用して吸収できるようにする。   If the inside of the buffer tank 14 is hollow and cannot absorb all of the acoustic energy as it is, an appropriate sound absorbing material is inserted into the high frequency region to absorb the acoustic energy. The frequency region can be absorbed using structural attenuation such as deflection of the side wall of the buffer tank 14.

図2は本発明による脈動レベル測定装置の一例を示しており、図3はその一部を破断して示している。この脈動レベル測定装置10Aは、バッファータンク14として直径1400mm程度の大きさのステンレス製の円筒体14aを有し、内部に密度の異なるグラスウールのような吸音材21a,21b,21cを積層している。上位の吸音材21aは低密度材であって比較的高い周波数領域の音を吸音でき、中段の吸音材21bは比較して高密度のものであってより低い周波数領域の音を吸音する。最下位の吸音材21cは最も高密度であり、低い周波数領域の音に対して高い吸音率を示す。このように、均一の高密度吸音材を大量に充填しないことにより、圧力損失を低く抑えることが可能となる。吸音材21a,21b,21cで吸音されないさらに低周波数領域の音は、ステンレス製の円筒体14aの側壁が振動することにより吸収される。   FIG. 2 shows an example of a pulsation level measuring apparatus according to the present invention, and FIG. This pulsation level measuring apparatus 10A has a stainless steel cylindrical body 14a having a diameter of about 1400 mm as a buffer tank 14, and sound absorbing materials 21a, 21b, 21c such as glass wool having different densities are laminated inside. . The upper sound-absorbing material 21a is a low-density material and can absorb a sound in a relatively high frequency range, and the middle-stage sound-absorbing material 21b has a higher density and absorbs a sound in a lower frequency range. The lowermost sound absorbing material 21c has the highest density, and exhibits a high sound absorption rate for sounds in a low frequency region. Thus, pressure loss can be kept low by not filling a large amount of uniform high-density sound-absorbing material. The sound in the lower frequency region that is not absorbed by the sound absorbing materials 21a, 21b, and 21c is absorbed by the vibration of the side wall of the stainless steel cylindrical body 14a.

ステンレス製の円筒体14aの上端にはヘリカルコーン13がその拡開した開放端を円筒体14a内に開放するようにして取り付けてあり、ヘリカルコーン13の上端には内径15mm程度の銅管11が音響的に滑らかに接続している。全高さは2300mm程度である。該銅管11は半径950mm程度の曲率で螺旋状に巻き込まれながら下方に降下していき、円筒体14aの上端近傍で、その端部11aを側方に延出している。そして、端部11aの近傍には、図3に示すように、音圧を測定するための音圧センサ12が取り付けてある。この銅管11が本発明でいう管路を構成する。   A helical cone 13 is attached to the upper end of the stainless steel cylindrical body 14a so that the expanded open end of the helical cone 13 is opened in the cylindrical body 14a. It is connected acoustically smoothly. The total height is about 2300 mm. The copper tube 11 descends downward while being spirally wound with a radius of curvature of about 950 mm, and the end 11a extends laterally in the vicinity of the upper end of the cylindrical body 14a. A sound pressure sensor 12 for measuring the sound pressure is attached in the vicinity of the end 11a as shown in FIG. The copper pipe 11 constitutes a pipe line in the present invention.

図3に示すように、銅管11の端部11aにはガス機器(この例ではガス燃焼器1)が接続される。また、バッファータンク14にはガス供給管15が接続しており、ガス供給管15からのガスは、円筒体14a内を通って、ヘリカルコーン13から銅管11を通過し、ガス燃焼器1において使用される。ガス燃焼器1の燃焼時に脈動が生じた場合、その圧力変動(音圧レベル)がマイクロフォン12により測定され、それが演算装置30に送られて、音響エネルギーWに変換される。演算された音響エネルギーWは脈動により生じた単位時間当たりの音響エネルギーであり、脈動レベル測定の指標となり得ることは、前記したとおりである。   As shown in FIG. 3, a gas device (in this example, the gas combustor 1) is connected to the end 11 a of the copper tube 11. Further, a gas supply pipe 15 is connected to the buffer tank 14, and gas from the gas supply pipe 15 passes through the cylindrical body 14 a, passes through the copper pipe 11 from the helical cone 13, and in the gas combustor 1. used. When pulsation occurs during the combustion of the gas combustor 1, the pressure fluctuation (sound pressure level) is measured by the microphone 12, which is sent to the computing device 30 and converted into acoustic energy W. As described above, the calculated acoustic energy W is acoustic energy per unit time generated by pulsation, and can be an index of pulsation level measurement.

図3において、31は、銅管11の端部11a領域とガス燃焼器1との間に取り付けた常開のガス遮断弁であり、演算装置30からの信号を受けて、ガス燃焼器1へのガス流入を遮断する。すなわち、マイクロフォン12からの信号により演算装置30があるしきい値を越える数値を算出した場合(すなわち、脈動(音響エネルギー)が所定値を越えた場合)には、その信号は直ちにガス遮断弁31に送られて、ガス機器1へのガス供給を遮断する。それによりガス燃焼器1の動作(燃焼)は停止すると共に、脈動が脈動レベル測定装置10A側に伝播するのは阻止される。その結果、ガス供給管15にバッファータンクを通過するような強力な脈動が伝播することを防止できるので、この脈動伝播防止システムでは、ガス供給管15に接続した他のガス機器に脈動の影響が及ぶのを効果的に阻止することができる。またこの方法は、異なるガス事業者間の導管接続部に設置すれば、それぞれ異なる脈動基準レベルが設定されていたとしても、脈動を入れない、出さない、のいずれも可能となることは明らかである。   In FIG. 3, 31 is a normally open gas shut-off valve attached between the end 11 a region of the copper tube 11 and the gas combustor 1, and receives a signal from the arithmetic unit 30 to the gas combustor 1. Shut off the gas inflow. That is, when a numerical value that exceeds a certain threshold value is calculated by a signal from the microphone 12 (that is, when the pulsation (acoustic energy) exceeds a predetermined value), the signal is immediately sent to the gas cutoff valve 31. The gas supply to the gas device 1 is shut off. As a result, the operation (combustion) of the gas combustor 1 is stopped and the pulsation is prevented from propagating to the pulsation level measuring apparatus 10A side. As a result, it is possible to prevent the strong pulsation that passes through the buffer tank from propagating to the gas supply pipe 15, and in this pulsation propagation preventing system, the influence of the pulsation is exerted on the other gas equipment connected to the gas supply pipe 15. Can be effectively prevented. In addition, if this method is installed in a conduit connection between different gas companies, it is clear that even if different pulsation reference levels are set, it is possible to either not pulsate or not pulsate. is there.

上記したしきい値をどのような数値とするかは、本発明によるガス機器の脈動レベル測定方法と装置を採用する脈動伝播防止システムの置かれている環境や保安基準等を考慮して設定される。本発明者らは、現在の環境ではいずれの条件でも運転時に発生する脈動レベルの変動が大きすぎて実使用には不都合があるガスエンジンを本発明でいうガス機器とし、音圧レベルの測定を行ったところ、2000rpm運転時における測定音圧レベルが129.52dB(音響エネルギーで5.179W)であり、1400rpm運転時における測定音圧レベルが137.19dB(音響エネルギーで12.52W)であったこととから、通常のガス導管網において本発明による脈動伝播防止システムを採用する場合の前記音響エネルギーのしきい値として、一例として5.5W程度以下程度となるものと推測される。   The above threshold value is set in consideration of the environment in which the pulsation propagation preventing system employing the pulsation level measuring method and apparatus of the gas apparatus according to the present invention is installed, the safety standard, and the like. The In the present environment, the present inventors use a gas engine that is inconvenient for actual use due to excessive fluctuations in the pulsation level that occurs during operation under any conditions, and measure the sound pressure level as a gas appliance according to the present invention. As a result, the measured sound pressure level at 2000 rpm operation was 129.52 dB (5.179 W in acoustic energy), and the measured sound pressure level at 1400 rpm operation was 137.19 dB (12.52 W in acoustic energy). From this, it is estimated that the threshold value of the acoustic energy when the pulsation propagation preventing system according to the present invention is adopted in a normal gas conduit network is, for example, about 5.5 W or less.

図4は、本発明による脈動伝播防止システムの他の例を示している。ここでは、ガス導管網51を構成するガス管に複数個のガス機器(この例では、ガス燃焼器)1・・が接続しており、ガス管と各ガス燃焼器1・・との間に、上記した脈動レベル測定装置10Aとガス遮断弁31とがそれぞれ組み込まれている。各脈動レベル測定装置10Aに取り付けた各マイクロフォン12からの信号は、図示しない集中コントロール手段に送られて、処理される。   FIG. 4 shows another example of the pulsation propagation preventing system according to the present invention. Here, a plurality of gas devices (in this example, gas combustors) 1... Are connected to the gas pipes constituting the gas conduit network 51, and between the gas pipes and the gas combustors 1. The pulsation level measuring device 10A and the gas shut-off valve 31 described above are incorporated. A signal from each microphone 12 attached to each pulsation level measuring device 10A is sent to a central control means (not shown) and processed.

集中コントロール手段では、複数の脈動レベル測定装置(例えば、図4でSで囲んだ3つの脈動レベル測定装置)が脈動を検知した場合、それらの脈動レベル測定装置の位置、各脈動レベル、導管網の特性等を推定して、最も脈動源に近い1個または複数個のガス遮断弁を遮断する信号を出し、ガス導管網からその部分を遮断する(ガス供給を停止する)。このような集中コントロールシステムを取ることにより、複雑なネットワークを構築しているガス導管網であっても、より効果的に脈動の発生を監視し、かつ脈動が伝播するのを阻止することが可能となる。   In the central control means, when a plurality of pulsation level measurement devices (for example, three pulsation level measurement devices surrounded by S in FIG. 4) detect pulsation, the positions of the pulsation level measurement devices, the pulsation levels, the conduit network The signal of shutting off one or a plurality of gas shut-off valves closest to the pulsation source is issued, and that portion is shut off from the gas conduit network (gas supply is stopped). By adopting such a centralized control system, it is possible to more effectively monitor the occurrence of pulsation and prevent the pulsation from propagating, even in a gas pipeline network that has a complex network. It becomes.

本発明によるガス機器の脈動レベル測定方法を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the pulsation level measuring method of the gas equipment by this invention. 本発明による測定方法を実施するための脈動レベル測定装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the pulsation level measuring apparatus for enforcing the measuring method by this invention. 本発明による脈動伝播防止システムの一例を説明する図であり、脈動レベル測定装置は一部断面で示している。It is a figure explaining an example of the pulsation propagation prevention system by the present invention, and a pulsation level measuring device is shown in a part section. 本発明による脈動伝播防止システムの他の例を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the other example of the pulsation propagation prevention system by this invention. ガス機器の脈動レベルを実際の圧力変動から入手する場合の装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the apparatus in the case of obtaining the pulsation level of gas equipment from an actual pressure fluctuation.

符号の説明Explanation of symbols

1…脈動発生源(脈動レベルを測定しようとするガス機器)、2…燃料ガス供給口、10、10A…脈動レベル測定装置、11…管路(ステンレス管)、11a…ステンレス管の端部、12…マイクロフォン(音圧レベル測定手段)、13…ヘリカルコーン、14…バッファータンク、15…ガス導管網から分岐するガス供給管、21a,21b,21c…吸音材、30…演算装置、31…ガス遮断弁   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulsation generation source (gas apparatus which is going to measure a pulsation level), 2 ... Fuel gas supply port, 10, 10A ... Pulsation level measuring device, 11 ... Pipe line (stainless steel pipe), 11a ... End part of stainless steel pipe, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Microphone (sound pressure level measuring means), 13 ... Helical cone, 14 ... Buffer tank, 15 ... Gas supply pipe branched from gas conduit network, 21a, 21b, 21c ... Sound absorption material, 30 ... Arithmetic unit, 31 ... Gas Shut-off valve

Claims (6)

ガス機器である脈動発生源からの脈動を音圧レベルとして測定し、音圧レベルの定義式から音圧に換算、それをさらに音響エネルギーに変換し、該音響エネルギーを脈動レベル測定の指標とすることを特徴とするガス機器の脈動レベル測定方法。   Pulsation from a pulsation source that is a gas device is measured as a sound pressure level, converted into sound pressure from a sound pressure level definition formula, converted into sound energy, and the sound energy is used as an index for pulsation level measurement. A pulsation level measuring method for a gas appliance. ガス機器である脈動発生源に接続する管路と、該管路に取り付けた音圧測定手段と、管路の他端側に接続する脈動に起因する音響エネルギーを吸収できるバッファータンクと、音圧測定手段が測定した音圧を音響エネルギーに変換する手段と、を少なくとも備えることを特徴とするガス機器の脈動レベル測定装置。   A pipe connected to a pulsation source which is a gas device, a sound pressure measuring means attached to the pipe, a buffer tank capable of absorbing acoustic energy caused by pulsation connected to the other end of the pipe, and a sound pressure A pulsation level measuring device for a gas appliance, comprising: at least means for converting sound pressure measured by the measuring means into acoustic energy. バッファータンクは吸音材を備えることを特徴とする請求項2に記載のガス機器の脈動レベル測定装置。   The pulsation level measuring device for a gas appliance according to claim 2, wherein the buffer tank includes a sound absorbing material. 管路は螺旋構造とされた部分を有し、かつ該螺旋構造とされた部分はヘリカルコーンを介してバッファータンクに開放していることを特徴とする請求項2または3に記載のガス機器の脈動レベル測定装置。   4. The gas appliance according to claim 2, wherein the pipe has a portion having a spiral structure, and the portion having the spiral structure opens to the buffer tank via a helical cone. Pulsation level measuring device. ガス導管網を構成するガス管とガス機器である脈動発生源との間に請求項2〜4のいずれかに記載のガス機器の脈動レベル測定装置が組み込まれており、かつ、脈動発生源の脈動レベル測定装置が計測する脈動レベルがあるしきい値を越えたときに当該脈動発生源へのガスの供給を遮断する遮断弁とを備えることを特徴とする脈動伝播防止システム。   The pulsation level measuring device for a gas appliance according to any one of claims 2 to 4 is incorporated between a gas pipe constituting the gas conduit network and a pulsation generation source which is a gas appliance, A pulsation propagation preventing system comprising: a shut-off valve that shuts off gas supply to the pulsation generation source when the pulsation level measured by the pulsation level measuring device exceeds a certain threshold value. ガス導管網を構成するガス管にガス機器である複数個の脈動発生源が接続しており、ガス管と各複数個の脈動発生源との間に脈動レベル測定装置がそれぞれ組み込まれており、各脈動レベル測定装置が計測する脈動レベルに関する情報を集中管理するコントロール手段をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の脈動伝播防止システム。   A plurality of pulsation sources, which are gas equipment, are connected to the gas pipes constituting the gas conduit network, and a pulsation level measuring device is incorporated between the gas pipe and each of the plurality of pulsation sources, 6. The pulsation propagation preventing system according to claim 5, further comprising control means for centrally managing information on the pulsation level measured by each pulsation level measuring device.
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