JPH058367B2 - - Google Patents
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- JPH058367B2 JPH058367B2 JP20794783A JP20794783A JPH058367B2 JP H058367 B2 JPH058367 B2 JP H058367B2 JP 20794783 A JP20794783 A JP 20794783A JP 20794783 A JP20794783 A JP 20794783A JP H058367 B2 JPH058367 B2 JP H058367B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、各種粉粒体が気体中に分散されて流
れている状態、即ち固気２相流（以下単に２相流
ということがある）における粉粒体の流量測定方
法に関し、特に２相流の流れを阻害することな
く、該粉粒体の流量を正確且つ簡単に測定するこ
とのできる方法に関するものである。
れている状態、即ち固気２相流（以下単に２相流
ということがある）における粉粒体の流量測定方
法に関し、特に２相流の流れを阻害することな
く、該粉粒体の流量を正確且つ簡単に測定するこ
とのできる方法に関するものである。
粉粒体を貯蔵容器から他の場所へ輸送する方法
として気流輸送方式が汎用されている。この場合
の粉粒体流量の測定は、貯蔵容器に取付けた歪ゲ
ージによつて該容器内における粉粒体の減量を測
定し、単位時間当りの平均流量に演算して求めて
いるのが普通である。この為、例えば数分間程度
の短かい時間における粉粒体の流量変動を測定す
ることはできない。また例えば高炉への微粉炭吹
込みの様に、１個の貯蔵容器から30本前後の羽口
へ微粉炭を分配輸送する場合には、全体としての
吹込量は知ることができても個々の羽口から送給
される微粉炭量を把握することはできず、一部の
輸送管路で送給不良が生じてもその状況を正確に
把握することができない。その為個々の輸送管路
毎に粉粒体流量を測定することのできる様な技術
が開発されつつあり、例えば気流輸送管内の差圧
や静電容量から粉粒体流量を測定する方法、或は
２相流で輸送される粉粒体に超音波を投射して流
量を測定する超音波ドプラー方式等が提案されて
いる。しかしながらこれら公知の方法は測定精度
の点で問題があり、満足し得るものとは言い難
い。即ち固気２相流は、比重が著しく異なる固体
と気体の混成流である為、輸送管内の粉粒体濃度
は相当片寄つており、例えば水平配管中では上層
が薄く下層が濃くなるとか、更には粒子の寸法が
不均一である為各粒子の挙動が複雑で流動状況が
安定しないといつた固有の問題を有している。し
かも２相流の流路に流量検知部材を配置する方法
では、粉粒体の衝突による検知部材の摩耗を避け
ることができず、更に該検知部材により流れが阻
害されて管詰りを生じ易くなるという問題もあ
る。
として気流輸送方式が汎用されている。この場合
の粉粒体流量の測定は、貯蔵容器に取付けた歪ゲ
ージによつて該容器内における粉粒体の減量を測
定し、単位時間当りの平均流量に演算して求めて
いるのが普通である。この為、例えば数分間程度
の短かい時間における粉粒体の流量変動を測定す
ることはできない。また例えば高炉への微粉炭吹
込みの様に、１個の貯蔵容器から30本前後の羽口
へ微粉炭を分配輸送する場合には、全体としての
吹込量は知ることができても個々の羽口から送給
される微粉炭量を把握することはできず、一部の
輸送管路で送給不良が生じてもその状況を正確に
把握することができない。その為個々の輸送管路
毎に粉粒体流量を測定することのできる様な技術
が開発されつつあり、例えば気流輸送管内の差圧
や静電容量から粉粒体流量を測定する方法、或は
２相流で輸送される粉粒体に超音波を投射して流
量を測定する超音波ドプラー方式等が提案されて
いる。しかしながらこれら公知の方法は測定精度
の点で問題があり、満足し得るものとは言い難
い。即ち固気２相流は、比重が著しく異なる固体
と気体の混成流である為、輸送管内の粉粒体濃度
は相当片寄つており、例えば水平配管中では上層
が薄く下層が濃くなるとか、更には粒子の寸法が
不均一である為各粒子の挙動が複雑で流動状況が
安定しないといつた固有の問題を有している。し
かも２相流の流路に流量検知部材を配置する方法
では、粉粒体の衝突による検知部材の摩耗を避け
ることができず、更に該検知部材により流れが阻
害されて管詰りを生じ易くなるという問題もあ
る。
本発明者等はこの様な問題を解消し、固気２相
流で輸送される粉粒体の流量を正確に測定するこ
とができ、しかも輸送流体の流れを阻害せず且つ
検知部材の摩耗等の問題も生じない様な流量測定
法を確立しようとして種々研究を進めてきた。本
発明はこうした研究の結果完成されたものであつ
て、その構成は、固気２相流における粉粒体の流
量を測定する方法であつて、輸送配管内の圧力変
化を圧力振動として測定し、該圧力振動を周波数
分析に付して振動エネルギーの単位時間における
積分値を求め、予め求めておいた振動エネルギー
の単位時間における積分値と粉粒体流量の相関々
係より粉粒体の流量を承知するところに要旨を有
するものである。
流で輸送される粉粒体の流量を正確に測定するこ
とができ、しかも輸送流体の流れを阻害せず且つ
検知部材の摩耗等の問題も生じない様な流量測定
法を確立しようとして種々研究を進めてきた。本
発明はこうした研究の結果完成されたものであつ
て、その構成は、固気２相流における粉粒体の流
量を測定する方法であつて、輸送配管内の圧力変
化を圧力振動として測定し、該圧力振動を周波数
分析に付して振動エネルギーの単位時間における
積分値を求め、予め求めておいた振動エネルギー
の単位時間における積分値と粉粒体流量の相関々
係より粉粒体の流量を承知するところに要旨を有
するものである。
以下実施例図面を参照しながら本発明の構成及
び作用効果を詳細に説明する。第１図は本発明を
高炉ブローパイプへの微粉炭吹込量の測定に利用
した場合の実験法を示す概略縦断面図であり、図
中１は高炉耐火壁、２は羽口、３はブローパイ
プ、４は微粉炭供給管を夫々示し、微粉炭供給管
４から空気等のキヤリヤガスと共に微粉炭Ｃを供
給しつつ、ブローパイプ３の図面右方から加熱空
気Ｈを吹込み、ブローパイプ３内で微粉炭Ｃを加
熱空気Ｈと混合し燃焼させて羽口２から高炉内へ
吹込む様に構成されている。本発明ではこのブロ
ーパイプ３の側壁及び／又は微粉炭供給管４の側
壁に、管内の圧力変化を経時的に検知してその変
化状況を圧力振動として検知する圧力振動検知器
５及び／又は６を設置し、微粉炭Ｃの吹込みによ
つて生じる圧力変化を連続的に検知すると共に、
該圧力振動を周波数分析に付して振動エネルギー
の単位時間における積分値として求める。例えば
第２図イ，ロ、第３図イ，ロ及び第４図イ，ロは
微粉炭吹込量を64Kg／時間、80Kg／時間及び100
Kg／時間に夫々設定した場合における、圧力変化
検知器５で検知される圧力振動及びこれを周波数
分析して得た振動エネルギー（図では出力電圧の
ボルト値を２乗した値を示している）の関係を夫
夫対比して示したものであり、各図イからも明ら
かな様に何れの吹込量の場合もブローパイプ３の
内圧は約±１mmH2Ｏ以内の範囲で脈動している。
そして該脈動の振幅は微粉炭流量が多くなるほど
増大している。従つてこの振幅の大小によつて微
粉炭流量を測定することも可能であると考えられ
るが、実際には微粉炭流量の変化による振幅の変
動量が極めて小さいので、これを流量測定に利用
することはできない。ところが上記脈動を周波数
分析に付すと、振動エネルギーは各図ロに示す通
りとなり、粉粒体流量の違いによる振動エネルギ
ーの差は歴然としたものになつてくる。但し各図
ロにおける振動エネルギーの最大値を比較しよう
すると、この値が極めて急峻な先端値で示される
為測定精度においてやや難点がある。そこで本発
明では、特定周波数域（好ましくは振動エネルギ
ーが最も高い値を示す領域：図示例では100〜300
Hz）における振動エネルギーの積分値を比較する
ことによつて測定精度の誤差を少なくし、この積
分値を微粉炭の流量に換算して求めようとするも
のである。ちなみに第５図は微粉炭流量を０〜
120Kg／時間の範囲に亘つて変化させ、夫夫につ
いて周波数０〜601Hzの範囲における振動エネル
ギー（２乗値）の積分値との相関々係を示したグ
ラフであり、微粉炭流量が約20Kg／時間を越える
条件のもとでは該流量と前記積分値の間には見事
な相関々係が存在することが分かる。尚この相
関々係を示す１次式は、輸送される粉粒体の種類
やキヤリヤガスの種類・流速等によつても若干変
わつてくるので、輸送条件に応じて予め流量と積
分値の関係を示す標準線を作成しておき、実際の
粉粒体輸送時に測定した振動エネルギーの積分値
を上記標準線に当てはめて換算することにより、
任意の時点における粉粒体流量を正確に知ること
ができる。
び作用効果を詳細に説明する。第１図は本発明を
高炉ブローパイプへの微粉炭吹込量の測定に利用
した場合の実験法を示す概略縦断面図であり、図
中１は高炉耐火壁、２は羽口、３はブローパイ
プ、４は微粉炭供給管を夫々示し、微粉炭供給管
４から空気等のキヤリヤガスと共に微粉炭Ｃを供
給しつつ、ブローパイプ３の図面右方から加熱空
気Ｈを吹込み、ブローパイプ３内で微粉炭Ｃを加
熱空気Ｈと混合し燃焼させて羽口２から高炉内へ
吹込む様に構成されている。本発明ではこのブロ
ーパイプ３の側壁及び／又は微粉炭供給管４の側
壁に、管内の圧力変化を経時的に検知してその変
化状況を圧力振動として検知する圧力振動検知器
５及び／又は６を設置し、微粉炭Ｃの吹込みによ
つて生じる圧力変化を連続的に検知すると共に、
該圧力振動を周波数分析に付して振動エネルギー
の単位時間における積分値として求める。例えば
第２図イ，ロ、第３図イ，ロ及び第４図イ，ロは
微粉炭吹込量を64Kg／時間、80Kg／時間及び100
Kg／時間に夫々設定した場合における、圧力変化
検知器５で検知される圧力振動及びこれを周波数
分析して得た振動エネルギー（図では出力電圧の
ボルト値を２乗した値を示している）の関係を夫
夫対比して示したものであり、各図イからも明ら
かな様に何れの吹込量の場合もブローパイプ３の
内圧は約±１mmH2Ｏ以内の範囲で脈動している。
そして該脈動の振幅は微粉炭流量が多くなるほど
増大している。従つてこの振幅の大小によつて微
粉炭流量を測定することも可能であると考えられ
るが、実際には微粉炭流量の変化による振幅の変
動量が極めて小さいので、これを流量測定に利用
することはできない。ところが上記脈動を周波数
分析に付すと、振動エネルギーは各図ロに示す通
りとなり、粉粒体流量の違いによる振動エネルギ
ーの差は歴然としたものになつてくる。但し各図
ロにおける振動エネルギーの最大値を比較しよう
すると、この値が極めて急峻な先端値で示される
為測定精度においてやや難点がある。そこで本発
明では、特定周波数域（好ましくは振動エネルギ
ーが最も高い値を示す領域：図示例では100〜300
Hz）における振動エネルギーの積分値を比較する
ことによつて測定精度の誤差を少なくし、この積
分値を微粉炭の流量に換算して求めようとするも
のである。ちなみに第５図は微粉炭流量を０〜
120Kg／時間の範囲に亘つて変化させ、夫夫につ
いて周波数０〜601Hzの範囲における振動エネル
ギー（２乗値）の積分値との相関々係を示したグ
ラフであり、微粉炭流量が約20Kg／時間を越える
条件のもとでは該流量と前記積分値の間には見事
な相関々係が存在することが分かる。尚この相
関々係を示す１次式は、輸送される粉粒体の種類
やキヤリヤガスの種類・流速等によつても若干変
わつてくるので、輸送条件に応じて予め流量と積
分値の関係を示す標準線を作成しておき、実際の
粉粒体輸送時に測定した振動エネルギーの積分値
を上記標準線に当てはめて換算することにより、
任意の時点における粉粒体流量を正確に知ること
ができる。
尚上記の例では、微粉炭と加熱空気が混合し燃
焼するブローパイプ３内の圧力変化を検知する例
を示しており、この場合は燃焼によるガス化反応
によつて管内圧が相当高くなるので、微粉炭の流
量検知精度は極めて高いものとなる。しかしなが
らこの様な燃焼による昇圧等を利用しなくとも、
粉粒体自体の流体輸送時の圧力変化を基にして同
様に粉粒体流量を求めることも勿論可能である。
例えば第６図は前記第１図の微粉炭供給管４に設
けた圧力振動検知器６によつて圧力振動を検知
し、以下第５図の方法に準じて特定周波数範囲
（０〜60.1Hz）における振動エネルギー（２乗値）
の積分値と微粉炭流量の相関々係を示したもので
あり、やはり１次函数的な相関々係を有している
ことが理解される。尚この場合の１次直線の勾配
は第５図の例に比べて緩やかであり、それに伴つ
て測定精度はやや低くなるが、積分値の算出に先
立つて振動エネルギーの出力電圧ボルト値を２乗
から３乗或は４乗に大きくしてやれば、変化勾配
が大きくなつて測定精度を高めることができる。
焼するブローパイプ３内の圧力変化を検知する例
を示しており、この場合は燃焼によるガス化反応
によつて管内圧が相当高くなるので、微粉炭の流
量検知精度は極めて高いものとなる。しかしなが
らこの様な燃焼による昇圧等を利用しなくとも、
粉粒体自体の流体輸送時の圧力変化を基にして同
様に粉粒体流量を求めることも勿論可能である。
例えば第６図は前記第１図の微粉炭供給管４に設
けた圧力振動検知器６によつて圧力振動を検知
し、以下第５図の方法に準じて特定周波数範囲
（０〜60.1Hz）における振動エネルギー（２乗値）
の積分値と微粉炭流量の相関々係を示したもので
あり、やはり１次函数的な相関々係を有している
ことが理解される。尚この場合の１次直線の勾配
は第５図の例に比べて緩やかであり、それに伴つ
て測定精度はやや低くなるが、積分値の算出に先
立つて振動エネルギーの出力電圧ボルト値を２乗
から３乗或は４乗に大きくしてやれば、変化勾配
が大きくなつて測定精度を高めることができる。
この様に本発明であれば、測定部材を粉粒体輸
送管路の流体流路断面位置に設置するのではな
く、側壁部に設けて管路内圧力の変動によつて測
定する方法であるから、輸送流体の接触による測
定機器を摩耗させたり或は流れを阻害して管路の
閉塞等を引き起こす恐れがなく、粉粒体の流量を
正確に検知することができる。しかも高炉用燃料
として使用する微粉炭の様に多数の管路及び吹込
口から粉粒体を供給する場合でも、各輸送管路に
個別に圧力振動検知器を設けておくことによつて
各管路毎の粉粒体流量を正確に把握することがで
きるので、高炉操業状況のコントロール等を適確
に行なうことができると共に、部分的な吹込み異
常等が起こつた場合でもその異常発生箇所を即座
に知ることができる。又この様に多数の輸送管路
による粉粒体輸送量を併行的に管理する場合にあ
つては、圧力振動検知器は各輸送管路毎に取付け
る一方信号処理用（周波数分析及び振動エネルギ
ーから流量への変換等）の機器は１台で共用し、
一定時間毎にスキヤンしながら各管路の粉粒体輸
送量を測定する様にすれば、設備上の負担も著し
く軽減することができるので好ましい。更に上記
では高炉吹込用微粉炭の流量測定に利用する場合
を主体にして説明してきたが、本発明は勿論この
用途に限定される訳ではなく、各種燃焼設備にお
ける粉体燃料の流量測定や単なる粉粒体輸送配管
における各種粉粒体の流量測定に利用することも
できる。
送管路の流体流路断面位置に設置するのではな
く、側壁部に設けて管路内圧力の変動によつて測
定する方法であるから、輸送流体の接触による測
定機器を摩耗させたり或は流れを阻害して管路の
閉塞等を引き起こす恐れがなく、粉粒体の流量を
正確に検知することができる。しかも高炉用燃料
として使用する微粉炭の様に多数の管路及び吹込
口から粉粒体を供給する場合でも、各輸送管路に
個別に圧力振動検知器を設けておくことによつて
各管路毎の粉粒体流量を正確に把握することがで
きるので、高炉操業状況のコントロール等を適確
に行なうことができると共に、部分的な吹込み異
常等が起こつた場合でもその異常発生箇所を即座
に知ることができる。又この様に多数の輸送管路
による粉粒体輸送量を併行的に管理する場合にあ
つては、圧力振動検知器は各輸送管路毎に取付け
る一方信号処理用（周波数分析及び振動エネルギ
ーから流量への変換等）の機器は１台で共用し、
一定時間毎にスキヤンしながら各管路の粉粒体輸
送量を測定する様にすれば、設備上の負担も著し
く軽減することができるので好ましい。更に上記
では高炉吹込用微粉炭の流量測定に利用する場合
を主体にして説明してきたが、本発明は勿論この
用途に限定される訳ではなく、各種燃焼設備にお
ける粉体燃料の流量測定や単なる粉粒体輸送配管
における各種粉粒体の流量測定に利用することも
できる。
第１図は本発明を高炉ブローパイプにおける微
粉炭の吹込みに利用する場合の要部断面説明図、
第２〜４図イ，ロ図は微粉炭吹込時におけるブロ
ーパイプ内の圧力変動及び周波数分析で得た振動
エネルギーを示す図、第５，６図は微粉炭流量と
振動エネルギーの積分値の関係を示すグラフであ
る。 １……高炉耐火壁、２……羽口、３……ブロー
パイプ、４……微粉炭供給管、５，６……圧力振
動検知器。
粉炭の吹込みに利用する場合の要部断面説明図、
第２〜４図イ，ロ図は微粉炭吹込時におけるブロ
ーパイプ内の圧力変動及び周波数分析で得た振動
エネルギーを示す図、第５，６図は微粉炭流量と
振動エネルギーの積分値の関係を示すグラフであ
る。 １……高炉耐火壁、２……羽口、３……ブロー
パイプ、４……微粉炭供給管、５，６……圧力振
動検知器。
Claims (1)
- １ キヤリヤガスと共に配管内を輸送される粉粒
体の流量を測定する方法において、輸送配管内の
圧力変化を圧力振動として測定し、該圧力振動を
周波数分析に付して振動エネルギーの単位時間に
おける積分値を求め、予め求めておいた振動エネ
ルギーの単位時間における積分値と粉粒体流量の
相関々係より粉粒体の流量を承知することを特徴
とする固気２相流における粉粒体の流量測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20794783A JPS60100018A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 固気２相流における粉粒体の流量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20794783A JPS60100018A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 固気２相流における粉粒体の流量測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100018A JPS60100018A (ja) | 1985-06-03 |
| JPH058367B2 true JPH058367B2 (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16548169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20794783A Granted JPS60100018A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 固気２相流における粉粒体の流量測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100018A (ja) |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP20794783A patent/JPS60100018A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60100018A (ja) | 1985-06-03 |
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