JPH0778442B2 - 流量計測装置 - Google Patents
流量計測装置Info
- Publication number
- JPH0778442B2 JPH0778442B2 JP1275389A JP27538989A JPH0778442B2 JP H0778442 B2 JPH0778442 B2 JP H0778442B2 JP 1275389 A JP1275389 A JP 1275389A JP 27538989 A JP27538989 A JP 27538989A JP H0778442 B2 JPH0778442 B2 JP H0778442B2
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- JP
- Japan
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- flow rate
- throttle mechanism
- differential pressure
- variable throttle
- coefficient
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- Flow Control (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば加熱炉に供給する燃料、或は空気の管
路に適用する流量計測装置に関するものである。
路に適用する流量計測装置に関するものである。
（従来の技術） 従来、この種の計測装置の計測法はオリフィスやベンチ
ュリ等の固定絞り機構と、この絞り機構前後の圧力差を
測定する差圧計や差圧変換器等の差圧センサとを組合わ
せたものを単独で用いるのが通常である。
ュリ等の固定絞り機構と、この絞り機構前後の圧力差を
測定する差圧計や差圧変換器等の差圧センサとを組合わ
せたものを単独で用いるのが通常である。
（発明が解決しようとする課題） ところで、固定絞り機構の差圧は周知の通り流量の自乗
に比例し、流量の低下につれて急激に低下するので、差
圧センサのゼロドリフト（全測定範囲にわたって一定の
差圧値が加わる、または減ずる誤差）による流量計測誤
差は第２図（差圧センサのゼロドリフトが最大差圧の±
１％の場合）に示すように、流量の低下につれて急激に
増大する。
に比例し、流量の低下につれて急激に低下するので、差
圧センサのゼロドリフト（全測定範囲にわたって一定の
差圧値が加わる、または減ずる誤差）による流量計測誤
差は第２図（差圧センサのゼロドリフトが最大差圧の±
１％の場合）に示すように、流量の低下につれて急激に
増大する。
一方、低流量領域における誤差の増大を回避する方法と
して可変絞り機構による流量計測法があるが、この流量
計測誤差は次に列挙するような要因によって異なるの
で、各要因が（ ）内の状態の場合を一例として第３図
に示す。
して可変絞り機構による流量計測法があるが、この流量
計測誤差は次に列挙するような要因によって異なるの
で、各要因が（ ）内の状態の場合を一例として第３図
に示す。
差圧センサのゼロドリフト（±１％） 可変絞り機構の開度に関するゼロドリフト（±0.5
％） （開度センサの誤差および開度検出位置から可変絞り機
構の終端までの機械的誤差等） 変絞り機構の制御方法 （調節弁としても兼用） 可変絞り機構の開度に対する流量係数の関係（指数
関数特性） 可変絞り機構の流量係数のターンダウンレシオ（2
5） 最大流量時の可変絞り機構の差圧に対する他の全圧
損の比（４） 可変絞り機構による流量計測法の流量計測誤差は、第３
図のように固定絞り機構による流量計測法の流量計測誤
差（第２図）とは逆に、高流量領域において誤差が増大
するという問題がある。この種の計測装置が数多く使用
される燃焼制御や混合制御等における、計測制御誤差に
よる原単位の悪化や製品品質の低下等の損失は高流量領
域の方が大きいのが通常であるので、高流量領域の計測
精度をより高精度化する必要性は大きい。
％） （開度センサの誤差および開度検出位置から可変絞り機
構の終端までの機械的誤差等） 変絞り機構の制御方法 （調節弁としても兼用） 可変絞り機構の開度に対する流量係数の関係（指数
関数特性） 可変絞り機構の流量係数のターンダウンレシオ（2
5） 最大流量時の可変絞り機構の差圧に対する他の全圧
損の比（４） 可変絞り機構による流量計測法の流量計測誤差は、第３
図のように固定絞り機構による流量計測法の流量計測誤
差（第２図）とは逆に、高流量領域において誤差が増大
するという問題がある。この種の計測装置が数多く使用
される燃焼制御や混合制御等における、計測制御誤差に
よる原単位の悪化や製品品質の低下等の損失は高流量領
域の方が大きいのが通常であるので、高流量領域の計測
精度をより高精度化する必要性は大きい。
本発明は、斯る従来の問題点を課題としてなされたもの
で、固定絞り系により得られた流量値を高流量領域用と
し、可変絞り系により得られた流量値を低流量領域用と
して使い分けることによって、汎用の圧力センサを用い
ながら全流量領域において高精度で、単純な流量計測装
置を提供しようとするものである。
で、固定絞り系により得られた流量値を高流量領域用と
し、可変絞り系により得られた流量値を低流量領域用と
して使い分けることによって、汎用の圧力センサを用い
ながら全流量領域において高精度で、単純な流量計測装
置を提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は、計測対象である
流体管路に設けた固定絞り機構と、上記流体管路に設け
た開度に対する流量係数の関係が既知である可変絞り機
構と、この可変絞り機構に取付けた開度センサと、上記
固定絞り機構および可変絞り機構のおのおのの前後の差
圧を検出する第１差圧センサ，第２差圧センサと、予め
上記固定絞り機構の流量係数、および上記可変絞り機構
の開度に対する流量係数の関係を記憶させておき、この
関係，上記固定絞り機構の流量係数および第１差圧セン
サ，第２差圧センサ，開度センサからの信号に基づい
て、固定絞り系と可変絞り系とによる両流量値を時々刻
々算出し、固定絞り系により得られた流量値を高流量領
域用とする一方、可変絞り系により得られた流量値を低
流量領域用として出力するか、固定絞り系により得られ
た流量値と高流量時程増大する係数との積と可変絞り系
により得られた流量値と高流量時程減少する係数との積
とを加え合わせた流量を出力する演算制御器とから形成
した。
流体管路に設けた固定絞り機構と、上記流体管路に設け
た開度に対する流量係数の関係が既知である可変絞り機
構と、この可変絞り機構に取付けた開度センサと、上記
固定絞り機構および可変絞り機構のおのおのの前後の差
圧を検出する第１差圧センサ，第２差圧センサと、予め
上記固定絞り機構の流量係数、および上記可変絞り機構
の開度に対する流量係数の関係を記憶させておき、この
関係，上記固定絞り機構の流量係数および第１差圧セン
サ，第２差圧センサ，開度センサからの信号に基づい
て、固定絞り系と可変絞り系とによる両流量値を時々刻
々算出し、固定絞り系により得られた流量値を高流量領
域用とする一方、可変絞り系により得られた流量値を低
流量領域用として出力するか、固定絞り系により得られ
た流量値と高流量時程増大する係数との積と可変絞り系
により得られた流量値と高流量時程減少する係数との積
とを加え合わせた流量を出力する演算制御器とから形成
した。
（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第１図は、本発明に係る流量計測装置を示し、計測対象
である流体管路１に固定絞り機構２と、開度に対する流
量係数の関係が既知で、かつ開度センサ３および可変絞
り駆動機構４を取付けた可変絞り機構５とを設けるとと
もに、固定絞り機構２および可変絞り機構５のおのおの
の前後の差圧を検出する第1,第２差圧センサ6,7が設け
てある。
である流体管路１に固定絞り機構２と、開度に対する流
量係数の関係が既知で、かつ開度センサ３および可変絞
り駆動機構４を取付けた可変絞り機構５とを設けるとと
もに、固定絞り機構２および可変絞り機構５のおのおの
の前後の差圧を検出する第1,第２差圧センサ6,7が設け
てある。
また、第1,第２差圧センサ6,7からの信号および、開度
センサ３からの信号を入力する演算制御器８が設けてあ
る。この演算制御器８は、マイクロプロセッサ等を利用
して形成したもので、予め記憶させた固定絞り機構２の
流量係数、および可変絞り機構５の開度に対する流量係
数の数式、またはテーブルの形で表わした関係と、上記
の各センサ信号とに基づいて固定絞り系と可変絞り系と
による両流量値を時々刻々算出する。
センサ３からの信号を入力する演算制御器８が設けてあ
る。この演算制御器８は、マイクロプロセッサ等を利用
して形成したもので、予め記憶させた固定絞り機構２の
流量係数、および可変絞り機構５の開度に対する流量係
数の数式、またはテーブルの形で表わした関係と、上記
の各センサ信号とに基づいて固定絞り系と可変絞り系と
による両流量値を時々刻々算出する。
さらに、この演算制御器８は流量領域によって、固定絞
り機構２により得られた流量値と可変絞り機構５により
得られた流量値の切替え、或は重み付け平均化した流量
値信号６の出力を行う他に、流量または可変絞り機構の
差圧或は開度を所定の値にするための制御機能も備え、
開度制御信号を可変絞り駆動機構４に送り、可変絞り機
構５の開度操作を行うように形成してある。
り機構２により得られた流量値と可変絞り機構５により
得られた流量値の切替え、或は重み付け平均化した流量
値信号６の出力を行う他に、流量または可変絞り機構の
差圧或は開度を所定の値にするための制御機能も備え、
開度制御信号を可変絞り駆動機構４に送り、可変絞り機
構５の開度操作を行うように形成してある。
そこで、まず演算制御器８における固定絞り系による流
量値と可変絞り系による流量値の使い分けの実施例の第
１として、流量計測値を主として指示（監視等）に用い
る場合の切替え方式について説明する。
量値と可変絞り系による流量値の使い分けの実施例の第
１として、流量計測値を主として指示（監視等）に用い
る場合の切替え方式について説明する。
この方式は固定絞り系の流量値が予め定めた値、例えば
50％になった時点において切替えるものであり、その値
以上の場合には固定絞り系流量値を用い、その値以下の
場合には可変絞り系の流量値を用いるものである。
50％になった時点において切替えるものであり、その値
以上の場合には固定絞り系流量値を用い、その値以下の
場合には可変絞り系の流量値を用いるものである。
なお、切替え時点を定める信号として、固定絞り系の流
量値に替えて、可変絞り系流量値、或は可変絞り機構の
開度を用いても同様の効果となることはいうまでもな
い。
量値に替えて、可変絞り系流量値、或は可変絞り機構の
開度を用いても同様の効果となることはいうまでもな
い。
また、この方式は簡単ではあるが、切替え点において両
流量値に差を生じる確率が高く、切替え時の流量値の急
変により制御の乱れを生じる確率が高いので制御用には
不具合な場合が多い。
流量値に差を生じる確率が高く、切替え時の流量値の急
変により制御の乱れを生じる確率が高いので制御用には
不具合な場合が多い。
次に、演算制御器８における固定絞り系の流量値と可変
絞り系の流量値の使い分けの実施例の第２として、流量
計測値を主として制御に用いるために上記のような切替
えによる流量値の急変を解消した、重み付け平均化方式
について説明する。
絞り系の流量値の使い分けの実施例の第２として、流量
計測値を主として制御に用いるために上記のような切替
えによる流量値の急変を解消した、重み付け平均化方式
について説明する。
次式のように、固定絞り系の流量値Qsとその最大流量値
Qsmとの比の冪乗を重み付け関数値Ｇとし、その冪乗を
Ｗとする。
Qsmとの比の冪乗を重み付け関数値Ｇとし、その冪乗を
Ｗとする。
Ｇ＝(Qs/Qsm)W …（１） それから、固定絞り系の流量値にはこの重み付け関数値
をそのまま乗じ、可変絞り系の流量値Qdにはこの重み付
け関数値の１の補数を乗じて、両者を次式のように加え
たものを重み付け平均化流量値Qeとする。
をそのまま乗じ、可変絞り系の流量値Qdにはこの重み付
け関数値の１の補数を乗じて、両者を次式のように加え
たものを重み付け平均化流量値Qeとする。
Qe＝Ｇ・Qs＋（１−Ｇ）・Qd …（２） 第４図は固定絞り系および可変絞り系の各センサの誤
差、つまり両流量値の誤差が第２および第３図と同じ
で、かつ（１）式の冪数Ｗが３の場合のこの重み付け平
均化流量値の誤差を示したものであり、高流量領域にお
いては第２図の固定絞り系に近く、低流量領域において
は第３図の可変絞り系に近い誤差特性となる。
差、つまり両流量値の誤差が第２および第３図と同じ
で、かつ（１）式の冪数Ｗが３の場合のこの重み付け平
均化流量値の誤差を示したものであり、高流量領域にお
いては第２図の固定絞り系に近く、低流量領域において
は第３図の可変絞り系に近い誤差特性となる。
なお、重み付け関数の変数信号として、固定絞り系の流
量値に替えて、可変絞り系の流量値、或は可変絞り機構
の開度を用いても同様の効果となることはいうまでもな
い。
量値に替えて、可変絞り系の流量値、或は可変絞り機構
の開度を用いても同様の効果となることはいうまでもな
い。
また、（１）式の冪数は３に限定されるものではなく、
これを小さくすれば固定絞り系の流量値，つまり誤差特
性に近づき、大きくすれば可変絞り系の流量値，つまり
誤差特性に近づく。
これを小さくすれば固定絞り系の流量値，つまり誤差特
性に近づき、大きくすれば可変絞り系の流量値，つまり
誤差特性に近づく。
さらに、重み付け関数は（１）式に限られるものではな
く、例えば三角関数や指数関数等を応用したものでもよ
く、関数の複雑化が問題でなければ、高流量領域におい
て、より固定絞り系の流量値つまり誤差特性に近付けな
がら、低流量領域においては、より可変絞り系の流量値
つまり誤差特性に近付けるものとすることもできる。
く、例えば三角関数や指数関数等を応用したものでもよ
く、関数の複雑化が問題でなければ、高流量領域におい
て、より固定絞り系の流量値つまり誤差特性に近付けな
がら、低流量領域においては、より可変絞り系の流量値
つまり誤差特性に近付けるものとすることもできる。
なお、可変絞り機構５を調節弁として兼用しない場合に
は可変絞り機構５の差圧を任意に選ぶことができる。例
えば、可変絞り機構５の開度に対する流量係数の関係が
指数関数特性で、その差圧を一定に制御した場合にはそ
の流量計測誤差は全流量領域においてほぼ一定となる
が、可変絞り機構５の開度に関する誤差が加わるため、
高流量領域においては固定絞り機構２による流量計測誤
差よりも大きくなるので、このような場合にも流量領域
による両者の使い分けは有効である。
は可変絞り機構５の差圧を任意に選ぶことができる。例
えば、可変絞り機構５の開度に対する流量係数の関係が
指数関数特性で、その差圧を一定に制御した場合にはそ
の流量計測誤差は全流量領域においてほぼ一定となる
が、可変絞り機構５の開度に関する誤差が加わるため、
高流量領域においては固定絞り機構２による流量計測誤
差よりも大きくなるので、このような場合にも流量領域
による両者の使い分けは有効である。
（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、計測
対象である流体管路に設けた固定絞り機構と、上記流体
管路に設けた開度に対する流量係数の関係が既知である
可変絞り機構と、この可変絞り機構に取付けた開度セン
サと、上記固定絞り機構および可変絞り機構のおのおの
の前後の差圧を検出する第１差圧センサ，第２差圧セン
サと、予め上記固定絞り機構の流量係数、および上記可
変絞り機構の開度に対する流量係数の関係を記憶させて
おき、この関係，上記固定絞り機構の流量係数および第
１差圧センサ，第２差圧センサ，開度センサからの信号
に基づいて、固定絞り系と可変絞り系とによる両流量値
を時々刻々算出し、固定絞り系により得られた流量値を
高流量領域用とする一方、可変絞り系により得られた流
量値を低流量領域用として出力するか、固定絞り系によ
り得られた流量値と高流量時程増大する係数との積と可
変絞り系により得られた流量値と高流量時程減少する係
数との積とを加え合わせた流量を出力する演算制御器と
から形成してある。
対象である流体管路に設けた固定絞り機構と、上記流体
管路に設けた開度に対する流量係数の関係が既知である
可変絞り機構と、この可変絞り機構に取付けた開度セン
サと、上記固定絞り機構および可変絞り機構のおのおの
の前後の差圧を検出する第１差圧センサ，第２差圧セン
サと、予め上記固定絞り機構の流量係数、および上記可
変絞り機構の開度に対する流量係数の関係を記憶させて
おき、この関係，上記固定絞り機構の流量係数および第
１差圧センサ，第２差圧センサ，開度センサからの信号
に基づいて、固定絞り系と可変絞り系とによる両流量値
を時々刻々算出し、固定絞り系により得られた流量値を
高流量領域用とする一方、可変絞り系により得られた流
量値を低流量領域用として出力するか、固定絞り系によ
り得られた流量値と高流量時程増大する係数との積と可
変絞り系により得られた流量値と高流量時程減少する係
数との積とを加え合わせた流量を出力する演算制御器と
から形成してある。
このように、固定絞り系により得られた流量値を高流量
領域用とし、可変絞り系により得られた流量値を低流量
領域用として使い分けることにより、差圧センサの誤差
による流量計測誤差を軽減することができるため、一般
的な汎用差圧センサを用いて高精度の流量計測がてき、
計測対象流量を所要の精度で計測する装置を容易に得る
ことができるという効果を奏する。
領域用とし、可変絞り系により得られた流量値を低流量
領域用として使い分けることにより、差圧センサの誤差
による流量計測誤差を軽減することができるため、一般
的な汎用差圧センサを用いて高精度の流量計測がてき、
計測対象流量を所要の精度で計測する装置を容易に得る
ことができるという効果を奏する。
第１図は本発明に係る流量計測装置の系統図、第２図，
第３図，第４図は流量と流量計測誤差との関係を示す図
である。 １……流体管路、２……固定絞り機構、３……開度セン
サ、４……可変絞り駆動機構、５……可変絞り機構、6,
7……差圧センサ、８……演算制御器。
第３図，第４図は流量と流量計測誤差との関係を示す図
である。 １……流体管路、２……固定絞り機構、３……開度セン
サ、４……可変絞り駆動機構、５……可変絞り機構、6,
7……差圧センサ、８……演算制御器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中安 斌 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外プロックス株式会社内 (72)発明者 楢原 秀昭 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外プロックス株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】計測対象である流体管路に設けた固定絞り
機構と、上記流体管路に設けた開度に対する流量係数の
関係が既知である可変絞り機構と、この可変絞り機構に
取付けた開度センサと、上記固定絞り機構および可変絞
り機構のおのおのの前後の差圧を検出する第１差圧セン
サ，第２差圧センサと、予め上記固定絞り機構の流量係
数、および上記可変絞り機構の開度に対する流量係数の
関係を記憶させておき、この関係，上記固定絞り機構の
流量係数および第１差圧センサ，第２差圧センサ，開度
センサからの信号に基づいて、固定絞り系と可変絞り系
とによる両流量値を時々刻々算出し、固定絞り系により
得られた流量値を高流量領域用とする一方、可変絞り系
により得られた流量値を低流量領域用として出力する
か、固定絞り系により得られた流量値と高流量時程増大
する係数との積と可変絞り系により得られた流量値と高
流量時程減少する係数との積とを加え合わせた流量を出
力する演算制御器とからなることを特徴とする流量計測
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275389A JPH0778442B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 流量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1275389A JPH0778442B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 流量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03137418A JPH03137418A (ja) | 1991-06-12 |
| JPH0778442B2 true JPH0778442B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17554815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1275389A Expired - Fee Related JPH0778442B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 流量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0778442B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7245600B2 (ja) * | 2016-12-15 | 2023-03-24 | 株式会社堀場エステック | 流量制御装置、及び、流量制御装置用プログラム |
| JP2020021176A (ja) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | 株式会社堀場エステック | 流量制御装置 |
-
1989
- 1989-10-23 JP JP1275389A patent/JPH0778442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03137418A (ja) | 1991-06-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |