JPS60227127A - 流動中の二相流体の液相並びに気相の流量測定方法および装置 - Google Patents
流動中の二相流体の液相並びに気相の流量測定方法および装置Info
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- JPS60227127A JPS60227127A JP60000106A JP10685A JPS60227127A JP S60227127 A JPS60227127 A JP S60227127A JP 60000106 A JP60000106 A JP 60000106A JP 10685 A JP10685 A JP 10685A JP S60227127 A JPS60227127 A JP S60227127A
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- G—PHYSICS
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- 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
-
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/08—Air or gas separators in combination with liquid meters; Liquid separators in combination with gas-meters
-
- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/288—X-rays; Gamma rays or other forms of ionising radiation
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流動中の二相流体の液相および気相の流量測定
方法並びに装置に関する。
方法並びに装置に関する。
例えば、フランス特許出願第７９３１０３１リにより、
液体と該液体中に熔解していないガスとの混合物からな
る二相液体のポンプ用装置は公知である。しかしながら
、これら装置は、流動の熱力学的条件内で、気相／液相
（ＧＯＲ）の体積比並びに流量が該装置の幾何および速
度に依存するある限界内にある場合にのみ有利に動作す
る。そこで、比較的一定の流量並びに二相流体の体積比
を前記ポンプの入口において保証することを可能とずる
制御装置の開発が望まれている。
液体と該液体中に熔解していないガスとの混合物からな
る二相液体のポンプ用装置は公知である。しかしながら
、これら装置は、流動の熱力学的条件内で、気相／液相
（ＧＯＲ）の体積比並びに流量が該装置の幾何および速
度に依存するある限界内にある場合にのみ有利に動作す
る。そこで、比較的一定の流量並びに二相流体の体積比
を前記ポンプの入口において保証することを可能とずる
制御装置の開発が望まれている。
このような制御装置の運転を可能とするためには、前記
二相各々の流量および上流側におりる二相流体の体積比
の値を正確に測定することが必要である。
二相各々の流量および上流側におりる二相流体の体積比
の値を正確に測定することが必要である。
そこで、本発明は上記のような測定を可能とする方法並
びに装置を提供することを意図する。
びに装置を提供することを意図する。
このために、本発明の目的は流動中の二相流体の液相並
びに気相の流量を測定する力演を提１ノ（することにあ
２つ、該方法は二相流体を長軸の回りに回転させて、液
相により形成される環状層により改囲まれた、ガス相に
より形成される環状層を有する共軸流動を生じさせ、該
二相流体が回転されている領域の下流部分で、液相およ
び気相の厚さ並びに少なくとも液相の流動速度を測定し
、この厚さおよび速度の測定値から、数学的および／ま
たは経験的なモデルとの比較により各相の体積流量およ
びｙｆｔ量流量並びに二相流体の熱力学的条件｝での気
相および液相の体積比をめることを特徴とする。
びに気相の流量を測定する力演を提１ノ（することにあ
２つ、該方法は二相流体を長軸の回りに回転させて、液
相により形成される環状層により改囲まれた、ガス相に
より形成される環状層を有する共軸流動を生じさせ、該
二相流体が回転されている領域の下流部分で、液相およ
び気相の厚さ並びに少なくとも液相の流動速度を測定し
、この厚さおよび速度の測定値から、数学的および／ま
たは経験的なモデルとの比較により各相の体積流量およ
びｙｆｔ量流量並びに二相流体の熱力学的条件｝での気
相および液相の体積比をめることを特徴とする。
これらの測定は適当なあらゆる方法で、例えば熱線（ｆ
ｉｌ ｅｌ＋ａｕｄ ）技術またはピトー管によって実
施できるが、各相の厚さを該相のγ線の吸収差を測定す
ることにより、また前記流動速度を１ノブラー効果によ
り測定することが好ましい。
ｉｌ ｅｌ＋ａｕｄ ）技術またはピトー管によって実
施できるが、各相の厚さを該相のγ線の吸収差を測定す
ることにより、また前記流動速度を１ノブラー効果によ
り測定することが好ましい。
この方法を実施するいくつかの場合においては、前記体
積比は大きく、その結果液相の厚さが極めて薄い。測定
精度は、ある短い時間々隔中に液相の厚さが増大する場
合には、大きく改善される。
積比は大きく、その結果液相の厚さが極めて薄い。測定
精度は、ある短い時間々隔中に液相の厚さが増大する場
合には、大きく改善される。
これは、二相流体の回転速度を調整しつつおよび／また
は二相流体の流動中に予め決められた流量の液体、特に
水を添加した後に測定を実施することにより実現できる
。
は二相流体の流動中に予め決められた流量の液体、特に
水を添加した後に測定を実施することにより実現できる
。
本発明の特定の実施態様においては、ある予め定められ
た時間間隔で厚さ並びに速度を測定し、屑の厚さおよび
／または流動速度のある瞬間における値が前もって測定
された対応する値からずれている場合には、補助的な液
体の添加および／または流体の回転速度の修正を引起こ
す。
た時間間隔で厚さ並びに速度を測定し、屑の厚さおよび
／または流動速度のある瞬間における値が前もって測定
された対応する値からずれている場合には、補助的な液
体の添加および／または流体の回転速度の修正を引起こ
す。
本発明は、また上記方法を実施するための装置を提供す
ることをも目的とするものであり、該装置は固定された
環状外部囲い体と、該囲い体内に配置され、所定の可変
速度で回転し得る手段と連結された縦方向のシャフトと
、前記外部囲い体の内部に、その長さの一部にのみ同軸
状に設りられ、前記シャフトと協同的に回転し冑る環状
囲い体と、前記外部囲い体内に二相流体を導入する手段
と、前記内部囲い体の下流側の外部囲い体からの二相流
体の放出手段とを具備し、該外部囲い体が、内部囲い体
の下流ＩＰ、ｌ＋端部と前記放出手段との間に、前記内
部囲い体内に形成された気相並びに液相の環状層の厚さ
測定手段と、少なくとも液相の流体速度の測定手段とを
含むことを特徴とする。
ることをも目的とするものであり、該装置は固定された
環状外部囲い体と、該囲い体内に配置され、所定の可変
速度で回転し得る手段と連結された縦方向のシャフトと
、前記外部囲い体の内部に、その長さの一部にのみ同軸
状に設りられ、前記シャフトと協同的に回転し冑る環状
囲い体と、前記外部囲い体内に二相流体を導入する手段
と、前記内部囲い体の下流側の外部囲い体からの二相流
体の放出手段とを具備し、該外部囲い体が、内部囲い体
の下流ＩＰ、ｌ＋端部と前記放出手段との間に、前記内
部囲い体内に形成された気相並びに液相の環状層の厚さ
測定手段と、少なくとも液相の流体速度の測定手段とを
含むことを特徴とする。
前記厚さ測定手段はＴ線源と、これに対向する複数のＴ
線計数器とを含み、前記流動速度の測定手段はｌ−ソプ
ラー効果型のものであり得る。
線計数器とを含み、前記流動速度の測定手段はｌ−ソプ
ラー効果型のものであり得る。
本発明の好ましい実施態様においては、前記内部囲い体
の上流側において制御された液体、特に水の一定量を導
入するための手段を備えている。
の上流側において制御された液体、特に水の一定量を導
入するための手段を備えている。
該液体の一定量を導入するための手段は、例えばフラン
ス特許出願第８２１７２４５号に開示されたような型の
手段であり得る。
ス特許出願第８２１７２４５号に開示されたような型の
手段であり得る。
灯ましくは、本発明の装置は前記シャフトおよび内部囲
い体を回転させるために可変速度の電動モータを備えて
いる。
い体を回転させるために可変速度の電動モータを備えて
いる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の特定の実施態様
を非限定的な実施例として記載する。
を非限定的な実施例として記載する。
参照番号１〜３で示された本発明の測定装置は、一般的
な様式で、固定された環状外部囲い体１を含の、その内
部には環状内部囲い体２が同軸状に設けられ、これはシ
ャフト４を介して、ｉｉＪ変速度のモータ３により回転
できるようになっ゛（いる。
な様式で、固定された環状外部囲い体１を含の、その内
部には環状内部囲い体２が同軸状に設けられ、これはシ
ャフト４を介して、ｉｉＪ変速度のモータ３により回転
できるようになっ゛（いる。
例えばフランス特許出願第８２ １７２４５号に記載さ
れたような、液体の注入装置５は前記測定装置の入口部
に設けられ、供給はポンプ６によって行われる。測定室
７は内部囲い体２の一１魔部に近接して設けられ、その
後方には測定装置の出口９の前方における公知のあらゆ
る型の流動制御装置８に連絡している。
れたような、液体の注入装置５は前記測定装置の入口部
に設けられ、供給はポンプ６によって行われる。測定室
７は内部囲い体２の一１魔部に近接して設けられ、その
後方には測定装置の出口９の前方における公知のあらゆ
る型の流動制御装置８に連絡している。
ｌ・ソプラー発光器１０および対応する受光器１１は、
夫々環状外部囲い体１の発電機に沿っ゛ζ測定室７内に
配置された伝達系を有している。
夫々環状外部囲い体１の発電機に沿っ゛ζ測定室７内に
配置された伝達系を有している。
γ線源１２と対応する受（６機１３はシャツ１−４を垂
直に横切る同一の平面内に（、ｉ７置している。
直に横切る同一の平面内に（、ｉ７置している。
測定器１０．１１．１２および１３の入口および出口は
処理器１４に連結され、処理器１４は同様にポンプ６お
よび可変速度のモータ３の動作を制御するように配置さ
れζいる。
処理器１４に連結され、処理器１４は同様にポンプ６お
よび可変速度のモータ３の動作を制御するように配置さ
れζいる。
蓮転時、環状囲い体２の動作を伴うモータ３は、装置内
に侵入する二、相液体のＦ１１転をｄ−シ、その結果核
間い体の出口におい−（、二相流体はガスの環状内部流
動１５および液体の環状外部流動１６となる。ガスの流
動は軸方向の速度■Ｇを有し、液体流動は軸方向の速度
■Ｌを有する。
に侵入する二、相液体のＦ１１転をｄ−シ、その結果核
間い体の出口におい−（、二相流体はガスの環状内部流
動１５および液体の環状外部流動１６となる。ガスの流
動は軸方向の速度■Ｇを有し、液体流動は軸方向の速度
■Ｌを有する。
速度■Ｌは「ノプラー装Ｗ１０．１１により直接測定れ
、一方液相の厚さｅは計器１３により与えられる信■か
ら処理装置１４によって測定される。事実、Ｔ線は本質
的に液相によって吸収され、その結果前記信号は厚さｅ
を表すことになる。
、一方液相の厚さｅは計器１３により与えられる信■か
ら処理装置１４によって測定される。事実、Ｔ線は本質
的に液相によって吸収され、その結果前記信号は厚さｅ
を表すことになる。
装置により与えられる幾何、囲い体２により与えられる
回転速度、および測定された二相流体流量並びに体積比
に対して、液相の厚さｅおよび各相の速度Ｖ、と■Ｌと
が決定されることは公知である。
回転速度、および測定された二相流体流量並びに体積比
に対して、液相の厚さｅおよび各相の速度Ｖ、と■Ｌと
が決定されることは公知である。
結局、これら層の厚さおよびその速度に関する知見によ
り、前もって決められたモデルと比較することにより、
相の剪断速度を考慮して、体積流量、質量流量並びに正
確な体積比を測定するごとができる。
り、前もって決められたモデルと比較することにより、
相の剪断速度を考慮して、体積流量、質量流量並びに正
確な体積比を測定するごとができる。
第４図〜勢１７図は厚さｅおよび速度■Ｌと体積比（Ｇ
ＯＲ）との関係を例示するものである。
ＯＲ）との関係を例示するものである。
実際に、これらグラフにおいて、液相の厚さは無次元の
大きさｅ／（［ンｅ−Ｆ目）（ただしＲｅは囲い体１の
内部半径であり、Ｒ４はシャフト４の外部半径である）
で与えられている。
大きさｅ／（［ンｅ−Ｆ目）（ただしＲｅは囲い体１の
内部半径であり、Ｒ４はシャフト４の外部半径である）
で与えられている。
これらのカーブは、液相の厚さｅ、咳相の軸方向速度並
びにモータ３の回転速度Ｗに関する知見をｊηることに
よって、まず体積比（ＧＯＲ）、次いで液体流量ＱＬを
ＭＩｌｌｉでき、これからガス流量を見積ることができ
ることを示している。
びにモータ３の回転速度Ｗに関する知見をｊηることに
よって、まず体積比（ＧＯＲ）、次いで液体流量ＱＬを
ＭＩｌｌｉでき、これからガス流量を見積ることができ
ることを示している。
体積比が極めて大きい場合、即ち厚さＣが：？′ｆ１．
ｚく小さく、Ｔ針数器１３によって測定を行うことが重
要である場合には、処理装置Ｆｉ１１４はポンプ６の始
動が可能であり、即ち流量ＱＬの増大が可能であり、こ
れは第５図にみられるように厚さｅを増大させるためで
ある。装置Ｉ４は同様に回転速度を減するよう動作し、
これも第４図に示すよつに厚さｅに対し同じ効果を有す
る。かくして１７られる新たなｃ；ｉ’：；よびＶ、−
の値により、補正された体積比および液体流量を見積る
ことができ、補正前後の回転速度の差または液体流量の
差を知ることにより、補正前の厚さｅおよび速度ＶＬを
算出できろ。
ｚく小さく、Ｔ針数器１３によって測定を行うことが重
要である場合には、処理装置Ｆｉ１１４はポンプ６の始
動が可能であり、即ち流量ＱＬの増大が可能であり、こ
れは第５図にみられるように厚さｅを増大させるためで
ある。装置Ｉ４は同様に回転速度を減するよう動作し、
これも第４図に示すよつに厚さｅに対し同じ効果を有す
る。かくして１７られる新たなｃ；ｉ’：；よびＶ、−
の値により、補正された体積比および液体流量を見積る
ことができ、補正前後の回転速度の差または液体流量の
差を知ることにより、補正前の厚さｅおよび速度ＶＬを
算出できろ。
実際に測定は決められた頻度で行われ、前に測定された
平均値に対して白息な差をある瞬間の値が合していると
、ポンプ６を停止して液体流量を増大し７、もしくはモ
ータ３の回転速度の修正を行い、より相変の篩い測定が
実施される。
平均値に対して白息な差をある瞬間の値が合していると
、ポンプ６を停止して液体流量を増大し７、もしくはモ
ータ３の回転速度の修正を行い、より相変の篩い測定が
実施される。
勿論、本発明は上記実施態様によって何等制限されず、
各種変更並びに改良が本発明の範囲を逸脱することなく
可能である。
各種変更並びに改良が本発明の範囲を逸脱することなく
可能である。
第１図は本発明の測定装置の概略縦断面図であり・
第２図は同様な装置の概略縦断面の拡大図であり・
第３図は第２図のライン■−■に沿ってとった断面図で
あり、 第４図は共軸状−相疏動の液体ＩＨのＩＶさの変化を、
異る回転速度および一定の渋体疏１里に対するう、（相
／液相体積比の関数として不し７たグラフであり・ 第５図は同様なＩＶ、さの変化を、一定の同転速度を台
する異る液相流計に対し、該体ＩＮ比の関数として示し
たグラフであり、 第６図は液相の速度変化を、一体の回転速度をイ１する
液体の異る流量につき、体積比の関数とし２てボしたグ
ラフであり、 第７図は液相の速度変化を、一定の流体流量で異る回転
速度に対し、体積比の関数として不Ｕ７たグラフである
。 （主な参照番号） １・・・・・・外部囲い体、２・・・・・・内部囲い体
、３・・・・・・同°岑云手段、４・・・・・・シャフ
ト、５・・・・・・液体注入装置、６・・・・・・ポン
プ、７・・・・・・測定室、９・・・・・・）ｊり出手
段、１０・・・・・・ドツプラー発振器、１■・・・・
・・受ｆ■器、１２・・・・・・Ｔ線源、１３・・・・
・・Ｔ線計数器。 ２、発明の名称 流動中の二相流体の液相並びに気相の
流量測定方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 ４、代理人
あり、 第４図は共軸状−相疏動の液体ＩＨのＩＶさの変化を、
異る回転速度および一定の渋体疏１里に対するう、（相
／液相体積比の関数として不し７たグラフであり・ 第５図は同様なＩＶ、さの変化を、一定の同転速度を台
する異る液相流計に対し、該体ＩＮ比の関数として示し
たグラフであり、 第６図は液相の速度変化を、一体の回転速度をイ１する
液体の異る流量につき、体積比の関数とし２てボしたグ
ラフであり、 第７図は液相の速度変化を、一定の流体流量で異る回転
速度に対し、体積比の関数として不Ｕ７たグラフである
。 （主な参照番号） １・・・・・・外部囲い体、２・・・・・・内部囲い体
、３・・・・・・同°岑云手段、４・・・・・・シャフ
ト、５・・・・・・液体注入装置、６・・・・・・ポン
プ、７・・・・・・測定室、９・・・・・・）ｊり出手
段、１０・・・・・・ドツプラー発振器、１■・・・・
・・受ｆ■器、１２・・・・・・Ｔ線源、１３・・・・
・・Ｔ線計数器。 ２、発明の名称 流動中の二相流体の液相並びに気相の
流量測定方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係 出願人 ４、代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 二相流体をＩｊ（軸の回りに回転させて、液相
により形成される環状層１６により重囲まれた、ガス相
により形成される環状層１５を有するｊ（軸流動を生じ
させ、該二相流体が回転されている領域の下流部分で、
気相および液相の厚さＣ並びに少なくとも液相の流動速
度ＶＬを測定し、この厚さおよび速度の測定値から、数
学的および／または経験的なモデルとの比較により各相
の体積流量および質量流量並びに二相流体の熱力学的条
件下での気相および液相の体積比をめることを特徴とす
る、流動中の二相流体の液相並びに気相の流量を測定す
る方法。 ｆ２） ｆｉｉ７記相各々の厚さを、該相におけるＴ線
の吸収差を測定することにより測定することを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の方法。 （３）前記流動速度を１ソブラー効果により測定するご
とを特徴とする特１プ１請求の範囲第（］）項よたむ、
を第（２）項記載の方法。 （４）前記測定を、二相流体の流れ中に、予め決められ
た補助液体の〜定量を添加した後退よび／または二相流
体の回転速度を調節した後巳こ実施することを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）〜（：（）項のいずれか１項
に記載の方法。 ｆ５１− 前記厚さおよび速度の測定を、予め定められ
た時間々隔で行い、前記層の厚さのある瞬間の値および
／または流動速度の瞬間の値が予め測定した対応する平
均値からずれた際に、前記補助液体の添加および／また
は流体の回転速度の調節を行うことを特徴とする特許 囲のいずれか１項６こ記載の方ｒ去。 （６）固定された環状外部囲い体１と、該囲い体内に配
置され、所定の可変速度で回転し得る手段３と連結され
た縦方向のシャツｌ４と、該外部囲い体の内部にその長
さの一部にのみ同軸状に設りられ、前記シャフトと協同
的に回転し得ろ環状囲い体２と、前記外部間い体内に二
相流体を導入する手段と、前記外部囲い体の下流例にお
ける、外部囲い体からの二相流体の放出手段９とを具備
し、該外部囲い体が内部囲い体の下流側端部と前記放出
手段との間にある領域７中に、前記内部囲い体内に形成
される気相並びに液相の環状層の厚さ測定手段１２．１
３と、少なくとも液相の流動速度の測定手段ｌ０１１１
とを含むことを特徴とする特許 のいずれか１項に記載の方法を実施ずるための装置。 （７）前記厚さ測定手段が、γ線源１２およびこれと対
向して設けられた複数のγ線計数器ｌ３とを具備するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（６》項記載の装置。 （８）前記流動速度の測定手段１０、１ｌがドソプラー
効果による型のものであることを特徴とする特許請求の
範囲第（６）項または第（７）項に記載の装置。 （９１ 前記内部囲い体２の上流側に、調節された一定
流量の液体を導入することを可能とする手段５、６を備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第（６）〜（
８）項のいずれか１項に記載の装置。 （１０１ 前記装置が電動機３を備え、前記シャフト４
および前記内部囲い体２を回転させることを特徴とする
特許請求の範囲第（６）〜（９）項のいずれか１項に記
載の装ｗ６
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8321088 | 1983-12-30 | ||
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