JPS6047536B2 - 蒸気流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として水蒸気等の気体の計量に用いられる分
流式の、いわゆるシャントフローメータの改良に関する
。

このタイプの流量計の内部流体流路はオリフイＪスプレ
ートが挿入された直管部と、計量タービン室を含む側路
とにより構成されており、計量される蒸気等の一部はオ
リフィス上流側から分流され、側路を通つて計量タービ
ン室入口に設けられたノズルから噴出し計量タービンを
回転せしめたｓ後、オリフィス下流側で再び主流と合流
せしめられるようになつている。

計量タービツ室の下方には、所定の制動液を満たした制
動タービン室が設けられ、両タービン室にはそれぞれ計
量タービンおよび制動タービンを設け、さらにこれら両
タービンを回転主軸で直結すると共に、これらの構成要
素から成る組立体を回転自在に支承して上記ノズルから
噴出する蒸気等により自由に回転せしめられるよう構成
する。

而して、従来はこの回転を適宜の減速装置を介して機械
的な回転計数器に伝達するか、又は適宜の回転検知器を
設けてその出力パルスを計数するかして流量の計測が行
なわれている。而して、このタイプの流量計では、計量
タービンによる駆動トルクＴ１は計量される蒸気の密度
ｒと容積流量■の二乗に比例し、制動タービンによる制
動トルクＴ２は制動液の密度γとタービン回転数ωの二
乗に比例するものであり、かつ定常回転時には、であり
、ｋ１、Ｋ２を比例定数とすると、又は （但し、Ｋ，．ｋはメータ定数、Ｋ＝Ｖ卜γ ｆは発信
周波数、ｆ＝Ｋω／ＫＷは重量流量、Ｗ＝ｒ−ｖ） が成立する。

従つて、このタイプの流量計では、メータ定数Ｋ又はｋ
が既知であつてもタービンの回転数ω又はパルス発信周
波数ｆから直ちに重量流量Ｗ又は容積流量■を知ること
はできず、それらω又はｆに計量される蒸気等の密度ｒ
又は比容積表の平方根と上記メータ定数とを乗じてＷ又
は■を求めることが必要である。

このため、従来はこの演算を行うため、全自動式および
半自動式の演算装置が用いられている。

ここで、全自動式とは計量される蒸気等の密度ｒを直接
又は間接に自動的に測定し得る検知器が設けられこれに
より蒸気等の圧力、温度が変動し・たときも自動的に上
記式（１）又は（２）の演算を行うものであり、半自動
式とは、蒸気等の密度ｒの値が、又はこれらを決定する
物理量、（例えば、飽和蒸気における蒸気圧又は温度等
）又は密度ｒから導かれる物理量（例えば、比容積１／
ｒ）の値を手動でセットし、その設定値により上記演算
を行なわしめるものである。然しながら、従来公知のこ
れらの演算装置にはいろいろな問題があつた。

先ず、機械式のものについていうと、これは機械が複雑
であるのに、使用し得る密度、圧力等のレンジが狭く、
かつ演算精度が低かつた。

また、この種の流量計においては、２０ミリメーフトル
程度の小口径のものから、１０００ミリメートル又はそ
れ以上の大口径のものが要求されており、かつ、使用す
るオリフィスプレートを交換し、その孔径を変更するこ
とにより流量計の計測レンジを随時適切に変更し得るよ
う構成することが要請７されているので、メータの型式
は数十種類にもなり、メータ定数Ｋ又はｋの基準値も多
種多様なものとなる。

このため、機械的なものはもとより電子式の演算装置に
おいても、従来は流量発信器の全型式にｌわたり共通に
使用でき、かつ簡単確実にメータ定数等を設定し得るも
のはなかつた。

さらに具体的に説明すると、組合わせて使用する流量発
信器を交換したり、オリフィスや常用圧力等を変更した
場合、従来は電子式演算装置においても、メータ定数等
につきマニュアルに従つて繁雑な演算をした後、その結
果に応じて諸定数を再設定しなければならず、甚だしく
不便であつた。

また、従来の装置では、条件によつては設定すべき定数
のピッチが荒くなり、充分な精度が得られなくなるとい
う問題があつた。本発明は叙上の観点に立つてなされた
ものであつて、その目的とするところは、多種多様な流
量発信器のうちのどれとも簡単に結合でき、オリフィス
や常用圧力等を変更したときでも特殊な数表等を用いた
り、何等かの演算等を行なつたりすることなく、設定ス
イッチを切換えるだけで簡単に対応できる電子式演算装
置を具備した分流式蒸気流量計を提供することにある。

以下図面により、本発明の詳細を説明する。

図面は本発明にかかる蒸気流量計の一実施例を示す説明
図であり、図中、１は流量発信器、２，３は一定圧力の
飽和蒸気を図中下方から上刃に輸送する蒸気配管であり
、流量発信器１はオリフィス４が挿入される直管部筐体
５、オリフィス挿入孔蓋体６、計量タービン室筐体７、
その蓋体８、ノズルプレート９、制動タービン室筐体１
０、その蓋体１１、計量タービン１２、制動タービン１
３、回転主軸１４、磁石１５，１５、磁気センサ１６か
ら成る。また、１７はプリアンプ、１８は入力パルス波
形整形回路、１９はＰ−ＲＯＭｌ２Ｏおよび２１はそれ
ぞれ第一および第二の分周器、２２，２３および２４，
２５，２６は補助分周器を構成する１ハ吟周器およびＴ
バイステーブルエレメント、２７，２８は分周比選択用
の切換スイッチ、２９は電磁カウンタ、３０は接続管径
のコード化回路、３１はオリフィスの種別コード化回路
、３２は計量される蒸気圧力のコード化回路、３３，３
４および３５は、流量発信器１の器差を補正するため第
二分周器２１の分周比を設定するｍ進３桁のＭ設定回路
である。

計量タービン室筐体７は、蓋体８およびノズルプレート
９と共に計量タービン室７ａを画成すると共に、オリフ
ィス４に対する側路７ｂ，７ｃを−構成する。制動ター
ビン室筐体１０は、その蓋体１１と共に制動タービン室
１０ａを画成し、ここには制動液として水が満たされる
。

計量タービン１２と制動タービン１３とは回転主軸１４
により連結され、また制動タービン１３には磁石１５，
１５が取付けられる。

而して、これら両タービン室筐体７および１０、並びに
それらの内外に取付けられる諸部品は、直管部筐体５の
口径Ｄおよびオリフィス４の開口比ψが異なつても同一
形状、同一寸法のものが共通に用いられるものである。

蒸気配管２から流入する蒸気の大部分はオリフィス４を
通過するがその一部は側路７ｂを経て分流し、ノズルプ
レート９のノズル孔９ａ，９ａから計量タービン室７ａ
内に噴出し、計量タービン１２を制動タービン１３と共
に回転させ、次いで側路７ｃを経て、オリフィス４の下
流で主流と合流する。制動タービン１３の回転は、磁気
センサ１６により検知され、パルス信号に変換され、プ
リアンプ１７、波形整形回路１８を経て第一分周器２０
に送られる。

第一分周器２０の分周比は−Ｎ−（但し、Ｎは
１００００１０００Ｊ）．上、１００００
未満の整数）であり、ＮはＰ−ＲＯＭｌ９の出力データ
により設定されるものである。

Ｐ−ＲＯＭｌ９には、接続管径コード化回路３０、オリ
フィス種別コード化回路３１および蒸気圧力コード化回
路３２から成るアドレス選択回路の出力により指定され
るアドレスにそれぞれ対応するＮの数値がデータとして
記録されている。

而して、重量流量を測定する場合について述べると、各
部品の製作誤差に基く流量発信器の器差を無視すれば、
直管部筐体５の口径Ｄおよびオリフィス４の開口比ψが
異なつても他の部材は共通でありそれらの諸元は決まつ
ているので、式（２）中のメータ定数ｋは上記Ｄ１ψを
定めれば定まり、また蒸気密度ｒは蒸気圧力Ｐによつて
定まることになる。而して、一例として図示されている
ように、各コード化回路３０，３１および３２を、それ
ぞれ４個のスイッチ３０−１ないし３０−４、１個のス
イッチ３１−１および５個のスイッチ３２−１ないし３
２−５、並びにそれらにそれぞれ直列に挿入された抵抗
によつて構成すると共に、それぞれのコードが第１表、
第２表および第３表の如く定めることが可能である。

而して、直管部口径コードおよびオリフィス開口比コー
ドを合わせた５ビットのコードＫｌｋ２ｋ３ｋ，ｋ，に
よつて示される流量計のメータ定数ＫＣｋｇ＋・ｍ＋〕
に対応する数値Ａと、蒸気圧コードＫ６ｋ７ｋ８ｋ９ｋ
Ｏに対応する圧力下の飽和蒸気密度ｒの平方根ＶＹＣｋ
ｇ＋・ｍ−÷〕に比例する数値Ｂとを、それらの積Ａ−
Ｂが常に４桁の整数部分Ｎを有し、かつ後述する第二分
周器の分周比３０および切換スイッチ２７，２８により
選択さ１，，れた補助分周器の分周比（ｈ）゛・（２）
との間に、が成立するように定めると共に、この４桁の
十進整数Ｎを二進化又は二進化十進数として、Ｐ−ＲＯ
Ｍｌ９の対応するアドレスに格納しておくものである。

而して、第二分周器２１は、流量発信器１の各部品の製
作誤差に基く、メータ定数ｋの基準値からの偏差を補獲
するためのものである。

この第二分周器２１の分周比は、３桁の十進数−Ｍを設
定できるＭ設定回路により設定される。

而して、このＭの値はメータ定数ｋが基準値Ｋ。に等し
いときは、例えば丁度５００となるように、前記の数値
Ａ．．Ｂ．．Ｎ．．ｌｌｌ″等の値と関連して定められ
る。而して、ｋに誤差Δｋがあり、 であることが判明した場合、Ｍとして に近似した３桁の整数を選び、これを二進化十進数とし
て設定回路３３，３４および３５を用いて設定する。

ノ 補助分周器２２，２３および切換スイッチ２７は電
磁カウンタ２９の位取りをシフトするため用いられ、Ｔ
バイステーブルエレメント２４，２５，２６および切換
スイッチ２８は、Ｐ−ＲＯＭｌ９の設定値Ｎの有効数字
が可能な限り大きな数門値となり、可能な限り高い分解
能が得られるようにするため用いられる。

本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によるとき
は、プリアンプ１７以降の回路から成る受信器は、流量
発信器の口径、オリフィス開口比ｌの如何によらず共用
でき、また、一旦流量発信器１のメータ定数ｋが知られ
た後は、オリフィスを交換し、その開口比を変更したと
きはスイッチ３１−１を切換えるだけで、また、使用す
る蒸気圧力が変わつたときはスイッチ３２−１ないし３
２−ー５を切換えるだけで簡単に計測精度を維持し得る
ものである。

なお、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるもので
なく、例えば、ここでは下方から上方に向かう垂直配管
に用いられる流量発信器を示したが、上方から下方に向
かう垂直配管に用いられるものや水平配管に用いられる
公知の流量発信器にも応用でき、また、第一および第二
の分周器としては＃１４５２７として知られるＩＣを組
合わせて構成 Ｎ 松（できる分周比前、１０Ｔ
１のものを示したが、これらは−Ｎ７−Ｙ７というよう
な分周比のものや、さらに７ゝ７Ｎ．Ｍ． 一般的には分周比がＣ．．Ｃ″を定数として、。

．．０５で表わされるものであればよく、コード化回路
３２は適宜のデジタル圧力計等により制御するよう構成
でき、また、上記のＮ，．Ｍを設定する方法、コード化
回路の構成等は本発明の目的の範囲内で自由に設計変更
し得るものであつて、本発明はそれらのすべてを包摂す
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかる蒸気流量計の一実施例を示す説明
図である。 １・・・・・・流量発信器、４・・・・・オリフィス、
５・・・直管部筐体、７・・・・・・計量タービン室筐
体、９・・・ノズルプレート、１０・・・・・制動ター
ビン室筐体、１２・・・・・・計量タービン、１３・・
・・・・制動タービン、１４・・・・・・回転主軸、１
５・・・・・・磁石、１６・・・・・・磁気センサ、１
７・・・・・・プリアンプ、１８・・・・・・入力パル
ス波形整形回路、１９・・・・・・Ｐ−ＲＯＭｌ２Ｏ・
・第一分周器、２１・・・・・第二分周器、２９・・・
・・電磁カウンタ、３０・・・・・・接続管径コード化
回路、３１・・オリフィス種別コード化回路、３２・・
・・・・蒸気密度等のコード化回路、３３，３４，３５
・・・・・・Ｍ設定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 計量される蒸気又は気体（以下蒸気等という。 ）の輸送管路に接続し得る管継手、上記管継手に通じ、
   かつ中間に適宜の開口比のオリフィスが挿入される直管
   部、計量タービン室を含む側路、および、上記計量ター
   ビン室の下方に隔離して設けられた制動タービン室を有
   する筐体と、計量タービン室内に設けられる計量タービ
   ンと、計量タービン室入口に設けられ側路を流れる蒸気
   等を上記計量タービンに噴射回動させるノズルと、制動
   タービン室内に設けられ、上記隔壁を貫通する回転主軸
   により上記計量タービンと結合された制動タービンと、
   制動タービン室に注入される制動液と、上記回転主軸の
   回動を検知してパルスを発信するパルス発信器と、上記
   パルスを計数し計量される蒸気等の密度に応じ所要の補
   正演算を行い通過した蒸気等の重量及び／又は容積流量
   を表示するカウンタとから成る蒸気流量計において、カ
   ウンタが下記（ａ）から（ｇ）までに記載した回路から
   成る上記の蒸気流量計。（ａ）入力パルス波形整形回路
   。 （ｂ）Ｐ−ＲＯＭ （ｃ）接続管径のコード化回路と、使用するオリフィス
   の種別コード化回路と、計量される蒸気等の密度又はそ
   の密度を決定し若しくは密度により決定される物理量の
   コード化回路とから成る、上記Ｐ−ＲＯＭのアドレス選
   択回路。 （ｄ）上記Ｐ−ＲＯＭの出力データにより定まる数値Ｎ
   と定数Ｃとによりその分周比Ｎ／Ｃが定められる第一分
   周器。 （ｅ）手動で設定される数値Ｍと定数Ｃ′とによりその
   分周比Ｍ／Ｃ′が定められる第二分周器。 （ｆ）パルスカウンタ（ｇ）上記入力パルス波形整形回
   路とパルスカウンタとの間に、上記第一分周器および第
   二分周器を適宜の順序で直列に接続する回路。 ２ アドレス選択回路が、接続管径のコード化回路と、
   オリフィス開口比のコード化回路と、計量される蒸気の
   圧力のコード化回路とから成る特許請求の範囲第１項記
   載の蒸気流量計。