JPS6047537B2 - 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流量測定に用いられ
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ィスプレー
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。

計量タービン室の下方には、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に構
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と容量流量■
の二乗に比例、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、Ｋ２、Ｋ２を比
例定数とすると、又は （但し、 Ｋ．．ｋはメータ定数、Ｋ＝Ｊ訃７；、 ｆは発信周波数、ｆ＝Ｋω／Ｋ Ｗは重量流量、Ｗ＝『・■ 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ｖ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なうため、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の値か、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、純機械式の装置に
は流量積算値を求め得るものはあるが、本発明の目的と
する瞬時流量を表示し得るものがなかつた。

瞬時流量を表示しようとすると、相当部分を電子式とす
る必要があるが、そのようなハイブリッド型の計器は割
高である上、測定レンジが狭く、演算精度が低いという
問題があつた。また、この種の流量計においては、２０
ミリメー゛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、機械式の
ものはもとより電子式の演算装置においても、従来は電
流発信器の全型式に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てきる電子式演算装
置を具備した分流式蒸気流量計を提供することになる。

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方に輸送する蒸気配管で、流
量発信器１はオリフィス４が挿入される直結部筐体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１０、
その蓋体１１、計量タービン１２、制動タービン１３、
回転主軸１牡磁石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Ｔバイステーブルエレメント、２０はクロ
ックパルス発振器、２１はアンドゲート、２２はパルス
カウンタ、２３はＰ−ＲＯＭｌ２４は接続管径のコード
化回路、２５はオリフィスの種別コード化回路、２６は
計量される蒸気圧力のコード化回路、２７は補正係数設
定器、２８，２９および３０は３桁の二進化十進数Ｍを
設定する設定回路、３１は除算回路、３２は乗算回路、
３３は流量表示器、３４はＤＡ変換器、３５は流量記憶
計である。

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がら流入する蒸気の犬部分はオリフィス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Ｔバイステーブ
ルエレメント２０に送られる。

クロックパルス発振器２２は高周波のクロックパルスを
発振しており、そのクロックパルスはＴバイステーブル
エレメント１９がセット状態にある間、アンドゲート２
１を通過しパルスカウンタ２２によりカウントされる。

パルスカウンタ２２はＴバイステーブルエレメント１９
がリセットされるとき、その計数値Ｆは除算回路３１に
除数としてロードされ、同時にリセットされるので、毎
回の計数値Ｆは流量発信器１の発振周期に比例したもの
となる。換言すれば、パルスカウンタ２２は周期計数カ
ウンタである。Ｐ−ＲＯＭ２３には、接続管径コード化
回路２牡オリフィス種別コード化回路２５および蒸気圧
力コード化回路２６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
データとして記憶されている。

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、
直結部筐体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Ｄ、ψ
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２４，２５および２６を、そ
れぞれ４個のスイッチ２４−１ないし２４−４、１個の
スイッチ２５−１および５個のスイッチ２６−１ないし
２６−５、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、それぞれのコードを第１表
、第２表および第３表の如く定めることが可能てある。

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Ｋｌｋ２ｋ３ｋ４ｋ５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１丁〔Ｋ
ｇ＋・ｍ−ｂ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、かつそのＮと後述する
補正係数Ｍとの間に、式が成立するように定めると共に
、この４桁の十進整数Ｎを二進数又は二進化十進数とし
てＰ−ＲＯＭｌ９の対応するアドレスに格納しておくも
のである。

但しここで、Ｃは単位換算係数である。而して、補正係
数Ｍ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償するためのものであ
り、３桁の十進数Ｍを設定できるＭ設定回路２７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ＫＯ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２７，２８および２９を用いて設定する。

除算回路３１および乗算回路３２は上記の演算７Ｎ．Ｍ
１「を行うものであり、その結果ほ流量表示器３３によ
り表示され、また場合によつては、ＤＡ変換器３４によ
りアナログ変換され、流量記録計３５により指示、記録
される。

ノ 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、そろ開口比を変更した
ときはスイッチ２５−１を切換えるだけて、また、使用
する蒸気圧力が変わつたときはスイッチ２６−１ないし
２６−５を切換えるだけて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、コード化回路２６
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
のてある。

【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
６・・・・・・磁気センサ、１７・・・・・プリアンプ
、１８・・・・・・入力パルス波形整形回路、２２・・
・・・・パルスカウンタ、２３・・・・Ｐ一ＲＯＭｌ２
４・・・・・・接続管径コード化回路、２５・・・・オ
リフィス種別コード化回路、２６・・・・・蒸気密度等
のコード化回路、２８，２９，３０・・・・・・Ｍ設定
回路、３１・・・・・・除算回路、３２・・・・・・乗
算回路、３３・・・・・・流量表示器。

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
   スを受信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
   示する表示装置とから成る蒸気流量計において、表示装
   置が下記（ａ）から（ｉ）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）上記入力パルス波形整形回路の出力を入力とする
   Ｔバイステーブルエレメント。 （ｃ）クロックパルス発振器。 （ｄ）上記Ｔバイステーブルエレメントが状態１にある
   ときのみ上記クロックパルス発振器の出力パルスを通過
   させるゲート回路。 （ｅ）上記ゲート回路の出力パルスを計数するパルスカ
   ウンタ。 （ｆ）Ｐ−ＲＯＭ。 （ｇ）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。 （ｈ）上記Ｐ−ＲＯＭの出力データＮと上記パルスカウ
   ンタの計数値Ｆの比Ｎ／Ｆを算出し得るデジタル除算回
   路（ｉ）手動で設定される補正係数Ｍと上記デジタル除
   算回路の出力値Ｎ／Ｆとの積を算出表示する乗算回路。 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。