JPS61155822A - 相関式流量測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配管の中を搬送気体比よって流れる粉体のよう
な固気２相流体中の固体の流量を高精度で測定する相関
式流量測定装置に関する。

〔従来の技術〕

固気２相流体中の固体の場合、配管途中にオリフィス等
を挿入すると配管の詰まりが生じるので、このような場
合に流量を測定するものとして特開昭５８−１９０７１
９号に示されるような相関式流量測定装置が考えられて
いる。第３図はこのような相関式流量測定装置の概略構
成図を示すものである０図において、１は配管、２は相
関式流量計、３ａ、３ｂは流速測定のための電極、３ｃ
は濃度（密度）測遊のための電極であり、固気２相流体
中は矢印の方向に流れる。電極３ａ、３ｂは流体の流路
の上流側と下流側に所定の距離したけ離れてそれぞれ対
向電極として設置されており、各対向電極からその電極
間の静電容量に基づく検出信号を出力させ、両対向電極
からそれぞれ出力される前記検出信号中のゆらぎ信号間
の相互相関係数から両ゆらぎ信号間の遅れ時間τが求め
られる。相関式流量測定装置では、この遅れ時間τと電
極３Ｃにより測定された静電容量に基づ（濃度信号ｐと
を用いて流体中の固体の流量を演算により求める。即ち
、各電極３ａ、３ｂから得られるゆらぎ信号Ｕ１．Ｕ２
は第４図（ａ）、　　（ｂ）に示すようになり、このゆ
らぎ信号Ｕｌ、Ｕ２は遅れ時間τで伝わっている。固体
の流速Ｖは電極３ａ、３ｂ間の距離りと相関法で求めら
れた遅れ時間τとから、 ｖ＝Ｌ／τ として求めることができる。一方、固体の濃度ρは電極
３Ｃにより濃度に比例した静電容量の変化として測定さ
れるため、配管１の断面積をＡとすると、固体の流量Ｑ
は、特開昭５８−１９０７１９号に記載の如く、 ＱｗｖＸρ×Ａ として求めることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、固気２相流体の場合、配管１の直管長を十分
長く取ったとしても流動態様は非常に複雑であり、偏流
や旋回流を生じやすいので、固体が流路の断面において
一様に流れることは極めて難しい、このため、前述のよ
うな相関式流量計２によって測定を行う場合、第３図に
おいて固体の流れを模式的に破線で示すように電極３ａ
、３ｂ間で管壁に衝突が生じてしまい、ゆらぎ信号がく
ずれる。このゆらぎ信号の（ずれは、第５図に示すよう
に、くずれが無いときの信号波形を示す第５図（ａ）に
対して第５図（ｂ）のようになる。

このことは、相互相関係数が小さくなる。すなわち、波
形の再現度合が小さくなり遅れ時間τの検出値に大きく
誤差を含むことになる。

また、管内流路断面において、電極の静電容量検出感度
分布は第６図に示すように中心を°１”とすれば電極の
周辺と、それと直角方向および中心からの距離でも異な
る。第６図において、円内の各点の数値が中心の感度を
“１°とじた時の感度を示している。したがって、固体
が配管断面のどこを通るかによって同一密度の固体でも
値が異なるため誤差が生じる。

本発明は上記に鑑み、偏流や旋回流の影響を無くして高
精度な測定を行うことのできる相関式流量測定装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

相関式で流速を測定し、密度との乗算にて流量を検出す
る固気２相流体中の固体の流量測定装置において、断面
積が配管の断面積よりも大きく、軸方向の長さがその内
径よりも大きい本体部を有する整流装置を、配管に設け
られた相関式流量計の上流に、固体の流れが相関式流量
針の流量検出部の中心部に集まるような所定距離をおい
て配置する。

〔作用〕

即ち、本発明では、固体の流れが相関式流量計の流量検
出部の中心部に集まるように整流装置を流量検出部と所
定の距離をおいて上流に配置することにより、配管内で
は流体中の固体が偏流や旋回流のような不均質状態とな
っていても整流装置本体部における流路の拡大に伴って
固体が搬送気体中に拡散によって均一に分散され、かつ
流量検出部の中心部を流れるので、偏流や旋回流が生じ
ないようにして高精度に流量を計ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による流量測定装置の概略構成図を示す
ものであり、図において第３図と同一の構成要素には同
一の符号が与えられているが、第３図と比較して相関式
流量計２の上流側に整流装置４が設けられている点が相
違している。この整流装置４は本体部の直径が流入部お
よび流出部の直径に比べて大きくなっている。このため
、整流装置４では、流入部に固気２相流体を導くと、こ
の流体は本体部を介して流出部に導かれるが、この流体
が流入部から本体部に流入した際に流路が拡大されるの
で、配管１内では流体中の固体が偏流や旋回流のような
不均質状態となっていても本体部における流路の拡大に
伴って固体が搬送気体中に拡散によって均一に分散され
る結果、流出部に流出する流体は固体の濃度分布が一様
な流体となる。したがって、このような整流装置４には
固気２相流体中の固体の、該流体の流路断面における濃
度分布を一様にする効果があるうえ、整流装置４には従
来の管状式や多孔式の整流装置におけるような目詰まり
を生じたりあるいは流路抵抗を増加させるような細管や
多孔板がないので、流路の圧力損失を少なくすることが
できかつ整流装置の保守を容易にすることができる。実
験によれば、このような効果を達成するための整流装置
４は、本体部の断面積を配管の断面積の例えば４〜１０
倍、本体部の軸方向の長さをその内径の例えば２〜５倍
とする構成により実現できる。その際、流出部を円錐状
の縮小管とすることにより固気２相流体の圧力損失を非
常に少な（することができるが、流体の態様、すなわち
固体ならびに気体の種類、固体の濃度、粒汝、流体の流
速等によっては円錐状の縮小管とする必要はなく単なる
平板であっても差支えない。

このような整流装置４を相関式流量計２の上流側に設け
ることにより、本発明による流量測定装置では、固気２
相流体中の固体の流れを相関式流量計２の電極３ａ、３
ｂ間で中心に集め、管壁に衝突しないようにすることが
できる。なお、流動態様は固気２相流体中の固体の密度
、固気比、流速、粒子の大きさ等によっても異なるので
、管壁に衝突しないような電極３ａと整流装置４との間
の距離ｉは実験で求められる。

第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ整流装置４を使用した
場合と使用しない場合のゆらぎ信号の波形図であり、整
流装置４を使用した場合には管壁への衝突がなくなるの
で、ゆらぎ信号のピークが明確に現れるのに対して、整
流装置４を使用しない場合には管壁への衝突によりゆら
ぎ信号のピークが不明確となる。

本発明は相関式流量計に幅広（応用できるもの、であり
、上流、下流の２点の検出方式が静電容量式のものに限
らず、マイクロ波、超音波および電磁界でもよいことは
勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、相関式流量計の上流側に整流装置を設
けて固気２相流体中の固体の流れを相関式流量計の電極
の中心部に集めるようにしたので、固体の管壁への衝突
がなくなり、かつ静電容量検出感度分布も一様となるの
で精度良く固気２相流体中の固体の流量を測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流量測定装置の概略構成図、第２
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ整流装置４を使用した場合
と使用しない場合のゆらぎ信号の波形図、第３図は従来
の流量測定装置の概略構成図、第４図（ａ）、　　（ｂ
）は従来の流量測定装置におけるくずれが無い時のゆら
ぎ信号の波形図、第５Ｃｎ（ａ）、（ｂ）は従来の流量
測定装置におけるくずれが有る時のゆらぎ信号の波形図
、第６図は電極の静電容量検出感度分布を説明するため
の管路断面図を示している。 ｌ・・・配管、　　２・・・相関式流量計３ａ、３ｂ、
３ｃ・・・電極、　４・・・整流装置。 二Ｖ 才１（！１ ′１７Ｚ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）相関式で流速を測定し、密度との乗算にて流量を検
   出する固気２相流体中の固体の流量測定装置において、
   断面積が配管の断面積よりも大きく、軸方向の長さがそ
   の内径よりも大きい本体部を有する整流装置を、配管に
   設けられた相関式流量計の上流に、固体の流れが相関式
   流量計の流量検出部の中心部に集まるような所定距離を
   おいて配置したことを特徴とする相関式流量測定装置。