JPS62261018A - 粉体流量計 - 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】 Ｃ産業上の利用分野コ 本発明は、例えば石炭ガス化炉、石炭焚火力発区設備、
セメント設備、スラリ、固気混相流、固成混相流などを
使用する設備ンこ適用さｎる粉体流量計に関する。

［従来の技術］ 粉体流量計には、大別して固気混相流用と固液混相流用
とがある。固液混相流用粉体流量計としては、衝撃式、
靜ｒ［Ｓｍ式、ベンチュリ、マイクロ波共振式、光敢乱
弐、放射線（γ、β）寺が使用さ几ている。

一方、固液混相流用粉体流量計としては、静電容量式、
放射線（ｒ線、β線）式尋が使用さ７している。

こｎらの従来の粉体流量計の中、最新技術の静電容量式
粉体流量計について以下に詳述する。

第３図は従来の静電容量式粉体流量計の構造及ヒＩＩ定
システムの概念図を示す。

第３図において、１は検出管（絶縁材）、２は同検出管
１に貼付した上流側の″電極（以下Ａ電甑と呼称する）
、３は下流側の電極（以下Ｂ電極と呼称する）、４は流
ｎ方向に複数個配設した電極（以下Ｃ′剋極と呼称する
）で、複数個のＣ電極４は相互に接伏さｎている。５は
Ａ電極２、Ｂ電極３およびＣ電極４と対向して同検出管
１に貼付さｎた共通電極（以下Ｄ１！極と呼称する）で
接地さｎている。６は、Ａ電極２．Ｂ電極３、およびＣ
電極４と接続さｎた検出回路部である。２はＡ′框他極
２よびＢ′ａＸ極３の出力信号の相関を求める相関器、
ｇｉｉｃ電極４の出力信号の増幅器である。

９は相関器２の出力と増幅−ａ８の出力より粉体速度、
粉体密度および粉体流量を算出する演算器である。１０
は検出管１を包っている金属−Ｑ、１１は７ランジであ
る。

第４図は静電容前粉俸流量計の作用説明図である。

第４図において１２はＡ［極２の出力信号で、１３はＢ
　ｉｉ　＃ｊ、３の出力信号である。１４はｃ′ＲＬ極
４の出力信号である。

いま検出管１の中を粉体が流ｎると、粉体の密度は時間
的に微小に変化しているのでＡ電極２の静電容量変化は
出力信号１２のようになる。またＢ＠電極の静電容量変
化は出力信号１３のようになる。出力信号１２と出力信
号１３とは遅ｎ時間τにおいて大略相似形であシ、相関
性を有している。

従って、粉体速度ｕ　（ｍ／ｓ）　Ｆｉ、電極Ａ、Ｂ間
の距離Ｌ　（ｍ）υＩＡ、Ｂで検出し皮粉体のゆらぎ１
ｇ号を相関法により求めｆｃ遅ｎ時間τとにより次式で
求めらｎる。

ｖ　＝　ｌ、／τ（ｍ／ａ　） Ｃ電極４の出力信号１４は粉体のホールドアツプ密度ρ
（ｋＮｎ＝　）に比例しているので、粉体流ＭＧは演算
器により次式で求める。

Ｑ＝ｖＸρＸＡＸ３６００　　（す） ここにＡは・Ｕ内断面積（ｍ） ［発明が解決しようとする問題点］ 静電容量式粉体流量計には次の欠点がるる。

ｉｌｌ粉体および気体の湿分により、静電容量が著しく
変化し物体密度の測定誤差が増大する。

（２）検出管１の材質として電気絶１代材のセラミック
を使用するため、セラミックの耐圧強度の制限により最
高使用圧が１０ゆへ以下であり、石炭ガス化炉のような
高圧ガス（２０壌へ）中の粉俸姫童計として使用できな
い。

（３）検出Ｗノの高温による４電率の変化率の増大によ
り最高使用温度がｓｏ’ｃ以下であり、石炭ガス化炉の
ような１００″ＣＪまで使用できない。

＋４１　Ｃ１１Ｌ極とＤ電極（接地）との距離が大きく
なると、静電容輩の関係で電極面積が著しく増大するの
で、検出管貼付方式の電極では面＆確保ができず、この
友め最大管径は５０圏以下と小さく、大口径管への適用
ができない。

（５）Ｒ小測定可能謎度が固体と気体の重量比で３（ゆ
却）以上であり、通常多用さｎる固気の重重比ｏ、　ｓ
　（＜ｕｇ）から２　（ｌｓ＃）のｍ＋＋定かできない
。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、高圧、高温、
多湿の使用条件下でも粉体流ｔ’を測定できる粉体流量
計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］ 上記目的を達成するため、粉体流路に露出させ、粉体流
ｎ方向に任意の距離に離して配設した２個のプローブ本
体と、この各プローブ本体の外部にそｎぞｎ接着さ０文
圧電素子と、この各圧電素子の出力信号の相関を求める
相関計と、ｎ＋Ｉ記圧電素子の出力信号を処理する信号
処理器と、前記相関計及び信号処理器と接続し比演算器
とで侶成し九ことを特徴とするものである。

［作用］ すなわち、粉体流路に露出させ念プローブ不体に粉体が
衝突すると、衝突および摩擦により、プローブ本体内に
放射音（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｒｎ１ｓｓｉｏｎ）が発
生し、プローブ本体にｆｉｉ看した圧心索子を励振し、
圧電素子の出力底圧が変化する。

上記の２個の圧′剋素子の出力信号は相関計に入力さｎ
１相関計でこｎらの相関値と、各出力１ｄ号の遅ｎ時間
τを求め、演１Ｌ器へ出力する。

−万、１個の圧電素子の出力信号を分岐し、信号処理器
によシ、圧に素子の出力信号の最大振幅値に比例し次出
力信号に変換し、演算器へ出力する。

上記遅ｎ時間τお工び圧Ｌ６素子出出力分の最大振幅値
の情報値の入力により、演算器で、粉体の流量を算出し
、出力する。

［実施例コ 以下第１図および第２図に示す本発明の一実施例を詳細
に説明する。

第１図は放射音相関式粉体流量計のシステム概念図であ
る。

第１図において、２１は粉体綱送配管、２２は音譬絶縁
材、２３は前置プローブ本体で、配管２１の粉体流路内
に露出し、粉体と接触している。

前ｄプローブ本体２３の粉体流路接触面の形状は平面、
半球面、山形等感度の良いものを使用する。

２４は圧１！素子で、前ｌ！Ｌプローブ本体２３の外部
に接７ｄさｎている。２５は後置プローブ本体で、前置
プローブ本体２３より粉体の流れの下流側に一定の距離
を隔てて配役さｎｌその位置は粉体速度範囲によシ決定
する。後置プローブ本体２５の粉体流路接触面の形状は
、上記前置プローブ本体２３と同様とする。２６は圧電
素子で、後置プローブ本体２５の外部に接着さｎている
。２７は増幅器で、各圧電素子２４．２６に接続さ扛て
いる。

２８は相関計で、前置プローブ本体２３に付着の圧電素
子２４の出力信号と、後置プローブ本体２５に付着の圧
゛也素子２６の出力信号とを入力して、その相互相関を
求める。２９は信号処理器で、前置プローブ本体２３に
付着の圧電素子２４の出力信号を分岐して入力して処理
する。３０はＭＸ器で、上記相関計２８の出力信号およ
び上記信号処理器２９の出力信号を入力して演算する。

尚、上記信号処理器２９の入力として、上記圧１素子２
４の出力信号の他に、後置プローブ本体２５に付着の圧
電素子２６の出力信号を入力してもよく、ま友上記圧電
素子２４および圧電素子２６の出力信号を同時に入力し
、加工を加えてもよい。又前置プローブ本体２３及び後
置プローブ本体２５０個数を増し、七ｎらの出力信号を
同時に処理してもよい。

第２図は放射音相関式粉体流量計の作用に関する説明図
である。

第、２図において、３１は前置プローブ本体２３に接着
の圧電素子２４の出力信号、３２は後置プローブ本体２
５に付着の圧電素子２６の出力隨号である。

粉体流路に露出させた前置プローブ本体２３の表面に、
粉体粒子が接触又は衝突すると、摩擦音又は衝突音が前
置プローブ本体２３表面で発生し、前置プローブ本体２
３の中を音波が伝搬して前置プローブ本体２３の外部に
接着し几圧電素子２４全励振する。

この圧電素子２４の出力信号３１のレベルは粉体疾度に
より大きく変化し、粉体濃度に大略比例している。尚、
粉体速度によっても出力信号レベルは変化するが、その
影響度は他めて小さい。

従って、第２図の出力信号３ノのレベル変化は粉体遺度
の微小変化、すなわち、ゆらぎによるもので、例えば微
粉炭を窒気搬送する場合、上記粉体ゆらぎは５０　Ｈｚ
〜１００Ｈｚの速い周波数のものが発生する。

ｏｆｆ　Ｋプローブ本体２３の下流１１すに配設した後
置プローブ本体２５においても、前置プローブ本体２３
と同様の粉体ゆらぎが後置プローブ本体２５η−：％−
ｂｌ　　　＋　口”　％Ｊ　　４Ｊ”　−Ｊ乙　９　　
ｔ：　　η−？　　ｈ　　ｈ’ｃ　　１４−１（（＋　
　Ｚ。

上記前置ゾローブ圧遠素子の出力信号３〕と、後置プロ
ーブ圧電素子の出力信号３２とは遅ｎ時間τで、相関性
を有している。従って、出力信号３１と出力信号３２と
を相関計２８に入力し、遅ｎ時間τを求める。

この遅ｎ時間τは粉体が前置プローブ本体２３から後置
プローブ本体２５を通過しｆｃ時間全衣わしている。

従って、前置プローブ本体２３と、後置プローブ本体２
５との距離りを測定しておき、粉体速度Ｖは次式で求ま
る。

シ＝１．／τ　（Ｉｖ／−） ま之、前置プローブ圧′也素子の出力信号３１又は後置
プローブ圧電素子の出力信号３２のレベルと粉体密度と
の関係を校正実験により、矛め求めておくと、測定時の
レベルの絶対値によシ、粉体密度ρを求めることができ
る。

上記粉体速度Ｖ、粉体密度ρ、および配管内〜ｒ面積Ａ
　（ｍ　）により、粉体流量Ｇ−ｚ次式で求める。

Ｇ＝υρＡ　Ｘ　３６００　　（ｋＶＨ）上記の計ｎｔ
演算器３０で実行させる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によｔは、従来測定できなかっ
た、高圧、高温、多湿の流体条件、並びに配管の寸法に
関係なく、粉体流量測定か可能となり工業的効果が極め
て太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概念図、第２図は第１図の
作用説明図、第３図は従来の静電容量式流量計の概念図
、第４図は第３図の作用説明図である。 ２ノ・・・粉体輸送配管、２２・・・音舎絶縁材、２３
・・・前置プローブ本体、２４・・・圧電素子、２５・
・・後置プローブ本体、２６・・・圧電素子、２７・・
・増幅器、２８・・・相関計、２９・・・信号処理器、
３０・・・演算器。 出願人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ｌ： 第　１　図 第　２　区 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉体輸送配管の粉体流路内に露出された前置プローブ本
   体と、この前置プローブ本体の外部に設けられた圧電素
   子と、前記前置プローブ本体より粉体の流れの下流側に
   一定の距離を隔てて配設した後置プローブ本体と、この
   後置プローブ本体の外部に設けられた圧電素子と、前記
   ２つの圧電素子の出力信号の相互相関を求める相関計と
   、前記圧電素子の出力信号を処理する信号処理器と、こ
   の信号処理器の出力信号と前記相関計の出力信号を演算
   する演算器とを有することを特徴とする粉体流量計。