JPH0713575B2 - 質量流量測定装置 - Google Patents

質量流量測定装置

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JPH0713575B2
JPH0713575B2 JP62182113A JP18211387A JPH0713575B2 JP H0713575 B2 JPH0713575 B2 JP H0713575B2 JP 62182113 A JP62182113 A JP 62182113A JP 18211387 A JP18211387 A JP 18211387A JP H0713575 B2 JPH0713575 B2 JP H0713575B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に1つよりも多い成分または相から成って
おり管のなかを流れる媒体の質量流量を測定するため、
管のなかに、差圧計と接続されている1つの絞り機構、
特に1つのベンチュリ管またはベンチュリノズルが挿入
されており、流れる媒体のなかに、媒体の密度を求める
ための1つの密度測定装置が配置されており、差圧計の
媒体の密度を求めるための密度測定装置とが、差圧およ
び媒体密度から公知の仕方で質量流量を求めるための1
つの評価装置と接続されている質量流量測定装置に関す
る。
〔従来の技術〕
管のなかの質量流量を正確に知ることは種々の技術分野
で不可欠である。質量流量の測定装置はたとえば流体量
または気体量を測定する目的で石油工業、プロセス工
業、食品工業および他の工業分野で用いられる。プロセ
ス工業では質量流量は、配管系のなかを流れる媒体を監
視するために重要な測定量である。たとえば質量流量計
は発電所の冷却ループに、また蒸気分配系に用いられ
る。管のなかの質量流量の連続的監視により冷却ループ
におけるエネルギー導出または蒸気分配系におけるエネ
ルギー分配に関する知識が得られる。
質量流量を測定するための公知の装置は、管のなかに挿
入されているベンチュリ管を有する。公知のベンチュリ
管の断面積は流れ方向に先ず減少し、次いで特定の区間
では一定にとどまり、続いて再び増大する。ベンチュリ
管の入口部分と小さい直径を有する部分(ベンチュリ管
の頚部)との間に差圧計が配置されている。そこで求め
られる差圧は質量流量の二乗に比例している。しかし、
それはまた測定範囲内の媒体の平均密度に反比例してい
る。
Δp=K・M2/ρ ここで、Δpは差圧、Mは質量流量、ρは媒体の平均密
度、またKは較正測定により求められるべき比例定数で
ある。
差圧測定のみによって質量流量を求めることができるの
は、たとえば水の場合のように、流れる媒体の平均密度
が既知の場合に限る。多相または多成分の流れる媒体の
密度を求めるためには、流れる媒体のなかに媒体の密度
を求めるための測定装置を配置するのが通常である。こ
の測定装置の測定信号および差圧計の測定信号が1つの
評価装置に導かれ、そこで両測定信号から連続的に質量
流量が求められる。
管のなかの質量流量を測定するための公知の装置は、管
のなかの流れが著しく不均一である場合には、管のなか
の媒体の密度が著しく局部的に相違するので、誤差を生
ずる。技術的の設備ではしばしば、液体および気体から
成る不均一な混合物、たとえば水−蒸気混合物が配管系
を経て供給される。また油および水のような異なる物質
の不均一な混合物もたとえば石油採掘では管を通して導
かれる。たとえば水および蒸気または水および油の混合
は管路のなかでしばしば、測定された値が時間に関係し
て極値、水および蒸気または水および油の密度、の間で
変動するという結果を招く。
不均一な媒体の密度は公知の装置では不十分な精度でし
か求められないので、質量流量と密度との物理的関係の
ために、管のなかの不均一な媒体の質量流量の測定には
許容限度を越える誤差が生ずる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、管のなかに配置されており、未知の密
度を有する不均一な媒体が管のなかを流れる場合にも質
量流量の正確な値を与える測定装置を提供することであ
る。本測定装置は水および蒸気のような多相の混合物、
水および油のような多成分の混合物および他の不均一な
混合物の質量流量を測定し得るものでなければならな
い。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、媒体の密度を求めるため
の密度測定装置が管の断面積にくらべて小さい一定の断
面積を有する絞り機構の区間に配置されていることによ
り達成される。
絞り機構、たとえばベンチュリ管の構造により、絞り機
構の断面積が流れ方向に減少する区間では、流れる媒体
の乱れが起こる。この乱れは、実験結果によれば、一定
の小さい断面積を有する絞り機構の区間のなかにたいて
いの場合に均一な流れが存在しているほど大きい。均一
化は、絞り機構の前でたとえば2つの液体が異なる密度
および一義的な隔離面をもって層状に流れる場合に達成
される。
媒体の密度を求めるための測定装置が本発明により細い
部分、すなわち絞り機構の頚部に、従ってまた常に均一
な流れのなかに配置されていることによって、媒体の密
度の正確な測定値が得られ、これらの測定値と差圧測定
値とにより正確な質量流量値が得られる。
本発明によれば、不均一な多成分または多相の流れを高
い精度および再現性をもって測定することができるとい
う利点が得られる。評価装置のなかでの測定値の評価
は、流れが均一であるために、特に簡単なモデルにより
行われる。さらに、媒体の密度を求めるための装置を本
発明に従って配置することにより、装置全体をコンパク
トなものにすることができる。測定装置が絞り機構、た
とえばベンチュリ管のなかにまとめられているので、常
にただ1つの組立体を管路のなかに挿入すればよい。従
って、質量流量を測定するための本発明による測定装置
は使用者にとって取扱が容易である。加えて、測定装置
が全体として容易かつ正確に較正可能である。
媒体の密度を求めるための測定装置はたとえばガンマ綿
密度計またはキャパシタンス形センサである。後者の場
合には絞り機構の頚部のなかに一般に1つのコンデンサ
が配置されている。コンデンサのキャパシタンスは誘電
率に関係する。従って、流れる媒体の物質組成が既知で
あれば、コンデンサにおける簡単なキャパシタンス測定
によりコンデンサ内の媒体の密度が知られる。すなわ
ち、コンデンサにより、絞り機構の頚部のなかを均一に
流れる媒体の密度を簡単な仕方で求めることができる。
コンデサはたとえば絶縁材料で被覆されている。それに
よって本発明により装置は、流れる媒体が導電性である
場合にも使用可能である。被覆によりコンデンサ内の短
絡が排除されている。さらに、コンデンサは被覆により
腐食性の媒体に対して保護されている。被覆されたコン
デンサを用いれば、本発明による装置は高い導電性また
は腐食性を有する媒体に対しても使用可能である。
本発明によれば、流れが不均一な場合にも信頼性の高い
測定値を与える取扱容易でコンパクトな質量流量測定装
置が得られる。本装置は、水−蒸気および水−油混合物
の流れにも他の多成分または多相の流れにも有利に使用
可能である。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
管1を通って矢印2の方向に不均一な媒体が流れる。管
1のなかで質量流量M、すなわち単位時間あたり単位断
面積を通って流れる媒体の質量、を求めるものとする。
そのために絞り機構としてベンチュリ管3が管1のなか
に挿入されている。流れ方向のベンチュリ管3の入口31
と細い頚部32との間に差圧計4が接続されている。そこ
で測定される差圧Δpは、求めようとする質量流量Mの
二乗に比例している。質量流量Mと差圧Δpとの間の関
係に、流れる媒体の密度ρが入る。管1のなかの不均一
な流れのなかでは、媒体の密度ρは局部的に著しく変動
するので、そこでは正しい密度測定は不可能である。流
れ方向にベンチュリ管3の第1の半部のなかでは媒体は
加速され、均一な流れが生ずる。このことは、管1のな
かでベンチュリ管3の前で2つの成分が層状に流れる場
合に生ずる。次いでベンチュリ管3の後で均一な流れの
崩壊が新たに層状化される流れまで可能である。本発明
によれば、流れる媒体の密度ρを求めるための測定装置
は均一な流れの範囲内、すなわちベンチュリ管3の頚部
32の第2の半部のなかに配置されている。そこで測定さ
れる密度ρは、実験結果によれば、管1のなかの流れが
不均一な場合にも、ほぼ一定である。密度ρを測定する
ための装置は、キャパシタンス測定装置6と接続されて
いる1つのコンデンサ5である。ベンチュリ管3の頚部
32のなかを均一に流れる媒体がコンデンサ5を通って流
れる。従って、キャパシタンス測定装置6により測定さ
れるキャパシタンスは、コンデンサ5のなかを均一に流
れる媒体の密度ρの1つの尺度である。差圧計4および
キャパシタンス測定装置6は1つの指示計8と接続され
ている1つの評価装置7と接続されている。評価装置7
のなかで周知の関数関係により差圧Δpと、コンデンサ
5のキャパシタンスから求められた媒体の密度ρとから
管1のなかの質量流量Mが求められる。ベンチェリ管
3、密度ρを求めるためのコンデンサ5、差圧計4、キ
ャパシタンス測定装置6、評価装置7および指示計8は
取扱容易でかつ簡単に組込み可能なユニットにまとめら
れている。本発明によりベンチュリ管3の頚部32の流れ
方向に後側の半部にコンデンサ5を配置することによっ
て、ベンチュリ管3の前で管1のなかを流れる不均一な
媒体の質量流量Mを正確にかつ高い信頼性をもって求め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は管のなかを流れる不均一な媒体の質量流量を測定
するための本発明による装置を示す図である。 1……管、2……流れ方向、3……ベンチュリ管、4…
…差圧計、5……コンデンサ、6……キャパシタンス測
定装置、7……評価装置、8……指示計、31……ベンチ
ュリ管の入口、32……ベンチュリ管の頚部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】特に1つよりも多い成分または相から成っ
    ており管(1)のなかを流れる媒体の質量流量(M)を
    測定するための質量流量測定装置であって、 管(1)のなかに、差圧計(4)と接続されている1つ
    の絞り機構、特に1つのベンチュリ管(3)またはベン
    チュリノズルが挿入されており、 流れる媒体のなかに、媒体の密度(ρ)を求めるための
    1つの密度測定装置が配置されており、 差圧計(4)と媒体の密度(ρ)を求めるための密度測
    定装置とが、差圧(Δp)および媒体密度(ρ)から質
    量流量(M)を求めるための1つの評価装置(7)と接
    続されている質量流量測定装置において、 媒体の密度(ρ)を求めるための密度測定装置が管
    (1)の断面積にくらべて小さい一定の断面積を有する
    絞り機構の区間に配置されていることを特徴とする質量
    流量測定装置。
  2. 【請求項2】媒体の密度(ρ)を求めるための密度測定
    装置が、キャパシタンス測定装置(6)と接続されてい
    る1つのコンデンサ(5)であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の質量流量測定装置。
  3. 【請求項3】コンデンサ(5)が絶縁材料で被覆されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の質量
    流量測定装置。
JP62182113A 1986-07-23 1987-07-21 質量流量測定装置 Expired - Lifetime JPH0713575B2 (ja)

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DE3624884.3 1986-07-23
DE3624884 1986-07-23

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JPS6352015A JPS6352015A (ja) 1988-03-05
JPH0713575B2 true JPH0713575B2 (ja) 1995-02-15

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US (1) US4829831A (ja)
EP (1) EP0254160B1 (ja)
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KR (1) KR880002001A (ja)
DE (1) DE3765482D1 (ja)
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