JPH10281842A - 多相流流量計 - Google Patents
多相流流量計Info
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- JPH10281842A JPH10281842A JP8395397A JP8395397A JPH10281842A JP H10281842 A JPH10281842 A JP H10281842A JP 8395397 A JP8395397 A JP 8395397A JP 8395397 A JP8395397 A JP 8395397A JP H10281842 A JPH10281842 A JP H10281842A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 不均一分布の混合物体の各成分別の流量を求
める事が出来る多相流流量計を提供するにある。 【解決手段】 測定管路の中心軸上に設けられ上流側先
端が円錐状の先端部を有する円柱状の第２容量電極と、
第２容量電極に対向して測定管路の管壁周面に周方向に
相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極よりな
る上流第１容量電極群と、上流第１容量電極群より所定
距離下流に設けられ第２容量電極に対向して測定管路の
管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の
第１容量電極よりなる下流第１容量電極群と、第１容量
電極の個々と第２容量電極間の静電容量を別々に測定す
る静電容量測定回路と、静電容量測定回路の測定値から
測定流体の混合物の体積割合を演算し上流第１容量電極
群と下流第１容量電極群での混合物の体積割合の変動の
相関から測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量
を演算する演算回路とを具備する多相流流量計である。
める事が出来る多相流流量計を提供するにある。 【解決手段】 測定管路の中心軸上に設けられ上流側先
端が円錐状の先端部を有する円柱状の第２容量電極と、
第２容量電極に対向して測定管路の管壁周面に周方向に
相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極よりな
る上流第１容量電極群と、上流第１容量電極群より所定
距離下流に設けられ第２容量電極に対向して測定管路の
管壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の
第１容量電極よりなる下流第１容量電極群と、第１容量
電極の個々と第２容量電極間の静電容量を別々に測定す
る静電容量測定回路と、静電容量測定回路の測定値から
測定流体の混合物の体積割合を演算し上流第１容量電極
群と下流第１容量電極群での混合物の体積割合の変動の
相関から測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量
を演算する演算回路とを具備する多相流流量計である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物体の不均一
分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求
める事が出来る多相流流量計に関するものである。
分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求
める事が出来る多相流流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、特開昭６３−５２
０１５号公報に示されている。
従来例の要部構成説明図で、例えば、特開昭６３−５２
０１５号公報に示されている。
【０００３】図において、１は、測定流体２が流れる測
定管路である。３は、測定管路１に設けられたベンチュ
リ管である。４は、ベンチュリ管の入り口５と頚部６と
の間に設けられた差圧計である。７は、ベンチュリ管の
頚部６の後半に設けられたコンデンサである。
定管路である。３は、測定管路１に設けられたベンチュ
リ管である。４は、ベンチュリ管の入り口５と頚部６と
の間に設けられた差圧計である。７は、ベンチュリ管の
頚部６の後半に設けられたコンデンサである。
【０００４】８は、コンデンサ７に接続されたキャパシ
タンス測定装置である。９は、差圧計４の検出信号ΔＰ
とキャパシタンス測定装置８の検出信号ρから質量流量
Ｍを求める評価装置である。１１は、評価装置９の結果
を表示する指示計である。
タンス測定装置である。９は、差圧計４の検出信号ΔＰ
とキャパシタンス測定装置８の検出信号ρから質量流量
Ｍを求める評価装置である。１１は、評価装置９の結果
を表示する指示計である。
【０００５】以上の構成において、測定流体２は、混合
物の場合、局部的に著しく変動する。しかし、ベンチュ
リ管３の頚部６の後半位置では、測定流体２は加速され
均一な流れが生ずる。
物の場合、局部的に著しく変動する。しかし、ベンチュ
リ管３の頚部６の後半位置では、測定流体２は加速され
均一な流れが生ずる。
【０００６】そこで、頚部６の後半位置にコンデンサ７
を配置して、測定流体２の密度ρを測定し、評価装置９
で、差圧計４の検出信号ΔＰとキャパシタンス測定装置
８の検出信号ρから質量流量Ｍを求める。
を配置して、測定流体２の密度ρを測定し、評価装置９
で、差圧計４の検出信号ΔＰとキャパシタンス測定装置
８の検出信号ρから質量流量Ｍを求める。
【０００７】この結果、ベンチュリー管の最も径が小さ
な部分の頚部６で、各相の体積割合を測定することによ
り、各成分が均質に混ざった状態で測定出来、混合物の
分布に影響されない。従って、不均一な測定流体２の質
量流量Ｍを、正確且つ高い信頼性を以て求める事ができ
る。
な部分の頚部６で、各相の体積割合を測定することによ
り、各成分が均質に混ざった状態で測定出来、混合物の
分布に影響されない。従って、不均一な測定流体２の質
量流量Ｍを、正確且つ高い信頼性を以て求める事ができ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、ベンチュリー管の最も径が小さな部分で各相の体積
割合を測定することにより、各成分が均質に混ざった状
態で、混合物の分布に影響されないとしている。
は、ベンチュリー管の最も径が小さな部分で各相の体積
割合を測定することにより、各成分が均質に混ざった状
態で、混合物の分布に影響されないとしている。
【０００９】しかしながら、流速や各成分の体積割合の
広い範囲に渡って均質に混合することは困難であり、ど
うしても混合物の分布に影響されてしまい、体積割合が
精度良く測定できず、その結果、各成分の流量も大きな
誤差を持ったものとなる。本発明は、この問題点を解決
するものである。
広い範囲に渡って均質に混合することは困難であり、ど
うしても混合物の分布に影響されてしまい、体積割合が
精度良く測定できず、その結果、各成分の流量も大きな
誤差を持ったものとなる。本発明は、この問題点を解決
するものである。
【００１０】本発明の目的は、混合物体の不均一分布に
基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める事
が出来る多相流流量計を提供するにある。
基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める事
が出来る多相流流量計を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐状の先端部
を有する円柱状の第２容量電極と、該第２容量電極に対
向して前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁さ
れて配置された複数の第１容量電極よりなる上流第１容
量電極群と、該上流第１容量電極群より所定距離下流に
設けられ前記第２容量電極に対向して前記測定管路の管
壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の第
１容量電極よりなる下流第１容量電極群と、前記第１容
量電極の個々と前記第２容量電極間の静電容量を別々に
測定する静電容量測定回路と、該静電容量測定回路の測
定値から前記測定流体の混合物の体積割合を演算し前記
上流第１容量電極群と前記下流第１容量電極群での混合
物の体積割合の変動の相関から前記測定流体の移動速度
を演算して各混合物の流量を演算する演算回路とを具備
したことを特徴とする多相流流量計。 （２）一端が前記第２容量電極の配置位置より上流の測
定管路に開口する上流導圧管と、一端が前記第２容量電
極の配置位置に対向する測定管路に開口する下流導圧管
と、前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とが
それぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とす
る請求項１記載の多相流流量計。 （３）測定部分の絶対圧力を測定する絶対圧力計と、測
定部分の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （４）前記測定流体に前記第２容量電極と前記第１容量
電極とが腐食されないように少なくとも第２容量電極に
設けられた耐腐食性のコーティング体を具備したことを
特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の多
相流流量計。を構成したものである。
に、本発明は、 （１）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路の中心軸上に設けられ上流側先端が円錐状の先端部
を有する円柱状の第２容量電極と、該第２容量電極に対
向して前記測定管路の管壁周面に周方向に相互に絶縁さ
れて配置された複数の第１容量電極よりなる上流第１容
量電極群と、該上流第１容量電極群より所定距離下流に
設けられ前記第２容量電極に対向して前記測定管路の管
壁周面に周方向に相互に絶縁されて配置された複数の第
１容量電極よりなる下流第１容量電極群と、前記第１容
量電極の個々と前記第２容量電極間の静電容量を別々に
測定する静電容量測定回路と、該静電容量測定回路の測
定値から前記測定流体の混合物の体積割合を演算し前記
上流第１容量電極群と前記下流第１容量電極群での混合
物の体積割合の変動の相関から前記測定流体の移動速度
を演算して各混合物の流量を演算する演算回路とを具備
したことを特徴とする多相流流量計。 （２）一端が前記第２容量電極の配置位置より上流の測
定管路に開口する上流導圧管と、一端が前記第２容量電
極の配置位置に対向する測定管路に開口する下流導圧管
と、前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とが
それぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とす
る請求項１記載の多相流流量計。 （３）測定部分の絶対圧力を測定する絶対圧力計と、測
定部分の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （４）前記測定流体に前記第２容量電極と前記第１容量
電極とが腐食されないように少なくとも第２容量電極に
設けられた耐腐食性のコーティング体を具備したことを
特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の多
相流流量計。を構成したものである。
【００１２】
【作用】以上の構成において、第２容量電極と第１容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。測定は第
１容量電極ごとに、一つ一つ順番に行う。つまり、他の
第１容量電極はガード電極として働くこととなる。そし
て各第１容量電極の出力から、演算回路により、各成分
の体積割合を求める。
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。測定は第
１容量電極ごとに、一つ一つ順番に行う。つまり、他の
第１容量電極はガード電極として働くこととなる。そし
て各第１容量電極の出力から、演算回路により、各成分
の体積割合を求める。
【００１３】而して、上流第１容量電極群と下流第１容
量電極群での混合物の体積割合の変動の相関から，測定
流体の移動速度を演算回路により演算して、各混合物の
流量を演算する。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
量電極群での混合物の体積割合の変動の相関から，測定
流体の移動速度を演算回路により演算して、各混合物の
流量を演算する。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図２は図１の要部詳細図、図３は図２の
Ａ−Ａ断面図である。図において、
構成説明図で、図２は図１の要部詳細図、図３は図２の
Ａ−Ａ断面図である。図において、
【００１５】２１は、測定流体２２が流れる測定管路で
ある。２３は、測定管路２１の中心軸上に設けられ、上
流側先端が円錐状の先端部２４を有する円柱状の第２容
量電極である。
ある。２３は、測定管路２１の中心軸上に設けられ、上
流側先端が円錐状の先端部２４を有する円柱状の第２容
量電極である。
【００１６】２５は、測定管路２１の管壁周面に周方向
に、相互に絶縁されて配置された複数の上流第１容量電
極群である。この場合は、１６個の第１容量電極２５ａ
〜２５ｐが使用されている。
に、相互に絶縁されて配置された複数の上流第１容量電
極群である。この場合は、１６個の第１容量電極２５ａ
〜２５ｐが使用されている。
【００１７】２６は、上流第１容量電極群２５より所定
距離下流に設けられ、第２容量電極２３に対向して、測
定管路２１の管壁周面に周方向に、相互に絶縁されて配
置された複数の第１容量電極よりなる下流第１容量電極
群である。この場合は、１６個の第１容量電極２６ａ〜
２６ｐが使用されている。
距離下流に設けられ、第２容量電極２３に対向して、測
定管路２１の管壁周面に周方向に、相互に絶縁されて配
置された複数の第１容量電極よりなる下流第１容量電極
群である。この場合は、１６個の第１容量電極２６ａ〜
２６ｐが使用されている。
【００１８】２７は、上流，下流第１容量電極群２５，
２６の個々と、第２容量電極２３間の静電容量を別々に
測定する静電容量測定回路（図示せず）である。この場
合は、第１容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐの
内の１個を、スイッチにより切り替えて選択して測定す
る静電容量測定回路が使用されている。
２６の個々と、第２容量電極２３間の静電容量を別々に
測定する静電容量測定回路（図示せず）である。この場
合は、第１容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐの
内の１個を、スイッチにより切り替えて選択して測定す
る静電容量測定回路が使用されている。
【００１９】２８は、静電容量測定回路２７の測定値か
ら、測定体２２の混合物の体積割合を演算し、上流第１
容量電極群２５と下流第１容量電極群２６での混合物の
体積割合の変動の相関から、測定流体２２の移動速度を
演算して、各混合物の流量を演算する演算回路（図示せ
ず）である。
ら、測定体２２の混合物の体積割合を演算し、上流第１
容量電極群２５と下流第１容量電極群２６での混合物の
体積割合の変動の相関から、測定流体２２の移動速度を
演算して、各混合物の流量を演算する演算回路（図示せ
ず）である。
【００２０】２９は、円柱状の第２容量電極２３を、測
定管路２１の中心軸上に固定する２個の支柱であり、こ
の支柱２９の中を通っている導線により、第２容量電極
２３は電気的に静電容量測定回路２７に接続されてい
る。
定管路２１の中心軸上に固定する２個の支柱であり、こ
の支柱２９の中を通っている導線により、第２容量電極
２３は電気的に静電容量測定回路２７に接続されてい
る。
【００２１】なお、３成分の混合物の流量を測定する場
合には、一端が第２容量電極２３の配置位置より上流の
測定管路２１に開口する上流導圧管３１と、一端が第２
容量電極２３の配置位置に対向する測定管路２１に開口
する下流導圧管３２と、上流導圧管３１の他端と下流導
圧管３２の他端とがそれぞれ接続される差圧計３３とが
構成される。しかして、差圧計３３の測定信号は、演算
回路２８に送られるように、差圧計３３と演算回路２８
とは、電気的に接続されている。
合には、一端が第２容量電極２３の配置位置より上流の
測定管路２１に開口する上流導圧管３１と、一端が第２
容量電極２３の配置位置に対向する測定管路２１に開口
する下流導圧管３２と、上流導圧管３１の他端と下流導
圧管３２の他端とがそれぞれ接続される差圧計３３とが
構成される。しかして、差圧計３３の測定信号は、演算
回路２８に送られるように、差圧計３３と演算回路２８
とは、電気的に接続されている。
【００２２】以上の構成において、第２容量電極２３と
第１容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐに交流電
圧を加えて静電容量測定を行うが、この時、測定は第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐまで、一つ一
つ順番に行う。つまり、他の電極はガード電極として働
くこととなる。
第１容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐに交流電
圧を加えて静電容量測定を行うが、この時、測定は第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐまで、一つ一
つ順番に行う。つまり、他の電極はガード電極として働
くこととなる。
【００２３】そして各第１容量電極２５ａ〜２５ｐ，２
６ａ〜２６ｐの出力から、演算回路２８により、成分の
体積割合を求めてそれらを処理して、全体の体積割合を
求めることができる。測定対象を分割して測定すること
になるので、全体としての精度は向上する。
６ａ〜２６ｐの出力から、演算回路２８により、成分の
体積割合を求めてそれらを処理して、全体の体積割合を
求めることができる。測定対象を分割して測定すること
になるので、全体としての精度は向上する。
【００２４】この時用いる体積割合の演算式としては、
例えば、水と他の物質との二相流で、その中の水分率を
求めるのであれば、以下の式から求められる。 （（ε−εW）／（εa−εW））(εa／ε)Y＝１−φ （１） ここで、ε：混合物の誘電率、添え字はｗ：水、a：溶
媒、φ：水の体積分率である。
例えば、水と他の物質との二相流で、その中の水分率を
求めるのであれば、以下の式から求められる。 （（ε−εW）／（εa−εW））(εa／ε)Y＝１−φ （１） ここで、ε：混合物の誘電率、添え字はｗ：水、a：溶
媒、φ：水の体積分率である。
【００２５】混合物の誘電率εは、満水時の各第１容量
電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐと第２容量電極２
３の間の静電容量値から、誘電率εに換算する係数をあ
らかじめ求めて置く。この係数を用いて測定時の各第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐと第２容量電
極２３の間の静電容量値から誘電率εを換算して求め
る。
電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐと第２容量電極２
３の間の静電容量値から、誘電率εに換算する係数をあ
らかじめ求めて置く。この係数を用いて測定時の各第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐと第２容量電
極２３の間の静電容量値から誘電率εを換算して求め
る。
【００２６】Ｙは混合の度合いを示す係数であり、これ
は流れの状況によって変化させることにより測定精度を
向上することができる。
は流れの状況によって変化させることにより測定精度を
向上することができる。
【００２７】水と油とガスのような三相流の場合は、各
相の体積分率と電極で測定される静電容量Ｃとの間には
以下のような関係が成り立つ。 C＝(HW×KW×εW)＋(HP×KP×εP)＋(HG×KG×εG) （２）
相の体積分率と電極で測定される静電容量Ｃとの間には
以下のような関係が成り立つ。 C＝(HW×KW×εW)＋(HP×KP×εP)＋(HG×KG×εG) （２）
【００２８】ここでKは定数で、添え字は ｗ：水、P：
油、G：ガスである。Hは各相の体積分率で、HWは式(1)
におけるφと同じである。これら体積分率の間には以下
の関係がある。 HW＋HP＋HG＝1 （３） これから各相の誘電率εと定数Kがあらかじめ分かって
いれば、他の測定結果と組み合わせ式（２）を用いるこ
とにより体積分率が計算される。
油、G：ガスである。Hは各相の体積分率で、HWは式(1)
におけるφと同じである。これら体積分率の間には以下
の関係がある。 HW＋HP＋HG＝1 （３） これから各相の誘電率εと定数Kがあらかじめ分かって
いれば、他の測定結果と組み合わせ式（２）を用いるこ
とにより体積分率が計算される。
【００２９】測定物質の混合比率に空間的な変動がある
ために、この上流と下流の第１容量電極２５，２６から
出力される信号の時系列は変動するが、それら時系列信
号は上流と下流の第１容量電極間２５，２６距離Lを、
混合物質の移動速度uで割った時間τだけ、ずれる事と
なる。
ために、この上流と下流の第１容量電極２５，２６から
出力される信号の時系列は変動するが、それら時系列信
号は上流と下流の第１容量電極間２５，２６距離Lを、
混合物質の移動速度uで割った時間τだけ、ずれる事と
なる。
【００３０】つまり、二つの信号の相互相関関数のピー
ク値をとることにより、ずれ時間τがわかり、それから
混合物質の移動速度を計算することができる。 u＝L/τ （４）
ク値をとることにより、ずれ時間τがわかり、それから
混合物質の移動速度を計算することができる。 u＝L/τ （４）
【００３１】水と油の混合物のように、2種類の物質の
密度が、それほど大きく離れていない二相流の場合は、
混合物の移動速度uは、水及び油の移動速度と等しくな
る。 u＝uW＝uP （５）
密度が、それほど大きく離れていない二相流の場合は、
混合物の移動速度uは、水及び油の移動速度と等しくな
る。 u＝uW＝uP （５）
【００３２】式（１）から求められる水の体積分率φ
と、管路断面積Aと式（４）から求められる移動速度
（流速）uを掛けることにより、水の流量 QW を求める
ことができる。
と、管路断面積Aと式（４）から求められる移動速度
（流速）uを掛けることにより、水の流量 QW を求める
ことができる。
【００３３】油の流量 QPも油の体積分率と管路断面積
と移動速度を掛けることにより求めることができる。つ
まり、 QW＝φ×A×u （６） QP＝(1−φ)×A×u （７） となる。水と油の体積分率の和は1となるために、油の
体積分率は(1-φ)とおいた。
と移動速度を掛けることにより求めることができる。つ
まり、 QW＝φ×A×u （６） QP＝(1−φ)×A×u （７） となる。水と油の体積分率の和は1となるために、油の
体積分率は(1-φ)とおいた。
【００３４】また、水平設置にして水、油、ガスのよう
な密度の違う混合物を測定する場合、最も上にある上流
の第１容量電極２５ａ、２５ｐと第２容量電極２３で測
定される静電容量の時間変動と、下流の第１容量電極２
６ａ、２６ｐと第２容量電極２３で測定される静電容量
の時間変動の相関から、密度の小さな物質の移動速度を
求めることができる。
な密度の違う混合物を測定する場合、最も上にある上流
の第１容量電極２５ａ、２５ｐと第２容量電極２３で測
定される静電容量の時間変動と、下流の第１容量電極２
６ａ、２６ｐと第２容量電極２３で測定される静電容量
の時間変動の相関から、密度の小さな物質の移動速度を
求めることができる。
【００３５】また、最も下にある上流の第１容量電極２
５ｈ、２５ｉと第２容量電極２３と、下流の第１容量電
極２６ｈ、２６ｉと第２容量電極２３の組による相関測
定で、密度の大きな成分の移動速度を測定することがで
きる。
５ｈ、２５ｉと第２容量電極２３と、下流の第１容量電
極２６ｈ、２６ｉと第２容量電極２３の組による相関測
定で、密度の大きな成分の移動速度を測定することがで
きる。
【００３６】このことは、密度が小さい成分と密度が大
きい成分の流速を分けて測定することができることとな
る。これは気液多相流の場合の気相と液相の速度スリッ
プが存在するときに有効となる。
きい成分の流速を分けて測定することができることとな
る。これは気液多相流の場合の気相と液相の速度スリッ
プが存在するときに有効となる。
【００３７】具体的な例を示すと、水とガスの混合物の
場合、ガスの方が密度が小さく、上を流れるので、上流
の第１容量電極２５ａ、２５ｐと第２容量電極２３で測
定される静電容量と、下流の第１容量電極２６ａ、２６
ｐと第２容量電極２３で測定される静電容量の出力の相
関よりガスの流速uGが求められる。
場合、ガスの方が密度が小さく、上を流れるので、上流
の第１容量電極２５ａ、２５ｐと第２容量電極２３で測
定される静電容量と、下流の第１容量電極２６ａ、２６
ｐと第２容量電極２３で測定される静電容量の出力の相
関よりガスの流速uGが求められる。
【００３８】一方、水は下を流れるので第１容量電極２
５ｈ、２５ｉ と第２容量電極２３と、下流の第１容量
電極２６ｈ、２６ｉと第２容量電極２３の組による出力
の相関より、水の流速uWが求められる。
５ｈ、２５ｉ と第２容量電極２３と、下流の第１容量
電極２６ｈ、２６ｉと第２容量電極２３の組による出力
の相関より、水の流速uWが求められる。
【００３９】それらと体積分率と管路断面積を掛けるこ
とにより、各流量が求められる。 QW＝φ×A×uW （８） QG＝(1−φ)×A×uG （９）
とにより、各流量が求められる。 QW＝φ×A×uW （８） QG＝(1−φ)×A×uG （９）
【００４０】三相流のような3成分の混合物の場合は、
差圧計３３からの出力を、もう一つの測定値として用い
る。上流が円錐状２４になった円柱電極２３があるた
め、流れとしては徐々に断面積が小さくなる。そのため
流速が大きくなり、ベルヌーイの定理より静圧が下が
る。静圧の低下は円柱電極２３の上流と、円柱電極２３
の部分との差圧Δpとして測定される。
差圧計３３からの出力を、もう一つの測定値として用い
る。上流が円錐状２４になった円柱電極２３があるた
め、流れとしては徐々に断面積が小さくなる。そのため
流速が大きくなり、ベルヌーイの定理より静圧が下が
る。静圧の低下は円柱電極２３の上流と、円柱電極２３
の部分との差圧Δpとして測定される。
【００４１】この時、混合物の平均密度は差圧Δpと各
相の移動速度の関数となる。 ρ＝F(Δp、uW、uP、uG) （１０） ここで、Fは関数であり、校正により事前に求めておく
ことができる。
相の移動速度の関数となる。 ρ＝F(Δp、uW、uP、uG) （１０） ここで、Fは関数であり、校正により事前に求めておく
ことができる。
【００４２】また、ρは混合物の平均密度であり、以下
の式で表すことができる。 ρ＝HW×ρW＋HP×ρP＋HG×ρG （１１） 流量の求め方としては、まず、各相に対応する相互相関
関数のピーク値から各相の流速を求める。
の式で表すことができる。 ρ＝HW×ρW＋HP×ρP＋HG×ρG （１１） 流量の求め方としては、まず、各相に対応する相互相関
関数のピーク値から各相の流速を求める。
【００４３】この時、水は最も密度が大きいので、最も
下側の電極の組を使って水の流速uWを求める。ガスは最
も密度が小さいので、最も上側の電極の組を使ってガス
の流速uGを求める。油はその間の電極の組を使って油の
流速uPを求めても良いが、水と油は密度が近いため、流
速を同じと考えて良く、水の流速uW＝油の流速uPとして
も良い。
下側の電極の組を使って水の流速uWを求める。ガスは最
も密度が小さいので、最も上側の電極の組を使ってガス
の流速uGを求める。油はその間の電極の組を使って油の
流速uPを求めても良いが、水と油は密度が近いため、流
速を同じと考えて良く、水の流速uW＝油の流速uPとして
も良い。
【００４４】この結果と差圧Δpから式（１０）を用い
て混合物の平均密度ρを求めることができる。さらに平
均密度ρと静電容量Cが各相の体積分率の関数になって
いることと、式（３）を用いることにより、それらの式
を連立させて、各相の体積分率を求めることができる。
て混合物の平均密度ρを求めることができる。さらに平
均密度ρと静電容量Cが各相の体積分率の関数になって
いることと、式（３）を用いることにより、それらの式
を連立させて、各相の体積分率を求めることができる。
【００４５】これらより、各相の流速と体積分率が分か
ることとなるので、3種類の成分が混合した場合におけ
る各成分の移動量（流量）を求めることができる。 QW＝HW×A×uW （１２） QP＝HP×A×uP （１３） QG＝HG×A×uG （１４）
ることとなるので、3種類の成分が混合した場合におけ
る各成分の移動量（流量）を求めることができる。 QW＝HW×A×uW （１２） QP＝HP×A×uP （１３） QG＝HG×A×uG （１４）
【００４６】また、上記の計算中においては、各測定成
分の誘電率及び密度は、予め分かっている値を用いる
が、これらの値は、温度や圧力によって変化する。そこ
で、絶対圧センサと温度センサを用いて、測定部分の状
態を計測し、その温度、圧力時の各測定成分の誘電率及
び密度を、計算式あるいは表を用いて求めて、その値を
使用することにより、測定流体の環境条件等の状況が変
化した時でも精度良く測定することが出来る多相流流量
計が得られる。
分の誘電率及び密度は、予め分かっている値を用いる
が、これらの値は、温度や圧力によって変化する。そこ
で、絶対圧センサと温度センサを用いて、測定部分の状
態を計測し、その温度、圧力時の各測定成分の誘電率及
び密度を、計算式あるいは表を用いて求めて、その値を
使用することにより、測定流体の環境条件等の状況が変
化した時でも精度良く測定することが出来る多相流流量
計が得られる。
【００４７】また、絶対圧センサ、温度センサからの出
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより、混合物の各成分の密度や静電容量な
どの物性値を補正して、標準状態での流量に換算するこ
とができる。
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより、混合物の各成分の密度や静電容量な
どの物性値を補正して、標準状態での流量に換算するこ
とができる。
【００４８】この結果、測定管路２１の管路中心軸に円
柱状第２容量電極２３を置き、測定管路壁に複数の第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐを上流と下流
とに形成して、測定管路２１内を移動する複数の物質が
混合した対象の、静電容量を測定することにより、測定
流体１２中の混合物中の混合物の不均一分布に影響され
ることなく、各成分の流量を求めることができる、多相
流流量計が得られる。
柱状第２容量電極２３を置き、測定管路壁に複数の第１
容量電極２５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐを上流と下流
とに形成して、測定管路２１内を移動する複数の物質が
混合した対象の、静電容量を測定することにより、測定
流体１２中の混合物中の混合物の不均一分布に影響され
ることなく、各成分の流量を求めることができる、多相
流流量計が得られる。
【００４９】なお、第２容量電極２３と第１容量電極２
５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐとが、測定流体２２に腐
食されないように、少なくとも第２容量電極２３に耐腐
食性コーティング体４１（図示せず）が設けられても良
い事は勿論である。
５ａ〜２５ｐ，２６ａ〜２６ｐとが、測定流体２２に腐
食されないように、少なくとも第２容量電極２３に耐腐
食性コーティング体４１（図示せず）が設けられても良
い事は勿論である。
【００５０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、測定管路の管路中心軸に円柱状第２容
量電極を置き、測定管路壁に複数の第１容量電極を上流
と下流とに形成して、測定管路内を移動する複数の物質
が混合した対象の、静電容量を測定することにより、測
定流体２２中の混合物中の混合物の不均一分布に影響さ
れることなく、各成分の流量を求めることができる多相
流流量計が得られる。
求項１によれば、測定管路の管路中心軸に円柱状第２容
量電極を置き、測定管路壁に複数の第１容量電極を上流
と下流とに形成して、測定管路内を移動する複数の物質
が混合した対象の、静電容量を測定することにより、測
定流体２２中の混合物中の混合物の不均一分布に影響さ
れることなく、各成分の流量を求めることができる多相
流流量計が得られる。
【００５１】本発明の請求項２によれば、3種類の成分
が混合した場合における各成分の移動量（流量）を求め
ることができる多相流流量計が得られる。
が混合した場合における各成分の移動量（流量）を求め
ることができる多相流流量計が得られる。
【００５２】本発明の請求項３によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
【００５３】本発明の請求項４によれば、耐食性が良好
な多相流流量計が得られる。
な多相流流量計が得られる。
【００５４】従って、本発明によれば、混合物体の不均
一分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を
求める事が出来る多相流流量計を実現することが出来
る。
一分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を
求める事が出来る多相流流量計を実現することが出来
る。
【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図２】図１の要部詳細説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ側断面説明図である。
【図４】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
２１ 測定管路 ２２ 測定流体 ２３ 第２容量電極 ２４ 先端部 ２５ 上流第１容量電極群 ２５ａ〜２５ｐ 第１容量電極 ２６ 下流第１容量電極群 ２６ａ〜２６ｐ 第１容量電極 ２７ 静電容量測定回路 ２８ 演算回路 ２９ 支柱 ３１ 上流導圧管 ３２ 下流導圧管 ３３ 差圧計 ４１ 耐食性コーティング体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 (72)発明者 笛木 学 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山崎 大輔 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 春山 周一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】第１容量電極と第２容量電極とを使用して
静電容量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成
分別に検出する多相流流量計において、 測定流体が流れる測定管路の中心軸上に設けられ上流側
先端が円錐状の先端部を有する円柱状の第２容量電極
と、 該第２容量電極に対向して前記測定管路の管壁周面に周
方向に相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極
よりなる上流第１容量電極群と、 該上流第１容量電極群より所定距離下流に設けられ前記
第２容量電極に対向して前記測定管路の管壁周面に周方
向に相互に絶縁されて配置された複数の第１容量電極よ
りなる下流第１容量電極群と、 前記第１容量電極の個々と前記第２容量電極間の静電容
量を別々に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
の体積割合を演算し前記上流第１容量電極群と前記下流
第１容量電極群での混合物の体積割合の変動の相関から
前記測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量を演
算する演算回路とを具備したことを特徴とする多相流流
量計。 - 【請求項２】一端が前記第２容量電極の配置位置より上
流の測定管路に開口する上流導圧管と、 一端が前記第２容量電極の配置位置に対向する測定管路
に開口する下流導圧管と、 前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とがそれ
ぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とする請
求項１記載の多相流流量計。 - 【請求項３】装置が配置された部分の測定部分の絶対圧
力を測定する絶対圧力計と、 装置が配置された部分の測定部分の温度を測定する温度
計とを具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載の多相流流量計。 - 【請求項４】前記測定流体に前記第２容量電極と前記第
１容量電極とが腐食されないように少なくとも第２容量
電極に設けられた耐腐食性のコーティング体を具備した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記
載の多相流流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395397A JPH10281842A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395397A JPH10281842A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281842A true JPH10281842A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13816954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8395397A Pending JPH10281842A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281842A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504615A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ソシエテ ド テクノロジー ミシュラン | サスペンションシステムを備えた車両の快適性能を予測する方法 |
| KR102107755B1 (ko) * | 2019-10-02 | 2020-05-07 | 주식회사 피앤에이 | 정전용량을 이용한 유량측정장치 |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP8395397A patent/JPH10281842A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003504615A (ja) * | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ソシエテ ド テクノロジー ミシュラン | サスペンションシステムを備えた車両の快適性能を予測する方法 |
| KR102107755B1 (ko) * | 2019-10-02 | 2020-05-07 | 주식회사 피앤에이 | 정전용량을 이용한 유량측정장치 |
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