JPS61266922A - ガス計量設備の精度を測定するための方法 - 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、ガス流の計量法、と夛わけ高圧、ｆイゾライ
ンにあるガス計量設備の精度の御ｊ定法に係る。

（従来の技術及びその問題点） 本件出願と同日に提出された関連出願５ｓｒｉａ１／１
６（Ｄｕｃｋｅ’ｔ４０１　ＡＭ　４２１８７　）に１
１ガスのパイプラインにソニックノズルを取９付げて現
場でガスメータのキャリブレーションを行なうことので
きる装置が明らかにされている。

こうした装置を使えば、ソニックノズルを通るガスの流
速が一定で、ガスの流速、ノズルの開口部面積およびガ
スの流れをメータで計量した時間が分かつているため、
実際の体積流量とメータで計量した体積流量を比較して
、メータの精度を測定することができる。しかしソニッ
クフロー状態（５ｏｎｉｃ　ｆＬｏｖ　ｃｏｎｄｉｔｉ
ｏｎｓ）の下でノズルの開口部を通るガスの流速を測定
することが、この方法では困離であった。純粋なガスの
場合、ソニックフロー状態の下でソニックノズルの開口
部を通るガスの流速（ｖｔ　）は、以下の通りである。

ｖｔ＝ｎ江５（１） ここで： には、比熱である。

Ｒは、ガス混付物に付随する定数である。

Ｔｔは、開口部温度（０Ｒ）である。

この方程式全便う場合の基本的な問題点は、開口部温度
が測定できず、しかも肚の数値がガス混合物により一定
しないことがある。

（問題点ｆ：″４１決するための手段）本発明の前述し
た目的および他の目的は、本発明の原理に則って、高圧
ガスのバイパス用の７９イブラインを設け、このバイパ
ス用のパイプラインにメータと小屋ノズルを挿入し、ベ
ル・ゾル−／ぐ−（Ｂｅｌｌ　ｐｒｏｖｅｒ）によりノ
ズルとメータのキャリブレーションを行なうことにより
達成される。このバイパス用のパイプラインで計量を行
ない）ガス混合物に付随する椙度方程式内の係数を決定
するようになっている。バイパス用の７Ｊ？イブライン
とメインのパイプライン内のガスは同じであるため、こ
れらの係数、温度や圧力のような簡単に測定できるその
他の数値を利用して、大型ソニックノズルに直列したパ
イプラインメータの精度を測定する。

以下添付図面に沿い本発明の一実施例を詳細に説明する
。

（実施例） 図面を参照する。図にはデートステーションの一部が示
されている。このデートステーションで、パイプライン
１２内を戎れてくる高圧ガスは体積をメータ１４により
計量され、次いで圧力を低供給圧まで下げパイプライン
１６ｔ−通じて供給される。通常の殊作時には、バルブ
１Ｂは開かれパルプ２０は閉じられている。従ってパイ
プライン１２内のガスは、メータ１４、バルブ１Ｂおよ
び圧力調節バルブ２２を通じ出口バイブライン１６へ流
れていく。手動操作されるデートバルブ２４と２６は通
常時には開かれており、緊急時や保守管理時にだけ閉じ
られる。

メータ１４のキャリブレーションを行ないたい場仕、パ
ルプ１８を閉じてバルブ２０が開かれる。

ガスはメータ１４ｔ−通り抜け７’Ｃ俊にパイプライン
２８を通り、先に引用した関連出願に則って装着しであ
るソニンクノズ／Ｉ／　（ｓｏｎｉｃ　ｎｏｚｚｌｅ）
　３０　ｔ”通υそしてパイプライン３２を通じてパイ
プライン１６へと流れていく。同時期にパルプ３４が開
かれ、ガスはバイパス用のパイプライン３６を通じて流
れることができる。パイプライン３６は、メータ４４が
内部に配置された圧力容器４２につながっている。メー
タ４４の入口４６は圧力容器４２の内部に開口し、メー
タ４４の出口４８はパイプ５０を経て圧力容器４２から
出ている。パイプ・５０内のガスは今だ高圧のままであ
る。臨界フロー状態の下で作動される小型のソニックノ
ズル５２が、メータ４４を通るガスの体積流量を調節す
る。臨界フローを得るには充分に圧力を下げなくてはな
らない。

以下に詳細に説明するように、本発明に係る計算を行な
うためにコンピュータ６０が設けられている。；ンぎユ
ータは、入力データとしての体積流量をメータ１４と４
４から受げ収り、またガスの流れに沿った数地点のセン
サで得た圧力と温度の入力データを受は取る。ｌたコン
ピュータ６０が、ソレノイド制御パルプ１８．２０．３
０および３４の動作を制御している・ 本発明では、ソニックノズル３０を通るガスの流れに以
下の関係式が用いられる。この関係式は、ノズル３０を
通る流れが一定しているものとしくすなわち、どの断面
でもすべての流体特性が一定である）、またアイソエン
トロピ法（１ｓｅｎｔｒｏｐｉｃｐτ口ａｓｓｓ）をノ
ズル３０を通る流れに適用する場合、方程式（１）から
得られる： Ｑｎ　＝　ＣｄＡｔ、Ｃ’Ｚｎ　５　　　　　　（２）
ここで： Ｑｎは、ノズル３０から上流側の体積流量である。

Ｃｄは、境界層にほぼ限定される摩擦の影響を考慮に入
れた、ノズル３０の流量係数である。

Ａｔは、ノズル３０の開口部の面積である。

Ｃ”圧は、ガス混合物に付随する係数である。

ｚｎは、ノズル３０１Ｃ流れ込むガスの超圧縮率である
。

Ｔｎは、ノズル３０から上流側のガス温度である。

メータ１４ｔ−通過するすべてのガスがノズル３０を通
フ抜ける場合、当該メータ１４のパーセント精度は以下
の方程式から得られる：ここで： Ｔは、テスト時間である。

Ｖｍは、メータ１４が示した体積である。

規格ガス法則補正値である。前記方程式は以下のように
変形できる。

０ｍ 前述の方程式（４）において、数量Ｑｍ、ｔ、Ｐｍ、Ｔ
ｍおよびＴｎは測定することができる。また数量Ｚｍ。

Ｃ！ｄ　、　ＡｔおよびＣづｉを測定しなければならな
い。

測定する最初の対象はＣ”ｚｎＪである。メータ１４と
ノズル３０をほぼ同じ圧力で同一のガスが通ｐ抜けるた
め、Ｚｍ＝ＺΩである。またこの数量はノズルのサイズ
とは無関係である。従って数量Ｃ”ｚｎｒを測定するの
に、小型ノズル５２を利用することができる。そうした
小型ノズル５２の場合、方程式（２）は以下のようにな
る。

１１′２ ここで： ’Ｉ’ｎｓは、ノズル５２から上流側の温度である。

Ｃｄｓは、ノズル５２の流量係数である。

Ａｔｓは、ノズル５２の開口部の面積である。

ｖｌは、メータ４４で計量した体積である。

Ｔ２は、テス、ト時間である。

次いでｖｌ、ｔ２およびＴｎｓが測定される。その結果
： 前記方程式（６）で今だ分かつていない数値は、流量係
数−開口部面積率Ｃｄ５Ａｔ５である。この係数は、既
知のガス（好ましくは窒素）をベル・プルーバー　（Ｂ
ｅｌｌ　ｐｒｏｖｅτ）に様々な高圧で送り込むことに
よシ予め測定されている。ガス法則から以下のことが分
かつている。

Ｔｂ　ｚｂ　　Ｔｎｓ　Ｚｎｓ この方程式の下付き符号−ｂ−はベル・プルーバ−に関
してのものであフ、下付き符号”　ｎｓ”は小型ノズ、
Ａ１５２に関してのものである。ｐ、ｖ。

Ｔおよび２は、それぞれ圧力、体積、温度および超圧縮
率を表わしている。ノズルを通り抜けるガスの体積Ｖｎ
１３は、体積流量（Ｑｎｓ）に時間（１）を掛けたもの
に等しい。これよｐ以下の式が城シ立つ。

Ｖｎｓ＝Ｑｎｓ　ｘ　ｔ＋＝ｃｄａＡｔｓ　Ｃ”Ｚｎｓ
　Ｆ玉；Ｘ　ｔ　　　　（８）従って、 ベル・プルーバー内のガスはノズルを通り抜けるガスと
同じであり、シかもこれらガスは同一の圧力の下にあｊ
）　、Ｚｂ　＝　Ｚｎｓであるため、方程式（９）から
以下の式が得られる。

窒素のすべての特性は周知となっており、シカ−も文献
に詳しく説明されていることから、ＺｂＣ”５は既知数
である。従って方程式（１１の右の項のその他の数１１
を容易に測定できるため、流量・紙数−開ロ部面槓率Ｃ
ｄｓ　Ａｔｅも簡単に求められる。

再び方程式（３）を参照する。メータ１４の位置にある
ガスの超圧縮性がノズル３０の位置にあるガスの超圧縮
性と等しいことが理解できる◎従ってｚｍ＝ｚｎであり
、パーセント精度の方程式は以下のようになる。

ｎ この方程式を方程式（６）に代入すれば、パーセント精
度方程式は以下のようになる。

ｎ 今だ分かつていないかまたは測定されていない方程式＠
内の項は、ソニックノズル３０の流量係数−開口部面積
率である。しかしノズルが小型であれば、これら項はベ
ル・メルーバーを用いる前述した方法かまたは大型ノズ
ル用のその他の測定法と数学的処理を用いｎば簡単に決
定できる。このようにしてメータ１４の精度が測定され
る。

ここまでは、ガス計量設備の精度を測定する改良された
方法を娩明してきた。しかし前述の実施例は、単に本発
明の原理ｔ−適用した例を図示したにすぎないことが理
解される。特許請求の範囲に特定された本発明の精神と
範囲から逸脱することなく、様々なその他の構成湛びに
方法を当業者なら採ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明を実施するのに用いられた装置の概略図
である。 １２・°・パイプライン　１４山メータ１６・・・出口
バイブライン　１８．２ｏ・・・パルプ２２・・・圧力
調節パルプ　２４．２６・・・手動操作されるデートパ
ルプ　　２８・・・パイプライン３０・・・ソニックノ
ズル　　３２・・・パイプライン３４・・・パルプ　３
６山バイパス用のパイプライン４２・・・圧力容器　４
４・・・メータ　４６・・・入口４８・・・出口　５０
・・・パイプ　５２・・・小型ソニックパルプ　　６０
・・・コンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧パイプラインにあるガス計量設備の精度を測
   定するための方法において、 （ａ）第１の臨界フロー装置を前記設備に直列に設ける
   段階と、 （ｂ）第２の小型臨界フロー装置の流量係数−開口部面
   積率（ＣｄｓＡｔｓ）を周知のガスとベル・プルーバー
   を用いて測定する段階とを有し、ここで、 ＣｄｓＡｔｓ＝（Ｖｂ）／ｔ×（Ｐｂ）／（Ｐｎｓ）×
   （Ｔｎｓ）／（Ｔｂ）×１／［ＺｂＣ＾＊√（ＲＴｎｓ
   ）］でありＺｂＣ＾＊√Ｒは前記周知のガスにとつて既
   知数であり、当該方法はさらに、 （ｃ）前記パイプライン内にあるガスのＣ＿１＾＊Ｚ＿
   １√Ｒ＿１の比率を、 （Ｃ１）前記パイプラインからバイパス用のパイプライ
   ンを設け、 （Ｃ２）当該バイパス用のパイプラインにメータを設け
   、 （Ｃ３）前記バイパス用のパイプラインの、前記メータ
   からすぐ下流側に前記第２の臨界 フロー装置取り付け、 （Ｃ４）所定時間（ｔ＿２）にわたり前記メータを通り
   抜けるガス（Ｖ＿１）の体積を計量し、そして （Ｃ５）Ｃ＿１＾＊Ｚ＿１√Ｒ＿１＝（Ｖ＿１）／［Ｃ
   ｄｓＡｔｓ　ｔ＿２√（Ｔ＿ｓ＿２）］を計算すること
   により測定する段階と、 （ｄ）メータ圧力（Ｐ＿ｍ）および温度（Ｔ＿ｍ）並び
   に第１の装置圧（Ｐ＿ｎ）および温度（Ｔ＿ｎ）を用い
   て、所定時間（ｔ）の間に前記設備を通るガスの体積（
   Ｖ＿ｍ）を計量する段階と、そして （ｅ）前記設備のパーセント精度を ％精度＝（Ｖ＿ｍ）／ｔ×（Ｐ＿ｍ）／（Ｐ＿ｎ）×（
   Ｔ＿ｎ）／（Ｔ＿ｍ）×［ＣｄｓＡｔｓ　ｔ＿２√（Ｔ
   ｎｓ）］／［ＣｄＡｔ√（Ｔｎ）Ｖ＿１］×１００とし
   て計算する段階とを有する方法。