JP2002062171A - 流体流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体流路のレイアウト上の制約から、ベンチ
ュリ上流側の整流距離を確保できない場合にも、動圧或
いは渦流の影響を受けることなく、差圧を安定して計測
でき、流体の正確な流量計測値を得ることができる流体
流量計測装置を提供する。 【解決手段】 ベンチュリ４２のスカート部４２ｂ内
に、スロート部４２ａを通過した一次空気１３をそのま
ま同一流速で二つの流れに分岐させて流通させるスロー
ト延長部５９と、該スロート延長部５９から連続して流
路断面積が徐々に拡張されるよう延びる第一漸拡部６０
及び第二漸拡部６１とを形成する中子状流路画成部材６
２を配設し、スロート延長部５９の圧力Ｐ２’とベンチ
ュリ４２のスカート部４２ｂにおける出口部の圧力Ｐ３
との差圧ΔＰに基づいて一次空気１３の流量を求めるよ
う構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体流量計測装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、石炭焚ボイラへ供給される石炭
等の粒状体を粉砕して微粉炭等の微粉を得るために、従
来、図４に示されるようなミル１が用いられている。

【０００３】前記ミル１のケーシング２内下部には、モ
ータ等の駆動装置３により減速機４を介して回転駆動さ
れるテーブル５が配置され、該テーブル５上方の周方向
所要位置には、ピボットブラケット６が、ケーシング２
のジャーナルカバー２ａに支持された水平軸７を支点と
して傾動自在に配設され、該ピボットブラケット６の先
端部には、ローラ８が水平軸７と略直交する方向に延び
る軸Ｏを中心として回転自在に取り付けられ、前記ケー
シング２のジャーナルカバー２ａには、油等の流体を用
いた流体圧シリンダ９が取り付けられており、該流体圧
シリンダ９のロッド９ａを伸長させ、プランジャハウジ
ング１０に嵌挿されたプランジャ１１を介して前記ピボ
ットブラケット６の押圧部６ａを押すことにより、ロー
ラ８を水平回転しているテーブル５上面に押し付け、ロ
ーラ８とテーブル５を協働させ、テーブル５上の石炭等
の粒状体を粉砕し得るようになっている。

【０００４】前記ケーシング２内には、テーブル５の下
側に一次空気室３７が形成されると共に、テーブル５を
包囲するよう環状体１２が配設され、該環状体１２に
は、後述する一次空気供給ダクト３８から一次空気室３
７内へ導入された一次空気１３をケーシング２上部へ吹
き込み得るようエアポート１４が設けられている。

【０００５】前記ケーシング２の上部外側には、ケーシ
ング２内と連通するようにしたヘッドフレーム１５が設
置され、該ヘッドフレーム１５内には、上下へ延在する
よう軸受筒１６が固設され、該軸受筒１６には、上下へ
所要の間隔をあけて軸受１７，１８が嵌入されており、
又、ヘッドフレーム１５の側部には微粉炭等の微粉をボ
イラのバーナ（図示せず）へ送給するための微粉送給管
１９が接続されている。

【０００６】前記軸受１７，１８には、上下へ延在する
中空円筒状の回転軸２０が嵌入され、該回転軸２０のケ
ーシング２内へ延在された部分には、回転式分級機２１
が装着され、前記回転軸２０の軸受筒１６より上方へ延
在された部分には、プーリ２２が嵌着されており、又、
前記ケーシング２上部外側に設置した竪型のモータ等の
駆動装置２３の出力軸２４には、プーリ２５が嵌着され
ており、該プーリ２５と前記回転軸２０に嵌着されたプ
ーリ２２との間には、無端状のベルト２６が掛け回され
ている。

【０００７】前記回転式分級機２１は、回転軸２０の下
端部に回転板２７を嵌着し、該回転板２７の外周部に、
上方へ延びる多数の平板状の回転翼２８を配設してなる
構成を有している。

【０００８】前記ケーシング２内には、回転式分級機２
１の下方に位置するよう、截頭逆円錐状のリジェクトシ
ュート３１が設置されており、該リジェクトシュート３
１の傾斜面には、一次空気１３によって吹き上げられる
石炭等の粒状体を粉砕した粉体が通過し得るよう傾斜面
に沿って延びるスリット３２が形成されている。

【０００９】前記回転軸２０の内側には、モータ等の駆
動装置３３によって駆動される給炭機３４のシュート３
５に上端が接続されたシュート管３０を、その下端が前
記ケーシング２内におけるローラ８より若干上方に開口
するよう配置してある。

【００１０】尚、図４中、３６は石炭を貯留するコール
バンカである。

【００１１】図４に示すミル１においては、コールバン
カ３６から給炭機３４へ切り出された石炭等の粒状体
は、該給炭機３４の駆動装置３３の駆動によりシュート
３５からシュート管３０を介してケーシング２内に投入
され、テーブル５上へ落下し、駆動装置３により減速機
４を介して駆動されて水平方向へ回転しているテーブル
５と該テーブル５に対し接触し回転しているローラ８と
の協働作業により粉砕され、粉砕された石炭等の粉体
は、エアポート１４から吹き出す一次空気１３により同
伴されてケーシング２内を矢印に示す如く上昇し、リジ
ェクトシュート３１のスリット３２を通って、該リジェ
クトシュート３１の上方へ吹き上げられ、駆動装置２３
により駆動されて回転軸２０と共に回転している回転式
分級機２１により粗粉を分級され、粗粉を分級された微
粉炭等の微粉は、回転式分級機２１を通ってヘッドフレ
ーム１５へ入り、該ヘッドフレーム１５から微粉送給管
１９へ送出されてボイラのバーナ（図示せず）へ送給さ
れ、又、前記回転式分級機２１で分級された粗粉は、リ
ジェクトシュート３１を滑落してテーブル５上へ戻され
るようになっている。

【００１２】ところで、前記ミル１の一次空気室３７に
接続されている一次空気供給ダクト３８には、図示して
いない空気予熱器で予熱された熱空気と予熱されていな
い冷空気とがそれぞれ、熱空気ダンパ３９と冷空気ダン
パ４０の開度調節により混合されて所要温度の一次空気
１３が流通するようになっており、更に、該一次空気供
給ダクト３８途中には、一次空気流量制御ダンパ４１と
一次空気流量計測用のベンチュリ４２と一次空気遮断ダ
ンパ４３とが順次設けられ、該ベンチュリ４２によって
計測される一次空気流量４４が給炭指令４５に基づく一
次空気流量指令値４６となるよう、一次空気流量制御ダ
ンパ４１の開度調節が行われるようになっている。

【００１３】前記一次空気１３の流量の制御系は、ベン
チュリ４２の入口部の圧力Ｐ１とベンチュリ４２のスロ
ート部４２ａの圧力Ｐ２との差圧ΔＰを検出する差圧検
出器４７と、該差圧検出器４７で検出された差圧ΔＰに
基づき一次空気流量４８を求めて出力する第一関数発生
器４９と、前記一次空気１３の温度Ｔを検出する温度検
出器５０と、該温度検出器５０で検出された温度Ｔに基
づき比重量補正係数５１を求めて出力する第二関数発生
器５２と、前記第一関数発生器４９から出力される一次
空気流量４８に対し第二関数発生器５２から出力される
比重量補正係数５１を掛け、実際の一次空気流量４４を
求めて出力する乗算器５３と、給炭指令４５に基づき一
次空気流量指令値４６を求めて出力する第三関数発生器
５４と、該第三関数発生器５４から出力される一次空気
流量指令値４６と前記乗算器５３から出力される一次空
気流量４４との差を求め、一次空気流量偏差５５を出力
する減算器５６と、該減算器５６から出力される一次空
気流量偏差５５を比例積分処理し、該一次空気流量偏差
５５をなくすための一次空気流量制御ダンパ４１の開度
指令５７を出力する比例積分調節器５８とを備えてなる
構成を有している。

【００１４】前記第一関数発生器４９には、図５に示さ
れる如く、差圧ΔＰの変化に対して一次空気流量４８を
ベルヌーイの定理に基づく演算式より求めて出力する関
数が設定入力されている。

【００１５】前記第二関数発生器５２には、図６に示さ
れる如く、温度Ｔの変化に対して比重量補正係数５１を
所定の値として出力する関数が設定入力されている。

【００１６】前記第三関数発生器５４には、例えば、図
７に示される如く、給炭指令４５の変化に対して一次空
気流量指令値４６を所定の値として出力する関数が設定
入力されている。

【００１７】これにより、前記ミル１の運転時には、差
圧検出器４７によってベンチュリ４２の入口部の圧力Ｐ
１とベンチュリ４２のスロート部４２ａの圧力Ｐ２との
差圧ΔＰが検出されて第一関数発生器４９へ出力され、
該第一関数発生器４９において、前記差圧検出器４７で
検出された差圧ΔＰに基づき一次空気流量４８が求めら
れて乗算器５３へ出力されると共に、温度検出器５０に
よって一次空気１３の温度Ｔが検出されて第二関数発生
器５２へ出力され、該第二関数発生器５２において、前
記温度検出器５０で検出された温度Ｔに基づき比重量補
正係数５１が求められて前記乗算器５３へ出力され、該
乗算器５３において、前記第一関数発生器４９から出力
される一次空気流量４８に対し第二関数発生器５２から
出力される比重量補正係数５１が掛けられ、実際の一次
空気流量４４が求められて減算器５６へ出力される。

【００１８】一方、第三関数発生器５４においては、給
炭指令４５に基づき一次空気流量指令値４６が求められ
て前記減算器５６へ出力されており、該減算器５６にお
いて、前記第三関数発生器５４から出力される一次空気
流量指令値４６と前記乗算器５３から出力される一次空
気流量４４との差が求められ、一次空気流量偏差５５が
比例積分調節器５８へ出力され、該比例積分調節器５８
において、前記減算器５６から出力される一次空気流量
偏差５５が比例積分処理され、該一次空気流量偏差５５
をなくすための一次空気流量制御ダンパ４１の開度指令
５７が出力され、該一次空気流量制御ダンパ４１の開度
調節が行われ、一次空気流量４４が給炭指令４５に基づ
く一次空気流量指令値４６となるよう制御が行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
如き従来のミル１においては、特に大型のものの場合、
流体流路としての一次空気供給ダクト３８のレイアウト
上の制約から、ベンチュリ４２上流側の整流距離（一次
空気流量制御ダンパ４１とベンチュリ４２との間の直管
距離）が充分に確保できなくなることが多く、高圧側圧
力即ちベンチュリ４２の入口部の圧力Ｐ１、並びに低圧
側圧力即ちベンチュリ４２のスロート部４２ａの圧力Ｐ
２が動圧或いは渦流の影響を受け、差圧ΔＰを安定して
計測できず、一次空気１３の正確な流量計測値が得られ
ないという不具合を有していた。

【００２０】本発明は、斯かる実情に鑑み、流体流路の
レイアウト上の制約から、ベンチュリ上流側の整流距離
を確保できない場合にも、動圧或いは渦流の影響を受け
ることなく、差圧を安定して計測でき、流体の正確な流
量計測値を得ることができる流体流量計測装置を提供し
ようとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体流路途中
に、流路断面積を絞るスロート部と、該スロート部で絞
られた流路断面積を徐々に元に戻すスカート部とを有す
るベンチュリを設けてなる流体流量計測装置において、
ベンチュリのスカート部内に、スロート部を通過した流
体をそのまま同一流速で二つの流れに分岐させて流通さ
せるスロート延長部と、該スロート延長部から連続して
流路断面積が徐々に拡張されるよう延びる第一漸拡部
と、該第一漸拡部から連続して流路断面積が徐々に拡張
されるよう延び且つ二つの流れに分岐させた流体を下流
端で合流させる第二漸拡部とを形成する中子状流路画成
部材を配設し、スロート延長部の圧力とベンチュリのス
カート部における出口部の圧力との差圧に基づいて流体
の流量を求めるよう構成したことを特徴とする流体流量
計測装置にかかるものである。

【００２２】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００２３】スロート延長部では、流体はベンチュリの
スロート部と同一流速で流れ且つ整流される形となり、
その流れに乱れはほとんど生じておらず、又、ベンチュ
リのスカート部における出口部では流体の流れは略均一
となっており、安定した静圧が得られるため、仮に、流
体流路のレイアウト上の制約から、ベンチュリ上流側の
整流距離が確保できなくても、スロート延長部の圧力と
ベンチュリのスカート部における出口部の圧力は動圧或
いは渦流の影響を受けずに済み、差圧の計測が安定化
し、流体の正確な流量計測値が得られることとなる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２５】図１〜図３は本発明を実施する形態の一例
であって、図中、図４〜図７と同一の符号を付した部分
は同一物を表わしており、基本的な構成は図４〜図７に
示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とする
ところは、図１〜図３に示す如く、ベンチュリ４２のス
カート部４２ｂ内に、スロート部４２ａを通過した一次
空気１３をそのまま同一流速で二つの流れに分岐させて
流通させるスロート延長部５９と、該スロート延長部５
９から連続して流路断面積が徐々に拡張されるよう延び
る第一漸拡部６０と、該第一漸拡部６０から連続して流
路断面積が徐々に拡張されるよう延び且つ二つの流れに
分岐させた一次空気１３を下流端で合流させる第二漸拡
部６１とを形成する中子状流路画成部材６２を配設し、
スロート延長部５９の圧力Ｐ２’とベンチュリ４２のス
カート部４２ｂにおける出口部の圧力Ｐ３との差圧ΔＰ
に基づいて一次空気１３の流量を求めるよう構成した点
にある。

【００２６】前記中子状流路画成部材６２は、図２に示
す如く、薄板を組んで中空の細長い六角形状としたもの
であって、その全長をベンチュリ４２のスカート部４２
ｂの長さと等しくなるようＬとし、六角形の平行部にお
ける幅をベンチュリ４２のスロート部４２ａの幅と等し
くなるようＷとすると共に、上流側に位置する頂角と下
流側に位置する頂角とをそれぞれベンチュリ４２のスカ
ート部４２ｂの広がり角と等しくなるよう２αとしてあ
り、これにより、スロート延長部５９の幅がＷ／２とな
るようにしてある。又、前記上流側に位置する頂角から
平行部の上流端までの長さと、平行部の長さと、平行部
の下流端から下流側に位置する頂角までの長さはそれぞ
れ、略Ｌ／３となるようにしてある。

【００２７】尚、スロート延長部５９の圧力Ｐ２’と、
ベンチュリ４２のスカート部４２ｂにおける出口部の圧
力Ｐ３との差圧ΔＰ（＝Ｐ３−Ｐ２’）に基づいて一次
空気１３の流量を求めるようにした場合、ベンチュリ４
２のスカート部４２ｂにおける出口部の圧力Ｐ３は、ベ
ンチュリ４２の圧力損失分に略相当する分だけ、ベンチ
ュリ４２の入口部の圧力Ｐ１より低くなるため、第一関
数発生器４９に設定入力する関数については、図３に示
す如く、従来の差圧ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）の場合におけ
る一次空気流量４８の曲線（図３中、仮想線で示す）に
対し圧力損失分だけ一次空気流量４８を上乗せする形と
し、これにより、圧力損失分を補正するようにしてあ
る。

【００２８】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２９】ミル１の運転時には、差圧検出器４７によ
ってスロート延長部５９の圧力Ｐ２’とベンチュリ４２
のスカート部４２ｂにおける出口部の圧力Ｐ３との差圧
ΔＰが検出されて第一関数発生器４９へ出力され、該第
一関数発生器４９において、前記差圧検出器４７で検出
された差圧ΔＰに基づき一次空気流量４８が求められて
乗算器５３へ出力されると共に、温度検出器５０によっ
て一次空気１３の温度Ｔが検出されて第二関数発生器５
２へ出力され、該第二関数発生器５２において、前記温
度検出器５０で検出された温度Ｔに基づき比重量補正係
数５１が求められて前記乗算器５３へ出力され、該乗算
器５３において、前記第一関数発生器４９から出力され
る一次空気流量４８に対し第二関数発生器５２から出力
される比重量補正係数５１が掛けられ、実際の一次空気
流量４４が求められて減算器５６へ出力される一方、第
三関数発生器５４においては、給炭指令４５に基づき一
次空気流量指令値４６が求められて前記減算器５６へ出
力されており、該減算器５６において、前記第三関数発
生器５４から出力される一次空気流量指令値４６と前記
乗算器５３から出力される一次空気流量４４との差が求
められ、一次空気流量偏差５５が比例積分調節器５８へ
出力され、該比例積分調節器５８において、前記減算器
５６から出力される一次空気流量偏差５５が比例積分処
理され、該一次空気流量偏差５５をなくすための一次空
気流量制御ダンパ４１の開度指令５７が出力され、該一
次空気流量制御ダンパ４１の開度調節が行われ、一次空
気流量４４が給炭指令４５に基づく一次空気流量指令値
４６となるよう制御が行われる。

【００３０】前記スロート延長部５９では、一次空気１
３はベンチュリ４２のスロート部４２ａと同一流速で流
れ且つ整流される形となり、その流れに乱れはほとんど
生じておらず、又、ベンチュリ４２のスカート部４２ｂ
における出口部では一次空気１３の流れは略均一となっ
ており、安定した静圧が得られるため、仮に、一次空気
供給ダクト３８のレイアウト上の制約から、ベンチュリ
４２上流側の整流距離（一次空気流量制御ダンパ４１と
ベンチュリ４２との間の距離）が確保できなくても、ス
ロート延長部５９の圧力Ｐ２’とベンチュリ４２のスカ
ート部４２ｂにおける出口部の圧力Ｐ３は動圧或いは渦
流の影響を受けずに済み、差圧ΔＰの計測が安定化し、
一次空気１３の正確な流量計測値が得られることとな
る。

【００３１】こうして、一次空気供給ダクト３８のレイ
アウト上の制約から、ベンチュリ４２上流側の整流距離
を確保できない場合にも、動圧或いは渦流の影響を受け
ることなく、差圧ΔＰを安定して計測でき、一次空気１
３の正確な流量計測値を得ることができる。

【００３２】尚、本発明の流体流量計測装置は、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、一次空気１３以
外の流体の流量を計測するものにも適用可能なこと等、
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の流体流量
計測装置によれば、流体流路のレイアウト上の制約か
ら、ベンチュリ上流側の整流距離を確保できない場合に
も、動圧或いは渦流の影響を受けることなく、差圧を安
定して計測でき、流体の正確な流量計測値を得ることが
できるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。

【図２】本発明を実施する形態の一例の要部拡大図であ
る。

【図３】図１に示す第一関数発生器に設定入力される関
数を表わす線図である。

【図４】従来例の全体概要構成図である。

【図５】図４に示す第一関数発生器に設定入力される関
数を表わす線図である。

【図６】図１及び図４に示す第二関数発生器に設定入力
される関数を表わす線図である。

【図７】図１及び図４に示す第三関数発生器に設定入力
される関数を表わす線図である。

【符号の説明】

１３ 一次空気（流体） ３８ 一次空気供給ダクト（流体流路） ４２ ベンチュリ ４２ａ スロート部 ４２ｂ スカート部 ５９ スロート延長部 ６０ 第一漸拡部 ６１ 第二漸拡部 ６２ 中子状流路画成部材 Ｐ２’ 圧力 Ｐ３ 圧力 ΔＰ 差圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F030 CC07 CD04 CD15 CE02 2F031 AC01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体流路途中に、流路断面積を絞るスロ
   ート部と、該スロート部で絞られた流路断面積を徐々に
   元に戻すスカート部とを有するベンチュリを設けてなる
   流体流量計測装置において、 ベンチュリのスカート部内に、スロート部を通過した流
   体をそのまま同一流速で二つの流れに分岐させて流通さ
   せるスロート延長部と、該スロート延長部から連続して
   流路断面積が徐々に拡張されるよう延びる第一漸拡部
   と、該第一漸拡部から連続して流路断面積が徐々に拡張
   されるよう延び且つ二つの流れに分岐させた流体を下流
   端で合流させる第二漸拡部とを形成する中子状流路画成
   部材を配設し、スロート延長部の圧力とベンチュリのス
   カート部における出口部の圧力との差圧に基づいて流体
   の流量を求めるよう構成したことを特徴とする流体流量
   計測装置。