JP2008002930A - 液体が流れる導管の上部に溜まって流れる気体流量の推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、液体が流れる導管の上部に溜まって流れる気体の流量の推定方法であって、液体流速並びに導管の下部に超音波を送受信する探触子を装着し、超音波反射法によって、超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間および該気体からの反射エコーの検出時間を測定し、該液体流速、該超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間および該反射エコーの検出時間から該気体の流量を求めることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
しかしながら、この方法では導管の上部に溜まって流れる気体流量を把握することはできず、液体が流れる導管の上部に溜まって流れる気体流量を把握する方法が望まれている。
該液体流速、該超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間および該反射エコーの検出時間からは、超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間と音速から導管内の平均流体厚さを求め、該平均流体厚さと導管径から平均気体断面積を求め、該平均気体断面積、該反射エコーの検出時間および該液体流量を乗じて該気体の流量を求める。
反射法による超音波測定では、超音波の発信から上部に溜まって流れる気体から反射エコーの受信までの時間(以下、反射時間と称することがある。)およびこの反射エコーの検出時間(以下、気体検出時間と称することがある。)を測定する。
上記短い時間の閾値は、通常、導管の上部表面からの反射エコーの反射時間の二分の一の約99〜97%に設定するが、これに限るものではなく、時間計測上の誤差(バラツキ)を考慮して決定するのが好ましい。上記長い時間の閾値は、通常、導管の上部表面から約5〜10mmの位置に相当する時間または導管の上部表面からの反射エコーの反射時間の二分の一の約80〜60%に設定される。この長い時間の閾値は、適宜変更して気体の流れ状態による最適値を選択するのが好ましい。
本発明において、この液体の厚さの平均値を使用する。通常、10秒間の測定時間内の平均値を使用するが、これに限られるものではない。
反射時間を平均して平均液体厚さを求めても良いし、それぞれの反射エコーに対して液体厚さを求めて平均しても良い。
液体の厚さの平均値から平均気体断面積の求め方を図1および下式(1)〜(3)に示す。
平均液体厚さLと導管半径rとから(1)式によって気体と液体の境界線と導管中心とのなす角度の二分の一の角度θを求める。この角度θと導管半径rとから(2)式によって平均液体断面積Swを求める。次に(3)式によって平均気体断面積Saを求める。
図2に示す測定装置を用いて、上部に溜まって流れる気体から反射エコーを測定し、上部に溜まって流れる気体流量を推定した。
導管1として気体の状態が目視にて観察できるように外径30mm、内径26mmのガラス管を用い、水平に配置した。これに水供給管3から水を、空気供給管4から空気を、それぞれ流量を調節して供給した。水は受器6に受け、重量を測定し、水を流した時間から水の流量を求め、流速に換算した。空気の流量はフローメータ5で把握した。水の供給管3および空気供給管としてビニール管を用い、空気の水への注入は、空気供給管の先端を内径0.5mmφの注射針とし、これを空気供給管のビニール管に差し込んで行った。
超音波探傷器として、オリンパスNDT社製のModel9100、レコーダとして日置電機社製のメモリハイコーダ8846、超音波探触子としてソナテスト社製のSCM-1/2-5-HT、SCBB-1/2-5.0-15C(周波数:5MHz、直径:0.5inch)、接触媒質としてサーンガス・ニチゴウ社製のソニコートBS400を用いた。
なお、上部に溜まって流れる気体の反射エコーを判別するための、上記短い時間の閾値は、導管の上部表面から0.5mmの位置に相当する時間(導管の上部表面からの反射エコーの反射時間の二分の一の98%)に、上記長い時間の閾値は、導管の上部表面から8mmの位置に相当する時間(導管の上部表面からの反射エコーの反射時間の二分の一の70%)に設定した。
次に平均気体断面積、気体検出時間、液体流速から上記式(4)によって、上部に溜まって流れる気体の流量を求めた。
結果を表1および図3に示す。
2 超音波探触子
3 水供給管
4 空気供給管
5 フローメータ
6 受器
7 超音波探傷器
8 レコーダ
Claims (2)
- 液体が流れる導管の上部に溜まって流れる気体の流量の推定方法であって、液体流速並びに導管の下部に超音波を送受信する探触子を装着し、超音波反射法によって、超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間および該気体からの反射エコーの検出時間を測定し、該液体流速、該超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間および該反射エコーの検出時間から該気体の流量を求めることを特徴とする液体が流れる導管の上部に溜まって流れる気体の流量の推定方法。
- 超音波の発信から該気体からの反射エコーの受信までの時間と音速から導管内の平均流体厚さを求め、該平均流体厚さと導管径から平均気体断面積を求め、該平均気体断面積、該反射エコーの検出時間および該液体流量を乗じて該気体の流量を求めることを特徴とする請求項1記載の方法。
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2006
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