JP2014055958A - 多相流体流れの相組成測定方法及び装置 - Google Patents

多相流体流れの相組成測定方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】湿り蒸気のような多相流体流れの相組成(乾き度でもよい)を流体流れから得られた1以上の振動信号の特性から測定するための方法及び装置を提供する。
【解決手段】流体流れ内に配置され、流体ライン内で流体流れに応答して振動するターゲットを有する振動センサー22を使用し流体流れからの振動信号を取得する。振動信号は、第1の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第1のエネルギーパラメータ及び第2の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第2のエネルギーパラメータを測定するために解析され、流体流れの相組成に関連する乾き度パラメータのような相組成パラメータは、第1及び第2のエネルギーパラメータを用いて決定される。
【選択図】図1

Description

本発明は、多相流体流れの相組成を測定するための方法及び装置に関し、特に湿り蒸気の乾き度を測定するための方法及び装置に限られない。
工業プロセスの加熱媒体として蒸気を使用することは非常に広く普及している。ほとんどのプロセス及び加熱蒸気システムは、第一相として気化ガス及び第二相として凝縮物から成る二相流体の飽和湿り蒸気を使用する。
湿り蒸気の乾き度やクオリティーの情報を取得することは頻繁に必要とされている。蒸気クオリティーは、気化ガスである流体の質量パーセントであるため、飽和蒸気は100%の蒸気クオリティーを有し、飽和液は0%の蒸気クオリティーを有していることになる。
ある工業プロセスは蒸気クオリティーについて特別な要求を有する。例えば、殺菌システムで蒸気クオリティーは95%〜100%の間でなければならない。これは、主にヘルスケアに使用される大型蒸気殺菌器ための要求及び関連する試験を規定しているBSEN285規格によって設定されている。現在、典型的には、蒸気クオリティーはスロットル熱量計を用いて測定される。スロットル熱量計を用いて蒸気量を測定するための装置及び方法の例は英国特許第190612615号に開示されている。スロットル熱量が正常に蒸気クオリティーを測定するために使用することができる一方で、これは時間のかかるプロセスであり、さらに装置も比較的複雑なものとなる。
したがって、多相流体流れの相組成を測定するために改良された方法及び装置を提案することが必要とされている。
本発明は、ここで参照されている添付の独立請求項によって定義される。さらに、好ましい特徴は、添付の従属請求項に記載されている。
広い解釈で、本発明は、湿り蒸気のような多相流体流れの相組成(乾き度でもよい)を流体流れから得られた1以上の振動信号の特性から測定するための方法及び装置に関する。
本発明の態様により、流体ライン内の多相流体流れの相組成(乾き度でもよい)測定方法であって、前記流体流れ内に配置され、前記流体ライン内で流体流れに応答して振動するターゲットを有する振動センサーを使用した前記流体流れからの振動信号の取得と、第1の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第1のエネルギーパラメータ及び第2の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第2のエネルギーパラメータを決定するための振動信号の解析と、第1及び第2のエネルギーパラメータを用いた流体流れの相組成(乾き度でもよい)に関連する相組成パラメータ(乾き度パラメータでもよい)の決定と、を有する測定方法を提案する。相組成パラメータは、第1及び第2のエネルギーパラメータから実験的に決定することができる。
ターゲットは、振動板とすることができる。振動センサーは、ターゲットの振動を振動信号に変換するための電気変換器を備えることができる。電気変換器は、圧電変換器であってもよい。第1及び/又は第2の周波数帯域は、単一の周波数又は周波数範囲とすることができる。第1及び/又は第2のエネルギーパラメータは、振動信号から派生又は決定された任意の適切なパラメータとすることができ、かつ、流体流れの相組成/乾き度に到達するために互いに相関することができる。
すべての実施形態において必要ではないが、ある実施形態においては、ターゲットは当該ターゲットに影響を与える流体流れに応じて振動することができる。ターゲットは、1以上の共振周波数で共振するために構成することができる。振動信号は、振動信号の1以上の共振周波数の振幅である第1及び/又は第2のエネルギーパラメータを決定するために分析される。
流体流れは、振動センサーの上流において混合してもよい。これは、前記ライン内の流体流れを確実に実質的な均一状態にするために有用となる。
振動センサーは、時間領域での振動信号を測定することができる。振動信号の分析は、時間領域から周波数領域への振動信号の変換を含んでもよい。振動信号は、時間領域から高速フーリエ変換(FFT)を用いて周波数領域に変換することができる。
第1のエネルギーパラメータは、流速に依存してもよい。これは、第1のエネルギーパラメータが、流速の変化に応じて変化することを表している。第2のエネルギーパラメータは、流体流れの相組成及び流速に依存してもよい。換言すれば、第2のエネルギーパラメータは、流速あるいは流体流れの相組成のいずれかの変化に応じて変化することがある。
第1のエネルギーパラメータを第1の周波数帯域内の振動信号の総エネルギーとし、第2のエネルギーパラメータを第2の周波数帯域内の振動信号の総エネルギーとすることができる。全エネルギーは、特定の周波数帯域の全周波数の振幅を合計することによって決定することができる。第1のエネルギーパラメータは、第1の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であってよく、第2のエネルギーパラメータは、第2の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であってもよい。他の実施形態では、第1及び/又は第2のエネルギーパラメータは、特定の帯域内の全ての周波数の平均振幅であってもよいし、特定の周波数帯域内の振動信号のエネルギーを特徴付けることができる任意の他の適切な値であってもよい。
第1の周波数帯域及び/又は第2の周波数帯域は、特定の設定に合わせてあらかじめ定められ、あるいは固定されていてもよい。振動信号の分析には、第1のピーク周波数についての第1の周波数帯域の規定及び/又は第2のピーク周波数について第2の周波数帯域の規定を含めることができる。この方法は、第1及び/又は第2のピーク周波数の検出を含めることができる。第1の周波数帯域は、第1のピーク周波数を有し及び/又は第2の周波数帯域は、第2のピーク周波数を有していてもよい。第1の周波数帯域は、第2の周波数帯域よりも低い周波数であってもよい。
この方法はさらに、流体流れの温度に関連する温度パラメータ測定を含むことができる。相組成及び/又は乾き度パラメータは第1のエネルギーパラメータ、第2のエネルギーパラメータ及び温度パラメータを用いて決定することができる。温度パラメータは、実際の温度とすることもできるし、あるいは温度に関連する他のパラメータ、例えば圧力とすることもできる。
相組成及び/又は乾き度パラメータの決定には、相組成パラメータと共に第1のエネルギーパラメータと第2のエネルギーパラメータを相互に関連付けるデータを収容するデータベースへアクセスすることを含んでもよい。多相流体が湿り蒸気の場合、乾き度パラメータが100%のときは飽和気化ガスを表し、0%のときは飽和液体を表している。乾き度パラメータは「蒸気クオリティー」としても知られている。
この方法はさらに、相組成及び/又は乾き度パラメータの出力を有してもよい。相組成物及び/又は乾き度パラメータの出力は、相組成物及び/又は乾き度パラメータの表示及び/又は送信することを含んでもよい。相組成及び/又は乾き度パラメータは無線で送信することができる。
流体流れは、湿り蒸気のような蒸気流れであってもよい。乾き度パラメータは「気化ガスクオリティー」として知られている。
本発明の他の態様によれば、流体ライン内に配置され流体流れから振動信号を取得するために流体流れ内で流体流れに応答して振動するターゲットを有する振動センサーと、第1の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第1のエネルギーパラメータ及び第2の周波数帯域内の振動信号のエネルギーに関連する第2のエネルギーパラメータを決定するために振動信号を解析する振動信号解析ユニットと、第1及び前記第2のエネルギーパラメータを用いて流体流れの相組成(乾き度でもよい)に関連する相組成パラメータ(乾き度パラメータでもよい)を決定する相組成決定ユニット(乾き度測定ユニットでもよい)と、を有する流体ライン内の多相流体流れの相組成(乾き度でもよい)を測定する装置が提案されている。
装置はさらに、振動センサーの上流で流体流れを混合するための流体ミキサーを有していてもよい。
振動センサーは、時間領域での振動信号を測定するために配置することができる。振動信号解析ユニットは、時間領域から周波数領域に振動信号を変換するために構成することができる。振動信号解析ユニットは、高速フーリエ変換(FFT)を用いて、時間領域から周波数領域に振動信号を変換するために構成することができる。
第1のエネルギーパラメータは、流速に依存してもよい。第2のエネルギーパラメータは、流体流れの相組成及び流速に依存してもよい。第1のエネルギーパラメータを第1の周波数帯域内の振動信号の総エネルギーとし、第2のエネルギーパラメータを第2の周波数帯域内の振動信号の総エネルギーとすることができる。第1のエネルギーパラメータは、第1の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であってよく、第2のエネルギーパラメータは、第2の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であってもよい。第1の周波数帯域及び第2の周波数帯域をあらかじめ定めておくこともできる。振動信号解析ユニットは、第1ピーク周波数について第1の周波数帯域を規定し、第2のピーク周波数について第2の周波数帯域を規定するために配置することができる。第1の周波数帯域は、第1のピーク周波数を含んでいてもよく、第2の周波数帯域は、第2のピーク周波数を含むことができる。第1の周波数帯域は、第2の周波数帯域よりも低い周波数であってもよい。
装置は、相組成及び/又は乾き度パラメータと共に第1のエネルギーパラメータと第2のエネルギーパラメータを相互に関連付けるデータを含むデータベースをさらに有してもよい。相組成及び/又は乾き度パラメータと共に第1のエネルギーパラメータ及び第2のエネルギーパラメータと相関のあるデータを収容するデータベースを備えることもできる。相組成及び/又は乾き度測定ユニットは、相組成及び/又は流体流れの乾き度に関連する相組成及び/又は乾き度パラメータを決定するためにデータベースにアクセスできるように構成することができる。
装置はさらに、相組成及び/又は乾き度パラメータを出力する出力ユニットを備えることができる。出力ユニットは、相組成及び/又は乾き度パラメータを表示するためのディスプレイ及び/又は相組成及び/又は乾き度パラメータを送信する送信機を有してもよい。
装置は、相組成及び/又は蒸気流れの乾き度を測定するために構成されてもよい。
装置はさらに、いずれかの端部にコネクターを有し、ターゲットをパイプ内に配置できるパイプ長さを有していてもよい。流体ミキサーは、ターゲットの前のパイプ内に配置することができる。コネクター間の距離があらかじめ定められた基準に従っていてもよい。
ターゲットは、振動板とすることができる。ある実施形態において、ターゲットは流体流れの影響に応じて振動することができる。振動センサーはさらに、ターゲットの振動を振動信号に変換するための電気変換器を備えることができる。電気変換器は、圧電変換器であってもよい。
本発明はまた、ここに記載の装置を有する蒸気システムに関する。
本発明は、相互に排他的であるような特徴の組合せを除いて、ここに参照されている特徴及び/又は制限の任意の組合せにより構成することができる。
本発明の実施形態について、添付図面を参照し、例として以下に説明する。
図1は、蒸気ライン内を流れる湿り蒸気の乾き度を測定するための装置を概略的に示している。 図2は、図1の振動センサーを概略的に示している。 図3は、時間領域で振動センサーにより得られた振動信号を概略的に示している。 図4は、周波数領域で振動センサーによって得られた3つの振動信号を概略的に示している。
図1は、概して、蒸気ライン内を流れる湿り蒸気の相組成を測定するための装置10を示している。この特定の実施形態において、装置10は、湿り蒸気の乾き度を測定するために構成されている。装置10は、いずれかの端部に接続フランジ14、16を有するパイプ12の長さを有する。装置10はさらに、蒸気流れからの振動信号を得るための振動センサー22及び蒸気流れを混合するために上流に位置する流体ミキサー20を備える。
振動センサー22は、パイプ12の長手方向にミキサー20の下流のパイプ12内に配置されており、詳細は図2に示されている。振動センサー22は、パイプと中空ステム34の端部に装着され、パイプの軸と連携しているヘッド36に及ぶ前記ステム34から構成されている。ヘッド36は、本体37と振動板の形態である実質的に平面のターゲット38を備える。ターゲット38は、蒸気の流れに面し、蒸気の流れ方向に垂直な面内にある。ターゲット38は、パイプ内の流体流れに応じて振動するために配置されている。圧電変換器40は、本体37内に装着され、ターゲット38の軸方向の振動が電気振動信号に変換されるようにターゲット38に結合されている。(図示されていない)信号線は圧電変換器40に接続され、パイプ12の外部に延在する中空ステム34を下方に通過する。中空ステム34とヘッド36は、ステンレス鋼から作られ、振動板ターゲット38は、薄い金属板である。
本実施形態では、装置10は、パイプが蒸気ライン12の一部を形成するためにフランジ14、16を対応する蒸気ラインの接続フランジに接続することにより、新しい蒸気を導入する際に容易に設置できる、あるいは既存の蒸気に後付けすることができる一体型ユニットである。しかし、当然のことながら、他の実施形態では、装置は配線と共に個別に設置する一連の別々の部品としてしてもよい。
使用時に、蒸気ライン内の流体流れはターゲット38の軸方向の振動を引き起こす。流体が湿り蒸気の場合は、流体流れは水滴と気化ガスの両方を含む。ターゲット38に生じた電気振動信号が、主に流速に関する特性及び蒸気の乾燥と流速の組合せに関する特性を持つことが実験により明らかとなっている。従って、これらの特性を用いることにより、装置10は蒸気の乾き度を測定するために使用することができる。流体流れを確実にパイプ12の断面積に亘って実質的に均一にするために、流体ミキサー20は振動センサー22の上流でパイプ12内に配置されている。流体ミキサー20は、実際の値よりも高い蒸気乾き度の値を測定する装置につながっている振動センサー22の下を凝縮スラグが通過しないようにするために役立つ。
振動センサー22は、時間領域の電気振動信号及び図3に示される信号のようなグラフ表示を出力する。この振動信号は、振動信号解析ユニット42に出力される。解析ユニット42は、振動信号を時間領域から高速フーリエ変換(FFT)アルゴリズムを用いて周波数領域に変換する。図4には、周波数領域における3つの異なる振動信号のグラフ表示を示す。3つの異なる振動信号は、異なる蒸気乾き度の値を有する3つの異なる蒸気流れに対応している。
図4から分かるように、ターゲット38は、すべての3つの乾き度値に対して実質的に同一である第1のピーク周波数及び第2のピーク周波数の両方において振動する。しかし、振動信号エネルギー(すなわち、第1及び第2のピーク周波数の振幅)は、蒸気乾き度値に応じて変化する。
周波数領域に振動信号を変換後、解析ユニット42は、第1及び第2のピーク周波数をそれぞれ有する2つの所定の周波数帯域B1とB2内の振動信号エネルギーを測定する。第1の周波数帯域B1内の振動信号は、流速のみの特性であるのに対し、(より高い周波数である)第2の周波数帯域B2内の振動信号は相組成と流速の特性であることが実験により明らかとなっている。第1及び第2の周波数帯域B1、B2内の振動信号エネルギーは、特定の周波数帯域B1、B2内の個々の周波数のすべての振幅をそれぞれ加算することにより算出される。この特定の実施形態では、第1の周波数帯域B1は0−4kHzであり、第2の周波数帯域B2は26−46kHzである。しかし、当然のことながら全体として振動センサー及び蒸気設置の特定の構造に依存するような他の周波数帯域を使用してもよい。第1の周波数帯域B1内の振動信号エネルギーは、「第1のエネルギーパラメータE1」と呼び、第2の周波数帯域B2内の振動信号のエネルギーは、「第2のエネルギーパラメータE2」と呼ぶ。第1のエネルギーパラメータE1は、蒸気流れの流速に依存しており、第2のエネルギーパラメータは、相組成又は蒸気乾き度値と蒸気流れの流速の両方に依存する。
この実施形態では、第1周波数帯域B1及び第2の周波数帯域B2は、周波数の範囲として規定されているが、他の実施形態では、前記周波数帯域の一方又は両方は、単一の周波数であってもよい。しかし、FFTが振動信号を時間領域から周波数領域に変換するために使用される場合で、前記周波数帯域の1以上が単一周波数として規定されている場合、実際にはFFTの分解能により規定された周波数の範囲に対応する。周波数帯域のうちの一方又は両方は、ピーク周波数が実質的に流速及び乾燥から独立するような特定の設定に固定することができる。しかし、もし設定が変われば、前記周波数帯域の一方又は両方を変更する必要が生じる場合がある。他の実施形態では、解析ユニット42は、第1のピーク周波数及び/又は第2のピーク周波数を識別し、第1のピーク周波数についての第1の周波数帯域B1及び/又は第2のピークの周波数についての第2の周波数帯域B2を規定することができる。
第1及び第2のエネルギーパラメータE1、E2は、それぞれ第1及び第2の周波数帯域B1、B2内の振動信号エネルギーであることが開示されているが、第1及び/又は第2のエネルギーパラメータは、蒸気の乾き度を表す値を取得するために、互いに関連付けることができ、振動信号エネルギーに関連する任意の適切なパラメータであってもよい。ある実施形態では第1及び第2のエネルギーパラメータは、異なる方法を用いて計算することができる。例えば、第1のエネルギーパラメータを第1のピーク周波数の振幅とする一方で、第2のエネルギーパラメータを第2の周波数帯域内の周波数の平均振幅とすることができる。当然のことながら、任意の他の適切な値を使用することもできる。
第1のエネルギーパラメータE1と第2のエネルギーパラメータE2は、振動信号解析ユニット42によって決定され、乾き度測定ユニット44に出力される。乾き度測定ユニット44は、2つのエネルギーパラメータE1、E2を取得し、実験的に蒸気の乾き度を決定するためにデータベース46にアクセスする。データベース46は、蒸気の乾き度値と共に第1のエネルギーパラメータE1と第2のエネルギーパラメータE2の範囲を相互に関連付ける参照又は較正データを含む参照テーブルを有する。参照又は較正データは、実験により得られたデータである。測定ユニット44は、参照テーブル内のデータから蒸気の乾き度値を測定し、ローカルディスプレイ48上にこの乾き度値を表示する。さらに、乾き度値は、無線送信機50を用いて無線接続を介して制御室に伝達される。これにより蒸気の乾き度を遠隔で監視することができる。ある実施形態では、第1のエネルギーパラメータE1は、ディスプレイ上に出力される実際の流速に変換することができる。流速を第1のエネルギーパラメータE1から算出又は実験的に決定することができる。当然のことながら、参照テーブルは、蒸気の乾き度値と共に流速の範囲と第2のエネルギーパラメータE2を相互に関連付けるデータを含んでいる。乾き度パラメータの決定と出力とは対照的に、他のパラメータは決定及び出力された多相流れの相組成を表す。
測定ユニット44はまた、第1のエネルギーパラメータE1から決定することができる蒸気の乾き度値及び流速をもとにして蒸気流れの質量流量を計算するために構成されている。質量流量はまた、ディスプレイ48上に表示してもよいし、送信機50を用いて送信してもよい。
データベース46内に含まれる参照テーブルは実験的に作成される。装置10ごとに新たな参照テーブルを作成することが必要な場合もある。しかし、全ての装置に適した包括的な参照テーブルを作成することも可能である。参照テーブルを作成するために、一連のあらかじめ定められた水の容量は蒸気ラインに注入され、流速の範囲で水の容量/速度の組み合わせごとに第1のエネルギーパラメータE1と第2のエネルギーパラメータE2は記録される。蒸気クオリティー(又は乾き度)は、既知の水容量から算出することができ、そのため較正法によって、様々な第1及び第2のエネルギーパラメータE1、E2間の相関を与える参照テーブルを作成することができる。
ターゲット38のピーク周波数は蒸気の乾き度にかかわらず実質的に一定に保たれているが、例えば、水のフィルムがターゲット38の表面に蓄積すると、わずかな変動がピーク周波数で発生する可能性がある。さらに、ターゲット38の温度変化によりその機械的特性が変わり、それによりピーク周波数のシフトをもたらすこととなる。1以上のピーク周波数の組合せから蒸気の温度を測定することができる。
ある構成では、第1及び第2のエネルギーパラメータE1、E2は、流速及び乾き度と流速だけでなく温度の関数である可能性がある。このような場合には、温度センサーを蒸気の温度を測定するために設けてもよい。このような構成では、データベース46は、乾き度パラメータと共に第1のエネルギーパラメータE1(又は流速)、第2のエネルギーパラメータE2及び温度を相互に関連付ける「3次元」の参照テーブルを有する。温度センサーを使用する代わりに圧力センサーを使用し、これから温度を算出(又は推定)することができ、あるいはピーク周波数から温度(又は圧力)を測定することもできる。
当該方法及び装置は、蒸気の乾き度を測定するために使用することができることについて説明してきたが、当然のことながら当該方法及び装置は、他の多相流体流れの乾き度を測定するのにも適している。

Claims (43)

  1. 流体ライン内の多相流体流れの相組成測定方法であって、
    前記流体流れ内に配置され前記流体ライン内で流体流れに応答して振動するターゲットを有する振動センサーを使用した前記流体流れからの振動信号の取得と、
    第1の周波数帯域内の前記振動信号のエネルギーに関連する第1のエネルギーパラメータ及び第2の周波数帯域内の前記振動信号のエネルギーに関連する第2のエネルギーパラメータを決定するための前記振動信号の解析と、
    前記第1及び前記第2のエネルギーパラメータを用いた前記流体流れの相組成に関連する相組成パラメータの決定と、
    を有する測定方法。
  2. 前記相組成パラメータが前記流体流れの乾き度に関連する乾き度パラメータであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記振動センサーの上流で前記流体流れを混合することをさらに有する請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記振動センサーは、時間領域において前記振動信号を測定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記振動信号の分析は、前記時間領域から前記周波数領域への前記振動信号の変換を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記振動信号は、前記時間領域から高速フーリエ変換(FFT)を用いて周波数領域に変換することを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記第1のエネルギーパラメータは、流速に依存することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記第2のエネルギーパラメータは、前記流体流れの相組成及び流速に依存することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記第1のエネルギーパラメータは、前記第1の周波数帯域内の前記振動信号の総エネルギー及び/又は前記第2のエネルギーパラメータは、前記第2の周波数帯域内の前記振動信号の総エネルギーであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 前記第1のエネルギーパラメータは、前記第1の周波数帯域内のピーク周波数の振幅及び/又は前記第2のエネルギーパラメータは、前記第2の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  11. 前記第1の周波数帯域及び/又は前記第2の周波数帯域があらかじめ定められていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記振動信号の分析には、前記第1のピーク周波数についての前記第1の周波数帯域の規定及び/又は前記第2のピーク周波数について前記第2の周波数帯域の規定を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  13. 前記第1の周波数帯域は、前記第1のピーク周波数を有し、及び/又は前記第2の周波数帯域は、前記第2のピーク周波数を有することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 前記第1の周波数帯域は、前記第2の周波数帯域よりも低い周波数であることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 相組成パラメータの決定には、相組成パラメータと共に前記第1のエネルギーパラメータと前記第2のエネルギーパラメータを相互に関連付けるデータを収容するデータベースへアクセスすることを含むことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の方法。
  16. 前記相組成パラメータの出力することをさらに有する請求項1〜15のいずれかに記載の方法。
  17. 前記相組成パラメータの出力は前記相組成パラメータの表示及び/又は送信することを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記流体流れは、蒸気流れであることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の方法。
  19. 請求項1に記載の方法及びここに開示された方法と実質的に同一の方法。
  20. 流体ライン内の多相流体流れの相組成測定装置であって、
    前記流体ライン内に配置され前記流体流れから振動信号を取得するために前記流体流れ内で流体流れに応答して振動するターゲットを有する振動センサーと、
    第1の周波数帯域内の前記振動信号のエネルギーに関連する第1のエネルギーパラメータ及び第2の周波数帯域内の前記振動信号のエネルギーに関連する第2のエネルギーパラメータを決定するために前記振動信号を解析する振動信号解析ユニットと、
    前記第1及び前記第2のエネルギーパラメータを用いて前記流体流れの相組成に関連する相組成パラメータを決定する相組成決定ユニットと、
    を有する測定装置。
  21. 前記相組成測定ユニットが、前記流体流れの乾き度に関連する乾き度パラメータを測定するための乾き度測定ユニットであることを特徴とする請求項20に記載の装置。
  22. 前記振動センサーの上流で前記流体流れを混合するための流体ミキサーをさらに有することを特徴とする請求項20又は21に記載の装置。
  23. 前記振動センサーは、時間領域での前記振動信号を測定するために配置されていることを特徴とする請求項20〜22のいずれかに記載の装置。
  24. 前記振動信号解析ユニットは、前記時間領域から前記周波数領域への前記振動信号を変換するために配置されていることを特徴とする請求項23のいずれかに記載の装置。
  25. 前記振動信号解析ユニットは、前記時間領域から高速フーリエ変換(FFT)を用いて周波数領域に変換するために配置されていることを特徴とする請求項24に記載の装置。
  26. 前記第1のエネルギーパラメータは、流速に依存することを特徴とする請求項20〜25のいずれかに記載の装置。
  27. 前記第2のエネルギーパラメータは、前記流体流れの相組成及び流速に依存することを特徴とする請求項20〜26のいずれかに記載の装置。
  28. 前記第1のエネルギーパラメータは、前記第1の周波数帯域内の前記振動信号の総エネルギー及び/又は前記第2のエネルギーパラメータは、前記第2の周波数帯域内の前記振動信号の総エネルギーであることを特徴とする請求項20〜27のいずれかに記載の装置。
  29. 前記第1のエネルギーパラメータは、前記第1の周波数帯域内のピーク周波数の振幅及び/又は前記第2のエネルギーパラメータは、前記第2の周波数帯域内のピーク周波数の振幅であることを特徴とする請求項20〜28のいずれかに記載の装置。
  30. 前記第1の周波数帯域及び/又は前記第2の周波数帯域があらかじめ定められていることを特徴とする請求項20〜29のいずれかに記載の装置。
  31. 前記振動信号解析ユニットは、第1ピーク周波数について前記第1の周波数帯域を規定し、及び/又は第2のピーク周波数について前記第2の周波数帯域を規定するために配置されていることを特徴とする請求項20〜29のいずれかに記載の装置。
  32. 前記第1の周波数帯域は、第1のピーク周波数を有し、及び/又は前記第2の周波数帯域は、第2のピーク周波数を有することを特徴とする請求項20〜31のいずれかに記載の装置。
  33. 前記第1の周波数帯域は、前記第2の周波数帯域よりも低い周波数であることを特徴とする請求項20〜32のいずれかに記載の装置。
  34. 相組成パラメータと共に前記第1のエネルギーパラメータと前記第2のエネルギーパラメータを相互に関連付けるデータを含むデータベースをさらに有し、前記流体流れの乾き度に関連する乾き度パラメータを決定できるように前記データベースにアクセスするために前記相組成測定ユニットが配置されていることを特徴とする請求項20〜33のいずれかに記載の装置。
  35. 前記相組成パラメータを出力する出力ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項20〜34のいずれかに記載の装置。
  36. 前記出力ユニットは、前記相組成パラメータを表示するためのディスプレイ及び/又は前記相組成パラメータを送信する送信機を有することを特徴とする請求項20〜35のいずれかに記載の装置。
  37. 当該装置は、蒸気流れの前記相組成を測定するために配置されていることを特徴とする請求項20〜36のいずれかに記載の装置。
  38. いずれかの端部にコネクターを備えるパイプ長さをさらに有し、前記ターゲットを前記パイプ内に配置することを特徴とする請求項20〜37のいずれかに記載の装置。
  39. 前記ミキサーを前記ターゲットの前に配置することを特徴とする請求項22に従属する請求項38に記載の装置。
  40. 前記コネクター間の距離があらかじめ定められた基準に従うことを特徴とする請求項38又は39に記載の装置。
  41. 前記振動センサーはさらに、前記ターゲットの振動を前記振動信号に変換するための電気変換器を備えることを特徴とする請求項20〜40のいずれかに記載の装置。
  42. 前記電気変換器が圧電変換器を有することを特徴とする請求項41に記載の装置。
  43. 請求項20〜42のいずれかに記載の装置を備える蒸気システム。
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