JP2015094617A - 流量計の校正設備 - Google Patents

Abstract

【課題】
流量計の校正設備を設置スペースの問題なく設置し、校正の不確かさを解消する。
【解決手段】
本願発明は、流量計の校正設備において、流量計と配管との流路構成にかかるもので、
流量計の校正設備において、
上流から流体を流通させる上流配管と、
前記上流配管より管内径の小さな管で前記配管内に一端を挿入されて、他端を前記流量計の入口に接合される直管と、
前記直管の管内径と等しい口径の測定管を有する流量計と、
前記流量計から流体を流通させる下流配管と、を備える流量計の校正設備である。

【選択図】 図３

Description

この発明は、流体の流量計を出荷時または再調整時に工場で校正する設備に関する。

液体用の流量計を校正するには、校正設備による標準流量と流量計の指示値を比較調整することが行われている。校正装置における標準流量の発生のやり方には幾つかの方法があるが、古くは単なる比較法、また容積法が用いられたが、近年では質量（秤量）法が主流で、これは最も不確かさ（
誤差） を小さくすることが出来る方法で、秤量タンクと転流器（ ダイバータ） を使用した通液式静的秤量法がある。

具体的には、オーバーフローヘッドタンクから安定した標準流量を試験管路に流す。被試験流量計を通過した試験液は被試験流量計から配管を通り噴流となってダイバータ内に噴出する。校正試験の開始とともに、ダイバータを移動させることで噴流からの流れは秤量タンクへ流入する。所定の量が流入した後、試験液の流入を停止させる。その後、秤量計で重量が計量されて、流入した試験液の質量もしくは体積が算出される。同時に流入時間も計測されている。このタンクに取り込まれた液体の質量もしくは体積を流入時間で除することで単位時間あたりの液体量を求める方法である（特許文献１）。この特許文献１における発明は、秤量タンク式の校正設備において流路切替装置に特徴があり、ダイバータのタイミングエラーを小さく調整できるものである。

特許文献２にある発明は、ダイバータの回転制御、および秤量タンクへの流れ制御のためのノズルに工夫がなされたもので、小流量域での流量測定に効果がある。
その他にも多くの文献で、秤量法についての各種改良発明が開示されている。

特開２００６−１０５９５７号公報 特開２０１２−１４５３３７号公報

原子力発電水流量計校正のための高レイノルズ数実流校正設備（設備の概要及び特性） 日本機械学会論文集（B編） 74巻738号(2008-2) P392-399論文No. 07-0700

このように種種の改良が試みられ、実際に流体を流して校正を行う実流校正が行われているが、実流校正設備では少ない配管構成で多種の口径の流量計に対応する必要がある。そのためレデューサという配管の管内径を変更するための部品により接続を適宜図っているのが実状である。例えば管内径２００ｍｍの配管に対し、少なくは６５ｍｍからさらに大きな多種口径の流量計に対応するためにレデューサで配管の管内径を絞り込むなどである。

しかし、十分な校正精度を実現するためには、校正対象である流量計の上流側配管には所定の長さを持つストレート部（直管）を設ける必要があることが知られている。流体に渦、乱流、脈動を生じさせずに正しい軸対象の流体を流量計に与えることが校正精度の確保に必要だからである（非特許文献１を参照）。

概ね、流量計の口径（Ｄ）に対し、ストレート部の長さは１０〜５０倍（１０Ｄ〜５０Ｄ）が必要とされている。しかし、そのような設備をすべて流量計の口径に対応するように備えることには、設置スペースなどの問題がある。便宜上テーパー角度１０度以下のレデューサをストレートと同様とみなすこともできるが、やはり現場状況との間に精度差異が生じる。

本願発明は、多種の口径の流量計に対応することができて、十分な精度を実現できる校正設備の提供を目的とする。

本願発明は、流量計の校正設備において、
流量計の校正設備において、
上流から流体を流通させる上流配管と、
前記上流配管より管内径の小さな管で前記配管内に一端を挿入されて、他端を前記流量計の入口に接合される直管と、
前記直管の管内径と等しい口径の測定管を有する流量計と、
前記流量計から流体を流通させる下流配管と、
を備える流量計の校正設備である。

また、本願発明は、前記直管は、その管内径（Ｄ）の１０倍（１０Ｄ）以上の長さを有することを特徴とする流量計の校正設備でもある。

本願発明は、前記流量計の測定管出口と前記下流配管との間に、さらにもう一つの上流側と同様な直管を備えることを特徴とする流量計の校正設備でもよい。また、前記直管の前記配管内の一端に整流板を設置してもよい。さらに整流効果を高める効果がある。

本願発明による校正設備では、設置スペースの制約を受けることなく十分な長さのストレート管を設けることが可能になる。その結果、実際のプラント現場で使用される配管環境と同様の校正が行うことができる。

本願発明の実施の一形態である校正設備の概要を示す。 従来のレデューサを用いた流量計流路の配管構成を示す断面図。 本願発明にかかる流量計流路の配管構成を示す断面図。

以下、本願発明を実施の一形態に基づき説明する。図１は、液体流量校正設備の全体的な概要を示す図である。この図において、液体流量校正設備は、液体を溜めた試験液タンク１０６から液体を試験管路１０８に導き、試験管路１０８において安定な流れを発生させる。流量調節バルブ１０４で調整した安定な流れは、試験管路１０８に設けた流量計１０５を通過し、ノズル１０２と秤量容器１０７との間に設けたダイバータ１０１を経由して秤量容器１０７に流入する。その後、液体流量校正設備は、所定時間（
流入時間） 経過後、ダイバータ１０１により流れを切り替えて、秤量容器１０７への液体の流入を停止させる。

そして、液体流量校正設備は、秤量容器１０７へ流入した液体の流入量と流入時間とから単位時間あたりの液体の流量を求め、求めた流量と、流量計１０５によって計測された流量とにより、流量計１０５を校正する。なお、１０３は秤量計であり、そこから発信される重量データと所定の密度データと、流量計１０５から得られる流量データを用いて、校正処理が行われる。

［発明の要部］
本願発明は、上述の構成で言えば、試験管路１０８と流量計１０５との接続にかかる流量計の前後流路の配管構成にある。図１中の点線１００で囲われた箇所である。
図２に、従来のレデューサ１１１を用いた流量計の設置された流路の配管構成を示す図を示す。図左側が上流側であり、矢印は流体の進行方向を示す。試験管路である配管１０８に流体が流通される。配管１０８の管内径は流量計１０５の測定管路１１４の口径よりも大きい。以下、上流からの順で述べると、配管１０８にレデューサ１１１が接合されている。接合はフランジ等で行われる。そして、レデューサ１１１の細端には短い直管部１１２が形成されている。これらはフランジまたはフランジレスの接合部１１３で流量計１０５に接合される。この接合部１１３に圧力プローブなど設置させる場合もある。

流量計１０５は測定管路１１４と変換器１１６から構成される。変換器１１６は流量を電気信号に変換するものである。そして、この管路１１４の入口の口径（Ｄ）は、配管１０８の径よりも小さいのでレデューサ１１１が存在している。流量計１０５の下流側は上流側と同様に、逆レデューサであるディフューザ１１７を介して下流の配管１１９に接合される。なお、これらの管は同軸上にあるのはもちろんである。
以上が、従来技術のレデューサを用いた流量計管路構成である。

次に図３に基づいて、本願発明にかかる流量計流路の配管構成を説明する。
ここでは、上流側から配管１０８が流量計１０５の近傍に位置づけられている。流量計１０５の測定管路１１４入口とこの配管１０８との間に直管２００を装備する。直管２００は配管１０８とはジョイント２０１で支持されて、流体の密閉性を担保する。一方、流量計１０５側にはフランジ２０２で接合する。直管２００の上流側の一端は配管１０８に内包されて、多端は流量計１０５の測定管路１１４に接合される。直管２００の多くの部分は配管１０８に挿管されている状態である。

こうして、直管２００に所定の長さを確保するために、管内径＝流量計の口径（Ｄ）の相当倍（２０Ｄ〜５０Ｄ）を形成するとしても、直管２００の大半部分は配管１０８の内部にあるので、当該設備配管の延長化は防げる。

なお、本図では、流量計１０５の上流側だけを改良した例を示し流量計１０５の下流側は、従来例と変わらずにディフューザ１１７のままとしたが、下流側にも直管２００と同様にもう一つの直管２０３を伸ばして下流配管１１９まで直接つなげると流れの安定にいっそう効果がある。概ね、長さ１０Ｄ程度でも効果がある。

その他、直管２００の配管１０８内の一端先端部に、整流板２０５を設けることでもよい。このような直管の先端に整流板を設ける作業は容易であり、なお整流板の効果が十分得られるものである。

本願発明（以下、「新レデューサ」と呼ぶ）を適用して、二つの設備環境においてサンプルデータを取得して、その精度および標準偏差を比較した表を次の表１に示す。
測定パラメータは以下のとおりとする。
流量計口径 ８０ｍｍ、 流量計測定値は記載の流量データに記す（単位ｍ³／ｈ）。

Ｉ．設備Ａとは、配管１０８がその管内径と同一口径の流量計１０５からなる直管形状のもの（レデューサなし）を言う。
II．設備Ｂとは、従来レデューサで校正した場合は、流量計１０５の上流に従来型のレデューサを装備したもの、
また、新レデューサで校正した場合は流量計１０５の上流に直管２００を装備した（新レデューサ型）を言う。

表１の従来レデューサーでは、設備Ａと設備Ｂの器差
器差＝｛（測定流量 − 基準流量）／基準流量｝ ・・・・（１）
に違いが発生し、従来レデューサが流量出力に影響を与えていることがわかる。

つまり表の最右欄に示すように、従来レデューサで校正した場合には、設備による差異
差異＝｛設備Ａのデータ − 設備Ｂデータ｝ ・・・・（２）
が設備依存の差異として現れることになるので、設備にかなり左右される。
一方、新レデューサで校正した場合には、設備による差異は現れない。すなわち、精度自体は流量計ごとにキャラクタリゼーション（環境パラメータによる特性調整作業）を行うので問題はなくなり、むしろ設備（ＡまたはＢ）による精度上の差異が少なくなるメリットがある。

流体として、液体を主に説明してきた。そこでは、電磁流量計、渦流量計、超音波流量計などの使用が可能である。また、流体は液体に限らず気体であっても、本願発明の効果は期待できるので、気体流量計などにも適用は可能である。
なお、本願発明の実施例では質量（秤量）法の校正システムをベースにして説明したが、その他の容積法などにも、本願発明を適用することに支障はないはずであるし、そのような実施は本願発明の範囲に入る。

１００ 発明の要部
１０１ ダイバータ
１０２ ノズル
１０３ 秤量計
１０４ 流量調節バルブ
１０５ 流量計
１０６ 試験液タンク
１０７ 秤量容器
１０８ 試験管路（上流）配管

１１１ レデューサ
１１２ ストレート部
１１３ 流量計入口接合部
１１４ 流量計測定管路
１１６ 変換器
１１７ ディフューザ
１１９ 下流配管
２００ 直管
２０１ ジョイント部
２０２ フランジ部
２０３ もう一つの直管
２０５ 整流板

Claims (4)

1. 流量計の校正設備において、
   上流から流体を流通させる上流配管と、
   前記上流配管より管内径の小さな管で前記配管内に一端を挿入されて、他端を前記流量計の入口に接合される直管と、
   前記直管の管内径と等しい口径の測定管を有する流量計と、
   前記流量計から流体を流通させる下流配管と、
   を備える流量計の校正設備。
2. 前記直管は、その管内径（Ｄ）の１０倍（１０Ｄ）以上の長さを有することを特徴とする請求項1に記載の流量計の校正設備。
3. 前記流量計の測定管出口と前記下流配管との間に、もう一つの直管を所定の長さで備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量計の校正設備。
4. 前記直管の前記配管内の一端に整流板を設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量計の校正設備。

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