JP2733717B2 - Two-phase flow meter - Google Patents

Two-phase flow meter

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JP2733717B2
JP2733717B2 JP21045191A JP21045191A JP2733717B2 JP 2733717 B2 JP2733717 B2 JP 2733717B2 JP 21045191 A JP21045191 A JP 21045191A JP 21045191 A JP21045191 A JP 21045191A JP 2733717 B2 JP2733717 B2 JP 2733717B2
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JP
Japan
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diaphragm
cylindrical portion
flow rate
pressure
differential pressure
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JP21045191A
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正 松本
岩雄 熊谷
伸吾 原田
達也 市原
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Azbil Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水と蒸気とが混合した
二相流体を測定する二相流流量計に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-phase flow meter for measuring a two-phase fluid in which water and steam are mixed.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、水はミスト状で乾燥飽和蒸気中
を流れるものと、管内壁に付着し内壁を這って流れる管
壁流との総和で表され、蒸気は乾燥飽和蒸気のことを指
している。従来は、このような蒸気と水との混合二相流
を測定する場合、この混合二相流をまず気水分離器を使
って乾燥飽和蒸気と飽和水とに分離し、前者をオリフィ
ス流量計で測定するとともに、後者を開水路流量計で測
定するようにしている。
2. Description of the Related Art In general, water is represented by the sum of a mist-like flow that flows in dry saturated steam and a pipe wall flow that adheres to the inner wall of a pipe and flows along the inner wall, and steam refers to dry saturated steam. ing. Conventionally, when measuring such a mixed two-phase flow of steam and water, this mixed two-phase flow is first separated into dry saturated steam and saturated water using a steam separator, and the former is replaced with an orifice flow meter. And the latter is measured by an open channel flow meter.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この従来の方法では、
気水分離器及び開水路流量計の2種類の流量計が必要と
なり高価となること、及び、装置が大型化することなど
の欠点があり、また、二相流体を蒸気と水とに分離して
しまうので、枝管に流体を導きサンプリングして流量を
測定することになり、本管において連続測定が行えない
欠点があった。
In this conventional method,
Two types of flowmeters, a steam separator and an open channel flowmeter, are necessary and expensive, and there are drawbacks such as an increase in the size of the device, and the two-phase fluid is separated into steam and water. Therefore, the fluid is introduced into the branch pipe, sampling is performed, and the flow rate is measured. Thus, there is a disadvantage that continuous measurement cannot be performed in the main pipe.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、円錐形ベンチュリ管には入口円筒
部に続いて入口円錐部が設けられると共に、この入口円
錐部に続いて絞り円筒部が設けてあり、高圧側ダイアフ
ラム取付穴が入口円筒部の中央鉛直上方に設けられ、か
つ低圧側ダイアフラム取付穴が絞り円筒部の中央鉛直上
方に設けられ、取付穴に取り付けられた高圧側ダイアフ
ラムの出力と低圧側ダイアフラムの出力との差から二相
流体の差圧を測定するダイアフラムシール差圧計と、ダ
イアフラム取付穴が前記入口円筒部のダイアフラムシー
ル差圧計の取付穴中心と同一断面で鉛直線からほぼ90
゜回転した水平方向に設けられ、取付穴に取り付けられ
たダイアフラムの出力に基づき二相流体の圧力を検出す
るダイアフラムシール圧力計と、プローブ取付穴が入口
円筒部に2個対向して水平に二相流体の流れ方向に対し
ほぼ60゜となるように配置され、超音波が上記断面の
中心を通過するときに取付穴に取り付けられた各プロー
ブの出力に基づき二相流体の流速を検出する超音波流速
計と、ダイアフラムシール差圧計により測定された差
圧,ダイアフラムシール圧力計により検出された圧力及
び超音波流速計により検出された流速を入力して、二相
流体のうち蒸気のみの質量流量,水のみの質量流量及び
これらの和の質量流量を同時に連続して演算する演算器
を備え、二相流体のうち蒸気のみの質量流量,水のみ
の質量流量及びこれらの和の質量流量を同時に連続して
測定できるようにしたものである。また、円錐形ベンチ
ュリ管には、絞り円筒部に続いて出口円錐管が設けてあ
り、入口円筒部の長さは入口円筒部の内径とダイアフラ
ムシール差圧計の高圧側ダイアフラムを取り付ける穴径
との和に等しく、絞り円筒部の長さは絞り円筒部の内径
とダイアフラムシール差圧計の低圧側ダイアフラムを取
り付ける穴径との和に等しく、かつ出口円錐管の出口部
内径は入口円筒部の穴径に等しくするようにしたもので
ある。また、ダイアフラムシール差圧計及びダイアフラ
ムシール圧力計の取付穴はダイアフラム径に等しく、か
つ取付穴の角が鋭角となるようにするとともに、ダイア
フラムと取付穴間に配置された止め弁が閉じられたとき
にダイアフラムの負圧を大気圧に上昇させる安全弁を備
えたものである。また、超音波流速計のプローブの先端
位置は入口円筒部の管内壁面から10〜20mm隔てて
配置され、かつプローブの取付穴の角が鋭角となるよう
にするとともに、プローブを取り付けるソケットの止め
弁が閉じられたときにプローブの破損を防止する安全弁
を備えたものである。また、演算器は、蒸気のみの質量
流量と水のみの質量流量との和の質量流量を、差圧を流
速で除算した値に補正項を乗算して算出するとともに、
この算出された値から蒸気のみの質量流量及び水のみの
質量流量を演算するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve this problem, the present invention provides a conical Venturi tube which is provided with an inlet conical portion following an inlet cylindrical portion and which is provided with an inlet conical portion. A diaphragm cylinder is provided, a high-pressure diaphragm mounting hole is provided vertically above the center of the inlet cylinder, and a low-pressure diaphragm mounting hole is provided vertically above the center of the diaphragm cylinder, and the high-pressure diaphragm is mounted in the mounting hole. A diaphragm seal differential pressure gauge that measures the differential pressure of a two-phase fluid from the difference between the output of the side diaphragm and the output of the low-pressure side diaphragm, and the diaphragm mounting hole has the same cross-section as the center of the mounting hole of the diaphragm seal differential pressure gauge of the inlet cylindrical portion. About 90 from the vertical
ダ イ ア A diaphragm seal pressure gauge that is provided in the rotated horizontal direction and detects the pressure of the two-phase fluid based on the output of the diaphragm attached to the attachment hole. The ultrasonic wave is disposed so as to be approximately 60 ° with respect to the flow direction of the phase fluid, and detects the flow rate of the two-phase fluid based on the output of each probe attached to the mounting hole when the ultrasonic wave passes through the center of the cross section. The difference measured by the sound wave anemometer and the diaphragm seal differential pressure gauge
Pressure, the pressure detected by the diaphragm seal pressure gauge
Input the flow rate detected by the
Of the fluids, the mass flow of steam only, the mass flow of water only and
An arithmetic unit that simultaneously and continuously calculates the sum of these mass flow rates
And the mass flow rate of only steam, the mass flow rate of only water, and the sum mass flow rate of the two in the two-phase fluid can be simultaneously and continuously measured. The conical venturi tube has an outlet conical tube following the constricted cylinder, and the length of the inlet cylinder is determined by the inner diameter of the inlet cylinder and the hole diameter for mounting the high-pressure side diaphragm of the diaphragm seal differential pressure gauge. The length of the constricted cylinder is equal to the sum of the inner diameter of the constricted cylinder and the diameter of the hole for attaching the low-pressure side diaphragm of the diaphragm seal differential pressure gauge, and the inner diameter of the outlet of the outlet conical tube is the diameter of the inlet cylinder. It is made to be equal to. In addition, the mounting holes of the diaphragm seal differential pressure gauge and the diaphragm seal pressure gauge are equal to the diameter of the diaphragm, and the angle of the mounting hole is set to an acute angle, and when the stop valve disposed between the diaphragm and the mounting hole is closed. And a safety valve for raising the negative pressure of the diaphragm to the atmospheric pressure. Further, the tip position of the probe of the ultrasonic anemometer is arranged at a distance of 10 to 20 mm from the inner wall surface of the tube of the inlet cylindrical portion, and the angle of the mounting hole of the probe is made acute, and the stop valve of the socket for mounting the probe is provided. Is provided with a safety valve for preventing the probe from being damaged when is closed. The arithmetic unit calculates the sum of the mass flow rate of the steam-only mass flow rate and the water-only mass flow rate by multiplying a value obtained by dividing the differential pressure by the flow velocity by a correction term,
The mass flow rate of only steam and the mass flow rate of only water are calculated from the calculated values.

【0005】[0005]

【作用】したがって、本発明では、二相流体のうち蒸気
のみの質量流量,水のみの質量流量及びこれらの和の質
量流量を同時に連続して測定可能となる結果、本管にお
いて混合二相流をそのままの状態で連続測定でき、従来
用いられた気水分離器が不要となって安価に構成できる
とともに、従来のサンプリングによる方法と比較して流
体の無駄な消費が防止される。
Therefore, according to the present invention, the mass flow rate of only steam, the mass flow rate of only water, and the mass flow rate of the sum thereof can be simultaneously and continuously measured in the two-phase fluid. Can be continuously measured as it is, and a conventionally used steam-water separator is not required, so that the configuration can be made inexpensively, and wasteful consumption of fluid is prevented as compared with the conventional sampling method.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。 図1は本発明の一実施例を示す図であり、差圧を発
生させる円錐形ベンチュリ管の構成を示す正面図であ
る。また、図2はその側面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
You. FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the configuration of a conical venturi tube to be produced.
You. FIG. 2 is a side view thereof.

【0007】二相流体の測定に円錐形ベンチュリ管を用
いることは重要である。これを使用することで、二相流
体に含まれる水が絞り円筒部6の上流側に溜まることが
除去される。図1,図2において矢印は、円錐形ベンチ
ュリ管に流入する二相流体1の流れ方向を示す。二相流
流量計の取付は、上流側フランジ2及び下流側フランジ
3を、それぞれ、水平配管のフランジ68に固定して行
う。二相流体は、入口円筒部4と円錐角θが21゜の
入口円錐管5、絞り円筒部6、円錐角θが15゜の出
口円錐管7を通り流出する。入口円筒部4と絞り円筒部
6の断面積を比較すると、絞り円筒部6が小さく造られ
ている。このため両円筒部で流速差が生じる。
It is important to use conical Venturi tubes for measuring two-phase fluids. By using this, it is removed that water contained in the two-phase fluid accumulates on the upstream side of the throttle cylindrical portion 6. 1, the arrows in FIG. 2 shows a two-phase flow direction of the fluid 1 flowing into the circular pyramidal venturi. The two-phase flow meter is mounted by fixing the upstream flange 2 and the downstream flange 3 to the horizontal pipe flange 68, respectively. Two-phase fluid, the inlet cylindrical portion 4 and the conical angle theta 2 is 21 ° entrance cone pipe 5, the cylindrical portion 6 stop, cone angle theta 3 is through outlet 15 ° outlet conical tube 7. Comparing the cross-sectional areas of the inlet cylindrical portion 4 and the throttle cylindrical portion 6, the throttle cylindrical portion 6 is small. Therefore, a flow velocity difference occurs between the two cylindrical portions.

【0008】入口円筒部4及び絞り円筒部6には、それ
ぞれ長手方向の中央に差圧取りだし口8,9が鉛直上方
に配置されている。差圧取りだし口8,9の穴径はダイ
アフラム径に等しい。入口円筒部4の長さは内径に差圧
取りだし口8の穴径を加えた値である。絞り円筒部6の
長さは、同様に、絞り円筒部の内径に差圧取りだし口9
の穴径を加えた値である。この差圧取りだし口8,9に
ダイアフラムシール差圧計26の2個のダイアフラム1
0,11を付けると、流速差に比例した差圧ΔPが検出
できる。ダイアフラムシール差圧計26の2個のダイア
フラム10,11を用いることで、一般の差圧流量計に
必要な導圧管を除く構造とすることは重要である。蒸気
と水との混合二相流体を測定することが目的であるか
ら、導圧管がある場合にはこの導圧管に必要以上に水が
詰まり安定な測定ができない。これを無くすためには導
圧管の無い構造とすることが必要である。
In the inlet cylindrical portion 4 and the throttle cylindrical portion 6, differential pressure outlets 8, 9 are respectively arranged vertically vertically at the center in the longitudinal direction. The hole diameter of the differential pressure outlets 8 and 9 is equal to the diameter of the diaphragm. The length of the inlet cylindrical portion 4 is a value obtained by adding the hole diameter of the differential pressure outlet 8 to the inner diameter. Similarly, the length of the constricted cylindrical portion 6 is set to the differential pressure outlet 9 on the inner diameter of the constricted cylindrical portion.
Is the value obtained by adding the hole diameter of The two diaphragms 1 of the diaphragm seal differential pressure gauge 26 are connected to the differential pressure outlets 8 and 9.
By adding 0 and 11, a differential pressure ΔP proportional to the flow velocity difference can be detected. By using the two diaphragms 10 and 11 of the diaphragm seal differential pressure gauge 26, it is important to eliminate the pressure guide tube necessary for a general differential pressure flow meter. Since the purpose is to measure a mixed two-phase fluid of steam and water, if there is a pressure guiding tube, the pressure guiding tube is clogged with water more than necessary, and stable measurement cannot be performed. In order to eliminate this, it is necessary to have a structure without a pressure guiding tube.

【0009】次に、圧力の測定は、圧力取りだし口14
で行う。入口円筒部4の差圧取りだし口8と同一管断面
で90゜回転した水平方向に圧力取りだし口14があ
る。圧力取りだし口14の穴径はダイアフラムの径に等
しい。この取りだし口14にダイアフラムシール差圧計
25のダイアフラム15を付けると、流体圧力P1 が測
定できる。
Next, the measurement of the pressure is performed by the pressure outlet 14.
Do with. There is a pressure outlet 14 in the horizontal direction rotated by 90 ° in the same pipe cross section as the differential pressure outlet 8 of the inlet cylindrical portion 4. The hole diameter of the pressure outlet 14 is equal to the diameter of the diaphragm. When this extraction port 14 attach the diaphragm 15 of the diaphragm seal differential pressure gauge 25, it can be measured fluid pressure P 1.

【0010】流速の検出は、入口円筒部4の差圧取りだ
し口8と同一管断面の中心点17を超音波が通過するよ
うに、超音波流速計24のソケット18,19が付いて
いる。ソケット18,19は差圧取りだし口8からそれ
ぞれ90゜反対方向に回転した水平位置に対向して付い
ている。このソケット18,19には交互に超音波を発
信・受信するプローブ20,21が付いており、超音波
は中心点17を通る。この結果この両プローブで検出す
る流速vは入口円筒部4の平均流速vである。
For detecting the flow velocity, sockets 18 and 19 of an ultrasonic flowmeter 24 are provided so that the ultrasonic wave passes through a center point 17 of the same pipe cross section as the differential pressure outlet 8 of the inlet cylindrical portion 4. The sockets 18 and 19 are opposed to each other at a horizontal position rotated by 90 ° in the opposite direction from the differential pressure outlet 8. The sockets 18 and 19 are provided with probes 20 and 21 for transmitting and receiving ultrasonic waves alternately, and the ultrasonic waves pass through the center point 17. As a result, the flow velocity v detected by these two probes is the average flow velocity v of the inlet cylindrical portion 4.

【0011】超音波による流速vの検出は、次のように
して行われる。即ち、両プローブ20,21の取付位置
は図1に示すように、二相流体1の流れに直角に配置す
るのではなく、θ1 の角度に傾斜して設置する。超音波
の伝播速度は、流れの向きと超音波の伝播速度が順方向
であれば流速分だけ増加し、逆方向であれば流速分だけ
減少する。したがって音波の順方向の伝播時間と逆方向
の伝播時間の測定差を求めると流速がわかる。図1の例
では、流体が流れ始めると、プローブ20から送信され
る超音波は順方向であり、伝播時間は増加するが、プロ
ーブ21では逆方向となり伝播時間は減少する。したが
って、プローブ20から送信された超音波がプローブ2
1へ到達する時間は、プローブ21から送信される超音
波がプローブ20へ到達する時間に比較して短い。この
時間差と流速vとの関係は次式のようになる。
The detection of the flow velocity v by ultrasonic waves is performed as follows. That is, the mounting position of both probes 20 and 21 as shown in FIG. 1, rather than arranged at right angles to the flow of two-phase fluid 1 is placed to be inclined to the theta 1 angle. The propagation speed of the ultrasonic wave increases by the flow velocity if the direction of the flow and the propagation velocity of the ultrasonic wave are in the forward direction, and decreases by the flow velocity if the propagation direction is the reverse direction. Therefore, when the measurement difference between the forward propagation time and the backward propagation time of the sound wave is obtained, the flow velocity can be determined. In the example of FIG. 1, when the fluid starts flowing, the ultrasonic wave transmitted from the probe 20 is in the forward direction and the propagation time increases, but in the probe 21, the ultrasonic wave is in the reverse direction and the propagation time decreases. Therefore, the ultrasonic wave transmitted from the probe 20 is
The time required to reach 1 is shorter than the time required for the ultrasonic wave transmitted from the probe 21 to reach the probe 20. The relationship between the time difference and the flow velocity v is as follows.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】なお、Lは両プローブの先端から先端まで
の距離,θ1 は超音波伝播軸と管中心軸の角度,t1
順方向の伝播時間,t2は逆方向の伝播時間である。こ
こで重要な点は、検出する流速v及び圧力P1 は、差圧
計26の上流側の圧力取りだし口8の管断面位置で検出
されることである。こうして検出された3種の信号は、
後述の演算器で処理され3種類の出力信号となる。その
出力信号とは、蒸気と水とを加算した全流量、蒸気,即
ち乾燥飽和蒸気のみの流量、水,即ち飽和水の3種であ
る。こうして演算を行い3種類の流量を得るので、検出
する3信号を同一場所で同時に検出できることは重要な
意味を持っている。
Note that L is the distance from the tip to the tip of both probes, θ 1 is the angle between the ultrasonic wave propagation axis and the tube center axis, t 1 is the propagation time in the forward direction, and t 2 is the propagation time in the reverse direction. . The important point here is that the flow velocity v and the pressure P 1 to be detected are detected at the position of the cross section of the pressure outlet 8 on the upstream side of the differential pressure gauge 26. The three signals detected in this way are:
The signals are processed by a later-described arithmetic unit to be three types of output signals. The output signals are the total flow rate obtained by adding steam and water, the flow rate of steam, that is, only the dry saturated steam, and water, that is, three kinds of saturated water. Since the calculation is performed in this way to obtain three types of flow rates, it is important to be able to simultaneously detect three signals to be detected at the same location.

【0014】以下、まず、理論式について説明し、次い
で演算器による演算構成を説明する。理論式の説明で
は、基本的に重要な項目の説明にとどめ、影響が微細で
流量測定上無視できる項目は除外し説明の複雑を避ける
ようにする。一般に、運動エネルギは、流体密度をρ
w ,流速をvとすると、ρw2/2となる。入口円筒部
4の流体圧をP1、絞り円筒部6の流体圧をP2とする
と、差圧(P1−P2)は、運動エネルギの差として表現
できる。
Hereinafter, first, the theoretical formula will be described, and then the calculation configuration of the calculator will be described. In the description of the theoretical formula, basically only important items will be explained, and items that have a small influence and can be ignored in measuring the flow rate will be excluded to avoid complicating the explanation. In general, the kinetic energy gives the fluid density ρ
w, and the flow velocity v, the ρ w v 2/2. Assuming that the fluid pressure of the inlet cylinder 4 is P 1 and the fluid pressure of the throttle cylinder 6 is P 2 , the differential pressure (P 1 −P 2 ) can be expressed as a difference in kinetic energy.

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】ここで、絞り円筒部6の内径dと入口円筒
部4の内径Dとの比を絞り直径比βで表すと、入口円筒
部4の流速v1と絞り円筒部6の流速v2との関係は、次
式で表すことができる。
Here, if the ratio between the inner diameter d of the throttle cylinder 6 and the inner diameter D of the inlet cylinder 4 is expressed by the throttle diameter ratio β, the flow velocity v 1 of the inlet cylinder 4 and the flow velocity v 2 of the throttle cylinder 6 Can be expressed by the following equation.

【0017】[0017]

【数3】 (Equation 3)

【0018】(2),(3)式からFrom equations (2) and (3)

【0019】[0019]

【数4】 (Equation 4)

【0020】(4)式のP1−P2をΔPで表し(5)式のよう
に定数項をK2とすると、
When P 1 -P 2 in the equation (4) is represented by ΔP, and a constant term is K 2 as in the equation (5),

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】[0022]

【数6】 (Equation 6)

【0023】(6)式は、入口円筒部4の流速v1 を検出
し、これを2乗して(6)式の差圧ΔPを割算すると、入
口円筒部4を流れる湿り蒸気密度ρw が計算できること
を示している。入口円筒部4を流れる質量流量Wは次式
で表現できる。
Equation (6) detects the flow velocity v 1 of the inlet cylinder 4, squares this, and divides the differential pressure ΔP in equation (6) to obtain the wet steam density ρ flowing through the inlet cylinder 4. This shows that w can be calculated. The mass flow rate W flowing through the inlet cylinder 4 can be expressed by the following equation.

【0024】[0024]

【数7】 (Equation 7)

【0025】(6),(7)式から、From equations (6) and (7),

【0026】[0026]

【数8】 (Equation 8)

【0027】ここで、定数項をK1に置き換えると、Here, when the constant term is replaced with K 1 ,

【0028】[0028]

【数9】 (Equation 9)

【0029】[0029]

【数10】 (Equation 10)

【0030】(10)式は、差圧ΔPを入口円筒部4の流速
1 で割算すると、質量流量Wが計算できることを示し
ている。次に、入口円筒部4で検出した圧力P1を乾燥
飽和蒸気の密度ρDに換算する。これは後述の関数発生
器を用いて行う。ここで重要な点は、(10)式の差圧ΔP
を流速v1で割算して求めた質量流量wは、ミストを含
む湿り蒸気密度ρwが流れる流量であり、配管内壁面を
水が這って流れる管壁流の流量は差圧ΔPでは検出でき
ないので含まれていないことである。したがって、差圧
ΔPから得られた質量流量wに補正項を乗算すると、管
壁を這って流れる水が加算された全体の二相流量が測定
できることになる。この補正項は(11)式で表現できる。
なお、この(11)式は実測値から作成した経験式である。
Equation (10) shows that the mass flow rate W can be calculated by dividing the differential pressure ΔP by the flow velocity v 1 of the inlet cylindrical portion 4. Next, the pressure P 1 detected at the inlet cylindrical portion 4 is converted into the density ρ D of the dry saturated steam. This is performed using a function generator described later. The important point here is that the differential pressure ΔP
Divided by the flow velocity v 1 is the flow rate at which the wet steam density ρ w including the mist flows, and the flow rate of the pipe wall flow where water crawls on the inner wall of the pipe is detected by the differential pressure ΔP. It is not included because it is not possible. Therefore, by multiplying the mass flow rate w obtained from the differential pressure ΔP by the correction term, the total two-phase flow rate in which the water flowing along the pipe wall is added can be measured. This correction term can be expressed by equation (11).
Note that this equation (11) is an empirical equation created from actual measurement values.

【0031】[0031]

【数11】 [Equation 11]

【0032】(11)式を実際と照らし合わせてみると、例
えば流体が乾燥飽和蒸気になった時を想定した場合、ρ
w=ρDであるから、F1 =1.00となり、実際の場合
と一致する。このように(11)式は経験式でありながら、
実際と一致する合理性のある優れた式であることがわか
る。したがって、補正後の二相流量W’は(12)式とな
る。
When the equation (11) is compared with the actual one, for example, assuming that the fluid becomes dry saturated vapor, ρ
Since w = ρ D , F 1 = 1.00, which matches the actual case. Thus, while equation (11) is an empirical equation,
It turns out that this is a reasonable and excellent equation that matches the actual situation. Therefore, the corrected two-phase flow rate W 'is given by the equation (12).

【0033】[0033]

【数12】 (Equation 12)

【0034】二相流量W’には、乾燥飽和蒸気にミスト
になって混合して流れる水の部分及び管壁を這って流れ
る水の総和が含まれている。このため、湿り蒸気流量W
に次の補正項を乗算すると乾燥飽和蒸気流量W(steam)
に換算できる。この補正項F2 は、厳密には複雑な式と
なるが実用的には(13)式で表現できる。
The two-phase flow rate W ′ includes a portion of water flowing as a mist mixed with dry saturated steam and a sum of water flowing along the tube wall. Therefore, the wet steam flow rate W
Multiplied by the following correction term gives the dry saturated steam flow rate W (steam)
Can be converted to The correction term F 2 is strictly a complicated formula for but in practice can be expressed by equation (13).

【0035】[0035]

【数13】 (Equation 13)

【0036】したがって、補正後の乾燥飽和蒸気流量W
(steam) は(14)式のようになる。
Accordingly, the corrected dry saturated steam flow rate W
(steam) becomes like equation (14).

【0037】[0037]

【数14】 [Equation 14]

【0038】次に、ミスト及び管壁を這って流れる水の
総和W(ΣH2O) は、蒸気と水の和の流量W’から乾燥飽
和蒸気流量W(steam) を引き算すると求めることがで
き、(15)式の如くに表せる。
Next, the total sum W (ΣH 2 O) of the water flowing along the mist and the pipe wall can be obtained by subtracting the dry saturated steam flow rate W (steam) from the sum flow rate W ′ of steam and water. , (15).

【0039】[0039]

【数15】 (Equation 15)

【0040】(15)式は演算器を構成するのに不便である
から、(15)式に(12),(14)式を代入して(16)式とし、こ
の(16)式を用いて演算器により演算する。
Since equation (15) is inconvenient for constructing a computing unit, equation (15) is substituted with equations (12) and (14) to obtain equation (16), and this equation (16) is used. Calculate with a calculator.

【0041】[0041]

【数16】 (Equation 16)

【0042】これまでに述べた(6) 〜(16)式は、式の合
理化・簡素化の点で本発明の重要な部分である。以上
が、3種類の検出値、即ち差圧ΔP,流速v1,圧力値
1を求め、これに基づいて3種類の測定値、即ち蒸気
と水とを加算した全体流量,全流量のうちの蒸気流量,
全流量のうち水流量を得る演算式である。なお、必要に
応じて水流量をさらに分割して管壁流量及びミスト流量
をとして求めることが可能であることは勿論である。こ
の場合は、(10),(12),(13)式を用いて容易に行える。
The expressions (6) to (16) described above are an important part of the present invention in terms of rationalization and simplification of the expressions. As described above, three types of detected values, that is, the differential pressure ΔP, the flow velocity v 1 , and the pressure value P 1 are obtained, and based on the obtained values, three types of measured values, that is, the total flow rate obtained by adding steam and water, Steam flow,
This is an arithmetic expression for obtaining the water flow rate among the total flow rates. It is needless to say that the water flow rate can be further divided as necessary to obtain the tube wall flow rate and the mist flow rate. In this case, it can be easily performed using the equations (10), (12), and (13).

【0043】次に、図5は、上記した演算器の構成図で
ある。図5に示す流速検出部24,圧力検出部25及び
差圧検出部26は、図1,図2に示す同一符号のものと
同等である。図5において、流速検出部24,圧力検出
部25及び差圧検出部26からは、それぞれ、流速に対
応する信号E1,圧力に対応する信号E2及び差圧に対
応する信号E3が同時に連続して得られる。
Next, FIG. 5 is a block diagram of the above-mentioned arithmetic unit. The flow velocity detector 24, the pressure detector 25, and the differential pressure detector 26 shown in FIG. 5 are the same as those having the same reference numerals shown in FIGS. In FIG. 5, a signal E1, a signal E2 corresponding to the pressure, and a signal E3 corresponding to the differential pressure are simultaneously and continuously output from the flow velocity detector 24, the pressure detector 25, and the differential pressure detector 26, respectively. can get.

【0044】差圧信号E3と流速信号E1は共に割算器
31への入力信号となり、E3÷E1の割り算が行われ
て出力信号E6が出力される。この信号E6は乗算器3
6への入力信号となるとともに、乗算器36には同時に
流量換算係数設定器27から出力される信号E4の入力
でE6×E4の乗算が行われて出力信号E13が送出さ
れる。この信号E13は(10)式に示す質量流量Wに相当
する信号である。流速検出部24から出力される流速v
に対応する信号E1及び差圧検出部26から出力される
差圧に対応する信号E3は、上記の質量流量Wに相当す
る信号E13とする他、(6) 式に示す湿り蒸気密度ρw
に対応する信号E10を得ることに使用される。
The differential pressure signal E3 and the flow velocity signal E1 are both input signals to the divider 31, where E3 ÷ E1 is divided and the output signal E6 is output. This signal E6 is output from the multiplier 3
6 and, at the same time, the multiplier 36 multiplies the signal E4 output from the flow rate conversion coefficient setting device 27 by E6 × E4 and outputs the output signal E13. This signal E13 is a signal corresponding to the mass flow rate W shown in the equation (10). Flow velocity v output from the flow velocity detector 24
And the signal E3 corresponding to the differential pressure output from the differential pressure detecting unit 26 are a signal E13 corresponding to the mass flow rate W, and the wet steam density ρ w shown in the equation (6).
Is used to obtain a signal E10 corresponding to

【0045】即ち、図5の流速vに対応する信号E1
は、2乗演算器30への入力信号となり、ここで2乗さ
れv2 に相当する信号E8となって割算器32へ出力さ
れる。同時に差圧検出部26から出力される差圧に対応
する信号E3は、割算器32への入力信号となり、E3
÷E8の割り算を行い出力信号E9が乗算器33へ送出
される。同時に、密度換算係数設定器28から密度係数
に対応する出力信号E5が出力され乗算器33への入力
信号となる。ここで、両信号は乗算され、E9・E5に
対応する出力信号E10となる。
That is, the signal E1 corresponding to the flow velocity v in FIG.
Is an input signal to the squaring operation unit 30, and is squared here to be output to the divider 32 as a signal E < b > 8 corresponding to v 2 . At the same time, a signal E3 corresponding to the differential pressure output from the differential pressure detecting unit 26 becomes an input signal to the divider 32,
÷ E8 is divided and an output signal E9 is sent to the multiplier 33. At the same time, an output signal E5 corresponding to the density coefficient is output from the density conversion coefficient setting device 28 and becomes an input signal to the multiplier 33. Here, both signals are multiplied to obtain an output signal E10 corresponding to E9 · E5.

【0046】これは、(6) 式に示す湿り蒸気密度ρw
対応する信号E10である。この信号E10は割算器3
4の入力信号となる。同時に圧力検出器25から圧力P
に対応する信号E2が出力され、関数発生器29へ送出
される。この関数発生器29は、圧力Pに対応する信号
E2に対応して乾燥飽和蒸気密度ρD に対応する信号E
7を出力する機能を備えており、図6のグラフに基づく
信号を出力する。この信号E7は割算器34へ送出され
E10÷E7の割り算を行い出力信号E11を送出す
る。この信号E11は、開平演算器35及び逆数発生器
39への入力信号となる。開平演算器35へ入力された
信号E11は、開平されて信号E12となり、乗算器3
7への入力信号となる。この乗算器37には、上記の質
量流量Wに対応する信号E13が同時に入力される。両
信号はE12・E13の乗算が行われて出力信号E14
となり信号表示器38へ送出されて(12)式に記述された
二相流量W’を表示する。
This is the signal E10 corresponding to the wet steam density ρ w shown in the equation (6). This signal E10 is output from the divider 3
4 input signal. At the same time, the pressure P
Is output and sent to the function generator 29. The function generator 29 generates a signal E2 corresponding to the dry saturated vapor density ρ D corresponding to the signal E2 corresponding to the pressure P.
7, and outputs a signal based on the graph of FIG. The signal E7 is sent to the divider 34, where E10 ÷ E7 is divided, and the output signal E11 is sent. This signal E11 is an input signal to the square root calculator 35 and the reciprocal generator 39. The signal E11 input to the square root calculator 35 is squared to become a signal E12,
7 as an input signal. A signal E13 corresponding to the mass flow rate W is simultaneously input to the multiplier 37. Both signals are multiplied by E12 and E13 to generate an output signal E14.
Is sent to the signal display 38 to display the two-phase flow rate W 'described in the equation (12).

【0047】次に、上記の逆数発生器39では信号E1
1に対して1÷E11の演算が行われ、信号E15とな
り乗算器40へ送出される。この乗算器40には同時に
信号E13も入力され、ここでE13・E15の乗算を
行って出力信号E16を送出する。この信号E16は、
(14)式の乾燥飽和蒸気流量W(steam) に相当する。信号
E16は信号表示器41へ送出されて乾燥飽和蒸気流量
W(steam)を表示する。一方、逆数発生器39から出力
される信号E15は1.5乗演算器42への入力信号と
なり、演算(E15)1.5 が行われて出力信号E17と
なり、補数発生器43へ送出される。この信号は演算
{1−(E15)1.5 }が行われて、出力信号E18と
なり、乗算器44への入力信号となる。乗算器44には
同時に(12)式に示す二相流量W’に対応する信号E14
が入力され、ここで乗算E14・E18が行われて出力
信号E19となり、信号表示器45へ送出される。入力
信号E19は式(16)に示すW(ΣH2O) を表示する。以上
が演算器の信号処理である。
Next, the above-mentioned reciprocal number generator 39 outputs the signal E1.
An operation of 1 ÷ E11 is performed on 1 and a signal E15 is sent to the multiplier 40. The signal E13 is also input to the multiplier 40 at the same time, where the signal E13 is multiplied by E13 and E15, and an output signal E16 is transmitted. This signal E16 is
This corresponds to the dry saturated steam flow rate W (steam) in equation (14). The signal E16 is sent to the signal display 41 to indicate the dry saturated steam flow rate W (steam). On the other hand, the signal E15 output from the reciprocal generator 39 becomes an input signal to the 1.5-th power calculator 42, the operation (E15) 1.5 is performed, and the output signal E17 is output to the complement generator 43. This signal is subjected to the operation {1- (E15) 1.5 } to become an output signal E18, which is an input signal to the multiplier 44. At the same time, a signal E14 corresponding to the two-phase flow rate W 'shown in the equation (12) is input to the multiplier 44.
Is input, and multiplications E14 and E18 are performed to obtain an output signal E19, which is sent to the signal display 45. The input signal E19 indicates W (ΣH 2 O) shown in the equation (16). The above is the signal processing of the arithmetic unit.

【0048】二相流流量計で蒸気流量を測定するときに
留意すべきことは、検出器が高温度の中に長時間放置さ
れることである。検出器を点検することを想定して対応
を考えておくことは重要である。図3は、差圧及び圧力
検出器を点検する場合測定流体を停止せず検出器の取り
外し点検するための装置である。この二相流流量計に
は、図3に示す構成の装置が、差圧検出器26Aとし
て、入口円筒部4及び絞り円筒部6に、また、圧力検出
25Aとして入口円筒部4に付いている。これらは、
湿り蒸気流量を測定中に検出器25,26の点検が必要
となったとき、流れを止めず、差圧検出器26及び圧力
検出器25を取り外すときに使用される。このとき管路
を流れる湿り蒸気1が管外に漏れないようにハンドル1
2,13またはハンドル16を廻し、流路8,9または
流路14を閉じ、差圧検出器10,11及び圧力検出器
15を取り外す。
One thing to keep in mind when measuring steam flow with a two-phase flow meter is that the detector is left in the high temperature for a long time. It is important to consider the response assuming that the detector is inspected. FIG. 3 shows an apparatus for removing and checking the differential pressure and pressure detectors without stopping the measurement fluid when checking the detectors. In this two-phase flow meter, the device having the structure shown in FIG. 3 is provided with a differential pressure detector 26A attached to the inlet cylindrical portion 4 and the throttle cylindrical portion 6, and a pressure detector 25A attached to the inlet cylindrical portion 4. I have. They are,
When the detectors 25 and 26 need to be inspected during the measurement of the wet steam flow rate, they are used to remove the differential pressure detector 26 and the pressure detector 25 without stopping the flow. At this time, handle 1 is used so that wet steam 1 flowing through the pipe does not leak out of the pipe.
2, 13 or the handle 16 is turned to close the flow paths 8, 9 or the flow path 14, and the differential pressure detectors 10, 11 and the pressure detector 15 are removed.

【0049】図3において、止め弁48の本管側46に
は、湿り蒸気が充満しているが、ダイアフラム52が付
けられた側の空間47は、湿り蒸気が冷えてくるため、
急激な圧力降下が生じる。これは、蒸気の容積が1/2
00に収縮し水になることで起こる。差圧検出器26A
及び圧力検出器25Aの構造は、ダイアフラム52面
裏側に圧力伝達用の液53が封入してある。この封入液
53により圧力がキャピラリ管54を伝わって差圧計2
6及び圧力計25へ伝達する構造となっている。使用し
ている封入液53は、高温度のもとで圧力が負圧になる
と、封入液53の特性が劣化しやすい。このため、軸5
1を廻し、止め弁48を閉じダイアフラム52面が負圧
になるときこれを防止する差圧計26及び圧力計25
保護用の安全装置55が必要となる。
In FIG. 3, the main pipe side 46 of the stop valve 48 is filled with wet steam, but the space 47 on the side where the diaphragm 52 is attached is cooled because the wet steam is cooled.
A sharp pressure drop occurs. This means that the volume of steam is 1 /
It happens by shrinking to 00 and turning into water. Differential pressure detector 26A
In the structure of the pressure detector 25A , a liquid 53 for pressure transmission is sealed on the back side of the surface of the diaphragm 52 . The pressure is transmitted to the differential pressure gauge 2 by the sealed liquid 53 through the capillary tube 54.
6 and the pressure gauge 25. If the pressure of the used liquid 53 becomes negative under a high temperature, the characteristics of the liquid 53 are likely to deteriorate. For this reason, the shaft 5
1, the stop valve 48 is closed and a safety device 55 for protecting the differential pressure gauge 26 and the pressure gauge 25 for preventing the negative pressure on the surface of the diaphragm 52 is required.

【0050】図3の安全装置55は、二相流流量計の一
実施例を示すものである。軸51を廻し、弁48を閉じ
て出口側47が負圧になると、ボール59を押している
バネ60が外気圧58で押されて縮むので、外気58が
吸い込まれ通路57を通って流入し、ダイアフラム52
が負圧になることを防止する。ボール59を押すバネ
60の強さは、調節ネジ61で調節できる。差圧検出器
26及び圧力検出器25の取り外しは、図3では省略さ
れているが、ボルト68を緩めて行う。このときも内側
47が大気圧58ならば吸い付きが起きずに取り外しが
容易にできる。
The safety device 55 shown in FIG. 3 shows an embodiment of a two-phase flow meter. When the shaft 51 is turned, the valve 48 is closed and the outlet side 47 becomes a negative pressure, the spring 60 pressing the ball 59 is pushed and contracted by the external pressure 58, so that the outside air 58 is sucked and flows in through the passage 57, Diaphragm 52
Prevents the surface from becoming negative pressure. The strength of the spring 60 pressing the ball 59 can be adjusted with the adjusting screw 61. Differential pressure detector
Although removal of the pressure sensor 26 and the pressure detector 25 is omitted in FIG. 3, the bolt 68 is loosened. At this time, if the inner side 47 has the atmospheric pressure 58, it can be easily removed without sticking.

【0051】また、この二相流流量計には、次のような
配慮がなされており、その効果は大きい。即ち、二相流
の測定は蒸気中のミストの他に管内壁を這う水の流れを
配慮しなければならない。このため、一般の導圧管を採
用すると導圧管に必要以上に水が詰まり測定が不安定と
なる。これを予防して導圧管に無いダイアフラムシール
差圧計26を用いて差圧・圧力の測定を行っている。こ
のときの枝管の穴径は、ダイアフラム52の径に合わせ
るので、一般に使用される穴径13φより遥かにおおき
い80φの横穴を開けなければならない。このため、管
壁4,6を這う水が、この横穴46に飛び込み差圧及び
圧力の測定が非常に不安定となる。これを防止するため
に、枝管の横穴角65をできるだけ鋭く造り、水切りを
良くしている。これを仮に図3の点線66で示すように
造り、角65を丸めると管壁流が回り込み安定した測定
が不可能となる。この二相流流量計は管壁流を取り扱う
流量計であるため、水切り効果を特に配慮している。
The following considerations have been made for this two-phase flow meter, and its effect is great. That is, in the measurement of the two-phase flow, the flow of water crawling on the inner wall of the pipe must be considered in addition to the mist in the steam. For this reason, if a general pressure guiding tube is adopted, the pressure guiding tube is clogged with water more than necessary, and the measurement becomes unstable. To prevent this, the differential pressure and pressure are measured using the diaphragm seal differential pressure gauge 26 not provided in the pressure guiding tube. At this time, since the hole diameter of the branch pipe is adjusted to the diameter of the diaphragm 52, a horizontal hole of 80φ, which is much larger than the hole diameter of 13φ generally used, must be formed. For this reason, water crawling on the pipe walls 4 and 6 jumps into the lateral hole 46, and the measurement of the differential pressure and the pressure becomes very unstable. In order to prevent this, the lateral hole corner 65 of the branch pipe is made as sharp as possible to improve drainage. If this is tentatively made as shown by a dotted line 66 in FIG. 3 and the corner 65 is rounded, the flow of the pipe wall wraps around, making stable measurement impossible. Since this two-phase flow meter is a flow meter that handles a pipe wall flow, the drainage effect is particularly considered.

【0052】図4は、この二相流流量計の流速測定を行
う超音波装置の構成図である。即ち流速測定において、
超音波を発信・受信するプローブ20,21を点検する
必要が生じたとき、測定流体1を停止せず、プローブ2
0,21を点検するに必要な周辺の対応装置である。
FIG. 4 is a block diagram of an ultrasonic apparatus for measuring the flow velocity of the two-phase flow meter. That is, in the flow velocity measurement,
When it becomes necessary to check the probes 20 and 21 for transmitting and receiving ultrasonic waves, the measurement fluid 1 is not stopped and the probe 2 is not stopped.
This is a peripheral device necessary for checking 0 and 21.

【0053】本管4を流れる測定流体1を流したまま、
プローブ20,21を点検する必要が生じた場合は、ま
ず、袋ナット62を緩めプローブ20,21を止め弁4
8の外側47へ引き出し、ハンドル22,23を廻して
ネジ51で止め弁48を押し出して閉じる。測定流体1
は、O−リング64でシールされ、外部には漏れない。
さらに、ソケット63を緩めプローブ20,21を引き
抜く。この一連の操作でプローブ20,21を取り外す
方法は公知である。しかし、測定流体1が湿り蒸気の場
合は、止め弁48を閉じた後の本管側46は、湿り蒸気
が充満しているが、止め弁48の出口側47は蒸気が水
に変わり蒸気の容積が1/200に収縮するため、負圧
になる。プローブ20,21の先端67を高温で負圧の
状態におくことは好ましくない。このため安全装置55
を設け、負圧を防止する。
With the measurement fluid 1 flowing through the main pipe 4 flowing,
If it becomes necessary to inspect the probes 20 and 21, first loosen the cap nut 62 and stop the probes 20 and 21 to stop the valve 4.
The stopper valve 48 is pushed out with the screw 51 and closed by turning the handles 22 and 23. Measurement fluid 1
Is sealed by an O-ring 64 and does not leak outside.
Further, the socket 63 is loosened and the probes 20, 21 are pulled out. A method of removing the probes 20 and 21 by this series of operations is known. However, when the measurement fluid 1 is wet steam, the main pipe side 46 after the stop valve 48 is closed is filled with wet steam, but the outlet side 47 of the stop valve 48 changes the steam into water and converts the steam to water. Since the volume contracts by 1/200, a negative pressure is created. It is not preferable to keep the tips 67 of the probes 20 and 21 under high temperature and negative pressure. Therefore, the safety device 55
To prevent negative pressure.

【0054】安全装置55は、プローブ側47が負圧に
なると、ボール59を押すバネ60が縮み、大気58が
流入し通路57を通って負圧を大気圧に戻してくれる。
バネ60の強さは、調節ネジ61で行えるようになって
いる。プローブ20,21が組み込まれたソケット63
を緩め、プローブ20,21を引き抜き点検を行うが、
このときも内側47が大気圧となり、つい吸い付きが起
きずに取り外しが容易にできる。
When the probe side 47 has a negative pressure, the spring 60 pressing the ball 59 contracts, the atmosphere 58 flows in, and the safety device 55 returns the negative pressure to the atmospheric pressure through the passage 57.
The strength of the spring 60 can be adjusted by the adjusting screw 61. Socket 63 in which probes 20 and 21 are incorporated
, And pull out the probes 20 and 21 for inspection.
Also at this time, the inside 47 is at atmospheric pressure, and it can be easily removed without sucking.

【0055】さらにこの二相流流量計は、プローブ2
0,21の取付に次のような配慮がなされている。即
ち、蒸気中に大量の水を含む二相流体を測定するとき、
蒸気中のミストの他に、管壁を這って流れる水の影響を
無視できない。プローブ20,21の先端67に水が衝
突すると、流速vの正確な測定ができない。この衝突を
防止するためにプローブ20,21の先端67を管内壁
面から寸法lだけ後退させてある。しかし、管壁流の場
合はこれだけでは完全ではない。このような場合、特に
重要なことは、プローブ20,21を付けた枝管18,
19と本管4を接続する横穴の角65を鋭く仕上げ水切
りを良くすることである。このような管壁流を測定する
場合、点線66の如く角を丸くすると、管壁流が回り込
み水の衝突が消えない。
Further, the two-phase flow meter has a probe 2
The following considerations are given to the mounting of 0,21. That is, when measuring a two-phase fluid containing a large amount of water in steam,
In addition to the mist in the steam, the effects of water flowing along the pipe wall cannot be ignored. If water collides with the tips 67 of the probes 20 and 21, the flow velocity v cannot be measured accurately. In order to prevent this collision, the tips 67 of the probes 20, 21 are retracted from the inner wall surface of the tube by a dimension l. However, this is not complete in the case of tube wall flow. In such a case, it is particularly important that the branches 18, 18 with the probes 20, 21 be attached.
The purpose is to sharpen the corner 65 of the side hole connecting the main pipe 4 to the drain pipe 19 to improve drainage. In the case of measuring such a pipe wall flow, if the corner is rounded as shown by a dotted line 66, the pipe wall flow goes around and the collision of water does not disappear.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二相流体のうち蒸気のみの質量流量,水のみの質量流量
及びこれらの和の質量流量が同時に連続して測定可能と
なるため、本管において混合二相流をそのままの状態で
連続測定でき、従来用いられた気水分離器が不要となっ
て安価に構成できるとともに、従来のサンプリングによ
る方法と比較して流体の無駄な消費が防止される。
As described above, according to the present invention,
Of the two-phase fluid, the mass flow rate of only steam, the mass flow rate of only water, and the sum of these mass flow rates can be measured simultaneously and continuously. A conventionally used steam-water separator is not required and can be configured at low cost, and wasteful consumption of fluid is prevented as compared with the conventional sampling method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の二相流流量計の一実施例を示す正面図
である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a two-phase flow meter according to the present invention.

【図2】上記二相流流量計の側面図である。FIG. 2 is a side view of the two-phase flow meter.

【図3】上記二相流流量計に用いる安全装置の側面図で
ある。
FIG. 3 is a side view of a safety device used for the two-phase flow meter.

【図4】上記二相流流量計に用いる超音波装置の側面図
である。
FIG. 4 is a side view of an ultrasonic device used for the two-phase flow meter.

【図5】上記二相流流量計の演算器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a calculator of the two-phase flow meter.

【図6】流体の圧力と蒸気密度との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a fluid pressure and a vapor density.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 二相流体 2,3 フランジ 4 入口円筒部 5 入口円錐管 6 絞り円筒部 8,9 差圧取りだし口 10,11,15 ダイアフラム 14 圧力取りだし口 20,21 プローブ 24 超音波流速計 25 ダイアフラムシール圧力計 26 ダイアフラムシール差圧計 27 流量換算係数設定器 28 密度換算係数設定器 29 関数発生器 30 2乗演算器 31,32,34 割算器 33,36,37,40,44 乗算器 35 開平演算器 38,41,45 信号表示器 39 逆数発生器 42 1.5乗演算器 43 補数発生器 55 安全装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Two-phase fluid 2,3 Flange 4 Inlet cylindrical part 5 Inlet conical tube 6 Restricted cylindrical part 8,9 Differential pressure outlet 10,11,15 Diaphragm 14 Pressure outlet 20,21 Probe 24 Ultrasonic flowmeter 25 Diaphragm seal pressure Total 26 Diaphragm seal differential pressure gauge 27 Flow rate conversion coefficient setting unit 28 Density conversion coefficient setting unit 29 Function generator 30 Square calculator 31, 32, 34 Divider 33, 36, 37, 40, 44 Multiplier 35 Square root calculator 38, 41, 45 Signal display 39 Reciprocal generator 42 1.5 power operator 43 Complement generator 55 Safety device

フロントページの続き (72)発明者 原田 伸吾 福岡県福岡市中央区渡辺通二丁目1番82 号 九州電力株式会社内 (72)発明者 市原 達也 東京都大田区西六郷四丁目28番1号 山 武ハネウエル株式会社蒲田工場内Continuing from the front page (72) Inventor Shingo Harada 2-182 Watanabe-dori, Chuo-ku, Fukuoka City, Fukuoka Prefecture Inside Kyushu Electric Power Company (72) Inventor Tatsuya Ichihara 4-28-1, Nishirokugo, Ota-ku, Tokyo Mountain Take Honeywell Co., Ltd. Kamata Factory

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 蒸気と水との混合二相流体を円錐形ベン
チュリ管へ流入させて該二相流体の質量流量を測定する
二相流流量計であって、 前記円錐形ベンチュリ管には入口円筒部に続いて入口円
錐部が設けられると共に、該入口円錐部に続いて絞り円
筒部が設けてあり、 高圧側ダイアフラム取付穴が前記入口円筒部の中央鉛直
上方に設けられ、かつ低圧側ダイアフラム取付穴が前記
絞り円筒部の中央鉛直上方に設けられ、取付穴に取り付
けられた高圧側ダイアフラムの出力と低圧側ダイアフラ
ムの出力との差から前記二相流体の差圧を測定するダイ
アフラムシール差圧計と、 ダイアフラム取付穴が前記入口円筒部の前記ダイアフラ
ムシール差圧計の取付穴中心と同一断面で鉛直線からほ
ぼ90゜回転した水平方向に設けられ、取付穴に取り付
けられたダイアフラムの出力に基づき前記二相流体の圧
力を検出するダイアフラムシール圧力計と、 プローブ取付穴が前記入口円筒部に2個対向して水平に
前記二相流体の流れ方向に対しほぼ60゜となるように
配置され、超音波が前記断面の中心を通過するときに取
付穴に取り付けられた各プローブの出力に基づき前記二
相流体の流速を検出する超音波流速計と 前記ダイアフラムシール差圧計により測定された差圧,
前記ダイアフラムシール圧力計により検出された圧力及
び前記超音波流速計により検出された流速を入力して、
前記二相流体のうち蒸気のみの質量流量,水のみの質量
流量及びこれらの和の質量流量を同時に連続して演算す
る演算器と を備え、前記二相流体のうち蒸気のみの質量
流量,水のみの質量流量及びこれらの和の質量流量を同
時に連続して測定できるようにしたことを特徴とする二
相流流量計。
1. A two-phase flow meter for measuring a mass flow rate of a two-phase fluid by flowing a mixed two-phase fluid of steam and water into a conical Venturi pipe, wherein the conical Venturi pipe has an inlet. An inlet conical portion is provided following the cylindrical portion, and a constricted cylindrical portion is provided following the inlet conical portion. A high pressure side diaphragm mounting hole is provided vertically above the center of the inlet cylindrical portion, and a low pressure side diaphragm is provided. A mounting hole is provided vertically above the center of the throttle cylindrical portion, and a diaphragm seal differential pressure gauge that measures a differential pressure of the two-phase fluid from a difference between an output of the high-pressure side diaphragm and an output of the low-pressure side diaphragm attached to the mounting hole. A diaphragm mounting hole is provided in the same direction as the center of the mounting hole of the diaphragm seal differential pressure gauge of the inlet cylindrical portion and in a horizontal direction substantially 90 ° rotated from a vertical line, and attached to the mounting hole. A diaphragm seal pressure gauge for detecting the pressure of the two-phase fluid based on the output of the diaphragm provided; and two probe mounting holes opposed to the inlet cylindrical portion and approximately 60 ° horizontally with respect to the flow direction of the two-phase fluid. An ultrasonic current meter that detects the flow rate of the two-phase fluid based on the output of each probe attached to the mounting hole when the ultrasonic wave passes through the center of the cross section, and the diaphragm seal difference Differential pressure measured by manometer,
Pressure and pressure detected by the diaphragm seal pressure gauge
And input the flow velocity detected by the ultrasonic flow meter,
Mass flow of steam only, mass of water only in the two-phase fluid
Calculate the flow rate and the mass flow rate of their sum simultaneously and continuously.
That a computing unit, the mass flow rate of vapor alone of the two-phase fluid, only water mass flow rate and two-phase flow rate, characterized in that it has to be measured continuously the mass flow rate of these sums simultaneously Total.
【請求項2】 請求項1において、 前記円錐形ベンチュリ管には、前記絞り円筒部に続いて
出口円錐管が設けてあり、前記入口円筒部の長さは該入
口円筒部の内径と前記ダイアフラムシール差圧計の高圧
側ダイアフラムを取り付ける穴径との和に等しく、前記
絞り円筒部の長さは該絞り円筒部の内径と前記ダイアフ
ラムシール差圧計の低圧側ダイアフラムを取り付ける穴
径との和に等しく、かつ前記出口円錐管の出口部内径は
前記入口円筒部の穴径に等しくすることを特徴とする二
相流流量計。
2. The conical venturi tube according to claim 1, further comprising an outlet conical tube following the constricted cylindrical portion, wherein a length of the inlet cylindrical portion is equal to an inner diameter of the inlet cylindrical portion and the diaphragm. Equal to the sum of the hole diameter of the high pressure side diaphragm of the seal differential pressure gauge and the length of the throttle cylindrical portion is equal to the sum of the inner diameter of the throttle cylindrical portion and the hole diameter of the low pressure side diaphragm of the diaphragm seal differential pressure gauge. The two-phase flowmeter is characterized in that the inner diameter of the outlet of the outlet conical tube is equal to the diameter of the hole of the inlet cylinder.
【請求項3】 請求項2において、 前記ダイアフラムシール差圧計及び前記ダイアフラムシ
ール圧力計の取付穴はダイアフラム径に等しく、かつ前
記取付穴の角が鋭角となるようにするとともに、前記ダ
イアフラムと前記取付穴間に配置された止め弁が閉じら
れたときにダイアフラムの負圧を大気圧に上昇させる安
全弁を備えたことを特徴とする二相流流量計。
3. The diaphragm seal differential pressure gauge and the diaphragm seal pressure gauge according to claim 2, wherein a mounting hole of the diaphragm seal pressure gauge is equal to a diameter of the diaphragm, and an angle of the mounting hole is an acute angle. A two-phase flow meter comprising a safety valve that raises the negative pressure of a diaphragm to atmospheric pressure when a stop valve disposed between holes is closed.
【請求項4】 請求項2において、 前記超音波流速計のプローブの先端位置は前記入口円筒
部の管内壁面から10〜20mm隔てて配置され、かつ
前記プローブの取付穴の角が鋭角となるようにするとと
もに、前記プローブを取り付けるソケットの止め弁が閉
じられたときに前記プローブの破損を防止する安全弁を
備えたことを特徴とする二相流流量計。
4. The ultrasonic flowmeter according to claim 2, wherein a tip position of the probe of the ultrasonic flowmeter is arranged at a distance of 10 to 20 mm from an inner wall surface of the tube of the inlet cylindrical portion, and an angle of a mounting hole of the probe is an acute angle. And a safety valve for preventing breakage of the probe when a stop valve of a socket for mounting the probe is closed.
【請求項5】 請求項1において、前記演算器は、前記 蒸気のみの質量流量水のみの質量
流量との和の質量流量を、前記差圧を前記流速で除算し
た値に補正項を乗算して算出するとともに、この算出さ
れた値から前記蒸気のみの質量流量及び水のみの質量流
量を演算することを特徴とする二相流流量計。
5. The arithmetic unit according to claim 1, wherein the arithmetic unit divides a mass flow rate of a sum of the mass flow rates of the steam only and the water only by the differential pressure by the flow velocity.
Values to calculate by multiplying the correction term to the, the calculation of
From the measured values, the mass flow of only steam and the mass flow of water only
A two-phase flow meter characterized by calculating an amount .
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