JP5924809B2

JP5924809B2 - 湿り度の計測方法、及び湿り度計測装置

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Publication number: JP5924809B2
Application number: JP2012050465A
Authority: JP
Inventors: 正樹高本; 雅裕石橋; 達也舩木; 紀之古市; 文夫稲田; 良森田; 雄太内山; 梅沢　修一; 修一梅沢; 治雄甘利; 寛之島田
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Tokyo Electric Power Co Inc; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Tokyo Electric Power Co Inc; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013185915A

Description

本発明は、湿り度の計測方法、及び湿り度計測装置に関する。

従来、湿り度を測定する手法として、ソナー及びベンチュリーを用いた手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

Daniel L.Gysling.,et al, "Wet Gas Metering Using Combination of Differential Pressure and SONAR Flow Meters", 24th International North Sea Flow Measurement Workshop 24th-25th October 2006

しかしながら、上記従来技術の手法では、配管内を流れる湿り蒸気の湿り度を測定するのは困難であった。また、上記ソナーは干渉した流れが複数のセンサーを通過する際の速度を決めることで流量を求めるものであることから、装置構成が複雑となるといった問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、配管内を流れる湿り蒸気の湿り度を良好に測定可能な湿り度の計測方法、及び湿り度計測装置を提供することを目的としている。

本発明の湿り度の計測方法は、配管内を流通する湿り蒸気の流量を渦流量計又は超音波流量計の一方及びオリフィス流量計により計測し、当該流量計測値を用いて前記配管内の湿り度を取得することを特徴とする。

本発明の湿り度の計測方法によれば、湿り蒸気中の蒸気分の流量に対して湿り度依存性のあるオリフィス流量計の流量計測値と、湿り度依存性の無い渦流量計又は超音波流量計の一方の流量計測値とを組み合わせることで、配管内の湿り度を良好に取得できる。

また、上記湿り度の計測方法においては、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値の比に基づいて前記湿り度を取得するのが好ましい。
この構成によれば、流量計測値の比に基づいて配管内の湿り度を簡便に取得できる。

また、上記湿り度の計測方法においては、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値を、前記湿り蒸気の密度を用いて補正し、当該補正値に基づいて前記湿り度を取得するのが好ましい。
この構成によれば、流量計測値の補正値に基づいてより高精度に配管内の湿り度を取得できる。

また、上記湿り度の計測方法においては、前記流量計測値に加え、前記配管内の圧力を計測した圧力計測値を用いて前記配管内の湿り度を取得するのが好ましい。
この構成によれば、圧力計測値を用いることで配管内の圧力が変動する場合であっても該配管内の湿り度を取得できる。
なお、湿り蒸気の密度は、湿り蒸気の密度を変数として作成した所定の式から求められる。

本発明の湿り度計測装置は、熱需要部に蒸気を供給する配管に設けられ、前記配管内を流通する湿り蒸気の流量を計測する流量計測部と、前記流量計測部の流量計測値を用いて前記配管内の湿り度を算出する算出部と、を備え、前記流量計測部は、渦流量計又は超音波流量計の一方及びオリフィス流量計を有することを特徴とする。

本発明の湿り度計測装置によれば、流量計測部が湿り度依存性のあるオリフィス流量計と湿り度依存性の無い渦流量計又は超音波流量計の一方とを有するので、これら流量計の流量計測値を組み合わせることで、配管内の湿り度を良好に取得できる。

また、上記湿り度計測装置においては、前記算出部は、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値の比に基づいて前記湿り度を算出するのが好ましい。
この構成によれば、流量計測値の比に基づいて配管内の湿り度を簡便に取得できる。

また、上記湿り度計測装置においては、前記算出部は、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値を、前記湿り蒸気の密度を用いて補正し、当該補正値に基づいて前記湿り度を算出するのが好ましい。
この構成によれば、流量計測値の補正値に基づいてより高精度に配管内の湿り度を取得できる。

また、上記湿り度計測装置においては、前記配管内の圧力を計測する圧力計測部を備え、
前記算出部は、前記流量計測部の前記流量計測値とともに前記圧力計測部の圧力計測値を用いて前記湿り度を算出するのが好ましい。
この構成によれば、圧力計測値を用いることで配管内の圧力が変動する場合であっても該配管内の湿り度を取得できる。

本発明によれば、配管内を流れる湿り蒸気の湿り度を良好に測定可能な湿り度の計測方法、及び湿り度計測装置を提供することができる。

第１実施形態に係る湿り度計測装置を示す概略図。オリフィス流量計の補正係数と湿り度との関係を示すグラフ。渦流量計の補正係数と湿り度との関係を示すグラフ。変形例に係る構成を示す図。第２実施形態に係る湿り度計測装置を示す概略図。超音波流量計の補正係数と湿り度との関係を示すグラフ。オリフィス流量計及び渦流量計における流量比と湿り度との関係を規定したグラフ。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る湿り度計測装置を示す概略図である。なお、図１においては、説明の都合上、湿り度計測装置が測定対象となる湿り蒸気が供給される配管に取り付けられた状態としている。

図１に示すように、湿り度計測装置１００は、湿り蒸気の流量を測定する流量計測部１０１と、配管３０内の圧力を計測する圧力計測部１０２と、これら流量計測部１０１及び圧力計測部１０２による計測結果に基づいて湿り蒸気の湿り度を算出する算出部１０３とを備えている。

湿り度計測装置１００は、測定対象となる湿り蒸気が供給される配管３０に設けられることで該配管３０内の湿り蒸気の湿り度を算出することができる。配管３０は、蒸気源１０において生成した蒸気を熱需要部９０（外部装置）に供給するためのものである。

蒸気源１０は例えばボイラであり、熱需要部９０は例えば各種生産装置や空調装置などである。配管３０は不図示の保熱手段により保熱されていてもよい。保熱手段としては、配管の外面を覆う保温材や、配管を加熱する加熱装置などを用いることができる。

流量計測部１０１は、オリフィス流量計１１０と渦流量計１１１とを有し、これら流量計１１０、１１１が配管３０内を流れる湿り蒸気に対して直列に配置されるようになっている。具体的にオリフィス流量計１１０は、渦流量計１１１に対して上流側（蒸気源１０側）に配置される。

上記圧力計測部１０２は、例えば圧力センサーから構成されており、配管３０内におけるオリフィス流量計１１０直前の湿り蒸気流の圧力を測定するようにしている。これにより、圧力計測部１０２は圧損が生じる前の湿り蒸気流の圧力を計測することが可能となっている。

オリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１は、それぞれ円管状の管体１１０ａ，１１１ａを有し、各々の管体１１０ａ，１１１ａの軸方向と蒸気の流通方向とがほぼ平行になるように配管３０内に設置される。

オリフィス流量計１１０は中央に穴の開いたオリフィスプレートを用い、プレートの前後の圧力差を利用することで管体１１０ａ（配管３０）内を流通する湿り蒸気流の流量を計測することができる。そして、蒸気の流速に管体１１０ａの断面積を掛けることで管体１１０ａ内を流通する湿り蒸気流の流量を算出できる。

一方、渦流量計１１１は、渦発生体の作用により下流側に発生させた周期的な渦（カルマン渦）をセンサーで検出し、渦周波数に基づいて管体１１１ａ（配管３０）内を流通する湿り蒸気流の流量を計測することができる。そして、湿り蒸気流の流速に管体１１１ａの断面積を掛けることで管体１１１ａ内を流通する湿り蒸気流の流量を算出できる。

ところで、湿り度依存性の無い渦流量計１１１を用いて湿り蒸気流の流量を計測する場合には、湿り度に依存する他の状態量を用いて補正することで計測値の精度を向上させることが可能である。

湿り蒸気流におけるオリフィス流量計１１０の補正後の流量は、下記式（１）で示される。式（１）においてＱ_ｃｏｒとは正確な湿り蒸気流量を示し、Ｑ_ｏｒｉとはオリフィス流量計１１０で測定した実際の流量であり、Ｆ_ｏｒｉとは補正係数である。

オリフィス流量計１１０の補正係数は、下記式（２）で示すことができる。ここで、式（２）において、ｃは気液が乱流の場合は２０となる。また、式（２）中のＸ_ＬＭは下記式（３）で示される。式（３）を見ると、ｍは質量流量であり、ρは密度であり、μは粘性係数であり、添字ｌは水の状態量であり、添字ｇは蒸気の状態量である。

一方、湿り蒸気流における渦流量計１１１の補正後の流量は式（４）で示される。ここで、Ｆ_ｖｏｒは、渦流量計１１１の補正係数であり、下式（５）で示される。式（５）のρ_ｗｅｔとは湿り蒸気の密度であり、ρとは飽和蒸気密度である。また、ρ_ｗｅｔは下式（６）により規定される。式（６）中のβは湿り度であり、ρ_ｇは蒸気密度であり、ρ_ｌは水の密度である。すなわち、ρ_ｗｅｔの項は、湿り度βの関数として規定されたものとなる。

上述の式に示されるように、オリフィス流量計１１０の補正係数Ｆ_ｏｒｉ及び渦流量計１１１の補正係数Ｆ_ｖｏｒは湿り度に依存したものとなっている。

図２はオリフィス流量計１１０の補正係数Ｆ_ｏｒｉと湿り度との関係を示すグラフであり、図３は渦流量計１１１の補正係数Ｆ_ｖｏｒと湿り度との関係を示すグラフである。なお、図２、３における横軸は湿り度（単位；％）に対応し、縦軸は補正係数に対応するものであり、各々のグラフは蒸気の圧力に応じた湿り度と補正係数との関係を示している。

図２に示されるようにオリフィス流量計１１０の補正係数Ｆ_ｏｒｉは、蒸気圧力を０．１ＭＰａ〜７．０ＭＰａの範囲で異ならせた場合に湿り度と補正係数との関係が大きく変動することが確認できる。すなわち、オリフィス流量計１１０の補正係数Ｆ_ｏｒｉは、蒸気圧力によって大きく変動するといえる。なお、図２においては、蒸気圧力を０．５ＭＰａに固定し、補正係数Ｆ_ｏｒｉの値をパラメータとして振った場合に算出された湿り度の実験データも示している（Experiments参照）。

一方、図３に示されるように渦流量計１１１の補正係数Ｆ_ｖｏｒは蒸気圧力を０．１ＭＰａ〜７．０ＭＰａの範囲で異ならせた場合であっても湿り度と補正係数との関係が変動しないことが確認できる。すなわち、渦流量計１１１の補正係数Ｆ_ｖｏｒは、湿り度が同じとき、蒸気圧力によらず略一定であるといえる。なお、図３においては、蒸気圧力を０．５ＭＰａに固定し、補正係数Ｆ_ｖｏｒの値をパラメータとして振った場合に算出された湿り度の実験データも示している。（Experiments参照）。

算出部１０３は、例えばＣＰＵ等から構成されるものであり、流量計測部１０１及び圧力計測部１０２による計測結果に対して演算処理を行うことで配管３０に供給される湿り蒸気の湿り度を算出することが可能となっている。算出部１０３は、圧力計測部１０２の計測結果を参照することで配管３０内の蒸気の圧力が変動する場合であっても湿り蒸気の湿り度を良好に取得できる。

ここで、オリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１は、同一の配管３０内の湿り蒸気の流量を計測していることから補正係数による補正後の湿り蒸気流量は下記式（７）の関係が成立する。式（７）においてＱ_ｖｏｒとは渦流量計１１１で測定した実際の流量である。なお、式（７）においてＱ_ｕｌｓとは後述する超音波流量計２１１で測定した実際の流量である（第２実施形態参照）。

下記式（８）は、オリフィス流量計１１０による補正後の蒸気流量（Ｆ_ｏｒｉ×Ｑ_ｏｒｉ）及び渦流量計１１１による補正後の蒸気流量（Ｆ_ｖｏｒ×Ｑ_ｖｏｒ）との差を規定したものである。

また、下記式（９）は、式（８）の値をＱ_ｏｒｉで割ったもので規定される。式（９）に示されるρは飽和蒸気密度（式（５）参照）であり、圧力計測部１０２が計測した配管３０内の蒸気の圧力によって規定されるものである。

また、式（９）に示される（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）はオリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１における蒸気流量の実測値の比で規定されるものである。すなわち、式（９）においては、φ_ｇ及びρ_ｗｅｔの項が変数となる。ここで、φ_ｇで規定されるオリフィス流量計１１０の補正係数による項は、上記式（２）に基づいて算出することができる。またρ_ｗｅｔの項は上記式（６）に基づいて規定することができる。ρ_ｗｅｔは、上述したように湿り度βの関数であることから式（９）は湿り度βの関数となる。なお、湿り蒸気の密度ρ_ｗｅｔは、ρ_ｗｅｔを変数として作成した所定の式から求められる。

ここで、オリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１における補正後の蒸気流量は、上記式（７）の関係を満たすことから式（９）で示したｆ（ｘ）の真値は０になるものと考えられる。そこで、算出部１０３は式（９）においてｆ（ｘ）＝０とし、湿り度βを算出することができる。

このように算出部１０３は、蒸気圧力によって補正係数が変動する特性を有するオリフィス流量計１１０と、蒸気圧力によって補正係数が変動しない特性を有する渦流量計１１１とを用いることで、各々の流量計１１０，１１１によって計測した湿り蒸気の計測結果（流量）に基づいて配管３０内に供給される蒸気の湿り蒸気の湿り度を算出するようにしている。

従って、本実施形態に係る湿り度計測装置１００は、算出部１０３が流量計測部１０１及び圧力計測部１０２の計測結果に基づいて湿り蒸気における湿り度を良好に算出することが可能となっている。

具体的に流量計測部１０１は、オリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１の各々について配管３０内の湿り蒸気の流量を計測し、それぞれの計測値を算出部１０３へと送信する。また、圧力計測部１０２は、配管３０内の圧力の計測結果を算出部１０３へと送信する。

算出部１０３は、配管３０内を流れる湿り蒸気の圧力及び流量計測部１０１の各流量計１１０，１１１の計測値の比（流量比）を取得することで上述の式に基づく計算を行うことで湿り度を算出することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る湿り度計測装置１００によれば、流量計測部１０１のオリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１における蒸気圧力における依存性の違いという特性を利用することで従来計測が困難とされていた湿り蒸気の湿り度を計測できる。

また、本実施形態では、オリフィス流量計１１０直前に圧力計測部１０２を配置しているので、オリフィス流量計１１０によって圧損が生じる前の蒸気の圧力を精度良く計測できる。よって、算出部１０３は高精度で計測された圧力計測値を用いることで湿り度を精度良く算出することができる。

なお、上記第１実施形態では、オリフィス流量計１１０が渦流量計１１１に対して上流側に設置される場合を例に説明したが、渦流量計１１１をオリフィス流量計１１０の上流側に設置するようにしても良い。この場合においては、圧力計測部１０２は少なくともオリフィス流量計１１０の直前に設置されていればよく、図４に示すように渦流量計１１１の直前にも個別設置する構成であっても構わない。ここで、渦流量計１１１の直前に設置された圧力計測部１０２を第１圧力計測部１０２ａ、オリフィス流量計１１０の直前に設置された圧力計測部１０２を第２圧力計測部１０２ｂと称することにする。

図４に示す構成においては、算出部１０３は第１圧力計測部１０２ａによる蒸気の圧力計測値に基づいて渦流量計１１１の補正係数Ｆ_ｖｏｒを算出し、第２圧力計測部１０２ｂによる蒸気の圧力計測値に基づいてオリフィス流量計１１０の補正係数Ｆ_ｏｒｉを算出する。

この構成によれば、算出部１０３が各流量計１１０、１１１の直前における蒸気の圧力計測値に基づいてそれぞれの補正係数Ｆ_ｏｒｉ、Ｆ_ｖｏｒを算出するので、より高精度に湿り度を算出することができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の湿り度計測装置の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態と第１実施形態との違いは、湿り度計測装置が渦流量計の代わりに超音波流量計を備える点である。すなわち、本実施形態に係る湿り度計測装置は、流量計測部がオリフィス流量計と超音波流量計とから構成されている。なお、第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化するものとする。図５は第２実施形態に係る湿り度計測装置の構成を示す図である。

図５に示すように本実施形態に係る湿り度計測装置２００は、湿り蒸気の流量を測定する流量計測部２０１と、配管３０内の圧力を計測する圧力計測部１０２と、これら流量計測部２０１及び圧力計測部１０２による計測結果に基づいて湿り蒸気の湿り度を算出する算出部１０３とを備えている。

流量計測部２０１は、オリフィス流量計１１０と超音波流量計２１１とを有し、これら流量計１１０、２１１が配管３０内を流れる蒸気に対して直列に配置されるようになっている。具体的に超音波流量計２１１は、オリフィス流量計１１０に対して上流側（蒸気源１０側）に配置される。

本実施形態においては、圧力計測部１０２が配管３０内におけるオリフィス流量計１１０と超音波流量計２１１との間の蒸気の圧力を測定するように設置されている。超音波流量計２１１は蒸気の圧損が少ないことから、圧力計測部１０２は超音波流量計２１１の下流側においても蒸気の圧力を良好に計測することが可能とされている。

超音波流量計２１１は、上述のオリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１と同様に、円管状の管体２１１ａを有し、該管体２１１ａの軸方向と蒸気の流通方向とがほぼ平行になるように配管３０内に設置される。

超音波流量計２１１は、管体２１１ａ内において蒸気導入口から蒸気排出口側へ流れる蒸気（被計測流体）に対し、超音波送信部２２２及び受信部２２３間で超音波を送受信する。具体的に超音波流量計２１１は、管体２１１ａ内に超音波を斜めに送信し、蒸気の流れに沿った向きと蒸気の流れに逆らった向きとで超音波信号の伝搬時間に生じる差を検出し、該検出結果に基づいて蒸気の流速を算出し、蒸気の流速に管体２１１ａの断面積を掛けることで管体２１１ａ内を流通する蒸気の流量を算出できる。

ところで、超音波流量計２１１は、上述した渦流量計１１１と同様、流量の測定値が湿り度に依存して変化しないことから、湿り蒸気の流量を計測する場合には湿り度に依存する他の状態量を用いて補正することが可能である。

湿り蒸気流における超音波流量計２１１の補正後の流量は式（１０）で示される。ここで、Ｆ_ｕｌｓは、超音波流量計２１１の補正係数であり、下式（１１）で示される。式（１１）のρ_ｗｅｔとは湿り蒸気の密度であり、ρとは飽和蒸気密度である。また、ρ_ｗｅｔは上記式（６）により規定されるものであり、ρ_ｗｅｔの項は、湿り度βの関数として規定されたものとなる。すなわち、超音波流量計２１１の補正後の流量は、渦流量計１１１と同一の式で規定することができる。

以上のように、超音波流量計２１１の補正係数Ｆ_ｕｌｓは湿り度に依存したものとなっている。

図６は超音波流量計２１１の補正係数Ｆ_ｕｌｓと湿り度との関係を示すグラフである。なお、図６における横軸は湿り度（単位；％）に対応し、縦軸は補正係数に対応するものであり、このグラフは蒸気の圧力に応じた湿り度と補正係数との関係を示している。なお、図６においては、蒸気圧力を０．５ＭＰａに固定し、補正係数Ｆ_ｕｌｓの値をパラメータとして振った場合に算出された湿り度の実験データも示している（Experiments参照）。

図６に示されるように超音波流量計２１１の補正係数Ｆ_ｕｌｓは蒸気圧力を０．１ＭＰａ〜７．０ＭＰａの範囲で異ならせた場合であっても湿り度と補正係数との関係が変動しないことが確認できる。すなわち、超音波流量計２１１の補正係数Ｆ_ｕｌｓは、湿り度が同じとき、蒸気圧力によらず略一定であるといえる。

本実施形態では、オリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１が同一の配管３０内の湿り蒸気の流量を計測しており、補正係数による補正後の湿り蒸気流量は上記式（７）の関係が成立する。上記式（７）においてＱ_ｕｌｓとは超音波流量計２１１で測定した実際の流量である。

下記式（１２）は、オリフィス流量計１１０による補正後の蒸気流量（Ｆ_ｏｒｉ×Ｑ_ｏｒｉ）及び超音波流量計２１１による補正後の蒸気流量（Ｆ_ｕｌｓ×Ｑ_ｕｌｓ）との差を規定したものである。

また、下記式（１３）は、式（１２）の値をＱ_ｏｒｉで割ったもので規定される。式（１３）に示されるρは蒸気の密度（式（１１）参照）であり、圧力計測部１０２が計測した配管３０内の蒸気の圧力によって規定されるものである。また、式（１３）に示される（Ｑ_ｕｌｓ／Ｑ_ｏｒｉ）はオリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１における蒸気流量の実測値の比で規定されるものである。すなわち、式（１３）においては、φ_ｇ及びρ_ｗｅｔの項が変数となる。ここで、φ_ｇで規定されるオリフィス流量計１１０の補正係数による項は、第１実施形態と同様、上記式（２）に基づいて算出することができる。またρ_ｗｅｔの項は、第１実施形態と同様、上記式（６）に基づいて規定することができ、ρ_ｗｅｔは上述したように湿り度βの関数であることから式（１３）は湿り度βの関数となる。

ここで、オリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１における補正後の蒸気流量は、上記式（７）の関係を満たすことから式（１３）で示したｆ（ｘ）の真値は０になるものと考えられる。そこで、算出部１０３は式（１３）においてｆ（ｘ）＝０とし、湿り度βを算出することができる。

このように算出部１０３は、蒸気圧力によって補正係数が変動する特性を有するオリフィス流量計１１０と、蒸気圧力によって補正係数が変動しない特性を有する超音波流量計２１１とを用いることで、各々の流量計１１０，２１１によって計測した湿り蒸気の計測結果（流量）に基づいて配管３０内に供給される湿り蒸気の湿り度を算出するようにしている。

従って、本実施形態に係る湿り度計測装置２００は、算出部１０３が流量計測部２０１及び圧力計測部１０２の計測結果に基づいて湿り蒸気における湿り度を良好に算出することが可能となっている。

具体的に流量計測部２０１は、オリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１の各々について配管３０内の湿り蒸気の流量を計測し、それぞれの計測値を算出部１０３へと送信する。また、圧力計測部１０２は、配管３０内の圧力の計測結果を算出部１０３へと送信する。

算出部１０３は、配管３０内を流れる湿り蒸気の圧力及び流量計測部２０１の各流量計１１０，２１１の計測値の比（流量比）を取得することで上述の式に基づく計算を行うことで湿り度を算出することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る湿り度計測装置２００においても、流量計測部２０１のオリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１における蒸気圧力における依存性の違いといった特性を利用することで従来計測が困難とされていた湿り蒸気の湿り度を計測することができる。

なお、上記第２実施形態では、超音波流量計２１１がオリフィス流量計１１０に対して上流側に設置される場合を例に説明したが、オリフィス流量計１１０を超音波流量計２１１の上流側に設置するようにしても良い。この場合においては、圧力計測部１０２はオリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１の直前に設置するのが望ましい。これによれば、オリフィス流量計１１０を通過した蒸気に圧損が生じた場合であっても、超音波流量計２１１の直前に設けられた圧力計測部１０２によって蒸気の圧力を良好に計測することができる。よって、オリフィス流量計１１０及び超音波流量計２１１の流量比が精度良く計測されることで湿り度を良好に算出できる。

また、例えば、上述の第１実施形態においては、算出部１０３が圧力計測部１０２による配管３０内の圧力計測値と、流量計測部１０１の各流量計１１０、１１１の流量計測値とを上述の数式に当てはめて計算することで配管３０内を流れる湿り蒸気の湿り度を算出する場合を例としたが、本発明はこれに限定されない。

算出部１０３は、流量計測部１０１の各流量計１１０、１１１の流量計測値と、予め実験などにより取得したグラフとを用いることで配管３０内を流れる湿り蒸気の湿り度を算出することもできる。

図７は、湿り蒸気の圧力毎に、オリフィス流量計１１０及び渦流量計１１１における流量比（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）と湿り度との関係を規定したものである。図７に示されるグラフは、圧力及び湿り度をパラメータとした湿り蒸気を配管３０内に供給し、この湿り蒸気の流量を流量計測部１０１の各流量計１１０，１１１で計測し、各々の計測値の比を算出してプロットしたものである。
このグラフにおける横軸は上記流量比（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）に対応するものであり、縦軸は湿り度に対応するものである。

図７に示すグラフを見ると、湿り蒸気の圧力が０．５ＭＰａ程度以下であれば、流量比（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）を取得することで湿り度の値を一義的に算出することができることがわかる。

また、湿り蒸気の圧力が０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度（具体的には０．７ＭＰａ及び１．０ＭＰａ）の場合、流量比（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）の値が僅かに変化するだけで湿り度が大きく変化することがわかる。また、流量比の値によっては湿り度の値が２つ得られることがわかる。したがって、湿り蒸気の圧力が０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度の場合、上記流量比として高い精度のものを取得すべく、流量計１１０，１１１として計測精度の高いものを用いるのが望ましい。また、このように湿り度の値が複数得られた場合であっても、例えば算出部１０３が測定する湿り蒸気の湿り度として想定される閾値を記憶しておき、測定値と閾値とを比較することで最適な湿り度を選択することができる。

また、湿り蒸気の圧力が１．０ＭＰａ程度以上であれば、流量比（Ｑ_ｖｏｒ／Ｑ_ｏｒｉ）を取得することで湿り度の値を一義的に算出することができることがわかる。

以上のように算出部１０３は、流量計測部１０１における流量計測値（流量比）と、予め実験などにより取得したグラフとを用いて湿り度を算出する手法は、湿り蒸気の蒸気が０．５ＭＰａ程度以下或いは１．０ＭＰａ程度以上の場合に適用すると良好な測定結果を得ることが可能である。

なお、本説明では第１実施形態において算出部１０３が流量計測部１０１の各流量計１１０、１１１の流量計測値と、予め実験などにより取得したグラフとを用いることで配管３０内を流れる湿り蒸気の湿り度を算出する場合を例に挙げて説明した。
しかしながら、渦流量計１１１と超音波流量計２１１とは、流量の補正係数が蒸気圧力に依存しないといった共通の特性を有することから第２実施形態においても算出部１０３が流量計測部２０１の各流量計１１０、２１１の流量計測値と、予め実験などにより取得したグラフとを用いることで配管３０内を流れる湿り蒸気の湿り度を算出することができる。

１００，２００…湿り度計測装置、１０１，２０１…流量計測部、１０２，１０２ａ，１０２ｂ…圧力計測部、１０３…算出部、１１０…オリフィス流量計、１１１…渦流量計、２１１…超音波流量計

Claims

配管内を流通する湿り蒸気の流量を渦流量計又は超音波流量計の一方及びオリフィス流量計のみを用いて計測し、当該流量計測値を用いて前記配管内の湿り度を取得することを特徴とする湿り度の計測方法。
前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値の比に基づいて前記湿り度を取得することを特徴とする請求項１に記載の湿り度の計測方法。
前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値を、前記湿り蒸気の密度を用いて補正し、当該補正値に基づいて前記湿り度を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の湿り度の計測方法。
前記流量計測値に加え、前記配管内の圧力を計測した圧力計測値を用いて前記配管内の湿り度を取得することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の湿り度の計測方法。
熱需要部に蒸気を供給する配管に設けられ、前記配管内を流通する湿り蒸気の流量を計測する流量計測部と、
前記流量計測部の流量計測値を用いて前記配管内の湿り度を算出する算出部と、を備え、
前記流量計測部は、渦流量計又は超音波流量計の一方及びオリフィス流量計のみを有することを特徴とする湿り度計測装置。
前記算出部は、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値の比に基づいて前記湿り度を算出することを特徴とする請求項５に記載の湿り度計測装置。
前記算出部は、前記渦流量計又は前記超音波流量計の一方及び前記オリフィス流量計の各々における前記流量計測値を、前記湿り蒸気の密度を用いて補正し、当該補正値に基づいて前記湿り度を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の湿り度計測装置。
前記配管内の圧力を計測する圧力計測部を備え、
前記算出部は、前記流量計測部の前記流量計測値とともに前記圧力計測部の圧力計測値を用いて前記湿り度を算出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の湿り度計測装置。