JP6547059B2 - 水蒸気の影響に関する天然ガス流量計算の補正 - Google Patents
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Description
工業プロセス中のプロセス変量を計測するためにはプロセス変量トランスミッタが使用される。プロセス変量トランスミッタの一つのタイプは、プロセス流体の流量に相関させることができる、プロセス流体の流れによって生じる差圧を計測する。「乾性ガス」(水又は水蒸気が存在しないガス)を計測するために使用する場合、標準的な計測技術を実施することができる。しかし、「湿性ガス」の流量を計測する場合、水蒸気含量を考慮に入れないことにより、計測値に誤差が取り込まれる。本明細書の中で使用される「湿性ガス」とは、水を液相ではなく気相としてのみ含有するガスをいう。水蒸気は飽和蒸気状態で存在する。水蒸気は、ガスの個々の成分の流量の測定のときなど、ガス組成物のプロセス変量の計測値に誤差を招き入れる。たとえば、水蒸気が存在すると、大部分の場合、生のままの流量値は、実際よりも大きいガス流量を示す。しかし、ガス混合物中に存在する水蒸気の量の仮定に基づいて流量及び総流量を正確に調節する簡単な方法は存在しない。
式中、
N1=単位変換係数であり、
Cd=オリフィス流量係数であり、
E=近寄り速度係数
であり、
d=オリフィス径であり、
Y1=ガス膨張係数であり、
DP=差圧であり、
Pf=流動状態における絶対静止流体圧であり、
Tf=流動状態における絶対流体温度であり、
Mrwv=水蒸気を含むガス混合物の分子量であり、圧力(Pf)及び温度(Tf)の関数であり、
R=ガス定数であり、
Zf_wv=水蒸気を含むガス混合物の流動圧縮係数であり、圧力(Pf)及び温度(Tf)の関数である。
式中、
N2=単位変換係数であり、
Cd=オリフィス流量係数であり、
E=近寄り速度係数
であり、
d=オリフィス径であり、
Y1=ガス膨張係数であり、
DP=差圧であり、
Pf=流動状態における絶対静止流体圧であり、
Tf=流動状態における絶対流体温度であり、
Mrwv=水蒸気を含むガス混合物の分子量であり、
Mrair=空気の分子量(定数)であり、
Zf_wv=水蒸気を含むガス混合物の圧縮係数であり、
Zb_air=空気の基準圧縮係数(定数)であり、
Zb_wv=水蒸気を含むガス混合物の基準圧縮係数である。
1.Pf及びTfの値に基づき、水蒸気のモル分率xH2Oを計算する。
2.式4にしたがって各成分のモル分率を調節する。
3.次いで、式5を使用して混合物の分子量を計算する。
4.
を使用して各成分の質量分率を計算する。
5.Qm_i=Qm×MFi 式8
を使用して所望の成分の質量流量を計算する。
1.VFi=xi-corr 式9
を使用して、i番目の成分の体積分率を各成分の質量分率として計算する。
2.QV_i=VFi×QV 式10
として、所与の成分の体積流量を計算する。
3.QV_iを標準立方フィート/単位時間の単位からlbm/単位時間の単位に変換するために、成分の基準密度を掛ける。正しい方法は、圧力及び温度ごとに異なる基準圧縮係数を要する実在ガスの法則を使用する。これは、望むならば、曲線あてはめ近似によって計算することができる。そして、i番目の成分の質量流量を以下のように計算する。
4.基準圧縮係数が利用可能でないならば、質量流量は、常に負の偏り誤差を生じさせる実在ガスの法則を使用して推定することができる。この計算のための式は以下である。
Claims (19)
- ガスの圧力を感知するように構成された圧力センサ;
前記ガスの流量と相関する差圧を感知するように構成された差圧センサ;
前記ガスの温度を感知するように構成された温度センサ;
計測された圧力、差圧及び温度に基づいて前記ガス中の飽和水蒸気に関して補償された前記ガスの流量計測と、計測された圧力、差圧および温度に基づいて前記ガス中の飽和水蒸気に関して補償されていないガスの流量計測とを、提供するように構成された計測回路;及び
前記ガスの前記補償された流量の流量計測を提供することによって、飽和水蒸気に関して補償されていないガスの流量の計測値を監視および修正するための監視システム
を含む、飽和水蒸気を含有するガスの流量を計測し、計測値を修正するためのシステム。 - 前記圧力センサ、差圧センサ及び温度センサならびに計測回路がプロセス変量トランスミッタ中に実現されている、請求項1記載のシステム。
- 前記圧力センサ、差圧センサ及び温度センサがプロセス変量トランスミッタ中に実現され、前記計測回路が遠隔地で実現されている、請求項1記載のシステム。
- 前記計測回路がプロセス制御ループを介して前記プロセス変量トランスミッタと通信している、請求項3記載のシステム。
- 曲線あてはめ係数を記憶するメモリを含み、前記計測回路が、前記ガス中の水蒸気の濃度を測定するために、前記曲線あてはめ係数を前記メモリから検索する、請求項1記載のシステム。
- 直接的な計算を使用して前記ガス中の水蒸気の濃度が測定される、請求項1記載のシステム。
- 前記圧力センサ、温度及び計測回路がプロセス変量トランスミッタ中に実現され、システムがさらに、曲線あてはめ係数を前記プロセス変量トランスミッタのメモリ中に記憶することによって前記プロセス変量トランスミッタを設定するための装置を含む、請求項1記載のシステム。
- 前記ガスの流量に関するデータを記録するためのメモリを含む、請求項1記載のシステム。
- 記録されるデータが乾性ガス流量を含む、請求項8記載のシステム。
- 記録されるデータが乾性ガス修正流量を含む、請求項8記載のシステム。
- 前記計測回路が、前記ガス中の所望の成分のための修正係数を決定する、請求項1記載のシステム。
- 修正係数の記録されたデータを記憶するメモリを含む、請求項11記載のシステム。
- 修正係数が提供される前記ガスの所望の成分を選択するためのユーザ入力を含む、請求項10記載のシステム。
- 前記曲線あてはめ係数が多項式係数を含む、請求項5記載のシステム。
- 前記ガスの流れの中に配置された流量制限部を含み、前記差圧センサが、前記流量制限部をはさんで発生する圧力差を計測する、請求項1記載のシステム。
- 測定された流量に関する情報を表示するための表示装置を含む、請求項1記載のシステム。
- 前記計測回路が修正流量の出力指示を提供する、請求項1記載のシステム。
- 前記測定された流量が質量流量を含む、請求項1記載のシステム。
- 前記測定された流量が標準体積流量を含む、請求項1記載のシステム。
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