JPH03194421A

JPH03194421A - ベンチュリ装置

Info

Publication number: JPH03194421A
Application number: JP2315689A
Authority: JP
Inventors: Kamel A Khuzai; カメル・アーマド・クザイエ; Rameschandra D Patel; ラメシュチャンドラ・ダヒヤブハイ・パーテル
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1991-08-26
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0833313B2; CH681256A5; US5063787A; ES2027121A6

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈発明の背景〉本発明は、パイプすなわち管を通過する流体の流量の測
定に関し、特に、該測定のためのベンチュリ装置の改良
に関する。

通常の、および原子力の蒸気原動所における蒸気流量お
よび水流量の測定は、蒸気原動所を構成する種々の蒸気
循環路内の種々の分岐点において必要な操作である。圧
力容器から発生された蒸気は、蒸気路を通じて取出され
、蒸気タービンに加えられる。蒸気タービンからの排気
は、復水され、給水として圧力容器に戻される。蒸気タ
ービンに至る複数の主蒸気路を通過する蒸気流量を測定
することのみならず、主蒸気路が開くというありそうち
ない事故において開閉弁が閉じるのに必要な時間の間に
圧力容器からの蒸気および水が漏れるのを制限するため
に主蒸気路内に絞りを設けることも望ましい。原子力蒸
気発生設備において、上記事故は、−次または二次管の
破損がドライウェルの内外のいずれかで配管系内で生じ
て、冷却材喪失速度が通常の給水補充速度より大きくな
る冷却材喪失事故（以下、ＬＯＣＡという）として知ら
れている。流量測定および絞りの両方を同一装置を利用
して達成することができれば、機構的および経済的に有
利である。

流体流れを通す閉路内に狭さく部が設けられた場合には
、速度が狭さく点で増大し、したがって運動エネルギが
増大する。ベルヌーイの定理により与えられるように、
エネルギ勘定から、相応した圧力の低下がなければなら
ない。狭さく部の吐出し量は、この圧力低下、狭さく部
の流れ有効面積、流体密度および流量係数を知ることに
より算出することができる。流量係数は、理論流量に対
する実測流量の比として定義され、流れの収縮および摩
擦効果を考慮している。標準的バーシェル（Ｈｅ「５ｃ
ｈｅｌ）型ベンチュリ計は、円錐部を介して両端が管に
連結された短い直線管から成る。直線部および円錐部は
、最良の結果を得るために滑らかな曲面で接続されるべ
きである。当業者に公知の種々の実験式から、ベンチュ
リ計を通過する流体の流量は、ベンチュリ計ののど部内
の圧力タップと、好ましくはベンチュリ計の上流の流体
路内に配置された流体路圧力タップとに接続された較正
差圧計により測定することができる。

米国特許第３，８５９，８５３号に記載されたベンチュ
リ装置は、該ベンチュリが垂直配管内に設置されたとき
、蒸気流量の良好かつ正確な測定を得るために使用する
ことができる。この同じ装置は、蒸気原動所に配置され
た原子炉圧力容器に流入する再循環水流量および給水流
量を測定するために使用することもできる。しかし、管
の内面へのベンチュリ下流部の周溶接は、該周溶接の通
常運転時のみならずＬＯＣＡ時の圧力保全性を確証する
ための面倒な分析を必要とする。上記のようなベンチュ
リ装置に伴う他の問題は、蒸気原動所が原子燃料を使用
するとき、−次圧力保持部品（すなわち、主蒸気管およ
び再循環管）に溶接された部分の供用中検査（以下、Ｉ
ＳＩという）規定である。この内部溶接は、管の外部か
ら検査できないので、規定と一致させるために詳しい分
析を行う必要がある。また、この内部溶接は、技術的に
は、ＡＳＭＥ−ＩＩＩ規格の定義、第１１章による完全
溶造み溶接ではない。米国特許第３，８８９．５３７号
に開示されているベンチュリ装置ではこれらの問題のい
くつかも解決しようとしているが、未だ完全に満足なも
のではない。

〈発明の要約〉本発明は、ベンチュリを有する管を通過する流体の流量
を測定するのに使用され、従来の構造に伴う欠点が改良
されたベンチュリ装置に関する。

新規のベンチュリ装置は、上流部および下流部の２つの
部分に分けられた直径りの管を含む。これらの管部分の
それぞれには、圧力タップが設けられている。直径りの
環体を含むベンチュリは、体の流体送給ユニットを形成
するように上記管部分に溶接された端面を有する。曲線
送給入口部が上記環体と一体形成されている。のど部が
上記曲線送給入口部と一体形成されており、のど部は可
撓性ラインによって下流側管部分の圧力タップに接続さ
れた圧力取出し口を有する。最後に、発散デフユーザ部
が上記のど部と一体形成されている。

上記発散デフユーザ部は上記管部分と接触していない。

上記管部分の圧力タップは、ベンチュリ装置を通過する
流体（例えば、蒸気および水）の流量を測定するために
較正式差圧発信器に接続されている。

ベンチュリ装置が垂直配管内に配置される場合の好適な
実施態様によれば、上記のど部は、可撓性内部チューブ
によって下流側管部分の２個の圧力タップに接続された
１対の対向圧力取出し口を含む。各圧力タップは、対応
するのど部圧力取出し口から約１２０°離れて配置され
ることが望ましい。この構造により、復水した蒸気が上
記主蒸気管に戻ることができ、水または他の液体の流れ
を測定しようとするいずれの配管にも使用することがで
きる。

上記ベンチュリ装置が水平配管内に設置された場合の好
適な実施態様は、上記のど部に水平に配置された１対の
圧力取出し口を含み、該１対の圧力取出し口は可撓性内
部チューブによって下流側管部分の上側に配置された１
対の圧力タップにそれぞれ接続されている。各圧力タッ
プは、対応する圧力取出し口から約９０°離れて配置す
ることが望ましい。この実施態様は、蒸気流量測定にお
いて総合精度不良の原因となる可撓性チューブ内での復
水された蒸気の捕捉を防止するように構成されている。

水平配管の場合のこの可撓性チューブの構成により、復
水された蒸気は主蒸気管内に戻ることができる。この可
撓性チューブの構成は、水または他の液体を通す配管に
も使用することができる。

本発明の利点として、ＡＳＭＥ、第１１章に規定されて
いるようなＩＳＩとして利用できる管溶接の使用がある
。他の利点は、本発明のベンチュリ装置への接近が容易
なことである。他の利点は、ベンチュリ装置を構成する
のにステンレス鋼材を使用できることであり、これによ
り、圧力回復値に対して負の効果を有する浸食もしくは
腐食現象を防止できる。これらの利点および他の利点は
、本明細書の開示に基づけば、当業者には容易に明らか
であろう。

〈発明の詳細な説明〉本発明を構成する３個の基本的要素は、上側もしくは上
流側管部分１０、下側もしくは下流側管部分１２、およ
びベンチュリ１４（第２図参照）である。上流側管部分
１０は圧力タップ１６を有し、下流側管部分１２は圧力
タップ１８を有する。

当業者であれば理解されるように、ラインを介して圧力
タップ１６および１８は、ベンチュリ装置を通過する流
体の流量を直接測定するために較正することができる差
圧発信器１７に接続することができる。第１図〜第３図
に示された実施例によれば、上流側管部分１０は別の圧
力タップ２０を有し、また下流側管部分１２も別の圧力
タップ２２を有する。このように、各管部分は、差圧発
信器１７に接続するため１対の圧力タップを有する。

上流側および下流側管部分１０および１２は、全体が管
の外部から見え、かつ容易に目視できる溶接継手２４お
よび２６により接合されている。また、ベンチュリ装置
を構成する全ての部品を接合するために２個の外部溶接
のみを使用することは、完全溶造み溶接がＡＳＭＥ−Ｄ
Ｉ規格の定義により定義されている通りに使用されてい
ることを意味する。

特に、蒸気流量測定のために垂直配管に使用されるよう
に特に構成された実施例を示す第２図および第３図を参
照すれば判るように、上流側および下流側管部分１０お
よび１２は直径りを有し、また、ベンチュリ１４の一部
である環体２８も同じ直径りを有する。この寸法９同一
により、例えば、第２図を参照すれば理解できるように
、３個の部品の結合が可能となる。管壁厚さがｔセンチ
メータの場合、環体２８の幅は２ｔ＋５センチメータで
あることが望ましい。曲線送給入口部３０が環体２８と
一体形成されている。のど部３２が曲線送給入口部３０
と一体形成されており、のど部は流れが通過するベンチ
ュリ１４の最狭部直径の部分を構成する。こののど部で
流れの圧力が最低となり、のど部に圧力取出し口３４お
よび３６（第３図参照）が配置される。圧力取出し口３
４および３６は、ライン３８および４０により圧力タッ
プ１８および２２にそれぞれ接続されている。

ライン３８および４０は、可撓性であり、ステンレス鋼
材から製作されている。圧力タップ１８は圧力取出し口
３６から約１２０°離れて配置され、同様に圧力タップ
２２は圧力取出し口３４から約１２０°離れて配置され
ている。図示された構造は、蒸気流量測定における総合
精度不良の原因となるような復水された蒸気が可撓性ラ
イン内に捕捉されることを防止するように構成されてい
る。

可撓性ラインすなわち可撓性チューブにより、ベンチュ
リ装置が垂直に設置されていて、圧力タップ１８および
２２の位置が圧力取出し口３６および３４よりも１．　
２７ｃｍ　（０，５インチ）以上高い場合、復水された
蒸気は主蒸気管内へ戻ることができる。ところで、第２
図および第３図に示された装置は、液体（例えば、水）
の流れを測定する場合にも使用することができる。

最後に、発散デフユーザ部４２がのど部３２と一体形成
されている。曲線送給入口部３０、のど部３２および発
散デフユーザ部４２の全ては、下流側管部分１２の内面
から空間的に離れた関係にある。この構造は、上流側お
よび下流側管部分１０および１２を有するベンチュリ１
４の設置の健全性を確保するために溶接継手２４および
２６のみ検査すれば良いことを意味する。ベンチュリ１
４の長さおよび下流側管部分１２の内面からの離間距離
は、直径Ｄ１被測定流体の種類および流量、ならびに当
業者に周知の他の要因による。

第４図および第５図には、他の実施例にかかる構造が示
されており、特に、蒸気または他の圧縮性流体が水平配
管に通される場合に使用するのに適するように構成され
ている。第４図に示された構造と第２図に示された構造
との唯一の違い（よ、下流側管部分１２の上部に圧力タ
ップ４３および４５が配置されていることである。のど
部３２は水平方向に対向して配置された１対の圧力取出
し口４４および４６を含む。圧力取出し口４４は、可撓
性ライン４８により圧力タップ４３に接続され、圧力取
出し口４６は可撓性ライン５０により圧力タップ４５に
接続されている。圧力タップおよび圧力取出し口は約９
０°離れていることが分る。この可撓性ラインすなわち
可撓性チューブにより、ベンチュリ装置が水平に設置さ
れた場合、復水された蒸気が主蒸気管に戻ることができ
る。

これにより、蒸気が圧力ライン内で復水されることによ
って生じる蒸気量測定の総合精度不良が回避される。水
もしくは他の液体を測定する場合には、第４図および第
５図に示された実施例は、いずれの向きでも使用するこ
とができる。

ベンチュリ装置を原子カプラントに用いた場合、熱出力
は主に、原子炉に入る給水を蒸気に変えるのに必要なエ
ネルギ量を決定することによりプロセス・コンピュータ
で計算される。原子炉容器に入る給水量は原子炉出力を
決定するための入力における最も重要な因子であり、入
力の９９％を占める。経験により流量計の精度に悪影響
を及ぼすような数種の劣化がある。このような劣化とし
ては、例えば、流量計の重要な表面の粗さの増大、計器
用配管の詰まり、酸化鉄生成物およびクラッド（ｃ「ｕ
ｄ）生成物の堆積、流量計の重要な表面の点食がある。

流量計の内部表面の劣化を調べるために通常、定期的な
定性的および定量的検査が必要である。本発明によるベ
ンチュリ装置の定期的な検査をしやすくするために、（
第２−５図に対応する）第６−９図に示すようにフラン
ジ付きの構成とする。第６および７図では、環体２８の
上流側に開口付きのフランジ５１が設けられ、このフラ
ンジは圧力タップ１６および２０を保持する。

環体２８より下流の側にも開口付きのフランジ５２が設
けられる。第８および９図に示す水平設置のベンチュリ
装置でも、開口付きフランジ５１および５２が設けられ
る。このベンチュリ装置はその上流側および下流側の同
様なフランジ付き配管部分にボルト止めすることにより
、定期的な検査のために比較的簡単に取り外すことが出
来る。ベンチュリ装置の検査および修理（必要な場合）
の後、このフランジ付きとした装置は配管中に再び設置
して使用状態に戻すことが出来る。

構成材料に関しては、腐食および浸食効果が予見される
ときは、ベンチュリ１４、ならびに上流側および下流側
管部分１０および１２は、金属、特にステレス鋼または
類似の材料から製作するのが有利である。溶接継手が、
ベンチュリ装置の用途によって非類似または類似の金属
から製作することができることは、本発明にかかるベン
チュリ装置の構成にとって利点である。ベンチュリ１４
内の管部分の構成材料についても同様である。上述した
通り、圧力測定のための可撓性内部チューブはステンレ
ス鋼材から製作するのが好ましい。

また、本明細書に例示し説明した種々の部品は、当業者
の通常の知識により変更することができ、このような変
更が本明細書に記載された本発明の範囲内で実体的に代
わらないことを条件として、確実に本発明の範囲に含ま
れることが判るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ベンチュリ装置の斜視図であり、溶接されて
一体ユニットとなった２個の管部分とベンチュリとを示
す。第２図は、第１図における２−２線に沿った断面図
である。第３図は、第２図における３−３線に沿った断
面図である。第４図は、第２図の断面図と同様の断面図
であって、他の実施例を示す。第５図は、第４図におけ
る５５線に沿った断面図である。第６図は、管部分をフ
ランジ付きとした第２図と同様な断面図である。第７図は第６図の７−７線に沿った断面図である。第８図は管部分をフランジ付きとした第４図と同様な断
面図である。第９図は第８図の８−８線に沿った断面図
である。［主な符号の説明］１０：上流側管部分、１２：下流側管部分、１４：ベンチュリ、１６゜ツブ、３４゜２４゜８０２２３８゜１８．２０．２２，４３．４５：圧カタ３６．４４．４
６：圧力取出し口、２６：溶接継手、：環体、：曲線送給入ロ部、：のど部、：発散デフユーザ部、４０．４４，４６：可撓性ライン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上流側および下流側の２つの管部分に分けられ、
上流側圧力タップおよび下流側圧力タップを有する直径
Ｄの管と、一体の流体送給ユニットを形成するように両端面が上記
上流側および下流側管部分に溶接された直径Ｄの環体、
上記環体と一体形成された曲線送給入口部、上記曲線送
給入口部と一体形成され、かつラインによって上記下流
側圧力タップに接続された圧力取出し口が設けられてい
るのど部、および上記のど部と一体形成された発散デフ
ューザ部を有するベンチユリと、を含むことを特徴とする、ベンチユリを支持する管を通
過して流れる流体の流量測定に使用されるベンチユリ装
置。
（２）上記各管部分が管、壁厚さｔセンチメータを有し
、上記環体が約（２ｔ＋５）センチメータの幅を有する
請求項１記載のベンチユリ装置。
（３）構成材料がステンレス鋼である請求項１記載のベ
ンチユリ装置。
（４）上記上流側管部分が１対の圧力タップを有し、上
記下流側管部分が１対の圧力タップを有し、上記のど部
が１対の圧力取出し口を含んでいる請求項１記載のベン
チユリ装置。
（５）上記上流側管部分の上記１対の圧力タップおよび
上記下流側管部分の上記１対の圧力タップが、それぞれ
の管部分の周りで対向して配置され、上記各圧力取出し
口が、該圧力取出し口に接続された上記下流側管部分の
対応する圧力タップから約１２０°離れて配置されてい
る請求項４記載のベンチユリ装置。
（６）上記上流側管部分の圧力タップが上記上流側管部
分の周りで対向して配置され、上記下流側管部分の圧力
タップが同一側に配置され、上記各圧力取出し口が、該
圧力取出し口に接続された上記下流側管部分の対応する
圧力タップから約９０°離れて配置されている請求項４
記載のベンチユリ装置。
（７）ベンチユリ装置が垂直向きに配置されている請求
項４記載のベンチユリ装置。
（８）上記下流側管部分の１対の圧力タップの位置が対
応するそれぞれの上記圧力取出し口よりも１．２７ｃｍ
以上高い所にある請求項７記載のベンチユリ装置。
（９）ベンチユリ装置が水平向きに配置されている請求
項６記載のベンチユリ装置。
（１０）上記下流側圧力タップに接続する上記ラインが
可撓性であり、上記のど部が上記管と接触していない請
求項１記載のベンチユリ装置。
（１１）上記管部分の各々がフランジ付きである請求項
１記載のベンチユリ装置。
（１２）直径Ｄを有し、上流側および下流側の２つの管
部分に分けられ、上流側圧力タップおよび下流側圧力タ
ップを有する管と、一体の流体送給ユニットを形成する
ように両端面が上記上流側および下流側管部分に溶接さ
れた直径Ｄの環体、上記環体と一体形成された曲線送給
入口部、上記曲線送給入口部に一体形成され、かつライ
ンによって上記下流側圧力タップに接続された圧力取出
し口を含むのど部、および上記のど部に一体形成された
発散デフューザ部を有するベンチユリとよりなるベンチ
ユリ装置を用意し、上記上流側圧力タップと上記下流側圧力タップとの間で
検出して、前記管を通過する流体流量に対して較正した
圧力差を測定する工程とを含む、管を通過する流体の流
量を測定する方法。
（１３）上記各管部分が管壁厚さｔセンチメータを有し
、上記環体が約（２ｔ＋５）センチメータの幅を有する
請求項１２記載の方法。
（１４）上記管部分および上記ベンチユリがステンレス
鋼から製作されている請求項１２記載の方法。
（１５）上記上流側管部分が１対の圧力タップを有し、
上記下流側管部分が１対の圧力タップを有し、上記のど
部が１対の圧力取出し口を含んでいる請求項１２記載の
方法。
（１６）上記上流側管部分の上記１対の圧力タップおよ
び上記下流側管部分の上記１対の圧力タップが、それぞ
れ管部分の周りで対向して配置され、上記各圧力取出し
口が、該圧力取出し口に接続された対応する下流側管部
分の圧力タップから約１２０°離れて配置されている請
求項１５記載の方法。
（１７）上記上流側管部分の圧力タップが、上記上流側
管部分の周りで対向して配置され、上記下流側管部分の
圧力タップが上記下流側管部分の同じ側に配置され、上
記各圧力取出し口が、それに接続された対応する下流側
管部分の圧力タップから約９０°離れて配置されている
請求項１５記載の方法。
（１８）上記ベンチユリ装置が垂直向きに配置されてい
る請求項１６記載の方法。
（１９）上記下流側管部分の１対の圧力タップの位置が
対応するそれぞれの圧力取出し口よりも１．２７ｃｍ以
上高い所にある請求項１８記載の方法。
（２０）ベンチユリ装置が水平向きに配置されている請
求項１７記載の方法。
（２１）上記下流側圧力タップに接続する上記ラインが
可撓性であり、上記のど部が上記管と接触していない請
求項１２記載の方法。
（２２）上記管部分の各々がフランジ付きである請求項
１２記載の方法。