JPH05133786A

JPH05133786A - 二相流流量計

Info

Publication number: JPH05133786A
Application number: JP21045191A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Matsumoto; 正松本; Iwao Kumagai; 岩雄熊谷; Shingo Harada; 伸吾原田; Tatsuya Ichihara; 達也市原
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Azbil Corp
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Azbil Corp
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-05-28
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2733717B2

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸気と水との混合した混合二相流体を安価な
構成で測定可能とする二相流流量計を提供する。【構成】二相流体の流れる特殊円錐形ベンチュリ管の
本管部に二相流体の流速を測定する超音波流速計２４、
その圧力を検出するダイアフラムシール圧力計２５、そ
の差圧を検出するダイアフラムシール差圧計２６を配置
し、二相流体の蒸気のみの質量流量と水のみの質量流量
との和の質量流量は差圧を流速で除算した値に補正項を
乗算して算出し、この算出値から蒸気のみの質量流量及
び水のみの質量流量をそれぞれ求めるようにしたもので
ある。この結果、従来の気水分離器が不要となって安価
に構成できるいるとともに、本管部で二相流体をそのま
ま連続測定できるため、測定された流体を捨てることな
くそのまま本来の用途に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
め、本発明は、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、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、二相流体の流速を測定する超音波流
速計とを備え、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。

【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。

【０００６】

【実施例】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
との合計であり、蒸気は乾燥飽和蒸気である。本発明の
二相流流量計の出力信号は３種類あって、その１つは乾
燥飽和蒸気と飽和水の合計流量（以下、蒸気と水の合計
流量と称す）、２つ目は乾燥飽和蒸気流量（以下、蒸気
流量）、３つ目は飽和水流量（以下、水流量）であり、
これらを連続して同時に出力する。従来は、蒸気と水の
混合二相流を測定する場合、二相流を気水分離器を使っ
て乾燥飽和蒸気と飽和水とに分離し、前者をオリフィス
流量計で測定し後者を開水路流量計で測定している。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、特に、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ことである。このため本発明では、
気水分離器を不要とし、混合二相流をそのままの状態で
本管において連続測定を行う二相流流量計を提供するも
ので、従来に比して安価になるとともに、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で
きる。この二相流流量計を気水分離器の上流側に配置
し、蒸気と水とのそれぞれの流量、及び、蒸気と水との
和の流量を測定し、次に気水分離器の下流側にあるオリ
フィス流量計及び開水路流量計を用い蒸気及び水を測定
した流量と比較すると、両流量計の差を知ることができ
る。具体的な測定例として、蒸気が全流量の４０重量パ
ーセント、水が６０重量パーセントの二相流体の場合、
差の最大値は蒸気流量が５％、水と蒸気の和の流量は１
０％である。

【０００７】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
発生させる特殊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。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、特殊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θ₂が２１°の入口円錐管５、絞り円筒
部６、円錐角θ₃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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００１２】

【数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は
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。

【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、ρ_wｖ²／２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。

【００１５】

【数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。

【００１７】

【数３】

【００１８】(2)，(3)式から

【００１９】

【数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、

【００２１】

【数５】

【００２２】

【数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ρ_w 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。

【００２４】

【数７】

【００２５】(6)，(7)式から、

【００２６】

【数８】

【００２７】ここで、定数項をＫ₁に置き換えると、

【００２８】

【数９】

【００２９】

【数１０】

【００３０】(10)式は、差圧ΔＰを入口円筒部４の流速
ｖ₁ 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ρ_D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ρ_w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。

【００３１】

【数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＝ρ_D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。

【００３３】

【数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。

【００３５】

【数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。

【００３７】

【数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。

【００３９】

【数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。

【００４１】

【数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
Ｐ₁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。

【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。

【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ρ_w
に対応する信号Ｅ１０を得ることに使用される。

【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。

【００４６】これは、(6) 式に示す湿り蒸気密度ρ_w に
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ρ_D 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。

【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。

【００４８】二相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１０，１１とし
て、入口円筒部４及び絞り円筒部６に、また、圧力検出
器１５用として入口円筒部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１０，１１及
び圧力検出器１５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１２，１３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。

【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１０，
１１及び圧力検出器１５の構造は、ダイアフラム面５２
の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
２６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
５１を廻し、止め弁４８を閉じダイアフラム面５２が負
圧になるときこれを防止する差圧検出器１０，１１及び
圧力検出器１５の保護用の安全装置５５が必要となる。

【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、ダイアフラム面５
２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
１０，１１及び圧力検出器１５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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】上記二相流流量計の側面図である。

【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。

【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。

【図５】上記二相流流量計の演算器の構成図である。

【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。

【符号の説明】

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３０２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４２１．５乗演算器４３補数発生器５５安全装置

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気と水との混合二相流体を特殊円錐形
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、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、前記二相流体の流速を測定する超音波流速
計とを備え、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。
【請求項２】請求項１記載の二相流流量計において、前記特殊円錐形ベンチュリ管の入口円筒部の長さは該入
口円筒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、前記入
口円筒部に続いて入口円錐部を備えると共に、該入口円
錐部に続く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、前記絞り円筒部に続いて
出口円錐管を備え、該出口円錐管の内径は前記入口円筒
部の穴径に等しく、かつ前記ダイアフラムシール差圧計
の高圧側ダイアフラム取付穴は前記入口円筒部の中央鉛
直上方に、前記ダイアフラムシール差圧計の低圧側ダイ
アフラム取付穴は前記絞り円筒部の中央鉛直上方に、前
記ダイアフラムシール圧力計のダイアフラム取付穴は前
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、前記超音波流速計のプローブ取付穴は前記入口円
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
してほぼ６０°となるように配置し超音波が前記断面の
中心を通過するようにしたことを特徴とする二相流流量
計。
【請求項３】請求項２記載の二相流流量計において、前記ダイアフラム差圧計及び前記ダイアフラム圧力計の
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。
【請求項４】請求項２記載の二相流流量計において、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。
【請求項５】請求項１記載の二相流流量計において、検出された前記二相流体の差圧，圧力及び流速から前記
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算出する演
算器を備えたことを特徴とする二相流流量計。
【請求項６】請求項５記載の二相流流量計において、前記蒸気のみの質量流量と水のみの質量流量との和の質
量流量は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蒸気の
みの質量流量及び水のみの質量流量を演算するようにし
たことを特徴とする二相流流量計。