JPH0585025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、例えば蒸気のような気相と復水のよ
うな液相とが、層を成して流れている管体に於
て、上記気相及び液相の二相それぞれの流量を測
定する装置に関する。

＜従来の技術＞ 一般に、蒸気と復水とは同じ管体を流れるが、
これらの蒸気の流量及び復水の流量をそれぞれ測
定する必要に迫られることがある。この様な場
合、従来では第２図に示すように蒸気と復水とが
流れる配管の中途に蒸気専用の配管２と、復水専
用の配管３とを設け、蒸気は配管２に、復水は配
管３にそれぞれ流れるようにし、即ち、蒸気と復
水をそれぞれ単相流とし配管２に蒸気用の流量計
４を設け、配管３に復水用の流量計５を設け蒸気
と復水との流量を個別に測定していた。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、この様な技術では蒸気と復水とに専用
の配管２，３が必要であり、第２図に示していな
いが蒸気と復水を分離するためのセパレーター等
の装置が必要で、装置全体が大型になるという問
題があつた。

この発明は気相と液相とを分離することなくそ
れぞれの流量を測定することができる装置を提供
することを目的としたもので、特に渦式流量計を
用いて上記各相の流速を求め、これから気相と液
相の各流量を測定する渦式二相流測定装置を提供
することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記の課題を解決するために講じた本発明の技
術的手段は、気相と液相とが層を成して流れる管
体と、中空の筒状体で上部と下部に連通口が開口
され該管体に垂直に配置された渦発生体と、渦発
生体で発生した振動を検出する振動センサと、該
振動センサからの信号を気相による振動信号と液
相による振動信号に分離する手段と、分離された
夫々の信号から気相と液相の各流速を演算する手
段と、該渦発生体の中空上部に設けられ中空内の
液相の水位を検出する超音波センサと、該超音波
センサからの水位を表すデータと気相と液相の
夫々の流速を表すデータとから上記気相と液相の
各流量を演算する演算手段とからなるものであ
る。

＜作 用＞ 渦式流量計の概略は、流れの中に置かれた渦発
生体の下流側に規則的に発生するカルマン渦の発
生数（周波数ｆ）から流速ｕを求め、これに流体
の通過面積Ｓを乗じて流量Ｑを求めるようにした
ものである。これらの関係式を示すと以下のよう
になる。

ｆ＝st・（ｕ／ｄ） ……(1) Ｑ＝Ｓ・ｕ ……(2) ここで、stはストローハル数、ｕは流体の渦発
生体を通過する時の流速、ｄは渦発生体の幅（円
柱の場合は直径）である。

上記測定装置によれば、渦発生体により発生し
た気相と液相の合成渦周波数を気相と液相の各渦
周波数に分離し、上記(1)式によりそれぞれの流速
を演算する。また、液面の水位を超音波センサで
測定することにより、管体内を流れる気相、液相
の各通過断面積を求めることができる。このよう
にして求められた各相の流速と断面積とから各相
の流量を演算して求める。

＜実施例＞ 本発明の具体例を示す実施例を説明する。（第
１図参照） １０は管体でその内部には気相１２が流速ｕ１
で、液相１４が流速ｕ２でそれぞれ図の左から右
へ流れている。管体１０の内部中心に管体１０と
垂直に円筒形状の渦発生体１６を配置し、管体１
０の外側からボルト１８で固定する。管体１０内
部に位置する渦発生体１６の上部と下部に連通口
２０，２２を開口し、管体１０内の液体が渦発生
体１６の内部中空に流入するようにする。つま
り、管体１０内の液面と渦発生体１６の内部の水
位は常時同一になつている。部材番号２４は断熱
部材である。渦発生体１６の中空部の上端から超
音波センサ２６を取り付け、そして同じく渦発生
体１６の上部外面に振動センサ２８を取り付け
る。これらの部材をカバー３０で覆う。

管体１０内を流れる気相流１２と液相流１４は
渦発生体１６の両側で剥離して渦に巻込み、渦発
生体１６の下流側に振動的な後流を生じる。この
後流はカルマン渦の放出周波数ｆで振動し下流に
行くに従い粘性により減衰し、定常流に戻る。こ
の振動数ｆは気相流と液相流によつて発生する振
動が合成されたものでり、振動センサ２８で検出
される。

振動センサ２８で検出された振動信号は増幅部
３２で増幅され、気相フイルタ３４及び液相フイ
ルタ３６へ流れる。ここで、気相に於ける渦周波
数と流速の関係と、液相に於ける渦周波数と流速
の関係を予め判明させておき、前記気相、及び液
相フイルタ３４，３６でハード的に周波数分析す
る。つまり、それぞれの相に発生し得る渦周波数
の範囲のみを残し、他の渦周波数域を除去するの
である。前記気相、及び液相フイルタ３４，３６
で出力された渦信号をカウンタ１（３８）でそれ
ぞれカウントそ、演算部４０で前記(1)式に基づい
て気相流速ｕ１、及び液相流速ｕ２を計算する。

一方、発振・受信回路４２は超音波センサ２６
により超音波パルス信号ゆ発振し、液面に反射し
て帰つて来た信号を受信する。そして受信と同時
に再び発振を行い以後これを繰り返し、カウンタ
２（４４）でその数をカウントして演算部４０で
水位を計算し、その水位から管体１０内の気相１
２と液相１４のそれぞれの通過面積を求める。そ
して、更に演算部４０に於て前記(2)式に基づいて
各相の流速と断面積とから各相の流量を演算して
求め、表示部４６に表示する。

＜発明の効果＞ 以上のように、本発明による測定装置によれ
ば、蒸気と復水のような二相流が流れている状態
でこれらの流量をそれぞれ測定することができ
る。従つて、蒸気と復水とを分離するためのセパ
レータや、分離された蒸気と復水とをそれぞれ流
すための配管が不要となり、流量の測定に用いる
装置を小型化することができる。

また、本発明によれば液面の水位を検出する場
所を渦発生体の内部の中空部で行うので、管体内
の液面が波立つていても渦発生体の中は安定して
おり、水位を正確に測定することができる。

更に、本発明の装置を例えば蒸気使用装置とス
チームトラツプとの間の特にスチームトラツプに
近い側に設けると、蒸気使用装置での蒸気使用量
（復水の発生量）及びスチームトラツプでの蒸気
漏洩量を知ることができる。また、蒸気使用装置
の入口側に設けると、蒸気の使用量及び復水の混
入量を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による渦式二相流測定装置の
一実施例の概略構成図、第２図は従来の気相流と
液相流を測定する装置の概略構成図である。 １０：管体、１２：気相、１４：液相、１６：
渦発生体、２６：超音波センサ、２８：振動セン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気相と液相とが層を成して流れる管体と、中
   空の筒状体で上部と下部に連通口が開口され該管
   体に垂直に配置された渦発生体と、渦発生体で発
   生した振動を検出する振動センサと、該振動セン
   サからの信号を気相による振動信号と液相による
   振動信号に分離する手段と、分離された夫々の信
   号から気相と液相の各流速を演算する手段と、該
   渦発生体の中空上部に設けられ中空内の液相の水
   位を検出する超音波センサと、該超音波センサか
   らの水位を表すデータと気相と液相の夫々の流速
   を表すデータとから上記気相と液相の各流量を演
   算する演算手段とからなる渦式二相流測定装置。