JPH07159208A - 管路の中の流体の流量ｍを決定する方法と装置 - Google Patents
管路の中の流体の流量ｍを決定する方法と装置Info
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- JPH07159208A JPH07159208A JP25103794A JP25103794A JPH07159208A JP H07159208 A JPH07159208 A JP H07159208A JP 25103794 A JP25103794 A JP 25103794A JP 25103794 A JP25103794 A JP 25103794A JP H07159208 A JPH07159208 A JP H07159208A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 管路の中の流体の流量Ｍを決定する方法と装
置が提案される。この方法において、流量数αを作動パ
ラメータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、なら
びに作用圧力ΔＰの測定中に反復して新たに算出する。
さらに膨張数εを作動パラメータたとえば絶対圧力Ｐａ
ｂｓまたは温度Ｔ、ならびに作用圧力ΔＰの測定中に、
反復して新たに決定する。本発明による装置は次の特徴
を有する。即ち評価電子装置が処理ユニットを有し、該
処理ユニットに、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温
度Ｔに関して測定された値が導びかれ、これらから流量
数αｎが決定される。膨張係数ε1も、作用圧力ΔＰ、
絶対圧力Ｐａｂｓと温度の導びかれる処理ユニットによ
り決定される。
置が提案される。この方法において、流量数αを作動パ
ラメータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、なら
びに作用圧力ΔＰの測定中に反復して新たに算出する。
さらに膨張数εを作動パラメータたとえば絶対圧力Ｐａ
ｂｓまたは温度Ｔ、ならびに作用圧力ΔＰの測定中に、
反復して新たに決定する。本発明による装置は次の特徴
を有する。即ち評価電子装置が処理ユニットを有し、該
処理ユニットに、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温
度Ｔに関して測定された値が導びかれ、これらから流量
数αｎが決定される。膨張係数ε1も、作用圧力ΔＰ、
絶対圧力Ｐａｂｓと温度の導びかれる処理ユニットによ
り決定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、管路の中の流体の流量
Ｍを算出する方法と装置に関する。詳細には本発明は、
管路の中の流体の流量Ｍを決定する方法と装置に関す
る。詳細には、流体の流量Ｍを、測定された作用圧力Δ
Ｐ、流体の物質値たとえば密度ρまたは粘性ηと作動パ
ラメータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓと温度Ｔから決定す
る形式の前記の方法に関する。さらに本発明は、流体の
流量Ｍを測定された作用圧力ΔＰ、流体の材料値たとえ
ば密度ρまたは粘性ηと作動パラメータたとえば絶対圧
力Ｐａｂｓと温度Ｔから算出する形式の方法と装置に関
する。
Ｍを算出する方法と装置に関する。詳細には本発明は、
管路の中の流体の流量Ｍを決定する方法と装置に関す
る。詳細には、流体の流量Ｍを、測定された作用圧力Δ
Ｐ、流体の物質値たとえば密度ρまたは粘性ηと作動パ
ラメータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓと温度Ｔから決定す
る形式の前記の方法に関する。さらに本発明は、流体の
流量Ｍを測定された作用圧力ΔＰ、流体の材料値たとえ
ば密度ρまたは粘性ηと作動パラメータたとえば絶対圧
力Ｐａｂｓと温度Ｔから算出する形式の方法と装置に関
する。
【０００２】
【従来技術】冒頭に述べた形式の絞り弁装置は公知であ
る。この絞り装置は、作用圧力管および作用圧力測定器
と結合されている閉回路の管路における流体たとえば液
体、気体と蒸気の流量を測定するために用いられる。決
定されるべき流量は、作用圧力ΔＰと規格の絞り弁装置
のためのデータと流体とから決定される。この場合、流
量数αと膨張数εは一定であると前提されている。それ
らの値は所定の作動状態に対して算出される。そのため
温度Ｔ、絶対圧力Ｐａｂｓ等の変化による作動状態の変
化は、流量Ｍの測定の際に何ら考慮されない。その結
果、使用された絞り、ノズルまたは他の作用圧力発信器
は著しく制限された測定領域しか有していない。
る。この絞り装置は、作用圧力管および作用圧力測定器
と結合されている閉回路の管路における流体たとえば液
体、気体と蒸気の流量を測定するために用いられる。決
定されるべき流量は、作用圧力ΔＰと規格の絞り弁装置
のためのデータと流体とから決定される。この場合、流
量数αと膨張数εは一定であると前提されている。それ
らの値は所定の作動状態に対して算出される。そのため
温度Ｔ、絶対圧力Ｐａｂｓ等の変化による作動状態の変
化は、流量Ｍの測定の際に何ら考慮されない。その結
果、使用された絞り、ノズルまたは他の作用圧力発信器
は著しく制限された測定領域しか有していない。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】本発明の課題は、広い測定範
囲においても高い測定精度で流量Ｍの決定を可能にす
る、管路の中の流体の流量Ｍを決定する方法と装置を提
案することである。
囲においても高い測定精度で流量Ｍの決定を可能にす
る、管路の中の流体の流量Ｍを決定する方法と装置を提
案することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明により
次のようにして解決されている。即ち冒頭に述べた方法
において、流量数αを作動パラメータたとえば絶対圧力
Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、ならびに作用圧力ΔＰの測定中
に反復して新たに算出する。さらに膨張数εを作動パラ
メータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、ならび
に作用圧力ΔＰの測定中に、反復して新たに決定する。
本発明による装置は次の特徴を有する。即ち評価電子装
置が処理ユニットを有し、該処理ユニットに、作用圧力
ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温度Ｔに関して測定された値
が導びかれ、これらから流量数αｎが決定される。膨張
係数ε1も、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓと温度の
導びかれる処理ユニットにより決定される。このように
して作動状態の各々の変化が、したがって流量数αなら
びに膨張数εの各々の変化が、流量Ｍの算出の際に考慮
される。これにより流量が著しく広い測定範囲において
高い精度で測定できる。この測定範囲はＤＩＮ１９５２
の定義範囲だけにしか制限されない。
次のようにして解決されている。即ち冒頭に述べた方法
において、流量数αを作動パラメータたとえば絶対圧力
Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、ならびに作用圧力ΔＰの測定中
に反復して新たに算出する。さらに膨張数εを作動パラ
メータたとえば絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度Ｔ、ならび
に作用圧力ΔＰの測定中に、反復して新たに決定する。
本発明による装置は次の特徴を有する。即ち評価電子装
置が処理ユニットを有し、該処理ユニットに、作用圧力
ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温度Ｔに関して測定された値
が導びかれ、これらから流量数αｎが決定される。膨張
係数ε1も、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓと温度の
導びかれる処理ユニットにより決定される。このように
して作動状態の各々の変化が、したがって流量数αなら
びに膨張数εの各々の変化が、流量Ｍの算出の際に考慮
される。これにより流量が著しく広い測定範囲において
高い精度で測定できる。この測定範囲はＤＩＮ１９５２
の定義範囲だけにしか制限されない。
【０００５】流量数αならびに膨張数εの新たな測定
は、前述の作動パラメータのうちの少なくとも１つが変
化した場合に行なわれる。これにより流量ないし質流量
Ｍの著しく正確な測定が達せられる。
は、前述の作動パラメータのうちの少なくとも１つが変
化した場合に行なわれる。これにより流量ないし質流量
Ｍの著しく正確な測定が達せられる。
【０００６】本発明によれば流量−ないし熱量測定の始
めに、管の直径Ｄ、絞り装置の開口直径ｄ、流量数α、
膨張数ε、等方指数Ｋのための妥当な値ならびに変数Ａ
を、流量Ｍの決定のための処理ユニットの中へ入力す
る。
めに、管の直径Ｄ、絞り装置の開口直径ｄ、流量数α、
膨張数ε、等方指数Ｋのための妥当な値ならびに変数Ａ
を、流量Ｍの決定のための処理ユニットの中へ入力す
る。
【０００７】これらの所定の値は、各々の作動状態ない
し、作用圧力ΔＰの各々の変化を算出可能にするため
に、必要とされる。なめらかな管における通常の絞りな
いし通常のゾンデのための流量数αは、所定の管直径Ｄ
に対して、ＤＩＮ１９５２のテーブルから取り出せる、
ないしＶＤＩ指導要綱２０４０による経験式を用いて決
定できる。このことは、ＤＩＮ１９５２のテーブルから
取り出せるか、または規格において許容される開口−お
よび圧力比のための経験式を用いても測定できる（指導
要綱ＶＤＩ２０４０）。流量数αないし膨張数εは、測
定の開始時の所定の作動点のためにだけ当てはまる。変
数Ａとして配慮されるべきことは、この変数により、絞
りまたはノズルの消もう状態が補償されることである。
管の直径Ｄならびに開口直径ｄとして、所定の温度のた
めに定められた値である。
し、作用圧力ΔＰの各々の変化を算出可能にするため
に、必要とされる。なめらかな管における通常の絞りな
いし通常のゾンデのための流量数αは、所定の管直径Ｄ
に対して、ＤＩＮ１９５２のテーブルから取り出せる、
ないしＶＤＩ指導要綱２０４０による経験式を用いて決
定できる。このことは、ＤＩＮ１９５２のテーブルから
取り出せるか、または規格において許容される開口−お
よび圧力比のための経験式を用いても測定できる（指導
要綱ＶＤＩ２０４０）。流量数αないし膨張数εは、測
定の開始時の所定の作動点のためにだけ当てはまる。変
数Ａとして配慮されるべきことは、この変数により、絞
りまたはノズルの消もう状態が補償されることである。
管の直径Ｄならびに開口直径ｄとして、所定の温度のた
めに定められた値である。
【０００８】本発明によれば、作動パラメータたとえば
絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度値Ｔが変化した場合は、こ
れらを、ならびに測定された作用圧力値ΔＰを処理ユニ
ットへ導びく。測定された温度値Ｔから次に開口直径ｄ
Tないし管直径ＤTが決定される。さらに温度と圧力に依
存するパラメータたとえば密度ρと粘性ηは、測定され
た温度Ｔと測定された絶対圧力Ｐａｂｓを用いて算出さ
れる。圧縮性の流体の場合は、有利に温度に依存する補
正された管直径ＤT、温度に依存する補正された開口直
径ｄT、所定の等方指数Ｋならびに測定された絶対圧力
Ｐａｂｓは膨張数ε1の新たな決定のために用いられ
る。このようにして温度の変化だけでなく、測定された
作用圧力ΔＰも考慮されるのではなく、その都度に測定
される。これにより流量測定の精度が向上される。非圧
縮性の流体が対象とされる場合は、膨張数ε1は１に等
しく設定され、膨張数ε1の算出は省略される。そのた
め非圧縮性の流体においては、作動パラメータないし作
用圧力ΔＰの変化の際は流量数αだけが決定される。
絶対圧力Ｐａｂｓまたは温度値Ｔが変化した場合は、こ
れらを、ならびに測定された作用圧力値ΔＰを処理ユニ
ットへ導びく。測定された温度値Ｔから次に開口直径ｄ
Tないし管直径ＤTが決定される。さらに温度と圧力に依
存するパラメータたとえば密度ρと粘性ηは、測定され
た温度Ｔと測定された絶対圧力Ｐａｂｓを用いて算出さ
れる。圧縮性の流体の場合は、有利に温度に依存する補
正された管直径ＤT、温度に依存する補正された開口直
径ｄT、所定の等方指数Ｋならびに測定された絶対圧力
Ｐａｂｓは膨張数ε1の新たな決定のために用いられ
る。このようにして温度の変化だけでなく、測定された
作用圧力ΔＰも考慮されるのではなく、その都度に測定
される。これにより流量測定の精度が向上される。非圧
縮性の流体が対象とされる場合は、膨張数ε1は１に等
しく設定され、膨張数ε1の算出は省略される。そのた
め非圧縮性の流体においては、作動パラメータないし作
用圧力ΔＰの変化の際は流量数αだけが決定される。
【０００９】本発明によれば、圧縮性の流体のために、
所定の流量数α、補正された開口直径ｄT、補正された
管直径ＤT、測定された作用圧力ΔＰ、補正された密度
ρ1、補正された粘性ηならびに補正された膨張数ε1か
ら、レイノルズ数ＲeDを算出する。非圧縮性の流体の場
合はε1＝１にされる。流量数αはレイノルズ数ＲeDに
比例し、したがって所期の流量αに依存するため、この
方法によりレイノルズ数ＲeDは作用圧力ΔＰにおける変
化（これは流量Ｍの変化を生ぜさせる）毎に新たに決定
される。ＲeDの大きさの予測は、測定の開始時に所定の
流量数αの測定のためにだけ必要とされる。これにより
測定の精度が上昇される。
所定の流量数α、補正された開口直径ｄT、補正された
管直径ＤT、測定された作用圧力ΔＰ、補正された密度
ρ1、補正された粘性ηならびに補正された膨張数ε1か
ら、レイノルズ数ＲeDを算出する。非圧縮性の流体の場
合はε1＝１にされる。流量数αはレイノルズ数ＲeDに
比例し、したがって所期の流量αに依存するため、この
方法によりレイノルズ数ＲeDは作用圧力ΔＰにおける変
化（これは流量Ｍの変化を生ぜさせる）毎に新たに決定
される。ＲeDの大きさの予測は、測定の開始時に所定の
流量数αの測定のためにだけ必要とされる。これにより
測定の精度が上昇される。
【００１０】本発明によれば、以後の方法ステップを簡
単化する目的で、レイノルズ数から中間値Ａ′が求めら
れ、開口比Ｍ′が補正された開口直径ｄTと補正された
管直径ＤTから求められる。この中間値Ａ′と開口比
Ｍ′を用いて有利に、変化された作動パラメータならび
に測定された作用圧力ΔＰに対して当てはまる流量値α
nが測定される。流量値αnのこの新たな測定は、レイノ
ルズ数に関する所定の条件が充足されるまで、行なわれ
る。そのためこの方法ステップが必要とされる理由は、
流量値αnの測定のために用いられる、ＶＤＩ指導要綱
２０４０による経験式が、所定のレイノルズ数に対して
だけ当てはまるからである。
単化する目的で、レイノルズ数から中間値Ａ′が求めら
れ、開口比Ｍ′が補正された開口直径ｄTと補正された
管直径ＤTから求められる。この中間値Ａ′と開口比
Ｍ′を用いて有利に、変化された作動パラメータならび
に測定された作用圧力ΔＰに対して当てはまる流量値α
nが測定される。流量値αnのこの新たな測定は、レイノ
ルズ数に関する所定の条件が充足されるまで、行なわれ
る。そのためこの方法ステップが必要とされる理由は、
流量値αnの測定のために用いられる、ＶＤＩ指導要綱
２０４０による経験式が、所定のレイノルズ数に対して
だけ当てはまるからである。
【００１１】これらの有利な全部の方法ステップの実施
後に、流量Ｍが公知の様に決定される。
後に、流量Ｍが公知の様に決定される。
【００１２】測定の開始時に、作動パラメータたとえば
絶対圧力Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は流量Ｍを、入
力された流量数α、膨張数ε1、開口直径ｄ、測定され
た作用圧力ΔＰならびに流体の密度から算出する。
絶対圧力Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は流量Ｍを、入
力された流量数α、膨張数ε1、開口直径ｄ、測定され
た作用圧力ΔＰならびに流体の密度から算出する。
【００１３】測定中に作動パラメータたとえば絶対圧力
Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は、貫流数αnまたは膨
張数ε1の新たな決定は行なわない。
Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は、貫流数αnまたは膨
張数ε1の新たな決定は行なわない。
【００１４】本発明による装置においては、処理ユニッ
トがメモリを有し、該メモリの中に、流量値αnと膨張
数ε1の決定のために必要とされる値たとえば密度ρを
含むテーブルがファイルされている。前記のメモリがＥ
ＰＲＯＭである。このテーブルの中に所定の温度値に相
応する、非圧縮性の媒質のための密度ρの補正のための
密度値が用いられる。飽和蒸気と過熱された蒸気のため
に、密度値が圧力と温度に依存して、多項式の近似式を
用いて測定される。
トがメモリを有し、該メモリの中に、流量値αnと膨張
数ε1の決定のために必要とされる値たとえば密度ρを
含むテーブルがファイルされている。前記のメモリがＥ
ＰＲＯＭである。このテーブルの中に所定の温度値に相
応する、非圧縮性の媒質のための密度ρの補正のための
密度値が用いられる。飽和蒸気と過熱された蒸気のため
に、密度値が圧力と温度に依存して、多項式の近似式を
用いて測定される。
【００１５】流量Ｍの決定のためにその都度に必要とさ
れる補正された値ならびに測定された作用圧力ΔＰを一
時記憶できるようにするために、処理ユニットはバッフ
ァメモリを有する。
れる補正された値ならびに測定された作用圧力ΔＰを一
時記憶できるようにするために、処理ユニットはバッフ
ァメモリを有する。
【００１６】次に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１７】
【実施例】図１に流量Ｍを決定するための方法ステップ
が示されている。この種の新規な決定の開始時に処理ユ
ニットに、与えられた作用圧力ΔＰおよび所定の作動条
件のために前もって求められた値が、即ち管の直径Ｄ、
絞り弁装置のための開口直径ｄ、流量数α、膨張係数
ε、等方性指数Ｋならびに変数Ａのための値が入力され
る。変数Ａとして、装置の消もう度を補なう変数が用い
られる。これらの値はＶＤＩ（ドイツ技術者協会）指導
要綱２０４０により決定できる。
が示されている。この種の新規な決定の開始時に処理ユ
ニットに、与えられた作用圧力ΔＰおよび所定の作動条
件のために前もって求められた値が、即ち管の直径Ｄ、
絞り弁装置のための開口直径ｄ、流量数α、膨張係数
ε、等方性指数Ｋならびに変数Ａのための値が入力され
る。変数Ａとして、装置の消もう度を補なう変数が用い
られる。これらの値はＶＤＩ（ドイツ技術者協会）指導
要綱２０４０により決定できる。
【００１８】測定中にその都度に、温度センサを用いて
測定される温度Ｔ、絶対圧力センサを用いて測定される
絶対圧力Ｐａｂｓ、ならびに絞り弁装置、ノズルまたは
絞りを用いて測定される作用圧力ΔＰが処理ユニット
（図示されていない）へ導びかれる。温度Ｔ、絶対圧力
Ｐａｂｓならびに作用圧力ΔＰに関する作動条件が変化
しなかった時は、流量Ｍは、ＤＩＮ１９５２に示されて
いる許容誤差内で公知の式（１）により決定される。
測定される温度Ｔ、絶対圧力センサを用いて測定される
絶対圧力Ｐａｂｓ、ならびに絞り弁装置、ノズルまたは
絞りを用いて測定される作用圧力ΔＰが処理ユニット
（図示されていない）へ導びかれる。温度Ｔ、絶対圧力
Ｐａｂｓならびに作用圧力ΔＰに関する作動条件が変化
しなかった時は、流量Ｍは、ＤＩＮ１９５２に示されて
いる許容誤差内で公知の式（１）により決定される。
【００１９】
【数１】
【００２０】例えば作動パラメータである温度Ｔ、絶対
圧力Ｐａｂｓならびに作用圧力ΔＰに変化が生ずると、
膨張数εならびに流量数αの補正が行なわれる。この補
正の目的でまず最初に、温度に依存する管の直径Ｄなら
びに開口直径ｄが新たに決定される。
圧力Ｐａｂｓならびに作用圧力ΔＰに変化が生ずると、
膨張数εならびに流量数αの補正が行なわれる。この補
正の目的でまず最初に、温度に依存する管の直径Ｄなら
びに開口直径ｄが新たに決定される。
【００２１】 ΔＤT＝Ｄβ（Δθ） （２） ΔｄT＝ｄβ（Δθ） （３） βは膨張係数を表わし、これはクロム鋼の場合は約１
８．５×１０~6の値を有する。Δθは較正温度と作動温
度との温度差である。温度に依存する値を決定してか
ら、温度と絶対圧力に依存する値の算出が行なわれる。
このパラメータの決定は公知の多項式を用いて行なわれ
る。
８．５×１０~6の値を有する。Δθは較正温度と作動温
度との温度差である。温度に依存する値を決定してか
ら、温度と絶対圧力に依存する値の算出が行なわれる。
このパラメータの決定は公知の多項式を用いて行なわれ
る。
【００２２】これまでに求められた温度に依存するパラ
メータまたは温度と圧力に依存するパラメータは、処理
ユニット（図示されていない）のバッファメモリの中に
一時記憶される。密度ρ1は非圧縮性の流体の場合はテ
ーブルから決定される。このテーブルの中には各々の流
体に対して、所定の温度に所属する値が記憶されてい
る。飽和蒸気と過熱された蒸気の場合、密度ρ1は絶対
圧力Ｐａｂｓと温度Ｔに依存して、７次の多項式を用い
て決定される。
メータまたは温度と圧力に依存するパラメータは、処理
ユニット（図示されていない）のバッファメモリの中に
一時記憶される。密度ρ1は非圧縮性の流体の場合はテ
ーブルから決定される。このテーブルの中には各々の流
体に対して、所定の温度に所属する値が記憶されてい
る。飽和蒸気と過熱された蒸気の場合、密度ρ1は絶対
圧力Ｐａｂｓと温度Ｔに依存して、７次の多項式を用い
て決定される。
【００２３】測定された作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂ
ｓの記憶値、ならびに管直径ＤTと絞り弁装置の開口直
径ｄTの算出値は、次の方法ステップにおいて、この作
動条件ならびに作用圧力に妥当する膨張数ε1の算出の
ために用いられる。膨張数ε1の新たな決定は、ＶＤＩ
指導要綱２０４０ならびにＤＩＮ１９５２に示されてい
る経験式を用いて行なわれる。通常の絞りのための膨張
数ε1の決定のために、次の経験式が用いられる。
ｓの記憶値、ならびに管直径ＤTと絞り弁装置の開口直
径ｄTの算出値は、次の方法ステップにおいて、この作
動条件ならびに作用圧力に妥当する膨張数ε1の算出の
ために用いられる。膨張数ε1の新たな決定は、ＶＤＩ
指導要綱２０４０ならびにＤＩＮ１９５２に示されてい
る経験式を用いて行なわれる。通常の絞りのための膨張
数ε1の決定のために、次の経験式が用いられる。
【００２４】
【数２】
【００２５】等方指数Ｋは蒸気に対して実質的に一定で
ある。この等方指数は作動状態における変化に適合化さ
せることもできる。膨張数ε1の新たな算出の場合、Ｄ
ＩＮ１９５２による絞りのための公知の条件が用いられ
る。
ある。この等方指数は作動状態における変化に適合化さ
せることもできる。膨張数ε1の新たな算出の場合、Ｄ
ＩＮ１９５２による絞りのための公知の条件が用いられ
る。
【００２６】
【数３】
【００２７】必要な注意。条件（５）が維持されない
と、膨張数ε1の正確な算出はできない。この式におい
てＰ2は絞りの出口の圧力、Ｐａｂｓは絞りの入口の絶
対圧力を表わす。
と、膨張数ε1の正確な算出はできない。この式におい
てＰ2は絞りの出口の圧力、Ｐａｂｓは絞りの入口の絶
対圧力を表わす。
【００２８】使用される流体が非圧縮性の流体の時は、
ε1として膨張係数１が処理ユニットの中へ入力され
る。即ち補正される膨張数ε1の算出は圧縮性の流体の
ためにだけ必要とされる。何故ならば膨張数は後者の場
合は＜１だからである。非圧縮性の流体の場合はその新
たな決定が省略される。
ε1として膨張係数１が処理ユニットの中へ入力され
る。即ち補正される膨張数ε1の算出は圧縮性の流体の
ためにだけ必要とされる。何故ならば膨張数は後者の場
合は＜１だからである。非圧縮性の流体の場合はその新
たな決定が省略される。
【００２９】次の方法ステップにおいて一方では開口比
が式（６）により求められる。
が式（６）により求められる。
【００３０】
【数４】
【００３１】他方ではこの方法ステップにおいてレイノ
ルズ数ＲeDが新たに決定される。レイノルズ数ＲeDの決
定は次の式を用いて行なわれる：
ルズ数ＲeDが新たに決定される。レイノルズ数ＲeDの決
定は次の式を用いて行なわれる：
【００３２】
【数５】
【００３３】上述の式からわかる様にレイノルズ数ＲeD
の決定は、密度ρ1のための補正された値、粘性η、補
正された管直径ＤT、補正された開口直径ｄT、ならびに
圧縮性の媒質の場合は補正された膨張数ε1および測定
された作用圧力ΔＰを用いて行なわれる。測定の開始時
に前もって与えられた値から、流量数αだけが、レイノ
ルズ数ＲeDの決定のために用いられる。流量数αはレイ
ノルズ数ＲeDに依存するため、式（７）によるレイノル
ズ数ＲeDの新たな決定として近似値が用いられる。
の決定は、密度ρ1のための補正された値、粘性η、補
正された管直径ＤT、補正された開口直径ｄT、ならびに
圧縮性の媒質の場合は補正された膨張数ε1および測定
された作用圧力ΔＰを用いて行なわれる。測定の開始時
に前もって与えられた値から、流量数αだけが、レイノ
ルズ数ＲeDの決定のために用いられる。流量数αはレイ
ノルズ数ＲeDに依存するため、式（７）によるレイノル
ズ数ＲeDの新たな決定として近似値が用いられる。
【００３４】開口比Ｍ′は中間値として式（７）により
前もって算出されたため、次のステップにおいて式
（９）により中間値Ａ′の算出が行なわれる。
前もって算出されたため、次のステップにおいて式
（９）により中間値Ａ′の算出が行なわれる。
【００３５】
【数６】
【００３６】この式はＶＤＩ指導要綱２０４０に示され
ている。この式は、規格（ＤＩＮ１９５２）において許
容される開口比と、２×１０4≦ＲeD≦１０7のレイノル
ズ数に対して当てはまる。
ている。この式は、規格（ＤＩＮ１９５２）において許
容される開口比と、２×１０4≦ＲeD≦１０7のレイノル
ズ数に対して当てはまる。
【００３７】次のステップとして真の流量係数αnの算
出が行なわれる。式（８）による中間値Ａ′の決定と式
（６）による開口比Ｍ′の決定は、処理ユニットにおけ
る流量数αnの算出の手間をできるだけわずかに維持す
るために用いられる。流量数αnの新たな決定は、ＶＤ
Ｉ指導要綱２０４０に示されている経験式（９）を用い
て行なわれる： α1＝ 0.5960513 ＋ 0.5213088 m2 ＋ 0.0067226 A − 1.766438 m4 ＋ 0.04691144 m2A1 − 0.004375047 A2 ＋ 8.88210 m6 ＋ 0.4540664 m4A ＋ 0.2195073 m2A2 (9) − 19.97926 m8 − 1.031439 m6A − 0.747840 m4A2 ＋ 17.2648484 m10 ＋ 1.590157 m8A1 ＋ 0.6168231 m6A2 ここに示された式は通常の絞りの場合に当てはまる。そ
の都度の作動条件に対して当てはまる流量数αnの算出
の際に、次の付帯条件（１０）を充足する必要のあるこ
とを配慮すべきである。
出が行なわれる。式（８）による中間値Ａ′の決定と式
（６）による開口比Ｍ′の決定は、処理ユニットにおけ
る流量数αnの算出の手間をできるだけわずかに維持す
るために用いられる。流量数αnの新たな決定は、ＶＤ
Ｉ指導要綱２０４０に示されている経験式（９）を用い
て行なわれる： α1＝ 0.5960513 ＋ 0.5213088 m2 ＋ 0.0067226 A − 1.766438 m4 ＋ 0.04691144 m2A1 − 0.004375047 A2 ＋ 8.88210 m6 ＋ 0.4540664 m4A ＋ 0.2195073 m2A2 (9) − 19.97926 m8 − 1.031439 m6A − 0.747840 m4A2 ＋ 17.2648484 m10 ＋ 1.590157 m8A1 ＋ 0.6168231 m6A2 ここに示された式は通常の絞りの場合に当てはまる。そ
の都度の作動条件に対して当てはまる流量数αnの算出
の際に、次の付帯条件（１０）を充足する必要のあるこ
とを配慮すべきである。
【００３８】 ＲｅD N−ＲｅD N-1≦１００ （１０） この条件（１０）が充足されないと、流量数αnの決定
は式（６）から式（１０）まで反復される。その目的
は、このようにして歩進的に正確な流量数αnへの近似
化が、与えられた作動条件ならびに与えられた作用圧力
ΔＰの下で達せられるようにするためである。
は式（６）から式（１０）まで反復される。その目的
は、このようにして歩進的に正確な流量数αnへの近似
化が、与えられた作動条件ならびに与えられた作用圧力
ΔＰの下で達せられるようにするためである。
【００３９】これらの方法ステップが全部実施される
と、次にその都度に存在する作動条件ならびにその都度
に測定された作用圧力ΔＰのための質流量Ｍの算出が行
なわれる。流量Ｍのその都度の新たな決定は、前述の式
（１）を用いて行なわれる。この目的で、流量数αn、
膨張数ε1、開口直径ｄT、密度ρ1のためのその都度に
補正された値、ならびに測定された作用圧力ΔＰが用い
られる。
と、次にその都度に存在する作動条件ならびにその都度
に測定された作用圧力ΔＰのための質流量Ｍの算出が行
なわれる。流量Ｍのその都度の新たな決定は、前述の式
（１）を用いて行なわれる。この目的で、流量数αn、
膨張数ε1、開口直径ｄT、密度ρ1のためのその都度に
補正された値、ならびに測定された作用圧力ΔＰが用い
られる。
【００４０】次に再び新たに温度Ｔ、絶対圧力Ｐａｂ
ｓ、作用圧力ΔＰのための測定値が処理装置へ導びかれ
る。作動パラメータの１つまたは作用圧力ΔＰが変化し
た時は、膨張係数ε1ならびに流量数αｎの算出が流量
Ｍの決定の目的で、前述の様に反復される。
ｓ、作用圧力ΔＰのための測定値が処理装置へ導びかれ
る。作動パラメータの１つまたは作用圧力ΔＰが変化し
た時は、膨張係数ε1ならびに流量数αｎの算出が流量
Ｍの決定の目的で、前述の様に反復される。
【００４１】さらに図１のシーケンスダイヤグラムに示
されている様に、本発明の方法は熱量測定のためにも用
いることができる。何故ならば温度と圧力に依存するエ
ンタルピｈも、したがって消費されたエネルギＥも決定
できるからである。出力Ｐならびに質量ｍの決定も行な
われる。そのため流量測定だけでなく、気体、蒸気およ
び液体の熱測定も高い精度で実施できる。
されている様に、本発明の方法は熱量測定のためにも用
いることができる。何故ならば温度と圧力に依存するエ
ンタルピｈも、したがって消費されたエネルギＥも決定
できるからである。出力Ｐならびに質量ｍの決定も行な
われる。そのため流量測定だけでなく、気体、蒸気およ
び液体の熱測定も高い精度で実施できる。
【００４２】図２に絞り１２を有する流量測定装置１１
が部分的に示されている。絞り１２は、直径ｄを有する
絞り開口１３を備えている。絞りは測定リング１４の中
に取り付けられている。絞り１２を有する測定リング１
４は、流体１６の貫流する管１５において中心に位置す
る。絞り１２の、流体１６の流れ方向と同じ側および反
対側に、圧力取り出し開口１７，１８が設けられてい
る。これらの開口は作用圧力管１９，２０と結合されて
いる。作用圧力管１９，２０を介して、測定された値は
測定値発信器９へ導びかれる。測定値発信器は感圧半導
体ブリッジを有することができて、圧力信号をこれに比
例する電流信号へ変換する。
が部分的に示されている。絞り１２は、直径ｄを有する
絞り開口１３を備えている。絞りは測定リング１４の中
に取り付けられている。絞り１２を有する測定リング１
４は、流体１６の貫流する管１５において中心に位置す
る。絞り１２の、流体１６の流れ方向と同じ側および反
対側に、圧力取り出し開口１７，１８が設けられてい
る。これらの開口は作用圧力管１９，２０と結合されて
いる。作用圧力管１９，２０を介して、測定された値は
測定値発信器９へ導びかれる。測定値発信器は感圧半導
体ブリッジを有することができて、圧力信号をこれに比
例する電流信号へ変換する。
【００４３】測定値発信器は絶対圧力センサまたは相対
圧力センサ（図示されていない）と接続されている。こ
の圧力センサにより絶対圧力Ｐａｂｓないし相対圧力が
測定される。相対圧力は大気圧を基準として測定され
る。必要とされる絶対圧力は通常は１バールだけ高い。
さらに測定値発信器９は、流体の温度Ｔを測定するため
の温度センサ（図示されていない）と接続されている。
温度センサは通常は端子ヘッドならびにプランジャスリ
ーブを有する。
圧力センサ（図示されていない）と接続されている。こ
の圧力センサにより絶対圧力Ｐａｂｓないし相対圧力が
測定される。相対圧力は大気圧を基準として測定され
る。必要とされる絶対圧力は通常は１バールだけ高い。
さらに測定値発信器９は、流体の温度Ｔを測定するため
の温度センサ（図示されていない）と接続されている。
温度センサは通常は端子ヘッドならびにプランジャスリ
ーブを有する。
【００４４】測定値発信器９により変換された電流信号
は測定変換器１０へ転送される。この測定変換器は差圧
に比例する信号を発生する、または、平方根算出により
流量に比例する信号を発生する。差圧または作用圧力Δ
Ｐと絶対圧力Ｐａｂｓのための電流信号は４〜２０ｍＡ
である。
は測定変換器１０へ転送される。この測定変換器は差圧
に比例する信号を発生する、または、平方根算出により
流量に比例する信号を発生する。差圧または作用圧力Δ
Ｐと絶対圧力Ｐａｂｓのための電流信号は４〜２０ｍＡ
である。
【００４５】測定変換器１０は評価電子装置（図示され
ていない）を有する。評価電子装置は処理ユニットたと
えば計算器を有し、この計算器に測定された値が導びか
れる。処理ユニットはマイクロプロセッサを有し、この
マイクロプロセッサを用いて処理ユニットは制御され
る。さらに処理ユニットはメモリたとえばＥＰＲＯＭを
有し、このＥＰＲＯＭの中へ測定曲線がテーブルの形式
で格納できる。その目的は温度に依存して密度ρを決定
するためである。その都度に流量Ｍの決定に必要とされ
る補正ないし測定された値の一時記憶の目的で、処理ユ
ニットはバッファメモリを有する。直列のインターフェ
ースたとえばＲＳ２３２／ＲＳ４８５を介して、処理ユ
ニットはパソコンと接続可能である。このようにして、
測定のために必要とされる値が直接入力できる。
ていない）を有する。評価電子装置は処理ユニットたと
えば計算器を有し、この計算器に測定された値が導びか
れる。処理ユニットはマイクロプロセッサを有し、この
マイクロプロセッサを用いて処理ユニットは制御され
る。さらに処理ユニットはメモリたとえばＥＰＲＯＭを
有し、このＥＰＲＯＭの中へ測定曲線がテーブルの形式
で格納できる。その目的は温度に依存して密度ρを決定
するためである。その都度に流量Ｍの決定に必要とされ
る補正ないし測定された値の一時記憶の目的で、処理ユ
ニットはバッファメモリを有する。直列のインターフェ
ースたとえばＲＳ２３２／ＲＳ４８５を介して、処理ユ
ニットはパソコンと接続可能である。このようにして、
測定のために必要とされる値が直接入力できる。
【００４６】本発明による方法が、例えばドイツ連邦共
和国特許第２５４２０２５号公報に示されている高い分
解能の差圧変換器を有する装置を用いて実施されると、
従来は規格の作用圧力発信器たとえば絞り、規格のノズ
ルまたは規格ベンチュリノズルにより達せられなかった
測定精度と測定領域が得られる。
和国特許第２５４２０２５号公報に示されている高い分
解能の差圧変換器を有する装置を用いて実施されると、
従来は規格の作用圧力発信器たとえば絞り、規格のノズ
ルまたは規格ベンチュリノズルにより達せられなかった
測定精度と測定領域が得られる。
【００４７】そのため全体的に、流量数αならびに膨張
数εの変化を連続的に補償できて、大きい測定範囲を大
きい精度で測定できる、流量測定法と装置が提供され
る。
数εの変化を連続的に補償できて、大きい測定範囲を大
きい精度で測定できる、流量測定法と装置が提供され
る。
【図１】流量Ｍの決定のためのステップのダイヤグラム
図である。
図である。
【図２】絞りを有する流量測定装置の横断面図である。
１１ 流量測定装置 １２ 絞り １３ 絞り開口 １４ 測定リング １５ 管 １６ 流体 １７，１８ 圧力取り出し開口 １９，２０ 作用圧力管
Claims (25)
- 【請求項１】 作用圧力ΔＰを測定するために管路の中
へ挿入される装置を有する絞り弁装置により管路の中の
流体の流量Ｍを決定する方法であって、流体の流量Ｍ
を、測定された作用圧力ΔＰ、流体の物質値と作動パラ
メータから決定する形式の前記の方法において、流量数
αを作動パラメータの測定中に反復して新たに決定する
ことを特徴とする、管路の中の流体の流量Ｍを決定する
方法。 - 【請求項２】 膨張数εを作動パラメータたとえば絶対
圧力Ｐａｂｓまたは温度Ｔ1ならびに作用圧力ΔＰの測
定中に、反復して新たに決定する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 作動パラメータのうちの少なくとも１つ
が変化すると、新たな決定を行なう、請求項１又は２記
載の方法。 - 【請求項４】 流量−ないし熱量測定の始めに、管の直
径Ｄ、絞り装置の開口直径ｄ、流量数α、膨張数ε、等
方指数Ｋのための妥当な値ならびに変数Ａを、流量Ｍの
決定のために処理ユニットの中へ入力する、請求項１か
ら３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 作動パラメータたとえば絶対圧力Ｐａｂ
ｓまたは温度値Ｔが変化した場合は、これらの変化を処
理ユニットへ導びく、請求項１から４までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項６】 測定された作用圧力ΔＰを処理ユニット
へ導びく、請求項１から４までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項７】 測定された温度値Ｔを用いて、補正され
る開口直径ｄTない管直径ＤTを決定する、請求項５記載
の方法。 - 【請求項８】 測定された温度値Ｔと測定された絶対圧
力値Ｐａｂｓを用いて、補正される密度値ρ1を決定す
る、請求項５記載の方法。 - 【請求項９】 測定された温度値Ｔと測定された絶対圧
力値Ｐａｂｓを用いて、補正される粘性値ηを決定す
る、請求項５記載の方法。 - 【請求項１０】 圧縮性の流体のための補正される膨張
数ε1を、測定された作用圧力値ΔＰ、補正された開口
直径ｄP、補正された管直径ＤT、入力された等方性指数
Ｋおよび絶対圧力Ｐａｂｓから新たに決定する、請求項
１から９までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】 非圧縮性の流体のための膨張数ε1を
＝１に設定する、請求項１から９までのいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項１２】 圧縮性の流体のために、入力された流
量数α、補正された開口直径ｄT、補正された管直径
ＤT、測定された作用圧力ΔＰ、補正された密度ρ1、補
正された粘性ηならびに補正された膨張数ε1からレイ
ノルズ数ＲeDを決定する、請求項１から１１までのいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 非圧縮性の流体のために、入力された
流量数α、補正された開口直径ｄT、補正された管直径
ＤT、測定された作用圧力ΔＰ、補正された密度ρ1、補
正された粘性ηからレイノルズ数ＲeDを決定する、請求
項１から１２までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 算出されたレイノルズ数ＲeDを用いて
中間値Ａ′を求める、請求項１から４までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項１５】 開口比Ｍ′を、開口直径ｄTのための
補正された値と管直径ＤTのための補正された値から算
出する、請求項７記載の方法。 - 【請求項１６】 中間値Ａ′と開口比Ｍ′を用いて、変
化された作動パラメータならびに測定された作用圧力Δ
Ｐに対して当てはまる流量値αnを決定する、請求項１
４又は１５記載の方法。 - 【請求項１７】 流量値αnの算出を、レイノルズ数Ｒ
eDに関する所定の条件が充足されるまで行なう、請求項
１６記載の方法。 - 【請求項１８】 流量Ｍを、流量数αn、膨張数ε1、補
正された開口直径ｄT、測定された作用圧力ΔＰならび
に補正さた密度ρ1から算出する、請求項１から１７ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１９】 測定の開始時に、作動パラメータたと
えば絶対圧力Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は流量Ｍ
を、入力された流量数α、膨張数ε1、開口直径ｄ、測
定された作用圧力ΔＰならびに流体の密度から決定す
る、請求項１から１８までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項２０】 測定中に作動パラメータたとえば絶対
圧力Ｐａｂｓと温度Ｔが一定の場合は、ならびに作用圧
力ΔＰが一定の場合は、流量数αnまたは膨張数ε1の新
たな決定は行なわない、請求項１から１９までのいずれ
か１項記載の方法。 - 【請求項２１】 作用圧力ΔＰを測定するために管路の
中へ挿入される装置を有する絞り弁装置と、絶対圧力Ｐ
ａｂｓを装置するセンサと、圧力信号をそれに比例する
電流信号へ変換する差圧−測定変換器と、測定過程を制
御するための制御ユニットと、測定されたデータを評価
するための評価電子装置と、温度センサを備えている形
式の、管路の中の流体の流量Ｍを決定する装置におい
て、評価電子装置が処理ユニットを有し、該処理ユニッ
トに、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温度Ｔに関し
て測定された値が導びかれ、これらから流量数αnが決
定されることを特徴とする、管路の中の流体の流量Ｍを
決定する装置。 - 【請求項２２】 管路の中へ挿入される、作用圧力ΔＰ
を測定する装置を有する絞り弁装置と、絶対圧力Ｐａｂ
ｓを装置するセンサと、圧力信号をそれに比例する電流
信号へ変換する差圧−測定変換器と、測定過程を制御す
るための制御ユニットと、測定されたデータを評価する
ための評価電子装置と、温度センサを備えている形式
の、管路の中の流体の流量Ｍを決定する装置において、
評価電子装置が処理ユニットを有し、該処理ユニット
に、作用圧力ΔＰ、絶対圧力Ｐａｂｓ、温度Ｔに関して
測定された値が導びかれ、これらから膨張係数ε1が決
定されることを特徴とする、管路の中の流体の流量Ｍを
決定する装置。 - 【請求項２３】 処理ユニットがメモリを有し、該メモ
リの中に、流量数αnと膨張数ε1の決定のために必要と
される値たとえば密度ρ1を含むテーブルが格納されて
いる、請求項２１又は２２記載の装置。 - 【請求項２４】 前記のメモリがＥＰＲＯＭである、請
求項２３記載の装置。 - 【請求項２５】 処理ユニットがバッファメモリを有
し、該バッファメモリは、流量Ｍの決定にその都度に必
要とされる補正された値、たとえば補正された開口直径
ｄT、補正された管直径ＤT、補正された膨張数ε1、補
正された密度ρ１、補正された粘性η、補正された流量
値αｎ、レイノルズ数ＲeDならびに測定された作用圧力
ΔＰを一時記憶する、請求項２１又は２２記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4335337.1 | 1993-10-16 | ||
| DE4335337 | 1993-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159208A true JPH07159208A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=6500329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25103794A Pending JPH07159208A (ja) | 1993-10-16 | 1994-10-17 | 管路の中の流体の流量ｍを決定する方法と装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159208A (ja) |
| BG (1) | BG98808A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507996A (ja) * | 2001-10-12 | 2005-03-24 | ホリバ エステック，インコーポレーテッド | 質量流量装置を作製および使用するためのシステム及び方法 |
| CN102213606A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-10-12 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 镜像流量检测方法及虚拟流量计 |
| JP2012507034A (ja) * | 2008-10-27 | 2012-03-22 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高速応答フロー演算付き多変数プロセス流体フロー装置 |
-
1994
- 1994-05-31 BG BG98808A patent/BG98808A/xx unknown
- 1994-10-17 JP JP25103794A patent/JPH07159208A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005507996A (ja) * | 2001-10-12 | 2005-03-24 | ホリバ エステック，インコーポレーテッド | 質量流量装置を作製および使用するためのシステム及び方法 |
| JP2012507034A (ja) * | 2008-10-27 | 2012-03-22 | ローズマウント インコーポレイテッド | 高速応答フロー演算付き多変数プロセス流体フロー装置 |
| US8655604B2 (en) | 2008-10-27 | 2014-02-18 | Rosemount Inc. | Multivariable process fluid flow device with fast response flow calculation |
| CN102213606A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-10-12 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 镜像流量检测方法及虚拟流量计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG98808A (en) | 1995-05-31 |
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