JPH10281841A - 多相流流量計 - Google Patents
多相流流量計Info
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- JPH10281841A JPH10281841A JP8395297A JP8395297A JPH10281841A JP H10281841 A JPH10281841 A JP H10281841A JP 8395297 A JP8395297 A JP 8395297A JP 8395297 A JP8395297 A JP 8395297A JP H10281841 A JPH10281841 A JP H10281841A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 混合物体の不均一分布に基づく測定誤差を防
止出来、各成分別の流量を求める事が出来る多相流流量
計を提供するにある。 【解決手段】 多孔板電極による上流，下流体積割合測
定センサを用いて、移動速度を求め、２成分の混合物の
各成分の移動量（流量）を求めることができる。更に、
差圧計を用いることにより、３成分の混合物の各成分の
移動量（流量）も求めることができる多相流流量計であ
る。
止出来、各成分別の流量を求める事が出来る多相流流量
計を提供するにある。 【解決手段】 多孔板電極による上流，下流体積割合測
定センサを用いて、移動速度を求め、２成分の混合物の
各成分の移動量（流量）を求めることができる。更に、
差圧計を用いることにより、３成分の混合物の各成分の
移動量（流量）も求めることができる多相流流量計であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合物体の不均一
分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求
める事が出来る多相流流量計に関するものである。
分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求
める事が出来る多相流流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来より一般に使用されている
従来例の要部構成説明図で、例えば、特開昭６３−５２
０１５号公報に示されている。
従来例の要部構成説明図で、例えば、特開昭６３−５２
０１５号公報に示されている。
【０００３】図において、１は、測定流体２が流れる測
定管路である。３は、測定管路１に設けられたベンチュ
リ管である。４は、ベンチュリ管の入り口５と頚部６と
の間に設けられた差圧計である。７は、ベンチュリ管の
頚部６の後半に設けられたコンデンサである。
定管路である。３は、測定管路１に設けられたベンチュ
リ管である。４は、ベンチュリ管の入り口５と頚部６と
の間に設けられた差圧計である。７は、ベンチュリ管の
頚部６の後半に設けられたコンデンサである。
【０００４】８は、コンデンサ７に接続されたキャパシ
タンス測定装置である。９は、差圧計４の検出信号ΔＰ
とキャパシタンス測定装置８の検出信号ρから質量流量
Ｍを求める評価装置である。１１は、評価装置９の結果
を表示する指示計である。
タンス測定装置である。９は、差圧計４の検出信号ΔＰ
とキャパシタンス測定装置８の検出信号ρから質量流量
Ｍを求める評価装置である。１１は、評価装置９の結果
を表示する指示計である。
【０００５】以上の構成において、測定流体２は、混合
物の場合、局部的に著しく変動する。しかし、ベンチュ
リ管３の頚部６の後半位置では、測定流体２は加速され
均一な流れが生ずる。
物の場合、局部的に著しく変動する。しかし、ベンチュ
リ管３の頚部６の後半位置では、測定流体２は加速され
均一な流れが生ずる。
【０００６】そこで、頚部６の後半位置にコンデンサ７
を配置して、測定流体２の密度ρを測定し、評価装置９
で、差圧計４の検出信号ΔＰとキャパシタンス測定装置
８の検出信号ρから質量流量Ｍを求める。
を配置して、測定流体２の密度ρを測定し、評価装置９
で、差圧計４の検出信号ΔＰとキャパシタンス測定装置
８の検出信号ρから質量流量Ｍを求める。
【０００７】この結果、ベンチュリー管の最も径が小さ
な部分の頚部６で、各相の体積割合を測定することによ
り、各成分が均質に混ざった状態で測定出来、混合物の
分布に影響されない。従って、不均一な測定流体２の質
量流量Ｍを、正確且つ高い信頼性を以て求める事ができ
る。
な部分の頚部６で、各相の体積割合を測定することによ
り、各成分が均質に混ざった状態で測定出来、混合物の
分布に影響されない。従って、不均一な測定流体２の質
量流量Ｍを、正確且つ高い信頼性を以て求める事ができ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は、ベンチュリー管の最も径が小さな部分で各相の体積
割合を測定することにより、各成分が均質に混ざった状
態で、混合物の分布に影響されないとしている。
は、ベンチュリー管の最も径が小さな部分で各相の体積
割合を測定することにより、各成分が均質に混ざった状
態で、混合物の分布に影響されないとしている。
【０００９】しかしながら、流速や各成分の体積割合の
広い範囲に渡って均質に混合することは困難であり、ど
うしても混合物の分布に影響されてしまい、体積割合が
精度良く測定できず、その結果、各成分の流量も大きな
誤差を持ったものとなる。本発明は、この問題点を解決
するものである。
広い範囲に渡って均質に混合することは困難であり、ど
うしても混合物の分布に影響されてしまい、体積割合が
精度良く測定できず、その結果、各成分の流量も大きな
誤差を持ったものとなる。本発明は、この問題点を解決
するものである。
【００１０】本発明の目的は、混合物体の不均一分布に
基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める事
が出来る多相流流量計を提供するにある。
基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を求める事
が出来る多相流流量計を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、 （１）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路と、前記測定流体の流れに一面が面して該測定管路
内に設けられた板状の上流体積割合センサの本体と前記
測定管路の軸方向に該上流体積割合センサの本体を貫通
して設けられた複数の第１貫通孔と前記測定管路の軸方
向に該貫通孔に設けられ前記測定流体の静電容量を検知
する第１の第１容量電極と第１の第２容量電極とを具備
する上流体積割合センサと、該上流体積割合センサより
所定距離下流側であって前記測定流体の流れに一面が面
して該測定管路内に設けられた板状の下流体積割合セン
サの本体と前記測定管路の軸方向に該下流体積割合セン
サの本体を貫通し前記複数の第１貫通孔にそれぞれ対応
して設けられた複数の第２貫通孔と前記測定管路の軸方
向に該第２貫通孔に設けられ前記測定流体の静電容量を
検知する第２の第１容量電極と第２の第２容量電極とを
具備する下流体積割合センサと、前記複数の第１貫通孔
と前記複数の第２貫通孔とにそれぞれ対応して設けられ
前記複数の第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔とをそれ
ぞれ連通する複数の第３貫通孔を有し前記上流体積割合
センサに一面が接し他面が前記下流体積割合センサに接
する柱状の絶縁体と、前記第１容量電極と前記第２容量
電極間の静電容量を別々に測定する静電容量測定回路
と、該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混
合物の体積割合を演算し前記上流体積割合センサと前記
下流体積割合センサでの混合物の体積割合の変動の相関
から前記測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量
を演算する演算回路とを具備したことを特徴とする多相
流流量計。 （２）一端が前記上流体積割合センサでの圧力が測定さ
れる様に前記測定管路に開口する上流導圧管と、一端が
前記下流体積割合センサでの圧力が測定される様に前記
測定管路に開口する下流導圧管と、前記上流導圧管の他
端と前記下流導圧管の他端とがそれぞれ接続される差圧
計とを具備したことを特徴とする請求項１記載の多相流
流量計。 （３）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （４）前記第１，第２容量電極が前記測定流体に腐食さ
れないように前記第１，第２容量電極にそれぞれ設けら
れた耐腐食性のコーティング体を具備したことを特徴と
する請求項１又は請求項２又は請求項３記載の多相流流
量計。を構成したものである。
に、本発明は、 （１）第１容量電極と第２容量電極とを使用して静電容
量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成分別に
検出する多相流流量計において、測定流体が流れる測定
管路と、前記測定流体の流れに一面が面して該測定管路
内に設けられた板状の上流体積割合センサの本体と前記
測定管路の軸方向に該上流体積割合センサの本体を貫通
して設けられた複数の第１貫通孔と前記測定管路の軸方
向に該貫通孔に設けられ前記測定流体の静電容量を検知
する第１の第１容量電極と第１の第２容量電極とを具備
する上流体積割合センサと、該上流体積割合センサより
所定距離下流側であって前記測定流体の流れに一面が面
して該測定管路内に設けられた板状の下流体積割合セン
サの本体と前記測定管路の軸方向に該下流体積割合セン
サの本体を貫通し前記複数の第１貫通孔にそれぞれ対応
して設けられた複数の第２貫通孔と前記測定管路の軸方
向に該第２貫通孔に設けられ前記測定流体の静電容量を
検知する第２の第１容量電極と第２の第２容量電極とを
具備する下流体積割合センサと、前記複数の第１貫通孔
と前記複数の第２貫通孔とにそれぞれ対応して設けられ
前記複数の第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔とをそれ
ぞれ連通する複数の第３貫通孔を有し前記上流体積割合
センサに一面が接し他面が前記下流体積割合センサに接
する柱状の絶縁体と、前記第１容量電極と前記第２容量
電極間の静電容量を別々に測定する静電容量測定回路
と、該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混
合物の体積割合を演算し前記上流体積割合センサと前記
下流体積割合センサでの混合物の体積割合の変動の相関
から前記測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量
を演算する演算回路とを具備したことを特徴とする多相
流流量計。 （２）一端が前記上流体積割合センサでの圧力が測定さ
れる様に前記測定管路に開口する上流導圧管と、一端が
前記下流体積割合センサでの圧力が測定される様に前記
測定管路に開口する下流導圧管と、前記上流導圧管の他
端と前記下流導圧管の他端とがそれぞれ接続される差圧
計とを具備したことを特徴とする請求項１記載の多相流
流量計。 （３）装置が配置された部分の測定流体の絶対圧力を測
定する絶対圧力計と、装置が配置された部分の測定流体
の温度を測定する温度計とを具備したことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の多相流流量計。 （４）前記第１，第２容量電極が前記測定流体に腐食さ
れないように前記第１，第２容量電極にそれぞれ設けら
れた耐腐食性のコーティング体を具備したことを特徴と
する請求項１又は請求項２又は請求項３記載の多相流流
量計。を構成したものである。
【００１２】
【作用】以上の構成において、第１容量電極と第２容量
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
電極に交流電圧を加えて静電容量測定を行う。
【００１３】一つ一つの貫通孔の中を測定流体が流れ
る。この時、一つの貫通孔の中では、第１容量電極と第
２容量電極の組ができて、第１容量電極と第２容量電極
との間に電気力線が通り、その間の混合物の誘電率に比
例した静電容量が測定される。
る。この時、一つの貫通孔の中では、第１容量電極と第
２容量電極の組ができて、第１容量電極と第２容量電極
との間に電気力線が通り、その間の混合物の誘電率に比
例した静電容量が測定される。
【００１４】多数の貫通孔を持つ電極全体としては、そ
れらの和の静電容量値が出力されることとなる。この誘
電率を用いることにより、２成分からなる混合物中の各
成分の体積割合を計算することができる。
れらの和の静電容量値が出力されることとなる。この誘
電率を用いることにより、２成分からなる混合物中の各
成分の体積割合を計算することができる。
【００１５】而して、上流体積割合センサと下流体積割
合センサでの混合物の体積割合の変動の相関から、測定
流体の移動速度を演算回路により演算して、各混合物の
流量を演算する。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
合センサでの混合物の体積割合の変動の相関から、測定
流体の移動速度を演算回路により演算して、各混合物の
流量を演算する。以下、実施例に基づき詳細に説明す
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の要部
構成説明図で、図２は図１のＡーＡ断面図である。図に
おいて、
構成説明図で、図２は図１のＡーＡ断面図である。図に
おいて、
【００１７】１１は、測定流体１２が流れる測定管路で
ある。２１は、測定流体１２の流れに面して、測定管路
１１内に設けられた平板状の第１の第１容量電極であ
る。２２，２３は、第１の第１容量電極２１の両面にそ
れぞれ一面が接する平板状の第１，第２絶縁板である。
ある。２１は、測定流体１２の流れに面して、測定管路
１１内に設けられた平板状の第１の第１容量電極であ
る。２２，２３は、第１の第１容量電極２１の両面にそ
れぞれ一面が接する平板状の第１，第２絶縁板である。
【００１８】２４，２５は、第１，第２絶縁板２２，２
３の他面にそれぞれ一面が接する平板状の第１，第２ガ
ード電極である。２６，２７は、第１，第２ガード電極
２４，２５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第
３，第４絶縁板である。
３の他面にそれぞれ一面が接する平板状の第１，第２ガ
ード電極である。２６，２７は、第１，第２ガード電極
２４，２５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第
３，第４絶縁板である。
【００１９】２８，２９は、第３，第４絶縁板２６，２
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第１，第２
の第２容量電極である。３１は、第１，第２の第２容量
電極２８、２９の他面に垂直に、第１，第２の第２容量
電極２８，２９と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第
１，第２ガード電極２４，２５と、第１，第２絶縁板２
２，２３と、第１の第１容量電極２１とを貫通して設け
られた複数の第１貫通孔である。
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第１，第２
の第２容量電極である。３１は、第１，第２の第２容量
電極２８、２９の他面に垂直に、第１，第２の第２容量
電極２８，２９と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第
１，第２ガード電極２４，２５と、第１，第２絶縁板２
２，２３と、第１の第１容量電極２１とを貫通して設け
られた複数の第１貫通孔である。
【００２０】而して、第１の第１容量電極２１と、第
１，第２絶縁板２２，２３と、第１，第２ガード電極２
４，２５と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第１，第
２の第２容量電極２８，２９と第１貫通孔３１とにより
上流体積割合センサ２０が構成される。
１，第２絶縁板２２，２３と、第１，第２ガード電極２
４，２５と、第３，第４絶縁板２６，２７と、第１，第
２の第２容量電極２８，２９と第１貫通孔３１とにより
上流体積割合センサ２０が構成される。
【００２１】４１は、上流体積割合センサ２０より所定
距離下流側であって、測定流体１２の流れに面して、測
定管路１１内に設けられた、平板状の第２の第１容量電
極である。４２，４３は、第２の第１容量電極４１の両
面に、それぞれ一面が接する平板状の第５，第６絶縁板
である。
距離下流側であって、測定流体１２の流れに面して、測
定管路１１内に設けられた、平板状の第２の第１容量電
極である。４２，４３は、第２の第１容量電極４１の両
面に、それぞれ一面が接する平板状の第５，第６絶縁板
である。
【００２２】４４，４５は、第５，第６絶縁板４２，４
３の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
ガード電極である。４６，４７は、第３，第４ガード電
極４４，４５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の
第７，第８絶縁板である。
３の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
ガード電極である。４６，４７は、第３，第４ガード電
極４４，４５の他面に、それぞれ一面が接する平板状の
第７，第８絶縁板である。
【００２３】４８，４９は、第７，第８絶縁板４６，４
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
の第２容量電極である。５１は、第３，第４の第２容量
電極４８，４９の他面に垂直に、第３，第４の第２容量
電極４８，４９と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第
３，第４ガード電極４４，４５と、第５，第６絶縁板４
２，４３と、第２の第１容量電極４１とを貫通して、複
数の第１貫通孔３１にそれぞれ対応して連通して、設け
られた複数の第２貫通孔である。
７の他面に、それぞれ一面が接する平板状の第３，第４
の第２容量電極である。５１は、第３，第４の第２容量
電極４８，４９の他面に垂直に、第３，第４の第２容量
電極４８，４９と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第
３，第４ガード電極４４，４５と、第５，第６絶縁板４
２，４３と、第２の第１容量電極４１とを貫通して、複
数の第１貫通孔３１にそれぞれ対応して連通して、設け
られた複数の第２貫通孔である。
【００２４】而して、第２の第１容量電極４１と、第
５，第６絶縁板４２，４３と、第３，第４ガード電極４
４，４５と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第３，第
４の第２容量電極４８，４９と、第２貫通孔５１とによ
り、下流体積割合センサ４０が構成される。
５，第６絶縁板４２，４３と、第３，第４ガード電極４
４，４５と、第７，第８絶縁板４６，４７と、第３，第
４の第２容量電極４８，４９と、第２貫通孔５１とによ
り、下流体積割合センサ４０が構成される。
【００２５】６０は、複数の第１貫通孔３１と、複数の
第２貫通孔５１とにそれぞれ対応して設けられ、複数の
第１貫通孔３１と複数の第２貫通孔５１とをそれぞれ連
通する複数の第３貫通孔６１を有し、上流体積割合セン
サ２０に一面が接し、他面が下流体積割合センサ４０に
接する円柱状の絶縁体である。
第２貫通孔５１とにそれぞれ対応して設けられ、複数の
第１貫通孔３１と複数の第２貫通孔５１とをそれぞれ連
通する複数の第３貫通孔６１を有し、上流体積割合セン
サ２０に一面が接し、他面が下流体積割合センサ４０に
接する円柱状の絶縁体である。
【００２６】即ち、複数の第１貫通孔３１と複数の第２
貫通孔５１と複数の第３貫通孔６１とは、一直線状の連
通した孔になる様に、同じ位置、同じ径の孔で構成され
ている。７１は、第１容量電極２１、と第２容量電極２
８，２９、あるいは、第１容量電極４１と第２容量電極
４８，４９間の静電容量を、別々に測定する静電容量測
定回路（図示せず）である。
貫通孔５１と複数の第３貫通孔６１とは、一直線状の連
通した孔になる様に、同じ位置、同じ径の孔で構成され
ている。７１は、第１容量電極２１、と第２容量電極２
８，２９、あるいは、第１容量電極４１と第２容量電極
４８，４９間の静電容量を、別々に測定する静電容量測
定回路（図示せず）である。
【００２７】７２は、静電容量測定回路７１の測定値か
ら、測定流体の混合物の体積割合を演算し、上流体積割
合センサ２０と下流体積割合センサ４０とで、混合物の
体積割合の変動の相関から測定流体１２の移動速度を演
算して、各混合物の流量を演算する演算回路（図示せ
ず）である。
ら、測定流体の混合物の体積割合を演算し、上流体積割
合センサ２０と下流体積割合センサ４０とで、混合物の
体積割合の変動の相関から測定流体１２の移動速度を演
算して、各混合物の流量を演算する演算回路（図示せ
ず）である。
【００２８】なお、３成分の混合物の流量を測定する場
合は、一端が上流体積割合センサ２０での圧力が測定さ
れる様に、測定管路１１に開口する上流導圧管８１と、
一端が下流体積割合センサ４０での圧力が測定される様
に、測定管路１１に開口する下流導圧管８２と、上流導
圧管８１の他端と、下流導圧管８２の他端とがそれぞれ
接続される差圧計８３とが構成される。
合は、一端が上流体積割合センサ２０での圧力が測定さ
れる様に、測定管路１１に開口する上流導圧管８１と、
一端が下流体積割合センサ４０での圧力が測定される様
に、測定管路１１に開口する下流導圧管８２と、上流導
圧管８１の他端と、下流導圧管８２の他端とがそれぞれ
接続される差圧計８３とが構成される。
【００２９】しかして、差圧計８３の測定信号は、演算
回路７２に送られるように、差圧計８３と演算回路７２
とは、電気的に接続されている。
回路７２に送られるように、差圧計８３と演算回路７２
とは、電気的に接続されている。
【００３０】以上の構成において、第１容量電極２１，
４１と第２容量電極２８，２９，４８，４９に交流電圧
を加えて静電容量測定を行う。
４１と第２容量電極２８，２９，４８，４９に交流電圧
を加えて静電容量測定を行う。
【００３１】一つ一つの貫通孔３１，５１の中を測定流
体１２が流れる。この時、一つの貫通孔３１，５１の中
では、第１容量電極２１，４１と第２容量電極２８，２
９，４８，４９の組ができて、第１容量電極２１，４１
と第２容量電極２８，２９，４８，４９との間に電気力
線が通り、その間の混合物の誘電率に比例した静電容量
が測定される。
体１２が流れる。この時、一つの貫通孔３１，５１の中
では、第１容量電極２１，４１と第２容量電極２８，２
９，４８，４９の組ができて、第１容量電極２１，４１
と第２容量電極２８，２９，４８，４９との間に電気力
線が通り、その間の混合物の誘電率に比例した静電容量
が測定される。
【００３２】多数の貫通孔３１，５１を持つ電極全体と
しては、それらの和の静電容量値が出力されることとな
る。この誘電率を用いることにより、２成分からなる混
合物中の各成分の体積割合を計算することができる。
しては、それらの和の静電容量値が出力されることとな
る。この誘電率を用いることにより、２成分からなる混
合物中の各成分の体積割合を計算することができる。
【００３３】而して、上流体積割合センサ２０と下流体
積割合センサ４０での混合物の体積割合の変動の相関か
ら，測定流体１２の移動速度を演算回路７２により演算
して、各混合物の流量を演算する。
積割合センサ４０での混合物の体積割合の変動の相関か
ら，測定流体１２の移動速度を演算回路７２により演算
して、各混合物の流量を演算する。
【００３４】すなわち、上流体積割合センサ２０と下流
体積割合センサ４０の出力をみると、測定物質の混合比
率に空間的な変動があるために、この上流体積割合セン
サ２０と下流体積割合センサ４０から出力される信号の
時系列は変動するが、それら時系列信号は、二つのセン
サ間距離Lを、混合物質の移動速度uで割った、時間τだ
けずれることとなる。
体積割合センサ４０の出力をみると、測定物質の混合比
率に空間的な変動があるために、この上流体積割合セン
サ２０と下流体積割合センサ４０から出力される信号の
時系列は変動するが、それら時系列信号は、二つのセン
サ間距離Lを、混合物質の移動速度uで割った、時間τだ
けずれることとなる。
【００３５】つまり、二つの信号の相互相関関数のピー
ク値をとることによりずれ時間τがわかり、それから混
合物質の移動速度を測定することができる。 u＝L/τ （１）
ク値をとることによりずれ時間τがわかり、それから混
合物質の移動速度を測定することができる。 u＝L/τ （１）
【００３６】水と油の混合物のように、2種類の物質の
密度がそれほど大きく離れていない場合は、混合物の移
動速度uは、水及び油の移動速度と等しくなる。 u＝uW＝uP （２） ここで添え字は W：水、P：油、G：ガスである。
密度がそれほど大きく離れていない場合は、混合物の移
動速度uは、水及び油の移動速度と等しくなる。 u＝uW＝uP （２） ここで添え字は W：水、P：油、G：ガスである。
【００３７】体積割合センサは二成分の混合物の場合、
直接各相の体積分率を求めることができるため、それか
ら求められる水の体積分率HWと管路断面積Aと式（１）
から求められる移動速度（流速）uを掛けることによ
り、水の流量 QW を求めることができる。
直接各相の体積分率を求めることができるため、それか
ら求められる水の体積分率HWと管路断面積Aと式（１）
から求められる移動速度（流速）uを掛けることによ
り、水の流量 QW を求めることができる。
【００３８】油の流量 QP も、油の体積分率HPと管路断
面積Aと移動速度uを掛けることにより求めることができ
る。つまり、 QW＝HW×A×u （３） QP＝HP×A×u （４） となる。
面積Aと移動速度uを掛けることにより求めることができ
る。つまり、 QW＝HW×A×u （３） QP＝HP×A×u （４） となる。
【００３９】ここで各相の体積分率の関係は以下のよう
になる。 HW＋HP＝1 （５）
になる。 HW＋HP＝1 （５）
【００４０】３成分の混合物の場合は、差圧計８３から
の出力を、もう一つの測定値として用いる。測定物質が
各貫通孔３１，５１を通過することにより、測定流体１
２と貫通孔３１，５１の壁との接触面積が増加して、圧
力損失が大きくなったり、通過断面積が小さくなるため
流速が増加することにより静圧の減少が生じる。
の出力を、もう一つの測定値として用いる。測定物質が
各貫通孔３１，５１を通過することにより、測定流体１
２と貫通孔３１，５１の壁との接触面積が増加して、圧
力損失が大きくなったり、通過断面積が小さくなるため
流速が増加することにより静圧の減少が生じる。
【００４１】この差圧は、混合物質の移動速度と密度の
関数となるため、密度は以下のように表すことができ
る。 ρ＝ F(Δp、uW、uP、uG) （６）
関数となるため、密度は以下のように表すことができ
る。 ρ＝ F(Δp、uW、uP、uG) （６）
【００４２】ここで、Fは関数であり、校正により事前
に求めておくことができる。また、ρは混合物の平均密
度であり、以下の式で表すことができる。 ρ＝(HW×ρW)＋(HP×ρP)＋(HG×ρG) （７）
に求めておくことができる。また、ρは混合物の平均密
度であり、以下の式で表すことができる。 ρ＝(HW×ρW)＋(HP×ρP)＋(HG×ρG) （７）
【００４３】ここで、各相の体積割合の関係は以下のよ
うになる。 HW＋HP＋HG＝1 （８） 各相が良く混合されている場合などは、各相の流速は混
合物の移動速度と同じになる。 u＝uW＝uP＝uG （９）
うになる。 HW＋HP＋HG＝1 （８） 各相が良く混合されている場合などは、各相の流速は混
合物の移動速度と同じになる。 u＝uW＝uP＝uG （９）
【００４４】よって、式（６）は以下のようになる。 ρ＝F(Δp、u) （１０） 体積割合センサ２０、４０の出力の、相互相関関数のピ
ーク値から、流速uを求め、式（１０）を用いて、差圧
計８３で測定される差圧Δpから、混合物の平均密度ρ
を求めることができる。
ーク値から、流速uを求め、式（１０）を用いて、差圧
計８３で測定される差圧Δpから、混合物の平均密度ρ
を求めることができる。
【００４５】また、体積割合センサ２０、４０は３種類
の混合物の場合、例としては、水と油とガスのような場
合、測定される静電容量値は以下のような関係式である
ため、それと他の測定値から各相の体積分率を求めるこ
とができる。 C＝(HW×KW×εW)＋(HP×KP×εP)＋(HG×KG×εG) （１１） ここで、Cは静電容量、Kは定数で、εは誘電率である。
の混合物の場合、例としては、水と油とガスのような場
合、測定される静電容量値は以下のような関係式である
ため、それと他の測定値から各相の体積分率を求めるこ
とができる。 C＝(HW×KW×εW)＋(HP×KP×εP)＋(HG×KG×εG) （１１） ここで、Cは静電容量、Kは定数で、εは誘電率である。
【００４６】よって、平均密度ρと静電容量Cが各相の
体積分率の関数になっていることと式（８）を用いるこ
とにより、それらの式を連立させて、各相の体積分率を
求めることができる。
体積分率の関数になっていることと式（８）を用いるこ
とにより、それらの式を連立させて、各相の体積分率を
求めることができる。
【００４７】これらより、流速と体積分率が分かること
となるので、３種類の成分が混合した場合における各成
分の移動量（流量）を求めることができる。 QW＝HW×A×u （１２） QP＝HP×A×u （１３） QG＝HG×A×u （１４）
となるので、３種類の成分が混合した場合における各成
分の移動量（流量）を求めることができる。 QW＝HW×A×u （１２） QP＝HP×A×u （１３） QG＝HG×A×u （１４）
【００４８】また、絶対圧センサ、温度センサからの出
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより混合物の各成分の密度や静電容量など
の物性値を補正して、標準状態での流量に換算すること
ができる。
力を用いて、測定点で標準状態でなくても、物性値表を
用いることにより混合物の各成分の密度や静電容量など
の物性値を補正して、標準状態での流量に換算すること
ができる。
【００４９】従来の技術では、測定管路１１全体で一つ
の静電容量電極の組であったが、本発明では、複数組あ
るため細分化した測定ができる。さらに、一つの静電容
量電極の組が小さくなるため、流れ方向に小さくでき、
流れ方向の測定分解能も向上する。
の静電容量電極の組であったが、本発明では、複数組あ
るため細分化した測定ができる。さらに、一つの静電容
量電極の組が小さくなるため、流れ方向に小さくでき、
流れ方向の測定分解能も向上する。
【００５０】この結果、 （１）多成分混合系の流量測定において、各成分の速度
差がそれほどない場合に、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサ２０，４０を用いて、移動速度を求
めることができ、２成分の混合物の各成分の移動量（流
量）を求めることが出来る。さらに差圧計８３を用いる
ことにより、３成分の混合物の各成分の移動量（流量）
も求めることが出来る多相流流量計が得られる。
差がそれほどない場合に、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサ２０，４０を用いて、移動速度を求
めることができ、２成分の混合物の各成分の移動量（流
量）を求めることが出来る。さらに差圧計８３を用いる
ことにより、３成分の混合物の各成分の移動量（流量）
も求めることが出来る多相流流量計が得られる。
【００５１】（２）従来の技術では管路全体で一つの静
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。
【００５２】（３）貫通孔３１，５１が設けられた静電
容量電極を使用して、測定管路１１内を移動する複数の
物質が混合した対象の静電容量を測定することにより、
物質の不均一分布に影響されることなく、物質の体積割
合を求めることができる多相流流量計が得られる。
容量電極を使用して、測定管路１１内を移動する複数の
物質が混合した対象の静電容量を測定することにより、
物質の不均一分布に影響されることなく、物質の体積割
合を求めることができる多相流流量計が得られる。
【００５３】なお、前述の実施例においては、第１容量
電極２１，４１の両側に第２容量電極２８，２９，４
８，４９があると説明したが、これに限ることはなく、
例えば、第１容量電極の片側に第２容量電極が有っても
良い。要するに、第１容量電極と第２容量電極の組がそ
れぞれ１組以上有れば良い。
電極２１，４１の両側に第２容量電極２８，２９，４
８，４９があると説明したが、これに限ることはなく、
例えば、第１容量電極の片側に第２容量電極が有っても
良い。要するに、第１容量電極と第２容量電極の組がそ
れぞれ１組以上有れば良い。
【００５４】なお、測定流体１２に、第２容量電極２
８，２９，４８，４９と第１容量電極２１，４１とガー
ド電極２４，２５，４４，４５が腐食されないように、
第２容量電極２８，２９，４８，４９と第１容量電極２
１，４１とガード電極２４，２５，４４，４５とにそれ
ぞれ設けられた耐腐食性のコーティング体８４（図示せ
ず）が設けられても良いことは勿論である。
８，２９，４８，４９と第１容量電極２１，４１とガー
ド電極２４，２５，４４，４５が腐食されないように、
第２容量電極２８，２９，４８，４９と第１容量電極２
１，４１とガード電極２４，２５，４４，４５とにそれ
ぞれ設けられた耐腐食性のコーティング体８４（図示せ
ず）が設けられても良いことは勿論である。
【００５５】また、各貫通孔３１，５１，６１の大きさ
は、混合物質やそれに含まれる不純物が詰まらない程度
の大きさであればよく、全て同一の大きさである必要は
ない。貫通孔３１，５１，６１の配置も測定対象によっ
て変えても良い。
は、混合物質やそれに含まれる不純物が詰まらない程度
の大きさであればよく、全て同一の大きさである必要は
ない。貫通孔３１，５１，６１の配置も測定対象によっ
て変えても良い。
【００５６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１によれば、 （１）多成分混合系の流量測定において、各成分の速度
差がそれほどない場合に、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサを用いて、移動速度を求めることが
でき、２成分の混合物の各成分の移動量（流量）を求め
ることができる。さらに差圧計を用いることにより、３
成分の混合物の各成分の移動量（流量）も求めることが
できる多相流流量計が得られる。
求項１によれば、 （１）多成分混合系の流量測定において、各成分の速度
差がそれほどない場合に、多孔板電極による上流，下流
体積割合測定センサを用いて、移動速度を求めることが
でき、２成分の混合物の各成分の移動量（流量）を求め
ることができる。さらに差圧計を用いることにより、３
成分の混合物の各成分の移動量（流量）も求めることが
できる多相流流量計が得られる。
【００５７】（２）従来の技術では管路全体で一つの静
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。
電容量電極の組が構成されるが、本発明では、複数の静
電容量電極の組が構成されるため、細分化した測定がで
き、さらに一つの静電容量電極の組が小さくなるため、
流れ方向に小さくすることができ、流れ方向の測定分解
能も向上する多相流流量計が得られる。
【００５８】（３）貫通孔が設けられた静電容量電極を
使用して、測定管路内を移動する複数の物質が混合した
対象の静電容量を測定することにより、物質の不均一分
布に影響されることなく、物質の流量を求めることがで
きる多相流流量計が得られる。
使用して、測定管路内を移動する複数の物質が混合した
対象の静電容量を測定することにより、物質の不均一分
布に影響されることなく、物質の流量を求めることがで
きる多相流流量計が得られる。
【００５９】本発明の請求項２によれば、３成分の混合
物の各成分の移動量（流量）も求めることができる多相
流流量計が得られる。
物の各成分の移動量（流量）も求めることができる多相
流流量計が得られる。
【００６０】本発明の請求項３によれば、測定流体の環
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
境条件等の状況が変化した時でも精度良く測定すること
が出来る多相流流量計が得られる。また、混合物の各成
分の密度や静電容量などの物性値を補正して、標準状態
での流量に換算することができ、標準状態での流量を容
易に求めることができる多相流流量計が得られる。
【００６１】本発明の請求項４によれば、耐食性が向上
された多相流流量計が得られる。
された多相流流量計が得られる。
【００６２】従って、本発明によれば、混合物体の不均
一分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を
求める事が出来る多相流流量計を実現することが出来
る。
一分布に基づく測定誤差を防止出来、各成分別の流量を
求める事が出来る多相流流量計を実現することが出来
る。
【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面説明図である。
【図３】従来より一般に使用されている従来例の構成説
明図である。
明図である。
１１ 測定管路 １２ 測定流体 ２０ 上流体積割合センサ ２１ 第１の第１容量電極 ２２ 第１絶縁板 ２３ 第２絶縁板 ２４ 第１ガード電極 ２５ 第２ガード電極 ２６ 第３絶縁板 ２７ 第４絶縁板 ２８ 第１の第２容量電極 ２９ 第２の第２容量電極 ３１ 第１貫通孔 ４０ 下流体積割合センサ ４１ 第２の第１容量電極 ４２ 第５絶縁板 ４３ 第６絶縁板 ４４ 第３ガード電極 ４５ 第４ガード電極 ４６ 第７絶縁板 ４７ 第８絶縁板 ４８ 第３の第２容量電極 ４９ 第４の第２容量電極 ５１ 第２貫通孔 ６０ 絶縁体 ６１ 第３貫通孔 ７１ 静電容量測定回路 ７２ 演算回路 ８１ 上流導圧管 ８２ 下流導圧管 ８３ 差圧計 ８４ コーティング体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000006507 横河電機株式会社 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 (72)発明者 笛木 学 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 山崎 大輔 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 春山 周一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】第１容量電極と第２容量電極とを使用して
静電容量測定により測定流体の複数の物質の流量を各成
分別に検出する多相流流量計において、 測定流体が流れる測定管路と、 前記測定流体の流れに一面が面して該測定管路内に設け
られた板状の上流体積割合センサの本体と前記測定管路
の軸方向に該上流体積割合センサの本体を貫通して設け
られた複数の第１貫通孔と前記測定管路の軸方向に該貫
通孔に設けられ前記測定流体の静電容量を検知する第１
の第１容量電極と第１の第２容量電極とを具備する上流
体積割合センサと、 該上流体積割合センサより所定距離下流側であって前記
測定流体の流れに一面が面して該測定管路内に設けられ
た板状の下流体積割合センサの本体と前記測定管路の軸
方向に該下流体積割合センサの本体を貫通し前記複数の
第１貫通孔にそれぞれ対応して設けられた複数の第２貫
通孔と前記測定管路の軸方向に該第２貫通孔に設けられ
前記測定流体の静電容量を検知する第２の第１容量電極
と第２の第２容量電極とを具備する下流体積割合センサ
と、 前記複数の第１貫通孔と前記複数の第２貫通孔とにそれ
ぞれ対応して設けられ前記複数の第１貫通孔と前記複数
の第２貫通孔とをそれぞれ連通する複数の第３貫通孔を
有し前記上流体積割合センサに一面が接し他面が前記下
流体積割合センサに接する柱状の絶縁体と、 前記第１容量電極と前記第２容量電極間の静電容量を別
々に測定する静電容量測定回路と、 該静電容量測定回路の測定値から前記測定流体の混合物
の体積割合を演算し前記上流体積割合センサと前記下流
体積割合センサでの混合物の体積割合の変動の相関から
前記測定流体の移動速度を演算して各混合物の流量を演
算する演算回路とを具備したことを特徴とする多相流流
量計。 - 【請求項２】一端が前記上流体積割合センサでの圧力が
測定される様に前記測定管路に開口する上流導圧管と、 一端が前記下流体積割合センサでの圧力が測定される様
に前記測定管路に開口する下流導圧管と、 前記上流導圧管の他端と前記下流導圧管の他端とがそれ
ぞれ接続される差圧計とを具備したことを特徴とする請
求項１記載の多相流流量計。 - 【請求項３】装置が配置された部分の測定流体の絶対圧
力を測定する絶対圧力計と、 装置が配置された部分の測定流体の温度を測定する温度
計とを具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２
記載の多相流流量計。 - 【請求項４】前記第１、第２容量電極が前記測定流体に
腐食されないように前記第１、第２容量電極にそれぞれ
設けられた耐腐食性のコーティング体を具備したことを
特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の多
相流流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395297A JPH10281841A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8395297A JPH10281841A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10281841A true JPH10281841A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13816929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8395297A Pending JPH10281841A (ja) | 1997-04-02 | 1997-04-02 | 多相流流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10281841A (ja) |
-
1997
- 1997-04-02 JP JP8395297A patent/JPH10281841A/ja active Pending
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