JPH11125547A - 混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計 - Google Patents
混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計Info
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- JPH11125547A JPH11125547A JP28938197A JP28938197A JPH11125547A JP H11125547 A JPH11125547 A JP H11125547A JP 28938197 A JP28938197 A JP 28938197A JP 28938197 A JP28938197 A JP 28938197A JP H11125547 A JPH11125547 A JP H11125547A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 混相流流量計を簡素化し、かつ各流量の測定
精度を上げること。 【解決手段】 静電容量式水分率計３，３’の２台を１
組として相関流量計６を構成し、ガスと複数の液体とを
含む混相流体２が水分率計３，３’の設けられた管路１
を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たされる瞬間
に得られる水分率計３，３’の出力信号から液体の割合
に関する情報を得、また、水分率計３，３’の出力信号
の時間平均から混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気相のスリップ
がある場合には、水分率計３，３’で測定される値のゆ
らぎの時間差から混相流体の気相の流速を算出するとと
もに、差圧式流量計２７で得た情報を基に液相の流速を
算出し、各成分率と気相の流速または液相の流速を利用
して各成分の流量を相別流量演算回路２９で算出する。
精度を上げること。 【解決手段】 静電容量式水分率計３，３’の２台を１
組として相関流量計６を構成し、ガスと複数の液体とを
含む混相流体２が水分率計３，３’の設けられた管路１
を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たされる瞬間
に得られる水分率計３，３’の出力信号から液体の割合
に関する情報を得、また、水分率計３，３’の出力信号
の時間平均から混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気相のスリップ
がある場合には、水分率計３，３’で測定される値のゆ
らぎの時間差から混相流体の気相の流速を算出するとと
もに、差圧式流量計２７で得た情報を基に液相の流速を
算出し、各成分率と気相の流速または液相の流速を利用
して各成分の流量を相別流量演算回路２９で算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、管路内を流れる
油、水、及びガスなどから成る混相流体の各流量を未分
離のまま、オンラインで測定する装置に関するものであ
る。
油、水、及びガスなどから成る混相流体の各流量を未分
離のまま、オンラインで測定する装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、混相流体の各流量の測定には、流
体の電気的特性の違いを利用した水分率計、流体の比重
の違いを利用した密度計、及び、混相流体の総流量、ま
たは、流速を測定する流量計などの３台以上のセンサに
より構成される混相流流量計が用いられていた。図５は
そのような従来の混相流流量計の構成図である。水分率
計として静電容量式水分率計３、３’を、また、流量計
として２台の静電容量式水分率計３，３’で構成される
相関流量計６をそれぞれ用い、混相流体２の平均密度を
測定するガンマ線密度計７と合わせ、合計３台のセンサ
により構成される。なお、静電容量式水分率計３，３’
は、管路１に設けられた電極４，４’とインピーダンス
測定回路５，５’から、そして、ガンマ線密度計７は、
ガンマ線源８とディテクタ９とから、それぞれ構成され
る。また、絶対圧計１０と温度計１１は、各流体の密度
や誘電率などのパラメータや、ガスの（体積）流量の温
度補正を行うためのものである。
体の電気的特性の違いを利用した水分率計、流体の比重
の違いを利用した密度計、及び、混相流体の総流量、ま
たは、流速を測定する流量計などの３台以上のセンサに
より構成される混相流流量計が用いられていた。図５は
そのような従来の混相流流量計の構成図である。水分率
計として静電容量式水分率計３、３’を、また、流量計
として２台の静電容量式水分率計３，３’で構成される
相関流量計６をそれぞれ用い、混相流体２の平均密度を
測定するガンマ線密度計７と合わせ、合計３台のセンサ
により構成される。なお、静電容量式水分率計３，３’
は、管路１に設けられた電極４，４’とインピーダンス
測定回路５，５’から、そして、ガンマ線密度計７は、
ガンマ線源８とディテクタ９とから、それぞれ構成され
る。また、絶対圧計１０と温度計１１は、各流体の密度
や誘電率などのパラメータや、ガスの（体積）流量の温
度補正を行うためのものである。
【０００３】静電容量式水分率計３により、管路１を流
れる混相流体２の静電容量Ｃを測定し、ガンマ線密度計
７により、混相流体２のガンマ線の透過率λを測定す
る。このとき、混相流体２の油分率、水分率、ガスボイ
ド率をそれぞれＨP 、ＨW 、ＨG とすると、式（１）が
成り立つ。 ＨP ＋ＨW ＋ＨG ＝１ （１） また、既知の油、水、ガスの比誘電率をそれぞれ、
εP 、εW 、εG とすると、検出される静電容量Ｃとの
間に、式（２）が成り立つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＋εG ＨG ＝ｆε （Ｃ） （２） さらに、既知の油、水、ガスの密度をそれぞれ、ρP 、
ρW 、ρW とすると、検出されるガンマ線の透過率λと
の間に、式（３）が成り立つ。 ρP ＨP ＋ρW ＨW ＋ρG ＨG ＝ｆρ （λ） （３） ここで、ｆε （Ｃ）、ｆρ （λ）は、静電容量式水分
率計３、ガンマ線密度計７に固有の関数で、それぞれ、
静電容量Ｃから混相流体の平均誘電率を、また、透過率
λから混相流体の平均密度を与えるものである。
れる混相流体２の静電容量Ｃを測定し、ガンマ線密度計
７により、混相流体２のガンマ線の透過率λを測定す
る。このとき、混相流体２の油分率、水分率、ガスボイ
ド率をそれぞれＨP 、ＨW 、ＨG とすると、式（１）が
成り立つ。 ＨP ＋ＨW ＋ＨG ＝１ （１） また、既知の油、水、ガスの比誘電率をそれぞれ、
εP 、εW 、εG とすると、検出される静電容量Ｃとの
間に、式（２）が成り立つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＋εG ＨG ＝ｆε （Ｃ） （２） さらに、既知の油、水、ガスの密度をそれぞれ、ρP 、
ρW 、ρW とすると、検出されるガンマ線の透過率λと
の間に、式（３）が成り立つ。 ρP ＨP ＋ρW ＨW ＋ρG ＨG ＝ｆρ （λ） （３） ここで、ｆε （Ｃ）、ｆρ （λ）は、静電容量式水分
率計３、ガンマ線密度計７に固有の関数で、それぞれ、
静電容量Ｃから混相流体の平均誘電率を、また、透過率
λから混相流体の平均密度を与えるものである。
【０００４】一方、２つの静電容量式水分率計３、３’
から構成される相関流量計６により、静電容量Ｃのゆら
ぎの移動速度、すなわち、混相流体２の平均流速ｕが測
定される。そして、相別流量演算回路１２が、（１）〜
（３）の連立方程式から、混相流体の油分率ＨP 、水分
率ＨW 、ガスボイド率ＨG を算出し、さらに、管路１の
断面積Ａと平均流速ｕを使って、各流体の流量ＱP 、Ｑ
W 、ＱG を、式（４−１）、（４ー２）、（４−３）か
ら算出する。 ＱP ＝ＨP Ａ・ｕ （４−１） ＱW ＝ＨW Ａ・ｕ （４−２） ＱG ＝ＨG Ａ・ｕ （４−３） なお、混相流体のゆらぎから流速を求める方法について
は、特願平８−１２８３８９等に詳しく説明している。
から構成される相関流量計６により、静電容量Ｃのゆら
ぎの移動速度、すなわち、混相流体２の平均流速ｕが測
定される。そして、相別流量演算回路１２が、（１）〜
（３）の連立方程式から、混相流体の油分率ＨP 、水分
率ＨW 、ガスボイド率ＨG を算出し、さらに、管路１の
断面積Ａと平均流速ｕを使って、各流体の流量ＱP 、Ｑ
W 、ＱG を、式（４−１）、（４ー２）、（４−３）か
ら算出する。 ＱP ＝ＨP Ａ・ｕ （４−１） ＱW ＝ＨW Ａ・ｕ （４−２） ＱG ＝ＨG Ａ・ｕ （４−３） なお、混相流体のゆらぎから流速を求める方法について
は、特願平８−１２８３８９等に詳しく説明している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置では、混相流体の各成分率や平均流速を
求めるために、２台の静電容量式水分率計と、１台のガ
ンマ線密度計など、少なくとも３台のセンサを組み合わ
せる必要があり、混相流流量計の構造の簡素小型化を阻
害していた。また、平均流速ｕのみを利用するため、気
液の速度スリップ（速度差）がある場合には、測定され
る各流体の流量の誤差が大きくなるという問題もあっ
た。
うな従来の装置では、混相流体の各成分率や平均流速を
求めるために、２台の静電容量式水分率計と、１台のガ
ンマ線密度計など、少なくとも３台のセンサを組み合わ
せる必要があり、混相流流量計の構造の簡素小型化を阻
害していた。また、平均流速ｕのみを利用するため、気
液の速度スリップ（速度差）がある場合には、測定され
る各流体の流量の誤差が大きくなるという問題もあっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、従来
の装置の比べて少ないセンサ数で構成された混相流流量
計を提供すること、また、気液の速度スリップにかかわ
らず、高精度の測定ができる混相流流量計を提供するこ
とを、目的とする。具体的には、流体の電気的特性の違
いを利用して二相流体の成分率を測定する第１の測定器
の２台を１組として相関流量計を構成し、ガスと複数の
液体とを含む混相流体が前記第１の測定器の設けられた
管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たされる
瞬間に得られる前記第１の出力信号と混相流体の各成分
の電気的特性とから液体の割合に関する情報を得、ま
た、前記第１の測定器の出力信号の時間平均と前記各電
気的特性とから混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気液の速度スリ
ップがない場合には、前記相関流量計で測定される値の
ゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出し、各成
分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を算出し、
気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出する、構成を採用する。
の装置の比べて少ないセンサ数で構成された混相流流量
計を提供すること、また、気液の速度スリップにかかわ
らず、高精度の測定ができる混相流流量計を提供するこ
とを、目的とする。具体的には、流体の電気的特性の違
いを利用して二相流体の成分率を測定する第１の測定器
の２台を１組として相関流量計を構成し、ガスと複数の
液体とを含む混相流体が前記第１の測定器の設けられた
管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たされる
瞬間に得られる前記第１の出力信号と混相流体の各成分
の電気的特性とから液体の割合に関する情報を得、ま
た、前記第１の測定器の出力信号の時間平均と前記各電
気的特性とから混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気液の速度スリ
ップがない場合には、前記相関流量計で測定される値の
ゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出し、各成
分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を算出し、
気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出する、構成を採用する。
【０００７】また、放射線の透過率を測定する第１の測
定器の２台を１組として相関流量計を構成し、ガスと複
数の液体とを含む混相流体が前記第１の測定器の設けら
れた管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たさ
れる瞬間に得られる前記第１の測定器の出力信号と混相
流体の各成分の密度とから液体の割合に関する情報を
得、また、前記第１の測定器の出力信号の時間平均と前
記各密度とから混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気液の速度スリ
ップがない場合には、前記相関流量計で測定される値の
ゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出し、各成
分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を算出し、
気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出する、構成を採用する。
定器の２台を１組として相関流量計を構成し、ガスと複
数の液体とを含む混相流体が前記第１の測定器の設けら
れた管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満たさ
れる瞬間に得られる前記第１の測定器の出力信号と混相
流体の各成分の密度とから液体の割合に関する情報を
得、また、前記第１の測定器の出力信号の時間平均と前
記各密度とから混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、気液の速度スリ
ップがない場合には、前記相関流量計で測定される値の
ゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出し、各成
分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を算出し、
気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出する、構成を採用する。
【０００８】また、前記第２の測定器で混相流体の差圧
を測定し、混相流体の液相の流速ｕL を、測定された差
圧、混相流体の平均密度、及び前記第２の測定器に固有
の係数から求める、構成を採用する。
を測定し、混相流体の液相の流速ｕL を、測定された差
圧、混相流体の平均密度、及び前記第２の測定器に固有
の係数から求める、構成を採用する。
【０００９】
実施の形態１．図１は本発明の混相流流量計の構成図で
ある。ここで、静電容量式水分率計３、３’に用いられ
るインピーダンス測定回路５、５’は、１つの周波数に
よりインピーダンスを測定するもの、すなわち、１つの
周波数の電源電圧源を有するものでよい。混相流体は、
多くの場合、図２のように、管路３１内をスラグ流やプ
ラグ流などの大気泡３３を伴うフローパターンで流れ
る。なお、図２中、３２は油と水から成る液相である。
図３には、混相流体がこのパターンで流れるときの、静
電容量式水分率計３の出力である静電容量の時系列波形
を示した。すなわち、静電容量Ｃの時系列波形は、振動
的な波形となり、静電容量Ｃは、電極３４を大気泡３３
が通過しているときには小さくなり、電極３４を大気泡
３３が通過した後、液相３２のみとなったときには極大
３７となる。油と水の割合は、大気泡３３の通過前、通
過時、及び通過後で変化しない。
ある。ここで、静電容量式水分率計３、３’に用いられ
るインピーダンス測定回路５、５’は、１つの周波数に
よりインピーダンスを測定するもの、すなわち、１つの
周波数の電源電圧源を有するものでよい。混相流体は、
多くの場合、図２のように、管路３１内をスラグ流やプ
ラグ流などの大気泡３３を伴うフローパターンで流れ
る。なお、図２中、３２は油と水から成る液相である。
図３には、混相流体がこのパターンで流れるときの、静
電容量式水分率計３の出力である静電容量の時系列波形
を示した。すなわち、静電容量Ｃの時系列波形は、振動
的な波形となり、静電容量Ｃは、電極３４を大気泡３３
が通過しているときには小さくなり、電極３４を大気泡
３３が通過した後、液相３２のみとなったときには極大
３７となる。油と水の割合は、大気泡３３の通過前、通
過時、及び通過後で変化しない。
【００１０】いま、混相流体２の油分率、水分率、ガス
ボイド率をそれぞれＨP 、ＨW 、ＨG とすると、式
（５）が成り立つ。 ＨP ＋ＨW ＋ＨG ＝１ （５） また、既知の油、水、ガスの比誘電率をそれぞれ、
εP 、εW 、εG とすると、検出される静電容量の平均
値Ｃmeanとの間には、式（６）が成り立つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＋εG ＨG ＝ｆε （Ｃmean） （６） 一方、静電容量の極大値Ｃmax については、油と水のみ
の比誘電率を考慮すればよいので、式（７）が成り立
つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＝（１−ＨG ）・ｆε （Ｃmax ） （７） ここで、ｆε （Ｃmean）とｆε （Ｃmax ）は、静電容
量式水分率計３に固有の関数で、静電容量Ｃmeanまたは
Ｃmax から混相流体の平均誘電率を与えるものである。
ボイド率をそれぞれＨP 、ＨW 、ＨG とすると、式
（５）が成り立つ。 ＨP ＋ＨW ＋ＨG ＝１ （５） また、既知の油、水、ガスの比誘電率をそれぞれ、
εP 、εW 、εG とすると、検出される静電容量の平均
値Ｃmeanとの間には、式（６）が成り立つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＋εG ＨG ＝ｆε （Ｃmean） （６） 一方、静電容量の極大値Ｃmax については、油と水のみ
の比誘電率を考慮すればよいので、式（７）が成り立
つ。 εP ＨP ＋εW ＨW ＝（１−ＨG ）・ｆε （Ｃmax ） （７） ここで、ｆε （Ｃmean）とｆε （Ｃmax ）は、静電容
量式水分率計３に固有の関数で、静電容量Ｃmeanまたは
Ｃmax から混相流体の平均誘電率を与えるものである。
【００１１】また、２台の静電容量式水分率計３、３’
で相関流量計を構成することにより、検出される静電容
量のゆらぎの時間差から、混相流体の平均流速ｕが測定
される。そして、相別流量演算回路１３が、（５）〜
（７）の連立方程式から、混相流体の油分率ＨP 、水分
率ＨW 、ガスボイド率ＨG を算出し、さらに、管路１の
断面積Ａと平均流速ｕを使って、式（４−１）、（４ー
２）、（４−３）から各流体の流量ＱP 、ＱW 、ＱG を
算出する。
で相関流量計を構成することにより、検出される静電容
量のゆらぎの時間差から、混相流体の平均流速ｕが測定
される。そして、相別流量演算回路１３が、（５）〜
（７）の連立方程式から、混相流体の油分率ＨP 、水分
率ＨW 、ガスボイド率ＨG を算出し、さらに、管路１の
断面積Ａと平均流速ｕを使って、式（４−１）、（４ー
２）、（４−３）から各流体の流量ＱP 、ＱW 、ＱG を
算出する。
【００１２】実施の形態２ ここでは、混相流体の気液に速度スリップ（速度差）が
ある場合に、効果的な混相流流量計を説明する。図４が
その構成図であって、２台の静電容量式水分率計３、
３’と、１台の差圧式流量計２７を併用したものであ
る。なお、静電容量式水分率計３、３’は、実施の形態
１と同様に、１つの周波数の電源電圧源を有するもので
よい。また、差圧式流量計２７は、差圧計２８を備え
る。混相流体は、気液の速度スリップの有無によらず、
多くの場合、スラグ流やプラグ流といわれる大気泡を伴
ったフローパターンで流れるので、実施の形態１の場合
と同様の原理に基づいて、すなわち、例えば、静電容量
式水分率計３のみで、油分率ＨP 、水分率ＨW 、及び、
ガスボイド率ＨG を測定することができる。また、２台
の静電容量式水分率計３、３’で相関流量計を構成した
場合、検出される静電容量のゆらぎは、大気泡の移動に
起因するため、ゆらぎの時間差から大気泡の移動速度、
すなわち、混相流体の気相速度ｕG が測定される。
ある場合に、効果的な混相流流量計を説明する。図４が
その構成図であって、２台の静電容量式水分率計３、
３’と、１台の差圧式流量計２７を併用したものであ
る。なお、静電容量式水分率計３、３’は、実施の形態
１と同様に、１つの周波数の電源電圧源を有するもので
よい。また、差圧式流量計２７は、差圧計２８を備え
る。混相流体は、気液の速度スリップの有無によらず、
多くの場合、スラグ流やプラグ流といわれる大気泡を伴
ったフローパターンで流れるので、実施の形態１の場合
と同様の原理に基づいて、すなわち、例えば、静電容量
式水分率計３のみで、油分率ＨP 、水分率ＨW 、及び、
ガスボイド率ＨG を測定することができる。また、２台
の静電容量式水分率計３、３’で相関流量計を構成した
場合、検出される静電容量のゆらぎは、大気泡の移動に
起因するため、ゆらぎの時間差から大気泡の移動速度、
すなわち、混相流体の気相速度ｕG が測定される。
【００１３】一方、気液の速度スリップｓ（＝気相速度
ｕG ／液相流速ｕL ）を考慮した場合、既知の油、水、
ガスの各密度ρP 、ρW 、ρG と、混相流体の平均密度
ρMとの関係は、式（８）のようになる。 ρM ＝ｆP （ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓ）・ρP ＋ｆW （ＨP ，ＨW ，ＨG , ｓ）・ρW ＋ｆG （ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓ）・ρG （８） ここで、ｆP 、ｆW 、ｆG は、各流体の密度の重み付け
係数で、ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓの関数で与えられるもの
である。また、差圧式流量計２７で検出される差圧△ｐ
V と混相流体の液相流速ｕL の関係は、式（９）で表せ
る。
ｕG ／液相流速ｕL ）を考慮した場合、既知の油、水、
ガスの各密度ρP 、ρW 、ρG と、混相流体の平均密度
ρMとの関係は、式（８）のようになる。 ρM ＝ｆP （ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓ）・ρP ＋ｆW （ＨP ，ＨW ，ＨG , ｓ）・ρW ＋ｆG （ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓ）・ρG （８） ここで、ｆP 、ｆW 、ｆG は、各流体の密度の重み付け
係数で、ＨP ，ＨW ，ＨG ，ｓの関数で与えられるもの
である。また、差圧式流量計２７で検出される差圧△ｐ
V と混相流体の液相流速ｕL の関係は、式（９）で表せ
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、ＣV は差圧式流量計２７に固有の
流量係数である。そして、相別流量演算回路２９が、実
施の形態１の式（５）〜（７）を用いて、各成分率
ＨP ，ＨW ，ＨG を算出するとともに、式（８）と
（９）の連立方程式を解くことにより、液相流速ｕL を
算出する。さらに、相別流量演算回路２９は、静電容量
式水分率計３での測定を基に算出された成分率ＨP ，Ｈ
W ，ＨG 、相関流量計６での測定を基に算出された気相
速度ｕG 、及び、差圧式流量計２７での測定を基に算出
された液相速度ｕL を用いて、式（１０−１）、（１０
−２）、（１０−３）により、混相流体の各流体の流量
ＱP 、ＱW 、ＱG を算出する。 Ｑp ＝ＨP Ａ・ｕL （１０−１） ＱW ＝ＨW Ａ・ｕL （１０−２） ＱG ＝ＨG Ａ・ｕG （１０−３）
流量係数である。そして、相別流量演算回路２９が、実
施の形態１の式（５）〜（７）を用いて、各成分率
ＨP ，ＨW ，ＨG を算出するとともに、式（８）と
（９）の連立方程式を解くことにより、液相流速ｕL を
算出する。さらに、相別流量演算回路２９は、静電容量
式水分率計３での測定を基に算出された成分率ＨP ，Ｈ
W ，ＨG 、相関流量計６での測定を基に算出された気相
速度ｕG 、及び、差圧式流量計２７での測定を基に算出
された液相速度ｕL を用いて、式（１０−１）、（１０
−２）、（１０−３）により、混相流体の各流体の流量
ＱP 、ＱW 、ＱG を算出する。 Ｑp ＝ＨP Ａ・ｕL （１０−１） ＱW ＝ＨW Ａ・ｕL （１０−２） ＱG ＝ＨG Ａ・ｕG （１０−３）
【００１６】なお、静電容量式水分率計に代えて、従来
例で説明した２台のマイクロ波水分率計、又は２台のガ
ンマ線密度計で相関流量計を構成しても、同様の考え方
で、混相流体の各成分率を求めることができる。また、
比誘電率に代えて、導電率、透磁率などの電気的特性を
使っても、同様の考え方で、混相流体の各成分率を求め
ることができる。
例で説明した２台のマイクロ波水分率計、又は２台のガ
ンマ線密度計で相関流量計を構成しても、同様の考え方
で、混相流体の各成分率を求めることができる。また、
比誘電率に代えて、導電率、透磁率などの電気的特性を
使っても、同様の考え方で、混相流体の各成分率を求め
ることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、一般の場合、従来に比
較して少ないセンサ数で混相流流量計を構成でき、装置
の簡素小型化が可能になる。また、気液の速度スリップ
がある場合には、１台のセンサの追加により、高精度の
相別流量測定が可能となる。
較して少ないセンサ数で混相流流量計を構成でき、装置
の簡素小型化が可能になる。また、気液の速度スリップ
がある場合には、１台のセンサの追加により、高精度の
相別流量測定が可能となる。
【図１】実施の形態１の混相流流量計の構成図である。
【図２】管路内での混相流体のフローパターンを示す図
である。
である。
【図３】静電容量式水分率計の出力信号を示す時系列波
形図である。
形図である。
【図４】実施の形態２の混相流流量計の構成図である。
【図５】従来の混相流流量計の構成図である。
１ 管路 ２ 油−水−ガス混相流体 ３，３’ 静電容量式水分率計 ４，４’ 電極 ５，５’ インピーダンス測定回路 ６ 相関流量計 １０ 絶対圧計 １１ 温度計 １２，１３ 相別流量演算回路 ２７ 差圧式流量計 ２８ 差圧計 ２９ 相別流量演算回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年８月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【数１】
───────────────────────────────────────────────────── 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 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 西 智美 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 (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
Claims (7)
- 【請求項１】 流体の電気的特性の違いを利用して二相
流体の成分率を測定する第１の測定器の２台を１組とし
て相関流量計を構成し、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記測定器の設け
られた管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満た
される瞬間に得られる前記第１の出力信号と混相流体の
各成分の電気的特性とから液体の割合に関する情報を
得、また、前記第１の測定器の出力信号の時間平均と前
記各電気的特性とから混相流体を構成する各流体の割合
に関する情報を得るとともに、各成分率の和が１となる
ことを利用して、混相流体の各成分率を求め、 気液の速度スリップがない場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の平均流速
を算出し、各成分率と該平均流速とを利用して各成分の
流量を算出し、 気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出することを特徴とする混相流体の各流量の
測定方法。 - 【請求項２】 放射線の透過率を測定する第１の測定器
の２台を１組として相関流量計を構成し、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記第１の測定器
の設けられた管路を通過中、混相流体の管路が液体での
み満たされる瞬間に得られる前記第１の測定器の出力信
号と混相流体の各成分の密度とから液体の割合に関する
情報を得、また、前記第１の測定器の出力信号の時間平
均と前記各密度とから混相流体を構成する各流体の割合
に関する情報を得るとともに、各成分率の和が１となる
ことを利用して、混相流体の各成分率を求め、 気液の速度スリップがない場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の平均流速
を算出し、各成分率と該平均流速とを利用して各成分の
流量を算出し、 気液の速度スリップがある場合には、前記相関流量計で
測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の気相の流
速を算出するとともに、第２の測定器により得られた情
報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と気相の流
速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用して各成分
の流量を算出することを特徴とする混相流体の各流量の
測定方法。 - 【請求項３】 前記第２の測定器は混相流体の差圧を測
定するものであり、混相流体の液相の流速ｕL が、測定
された差圧、混相流体の平均密度、及び前記第２の測定
器に固有の係数から求まることを特徴とする請求項１又
は２に記載の方法。 - 【請求項４】 流体の電気的特性の違いを利用して二相
流体の成分率を測定する測定器の２台を１組として構成
した相関流量計と、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記測定器の設け
られた管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満た
される瞬間に得られる前記測定器の出力信号と混相流体
の各成分の電気的特性とから液体の割合に関する情報を
得、また、前記測定器の出力信号の時間平均と前記各電
気的特性とから混相流体を構成する各流体の割合に関す
る情報を得るとともに、各成分率の和が１となることを
利用して、混相流体の各成分率を求め、前記相関流量計
で測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の平均流
速を算出し、各成分率と該平均流速とを利用して各成分
の流量を算出する相別流量演算回路とを、備えたことを
特徴とする混相流流量計。 - 【請求項５】 流体の電気的特性の違いを利用して二相
流体の成分率を測定する第１の測定器の２台を１組とし
て構成した相関流量計と、 混相流体の液相の流速測定に用いる第２の測定器と、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記第１の測定器
の設けられた管路を通過中、混相流体の管路が液体での
み満たされる瞬間に得られる前記第１の測定器の出力信
号と混相流体の各成分の電気的特性とから液体の割合に
関する情報を得、また、前記第１の測定器の出力信号の
時間平均と前記各電気的特性とから混相流体を構成する
各流体の割合に関する情報を得るとともに、各成分率の
和が１となることを利用して、混相流体の各成分率を求
め、気液の速度スリップがない場合には、前記相関流量
計で測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の平均
流速を算出し、各成分率と該平均流速とを利用して各成
分の流量を算出し、気液の速度スリップがある場合に
は、前記相関流量計で測定される値のゆらぎの時間差か
ら混相流体の気相の流速を算出するとともに、第２の測
定器により得られた情報を基に液相の流速を算出し、気
相の成分率と気相の流速、及び液相の各成分率と液相の
流速を利用して各成分の流量を算出する相別流量演算回
路とを、備えたことを特徴とする混相流流量計。 - 【請求項６】 放射線の透過率を測定する測定器の２台
を１組として構成した相関流量計と、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記測定器の設け
られた管路を通過中、混相流体の管路が液体でのみ満た
される瞬間に得られる前記測定器の出力信号と混相流体
の各成分の密度とから液体の割合に関する情報を得、ま
た、前記測定器の出力信号の時間平均と前記各密度とか
ら混相流体を構成する各流体の割合に関する情報を得る
とともに、各成分率の和が１となることを利用して、混
相流体の各成分率を求め、前記相関流量計で測定される
値のゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出し、
各成分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を算出
する相別流量演算回路とを、備えたことを特徴とする混
相流流量計。 - 【請求項７】 放射線の透過率を測定する第１の測定器
の２台を１組として構成した相関流量計と、 混相流体の液相の流速測定に用いる第２の測定器と、 ガスと複数の液体とを含む混相流体が前記第１の測定器
の設けられた管路を通過中、混相流体の管路が液体での
み満たされる瞬間に得られる前記第１の測定器の出力信
号と混相流体の各成分の密度とから液体の割合に関する
情報を得、また、前記第１の測定器の出力信号の時間平
均と前記各密度とから混相流体を構成する各流体の割合
に関する情報を得るとともに、各成分率の和が１となる
ことを利用して、混相流体の各成分率を求め、気液の速
度スリップがない場合には、前記相関流量計で測定され
る値のゆらぎの時間差から混相流体の平均流速を算出
し、各成分率と該平均流速とを利用して各成分の流量を
算出し、気液の速度スリップがある場合には、前記相関
流量計で測定される値のゆらぎの時間差から混相流体の
気相の流速を算出するとともに、第２の測定器により得
られた情報を基に液相の流速を算出し、気相の成分率と
気相の流速、及び液相の各成分率と液相の流速を利用し
て各成分の流量を算出する相別流量演算回路とを、備え
たことを特徴とする混相流流量計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28938197A JPH11125547A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計 |
| AU89404/98A AU736392B2 (en) | 1997-10-22 | 1998-10-19 | Method of measuring flow rates of respective fluids constituting multiphase fluid and flow meter for multiphase flow utilizing the same |
| US09/175,385 US6467358B1 (en) | 1997-10-22 | 1998-10-19 | Method of measuring flow rates of respective fluids constituting multiphase fluid and flow meter for multiphase flow utilizing same |
| GB9822944A GB2330660B (en) | 1997-10-22 | 1998-10-20 | Method of and meter for measuring flow rates of constituents of a multiphase fluid |
| NO984899A NO984899L (no) | 1997-10-22 | 1998-10-21 | FremgangsmÕte for Õ mÕle str°mningshastigheter av respektive fluider som danner flerfasefluid, og str°mningsmÕler for flerfasestr°mning som anvender samme |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28938197A JPH11125547A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11125547A true JPH11125547A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=17742489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28938197A Pending JPH11125547A (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 混相流体の各流量の測定方法及びそれを利用した混相流流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11125547A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526101A (ja) * | 2000-03-09 | 2003-09-02 | ネスト インターナショナル ナムローゼ フェンノートシャップ | 多相液体／気体混合物の流量及び濃度を同時に測定する方法及び装置 |
| JP2008170394A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | ガス流速計測方法、及び、ガス流速計測装置 |
| JP2016075460A (ja) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 株式会社デンソー | 乾き度計測システム |
| CN113767265A (zh) * | 2019-05-07 | 2021-12-07 | 洛克斯流量测量公司 | 管道中提供测量值的系统及方法 |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP28938197A patent/JPH11125547A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003526101A (ja) * | 2000-03-09 | 2003-09-02 | ネスト インターナショナル ナムローゼ フェンノートシャップ | 多相液体／気体混合物の流量及び濃度を同時に測定する方法及び装置 |
| JP2008170394A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | ガス流速計測方法、及び、ガス流速計測装置 |
| JP4752769B2 (ja) * | 2007-01-15 | 2011-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | ガス流速計測方法、及び、ガス流速計測装置 |
| JP2016075460A (ja) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 株式会社デンソー | 乾き度計測システム |
| CN113767265A (zh) * | 2019-05-07 | 2021-12-07 | 洛克斯流量测量公司 | 管道中提供测量值的系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20040331 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |