JPH1164066A - 多相流流量計 - Google Patents
多相流流量計Info
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- JPH1164066A JPH1164066A JP21656397A JP21656397A JPH1164066A JP H1164066 A JPH1164066 A JP H1164066A JP 21656397 A JP21656397 A JP 21656397A JP 21656397 A JP21656397 A JP 21656397A JP H1164066 A JPH1164066 A JP H1164066A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 混合物の不均一分布に基づく静電容量の測定
誤差を防止して、各成分別すなわち各相別の流量を正確
に測定しうる多相流流量計を提供する。 【解決手段】 混合物である多相流体１１が流れる管路
１２の周囲を取り囲むように相互に絶縁されて配置され
た複数の電極３を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該
駆動電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定
電極群の両側に位置するダミー電極群とに分割するとと
もに、該電極の数に対応して各電極群が管路の周囲を一
回転するように各電極群の組み合わせを電気的に切り替
え、その切り替え毎に静電容量を測定して各成分の相割
合を求める相割合測定センサ２１，３１を、所定の間隔
で管路１２の二カ所に設置し、さらに管路１２にベンチ
ュリ管５１を設け、混合物の各成分の相割合、混合物の
流速およびベンチュリ管の差圧から、多相流体の各相の
流量を求める。
誤差を防止して、各成分別すなわち各相別の流量を正確
に測定しうる多相流流量計を提供する。 【解決手段】 混合物である多相流体１１が流れる管路
１２の周囲を取り囲むように相互に絶縁されて配置され
た複数の電極３を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該
駆動電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定
電極群の両側に位置するダミー電極群とに分割するとと
もに、該電極の数に対応して各電極群が管路の周囲を一
回転するように各電極群の組み合わせを電気的に切り替
え、その切り替え毎に静電容量を測定して各成分の相割
合を求める相割合測定センサ２１，３１を、所定の間隔
で管路１２の二カ所に設置し、さらに管路１２にベンチ
ュリ管５１を設け、混合物の各成分の相割合、混合物の
流速およびベンチュリ管の差圧から、多相流体の各相の
流量を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水と油等の混合物
からなる多相流体の各成分毎（各相毎）の流量を測定す
る多相流流量計に関する。
からなる多相流体の各成分毎（各相毎）の流量を測定す
る多相流流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来より一般に使用されている
多相流流量計の構成図である。図において、２０１は複
数の流体の混合物である測定流体、２０２は測定流体２
０１が流れる管路、２０３は管路２０２に設けられたベ
ンチュリ管、２０４はベンチュリ管２０３の入り口２０
５と頸部２０６との間に設けられた差圧計、２０７はベ
ンチュリ管２０３の頸部２０６の後半部に設けられたコ
ンデンサである。また、２０８はコンデンサ２０７に接
続された静電容量測定装置、２０９は差圧計２０４の検
出信号△Ｐと静電容量測定装置２０８の測定信号ρから
質量流量を求める評価装置、２１０は評価装置２０９の
結果を表示する指示計である。
多相流流量計の構成図である。図において、２０１は複
数の流体の混合物である測定流体、２０２は測定流体２
０１が流れる管路、２０３は管路２０２に設けられたベ
ンチュリ管、２０４はベンチュリ管２０３の入り口２０
５と頸部２０６との間に設けられた差圧計、２０７はベ
ンチュリ管２０３の頸部２０６の後半部に設けられたコ
ンデンサである。また、２０８はコンデンサ２０７に接
続された静電容量測定装置、２０９は差圧計２０４の検
出信号△Ｐと静電容量測定装置２０８の測定信号ρから
質量流量を求める評価装置、２１０は評価装置２０９の
結果を表示する指示計である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記装置は、ベンチュ
リ管２０３の最小径の部分で測定流体２０１の各成分が
均質に混ざった状態となり、混合物の各成分の不均一分
布の影響はないことを前提にしたものである。しかしな
がら実際には、流速や各成分の相割合の広い範囲にわた
って均質に混合することは困難であり、したがって、コ
ンデンサ２０７の静電容量測定値から求められる測定流
体２０１の相割合が精度良く測定できず、その相割合を
利用して得られる流量も正確なものではなかった。本願
発明は、この課題を解決するためになされたもので、混
合物の不均一分布に基づく静電容量等の測定誤差を防止
して、各成分別すなわち各相別の流量を正確に測定しう
る多相流流量計を提供することを目的とする。
リ管２０３の最小径の部分で測定流体２０１の各成分が
均質に混ざった状態となり、混合物の各成分の不均一分
布の影響はないことを前提にしたものである。しかしな
がら実際には、流速や各成分の相割合の広い範囲にわた
って均質に混合することは困難であり、したがって、コ
ンデンサ２０７の静電容量測定値から求められる測定流
体２０１の相割合が精度良く測定できず、その相割合を
利用して得られる流量も正確なものではなかった。本願
発明は、この課題を解決するためになされたもので、混
合物の不均一分布に基づく静電容量等の測定誤差を防止
して、各成分別すなわち各相別の流量を正確に測定しう
る多相流流量計を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数の相から成る混合物が流れる管路の周囲を取り囲む
ように相互に絶縁されて配置された複数の電極と、前記
複数の電極を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該駆動
電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定電極
群の両側に位置するダミー電極群とに分割するととも
に、該電極の数に対応して前記各電極群が前記管路の周
囲を一回転するように各電極群の組み合わせを電気的に
切り替えるスイッチング装置と、前記駆動電極群と測定
電極群との間の静電容量を、前記スイッチング装置の切
り替え毎に測定する静電容量測定装置と、前記ダミー電
極群に測定電極群と同じ電位を与える電位供給装置と、
求められた静電容量から各成分の相割合を求める相割合
演算装置とを備えた混合物相割合測定センサを、所定の
間隔で前記管路の２カ所に設置し、前記２つの混合物相
割合測定センサの出力の時間的変動の相関から前記混合
物の流速を演算する速度演算装置と、前記管路にベンチ
ュリ管を設けてその絞り部の差圧を測定する圧力計とを
備え、混合物の各成分の相割合、混合物の流速およびベ
ンチュリ管絞り部の差圧から、混合物の各相の流量を求
める流量演算装置とを備えた多相流流量計。
複数の相から成る混合物が流れる管路の周囲を取り囲む
ように相互に絶縁されて配置された複数の電極と、前記
複数の電極を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該駆動
電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定電極
群の両側に位置するダミー電極群とに分割するととも
に、該電極の数に対応して前記各電極群が前記管路の周
囲を一回転するように各電極群の組み合わせを電気的に
切り替えるスイッチング装置と、前記駆動電極群と測定
電極群との間の静電容量を、前記スイッチング装置の切
り替え毎に測定する静電容量測定装置と、前記ダミー電
極群に測定電極群と同じ電位を与える電位供給装置と、
求められた静電容量から各成分の相割合を求める相割合
演算装置とを備えた混合物相割合測定センサを、所定の
間隔で前記管路の２カ所に設置し、前記２つの混合物相
割合測定センサの出力の時間的変動の相関から前記混合
物の流速を演算する速度演算装置と、前記管路にベンチ
ュリ管を設けてその絞り部の差圧を測定する圧力計とを
備え、混合物の各成分の相割合、混合物の流速およびベ
ンチュリ管絞り部の差圧から、混合物の各相の流量を求
める流量演算装置とを備えた多相流流量計。
【０００５】請求項２に係る発明は、複数の相から成る
混合物が流れる管路の周囲を取り囲むように相互に絶縁
されて配置された複数の電極と、前記複数の電極を、交
流電圧駆動する駆動電極群と、該駆動電極群と対向する
位置にある測定電極群と、該測定電極群の両側に位置す
るダミー電極群とに分割するとともに、該電極の数に対
応して前記各電極群が前記管路の周囲を一回転するよう
に各電極群の組み合わせを電気的に切り替えるスイッチ
ング装置と、前記駆動電極群と測定電極群との間の静電
容量を、前記スイッチング装置の切り替え毎に測定する
静電容量測定装置と、前記ダミー電極群に測定電極群と
同じ電位を与える電位供給装置と、求められた静電容量
から各成分の相割合を求める相割合演算装置とを備えた
混合物相割合測定センサを、所定の間隔で前記管路の２
カ所に設置し、前記２つの混合物相割合測定センサの出
力の時間的変動の相関から前記混合物の流速を演算する
速度演算装置と、前記管路にベンチュリ管を設けてその
絞り部の差圧から混合物の絶対圧力を測定する絶対圧力
計と、前記混合物の温度を測定する温度計とを備え、前
記絶対圧力計と温度計から得られる混合物の物性値、混
合物の各成分の相割合および流速から、混合物の各相の
流量を求める流量演算装置とを備えた多相流流量計。
混合物が流れる管路の周囲を取り囲むように相互に絶縁
されて配置された複数の電極と、前記複数の電極を、交
流電圧駆動する駆動電極群と、該駆動電極群と対向する
位置にある測定電極群と、該測定電極群の両側に位置す
るダミー電極群とに分割するとともに、該電極の数に対
応して前記各電極群が前記管路の周囲を一回転するよう
に各電極群の組み合わせを電気的に切り替えるスイッチ
ング装置と、前記駆動電極群と測定電極群との間の静電
容量を、前記スイッチング装置の切り替え毎に測定する
静電容量測定装置と、前記ダミー電極群に測定電極群と
同じ電位を与える電位供給装置と、求められた静電容量
から各成分の相割合を求める相割合演算装置とを備えた
混合物相割合測定センサを、所定の間隔で前記管路の２
カ所に設置し、前記２つの混合物相割合測定センサの出
力の時間的変動の相関から前記混合物の流速を演算する
速度演算装置と、前記管路にベンチュリ管を設けてその
絞り部の差圧から混合物の絶対圧力を測定する絶対圧力
計と、前記混合物の温度を測定する温度計とを備え、前
記絶対圧力計と温度計から得られる混合物の物性値、混
合物の各成分の相割合および流速から、混合物の各相の
流量を求める流量演算装置とを備えた多相流流量計。
【０００６】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．図１は本発明で使用する相割合測定セン
サの構成図であり、測定流体である混合物１が流れる管
路２の周囲に相互に絶縁されて配置された複数の電極３
と、制御及び演算を行う複数の装置とからなる。図２、
図３は管路２と複数の電極３と関係を具体的に示すそれ
ぞれ斜視図と側面図である。また、図４は、複数の電極
３を駆動電極群、測定電極群およびダミー電極群として
使用する場合の、各電極群の配置例を示す電極群構成図
である。
サの構成図であり、測定流体である混合物１が流れる管
路２の周囲に相互に絶縁されて配置された複数の電極３
と、制御及び演算を行う複数の装置とからなる。図２、
図３は管路２と複数の電極３と関係を具体的に示すそれ
ぞれ斜視図と側面図である。また、図４は、複数の電極
３を駆動電極群、測定電極群およびダミー電極群として
使用する場合の、各電極群の配置例を示す電極群構成図
である。
【０００７】ここでは、電極３は管路２の周囲に１６個
（３ａ〜３ｐ）設けられており、それらは、スイッチン
グ装置１８によって駆動電極群１３１と、測定電極群１
３２と、ダミー電極群１３３に設定される。図４の例
は、管路２の周囲の１８０度の範囲にある電極３ａ〜３
ｈを駆動電極群１３１とし、駆動電極群１３１に対向し
て管路２の周囲の９０度の範囲にある電極３ｋ〜３ｎを
測定電極群１３２とし、さらに駆動電極群１３１と測定
電極群１３２との間にある電極３ｉ、３ｊ、３ｏ、３ｐ
をダミー電極群１３３としている。ダミー電極群１３３
は電位供給装置１９により測定電極群１３２と同電位と
される。駆動電極群１３１と測定電極群１３２との間の
静電容量は、静電容量測定装置１６により測定される。
この測定された静電容量を基に、演算処理装置１７が、
下記のような関係から混合物の相割合を算出する。な
お、電極の数や、各電極群が含まれることになる角度範
囲については、この例に限定される必要はない。
（３ａ〜３ｐ）設けられており、それらは、スイッチン
グ装置１８によって駆動電極群１３１と、測定電極群１
３２と、ダミー電極群１３３に設定される。図４の例
は、管路２の周囲の１８０度の範囲にある電極３ａ〜３
ｈを駆動電極群１３１とし、駆動電極群１３１に対向し
て管路２の周囲の９０度の範囲にある電極３ｋ〜３ｎを
測定電極群１３２とし、さらに駆動電極群１３１と測定
電極群１３２との間にある電極３ｉ、３ｊ、３ｏ、３ｐ
をダミー電極群１３３としている。ダミー電極群１３３
は電位供給装置１９により測定電極群１３２と同電位と
される。駆動電極群１３１と測定電極群１３２との間の
静電容量は、静電容量測定装置１６により測定される。
この測定された静電容量を基に、演算処理装置１７が、
下記のような関係から混合物の相割合を算出する。な
お、電極の数や、各電極群が含まれることになる角度範
囲については、この例に限定される必要はない。
【０００８】例えば、混合物が、水と油と空気とからな
る場合、εw を水の誘電率、εo を油の誘電率、そして
εa を空気の誘電率とすると、静電容量Ｃは、 Ｃ＝Ｈｗ・Ｋｗ・εw ＋Ｈｏ・Ｋｐ・εo ＋Ｈａ・Ｋａ・εa （１） の関係がある。ここで、Ｈｗ、Ｈｏ、Ｈａは、それぞれ
水、油、空気の相割合、Ｋｗ、Ｋｏ、Ｋａは定数であ
る。また、ρm を混合物の平均密度、ρw を水の密度、
ρo を油の密度、そしてρa を空気の密度とすると、 ρm ＝Ｈｗ・ρw ＋Ｈｏ・ρo ＋Ｈａ・ρa （２） であり、さらに、 １＝Ｈｗ＋Ｈｏ＋Ｈａ （３） という関係がある。
る場合、εw を水の誘電率、εo を油の誘電率、そして
εa を空気の誘電率とすると、静電容量Ｃは、 Ｃ＝Ｈｗ・Ｋｗ・εw ＋Ｈｏ・Ｋｐ・εo ＋Ｈａ・Ｋａ・εa （１） の関係がある。ここで、Ｈｗ、Ｈｏ、Ｈａは、それぞれ
水、油、空気の相割合、Ｋｗ、Ｋｏ、Ｋａは定数であ
る。また、ρm を混合物の平均密度、ρw を水の密度、
ρo を油の密度、そしてρa を空気の密度とすると、 ρm ＝Ｈｗ・ρw ＋Ｈｏ・ρo ＋Ｈａ・ρa （２） であり、さらに、 １＝Ｈｗ＋Ｈｏ＋Ｈａ （３） という関係がある。
【０００９】次に、このセンサの動作を水（ｗ）と油
（ｏ）の混合物を例に説明する。図５は、水が油の周り
にある場合で、駆動電極群１３１から測定電極群１３２
とダミー電極群１３３に向かって電気力線が走るが、こ
れは図６のような水と油を用いたコンデンサの等価回路
で表すことができる。一方、図７は、図５と同じ相割合
（水分率）であって、油の中に水がある場合で、これは
図８のような水と油を用いたコンデンサの等価回路で表
すことができる。これら２つのケースで、測定電極群１
３２とダミー電極群１３３の出力を全て出力値として測
定すると、同じ相割合でありながら、出力される静電容
量の値が大きく違い、図５の水が周りにある方が、図７
の油が周りにある場合より大きな静電容量値となる。し
かし、測定電極の両側にあるダミー電極群１３３の出力
を測定値として取らないとすると、上記の２つのケース
において測定されるそれぞれの静電容量値が近くなり、
混合物の分布の影響を小さくできる。本発明はこれを利
用するものである。
（ｏ）の混合物を例に説明する。図５は、水が油の周り
にある場合で、駆動電極群１３１から測定電極群１３２
とダミー電極群１３３に向かって電気力線が走るが、こ
れは図６のような水と油を用いたコンデンサの等価回路
で表すことができる。一方、図７は、図５と同じ相割合
（水分率）であって、油の中に水がある場合で、これは
図８のような水と油を用いたコンデンサの等価回路で表
すことができる。これら２つのケースで、測定電極群１
３２とダミー電極群１３３の出力を全て出力値として測
定すると、同じ相割合でありながら、出力される静電容
量の値が大きく違い、図５の水が周りにある方が、図７
の油が周りにある場合より大きな静電容量値となる。し
かし、測定電極の両側にあるダミー電極群１３３の出力
を測定値として取らないとすると、上記の２つのケース
において測定されるそれぞれの静電容量値が近くなり、
混合物の分布の影響を小さくできる。本発明はこれを利
用するものである。
【００１０】図４の配置での構成で、静電容量の測定が
終了すると、次に、スイッチング装置１８によって電気
的に電極を１個づつずらして、再び各電極群を構成す
る。例えば、時計回りにずらすとすれば、電極３ｂ〜３
ｉを駆動電極群１３１に、電極３ｌ〜３ｏを測定電極群
１３２に、電極３ｊ、３ｋ、３ｐ、３ａをダミー電極群
１３３にする。そして、この位置での、駆動電極群１３
１と測定電極群１３２との間の静電容量を測定する。こ
のようにして、複数の電極３の数に対応して各電極群が
管路２の周囲を一回転するまで、この例では総計１６回
の静電容量測定を行い、求められた各静電容量から、演
算処理装置１７によってこの断面における水の相割合を
求める。なお、各成分の相割合が時間的に変化する場合
には、続けて測定を行うことにより、各成分の相割合の
時間的変化が測定されることになる。
終了すると、次に、スイッチング装置１８によって電気
的に電極を１個づつずらして、再び各電極群を構成す
る。例えば、時計回りにずらすとすれば、電極３ｂ〜３
ｉを駆動電極群１３１に、電極３ｌ〜３ｏを測定電極群
１３２に、電極３ｊ、３ｋ、３ｐ、３ａをダミー電極群
１３３にする。そして、この位置での、駆動電極群１３
１と測定電極群１３２との間の静電容量を測定する。こ
のようにして、複数の電極３の数に対応して各電極群が
管路２の周囲を一回転するまで、この例では総計１６回
の静電容量測定を行い、求められた各静電容量から、演
算処理装置１７によってこの断面における水の相割合を
求める。なお、各成分の相割合が時間的に変化する場合
には、続けて測定を行うことにより、各成分の相割合の
時間的変化が測定されることになる。
【００１１】図９は本発明の多相流流量計の構成図であ
る。ここでは、混合物である多相流体１１が流れる管路
１２に距離Ｌを隔てて、先に説明した混合物相割合測定
センサ２１、３１が設けられる。５０は上流の混合物相
割合測定センサ２１と下流の混合物相割合測定センサ３
１の出力の相関を取る相関演算装置である。５１は管路
１２に接続されたベンチュリ管で、５２はベンチュリ管
５１の上流入り口部とスロート部の差圧を測定する差圧
センサである。６１は混合物相割合測定センサ２１，３
１、相関演算装置５０、及び差圧センサ５２の各出力を
受け取り多相流体１１の各相の相割合、速度および流量
を計算する演算処理装置である。なお、各相の相割合と
速度を計算する演算処理装置については、各混合物相割
合測定センサ毎に設けても良い。
る。ここでは、混合物である多相流体１１が流れる管路
１２に距離Ｌを隔てて、先に説明した混合物相割合測定
センサ２１、３１が設けられる。５０は上流の混合物相
割合測定センサ２１と下流の混合物相割合測定センサ３
１の出力の相関を取る相関演算装置である。５１は管路
１２に接続されたベンチュリ管で、５２はベンチュリ管
５１の上流入り口部とスロート部の差圧を測定する差圧
センサである。６１は混合物相割合測定センサ２１，３
１、相関演算装置５０、及び差圧センサ５２の各出力を
受け取り多相流体１１の各相の相割合、速度および流量
を計算する演算処理装置である。なお、各相の相割合と
速度を計算する演算処理装置については、各混合物相割
合測定センサ毎に設けても良い。
【００１２】前述したように混合物相割合測定センサ２
１、３１は、ダミー電極群を用いることにより、混合物
の分布の影響を受けにくい態様で静電容量を測定するこ
とができる。演算処理装置６１は、これら２点で測定さ
れた静電容量からそれぞれの位置での相割合を算出し、
さらに、これら２点での相割合の変動から、多相流体の
速度を算出する。この速度の算出は、２ヶ所の信号の時
間遅れと距離から流速を求める手法であり、本発明の場
合、混合物相割合測定センサ２１、３１からの出力のあ
る一回の測定の時の信号、あるいは全周の測定を終了し
た平均の静電容量を計算する段階の信号を利用する。
１、３１は、ダミー電極群を用いることにより、混合物
の分布の影響を受けにくい態様で静電容量を測定するこ
とができる。演算処理装置６１は、これら２点で測定さ
れた静電容量からそれぞれの位置での相割合を算出し、
さらに、これら２点での相割合の変動から、多相流体の
速度を算出する。この速度の算出は、２ヶ所の信号の時
間遅れと距離から流速を求める手法であり、本発明の場
合、混合物相割合測定センサ２１、３１からの出力のあ
る一回の測定の時の信号、あるいは全周の測定を終了し
た平均の静電容量を計算する段階の信号を利用する。
【００１３】いま、混合物相割合測定センサ２１から出
力された信号と同じ信号が、τ0 秒後に混合物相割合測
定センサ３１から出力されものとし、混合物相割合測定
センサ２１で測定される時系列信号をＳ２１（ｔ）、混
合物相割合測定センサ３１で測定される時系列信号をＳ
３１（ｔ）とすると、混合物相割合測定センサ２１と３
１からの信号の相互相関関数Φは、以下のように表すこ
とができる。
力された信号と同じ信号が、τ0 秒後に混合物相割合測
定センサ３１から出力されものとし、混合物相割合測定
センサ２１で測定される時系列信号をＳ２１（ｔ）、混
合物相割合測定センサ３１で測定される時系列信号をＳ
３１（ｔ）とすると、混合物相割合測定センサ２１と３
１からの信号の相互相関関数Φは、以下のように表すこ
とができる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、Ｔは演算する時間である。この相
互相関関数Фの曲線は、τ＝τ0 で極大値を持つが、こ
のτ0 は、相互相関関数Фの微分値を求めることにより
得られ、それは相関演算装置５０で行われる。τ0 が決
定すれば、多相流体の速度Ｖは、Ｖ＝Ｌ／τ0 で求ま
る。
互相関関数Фの曲線は、τ＝τ0 で極大値を持つが、こ
のτ0 は、相互相関関数Фの微分値を求めることにより
得られ、それは相関演算装置５０で行われる。τ0 が決
定すれば、多相流体の速度Ｖは、Ｖ＝Ｌ／τ0 で求ま
る。
【００１６】ベンチュリ管５１の差圧△ｐは多相流の平
均密度ρm と流速Ｖの関数になっている。従って、各成
分の密度がわかっていれば、混合物相割合測定センサか
らの平均静電容量値及びベンチュリ管の差圧から、各相
の流量を求めることができる。たとえば、水と油と空気
とから成る多相流体の場合、水、油、空気の密度をそれ
ぞれ、ρw 、ρo 、ρa とし、水、油、空気の流速をそ
れぞれ、Ｖｗ、Ｖｏ、Ｖａとすると、 ρm ＝Ｆ（△ｐ、Ｖｗ、Ｖｏ、Ｖａ） で表せる。また、既に説明した（１）式、（２）式、
（３）式より、各相の相割合Ｈｗ、Ｈｏ、Ｈａが求ま
る。
均密度ρm と流速Ｖの関数になっている。従って、各成
分の密度がわかっていれば、混合物相割合測定センサか
らの平均静電容量値及びベンチュリ管の差圧から、各相
の流量を求めることができる。たとえば、水と油と空気
とから成る多相流体の場合、水、油、空気の密度をそれ
ぞれ、ρw 、ρo 、ρa とし、水、油、空気の流速をそ
れぞれ、Ｖｗ、Ｖｏ、Ｖａとすると、 ρm ＝Ｆ（△ｐ、Ｖｗ、Ｖｏ、Ｖａ） で表せる。また、既に説明した（１）式、（２）式、
（３）式より、各相の相割合Ｈｗ、Ｈｏ、Ｈａが求ま
る。
【００１７】以上によって、各成分の流速と相割合が得
られるので、水、油、空気のそれぞれの流量Ｑｗ、Ｑ
ｏ、Ｑａは、Ｑｗ＝Ｈｗ・Ａ・Ｖｗ、 Ｑｏ＝Ｈｏ・Ａ
・Ｖｏ、 Ｑａ＝Ｈａ・Ａ・Ｖａとして求められる。な
お、Ａは管路１２の断面積である。
られるので、水、油、空気のそれぞれの流量Ｑｗ、Ｑ
ｏ、Ｑａは、Ｑｗ＝Ｈｗ・Ａ・Ｖｗ、 Ｑｏ＝Ｈｏ・Ａ
・Ｖｏ、 Ｑａ＝Ｈａ・Ａ・Ｖａとして求められる。な
お、Ａは管路１２の断面積である。
【００１８】実施の形態２．実施の形態１での差圧セン
サ５２に代えて、絶対圧力センサ及び温度センサからの
出力を用いることもできる。図１０にこの態様による構
成図を示す。ベンチュリ管５１の差圧は、２台の絶対圧
力センサ７１、７２で検出してその出力を演算処理装置
６１に送り、数値的に差を取って差圧とする。また、多
相流体の温度を温度計８１で測定し、その信号も演算処
理装置６１に送る。ベンチュリ管５１の上流にある絶対
圧力センサ７１の信号と温度計８１の信号から、演算処
理装置６１において、多相流体の密度、粘度などが物性
値表との対照や計算により求められる。この場合、測定
点で標準状態（摂氏０℃、１気圧）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。
サ５２に代えて、絶対圧力センサ及び温度センサからの
出力を用いることもできる。図１０にこの態様による構
成図を示す。ベンチュリ管５１の差圧は、２台の絶対圧
力センサ７１、７２で検出してその出力を演算処理装置
６１に送り、数値的に差を取って差圧とする。また、多
相流体の温度を温度計８１で測定し、その信号も演算処
理装置６１に送る。ベンチュリ管５１の上流にある絶対
圧力センサ７１の信号と温度計８１の信号から、演算処
理装置６１において、多相流体の密度、粘度などが物性
値表との対照や計算により求められる。この場合、測定
点で標準状態（摂氏０℃、１気圧）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。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、複数の電極を、電圧駆
動電極、測定電極、ダミー電極として、各電極群が管路
の周囲を電気的に一回転するようにそれらの組み合わせ
を変えて静電容量を測定して、混合物の相割合を測定す
る混合物相割合測定センサを流れ方向に並べ、混合物の
相割合の変動の時間遅れから流速を測定するとともに、
ベンチュリ管の差圧信号を組み合わせたので、多相流体
の混合物の不均一分布に影響されることなく、多相流体
各相の流量を求めることができる。
動電極、測定電極、ダミー電極として、各電極群が管路
の周囲を電気的に一回転するようにそれらの組み合わせ
を変えて静電容量を測定して、混合物の相割合を測定す
る混合物相割合測定センサを流れ方向に並べ、混合物の
相割合の変動の時間遅れから流速を測定するとともに、
ベンチュリ管の差圧信号を組み合わせたので、多相流体
の混合物の不均一分布に影響されることなく、多相流体
各相の流量を求めることができる。
【図１】 本発明に使用する相割合測定センサの構成図
である。
である。
【図２】 管路と複数の電極と関係を具体的に示すそれ
ぞれ斜視図である。
ぞれ斜視図である。
【図３】 管路と複数の電極と関係を具体的に示すそれ
ぞれ側面図である。
ぞれ側面図である。
【図４】 駆動電極、測定電極およびダミー電極として
使用する場合の、各電極群の配置例を示す電極群構成図
である。
使用する場合の、各電極群の配置例を示す電極群構成図
である。
【図５】 管路内部での水と油の状態図である。
【図６】 図５の場合のコンデンサの等価回路である。
【図７】 管路内部での水と油の状態図である。
【図８】 図７の場合のコンデンサの等価回路である。
【図９】 本発明の多相流流量計の構成図である。
【図１０】 本発明の多相流流量計の別の構成図であ
る。
る。
【図１１】 従来の多相流流量計の構成図である。
１ 混合物、 ２ 管路、 ３ 複数の電極、 １１
多相流体、 １２ 管路、 １６ 静電容量測定装置、
１７ 演算処理装置、 １８ スイッチング装置、
１９ 電位供給装置、 ２１，３１ 混合物相割合測定
センサ、５１ベンチュリ管、 ５２ 差圧センサ、 ６
１ 演算処理装置、７１，７２ 絶対圧力センサ、 ８
１ 温度計。
多相流体、 １２ 管路、 １６ 静電容量測定装置、
１７ 演算処理装置、 １８ スイッチング装置、
１９ 電位供給装置、 ２１，３１ 混合物相割合測定
センサ、５１ベンチュリ管、 ５２ 差圧センサ、 ６
１ 演算処理装置、７１，７２ 絶対圧力センサ、 ８
１ 温度計。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)
- 【請求項１】 複数の相から成る混合物が流れる管路の
周囲を取り囲むように相互に絶縁されて配置された複数
の電極と、 前記複数の電極を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該
駆動電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定
電極群の両側に位置するダミー電極群とに分割するとと
もに、該電極の数に対応して前記各電極群が前記管路の
周囲を一回転するように各電極群の組み合わせを電気的
に切り替えるスイッチング装置と、 前記駆動電極群と測定電極群との間の静電容量を、前記
スイッチング装置の切り替え毎に測定する静電容量測定
装置と、 前記ダミー電極群に測定電極群と同じ電位を与える電位
供給装置と、 求められた静電容量から各成分の相割合を求める相割合
演算装置とを備えた混合物相割合測定センサを、所定の
間隔で前記管路の２カ所に設置し、 前記２つの混合物相割合測定センサの出力の時間的変動
の相関から前記混合物の流速を演算する速度演算装置
と、 前記管路にベンチュリ管を設けてその絞り部の差圧を測
定する圧力計とを備え、 混合物の各成分の相割合、混合物の流速およびベンチュ
リ管絞り部の差圧から、混合物の各相の流量を求める流
量演算装置とを備えた多相流流量計。 - 【請求項２】 複数の相から成る混合物が流れる管路の
周囲を取り囲むように相互に絶縁されて配置された複数
の電極と、 前記複数の電極を、交流電圧駆動する駆動電極群と、該
駆動電極群と対向する位置にある測定電極群と、該測定
電極群の両側に位置するダミー電極群とに分割するとと
もに、該電極の数に対応して前記各電極群が前記管路の
周囲を一回転するように各電極群の組み合わせを電気的
に切り替えるスイッチング装置と、 前記駆動電極群と測定電極群との間の静電容量を、前記
スイッチング装置の切り替え毎に測定する静電容量測定
装置と、 前記ダミー電極群に測定電極群と同じ電位を与える電位
供給装置と、 求められた静電容量から各成分の相割合を求める相割合
演算装置とを備えた混合物相割合測定センサを、所定の
間隔で前記管路の２カ所に設置し、 前記２つの混合物相割合測定センサの出力の時間的変動
の相関から前記混合物の流速を演算する速度演算装置
と、 前記管路にベンチュリ管を設けてその絞り部の差圧から
混合物の絶対圧力を測定する絶対圧力計と、 前記混合物の温度を測定する温度計とを備え、 前記絶対圧力計と温度計から得られる混合物の物性値、
混合物の各成分の相割合および流速から、混合物の各相
の流量を求める流量演算装置とを備えた多相流流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21656397A JPH1164066A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 多相流流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21656397A JPH1164066A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 多相流流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164066A true JPH1164066A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16690395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21656397A Pending JPH1164066A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 多相流流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1164066A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009526995A (ja) * | 2006-02-15 | 2009-07-23 | ローズマウント インコーポレイテッド | プロセス変量トランスミッタにおける多相オーバーリーディング補正 |
| GB2437021B (en) * | 2005-02-03 | 2010-05-12 | Roxar As | Flow measurement apparatus |
| WO2014015802A1 (zh) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | 兰州海默科技股份有限公司 | 湿气流量测量方法及其装置 |
| CN103808378A (zh) * | 2012-11-14 | 2014-05-21 | 克洛纳有限公司 | 核磁式流量测量仪和用于运行核磁式流量测量仪的方法 |
| CN105806424A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-27 | 成都中油翼龙科技有限责任公司 | 一种多相流不分离在线测量装置及其测量方法 |
| CN105841764A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 高金余 | 一种用于多相流量计中测量多相流体比例的系统 |
| WO2018051448A1 (ja) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 愛知時計電機株式会社 | 流量計及び流量計測方法 |
| CN113375741A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-10 | 安徽中控仪表有限公司 | 基于三差压数据拟合模型的湿气两相流量计量装置及方法 |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21656397A patent/JPH1164066A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2437021B (en) * | 2005-02-03 | 2010-05-12 | Roxar As | Flow measurement apparatus |
| JP2009526995A (ja) * | 2006-02-15 | 2009-07-23 | ローズマウント インコーポレイテッド | プロセス変量トランスミッタにおける多相オーバーリーディング補正 |
| WO2014015802A1 (zh) * | 2012-07-24 | 2014-01-30 | 兰州海默科技股份有限公司 | 湿气流量测量方法及其装置 |
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| CN105806424A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-07-27 | 成都中油翼龙科技有限责任公司 | 一种多相流不分离在线测量装置及其测量方法 |
| CN105806424B (zh) * | 2016-03-15 | 2019-07-16 | 成都中油翼龙科技有限责任公司 | 一种多相流不分离在线测量装置及其测量方法 |
| CN105841764A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 高金余 | 一种用于多相流量计中测量多相流体比例的系统 |
| CN105841764B (zh) * | 2016-03-24 | 2019-04-19 | 高金余 | 一种用于多相流量计中测量多相流体比例的系统 |
| WO2018051448A1 (ja) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 愛知時計電機株式会社 | 流量計及び流量計測方法 |
| CN113375741A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-09-10 | 安徽中控仪表有限公司 | 基于三差压数据拟合模型的湿气两相流量计量装置及方法 |
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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 |