JPS5847216A - 質量流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉体流のような混相流の質量流量測定を行う
場合に使用して有効な質量流量計に関するものである。

例えば、石炭を微粉炭としこれを気体で圧送するような
プロセスがある。このようなプロセスにおいては、微粉
炭の質量流量を測定する必要がしばしば生ずるが、これ
まで、被測定流体が微粉体であるところから、適確にそ
の質量流量を知ることは困難であった。

本発明は、放射線を利用することによって、粉体流のよ
うな混相流の質量流量測定を簡単な構成で、適確に行う
ことのできる質量流量計を実現しようとするものである
。

本発明に係る装置は、放射線を利用した密度検出手段を
、混相流の流れ方向の２個所に所定距離隔てて設置し、
各密度計からの出力信号の変動分（交流分）の相互相関
から混相流の流速を求めるとともに、平均値（直流分）
から混相流の密度を求め、両者を演算することによって
質量流量を測定することを特徴としている。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。図において、１は例えば微粉炭のような混相流が流
れている管路、２，３は管路１に取付けた放射線源で、
例えば、セシウム１３７．コバルト６０．アメリ又シウ
ム２４１等が使用される。４，５は管路１に取付けた放
射線検出手段で、ここでは電離箱を示すが、例えばＣｄ
Ｔｅ、　Ｓｉ等の固体の放射線検出素子を用いてもよい
。これらの放射線検出手段は、線源孔３にそれぞれ対向
配置されておυ、線源２（３）、放射線検出手段４（５
）は、管路１を流れる混相流の密度を検出する密度計Ｉ
　（ＩＩ）を構成している。これらの密度計Ｉ、　ＩＩ
は、混相流の流れ方向に、所定距離りだけ隔てて設置さ
れている。６１゜６２は、それぞれ放射線検出手段４，
５からの信号を増幅する高入力増幅器、７１．７２はｅ
ｘｐ逆変換回路、８は相関演算回路で、高入力増幅器６
１．６２．　ｅｘｐ逆変換回路７１．７２を介して印加
される各密度計Ｉ、ＩＩからの出力信号ｅｌ、ｅ２を入
力し、これら２つの信号の相互相関を演算する。９は掛
算演算を行う演算器で、ｅＸｐ逆変換回路７１からの出
力信号と、相関演算回路８からの出力信号とを入力し、
両信号を掛算演算し、質量流量に関連した信号を出力す
る。

なお、ここではｅｘｐ逆変換回路７１．７２　、相関演
算回路８及び演算器９をそれぞれ別個のブロック図で示
したが、これらはＡ／Ｄ変換器を含む例えばマイクロプ
ロセッサで構成してもよい。

このように構成した装置の動作を次に説明する。

管路１内を混和流が流れている状態において、放射線源
１からの放射線は、管路１の管壁及び混相流によって吸
収され、放射線検出手段４，５に入射する。いま、放射
線検出手段４（５）に入射するγ線の強さをｎ、混相流
が流れていない状態での放射線検出手段に入射するγ線
の強さをｎとするとｎは（１）式で表わすことができる
。

ｎ＝ｎｏｅｘｐ（−μｍＩ）ｐ＞　　　　　　　　　　
　（１）ただし、　μ：γ線に対する混相流の質量吸収
係数（Ｃｍ２／ｇ） ρ：混相流の密度（ｇ／ｃｍ　） Ｄ：管路１の内径（ｃｍ） （１）式において、！＋、Ｄが既知であり、ｎは予じめ
求めておくことがでる。よって、放射線検出手段４（５
）に入射するγ線の強さｎすなわち、放射線検出手段４
又は５の出力信号の直流分は、混相流の密度ρと対応関
係となり、ｎから密度ρを知ることができる。なお、（
１）式において、μは、線源として、セシウム１３７．
コバルト６０　を使用した場合、混相流の物質等にかか
わらず常に等しいので、混相流の物質の変化があっても
それは問題にはならない。

一方、混相流の粉体密度は、ランダムなパターンで分布
しており、このパターンは所定距離保持されて下流に流
されていく。

第２図（イ）は、上流側に設置された密度計１側からの
出力信号ｅｌの変動分（交流分）を示す波形であり、ま
た、第２図（ロ）は、下流側に設置された密度計■側か
らの出力信号ｅ２の変動分を示す波形である。これらの
信号波形から明らかなように、両信号のパターンはほぼ
等しく、上流側の密度計重付近を通過する粉体密度のパ
ターンは、１０時間後に下流側の密度計■付近を通過す
る。

したがって、密度計１側からの出力信号ｅ□（１）と、
密度計■側からの出力信号ｅ２（ｔ）とは、（２）式の
ような関係で表わすことができる。

ｅ２（ｔ）　＝　ｅｌ（ｔ−τ。）（２）Ｖ　＝　−（
４） τ０ ただし、Ｌ：密度計Ｉと密度計■との間の距離で一定。

第１図において、相関演算回路８は、ｅＸｐ変換回路７
１．７２によって、（１）式におけるｅｘｐ逆変換され
た各密度計Ｉ、　Ｉｔからの各交流分出力信号ｅ１＋ｅ
２を入力し、その相互相関を演算するとともに、τ。を
求め、τ。から流速Ｖを求める。このτ。から流速Ｖを
求める手法は、公知の相関流量計と同様である。

演算器９は、一方の密度計重からの混相流の密度に関連
した信号と、流速に関連した信号とを入力しており、両
信号を掛算演算し、混相流の質量流量（ρＶ）に関連し
た信号を出力する。

このような動作をなす装置によれば、放射線を利用して
混和流の密度を２個所で測定するとともに、２個所から
の密度信号の変動分の相関を演算して流速を求め、密度
信号と流速信号とを演算して質量流量を求めるものであ
る。したがって、全体構成が簡単であり、検出端部は、
混相流とは非接触であって、高温、高圧で圧送される微
粉炭等の混相流の質量流量測定が可能となる。

第３図は本発明の他の実施例を示す構成図である。この
実施例においては、管路に取付ける放射線源をひとつと
し、ここからの放射線を被測定流体の流れ方向に離れて
設置した放射線検出手段４、５で検出するようにしたも
のである。これによって、線源２を共用する、２個の密
度計Ｉ、　Ｉｆ　を構成し、全体構成を簡素化している
。

実験によれば、管路内を流れる流体の、相関に寄与する
流れパターン（密度のパターン）は、管路の中央部にあ
るもので、２個の密度計Ｉ、　ＩＩ　は、管路中央部の
図示する距離りだけ流れ方向に離れて設置されているの
と同じ作用をなす。

なお、上記の実施例は、被測定流体として微粉炭のよう
な混相流を想定したものであるが、本発明は、通常の流
体にも適用できることは勿論である。

以上説明したように、本発明によれば被測定流体とは非
接触で、全体構成の簡単な質量流量計が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は第１図装置の動作を説明するための波形図、第３図
は本発明の他の実施例を示す構成図であ為。 １・・・管路、礼３・・・放射線源、４．５−・・放射
線検出手段、Ｉ、ＩＩ　・・・密度計、６１．６２・・
・高入力増幅器、８・・・相関演算回路、９・・・演算
回路。 １３３− マ　　　　　　　　　　　　　ロ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　放射線を利用した密度検出手段を被測定流体
   の流れ方向の２ケ所に所定距離隔てて設置し、前記２個
   の密度検出手段からの各出力信号の変動分の相互相関を
   演算し前記被測定流体の流速に関連した信号を求めると
   ともに、いずれか一方の密度検出手段からの出力信号の
   平均値から前記被測定流体の密度に関連した信号を求め
   、前記流速に関連した信号と前記密度に関連した信号と
   を演算することによって被測定流体の質量流量を知るよ
   うにした質量流量計。
2. （２）被測定流体は混相流である特許請求の範囲第１項
   記載の質量流量計。