JPS6259249B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービン式フローメーターの精度を検
査する装置に関する。

タービン式フローメーターは流体の測定におい
て永年使用されて来ており、この型式のメーター
への関心は最近著しく高まつて来た。この関心の
高まりの理由の１つは、正確に設計された適正に
使用された場合のタービン式フローメーターの信
頼性が立証されていることにある。このメーター
は正規の範囲内で作動する場合および良好な物理
的条件下にある場合には、非常に高い程度の再現
性を有している。

ガスタービンメーターの精度は、通常は製造者
側の設備にて較正することにより確定され、この
ことが一般にガス工業会において容認されてい
る。メーターが一旦較正されると、その精度が現
場にて維持されているか否かを決定出来る或る種
の方法を有することが重要となる。

メーター使用者にとつてメーターの精度を検査
する最良の方法は使用者自身が較正スタンドを持
つことである。しかしながら較正スタンドを使用
するためには、メーター（あるいは少くとも測定
用ローター）をそれが装備されている実働ライン
から取り外さねばならない。このことは常に都合
が良いとは限らず、むしろ時たま可能なことであ
る。

本発明の主なる目的は、メーターを実働ライン
に取り付けたままで且つ実働ラインを通る流れを
遮断することなくタービン式フロメーターの精度
を高い信頼性で検査出来る簡単で実用的且つ効果
的な新規な装置を提供することである。

本発明の装置は測定値を得るための手段を備え
ており、この測定値が予め測定してある測定値と
比較されてもメーター精度に変化が生じていたな
らばそれを決定することが出来る。この装置はそ
の一部が各メーター内に内蔵されるように設計さ
れており、使用者へ出荷される前に工場にてメー
ターが較正される際流体流出角度を測定するのに
使用される。出願人のタービンメーターの解析に
より、初期較正値からの平均的流体流出角度のあ
らゆる偏向は初期較正値からのメーター係数の偏
倚量と独特な関係のあることが発見された。この
偏倚は流体流量やライン圧力もしくは温度と特に
無関係であることで独特といえる。

従つて、測定用タービンのブレードとの接触に
よつて流体が偏向する量である流出角度と、メー
ター係数との間の関係状態は使用者が使用を中断
することなくタービンメーターを検査するのに使
用出来るのである。本発明は前述した比較を可能
にするこれらの測定値を得るための装置を提供す
る。

平均的流体流出角度を検出する１つの方法は２
個の小型の流れ方向検出用の円筒形ピトー管を使
用するものであり、両ピトー管ともメーター内に
半径方向へ且つメーターの長手軸線に対し直角に
挿入される。これらのピトー管は同一構造のもの
であり、各ピトー管はメーターの長手軸線に平行
な平面上にて微小な角距離にて隔てられた２個の
孔を有する。各孔はメーター外部へ圧力を伝達す
るパイプに接続される。一方のピトー管はメータ
ーのローターより上流の流体通路内に挿入され、
他方のピトー管は下流に配置される。従つて流れ
方向の変化は所望時に測定出来る。各ピトー管は
そのそれぞれの孔における差圧を測定するための
適当な装置にパイプが接続される。ピトー管は然
る後それぞれの２個の孔の間の平均差圧が零とな
る迄回転される。これにより孔の間の角度の二等
分線が流れ方向を示すことになる。メーターのロ
ーターに流入する流体と流出する流体との間の角
度変化は平均的偏向角、すなわち流出角度であ
る。

各ピトー管に連結された絶対軸角度エンコーダ
ーは、メーターの長手軸線となす流れ方向角度を
表示する。２つの読み取りの差が計算されて平均
的流出角度を得た後、この値は初期のメーター較
正に際して確定した値と比較され、メーター精度
の如何なる変化をも示すことが出来る。

前述により、本発明の他の重要な目的は、ター
ビンメーターが使用されている系統を遮断するこ
となくタービンメーターの精度の変化があつた場
合にこれを決定するために基準値と比較すること
の出来る可変値の測定を行う新規な装置を提供す
ることである。

本発明の更に他の目的はどのタービンメーター
に対しても永久的に器具を固定することなくター
ビンメーターに着脱可能に器具を取付け出来、メ
ーター較正値の如何なる変化をも確定出来る装置
を提供することである。

本発明の理解における基本は、メーターのロー
ターを通る流体の流れに与えられた「流出角度」
なる用語の重要性を認識することである。第２図
を参照すれば、ローターを通る流れにおいて、上
流側の平均流速_１と下流側の平均流速_２との
間の流れ方向の変化は、で示される。なお、ロ
ーターの周速はで示される。この図面において
は流れは左側から右側に向い、上流の流れは軸線
方向すなわちメーターの長手軸線と平行な方向と
されている。ここではで示されている平均的流
出角度は流量、ライン圧および温度とは実質的に
無関係であることが出願人により発見された。前
述のように、この平均的流体流出角度の初期較正
値からのこの流出角度の偏向（すなわち偏向角）
のすべては、その初期較正値からのメーター係数
の偏倚量に独特に関係する。この値が流量、ライ
ン圧および温度とは特に無関係であることから、
この流出角度はメーターが実働ラインにある状
態のもとで流れを遮断することなく測定すること
が出来る。工場における較正試験の際に得たの
初期値と現場検査にて決定したの値との比較
は、従つてそのメーターの精度の変化を示すこと
になる。

この流出角度を得るのに必要な装置は一般に
軸流タービンメーターに対し取付けられるが、こ
こでは1975年１月７日付の米国特許第3858448号
明細書に示されているメーターを参照して説明
し、メーターの構造およびその作動に関する理解
を得るために該特許が引用される。

第１図はタービン１０に取付けられた装置の一
部を概略的に示す線図である。第３図に見られる
ように２個の同様なプローブが使用される。上流
側のプローブ組立体１４は下流側のプローブ組立
体１２と作動および構造において等しく、従つて
下流側組立体に関してのみここで説明する。第１
図の参照に戻り、このプローブ組立体１２はメー
ターハウジング１６の側壁に取付けて示されてい
る。この組立体１２は２つのチユーブライン１８
および２０を有し、これらチユーブラインは円筒
形ピトー管２６の検出孔２２および２４（第２
図）にそれぞれ接続されている。これらの孔はピ
トー管２６の円周方向に沿つて75度〜85度の程度
の角度で隔てられることが望ましく、又メーター
の軸線に平行な共通平面内にある。チユーブライ
ン１８および２０は孔２２と２４との間の最小差
圧を示す回転位置を確定するために差圧トランス
デユーサー２８に接続されている。このトランス
デユーサー２８はメーターが取付けられている実
働ラインに対して適当な圧力範囲を有する市販さ
れた入手可能の多くの型式のトランスデユーサー
のうちの何れのものでも良い。トランスデユーサ
ー２８は符号３０にて示された電気的マノメータ
ーに接続され、トランスデユーサーにおける圧力
差の無い状態すなわち平均的零差圧を監視するよ
うになつている。

ピトー管の配向角度を測定するために、軸角度
エンコーダー３２がピトー管２６の外端部に固定
されている。この角度（多くの場合所望の「流出
角度」である）の電気的デジタル表示器３４が軸
角度エンコーダー３２に接続されている。

較正を連続的にモニターする必要は無く、随意
の期間にて検査するだけで良いことから、プロー
ブすなわちピトー管２６はピトー孔の詰りの生ず
る機会を最小限に抑えるために流動流体内から引
き出されるように設計されている。更に、器具す
なわちトランスデユーサー２８、マノメーター３
０、軸角度エンコーダー３２、およびデジタル表
示器３４は１つ以上のメーターの検査に使用出来
るように選択的に所望のピトー管に対して接続出
来且つ取外し得るように設計されている。

メーターに対し固定されたまま残される装置が
第３図および第４図に見られる。第３図は引き込
めたすなわち引き出した位置にある上流側プロー
ブ組立体１４および下流側プローブ組立体１２を
示している。これらは読み取りを行うことが望ま
れる時を除いてこの位置に維持され、屑やその他
がピトー管を詰らせる可能性を最小限に抑えるよ
うになつている。読み取りが望まれる時には、ピ
トー管は第３図および第４図に点線で示す位置３
６および３６ａ迄挿入される。

これらのプローブ組立体の説明を始める前に、
両プローブ組立体１２および１４とも構成および
作動において等しく、従つて下流側プローブ組立
体１２のみをここで説明するとともに第３図に見
られるようにプローブ組立体１４の同一部材が同
一符号に小文字「ａ」を付して示されることを再
び強調する。

又、タービンメーターの取付けはメーターのロ
ーターにおいて純粋な軸流方向の流れを形成する
ように設計されていることが見出されている。こ
のために上流側のパイプの走行は或る距離にわた
り真直とされるべきであり、流れを真直化する羽
根が一般に取付けられている。従つて、上流側プ
ローブ組立体の取付けがしばしば重大な付随的精
度を加えることはなく、無視出来ることが見出さ
れている。

下流側プローブ組立体１２はメーターの側部に
形成されているボス３８上に取付けられている。
段付き貫通孔４０（第４図）は符号４２で示すよ
うに外側端部にねじを形成されており、プラグ部
材４４を受け入れるようになつている。プラグ４
４の内側端部は凹部４８内にＯ―リング４６のよ
うなシール部材を担持しており、ハウジング１６
とプラグ４４との間のシールを行つている。プラ
グ４４はそれ自体に段付き貫通孔５０を有してお
り、スリーブ部材５２およびピトー管組立体５４
を受入れるようになつている。この孔５０はその
外側の最大径部５６にねじが形成されており、ス
リーブ５２のねじの形成された外面部を受け入れ
るようになつている。孔５０は２つの連続せる小
径部分６０および６２を有し、これらはそれぞれ
プラグ部材４４の内側端部へ向かつて延在してい
る。孔６０はピトー管組立体５４の外殻部分６４
を緊密に受入れるような寸法となされ、又凹部６
６を有しており、この凹部内にＯ―リングシール
６８を受け入れて組立体を流体密状態となしてい
る。外殻部分６４は内方および外方への動きに関
してスリーブ部材５２に固定されているが、ねじ
５６と５８とによりスリーブ部材５２を内方およ
び外方へ螺動させるような相対的な回転運動を可
能ならしめており、又以下に述べるような目的の
ためにピトー管の回転を可能ならしめている。こ
の実施例においては、外殻部分６４はスペーサー
７０、スラスト軸受７２、およびリテーナーリン
グ７４および７６によつてスリーブ部材５２に固
定されている。従つてスリーブ部材５２がプラグ
部材４４内に螺入される場合、ピトー管組立体５
４を回転させずに内方へ移動させる。リテーナー
リング７４がねじ形成された孔５６と孔６０との
間の肩部７８に当接する時、ピトー管２６は点線
位置３６となされる。測定値が得られた後、スリ
ーブ部材５２はねじ部分５８がカバー部材８０に
合う迄螺出されて引き出されるのであり、このカ
バー部材８０はスクリユー８２によりプラグ部材
４４上に保持されている。このカバー部材は割部
材あるいはその他の適当な形状となされ得る。ピ
トー管組立体がこの引き出し位置すなわち第４図
の実線で示す位置にある場合、凹部８６内に取付
けられたシール８４が孔２２および２４をライン
流体から保護し、流体に含まれる屑で孔が詰る可
能性を最小限に抑えるようになす。このシールは
又メーターボデーからの漏洩を阻止するシールの
働きをなしている。

前述のように、ピトー管２６は２つのチユーブ
ライン１８および２０を有し、これらのチユーブ
ラインはそれぞれの検出孔２２および２４に接続
されている。これらのチユーブラインは外殻部分
６４の後部から外部へ導びき出されており、遮断
バルブ８８および９０へ接続されている。チユー
ブラインは外殻部分６４の溝９２の反対両側を通
して導びき出されるように設計されており、外殻
部分６４の最後端部が軸角度エンコーダー３２の
取付けを行えるように自由端として残されるよう
になつている。この外殻部分６４の端部は非円形
として示されており、軸角度エンコーダーとの確
実な連結を保証するようになつている。バルブ８
８および９０は又適当なチユーブコネクター９６
を備えており、差圧トランスデユーサーとの接続
を行えるようになつている。

差圧トランスデユーサー２８、その読取り表示
器３０、軸角度エンコーダー３２および電気的角
度表示器３４はすべて市販の入手可能な製品であ
り、ここでは説明する必要がない。このトランス
デユーサー２８はそれが使用されるべき実働ライ
ンに関して適当な感応性、安定性および圧力範囲
を有していなければならず、又軸角度エンコーダ
ー３２は精密に１度の1/10迄の角度読取りを可能
となすに充分な感応性を有していなければならな
いことを述べるだけで充分である。

本発明の使用のために、メーター１０は工場で
組立てられた後着脱可能な部材が遮断バルブ８８
および９０、および外殻部分６４に対して接続さ
れる。メーターの較正試験に際し、流出角度が
測定され記録される。工場におけるメーター検定
の完了により、これらの着脱可能部材（トランス
デユーサー２８、マノメーター３０、軸角度エン
コーダー、そして角度表示器３４）はメーターか
ら取り外され、スリーブ部材５２が螺出されて引
き出され、これによりピトー管２６が第４図に実
線で示す位置へ引き込められ、そして本発明が関
係する限りにおいてはメーターは販売の準備をな
されて現場に取付けられる。

その後メーター較正の検査を行うことが望まれ
る時、メーターは実働ラインから取外す必要がな
い。前述した着脱可能の部材が接続され、スリー
ブ５２がプラグ４４内へリテーナーリング７４が
肩部７８へ当接する迄螺入され、これにより部材
は流出角度を測定する位置となされる。流出角度
の測定の完了により、メーターの工場での較正時
に測定された初期角度からの偏向角度値が少しで
も測定されたならば、この偏向角度値はメーター
較正値に対して直接に線型関係を示す。タービン
メーターの各々の形状および各形状の各々の寸法
がメーター特性、例えばローター上の羽根がメー
ター長手軸線平面となす角度のような特性を与
え、これらが前述の関係を決定するのである。例
えば、ロツクウエル・マーク101.6mm（４イン
チ）モデルＴ−18タービンメーターにおいて、流
出角度の変化の各１度に関するメーター精度の変
化の割合は2.26％であると算出された。引続く試
験によりこの割合は2.15％と確定された。このこ
とは流出角度の変化における１度の各1/10につき
メーター精度は0.22％づつ変化し、メーターの読
取り値は必要ならばこれに従つて調整出来ること
を意味している。何れの場合においても、メータ
ーが取付けられる使用状態に関して誤差の許容限
度内にあるか、あるいはラインから取外して交換
する必要があるかを決定するためにメーター較正
値を検査する装置となる。

メーターのローターの羽根に流入する流れ方向
に関して何らかの不定な状態があるような幾つか
の取付状態においては、第３図に示した取付けが
使用される。第３図においては、流体の流れは底
部から頂部へ向い、上流側プローブ組立体１４は
下流側プローブ組立体１２に関する前述の説明と
同様に作動される。２つのプローブ組立体の間の
読取り角度の相違が従つてローターより生じる変
化となり、これが流体の流出角度となる。

このように、タービンメーターの精度を検査す
る新規な装置が発明されたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は概略的に示されたタービンメーターに
取付けた装置の概略的な線図。第２図はタービン
メーターの計量ローターの一部分および下流側に
配置した方向測定用ピトー管を示し、矢印にて流
体の流れ方向を示している説明図。第３図はプロ
ーブ取付状態およびそれらに対する接続状態を示
すための、部分的に断面としたタービンメーター
の一部分の平面図。第４図は第３図の線４−４に
沿う、簡明化のために幾つかの部材を省略したメ
ーターの長手軸線に直角な断面図。 ……流出角度すなわち偏向角、１０……ター
ビンメーター、１２，１４……プローブ組立体、
１６……メーターハウジング、１８，２０……チ
ユーブライン、２２，２４……孔、２６……ピト
ー管、２８……差圧トランスデユーサー、３０…
…マノメーター、３２……軸角度エンコーダー、
３４……角度表示器、４４……プラグ部材、５２
……スリーブ部材、５４……ピトー管組立体、７
０……スペーサー、７２……スラスト軸受、７
４，７６……リテーナーリング、８０……カバー
部材、８８，９０……遮断バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 間隔を置いたタービン羽根を有する回転ター
   ビンホイールを含む軸流タービンメーターと、前
   記羽根から流出する流体の流れ方向に感応して前
   記流れの流出角度を測定するための検出装置と、
   前記流出角度の測定値に従つて変化する値をもつ
   信号を発生するための装置と、前記信号を処理し
   て前記流出角度の値を目視表示する装置とを含む
   ことを特徴とするタービンメーター精度検査装
   置。 ２ 間隔を置いたタービン羽根を有する回転ター
   ビンホーイルを含む軸流タービンメーターと、前
   記羽根から流出する流体の流れ方向に感応して前
   記流れの流出角度を測定するための検出装置と、
   前記流出角度の測定値に従つて変化する値をもつ
   信号を発生するための装置と、前記信号を処理し
   て前記流出角度の初期較正時の値からの偏差を目
   視表示するための装置とを含むことを特徴とする
   タービンメーター精度検査装置。 ３ 間隔を置いたタービン羽根を有する回転ター
   ビンホイールを含む軸流タービンメーターと、前
   記羽根から流出する流体の流れ方向に感応して前
   記流れの流出角度を測定するための検出装置と、
   前記流出角度の測定値に従つて変化する値をもつ
   信号を発生するための装置と、前記メーターの精
   度の表示器として前記流出角度の値を表示する表
   示装置とを含むことを特徴とするタービンメータ
   ー精度検査装置。 ４ 前記検出装置が前記タービン羽根から流出す
   る流体の流路中に全体的にある角度方向に隔置さ
   れた孔を有するピトー管よりなり、前記流体の流
   れが前記孔の間に零または最小の差圧を生じる位
   置まで前記ピトー管が回転し得ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載のタービンメーター
   精度検査装置。 ５ 前記孔の間の差圧を測定するための装置を含
   むことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   タービンメーター精度検査装置。 ６ 前記ピトー管が前記流体の流れ内に挿入され
   またはそれから引き出されるように半径方向へ移
   動し得ることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載のタービンメーター精度検査装置。 ７ 前記指向性ピトー管がその前記孔における零
   または最小の差圧を得るための差圧トランスジユ
   ーサーに接続されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載のタービンメーター精度検査
   装置。