Anordnung zur Temperaturmessung eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturmessung eines durch eine Rohrleitung an einer Dampfkraftanlage strömenden Mediums mit einer von der Rohrleitung abzweigenden, von einem Teilstrom des Mediums durchströmten und mit einem Temperaturfühler versehenen Messrohrleitung wesentlich kleinerer Querschnittsabmessungen als die Rohrleitung. Bei den bekannten Messanordnungen dieser Art ist für die Temperaturmessung die Wandtemperatur der Messrohrleitung massgebend. Durch diese Anordnung wird das Zeitverhalten der Temperaturmessung verbessert, weil sich die Messrohrleitung plötzlichen Temperaturänderungen des Mediums schneller anpasst als die dickwandige Rohrleitung grossen Durchmessers.
Um einen ausreichenden Durchfluss von Medium durch die Messrohrleitung sicherzustellen, sind bei den bekannten Anordnungen besondere Rohreinbauten vorgesehen, die einen Druckabfall zwischen den Anschlussstellen der Messrohrleitung an der Rohrleitung hervorrufen. Einer weiteren Verbesserung des Zeitverhaltens steht einerseits die Tatsache entgegen, dass es bei in ihrem Querschnitt unveränderlichen Rohreinbauten für den lichten Durchmesser der Messrohrleitung einen optimalen Wert gibt, bei dem der Temperaturfühler am raschesten anspricht, und anderseits die Tatsache, dass bei in ihrem Querschnitt veränderbaren Rohreinbauten der lichte Durchmesser der Messrohrleitung zwar theoretisch beliebig klein gemacht werden könnte, dass hierbei aber durch eine entsprechend grössere Drosselung an den Rohreinbauten ein erheblicher Energieverlust auftritt.
Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden, indem anstelle des Druckabfalles an besonderen Rohreinbauten derjenige an Heizflächen und/oder Turbinenstufen ausgenutzt wird. Erfindungsgemäss wird daher die Messrohrleitung parallel zu mindestens einer Heizfläche und/oder Turbinenstufe geschaltet. Bei dieser Gestaltung lässt sich die Wanddicke der Messrohrleitung wesentlich kleiner als bei den bekannten Anordnungen machen und trotzdem ein ausreichender Strom in der Messrohrleitung erreichen, weil deren Mündungsstelle dem erforderlichen Druckunterschied entsprechend weit von ihrer Abzweigstelle entfernt gelegt werden kann.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, welches verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung des Temperaturfühlers illustriert,
Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen von Temperaturfühlern.
Gemäss Fig. 1 besteht eine Dampfkraftanlage im wesentlichen aus einem Economiser 1, einem Verdampfer 2, einem ersten Überhitzer 4, einem zweiten Überhitzer 5, einer aus Hochdruckteil 6 und Mittelund Niederdruckteil 8 bestehenden Turbinenanlage und einem Zwischenüberhitzer 7. Der Zwischenüberhitzer 7 ist über Leitungen 29 und 30 zwischen die Teile 6 und 8 der Turbinenanlage geschaltet. Der Economiser 1 ist mit dem Verdampfer 2 über eine Leitung 25 verbunden, der Verdampfer 2 mit dem ersten Überhitzer 4 über eine Leitung 26, der erste Überhitzer 4 mit dem zweiten Überhitzer 5 über eine Leitung 27 und der zweite Überhitzer 5 mit dem Hochdruckteil 6 über eine Leitung 28. Am Austritt aus dem Niederdruckteil der Turbinenanlage, die einen elektrischen Generator 21 antreibt, ist ein Kondensator 9 angeschlossen.
In einer vom Kondensator 9 zu einem Speisegefäss 13 führenden Leitung 22 sind eine Kondensatpumpe 10 und zwei Kondensatvorwärmer 11 und 12 vorgesehen, die über Leitungen 19 und 20 mit dem Teil 8 der Turbinenanlage verbunden sind und somit durch Turbinenanzapfdampf beheizt werden. Speisegefäss 13 und Economiser 1 sind durch eine Leitung 23 verbunden, in der eine Speisepumpe 14 und zwei Speisewasservorwärmer 15 und 16 angeordnet sind. Der Speisewasservorwärmer 15 wird über eine Leitung 18 mit Anzapfdampf aus dem Teil 8 der Turbinenanlage beheizt. Zwischen Verdampfer 2 und erstem Überhitzer 4 ist in die Leitung 26 ein Wasserabscheider 3 eingeschaltet, dessen Wasserabführleitung 17 zum Speisewasservorwärmer 16 führt, so dass dieser durch das im Abscheider 3 abgetrennte, heisse Wasser beheizt wird.
Eine erste Temperaturmessanordnung T1 zweigt von der Leitung 26 zwischen Verdampfer 2 und Wasserabscheider 3 ab und mündet in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels gesehen hinter dem ersten Überhitzer 4 in die Leitung 27, wo ein niedrigerer Druck herrscht als an der Abzweigstelle in der Leitung 26.
Eine zweite Temperaturmessanordnung T2 ist parallel zum zweiten Überhitzer 5 geschaltet. Eine dritte Temperaturmessanordnung T3 ist parallel zum Hochdruckteil 6 der Turbinenanlage geschaltet, indem sie von der Leitung 28 abzweigt und in die Leitung 29 vor dem Zwischenüberhitzer 7 einmündet. Eine vierte Temperaturmessanordnung T4 ist parallel zu einer Stufe des Niederdruckteiles 8 der Turbine geschaltet. Anstatt in die Leitung 18 könnte die Messanordnung T4 auch in die Leitung 19 oder 20 einmünden. Eine Temperaturmessanordnung T5 schliesslich zweigt von der Leitung 28 ab und mündet in die Kondensatleitung 22.
Die Messanordnungen T1 bis T5 als solche sind gleich aufgebaut. Im folgenden sei anhand der Fig. 2 die Messanordnung T1 der Fig. 1 betrachtet. Gemäss Fig. 2 besteht die Messanordnung aus einer Messrohrleitung 31, die von der Leitung 26 abzweigt und deren Querschnittsabmessungen, also lichter Durchmesser und Wanddicke, wesentlich kleiner sind als die entsprechenden Querschnittsabmessungen der Leitung 26. Kurz hinter der Abzweigstelle der Messrohrleitung 31 ist an dieser Leitung in an sich bekannter Weise ein Temperaturfühler 32 angebracht, der die Wandtemperatur der Messrohrleitung 31 überwacht, indem die Längenänderung eines bestimmten Abschnittes der Messrohrleitung mit der im wesentlichen konstant bleibenden Länge eines Vergleichs stabes 32' verglichen wird, der z. B. aus Invar besteht. Die Messrohrleitung 31 mündet in die Rohrleitung 27.
Zwischen den Rohrleitungen 26 und 27, die in Richtung des Pfeiles 36 von dem Hauptstrom des Mediums durchströmt werden, ist gemäss Fig. 1 der Wasserabscheider 3 und der erste Überhitzer 4 eingeschaltet, die in Fig. 2 nicht dargestellt sind. Zwischen der Abzweigstelle und der Mündungsstelle der Messrohrleitung 31 besteht also ein wesentlicher Druckunterschied, demzufolge stets ein ausreichender, kräftiger Arbeitsmittelteilstrom durch die Messrohrleitung 31 fliesst.
Die Wandtemperatur der Messrohrleitung 31 passt sich dementsprechend wegen ihrer kleineren Querschnittsabmessungen sehr schnell den Temperatur änderungen des durchströmenden Arbeitsmittels an.
Die Messrohrleitung 31 wird zweckmässig auf kürzestem Wege von der Abzweigstelle zur Mündun.gs- stelle geführt; sie folgt also nicht dem übrigen Verlauf der Rohrleitung zwischen diesen beiden Stellen.
Um etwaige Unterschiede des Abstandes Abzweigstelle-Mündungsstelle und der Länge der Messrohrleitung auszugleichen, ist in dieser ein Metallbalg 33 vorgesehen.
Anstelle eines Metallbalges kann die Messrohrleitung 31 eine Dehnungsschleife 34 aufweisen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Gemäss dieser Figur ist als temperaturempfindliches Organ ein Thermoelement 35 an der Messrohrleitung 31 angebracht.
Arrangement for measuring the temperature of a medium flowing through a pipeline
The invention relates to an arrangement for measuring the temperature of a medium flowing through a pipeline at a steam power plant with a measuring pipeline branching off the pipeline, through which a partial flow of the medium flows and provided with a temperature sensor, of substantially smaller cross-sectional dimensions than the pipeline. In the known measuring arrangements of this type, the wall temperature of the measuring pipeline is decisive for the temperature measurement. This arrangement improves the time behavior of the temperature measurement because the measuring pipe adapts to sudden temperature changes in the medium more quickly than the thick-walled pipe with a large diameter.
In order to ensure a sufficient flow of medium through the measuring pipe, special pipe fittings are provided in the known arrangements which cause a pressure drop between the connection points of the measuring pipe on the pipe. A further improvement in the time response is opposed on the one hand by the fact that in the case of pipe fixtures with unchangeable cross-section there is an optimal value for the clear diameter of the measuring pipe at which the temperature sensor responds most quickly, and on the other hand the fact that pipe fixtures with changeable cross-section The inside diameter of the measuring pipeline could theoretically be made as small as desired, but in this case a considerable loss of energy occurs due to a correspondingly larger throttling at the pipe fittings.
The aim of the invention is to avoid this disadvantage by using that at heating surfaces and / or turbine stages instead of the pressure drop at special pipe installations. According to the invention, the measuring pipeline is therefore connected in parallel to at least one heating surface and / or turbine stage. With this design, the wall thickness of the measuring pipeline can be made much smaller than in the known arrangements and a sufficient flow can still be achieved in the measuring pipeline because its opening point can be placed far away from its branch point, depending on the required pressure difference.
The invention is explained in the following description with reference to the drawing, for example. Show it:
1 shows an exemplary embodiment which illustrates various possibilities for the arrangement of the temperature sensor,
2 and 3 two embodiments of temperature sensors.
According to FIG. 1, a steam power plant essentially consists of an economizer 1, an evaporator 2, a first superheater 4, a second superheater 5, a turbine system consisting of a high-pressure part 6 and a medium and low-pressure part 8, and a reheater 7. The reheater 7 is via lines 29 and 30 connected between parts 6 and 8 of the turbine system. The economizer 1 is connected to the evaporator 2 via a line 25, the evaporator 2 to the first superheater 4 via a line 26, the first superheater 4 to the second superheater 5 via a line 27 and the second superheater 5 to the high pressure part 6 via a line 28. At the outlet from the low-pressure part of the turbine system, which drives an electrical generator 21, a condenser 9 is connected.
In a line 22 leading from the condenser 9 to a feed vessel 13, a condensate pump 10 and two condensate preheaters 11 and 12 are provided, which are connected to the part 8 of the turbine system via lines 19 and 20 and are thus heated by turbine bleed steam. Feed vessel 13 and economizer 1 are connected by a line 23 in which a feed pump 14 and two feed water preheaters 15 and 16 are arranged. The feedwater preheater 15 is heated via a line 18 with bleed steam from part 8 of the turbine system. Between the evaporator 2 and the first superheater 4, a water separator 3 is connected in the line 26, the water discharge line 17 of which leads to the feedwater preheater 16 so that it is heated by the hot water separated in the separator 3.
A first temperature measuring arrangement T1 branches off from the line 26 between the evaporator 2 and the water separator 3 and, viewed in the direction of flow of the working medium, opens into the line 27 behind the first superheater 4, where the pressure is lower than at the branch point in the line 26.
A second temperature measuring arrangement T2 is connected in parallel to the second superheater 5. A third temperature measuring arrangement T3 is connected in parallel to the high pressure part 6 of the turbine system in that it branches off from the line 28 and opens into the line 29 upstream of the reheater 7. A fourth temperature measuring arrangement T4 is connected in parallel to a stage of the low-pressure part 8 of the turbine. Instead of the line 18, the measuring arrangement T4 could also open into the line 19 or 20. Finally, a temperature measuring arrangement T5 branches off from the line 28 and opens into the condensate line 22.
The measuring arrangements T1 to T5 as such have the same structure. In the following, the measuring arrangement T1 of FIG. 1 will be considered with reference to FIG. According to Fig. 2, the measuring arrangement consists of a measuring pipe 31, which branches off from the line 26 and whose cross-sectional dimensions, i.e. inner diameter and wall thickness, are significantly smaller than the corresponding cross-sectional dimensions of the line 26. Shortly after the junction of the measuring pipe 31 is on this line in a known manner, a temperature sensor 32 attached, which monitors the wall temperature of the measuring pipe 31 by the change in length of a certain section of the measuring pipe with the substantially constant length of a comparison rod 32 'is compared, the z. B. consists of Invar. The measuring pipe 31 opens into the pipe 27.
According to FIG. 1, the water separator 3 and the first superheater 4, which are not shown in FIG. 2, are connected between the pipes 26 and 27 through which the main flow of the medium flows in the direction of the arrow 36. There is therefore a substantial pressure difference between the branch point and the opening point of the measuring pipeline 31, as a result of which a sufficient, powerful partial flow of working medium always flows through the measuring pipeline 31.
The wall temperature of the measuring pipe 31 accordingly adapts very quickly to the temperature changes of the working medium flowing through because of its smaller cross-sectional dimensions.
The measuring pipeline 31 is expediently routed on the shortest route from the branch point to the Mündun.gs- point; so it does not follow the rest of the pipeline between these two points.
A metal bellows 33 is provided in this to compensate for any differences in the distance between the branch point and the opening point and the length of the measuring pipeline.
Instead of a metal bellows, the measuring pipeline 31 can have an expansion loop 34, as shown in FIG. 3. According to this figure, a thermocouple 35 is attached to the measuring pipe 31 as a temperature-sensitive organ.