CN103792248A - 一种加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，包括进口段、出口段，其特征在于，进口段与出口段之间设置加热段，其中进口段由取样嘴部、流动管、针管出口部三部分构成，进口段伸入汽轮机内缸中，取样嘴部正对蒸汽来流方向，流动管靠近针管出口部处通过法兰固定在汽轮机内缸壁上，针管出口部置于汽轮机内缸壁外，针管出口部后端与加热段连接；所述加热段为包裹有保温层的一段加热管，其前后两端各设有一个连接电源的电极连接件；所述出口段内设置有混合筒及与其轴心垂直的出口管，该出口管连接流量测量装置；出口段尾部设置一根贯穿混合筒轴心的热电偶。

Description

一种加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置

技术领域

本发明涉及一种流动湿蒸汽湿度测量装置。

背景技术

对蒸汽湿度测量研究并设法减少其造成的危害，长期以来一直是各国所关心和努力追求的目标。虽然有很多测量方法被提出，但是大部分都停留在学术研究方面，目前来说能够实际应用的主要有三种：1，示踪法，原理是通过测定蒸汽发生器内示踪剂和饱和蒸汽中水滴带走的示踪剂的量来测量湿度；2，光学法，是基于光散射原理对蒸汽湿度进行测量；3，热力学法，将饱和湿蒸汽试样加热到干饱和状态或过热状态，测量出加热量以及加热前后的试样热力参数变化，根据热力学原理，计算出蒸汽的湿度。

热力学法采用常规测量手段，具有原理及结构简单，造价低廉，对环境没有特殊要求的特点，适合长期测量。对于测量汽轮机末级排汽湿度，热力学法是现实可行的选择，存在较大的发展潜力。与其他测量方法相比，加热法优点突出，原则上能够测出任何水滴直径的湿蒸汽湿度，制造成本相对较低，原理成熟，易于推广。但是测试系统的结构及硬件组成带来不小的误差，主要问题有：1，探针尺寸过大，以往湿度探针直径大致在50mm左右，对流场干扰较大；2，正负电极接在加热管同一侧，接线布置困难；3，为解决短路问题，加热段沿轴线剖为两半，中间缝隙处使用填料密封，蒸汽易泄漏。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、抗干扰的流动湿蒸汽湿度测量装置。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，包括进口段、出口段，其特征在于，所述进口段与出口段之间设置加热段，其中进口段由取样嘴部、流动管、针管出口部三部分构成，进口段伸入汽轮机内缸中，取样嘴部正对蒸汽来流方向，流动管靠近针管出口部处通过法兰固定在汽轮机内缸壁上，针管出口部置于汽轮机内缸壁外，针管出口部后端与加热段连接；所述加热段为包裹有保温层的一段加热管，其前后两端各设有一个连接电源的电极连接件；所述出口段内设置有混合筒及与其轴心垂直的出口管，该出口管连接流量测量装置；出口段尾部设置一根贯穿混合筒轴心的热电偶。

上述方案中，所述的取样嘴部的取样嘴为方形管，流动管为圆管，经一“U”形段圆滑过渡，取样嘴在其四边中间的壁内设置壁内针管，取样嘴中心点处设置一根中心针管，壁内针管在流动管管壁内延伸，中心针管沿流动管下部壁内与其中一延伸的壁内针管平行延伸，5个针管一直延伸到针管出口部伸出流动管外壁与测量装置连接以测量进口段蒸汽参数。

所述加热段两端的两个电极连接件的形状均为“U”形，两个电极连接件中心同处加热管中心线上，开口方向至少相差90°。

所述出口段的混合筒被置于一个外环内，外环一端与加热段连接，另一端通过密封环由密封座密封，混合筒径向均布有若干个导流孔连通外环与混合筒之间的环腔，环腔与出口管连通，混合筒前部与外环径向之间设置有中间环，混合筒后部由密封座固定。

本发明的优点是，汽缸内的部分尺寸小，对汽缸内流动蒸汽的扰动小；接电的加热段部分在汽缸外面，且电极连接件分布在加热管的两侧，不用考虑短路问题，装置整体受力均匀，且接线容易布置；加热管是一个整体管，蒸汽无泄漏；各部件之间使用法兰连接，装卸、运输容易。本发明理论基础成熟，结构简单，流动阻力小，为流动湿蒸汽的研究和以湿蒸汽为工质的动力装置的运行提供了一种可靠的湿度测量与坚实的仪器。

附图说明

图1为本发明加热型湿蒸汽湿度测量装置系统组成图。图中：1为进口段，2为加热段，3为出口段。

图2为图1中的进口段。其中图2（a）为主剖视图；图2（b）为探针取样嘴部A的俯视放大图；图2（c）为探针取样嘴部A的主剖视放大图；图2（d）为图2（a）的C-C向剖视图；图2（e）为针管出口部B的剖视放大图。图中：4为流动管，5为探针与汽缸连接法兰，6为壁内针管，6’为取样嘴中心针管，7为流动管与加热段连接法兰。

图3为图1中的加热段。其中图3（a）为加热段主剖视图；图3（b）为电极连接件形状。图中：8为入口连接法兰，9为加热管，10为保温层，11为电极连接件，12为出口连接法兰。

图4为图1中的出口段放大图。图中：13为出口段进口连接法兰，14为中间环，15为外环，16为混合筒，17为密封环，18为密封座，19为压紧螺母，20为热电偶，21为密封填料，22为出口法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述：

参考图1，一种加热型湿蒸汽湿度测量装置，包括湿蒸汽的进口段1，加热段2，出口段3及连接进口段与加热段、加热段与出口段的绝缘垫圈等部分。其中，进口段入口即探针头部插入汽缸内壁内部进行湿蒸汽的取样，出口段的出口与流量计等测量装置相连。

参考图2，进口段1是一根长管，分为取样嘴部A、流动管4（探针主体）、针管出口部B三部分，取样嘴为方形管[（b）图]，流动管为圆管[（d）图]，经一“U”形段圆滑过渡。取样嘴在其四边中间的壁内设置壁内针管6，取样嘴中心点处设置一根测量用中心针管6’，壁内针管6在流动管管壁内延伸，中心针管6’沿流动管下部壁内与其中一延伸的壁内针管6平行延伸[（c）、（d）图]，5个针管一直延伸到法兰5后面伸出[（e）图]，与接头、热电偶连接以测量进口蒸汽参数。进口段1通过焊接的法兰5与气缸连接在一起，通过焊接的法兰7与加热段2连接。

参考图3，加热段2中的加热管9与前后法兰8、12焊接在一起，入口连接法兰8与湿蒸汽进口段1隔着绝缘垫圈通过螺钉连接，出口连接法兰12与出口段进口连接法兰13隔着绝缘垫圈通过螺钉连接。前后法兰8、12通过螺钉与电极连接件11连接，电极连接件11连接外电源。加热管9电阻率较高，通电后直接作为加热元件。加热段2两端的两个电极连接件11的形状均为“U”形，在与法兰8、12使用螺钉连接时，至少有三个螺钉孔以保证连接稳固性[（b）图]。两个电极连接件11中心同处加热管9中心线上，开口方向至少相差90°（或180°），加热管9的外面包裹保温层10[（a）图]。

参考图4，加热后的蒸汽流入混合筒16后，通过混合筒16上均匀分布的四个孔流入外环15与混合筒之间的环腔内，并从焊接在外环上的与探针主体轴线垂直的出口管23流出，流到通过与出口法兰22以螺钉连接的流量测量装置中。外环15一端焊接进口连接法兰13与加热段出口法兰12连接，另一端通过密封环17由密封座18密封。混合筒16前部与外环15径向之间焊接有中间环14，混合筒后部由密封座18固定。出口段3尾部有一根热电偶20贯穿密封座18和混合筒16的轴心，并由压紧螺母19固定，用以测量探针内任一处蒸汽的参数，密封座18与压紧螺母19轴向间设有密封填料21，其和密封环17都是为了防止蒸汽的泄漏。

本发明的基本工作原理是，将本装置通过法兰5连接在汽轮机外壁上，探针主体4伸入汽轮机内缸中，取样嘴正对蒸汽来流方向。一方面，汽缸内的湿蒸汽通过取样嘴处的中心针管6’直接流到测量装置中，测得进口处湿蒸汽的总压并通过比较周围四处壁内针管6的压力判断装置方向是否与来流垂直及是否为等动能取样。另一方面，湿蒸汽自进口段1流入加热段2，并在此处被逐步加热到干饱和或者具有一定过热度的过热状态后，在出口段3后部流出，流入到测量装置中测量加热后蒸汽的参数。根据进出口的能量平衡关系，得到装置进口处流动湿蒸汽的湿度。加热管9通过电极连接件11与外来电源连接，通电后发热对内部流过的蒸汽加热。需要注意的是，进口段1与出口段3要做好绝缘工作，除在法兰7、8及法兰12、13中间使用绝缘垫圈外，还要在连接螺钉处涂抹绝缘胶。

Claims (4)

1.一种加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，包括进口段、出口段，其特征在于，所述进口段与出口段之间设置加热段，其中进口段由取样嘴部、流动管、针管出口部三部分构成，进口段伸入汽轮机内缸中，取样嘴部正对蒸汽来流方向，流动管靠近针管出口部处通过法兰固定在汽轮机内缸壁上，针管出口部置于汽轮机内缸壁外，针管出口部后端与加热段连接；所述加热段为包裹有保温层的一段加热管，其前后两端各设有一个连接电源的电极连接件；所述出口段内设置有混合筒及与其轴心垂直的出口管，该出口管连接流量测量装置；出口段尾部设置一根贯穿混合筒轴心的热电偶。

2.如权利要求1所述的加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，其特征在于，所述的取样嘴部的取样嘴为方形管，流动管为圆管，经一“U”形段圆滑过渡，取样嘴在其四边中间的壁内设置壁内针管，取样嘴中心点处设置一根中心针管，壁内针管在流动管管壁内延伸，中心针管沿流动管下部壁内与其中一延伸的壁内针管平行延伸，5个针管一直延伸到针管出口部伸出流动管外壁与测量装置连接以测量进口段蒸汽参数。

3.如权利要求1所述的加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，其特征在于，所述加热段两端的两个电极连接件的形状均为“U”形，两个电极连接件中心同处加热管中心线上，开口方向至少相差90°。

4.如权利要求1所述的加热管式流动湿蒸汽湿度测量装置，其特征在于，所述出口段的混合筒被置于一个外环内，外环一端与加热段连接，另一端通过密封环由密封座密封，混合筒径向均布有若干个导流孔连通外环与混合筒之间的环腔，环腔与出口管连通，混合筒前部与外环径向之间设置有中间环，混合筒后部由密封座固定。

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