CN106768118B - 一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法，包括喷嘴流量计、主管、进气管、回气管、外保温管、内保温管、加热管、采样进管、第一温度传感器、压力传感器、连接管、第二温度传感器、文丘里管流量计、采样回流管，湿蒸汽经喷嘴流量计进入主管，湿蒸汽经采样进管进入内保温管，加热管对湿蒸汽进行加热，经加热后的过热蒸汽先后经连接管、文丘里管流量计和采样回流管流回主管，同时，主管内的蒸汽通过进气管进入外保温管和内保温管之间的空腔内进行保温，即可测得计算所需的各参数，从而计算出湿蒸汽流量。该装置结构简单，通过加热湿蒸汽，使其转变为过热蒸汽，无需进行气、液两相分离，经加热后的湿蒸汽密度均匀，有效提高测量的精度。

Description

一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法

技术领域

本发明涉及一种流量计量装置，尤其涉及一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法。

背景技术

一次能源大多是转化成蒸汽而加以利用，蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽，过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得，过热蒸汽不含液滴或液雾，属于实际气体，过热蒸汽在经过长距离输送后，随着温度、压力的变化，特别是在过热度不高的情况下，会因为热量损失，温度降低而使其从过热状态进入饱和状态，饱和蒸汽容易凝结，在传输过程中如有热量损失，蒸汽中便有液滴或液雾形成，即变成湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽已不属于严格意义上的气体，其密度也发生了很大变化，而对于湿饱和蒸汽，计量不准确一直是难以克服的难题，最主要的误差来源于两相蒸汽密度随着工况条件的变化适时变化，不能准确计算，目前，市场上流量计量装置只能适用于单相过热蒸汽，对湿饱和蒸汽测量时误差很大。鉴于以上缺陷，实有必要设计一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种湿蒸汽流量计量装置及其计算方法，来解决由于湿饱和蒸汽密度适时变化导致计量误差大的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种湿蒸汽流量计量装置，包括喷嘴流量计、主管、进气管、回气管、外保温管、内保温管、加热管、采样进管、第一温度传感器、压力传感器、连接管、第二温度传感器、文丘里管流量计、采样回流管，所述的主管位于喷嘴流量计左侧，所述的主管与喷嘴流量计螺纹相连，所述的进气管位于主管上端，所述的进气管与主管螺纹相连，所述的回气管位于主管上端且位于进气管右侧，所述的回气管与主管螺纹相连且与进气管活动相连，所述的外保温管位于进气管上端且位于回气管上端，所述的外保温管与进气管螺纹相连且与回气管螺纹相连，所述的内保温管位于外保温管内侧，所述的内保温管与外保温管焊接相连，所述的加热管位于内保温管内侧，所述的加热管与内保温管螺纹相连，所述的采样进管一端位于主管上端，所述的采样进管与主管螺纹相连，所述的采样进管另一端贯穿外保温管且贯穿内保温管，所述的采样进管与外保温管螺纹相连且与内保温管螺纹相连，所述的第一温度传感器固连于进气管，所述的压力传感器固连于进气管，所述的连接管位于外保温管右侧，所述的连接管与外保温管螺纹相连，所述的连接管还设有第二温度传感器，所述的第二温度传感器与连接管螺纹相连，所述的文丘里管流量计位于连接管右侧，所述的文丘里管流量计与连接管螺纹相连，所述的采样回流管位于文丘里管流量计右侧且位于主管上端，所述的采样回流管与文丘里管流量计螺纹相连且与主管螺纹相连。

本发明进一步的改进如下：

进一步的，所述的加热管数量为4件，均布于内保温管。

进一步的，所述的进气管还设有第一电磁阀，所述的第一电磁阀与进气管螺纹相连。

进一步的，所述的回气管还设有第二电磁阀，所述的第二电磁阀与回气管螺纹相连。

进一步的，所述的采样进管还设有第三电磁阀，所述的第三电磁阀与采样进管螺纹相连。

进一步的，所述的采样回流管还设有第四电磁阀，所述的第四电磁阀与采样回流管螺纹相连。

本发明公开了一种湿蒸汽流量计算方法，该计算方法包括如下步骤：

1)通过压力传感器、第一温度传感器测量湿蒸汽进入采样进管时的压力、温度为P1和T1，文丘里管流量计和第二温度传感器测量加热后湿蒸汽的状态参数P2、T2及采样蒸汽的瞬时流量m，设加热管所产生的的加热功率为Q；

2)设采样进管进口段的比焓值h1，出口段的比焓值为h2，根据加热段的能量守恒关系式

h1+(Q/m)＝h2 (1)

3)蒸汽的比焓值是独立于温度和压力的一个重要参数，进口段比焓值h1是饱和蒸汽比焓hg与饱和水比焓hL的加权平均。

h1＝xhg+(1-x)hL (2)

式中：x为湿蒸汽的干度值。

4)由公式(1)和(2)联合计算出干度x:

x＝(hL+(Q/m)-h2)/(hL-hg) (3)

其中：hL和hg由温度P1、T1确定，h2由温度P2、T2确定。

5)由公式(3)得到的湿蒸汽的干度计算其密度ρ:

ρ＝xρg+(1-x)ρl (4)

其中：ρg表示饱和蒸汽的密度，ρl表示饱和水的密度。

6)由公式(4)得到的湿蒸汽密度ρ，计算主管的湿蒸汽流量：

与现有技术相比，该湿蒸汽流量计量装置，工作时，湿蒸汽经喷嘴流量计进入主管，湿蒸汽经采样进管进入内保温管，加热管对湿蒸汽进行加热，经加热后的过热蒸汽先后经连接管、文丘里管流量计和采样回流管流回主管，同时，主管内的蒸汽通过进气管进入外保温管和内保温管之间的空腔内进行保温，随后，经回气管流回主管，喷嘴流量计测量湿蒸汽流过喷嘴流量计时的差压，第一温度传感器和压力传感器用于测量加热前的湿蒸汽的温度和压力，第二温度传感器和用于测量加热后过热蒸汽的温度，文丘里管流量计用于测量主管内湿蒸汽压力和压差值，根据测试得到的数据，即可计算出湿蒸汽流量。该装置结构简单，通过加热湿蒸汽，使其转变为过热蒸汽，无需进行气、液两相分离，经加热后的湿蒸汽密度均匀，有效提高测量的精度。

附图说明

图1示出本发明主视图

喷嘴流量计 1 主管 2

进气管 3 回气管 4

外保温管 5 内保温管 6

加热管 7 采样进管 8

第一温度传感器 9 压力传感器 10

连接管 11 第二温度传感器 12

文丘里管流量计 13 采样回流管 14

第一电磁阀 301 第二电磁阀 401

第三电磁阀 801 第四电磁阀 1401

具体实施方式

如图1所示，一种湿蒸汽流量计量装置，包括喷嘴流量计1、主管2、进气管3、回气管4、外保温管5、内保温管6、加热管7、采样进管8、第一温度传感器9、压力传感器10、连接管11、第二温度传感器12、文丘里管流量计13、采样回流管14，所述的主管2位于喷嘴流量计1左侧，所述的主管2与喷嘴流量计1螺纹相连，所述的进气管3位于主管2上端，所述的进气管3与主管2螺纹相连，所述的回气管4位于主管2上端且位于进气管3右侧，所述的回气管4与主管2螺纹相连且与进气管3活动相连，所述的外保温管5位于进气管3上端且位于回气管4上端，所述的外保温管5与进气管3螺纹相连且与回气管4螺纹相连，所述的内保温管6位于外保温管5内侧，所述的内保温管6与外保温管5焊接相连，所述的加热管7位于内保温管6内侧，所述的加热管7与内保温管6螺纹相连，所述的采样进管8一端位于主管2上端，所述的采样进管8与主管2螺纹相连，所述的采样进管8另一端贯穿外保温管5且贯穿内保温管6，所述的采样进管8与外保温管5螺纹相连且与内保温管6螺纹相连，所述的第一温度传感器9固连于进气管3，所述的压力传感器10固连于进气管3，所述的连接管11位于外保温管5右侧，所述的连接管11与外保温管5螺纹相连，所述的连接管11还设有第二温度传感器12，所述的第二温度传感器12与连接管11螺纹相连，所述的文丘里管流量计13位于连接管11右侧，所述的文丘里管流量计13与连接管11螺纹相连，所述的采样回流管14位于文丘里管流量计13右侧且位于主管2上端，所述的采样回流管14与文丘里管流量计13螺纹相连且与主管2螺纹相连，所述的加热管7数量为4件，均布于内保温管6，所述的进气管3还设有第一电磁阀301，所述的第一电磁阀301与进气管3螺纹相连，所述的第一电磁阀301用于控制进气管3的通断，所述的回气管4还设有第二电磁阀401，所述的第二电磁阀401与回气管4螺纹相连，所述的第二电磁阀01用于控制回气管4的通断，所述的采样进管8还设有第三电磁阀801，所述的第三电磁阀801与采样进管8螺纹相连，所述的第三电磁阀801用于控制采样进管8的通断，所述的采样回流管14还设有第四电磁阀1401，所述的第四电磁阀1401与采样回流管14螺纹相连，所述的第四电磁阀1401用于控制采样回流管14的通断。

本发明还公开了一种湿蒸汽流量计算方法，该计算方法包括如下步骤：

1)通过压力传感器、第一温度传感器测量湿蒸汽进入采样进管时的压力、温度为P1和T1，文丘里管流量计和第二温度传感器测量加热后湿蒸汽的状态参数P2、T2及采样蒸汽的瞬时流量m，设加热管所产生的的加热功率为Q；

2)设采样进管进口段的比焓值h1，出口段的比焓值为h2，根据加热段的能量守恒关系式

h1+(Q/m)＝h2 (1)

3)蒸汽的比焓值是独立于温度和压力的一个重要参数，进口段比焓值h1是饱和蒸汽比焓hg与饱和水比焓hL的加权平均。

h1＝xhg+(1-x)hL (2)

式中：x为湿蒸汽的干度值。

4)由公式(1)和(2)联合计算出干度x:

x＝(hL+(Q/m)-h2)/(hL-hg) (3)

其中：hL和hg由温度P1、T1确定，h2由温度P2、T2确定。

5)由公式(3)得到的湿蒸汽的干度计算其密度ρ:

ρ＝xρg+(1-x)ρl (4)

其中：ρg表示饱和蒸汽的密度，ρl表示饱和水的密度。

7)由公式(4)得到的湿蒸汽密度ρ，计算主管的湿蒸汽流量：

该湿蒸汽流量计量装置，工作时，湿蒸汽经喷嘴流量计1进入主管2，湿蒸汽经采样进管8进入5内保温管6，加热管7对湿蒸汽进行加热，经加热后的过热蒸汽先后经连接管11、文丘里管流量计13和采样回流管14流回主管2，同时，主管2内的蒸汽通过进气管3进入外保温管5和内保温管6之间的空腔内进行保温，随后，经回气管4流回主管2，喷嘴流量计1测量湿蒸汽流过喷嘴流量计1时的差压，第一温度传感器9和压力传感器10用于测量加热前的湿蒸汽的温度和压力，第二温度传感器12和用于测量加热后过热蒸汽的温度，文丘里管流量计13用于测量主管2内湿蒸汽压力和压差值，根据测试得到的数据，即可计算出湿蒸汽流量。该装置结构简单，通过加热湿蒸汽，使其转变为过热蒸汽，无需进行气、液两相分离，经加热后的湿蒸汽密度均匀，有效提高测量的精度。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种湿蒸汽流量计量装置，其特征在于包括喷嘴流量计、主管、进气管、回气管、外保温管、内保温管、加热管、采样进管、第一温度传感器、压力传感器、连接管、第二温度传感器、文丘里管流量计、采样回流管，所述的主管位于喷嘴流量计左侧，所述的主管与喷嘴流量计螺纹相连，所述的进气管位于主管上端，所述的进气管与主管螺纹相连，所述的回气管位于主管上端且位于进气管右侧，所述的回气管与主管螺纹相连且与进气管活动相连，所述的外保温管位于进气管上端且位于回气管上端，所述的外保温管与进气管螺纹相连且与回气管螺纹相连，所述的内保温管位于外保温管内侧，所述的内保温管与外保温管焊接相连，所述的加热管位于内保温管内侧，所述的加热管与内保温管螺纹相连，所述的采样进管一端位于主管上端，所述的采样进管与主管螺纹相连，所述的采样进管另一端贯穿外保温管且贯穿内保温管，所述的采样进管与外保温管螺纹相连且与内保温管螺纹相连，所述的第一温度传感器固连于进气管，所述的压力传感器固连于进气管，所述的连接管位于外保温管右侧，所述的连接管与外保温管螺纹相连，所述的连接管还设有第二温度传感器，所述的第二温度传感器与连接管螺纹相连，所述的文丘里管流量计位于连接管右侧，所述的文丘里管流量计与连接管螺纹相连，所述的采样回流管位于文丘里管流量计右侧且位于主管上端，所述的采样回流管与文丘里管流量计螺纹相连且与主管螺纹相连；所述的加热管数量为4件，均布于内保温管；所述的进气管还设有第一电磁阀，所述的第一电磁阀与进气管螺纹相连。

2.如权利要求1所述的湿蒸汽流量计量装置，其特征在于所述的回气管还设有第二电磁阀，所述的第二电磁阀与回气管螺纹相连。

3.如权利要求1所述的湿蒸汽流量计量装置，其特征在于所述的采样进管还设有第三电磁阀，所述的第三电磁阀与采样进管螺纹相连。

4.如权利要求1所述的湿蒸汽流量计量装置，其特征在于所述的采样回流管还设有第四电磁阀，所述的第四电磁阀与采样回流管螺纹相连。

5.一种如权利要求1所述的湿蒸汽流量计量装置的湿蒸汽流量计算方法，其特征在于包括如下步骤：

通过压力传感器、第一温度传感器测量湿蒸汽进入采样进管时的压力、温度为P1和T1，文丘里管流量计和第二温度传感器测量加热后湿蒸汽的状态参数P2、T2及采样蒸汽的瞬时流量m，加热管所产生的加热功率为Q；

设采样进管进口段的比焓值h1，出口段的比焓值为h2，根据加热段的能量守恒关系式

h1+(Q/m)＝h2 (1)

蒸汽的比焓值是独立于温度和压力的一个重要参数，进口段比焓值h1是饱和蒸汽比焓hg与饱和水比焓hL的加权平均；

h1＝xhg+(1-x)hL (2)

式中：x为湿蒸汽的干度值；

由公式(1)和(2)联合计算出干度x:

x＝(hL+(Q/m)-h2)/(hL-hg) (3)

其中：hL和hg由温度P1、T1确定，h2由温度P2、T2确定；

由公式(3)得到的湿蒸汽的干度计算其密度ρ:

ρ＝xρg+(1-x)ρl (4)

其中：ρg表示饱和蒸汽的密度，ρl表示饱和水的密度；

由公式(4)得到的湿蒸汽密度ρ，计算主管的湿蒸汽流量：