CS197404B1 - Device for measuring the vapour humidity particularly the water vapour in the nuclear power plants of the type water-water by the method of throtling - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení k měření vlhkosti páry, zejména vodní páry v jaderných elektrárnách typu voda-voda metodou škrcení·

V jaderných elektrárnách typu voda-voda se vyrábí pára в malou vlhkostí· lato vlhká pára expanduje ve speciálních turbinách na vlhkou páru· Aby bylo možná tento pochod provádět hospodárně, je třeba snát vlastnosti a stav vlhké páry, a proto je nutná měřit vlhkost v páře· Přitom musí být měřitelné hodnoty vlhkosti menší než 0,5 %·

Ze známých způsobů měření vlhkosti při malých hodnotách vlhkosti jo vhodná v podstatě pouze metoda škrcení, u níž se zkušební vzorek přivádí z parního potrubí do škrtioího kalorlmetru a z tepelná bilanoe se vlhkost určuje ze změny tlaku a teploty zkušebního vzorku páry.

Vžoohny dalží způsoby měření vlhkosti, jako kondenzační, přehřívaoí a psychometrlcký, spočívající aa měření hustoty, dále mísíoí způsoby a meohanioké způsoby s ohybovými, nárazovými a odstředivými odlučovači, se vyznačují příliš velkými ohybem! měření, které jsou podmíněny samotnou toleranoí měřicí techniky a lze je sotva měnit, oož se dá analyticky přesně dokázat· i

Známé zařízení pro určování vlhkosti vodní páry měřením odběru tepla po přepouštění v prostoru o malém tlaku se vyznačuje přepouětěoí nádobou, sestávající z určitého počtu soustřednýoh jímek, kterými v opačných směrech proohází pára, vstupující se škrtícího ventilu do středové části, před svým výstupem do volného prostoru. Přepouětěoí nádoba jo obklopena ochranným pláštěm proti tepelným ztrátám· Uvnitř středové části je umístěn teploměr· Po odečtení teploty lze určit pcmooí speciálních tabulek obsah vlhkosti páry.

foto zařízení však nepředpokládá žádná prostředky, které by umožnily určovat rozdělení vlhkosti po průřezu potrubí a zajistily lsokinetioký odběr zkušebních vzorků z vyšetřovaná páry. Kromě toho je nevýhodná, že údaje o vlhkosti páry se nezjišťují přímo a nejsou registrovány, nýbrž je třeba používat tabulek· Proto je měření při nepatrných hodnotách vlhkosti

197 404

197 404 ještě příliš nepřesné· Kromě toho je známé zařízení pro určování vlhkosti prostředí, zejména vodní páry, u něhož elektrický výstup ze zařízení naměření tepelného obsahu je zapojen proti elektrickému výstupu z měřicího zařízení stavu vlhké páry takovým způsobem, že protékajíoí proud je úměrný vlhkosti, přičemž do proudového obvodu jsou - zapojeny meřioí přístroje, pojistná zařízení nebo zařízení pro zpracování údajů· U tohoto zařízení se sice získávají přímé a registrované údaje o vlhkosti, avšak není možné zjistit rozdělení vlhkosti uvnitř parního potrubí a není ani zajištěno izometrické odebírání zkušebních vzorků, ' takže toto zařízení není použitelné jako přístroj pro měření provozní vlhkosti, ϋ provozu jaderných elektráren jsou však nutná měření po celém průřezu potrubí·

Účelem vynálezu je odstranit t^yto nevýhod^y a vyvinou^{t p}ř^ístroj na m^ěřen^í provozů vlhkosti, který by pracoval ' podle metody škrcení a byl vhodný pro přesné měření malých hodnot vlhkosti, přičemž výsledky měření by se’předávaly přímo a také registrací.

Vynález má z^{a ú}kol vytvoHt zař^ízen^í ' ^- к m^ěřen^í v^lhkos'tl ^rj^ zaj^ištuj^íc^í ode^b:ír^án^í zkušebních vzorků na různých místech průřezu potrubí, přičemž jako indikační - ústrojí by sloužilo známé zařízení s indikačními přístroji pro přímou indikaci a registraci·

Tento úkol je řešen vynálezem, jehož podstatou je, že zařízení k měření vlhkosti páry sestává ze zařízení pro odběr zkušebních vzorků, které je opatřeno sondou, posuvnou v potrub^{í p}ro vlh^kou páru a s^pojenou přes ^škft^icí or^gán se ^škrtⁱc^ím ^kalorime^trem, ^přičem^ž na škrticí orgán je připojen výstup regulátoru pro nastavení izokinetického odběru zkušebních vzorků, jehož vstup je spoje přes měnič s vysokotlakým sloupcem U uspořádaným v zařízení pro odběr zkušebních vzorků, zatímco ke sběrné trubce, napojené na sondu, je připojen měnič pro měření tlaku' vlhké páry a ke škrtioímu kalorimetru jsou připojeny další měniče pro měření tlaku a teploty, jejichž výstupy vedou k indikační jednotce pro přímou ' a registrovanou indikaci·

Pro přesnost měření je výhodné, je-li měnič pro měření tlaku vlhké páry opatřen pístovým manometrem, měnič pro měření kalorimetrického tlaku přesným diferenčním manometrem a měnič pro měření kalorimetrické teploty přesným měřicím zařízením pro termočlánky s dvojitým pláštěm, s částečnou kompenzací termonapětí·

V indikační jednotce pro přímou a registrovanou indikaci je elektrický výstup z uspořádání pro měření tepelného obsahu, jehož vstupy jsou spojeny s měniči, připojenými na škrticí kalorimetr, předřazen před elektrický výstup z uspořádání pro měření stavu vlhké páry, ke kterému je připojen měnič pro měření tlaku vlhké páry, přičemž v proudovém okruhu, který spojuje oba elektrické výstupy, je uspořádán registrační přístroj pro měření proudu, jehož měřené hodnoty jsou úměrné vlhkosti·

Aby při měření tlaku a teploty v důsledku intenzivního víření zkušebního vzorku se vytvořila termodynamická rovnováha, sestává škrticí kalorimetr s výhodou ze soustředných trubek, střídavě na čelních stranách uzavřených, pro . proudění páry ze škrtioího ventilu zvnitřku k vnějšku v opačném smyslu, přičemž místo pro měření tlaku a teploty se nalézá ^před pos^dnán obrácenáa o 180°, a sous^tředn^é tru^bky jsou o^bklo^pen^{y p}l^ášt^ěm ^pro ochranu proti tepelným ztrátám*

Podle dalšího významu vynálezu sestává zařízení pro odběr zkušebních vzorků z jímky spojené pomocí příruby в potrubím a opatřené v čelní stěně ucpávkou, kterou proohází tyč opatřená v oblasti jímky koaxiálním otvorem, přičemž v tyči je uchyceno šroubové ' vřeteno nesoucí na konoi směřujícím k potrubí desku, ve které jsou upevněny trubka nesoucí sondu a. odvádějící zkušební vzorek, jakož i impulsní potrubí přicházející od sondy,'přičemž trubka a impulsní potrubí vyčnívají do sběrných trubek vedených čelní stěnou jímky a na obvodu jsou opatřeny těsnisími kroužky pro. utěsnění sběrných trubek vzhledem k jímce.

U zařízení podle vynálezu, u kterého .je použito pouze jednoho měniče pro měření tlaku vlhké páry a dalšího měniče pro měření teploty ve škrtioím kalorimetru, jejichž výstupy vedou ^k.in^dika^čn^í jednotce ^pro ^př^ímou a re^gistrovanou ind^aci, je s výhodou indikačrá jednotce . pro přímou a registrovanou ' indikaci před napětí předávané z měniče pro měření teploty, například do termočlánku, předřazeno přes odpor napětí odebírané ze zdroje stálého napětí přes dělič napětí, jehož snímač je ovládán vačkou, jejíž otočný úhel je určován tlakem vlhké páry a její tvar je.navržen tak, že předřazené napětí je úměrné teplotě, která by byla -měřena při škrcení syté páry ve škrtioím kalorimetru a rozdíl napětí se

197 404 přivádí do indikačního přístroje, . který udává vlhkost páry přímo anebo registrací·

Při stavbě jaderných elektráren.o velkých .výkonech se instalují parní turbíny pracuj^íc^í s vlhkou potrou, ^kterě mají vel^ké výkony, ^pro jejichž provoz js^ou vyž^ad^ovány z^přísnžné bezpečnostní podmínky· Z toho vyplývá, že vlhkost čerstvé páry je třeba během provozu sle^d°vat· ^Zařížen^í podle vyn^ál^{ezu j}e ^řeěeⁿo ja^ko provozn^í mě^řic^{í p}řístroj a um^oŽnu^{je p}římé měření vlhkosti páry s vysokou přesností, přičemž absolutní chaba činí pouze 0,05 %· Proteze sběrné trubky v zařízení pro odběr zkušebních vzorků jsou obtékány vlhkou párou proudící v potrubí, nevyskytují se u odebraných zkušebních vzorků žádné tepelné ztráty vedením, takže jsou dány dobré předpoklady pro přesné měření· Přestavováním sondy pomocí vřetena dochází v . otvoru ucpávky pouze k otočnému pohybu, u kterého není .třeba počítat s nějakými problémy při těsnční, takže je zajištěna bezpečnost pro jaderná technická zařízení· Zařízení podle vynálezu není náročné na prostor u potrubí a kromě toho vyžaduje i nepatrný pros^tor pro obsluhu· Všechny uveden^é znaky a vlastoostí zaji^uj^ že z^aříze^ní podle ^vynálezu lze - použít jako provozní měřicí přístroj o velké přesnosti·

Zařízení podle vynálezu je podrobněji vysvětleno'podle výkresu, kde značí: obr· 1 blokové schéma zařízení, obr· 2 schematickou konstrukci škrticího kalorimetrii, obr· 3 konstrukci zařízení pro odběr zkušebních vzorků, obr· 4 zjednodušenou jednotku pro přímou a registrovanou indikaci·

Zařízení j pro odběr zkušebních vzorků (obr· 1) je spojeno nátrubkem s potrubím nebo ' nádobou, ve kterých proudí pára, a je opatřeno sondou nulového tlaku pro odběr. zkušebníoh vzorků, posuvnou během provozu· Hlavou sondy se zkušební vzorek mp dostává do sběrné ^tru^bky a odtud, přes škrtící orgán £ ^do ^škrtícího ^kalorⁱmetru 2··*“^P Ke dv^ěma implusním potrubím £,' £, vycházejícím ze sondy, je připojen měnič 6 s vysokotlakým sloupcem U. pro měření statického rozdílu tlaků· Výstup z tohoto měniče 6 vede k regulátoru. J, který má za úkol nastavit škrticí orgán 2 tak, aby docházelo k izokinetickému odběru zkušebníoh vzorků·

Od škrticího kalorimetru 2» který svou konstrukcí slouží k intenzivnímu víření zkušebního vzorku a k rychlému vytvoření termodynamické rovnováhy, se kalorimetrický tlak Pj_ a kalor^ettícká. 'te^otí t, ^přiv^{ádí př}es m^ěn^iče 8, 2 do tatíkataí je^dno^{tky 10}· do kťer^é se přes další měnič 11 . předává tlak P— vlhké páry od zařízení 1 pro odběr zkušebníoh vzorků.· Ind^ikační jednota ^{10 p}ro přímou a re^gistrovanou tad^atí odpovídá za^řízení, ^které je známo z patentu NDR č· 70188 a proto zde není podrobněji ropsáno.

Pro přesné měření je měnič 11 pro měření tlaku vlhké páry opatřen pístovým manometrem, měnič 8 pro měření kalorimetrického tlaku přesným diferenciálním manometrem a měnič 2 přo měření kalorimetrické teploty přesným měřicím zařízením - pro termočlánky s dvojitým pláštěm, в částečnou kompenzací termonapětí· Tyto měřicí přístroje a zařízení nejsou jednotlivě naznačeny·

Vynález se neomezuje na měření vlhkosti vodní páry v . jaderných elektrárnách/ nýbrž může se uplatnit pro jakékoliv měření vlhkosti páry·

Podle obr· 2 je Škrticí kalorimetr 2 opatřen přívodním potrubím 12, zaústěným do středové trubky 12» která je na své čelní straně připevněna k spojovací desce H, ve které je proveden otvor 15 pro přívodní potrubí Д2· Koaxiálně ke středové trubce 13 jsou zapojeny do sebe další čtyři trubky J6, Ц, 18, 19 takovým způsobem, že jsou připojeny na ' opačných ^čeln^ích stíanácb. na kruhových ^popřípa^{dě p}rs^tencovýc^h desk^ách. 20, 21» po^přípa^dě v'^těchto d^eskách 20· 21 a tvwí ^bytíntovou ^dráhu pro páru· ^Z mez^iprostoru mezⁱ oběma posde^dnímⁱ trubkami 18, 19 proudí pára do druhé středové trubky 22· která je s první středovou trubk^ou 13 koaxiální· Uvnitř této ^dru^hé s^tře^dov^{é t}ru^bky 22 je provdáno mfoto 23 pro měření tlaku a teploty, ve kterém je pára s určitostí v termodynamické rovnováze· Pára ^{po v}ýát^upu z druhé ^tru^bky 22 se znovu o^brac^í o ¹⁸⁰° a ^pa^k ve vnej^ší trutoe 2έ· kt^erá obklopuje všeohny ostatíí ^tru^bky a je ve stíed^ ^částí 2J opatíena zvrtaným průměrem pro uložení do sebe spojených trubek J2, 16 až 12» proudí ke vstupnímu konci bočně připojeného výstupního otvoru £8·

Způsob odvádění páry nevyvolává na skutečném místě 23 mčření žádné .tepelné ztráty· Celá soustava nádoby je obklopena ochranným pláštěm 22 proti tepelným ztrátám·

Ha obr· 3 je naznačena konstrukce pro odběr zkušebních vzorků· K potrubí J1m ve kte4

197 404 rém proudí vlhká pára, je pomocí příruby 32 připojena jímka 33· V Selní stěně 34 jímky 22 je proveden otvor 22» kterým prochází tyč 36, která v oblasti jímky 33 je opatřena koaxiálním otvorem 37 a na konci směřujícím к potrubí 31 vložkou 38 s vnitřním závitem· V tyči 36 je uchyceno vřeteno šroubové 39 přestavované otáčením tyče 22·

Ha konci šroubového vřetene 22» přivráceném к potrubí 21» je uspořádána deska ДО, ve které je zavařena trubka 41, která nese na svém konci vyčnívajíoím do potrubí 31 sondu 42 a svým druhým koncem je ponořena do sběrné trubky Д2 vedené skrze čelní stěnu 21» ke které je přivařena, do jímky 33« Zkušební vzorek, který má být zkoušen, se odebírá z nátrubku 44 sběrné trubky 43, vyčnívajícího z jímky 33· Stejným způsobem jsou upevněna impulsní potrubí 45 vedoucí od sondy 42, ze kterých je znázorněno pouze jedno potrubí, a která jsou zaústěna rovněž do sběrné trubky 46 a upevněna stejným způsobem jako sběrná trubka Д2 P^ro zkušební vzorek· Trubka 41 a impulsní potrubí 45 jsou opatřena na koncích, přečnívajících do sběrných trubek 43· 46· po obvodu těsnicími kroužky 47 a tím také při svém pohybu během přestavování sondy 42 utěsňují sběrné trubky 43· 46 vzhledem к jímce 33· Otvor 35 pro tyč 22 je utěsněn pomocí ucpávky 48, kterou lze přestavovat pomocí převlečné matice 49* Tyč 22 je opatřena na konci, vyčnívajícím z ucpávky 48, ručním kolečkem 22» pomocí kterého lze sondu 42 přestavovat, přičemž její poloha se dá odečítat na naznačené stupnici·

Náklad na přístroje pro indikační jednotku na přímou a registrovanou lze podstatně snížit tím, zjišluje-li se vlhkost na základě vztahu f - p · (t' - t_fc) p · Δ t přičemž £ jako součinitel úměrnosti při škrcení proti atmosféře (p « 102,9698 kPa) má hodnotu % vlhkosti p _a --- -------------- grd t* - značí teplotu, která by se měřila při škrcení suché syté páry ve škrtioím kalorimetru a t_k - značí teplotu, která se měří při škrcení vlhké páry ve škrticím kalorimetru·

Za tím účelem je indikační Jednotka na přímou a registrovanou indikaci podle obr· 4 řešena tak, že napětí, z termočlánku 21» který je uspořádán ve škrticím kalorimetru 2 jako měnič měřené teploty (viz obr· 1), dostává se к termostatu 52 jako zdroji srovnávacího napětí· Před termonapětí, přicházející z termostatu 22» předřazeno přes odpor 53 napětí, odebírané ze zdroje 54 stálého napětí přes dělič 55 napětí· Snímač 56 děliče 55 napětí je ovládán vačkou 2Ζ» jejíž úhel natočení je určován tlakem p™ vlhké páry a její tvar je navržen tak, aby snímané a předřazené napětí bylo vždy úměrné teplotě, která by byla měřená při Skroení suché syté páry ve škrticím kalorimetru 2· Zbytkové napětí je úměrné žádanému rozdílu teplot Δ t, který je opět úměrný vlhkosti· Přímá nebo registrovaná indikaoe se uskutečňuje v indikačním přístroji 58·

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1· Zařízení к měření vlhkosti páry, zejména vodní páry v jaderných elektrárnách typu voda-voda, metodou Skroení, při kterém se zkušební vzorek vlhké páry přivádí do škrticího kalorimetru a změna tlaku a teploty zkušebního vzorku páry slouží к určování vlhkosti, s indikační jednotkou pro přímou a registrovanou indikaci vlhkosti, vyznačená tím, že sestává ze zařízení (1) pro odběr zkušebních vzorků, které je opatřeno sondou (42), posuvnou v potrubí (31) pro vlhkou páru a spojenou přes škrticí orgán (2) se

197 404 škrticím kalorimetrem ⁽³⁾, přičemž na škrticí orgán (2) je připojen výstup regulátoru (7) pro nastavení izokinetického odběru zkušebních vzorků, jehož vstup je spojen přes měn^{ič (6)} s vysoko^akým s^loupcem U uspoř^ádaným v zař^ízen^í Cl)· ^pro odb^ěr zku^šeb^ních vzorků, zatímco ke sběrné trubce (43), napojené na sondu (42), je připojen měnič (11) pro měření tlaku vlhké páry a ke škrticímu kalorimetru (3) jsou připojeny další měniče (8, 9) pro měření tlaku a teploty, jejichž výstupy vedou k indikační jednotce (10) pro přímou a registrovanou indikaci»

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že měnič (11) pro měření tlaku vlhké páry je opatřen pístovým manometrem, měnič (8) pro měření kalorimetrického tlaku přesným diferenčním manometrem a měnič (9) pro měření kalorimetrické teploty přesným měřicím zařízením pro termočlánky s dvojitým pláštěm, s částečnou kompenzací termonapětí.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že v indikační jednotce (10) pro přímou a registrovanou indikaci je elektrický výstup z uspořádání pro měření tepelného obsahu je^ho^ž vstupy jsou spojeny s měni^{či (8}, ⁹⁾, připojen^ýmⁱ na drticí kalorimetr ⁽3), předřazen před elektrický výstup z uspořádání pro měření stavu vlhké páry, ke kterému je ^připojen m^ěni^{č (11)} pro m^ěření ^tla^ku vl^hké páry, pHčemž v proudovém okruhu, ^který spojuje oba elektrické výstupy, je uspořádán registrační přístroj pro měření proudu.

⁴« Za^řízení ^po^dle ^bodu ¹, významné trn, že ^škrtⁱcí kalorime-tr ⁽³⁾ sestává ze soustřednýc^h tru^bek (Όι ¹⁶, V, W, ¹⁹, ²2, 2⁶⁾, střtáavě na čelníc^h stratách uzavřených, pro proudění páry ze . škrticího ventilu (2) zvnitřku k vnějšku v opačném smyslu, přičemž místo · pro mčřerá tlaku a te^ploty je - ^pře^{d p}osledním obtácením o ¹⁸⁰° a soustóedné trubky (13, 16, 17, 18, 19, 22, 26) jsou obklopeny pláštěm (29) pro ochranu proti tepelným ztrátám.

5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že zařízení (1) pro odběr zkušebních vzorků sestáv^á z jím^ky O3⁾ spojené ^pomocí ^př^íruby (3²⁾ s potru^bím ⁽³¹⁾ a opat:řen^é v čelní stěně (34) ucpávkou (48), kterou prochází tyč (36) opatřená v oblasti jímky (33) koaxiálním otáorem (37⁾, př^emž v tyči ⁽3⁶⁾ je uc^hyceno Srou^bov^é vrtáno ⁽³⁹⁾ nesoucí na konci sm^ěřujícírn ^k po^tru^bí ⁽³¹⁾ desku ⁽⁴⁰⁾, ve ^kter^é jsou upevn^ěny trubka ⁽⁴¹⁾ nesoucí sondu (42⁾ a odvádějío^í zkuěetaí vzorek, jakož i impulsní ^potrubí ⁽⁴⁵⁾ přictázející od sondy (42), přičemž trubka (41) a impulsní potrubí (45) vyčnívají do sběrných trubek (43, 4⁶⁾ vedených ^čelní stěnou ⁽³4⁾ jímky ⁽³³⁾ a na otoodu jsou opatáeny těsnicími kroužky (47 ^pro u^těsněn^í. s^běrnýc^{h t}rubek (⁴³, ⁴⁶⁾ vz^hle^dem к jímce ⁽³³⁾.