CS249436B1

CS249436B1 - Steam-and-gas mixture's gas patrial pressure measuring device

Info

Publication number: CS249436B1
Application number: CS562785A
Authority: CS
Inventors: Michal Tjulenev; Josef Altmsn
Original assignee: Michal Tjulenev; Josef Altmsn
Priority date: 1985-08-01
Filing date: 1985-08-01
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Zařízení pro měření parciálního tlaku plynu v paroplynové směsi je zejména vhodné pro měření parciálního tlaku vzduchu v parovzduš- né směsi, odsávané například vývěvou z vakuového systému parní turbiny. Zařízení sestává z vodoproudé vývěvy, jejíž difuzor je ponořen do kapaliny umístěné v jímce, z hydrodynamického kavitátoru, čerpadla, sady tlakových snímačů, armatur a měřicí aparatury. Ke kondenzátoru parní turbiny je připojena vstupní komora vodoproudé vý- všvy, jejíž vodní dýze je připojena k čerpadlu přívodním potrubím. Prostor jímky vodoproudé vývěvy je spojen s čerpadlem sacím potrubím. Z přívodního potrubí vystupuje napájecí potrubí, připojené k vodní trysce ka- vitační komory hydrodynamického kavitátoru. Tato kavitační komora přechází ve spodní části ve válcovou komoru, opatřenou dlfuzorem, který je odpadním potrubím připojen ke vstupní komoře vodoproudé vývěvy. Tato vstupní komora je dále spojena s diferenčním tlakovým snímačem, který je na druhé straně spojen i s kavitační komorou hydrodynamického kavitátoru. K přívodnímu potrubí je také připojen tlakový snímač a tento tlakový snímač i diferenční tlakový snímač jsou propojeny s měřicí aparaturou.The device for measuring the partial pressure of gas in the steam-gas mixture is particularly suitable for measuring the partial pressure of air in the steam-air mixture, sucked by, for example, a vacuum pump from a steam turbine system. The device consists of a water jet pump whose diffuser is immersed in a liquid placed in a sump, a hydrodynamic cavitator, a pump, a set of pressure transducers, fittings and a measuring apparatus. A water jet inlet chamber is connected to the steam turbine condenser, the water jet of which is connected to the pump by a supply line. The reservoir of the water jet pump is connected to the pump by a suction pipe. A supply line connected to the water nozzle of the fluid chamber of the hydrodynamic cavitator exits the supply line. This cavitation chamber passes into a cylindrical chamber provided with a longitudinal tube in the lower part, which is connected to the inlet chamber of the water-jet pump by the waste line. Furthermore, this inlet chamber is connected to a differential pressure transducer which is also connected to the cavitation chamber of the hydrodynamic cavitator. A pressure sensor is also connected to the supply line and the pressure sensor and differential pressure sensor are connected to the measuring apparatus.

Description

(54) Zařízení pro měření parciálního tlaku plynu v paroplynové směsi(54) Equipment for measuring partial pressure of gas in steam-gas mixture

Zařízení pro měření parciálního tlaku plynu v paroplynové směsi je zejména vhodné pro měření parciálního tlaku vzduchu v parovzdušné směsi, odsávané například vývěvou z vakuového systému parní turbiny.The device for measuring the partial pressure of gas in the steam-gas mixture is particularly suitable for measuring the partial pressure of air in the steam-air mixture sucked out, for example, by a vacuum pump from a steam turbine vacuum system.

Zařízení sestává z vodoproudé vývěvy, jejíž difuzor je ponořen do kapaliny umístěné v jímce, z hydrodynamického kavitátoru, čerpadla, sady tlakových snímačů, armatur a měřicí aparatury. Ke kondenzátoru parní turbiny je připojena vstupní komora vodoproudé vývšvy, jejíž vodní dýze je připojena k čerpadlu přívodním potrubím. Prostor jímky vodoproudé vývěvy je spojen s čerpadlem sacím potrubím. Z přívodního potrubí vystupuje napájecí potrubí, připojené k vodní trysce kavitační komory hydrodynamického kavitátoru. Tato kavitační komora přechází ve spodní části ve válcovou komoru, opatřenou dlfuzorem, který je odpadním potrubím připojen ke vstupní komoře vodoproudé vývěvy. Tato vstupní komora je dále spojena s diferenčním tlakovým snímačem, který je na druhé straně spojen i s kavitační komorou hydrodynamického kavitátoru. K přívodnímu potrubí je také připojen tlakový snímač a tento tlakový snímač i diferenční tlakový snímač jsou propojeny s měřicí aparaturou.The device consists of a water-jet pump whose diffuser is immersed in the liquid located in the sump, a hydrodynamic cavitator, a pump, a set of pressure sensors, fittings and a measuring apparatus. The inlet chamber of the water jet pump is connected to the steam turbine condenser, the water nozzle of which is connected to the pump via a supply line. The space of the water pump sump is connected to the pump by suction line. A supply line connected to the water nozzle of the cavitation chamber of the hydrodynamic cavitation extends from the supply line. This cavitation chamber passes into a cylindrical chamber in the lower part, provided with a diffuser, which is connected to the inlet chamber of the water-jet pump via a drain line. This inlet chamber is further connected to a differential pressure sensor, which on the other hand is also connected to the cavitation chamber of the hydrodynamic cavitation. A pressure sensor is also connected to the supply line and this pressure sensor and the differential pressure sensor are connected to the measuring apparatus.

230230

Vynález se týká zařízení pro měření parciálního tlaku plynu y paroplynové směsi, které je zvláště vhodné pro měření parciálního tlaku vzduchu v parovzduěné směsi odsávané vývěvou z vakuového systému parní turbiny a současně také pro přímé měření, sledování a diagnostiku provozního režimu zmíněného vakuového systému.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring the partial pressure of a gas and a steam-gas mixture which is particularly suitable for measuring the partial pressure of air in a vapor-air mixture sucked by a vacuum pump from a steam turbine.

V současné technické praxi je netěsnost vakuového systému parní turbiny a tomu odpovídající parazitní hmotový tok vzduchu z okolní atmosféry do kondenzátorů nízkotlaké regenerace a propojovacích tras, které tento vakuový systém vytvářejí, zásadně spojována s negativními provozními důsledky.In the current technical practice, the leakage of the steam turbine vacuum system and the corresponding parasitic mass air flow from the ambient atmosphere to the low-pressure regeneration capacitors and interconnection paths that create this vacuum system are fundamentally associated with negative operating consequences.

Zvýšením protitlaku koncových stupňů parní turbiny, které bezprostředně nastává po sníženi provozního vakua v kondenzátorů, je především snížena termodynamická účinnost vlast ního stroje. Přiséváním vzduchu netěsnostmi kondenzátorů, nízkotlakých regeneračních výměníků, propojovacích parních tras a armatur je vážně narušen proces kondenzace na teplosměnných plochách.By increasing the back pressure of the steam turbine output stages, which occurs immediately after reducing the operating vacuum in the condensers, the thermodynamic efficiency of the machine itself is primarily reduced. The suction of air through leaks in condensers, low-pressure regenerative heat exchangers, interconnecting steam lines and fittings seriously disrupts the condensation process on heat transfer surfaces.

Zvýšení parciálního tlaku všeobecně snižuje intenzitu přenosu tepla na teplosměnných plochách do té míry, že pro zachování stejného toku tepla ae nutně zvýší teplotní diference mezi teplotou sytosti, při které kondenzuje parní medium a teplotu teplonosného media, které z daného tepelného výměníku vystupuje.Increasing the partial pressure generally reduces the heat transfer intensity on the heat transfer surfaces to such an extent that, in order to maintain the same heat flow, it necessarily increases the temperature difference between the saturation temperature at which the steam medium condenses and the temperature of the heat transfer medium exiting the heat exchanger.

Existencí nedohřevů teplonosného média, kterým je v kondenzátorů chladicí voda a déle kondenzát vodní póry protlačovaný tepelnými výměníky regeneračního systému , je potom následně snižována účinnost celého tepelného cyklu parního bloku. Závažným negativním aspektem zvýšené infiltrace vzduchu do kondenzátorů parní turbiny je také snížení účinnosti vakuového odplyněnl kondenzátu.The existence of non-heating of the heat transfer medium, which is the cooling water in the condensers and, for a longer time, the water pore condensate forced through the heat exchangers of the regeneration system, consequently reduces the efficiency of the entire steam block thermal cycle. A serious negative aspect of increased air infiltration into steam turbine condensers is also the reduced efficiency of the condensate vacuum degassing.

Následné zavlečení volného kyslíku do kondenzátu, který je protlačován celým regeneračním systémem, rezultuje ve zvýšené korozi teplosměnných ploch, ve zvýšení jejich tepelného a hydraulického odporu a snížení jejich strukturální pevnosti.The subsequent introduction of free oxygen into the condensate, which is forced through the entire regeneration system, results in increased corrosion of the heat transfer surfaces, an increase in their thermal and hydraulic resistance, and a decrease in their structural strength.

Současné metody pro lokalizaci netěsností vakuového systému parní turbiny a určení hmotového toku kontaminující vzdušiny přisévané netěsnostmi z okolní atmosféry lze rozdělit na kvalitativní a kvantitativní. Nejstarěl kvalitativní metoda lokalizace netěsností spočívá v naplnění zkoušené vakuové nádoby kapalinou, obvykle vodou, s následným vizuálním sledováním úniku kapaliny.Current methods for locating leaks in the steam turbine vacuum system and determining the mass flow of contaminating airborne airborne airborne leaks can be divided into qualitative and quantitative. The oldest qualitative method for locating leaks is to fill the test vessel with liquid, usually water, followed by visual monitoring of the leak.

Zkouška se obvykle provédí před uvedením zařízení do normálnlhá provozu nebo během revize. V současné době nejčastěji užívané metody přímé lokalizace netěsností jsou založeny jednak na sledování a detekci infiltrovaných plynných halogenidů - nejobvyklejším testovacím plynem je v tomto případě freon - nebo na sledování ultrazvukové emise, generované nétokem vzdušiny do provozního vakua existujícími netěsnostmi.The test is usually carried out before the equipment is put into normal operation or during a revision. The most commonly used methods of direct leak detection at present are based on monitoring and detection of infiltrated gaseous halides - the most common test gas in this case is freon - or monitoring ultrasonic emissions generated by the air leak into the operating vacuum by existing leaks.

Vlastní podstatou freonové zkoušky je dopování vzdušiny v okolí předpokládané netěsnosti plynným freonem a sledováním výskytu freonu např. v parovzduěné směsi, odsávané z kondenzátorů turbiny připojenou vývěvou. Podstatně dokonalejší metodou lokalizace netěsností je sledování ultrazvukové emise spojené s nadzvukovým nétokem okolní atmosféry do vakua v místě netěsnosti.The essence of the CFC test is to dope the air mass in the vicinity of the presumed leak by the CFC gas and monitor the occurrence of CFC, for example in the steam-air mixture exhausted from the turbine capacitors by the connected vacuum pump. A much better method of locating leaks is to monitor the ultrasonic emission associated with the supersonic leak of the surrounding atmosphere into the vacuum at the leak location.

Speciálním mikrofonem s úzce směrovaným kuželem přijímaného ultrazvukového vlnění lze rychle a bezprostředně lokalizovat místo netěsnosti vakuového systému. Obě posledně uvedené metody kvalitativního Sledování netěsností je možno provádět za provozu, tj. v případě parní turbiny sa provozního vakua a při běžícím stroji.With a special microphone with a narrowly directed cone of the received ultrasonic waves, it is possible to locate the leak of the vacuum system quickly and immediately. The latter two methods of qualitative leak monitoring can be carried out during operation, ie in the case of a steam turbine with an operating vacuum and with the machine running.

Do nejběžněji používaných metod kvantitativního posouzení netěsnosti vakuového systému parní turbiny lze zařadit metodu tzv. vakuového spadku.The most commonly used method of quantitative leak assessment of the steam turbine vacuum system is the so-called vacuum failure method.

Touto jednoduchou metodou, která spočívá v odstavení výeěv a sladování zhorievání provozního vakua za určitý časový interval, lze pomárná přesná odhadnout rozsah netěsností v systému a kvalitativně určit hmotový tok kantaminující vzdušiny. Uvedená metoda jo někdy dále zpřesňována záměrným přisáváním vzdušiny kalibrovanými dýzami a vyhodnocením účinku přídavného toku vzdušného kontaminantů na provozní vakuum v dané nádobě.By this simple method, which consists of shutting down the pumps and malting the operating vacuum heating for a certain period of time, it is possible to accurately estimate the extent of leaks in the system and qualitatively determine the mass flow of the cantaminating air mass. Said method is sometimes further refined by intentionally sucking in air through calibrated nozzles and evaluating the effect of the additional flow of air contaminants on the operating vacuum in the vessel.

Všechny uvedené metody sledování netěsností vakuového systému mají některá nedostatky. Základním nedostatkem kvalitativních metod je skutečnost, že jejich pomocí je možné pouze určit místo, ale nikoliv kvantitativně posoudit účinek nalezené netěsnosti na zkoušený vakuový systém.All of the above methods of leak monitoring of the vacuum system have some drawbacks. The basic drawback of the qualitative methods is that they can only determine the location, but not quantitatively assess the effect of the leak found on the vacuum system under test.

Vodní zkouškou, která se výhradně omezuje na systémy mimo provoz, je přitom u větších vakuových nádob neúměrně pevnostně namáhána vakuová nádoba a samotná vodotěsnost zkoušené nádoby nikterak nezaručuje požadovanou plynotěsnost systému. Základní nedostatek freonová zkoušky spočívá v tom, že rozptýlení freonového media v celám okolí zkoušená nádoby, zejména při delším testu, omezuje možnost přímé lokalizace netěsnosti tím, že testovací plyn - spolu se vzdušinou, ve které je rozptýlen - vniká do zkoušená nádoby všemi netěsnostmi současně.The water test, which is strictly limited to systems which are not in service, is unduly stressed by the vacuum vessel for larger vacuum vessels, and the waterproofness of the vessel under test does not in any way guarantee the required gas-tightness of the system. The main drawback of the freon test is that dispersal of the freon medium throughout the test vessel, especially during a longer test, limits the possibility of direct leakage by allowing the test gas - along with the air in which it is dispersed - to enter the test vessel through all leaks simultaneously. .

Dalěí nevýhodou této metody je také to, že u rozsáhlejších vakuových systémů jako jaou např. kondenzátory parních turbin velkých výkonů, dochází vlivem dopravního zpoždění na trase netěsnost - sací hrdlo vývěvy, kde je obvykle instalováno čidlo freonu k časovému pro tahu, který neadekvátně prodlužuje uvedený test.Another disadvantage of this method is also that in larger vacuum systems such as high capacity steam turbine condensers, there is a leak - the suction port of the pump where the freon sensor is usually installed to the time delay, which inadequately lengthens the above mentioned. test.

Nezanedbatelnou nevýhodou tohoto postupu je dále taká to, že životnost freonového čidla je časově omezena a po tzv. otravě tohoto elementu je nutno zkoušku přerušit a čidlo vyměnit.Another significant disadvantage of this procedure is that the lifetime of the freon sensor is limited in time and after the so-called poisoning of this element it is necessary to interrupt the test and replace the sensor.

Nevýhodou lokalizace netěsnotí pomocí směrového sledování ultrazvuková emise je značná zkreslení směru aparaturou přijímaného signálu, a to vlivem vysoká úrovně parazitního ultrazvukového pozadí generovaného běžným provozem vakuového systémů. Škrcením parní a paroplynová směsi nadzvukově protékající do oblastí se sníženým tlakem a v neposlední řadě také škrcením vodního kondenzátu na mezi varu v armaturách, která je spojeno se značným uvolněním parní frakce, je systém vakuové diagnostiky, zejména aa provozu, zahlcen všesměrovým ultrazvukovým pozadím.The disadvantage of locating leaks by means of directional ultrasonic emission monitoring is the considerable directional distortion by the received signal apparatus, due to the high level of parasitic ultrasonic background generated by normal vacuum system operation. By throttling the steam and steam-gas mixture supersonically flowing into the depressurized areas and last but not least the throttling water condensate in the valves, which is associated with a significant release of the steam fraction, the vacuum diagnostics system, in particular and operation, is overwhelmed by omnidirectional ultrasonic background.

To ve značné míře znemožňuje rychlé, jednoznačné a přesné nalezení příslušné netěsnosti. Nevýhodou diagnostiky netěsností poaoeí vakuového spadku je především značná kvantitativní nepřesnost táto metody. Hmotový tok kontaminující vzdušiny je možno bez znalosti množství přisávaného vzduchu do vakuové nádoby kalibrovanými dýzymi pouze výpočtově odhadnout z předpokládaného vnitřního objemu t. j. kapacity vakuové nádoby a z poklesu vakua.This makes it largely impossible to detect the leak quickly, unambiguously and accurately. The disadvantage of vacuum leakage diagnostics is the significant quantitative inaccuracy of this method. The mass flow of contaminating air mass can only be calculated from the assumed internal volume, i.e. the capacity of the vacuum vessel and the vacuum drop, by calculation of calibrated nozzles without knowing the amount of air sucked into the vacuum vessel.

Přisáváním známého množství vzduchu např. do kondenzátoru turbiny je sice možno tuto metodu částečně zpřesnit, nicméně vlivem nepřímosti tohoto postupu extrapolace známých dat a charakteristiky vývěvy lze dostat pouze zpřesněný odhad účinku stávajících netěsností. Metoda vakuového spadku, pokud je prováděna při běžícím stroji, může v případě náhlého poklesu vakua dále způsobit havarijní odstavení parní turbiny provozními ochranami.Although this method can be partially refined by sucking a known amount of air into a turbine condenser, for example, due to the indirectness of this procedure of extrapolating known data and the pump characteristics, only a more accurate estimate of the effect of existing leaks can be obtained. The vacuum failure method, when carried out while the machine is running, may further cause the emergency shutdown of the steam turbine by operational protections in the event of a sudden vacuum drop.

Společným nedostatkem již popsaných jak kvalitativních tak kvantitativních metod určování netěsností zůstává především skutečnost, že jejich pomocí nelze provádět provozní, to jest kontinuální sledování jak výskytu netěsností, tak jejich účinku na vakuový systém.A common drawback of both the qualitative and quantitative methods of leak detection described above is the fact that it is not possible to carry out operational, i.e. continuous monitoring, of both the occurrence of leaks and their effect on the vacuum system.

Žádnou z uvedených metod nemůže být obsluha parního bloku bezprostředně informována o výskýtu netěsnosti ve vakuových prostorách spojených s parní turbinou. Jejich rozsah se může a také se pravidelně mění během různých provozních režimů, jako je např. najíždění parní turbiny nebo přechod z kondenzačního na teplofikačnl provoz.None of these methods can be used to immediately inform the steam engine operator of leakage in the vacuum space associated with the steam turbine. Their range can and also varies regularly during various operating modes, such as starting a steam turbine or switching from condensing to heating operation.

Uvedená nedostatky podstatná omezuje zařízeni pro měření parciálního tlaku v paroplynová směsi podle vynálezu, obsahující vodoproudou vývěvu, jejíž difuzor je pohořen do kapaliny umístěná v jímce, hydrodynamický kavitátor, čerpadlo, sadu tlakových snímačů, armatury a měřící aparaturu.The above-mentioned drawbacks are substantially limited by the device for measuring the partial pressure in the steam-gas mixture of the invention, comprising a water jet pump whose diffuser is burned into a liquid housed in a sump, a hydrodynamic cavitator, pump, pressure sensor set, fittings.

Podstatou je, že ke kondenzátorů parní turbiny je připojena vstupní komora vodoproudá vývěvy, jejíž vodní dýza je připojena k čerpadlu přívodním potrubím. Přepažený prostor jímky vodoproudě vývěvy je spojen s čerpadlem sacím potrubím. Z přívodního potrubí vystupuje napájecí potrubí připojená k vodní trysce kavitační komory hydrodynamického kavitátoru.The essence is that the inlet chamber of the water-jet pump is connected to the steam turbine condensers, the water nozzle of which is connected to the pump via a supply line. The bulkhead of the pump watercourse pit is connected to the pump by suction pipe. The supply pipes connected to the water nozzle of the cavitation chamber of the hydrodynamic cavitation exit from the supply line.

Tato kavitační komora ve své spodní části přechází ve válcovou komoru opatřenou difuzorem, který je odpadním potrubím připojen ke vstupní komoře vodoproudá vývěvy. Vstupní komora je dále spojena s diferenčním tlakovým snímačem, který je na druhé straně spojen 1 s kavitační komorou hydrodynamického kavitátoru. K přívodnímu potrubí je také připojen tlakový snímač. Tento tlakový snímač i diferenční tlakový snímač jsou propojeny s měřicí aparaturou.This cavitation chamber in its lower part is transformed into a cylindrical chamber equipped with a diffuser, which is connected to the inlet chamber of the water-jet pump via a drain line. The inlet chamber is further connected to a differential pressure sensor which, on the other hand, is connected to the cavitation chamber of the hydrodynamic cavitation. A pressure sensor is also connected to the supply line. Both the pressure sensor and the differential pressure sensor are connected to the measuring apparatus.

Zařízením podle vynálezu je tedy možno přímo určit kvantitativní hodnoty, spojené s ne těsnostmi vakuového systému vylučovací metodou, spočívající v odřezování a připojování různých vakuových prostor v regeneračním systému turbíny a kvalitativně detekovat a lokalizovat netěsnosti, které se v těchto prostorách vyskytují.Thus, by means of the device according to the invention, the quantitative values associated with the leaks of the vacuum system by the elimination method can be directly determined by cutting and attaching various vacuum spaces in the turbine regeneration system and qualitatively detecting and locating leaks occurring there.

Je třebe zdůraznit, že použitá metoda je přímo aplikovatelná na jakýkoliv vakuový systém, v němž dochází ke kondenzaci pracovního mádla, a v němž je nutno sledovat jak parciální tlak, tak hmotový tok zavlečeých kontaminujících plynných příměsí. V zařízení podle vynálezu se využívá procesů, která probíhají v hydrodynamickém kavitátoru.It should be emphasized that the method used is directly applicable to any vacuum system in which the working hand condensation occurs and in which both the partial pressure and the mass flow of the contaminated gaseous impurities introduced must be monitored. The apparatus according to the invention utilizes processes which take place in a hydrodynamic cavitator.

Jejich účinkem je možno přímo určit tlak sytosti kapaliny pracovní, v tomto případě tlak sytostí vodních par ve vstupní komoře vodoproudá vývěvy a porovnáním této tlakové úrovně β celokovým tlakem vzdušiny pomocí diferenčního tlakového snímače lze přímo získat elektrický signál, přímo úměrný parciálnímu tlaku plynného kontaminantu v uvedené paroplynové směsi.By their effect it is possible to directly determine the saturation pressure of the working liquid, in this case the saturation pressure of water vapor in the inlet chamber of the water-jet pump and comparing this pressure level β by the total air pressure using a differential pressure sensor can directly obtain an electrical signal directly proportional to steam-gas mixtures.

Současně je také možno zvláětě v kombinaci se známou chrakteristikou vývěvy přímo a kontinjiálně určit okamžitou hodnotu hmotového toku vzdušiny odsávané zmíněnou vývěvou, a tím za ustálených podmínek vakuového systému také určit hmotový tok kontaminující vzdušiny, která do tohoto systému vniká jeho netěsnostmi.At the same time, it is also possible, in combination with the known characteristics of a vacuum pump, to determine directly and continually the instantaneous mass flow rate of the air exhausted by the vacuum pump, and thus to determine the mass flow of contaminating air entering the system through its leaks.

Příklad praktického provedení zařízení pro měření parciálního tlaku plynu v paroplynová směsí podle vynálezu je znázorněno ne připojeném výkrese, na němž je zobrazeno v úpravě pno měření parciálního tlaku vzduchu v parovzduSné směsi, která je odsávána z kondenzátu parní turbiny vodoproudou vývěvou.An example of a practical embodiment of the device for measuring the partial pressure of gas in a steam-gas mixture according to the invention is shown in the attached drawing, in which it is shown in the modification for measuring the partial pressure of air in the air-borne mixture exhausted from the steam turbine condensate by a water jet pump.

Podle tohoto výkresu sestává zařízení podle vynálezu z hydrodynamického kavitátoru X, z diferenčního tlakového snímače í a z tlakového snímače 2, připojených k měřící aparatuře X, z vodoproudá vývěvy 2 s z čerpadle J.According to this drawing, the device according to the invention consists of a hydrodynamic cavitator X, a differential pressure sensor 1 and a pressure sensor 2 connected to the measuring apparatus X, a water jet pump 2 with a pump J.

Toto čerpadlo J je připojeno k jímce 21 sdcím potrubím J2 ^k vodní dýze 200 vodoproudé vývěvy 2 přívodním potrubím Ji, z nSjž vychází napájecí potrubí XX, zaústěná do vodní trysky 400 hydrodynamického kavitátoru X, jehož difuzor 42 je připojen odpadním potrubím XJ tvaru sifonu ke vstupní komoře 22, vodoproudé vývěvy 2>The pump J is connected to the sump 21 via the ducts J2 ^{to the} water nozzle 200 of the water pump 2 through the inlet duct J1 from which the feed line XX is discharged into the water nozzle 400 of the hydrodynamic cavitator X whose diffuser 42 is connected chamber 22, water jet pump 2 '.

Tato vstupní komora 20 je pak spojena odsávacím potrubím 10 s kondenzátorem 1 nezakres lená parní turbiny* Vstupní komora 2Q vodoproudé vývěvy 2 je ukončena válcovitou kompresní komorou 21 navazující na difuzor 22 této vodoproúdé vývěvy 2» jehož rozšířená spodní část je ponořena do kapaliny, kterou obsahuje jímka 22· ^v této jímce 22 je uložena přepážka 23ÍL, tvořící přepad.The inlet chamber 20 is then connected to the condenser 1 by means of a suction line 10 not drawn by a steam turbine. The inlet chamber 20 of the water jet pump 2 is terminated by a cylindrical compression chamber 21 connected to the diffuser 22 of the water jet pump 2. well 22, ⁱⁿ the well 22 there is a partition 23IL forming the overflow.

Hydrodynamický kavitátor χ sám sestává z kavitační komory X£ v níž je uložena vodní tryska 400. která přechází ve válcovou komoru XI, připojenou k difuzoru 42 kavltátoru X; tento difuzor 42 je připojen k odpadnímu potrubí X£. Diferenční tlakový snímač 3 je připojen ke kavitační komoře X0 hydrodynamického kavitátoru X pravým nátrubkem 32 a ke vstupní komoře 22. vodoproudé vývěvy 2 levým nátrubkem 31·The hydrodynamic cavitator χ itself consists of a cavitation chamber X6 in which a water nozzle 400 is received which passes into a cylindrical chamber XI connected to the diffuser 42 of the cavitator X; the diffuser 42 is connected to the discharge line X '. The differential pressure sensor 3 is connected to the cavitation chamber X0 of the hydrodynamic cavitator X via the right nozzle 32 and to the inlet chamber 22 of the water pump 2 by the left nozzle 31 ·

Z přívodního porubí 21 vychází nátrubek 61. který jej spojuje s tlakovým snímačem £.A nozzle 61 extends from the inlet flange 21 and connects it to the pressure sensor 6.

K tomuto tlakovému snímači £ je připojeno korekční vedení 60 měřicí aparatury X a k diferenčnímu tlakovému snímači 3 je připojeno propojovací vedení 32 měřicí aparatury χ.A correction line 60 of the measuring apparatus X is connected to this pressure transducer 6 and a connecting line 32 of the measuring apparatus 8 is connected to the differential pressure transducer 3.

Tato aparatura X je vytvořena v tomto příkladě provedení z korekčního členu 2 připojeného ke korekčnímu vedení 60 a jím k tlakovému snímači £ a dále připojeného k propojovacímu vedení 50 a jím k diferenčnímu tlakovému snímači 3, dále z dvoukanálového měřicího členu £ připojeného k propojovacímu vedení 50. Ke korekčnímu členu 2 a k dvoukanálovému zapisovači 2 a konečně je tato měřicí aparatura yytvořena i z tohoto dvoukanálového zapisovače 2, připojeného také k propojovacími vedení 50 a ke korekčnímu členu 2·This apparatus X is formed in this embodiment from a correction member 2 connected to the correction line 60 and thereto to the pressure sensor 6, further connected to the interconnection line 50 and thereto to the differential pressure sensor 3, further to a two-channel measuring member 6 connected to the interconnection 50 To the correction member 2 and to the two-channel recorder 2, and finally, the measuring apparatus is also formed from this two-channel recorder 2, also connected to the interconnecting lines 50 and to the correction member 2.

Z kondenzátoru X nezakreslené parní turbiny je vyvedeno odsávací potrubí X£, které ústí do vstupní komory 20 vodoproudé vývěvy 2· Vstupní komora 20 vodoproudé vývěvy 2, do níž je shora souose vložena vodní dýza 200. přechází ve spodní části své do kompresní komory 21 opět soise provedené se vstupní komorou 22« jejíž spodní kuželovité rozěíření vytváří difuzor 22. jehož spodní okraj je vertikálně situován tak, že zasahuje pod spodní okraj přepážky 222, vestvěné do jímky 23 vývěvy 2·From the condenser X of the steam turbine (not shown), a suction line X6 is led to the inlet chamber 20 of the water-jet pump 2. The inlet chamber 20 of the water-jet pump 2 into which a water nozzle 200 is inserted. soise provided with an inlet chamber 22 'whose lower conical widening forms a diffuser 22 whose lower edge is vertically situated such that it extends below the lower edge of the partition 222 built into the pump sump 23 ·

Sací potrubí 22, Které je vyvedeno z pravé spodní části jímky vývěvy 23 je připojeno k sání odstředivého vodního čerpadla 3, jehož výtlak je propojen přívodním potrubím 31 s vodní dýzou 200 vodoproudé vývěvy 2·The suction line 22, which is led from the bottom right part of the pump sump 23, is connected to the suction of the centrifugal water pump 3, the discharge of which is connected by the inlet line 31 to the water jet nozzle 200 of the water jet pump 2.

Hydrodynamický kavitátor χ, jehož kavitační komora X2 je ve své horní části opatřena vodní tryskou 400 a spodní část uvedené komory přechází do válcové komory XX, jejíž kuželovizé rozěíření vytváří difuzor 42 kavitátoru χ, je ve své horní části propojen napájecím potrubím 44 s vestavěným regulačním ventilem 45 a filtrem 450 s horní větví přívodního potrubí 21 a ve své dolní části je odpadním potrubím X£, vyvedeným z difuzoru 42 kavitátoru X, propojen s vnitřním prostorem vstupní komory 20 vodoproudé vývěvy 2·The hydrodynamic cavitator χ, whose cavitation chamber X2 is provided with a water nozzle 400 in its upper part and the lower part of the chamber passes into a cylindrical chamber XX whose conical extension forms the diffuser 42 of the cavitator χ, is connected in its upper part via supply line 44 with a built-in control 45 and a filter 450 with the upper branch of the supply line 21 and in its lower part connected to the interior of the inlet chamber 20 of the water-jet pump 2 via the waste line X ejected from the diffuser 42 of the cavitator X.

Diferenční tlakový snímač 3 d® levým nátrubkem 51 propojen s vnitřním prostorem vstupní komory 20 vodoproudé vývěvy 2 a pravým nátrubkem 52 s vnitřním prostorem kavitační komory ££ hydrodynamického kavitátoru χ.The differential pressure transducer 3d ® is connected to the interior of the inlet chamber 20 of the water pump 2 by the left nozzle 51 and the right sleeve 52 to the interior of the cavitation chamber 54 of the hydrodynamic cavity χ.

Z diferenčního tlakového snímače 3 vychází propojovací vedení 50 jednak k prvnímu vstupu korekčního členu 2, jehož výstup je paralelně propojen a dvoukanálovým měřícím členem £ a dvoukanálovým zapisovačem £ a jednak je přímo, opět paralelně, připojeno k dvoukanálovému měřicímu členu £ a dvoukanálovému zapisovači £.From the differential pressure sensor 3, the connecting line 50 extends to the first input of the correction member 2, the output of which is connected in parallel to the dual-channel measuring member 6 and the dual-channel recorder 6 and connected directly, again in parallel, to the dual-channel measuring member 6 and the dual-channel recorder.

Korekční vedení 60. které je vyvedeno z tlakového snímače £ připojeného nátrubkem 60 k horní větvi přívodního potrubí £X je přivedeno k druhému vstupu korekčního členu 2·The correction line 60, which is led out of the pressure sensor 6 connected by the sleeve 60 to the upper branch of the supply line 6, is connected to the second inlet of the correction member 2.

Činnost zařízení pro měření parciálního tlaku vzduchu v parovzduěné směsi je založena na přímém porovnávání a vhodném zpracování absolutních tlakových úrovní parovzduěné směsi a tlaku sytosti pohúněcího vodního média, které jsou vyvozeny jednak provozním režimem vodoproudé vývěvy 2 a jednak provozním režimem hydrodynamického kavitátoru χ.The operation of the device for measuring the partial pressure of the air in the steam-air mixture is based on direct comparison and appropriate processing of the absolute pressure levels of the steam-air mixture and the saturation pressure of the propellant water medium, derived both from the operating mode of the water jet pump 2 and the operating mode of hydrodynamic cavitator χ.

Vodoproudé vývěva 2 ^a hydrodynamický kavitátor χ jsou poháněny vodou o stejné teplotě odsávané z jímky 23 vodoproudé vývěvy 2 sacím potrubím 22» stlačované čerpadlem 2 a přiváděné přiváděčím potrubím 31 jednak přímo do vodní dýzy 200 vodoproudé vývěvy 2 a jednak napájecím potrubím 44 do vodní trysky 400 hydrodynamického kavitátoru £, přičemž poháněči voda je před vstupem do hydrodynamického kavitátoru £ zbavena hrubých mechanických nečistot průtokem filtrem 4é0 a úroveň jejího objemového nátoku je regulována regulačním ventilem £fi.The water pump 2 ^{and the} hydrodynamic cavitator χ are driven by water of the same temperature sucked out of the water pump sump 23 by the suction line 22 »compressed by the pump 2 and fed via the supply line 31 directly to the water jet 200. The impeller water is free of coarse mechanical impurities prior to entering the hydrodynamic cavitator 6 through a filter 40 and its level of inlet volume is controlled by a control valve 60.

V běžném provozním režimu odsává vodoproudé vývěva 2 parovzduěnou směs z kondenzéturu £ odsávacím potrubím 10 do vstupní komory 200. odkud je parovzduěná směs účinkem proudu poháněči vody vytékající z vodní dýzy 200 dopravována po ose kompresní komory 21 a difuzoru 22 na úroveň atmosférického protitlaku.In the normal operating mode, the water jet pump 2 sucks the vaporized mixture from the condenser 8 through the suction line 10 into the inlet chamber 200, from where the vaporized mixture is conveyed along the axis of the compression chamber 21 and the diffuser 22 to atmospheric backpressure.

Směs poháněči vody a dopravovaného vzduchu vytéká kuželovitým vyústěním difuzoru 22 pod vodní hladinu v jímce 23 vývěvy 2, jejíž úroveň je udržována zhruba na konstantní úrovni přepadem přes přepážku 230. V jímce 23 dojde k přirozené separaci vzdušiny od vodního media a odpadající voda je z pravé strany jímky 21 odsávána sacím potrubím 22 připojeným k čerpadlu 2> ^do již popsaného uzavřeného hydraulického okruhu.The mixture of propellant water and conveyed air flows through the conical outlet of the diffuser 22 below the water level in the sump 23 of the pump 2, the level of which is maintained at approximately constant level by an overflow over the septum 230. the suction pipe 22 connected to the pump 2 ^into the closed hydraulic circuit already described.

Účinkem silné turbulence ve vodním proudu vytékajícím z vodní dýzy 200 do vstupní komory 20 vodoproudé vývěvy 2 a současným působením provozního vakua dochází těsně po opuštění vodní dýzy 200 k rychlému rozpadu vodního proudu a na takto vzniklém mezifázovém rozhraní k rychlému vykondenzování, respektive vychlazení parní složky přiváděné paroplynové směsi.Due to the strong turbulence in the water jet flowing from the jet nozzle 200 to the inlet chamber 20 of the water jet pump 2 and simultaneous application of the operating vacuum, the water jet rapidly disintegrates immediately after leaving the jet nozzle 200 and rapidly condensed or cooled. steam-gas mixtures.

K velmi účinnému vyrovnání teploty přiváděné směsi do vstupní komory 22 vývěvy 2 na teplotu sytosti odpovídající teplotě poháněči vody také přispívá značně vysoká recirkulace směsi páry, vzduchu a vodních kapiček v okolí poháněclho proudu.A very high recirculation of the mixture of steam, air and water droplets around the drive stream also contributes to a very efficient equalization of the temperature of the feed mixture to the inlet chamber 22 of the pump 2 to the saturation temperature corresponding to the temperature of the driving water.

Za těchto podmínek se absolutní tlak paroplynové směsi ve vstupní komoře 22 vývěvy 2 limitně blíží součtu parciálního tlaku dopravovaného vzduchu a tlaku sytosti poháněči vody. Naproti tomu vodní paprsek, který vytéká z vodní trysky 400 hydrodynamického kavitátoru £, svým následným rozpadem v prostoru kavitační komory £fi dopravuje po ose kavitační komory 40 a navazující válcové komory 41 pouze páru a reziduální podíl vzduchu, uvolněný ze samotného vodního paprsku.Under these conditions, the absolute pressure of the steam-gas mixture in the inlet chamber 22 of the pump 2 is close to the sum of the partial pressure of the conveyed air and the saturation pressure of the driving water. On the other hand, the water jet that flows from the water nozzle 400 of the hydrodynamic cavitator 4, by its subsequent disintegration in the cavitation chamber 60, transports only steam and residual air released from the water jet itself along the axis of the cavitation chamber 40 and the adjacent cylindrical chamber 41.

Proces dopravy a stlačení odpovídající parovzduěné směsi a poháněči vody na protitlak vstupní komory 40 vodoproudé vývěvy 2i Kam je uvedená směs zavedena odpodním potrubím £2> je zcela identický e procesem dopravy probíhajícím ve vodoproudé vývěvě 2*The process of conveying and compressing the corresponding vaporized mixture and propellant to the backpressure of the inlet chamber 40 of the water-jet pump 21 Where the mixture is introduced through the downstream pipe 52 is completely identical to the conveying process in the water-jet pump.

Charakteristický proces hydrodynamické kavitace, který za těchto okolností probíhá v kavitační komoře 40 hydrodynamického kavitátoru £, generuje v této kavitační komoře £fi tlakovou úroveň, které se opět limitně blíží, v tomto případě, tlaku syZesti poháněči vody.The characteristic hydrodynamic cavitation process, which in this circumstance takes place in the cavitation chamber 40 of the hydrodynamic cavitator, generates a pressure level in this cavitation chamber 60 which again approaches, in this case, the pressure of the water drive system.

Tlaková diference mezi celkovým tlakem vodních par a vzdušiny ve vstupní komoře 22 vodoproudé vývěvy 2 a tlakem sytosti vodních par v kavitační komoře £fi hydrodynamického kavitátoru £ potom podle Daltonova zákona odpovídá parciálnímu tlaku vzduchu dopravovaného vodoproudou vývěvou 2 ^z kondenzátoru 1 na atmosférickou úroveň. Zpracování uvedená tlakové diference do vhodné formy, v příkladném prvedení elektrického signálu, je provedeno diferenčním tlakovým snímačem fi.The pressure difference between the total water vapor pressure and air mass in the inlet chamber 22 of the water pump 2 and the water vapor saturation pressure in the cavitation chamber 4 of the hydrodynamic cavity 4 corresponds to partial pressure of air conveyed by the water pump 2 ^from condenser 1 to atmospheric. The processing of said pressure difference into a suitable form, in the exemplary embodiment of the electrical signal, is carried out by a differential pressure sensor fi.

Na jeho levý vstup je levým nátrubkem 51 přiveden tlakový signál Ze vstupní kamory 22 vodoproudé vývěvy 2 a na jeho pravý vstup je pravým nátrubkem fi2 přiveden signál tlakový z kavitační komory 40 hydrodynamického kavitátoru £. V diferenčním tlakovém snímači fi je tlaková diference transformována na elektrický signál přímo úměrný parciálnímu tlaku dopravovaného vzduchu a tento signál je propojovacím vedením fifi paralelně přiveden na jeden z kanálů dvoukanálového měřícího členu fi a dvoukanálového zapisovače fi.A pressure signal from the inlet chamber 22 of the water pump 2 is applied to its left inlet 51 and a pressure signal from the cavitation chamber 40 of the hydrodynamic cavity 6 is applied to its right inlet 522. In the differential pressure sensor fi, the differential pressure is transformed into an electrical signal proportional to the partial pressure of the conveyed air and this signal is fed in parallel to one of the channels of the two-channel measuring member fi and the two-channel recorder fi.

Protože sací schopnost vodoproudé vývěvy £, která je obvykle vyjádřena hmotovým tokem odsávané vzduSiny za hodinu, je funkcí jednak parciálního tlaku odsávané vzduSiny a jednak při dané geometrii vodoproudé vývěvy £ také napájecím tlakem pohánécí vody, je možno, ze známé charakteristiky vodoproudé vývévy £ po jednoduché korekci signálu parciálního toku vzduchu signálem tlaku poháněči vody přímo z výstupu korekčního členu získat údaj hmotového toku odsávaného vzduchu.Since the suction power of the water jet pump, which is usually expressed by the mass flow of exhaust air per hour, is both a function of the partial pressure of the suction air and a given water jet pump geometry and a supply pressure of the driving water. correcting the partial air flow signal by propelling the propellant water pressure directly from the output of the correction member to obtain an exhaust air mass flow reading.

Korekční elektrický signál odpovídající tlaku poháněči vody je přitom vyvozen snímačem fi tlaku, který je nátrubkem propojen s horní částí přívodního potrubí 31 a korekčním vedením 60 zaveden na korekční člen J.The correction electric signal corresponding to the pressure of the driving water is in this case generated by a pressure sensor fi which is connected via a sleeve to the upper part of the supply line 31 and is applied to the correction member J by the correction line 60.

Za těchto podmínek je obsluha parního bloku jednak bezprostředně informována dvoukanálovým něřicím členem fi o okamžité úrovni parciálního tlaku vzduchu a o hmotovém toku odsávané vzduSiny na vstupu vodoproudé vývěvy £ a jednak na základě průběhu obou hodnot zaznamenaných dvoukanálovým zapisovačem fi je schopna průběžně posoudit netěsnost celého vakuového systému parní turbiny za věech provozních režimů.Under these conditions, the steam block operator is immediately informed of the instantaneous partial air pressure level and the exhaust air mass flow at the inlet of the water jet pump by the two channel sensing member and is able to continuously assess the leakage of the entire vacuum system. turbines in all operating modes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for measuring the partial pressure of a gas in a steam-gas mixture, consisting of a water-jet pump whose diffuser is submerged in a liquid placed in a sump of a hydrodynamic calibrator, pump, pressure sensor set, fittings and measuring apparatus. connected to the inlet chamber (20) of the water-jet pump (2), the water nozzle (200) of which is connected to the pump (3) via a supply line (31), the space of the water-jet pump sump (23) is connected to the pump (3) a supply line (44) connected to a water nozzle (400) of the cavitation chamber (40) of the hydrodynamic cavity (4), the cavitation chamber (40) at its lower part passing in a cylindrical chamber (41) provided with a diffuser (42) which is connected to the inlet chamber (20) of the water-jet pump (2) via a waste line (43), this inlet chamber (20) being longer connected by 3 differential pressure transducer (5), which on the other hand is also connected with cavitation chamber (40) of hydrodynamic cavitator (4), and further that pressure transducer (6) is connected to supply line (31), 6) The differential pressure sensor (5) is also connected to the measuring device (A).