CS256554B1 - Horizontal unit-built calorimeter for steam wetness measuring - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA POPIS VYNÁLEZU 256554 (11) (Bl) (19) £ SC AUTORSKÉMU OSVEDČENIU (22) Přihlášené 02 01 85(21) (PV 54-85) (40) Zverejnené 17 OS 87 (51) Int. Cl.4 G 01 N 25/56 OKaď pro vynálezy A OBJEVY (45) Vydané 15 11 88 (75)

Autor vynálezu PAVELICA MILAN ing., KOŠICE (54] Horizontálny stavebnicový kalorimeter na meranie vlhkosti páry 1

Vynález sa týká horizontálneho staveb-nicového kalorimetra na meranie vlhkostipáry kalorimetrickou metodou, t. j. meto-dou využívania zmien jej termodynamickýchvlastností pri zmene stavových veličin.

Doposial’ známe kalorimetre určené k me-raniu vlhkosti sú vyvíjané ako jednoúčelo-vé pre každú tlakovú a vlhkostmi hladinuzvlášť s určením rozsahu tlaku a vlhkosti,čím vznikol rad jednoúčelových kalorimet-rov. Například pre meranie vlhkosti páry navstupe a jej stúpanie na různých tlakovýchhladinách po postupnej expanzit v lopatko-vaní turbín na sýtu alebo mokru páru po-užívajú sa: na vstupe suchej sýtej páry doturbíny kalorimeter redukčný dvojstupňovýv stromčekovom usporiadaní labyrintov, pri-čom po odpaření vlhkosti redukciou je pře-vedený medziodber prehriatej páry k od-vedeniu časti vzorku do odpadu a len časťvzorku je ďalej upravovaná k meraniu a vy-hodnoteniu vlhkosti. Medziodber vzorku zkalorimetra sa robí z tých dóvodov, že kzmeraniu vlhkosti a zaisteniu izokinetičnostíodběru je potřebné odobrať určité množ-stvo reprezentatívného vzorku. Pri vysokýchtlakoch a nízkých měrných objemoch páryje možné v nátokových labyrintoch zaistiťprietokové poměry nimi pri ich malom prie-mere a axiálnej vůli, horšie však je tomu 2 pri redukcii tlaku a zvýšení objemu páry,ked všetok odobratý vzorok k prietoku ažna atmosférický tlak by potřeboval labyrin-ty velkých priemerov. Kvůli zníženiu prie-merov výstupných labyrintov prevádza samedziodber páry do odpadu, znižuje sa prie-tok páry a tým aj priemery labyrintov. Re-dukčně kalorimetre súčasnej konštrukcieprevádzajú sa ako jednoprúde, čo má za ná-sledok vysoké osové sily působiace na pre-stavovatefnú časť labyrintov. Z důvodov vy-sokých osových sil nie je možné za pre-vádzky osovú vůl'u labyrintov meniť, regulá-cia izokinetičností odběru vzorku prevádzasa predradeným ručným regulačným ven-tilom. Pri malých tlakových rozdieloch pripodtlakovej hladině a vlhkosti páry do max.6 % používajú sa kalorimetre s vykuřova-nou nárazovou doštičkou a dvojstupňovýmohrevom vzorku. Na nárazovej doštičke po-stavenej do prúdu páry mala by sa nára-zom na ohriatu doštičku odpariť kvapalnářáza, v čom ale nie je istota preto, že ná-razom můžu váčšie kvapky separovat a posústredení v dolnej časti kalorimetra sepa-rovaná vlhkosť v podobě kondenzátu můžeodtekať, čím sa úplné stráca z ďalšieho pro-cesu merania. Tým sa skreslí hladaná vlh-kost. Zabráneniu uvedeným chybám před-pisuje sa dolná hranice vlhkosti, ktorá však 256554 258554 dopředu nie je známa, z čoho vyplývá, žemůže byť překročená a tým skreslený ko-nečný výsledok. Pře meranie vlhkosti zavysokotlakým dielom turbíny MWe na mokrúpáru, kde je vlhkosť přibližné 14 % při tla-ku 0,5 MPa boloi použité oboch vpředu uve-dených princípov merania vlhkosti. Výsled-ky v oboch případech, ako vyplývá z litera-túry, sú oprávněně spochybňované. U obochprincípov merania na vyššie uvedenej tla-kovej a vlhkostnej hladiny sa uvádza spo-chybnenie, že žiadnou z použitých metód nieje možné vlhkosť 14 % odpariť, lebo tátoseparuje už na kolenách prívodných po-trubí ku kalorimetrom, tečie v podobě kon-denzátu spodkom potrubia, ktorý sa v ka-lorimetroch už neodparí, čím sa dospeje kuchybným výsledkom.

Podstata horizontálneho stavebnicovéhokalorimetra na meranie vlhkosti páry podl'a.uvedeného vynálezu spočívá v tom, že po-zostáva z prívodného potrubia surovéhovzorku páry napojeného na odlučovač vlh-kosti, v ktorom je namontovaný teploměr,zatial' čo zmenšovacia komora je oddělenáod odlučovača přepážkou a sitom, pričomodlučovač je kanálom spojený s odparova-čom kondenzátu, v ktorom sú uložené vý-hřevné telesá, pričom odparovač je přepo-jený potrubím, v ktorom je namontovanýteploměr so zmenšovanou komorou, ktorá jepřepojená otvorom s priestorom, ktorý na-vazuje otvorom na dvojprúdé redukčně dvoj-kolie, ktorého pohyblivé kolá oboch prodavsú v závitovom spojení s hriadel’om, ale zá-roveň zaistené proti otočeniu perami, pričomza redukčným dvojkolím je priestor meraniateplot, ktorý je otvorom okolo hriadela spoje-ný s priestorom prvého stupňa prehrievacie-ho telesa, pričom tento priestor je po vonkaj-šom obvode přepojený otvorom s priesto-rom merania teplót za prvým stupňom pre-hrievania. Konštrukčné usporiadanie dru-hého stupňa ohřevu, nátok vzorku páry dóprehrievacieho prisetoru, odvod ako i me-ranie stavových veličin za druhým stupňomohřevu je rovnaké ako u stupňa prvého ztých dóvodov nie je opisované. Kalorimeter,ako vyplývá z popisu, má zrkadlové uspo-riadanie prúdov. Výhody tohoto riešenia spočívajú v prvomradě v tom, že je vylúčená akákolvek po-chybnost o skreslení nameranej veličiny ztoho dóvodu, že nie všetka akýmkolvekspósobom vyzrážaná vlhkosť unikne bez to-ho, aby jej přítomnost kalorimetrom nebolazaznamenaná, ďalšou výhodou je, že sta-vebnicovým usporiadaním funkčných častía vhodným umiestnením meracích čísiel ka-lorimeter je možné výměnou funkčných čas-tí použit univerzálně pre každú tlakovú avlhkostnú hladinu v rozsahu tlakov a vlh-kosti dnešných zariadení sekundárného o-kruhu jádrových zdrojov. Hlavně výhody ho-rizontálneho usporiadania kalorimetra spo-lu s mechanickým dvojkomorovým odlučo-vačom a návazné odparovačom je, že toto riešenie umožňuje stabilizovat vzorok párypo stránke vlhkosti před redukčnou častounezávisle na tlakovej hladině. Dvojprúdévýměnné redukčně riešenie kalorimetra márad výhod, a to predovšetkým v tom, že přimeraní vlhkosti na nižších tlakových hla-dinách než 0,5 MPa pri zaistení dvojnásob-ného hmotového toku vzorku dvoma prúdmiumožní 1'ahkú manipuláciu pri nastavení izo-kinetického vzorku za prevádzky: pri dvoj-prúdom usporiadaní s prúdmi orientovaný-mi proti sebe osové sily prúdov páry sa na-vzájom rušia. Ďalšia výhoda dvojprúdovéhousporiadania redukčnej časti je v tom, žeje samoregulovatelné po stránke osovejvzdialenosti labyrintov oboch prúdov a ichvazbu na geometrické rozměry a přesnostvýroby labyrintových kol. V případe výrob-ných odchýliek medzi labyrintovými dvoj-kolami tento vplyv na priebeh redukcie tla-ku v oboch prúdoch bude eliminovaný privyšších tlakových hladinách samoreguláciouosových sil, ktoré prevádzkovú osovú vólunastavia tak, aby došlo k ich statickej rov-nováhe, čo je zárukou, že redukcia tlakuvzorku v oboch prúdoch bude prebiehaťrovnako, a teda dá sa čakať zhodnosť para-metrov oboch prúdov za redukčnou častou.Po nastavení redukčnej časti poloha re-dukčných dvojkól bude zaistená obojstran-nými osovými ložiskami k zabráneniu pří-padného kmitania. U nižších tlakov a pod-tlakov, pri ktorých sa stráca redukčný cha-rakter kalorimetra, redukčná část povýměně dvojkól s menším počtom labyrin-tov bude plnit len funkciu regulácie izoki-netičnosti vzorku. Za dvojprúdou redukčnoučastou kalorimeter v oboch prúdoch nava-zuje dvoma ohrevmi vzorku, ktoré sú odsebe po stránke tepelnej oddělené, pričomkaždé výhřevné teleso po oboch stranáchje opatřené Spirálovými rebrami na jednejlávo a na druhej pravotočivými, a to zatým účelom, aby došlo k výdatnému premie-šaniu, a teda k stabilizácii vzorku páry předvstupom do priestoru merania teplot. Vopačnom případe před vstupom do meracie-ho priestoru teplot by bolo potřebné pre-viesť stabilizačný teplotný priestor, čím ka-lorimeter po stránke osových rozmerov bysa zváčšoval.

Příklad prevedenia takéhoto kalorimetraje uvedený na přiložených obrázkoch. Naobr. 1 značenom rez A—A je zobrazenýpriečny rez kalorimetrom, a to jeho najdo-ležitejšou častou, t. j. prívodným potrubímodobratého vzorku páry, dvojkomorovým od-lučovačom, odparovačom a prívodným prie-storom stabilizovanej páry po stránke vlh-kosti k redukčnej dvojprúdej časti. Obr. 2představuje v časti pozdlžny rez kalorimet-rom, v druhej časti — prúde v pohfade. Obečasti sú symetrické. Obr. 3 značený rez C—Cznázorňuje sposob převodu vzorku páry zpriestoru prvého stupňa ohřevu do priesto-ru merania teplot, obr. 4 značený rez B—B 5 256554 znározňuje pohlaď na rebrované výhřevnételeso. Izokinetický odobratý vzorek mok-rej páry sondou z miesta merania je pri-vádzaný přepojovacím potrubím do kalori-metra (obr. 1) rúrou 1 a vstupuje po zme-raní teploty teplomerom 2 do priestoru od-lučovača 3. Separovaná vlhkost v odbernejsondě, prívodnom potrubí s odstředivou sí-lou v odlučovači sa sústreďuje v dolnej čas-ti odlučovača, přepadá spojovacím kanálom4 do priestoru odparavača 5, v ktorom saprostredníctvom výhřevných telies 6 odpa-ří. Vyvinutá para sústreďuje sa v hornejčasti odparovača, odkial' sa odvádza přepo-jovacím potrubím 7 po zmeraní teploty pre-hriatia teplomerom 8 do zmenšovecej ko-mory 9, kde sa mieša s odlúčenou suchousýtou parou prúdiacou z priestoru odlučo-vača 3 vlhkosti cez šito 10, Preniku vyzrá-žaného kondenzátu z priestoru odlučovače3 do zmenšovacej komory 9 je bráněné prle-hradkou 11. Po stránke funkčnej třeba zdo-raznif, že kvalitu odlúčenia kondenzátu odsuchej sýtej páry znásobuje jednak právěhorizontálně konstrukčně riešerde kalori-metra, konstrukčně riešenie šita 10 a pře-pážky 11 návazné s odlučovsčom a situo-váním odvodného otvoru 12 v hornej častizmesovacej komory 9. Toto konstrukčně rie-šenie stabilizácie parametrov páry po strán-ke vlhkosti před rednkčnou častou kalori-metra je zárukou dobrého odlúčenia. Zozmesovacej komory 9 vzorok páry preebá-dza otvorom 12 do priestoru před redukčnoučastou 13 (obr. 2), kde sa dělí na dva sa-mostatné prúdy. Otvorom 14 vstupuje dolabyrintov statických a posuvných labyrin-tových dvojkól 15. Pohyblivé labyrintovékolá je možné osové posúvať prostredníc-tvom skrutkového hriadela 17. Otáčanímhriadeía, ktorý je v závitovom spojení s po-suvnými kolami (l'avé kolo má íavý závit,pravé kolo závit pravý), ktoré su zaistenéproti otáčaniu drážkou a perom 18. Laby-rintové kolá sa buď budu přibližovat' k sta-tickým labyrintom alebo vzdialovať. Tým sabude měnit osová vol'a labyrintov. Osovávzdialenosť labyrintov do 1 mm bude mera-né nóniom na. stupnici osového ložiska 19,nad 1 mm jednak nóniom 19 a počet otoče-ní nastavovacieho mechanizmu aj matkou 20,ktorá má rovnaké stúpauie ako závit po-hyblivého labyrintového kola 15. Tým budemožné sledovat po ohriatí kalorimetra sku-točnú osovú vzdialenosť labyrintov na 0,01milimetra. Ako bolo uvedené vpředu, nie-len labyrintové dvojkolie 15 bude možnépre každú tlakovú hladinu 1'ahko měnit, aleaj iné funkčně časti vynechat’ podlá výškyhladiny vlhkosti. Z dóvodov výměny kalo-rimeter je navrhnutý ako dvojplášťový. Povyskrutkovaní teplomerných jímok z pries-toru 21 merania teplot a příslušných skru-tiek přírub vnútorného a vonkajšieho pláš-ťa celú vnútornú část, ktorá je dokopystiahnutá skrutkami 22, tieto je možné z kalorimetra vytiahnúť a previest výměnu la-byrintových dvojkól 15, alebo vymontovaťprebytočné funkčně časti podlá tlakové) avlhkostnej hladiny. Uvažované je s tromavariantami výměny labyrintových dvojkól,ktoré obsiahnú všetky uvažované tlakovéhladiny, ktoré sa vyskytnú pri meraniachvlhkosti na turbínách 220 MW... Po redukciitlaku a nastavení izokínetického vzorku zaredukčnými kolami je mařená teplomermiteplota v priestore 21 merania teplůt. Primeraní teploty vzorok prúdi okolo teplome-rov smerom k středu kalorimetra a prechá-dza otvorom v deliacej stene do priestoruspirály prvého prehrievacieho telesa 16, kdesa ohrieva na teplotu o 20 CC vyššiu, než jeteplota sýtosti pri danom tlaku. Deliace ste-ny priestorov prehrievacích telies a pries-torov merania teplót, ako vyplývá z obr, lsú delené a tepelne izolované, aby nedošlok ovplyvneniu nameraných teplót sálánímprehrievacích telies. Pri ohřeve vzorok páryprúdi smerom od středu k obvodu kalorimet-ra, pričom dráha páry je zváčšená prúdenímv kanáloch vytvořených rebrami (obr, 4).Rehrá kapálov prehrievacích telies, ktorézváčšujú ich výhřevná plochu stí na lávejstraně výhrevnej plochy levotočivé, na prá-vej pravotočivé a to z tých dóvodov, abyna výstupe z prehrievacích telies došlo kdodatočnému dokonalému premiešaniu vzor-ku. Po premiešauí vzorok prechádza (obr.3) medzikruhovýrai otvormi 23 do priesto-ru 21 merania teplot za prvým stupňomohřevu. Aby nedošlo k ovplyvneniu teplo-merov sálavým teplora prehrievacích teliesteplomerné jímky sň chráněné proti sála-vému teplu rebrami 24 (obr. 3). Technickériešenie druhého stupňa ohřevu, ako ja roe-ranie teplót za týmto ohrevom je rovnaké,ako prvého stupňa, z tých dóvodov nie jenutné ho popisovat. V druhom stupni ohře-vu vzorok páry sa ohrieva na teplotu 200 -C.Po ohriati vzorok vstupuje do zbernéhopriestoru 25 (obr. 2), z ktorého sa dopra-vuje do odpadu. Popis funkcie vpředu bolpřevedený na 1'avú část kalorimetra. Praváčást je však zrkadlovým usporiadaním l'a-vej, z tých dóvodov nie je nutné ju opiso-vat. Na obrázkoch uvedený kalorimeter je kreslený v usporiadaní pre meranie extrém-ně vysokých vlhkostí, prakticky od 100 %do 6 % obsahu vody v pare a po výměněredukčných dvojkól 15 na akejkoívek tla-kovej hladině. Pri meraní nižšej vlhkostinež 6 % je potřebné demontovat odpařovač 5 a vzniklé otvory uzavrie zaslepovacímipřírubami. Pri meraní vlhkosti menšej ako 6 % demontujú sa aj telesá ohrievaciehopriestoru 16 druhého stupňa ohřevu. Volnýpriestor vnútorného plášťa kalorimetra savyplní vložkou.

Vynález možno použit k meraniu vlhkosti páry na všetkých tlakových hladinách, ktoré sa vyskytujú v sekundárných okruhoch jád- rových elektrární, t. j. mimo neregulova-

Claims (6)

1. 258554 ných odberov pre regeneráciu kondenzátua] pre meranie vlhkosti na vstupe a roznychpriestoroch medzitelesového separátora, na PREDMET

   1. Horizontálny stavebnicový kalorimeterna meranie vlhkosti páry, vyznačený tým,že pozostáva z prívodného potrubia (1) su-rového vzorku páry napojeného na odlučo-vač vlhkosti (3), v ktorom je namontovanýteploměr (2), zatial' čo zmenšovacia komo-ra (9) je oddělená od odlučovača (3) pře-pážkou (11) a sitom (10), pričom odlučo-vač (3) je kanálom (4) spojený s odparo-vačom (5) kondenzátu, v ktorom sú uloženévýhřevné telesá (6), pričom odparovač (5)je přepojený potrubím (7), v ktorom je na-montovaný teploměr (8) so zmešovacou ko-morou (9), ktorá je přepojená otvorom (12)s priestorom (13), ktorý navazuje otvormi (14) na dvojprúdé redukčně dvojkolie (15),ktorého pohyblivé kolá oboch prúdov sú vzávitovom spojení s hriadelom (17), ale zá-roveň zaistené proti otočeniu perami (18),pričom za redukčným dvojkolím (15) jepriestor (21) merania teplét, ktorý je otvo-rom okolo hriadeía (17) spojený s priesto-rom prvého stupňa prehrievacieho telesa(16), pričom tento priestor je po vonkajšomobvode přepojený otvorom (23) s priesto-rom (21) merania teplůt za prvým stupňomprehrievania, ktorý dalej je spojený otvo-rom okolo hriadel'a (17) s priestorom dru-hého stupňa prehrievania (16), pričom dru-hý stupeň prehrievania (16) navazuje napriestor (21) merania teplót druhého stup-ňa ohřevu otvorom, ktorý je vytvořený poobvode plášťa, pričom priestor merania tep- výstupe páry z turbíny a v roznych priesto-roch parogenerátorov a podobné. VYNÁLEZU lůt za druhým stupňom prehrievania je spo-jený otvorom okolo hriadeía (17) so zber-ným priestorom (25) a dalej s odpadnýmpotrubím (26) a (27).
2. 2. Horizontálny stavebnicový kalorimeterpodlá bodu 1, vyznačený tým, že dvojprúdéusporiadanie redukčných dvojkól (15) máprúdy orientované proti sebe.
3. 3. Horizontálny stavebnicový kalorimeterpodlá bodu 1, vyznačený tým, že osové po-hyblivé kolá redukčných dvojkolí (15) súv závitovom spojení s hriadelom (17), pri-čom pohyblivé kolo jedného prúdu má zá-vit po stránke chodu orientovaný obrátenenež pohyblivé kolo druhého prúdu, pričomosové pohyblivé kolá prúdov sú zaistenéproti otočeniu perami (18).
4. 4. Horizontálny stavebnicový kalorimeterpodlá bodu 1, vyznačený tým, že redukčnědvojkolia (15) oboch prúdov majú kruhovélabyrinty usporiadané radiálně a odstupňo-vané smerom od středu k obvodu.
5. 5. Horizontálny stavebnicový kalorimeterpodl'a bodu 1, vyznačený tým, že redukčnědvojkolia (15) oboch prúdov sú měnitelnépodlá výšky tlakovej hladiny.
6. 6. Horizontálny stavebnicový kalorimeterpodlá bodu 1, vyznačený tým, že výhřevnételesá prehrievacieho priestoru (16) majúna čelách špirálovo usporiadané rebrá, pri-čom na jednej straně l'avo a na druhej pra-votočivé. 2 listy výkresov