PL153591B2 - Układ korektora wpływu ciśnienia w pomiarach objętościowego poziomu mieszaniny owufazowej parowo-wodnej - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	OPIS PATENTOWY PATENTU TYMCZASOWEGO Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr- Zgłoszono: θβ 06 23 (P. 273311) Pierwszeństwo	153 591 Int. C1.8 G0.1F 23/14
	Zgłoszenie ogłoszono: 89 04 03	CZYTELUiA
URZĄD		c 6 a L11
PATENTOWY RP	Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórca wynalazku: Franciszek Strzelczyk

Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Łódzka, Łódź (Polska).

UKŁAD KOREKTORA WPŁYWU CIŚNIENIA W POMIARACH OBJĘTOŚCIOWEGO POZIOMU MIESZANINY OWUFAZOWEJ PAROWO-WODNEJ

Przedmiotem wynalazku jest układ korektora wpływu ciśnienia w pomiarach objętościowego poziomu mieszaniny dwufazowej parowo-wodnej w walczakach i separatorach kotłów oraz w wytwornicach pary elektrowni jądrowych z reaktorami ciśnieniowymi.

Układ pomiarowy poziomu objętościowego w zbiorniku ciśnieniowym działa na zasadzie pomiaru różnicy hydrostatycznych ciśnień w zimnym kondensacyjnym naczyniu odniesienia i w zbiorniku. Wartość mierzonej przetwornikiem różnicy ciśnień zależy od poziomu oraz gęstości mieszaniny parowo-wodnej pod lustrem wody. W celu wyznaczania tej gęstości wprowadza się dodatkowy korekcyjny przetwornik różnicy ciśnień, którego oba króćce pomiarowe znajduję się w obszarze mieszaniny.

Do wyznaczania wartości poziomu w sposób automatyczny według opisanej metody, należy stosować korektory poziomu, które na podstawie pomiaru ciśnienia wyznaczają różnicę gęstości wody w temperaturze otoczenia i gęstości pary w stanie nasycenia.

Znane korektory, na przykład przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 132 984, są stosowane w układach pomiaru tzw. poziomu masowego i nie mogą być wykorzystane do pomiaru poziomu objętościowego.

Z polskiego opisu patentowego nr 146 564 znany jest układ do pomiaru objętościowego poziomu czynnika dwufazowego. W układzie tym wejścia układu dla znanych sygnałów różnic ciśnienia są - połączone z wejściami bloku dzielenia przez oddzielne dwa sumatory. Wyjścia pierwszego i drugiego elementu nastawczego są połączone z wejściami pierwszego członu mnożenia, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem sumatora w torze dzielnej, a wyjścia drugiego i trzeciego elementu nastawczego są połączone z wejściami drugiego członu mnożenia, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem sumatora w torze dzielnika. Wyjście trzeciego elementu na153 591

153 591 stawczego i wyjście bloku dzielenia są połączone z wejściami trzeciego członu mnożenia, któgo wyjście stanowi wyjście układu. W rozwiązaniu tym różnica gęstości wody w temperaturze otoczenia i pary w stanie nasycenia zależne od zmieniającego się ciśnienia w zbiorniku ciśnieniowym, są zadawane ręcznie za pomocą nastawników.

Do odwzorowywania różnicy gęstości wody w temperaturze otczenia i gęstości pary w stanie nasycenia w układzie do pomiaru objętoścoowego poziomu mieszaniny parowo-wodnej oraz . wyznaczania wartości poziomu zgodnie ' z omówioną metodę, nadaje się układ według wynnlazku, który podobnie jak znane układy jest wyposażony w układy «πο^οο, summlory oraz układ wyjściowy złożony z dwóch sumatorów przyłączonych do wejścia układu dzielenia, a który charakteryzuje się tym, że do wejść układu wyjściowego ma przyłączony układ, który na swym wejściu zawiera - trzy sumatory, spośród których summtor drugi i trzeci swymi dodatnimi wejściami są połączone bezpośrednio z dodatnim biegunem napięcia. odniesienia, sumator pierwszy jest połączony ' z tym biegunem za pośrednictwem pierwszego elementu napięciowego. Oo drugiego dodatniego wejścia pierwszego sumaaora, za pośredni^Nem drugiego elementu napięciowego jest dołączony dodatni biegun napięcia odwirowującego ciśnienie w zbiorniku, do wejścia ujemnego drugiego sumeaora, za pośrednictwea trzeciego elementu napięcoowego jest dołączony dodatni biegun napięcia odwzorowującego różnicę ciśnień, a do wejścia ujemnego trzeciego summaora, za pośrednictwem czwartego elementu napięciowego jest dołączony dodatni biegun napięcia odwzorowującego różnicę ciśnień mierzoną pomocniczym przetwornikiem korekcyjnym. Wyjście pierwszego summaora i wyjście drugiego sumto^a są dołączone do wejść pierwszego układu mnożącego oraz wyjście pierwszego summtora i wyjście trzeciego sum^^o^a . są dołączone do wejść drugiego - układu mnożącego. Wyyście pierwszego układu mnożącego jest dołączone do czwartego surmaora, umieszczonego w torze dzielnej układu wyjściowego, a ^^yście drugiego układu mnożącego jest przyłączone do summtora umieszczonego w torze dzielnika układu wyjściowego.

Opisany układ jest przewidziany do współpracy z przetwornikiem różnicy ciśnień o charakterystyce wzrastającej , w przypadku zastosowania przetwornika o charakterystyce opadającej biegun dodatni napięcia odniesienia jest połączony za pośrednictwem elementu napięciowego z dodatnim wejściem drugiego sumatora. Do dodatniego wejścia czwartego sumatora jest dołączony dodatni biegun napięcia odwzorowującego różnicę ciśnień, a drugie wejście ujemne pozostaje wolne, pozostałe elementy układu - są połączone identycznie jak dla układu z przetwornikiem o charakterystyce wzrastającej. Funkcję elementów napięciowych mogą pełnić potencjometry lub dzielniki napięcia.

Układ według wynalazku odznacza się dużą dokładnością korekcji w układzie pomiaru poziomu - maksymalny poziom błędu w przypadku, gdy względna zawartość pary w mieszaninie parowodnej wynosi 0,5, a zmiany ciśnienia zawierają się w przedzielę 1-16 MPa, nie przekracza 1,5¾. Układ zapewnia pełną korekcję zmian ciśnienia, która odbywa się w sposób automatyczny.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, na którym fig.l przedstawia ideę układu pomiarowego poziomu objętościowego, fig.2 - przedstawia układ korektora do współpracy z przetwornikiem różnicy ciśnień o charakterystyce wzrastającej, a fig.3 - układ korektora do współpracy z przetwornikiem o charakterystyce opadającej.

Wartość poziomu jest określona wzorem:

. - ϋ - ή-e ^L ' P' ?^w A ^{k v} ' eC(1) gdzie:

? w - gęstość wody przy ciśnieniu p i temperaturze otoczenia w naczyniu odniesienia 2 oraz w rurkach sygnałowych (fig.l),

P - gęstość pary nasyconej suchej przy ciśnieniu p, w zbiorniku i,

L, l_k - rozstawy króćców pomiarowych,

153 591 g - przyspieszenie grawitacyjne,

- różnica ciśnień mierzona przetwornikiem 2 * zbiorniku stałego poziomu 2 i w króćcu pomiarowym £,

ZiP_k - różnica ciśnień mierzona przetwornicom korekcyjnym 4.

Po uwzględnieniu przyjętego w rozwiązaniu . według wynalazku sposobu aproksymmaji - gęstości wody $ i gęstości . pary f w funkcji ciśnienia p, na podstawie wzoru (1) dla przypadku przetwornika o . charakterystyce wzrastającej napięcie,^ odwzorowujące rzeczywisty poziom wynosi:

U , ^U, - ^UAP - -((Up - °^UO^)(U6 -

Uo - Uk - <bUo · cUp)(u₀ - »Uk>

gdzie:

U^p - sygnał o^^oro^ący mierzoną różnicę ciśnień Δ _p,

Uk “ sygnał odwzorowując mierzoną różnicę ciśnień ΔΡ^,

Up - od^oro^jąc ciśnienie p .w zbiorniku,

U_o - napięcee odnieseenia równe znamionowej wartości napięcia przetworników b, c, d - współczynnik aproksymmaji gęstości f* w ~

Optymalnymi wartościami współczynników b, c, d dla zakresu ciśnień 0,1 - 10 MPa liczby 5.02 χ 10”^3, 2,40 χ 10*³, 0,83; dl^a ηϊσίδυ 1 - U M*a - 1,14 χ 10^2, 2,72 a dla zakresu 1 - 18 MPa - ^1,61 χ 10^-2 2^,88 χ 10^ ⁰,⁸⁷· (P) pomiarowych, okazały się χ 10Λ 0^,86^,

W układzie wszystkie operacje matematyczne (dodawanie, odejmowwaie, mnooenie i dzielenie) dokonywane są na sygnałach napięciowych. Sygnały prądowe z pomiarowych przetworników prądowych są przetwarzane poza układem- korektora na sygnały napięciowe we wzmiαciacoach separacyjnych.

Okład korektora składa się ż pięciu sumatorów Si - S5 (zbudowanych na wzmacniaczach operacyjnych), dwóch układów mnożących UM1, UM2 umożliwiających mnożenie dwóch sygnałów o biegunowości dodatniej oraz układ dzielenia U0. '

Sygnał napięciowy - odwzorowujący ciśnienia w zbiorniku ciśnieniowym poprżez potencjometr kil jest wprowadzany na wejście sumatora Si. Sygnał napięciowy U - odwzorowujący różnicę ciśnień Δ p jest wprowadzany na wejście sumatorów S2 i S4, zależnie od charakterystyki użytegoprzetwornika różnicy ciśnień Δ p. Jeżeli użyty przetwornik różnicy ciśnień jest o charakterystyce wzrastającej (fig.2), wówczas sygnał Udodjje się na wejścia ujemne tych sumatorów, przy czym na wejście sumatora S2, poprzez potencjometr k21. Natomiast na wejścia dodatnie tych sumatorów jest podawany sygnał napięcia odniesienia U^. Jeżeli charakterystyka przetwornika różnicy ciśnień Δ p jest opadająca (fig.3), wówczas sygnał napięciowy jjjest podawany na wejścia dodatnie sumatorów S2 i SA. Natomiast napięciowy sygnał odniesienia Up jest wprowadzany tylko na wejście dodatnie sumatora S2 przez potencjometr k22. Sygnał napięciowy odwzorowujący mierzoną różnicę ciśnienia Δ jest wprowadzany poprzez potencjometr k31 na”ujemne wejście sumatora S3 i bezpośrednio na ujemne wejście sumatora S5. Na wejście dodatnie tych sumatorów wprowadza się napięciowe sygnały odniesienia U^.

Sygnał z układu mnożącego UM1, będący iloczynem sygnałów wyjściowych sumator? Si i sumatora S2 jest wprowadzany na wejście ujemne sumatora S4. Sygnał wyjściowy z układu mnożącego UM2, będący iloczynem sygnałów wyjściowych sumatora Si i sumatora 53 jest wprowadzany na wejście ujemne sumatora S5. Sygnał wprowadzany na wejście układu dzielenia UD 'jako dzielna, jest sumą algebraiczną sygnału JU^p odwzorowującego mierzoną różnicę ciśnień A p oraz sygnału, będącego il-oczynem napięcia i sumy napięcia odwzorowującego ciśnienie w zbiorniku oraz napięcia odniesienia ze znanymi współczynnikami ' wagi. Sygnał wprowadzany na wejście układu dzielenia UD jako^—dzielnik, jest sumą algebraiczną sygnału U odwzorowującego mierzoną różnicę ciśnienia pomocniczym przetwornikiem korekcyjnym oraz sygnału będącego iloczynem f i sumy napięcia oraz napięcia odniesienia U^ ze-znanymi współczynnikami wagi.

Sygnały te po podzieleniu w układzie dzielenia UD dają na jego.wyjściu sygnał U^>, który

153 591 odwzorowuje rzeczywistą wartość mierzonego poziomu objętościowego H. W układzie zamiast potencjometrów można zastosować dzielniki napięcia.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ukłdd ooekkoraa ppłyuu cinninnia w ommiracch.bjęętośoioweoo oooiouu misszaniny wuufazowej parowo-wodnej w zbiorniku ciśnieniwwyo, działający aa zasadzie pomiaru różnicy ciśnień hydrostatycznych w zimnym kondensacyjnym ' naczyniu odπiesiinia i w zbiorniku, wyposażony w przetwornik różnicy ciśnień o charakterystyce wzra^saJące j w układy oio^ż^c^e, sui^Gry oraz układ wyjściowy złożony z dwóch sumotirów przyłączonych swymi* wyjściami do wejścia układu dzielenia, z o a m i e η n y tym, że do wejść układu wyjścoowego ma przyłączony układ, który aa swym wejściu zawiera trzy sumatory (Sb £2, £2), ' z których summ^ory drugi i trzeci <S2 i S3) swymi dodatnimi wejściami są połączone bezpośrednio z dodatnim biegunem napięcia odnOse^a^ (£^), a sumator pierwszy (_S1) za pośredni^Hem pierwszego elementu napi^^c^^i^ego (k!2), przy czym do drugiego dodatniego wejścia pierwszego sumotora (S^1) za pośridoiciweo drugiego elementu napięciowego (kil) jest dołączony dodatni biegun napięcia (U^) odwzorowującego ciśnienie w zbiorniku, do wejścia ujemnego drugiego sumatora (S2) za pośredο^μο trzeciego elementu napięc^^go (k21) jest dołączony dodatni biegun napięcia (£a _d) odwzorowującego różnicę ciśnień ( Δp). a do wejścia ujemnego trzeciego sumito^ (S3) za pośredni^Hem czwartego elementu napięciowego (k31) jest dołączony dodatni biegun napięcia (Ufc) odwirowującego różnicę ciśnień (Ao^) mierzoną pomocniczym przetwornikesi korekcyjnym, przy czym wyjście pierwszego sumotora (Sf) oraz wyjście drugiego suootora (S2) są dołączone do wejść pierwszego układu mnożącego (UMJL) oraz wyjście pierwszego sumito^ (SI.) i ^^^ście trzeciego suoaaora (S3) są dołączone do wejść drugiego układu mnożącego (UM2). przy czyo wyjście pierwszego układu mnożącego (UMi) jest przyłączone do sumatora (54) umieszczonego w torze dzielnej układu wyjściowego, a wyjście drugiego układu mnożącego (UM2) jest przyłączone do suootora (£5) umieszczonego w torze dzielnika układu wyjściowego.
2. 2. Układ korekcyjny według zastrz. i, znamienny t o m, że β^ϋηίβο! napięciowymi (kil. k!2. k21 i k31) są potencjornoiΓy.
3. 3. Układ korekcyjny według zastrz.l, zo a mienny tom, że cementami napięciowymi (kil. kl2. k21 i k31) są dzielniki napięcia.
4. 4. Układ korektora wpływu ciśnienia w pomiarach objętościiwegi poziomu oieszioion dwufazowej parowo-wodnej w zbiorniku ^^len^wym, działająyoo na zasadzie pomiaru różnicy ciśnień hydrostatycznych w zimoyo kondensacyjnym naczyniu i w zbiorniku, wyposażony w przetwornik różnicy ciśnień o charakterystyce opadaaącej, w układy mnożące, sumatory oraz układ wyjściowy złożony z dwóch sumatorów przyłączonych swymi, wyjściami do wejścia układu dzielenia, znamienny tym, że do wejść układu wyjściowego ma przyłączony układ, który aa swym wejściu zawiera trzy suootory (£1., S2 i £3), z których sumator trzeci swym dodatnio wejściem jest połączony bezpośrednio z dodatnio biegunem napięcia odniesienia (υθ), a sumatory drugi (£2) i pierwszy (£1) za pośredoiciweo elementów oipięcioiycC (k22 i~k!2). przy czyo do drugiego dodatniego wejścia pierwszego su^noiiΓi (£1.) za pośredni^Hem trzeciego elementu oapięcioiigo (kil) jest dołączony dodatni biegun napięcia (U^) odwzorowującego ciśnienie w zbiorniku, do drugiego wejścia dodatniego drugiego sumatora (£2), za po^edn^wco czwartego elementu napięcioiegi (k21) jest dołączony dodatni bieguo napięcia (U . ) odwzorowującego różnⁱc^ę c^n.^ ( Δ p). a do wej^^ ujemnej trzeciego suoitiri (^)7 za pośredηη^^κει piątego elementu napięcioiigi (k31), jest dołączony dodatni biegun napięcia (U^) odwzorowującego różnicę ciśnień (Δρ^) mierzoną pom^^r^^c2^)^m przetworni^em korekcyjnym, przy czyo wyjście pierwszego surniiiri (ST) oraz wyjście drugiego sumatora (£2) są dołączone do wejść pierwszego układu mnożącego (UMI) oraz wyjście pierwszego sumatora (£1) i wyjście trzeciego suoaiiΓa (S3) są dołączone do wejść drugiego układu mnożącego (UM2). przy czyo wyjście

   153 591 pierwszego układu mnożącego (UM1) jest przyłączone do sumatora (54) umieszczonego w torze dzielnej układu wyjściowego, a wyjście drugiego układu mnożącego (UM2) jest przyłączone do sumatora (S5) umieszczonego w torze dzielnika układu wyjściwego.
5. 5. Układ korekcyjny według zastrz.4, znamienny tym, że elementami napięciowymi (kil, k!2, k21, k22 i k31) są potencjometry.
6. 6. Układ korekcyjny według zastrz.4, znamienny· tym, że elementami napięciowymi (kil, k!2, k21, k22 i k31) są dzielniki napięcia.

   fig. 2 fig. 3