RU2488103C2 - Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe - Google Patents

Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe Download PDF

Info

Publication number
RU2488103C2
RU2488103C2 RU2011121705/28A RU2011121705A RU2488103C2 RU 2488103 C2 RU2488103 C2 RU 2488103C2 RU 2011121705/28 A RU2011121705/28 A RU 2011121705/28A RU 2011121705 A RU2011121705 A RU 2011121705A RU 2488103 C2 RU2488103 C2 RU 2488103C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
wet steam
pressure
dynamic
wet
Prior art date
Application number
RU2011121705/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011121705A (en
Inventor
Александр Васильевич Коваленко
Original Assignee
Александр Васильевич Коваленко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Коваленко filed Critical Александр Васильевич Коваленко
Priority to RU2011121705/28A priority Critical patent/RU2488103C2/en
Publication of RU2011121705A publication Critical patent/RU2011121705A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488103C2 publication Critical patent/RU2488103C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in a steam pipe includes measuring static steam pressure, dynamic pressure and dynamic vacuum in an initial mode and in two flow modes varied based on flow rate, restoring the initial static pressure in the varied modes. Computation is then performed, said computation including measurement of dryness of wet steam.
EFFECT: enabling realisation of the method on a stream without measuring mass flow of wet steam.
1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля параметров влажного пара, и может быть использовано для контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке.The invention relates to technical physics, and in particular to the field of monitoring parameters of wet steam, and can be used to control the true volumetric steam content and phase velocities of wet steam in the steam pipe on the stream.

Уровень техникиState of the art

Аналогом изобретения является способ контроля, включающий: измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке влажного пара; вычисление по совокупности всех измерений [Коваленко А.В. К вопросу разработки средств контроля теплофизических параметров потока влажного пара. - Сб. Проблемы комплексного изучения и опытно-промышленного внедрения термических методов повышения нефтеотдачи пластов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1983, с.59-68].An analogue of the invention is a control method, including: measuring static steam pressure, dynamic pressure and dynamic vacuum in a stream of wet steam; calculation of the totality of all measurements [Kovalenko A.V. On the issue of developing means for controlling the thermophysical parameters of a wet steam stream. - Sat Problems of a comprehensive study and pilot industrial implementation of thermal methods to enhance oil recovery. - M .: VNIIOENG, 1983, p. 59-68].

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения; вычисление».With the essential features of the invention, the following set of features of the analogue coincides: “measurement of static vapor pressure, dynamic pressure and dynamic vacuum; calculation ".

Недостатком аналога является:The disadvantage of an analogue is:

А. Недостаточная точность, обусловленная отсутствием контроля и компенсации возмущений от измерителей динамического напора и динамического разрежения.A. Insufficient accuracy due to the lack of control and compensation of disturbances from measuring instruments of dynamic pressure and dynamic rarefaction.

Прототипом изобретения является способ контроля, включающий: измерение массового расхода, статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в исходном режиме и в двух измененных режимах течения потока, восстановление исходного статического давления; вычисление.The prototype of the invention is a control method, including: measuring the mass flow rate, static vapor pressure, dynamic pressure and dynamic vacuum in the initial mode and in two changed flow conditions, restoring the original static pressure; calculation.

[А.с. СССР №1288568; «Способ определения отношения истинного объемного паросодержания к объемному расходному паросодержанию потока влажного пара»; Коваленко А.В., Шульман Б.Х., Демехин Е.А.; приоритет от 29.01.85 г., зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 08.10.1986 г.].[A.S. USSR No. 1288568; “A method for determining the ratio of true volumetric steam content to volumetric flow rate steam content of the wet steam stream”; Kovalenko A.V., Shulman B.Kh., Demekhin E.A .; priority from 01.29.85, registered in the State Register of Inventions on 08/10/1986].

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа:With the essential features of the invention coincides with the following set of features of the prototype:

«измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в исходном режиме и в двух измененных режимах течения потока, восстановление исходного статического давления; вычисление».“Measurement of static vapor pressure, dynamic pressure and dynamic rarefaction in the initial mode and in two modified flow conditions, restoration of the initial static pressure; calculation ".

Недостатком прототипа является:The disadvantage of the prototype is:

А. Измерение массового расхода влажного пара - на потоке этот параметр недоступен для измерения.A. Measurement of the mass flow rate of wet steam - on the stream, this parameter is not available for measurement.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является: способ контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке.The problem to which the invention is directed, is: a method for controlling the true volumetric steam content and the phase velocities of wet steam in the steam line in the stream.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:When carrying out the invention, the following technical result can be obtained:

А. Способ реализуется на потоке без измерения массового расхода влажного пара.A. The method is implemented on the stream without measuring the mass flow rate of wet steam.

Указанный технический результат достигается тем, что способ, включающий: измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в исходном режиме и в двух измененных, по расходу, режимах течения потока, восстановление исходного статического давления в измененных режимах; вычисление; включает: измерение степени сухости влажного пара.The specified technical result is achieved by the fact that the method includes: measuring the static vapor pressure, dynamic pressure and dynamic rarefaction in the initial mode and in two altered, by flow, flow conditions, restoration of the initial static pressure in the changed modes; calculation; includes: measuring the degree of dryness of wet steam.

Таким образом, задача изобретения решена.Thus, the objective of the invention is solved.

Перечень чертежейList of drawings

Рис.1. Схема контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара.Fig. 1. The control scheme of the true volumetric steam content and the phase velocities of wet steam.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

На рис.1 показана схема осуществления способа контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке.Fig. 1 shows a diagram of the implementation of the method for monitoring the true volumetric steam content and the phase velocities of wet steam in the steam line in the stream.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, содержит:A device implementing the proposed method contains:

- участок паропровода, с измерителем статического давления 1, измерителем динамического разрежения 2, измерителем динамического напора 3 и измерителем степени сухости (4);- a section of the steam line, with a static pressure meter 1, a dynamic rarefaction meter 2, a dynamic pressure meter 3, and a degree of dryness meter (4);

- регулирующую задвижку (5) на входе, и регулирующую задвижку (6) на выходе участка;- a control valve (5) at the inlet, and a control valve (6) at the outlet of the section;

- вычислитель 7.- calculator 7.

Использование измерителей статического давления, динамического разрежения и динамического напора показано в прототипе (А.с. СССР №1288568). В качестве измерителя степени сухости может быть принято любое известное устройство, обеспечивающее выполнение этой функции (например, устройство по патенту на изобретение RU 2380694 C1).The use of meters of static pressure, dynamic vacuum and dynamic pressure is shown in the prototype (A.S. USSR No. 1288568). As a measure of the degree of dryness, any known device capable of performing this function can be adopted (for example, the device according to the invention patent RU 2380694 C1).

Измеряют: статическое давление измерителем 1, динамическое разрежение - измерителем 2, динамический напор - измерителем 3, степень сухости - измерителем 4. Измерения осуществляют как в исходном режиме, так и в двух измененных дополнительных, отличающихся по массовому расходу, режимах течения потока. Истинное объемное паросодержание и скорости фаз потока вычисляют по совокупности измеряемых параметров в исходном и в дополнительных режимах из следующей системы двенадцати нелинейных уравнений:Measure: static pressure with meter 1, dynamic pressure with meter 2, dynamic pressure with meter 3, dryness with meter 4. Measurements are carried out both in the initial mode and in two additional, different flow rates, differing in mass flow rate. The true volumetric vapor content and the velocity of the phases of the flow are calculated from the totality of the measured parameters in the initial and additional modes from the following system of twelve non-linear equations:

χ i = α i ρ i ' ' ω i ' ' α i ρ i ' ' ω i ' ' + ( 1 α i ) ρ i ' ω i ' ; ( 1 )

Figure 00000001
χ i = α i ρ i '' '' ω i '' '' α i ρ i '' '' ω i '' '' + ( one - α i ) ρ i '' ω i '' ; ( one )
Figure 00000001

k Δ P i = α i ρ i ' ' ( ω i ' ' ) 2 2 + ( 1 α i ) ρ i ' ( ω i ' ) 2 2 ; ( 2 )

Figure 00000002
k Δ P i = α i ρ i '' '' ( ω i '' '' ) 2 2 + ( one - α i ) ρ i '' ( ω i '' ) 2 2 ; ( 2 )
Figure 00000002

k p Δ P p i = ρ i ' ' ( ω i ' ' ) 2 2 ; ( 3 )

Figure 00000003
k p Δ P p i = ρ i '' '' ( ω i '' '' ) 2 2 ; ( 3 )
Figure 00000003

c = α i ω i ' ' + ( 1 α i ) ω i ' ω i ' ' i = 1, 2, 3 ( 4 )

Figure 00000004
c = α i ω i '' '' + ( one - α i ) ω i '' ω i '' '' i = one, 2 3 ( four )
Figure 00000004

где: α - истинное объемное паросодержание;where: α is the true volumetric vapor content;

ω'', ω' - скорости паровой и жидкой фаз потока;ω '', ω 'are the velocities of the vapor and liquid phases of the flow;

ρ'', ρ' - плотности паровой и жидкой фаз потока;ρ '', ρ 'are the densities of the vapor and liquid phases of the stream;

k - коэффициент, учитывающий возмущение от измерителяk - coefficient taking into account disturbance from the meter

динамического напора;dynamic pressure;

kp - коэффициент, учитывающий возмущение от измерителя динамического разрежения;k p - coefficient taking into account the perturbation from the dynamic rarefaction meter;

с - параметр Бенкова (отношение истинного объемного паросодержания к объемному расходному паросодержанию);c - Benkov parameter (ratio of true volumetric steam content to volumetric flow rate steam content);

χ - степень сухости потока влажного пара;χ is the degree of dryness of the wet steam stream;

ΔPp - динамическое разрежение;ΔP p - dynamic vacuum;

ΔP - динамический напор.ΔP - dynamic pressure.

В этой системе двенадцати нелинейных уравнений неизвестными являются следующие параметры: α1, α2, α3, ω1'', ω2'', ω3'', ω1', ω2', ω3' k, kp, c.The following parameters are unknown in this system of twelve nonlinear equations: α 1 , α 2 , α 3 , ω 1 '' , ω 2 '' , ω 3 '' , ω 1 ' , ω 2 ' , ω 3 ' k, k p , c.

Приведенную систему уравнений можно решить следующим образом.The given system of equations can be solved as follows.

Фиксируя kp в точке из области изменения этого параметра, из уравнений вида (3) находим значения ω'':Fixing k p at a point from the region of variation of this parameter, from equations of the form (3) we find the values of ω '':

ω i ' = 2 k p Δ P p i ρ i ' ' ; ( 5 )

Figure 00000005
ω i '' = 2 k p Δ P p i ρ i '' '' ; ( 5 )
Figure 00000005

Фиксируя «c» в точке из области возможного изменения этого параметра, при каждом i=1, 2, 3, находим αi, и ω i '

Figure 00000006
из уравнений вида (1) и (4):Fixing “c” at a point from the region of possible variation of this parameter, for each i = 1, 2, 3, we find α i , and ω i ''
Figure 00000006
from equations of the form (1) and (4):

α i = χ i c ρ i ' χ i ρ i ' + ρ i ' ' χ i ρ i ' ' ( 6 )

Figure 00000007
α i = χ i c ρ i '' χ i ρ i '' + ρ i '' '' - χ i ρ i '' '' ( 6 )
Figure 00000007

ω i ' = ω ' ' ( c α i ) ( 1 α i ) ( 7 )

Figure 00000008
ω i '' = ω '' '' ( c - α i ) ( one - α i ) ( 7 )
Figure 00000008

Из уравнения (2), например, при i=3 находим значение k:From equation (2), for example, for i = 3 we find the value of k:

k = α 3 ρ 3 ' ' ( ω 3 ' ' ) 2 2 + ( 1 α 3 ) ρ 3 ' ( ω 3 ' ) 2 2 Δ P 3 ( 8 )

Figure 00000009
k = α 3 ρ 3 '' '' ( ω 3 '' '' ) 2 2 + ( one - α 3 ) ρ 3 '' ( ω 3 '' ) 2 2 Δ P 3 ( 8 )
Figure 00000009

Подставляем найденные значения параметров α1, α2, ω1'', ω2'', ω1', ω2'', k в уравнения вида (2) при i=1, 2.We substitute the found values of the parameters α 1 , α 2 , ω 1 '' , ω 2 '' , ω 1 ' , ω 2 '' , k into equations of the form (2) for i = 1, 2.

В результате этой подстановки получаем значения «невязок» δ1 и δ2:As a result of this substitution, we obtain the values of "residuals" δ 1 and δ 2 :

δ 1 = k Δ P i [ α 1 ρ 1 ' ' ( ω 1 ' ' ) 2 2 + ( 1 α 1 ) ρ 1 ' ( ω 1 ' ) 2 2 ( 9 )

Figure 00000010
δ one = k Δ P i - [ α one ρ one '' '' ( ω one '' '' ) 2 2 + ( one - α one ) ρ one '' ( ω one '' ) 2 2 ( 9 )
Figure 00000010

δ 2 = k Δ P 2 [ α 2 ρ 2 ' ' ( ω 2 ' ' ) 2 2 + ( 1 α 2 ) ρ 2 ' ( ω 2 ' ) 2 2 ( 10 )

Figure 00000011
δ 2 = k Δ P 2 - [ α 2 ρ 2 '' '' ( ω 2 '' '' ) 2 2 + ( one - α 2 ) ρ 2 '' ( ω 2 '' ) 2 2 ( 10 )
Figure 00000011

Из соотношений (5)-(8) следует, что невязки δ1 и δ2 являются функциями kp и c:From relations (5) - (8) it follows that the residuals δ 1 and δ 2 are functions of k p and c:

δ 1 = δ 1 ( k p , с ) ( 11 )

Figure 00000012
δ one = δ one ( k p , from ) ( eleven )
Figure 00000012

δ 2 = δ 2 ( k p , c ) ( 12 )

Figure 00000013
δ 2 = δ 2 ( k p , c ) ( 12 )
Figure 00000013

Таким образом, исходная задача решения системы двенадцати нелинейных уравнений с двенадцатью переменными сведена к решению следующей системы двух нелинейных уравнений:Thus, the original problem of solving a system of twelve non-linear equations with twelve variables is reduced to solving the following system of two non-linear equations:

| δ 1 ( k p , c ) = 0 ( 13 ) δ 2 ( k p , c ) = 0 ( 14 )

Figure 00000014
| δ one ( k p , c ) = 0 ( 13 ) δ 2 ( k p , c ) = 0 ( fourteen )
Figure 00000014

Система решается методом Ньютона с относительной погрешностью определения неизвестных kp и c не превышающей 0,001. Решение системы сходится за 4-5 итераций. Время решения на рядовом персональном компьютере не превышает 1 с.The system is solved by the Newton method with a relative error in the determination of unknown k p and c not exceeding 0.001. The solution of the system converges in 4-5 iterations. The solution time on an ordinary personal computer does not exceed 1 s.

Claims (1)

Способ контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке, включающий: измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в исходном режиме и в двух измененных, по расходу, режимах течения потока, восстановление исходного статического давления в измененных режимах; вычисление; включает: измерение степени сухости влажного пара. A method for monitoring the true volumetric vapor content and the rates of the phases of the wet steam in the steam conduit on the stream, including: measuring the static pressure of the steam, dynamic pressure and dynamic rarefaction in the initial mode and in two changed flow rates, restoration of the initial static pressure in the changed modes; calculation; includes: measuring the degree of dryness of wet steam.
RU2011121705/28A 2011-05-27 2011-05-27 Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe RU2488103C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121705/28A RU2488103C2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011121705/28A RU2488103C2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011121705A RU2011121705A (en) 2012-12-10
RU2488103C2 true RU2488103C2 (en) 2013-07-20

Family

ID=48791352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011121705/28A RU2488103C2 (en) 2011-05-27 2011-05-27 Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488103C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690050C1 (en) * 2018-02-27 2019-05-30 Александр Васильевич Коваленко Method of determining ratio of averaged phase velocities and ratio of dynamic rarefaction at the controlled point of the cross-section of the flow of wet steam to averaged value of this parameter over the flow cross-section at known values of mass flow rate and degree of dryness

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2551386C2 (en) * 2013-08-27 2015-05-20 Александр Васильевич Коваленко Method of determination of actual volume steam content and velocities of wet steam flow in steam line downstream assembly for overheated steam and water mixing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1046665A1 (en) * 1980-10-02 1983-10-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Moist vapor dryness degree determination method
SU1288568A1 (en) * 1985-01-29 1987-02-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти Method of determining ratio of true volume steam content to volume flow steam content of wet steam flow
CN201653466U (en) * 2010-04-30 2010-11-24 西北工业大学 Wet steam flow instrument

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1046665A1 (en) * 1980-10-02 1983-10-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтермнефть" Moist vapor dryness degree determination method
SU1288568A1 (en) * 1985-01-29 1987-02-07 Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти Method of determining ratio of true volume steam content to volume flow steam content of wet steam flow
CN201653466U (en) * 2010-04-30 2010-11-24 西北工业大学 Wet steam flow instrument

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690050C1 (en) * 2018-02-27 2019-05-30 Александр Васильевич Коваленко Method of determining ratio of averaged phase velocities and ratio of dynamic rarefaction at the controlled point of the cross-section of the flow of wet steam to averaged value of this parameter over the flow cross-section at known values of mass flow rate and degree of dryness

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011121705A (en) 2012-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160138951A1 (en) Method and measuring apparatus for determining specific quantities for gas quality
US8892371B2 (en) Wet gas measurement
EP2801797A1 (en) Steam flow metering device and metering method therefor
US20140366644A1 (en) Wet gas measurement
US8966970B2 (en) Flow sensor assembly having a hybrid sensor response
Hua et al. Wet gas meter based on the vortex precession frequency and differential pressure combination of swirlmeter
Hua et al. Wet gas metering technique based on slotted orifice and swirlmeter in series
Hou et al. Development of Coriolis mass flowmeter with digital drive and signal processing technology
Zheng et al. Error analysis of gas and liquid flow rates metering method based on differential pressure in wet gas
Engel et al. Quantifying impacts on the measurement uncertainty in flow calibration arising from dynamic flow effects
RU2488103C2 (en) Method of controlling detached vapour voidage and phase velocity of wet steam in steam pipe
Thiesset et al. Isolating strain and curvature effects in premixed flame/vortex interactions
RU2015103676A (en) METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING TEMPORARY WATER HARDNESS
RU2551386C2 (en) Method of determination of actual volume steam content and velocities of wet steam flow in steam line downstream assembly for overheated steam and water mixing
KR20130075675A (en) Liquid sample vaporizing system, diagnosis system and diagnosis program
RU2488105C2 (en) Method of measuring detached vapour voidage and moist steam phase velocity in steam pipe of steam generator
Zhang et al. Mathematical model of time difference for Coriolis flow sensor output signals under gas-liquid two-phase flow
de Matos et al. Gas mass-flow meters: Principles and applications
Alfredsson et al. Turbulent boundary layers over flat plates and rotating disks—The legacy of von Kármán: A Stockholm perspective
ATE553359T1 (en) METHOD FOR OPERATING A CORIOLIS MASS FLOW METER AND CORIOLIS MASS FLOW METER
JP6774097B2 (en) Sample identification method by chemical sensor measurement, sample identification device, and input parameter estimation method
RU2489685C2 (en) Method to measure flow of multi-phase liquid
RU2522144C2 (en) Apparatus for determining dryness, enthalpy, thermal and mass flow of wet steam
Li et al. Mass flowrate measurement of wet steam using combined V-cone and vortex flowmeters
Schneider et al. Experimental monitoring of vibrations and the problem of amplitude quantification

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140528