RU2568050C1 - Измеритель степени сухости пара - Google Patents
Измеритель степени сухости пара Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568050C1 RU2568050C1 RU2014134296/28A RU2014134296A RU2568050C1 RU 2568050 C1 RU2568050 C1 RU 2568050C1 RU 2014134296/28 A RU2014134296/28 A RU 2014134296/28A RU 2014134296 A RU2014134296 A RU 2014134296A RU 2568050 C1 RU2568050 C1 RU 2568050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- superheater
- measurement
- pressure
- outlet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения степени сухости пара в системах контроля тепловых потерь при генерации пара, передаче его по паропроводам, определении коэффициента полезного действия турбинных агрегатов тепловых и атомных электростанций. Заявленное устройство включает паропровод, входной патрубок, пароперегреватель с электронагревателем, канал измерения температуры, включенный в систему автоматического регулирования и канал измерения давления. Выход пароперегревателя через выходной патрубок соединяют с паропроводом. Во входном и выходном патрубке установлены запорные клапана. Провода питания электронагревателя и цепи управления клапанами подключены к системе автоматического регулирования. Выходной патрубок выполняется в виде трубки, заваренной на конце и расположенной по оси паропровода, а отверстия для выхода пара из пароперегревателя размещают на ее боковой поверхности. Технический результат - упрощение технических средств измерения степени сухости влажного пара и повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области средств измерений, а именно к устройствам, служащим для измерения степени сухости пара в системах контроля тепловых потерь при генерации пара, передаче его по паропроводам, определении коэффициента полезного действия турбинных агрегатов тепловых и атомных электростанций.
По определению степень сухости пара x есть отношение массы сухого пара mС к массе влажного пара, равной сумме масс сухого пара mС и капельной влаги mК в том же объеме [1, стр. 119]:
Известно устройство для измерения сухости пара, включающее узел отбора пробы из паропровода, канала измерения давления пара в паропроводе, редуктор, проточный узел конденсации пара, каналы измерений расхода и температуры воды на входе и выходе узла конденсации, регулирующий клапан после расходомера воды на выходе узла конденсации и вычислитель [2]. Устройство обладает тремя существенными недостатками: технической сложностью, большой погрешностью измерений и экономической неэффективностью.
Для реализации устройства требуется большое количество измерительных средств, перечисленных выше. Поскольку каждое средство измерений и регулирования обладает погрешностью, увеличивающую общую погрешность результата измерений, то рассматриваемое устройство получается сложным и неточным.
Неэкономичность определяется безвозвратной потерей части энергии пара на нагрев холодной воды. Согласно тексту описания изобретения при экспериментальной проверке устройства были получены следующие результаты:
- Расход воды до узла конденсации G08=30,72 т/час;
- расход воды после узла конденсации G11=51,51 т/час.
Следовательно, на измерение степени сухости пара тратится пара больше 20 т/час, что ведет к большим экономическим потерям.
Наиболее близким по технической сущности является «Прибор для непрерывного измерения влажности пара» по авторскому свидетельству СССР 239610 [3]. Согласно описанию прибор содержит паропровод, входящий патрубок, вентиль, расходомер, пароперегреватель с электронагревателем внутри и измерителем затрачиваемой на нагрев электрической мощности, второй компенсационный электронагреватель по наружной поверхности пароперегревателя, датчики давления и температуры, включенные в систему автоматического регулирования и расходомерную диафрагму, установленную на выходе пароперегревателя и подключенную к системе автоматического регулирования расхода пара.
Прибор отличается сложностью и низкой точностью измерений сухости пара. Сложность обусловлена большим количеством пневматических и электрических элементов, датчиков и систем автоматического регулирования и их исполнительных механизмов (электродвигателей, регулируемых вентилей и т.д.). Низкая точность измерений определяется несколькими факторами. Во-первых, давление в пароперегревателе определяется полным давлением потока влажного пара, т.е. суммой статического давления и динамического напора. Следовательно, изменение скорости потока пара (при неизменной его влажности) приведет к изменению давления в пароперегревателе с соответствующими изменениями в положении регулирующих органов системы автоматического регулирования и изменением показаний прибора. Во-вторых, поддержание на расходомерной диафрагме постоянного перепада давления не гарантирует постоянство расхода пара, поскольку он зависит не только от перепада давления, но и от плотности пара, который согласно изобретению не контролируется.
Целью изобретения является упрощение измерителя сухости влажного пара и повышение точности измерения.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем паропровод, входной патрубок, пароперегреватель с электронагревателем, канал измерения температуры, включенный в систему автоматического регулирования, и канал измерения давления, выход пароперегревателя через выходной патрубок соединяют с паропроводом, причем во входном и выходном патрубке установлены запорные клапана, а провода питания электронагревателя и цепи управления клапанами подключены к системе автоматического регулирования.
На фигуре представлен пример реализации предлагаемого устройства. Измеритель содержит участок паропровода 1, входной патрубок 2, соединенный через запорный клапан 3 с пароперегревателем 4. В пароперегревателе расположены датчики температуры 5 и давления 6. По наружной поверхности пароперегревателя намотан электронагреватель 7. Преобразователи сигналов датчиков 5 и 6, система регулирования температуры в пароперегревателе 4 и управления работой клапанов 3 и 9 расположены в электронном блоке 8. Выход пароперегревателя 4 через запорный клапан 9 и выходной патрубок 10 соединен с паропроводом 1.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии клапана 3 и 9 открыты и в пароперегреватель 4 под действием скоростного напора из паропровода 1 поступает пар с абсолютными температурой T1, давлением P0 и степенью сухости x.
При наступлении термодинамического равновесия в пароперегревателе 4, определяемого по стабилизации показаний датчика температуры 6, клапан 3 закрывают. При этом часть пара возвращается через клапан 9 и выходной патрубок 10 в паропровод, обеспечивая в пароперегревателе 4 давление, равное статическому давлению в паропроводе P1. Температуру T1 и давление P1 измеряют соответственно каналами с датчиком температуры 5 и давления 6.
После измерений давления и температуры клапан 9 запирают. Через короткий промежуток времени, достаточный для запирания клапана 9, с электронного блока подают ток на нагреватель 7 и температура в пароперегревателе 4 нарастает до температуры перегрева пара; при этом не имеет значения, на сколько градусов пар оказался перегрет. Указанное обстоятельство позволяет заложить величину перегрева ΔT (например, 20°C) заранее в память электронного блока 8 как константу. Таким образом, система автоматического регулирования температуры в пароперегревателе будет повышать температуру до значения T2=T1+ΔT.
Поскольку процесс происходит при постоянном объеме (изохорическое нагревание), то с ростом температуры растет давление массы mС+mК перегретого пара в камере. Производят измерения температуры T2 и давления P2 пара каналами измерений с датчиками температуры 5 и давления 6. После окончания измерений отключают ток на нагреватель 7 и открывают клапана 3 и 9. На этом цикл измерений завершается. Температура и давление в пароперегревателе 4 понижаются до значений этих параметров в паропроводе 1, пароперегреватель заполняет новая порция пара с параметрами, равными их значениям в паропроводе, и весь цикл работы устройства повторяется.
Полученные результаты измерений P1, T1, P2, T2 используются для вычисления сухости пара X. Выражение для вычислений получают из следующих соображений. В объеме v пароперегревателя исходно содержится объемная доля x сухого пара vС и часть объема vВ, занятого капельной влагой, доля которой составляет 1-x:
Поскольку плотность жидкой воды на три порядка выше плотности пара, то, соответственно, занимаемый ею объем на три порядка меньше объема, занимаемого сухим паром. Поэтому в паропроводах, где массовая доля сухого пара x больше массовой доли жидкой фазы 1-x, первым слагаемым в правой части выражения (2) можно пренебречь и считать, что весь объем измерительной камеры v занят сухим паром при давлении P1 и температуре T1. Свойства сухого пара близки к свойствам идеального газа, поэтому с погрешностью не более единиц процентов их можно записать в виде уравнения Клапейрона:
где R - газовая постоянная водяного пара.
После нагрева объема v пара до температуры T2 давление в камере P2 будет определяться всей массой воды mС+mК, поскольку капельная фаза так же перейдет в состояние сухого пара и, следовательно,
Почленное деление выражения (3) на (4) после элементарных преобразований дает с учетом (1) искомую зависимость степени сухости пара от его измеренных параметров:
В случаях высоких давлений пара (выше 5 МПа) или повышенных требований к точности результатов измерений (относительная погрешность не должна превышать долей процента) вместо уравнения (5) необходимо пользоваться табличными значениями состояния пара.
Использование одних и тех же датчиков давления и температуры для измерения последовательно во времени параметров пара до и после нагрева позволяет сократить количество измерительных каналов и снизить погрешность измерения степени сухости пара. Погрешность снижается за счет снижения числа измерительных каналов до двух и того, что результаты измерений давлений одним датчиком (аналогично и температуры) содержат сильно коррелированные значения случайной погрешности измерений, ведущих к снижению случайной составляющей погрешности конечного результата, вычисляемого по выражению (5).
Дополнительным достоинством измерителя является то обстоятельство, что пар из системы измерений после выполнения измерительных процедур возвращается в паропровод, не снижая КПД генератора пара или паропровода.
Одна из составляющих погрешности измерения сухости пара связана с непостоянством скорости потока в паропроводе 1, создающим дополнительное (к статическому) давление в пароперегревателе 4 за счет скоростного напора. Указанную погрешность можно исключить, если при любой скорости потока в паропроводе 1 обеспечить в пароперегревателе 4 исходное давление пара, равное его статическому давлению в паропроводе. С указанной целью выходной патрубок 10 выполняется в виде трубки, заваренной на конце и расположенной по оси паропровода, а отверстия для выхода пара из пароперегревателя размещают на ее боковой поверхности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник, книга 2. Под общей редакцией Григорьева В.Α., Зорина В.М. - М.: «Энергоатомиздат», 1988.
2. Способ контроля степени сухости влажного пара - Патент России 2380694, G01N 25/60.
3. Прибор для непрерывного измерения влажности пара - Авторское свидетельство СССР 239610, G01K.
Claims (2)
1. Измеритель степени сухости пара, содержащий паропровод, входной патрубок, пароперегреватель с электронагревателем, канал измерения температуры, включенный в систему автоматического регулирования, и канал измерения давления, отличающийся тем, что выход пароперегревателя через выходной патрубок соединяют с паропроводом, причем во входном и выходном патрубке установлены запорные клапана, а провода питания электронагревателя и цепи управления клапанами подключены к системе автоматического регулирования.
2. Измеритель степени сухости пара по п. 1, отличающийся тем, что выходной патрубок выполняется в виде трубки, заваренной на конце и расположенной по оси паропровода, а отверстия для выхода пара из пароперегревателя размещают на ее боковой поверхности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134296/28A RU2568050C1 (ru) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Измеритель степени сухости пара |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014134296/28A RU2568050C1 (ru) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Измеритель степени сухости пара |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2568050C1 true RU2568050C1 (ru) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014134296/28A RU2568050C1 (ru) | 2014-08-22 | 2014-08-22 | Измеритель степени сухости пара |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2568050C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623678C1 (ru) * | 2016-07-15 | 2017-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Диагностика - МГУПИ" | Узел отбора проб измерителя степени сухости пара |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU239610A1 (ru) * | И. В. Царев, Л. В. Пахомов, Б. В. Осипов , Т. И. Кочуева | Прибор для непрерывного измерения влажностипара | ||
RU2421714C1 (ru) * | 2010-02-19 | 2011-06-20 | Борис Юхимович Каплан | Способ определения степени сухости пара |
CN102353412A (zh) * | 2011-07-08 | 2012-02-15 | 中国计量科学研究院 | 一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置及测量方法 |
RU2522144C2 (ru) * | 2012-10-04 | 2014-07-10 | Александр Васильевич Коваленко | Устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расхода влажного пара |
-
2014
- 2014-08-22 RU RU2014134296/28A patent/RU2568050C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU239610A1 (ru) * | И. В. Царев, Л. В. Пахомов, Б. В. Осипов , Т. И. Кочуева | Прибор для непрерывного измерения влажностипара | ||
RU2421714C1 (ru) * | 2010-02-19 | 2011-06-20 | Борис Юхимович Каплан | Способ определения степени сухости пара |
CN102353412A (zh) * | 2011-07-08 | 2012-02-15 | 中国计量科学研究院 | 一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置及测量方法 |
RU2522144C2 (ru) * | 2012-10-04 | 2014-07-10 | Александр Васильевич Коваленко | Устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расхода влажного пара |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623678C1 (ru) * | 2016-07-15 | 2017-06-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Диагностика - МГУПИ" | Узел отбора проб измерителя степени сухости пара |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107201921B (zh) | 一种汽轮机热耗率在线监测系统及测量方法 | |
JP2022538294A (ja) | 熱発電システムにおけるシステム曲線を動的に決定する方法と制御装置 | |
CN103776502B (zh) | 火电机组中低压缸入口热再热蒸汽质量流量实时计量方法 | |
Sun et al. | Simulation and verification of a non-equilibrium thermodynamic model for a steam catapult’s steam accumulator | |
Álvarez-Fernández et al. | Thermal analysis of closed feedwater heaters in nuclear power plants | |
Jaremkiewicz et al. | Measurement of transient fluid temperature | |
RU2568050C1 (ru) | Измеритель степени сухости пара | |
Lenhard et al. | Analysis of the fill amount influence on the heat performance of heat pipe | |
JP6527950B2 (ja) | 貫流蒸気発生器を運転するための制御方法 | |
CN103185735A (zh) | 基于变界分段能平衡的软测量方法、多功能湿蒸汽测针及湿蒸汽吸热量测控装置 | |
RU2747081C1 (ru) | Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе | |
RU2421714C1 (ru) | Способ определения степени сухости пара | |
CN106932436B (zh) | 一种在线蒸汽湿度测量系统及测量方法 | |
CN103728055B (zh) | 一种火电机组锅炉炉膛出口烟气能量的实时估计方法 | |
CN103697958B (zh) | 燃煤机组汽包出口饱和蒸汽质量流量的实时计量方法 | |
CN102261936A (zh) | 高加危急疏水泄漏流量确定方法 | |
Gong et al. | Research of parameter distributing simulation and modeling for the condenser in nuclear power plant | |
RU2551386C2 (ru) | Способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды | |
KR20010030687A (ko) | 습증기의 엔탈피를 결정하기 위한 방법 및 장치 | |
JP5575579B2 (ja) | 蒸気の乾き度測定装置 | |
RU2489709C2 (ru) | Способ определения степени сухости потока влажного пара | |
Hubka et al. | Steam turbine and steam reheating simulation model | |
Vojacek et al. | Experimental investigations and simulations of the control system in supercritical CO2 loop | |
JP6599751B2 (ja) | リーク検査方法リーク検査装置 | |
RU2421713C1 (ru) | Способ измерения влажности газа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160823 |