RU44819U1

RU44819U1 - DEVICE FOR MEASURING THE PRESSURE OF THE MEDIA IN THE STEAM SPACE OF A HEAT EXCHANGE UNIT

Info

Publication number: RU44819U1
Application number: RU2004114141/22U
Authority: RU
Inventors: А.Г. Шемпелев; Е.И. Эфрос; И.В. Верховский; Л.Л. Симою
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Инновационное предприятие "ЭНЕРГОЭФФЕКТ"
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-03-27

Abstract

Устройство для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменного аппарата относится к средствам теплотехнических измерений и может быть использовано для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменных аппаратов, в частности конденсаторов, по соответствующей температуре насыщения пара. Устройство выполнено в виде специальной емкости 1, установленной снаружи конденсатора 2 и соединенной с его паровым пространством посредством трубопровода 3. Датчик температуры 4 установлен в верхней части емкости 1. Трубопровод 5 с вентилем 6 подачи жидкости (конденсата), перегретой относительно температуры насыщения, соответствующей давлению среды в паровом пространстве, подсоединен к средней части емкости 1. На входе трубопровода 5 в емкость 1 установлено распределительное устройство, выполненное в виде патрубка 7, тангенциально ориентированного к внутренней поверхности емкости 1 и обеспечивающего образование на этой поверхности вращающегося относительно вертикальной оси емкости тонкого слоя жидкости. Устройство снабжено трубопроводом 8 отвода конденсата, соединяющим нижнюю часть емкости 1 с конденсатосборником 9 конденсатора 2. На трубопроводе 8 установлено устройство для поддержания заданного (минимального) уровня конденсата в емкости 1, в данном случае гидрозатвора 10.A device for measuring the pressure of a medium in the vapor space of a heat exchanger refers to means of thermotechnical measurements and can be used to measure the pressure of a medium in the vapor space of heat exchangers, in particular condensers, according to the corresponding temperature of steam saturation. The device is made in the form of a special tank 1 installed outside the condenser 2 and connected to its steam space by means of a pipe 3. A temperature sensor 4 is installed in the upper part of the tank 1. Pipe 5 with a valve 6 for supplying liquid (condensate) overheated relative to the saturation temperature corresponding to the pressure medium in the vapor space, connected to the middle part of the tank 1. At the inlet of the pipeline 5 to the tank 1 there is a switchgear made in the form of a pipe 7, tangentially oriented ovannogo to the inner surface of the vessel 1 and provides formation on the surface of rotating about a vertical axis capacitance of a thin layer of liquid. The device is equipped with a condensate drain pipe 8 connecting the lower part of the tank 1 with the condensate collector 9 of the condenser 2. A device is installed on the pipe 8 to maintain a predetermined (minimum) level of condensate in the tank 1, in this case a water trap 10.

Description

Полезная модель относится к средствам теплотехнических измерений и может быть использована для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменных аппаратов, в частности конденсаторов, по соответствующей температуре насыщения пара.The utility model relates to means of thermotechnical measurements and can be used to measure the pressure of the medium in the vapor space of heat exchangers, in particular condensers, according to the corresponding temperature of steam saturation.

Известно устройство для измерения давления отработавшего пара турбины по температуре насыщения пара. В этом случае измерение температуры производится термометром, установленным в горловине конденсатора и соединенным с источником питания и вторичным прибором. Значение искомого давления находится по измеренной температуре из таблиц теплофизических свойств водяного пара [1]. Однако, проведенные исследования позволили установить, что показания такого термометра сильно зависят от места его установки в теплообменном аппарате, в частности в конденсаторе, от количества воздуха, находящегося в конденсирующемся паре, наличия потоков пара различной температуры, температуры корпуса аппарата и других факторов.A device is known for measuring the pressure of an exhaust steam of a turbine by the temperature of steam saturation. In this case, the temperature is measured by a thermometer installed in the neck of the capacitor and connected to a power source and a secondary device. The value of the desired pressure is found from the measured temperature from the tables of thermophysical properties of water vapor [1]. However, the studies carried out allowed us to establish that the readings of such a thermometer strongly depend on the place of its installation in the heat exchanger, in particular in the condenser, on the amount of air in the condensing vapor, the presence of steam flows of different temperatures, the temperature of the apparatus and other factors.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает достаточной точности измерения температуры чистого насыщенного пара при давлении в конденсаторе, а, следовательно, и давления среды в паровом пространстве теплообменного аппарата.Thus, the known device does not provide sufficient accuracy for measuring the temperature of pure saturated steam at a pressure in the condenser, and, consequently, the pressure of the medium in the vapor space of the heat exchanger.

Известно, также, устройство для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменного аппарата по соответствующей температуре насыщенного пара, содержащее датчик температуры, установленный в теплообменном аппарате. Датчик температуры снабжен специальным кожухом, внутренняя полость которого сообщена с паровым пространством теплообменного аппарата, причем верхняя часть кожуха выполнена в виде защитного экрана, а нижняя часть - в виде емкости для сбора конденсата. Кроме того, в кожухе установлены распределительные устройства, соединенные с трубопроводом подачи жидкости, перегретой относительно температуры насыщения, соответствующей давлению среды в паровом пространстве теплообменного аппарата, и выполнены устройства для слива этой жидкости. На трубопроводе подачи перегретой жидкости установлено дроссельное устройство, а нерабочая часть датчика снабжена теплоизолирующими элементами, исключающими прямой контакт его с корпусом теплообменного аппарата [2].It is also known a device for measuring the pressure of a medium in a steam space of a heat exchanger by the corresponding temperature of saturated steam, comprising a temperature sensor installed in the heat exchanger. The temperature sensor is equipped with a special casing, the inner cavity of which is in communication with the steam space of the heat exchanger, the upper part of the casing being made in the form of a protective screen, and the lower part being in the form of a condensate collecting tank. In addition, in the casing, switchgears are installed connected to the liquid supply pipe superheated with respect to the saturation temperature corresponding to the pressure of the medium in the vapor space of the heat exchanger, and devices for draining this liquid are made. A throttle device is installed on the overheated liquid supply pipeline, and the non-working part of the sensor is equipped with heat-insulating elements, which exclude direct contact with the housing of the heat exchanger [2].

Известная конструкция, обеспечивая измерение температуры насыщенного пара, соответствующей давлению в теплообменном аппарате, имеет ряд недостатков.The known design, providing a measurement of the temperature of saturated steam corresponding to the pressure in the heat exchanger, has several disadvantages.

Размещение датчика температуры в совокупности с кожухом и устройствами отвода и подвода воды непосредственно в паровом пространстве теплообменного аппарата затрудняют эксплуатацию и обслуживание датчика.The placement of the temperature sensor in conjunction with the casing and the devices for the removal and supply of water directly in the steam space of the heat exchanger complicate the operation and maintenance of the sensor.

Использование в устройстве значительно перегретой воды приводит к погрешностям в показаниях датчика температуры и к появлению гидроударов в подводящих трубопроводах и распределительных устройствах, что, в свою очередь, снижает надежность конструкции и работоспособность устройства в целом. Уменьшение перегрева воды, с другой стороны, ведет к необходимости увеличения ее расхода, что может привести к выносу этой воды в паровое пространство теплообменного аппарата и ухудшению его эксплуатационных характеристик (в частности к заливанию трубной системы водой и снижению, вследствие этого, коэффициента теплопередачи). В случае использования подобных устройств измерения давления в конденсаторах теплофикационных турбин возможен вынос эррозионноопасной влаги от устройства измерения к рабочим лопаткам последних ступеней турбины.The use of significantly superheated water in the device leads to errors in the readings of the temperature sensor and to the appearance of water shocks in the supply pipelines and distribution devices, which, in turn, reduces the reliability of the design and the operability of the device as a whole. Reducing the overheating of water, on the other hand, leads to the need to increase its flow rate, which can lead to the removal of this water into the steam space of the heat exchanger and the deterioration of its operational characteristics (in particular, to flooding the pipe system with water and, as a result, the heat transfer coefficient). In the case of using such devices for measuring pressure in the condensers of cogeneration turbines, erosion-hazardous moisture can be removed from the measuring device to the working blades of the last stages of the turbine.

Таким образом, известное устройство не совсем удобно в эксплуатации и обслуживании, не достаточно надежно и точно, а, кроме того, может отрицательно влиять на эксплуатационные характеристики теплообменного аппарата, в котором оно расположено.Thus, the known device is not very convenient in operation and maintenance, is not reliable and accurate enough, and, in addition, can adversely affect the operational characteristics of the heat exchanger in which it is located.

Заявляемая полезная модель решает задачу повышения точности измерения, удобства эксплуатации и обслуживания устройства для измерения давления в паровом пространстве теплообменного аппарата по соответствующей температуре насыщения пара, а также исключает отрицательное влияние его на эксплуатационные характеристики теплообменного аппарата.The inventive utility model solves the problem of improving the measurement accuracy, ease of operation and maintenance of the device for measuring pressure in the vapor space of the heat exchanger by the appropriate temperature of steam saturation, and also eliminates its negative impact on the operational characteristics of the heat exchanger.

Указанная задача решается путем создания конструкции для измерения температуры чистого насыщенного пара при давлении в теплообменном аппарате, позволяющей получить искомое давление среды вне парового пространства этого аппарата.This problem is solved by creating a design for measuring the temperature of pure saturated steam at a pressure in the heat exchanger, which allows to obtain the desired medium pressure outside the vapor space of this device.

С этой целью в устройстве для измерения давления среды в паровом пространстве теплообменного аппарата по соответствующей температуре насыщения пара, содержащем датчик температуры, снабженный специальным кожухом, внутренняя полость которого сообщена с паровым пространством теплообменного аппарата, распределительные устройства, установленные в кожухе и соединенные с трубопроводом подачи жидкости, перегретой относительно температуры насыщения, соответствующей давлению среды в паровом пространстве теплообменного аппарата, устройства отвода конденсата, кожух выполнен в виде специальной емкости, установленной вне теплообменного аппарата и сообщающейся с его паровым пространством посредством соответствующей системы трубопроводов, обеспечивающей идентичность давлений в паровых пространствах теплообменного аппарата и специальной емкости. При этом устройство отвода конденсата установлено с возможностью отвода этого конденсата из специальной емкости, минуя паровое пространство теплообменного аппарата и снабжено необходимыми устройствами поддержания в упомянутой емкости требуемого уровня конденсата.To this end, in a device for measuring the pressure of a medium in a steam space of a heat exchanger according to an appropriate steam saturation temperature, comprising a temperature sensor equipped with a special casing, the internal cavity of which is in communication with the steam space of the heat exchanger, distribution devices installed in the casing and connected to the liquid supply pipe overheated relative to the saturation temperature corresponding to the pressure of the medium in the vapor space of the heat exchanger, a condensate, a casing configured in the form of special containers is installed heat exchanger and communicating with its vapor space through an appropriate piping system providing the identity of pressures in the vapor space of the heat exchanger and a special vessel. In this case, the condensate drainage device is installed with the possibility of removing this condensate from a special tank, bypassing the steam space of the heat exchanger and is equipped with the necessary devices to maintain the required level of condensate in the said tank.

Распределительные устройства выполнены в виде конструкции, обеспечивающей тангенциальный ввод жидкости относительно внутренней поверхности специальной емкости.Switchgears are made in the form of a design that provides tangential fluid entry relative to the inner surface of a special container.

Размещение датчиков температуры в специальной емкости, установленной вне теплообменного аппарата и имеющей идентичное с ним давление парового пространства, обеспечивает простоту эксплуатации и удобство обслуживания устройства. В частности, достигается свободный доступ ко всем внешним частям прибора, появляется возможность установки нескольких датчиков температуры, а также, при необходимости, датчиков различных типов. Кроме того, обеспечивается простота тарировки и замены датчиков. При этом использование специальной емкости позволяет исключить необходимость подвода значительно перегретой воды за счет возможности подвода большего количества менее перегретой воды, что, в свою очередь, исключает погрешности в показаниях датчика температуры за счет более равновесных процессов теплообмена в этой емкости, а также исключает появление гидроударов в подводящих трубопроводах и распределительных устройствах. Таким образом, в предлагаемом решении исключаются факторы, снижающие надежность и работоспособность заявляемого устройства и теплообменного аппарата в целом.The placement of temperature sensors in a special tank installed outside the heat exchanger and having the same vapor pressure as the one that provides ease of use and ease of maintenance of the device. In particular, free access to all external parts of the device is achieved, it becomes possible to install several temperature sensors, as well as, if necessary, sensors of various types. In addition, ease of calibration and sensor replacement is provided. Moreover, the use of a special tank eliminates the need for supplying significantly superheated water due to the possibility of supplying a larger amount of less superheated water, which, in turn, eliminates errors in the readings of the temperature sensor due to more equilibrium heat exchange processes in this tank, and also eliminates the occurrence of water hammer in supply pipelines and distribution devices. Thus, the proposed solution excludes factors that reduce the reliability and performance of the claimed device and the heat exchanger as a whole.

Отвод конденсата из специальной емкости, минуя паровое пространство теплообменного аппарата, исключает заливание трубной системы последнего.The removal of condensate from a special tank, bypassing the steam space of the heat exchanger, eliminates the flooding of the pipe system of the latter.

Конструктивное решение распределительных устройств, осуществляющих тангенциальный ввод жидкости относительно внутренней поверхности специальной емкости устройства, обеспечивает формирование тонкого кипящего цилиндрического слоя (без выноса из него капельной влаги) и более равномерный подвод насыщенного пара во внутреннюю полость емкости, где расположены датчики температуры.The constructive solution of switchgears performing tangential fluid injection relative to the inner surface of the device’s special container ensures the formation of a thin boiling cylindrical layer (without dropping moisture from it) and a more uniform supply of saturated steam into the container’s internal cavity, where the temperature sensors are located.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает повышение точности измерения, удобство эксплуатации и обслуживания устройства для измерения давления в паровом пространстве теплообменного аппарата по соответствующей температуре насыщения пара, а также исключает отрицательное влияние конструкции заявляемого устройства на эксплуатационные характеристики теплообменного аппарата.Thus, the proposed design provides improved measurement accuracy, ease of operation and maintenance of the device for measuring pressure in the steam space of the heat exchanger by the corresponding temperature of steam saturation, and also eliminates the negative impact of the design of the claimed device on the operational characteristics of the heat exchanger.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General view of the inventive device; figure 2 is a section along aa of figure 1.

В рассматриваемом примере заявляемое устройство выполнено в виде специальной емкости 1, установленной снаружи конденсатора 2 и соединенной с его паровым пространством посредством трубопровода 3. Датчик температуры 4 установлен в верхней части емкости 1. Трубопровод 5 с вентилем 6 подачи жидкости (конденсата), перегретой относительно температуры насыщения, соответствующей давлению среды в паровом пространстве конденсатора 2, подсоединен к средней части емкости 1. На входе трубопровода 5 в емкость 1 установлено распределительное устройство, выполненное в виде патрубка 7, тангенциально ориентированного к внутренней поверхности In this example, the inventive device is made in the form of a special tank 1 installed outside the condenser 2 and connected to its steam space by means of a pipe 3. A temperature sensor 4 is installed in the upper part of the tank 1. Pipeline 5 with a valve 6 for supplying liquid (condensate) overheated relative to the temperature the saturation corresponding to the pressure of the medium in the vapor space of the condenser 2 is connected to the middle part of the tank 1. At the inlet of the pipe 5 in the tank 1 is installed a switchgear made in the form of a pipe 7 tangentially oriented to the inner surface

емкости 1 и обеспечивающего образование на этой поверхности вращающегося относительно вертикальной оси емкости тонкого слоя жидкости, что существенной улучшает процесс тепло и массообмена в емкости 1 без образования капельной влаги, выносимой в паровое пространство конденсатора 2.capacity 1 and providing the formation on this surface of a thin layer of liquid rotating relative to the vertical axis of the container, which significantly improves the process of heat and mass transfer in the tank 1 without the formation of droplet moisture carried into the vapor space of the condenser 2.

При этом температура перегретой воды, подаваемой в емкость 1, ее расход, а также проходное сечение трубопровода 3 выбраны так, чтобы, потери давления в трубопроводе были пренебрежимо малы по сравнению с измеряемой величиной давления, а какое-либо проникновение среды из парового пространства конденсатора 2 в емкость 1 было исключено. В результате вскипания жидкости в емкости 1 создается среда чистого насыщенного пара с давлением, идентичным давлению в пространстве теплообменного аппарата.In this case, the temperature of the superheated water supplied to the tank 1, its flow rate, as well as the bore of the pipeline 3 are chosen so that the pressure loss in the pipeline is negligible compared to the measured pressure, and any penetration of the medium from the vapor space of the condenser 2 into tank 1 was excluded. As a result of boiling of the liquid in the tank 1, an environment of pure saturated steam is created with a pressure identical to the pressure in the space of the heat exchanger.

Устройство снабжено трубопроводом 8 отвода конденсата, соединяющим нижнюю часть емкости 1 с конденсатосборником 9 конденсатора 2. На трубопроводе 8 установлено устройство для поддержания заданного (минимального) уровня конденсата в емкости 1, в данном случае гидрозатвора 10. При необходимости в качестве устройств для поддержания заданного (минимального) уровня конденсата в емкости 1 могут использоваться регуляторы уровня, конденсатоотводчики и т.п.(на чертеже не показаны).The device is equipped with a condensate drain pipe 8 connecting the lower part of the tank 1 with the condensate collector 9 of the condenser 2. A device is installed on the pipe 8 to maintain a predetermined (minimum) level of condensate in the tank 1, in this case a water trap 10. If necessary, as devices to maintain a predetermined ( minimum) level of condensate in the tank 1 can be used level controllers, steam traps, etc. (not shown in the drawing).

Датчик 4 температуры соединен с блоком питания (не показан) и регистрирующим прибором (не показан).The temperature sensor 4 is connected to a power supply (not shown) and a recording device (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включается блок питания и подается электрическое напряжение на датчик 4 температуры. Одновременно открывается вентиль 6 и по трубопроводу 5 через патрубок 7 в емкость 1 подается жидкость, перегретая относительно температуры насыщения пара при давлении в конденсаторе 2. На входе в емкость 1 жидкость вскипает, и образовавшийся пар заполняет емкость 1. При этом в емкости 1 создается давление чистого насыщенного пара, имеющего давление, идентичное давлению в паровом пространстве конденсатора 2. Температура этого пара фиксируется датчиком 4, рабочая часть которого расположена в паровом пространстве емкости 2. Охлажденный до температуры насыщения конденсат отводится из емкости 2 по трубопроводу 8 через гидрозатвор 10 в коденсатосборник 9 конденсатора 2, минуя его паровое пространство. Наличие на трубопроводе 8 гидрозатвора 10 обеспечивает минимально необходимый уровень конденсата и исключает вскипание конденсата в трубопроводе 8 на участке от емкости 1 до гидрозатвора 10.The power supply is turned on and an electrical voltage is supplied to the temperature sensor 4. At the same time, valve 6 opens and through the pipe 5 through the pipe 7, a liquid is supplied to the container 1, which is superheated relative to the vapor saturation temperature at the pressure in the condenser 2. At the inlet to the container 1, the liquid boils, and the resulting vapor fills the container 1. At the same time, pressure is created in the container 1 pure saturated steam having a pressure identical to the pressure in the vapor space of the condenser 2. The temperature of this steam is recorded by the sensor 4, the working part of which is located in the vapor space of the vessel 2. Cooled to the pace Aturi saturation condensate is withdrawn from container 2 through line 8 via the water seal 10 in the condenser 9 kodensatosbornik 2, passing it the vapor space. The presence on the pipeline 8 of the hydraulic lock 10 provides the minimum required level of condensate and eliminates the boiling of condensate in the pipeline 8 in the area from the tank 1 to the hydraulic lock 10.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описанияSources of information taken into account when compiling the description

1. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. М., Энергия, 1979,с. 268-269.1. Murin G.A. Thermotechnical measurements. M., Energy, 1979, p. 268-269.

2. Свидетельство РФ на ПМ №13097, кл. G 01 К 13/00, G 01 L 1'1/00, бюл. №8, 2000 г. (прототип)2. The certificate of the Russian Federation on PM No. 13097, cl. G 01 K 13/00, G 01 L 1'1 / 00, bull. No. 8, 2000 (prototype)

Claims

1. A device for measuring the pressure of the medium in the vapor space of the heat exchanger according to the corresponding temperature of steam saturation, containing a temperature sensor equipped with a casing, the internal cavity of which is in communication with the steam space of the heat exchanger, a switchgear installed in the casing and connected to the liquid supply pipe, which is relatively hot saturation temperature corresponding to the pressure of the medium in the vapor space of the heat exchanger, condensate drainage device, exl characterized in that the casing is a tank installed outside the heat exchanger and communicating with its vapor space through a pipeline, the passage section of which ensures the identity of the pressures in the steam spaces of the heat exchanger and the tank, while the condensate drainage device is made in the form of a pipe connected to the bottom capacity and equipped with a condensate level regulator.

2. The device according to claim 1, characterized in that the switchgear is made in the form of a pipe tangentially oriented to the inner surface of the container.

3. The device according to claim 1, characterized in that the condensate drain pipe is installed with the possibility of draining this condensate into the condensate collector of the heat exchanger bypassing its steam space, and the condensate level controller is made in the form of a water seal.