Переключатель каналов анализатора

 

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ КАНАЛОВ АНА|ЯИЗАТОРА влажности пара, представляющий собой вращающийся кран с проб- :кой, выполненной в виде подпружиненного цилиндрического поршня, соединенного коническим участком со штоком, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы пе« рекдпочателя, боковая поверхность поршня снабжена уплотнением, между дном цилиндра и поршнем выполнена кольце . .вая камера, соединенная с устройстве |подключения к камере средства созда5ния давления, р.авного и пониженного по сравнению с давлением над поршнем.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Д) G 01 М 25 60

Г (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬС ГВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3387435/18-25 (22)08.02.82 (46)15. 12.83. Ьюл. М 46 (72)В.A. Хаимов, П.В. Храбров и Г.С. Шварцман (53)533.275(088.8) (56)1. Ваня Я. Анализаторы газов и жидкостей. И., "Энергия", 1970, с. 481-484.

2. Котелевский Ю.М. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа, М., "Недра", 1976, с. 496 (прототип).,.SU„„1061 2 А (54) (57) ПЕРЕКЛНЧАТЕЛЬ КАНАЛОВ АНАЛИЭАТОРА влажности пара, представляющий собой вращающийся краи с пробкой, выполненной в виде подпружиненного цилиндрического поршня, соединенного коническим участком со штоком, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пе„» реключателя, боковая поверхность порш ня снабжена уплотнением, между дном цилиндра и поршнем выполнена кольце . ,вая камера, соединенная с устройствоМ подключения к камере средства созда ния давления, равного и пониженного по сравнению с давлением над поршнем.

1061025

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при разработке влажности пара, а также при измерениях влажности пара на тепловых и атомных электростанциях.

Для регистрации влажности в узлах 5 и элементах энергооборудования широко применяется метод дросселирования отобранной пробы влажности пара. При этом точность измерений, особенно в полях скоростей с деформированной 10 эпюрой влажности, решающим образом зависит от представительности отбираемой пробы, обусловленной конструктивным выполнением узла отбора пробы пара в паропроводе. Получение предста15 вительной пробы является сложной задачей, поскольку распределение влажности в ядре потока и в. пристенной области, существенно различается и зависит от режимных параметров течения, В практической деятельности обычно используются пробоотборники, обеспечивающие интегральный замер влажности. Перед отбором пробы предусматривается срыв влаги со стенок паропровода и интенсивное перемешивание всего проходящего по трубе потока в специальной камере, обеспечивающей сброс пристенного слоя в ядро потока.

При этом отбор пробы производится трубкой полного напора из центральной части смесительной камеры.

Недостатком этой конструкции является необходимость сужения проходного сечения паропровода, что во -многих реальных режимах обусловит значительные гидродинамические потери.

Известны пробоотборники интегральной влажности, отбирающие пробы в нескольких точках сечения паропро- 40 вода и объединяющие их в общей по-. лости зонда (пробоотборника ). Конструкции подобного типа в полях с «еравномерной эпюрой влажности предопределяют низкую точность измерений, особенно при малых степенях влажности, по счедующей причине: объединение отборов из участков с разными скоростями парового потока в общую полость зонда не позволяет обеспечить равенство скоростей отбора пробы и потока в паропроводе, т.е. выполнить условие изокинетичности во всех отборных отверстиях. Кроме того, кон. структчвное выполнение входа потока в зонд с большой лобовой площадью зонда допускает осаждение части взвешенной влаги на этой площади и последующее затекание ее в отверстия, что зависит от процента влажности в пробе.

Б некоторых случаях повышение точности измерений может быть обеспечено дроссельным устройством с пробоотборником секторного типа. Однако и в этой конструкции не выполняется усло- Я вие изокинетичности по высоте пробоотборника. Кроме того, устройство секторного типа отбирает до 15Ъ рабочего тела, что в трубопроводах большого диаметра может оказаться недопустимымм.

Известна конструкция устройства, в которой отбор пробы осуществляется в нескольких точках, связанных с анализатором (вторичным преобразователем ) автономными каналами, а перед анализатором установлен переключатель каналов (1 ).

Эта конструкция непригодна для измерения влажности пара, например перед турбиной по следующим причинам: конструктивное выполнение переключателя каналов не обеспечивает необходимой для работы под давлением плотности (давление в паропроводах атомных электростанций в местах замеров влажности составляет 70 кг/см )

Протечки, неизбежные в данных конструкциях резко снизили бы точность замеров, а в случае малых значений влажности (т,е. в условиях, для которых и предназначено устройство) сделали бы измерение бессмысленным из-за низкой точности. На входе в отборные каналы не выполняется услОвие изокинетичности, что определяет низкую точность замеров.

Конструктивное выполнение устройства предопределяет значительные тепловые потери, что сильно снижает точность измерений.

Широко известны конструкции шаровых кранов с плавающей пробкой или плавающими кольцами, однако для анализаторов влажности они весьма сложны и ненадежны при работе на больших давлениях и температурах.

В наибольшей степени требованиям кож утации пробоотборника с термодинамическим преобразователем в многоканальных анализаторах пара при измерениях в трактах с высоким давлением влажности пара отвечают переключатели типа конического многоходового крана с подъемом пробки (кран-задвижка ), который при умеренных усилиях прижатия конической пробки к корпусу обеспечивает высокую плотность переключаемых каналов. Многоходовой конический кран с подъемом пробки имеет важное преимуцество:малый крутящий момент при повороте пробки, поскольку пробка поворачивается при отсутствии контакта ее с корпусом, что исключает опасность задирания уплотняющих поверхностей, Наиболее близким к изобретению является переключатель каналов анализатора вл.а>кности пара„ представляющий собой вращающийся кран с проб RoA выполненной в виде подпружиненного цилиндрического поршня, соединен

1061025 ного коническим участком со штоком С2 3.

Однако н этой конструкции усилие прижатия подпружиненной .конической пробки к корпусу обеспечивается только за счет вращения маховика винтовой пары, поскольку давление рабочей среды с внешней широкой стороны конической пробки, выполненной в виде поршня, и с внутренней — проточной— одинаково. Кроме того, использование винтовой пары в качестве механизма прижатия снижает нацежность конструкции и ухудшает быстродействие переключения.

Указанные недостатки приобретают 35 решающее значение при измерениях в условиях атомной электростанции (АЭС) где требуется высокая точность измерений (вниду малых уронней влажности), оперативность -замеран и надежность 20 конструкции, поскольку jjcTpoAcTBD .должно работать в условиях активного пара.

Целью изобретения является повышение надежности работы переключателя,р5 повышение точности и оперативности измерений степени влажности пара при использовании многоканальных анализаторон влажности.

Поставленная цель достигается тем, что в переключателе каналов анали» затора влажности пара, представляющем собой вращающийся кран с пробкой, выполненной в ниде подпружиненного цилиндрического поршня, соединеннога коническим участкам со штоком, боковая поверхность поршня снабжена уплотнением, между дном цилиндра и поршнем выполнена кольцевая камера, соедйненная с устройством подключения к .камере источника давления, равного и пониженного по сравнению с давлением над поршнем.

Эта конструкция позволяет, исполь-.. зуя отборы статического давления, обеспечить на входе н кажцый канал анализатора выполнение условия изокинетичности.

Размещение уплотнения на боковой поверхности поршня клапана и соединение камеры за уплотнением с источни ком низкого и высокого данления позволяет обеспечить значительное усилие, прижимающее клапан к поверхности уплотнения и исключающее возможность протечек пара и легкость поворота клапана при переключении каналов.

На Оиг. 1 приведена конструктивная схема анализатора влажности пара, на фиг. 2 - конструкция переключателя каналов анализатора. 60

Установленный и паропроноде пробоатборник 1, представляющий собой мно готочечный зонд, соединен автономными каналами 2 с дроссельной.камерой

3. (преобразователем ). Отборники пробы устанонлены в паропроводе таким образом, что их оси находятся íà средних диаметрах колец равной площади.

Размещение отборников по диаметру трубы предусматривает измерение влажности и при нарушенной осевой симметрии течения (горизонтальный участок паропровода). Входные кромки отборников выполнены достаточно острыми (0,3 мм ) для исключения краевого эффекта, искажающего представительность пробы. Такая толщина кромки позволяет приблизить щели отбора статического давления к входной кромке до расстояния 1,5 калибра. При этом условие изокинетичности будет соблюдаться при давлении внутри зонда несколько меньшем, что во внешнем потоке (в паропроводе ). Соотношение этих величин подбирается при наладке измерительного ксмплек-, са. На входе в дроссельную камеру установлен запорный переключатель каналов 4 сигнализатора, приводимый в действие через шток дроссельной камеры приводам 5. Управление приводом осуществляется автоматически по набору заданных программ. Переключатель каналов 4 анализатора влажности пара представляет собой вращающийся кран, в корпусе 6 которого размещена пробка н виде клапана, состоящего из штока 7, соединенного с коническим участком 8 подпружиненного цилиндрического поршня 9, на боковой поверхности которого находится уплотнение 10, например лабиринтное. Между дном цилиндра 11 корпуса 6 и поршнем ныполнена разгрузочная кольцевая камера 12, соединенная с устройством

° (н данном случае системой вентилей

13 и 14 )подключения к камере средства создания давления, равного и пониженного по сравнению с давлением над поршнем. Камера 12 соединена через вентиль 13 с источником пониженного давления, а через вентиль

14 — с паропроводом (источник равного давления ). В нижней части клапана установлена многоэлементная коль цевая пружина 15, центрирующая клапан и прижимаюшая его к дну цилиндра (к седлу ) при отсутствии на клапане перепада давления. В верхней части корпуса 6 подвешены автономные импульсные линии 16 от многоточечного зонда 1, установленного в паропроводе. Каждая линия заканчиьается радиальным каналом у конического участка 8 клапана. В теле клапана выполнены аксиальный канал

17 и соединенный с ним радиальный канал 18, заканчивающийся у конического участка 8 клапана.

Анализатор измерения влажности работает следующим образом.

1061025

Пар из пробоотборника 1 по автономным каналам 2 поступает на вход переключателя каналов 4. В зависимости от положения клапана переключателя каналов пар из одного канала через систему отверстий в переключателе попадает в дроссельную камеру 3, где после нескольких последовательно расположенных ступеней дросселирования в измерительной камере производят замеры температуры и давле- 10 ния. Эти замеры и замер начального давления в паропроводе перед входом в пароотборник являются исходным для автоматического построения процесса н i-s диаграмме и выдачи значения степени влажности пара.

Запорный переключатель каналов работает следующим образом. Поскольку переключатель анализатора размещен непосредственно в стенке паропро-20 воца (фиг. 1) то верхняя поверхность поршня 9 постоянно находится под давлением пара н паропроноде. При закрытии вентиля 13 в камере 12 за счет протечек пара через уплотнение

10 устанавливается давление, равное давлению в паропроводе, и таким образом с клапана снимается усилие прижатия. Если в качестве уплотнения 10 применяется конструкция с ныкосой герметичностью (например, с многоступенчатое манжетное, кольцевое и т.д.), то для разгрузки клапана необходимо закрытие вентиля 13 и открытие вентиля 1, что также приведет к выравниванию давления с обеих сторон поршня.

После этого включается привод продольного перемещения штока дроссельной камеры. Шток сжимает кольцевую пружину

15 и приподнимает клапан из седла на

0,5 мм. Тем самым устраняется боль шое сопротивление повороту клапана при последующих операциях, связанное с трением на конической поверхности.По заданной системой управления команде привод поворота штока вращает 45 клапан до совпадения его радиального канала 18 с радиальным каналом:îoòветстнующей и импульсной линии 16 точки измерения. Далее шток 7,перемещаясь н осевом направлении,освобожда- 50 ет кольцевую пружину 15„которая опускает клапан н седло. Закрь1вается нентиль 14, открывается вентиль 13 и на клапане возникает усилие, гарантирующее плотность его посадки. Система готона для выполнения измерений. Операция запирания выполняется в такой же последовательности, с той же разницей, что клапан ориентируется своим радиальным каналом 18 в промежуто между радиальными каналами импульсных линий 16. Запирание необходимо в аварийных ситуациях и при монтажных работах н дроссельной камере

1преобразонателя )для исключения дополнительной арматуры. При шести положениях клапана (пять точек измерений и одно положение - эапирание ), равномерно распределенных по окружности, время поворота клапана в соседнее положение составляет 5 с. Описанным способом система выдает пять значений локальной влажности (по числу точек отбора ). Интегральная влажность может быть оценена приближенно как средне= арифметическая величина этих значений, либо более точно - по пяти локальным расходам пара с построением зпюры скорости.

Целесообразность разработки конструкции рассматриваемого устройства определяется следующими соображениями °

Для первой машины определенной серии турбин, когда для всех ниток паропровода и режимов работы турбоагрегате функциональная связь интегральной и локальной влажности на входе в турбину не известна, необходимо определение интегральной влажности. Для последующих машин, используя установленную связь интегральной влажности с локальной в любой точке измерения, достаточно производить измерения влажности в одной точке и выполнять автоматический пересчет интегральной влаж. ности. Определение интегральной влажности в паропроводе может быть выполнено траверсированием эпюры влажности. Параметры свежего пара в измерении на рабочих режимах турбоагрегата АЭС делают исключительно сложным транерсирование одноточечным зондом.

Установка многоточечного зонда в виде, например, гребенки предполагает либо наличие такого же количества дроссельных камер сколько точек измерений, либо одной камеры с преднключенным переключателем каналов.

Первый вариант неприменим, так как для трех-четырех ниток паропровода, обычно питающих, турбины АЭС, при измерениях в.четырех точках по сечению паропровода, потребуется 12-16 одновременно работающих измерительных ком. плексон.

Второй вариант (одно измерительное устройство и переключатель ), если использовать серийную арматуру, приводит к резкому увеличению габаритов и связанным с. ним потерям тепла, снижающим точность измерений, увеличению времени измерений, вызванному необходимостью прогрена участка входной линии и арматурй после каждого переключенияя .

Исполь зон ание иэ вест ных конструкций с переключателями каналов для измерения влажности пара невозможно по приведенным выше причинам.

Недостатки, присущие указанным ,вариантам определяют необходимость разработки конструкции данного устрой10б1025 ства, позволяюцего проводить многоточечные измерения одной дроссельной камерой.

Предлагаемая конструкция позволяет оперативно и с высокой точностью регистрировать степень влажности пара, на входе в турбины на всех режимах работы турбоагрегатов, включая переменные, и обеспечивает высокую надежность измерительного устройства.

Конструкция переключателя анализатора влажности пара, включаемая на входе многоступенчатого преобразователя, полностью исключает разгермети" эацию паропровода высокого давления при всех эксплуатационных режимах блоков АЭС, что обеспечивает необходимую надежность для одноконтурных схем.

1061025

Составитель В. Екаев

Редактор Л. Авраменко Техред B.далекорей Корректор В. Бутяга аъ».ль

Эаказ 10030/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,.Раушская наб., д. 4/5

»»»

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,,4