Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков

 

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности парожидкостных потоков на установках, генерирующих и использующих пар. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков содержит равные по емкости датчики диэлектрической проницаемости и давления потока, оснащенные электровводом, соединенным с внутренними электродами датчиков и через измерители емкости со схемой сравнения, причем оба датчика выполнены в общем цилиндрическом корпусе, являющимся внешним электродом, второй емкостный датчик имеет в корпусе каналы для измеряемого потока, соединенные с рабочим объемом первого датчика, канал соединения рабочего объема второго датчика с потоком размещен в нижней части датчика, вывод потока из каналов корпуса второго датчика и ввод потока в первый датчик размещены в непосредственной близости от электровводов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1589184

А1 (g1)g G 0I М 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4378833/31-25 (22) 16.02.88 (46 ) 30.08. 90, Бюл. У 32 (71 ) Белорусский политехнический институт (72 ) Ю. В. Мулев (53) 551.508.7 (088.8) (56) Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов. /Под ред, Е. С ° Кричевско— го. M. Энергия, 1980, с, 240, Дейч М,Е,, Головин Б.А. Исследо— ванне полей влажности в ступени с длинными лопатками с помощью электри- ческого метода измерения локальной влажности пара, Труды ЦКТИ, вып. 65, Л,, 1966, с. 33-37. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ПАРОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влажности парожидкостных потоков на установках, генеИзобретение относится к измерительной технике и может быть применено в схемах автоматического контроля и регулирования влажности парожидкостных потоков на установках, генерирующих и использующих пар, например прямоточных котлоагрегатах.

Цель изобретения — повышение точности измерения влажности парожидкостных пото ков, На чертеже представлена схема устройства для измерения влажности парожидкостных потоков. рирующих и использующих пар. Цель изобретения — повышение точности измерения, Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков содержит равные по емкости датчики ди электрической проницаемости и давления потока, оснащенные электровводом, соединенным с. внутренними электродами датчиков и через измерители емкости со схемой сравнения, причем ооа датчика выполнены в общем цилиндрическом корпусе, являющемся внешним электродом, второй емкостный датчик имеет в корпусе I;Gíàëû для измеряемого потока, соединенные с р абочим объемом первого датчика, канал соединения рабочего объема второго датчика .с потоком размещен в нижней части датчика, вывод потока из каналов кор— пуса второ о датчика и ввод потока в первый датчик р аз мешены в непосредств енной близ ости от эл ектровв одов, ! з. п,ф-лы, ил, Устройство содержит .электрический ф датчик 1 парожидкостной смеси, предназначенный для получения сигнала в виде электрической емкости по степени влажности и давлению потока. Датчик 1 парожидкостной смеси состоит из корпуса 2, в котором коаксиально установлен внешний электрод 3, а соосно с ним через торец корпуса посредством электроввода 4 введен центральный электрод 5, подводящего патрубка 6, выхода 7 электрического датчи(ка.

1589184

В качестве электроввода может быть применена керамика с впеченным в нее ,проводником. К выходу 7 датчика под— кпючен входом первый коаксиапьный кабель 8, Послецний используется для связи выхода 7 электрического датчика с основным высокочастотным измерителем 9 емкости. В качестве первого коаксиального кабеля 8. может применяться, например, коаксиапьный кабель типа PK-75.

Основной высокочастотный измеритель

9 емкости предназначен для получения электрического сигнала по величине электрической емкости датчика 1 парожидкостной смеси. В качестве измерителя может быть использован, например, измеритель типа Е 7-12. К входу из мерителя 9 подключен выход первого ко-20 аксиального кабеля 8, а выход его соецинен с первым входом элемента 10 ср ав н ения .

Электрический датчик 11 давления 25 потока служит для получения сигнала в виде электрической емкости только в зависимости от давления потока при постоянной неизменяющейся степени влажности среды, находящейся в датч:и- 30 ке, близкой к нулю. Датчик представляет собой новую конструкцию, Он со— стоит из корпуса 12, являющегося продолжением корпуса 2 электрического датчика 1, В корпусе 12 коаксиально установлен внешний электрод 13, являющийся продолжением электрода 3 датчика 1, через нижний торец корпуса 12 с помощью электроввода 14 введен центральный электрод 15; Внешний электрод 13 в верхнем торце герметично з акрыт корпусом 16. Для сообщения межэлектродного пространства датчика 1 с зазором, установленным внешним электродом 13 и корпусом 12, в нижнем участке внешнего электрода 3 изготовлены окна 17. Электрический датчик 11 давления потока также снабжен выходом

;18 pàò÷èêà и выходным патрубком !9, против которого в нижнем сечении внеш— него электрода 13 расположено отвер— стие 20.

B устройстве необходимо соблюдение равновеликости полезных емкостей злек— трического датчика 1 парожидкостного потока и электрического датчика 11

55 давления потока, которое может достигаться при аналогии геометрических размеров датчиков 1 и 11.

Электровводы 4 и 14 аналогичны по конструкции, а собственные емкости обоих одинаковы в широком диапазоне измерения температуры и давления.

К выходу 18 поцключен входом ВТо рой коаксиальный кабель 21, предназначенный для соединения выхода 18 с компенсационным высокочастотным измерителем 22 емкости. В качестве второго коаксиального кабеля 21 необходимо применение кабеля, собственная емкость которого, а также рабочие характеристики адекватны емкости и характеристикам первого коаксиального кабеля 8.

Компенсационный высокочастотный измеритель 22 емкости служит для по— лучения электрического сигнала по величине электрической емкости датчика

11. .К входу компенсационного и высокочастотного измерителя 22 емкости подключен выходом второй коаксиальный кабель 21, а выход измерителя 22 соединен с вторым входом элемента 10 ср ав не ния, Элемент IO сравнения используется для получения в аналоговой форме раз— ности между сигналами основного и компенсационного высокочастотных измерителей 9 и 22, К двум входам элемента 10 подключены выходы основного и компенсационного измерителей 9 и

22, а выходы элемента 10 сравнения связаны с входами аналого-цифрового преобразователя 23, Последний предназначен для автоматического преобразования анапо гичного сигнала, поступающего на его вхоц с выхода элемента

10 сравнения, и выдачи сигналов на входные и кодовые шины блока 24 индикации, Вход аналого-цифрового преобразовател.я 23 соединен с выходом элемента IO сравнения, а к выходам его. подключен блок 24 индикации.

Блок 24 индикации служит для визуального отображения информации оператору в десятичном коде. В качестве блока 24 индикации может быть использован, например, серийно выпускаенлй блок ПИУ-2. Коцовые шины блока индикации подключены к кодовым вы-. ходам аналого-цифрового преобразователя 2 3.

В основу построения устройства дпя из мер ения вл ажно сти п арожидко стных потоков положен принцип компенсации в основном сигнале, зависящем от влажности и давления парожидкостного по5 )589! тока, составляющей по давлению потока.

При этом сигнал по влажности парожидкостного потока определяется выражением

E(y)=E(y, Р) — <(), Я (у) — сигнал по величине влажности п ар о жид к о ст но го поток а;

f(y,Р) — сигнал по величине влажнос.Фе ъ. !О ти и давления парожидкостного йотока;

Я(Р) - сигнал по величине давления парожицкостного потока, Устройство работает следующим об!

5 разом.

Исследуемый парожидкостный поток поступает через подвоцящий патрубок

6 в межэлектроцное пространство электрического датчика 1 парожицкостной 20 смеси, образованное центральным электродом 5 и внешним электродом 3. 3атем поток, ударяясь в корпус )б, напр авляется через окна 17 в з аз ор электрического датчика 11, который, 2S состоит. из внешнего электрода 13 и корпуса 12. Двигаясь по этому зазору, поток нагревает внешний электрод 13 и в рабочем пространстве электрического датчика 11 давления потока, состоящего из центр ал ьного электрода 15 и внешнего электрода 13, устанавливается среда, температура которой практически равна температуре исследуемой среды. При дальнейшем цвижении парожидкостный поток непосредственно ом знает зле ктроввоц 1 4, тем самым уравнивая температуру электроввода и парожидкостного потока. Отличительной особенностью в данной конструкции 40 является непосредственное омывание исследуемым потоком электроввоца 4 и практически без з апазцывания этим же потоком электроввода 14, что обеспечивает синхРонное изменение темпе- 45 ратурного состояния электровводов 4 и 14.

В нижнем сечении внешнего электрода 13 исследуемый парожидкостный поток омывает электроввод !4 и нижнюю часть внешнего электроца 13 и через выходной патрубок 19 удаляется из уст(ройства. Так как поток на выходе датчика 11 имеет только одно направление, а именно в патрубок 19, то и существование отверстия 20 но внешнем электроде 13, расположенного против патрубка 19, обеспечивает "отсасывающий" эф фект. Таким образом, нся сконденсиро84 6 ванная или находившаяся в межэлектродном пространстве датчика ll жидкость под дейстнием гидростатических и гравитационных сил сепарируется в нижнюю часть внешнего электрода 13 и удаляется через отверстие 20 н поток. По этой причине в этом пространстве су-. ществует только паровая фаза парожидкостного потока без нкраплений жидкости. В то же время, так как межэлектродное пространство датчика 11, образованное центральным электродом 15 и внешним электродом 13, сообщено с исследуемым потоком: посредством отверстия 20, то т ам находится среда с д авлением, практически равным давлению исследуемого потока, В результате в межэлектродном пространстве датчика 1 парожидкостной смеси находится исследуемый парожндкостный поток и емкость этого датчика зависит от нлажности и давления потока, а в межэлектроцном пространстве датчика )1 давления потока существует первая фаза без нкраплеж4й жидкости, т.е. с постоянной степенью влажности, но при давлении, равном цавлению исследуемого потока. При изменении давления исследуемого парожидкостного потока соответственно изменяются на одинаковые величины (при постоянной степени влажности потока) электрические емкости датчиков 1 и 11, а также изза изменения температуры синхронно из меняются электрические хар акт еристики электровводов 4 и 14.

Емкость эле ктри ческо го ц ат чик à 1 парожидкостной смеси измеряется через выход 7 с подсоединенным электровводом .14 и первый коаксиальный кабель

8 основным высокочастотным измерителем 9 емкости, Этой величине соответствует сигнал на выходе измерителя 9.

Емкость электрического датчика 11 давления потока измеряется через выход 18 с подсоединенным электроввоцом

l4 и второй коаксиальный кабель 21 компенсационным высокочастотным из мерителем 22 емкости. Этой величине соответствует сигнал на выходе измерителя 22, На вход элемента 10 сравнения поступают сигналы от основного и компенсационного измерителей 9 и 22 соответственно. На выходе элемента 10 сравнения выделяется сигнал, зависящий только от степени влажности исследуе!! 589184 юго потока, т ° е. влияние давления парожидкостного потока, изменение емкостей линий связи, вызываемые внешними условиями автоматически компенсируюте

5 ся. Затем электрический сигнал, свидетельствующий о величине влажности исследуемого потока, поступает через аналого-цифровой преобразователь 23 на блок 24 индикации, который отобра-,О жает данную информацию оператору в деСятичном коде. Обновление информации осуществляется автоматически с частотой работы аналого-цифрового преобразователя. 15

Формул а изобретения

1. Устройство для измерения влажности парожидкостных потоков, содерфадее цва измерителя емкости, устрой- 2р

Ство ср авнения, проточный датчик емкости с злектровводом, второй иден ичный электроввод, причем каждый электроввод соединен соответственно с измерителем емкости, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно содержит дополнительный замкнутый емкостный цатчик, имеющий канал соединения с потоком, причем второй электроввод установлен в дополнительном датчике, а емкости обоих датчиков одинаковы, 2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оба датчика выполнены в общем цилиндрическом корпусе являющемся внешним электродом, причем дополнительный емкостный датчик имеет в корпусе каналы для измеряемого потока, соединенные с рабочим объемом первого датчика, канал соединения рабочего объема второго датчика с потоком размещен в нижней части датчика, вывод потока из каналов корпуса дополнительного датчика и ввод потока в первый датчик размещены в непосредственной близости от электровводом.

1589184

Составитель В,Немцев

Те хр ед М. Дидык

Корректор М.Кучерявая

Редактор M.Ïåòðîâà

Заказ 2537 Тираж 510 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СЧСР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101