Устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов потока влажного, насыщенного и перегретого пара

Авторы патента:

G01N25/60 - определение влажности пара

Владельцы патента RU 2564451:

Коваленко Александр Васильевич (RU)

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного, насыщенного и перегретого пара в паропроводах источников, в паровых магистралях и в паропроводах нагрузки. Заявленное устройство содержит паропровод, помещенный в паропровод измерительный зонд с трубкой для измерения динамического напора и с трубкой для измерения статического давления, трубку для измерения динамического разрежения, преобразователь статического давления, преобразователь динамического напора и преобразователь динамического разрежения. Причем устройство также содержит второй измерительный зонд со второй трубкой для измерения статического давления, в который установлена трубка для измерения динамического разрежения, третью трубку для измерения статического давления в паропроводе, датчик температуры, преобразователь температуры. По сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовый расходы потока влажного, насыщенного и перегретого пара. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технической физике, а именно к области устройств контроля технологических параметров пара, и может быть использовано для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного, насыщенного и перегретого пара в паропроводах источников, в паровых магистралях и в паропроводах нагрузки.

Уровень техники

Аналогом изобретения является устройство для определения расхода пара в паропроводе [Патент РФ №2243508 «Устройство для измерения расхода пара в паропроводе»; опубликовано 27.12.2004 г.], содержащее:

паропровод,

помещенный в паропровод зонд с трубкой динамического напора и с трубкой динамического разрежения,

трубку для измерения статического давления,

преобразователь статического давления,

преобразователь перепада давления,

контроллер, подключенный к выходам всех преобразователей.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «паропровод; помещенный в паропровод зонд, с трубкой динамического напора; трубку статического давления; преобразователь статического давления; преобразователь перепада давления; контроллер, подключенный к выходам преобразователей».

Недостатками аналога являются:

А. Недостаточная точность определения расхода влажного пара.

Б. Отсутствует возможность определения степени сухости, энтальпии и теплового расхода потока влажного пара.

Прототипом изобретения является устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара [Заявка на изобретение RU №2012130629 «Устройство для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара»; опубликована 27.01.2014 г.],

содержащее:

паропровод;

помещенный в паропровод зонд, с трубкой для измерения динамического напора, с трубкой для измерения статического давления и с трубкой для измерения динамического разрежения;

преобразователь статического давления;

преобразователь динамического напора (перепада давления между трубкой динамического напора и трубкой статического давления);

преобразователь динамического разрежения (перепада давления между трубкой статического давления и трубкой динамического разрежения);

контроллер, подключенный к выходам всех преобразователей.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «паропровод;

помещенный в паропровод зонд с трубкой для измерения динамического напора, и с трубкой для измерения статического давления;

трубку для измерения динамического разрежения;

преобразователь статического давления;

контроллер, подключенный к выходам всех преобразователей».

Недостатками прототипа являются:

А. Сложность реализации интегральной конструкции зонда с тремя преобразователями измеряемых давлений. Отказ же от интегральной конструкции определяет необходимость использования импульсных линий и запорно-отсекающей арматуры, что увеличит количество потенциальных мест утечек пара или его конденсата. При этом также потребуется конструкция для монтажа преобразователей, импульсных линий и запорно-отсекающей арматуры.

Б. Связанность, через общий отбор статического давления, измеряемых давлений на входах преобразователя динамического напора, преобразователя динамического разрежения и преобразователя статического давления.

В. Возмущающее воздействие на сигнал преобразователя динамического разрежения со стороны приемника динамического напора, расположенного непосредственно перед приемником динамического разрежения, что может приводить к искажению сигнала динамического разрежения и, как следствие, - к уменьшению точности определения параметров влажного пара.

Г. При возможной замене или настройке любого из трех преобразователей давления искажаются выходные сигналы других двух преобразователей давления. При этом устройство на время выполнения работ по замене или настройке любого преобразователя давления теряет работоспособность.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, является: устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов потока влажного, насыщенного и перегретого пара.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:

A. Обеспечена возможность реализации интегральной конструкции измерительных зондов с преобразователями измеряемых давлений.

Б. Обеспечивается отсутствие связанности измеряемых давлений на входах преобразователя динамического напора, преобразователя динамического разрежения и преобразователя статического давления.

B. Исключена возможность возмущающего воздействия на сигнал трубки для измерения динамического разрежения со стороны других измерителей устройства.

Г. При возможной замене или настройке любого из трех преобразователей работоспособность других двух преобразователей не нарушается.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство, содержащее паропровод, помещенный в паропровод измерительный зонд с трубкой для измерения динамического напора и с трубкой для измерения статического давления, трубку для измерения динамического разрежения, преобразователь статического давления, преобразователь динамического напора, преобразователь динамического разрежения, контроллер, подключенный к выходам всех преобразователей, причем устройство также содержит второй измерительный зонд со второй трубкой для измерения статического давления, в который установлена трубка для измерения динамического разрежения, третью трубку для измерения статического давления в паропроводе, датчик температуры, преобразователь температуры, при этом преобразователь температуры подключен к выходу датчика температуры, преобразователь статического давления подключен к третьей трубке для измерения статического давления, преобразователь динамического напора подключен к трубке для измерения динамического напора и к трубке для измерения статического давления измерительного зонда, преобразователь динамического разрежения подключен к трубке для измерения статического давления и к трубке для измерения динамического разрежения второго измерительного зонда, третья трубка для измерения статического давления в паропроводе установлена в измерительный зонд, содержащий трубку для измерения динамического напора, и трубку для измерения статического давления, датчик температуры установлен во второй измерительный зонд, содержащий вторую трубку для измерения статического давления и трубку для измерения динамического разрежения, по сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовые расходы потока влажного, насыщенного и перегретого пара.

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

Рис.1. Схема устройства для определения параметров влажного, насыщенного и перегретого пара.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На рис.1 показана схема осуществления предлагаемого устройства для определения параметров влажного, насыщенного и перегретого пара.

Это устройство содержит:

- паропровод 1 с установленными в нем измерительными зондами 2 и 3;

- трубку для измерения статического давления в паропроводе 2.4;

- датчик температуры 3.5;

- трубку для измерения динамического напора 2.1;

- трубку для измерения статического давления 2.2;

- трубку для измерения статического давления 3.1;

- трубку для измерения динамического разрежения 3.2;

- преобразователь динамического напора (перепада давления между трубкой динамического напора и трубкой статического давления) 6;

- преобразователь статического давления 7;

- преобразователь температуры 8;

- преобразователь динамического разрежения (перепада давления между трубкой статического давления и трубкой динамического разрежения) 9;

- контроллер 10, подключенный к выходам всех преобразователей.

В устройстве трубка для измерения динамического напора 2.1 и трубка для измерения статического давления 2.2 расположены в измерительном зонде 2, трубка для измерения статического давления 3.1 и трубка для измерения динамического разрежения 3.2 расположены в измерительном зонде 3.

Трубка 2.4 для измерения статического давления помещена в измерительный зонд 2. Датчик температуры 3.5 установлен в измерительный зонд 3.

По сигналам преобразователей статического давления 7 и температуры 8:

- определяют диапазон агрегатного состояния теплоносителя (недогретая до кипения вода; влажный пар; пар на «линии насыщения» или несущественно перегретый пар; перегретый пар);

- по полученному диапазону агрегатного состояния теплоносителя выбирают расчетную модель для вычисления параметров пара.

В описании представлен пример реализации расчетной модели для влажного пара.

По сигналу преобразователя статического давления 7 определяют параметр скольжения фаз (С), а также:

ρ″ - плотность паровой фазы;

ρ′ - плотность жидкой фазы;

i″ - энтальпию паровой фазы;

i′ - энтальпию жидкой фазы.

По сигналу преобразователя динамического напора 6 и сигналу преобразователя динамического разрежения 9 из системы уравнений (1), (2), (3) определяют истинное объемное паросодержание (α), а также значения скоростей движения паровой (ω″) и жидкой фаз (ω′) потока:

где ΔР - сигнал преобразователя динамического напора 6;

ΔР_р - сигнал преобразователя динамического разрежения 9;

k - коэффициент, учитывающий возмущение, вносимое измерителем динамического напора;

k_p- коэффициент, учитывающий возмущение, вносимое измерителем динамического разрежения;

С - параметр скольжения фаз (С=λ+1·P_cm),

λ, l - коэффициенты эмпирической зависимости константы скольжения фаз (параметра Бенкова) от статического давления в паропроводе.

Из уравнений (4), (5), (6), (7) определяют другие параметры потока:

Степень сухости (χ) потока влажного пара:

Массовый расход (G):

G=G″+G′=α·ρ″·xω″·F+(1-α)·ρ′·ω′·F (5)

Энтальпия (i):

i=χ·i″+(l-χ)·i′ (6)

Тепловой расход (Q):

Q=G·i (7)

Устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов потока влажного, насыщенного и перегретого пара, содержащее паропровод, помещенный в паропровод измерительный зонд с трубкой для измерения динамического напора и с трубкой для измерения статического давления, трубку для измерения динамического разрежения, преобразователь статического давления, преобразователь динамического напора, представляющего собой перепад давления между трубкой динамического напора и трубкой статического давления, преобразователь динамического разрежения, представляющего собой перепад давления между трубкой статического давления и трубкой динамического разрежения, контроллер, подключенный к выходам всех преобразователей, причем устройство также содержит второй измерительный зонд со второй трубкой для измерения статического давления, в который установлена трубка для измерения динамического разрежения, третью трубку для измерения статического давления в паропроводе, датчик температуры, преобразователь температуры, при этом преобразователь температуры подключен к выходу датчика температуры, преобразователь статического давления подключен к третьей трубке для измерения статического давления, преобразователь динамического напора подключен к трубке для измерения динамического напора и к трубке для измерения статического давления измерительного зонда, преобразователь динамического разрежения подключен к трубке для измерения статического давления и к трубке для измерения динамического разрежения второго измерительного зонда, третья трубка для измерения статического давления в паропроводе установлена в измерительный зонд, содержащий трубку для измерения динамического напора и трубку для измерения статического давления, датчик температуры установлен во второй измерительный зонд, содержащий вторую трубку для измерения статического давления и трубку для измерения динамического разрежения, по сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовый расходы потока влажного, насыщенного и перегретого пара.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для исследования измерителей потока насыщенного и влажного пара. Заявлен способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, включающий измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока перегретого пара, измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока воды, измерение статического давления и температуры в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды.

Устройство для определения степени сухости влажного пара // 2535232

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения степени сухости и других термодинамических параметров влажного пара, и может быть использовано для непрерывного определения степени сухости как на объектах производства, так и на объектах потребления насыщенного и влажного пара.

Устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расхода влажного пара // 2522144

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для определения параметров влажного пара. Заявлено устройство для определения степени сухости, энтальпии, теплового и массового расхода влажного пара, содержащее паропровод с измерителем статического давления и двумя измерителями расходных параметров потока, один из которых избирателен к параметрам паровой фазы, например направленная по потоку трубка Пито, а другой избирателен к параметрам паровой и жидкой фаз потока, например направленная навстречу потоку трубка Пито, контроллер для обработки и хранения сигналов измерителей с подключенными выходами измерителей, турбулизатор потока, а также участок постоянного сечения потока, расположенный за турбулизатором, содержащий приемники всех измерителей.

Устройство для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов потока влажного пара // 2521237

Изобретение относится к технической физике, а именно к области устройств контроля технологических параметров, и может быть использовано для контроля (определения) степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара в паропроводах АЭС, ТЭС и в паровых магистралях.

Устройство для исследования средств контроля потока влажного пара // 2502990

Изобретение относится к технической физике, а именно к области устройств создающих поток тепловой энергии и теплоносителя с контролируемыми параметрами степени сухости, теплового и массового расходов, и может быть использовано для исследования средств контроля потока влажного пара.

Способ контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке // 2488103

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.

Устройство для определения степени сухости потока влажного пара // 2475730

Изобретение относится к устройству для определения степени сухости потока влажного пара. .

Система регулирования энтальпии теплоносителя в паропроводе прямоточного парогенератора влажного пара // 2464550

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области регулирования термодинамических параметров, и может быть использовано для регулирования энтальпии теплоносителя в паропроводе прямоточного парогенератора влажного пара.

Устройство для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара // 2459198

Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля технологических параметров, и может быть использовано для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара.

Устройство для контроля тепловой мощности, массового расхода, энтальпии и степени сухости потока влажного пара // 2444726

Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля параметров влажного пара, и может быть использовано для контроля тепловой мощности, массового расхода, энтальпии и степени сухости потока влажного пара.

Измеритель степени сухости пара // 2568050

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.

Гигрометр // 2587519

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерений объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Гигрометр содержит кулонометрическую ячейку, источник питания и измеритель тока электролиза. Также гигрометр содержит стабилизатор расхода анализируемого газа, между штуцерами которого "Вых" (выход) и "О" (опорное давление) подключены параллельные цепи из последовательно соединенных пневмосопротивления и клапана электромагнитного, к штуцеру "Вых" стабилизатора расхода газа подключена цепь из последовательно соединенных элементов: пневмосопротивления и клапана электромагнитного, пневмоемкости и клапана электромагнитного, к пневмоемкости подключен измеритель давления с электрическим выходом, блок комбинированный. Техническим результатом является расширение области применения кулонометрических гигрометров. 1 ил.

Узел отбора проб измерителя степени сухости пара // 2623678

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. Заявлен узел отбора проб, содержащий пароперегреватель, соединенный входным и выходным патрубками с паропроводом. Обмотки электромагнитных клапанов устанавливаются коаксиально на патрубки. Патрубки вводятся в пароперегреватель, и их концы служат седлами клапанов, а запорными элементами - постоянные магниты. Патрубки выполнены из магнитомягкого материала, а корпус пароперегревателя выполняется из немагнитной нержавеющей стали. Технический результат - повышение точности измерителя сухости влажного пара и повышения надежности устройства. 1 ил.

Информационная система оценки качества пара // 2623686

Информационная система оценки качества пара предназначена для определения качества закачиваемого в скважину пара. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к тепловым методам добычи сверхвязкой нефти (СВН), и является информационной системой оценки качества закачиваемого в нефтяную скважину пара, позволяющей осуществлять в автоматическом режиме сбор параметров закачиваемого пара с систем телеметрии, проводить оценку пара и передавать информацию в ситуационный центр нефтедобычи. Технический результат - повышение точности контроля закачки пара в скважину в соответствии с установленным технологическим режимом. 1 ил.