Устройство для измерения плотности влажного пара в трубопроводах

 

(72) Автор изобретения

Л.К,Соколов (7)) ЗаяВИтЕЛЬ уральский филиал Всесоюзного теплотехнического научнойсследовательского института им.Ф.Э.Дзержинского (54) VCTPOACTBO QJIH H3NEPEHHH IIJIOTHOCTH B3IAKH0EO

ПАРА В ТРУБОПРОВОДАХ

Из обр ет ение относится к области устройств для измерения плотности влажного водяного пара в трубопроводах и может быть применено в теплотехнике, на тепловых и атомных.электростанциях и в других отраслях промышленности.

Известен пьеэометрический измеритель плотности жидких продуктов, в том числе многофаэных, состоящий из ,цифманометра, подсоединенного с помощью импульсных трубок к приемникам давления (заборным устройствам различной конструкции), расположенных на различных высотах с разностью уровней Н на.вертикальном участке трубопровода, где находится контролируемый жидкий продукт.(1) °

Это устройство может быть применено для измерения плотности влажного насыщенного пара.

Однако, в связи с малой плотностью влажного пара в этом случае

Цля создания достаточного рабочего перепада давлений между заборными устройствами необходимо обеспечить достаточно большую величину Н, например, 5-10 м, что ведет к большой температурной погрешности за счет изменения плотности конденсата в плюсовой импульсной трубке высотой

Н под влиянием температуры окружающей среды в производственном помещении.

Известно также устройство для измерения плотности жидкости, в котором компенсация погрешности от Изменения плотности столба жидкости в дифманометре под влиянием температуры окружающей среды осуществляется с помощью термометра сопротивления .(2).

Однако, для измерения плотности влажного пара, в связи с большой высотой столба конденсата, такая компенсация будет допускать большую погрешность (может быть несколько десятков процентов). Это объясняется тем, что температурное поле в производственном помещении неравномерно и переменно во времени и, кроме того, тем, что, динамика прогрева импульсных линий и термометра сопротивления разная.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения плотности жидкости, в котором компенсация погрешности, вызванной изменением перепада давлений при изменении скорости потока, осуществляется путем сужения трубопро3 66129 вода в месте отбора плюсового давле-. ния (3) .

Однако, такое устрбйство не при-менймо для влажного пара главным образом из-за недостаточной точности заложенного метода компенсации: коэффициенты, необходимые для расче- 5 та суживающего устройства для влажного пара, в большинстве случаев неизвестны и, кроме того, завиСят от размеров капелек влаги в паре; изменение агрегатного состояния влаж- 10 ного пара в месте сужения (вскипа-ния капелек влаги) создает дополнительную погрешность и это устройство трудно применить на трубопроводе . высокого давления. : 16

Цель предлагаемого изобретения—

"повышение "точности измерения плотности влажного пара, Для этого устройство снабжено;дву-., мя дополнительными дифманометрами, первый из которых соединен импульсными трубками с сбсудами постоянного уровня, сообщающимися с атмосферой и установленными на тех же уровнях, что и конденсационные сосуды основного дифманометра, а второй дифманометр подключен к горизонталь-. ному трубопроводу измерительного, участка с помощью импульсных трубок, соединенных с расположеннымй "ка од- ном уровне конденсационными сосуда- О мн, расстояние между которыми равно расстоянию между конденсацйонными. сбсудами основного дифманометра.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства. — 35

-Измерительный трубопровод 1, покрытый теплоизоляцией (на чертеже не; показано), сьстоит из гбриэонтального и вертикального участков. Изме рительным трубопроводом здесь назван 40 трубопровод, в который отбирается часть потока пара из рабочего трубопровода (это может быть шунт рабочего трубопровода). На вертнкальиом участ-. ке трубойровода 1 длиной Н замеряет 4 ся перепад давлений датчиком-дйфманометром 2, йодключенйым с помощью импульсных трубок 3 и 4 к .конденсационнйм сосудам 5 и 6. Последние сообщаются с вертикальным участком трубопровода 1. Для компенсации влияния температуры окружающей среды на плотность конденсата, находящегося в плюсовой импульсной трубке 3, установлен дополнительный датчикдифманометр 7, соединенный импульс- 56 ными трубками 8 и 9 с сосудами,10

"и 11 постоянного уровня. Импульсные трубки 8 и 9 и сосуды 10 и 11 постоянного уровня залиты конденсатом измеряемого пара. Конденсат в сосу- 60 дах 10 и 11 находится на тех же уровнях, что и э рсонденсационных сосудах 5 и 6. Сосуды 10 и 11 сообщаются с атмосферой. Для улучшения температурной компенсации ппЖсовые

5 4 импульсные трубки 3 и 8, а также 4 и 9, предложены рядом друг с другом и дополнительно могут быть сварены друг с другом по в".ей длине, .На горизонтальном участке измерительного трубопровода 1 длиной Н (трубопровод в горизонтальной и вертикальной частях одинакового диаметра) измеряется перепадом давлений с помощью второго дополнительного датчикадифманометра 12, подключенного с по» мощью импульсных трубок 13 и 14 к конденсацианным сосудам 15 и 16, Последние сообщаются с горизонтальным участком трубопровода 1, Давление в трубопроводе 1 измеряется с помощью датчика 17 давления, электрический сигнал от которого преобразуется с помощью нелинейного нормирующего преобразователя 18. Электричес- кие сигналы от датчиков 2,7,12 и нормирующего преобразователя 18 суммируются с определенными знаками сумматором 19, Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Основной датчик-дифманометр 2 выдает сигнал, пропорциональный алгебраической сумме перепадов давлений: перепада давлений, вызванного весом столба влажного пара, высотой Н (этот перепад пропорционален плотности пара) перепада давлений, вызванного скоростью протекания пара на участке трубопровода длиной Н, перепада давлений, эызэаниого весом столба конденсата высотой Н, находящегося в импульсной трубке 3, Датчик-дифманометр 7 выдает сиг- нал, пропорциональный весу столба конденсата высотой Н при атмосферном давлении. Датчик-дифманометр 12 выдает сигнал, пропорциональный перепаду давлений, вызванного скоростью протекания пара на участке трубопровОда длиной Н, НОрмирующий преобразователь 18; получая сигнал от датчика 17 даэлейия, выдает сигнал, необходимый для конденсации изменения плотности конденсата s импульсной трубке 3 при изменении давления пара.

После алгебраического суммирования сигналов сумматор 19 выдает сигнал, пропорциональный плотности влажного пара.

Работа предлагаемого устройства описывается следующими соотношениями.

Электрический сйгнал от датчика

2, характеризующий перепад давлений на вертикальном участке трубопровода (с коэффициентом масштаба К)

Н2=К(НкН + Ьс -Я рН + АРк (Р) Н) i где p< — плотность конденсата э импульсных трубках дифманометра 2 при расчетном давлении пара (здесь средняя оценка)1

5 6612

Н вЂ” расстояние между заборными устройствами;

h — перепад давлений между заборными устройствами, вызванный скоростью потока пара; 5 я я плотность влажного насы щенного пара (искомая величина);

10 ь9 (р)- изменение плотности конк денсата в импульсных трубках при отклонении давления от расчетного (при больщих отклонениях давления учитывается не линейная зависимость дик =др, (р), при небольших отклонениях давления можно пользоваться линейной зависимостью . д к =йдР, Здесь Р— давление пара.

Электрический сигнал от датчика 7

E = КР Н = К)кН +д, 25 ко где у„о — плотность конденсата в импульсных трубках дифманометра 7(здесь средняя оценка);

8 — постоянная величина, зависящая от разности

Рко Ук °

Электрический сигнал от датчика 12

К скФормула изобретения устройство для измерения плотности влажного пара в трубопроводах, содержащее измерительный участок, соединенный импульсными трубками через два конденсационных сосуда с дифманометром, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повиаения точности, устройство снабжено двумя дополнительными длфманометрами, первый из которых соединен импульсными трубками с сосудами постоянного уровня, сообщающимися с атмосферой и установленными на тех же уровнях, что и конден"ационные сосуды основного дифма- нометра, а второй дифманометр подключен к горизонтальному трубопроводу измерительного участка с помощью импульсных трубок, соЕдинЕнных с расположенными на одном уровне конденсационньпж cocyzaw расстояние между которыми равно расстоянию между конденсационными сосудами основного дифманометра, 95 6

Предполагая, что сумматор допускает установку смещения сигнала на велиличину д, получаем-íà его выходе сигHBJI КН 9вп= Рвp °

Плотности Як и око в этих формулах усредненные, фактически плотность, конденсата в импульсных трубках 3 и

8 зависит по высоте от температурного поля в помещении, но поскольку эти трубки находятдя вместе и даже сваре- ны, поэтому выражение для Е., справедливо и температурная компенсация осуществляется с достаточной точностью.

Электрический сигнал от нормирую щего преобразователя 18

Е 18 = К„ Рк(р) = Р дРк(р).

Перечисленные сигналы суммируются сумматором 19 е учетом знаков

Е а Ет Е12 E в

K(P

Kp„H - O - Кпск - Kh,. - KHAN@„(Ð)=

Ку„н -8.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глыбин И.П.. Автоматические плотномеры, Киев, Техника™, 1965, с.59, 2 ° Глыбин И,П.. Автоматические плотномеры, Киев, . Техника, 1965, с 94-96.

3; Глыбин И.П. АвтОматические плотномеры, Киев, Техника, 1965, с. 100-101.

В

Г

661295

Составитель Л.Свешникова

Техред Э.Чижик Корректор М. Пожо

Редактор В.Павлов

Заказ 2427/37

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

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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