Измеритель влажности текучей среды

 

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.12.79 (21) 2859873/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кл.э

G 01 N 25/60

Гееудлретнвннмй кемнтет (53) УДК 5334275 (088.8) Опубликовано 15.12.8! . Бюллетень № 46 по делам нэобретеннй н еткрмтнй

Дата опубликования описания 25.12.81

А. Я. Левин, Л. Л. Симою, В. П. Лагун, Н. Г. Лукьянова и В. И. Певзнер (72) Авторы изобретения

Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф. Э. Дзержинского (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ния при давлении P1„

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при определении влагосодержания пара в различных элементах энергетических паросиловых установок, в частности для измерения и контроля изменения. влагосодержания пара в сепараторе или перед турбиной атомных электрических станций.

Известно устройство для определения влажности пара, содержащее элемент с последовательно расположенными дросселями, через который пропускается часть пара среды, влажность которой необходимо определить. Такое устройство, использующее принцип дросселирования, снабжено датчиками измерения давления P среды на входе в устройство и давления P и температуры 1 пара на выходе из него. Влажность пара определяется по выражению где 3 — степень влажности пара;

i" "— энтальпия пара на линии насыще1

i> — энтальпия пара на выходе из устройства, определенная по давленйю

Р и температуре 1т, r — теплота парообразования при давлении Р,.

Величина i, 1, г определяется по таб.лицам термодйнамических свойств вещества (1) .

Основным условием, определяющим работоспособность такого устройства, является обеспечение возможности получения за ним (т.е. в конце процесса дросселирования) равновесного состояния перегретого пара. Для достижения равновесного состояния, т.е. полного испарения всей выпадающей в процессе истечения влаги, необходимо устанавливать большое число дроссельных шайб, разделенных друг от друга значительными объемами. В связи с этим устройство имеет большую металлоемкость и поэтому оно весьма инерционно, что не позволяет использовать его для непрерывных измерений. Естественно, что при значительной инерционности снижается и точность измерений при колебаниях давления измеряемой среды, так как величины P>, P приходится принимать осредненными за весь цикл измерений.

890201

Чувствительность этого метода невелика:

0,4 С на 0,1 /p влажности, что также затрудняет получение результата с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель влажности текучей среды, содержащий соединенные по мостиковой схеме дроссели, дифференциальный измеритель давления, подсоединенный к междроссельным пространствам, и установленное в сравнительной ветви перед первым по ходу среды дросселем устройство перевода анализируемой среды в сравнительную. Устройство для осуществления этого способа содержит измерительную камеру с двумя последовательно расположенными дросселями, пространство меж- ts ду которыми снабжено нагревателем. Устройство имеет датчики измерения давления

P перед первым дросселем, давления Р» и температуры t» в междроссельном пространстве. Величина степени влажности 1 определяется по зависимости 3=Ч(Р /Р,) 12).

Использование такого устройства значительно снижает инерционность измерений, что позволяет проводить их непрерывно и с более высокой точностью. Однако и в этом случае необходимо вносить поправки на изменение температуры измеряемой среды при колебаниях ее давления, так как отношение давлений F /p< зависит также и от температуры насыщейия T,з=9(Р, ). Кроме того, имеются погрешности, связанные с неточностью определения изменения отношения Р)Р, зО двух больших величин (Р и Р») при относительно малом изменении давления Р» =

=Ч (3) — (0,05 /p изменения Р» на 0,1 /p влажности) .

Целью изобретения является повышение точности и измерения величины влажности пара.

Поставленная цель достигается за счет того, что в измерителе влажности текучей среды, содержащем соединенные по мостиковой схеме дросселя, дифференциальный измеритель давления, подсоединенный к междроссельным пространствам, и установленное в сравнительной ветви перед первым дросселем по ходу среды устройство перевода анализируемой среды в сравнительную, последнее выполнено в виде термостатиро- 4 ванного пароперегревателя, снабженного измерителем температуры.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — зависимость разности давлений в междроссельных пространствах перед вторыми по ходу пара дросселями от влажности измеряемой среды.

Устройство содержит трубопровод или сосуд 1, в котором нужно измерить влажность, и две измерительные камеры 2, 3, связанные с отводной линией 4. Внутри камер 2, 3 установлены дроссели 5, 6 и 7, 8, 55 выполненные, например,:> виде суживающихся сопл. Проходные сечения дросселей 5, 7 равны, равны также и проходные сечения дросселей 6, 8. Камеры 2, 3 снабжены нагревателями 9, 10 пара в пространстве между дросселями. Камера 2 имеет нагреватель 11 (являющийся устройством перевода анализируемой среды в сравнительную) на входном участке до первого дросселя 5. Нагреватели 9, 10, 11 могут быть выполнены, например, в виде спиральных электронагревателей. Устройство снабжено датчиками 12, 13 измерения давления в междроссельных пространствах камер 2, 3 и прибором 14 для дифференциального измерения разности этих давлений. Кроме того, камеры 2, 3 оснащены датчиками 15, 16 контроля температуры пара в междроссельных пространствах, а камера 2 еще и датчиком 17 контроля температуры пара перед первым дросселем 5. Нагреватель 11 выполнен в виде термостатированного пароперегревателя, снабженного измерителем температуры.

При таком выполнении устройства пар на входе в первый дроссель 5 камеры 2 будет находиться в перегретом однофазном состоянии, а на входе в дроссель 7 камеры 3 — с влажностью, величину которой необходимо определить. При этом температура перегретого пара перед дросселем 5 камеры 2 с помощью нагревателя 11 поддерживается на постоянном уровне. Нагреватели 9, 10 обеспечивают перегрев пара перед дросселями 6, 8 с равной и постоянной температурой.

Давления в междроссельных пространствах перед дросселями 6, 8 являются, в общем случае, функцией параметров пара перед первыми дросселями 5, 7 (давления, температуры или влажности), температуры пара в междроссельных пространствах, давления за вторыми дросселями (в отводной линии 4 ) и соотношения площадей проходных сечений первого и второго дросселей.

В описываемом случае, так как давления на входе в камеры равны между собой, равны давления за ними, температуры пара в междроссельных пространствах постоянны и постоянна температура пара перед первым дросселем 5 камеры 2, то разность давлений, измеренная прибором 14, является однозначной функцией степени влажности на входе в камеру 3, т.е. степени влажности, которую необходимо определить.

При таком выполнении устройства устраняются погрешности, связанные с изменением температуры насыщения измеряемой среды, проходящим при колебаниях ее давления, а небольшая по сравнению с абсолютными значениями, разность давлений в междроссельных пространствах, определяемая величиной влажности, измеряется непосредственно, что значительно повышает точность ее определения.

Зависимость давления в междроссельном пространстве измерительной камеры 3 и разности давлений, измеряемой прибором 14, от величины влажности для конкретного со890201 отношения проходных сечений первого Е, и второго Fz дросселей Fz/í = 3 при давлении измеряемой среды 60 кг/см показана на фиг. 2. Из этой зависимости видно, что при изменении величины влажности на lo/0 разность давлений изменяется примерно на

0,5О/о от уровня давлений в междроссельном пространстве и в рассматриваемом случае составляет 0,1 кг/см . При необходимой точности измерений влажности пара перед турбиной атомных электростанций 0,05О/р эта разность давлений может быть измерена простыми средствами, например стандартным ртутным дифференциальным манометром.

Использование предлагаемого устройства позволяет поддерживать величину влажности перед турбиной, например мощностью 500000 кВт, в допустимых пределах и обеспечить, тем самым, более экономичную ее работу, а также снизить эрозийное повреждение элементов проточной части турбины.

Данное устройство может найти применение в различных областях теплотехники, химической и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

Измеритель влажности текучей среды, содержащий соединенные по мостиковой схеме дроссели, дифференциальный измеритель давления, подсоединенный к междроссельным пространствам, и установленное в сравнительной ветви перед первым по ходу среды дросселем устройство перевода анализируемой среды в сравнительную, отли о чающайся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности пара за счет перегрева его в междроссельных пространствах, устройство перевода анализируемой среды в сравнительную выполнено в виде термостатированного пароперегревателя, снабженного измерителем температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Павловский А. В. и др. Прибор для определения степени влажности пара. щ «Энергомашиностроение», 1974, № 8, с. 74—

75.

2. Авторское свидетельство СССР № 535495, кл. G Ol N 25/60, 1937 (прототип).

890201

4Р

Ю2 дд1

Ь.2

Составитель В. Екаев

Редактор С. Тимохина Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 10958 69 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4