УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ, ЭНТАЛЬПИИ, ТЕПЛОВОГО И МАССОВОГО РАСХОДОВ ПОТОКА ВЛАЖНОГО ПАРА Российский патент 2014 года по МПК G01N25/60 

Область техники, к которой относится изобретение

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.

Уровень техники

Аналогом изобретения является устройство для контроля параметров влажного пара [патент РФ №1742698; «Устройство для контроля параметров потока влажного пара»; приоритет от 14.09.1990 г.; зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 18.05.1993 г.], содержащее:

паропровод,

помещенные в паропровод отдельными врезками трубку динамического напора и трубку динамического разрежения,

приемник статического давления в стенке паропровода,

преобразователь статического давления,

два преобразователя перепада давлений

и контроллер, подключенный к выходам преобразователей.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «паропровод, трубку динамического напора и трубку динамического разрежения, преобразователь статического давления, преобразователь перепада давлений, второй преобразователь перепада давлений; контроллер, подключенный к выходам преобразователей».

Недостатком аналога является:

А. Ограниченная возможность использования на паропроводах большого сечения. Это устройство содержит изготавливаемый в заводских условиях измерительный участок паропровода с трубкой динамического напора, трубкой динамического разрежения и приемником статического давления. (Так, для паропровода Ду=80 мм протяженность такого измерительного участка составит ~1700 мм, а вес ~50 кг.)

Прототипом изобретения является устройство для измерения расхода пара в паропроводе [Патент РФ №2243508; «Устройство для измерения расхода пара в паропроводе»; приоритет от 07.10.2002 г.; Опубликовано 27.12.2004 г.], содержащее:

паропровод,

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

отдельно установленный у стенки паропровода приемник статического давления,

преобразователь статического давления,

преобразователь перепада давлений,

контроллер, подключенный к выходам преобразователей.

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

Недостатком прототипа является:

А. Низкая точность определения расхода влажного пара, обусловленная использованием сигнала перепада давлений между трубкой динамического напора и трубкой динамического разрежения.

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

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является: устройство для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:

А. Устройство для контроля с нормируемой точностью значений степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара в паропроводах среднего и большого сечения.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство, содержащее:

паропровод,

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

преобразователь статического давления;

преобразователь перепада давлений;

контроллер, подключенный к выходам преобразователей;

содержит:

помещенную в зонд трубку статического давления, с приемником статического давления, расположенным в зоне приемников трубки динамического напора и трубки динамического разрежения;

второй преобразователь перепада давлений;

выходы трубок динамического напора и статического давления подключены к входам преобразователя перепада давлений;

выходы трубок статического давления и динамического разрежения подключены к входам второго преобразователя перепада давлений;

выход трубки статического давления подключен к входу преобразователя статического давления;

по сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовый расходы контролируемого потока пара.

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

Рис.1. Схема устройства для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов потока влажного пара.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На рис.1. показана схема осуществления предлагаемого устройства для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расхода потока влажного пара.

Это устройство содержит: паропровод 1; помещенный в паропровод зонд 2 с тремя трубками; трубку 3 с приемником динамического напора 4; трубку 5 с приемником статического давления 6; трубку 7 с приемником динамического разрежения 8; преобразователь перепада давлений 9; второй преобразователь перепада давлений 10; преобразователь статического давления 11; контроллер 12.

Приемные окна трубок статического давления 6, динамического разрежения 8, динамического напора 4 расположены на несущественном удалении один от другого (диаметр отверстия в паропроводе для установки зонда около 20 мм), В зоне средних скоростей движения фаз потока.

По сигналу преобразователя статического давления 11 определяют параметр скольжения фаз (С), а также:

ρ″ - плотность паровой фазы;

ρ′ - плотность жидкой фазы;

i″ - энтальпию паровой фазы;

i′ - энтальпию жидкой фазы.

(С=λ+l·Р_ст, где λ, l - коэффициенты эмпирической зависимости параметра скольжения фаз (параметра Бенкова) от статического давления.)

По сигналу преобразователя перепада давлений 9 (преобразователя динамического напора) и сигналу второго преобразователя перепада давлений 10 (преобразователя динамического разрежения) 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 - перепад давления, измеряемый преобразователем динамического напора;

ΔP_p - перепад давления, измеряемый преобразователем динамического разрежения;

k - коэффициент, учитывающий возмущение, вносимое измерителем динамического напора (зондом с его приемниками динамического напора и статического давления);

k_p - коэффициент, учитывающий возмущение, вносимое измерителем динамического разрежения (зондом с его приемниками статического давления и динамического разрежения).

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

степень сухости (χ) потока влажного пара:

массовый расход (G):

энтальпия (i):

тепловой расход (Q):

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 содержит паропровод, помещенный в паропровод зонд, с трубкой динамического напора и с трубкой динамического разрежения. Также устройство содержит преобразователь статического давления, преобразователь перепада давлений и контроллер, подключенный к выходам преобразователей. Устройство также содержит трубку статического давления, помещенную в зонд, с приемником статического давления, расположенным в зоне приемников трубки динамического напора и трубки динамического разрежения, и второй преобразователь перепада давлений. При этом выходы трубок динамического напора и статического давления подключены к входам преобразователя перепада давлений, а выходы трубок статического давления и динамического разрежения подключены к входам второго преобразователя перепада давлений. Кроме того, выход трубки статического давления подключен к входу преобразователя статического давления, по сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовый расходы контролируемого потока пара. Техническим результатом является создание устройства для контроля с нормируемой точностью значений степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара в паропроводах среднего и большого сечения. 1 ил.

Устройство для контроля степени сухости, энтальпии, теплового и массового расходов влажного пара,
содержащее:
паропровод;
помещенный в паропровод зонд, с трубкой динамического напора и с трубкой динамического разрежения;
преобразователь статического давления;
преобразователь перепада давлений;
контроллер, подключенный к выходам преобразователей;
содержит:
помещенную в зонд трубку статического давления, с приемником статического давления, расположенным в зоне приемников трубки динамического напора и трубки динамического разрежения;
второй преобразователь перепада давлений;
выходы трубок динамического напора и статического давления подключены к входам преобразователя перепада давлений;
выходы трубок статического давления и динамического разрежения подключены к входам второго преобразователя перепада давлений;
выход трубки статического давления подключен к входу преобразователя статического давления;
по сигналам преобразователей контроллер вычисляет степень сухости, энтальпию, тепловой и массовый расходы контролируемого потока пара.