УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ НЕКОНДЕНСИРОВАННОГО ГАЗА В ГЕОТЕРМАЛЬНОМ ПАРЕ Российский патент 2023 года по МПК G01L15/00 G01N7/14 

Изобретение относится к классу оборудования, использующего анализ материалов путем измерения давления или объема газа или паров, и может быть использовано для оценки парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре при его конденсации.

Наиболее близким из известных аналогов является психрометр, в котором измерение парциального давления водяных паров в воздухе осуществляется по данным одновременного измерения температуры воздуха и температуры насыщенного парами воды воздуха (https://ru.wikipedia.org/wiki/Психрометр, Толмачева Н.И. Методы и средства гидрометеорологических измерений (для метеорологов) // Учебное пособие. Пермь: ПГНИУ, 2011 - 224 с.).

Недостатком аналога устройства является необходимость измерения температуры на смачивающем устройстве, в то время как в предлагаемом способе измерения при конденсации пара температура автоматически достигает температуры насыщения при соответствующем давлении геотермального пара.

Сущность технического решения состоит в получении исходных данных об атмосферном давлении, относительном давлении геотермального пара и температуре геотермального пара с регистратора GPRS/3G, подключенного к датчику измерения атмосферного давления, датчику измерения относительного давления геотермального пара, датчику измерения температуры геотермального пара посредством кабелей с коннекторами 8P8G в режиме реального времени через последовательный порт RS485 (интервал регистрации данных устанавливается программным способом для оценивания парциального давления неконденсированного газа по формуле:

Р_нкг=Р_атм+Ρ-PS(T)=Р_атм+Ρ-1966,197603+113,6933923⋅Τ-6,307898001⋅Τ²,

включающей аппроксимирующую зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры (Вукалович М.П. Теплофизические свойства воды и водяного пара // Изд-во Машиностроение», М. 1967, 159 с.) в диапазоне температур от 10 до 50°С, где

Р_нкг - парциальное давление неконденсированного газа, Па;

Р_атм - атмосферное давление, Па;

Ρ - относительное давление геотермального пара, Па;

Τ - температура геотермального пара, °С;

PS(T) - давление насыщения водяного пара при температуре Т, Па).

Расчет парциального давления неконденсирующегося газа по указанной выше формуле осуществляется после передачи данных посредством интернет-протокола UMTS HSPA+ с регистратора на облачный сервис, средствами сервиса, либо самостоятельной обработкой хранимых там данных на персональном компьютере.

На фиг. 1 изображена структурная схема изобретения. В состав устройства получения исходных данных для оценки парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре входят: 1 - GPRS/3G регистратор данных в реальном времени, установленный в щит ЩУРН-1/12, электрическое питание осуществляется от сети 220 вольт (11) при помощи блока питания (3); 2 - щит ЩУРН-1/12; 3 - блок питания 12 вольт 2 ампера; 4 - цифровой датчик измерения атмосферного давления, точность измерения ±0,25%, установлен на боковой стороне щита ЩУРН-1/12, подключен к последовательному порту RS485 регистратора (1) кабелем с коннектором 8Р8С; 5 - цифровой датчик измерения относительного давления геотермального пара, диапазон измерений от -1,00 до 0,00 бар, точность измерения ±0,5%, установленный на конденсаторе турбины (7) посредством резьбового соединения G1/2, подключен к последовательному порту RS485 регистратора (1) кабелем с коннектором 8Р8С; 6 - цифровой датчик измерения температуры геотермального пара, диапазон измерений от -40 до 110°С, точность измерения ±0,5%, установленный на конденсаторе турбины (7) посредством резьбового соединения G1/2, подключен к последовательному порту RS485 регистратора (1) кабелем с коннектором 8Р8С; 8 - внешняя GPRS/3G антенна, подключена коаксиальным кабелем к регистратору (1) через SMA разъем, 9 - облачный сервис; 10 - персональный компьютер; 11 - подключение к электрической сети 220 вольт. Доступ к текущим и сохраненным данным осуществляется после их передачи посредством интернет-протокола UMTS HSPA+ с регистратора на облачный сервис (9) и в конечном итоге на персональный компьютер (10). Щит (2) с регистратором (1) устанавливается в стойку для электрооборудования, GPRS/3G антенна (8) располагается в зоне уверенного приема GPRS/3G сигнала.

Принцип работы устройства заключается в получении и использовании данных для оценки парциального давления неконденсированного газа, которое рассчитывается по разнице абсолютного давления (суммы измеряемых относительного давления геотермального пара и атмосферного давления) и расчетного давления насыщения водяного пара при измеряемой температуре (см. формулу выше).

Созданное устройство позволяет обеспечить непрерывные наблюдения за изменением парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре в режиме реального времени.

Предложенное изобретение относится к классу оборудования, использующего анализ материалов путем измерения давления или объема газа или паров, и может быть использовано для оценки парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре при его конденсации. Поставленная задача решается получением в режиме реального времени данных для оценивания парциального давления неконденсированного газа с регистратора GPRS/3G, подключенного к датчику измерения атмосферного давления, датчику измерения давления геотермального пара на конденсаторе турбины, датчику измерения температуры геотермального пара на конденсаторе турбины по формуле. Расчет парциального давления неконденсированного газа осуществляется после передачи данных посредством интернет-протокола UMTS HSPA+ с регистратора на облачный сервис средствами сервиса либо обработкой хранимых там данных на персональном компьютере. Технический результат - обеспечение непрерывных наблюдений за изменением парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре в режиме реального времени, при котором при конденсации пара измеряемая температура автоматически достигает температуры насыщения при соответствующем давлении водяного пара. 1 ил.

Устройство для оценки парциального давления неконденсированного газа в геотермальном паре по формуле

Р_нкг=Р_атм+Ρ-PS(T)=Р_атм+Ρ-1966,197603+113,6933923⋅Т -6,307898001⋅Т ², где

Р_нкг - парциальное давление неконденсированного газа, Па;

Р_атм - атмосферное давление, Па;

Ρ - относительное давление геотермального пара, Па;

Т - температура геотермального пара, °С;

PS(T) - давление насыщения водяного пара при температуре Т, Па,

содержит: GPRS/3G регистратор данных в реальном времени, где интервал регистрации данных устанавливается программным способом, с датчиками, сочлененными проводными соединениями посредством коннекторов 8Р8С с его последовательным портом RS485: датчик измерения атмосферного давления; датчик измерения относительного давления геотермального пара и датчик измерения температуры геотермального пара, установленные на конденсаторе турбины посредством резьбового соединения G1/2; внешнюю GPRS/3G антенну, подключенную коаксиальным кабелем к регистратору через SMA разъем; блок питания 12 вольт 2 ампера, а расчет получаемого парциального давления по указанной выше формуле осуществляется после передачи данных посредством интернет-протокола UMTS HSPA+ с регистратора на облачный сервис средствами сервиса, либо обработкой хранимых там данных на персональном компьютере.