Диэлькометрический датчик пара Советский патент 1993 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измеритель- нойггехнике и может быть использовано при исследовании электрофизических свойств паров, содержащихся в пароводяных и паро- жидкостных потоках, в системах контроля и автоматики на тепловых и атомных электростанциях.

Известно техническое решение - диэль- кометрический датчик парожидкостной смеси, содержащий корпус, выполненный в виде двух соосных цилиндров, центральный электрод, электроввод, подводящий и отво- дяи|ий патрубки, причем верхняя часть составного внутреннего цилиндра герметично соединена с электровводом и снабжена смееевпускными окнами.

Однако данный датчик не позволяет из- мер ить диэлектрическую проницаемость сухого насыщенного пара, поскольку через измерительную камеру протекает парово- дян ая смесь и датчик формирует сигнал по диэлектрической проницаемости всей смеси.

Наиболее близким к предлагаемому решению является датчик, состоящий из корпуса, соосного с ним внутреннего цилиндра, изолятора, центрального электрода, подводящего и отводящего патрубков. Один торец внутреннего цилиндра этого датчика выполнен открытым, а другой торец наглухо соединен с крышкой корпуса.

Недостатком указанного датчика является низкая точность измерения в неустано- вившихсярежимах движения парожидкостного потока при изменении его давления (температуры), обусловленных плохими условиями тепло- имассообмена в замкнутом пространстве измерительной камеры и большой аккумуляцией вещества и теплоты в этом датчике.

В случае увеличения давления потока влажного насыщенного пара температура стенок измерительной камеры датчика оказывается ниже нового значения температуры потока и на стенках измерительной камеры датчика, включая поверхность центел

С

vj Ч) СО СО

ел

рального электрода, конденсируется пар. В силу замкнутости парового пространства измерительной камеры и ее вертикального расположения теплопередача осуществляется в основном за счет теплопроводности пара, которая очень низкая. При этом возникает значительная погрешность измерений в сторону завышения показаний, причем время переходного процесса велико из-за низкого коэффициента теплопередачи.

Приуменьшении давления потока насыщенного пара, а следовательно, и его температуры, от массивных стенок корпуса и центрального электрода датчика будет происходить передача тепла,аккумулированного металлом, сухому насыщенному пару в измерительной камере датчика. Так как температура металла датчика превышает но- вую установившуюся температуру насыщения, то пар из состояния нагсыщенйя перейдет в состояние перегрева. Диэлектрическая проницаемость перегретого пара заметно меньше диэлектрической проницаемости сухого насыщенного пара, что обус- ловлива;ет погрешность измерений в сторону занижения показаний. Длительность переходного процесса будет даже несколько больше, чем в первом случае, когда за счет конденсации части пара сказывается воздействие конвективной составляющей, сильнее.

Цель изобретения - повышение точности измерений. . . .

Указанная цель достигается тем, что в. датчике пара парожидкостных потоков, содержащем корпус, соосный с ним внутренний цилиндр, изолятор, центральный электрод, подводящий и отводящий патрубок, между верхней образующей входного патрубка и изолятором -электроввода на внутреннем цилиндре выполнены отверстия, к нижнему торцу внутреннего цилиндра подсоединена пароотводящая переходная, трубка, которая заведена в отводящий патрубок датчика, образуя эжектор. . : . Процессы в измерительной камере протекают следующим образом.

При повышении давления потока поступающая в измерительную камеру датчика отсепарированная на участке между подводящим патрубком и входными отверстиями измерительной камеры паровая фаза при измененных параметрах достаточно быстро приводит к испарению капель жидкости, которые образовались из паровой фазы в первоначальный момент в потоке и жидкости, сконденсировавшейся на стенках измерительной камеры из-за разности температур

потока пара и металла измерительной камеры (фиг. 1).

При понижении давления аналогичным образом только уже за счет аккумуляции

5 теплоты в металле датчика (фиг. 2) происходит образование перегретого пара о измерительной камере в меньшем количестве, который также в течение короткого времени удаляется из измерительной камеры. При

0 этом в обоих случаях погрешность измерений уменьшается за счет удаления их из неконденсировавшихся газов.

Для анализа динамических характеристик датчика были смоделированы переход5 ные процессы в проточном и непроточном вариантах исполнения измерительной камеры датчиков, которые работают в системе измерения влажности пара на выходе из встроенных сепараторов энергобаков 300

0 МВт Рязанской ГРЭС.

Предлагаемый диэлькометрический датчик пара парожидкостных потоков изображен на фиг. 2.

Датчик состоит из корпуса 1, крышки 5 корпуса 2, внутреннего цилиндра 3, изолятора 4, центрального электрода 5, пароотво- дящей трубки б, подводящего патрубка 7, . .отводящего патрубка 8, донышка внутреннего изолятора с отверстием 9. Верхний то0 рец внутреннего цилиндра 3 наглухо соединен с крышкой корпуса и в нем просверлены отверстия 10, направленные под углом к горизонту. К нижнему торцу внутреннего цилиндра 3 приварено донышко с

5 отверстием9, к которому герметично подсоединен один конец пароотводящей трубки 6. Второй конец пароотводящей трубки 6 введен в середину отводящего патрубка в его начале. Через крышку 2 посредством

0 изолятора 4 коаксиально введен центральный электрод 5. Пространство, ограниченное внутренней поверхностью цилиндра 3 и поверхностью электрода 5, является измерительной камерой 11. Корпус 1, крышка 2,

5 наружная поверхность цилиндра 3 образуют распределительную камеру 12, которая соединена с подводящим патрубком 7 и отводящим патрубком 8. Проходные сечения отверстий 10, пароотводящей трубки б и ка0 меры 11 выбраны с одной стороны из условия отсутствия капиллярных явлений, с другой стороны из условия обеспечения надежной сепарации пара, поступающего в и. к. - Датчик работает следующим образом.

5 Датчик устанавливают вертикально. Исследуемый пароводяной поток поступает черэз патрубок 7, в камере 12 происходит сепарирование некоторой части сухого насыщенного пара из потока пароводяной смеси. Оставшийся пароводяной поток отводится через патрубок 8, а отсепарирован- ный пар поступает через отверстия 10 в измерительную камеру 11. Определение диэлектрической проницаемости сухого насы- щенного пара производится путем измерения электрической емкости датчика.

Таким образом, данная конструкция датчика по сравнению с прототипом обладает хорошими статистическими и динамическими свойствами и обеспечивает увеличение точности измерений как в установившихся, так и в переходных режимах.

Использование: область измерительной техники, при исследовании электрофизических свойств паров. Сущность изобретения: в датчике пара парожидкостных потоков в верхней части внутреннего цилиндра выполнены отверстия и направлены под углом к горизонту вверх, внизу внутреннего цилиндра приварено донышко с выходным отверстием, 2 ил.

Формула изобретения

Диэлько метрический датчик пара паро- ,костных потоков, состоящий из корпуса, ;ного с ним внутреннего цилиндра, элекжи, соо

троввода, центрального электрода, подводящего и отводящего патрубков, о т л и ч а- ю ц и и с я тем, что, с целью повышения

Фи1.

точности измерений, между верхней образующей входного патрубка и изолятором электроввода на внутреннем цилиндре выполнены отверстия, к нижнему торцу внутреннего цилиндра подсоединена пароотводящая переходная трубка, которая заведена в отводящий патрубок датчика, образуя эжектор.