СТАЦИОНАРНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПАРА Советский патент 1936 года по МПК G01N25/60 

Необходимость систематического контроля влажности насыщенного пара современных крупных котельных установок осознана уже давно. Увлекаемая паром вода содержит часто большое количество растворимых веществ; в перегревателе эти вещества выделяются и в результате на внутренней поверхности его трубок откладывается слой накипи. При этом, количество отводимого от трубок пароперегревателя тепла уменьшается и трубки начинают перегорать. Вынужденная остановка котлов из-за разрыва трубок пароперегревателя приносит ущерб потребителям паровой энергии; кроме того, ремонт самого пароперегревателя и простой котла удорожают стоимость эксплоатации.

Иногда, в результате повышенной влажности насыщенного пара, заключающиеся в воде примеси частично проносятся через пароперегреватель, не задерживаясь на внутренней поверхности его трубок. Отмечены многочисленные случаи отложений унесенных с паром веществ на последних ступенях паровых турбин (при переходе пара из перегретого состояния в насыщенное).

Все эти случаи требуют внимательного контроля за влажностью пара. Контроль за величиной влажности пара необходим, кроме того, при эксплоатации тепловых сетей, отпускающих пар потребителю; часто пар по пути до потребителя теряет свой перегрев и становится влажным. Необходимое при расчете с абонентом определение калорийности пара также требует знания влажности пара и т.д.

Существующие в настоящее время приборы для измерения влажности пара относятся все без исключения к классу лабораторных приборов. Все эти приборы требуют во время работы непрерывного присутствия при них квалифицированных инженеров, весьма сложны в обращении и требуют при каждом отдельном определении влажности пара специальных вычислений, связанных с показаниями термометров, манометров, учетом конденсата и т.д. - Место установки этих приборов (паропровод) отличается высокой температурой окружающего воздуха, что делает невозможным длительное пребывание там экспериментаторов.

Теоретические расчеты показывают, что если измерять влажность пара лабораторным прибором при постоянном давлении пара в паропроводе, постоянном Противодавлении и следовательно при постоянном расходе пара через прибор, то единственной величиной, определяющей влажность пара, является температура его за дросселирующим отверстием.

В предлагаемом стационарном приборе для определения влажности пара, основанном на измерении температуры пара после его мятия с давления в котле до атмосферного давления с использованием диаграммы IS, с целью получения постоянства расхода и давления протекающего через прибор пара применена дополнительная диафрагма, установленная в трубку для отбора пара. Для измерения температуры мятого пара за дросселирующий отверстием установлен термометр сопротивления, проградуированный в единицах влажности пара.

На чертеже фиг. 1 изображает схему стационарного прибора для определения влажности пара; фиг. 2 - вертикальный разрез дроссельной камеры; фиг. 3 - диаграмма влажности пара; фиг. 4 - диаграмма IS влажности водяного пара; фиг. 5 - диаграмма зависимости влажности пара от нагрузки; фиг. 6 - диаграмма зависимости между влажностью насыщенного пара и уровнем воды в барабане котла.

Насыщенный пар отбирается из паропровода насыщенного пара с помощью стандартной отборной трубки а (фиг. 1), снабженной вентилем б и примыкающей к цилиндру е дросселирующей камеры (передатчик), с установленным в ней ртутным термометром ж. Поступающий в эту камеру насыщенный пар, проходящий через дросселирующую насадку 2, при этом подсушивается и перегревается. Давление пара определяется по манометру д. Температура перегревшегося в камере пара измеряется установленным в ней термометром з сопротивления.

Пар, пройдя мимо термометра з сопротивления, выходит из дросселирующей камеры и поступает в смешивающий конденсатор к, снабженный трубкой и для подачи охлаждающей воды. Конденсатор устраняет облако пара, характерное для работы лабораторных приборов. Здесь, встречаясь с охлаждающей водой, пар конденсируется. Пространство смешивающего конденсатора непосредственно сообщается с атмосферой. Смешанный с охлаждающей водой конденсат пара удаляется затем через воронку л в дренажную систему.

Показания термометра з сопротивления передаются с помощью соединительной электрической линии и мостика н, включенного в цепь аккумулятора о, к установленному в удобном месте регистрирующему прибору м, имеющему градуировку, выраженную в процентах влажности пара.

Пределы измерений прибора - от 0,0 до 5,0%. Во время работы прибора паровой вентиль б полностью открывается. При этом, при давлении пара в паропроводе 30 атм. расход пара на прибор достигает 90 кг/час; для уменьшения расхода пара непосредственно перед дросселирующей насадкой г цилиндра дросселирующей камеры прибора устанавливается имеющая небольшое отверстие дополнительная диафрагма в.

Так например, для снижения расхода пара до 35 кг/час отверстие в ней необходимо сделать диаметром 1,9 мм. При этом после дополнительной диафрагмы установится давление 12 атм.

Таким образом, давление пара, поступающего в дросселлирующую камеру, снижается до 12 атм. и расход пара через дроссилирующее отверстие в камере уменьшается.

В результате установки дополнительной диафрагмы в процесс мятия пара происходит не только в дросселирующей камере е, но и в дополнительной диафрагме в. С теоретической и практической точек зрения подобная диференциация процесса дросселирования пара не может повлиять на состояние пара после выхода из дросселирующей камеры прибора. Эта камера (фиг. 2) состоит в свою очередь из дросселирующей насадки г с отверстием, примерно, в 3 мм и штуцером п для манометра; к насадке на резьбе присоединена вторая часть камеры, состоящая из цилиндра с диаметром, примерно, 30-38 мм.

В цилиндр ввинчены две гильзы р и с для измерения температуры мятого пара за насадкой, верхняя гильза р служит для ртутного термометра, а нижняя с - для термометра сопротивления.

Ртутный термометр необходим только при начальной градуировке прибора и проверке термометра сопротивления, а в нормальных эксплоатационных условиях он не нужен. Измерения давления мятого пара в дросселирующей камере показали, что оно отличается от атмосферного всего на 5-12 мм ртутного столба.

Смешивающий конденсатор к (фиг. 1) состоит из простых сопел, разбрызгивающих конденсирующую пар холодную воду. Расход охлаждающей (водопроводной) воды очень незначителен. Непосредственно за конденсатором устроена открытая воронка л для выравнивания давления внутри и извне дросселирующей камеры. Замена смешивающего конденсатора другим поверхностного типа даст возможность сохранить конденсат пара.

Пересчет от температуры мятого пара к влажности насыщенного пара сделан по таблицам Кноблауха. При пересчете учтено количество тепла, теряемое прибором в окружающую среду (радиация и соприкосновение его к относительно холодным воздухом). Эта потеря тепла определяется по специальной методике.

Диаграмма, с помощью которой легко пересчитать выраженную в °С температуру мятого пара на влажность насыщенного пара, изображена на фиг. 3. На оси ординат отложены начальные давления насыщенного пара, а на оси абсцисс температура мятого пара. Пересечение соответствующих абсцисс и ординат дает возможность найти с помощью построенных на диаграмме кривых искомую влажность пара.

Эта диаграмма построена по данным диаграммы IS (фиг. 4).

На приводимой ниже таблице показаны результаты окончательной градуировки регистрирующего аппарата М.

Легко заметить, что шкала регистрирующего аппарата М отличается своеобразием, так как увеличение влажности пара соответствует уменьшению

его температуры после мятия. Для того, чтобы обеспечить при возрастании влажности пара движение стрелки регистрирующего аппарата вправо, необходимо температурную шкалу сделать обратной и соответствующим образом рассчитать мостик.

После монтажа дросселирующей камеры прибора на паропроводе она покрывается слоем изоляции. Непосредственно над ней располагается манометр. Колебания давления этого манометра соответствуют колебаниям давления в паровом котле; как показал опыт, колебания эти практически ничтожны.

Одна из полученных при измерениях зависимостей между нагрузкой котла и влажностью пара показана на фиг. 5. Зависимость между влажностью насыщенного пара и уровнем воды в барабане котла показана на фиг. 6.

Показания работающего круглые сутки прибора непрерывно фиксируются на диаграмме регистрирующего аппарата.

Обслуживание прибора не сложнее обслуживания любого измерительного прибора.

1. Стационарный автоматический прибор для определения влажности пара, основанный на измерении температуры пара после его мятия с давления в котле до атмосферного давления, отличающийся применением дополнительной диафрагмы в с целью получения постоянства расхода и давления протекающего чрез прибор пара.

2. В приборе по п. 1 применение для измерения температуры пара после его мятия термометра сопротивления, проградуированного в единицах влажности пара.

3. В приборе по п. 1 применение смешивающего или поверхностного конденсатора с целью конденсации пара, выходящего из прибора, и для сохранения постоянной величины противодавления.

4. В приборе по пп. 1 и 2 применение соединенного с термометром сопротивления регистрирующего или указывающего прибора с градуировкой в процентах влажности пара.