Измеритель влажности текучей среды Советский патент 1981 года по МПК G01N25/60 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЛАЖНОСТИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

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 да вления Р i среды на входе в устройство и давления Р j и температуры t пара на выходе из него. Влажность пара определяется по выражению :) где3 -степень влажности пара; jH энтальпия пара на линии насыщения при давлении РЬ -энтальпия пара на выходе из устройства, определенная по давлению Р и температуре г - теплота парообразования при давлении Р,. Величина i, i , г определяется по таблицам термодинамических 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 больщое число дроссельных шайб, разделенных друг от друга значительными объемами. В связи с этим устройство имеет больщую 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 Pj, Pj приходится принимать осредненными за весь цикл измерений.

Чувствительность этого метода невелика: 0,4°С на 0,1% влажности, что также затрудняет получение результата с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель влажности текучей среды, содержащий соединенные но 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 между которыми снабжено нагревателем. Устройство имеет датчики измерения давления PI перед первым дросселем, давления Р и температуры t в междроссельном пространстве. Величина степени влажности J определяется по зависимости Ч (Р2/Р|) 2.

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 отнощение давлений , зависит также и от температуры насыщения Т,51(Pi)- Кроме того, имеются погрещности, связанные с неточностью определения изменения отнощения двух больщих величин (Р и Р) при относительно малом изменении давления PZ Ч (3) - (0,05% изменения Р на 0,1% влажности),

Целью изобретения является повыщение 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 термостатированного 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, б и 7, 8, выполненные, например, п 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 соотнощения 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 погрещности, связанные с изменением температуры насыщения измеряемой среды, проходящим при колебаниях ее давления, а небольщая по сравнению с абсолютными значениями, разность давлений в междроссельных пространствах, определяемая величиной влажности, измеряется непосредственно, что значительно повыщает точность ее определения.

Зависимость давления в междроссельном пространстве измерительной камеры 3 и разности давлений, измеряемой прибором 14, от величины влажности для конкретного соотношения проходных сечений первого EI и второго Fj дросселей Г2/н 3 при давлении измеряемой среды 60 кг/см 2 показана на фиг. 2. Из этой зависимости видно, что при изменении величины влажности на 1% разность давлений изменяется примерно на 0,5% 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 0,05% 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, отличающийся 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. - «Энергомашиностроение, 1974, № 8, с. 74- 75. 2.Авторское свидетельство СССР № 535495, кл. G 01 N 25/60, 1937 (прототип).

2G.6,

/я

см 2

/

Px-f.ff

X 0,02

X

2D.1

B.0f

О to&99 Ш W Й/г.2 Шк