專利名稱：基于變界分段能平衡的軟測量方法、多功能濕蒸汽測針及濕蒸汽吸熱量測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕蒸汽兩相流在線測量領(lǐng)域，是一種基于變界分段能平衡的軟測量方法、多功能濕蒸汽測針及濕蒸汽吸熱量測控裝置,特別適用于凝汽式汽輪機(jī)排汽濕度及其它濕蒸汽兩相流的流量、截面含汽率等濕蒸汽進(jìn)行實時在線監(jiān)測。
背景技術(shù)：
流動濕蒸汽存在于大量工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備中，尤其是火電站汽輪機(jī)低壓級、核電站汽輪機(jī)全部級等運行環(huán)境中。濕蒸汽中的水滴對汽輪機(jī)葉片會造成安全威脅損害安全利益，同時直接導(dǎo)致汽輪機(jī)效率降低從而損害經(jīng)濟(jì)利益。汽輪機(jī)排汽濕度的測量對于保證汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運行具有極其重要的意義。目前,汽輪機(jī)排汽濕度測量方法主要有光學(xué)法、加熱法、示蹤法、微波法、電容法、光纖光柵法等。但迄今為止，尚沒有一種能夠?qū)崿F(xiàn)汽輪機(jī)排汽濕度長期實時在線監(jiān)測的裝置應(yīng)用于實際生產(chǎn)。目前的汽輪機(jī)排汽濕度測量方法中除激光法和加熱法外,都還處于實驗室研究階段。其中，激光法尚有兩大難題有待破解。一是無法給出絕對濕度，二是無法實現(xiàn)長期在線監(jiān)測。加熱法則存在三大難題:一是作為加熱法理論基礎(chǔ)的熱平衡式因質(zhì)量流量無法準(zhǔn)確測量而無法保證測量準(zhǔn)確度,二是散熱損失難以準(zhǔn)確確定,三是測出的濕度值難以進(jìn)行實驗檢驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是,針對現(xiàn)有加熱法的不足,提供一種方法科學(xué)、合理,能夠?qū)崿F(xiàn)實時在線準(zhǔn)確測量的基于變界分段能平衡軟測量方法。并提供結(jié)構(gòu)簡單，測量精度高，適用于凝汽式汽輪機(jī)排汽濕度及其它濕蒸汽兩相流的流量、截面含汽率等濕蒸汽參數(shù)進(jìn)行實時在線監(jiān)測的多功能濕蒸汽測針及濕蒸汽吸熱量測控裝置。實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案之一是:一種基于變界分段能平衡的軟測量方法，其特征是:濕飽和蒸汽通過多功能濕蒸汽測針螺旋形等截面汽道而被連續(xù)加熱自發(fā)增容變?yōu)檫^熱蒸汽,整個過程分兩個區(qū)(段)進(jìn)行:從入口開始，濕蒸汽中的霧狀水滴隨吸熱量的增多而不斷汽化，水滴在汽液中的比例(即濕度)同步減??；當(dāng)其吸熱量增大到等于全部水滴汽化潛熱總和時，濕度為零,濕蒸汽變?yōu)楦娠柡驼羝?零濕度位置,所對應(yīng)的電加熱棒橫斷面至入口截面的直線距離被定義為汽化長度,顯然，電加熱棒功率一定時,汽化長度完全取決于待測濕蒸汽質(zhì)量流量和濕度大小，千蒸汽進(jìn)一步受熱而升溫，變?yōu)檫^熱蒸汽，螺旋形汽道中，干蒸汽與過熱蒸汽的分界面可理想化為與流線相垂直的平面,簡稱為界面,在電加熱棒功率一定時，界面位置也取決于進(jìn)口濕蒸汽質(zhì)量流量和濕度大小，由此可見,汽化長度和干飽和蒸汽/過熱蒸汽的分界面位置具有同一注,它們都隨待測濕蒸汽的流量、濕度變化而變化，是謂“變界”;從蒸汽受熱過程機(jī)理分析，汽化區(qū)段中，蒸汽/霧滴兩相流中的水滴受熱蒸發(fā)屬于相變過程,其溫度和相應(yīng)的壓力均不變化；過熱區(qū)段中，干蒸汽受熱升溫，屬于單相升溫過程，兩者基于機(jī)理分析的軟測量模型應(yīng)有所區(qū)分，是謂“分段能平衡”，濕飽和蒸汽通過螺旋形等截面汽道而被連續(xù)加熱自發(fā)增容變?yōu)檫^熱蒸汽,整個加熱過程機(jī)理由下述方程組定量描述:
過熱段焓平衡:
權(quán)利要求
1.一種基于變界分段能平衡的軟測量方法，其特征是:濕飽和蒸汽通過螺旋形等截面汽道而被連續(xù)加熱自發(fā)增容變?yōu)檫^熱蒸汽,整個加熱過程機(jī)理由下述方程組定量描述: 過熱段焓平衡:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變界分段能平衡的軟測量方法,其特征是:校驗方法分別為， (1)干飽和蒸汽焓拓的校驗:根據(jù)所述式(1)過熱段焓平衡
3.一種基于變界分段能平衡的多功能濕蒸汽測針,其特征是:它包括電加熱棒(10)，帶有均勻等螺距的外凸螺旋肋(5)的電加熱棒套管(29),多功能濕蒸汽測針外壁管(4),前傳感器座(6)和后傳感器座(7)，所述的電加熱棒(10)與電加熱棒套管(29)的內(nèi)腔以過盈配合連接，電加熱棒套管(29)上的均勻等螺距外凸螺旋肋(5)的頂端面與多功能濕蒸汽測針外壁管⑷的內(nèi)壁以過盈配合連接,多功能濕蒸汽測針外壁管⑷的入口和前傳感器座(6)以過盈配合連接,多功能濕蒸汽測針外壁管(4)的出口與后傳感器座(7)以過盈配合連接，所述的多功能濕蒸汽測針(3)整體放置于濕蒸汽吸熱量測控裝置(28)內(nèi)，濕蒸汽吸熱量測控裝置(28)嵌入多外套筒頂部(I)和外套筒法蘭蓋(8)的凹槽中固定,濕蒸汽吸熱量測控裝置(28)和多功能濕蒸汽測針(3)再一起由外套筒頂部(I),外套筒法蘭蓋(8)和外套筒法蘭盤(9)壓緊固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于變界分段能平衡的多功能濕蒸汽測針，其特征是:所述的均勻等螺距的外凸螺旋肋(5)的螺距為50-80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于變界分段能平衡的多功能濕蒸汽測針，其特征是:所述的多功能濕蒸汽測針外壁管(4)沿待測濕蒸汽流動的軸線方向由入口往出口方向依次等間距旋轉(zhuǎn)設(shè)置九個插入式溫度傳感器(12),每個均勻等螺距的外凸螺旋肋(5)的螺距距離內(nèi)平均布置三個插入式溫度傳感器(12),每旋轉(zhuǎn)120。布置一個。
6.一種濕蒸汽吸熱量測控裝置,其特征是:它包括等溫套管(11),等溫套管(11)內(nèi)壁和外壁上布置的膜片式溫度傳感器(13),等溫套管(11)外壁上的電加熱絲(19),多路模擬量輸入模塊(22),多路模擬量輸出模塊(24),固態(tài)調(diào)壓器(25)，通訊總線(27)，交流電源(26)和工控機(jī)(23),所述的等溫套管(11)的內(nèi)壁和外壁表面均勻焊接四至六對膜片式溫度傳感器(13),等溫套管(11)外壁緊密纏繞包覆電加熱絲(19)，等溫套管(11)內(nèi)壁和外壁間具有I 1.5mm厚的無對流薄空氣層,等溫套管(11)內(nèi)壁和外壁上布置的膜片式溫度傳感器(13)的信號線與多路模擬量輸入模塊(22)的輸入端連接，多路模擬量輸入模塊(22)的輸出端和多路模擬量輸出模塊(24)的輸入端均分別通過通訊總線(27)與工控機(jī)(23)連接，多路模擬量輸出模塊(24)的輸出端與固態(tài)調(diào)壓器(25)的輸入端連接，固態(tài)調(diào)壓器(25)的電源端與交流電源(26)連接，固態(tài)調(diào)壓器(25)的輸出端與電加熱絲(19)的引線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種濕蒸汽吸熱量測控裝置,其特征是:所述的等溫套管(11)內(nèi)壁和外壁上布置的膜片式溫度傳感 器(13)所采集到的溫度信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給工控機(jī)(23),經(jīng)工控機(jī)(23)內(nèi)溫度控制策略程序運算后給出控制信號,控制信號經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后傳輸給固態(tài)調(diào) 壓器(25)調(diào)節(jié)電壓以控制電加熱絲(19)的加熱功率。
全文摘要
一種基于變界分段能平衡的軟測量方法、多功能濕蒸汽測針及濕蒸汽吸熱量測控裝置，其特點是多功能濕蒸汽測針由電加熱棒，帶有均勻等螺距的外凸螺旋肋的電加熱棒套管，多功能濕蒸汽測針外壁管，前傳感器座和后傳感器座組成。利用等溫套管，等溫套管內(nèi)、外壁等間距分布的溫度測點和計算機(jī)在線測控設(shè)備共同構(gòu)成濕蒸汽吸熱量測控裝置。多功能濕蒸汽測針放置于濕蒸汽吸熱量測控裝置內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)由外套筒，外套筒法蘭蓋和外套筒法蘭盤壓緊固定；基于濕蒸汽在上述結(jié)構(gòu)中的流動受熱過程機(jī)理分析，建立了軟測量模型及測量結(jié)果的在線校驗?zāi)Ｐ?；整個設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，適用于多種涉及濕蒸汽兩相流的測量領(lǐng)域尤其是凝汽式汽輪機(jī)排汽濕度測量。
文檔編號G01N25/20GK103185735SQ201310073920
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者楊善讓, 趙賀, 朱玉章, 張學(xué)軍, 王升龍, 牛棚滿, 趙波, 齊兵, 付玉民, 馬士全 申請人:楊善讓