Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара

Авторы патента:

Коваленко Александр Васильевич (RU)

G01N25/60 - определение влажности пара

G01F1/34 - измерением давления или перепада давления

Владельцы патента RU 2778209:

Коваленко Александр Васильевич (RU)

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения теплофизических параметров влажного пара воды, может быть использовано для определения ее массового расхода, степени сухости и других параметров потока пара в паропроводах его источников и потребителей. Устройство содержит: паропровод; в паропроводе зонд с тремя каналами - канал давления со стороны движения потока, канал статического давления и канал давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между выходами из канала давления со стороны движения потока и канала статического давления - измеритель динамического напора; измеритель статического давления на выходе из канала статического давления; измеритель перепада давления между выходами из канала статического давления и канала давления в сторону движения потока - измеритель динамического разрежения; контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости; с целью повышения точности определения параметров пара, зонд содержит: плоскую и параллельную оси паропровода пяту, имеющую три отверстия: одно из отверстий - вход в канал давления со стороны движения потока, другое - приемник статического давления на входе в канал статического давления, третье - вход в канал давления в сторону движения потока; содержит также две трубки Пито: одна, с приемником давления со стороны движения потока - установлена через пяту зонда на вход в его канал давления со стороны движения потока; другая, с приемником давления в сторону движения потока - установлена через пяту зонда на вход в его канал давления в сторону движения потока. Технический результат - повышение точности определения параметров влажного пара. 1 ил.

Аналогом изобретения является устройство для определения расхода пара в паропроводе [Патент РФ №2243508; «Устройство для измерения расхода пара в паропроводе»; опубликовано 27.12.2004 г.], содержащее:

паропровод; в паропроводе цилиндр зонда с каналом передачи и приемником давления со стороны движения потока и с другим каналом передачи и приемником давления, направленным в сторону движения потока; приемник статического давления у стенки паропровода;

измеритель перепада давления между каналом передачи давления с его приемником со стороны движения потока и каналом передачи давления с его приемником в сторону движения потока; измеритель статического давления в паропроводе; контроллер для вычисления массового расхода.

Прототипом изобретения является устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара [Патент на изобретение РФ №2717380; «Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара»; опубликовано 23.03.2019 г.], содержащее:

паропровод, в паропроводе зонд с тремя каналами:

канал давления со стороны движения потока, канал статического давления, и канал давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между выходами из канала давления со стороны движения потока и выходом из канала статического давления - измеритель динамического напора; измеритель статического давления на выходе из канала статического давления; измеритель перепада давления между выходами из канала статического давления и канала давления в сторону движения потока - измеритель динамического разрежения; контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости;

подключенные к соответствующим каналам давления зонда: узкую и плоскую камеру параллельную оси паропровода, с приемником давления со стороны движения контролируемого потока; другую узкую и плоскую камеру, параллельную оси паропровода, с приемником давления в параллельной оси паропровода донной части камеры; третью узкую плоскую камеру, параллельную оси паропровода, с приемником давления в сторону движения контролируемого потока; контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа:

«паропровод; в паропроводе зонд с тремя каналами - канал давления со стороны движения потока, канал статического давления и канал давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между выходами из канала давления со стороны движения потока и канала статического давления - измеритель динамического напора;

измеритель статического давления на выходе из канала статического давления; измеритель перепада давления между выходами из канала статического давления и канала давления в сторону движения потока - измеритель динамического разрежения;

контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости».

Недостатком прототипа является, то что:

А. Приемником статического давления является отверстие на пластине, установленной между боковыми поверхностями плоских и широких камер приемника давления со стороны движения потока и другой камеры приемника давления в сторону движения потока, оказывающих возмущающее воздействие на поток в зоне приемника статического давления. Что является причиной погрешности измерения статического давления и, соответствующей этому, неточности определения массового расхода и степени сухости влажного пара.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, является: устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара, обеспечивающее повышение точности определения параметров пара. Повышение точности определения массового расхода и степени сухости влажного пара достигается тем, что устройство, содержащее паропровод, в паропроводе зонд с тремя каналами - канал давления со стороны движения потока, канал статического давления и канал давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между выходами из канала давления со стороны движения потока и канала статического давления - измеритель динамического напора;

контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости;

с целью повышения точности определения параметров пара, зонд содержит: плоскую и параллельную оси паропровода пяту, имеющую три отверстия: одно из отверстий - вход в канал давления со стороны движения потока, другое - приемник статического давления на входе в канал статического давления, третье - вход в канал давления в сторону движения потока; содержит также две трубки Пито: одна, с приемником давления со стороны движения потока - установлена через пяту зонда на вход в его канал давления со стороны движения потока; другая, с приемником давления в сторону движения потока - установлена через пяту зонда на вход в его канал давления в сторону движения потока.

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

Рис. 1. Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На рис. 1. показана схема осуществления предлагаемого устройства для определения массового расхода и степени сухости влажного пара. Устройство содержит: паропровод 1; в паропроводе зонд 2 с тремя каналами - канал давления 3 со стороны движения потока, канал статического давления 4, и канал давления 5 в сторону движения потока; измеритель перепада давления 14 между выходами из канала давления 3 со стороны движения потока и выходом 4 из канала статического давления - измеритель динамического напора; измеритель статического давления 15 на выходе из канала статического давления 4; измеритель перепада давления 16 между выходами из канала статического давления 4 и канала давления 5 в сторону движения потока - измеритель динамического разрежения; контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости 17.

С целью повышения точности определения параметров влажного пара, зонд 2 содержит плоскую и параллельную оси паропровода пяту 6 с тремя отверстиями:

одно из отверстий - 7, вход в канал давления 3 со стороны движения потока, другое - 8, приемник статического давления на входе в канал статического давления 4, третье - 9, вход в канал давления 5 в сторону движения потока.

Содержит также две трубки Пито: одна - 18, с приемником давления 10 со стороны движения потока, установлена через пяту 6 зонда на вход 7 в его канал давления 3 со стороны движения потока; другая - 19, с приемником давления 11 в сторону движения потока, установлена через пяту 6 зонда на вход 9 в его канал 5 давления в сторону движения потока.

Факторы повышения точности определения массового расхода и степени сухости потока влажного пара предлагаемым устройством:

Каждый из приемников давления (10, 8 и 11) минимально отдален от любого другого, и все они расположены под пятой 6 зонда - в области объема паропровода, в котором практически отсутствует возмущающее воздействие на контролируемый поток влажного пара со стороны всех его элементов.

В прототипе в зоне приемника статического давления присутствуют возмущения со стороны боковых поверхностей камеры давления со стороны движения потока и камеры давления в сторону движения потока пара.

Используемые в устройстве приемники давления являются элементами известных измерительных систем (приемник статического давления, трубка Пито с приемником давления со стороны движения потока, трубка Пито с приемником давления в сторону движения потока).

По сигналу измерителя статического давления (P_cm), например P_cm=64 кгс/см², и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара определяют: - плотность паровой фазы ρ''=32,37293623 кг/м³; - плотность жидкой фазы ρ'=753,295669 кг/м³. [М.П. Вукалович. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Машгиз, 1955. - 91 с.]

Измеряют перепад давления между трубкой давления 3 со стороны движения потока и трубкой статического давления 4 (динамический напор ΔP_н), например: ΔР_н=31847,01 кгс/м².

Измеряют перепад давления между трубкой статического давления 4 и трубкой давления в сторону движения потока 5 (динамическое разрежение ΔР_р), например: ΔР_р=32152,99 кгс/м².

Все измерения выполняются для единого момента времени. Математическая модель связи измеряемых величин контролируемого потока влажного пара с его физическими параметрами:

где: α - доля сечения паропровода, занимаемая паровой фазой (или, истинное объемное паросодержание):

- скорость паровой фазы;

- скорость дисперсной жидкой фазы;

k_н - коэффициент сигнала динамического напора;

k_p - коэффициент сигнала динамического разрежения;

S - параметр отношения скоростей фаз;

А_н - параметр соответствия динамического напора (ΔР_н) динамическому разрежению (ΔР_р) при условии равенства коэффициента динамического напора коэффициенту динамического разрежения (k_н=k_p). Коэффициенты k_н=k_p=0,9515 и S=6,3 получены из внешнего источника (пример их получения представлен в описании патента на изобретение №2690050 RU).

Из уравнений (1) и (2) определяют текущее значение параметра соответствия (А_н):

Из уравнения (2) скорость паровой фазы контролируемого потока:

скорость жидкой фазы:

Из уравнения (4) доля сечения паропровода, занимаемая паровой фазой (α):

Массовый расход (G):

где: F - площадь поперечного сечения паропровода (F=0,2642 м²).

Степень сухости (χ) потока влажного пара:

Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара, содержащее:

паропровод; в паропроводе зонд с тремя каналами - канал давления со стороны движения потока, канал статического давления и канал давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между выходами из канала давления со стороны движения потока и канала статического давления - измеритель динамического напора;

измеритель статического давления на выходе из канала статического давления;

измеритель перепада давления между выходами из канала статического давления и канала давления в сторону движения потока - измеритель динамического разрежения;

контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости;

содержит также две трубки Пито:

одна, с приемником давления со стороны движения потока

- установлена через пяту зонда на вход в его канал давления со стороны движения потока; другая, с приемником давления в сторону движения потока

- установлена через пяту зонда на вход в его канал давления в сторону движения потока.

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения теплофизических параметров влажного пара воды, может быть использовано для определения ее массового расхода, степени сухости и других параметров пара в паропроводах ТЭС, АЭС, или отдельных генерирующих пар агрегатов. Отличительной особенностью способа определения массового расхода и степени сухости влажного пара в паропроводе от парогенератора является предварительное определение опорного параметра степени сухости сторонним методом, и последующие этапы.

Гигрометр // 2771917

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения объемной доли влаги в газах. Предложен гигрометр, содержащий штуцер ВХОД ГАЗА, постоянное пневмосопротивление, стабилизатор давления «до себя», кулонометрическую ячейку, электронную схему управления, штуцер ВЫХОД ГАЗА, ручку регулировки расхода газа через кулонометрическую ячейку.

Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе, с подводом тепла к отбираемой пробе пара от внешнего источника // 2761383

Изобретение относится к области определения теплофизических параметров теплоносителя воды в двухфазном ее состоянии, а именно к области определения степени сухости влажного пара в паропроводах. Предложен способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе, с подводом тепла к отбираемой пробе пара от внешнего источника, включающий: измерение статического давления в паропроводе, отбор и дросселирование пробы пара из паропровода в сообщающуюся с атмосферой проточную камеру с измерением в ее объеме давления и температуры, тепловую изоляцию отбираемой пробы пара от точки отбора до ее выхода из проточной камеры, определение наличия или отсутствия перегрева пробы пара в проточной камере.

Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе // 2747081

Изобретение относится к области определения теплофизических параметров теплоносителя воды в двухфазном ее состоянии, а именно к области определения степени сухости влажного пара в паропроводах. Предложен способ определения степени сухости влажного пара в паропроводах, включающий измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода, дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя.

Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара // 2717380

Изобретение относится к технической физике, а именно к области измерения технологических параметров, может быть использовано для определения массового расхода, степени сухости и других параметров влажного пара в паропроводах его источников и потребителей. Устройство для определения массового расхода и степени сухости влажного пара содержит: паропровод; в паропроводе цилиндр зонда с трубкой давления со стороны движения потока, с трубкой статического давления и с трубкой давления в сторону движения потока; измеритель перепада давления между трубкой давления со стороны движения потока и трубкой статического давления; измеритель статического давления в трубке статического давления; измеритель перепада давления между трубкой статического давления и трубкой давления в сторону движения потока; контроллер для вычисления массового расхода и степени сухости; с целью повышения точности, вне цилиндра зонда содержит: подключенную к трубке давления со стороны движения потока параллельную оси паропровода узкую плоскую камеру с приемником давления со стороны движения контролируемого потока; подключенную к трубке статического давления параллельную оси паропровода узкую плоскую камеру с приемником статического давления в плоской донной ее части, параллельной оси паропровода; подключенную к трубке давления в сторону движения потока параллельную оси паропровода узкую плоскую камеру с приемником давления в сторону движения контролируемого потока; пластину с окном, совмещенную с донной частью узкой плоской камеры трубки статического давления, установленную между узкой плоской камерой трубки давления со стороны движения потока и узкой плоской камерой трубки давления в сторону движения потока.

Способ определения отношения усреднённых скоростей фаз и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усреднённому значению этого параметра по сечению потока при известных значениях массового расхода и степени сухости // 2690050

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения отношения усредненных скоростей фаз и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по сечению потока при известных значениях массового расхода и степени сухости, например, в паропроводе от парогенератора.

Способ дистанционного определения условий обледенения воздушных судов на основе радиометрии реального времени // 2664972

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения зон возможного обледенения воздушных судов в режиме реального времени. Для этого в заданном районе наблюдения вначале регистрируют несколько фактических значений общего влагосодержания, затем регистрируют фактическое значение вертикального профиля температуры наземным метеорологическим температурным профилемером.

Способ оценки качества пара, генерируемого в установке для добычи углеводородов, и способ квалификации генератора пара // 2655016

Изобретение относится к способу оценки качества пара (26), который могут генерировать в установке для добычи углеводородов из пласта с вязкой нефтью, для закачки в этот пласт с вязкой нефтью. Способ включает в себя этапы, на которых: расширяют пар (26), при этом пар расширяют от определенных начальной температуры (Т1, Т0) и/или начального давления (Р1, Р0) до определенного конечного давления (Р2), измеряют конечную температуру (Т2) расширенного пара.

Информационная система оценки качества пара // 2623686

Информационная система оценки качества пара предназначена для определения качества закачиваемого в скважину пара. Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к тепловым методам добычи сверхвязкой нефти (СВН), и является информационной системой оценки качества закачиваемого в нефтяную скважину пара, позволяющей осуществлять в автоматическом режиме сбор параметров закачиваемого пара с систем телеметрии, проводить оценку пара и передавать информацию в ситуационный центр нефтедобычи.

Узел отбора проб измерителя степени сухости пара // 2623678

Изобретение относится к области средств измерений, а именно к устройствам, служащим для измерения степени сухости пара в системах контроля тепловых потерь при генерации пара, передаче его по паропроводам, определении коэффициента полезного действия турбинных агрегатов тепловых и атомных электростанций.

Датчиковый прибор // 2775381

Изобретение в целом относится к датчиковым приборам, выполненным с возможностью определения расхода текучей среды. Датчиковый прибор (100) содержит канальную конструкцию (102-1), содержащую впускное отверстие (105), выпускное отверстие (108) и внутреннюю поверхность, образующую канал (122) для текучей среды, проходящий от впускного отверстия до выпускного отверстия через внутреннюю область канальной конструкции.