CN104198326A - 流动湿蒸汽湿度测量***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流动湿蒸汽湿度测量***及其测量方法，流动湿蒸汽湿度测量***包括采样湿蒸汽的采样入口段、提供过热蒸汽的过热蒸汽源、混合湿蒸汽和过热蒸汽的蒸汽混合装置、入口端与过热蒸汽源相连的过热蒸汽入口段、入口端与蒸汽混合装置相连的混合蒸汽出口段，其中采样入口段和过热蒸汽入口段的出口端均连接到蒸汽混合装置上；所述过热蒸汽入口段和混合蒸汽出口段上均设置有压力采集装置、流量采集装置和温度采集装置，所述采样入口段上设置有压力采集装置；所述采样入口段和过热蒸汽入口段上近入口端均还设置有流量调节阀。本发明测量结果准确可靠，能够实时测量不同湿度条件下流动湿蒸汽的湿度，且其***结构简单、所需设备成本低廉。

Description

流动湿蒸汽湿度测量***及方法

技术领域

本发明涉及流动湿蒸汽测量领域，具体地，涉及一种流动湿蒸汽湿度测量***及方法。

背景技术

压水堆核电站多采用饱和式自然循环蒸汽发生器。流动湿蒸汽广泛存在于此类蒸汽发生器中，如干度大约30％的汽水两相混合物流经汽水分离器离心分离后，变成湿度大约8％～15％的流动湿蒸汽；再经重力分离后，流入干燥器分离后流出蒸汽发生器，蒸汽湿度须小于0.25％，才允许进入汽轮机做功。因此，蒸汽发生器中流动湿蒸汽湿度的测量和监测一直是工程设计和运行实践中广泛关注的重点。其中，测量和监测汽水分离器和干燥器出口蒸汽湿度，可有效获得两关键部件的分离性能，为设计改进和工程验证提供依据；监测和测量蒸汽发生器出口蒸汽湿度，为蒸汽发生器的设计改进、工程验证和核电站的安全运行提供充分的论据。

目前应用于压水堆核电站蒸汽发生器流动湿蒸汽湿度的测量方法主要有：节流量热法、光学法、示踪剂法等。其中，节流量热法主要是通过近似的绝热节流，将高压的湿蒸汽转变为低压条件的过热蒸汽来测量，但需要高压差和极小湿度条件。光学法比较新颖，但测量原理和***复杂，光学玻璃极易污染，对含有大液滴较高湿度的蒸汽测量结果很不理想。示踪剂法尽管在核电站中得到广泛应用，但测量前需要耗费很长时间用于示踪剂在整个流动***内的均匀，然后进行多点取样化验分析，为离线测量，一般用于新建核电站蒸汽发生器验收试验，无法实现实时测量，既耗时又耗力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种流动湿蒸汽湿度测量***，该***结构简单、测量结果准确可靠，能够实时测量不同湿度条件下流动湿蒸汽的湿度，本发明还提供了相应的流动湿蒸汽湿度测量方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

流动湿蒸汽湿度测量***，包括采样湿蒸汽的采样入口段、提供过热蒸汽的过热蒸汽源、混合湿蒸汽和过热蒸汽的蒸汽混合装置、入口端与过热蒸汽源相连的过热蒸汽入口段、入口端与蒸汽混合装置相连的混合蒸汽出口段，其中采样入口段和过热蒸汽入口段的出口端均连接到蒸汽混合装置上；所述过热蒸汽入口段和混合蒸汽出口段上均设置有压力采集装置、流量采集装置和温度采集装置，所述采样入口段上设置有压力采集装置；所述采样入口段和过热蒸汽入口段上近入口端均还设置有流量调节阀。本方案是基于采用过热蒸汽与湿蒸汽混合，将湿蒸汽加热至混合压力下的过热的混合蒸汽，通过分别测得混合前的湿蒸汽压力以及过热蒸汽和混合后蒸汽的压力、温度、流量等参数，然后利用质量守恒和能量守恒定律计算湿蒸汽的湿度的方法设计出的流动湿蒸汽湿度测量***，该***结构简单、测量结果准确可靠，可以应用在不同湿度条件下实时测量测量流动湿蒸汽的湿度。

进一步，为了调整***的运行压力和混合蒸汽的流量，保障***的稳定运行，所述混合蒸汽出口段上还设置有背压阀，该背压阀位于混合蒸汽出口段的近出口端。

进一步，为了避免湿蒸汽和过热蒸汽与外界产生热交换，产生热量损失，所述蒸汽混合装置的外表面设置有保温层。

进一步，为保证湿蒸汽和过热蒸汽充分混合，上述蒸汽混合装置采用文丘里结构的混合器。

进一步，所述流量采集装置为流量计，所述压力采集装置为压力传感器，所述温度采集装置为温度传感器。

进一步，为了便于数据采集和计算，降低人力成本，上述流动湿蒸汽湿度测量***还包括用于接收流量计、温度传感器、压力传感器的采集数据并计算湿蒸汽湿度的数据采集及计算装置。

流动湿蒸汽湿度测量方法，包括以下步骤：

(a)在取样湿蒸汽中通入过热蒸汽进行加热，获得过热的混合蒸汽；

(b)测量湿蒸汽的压力P₀；测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁、流量F₁；测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂、流量F₂；测量环境温度T_envir和蒸汽混合装置的保温层表面温度Tw；

(c)计算湿蒸汽的湿度M，具体包括以下步骤：

(c1)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的水的汽化潜热h_fg；

(c2)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的饱和水焓h_fs；

(c3)根据过热蒸汽的温度T₁和压力P₁计算过热蒸汽焓h₁；

(c4)根据混合蒸汽的温度T₂和压力P₂计算混合蒸汽焓h₂；

(c5)计算***对环境的散热量Q_loss， $Q_{\mathrm{loss}}=11.63A(T_w-T_{\mathrm{envir}})+0.35\×5.67A[{\left(\frac{T_W+273.15}{100}\right)}^4-{\left(\frac{T_{\mathrm{envir}}+273.15}{100}\right)}^4],$ 其中，A为保温层外表面积A＝πDL；D为保温层外径；L为蒸汽混合装置的长度；

(c6)计算湿蒸汽的湿度M， $M=1-\frac{\frac{F_2{h}_2-F_1{h}_1+Q_{\mathrm{loss}}}{F_2-F_1}-h_{\mathrm{fs}}}{h_{\mathrm{fg}}};$

步骤(c1)～(c5)不分先后顺序。

为了克服现有技术中的湿蒸汽测量或无法实时测量或结构复杂或测量准确性差的缺点，发明人提出了上述流动湿蒸汽湿度测量方法，该方法采用过热蒸汽与采样的湿蒸汽混合，将湿蒸汽加热至混合压力下的过热的混合蒸汽，通过分别测得混合前的湿蒸汽压力以及过热蒸汽和混合后蒸汽的压力、温度、流量等参数，然后利用质量守恒和能量守恒定律计算湿蒸汽的湿度，该方法测量结果准确可靠，并且可以应用在不同湿度条件下实时测量流动湿蒸汽的湿度，且该方法所需的***结构简单、设备成本低廉。现有技术中，一种常用的湿蒸汽湿度测量方法为蒸汽-空气混合法，发明人在长期的工作实践中发现蒸汽-空气混合法不能用于高压和不同湿度条件下的蒸汽湿度的实时测量，具有无法精确控制、测量结果准确性差、不能实时测量等缺点，因此提出了本方案中的将抽取的湿蒸汽在蒸汽混合装置内被高压过热蒸汽加热至过热状态进行测量的方法。该方法能够通入高压过热蒸汽测量高压湿蒸汽，可以用于高压条件下测量；该方法能够通过调节加热用过热蒸汽的流量实现对不同湿度条件的测量；该方法测量过程中，混合前后过热蒸汽的流量、温度和压力均可实时测量，可实现高压湿蒸汽的在线实时测量，且具有较高的稳定性和准确性。

进一步，步骤(b)具体包括：

(b1)打开采样入口段的流量控制阀，对湿蒸汽进行取样，并送入蒸汽混合装置(4)，在采样入口段测量湿蒸汽的压力P₀；

(b2)打开过热蒸汽入口段的流量调节阀，从过热蒸汽源中获取过热蒸汽并送入蒸汽混合装置，在过热蒸汽入口段测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁，流量F₁；

(b3)在混合蒸汽出口段测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂，流量F₂；

(b4)测量蒸汽混合装置的保温层表面温度Tw以及环境温度T_envir。

进一步，步骤(b1)中采用等速采样法对湿蒸汽进行取样。

进一步，为了进一步增强测量的稳定性和准确性，步骤(a)中的过热蒸汽为高压过热蒸汽，该高压过热蒸汽是指过热蒸汽的压力高于湿蒸汽压力，以使高压过热蒸汽在蒸汽混合装置将湿蒸汽加热到过热状态。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明的流动湿蒸汽湿度测量***结构简单、使用方便，测量结果准确可靠，能够实时测量不同湿度条件下流动湿蒸汽的湿度；该***还按照高压条件设计，支持高压条件下测量流动湿蒸汽湿度；

2、本发明中，流动湿蒸汽湿度测量***能够保障流动湿蒸汽和过热蒸汽混合均匀并与外界热量交换较少，几乎无热量损失，进一步确保了湿度测量的准确性；

3、本发明的流动湿蒸汽湿度测量方法测量结果准确可靠，并且可以应用在不同湿度条件下实时测量流动湿蒸汽的湿度，其所需的***结构简单、设备成本低廉；

4、本发明的流动湿蒸汽湿度测量方法能够通入高压过热蒸汽测量高压湿蒸汽，可以用于高压条件下测量，且具有较高的稳定性和准确性；

5、本发明既能为设备的研发需要而进行实时湿度测量，又能为长期运行的设备进行实时湿度监测；

6、本发明应用在压水堆核电站中，可实时测量压水堆蒸汽发生器中不同湿度范围的流动湿蒸汽的湿度，实时监测蒸汽发生器关键部件性能和蒸汽发生器整体性能，可为蒸汽发生器的设计改进提供依据，也可为蒸汽发生器的安全运行提供保障。

附图说明

图1是本发明的流动湿蒸汽湿度测量***的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-蒸汽发生器；2-第二流量调节阀；3-第三压力采集装置；4、蒸汽混合装置；5-第二温度采集装置；6-第二压力采集装置；7-第二流量采集装置；8-背压阀；9-第一温度采集装置；10-第一压力采集装置；11-第一流量采集装置；12-第一流量调节阀；13-过热蒸汽源。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的主要思想是基于加热方式的热力学能量平衡原理，将过热蒸汽与湿蒸汽混合，通过过热蒸汽加热湿蒸汽，分别测得混合前的湿蒸汽压力，以及过热蒸汽和混合后蒸汽的压力、温度、流量等参数，然后利用质量守恒和能量守恒定律计算湿蒸汽的湿度。本发明可以应用在不同湿度条件下实时测量流动湿蒸汽的湿度，并设计一种结构简单、测量结果准确可靠的测量***。本发明尤其适用于压水堆核电站饱和式蒸汽发生器中各处不同湿度条件下流动湿蒸汽湿度测量，既能为蒸汽发生器的汽水分离器、干燥器以及整机的研发需要而进行实时湿度测量，又能为长期运行的蒸汽发生器进行实时湿度监测。以下则以测量压水堆核电站饱和式蒸汽发生器的流动湿蒸汽为例对本方案进行进一步说明，但应该明确的是以下实施例并非将本发明的应用限定于该领域，本发明可以应用在任何一个需要测量流动湿蒸汽的领域和***中。

实施例1：

如图1所示，流动湿蒸汽湿度测量***，包括：

过热蒸汽源13，用于提供过热蒸汽，该过热蒸汽主要用于加热从蒸汽发生器1内取样出的湿蒸汽，为确保湿蒸汽的有效加热，其提供的过热蒸汽过热度应大于20℃，压力高于蒸汽发生器1取样点的压力，这样利于蒸汽混合，且过热蒸汽流量应足够，确保混合后的蒸汽处于过热状态，该过热蒸汽源13可采用可以满足需求的一般蒸汽发生器，也可采用专用的过热蒸汽发生装置；

蒸汽混合装置4，用于将取样的湿蒸汽与过热蒸汽的充分混合，确保混合后蒸汽温度的均匀；

采样入口段，连接在蒸汽发生器1和蒸汽混合装置4之间，用于从蒸汽发生器1中采样湿蒸汽并送入蒸汽混合装置4；

过热蒸汽入口段，连接在过热蒸汽源13和蒸汽混合装置4之间，用于获取和输送过热蒸汽；

混合蒸汽出口段，其入口端与蒸汽混合装置4相连，用于排放蒸汽混合装置4中输出的混合蒸汽；

所述采样入口段上设置有调节湿蒸汽流量的第二流量调节阀2和测量湿蒸汽压力的第三压力采集装置3，第二流量调节阀2用于控制采样的湿蒸汽的流量，以适应所需的湿蒸汽采样速度，第三压力采集装置3则相应的测量湿蒸汽的压力；

所述过热蒸汽入口段上设置有第一流量调节阀12、第一流量采集装置11、第一温度采集装置9、第一压力采集装置10，第一流量调节阀12用于调节过热蒸汽流量，第一流量采集装置11、第一温度采集装置9、第一压力采集装置10分别用于测量过热蒸汽的流量、温度和压力；

所述混合蒸汽出口段上设置有第二流量采集装置7、第二温度采集装置5、第二压力采集装置6，第二流量采集装置7、第二温度采集装置5、第二压力采集装置6分别用于测量混合蒸汽的流量、温度和压力。

上述流动湿蒸汽湿度测量***的原理是：

湿蒸汽来自待测蒸汽发生器1，按等速取样原则，开启第二流量调节阀2，调节从蒸汽发生器1中取样引出的湿蒸汽流量，湿蒸汽经第三压力采集装置3测得压力P₀后，流入蒸汽混合装置4；前述等速采样原则是指由第二流量调节阀2控制湿蒸汽按相同的速度从采样入口段流入蒸汽混合装置4；

过热蒸汽来自过热蒸汽源13，开启第一流量调节阀12调节过热蒸汽流量，过热蒸汽经第一流量采集装置11、第一温度采集装置9和第一压力采集装置10测得流量F₁、温度T₁和压力P₁后，进入蒸汽混合装置4；

与加热用的过热蒸汽在蒸汽混合装置4内相混合。

在蒸汽混合装置内，过热蒸汽与湿蒸汽充分混合，形成混合蒸汽，混合蒸汽经第二流量采集装置7、第二温度采集装置5和第二压力采集装置6测得流量F₂、温度T₂和压力P₂后，直接对空排放。获得上述测得的所有流量、温度和压力值即可计算蒸汽发生器监测点湿蒸汽的湿度。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例中的流动湿蒸汽湿度测量***的混合蒸汽出口段上还设置有背压阀8，该背压阀8位于混合蒸汽出口段的近出口端。***的的运行压力和混合蒸汽的流量可通过蒸汽背压阀8进行调节。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，为了尽量减少蒸汽混合装置内的湿蒸汽和过热蒸汽与外界产生热交换，产生热量损失，所述蒸汽混合装置4的外表面设置有保温层。

实施例4：

在实施例1或2或3的基础上，本实施例中的蒸汽混合装置4采用文丘里结构的混合器，例如但不限于文丘里混合器、文丘里管等装置。混合时，过热蒸汽从外部周向喷入文丘里喉部，与湿蒸汽在喉部均匀混合。

上述第一流量采集装置11和第二流量采集装置7采用流量计，第一压力采集装置10、第二压力采集装置6和第三压力采集装置3采用压力传感器，所述第一温度采集装置9和第二温度采集装置5采用温度传感器。

实施例5：

在实施例4的基础上，本实施例中流动湿蒸汽湿度测量***还包括数据采集及计算装置，数据采集及计算装置用于接收第一流量采集装置11、第二流量采集装置7、第一压力采集装置10、第二压力采集装置6、第三压力采集装置3、第一温度采集装置9和第二温度采集装置5的采集数据并根据这些采集数据计算湿蒸汽湿度，该数据采集及计算装置可以为具有信息接收和处理功能的DSP、FPGA、计算机、微处理器、嵌入式设备等装置。所有测得的流量、温度和压力实时信号均传输到数据采集及计算装置中进行实时处理，数据采集及计算装置通过这些信号计算获得蒸汽发生器监测点湿蒸汽的湿度，降低人力计算的工作强度。

流动湿蒸汽湿度测量方法，包括以下步骤：

(a)在取样湿蒸汽中通入过热蒸汽进行加热，获得过热的混合蒸汽；

(b)测量湿蒸汽的压力P₀；测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁、流量F₁；测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂、流量F₂；测量环境温度T_envir和蒸汽混合装置4的保温层表面温度Tw；

(c)计算湿蒸汽的湿度M，具体包括以下步骤：

(c1)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的水的汽化潜热h_fg；

(c2)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的饱和水焓h_fs；

(c3)根据过热蒸汽的温度T₁和压力P₁计算过热蒸汽焓h₁；

(c4)根据混合蒸汽的温度T₂和压力P₂计算混合蒸汽焓h₂；

(c5)计算***对环境的散热量Q_loss， $Q_{\mathrm{loss}}=11.63A(T_w-T_{\mathrm{envir}})+0.35\×5.67A[{\left(\frac{T_W+273.15}{100}\right)}^4-{\left(\frac{T_{\mathrm{envir}}+273.15}{100}\right)}^4],$ 其中，A为保温层外表面积A＝πDL；D为保温层外径；L为蒸汽混合装置4的长度，具体指沿蒸汽流动方向上的长度；

(c6)计算湿蒸汽的湿度M， $M=1-\frac{\frac{F_2{h}_2-F_1{h}_1+Q_{\mathrm{loss}}}{F_2-F_1}-h_{\mathrm{fs}}}{h_{\mathrm{fg}}};$

由于本***满足质量守恒和能量守恒定律，那么

根据质量守恒：F₀+F₁＝F₂   (S1)

根据能量守恒：F₀h₀+F₁h₁＝F₂h₂+Q_loss   (S2)

其中h₀为湿蒸汽的焓，F₀为湿蒸汽流量；

根据公式(S1)和公式(S2)可得测量点处湿蒸汽的焓：

$h_0=\frac{F_2{h}_2-F_1{h}_1+Q_{\mathrm{loss}}}{F_2-F_1}---\left(S3\right)$

而湿蒸汽的湿度M的计算公式为：

将公式(S3)代入公式(S4)得，

$M=1-\frac{\frac{F_2{h}_2-F_1{h}_1+Q_{\mathrm{loss}}}{F_2-F_1}-h_{\mathrm{fs}}}{h_{\mathrm{fg}}}---\left(S5\right).$

上述步骤(b1)～(b5)不分先后顺序，h₂、h₁、h_fg、h_fs的计算方法为现有技术，本领域技术人员可以非常容易计算出，此处不再赘述其计算过程。

上述各公式中的字母含义：

F₀为湿蒸汽流量，不直接测量，作为中间计算量，单位为kg/s；

h₀为湿蒸汽焓，单位为kJ/kg；

h₁为过热蒸汽焓，可通过测量的温度T₁和压力P₁计算物性获得，单位为kJ/kg；

h₂为混合蒸汽焓，可通过测量的温度T₂和压力P₂计算物性获得，单位为kJ/kg；

Q_loss为***对环境的散热量，包括辐射和对流换热量，可通过测量保温层表面温度Tw计算获得，单位为kW；

h_fs为湿蒸汽对应压力条件下的饱和水焓，可通过测量的压力P₀计算物性获得，单位为kJ/kg；

h_fg为湿蒸汽对应压力条件下的水的汽化潜热，可通过测量的压力P₀计算物性获得，单位为kJ/kg；

A为保温层外表面积A＝πDL，单位为m²；D为保温层外径，单位为m；L为蒸汽混合装置4的长度，单位为m，一般而言蒸汽混合装置4布置的方向与蒸汽流动方向一致，其长度特指在蒸汽流动方向上的长度，如蒸汽混合装置4采用文丘里管，该长度指文丘里管的长度。

其中，步骤(b)具体包括：

(b1)打开采样入口段的第二流量控制阀2，采用等速采样法对湿蒸汽进行取样，并送入蒸汽混合装置4，第三压力采集装置3在采样入口段测量湿蒸汽的压力P₀；

(b2)打开过热蒸汽入口段的第一流量调节阀12，从过热蒸汽源13中获取过热蒸汽并送入蒸汽混合装置4，第一压力采集装置10、第一温度采集装置9、第一流量采集装置11在过热蒸汽入口段测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁，流量F₁；

(b3)第二压力采集装置6、第二温度采集装置5、第二流量采集装置7在混合蒸汽出口段测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂，流量F₂；

(b4)测量蒸汽混合装置4的保温层表面温度Tw以及环境温度T_envir。

上述过热蒸汽优选为高压过热蒸汽，即过热蒸汽的压力高于待测湿蒸汽压力，使得整个测量在高压高过热蒸汽条件下进行，抽取的湿蒸汽在蒸汽混合装置4内被高压过热蒸汽加热至过热状态，高压条件有利于测量的稳定性和准确性；通过调节加热用过热蒸汽的流量，可实现对不同湿度条件的测量；由于测量过程中，混合前后过热蒸汽的流量、温度和压力均可实时测量，因此可实现高压湿蒸汽的在线实时测量。

上述方法克服了现有技术中的蒸汽-空气混合法测量蒸汽湿度的各种不足，首先蒸汽-空气混合法是利用热空气吸收湿蒸汽、通过测量热空气混合前后的焓差来求得湿蒸汽的焓，进而求取蒸汽湿度，其主要应用于低压条件下的湿蒸汽测量(如汽轮机末级湿度测量)，无法用于高压条件下，而在高压高湿度条件下，需要的热空气量特别巨大，蒸汽-空气混合法无法实现测量，例如饱和式蒸汽发生器的流动湿蒸汽具有较高压力(如6.5MPa～7.5MPa)、该蒸汽发生器的各部件具有不同的湿度条件，湿度变化范围大(如0.1％～20％)，这种流动湿蒸汽的湿度就无法采用蒸汽-空气混合法测量；另外，低压条件下，蒸汽-空气混合法中空气的实时压力、温度的测量精度将受到制约，尤其是湿蒸汽的取样质量和热空气的质量难以准确测量，进而影响测量的准确性。综上，蒸汽-空气混合法具有无法精确控制、测量结果准确性差、不能实时测量、不能用于高压和不同湿度条件下等缺点，而这些缺点都被本发明提供的流动湿蒸汽湿度测量方法一一克服：

一、本发明的流动湿蒸汽湿度测量***全部按高压条件进行设计，低压条件和高压条件测量均支持，当测量的湿蒸汽为高压状态时，按高压条件进行测量：采用高压过热蒸汽加热湿蒸汽，即加热用的过热蒸汽为高压(高于湿蒸汽压力)且具有高的过热度，满足将湿蒸汽加热为过热状态，确保测量稳定性和准确性；流动湿蒸汽湿度测量***末端设置有背压阀8，可以使***参数保持稳定；

二、本发明将抽取的湿蒸汽加热为过热状态，可以利用蒸汽的单相过热状态实现流量的实时精确测量；

三、蒸汽-空气混合法测量被抽取蒸汽的取样质量、热空气质量，以及混合室进出口处空气的压力、温度、含水量、焓值和露点温度等，从测量的参数来看，无法实现蒸汽湿度的在线实时测量，也不能进行高压和高湿度条件的湿蒸汽湿度的测量；而本发明主要测量加热用过热蒸汽和混合蒸汽的压力、温度和流量，测量湿蒸汽的压力、环境温度、蒸汽混合装置4保温层表面温度等；能够实现各种压力和湿度条件下的在线实时测量。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，包括采样湿蒸汽的采样入口段、提供过热蒸汽的过热蒸汽源(13)、混合湿蒸汽和过热蒸汽的蒸汽混合装置(4)、入口端与过热蒸汽源(13)相连的过热蒸汽入口段、入口端与蒸汽混合装置(4)相连的混合蒸汽出口段，其中采样入口段和过热蒸汽入口段的出口端均连接到蒸汽混合装置(4)上；

所述过热蒸汽入口段和混合蒸汽出口段上均设置有压力采集装置、流量采集装置和温度采集装置，所述采样入口段上设置有压力采集装置；

所述采样入口段和过热蒸汽入口段上近入口端均还设置有流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，所述混合蒸汽出口段上还设置有背压阀(8)，该背压阀(8)位于混合蒸汽出口段的近出口端。

3.根据权利要求1或2所述的流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，所述蒸汽混合装置(4)采用文丘里结构的混合器。

4.根据权利要求1或2所述的流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，所述蒸汽混合装置(4)的外表面设置有保温层。

5.根据权利要求1或2所述的流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，所述流量采集装置为流量计，所述压力采集装置为压力传感器，所述温度采集装置为温度传感器。

6.根据权利要求5所述的流动湿蒸汽湿度测量***，其特征在于，还包括用于接收流量计、温度传感器、压力传感器的采集数据并计算湿蒸汽湿度的数据采集及计算装置。

7.流动湿蒸汽湿度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)在取样湿蒸汽中通入过热蒸汽进行加热，获得过热的混合蒸汽；

(b)测量湿蒸汽的压力P₀；测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁、流量F₁；测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂、流量F₂；测量环境温度T_envir和蒸汽混合装置(4)的保温层表面温度Tw；

(c)计算湿蒸汽的湿度M，具体包括以下步骤：

(c1)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的水的汽化潜热h_fg；

(c2)根据湿蒸汽的压力P₀计算湿蒸汽的饱和水焓h_fs；

(c3)根据过热蒸汽的温度T₁和压力P₁计算过热蒸汽焓h₁；

(c4)根据混合蒸汽的温度T₂和压力P₂计算混合蒸汽焓h₂；

(c5)计算***对环境的散热量Q_loss， $Q_{\mathrm{loss}}=11.63A(T_w-T_{\mathrm{envir}})+0.35\×5.67A[{\left(\frac{T_W+273.15}{100}\right)}^4-{\left(\frac{T_{\mathrm{envir}}+273.15}{100}\right)}^4],$ 其中，A为保温层外表面积A＝πDL；D为保温层外径；L为蒸汽混合装置(4)的长度；

(c6)计算湿蒸汽的湿度M， $M=1-\frac{\frac{F_2{h}_2-F_1{h}_1+Q_{\mathrm{loss}}}{F_2-F_1}-h_{\mathrm{fs}}}{h_{\mathrm{fg}}};$

步骤(c1)～(c5)不分先后顺序。

8.根据权利要求7所述的流动湿蒸汽湿度测量方法，其特征在于，步骤(b)具体包括：

(b1)打开采样入口段的流量控制阀，对湿蒸汽进行取样，并送入蒸汽混合装置(4)，在采样入口段测量湿蒸汽的压力P₀；

(b2)打开过热蒸汽入口段的流量调节阀，从过热蒸汽源(13)中获取过热蒸汽并送入蒸汽混合装置(4)，在过热蒸汽入口段测量过热蒸汽的压力P₁、温度T₁，流量F₁；

(b3)在混合蒸汽出口段测量混合蒸汽的压力P₂、温度T₂，流量F₂；

(b4)测量蒸汽混合装置(4)的保温层表面温度Tw以及环境温度T_envir。

9.根据权利要求8所述的流动湿蒸汽湿度测量方法，其特征在于，步骤(b1)中采用等速采样法对湿蒸汽进行取样。

10.根据权利要求7至9中任一所述的流动湿蒸汽湿度测量方法，其特征在于，步骤(a)中的过热蒸汽为高压过热蒸汽。