CN202583025U - 双弯管式蒸汽干度在线测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双弯管式蒸汽干度在线测量仪，涉及蒸汽干度测量技术领域；它包括蒸汽取样管道、温度变送器、弯管传感器、差压及压力变送器、加热器以及积算控制器，所述蒸汽取样管道包括进气端与出气端，所述温度变送器、差压及压力变送器以及加热器均连接到积算控制器并通过积算控制器进行控制；本实用新型的有益效果是：本实用新型稳定性好、测量精度高、结构简单造价低廉、并且操作简单，可以广泛地应用于工程实践中，还具有动态响应速度快，连续实时显示和记录功能强，维护量小等优点，对于饱和蒸汽的热量测量和鉴别蒸汽质量有重要意义，应用及发展前景极为广阔。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种蒸汽干度测量装置，更具体的说，本实用新型涉及一种双弯管式蒸汽干度在线测量仪。
【背景技术】
蒸汽干度是湿蒸汽的重要参数，它直接影响着蒸汽流量和热量的准确计量。干度是汽液两相流特有的参数，它不能像压力和温度那样直接测量，虽然干度在实际应用中很重要，但由于汽液两相流的复杂性和汽液之间的相变，致使干度的测量成为国际上一直没有很好解决的一个难题。目前，国内外对于干度测量的方法有很多，主要可分为三大类：化验法、非热力学法和热力学法。
1、化验法
化验法是从锅炉入口水和锅炉出口蒸汽汽水分离器分离后分别取样，然后用滴定法确定入口水和出口饱和水中的盐（钙镁离子）的含量变化，来积算蒸气的干度。这种方法的不足在于：（1）它不适宜依此来制成实时测量仪器；（2）它只能对锅炉的干度进行测量，对蒸汽输送过程中的干度的测量却失去了作用。
2、非热力法
非热力法主要有光学法、全息摄影法、电学法等，由于非热力学法在目前的工程应用中还存在较大的局限性，并且这类方法制造的仪器普遍存在造价昂贵、适应性差、精度不高和使用寿命不理想等问题。
3、热力学法
热力学法主要有节流法、蒸汽空气混合法、加热法、相分离法、凝结法等。其中加热法具有测量原理简单、受待测蒸汽参数影响小、测量范围宽的特点。但这些方法都由于不同的原因，难以推广应用。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种稳定性好、测量精度高、结构简单造价低廉、并且操作简单，可以广泛地应用于工程实践中的双弯管式蒸汽干度在线测量仪。
本实用新型的技术方案是这样实现的，其改进之处在于：它包括蒸汽取样管道、温度变送器、弯管传感器、差压及压力变送器、加热器以及积算控制器，所述蒸汽取样管道包括进气端与出气端，所述温度变送器、差压及压力变送器以及加热器均连接到积算控制器并通过积算控制器进行控制；所述弯管传感器设置有两个，并且其中一弯管传感器设置于靠近出气端的位置，所述加热器设在两弯管传感器中间的蒸汽取样管道上；所述温度变送器设置有两个，其中一个设置在加热器之后的蒸汽取样管道上，另一个设置于靠近进气端的位置上；所述差压及压力变送器设置有两个，且均具有一检测端，该检测端设置在弯管传感器上；所述积算控制器的主体为一单片机，与该单片机连接的有PID输出驱动器与显示器；
上述结构中，所述蒸汽取样管道的进气端与出气端均设置有一针型阀，且在进气端的针型阀上连有一采样管；
上述结构中，所述单片机还同键盘、USB接口以及RS-232接口连接；
上述结构中，所述加热器内设置有加热元件，且此加热元件为螺旋状的加热管；
上述结构中，所述进气端进入加热器的蒸汽质量为：
出气端流出加热器的蒸汽质量为：
上述两个式子中，Qm为质量流量，ΔP入为入口弯管传感器差压，X为蒸汽干度，ΔP出为出口弯管传感器差压，C为流量系数=0.982(R/2D)1/2，R为弯管传感器弯管曲率半径，D为弯管传感器弯管直径，ρ汽为饱和蒸汽密度，ρ水为饱和水密度；根据流入加热器与流出加热器蒸汽的质量是守恒的，所以
Qm入＝Qm出
即：
整理后，可得出：
本实用新型的有益效果在于：本实用新型稳定性好、测量精度高、结构简单造价低廉、并且操作简单，可以广泛地应用于工程实践中，另外，还具有动态响应速度快，连续实时显示和记录功能强，维护量小等优点，对于饱和蒸汽的热量测量和鉴别蒸汽质量有重要意义，应用及发展前景极为广阔。
【附图说明】
图1为本实用新型的具体实施例图；
图2为本实用新型积算控制器的原理框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
参照图1所示，本实用新型揭示了一种双弯管式蒸汽干度在线测量仪，该测量仪包括蒸汽取样管道1、温度变送器2、弯管传感器3、差压及压力变送器4、加热器5以及积算控制器6，所述温度变送器2、差压及压力变送器4以及加热器5均连接到积算控制器6并通过积算控制器6进行控制，蒸汽取样管道1包括进气端101与出气端102，且进气端101与出气端102均设置有一针型阀103，进气端101的针型阀103连接着一采样管104；弯管传感器3设置有两个，连接在蒸汽取样管道1上，用于将流经弯管传感器3的流速信号转换为差压信号，其中一弯管传感器3设置在靠近出气端101的位置，加热器5设置在两个弯管传感器之间，加热器内设有螺旋状的加热管501，用于对蒸汽取样管道1中的蒸汽进行加热；温度变送器2设置有两个，其中一个设置在加热器5之后的蒸汽取样管道1上，另一个设置在靠近进气端101的位置，用于将蒸汽取样管道1内蒸汽的温度信息转换为4-20mA标准的电流信号并传送至积算控制器6；所述差压及压力变送器4设置有两个，且均具有一检测端401，该检测端401设置在弯管传感器3上，用于将弯管传感器3转换后的差压信号转换成4-20mA标准的电流信号并传送至积算控制器6，以及将蒸汽取样管道1中蒸汽的压力信息转换成4-20mA标准的电流信号并传送至积算控制器6；参照图2所示，积算控制器6的主体为一单片机601，该单片机连接的有PID输出驱动器602、显示器603、键盘604、USB接口605以及RS-232接口606。
湿饱和蒸汽受热后首先使饱和水汽化，当吸入汽化潜热全部汽化后才能继续升高温度，变成干饱和蒸汽。采样管104中的湿饱和蒸汽，经采样管104、针型阀103、弯管传感器3流入到加热器5中，进行等压等温加热，湿蒸汽吸收热量使湿蒸汽中的水分完全汽化转变为等温度的干蒸汽，这一过程是由积算控制器6控制加热器5的发热量，随着湿饱和蒸汽的加热器出口流速不断的增大，当饱和水完全汽化成干蒸汽时，加热器5将保持一定的发热量使***达到动态平衡，为了保证测量的准确稳定，先调节进气端101的针型阀103使采样流量达到适当值，使出口温度刚好等于或略高于饱和温度（即入口温度），这时蒸汽已经完全转化为干蒸汽，然后经弯管传感器3、温度变送器2、针型阀103流出。由于弯管传感器3产生的差压对速度和质量敏感，所以在加热器5入口和出口处同时测量弯管传感器3的差压信号、温度和压力值，然后经过积算控制器6的补偿运算来获取准确的干度值。
根据物质守恒原理，在动态平衡时流入加热器的饱和湿蒸汽的总质量一定等于加热后流出加热器干饱和蒸汽的总质量，由此可等到以下等式：
进入加热器的蒸汽质量为：
出气端流出加热器的蒸汽质量为：
上述两个式子中，Qm为质量流量，ΔP入为入口弯管传感器差压，X为蒸汽干度，ΔP出为出口弯管传感器差压，C为流量系数=0.982(R/2D)1/2，R为弯管传感器弯管曲率半径，D为弯管传感器弯管直径，ρ汽为饱和蒸汽密度，ρ水为饱和水密度；根据流入加热器与流出加热器蒸汽的质量是守恒的，所以
Qm入＝Qm出
即：
整理后，可得出：
由此可实现蒸汽干度的测量。
以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。
Claims (5)
1.一种双弯管式蒸汽干度在线测量仪，其特征在于：它包括蒸汽取样管道、温度变送器、弯管传感器、差压及压力变送器、加热器以及积算控制器，所述蒸汽取样管道包括进气端与出气端，所述温度变送器、差压及压力变送器以及加热器均连接到积算控制器并通过积算控制器进行控制；
所述弯管传感器设置有两个，并且其中一弯管传感器设置于靠近出气端的位置，所述加热器设在两弯管传感器中间的蒸汽取样管道上；
所述温度变送器设置有两个，其中一个设置在加热器之后的蒸汽取样管道上，另一个设置于靠近进气端的位置上；
所述差压及压力变送器设置有两个，且均具有一检测端，该检测端设置在弯管传感器上；
所述积算控制器的主体为一单片机，与该单片机连接的有PID输出驱动器与显示器。
2.根据权利要求1所述的双弯管式蒸汽干度在线测量仪，其特征在于：所述蒸汽取样管道的进气端与出气端均设置有一针型阀，且在进气端的针型阀上连有一采样管。
3.根据权利要求1所述的双弯管式蒸汽干度在线测量仪，其特征在于：所述单片机还同键盘、USB接口以及RS-232接口连接。
4.根据权利要求1所述的双弯管式蒸汽干度在线测量仪，其特征在于：所述加热器内设置有加热元件，且此加热元件为螺旋状的加热管。
5.根据权利要求1所述的双弯管式蒸汽干度在线测量仪，其特征在于：所述进气端进入加热器的蒸汽质量为：
出气端流出加热器的蒸汽质量为：
上述两个式子中，Qm为质量流量，ΔP入为入口弯管传感器差压，X为蒸汽干度，ΔP出为出口弯管传感器差压，C为流量系数=0.982(R/2D)1/2，R为弯管传感器弯管曲率半径，D为弯管传感器弯管直径，ρ汽为饱和蒸汽密度，ρ水为饱和水密度；根据流入加热器与流出加热器蒸汽的质量是守恒的，所以
Qm入＝Qm出
即：
整理后，可得出：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 201220198289 CN202583025U (zh) | 2012-05-04 | 2012-05-04 | 双弯管式蒸汽干度在线测量仪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109115652A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 刘冰 | 一种差压式蒸汽干度测量仪及计算方法 |
| CN109459533A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-03-12 | 南京林业大学 | 一种蒸汽湿度测量装置及其方法 |
| CN110108595A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-09 | 中国辐射防护研究院 | 一种气-汽混合法湿度监测装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109115652A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 刘冰 | 一种差压式蒸汽干度测量仪及计算方法 |
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| CN109459533B (zh) * | 2018-11-22 | 2023-10-27 | 南京林业大学 | 一种蒸汽湿度测量装置及其方法 |
| CN110108595A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-09 | 中国辐射防护研究院 | 一种气-汽混合法湿度监测装置 |
| CN110108595B (zh) * | 2019-04-15 | 2021-09-24 | 中国辐射防护研究院 | 一种气-汽混合法湿度监测装置 |
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