СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСТИННОГО ОБЪЕМНОГО ПАРОСОДЕРЖАНИЯ И СКОРОСТЕЙ ФАЗ ПОТОКА ВЛАЖНОГО ПАРА В ПАРОПРОВОДЕ ПАРОГЕНЕРАТОРА
METHOD OF MEASURING DETACHED VAPOUR VOIDAGE AND MOIST STEAM PHASE VELOCITY IN STEAM PIPE OF STEAM GENERATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля параметров влажного пара, и может быть использовано для контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе парогенератора.
Уровень техники
Аналогом изобретения является способ контроля, включающий: измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара; вычисление по совокупности всех измерений. [Коваленко А.В. К вопросу разработки средств контроля теплофизических параметров потока влажного пара. - Сб. Проблемы комплексного изучения и опытно-промышленного внедрения термических методов повышения нефтеотдачи пластов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1983, с.59-68].
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара; вычисление по совокупности всех измерений».
Недостатками аналога является то, что:
А. Недостаточная точность из-за отсутствия возможности уточнения коэффициентов, учитывающих возмущения от измерителей динамического напора и, динамического разрежения.
Прототипом изобретения является способ контроля, включающий: стабилизацию статического давления пара;
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в исходном режиме;
изменение режима работы парогенератора;
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в измененном режиме;
второе изменение режима работы парогенератора;
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, во втором измененном режиме;
вычисление по совокупности всех измерений.
[А.с. СССР №1288568; «Способ определения отношения истинного объемного паросо держания к объемному расходному паросодержанию потока влажного пара»; Коваленко А.В., Шульман Б.Х., Демехин Е.А.; приоритет от 29.01.85 г., зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 08.10.1986 г.]
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа:
«измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в исходном режиме;
изменение режима работы парогенератора;
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в измененном режиме;
вычисление по совокупности всех измерений»
Недостатком прототипа является то, что:
А. Требуется информацию трех режимов работы парогенератора, при различных значениях тепловой и массовой производительности.
Б. В трех реализуемых режимах работы парогенератора требуется обеспечить одинаковое значение статического давления пара.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, является: способ контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе парогенератора. При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:
А. Способ реализуется на информации двух режимов отличающихся по тепловой и (или) массовой производительности парогенератора, без ограничений на изменение статического давления пара.
Указанный технический результат достигается тем, что, способ,
включающий:
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в исходном режиме;
изменение режима работы парогенератора;
измерение статического давления пара, динамического напора и динамического разрежения в потоке пара, расхода исходной воды, в измененном режиме;
вычисление по совокупности всех измерений;
включает:
измерение степени сухости в исходном и в измененном режиме.
Таким образом, задача изобретения решена.
Перечень чертежей
Рис.1 - схема контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На рис.1. показана схема осуществления способа контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара
Устройство, осуществляющее предлагаемый способ содержит:
- парогенератор;
- линию подвода исходной воды, содержащую измеритель расхода воды 1;
- паропровод, содержащий измеритель статического давления 2, измеритель динамического разрежения 3, измеритель динамического напора 4, и измеритель степени сухости (5).
Использование по объявленному назначению составляющих узлов показанного устройства подтверждается рядом опубликованных работ, и реализовывались на промышленных объектах. Так, например, использование парогенератора, измерителя расхода воды, измерителей статического давления, динамического разрежения и динамического напора показано в прототипе (А.с. СССР №1288568). В качестве измерителя степени сухости может быть использовано любое известное устройство, обеспечивающее выполнение этой функции (например, техническое решение по патенту на изобретение RU 2380694 С1).
Измеряют расход исходной воды измерителем 1, статическое давление измерителем 2, динамическое разрежение - измерителем 3, динамический напор - измерителем 4, степень сухости - измерителем 5. От исходного, изменяют режим работы парогенератора по тепловой или массовой его производительности. Измерения осуществляют как в исходном режиме, так и в измененном дополнительном режиме работы парогенератора. Истинное объемное паросодержание, и скорости фаз потока вычисляют по совокупности измеряемых параметров в исходном и в дополнительном режимах из следующей системы восьми линейно независимых уравнений:
где: α - истинное объемное паросодержание;
ω”, ω' - скорости паровой и жидкой фаз потока;
ρ”, ρ' - плотности паровой и жидкой фаз потока;
F - площадь измерительного участка паропровода;
k - коэффициент, учитывающий возмущение от измерителя динамического напора;
p
k - коэффициент, учитывающий возмущение от измерителя динамического разрежения;
G - расход исходной воды парогенератора;
χ - степень сухости потока влажного пара;
p
ΔP - динамическое разрежение;
ΔP - динамический напор.
1
2
p
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mo>"</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mo>"</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mo>'</mo></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mo>'</mo></msubsup></mrow>
В этой системе восьми линейно независимых уравнений неизвестными являются следующие параметры: α, α,
,
,
,
, k, k.
Приведенную систему уравнений можно решить следующим образом.
p
p
p
(1)
(1)
Фиксируя k в точке из области изменения этого параметра (k=k ), из уравнений вида (1)-(4), при i=l находим значение k (k=k).
p
p
(1)
(2)
При i=2 и фиксированном значении k (kp=k ), из уравнений вида (1)-(4) находим значение k (k=k).
p
p
p
(1)
Разность значений k полученных при фиксированном значении k из системы уравнений (1)-(4) определяет «невязку» решения (при принятом значении k=k ):
(2)
(1)
k-k=δ.
p
p
(2)
(1)
(1)
Если, например, абсолютное значение полученной «невязки» превышает значение 0,001 (|δ|>0,001), то необходимо вернуться к точке принятия фиксированного значения k и, в соответствии с полученным значением разности k-k изменить фиксированное значение k , и повторить решение.
Система решается методом Ньютона. Для сходимости решения системы с относительной погрешностью определения k равной 0,001 потребуется не более 5 итераций. Время решения этой задачи на ПК АРМа оператора АСУ парогенератора менее 1 сек.
p
Если, абсолютное значение полученной «невязки» не превышает значение 0,001 (|δ|≤0,001), то «утверждаются» принятое значение k, полученное расчетным путем значение k и других неизвестных решаемой системы восьми нелинейных уравнений.
Получение текущих значений α, ω”ω', позволяет, используя известные соотношения, определить ряд других параметров потока, например, параметр скольжения фаз (С), расходное объемное паросодержание (β):
<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>α</mi><mi>β</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>α</mi><mo>⋅</mo><msup><mi>ω</mi><mo>"</mo></msup><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>α</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msup><mi>ω</mi><mo>'</mo></msup></mrow><mrow><msup><mi>ω</mi><mo>"</mo></msup></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext>                        (5)</mtext></mrow>