УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПОТОКА ВЛАЖНОГО ПАРА
DEVICE FOR INVESTIGATING MEANS OF CONTROLLING FLOW OF WET STEAM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технической физике, а именно к области устройств создающих поток тепловой энергии и теплоносителя с контролируемыми параметрами степени сухости, теплового и массового расходов, и может быть использовано для исследования средств контроля потока влажного пара.
Уровень техники
Аналогом изобретения является устройство [Люри И. В., Романов Б.А. «Оборудование для добычи нефти при паротепловом воздействии на пласт». - М.: «Недра», 1979 г.], содержащее: парогенератор влажного пара с линией подвода воды и линией отвода влажного пара, с измерителем расхода подводимой воды, с измерителем давления в линии отвода влажного пара.
Недостатками аналога является то, что:
А. Точность определения параметров расхода пара по балансу с расходом поступающей в парогенератор воды недостаточна для целей исследования средств контроля влажного пара.
Б. Диапазон изменения параметров производительности парогенератора недостаточен для исследования средств контроля влажного пара.
Прототипом изобретения является устройство [Плетнев Г.П. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций. - М.: Энергоиздат, 1986 г.], содержащее: паропровод перегретого пара с измерителем расхода, с измерителями давления и температуры, с участком для установки исследуемых образцов, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа:
«паропровод перегретого пара с измерителем расхода, с измерителями давления и температуры, с участком для установки исследуемых образцов, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой».
Недостатком прототипа является то, что:
А. Известное устройство предназначено для исследования средств контроля перегретого пара и не обеспечивает возможность исследования средств контроля влажного пара.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, является: устройство для исследования средств контроля потока влажного пара.
При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:
А. Обеспечивается возможность исследования средств контроля влажного пара в потоке с контролируемыми значениями степени сухости, теплового и массового расходов.
Б. Обеспечивается широкий диапазон изменения значений степени сухости, теплового и массового расходов влажного пара и контроль значений измеряемых и вычисляемых параметров с нормируемой точностью.
Указанный технический результат достигается тем, что, устройство, содержащее: паропровод перегретого пара с измерителем расхода, с измерителями давления и температуры, с участком для установки исследуемых образцов, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой;
содержит:
узел впрыска воды на участке паропровода после измерителя расхода, давления и температуры; измерители давления и температуры после узла впрыска; линию подвода воды к узлу впрыска с измерителем расхода, с измерителем давления и температуры, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой; контроллер, к входам которого подключены выходы всех измерителей.
Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, выражаются следующей совокупностью признаков: «содержит:
узел впрыска воды на участке паропровода после измерителя расхода, давления и температуры; измерители давления и температуры после узла впрыска; линию подвода воды к узлу впрыска с измерителем расхода, с измерителем давления и температуры, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой; контроллер, к входам которого подключены выходы всех измерителей».
Таким образом, задача изобретения решена.
Перечень фигур чертежей
Рис.1. Схема устройства для исследования средств контроля потока влажного пара.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На рис.1. показана схема реализации предлагаемого устройства для исследования средств контроля потока влажного пара.
Устройство содержит: паропровод перегретого пара 1 с измерителем расхода 2, с измерителями давления 3 и температуры 4, с участком для установки исследуемых образцов 5, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой 6, 8;
узел впрыска воды 9 на участке паропровода после измерителя расхода, давления и температуры; измерители давления 10 и температуры 11 после узла впрыска; линию подвода воды 14 к узлу впрыска с измерителем расхода 15, с измерителем давления 16 и температуры 17, с регулирующей и отсекающей (запирающей) арматурой 18, 19. Контроллер 20, к входам которого подключены выходы всех измерителей.
В устройстве может быть использован узел впрыска воды показанный на схеме в известном источнике [Плетнев Г.П. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций. - М.: Энергоиздат, 1986 стр.217, рис.11.15].
Температура и давление подводимой к узлу впрыска воды соответствует давлению насыщающих паров в паропроводе от узла впрыска воды.
Контроль теплового и массового расходов исходных потоков перегретого пара и воды осуществляется метрологически аттестованными, образцовыми средствами контроля.
В паропроводе, после узла впрыска воды исходные два однофазные потока образуют двухфазный поток влажного пара. Параметры этого потока влажного пара однозначно определяются измеряемыми параметрами исходных потоков перегретого пара и воды.
nn
nn
1. По измеряемым значениям расхода перегретого пара, его давления и температуры вычисляются значения массового (G) и теплового (Q) расходов входящего в узел впрыска потока пара.
воды
воды
2. По измеряемым значениям расхода, давления и температуры во входящей линии воды вычисляются значения массового (G) и тепловой (Q) расходы входящего в узел впрыска потока воды.
3. Исходя из того, что на узле впрыска отсутствуют потери массы входящих в него потоков перегретого пара и воды, а тепловые потери могут быть минимизированы теплоизоляцией узлов устройства, параметры пара после узла впрыска, на участке паропровода для установки исследуемых образцов с достаточной точностью, вычисляются контроллером устройства из следующих соотношений:
Массовый расход потока влажного пара после узла впрыска воды:
<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>n</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>ы</mi></mrow></msub><mo>;</mo><mtext>                                                                                                (1)</mtext></mrow>
где G - массовый расход влажного пара;
nn
G - массовый расход перегретого пара до узла впрыска воды;
воды
G - массовый расход воды к узлу впрыска.
Тепловой расход с потоком влажного пара:
<mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>n</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>в</mi><mi>о</mi><mi>д</mi><mi>ы</mi></mrow></msub><mo>;</mo><mtext>                                                                                                (2)</mtext></mrow>
где Q - тепловой расход влажного пара;
nn
G - тепловой расход перегретого пара;
воды
G - тепловой расход с водой к узлу впрыска.
Энтальпия потока влажного пара:
<mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>Q</mi><mi>G</mi></mfrac><mtext>                                                                                                                   </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где i - энтальпия потока влажного пара.
Степень сухости потока влажного пара:
<mrow><mi>x</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mi>i</mi></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>i</mi><mo>'</mo><mo>'</mo><mo>−</mo><mi>i</mi><mo>'</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mtext>                                                                                                             (4)</mtext></mrow>
где х - степень сухости потока влажного пара;
i'' - энтальпия паровой фазы потока;
i' - энтальпия жидкой фазы потока.
Значения энтальпии паровой (i'') и жидкой фаз (i') влажного пара соответствуют статическому давлению, определяемому измерителем давления 10 после узла впрыска.
Массовый расход паровой фазы потока влажного пара (G''):
<mrow><mi>G</mi><mo>'</mo><mo>'</mo><mo>=</mo><mi>x</mi><mo>⋅</mo><mi>G</mi><mtext>                                                                                                            (5)</mtext></mrow>
Массовый расход жидкой фазы потока влажного пара (G'):
<mrow><mi>G</mi><mo>'</mo><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>x</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mi>G</mi><mtext>                                                                                                            (6)</mtext></mrow>
Тепловой расход с паровой фазой потока влажного пара {Q''):
<mrow><mi>Q</mi><mo>'</mo><mo>'</mo><mo>=</mo><mi>G</mi><mo>'</mo><mo>'</mo><mo>⋅</mo><mi>i</mi><mo>'</mo><mo>'</mo><mtext>                                                                                                            (7)</mtext></mrow>
Тепловой расход с жидкой фазой потока влажного пара (Q'):
<mrow><mi>Q</mi><mo>'</mo><mo>=</mo><mi>G</mi><mo>'</mo><mo>⋅</mo><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mtext>                                                                                                            (8)</mtext></mrow>
Измеритель температуры (поз.11) используют для контроля перехода перегретого потока пара во влажное состояние и обратно.
Точность определения степени сухости, массового и теплового расходов потока (и отдельных фаз) влажного пара на участке для установки исследуемых образцов определяется по точности определения измеряемых расходов массы и тепла перегретого пара, и массы и тепла воды, подводимых к узлу впрыска, а так же по статическому давлению, определяемому после узла впрыска.
В промышленном применении отсутствуют образцовые и эталонные измерители степени сухости, теплового и массового расхода влажного пара.
Отсутствуют также и устройства создающие поток тепловой энергии и теплоносителя с контролируемыми параметрами степени сухости, теплового и массового расходов, которые могли бы (компенсировать отсутствие образцовых и эталонных измерителей степени сухости, теплового и массового расходов) использоваться для проведения метрологической поверки, проверки работоспособности, градуировки, и исследования средств контроля потока влажного пара.
Осуществлением изобретения обеспечивается возможность исследования средств контроля степени сухости, теплового и массового расхода влажного пара,
путем их установки на участок паропровода для исследуемых средств контроля и сличения их показаний со значением одноименных параметров потока, вычисляемых контроллером предлагаемого устройства.