Способ определения массового расхода и степени сухости влажного пара в паропроводе от парогенератора
METHOD FOR DETERMINING THE MASS FLOW RATE AND DEGREE OF DRYNESS OF WET STEAM IN THE STEAM LINE FROM THE STEAM GENERATOR

Область техники, к которой относится изобретение
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.
Аналогом изобретения является способ по патенту на изобретение №2690050 (RU): «Способ 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», включающий:
- измерение статического давления, динамического разрежения в точке поперечного сечения контролируемого потока, измерение динамического напора в непосредственной близости от точки измерения динамического разрежения.
Прототипом изобретения является «Способ определения массового расхода влажного пара в паропроводе от парогенератора», по патенту на изобретение РФ №2705520, включающий:
измерение в паропроводе статического давления; измерение перепада давления на двух его приемниках, окно одного из которых открыто навстречу потоку, а окно другого - в сторону движения потока; измерение степени сухости влажного пара; измерение массового расхода питающей воды парогенератора; определение плотности паровой фазы влажного пара по измеряемому статическому давлению.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «измерение статического давления на его приемнике в паропроводе,
измерение перепада давления на двух его приемниках давления в паропроводе,
измерение массового расхода питающей воды парогенератора,
определение плотности паровой и плотности жидкой фаз влажного пара по
статическому давлению,
определение опорного параметра степени сухости сторонним методом»
Однако прототип обладает недостатками:
1. Осуществляется определение только массового расхода.
2. Для достижения приемлемой точности его определения необходимо дополнительно использовать сигнал текущего значения степени сухости от стороннего измерителя.
3. Не определяется текущее значение степени сухости и других параметров влажного пара, например: скоростей фаз, интегральной доли поперечного сечения занимаемой паровой фазой в поперечном сечении потока влажного пара.
Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является: Способ определения массового расхода и степени сухости влажного пара в паропроводе от парогенератора, включающий:
измерение статического давления на его приемнике в паропроводе,
измерение перепада давления на двух его приемниках давления в паропроводе,
измерение массового расхода питающей воды парогенератора,
определение плотности паровой и плотности жидкой фаз влажного пара по статическому давлению,
определение опорного параметра степени сухости сторонним методом,
включает: то что, окно одного из двух приемников давления, перепада давления определяющего динамическое разрежение, открыто в сторону движения потока, а окно другого его приемника давления открыто в плоскости параллельной оси паропровода;
измерение другого перепада давления определяющего динамический напор, окно одного приемника давления которого, открыто навстречу потоку, а окно другого его приемника давления открыто в плоскости параллельной оси паропровода;
на интервале стационарного состояния всех измеряемых величин, как в паропроводе от парогенератора, так и в системе подачи питающей воды:
- определение фиксированного значения степени сухости влажного пара по опорному параметру степени сухости,
- определение фиксированного значения массового расхода влажного пара по параметру массового расхода питающей воды;
- по определяемым величинам плотности паровой и жидкой фаз, измеряемым величинам динамического разрежения, динамического напора, фиксированного значения степени сухости и фиксированного значения массового расхода влажного пара:
вычисление и фиксацию отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненной величине этого параметра по поперечному сечению потока влажного пара (параметр k),
вычисление и фиксацию отношения усредненных по сечению скоростей паровой и жидкой фаз влажного пара (параметр S); на интервале стационарного состояния измеряемых величин в паропроводе от парогенератора при не стационарности измеряемых величин в системе подачи питающей воды:
- определение фиксированного значения степени сухости влажного пара по опорному параметру степени сухости,
- вычисление и фиксацию параметра S по определяемым величинам плотности паровой и плотности жидкой фаз, измеряемым величинам динамического разрежения, динамического напора, фиксированной величине степени сухости, фиксированной величине параметра к; вычисление массового расхода и степени сухости влажного пара, по:
- определяемым величинам плотности паровой и плотности жидкой фаз,
- измеряемой величине динамического разрежения, - измеряемой величине динамического напора, - фиксированной величине параметра k, - фиксированной величине параметра S. Таким образом, задача изобретения решена.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Схема осуществления способа определения массового расхода и степени сухости влажного пара в паропроводе от парогенератора.
н
ст
р
Обозначения на схеме: 1 - паропровод; 2 - цилиндр зонда; 3 - трубка приемника давления со стороны движения потока; 4 - трубка приемника статического давления; 5 - трубка приемника давления в сторону движения потока; 6 - приемник давления со стороны движения потока; 7 - приемник статического давления; 8 - приемник давления в сторону движения потока; 9 - измеритель динамического напора (ΔР); 10 - измеритель статического давления (Р); 11 - измеритель динамического разрежения (ΔР); 12 - контроллер для обработки сигналов измерителей и вычисления параметров влажного пара; 14 - измерительная система расхода питающей воды парогенератора; 15 - измерительная система определения степени сухости, например по патенту на изобретение №2747081. Элементы схемы 1, 2 - 12 соответствуют измерителю параметров пара по патенту на изобретение №2717380 RU.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
ст
н
р
ст
В паропроводе парогенератора, осуществляется измерение статического давления (Р), динамического напора (ΔР); динамического разрежения (ΔР) в потоке влажного пара. По измеряемому статическому давлению (Р) определяется плотность дисперсной жидкой (ρ) фазы и, плотность ее несущей паровой  фазы.
опор
num
Способом по патенту на изобретение №2747081 RU осуществляется определение опорного параметра степени сухости (χ) влажного пара (допускается определение опорного параметра влажного пара только на интервалах стационарного состояния измеряемых величин в паропроводе от парогенератора); средствами парогенератора измеряется массовый расход питающей воды (G).
ст
р
н
num
На интервале стационарного состояния всех измеряемых величин, как в паропроводе от парогенератора (Р, ΔР, ΔР) так и в системе подачи питающей воды (G):
фикс
опор
- определение фиксированного значения степени сухости влажного пара по опорному параметру степени сухости (χ=χ)
- определение фиксированного значения массового расхода влажного пара по параметру массового расхода питающей воды
ст
р
н
фикс
2
3
3
2
2
- по определяемым величинам плотности паровой и жидкой фаз (например, статическому давлению Р=64 кгс/см соответствует =32,37 кг/м, =753,29 кг/м), измеряемым величинам динамического разрежения (ΔР=30629,76 кгс/м), динамического напора (например, ΔР=30451,65 кгс/м), фиксированного значения степени сухости (например, χ=0,96) и фиксированного значения массового расхода контролируемого потока влажного пара (например,  кг/с): вычисление и фиксацию отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненной величине этого параметра по поперечному сечению потока влажного пара (параметр k), вычисление и фиксацию отношения усредненных скоростей паровой и жидкой фаз влажного пара (параметр S).
Вычисление осуществляется с использованием системы уравнений (1), (2), (3), (4):
где: α - интегральная доля сечения паровой фазы в поперечном сечении потока влажного пара;
- средняя по сечению потока скорость паровой фазы влажного пара;
S - отношение усредненных по сечению скоростей паровой и жидкой фаз влажного пара (параметр S);
k - отношение динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненной величине этого параметра по поперечному сечению потока влажного пара (параметр k);
2
F=0,2642 м - площадь сечения паропровода.
фикс
фикс
Решением этой системы уравнений, по значениям измеряемых величин, для выбранного момента времени, определяются все неизвестные величины: α=0,98807;=47,1421 м/с; S=6,73848; k=0,8514790. Величины (k) и (S) фиксируются: S=6,73848 и k=0,8514790.
фикс
фикс
После определения и фиксации, на текущем интервале стационарного состояния всех измеряемых величин, до момента последующего обновления на следующем интервале стационарного состояния осуществляются вычисления текущего значения массового расхода (G) и степени сухости (χ) влажного пара в паропроводе парогенератора, с использованием уравнений (1a), (2a), (3а), (4a) по текущим значениям измеряемых величин статического давления, динамического разрежения и динамического напора, а так же фиксированным значений параметров S и k:
ст
р
н
фикс
фикс
2
2
2
На некотором интервале времени, по текущим значениям измеряемых величин: статического давления (Р=64 кгс/см), динамического разрежения (ΔР=31235,81 кгс/м), динамического напора (ΔР=31128,49 кгс/м), и фиксированным значениям параметра S=6,73848, а так же параметра k=0,8514790 из системы уравнений (1а, 2а, 3а и 4а) наблюдается постоянство значений измеряемых параметров в паропроводе и вычисляемых значений: χ=0,976, G=414,21 кг/с.
фикс
Способ обладает возможностью переопределять параметр S на интервале стационарного состояния измеряемых величин в паропроводе от парогенератора при не стационарности измеряемых величин в системе подачи питающей, воды.
опор
фикс
oпop
фикс
р
н
фикс
фикс
2
2
В последующий момент, когда этот интервал получает статус интервала стационарного состояния измеряемых величин в паропроводе от парогенератора при не стационарности измеряемых величин в системе подачи питающей воды. При этом: по опорному значению степени сухости (χ=0,974) определяется величина ее фиксированного значения (χ=χ=0,974). Затем используя системы уравнений (1б), (2б), (3б) осуществляют вычисление и фиксацию параметра S по определяемым величинам плотности паровой  и плотности жидкой  фаз, измеряемым величинам динамического разрежения (ΔР=31235,81 кгс/м), динамического напора (ΔР=31128,49 кгс/м), фиксированной величине степени сухости (χ=0,974), фиксированной величине параметра k=0,8514790:
фикс
фикс
В результате получено значение параметра S=6,545, при значении параметра k=0,8514790,
вычисление массового расхода и степени сухости влажного пара, по:
- определяемым величинам плотности паровой и плотности жидкой фаз,
- измеряемой величине динамического разрежения,
- измеряемой величине динамического напора,
- фиксированной величине параметра k,
- фиксированной величине параметра S.
Вычисление массового расхода и степени сухости влажного пара осуществляется с использованием системы уравнений (1), (2), (3), (4): G=415,00 кг/с, χ=0,974.