一种蒸汽干度流量测量装置及方法
专利汇可以提供一种蒸汽干度流量测量装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 蒸汽 干度流量测量装置和方法，包括主管路、 温度 传感器 一、流量计、均相器、 采样 器、阻 力 元件、 回 流管 路、流量调节 阀 、采样流量测量模 块 、温度传感器二、绝热 垫片 一、加热模块、绝热垫片二、温度传感器三、功率调节模块、PLC、保温层；通过测量得到流量、功率和 温度计 算得到待测蒸汽的干度。本发明的优点在于其 精度 高、响应速度快、方便使用、可靠性高、价格低廉。，下面是一种蒸汽干度流量测量装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于包括主管路（1）、温度传感器一(2)、流量计(3)、均相器(4)、采样器(5)、阻力元件(6)、回流管路(7)、流量调节阀(8)、采样流量测量模块(9)、温度传感器二(10)、绝热垫片一(11)、加热模块(12)、绝热垫片二(13)、温度传感器三(14)、功率调节模块(16)、PLC(17)、保温层(18)；
所述主管路(1)内沿蒸汽进入方向依次设置有温度传感器一(2)、流量计(3)、均相器(4)、采样器(5)、阻力元件(6)；
所述回流管路(7)设置在阻力元件(6)之后，与主管路(1)轴向垂直连接；所述回流管路(7)近主管路(1)端设置有流量调节阀(8)；
所述采样器(5)出口端依次设置有温度传感器三(14)、绝热垫片二(13)，出口端与加热模块(12)的连接；
所述采样流量测量模块(9)一端与加热模块(12)的连接，另一端与回流管路(7)连接；
所述加热模块（12）与采样流量测量模块（9）之间设置有绝热垫片一（11）、温度传感器二（10）。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述温度传感器一（2）、温度传感器二(10)和温度传感器三(14)为热电偶或热电阻。
3.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述流量计(3)为靶式流量计或涡街流量计。
4.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述采样器(5)插入主管路的部分设置有采样孔。
5.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述阻力元件(6)为挡片或孔板结构或节流阀。
6.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述PLC(17)用于控制功率调节模块来调节并稳定电加热器的实际加热功率。
7.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述加热模块(12)为蛇形管状，内设置保护套筒(22)、电加热器(15)。
8.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述加热模块(12)为圆筒状，内设有保护套筒(22)、电加热器(15)。
9.根据权利要求7或8所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述保护套筒(22)的一端封口，并与加热模块(12)固定连接。
10.根据权利要求7或8所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述电加热器(15)设置在保护套筒(22)内。
11.根据权利要求1所述的一种蒸汽干度流量测量装置，其特征在于所述加热模块(12)为圆管状；所述电加热器(15)采用电磁加热线圈(24)，缠绕在加热模块表面；电磁加热线圈(24)和加热模块(12)之间设置有绝热层(25)。
12.采用权利要求1-11任一项所述的蒸汽干度流量测量装置测量蒸汽干度流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）湿蒸汽流入主管路（1），经过温度传感器一（2），测得主管路中湿蒸汽的饱和温度t1，由水的热力性质得到对应的饱和压力P1；利用t1和P1对安装在主管路（1）上的靶式流量计（3）测得的体积流量进行温压修正，得到主管路（1）中气相组分的质量流量q1；
2）蒸汽经过均相器（4）雾化均相后，通过采样孔（20）进入采样器（5），将采样蒸汽送入加热模块（12）加热成过热蒸汽，经温度传感器二（10）测量得到过热蒸汽的温度t2，经温度传感器三（14）测量得到采样湿蒸汽的温度t3，由水的热力性质得到对应的饱和压力P3，忽略加热模块（12）的压力损失，则过热蒸汽的压力P2与采样湿蒸汽的压力P3相等；
3）利用过热蒸汽的温度t2和压力P2对采样流量测量模块（9）中的流量计测得的过热蒸汽的体积流量进行温压修正，得到采样湿蒸汽的质量流量q2；
4）由以下公式可以计算出待测管道内湿蒸汽的干度 ：
式中：
x为待测管道内湿蒸汽的干度；
h为温度t2和压力P2对应下过热蒸汽的比焓；
h’为温度t3对应下饱和水的比焓；
h”为温度t3对应下饱和蒸汽的比焓；
P为电加热器的总加热功率；
q2为采样湿蒸汽的质量流量；
由以下公式可以计算出待测管道内湿蒸汽的质量流量：
式中：
q为待测管道内湿蒸汽的质量流量；
x为待测管道内湿蒸汽的干度；
q1为待测管道内湿蒸汽气相组分的质量流量。
13.根据权利要求12所述的一种测量蒸汽干度流量的方法，其特征在于通过调整阻力元件（6）的阻尼和流量调节阀的开度控制采样流量的大小。
14.根据权利要求12所述的一种测量蒸汽干度流量的方法，其特征在于所述PLC（17）用于收集上述方法中的测量数据并完成计算和控制。
15.根据权利要求12所述的一种测量蒸汽干度流量的方法，其特征在于经采样流量测量模块（9）测量后的蒸汽经回流管路（7）流回主管路（1）。
一种蒸汽干度流量测量装置及方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述回流管路设置在阻力元件之后，与主管路轴向垂直连接；所述回流管路近主管路端设置有流量调节阀；
所述采样器出口端依次设置有温度传感器三、绝热垫片二，出口端与加热模块连接；
所述采样流量测量模块一端与加热模块的连接，另一端与回流管路连接；
所述加热模块与采样流量测量模块之间设置有绝热垫片一、温度传感器二。
2）蒸汽经过均相器4雾化均相后，进入采样器5，将采样蒸汽送入加热模块12加热成过热蒸汽，经温度传感器二测量得到过热蒸汽的温度t2，经温度传感器三14测量得到采样湿蒸汽的温度t3，由水的热力性质得到对应的饱和压力P3，忽略加热模块12的压力损失，则过热蒸汽的压力P2与采样湿蒸汽的压力P3相等；
3）利用过热蒸汽的温度t2和压力P2对采样流量测量模块9中的流量计测得的过热蒸汽的体积流量进行温压修正，得到采样湿蒸汽的质量流量q2；
4）由以下公式可以计算出待测管道内湿蒸汽的干度 ：
式中：
x为待测管道内湿蒸汽的干度；
h为温度t2和压力P2对应下过热蒸汽的比焓；
h’为温度t3对应下饱和水的比焓；
h”为温度t3对应下饱和蒸汽的比焓；
P为电加热器的总加热功率；
q2为采样湿蒸汽的质量流量；
由以下公式可以计算出待测管道内湿蒸汽的质量流量 ：
式中：
q为待测管道内湿蒸汽的质量流量；
x为待测管道内湿蒸汽的干度；
q1为待测管道内湿蒸汽气相组分的质量流量。
图3为本发明的采样器的示意图；
图4为本发明的一种阻力元件的示意图；
图5为本发明的一种加热模块的示意图；
图6为本发明的另一种加热模块的示意图；
图7为本发明的另一种加热模块的示意图。
具体实施方式
在一内径为50mm，工作压力为10～16MPa，流量为在3～10t/h，干度低于85%的主管路1内沿湿蒸汽流动方向依次安装有温度传感器一2，流量计3，均相器4，采样器5，阻力元件6和回流管路7。
8选用针型阀。采样流量测量模块9可以选用管径与采样器5一致的靶式流量计、涡街流量计、孔板流量计或层流流量计。
x为待测管道1内湿蒸汽的干度；
h为温度t2和压力P2对应下过热蒸汽的比焓，kJ/kg；
h’为温度t3对应下饱和水的比焓，kJ/kg；
h”为温度t3对应下饱和蒸汽的比焓，kJ/kg；
p为电加热管23的总加热功率，kW；
q2为采样湿蒸汽的质量流量，kg/s。
q为待测管道内湿蒸汽的质量流量，kg/h；
x为待测管道内湿蒸汽的干度；
q1为待测管道内湿蒸汽气相组分的质量流量，kg/h。
对于干度变化区间在85～100%以上的主管路1，在本发明设计的测量装置中流量计3可以采用涡街流量计。实施例二的具体方案参照实施例一。实施例二采用的技术方案可以达到实施例一同样的效果，并且可以降低制造成本。
在本发明设计的测量装置中，阻力元件6可以采用孔板结构，通过改变孔的直径尺寸来调整主管路1的流动阻力，从而调整采样流量。阻力元件6也可制作成其他形状来达到在主管路1中增加流动阻力的目的。实施例三的具体方案参照实施例一。实施例三采用的技术方案可以达到实施例一同样的效果。
在本发明设计的测量装置中，阻力元件6可以采样节流阀，通过调节节流阀的开度来调整主管路1的流动阻力，从而调整采样流量。实施例一和二中阻力元件6的设计尺寸需要根据工况的不同进行精确设计，一旦确定后，主管路1的流动阻力也随之确定，无法再修改。采用本实施例中阻力元件6的方案，调节节流阀的开度可以随时改变主管路1的流动阻力。实施例四的具体方案参照实施例一。实施例四的方案可以减少设计上的难度，但是会相应增加制造成本。
在本发明设计的测量装置中，加热模块12为蛇形管状，内径与采样器5一致。在折弯处固定有保护套筒22；保护套筒22为圆管状，一端有封口，封口端插入加热模块内；电加热管
23采用单端电热管，通过过盈配合或螺纹或胶粘或烧结等方式安装在保护套筒内。单根电加热管23的功率密度不宜太高，可以通过改变加热模块12的折弯数来改变电加热管23的数量，从而调节电加热管23的总功率，确保加热模块12能始终将采样湿蒸汽加热成过热蒸汽。
加热模块12也可以设计成其他形状，满足电加热器15安装需求并利于热量向湿蒸汽的传递即可。实施例五的具体方案参照实施例一。实施例五采用的技术方案可以达到实施例一同样的效果，并且制造难度更低。
在本发明设计的测量装置中，加热模块12为圆管状，内径与采样器5一致，为金属材质；
电加热器15采用电磁加热线圈24；电磁加热线圈24缠绕在加热模块表面；电磁加热线圈24和加热模块12之间有绝热层25相隔；绝热层25可以选用硅酸铝等导热系数较小的材料。在电磁加热线圈24中施加高频交流电，加热模块12本身在高频电磁场的作用下发热，从而加热湿蒸汽。可以通过调节电磁加热线圈24的匝数、缠绕密度等参数调整电磁加热线圈24的总功率。实施例六的具体方案参照实施例一。同实施例一相比，由于实施例六采用的是让加热模块12本身发热的加热方式，对湿蒸汽的加热效果更快更好，响应速度更快。
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