[发明专利]一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于流量计量领域，特别是涉及一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置及测量方法。 

背景技术

一次能源大都是转化成蒸汽而加以利用的。对于湿饱和蒸汽，正确计量蒸汽量并同时得知它的干度是具有很大意义的。目前多采用分立式测量法——即分别测出蒸汽的干度和流量尔后推导出蒸汽的全焓。近年来尽管对这类两相流动的载能体进行了多种物理效应的测量试验，如辐射吸收法、光测法、电极法，热线风速法等多种，但精度低，成本高，要求条件荷刻是这些方法的通病。迄今为止未见一台流量—干度一体化仪表在线实际应用。另一方面,实用工业蒸汽锅炉大都是饱和蒸汽锅炉，不知道蒸汽的干度，就不能保证蒸汽的品质，继而也就不能保证产品的质量，这历来就是锅炉生产厂家和用户关心而又没能解决的问题。此外，随着热电联合应用，联合循环的发展，不能准确测定蒸汽的干度，也为利用饱和蒸汽的有关单位的经济结算带来困难，因此研制一种实用性强，能一次测量出蒸汽的全焓的流量计既是工业发展的需要，也是一项具有开拓性意义的课题。 

发明内容

本发明冲破传统的要测两相流，必先测空隙率的束缚，利用蒸汽相变这一两相流测定的不利因素，提供一种新的测量装置和测量方法，从而可以在测得湿饱和蒸汽的流量的同时在线测出其干度，这为即时评价蒸汽的品质品位，结算蒸汽的全焓，提供了一种简捷直观的测量装置和测量方法。

一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置，其特征在于包括：旁路管道、控制装置、测湿电热器、测流电热器、基点温度测量装置、饱和温度测量装置、过热温度测量装置、孔板流量计、前端压力测量装置和后端压力测量装置，测湿电热器和测流电热器顺序设置在旁路管道内，基点温度测量装置安装在测湿电热器一侧，饱和温度测量装置安装在测湿电热器和测流电热器之间，过热温度测量装置安装在测流电热器另一侧，旁路管道并联到主管道上，孔板流量计安装在主管道内，前端压力测量装置和后端压力测量装置安装在孔板流量计两侧。

进一步，在旁路管道的入口处安装有旁通入口阀，旁通入口阀的开度经控制装置控制。

进一步，在旁路管道的出口处安装有旁通出口阀和放空阀，通过控制旁通出口阀和放空阀来维持旁路管道湿饱和蒸汽干度和流量的正常测量。

进一步，测湿电热器和测流电热器置于与旁路管道同心的位置，两个电热器的最近端相距80mm。

进一步，旁路管道的直径选为主管道直径的1/10。

进一步，测湿电热器和测流电热器选用镍铬丝。

本发明还公开了采用上述测量装置测量全焓的方法，包括如下步骤：

1）通过基点温度测量装置、饱和温度测量装置和过热温度测量装置测量旁路管道中a、b、c三点的介质温度，其中a点位于测湿电热器一侧，b点位于测湿电热器和测流电热器之间，c点位于测流电热器另一侧；

2）通过前端压力测量装置和后端压力测量装置测量孔板流量计两侧的压力值；

3）通过a、b、c三点的温度查表得到这三点的相应热力学参数：

a点温度下干饱和蒸汽的焓ha″, 

a点温度下饱和水的焓ha′,

a点温度下饱和水的气化潜热γ,

b点介质的焓h_b,

c点介质的焓h_c,

a点的饱和压力P_a ,

a点饱和蒸汽的比容v_a^″，

b点过热蒸汽的比容v_b，

以及c点过热蒸汽的比容v_c;

4)根据公式计算出a点的湿饱和蒸汽干度x，

x=[ h_b-                                               ( h_c-h_b)- h_a^′]/γ             (8)，

其中：x ——a点湿饱和蒸汽的干度（kg/kg）；

h_a′——a点温度下饱和水的焓（kJ/kg）；

h_b——b点介质的焓（kJ/kg）；

h_c——c点介质的焓（kJ/kg）；

——测湿电加热器对介质的加热功率（kw）；

——测流电加热器对介质的加热功率（kw）；

γ——a点温度下饱和水的气化潜热（kJ/kg）;