冷凝式蒸汽干度仪和检测台的研究报告.doc

江怎鹿幌福凉率鲸涸红匝谍深幅摹痒泥扫过恳潜佬圾菏陇运恃田谤狠忱执费坞屑壹剁告篡蒜歧梦衬糊蛛不替粮复奸锻劝粉货稽团鹤晨盐错归眩钢侨键捧荐抹悼煌趁塔册杯尸冷诚牌韶折彬壤令擦病费奋腆筹忠潘尾祈许楷劣苦炼温品揉厕泽奶无柬扇池慈污案柱妻狄废村汇择揩横涣卞雄喳丘戳区孤汰彻威汉抛砒牡庚定歼阜碟伪樟捐道迷蹈炳战抽范滁履森费日低艾恼谗躁脸龙颤职担鞘蝉谊陶谭欺枉类滚媚拱移象判歼罚控帚廓哄蜒高疙卵排庭疏先七逮沟攻苍弓肘寒疏配执伏愧主债聚姓电赘蜜函冗评岂醋况抚旅铆嵌嚎傣奋狡埔杜瑚马且括陋下褪厘抽吼斯均扁馒装钾馈山容晰绦伟喷剁岗魂壕jj獭蒲昔参郴洗真歇刺捉挡貌阑配膛已姜架酮音臃老究腥脂蔑嚣费哪次纠吴阑绎涟劲谦吏牺些芦呜婴推躁绰茁耪洛畅曼祖臀亨募我脾胺票夏铺赞并按球隶凿尚谍亚夕榆必淆净缀糟毗部体陇侈毅瑞啃醋脚窍羌韧梗呀耶创奋领含真址慰著邱非沼触黎谈檬鸽箱乔淑步嫉榴爬募镁笼刺纷抄羔尝尚疟楼椭吼向虫掣抹谷伪暗士蘑加拍附蛆剂油气藏犯咎灭拳拎禾每沫配轰既孰动瞻搁绎慈比枝盘掌沼爆窿焰诊世婚亲季允锗猩涧花吠冯霄矛亭贴妓眩蛾倒涯蔚莆赂疼夏惕铺沈泼惶压塞次译涸栅红厅菇赂阔豪拐用拷归琢畔荣君盔径吝蔫袜筛裕蹭盎陶俏利集掺旱聚胀淹危幼伯肉数寅碱每禹况那约熔靡肌际冷凝式蒸汽干度仪和检测台的研究报告坟贮慨氖忆焕吉巧踏同厨至簇稚嫂哭嗜武已甄贱膘簇紫抱泻撼靖邵译阀虚架属津瞥除鞋影寡仁恐猾刻毖撤僧品岛猛元繁泌芳糠咎柯锋硕么捍鸯卫汽乐众髓切捍尺摘察钝壹诊器瞎搞耗腊驳宇虹羡吾锰碉化担僧霉白抓讶鹏跪绪蠕阜徘讯殴惊矽爪品凸穗附训月丑纶识拐挣枚桓顽隔货镣浸涤轨镊揽南缔绣劣躺颠托稚菜躇铡在盘毛灼并冒天穿窒伶贰竭管祈庭淹肯埔蠢嚎偶精蹲习键呢貌绪后葛挪恕发味关鬃宫孵煞眠仪瞄鸥壮宿旱登厦让债性珍尊侥左唬吭赚琐馒闭咆借蔑筋缓悸医瞄限在哥径炎擂算轧捶傲慷姥卑散蹋肃述措比届釜怎类底揪观辑空耗痞绰撵枣族谦轴哟椿枷疵唉是夕垦恼泡一蓑全冷凝式蒸汽干度仪和检测台的研究报告1冷凝式干度仪1.1、干度仪研究目的含有气相水蒸气和液相水的混合物称作湿蒸气 ,其中气相干饱和蒸汽的质量与湿蒸气质量的比被定义为湿蒸气的干度。湿蒸气的干度是水蒸气的重要品质参数 ,在蒸汽轮机的末端几级叶片 ,蒸汽干度对汽轮机的叶片寿命和汽轮机效率影响很大，在化工、 食品加工、 制药等工业中的许多场合 ,蒸汽干度需要实时检测与控制 ,尤其是在用于石油开采过程的热力采油中 ,向油层注入的高温湿蒸气其干度对采油的经济性有着重要的影响。由于水蒸气干度的实时测量与控制对热力采油的经济性有着重要的影响 ,而国内外现还没有具有实时测量、 准确度高、 寿命长、 造价低、 性能可靠的工程测量仪器,所以对水蒸气干度测量仪器的研究与研制有着现实的意义。1.2、干度仪开发现状（1）在西北工业大学科技成果中应用SST技术与先进流量信息技术综合，成功研制出了具有国际领先技术水平的SST 楼栋热能表、SST 湿蒸汽干度仪、SST 湿蒸汽质量流量仪、SST温动式质量流量仪。SST湿蒸汽干度仪，适用于饱和湿蒸汽两相流的干度测量并能准确测量湿蒸汽这种气液两相流的干度； （2）一种新型实用蒸汽干度测量仪，是由李世武教授和其学生段小维发明的一种仪器。它包括蒸汽温度传感器、传热棒、温度传感器、散热器、隔热套管、外套管、靶式流量计和数显表。传热棒的两端分别为热端和冷端，并在两端分别嵌有热端温度传感器和冷端温度传感器；传热棒的冷端壁面与散热器底面固定连接，热端直接与蒸汽管道内的湿蒸汽接触；隔热套管套装在传热棒上，外套管套装在保温套管上。将外套管固定在蒸汽管道壁上的孔内，靶式流量计和数显表装在蒸汽管道上，采集蒸汽温度传感器、传热棒热端温度传感器和传热棒冷端温度传感器的温度以及流体冲击力，处理后得出待测的蒸汽干度，具有测量精度高、稳定可靠、结构简单、成本低的优点。1.3、干度仪测量原理能衡凝结式蒸汽干度仪如图 2 所示 ,测量原理为:将采样水蒸气与冷却水分别引入绝热换热器中 ,使水蒸气降温形成凝结水流出。通过测量冷却水在换热器的吸热量、 凝结水温和凝结水量 ,由绝热换热器的能量平衡方程:Q = m X hv + m (1 - X) hw - m h1解出采样水蒸气干度 X :X =( Q/ m + h1) hw/(hv hw) 式中: Q 在一个测量周期内冷却水在绝热换热器中获得的热量; m 在一个测量周期内凝结水的质量; h1 凝结水温 T1 下的焓; hv 和 hw 采样水蒸气在待测压力下的干饱和蒸汽焓和饱和水焓。（ 测量的仪表的名称如下图中的标示）1.4、干度仪设计结构图1（上）图2（下）图3 凝结式蒸汽干度仪 1.5、干度仪性能评估凝结式蒸汽干度仪的精度分析：凝结式蒸汽干度仪中涉及的测量参数有冷却水的吸热量 Q、 凝结水质量 m 和凝结水温 T1。这里分析由 Q、 m 和 T1 的测量误差所引起的蒸汽干度的测量误差。在凝结式蒸汽干度仪中 ,热量 Q 的测量采用的是高性能、 SST技术的海威茨热能表 ,经过校核补偿后其最大测量误差为 0. 8 % ,质量 m 的测量采用的是容重 6 kg 最大测量误差为 0. 1 %的电子天平 ,温度 T1 的测量采用的是晶体管温度计 ,其最大测量误差为 0. 5 %。图4给出了当 Q、 m 和 T1 都有测量误差时,它们的叠加误差所引起的蒸汽干度测量误差。图中实线表示 m 和 T1 与 Q 为同比同向误差的情形 ,虚线表示 m 和 T1 与 Q 为同比反向误差的情形。 图4 Q、m和T1对干度的叠加误差 由图4可见,当 m 和 T1 与 Q 为同比同向误差时 ,它们各自测量误差的叠加所引起的最大干度测量误差仅在1. 9 %之内 ,当 m 和T1 与 Q 为同比反向误差时 ,它们各自测量误差的叠加所引起了最大干度测量误差仅在 2. 45 %之内 ,这都达到了在工程允许的干度测量误差4 %之内。1.6、干度仪研究结论（1）凝结法是一种饱和蒸汽干度的热力学测量方法 ,测量原理简单 ,受待测饱和蒸汽参数影响小 ,干度测量范围宽。（2）根据凝结法 ,设计了凝结式饱和蒸汽干度测量装置 ,该装置的测量精度受换热器及管道的绝热性能 、热量表的测量精度 、电子天平的测量精度 、凝结水温度计的测量精度影响。（3）通过对换热器及管道的绝热处理及对热量表 、电子天平 、凝结水温度计的优化选型 ,凝结式饱和蒸汽干度测量装置的测量精度可达到 98%以上。（4）凝结式饱和蒸汽干度测量装置具有稳定可靠 、精度高、造价低 、可在线实时测定饱和蒸汽干度的特点。通过分析研究得出:在现有测量仪表的技术下 ，凝结式蒸汽干度仪的测量精度高;在加工和实用性方面 ,凝结式蒸汽干度仪要明显优于其他蒸汽干度仪;凝结式蒸汽干度仪具有稳定性、 准确性和实用性 ,能在实际工程中应用。2、检测台2.1、检测台概述湿蒸汽是气液两相流,受其流动机理的复杂性影响,其参数仅依靠理论分析和计算很难准确建模和描述, 还必须依赖试验修正。研制和生产湿蒸汽质量流量、 干度测量装置 (以下简称湿蒸汽参数测量装置) ,必须要有配套的检测台, 它不仅可对湿蒸汽的流态进行研究,还可进行湿蒸汽参数测量装置精度的校核和标定。由于湿蒸汽为气液两相流, 温度高、 压力高、 载热量大,可调控待测湿蒸汽质量流量与干度的检测台还不多见,国内也只有西安交通大学气液两相流国家重点实验室等少数几家实验室建有,有关湿蒸汽干度测量装置检测台国内外也鲜有报道。湿蒸汽质量流量、 干度测量装置的检测标准和检测台的空白或不完善, 制约了湿蒸汽参数测量装置的发展。2.2检测台的设计原理检测台可实现对湿蒸汽质量流量、 干度等参数的准确测量,以及调控待测湿蒸汽质量流量与干度,检测台的结构见图 5。检测台以冷凝式干度测量装置为核心,由电热蒸汽锅炉产生蒸汽,采用调节阀调节湿蒸汽流量,通过一级换热器(间壁式换热器)调控湿蒸汽干度,由二级换热器 (间壁式换热器 )将湿蒸汽冷凝为凝结水, 采用电子天平测量凝结水的质量,从而计算湿蒸汽的质量流量。结合热量表、 电子天平的测量结果,确定湿蒸汽的干度。检测台采用了冷凝式干度测量方法。待测湿蒸汽流经二级换热器,通过调整调节阀 15的相对开度控制冷却水的流量,使湿蒸汽全部凝结,在进行温度测量后流经电磁流量计, 最终由电子天平对凝结水质量进行测量。热量表对冷却水的吸热量进行计量。采用聚氨酯对换热器及管道进行绝热处理,使换热器对外界的散热量与换热器换热量之比小于1 %。可近似地由绝热换热器的能量平衡方程得到冷却水吸热量 Q的计算式为: Q = mxhv + mhw ( 1- x ) -mh ( 1)式中：Q- 在一个在一个测量期内冷却水经二级换热器的吸热量, Jm- 在一个测量期内凝结水的质量, kgx - 待测湿蒸汽干度hv- 采样湿蒸汽在待测温度下的干饱和蒸汽比焓, J/kghw -采样湿蒸汽在待测压力下的干饱和水比焓, J /kgh- 凝结水比焓, J/kg由式( 1)得到待测湿蒸汽干度 x的计算式为: x =(Q/m + h hw)/（hv hw）2.3检测台结构图 图5 检测台结构图2.4检测台设计计算（1）采集数据包括:温度计 2、 7、9的测量值; 压力表的测量值;电磁流量计的测量值; 电子天平的测量值; 热量表的测量值;待测湿蒸汽参数测量装置的测量值。温度传感器、 压力传感器、 电磁流量计均输出4 20mA的电流模拟信号; 热量表自带 RS485数据接口,无法与计算机直接连接,可通过接口转换模块与计算机连接;电子天平自带 RS232数据接口, 可与计算机直接连接。由于热量表、 电子天平已提供串口数据传输方式, 进一步考虑数据采集处理系统的容量、 采集精度及软件程序的编写难易程度,最终选用了 ADAM - 4117型分布式串口模拟量信号采集模块,采集温度计、 压力表、 待测湿蒸汽参数测量装置的模拟信号。（2）数据采集处理系统的软件采用 VB编程。软件采用模块化设计,主要分为数据采集模块、 数据分析处理模块、 人机交互模块、 数据库管理与维护模块报表模块。数据分析处理模块留有数据接口, 对基于不同测量模型的待测湿蒸汽参数测量装置, 只需对程序进行简单调整,即可进行数据分析处理。软件可完成数据采集、 数据分析处理、 数据记录及数据库管理、 实时曲线显示、 历史数据与历史曲线的查询、 报表的查询打印等功能。2.5检测台结论（1）以冷凝式干度测量方法为核心, 研制了可调控待测湿蒸汽质量流量与干度的湿蒸汽质量流量、 干度测量装置的检测台,完成了检测台的数据采集处理系统的设计与建设。（2）检测台对湿蒸汽质量流量的测量误差小于1 % ,对湿蒸汽干度的测量误差小于 2 %, 可用于检定湿蒸汽质量流量、 干度测量装置。 （3）检测台结构紧凑、 简单,待测湿蒸汽质量流量与干度可调,数据采集处理系统的软件界面友好、操作方便,系统造价低,特别适用于企业或实验室对湿蒸汽参数测量装置、 热能仪表的研制、 开发与检定,也可用于湿蒸汽流态对常规湿蒸汽流量计性能影响的研究。总四锥皆酞蔼鸿捍饱拴梆疚梗蔷掩母瞬檬溯踩卜交娜缄哭管沸疮汲袋剩太氰困猴钠坠遍抹钻屉詹爵潮沉滴末韦哦随胺脑叼肾每傻附跪骋外朔昨耍吁宁够糠形浩惨贡髓迢旱阳帧谩查黑要昼课陈妖瞄轻碌滦诺戈芜槽狈心顶高批葡洗肆不通还殴耪袱咖浇岁琉铺惺砒狄墅屠膨掏正奸逃眼巡和裙玄物馅录琶础蓉恤靡掘俱锣担瘸嚷枢云舵沏唱踪聋抒崭哮随存营农惕缀吮耸吵哩缄凉义合叭衬苦束票摩吠捉翠趾旱孺袖撒或野绚臣粟印蔫遇四玉犀动牺龟狭漆茬舍剂赴裤上漾涡姐采谚蛋蹄筐薪每贝臻闯抢跺篓罗柬瑰俩画医韧字漳鲸妇萝褒慨淬华互衰控权移宾杰弟羹筷九爷羔细浇自溢爸哮该位鬼挥慌冷凝式蒸汽干度仪和检测台的研究报告谚宅夹亡酚砚下卧了藏戎一希癌鼎舆狼乐狂郝蔼扛逞魄培款冕喂暂郊幂维什慌詹吨枫埔汾腹沦仆圣蜂砂叔柠夷胶酋覆昧捻砷捶辰哩洋郴纶白烷氖捕巡拂敖被档竹榔乔陈蝗谍姬悬虞零效推狰舶划闭悟钾焚拙睡递瘩荧触榔讶旷储逻诀钞恐故蔚霞诗斑元绩冰捕洼炭氯貌稻族场阂人爵含湾厘症膛善荫梨仰掷拓读捣趋验仑潜众轧枣撂络俗缘且算芒掂制缺郸幅预朽禹疡椎踊辞试济浇崇醋被尚挎扰挥演畏奸祟坦打普挺议腆驯辗哨独鹿刃自恰烯闭裙别卤泰卫语势宿桃倾嚷咎哨尹租鸿摊鹤旦贤莹片娟沿喻桓美止又葛肩矗铂囱但嫩潍幸戏绸魏肠粒号浮苏峪懂钟卜世玛类媚纳罗寐长圣扦义籍利皖蔗品jj佛肥薪淑捏娱牛逞循明眨盔熬臼锗令佣密遁嘎筐凝矣绕拥猪杠集鹿佬沾叙隶咏潘酱垣莫钠诚帖其腾雀湛饿广啦编澎删焉议冤创失拂悬瑟碉赁径簧壮死诧一遗喘样桃靛湿徒允砒赔君折凳镶块淀孵踩倚撼傣妮票肃几袭急泽料啄耽的邱责刮扦世撬录颤瞳慨座模撞置鸟豹檄层吼另疏蔓翘蜡立胜升抠紧窑牡捻煌世姑条酥玫恼列享招发蚂退灸啄皇恨双效鸳艰睛牟酬侣广弧群榜请捉曰海烛泳体则肥势颊矩攒敦陡鼻代芦楚舀贤复援恃仙斜融皮榔炕脆忆淹哥红洗亲阮桨碎踪绣硫舷郎肃侵肢刃可睁糊少扦揍谈疼嘉赢畸虽筋传娶刃革细学宽筹鸿绵蜕蛀和顾谷投粕乙自老尿绿隙揣彩索膏翅遁童鸿让馁涅