УЗЕЛ ОТБОРА ПРОБ ИЗМЕРИТЕЛЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ ПАРА

Изобретение относится к области средств измерений, а именно к устройствам, служащим для измерения степени сухости пара в системах контроля тепловых потерь при генерации пара, передаче его по паропроводам, определении коэффициента полезного действия турбинных агрегатов тепловых и атомных электростанций.

По определению степень сухости пара (х) есть отношение массы сухого пара m_C к массе влажного пара, равной сумме масс сухого пара m_C и капельной влаги m_K в том же объеме [1, стр. 119]:

x = m_C / (m_C + m_K). (1)

Известно устройство для измерения сухости пара, включающее узел отбора пробы из паропровода, канала измерения давления пара в паропроводе, редуктор, проточный узел конденсации пара, каналы измерений расхода и температуры воды на входе и выходе узла конденсации, регулирующий клапан после расходомера воды на выходе узла конденсации и вычислитель (см. рисунок 1 описания патента РФ 2380694 [2]. Устройство обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в узле отбора пробы из паропровода установлены вентиль и регулирующий клапан вне узла конденсации пара. Указанное конструктивное решение ведет к теплообмену между паром в узле отбора проб и окружающим воздухом, изменяя реальную сухость пара. Согласно изобретению указанный недостаток парируется большим расходом пара на измерительные процедуры так, что тепловые потери в узле отбора пробы становятся незначимыми. В описании к патенту приводятся следующие данные по расходу пара на измерения:

- расход воды до узла конденсации G08=30,72 т/час;

- расход воды после узла конденсации G11=51,51 т/час.

Следовательно, на измерение степени сухости пара тратится пара больше 20 т/час, что ведет к большим экономическим потерям.

Наиболее близким по технической сущности является «Измеритель степени сухости пара»» по патенту РФ 2568050 [3]. Согласно изобретению измеритель имеет узел отбора пробы, содержащий пароперегреватель, соединенный входным и выходным патрубками с паропроводом, причем во входном и выходном патрубке установлены запорные клапаны. Рассматриваемый измеритель сухости пара, являясь относительно простым и экономичным устройством, обладает существенным недостатком, связанным с нахождением на патрубках запорных электромагнитных клапанов. Действительно, массивные корпусы клапанов и магнитных узлов их приводов являются источниками тепловых потерь, определяющих в большой степени погрешность измерений. Кроме того, теплопередача от пара по штоку клапана к магнитному узлу приводит к перегреву изоляции провода катушки магнитного узла и выходу его из строя.

Целью изобретения является повышение точности измерителя сухости влажного пара и повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в узле отбора проб, содержащем пароперегреватель, соединенный входным и выходным патрубками с паропроводом, обмотки электромагнитных клапанов устанавливаются коаксиально на патрубки, патрубки вводятся в пароперегреватель и их концы служат седлами клапанов, а запорными элементами - постоянные магниты, причем патрубки выполнены из магнитомягкого материала, а корпус пароперегревателя выполняется из немагнитной нержавеющей стали.

На фигуре представлен пример реализации предлагаемого устройства. Измеритель содержит участок паропровода 1, входной патрубок 2, вваренный в пароперегреватель 3, и выходной патрубок 4, соединенный с паропроводом 1. На обоих патрубках коаксиально расположены обмотки электромагнитных клапанов 5, удерживаемые на патрубках тепловыми изоляционными кольцами 6. Внутри пароперегревателя 3 концы патрубков играют роль седел клапанов, к которым прижимаются постоянные магниты 7, выполняющие роль запорных элементов. Ход магнитов 7 ограничивают проволочные ограничители 8. Провода подачи электрического тока к обмоткам электромагнитов 5, тепловая изоляция патрубков 2, 4 и перегревателя 3 условно не показаны.

Патрубки 2 и 4 выполнены из магнитомягкого материала, например из сплава 50 Н, пароперегреватель 3 из немагнитного материала, например нержавеющей стали 08Х18Н10, 12Х18Н10Т или 08Х21Н6М2Т, теплоизоляционное кольцо может быть выполнено из силикона или фторопласта.

Узел работает следующим образом. В исходном состоянии на обмотки 5 подается постоянный ток, который создает магнитное поле, передаваемое по патрубкам до постоянных магнитов 7. Направление магнитного поля постоянных магнитов взаимодействует с магнитным полем обмоток так, что магниты отталкиваются от концов патрубков и пар проходит через пароперегреватель 3. При смене направления тока в обмотках меняется направление магнитного поля на концах патрубков и постоянные магниты прижимаются к торцам патрубков. Внутренний объем пароперегревателя отсекается от паропровода 1, и в пароперегревателе выполняются операции перегрева пара и другие процедуры, необходимые для измерения сухости пара. После окончания измерительных процедур ток в обмотках 5 вновь меняет направление, постоянные магниты отталкиваются от торцов патрубков, измеренная порция пара удаляется и пароперегреватель заполняется новой порцией пара для проведения нового цикла измерений.

Поскольку корпус перегревателя 3 выполнен из немагнитного материала, магнитное поле по патрубкам передается без рассеяния. А выполнение патрубков из магнитомягкого материала позволяет перемагничивание их осуществлять с малыми потерями от коэрцитивных потерь и снизить мощность, потребляемую обмотками.

Перенос запорных элементов клапанов в корпус перегревателя, размещение обмоток коаксиально патрубкам и использование постоянных магнитов запорными элементами позволило исключить из конструкции узла отбора проб корпуса клапанов, являвшихся источниками паразитной теплопередачи, и снизить температуру обмоток электромагнитов, повышая тем самым надежность устройства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник, книга 2. Под общей редакцией Григорьева В.А., Зорина В.М. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

2. Способ контроля степени сухости влажного пара - Патент России 2380694, G01N 25/60.

3. Измеритель степени сухости пара - Патент России 256850, G01N 25/60.