一种蒸汽干度流量测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体测量领域，特别是涉及一种蒸汽干度流量测量装置及方法。
技术介绍
蒸汽由于具有生产运输方便、焓值高、无毒无害等特殊的物理化学性质，已经被当成一种重要的二次能源，广泛应用于能源、冶金、化工、制药和食品加工等领域，为生产生活提供热能与动力。研究和生产实际显示，蒸汽的品质，也就是蒸汽的各项参数，如温度、压力、干度和流量等，对蒸汽的生产和使用有着重要影响。蒸汽在运输过程中主要是以两相流湿蒸汽的形式存在。而两相流湿蒸汽状态参数的测量，尤其是流量和干度的测量是一个国际性的难题。目前，湿蒸汽的干度测量方法有化验方法、非热力学方法、热力学方法等，化验方法和非热力学方法在工程应用中存在较大的局限性和不足，测量装置造价较高，使用场所容易受限制，测量精度和使用寿命都不理想。现有技术中以加热方法测量蒸汽干度流量的仪表普遍存在精度差、响应速度慢、使用条件苛刻、可靠性差、价格昂贵等缺点，缺乏实用价值。
技术实现思路
本专利技术的设计了一款精度高、响应速度快、方便使用、可靠性高、价格低廉的管道湿蒸汽干度流量测量装置，能够在线连续测量任意管道内湿蒸汽的干度流量，解决了工业上的测量需求，并提出了一种方便精确的测量方法。本专利技术的具体
技术实现思路
：一种蒸汽干度流量测量装置，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；所述主管路内沿蒸汽进入方向依次设置有温度传感器一、流量计、均相器、采样器、阻力元件；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。进一步地，所述温度传感器一、温度传感器二和温度传感器三为热电偶或热电阻。进一步地，所述流量计为靶式流量计或涡街流量计。进一步地，所述采样器插入主管路的部分设置取样孔。进一步地，所述阻力元件为挡片或孔板结构或节流阀。进一步地，所述PLC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。进一步地，所述加热模块为蛇形管状，内设置保护套筒、电加热器。进一步地，所述加热模块为圆筒状，内设有保护套筒、电加热器。进一步地，所述保护套筒的一端封口并固定连接于加热模块的一端面上。进一步地，所述电加热器设置在保护套筒内。进一步地，所述加热模块为圆管状；所述电加热器采用电磁加热线圈，缠绕在加热模块表面；电磁加热线圈和加热模块之间设置有绝热层。采用上述蒸汽干度测量装置测量蒸汽干度的方法，包括以下步骤：1）湿蒸汽流入主管路，经过温度传感器一，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，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。进一步地，通过调整阻力元件的阻尼和流量调节阀的开度控制采样流量的大小。进一步地，所述PLC用于收集上述方法中的测量数据并完成计算和控制。进一步地，经采样流量测量模块测量后的蒸汽经回流管路流回主管路。本专利技术的有益效果：本专利技术的测量装置采用热力学原理，原理可靠，测量方法简单实用，精度高、响应速度快，可以在任意管道上使用，并且不向周围环境排放蒸汽，具有很强的实用价值。附图说明图1为本专利技术的一种管道湿蒸汽干度流量测量装置示意图；图2为本专利技术的均相器的示意图；图3为本专利技术的采样器的示意图；图4为本专利技术的一种阻力元件的示意图；图5为本专利技术的一种加热模块的示意图；图6为本专利技术的另一种加热模块的示意图；图7为本专利技术的另一种加热模块的示意图。图中：1、主管路，2、温度传感器一，3、流量计，4、均相器，5、采样器，6、阻力元件，7、回流管路，8、流量调节阀，9、采样流量测量模块，10、温度传感器二，11、绝热垫片一，12、加热模块，13、绝热垫片二，14、温度传感器三，15、电加热器，16、功率调节模块，17、PLC，18、保温层，19、均相孔，20、采样孔，21、支撑，22、保护套筒，23、电加热管，24、电磁加热线圈，25、绝热层。具体实施方式为使对本专利技术的测量装置和测量方法的特征和所达成的功效有进一步的了解和认识，用以较佳的实施例和附图配合详细说明，说明如下：实施例一在一内径为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。温度传感器一2需要沿主管路1的径向插入到主管路1的中央，并固定安装。温度传感器一2可以采用Pt100铠装热电阻，也可采用精度相当的热电偶。流量计3采用的是与主管路1直径大小一致的靶式流量计，与通过法兰或者螺纹或者卡箍等连接方式安装在主管路1上。均相器4为渐缩管型的喷管，入口端的直径为50mm，出口端的直径为40mm，厚度为3mm，长度为150mm。均相器4与主管路1处在同一轴线上，通过焊接或法兰或螺纹或卡箍等连接方式安装在主管路1上；均相器4出口端被一直径为40mm，厚度为3mm的圆饼封口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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）。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王筱庐，王泽元，唐晓晨，
申请(专利权)人：西安若水电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61