一种射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明属于饱和蒸汽干度测量领域，尤其是能够从负压系统中将待测饱和蒸汽引入到装有一定量冷却水的容器中进行混合换热的凝结式饱和蒸汽干度测量方法及其装置，用射水抽汽装置将待测饱和蒸汽引入装有一定量水的容器内混合换热，蒸汽在容器内凝结为水，释放热量，容器中的水位、温度必然上升，从水体积增加计算待测饱和蒸汽总质量；从水温的变化计算蒸汽释放的热量，通过测量饱和蒸汽压力、水位、水温，并将所检测到的各项数值传输到上位机，利用热平衡方程测算饱和蒸汽的干度，能够实时测量并显示饱和蒸汽干度。
【专利说明】一种射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于饱和蒸汽干度测量领域，尤其是能够从负压系统中将待测饱和蒸汽引 入到装有一定量冷却水的容器中进行混合换热的凝结式饱和蒸汽干度测量方法及其装置。
【背景技术】
[0002] 目前，公知的饱和蒸汽干度测量方法有：（1)化验方法通过对待测饱和蒸汽采样， 化验水中含盐量确定饱和蒸汽干度。化验方法是一种实验室检测方法，不适宜在工程上在 线实时测量。（2)非热力学方法有光学探测法、电导探针法、电容法、热线和Y射线法等。 目前，非热力学方法在工程应用中还存在较大的局限性与不足，按此方法制造的测量装置 造价较高，受使用场所限制，测量精度和使用寿命都有局限。（3)热力学方法有节流法、蒸汽 空气混合法、加热法、相分离法、混合法、凝结法等。热力学方法需要从待测饱和蒸汽中抽取 试样，然后引向测量装置。该方法源于饱和蒸汽干度的热力学定义，测量原理清晰，缺点是 需要抽取试样，这使其在线实用性受到一定的限制。在热力学方法中，凝结法的测量原理简 单，受待测饱和蒸汽参数影响小，干度测量范围宽。在许多应用场所中，凝结法具有在线实 时测量的条件，是实用的测量方法。现有的凝结式饱和蒸汽干度测量装置及测量方法（申 请号为CN200610042912)的装置组成包括：换热器、电子天平、热量表、温度计、显示器；测 量方法是将待测饱和蒸汽和冷却水引入间壁式换热器，进行通过换热面进行传导换热；其 缺点是（1)仅适用于将处于正压的待测蒸汽引入到换热器中，对于处于负压状态的待测蒸 汽则难以引入到换热器中去。（2)换热器的端差及换热面的清洁程度将会影响到换热效果， 并影响到测量精度。（3)系统组成复杂，造价高。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法及装 置，旨在解决现有技术中的饱和蒸汽干度测量精度受换热面端差及清洁程度的影响，不能 用于负压系统，系统组成复杂造价高的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法，该方法在容器内的 水位下设置出水管，出水管与射水泵入口相连，通过射水泵将水加压形成高速水流通过在 容器上方设置的射水抽汽器，在射水抽汽器内形成负压将待测饱和蒸汽引出并带入容器内 的水中，进行混合换热，蒸汽在容器内相变降温凝结为水，释放热量，包括：
[0005] (1)待测饱和蒸汽中的干蒸汽释放汽化潜热凝结成饱和水，在此过程中，相变温度 不变；
[0006] (2)待测饱和蒸汽中的饱和水及干蒸汽凝结成的饱和水与容器中的水混合放热， 在此过程中，温度降低；
[0007] (3)循环运行一段时间后，待测蒸汽凝结、放热，容器中的水位、温度上升，从容器 中水体积的增加计算出待测饱和蒸汽总质量；从容器中水温的变化计算出蒸汽释放的热 量；
[0008] (4)利用容器中的水位、温度的变化规律建立热平衡方程，计算出饱和蒸汽干度。
[0009] 进一步地，热平衡方程为：
[0010]
【权利要求】
1. 一种射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法，其特征在于，该方法在容器内的水位下设置 出水管，出水管与射水泵入口相连，通过射水泵将水加压形成高速水流通过在容器上方设 置的射水抽汽器，在射水抽汽器内形成负压将待测饱和蒸汽引出并带入容器内的水中，进 行混合换热，蒸汽在容器内相变降温凝结为水，释放热量，包括： (1) 待测饱和蒸汽中的干蒸汽释放汽化潜热凝结成饱和水，在此过程中，相变温度不 变； (2) 待测饱和蒸汽中的饱和水及干蒸汽凝结成的饱和水与容器中的水混合放热，在此 过程中，温度降低； (3) 循环运行一段时间后，待测蒸汽凝结、放热，容器中的水位、温度上升，从容器中水 体积的增加计算出待测饱和蒸汽总质量；从容器中水温的变化计算出蒸汽释放的热量； (4) 利用容器中的水位、温度的变化规律建立热平衡方程，计算出饱和蒸汽干度。
2. 按照权利要求1所述的射水抽汽饱和蒸汽干度测量方法，其特征在于，热平衡方程 为： (1) 式中：x :待测饱和蒸汽的干度； H2 :汽水混合后的水位，mm ; 氏：容器中原始水位，mm ; t2 :汽水混合后水温，°C ; L :容器内原始水温，°C ; hwa；a :根据汽水混合后水温查得洽值，kj/kg ; hw(tl):根据原始水温查得焓值，kj/kg ; P饱和水：待测饱和蒸汽及饱和水的压力，bar ; hw(pW7)〇 :根据饱和蒸汽压力及干度为〇时查得饱和水焓值，kj/kg ; rs :待测饱和蒸汽的汽化潜热，kj/kg。
3. -种射水抽汽饱和蒸汽干度测量装置，其特征在于，该装置包括： 容器，用于盛放一定量的水，水量以能够达到水位计量程下限为宜； 射水泵，通过设置在容器水位下的进水管将水抽出加压并通过出水管将具有水导入加 压； 射水抽汽器，一端与射水泵的出水连接，另一端通入容器的水位下，并在其上设置待测 饱和蒸汽进口，通过水流在射水抽汽器内形成真空将待测饱和蒸汽引出； 水位计及与其配套的差压变送器，设置在容器上用于检测水位的变化并将水位信号进 行传输； 温度传感器，设置在容器内，用于测量水的温度并将温度信号进行传输； 压力表及与其配套的压力变送器，设置在待测饱和蒸汽的管道上，用于测量待测饱和 蒸汽的压力并将压力信号进行传输； 上位机，通过输入端与差压变送器、压力变送器以及温度传感器连接，用于参数的采集 并按照热平衡方程计算并显示出饱和蒸汽干度值。
4. 如权利要求3所述的射水抽汽饱和蒸汽干度测量装置，其特征在于，射水泵与射水 抽汽器之间依次设置逆止阀与闸阀。
5. 如权利要求3所述的射水抽汽饱和蒸汽干度测量装置，其特征在于，射水泵通入容 器水位下的进水管的管口处设置入口滤网。
6. 如权利要求3所述的射水抽汽饱和蒸汽干度测量装置，其特征在于，所述射水抽汽 器按照水流方向包括工作水入口水室以及连接在工作水入口水室出口的喷嘴、工作水入口 水室密封连接在一混合室上，混合室的另一端通过连接一扩压管通入容器内，在混合室上 设置逆止门用于连接待测饱和蒸汽的进气管道，射水泵出口的具有一定压力的水流进入工 作水入口水室，经喷嘴喷出，将压力能变为动能，使混合室中形成高度真空，将待测饱和蒸 汽被工作水带进扩压管，扩压管的出口压力略高于大气压，待测饱和蒸汽随工作水一起排 入容器的水中，当水泵发生故障时，逆止门自动关闭，防止容器中的水倒流。
【文档编号】G01N25/60GK104215663SQ201410466395
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】朱洪波, 王长友 申请人:本钢板材股份有限公司