專利名稱：智能化水蒸汽濕度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種由微型計(jì)算機(jī)控制的，可以連續(xù)測(cè)量流動(dòng)或靜止水蒸汽濕度的裝置、用于電力、化工等行業(yè)的熱力設(shè)備上。
目前，濕度測(cè)量技術(shù)所依據(jù)的原理多達(dá)十余種，而測(cè)量水蒸汽濕度的原理只有加熱法、冷凝法和節(jié)流法有限的幾種，參見(jiàn)“Two-Phase Steam Flow in Turblnes and Seperaters/Moore，M.J and Siverding，C.H//Hemisphere Publishing C O./P217-236(1976)一書，在水蒸汽濕度測(cè)量技術(shù)中，一般都是使蒸汽流過(guò)采樣器的通道，然后進(jìn)行加熱、冷凝或節(jié)流，由于流動(dòng)阻力的存在，蒸汽在流動(dòng)過(guò)程中的狀態(tài)必然要發(fā)生變化，因而使轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽(加熱法和節(jié)流法)或冷凝液(冷凝法)的濕蒸汽初始狀態(tài)帶來(lái)了一定的誤差，另外在加熱法中采用的定壓加熱，需要測(cè)量使?jié)裾羝D(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的熱量，由于散熱損失不容易準(zhǔn)確估計(jì)而必然引入誤差，節(jié)流法中的絕熱也是近似的，而且需要一個(gè)比所測(cè)蒸汽壓力低得多的容器，這對(duì)測(cè)量高真空度下的濕蒸汽來(lái)說(shuō)是一件不容易辦到的事，冷凝法中的冷凝液的收集，由于液體與固體壁面的附著力的存在，不可避免地產(chǎn)生一定誤差。由于現(xiàn)有的水蒸汽濕度測(cè)量技術(shù)都是通過(guò)濕蒸汽的相變而吸熱或放熱的大小推算濕度的，因此，不僅散熱損失不容易估計(jì)，就是熱量本身也是一個(gè)不容易準(zhǔn)確測(cè)量的量。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種基于定容加熱法的濕度測(cè)量技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新型的水蒸汽采樣探針，以期盡可能減小對(duì)被測(cè)濕蒸汽狀態(tài)的擾動(dòng)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任務(wù)的辦法是采用微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集、處理和顯示打印功能以及數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等過(guò)程通道的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合本發(fā)明的水蒸汽采樣探針來(lái)構(gòu)成可以連續(xù)測(cè)量流動(dòng)或靜止水蒸汽濕度的智能化水蒸汽濕度測(cè)量?jī)x。
水蒸汽采樣探針是由采樣室〔8〕、定容鎖〔9〕、密封擋板〔10〕、密封測(cè)壓頭〔11、12〕和電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕構(gòu)成。采樣室〔8〕是一側(cè)開(kāi)口的圓筒形容器，圓筒內(nèi)外壁之間有一夾層，夾層中安裝有電加熱器〔27〕。采樣室〔8〕是采用非導(dǎo)磁性的金屬材料加工制成，通過(guò)定容鎖〔9〕和以螺紋方式固定在定容鎖〔9〕上的密封擋板〔10〕支持在殼體〔18〕內(nèi)。
定容鎖〔9〕是由至少兩組碰珠〔20〕、鎖桿套筒〔21〕、鎖桿彈簧〔22〕、鎖桿〔23〕以及碰珠定位套筒〔26〕和定容鎖輔助鐵芯〔7〕構(gòu)成，每組鎖桿套筒〔21〕的前端都利用公差配合鑲嵌至少兩個(gè)碰珠〔20〕，鎖桿凸端〔24〕的直徑加上兩個(gè)碰珠〔20〕的直徑比鎖桿套筒〔21〕的直徑大一個(gè)碰珠〔20〕的半徑尺寸，鎖桿凸端〔24〕前的細(xì)桿〔25〕的直徑加上兩個(gè)碰珠〔21〕的直徑小于鎖桿凸端〔24〕的直徑。鎖桿套筒〔21〕的頂端以螺紋方式固定在密封擋板〔10〕上，鎖桿套筒〔21〕的尾端以螺紋方式固定在托板〔15〕上，定容鎖輔助鐵蕊〔7〕以頂絲方式固定在鎖桿〔23〕的尾端，用于采樣室〔8〕在鎖桿套筒〔21〕上滑動(dòng)的碰珠定位套筒〔26〕以螺紋方式固定在采樣室〔8〕底部。鎖桿套筒〔21〕、鎖桿〔23〕、碰珠定位套筒均采用黃銅材料加工制成。
為防止采樣后對(duì)濕蒸汽加熱時(shí)，采樣室〔8〕內(nèi)壓力增高而引起泄漏和采樣室〔8〕高速滑動(dòng)時(shí)所引起的剛體硬性碰撞，在密封測(cè)壓頭墊圈槽內(nèi)安裝有“∏”型密封墊圈〔12〕，在密封擋板〔10〕墊圈槽內(nèi)安裝有擋板密封墊圈〔17〕，在采樣室〔8〕內(nèi)底部安裝有壓力密封墊圈〔16〕?！啊恰毙兔芊鈮|圈〔12〕是一種自緊式雙唇形密封圈，擋板密封墊圈〔17〕是一種自緊式單唇形密封圈，壓力密封墊圈〔16〕是一種普通形式的壓力膠圈，三種密封墊圈〔12、16、17〕均采用耐高溫、彈性強(qiáng)的橡膠，利用模具注塑制成。
電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕是由三個(gè)相同的螺旋管電磁線圈〔2、4、6〕在同一軸向上并列安裝在殼體〔18〕內(nèi)，在三個(gè)螺旋管電磁線圈〔2、4、6〕的空心導(dǎo)磁骨架內(nèi)，同一軸向上安裝有定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕和采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕。定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕帶有一驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕，安裝在驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕內(nèi)的采樣驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕帶有一驅(qū)動(dòng)桿〔14〕，驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕頂端與鎖桿〔23〕尾端連接，驅(qū)動(dòng)桿〔14〕頂端與采樣室〔8〕的外底部連接。三個(gè)相同的螺旋管電磁線圈組成了兩組雙向?qū)O繞組，驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3、5〕行程選在磁場(chǎng)強(qiáng)度遞增的前半波，以獲得最大的吸力。
采樣開(kāi)始前，帶有測(cè)量蒸汽溫度測(cè)點(diǎn)的密封擋板〔10〕處于采樣室〔8〕的開(kāi)口端，采樣開(kāi)始時(shí)，采樣室〔8〕在螺旋管電磁線圈〔6〕的驅(qū)動(dòng)下，以極高的速度向前滑動(dòng)，直至于密封測(cè)壓頭的“∏”型密封墊圈〔12〕相接觸，這時(shí)采樣室〔8〕在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)透汽窗口〔19〕捕捉了部分濕蒸汽，密封擋板處于采樣室〔8〕的內(nèi)底部閉口端，定容鎖〔9〕在采樣過(guò)程中，由螺旋管電磁線圈〔2〕驅(qū)動(dòng)鎖桿〔23〕向后移動(dòng)，使碰珠〔20〕從鎖桿凸端〔24〕滑入細(xì)桿〔25〕部位，碰珠定位套筒〔26〕隨采樣室〔8〕滑動(dòng)就位在鎖桿套筒〔21〕前端，在鎖桿彈簧〔22〕的作用下碰珠〔20〕復(fù)位、完成了一個(gè)鎖定過(guò)程，同時(shí)在三種密封墊圈〔12、16、17〕的密封保護(hù)作用下，保證了濕蒸汽在加熱過(guò)程中壓力升高時(shí)，采樣室〔8〕內(nèi)的蒸汽量和容積都保持不變，從而滿足了定容加熱測(cè)量濕度的要求。在完成一個(gè)測(cè)量過(guò)程后，定容鎖〔9〕在螺旋管電磁線圈〔2〕的驅(qū)動(dòng)下解鎖，采樣室〔8〕在螺旋管電磁線圈〔4〕的驅(qū)動(dòng)下復(fù)位。
本發(fā)明由于采用了現(xiàn)有技術(shù)中的微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集、處理和顯示打印功能以及數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等過(guò)程通道技術(shù)，使整個(gè)測(cè)量過(guò)程是在微型計(jì)算機(jī)控制下完全自動(dòng)進(jìn)行，可以在線監(jiān)測(cè)，可與自動(dòng)控制系統(tǒng)配合使用。具有自動(dòng)控制采樣室采樣和復(fù)位功能;自動(dòng)控制定容鎖的就位和解鎖功能;實(shí)時(shí)自動(dòng)采集壓力、溫度的數(shù)據(jù)功能;計(jì)算壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度、判斷蒸汽是否已達(dá)到過(guò)熱狀態(tài)的功能;根據(jù)濕蒸汽的定容加熱過(guò)程計(jì)算濕度功能;越限自動(dòng)報(bào)警和保護(hù)功能;控制水蒸汽采樣探針的電加熱器的功能。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和采樣方式，使對(duì)被測(cè)蒸汽的狀態(tài)的擾動(dòng)比現(xiàn)有技術(shù)小，被測(cè)蒸汽在固定容積的采樣室內(nèi)，沒(méi)有流動(dòng)壓力損失，采用定容加熱法，避免了熱平衡式所使用的蒸汽流量和熱量這兩個(gè)不容易測(cè)量的量，而決定蒸汽濕度值的原始數(shù)據(jù)只有濕蒸汽的壓力溫度和過(guò)熱蒸汽的溫度和壓力這三個(gè)容易準(zhǔn)確測(cè)量的量，本發(fā)明測(cè)量準(zhǔn)確度高，響應(yīng)特性好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
下面結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1.水蒸汽濕度采樣探針結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2.水蒸汽濕度采樣探針殼體示意圖;
圖3.(A-A)采樣室局部示意圖;
圖4.定容鎖結(jié)構(gòu)和電加熱器示意圖;
圖5.三種密封墊圈結(jié)構(gòu)示意圖，a.“∏”型密封墊圈結(jié)構(gòu)示意圖，b.擋板密封墊圈結(jié)構(gòu)示意圖，c.壓力密封墊圈結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6.電磁驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
參見(jiàn)圖1、圖2、圖3，水蒸汽采樣探針是由采樣室〔8〕、定容鎖〔9〕、密封擋板〔10〕、密封測(cè)壓頭〔11、12〕和電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕構(gòu)成。采樣室〔8〕是一側(cè)開(kāi)口(開(kāi)口處為前端)的圓筒形容器，圓筒內(nèi)外壁之間有一0.1毫米的夾層，夾層中安裝有一薄膜型鉑式加熱器〔27〕(見(jiàn)圖4)，功率為1千瓦，采用10至20伏交流電源，在采樣室〔8〕尺寸一定時(shí)，一個(gè)測(cè)量過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短，取決于采樣室〔8〕的電加熱器的功率大小，加大電加熱器〔27〕的功率，即可縮短測(cè)量時(shí)間，調(diào)整電加熱器〔27〕的電壓，即可調(diào)整本實(shí)用新型的測(cè)量時(shí)間。采樣室〔8〕采用不銹鋼材料加工制成，通過(guò)定容鎖〔9〕和以螺紋方式固定在定容鎖〔9〕上的密封擋板〔10〕支持在殼體〔18〕內(nèi)，殼體〔18〕上的透汽窗口〔19〕用于采樣室〔8〕捕捉濕蒸汽，殼體〔18〕可以用不銹鋼、合金鋁、耐高溫的硬質(zhì)塑料制成，本實(shí)用新型的殼體〔18〕采用45＃鋼加工制成。
參見(jiàn)圖3、圖4，定容鎖〔9〕是由至少兩組碰珠〔20〕、鎖桿套筒〔21〕、鎖桿彈簧〔22〕、鎖桿〔23〕以及碰珠定位套筒〔26〕和定容鎖輔助鐵蕊(見(jiàn)圖1)構(gòu)成，每組鎖桿套筒〔21〕的前端都利用公差配合鑲嵌兩個(gè)普通鋼珠作為碰珠〔20〕，鎖桿凸端〔24〕的直徑加上兩個(gè)碰珠〔20〕的直徑比鎖桿套筒〔21〕的直徑大一個(gè)碰珠〔20〕的半徑尺寸，鎖桿凸端前的細(xì)桿〔25〕的直徑加上兩個(gè)碰珠〔20〕的直徑小于鎖桿凸端〔24〕的直徑。鎖桿套筒〔21〕的頂端以螺紋方式固定在密封擋板〔10〕上，尾端以螺紋方式固定在托板〔15〕(見(jiàn)圖1)，定容鎖輔助鐵蕊〔7〕以頂絲方式固定在鎖桿〔23〕的尾端，用于采樣室〔8〕在鎖桿套筒〔21〕上滑動(dòng)的碰珠定位套筒〔26〕以螺紋方式固定在采樣室〔8〕底部。為減小采樣室〔8〕的滑動(dòng)阻力，防止定容鎖的腐蝕，鎖桿套筒〔21〕、鎖桿〔23〕、碰珠定位套筒均采用黃銅材料加工制成。鎖桿彈簧〔22〕壓力小于螺旋管電磁線圈的吸力。
參見(jiàn)圖5，為防止采樣后對(duì)濕蒸汽加熱時(shí)，采樣室〔8〕內(nèi)壓力增高而引起泄漏和采樣室〔8〕高速滑動(dòng)時(shí)所引起的剛體硬性碰撞，在密封測(cè)壓頭墊圈槽內(nèi)安裝有“∏”型密封墊圈〔12〕(見(jiàn)圖1)，在密封擋板〔10〕墊圈槽內(nèi)安裝有擋板密封墊圈〔17〕(見(jiàn)圖1)在采樣室〔8〕內(nèi)底部安裝有壓力密封墊圈〔16〕(見(jiàn)圖1)，“∏”密封墊圈〔12〕是一種自緊式雙唇形密封墊圈(見(jiàn)圖5a)，擋板密封墊圈〔17〕是一種自緊式單唇形密封墊圈(見(jiàn)圖5b)，壓力密封墊圈〔16〕是一種普通形式的壓力膠圈(見(jiàn)圖5c)，三種密封墊圈〔12、16、17〕均采用硫化硅橡膠，利用模具注塑制成。
參見(jiàn)圖6.電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕是由三個(gè)相同的螺旋管電磁線圈〔2、4、6〕在同一軸向上并列安裝在殼體〔18〕內(nèi)，采用125伏至150伏的交流電源，三個(gè)螺旋管電磁線圈均采用直徑為0.34毫米的銅線，550匝繞制在內(nèi)徑為8毫米，外徑為8.5毫米的空心鐵管骨架上，在空心骨架內(nèi)同一軸向上安裝有定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕和采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕，定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕帶有一驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕，安裝在驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕內(nèi)的采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕帶有一驅(qū)動(dòng)桿〔14〕，驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕頂端固定在定容鎖的鎖桿〔23〕的尾端，驅(qū)動(dòng)桿〔14〕的頂端軸向加工一圈孔與采樣室〔8〕外底部中心處的軸桿插接，并在插接處徑向加工一圓孔，采用鉚釘將驅(qū)動(dòng)桿〔14〕與采樣室〔8〕連接起來(lái)。定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕和采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕采用軟鐵加工或鑄鐵整體加工制成。端蓋極靴〔1〕用于增大電磁吸力，采用軟鐵制成。
在密封擋板〔10〕上加工有兩個(gè)直徑為3毫米的圓孔，鑲嵌有兩個(gè)微型高靈敏度點(diǎn)式溫度傳感器，其中之一為備用，型號(hào)為TS202，測(cè)量溫度范圍是攝氏負(fù)50度至正150度，直徑為3毫米，高為2毫米。壓力傳感器〔11〕采用6301(SY-1)型壓力傳感器，壓力范圍6MPa，采用壓力傳感器〔11〕本身的螺絲桿和螺絲母，以螺紋方式固定在密封測(cè)壓頭上。
權(quán)利要求
1.一種由微型計(jì)算機(jī)、過(guò)程通道和水蒸汽采樣探針構(gòu)成的，可以連續(xù)測(cè)量流動(dòng)或靜止水蒸汽濕度的裝置，其特征在于水蒸汽采樣探針是由采樣室[8]、定容鎖[9]、密封擋板[10]、密封測(cè)壓頭[11、12]和電磁驅(qū)動(dòng)器[28]構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于采樣探針的采樣室〔8〕是一側(cè)開(kāi)口的圓筒形容器，圓筒內(nèi)外壁之間有一夾層，夾層中安裝有電加熱器〔27〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于采樣探針的采樣室〔8〕是采用非導(dǎo)磁性金屬材料加工制成，通過(guò)定容鎖〔9〕和以螺紋方式固定在定容鎖〔9〕上的密封擋板〔10〕支持在殼體〔18〕內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于采樣探針的定容鎖〔9〕是由至少兩組碰珠〔20〕、鎖桿套筒〔21〕鎖桿彈簧〔22〕、鎖桿〔23〕以及碰珠定位套筒〔26〕和定容鎖輔助鐵蕊〔7〕構(gòu)成，每組鎖桿套筒〔21〕的前端都利用公差配合鑲嵌兩個(gè)碰珠〔20〕，鎖桿凸端〔24〕的直徑加上兩個(gè)碰珠〔20〕的直徑比鎖桿套筒〔21〕的直徑大一個(gè)碰珠〔20〕的半徑尺寸，鎖桿凸端〔24〕前的細(xì)桿〔25〕直徑加上兩個(gè)碰珠〔20〕的直徑小于鐵桿凸端〔24〕的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于采樣探針的鎖桿套筒〔21〕的頂端以螺紋方式固定在密封擋板〔10〕上，鎖桿套筒〔21〕的尾端以螺紋方式固定在托板〔15〕上，定容鎖輔助鐵蕊〔7〕以頂絲方式固定在鎖桿〔23〕的尾端，用于采樣室〔8〕在鎖桿套筒〔21〕上滑動(dòng)的碰珠定位套筒〔26〕以螺紋方式固定在采樣室〔8〕的底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于采樣探針的鎖桿套筒〔21〕、鎖桿〔23〕、碰珠定位套筒〔26〕均采用黃銅材料加工制成，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于為防止采樣探針采樣后對(duì)濕蒸汽加熱時(shí)，采樣室〔8〕內(nèi)壓力增高而引起泄漏和采樣室〔8〕高速滑動(dòng)時(shí)所引起的剛體硬性碰撞，在密封測(cè)壓頭墊圈槽內(nèi)安裝有“∏”型密封墊圈〔12〕，在密封擋板〔10〕墊圈槽內(nèi)安裝有密封墊圈〔17〕，在采樣室〔8〕內(nèi)底部安裝有壓力密封墊圈〔16〕。
8.根據(jù)權(quán)利要求〔7〕所述的裝置，其特征在于采樣探針的“∏”型密封墊圈〔12〕是一種自緊式雙唇形密封圈，擋板密封墊圈〔17〕是一種自緊式單唇形密封圈，壓力密封墊圈〔16〕是一種普通形式的壓力膠圈，三種密封墊圈〔12、16、17〕均采用耐高溫、彈性強(qiáng)的橡膠，利用模具注塑制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣探針，其特征在于電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕是由三個(gè)相同的螺旋管電磁線圈〔2、4、6〕在同一軸向上并列安裝在殼體〔18〕內(nèi)，在三個(gè)螺旋管電磁線圈〔2、4、6〕的空心導(dǎo)磁骨架內(nèi)，同一軸向上安裝有定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕和采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于采樣探針的電磁驅(qū)動(dòng)器〔28〕的定容鎖驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔3〕帶有一驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕，安裝在驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕內(nèi)的采樣室驅(qū)動(dòng)鐵蕊〔5〕帶有一驅(qū)動(dòng)桿〔14〕，驅(qū)動(dòng)套筒〔13〕頂端與鎖桿〔23〕尾端連接，驅(qū)動(dòng)桿〔14〕頂端與采樣室〔8〕的外底部連接。
全文摘要
智能化水蒸汽濕度測(cè)量?jī)x是一種由微型計(jì)算機(jī)控制的，可以連續(xù)測(cè)量流動(dòng)或靜止水蒸汽濕度的裝置，用于電力、化工等行業(yè)的熱力設(shè)備上，提出了一種定容加熱法的溫度測(cè)量技術(shù)，由此設(shè)計(jì)出一種新型的由采樣室、定容鎖、密封擋板、密封測(cè)壓頭和電磁驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的水蒸汽采樣探針，解決了現(xiàn)有技術(shù)中散熱損失不易估計(jì)，熱量不易準(zhǔn)確測(cè)量，擾動(dòng)大的問(wèn)題，只測(cè)量濕蒸汽的壓力和過(guò)熱蒸汽的溫度和壓力，測(cè)量準(zhǔn)確度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G01N25/60GK1051790SQ8910865
公開(kāi)日1991年5月29日 申請(qǐng)日期1989年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月16日
發(fā)明者楊善讓, 陳福, 王錦橋, 張傳江 申請(qǐng)人:東北電力學(xué)院