一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，包括主管路、溫度傳感器一、流量計(jì)、均相器、采樣器、阻力元件、回流管路、流量調(diào)節(jié)閥、采樣流量測(cè)量模塊、溫度傳感器二、絕熱墊片一、加熱模塊、絕熱墊片二、溫度傳感器三、功率調(diào)節(jié)模塊、PLC、保溫層；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于其精度高、響應(yīng)速度快、方便使用、可靠性高、價(jià)格低廉。
【專利說明】
一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于氣體測(cè)量領(lǐng)域，特別是一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽由于具有生產(chǎn)運(yùn)輸方便、焓值高、無毒無害等特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)被當(dāng)成一種重要的二次能源，廣泛應(yīng)用于能源、冶金、化工、制藥和食品加工等領(lǐng)域，為生產(chǎn)生活提供熱能與動(dòng)力。研究和生產(chǎn)實(shí)際顯示，蒸汽的品質(zhì)，也就是蒸汽的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、壓力、干度和流量等，對(duì)蒸汽的生產(chǎn)和使用有著重要影響。蒸汽在運(yùn)輸過程中主要是以兩相流濕蒸汽的形式存在。而兩相流濕蒸汽狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量，尤其是流量和干度的測(cè)量是一個(gè)國(guó)際性的難題。
[0003]目前，濕蒸汽的干度測(cè)量有化驗(yàn)方法、非熱力學(xué)方法、熱力學(xué)方法等，化驗(yàn)方法和非熱力學(xué)方法在工程應(yīng)用中存在較大的局限性和不足，測(cè)量裝置造價(jià)較高，使用場(chǎng)所容易受限制，測(cè)量精度和使用壽命都不理想?，F(xiàn)有技術(shù)中以加熱方法測(cè)量蒸汽干度流量的儀表普遍存在精度差、響應(yīng)速度慢、使用條件苛刻、可靠性差、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，缺乏實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一款精度高、響應(yīng)速度快、方便使用、可靠性高、價(jià)格低廉的管道濕蒸汽干度流量測(cè)量裝置，能夠在線連續(xù)測(cè)量任意管道內(nèi)濕蒸汽的干度流量，解決工業(yè)上的測(cè)量需求。
[0005]本實(shí)用新型的具體
【發(fā)明內(nèi)容】
:一種蒸汽干度測(cè)量裝置，包括主管路、溫度傳感器一、流量計(jì)、均相器、采樣器、阻力元件、回流管路、流量調(diào)節(jié)閥、采樣流量測(cè)量模塊、溫度傳感器二、絕熱墊片一、加熱模塊、絕熱墊片二、溫度傳感器三、功率調(diào)節(jié)模塊、PLC、保溫層；
[0006]所述主管路內(nèi)沿蒸汽進(jìn)入方向依次設(shè)置有溫度傳感器一、流量計(jì)、均相器、采樣器、阻力元件；
[0007]所述回流管路設(shè)置在阻力元件之后，與主管路軸向垂直連接;所述回流管路近主管路端設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥；
[0008]所述采樣器出口端依次設(shè)置有溫度傳感器三、絕熱墊片，出口端與加熱模塊連接；
[0009]所述采樣流量測(cè)量模塊一端與加熱模塊連接，另一端與回流管路連接；
[0010]所述加熱模塊與采樣流量測(cè)量模塊之間設(shè)置有絕熱墊片一、溫度傳感器二。
[0011]進(jìn)一步地，所述溫度傳感器一、溫度傳感器二和溫度傳感器三為熱電偶或熱電阻。
[0012]進(jìn)一步地，所述流量計(jì)為革E式流量計(jì)或禍街流量計(jì)。
[0013]進(jìn)一步地，所述采樣器插入主管路的部分設(shè)置有采樣孔。
[0014]進(jìn)一步地，所述阻力元件為擋片或孔板結(jié)構(gòu)或節(jié)流閥。
[0015]進(jìn)一步地，所述PLC用于控制功率調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)并穩(wěn)定電加熱器的實(shí)際加熱功率。
[0016]進(jìn)一步地，所述加熱模塊為蛇形管狀，內(nèi)設(shè)置保護(hù)套筒、電加熱器。
[0017]進(jìn)一步地，所述加熱模塊為圓筒狀，內(nèi)設(shè)有保護(hù)套筒、電加熱器。
[0018]進(jìn)一步地，所述保護(hù)套筒的一端封口并固定連接于加熱模塊的一端面上。
[0019]進(jìn)一步地，所述電加熱器設(shè)置在保護(hù)套筒內(nèi)。
[0020]進(jìn)一步地，所述加熱模塊為圓管狀;所述電加熱器采用電磁加熱線圈，纏繞在加熱模塊表面;電磁加熱線圈和加熱模塊之間設(shè)置有絕熱層。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的測(cè)量裝置采用熱力學(xué)原理，原理可靠，測(cè)量裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，精度高、響應(yīng)速度快，可以在任意管道上使用，并且不向周圍環(huán)境排放蒸汽，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的一種管道濕蒸汽干度流量測(cè)量裝置示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型的均相器的示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型的采樣器的示意圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型的一種阻力元件的示意圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型的一種加熱模塊的示意圖；
[0027]圖6為本實(shí)用新型的另一種加熱模塊的示意圖；
[0028]圖7為本實(shí)用新型的另一種加熱模塊的示意圖。
[0029]圖中:1、主管路，2、溫度傳感器一，3、流量計(jì)，4、均相器，5、采樣器，6、阻力元件，7、回流管路，8、流量調(diào)節(jié)閥，9、采樣流量測(cè)量模塊，10、溫度傳感器二，11、絕熱墊片一，12、加熱模塊，13、絕熱墊片二，14、溫度傳感器三，15、電加熱器，16、功率調(diào)節(jié)模塊，17、PLC，18、保溫層，19、均相孔，20、采樣孔，21、支撐，22、保護(hù)套筒，23、電加熱管，24、電磁加熱線圈，25、
絕熱層。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使對(duì)本實(shí)用新型測(cè)量裝置的特征有進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例和附圖配合詳細(xì)說明，說明如下:
[0031 ] 實(shí)施例一
[0032]如圖1所示，在一內(nèi)徑為50mm，工作壓力為10?16MPa，流量為在3?10t/h，干度低于85 %的主管路I內(nèi)沿濕蒸汽流動(dòng)方向依次安裝有溫度傳感器一 2，流量計(jì)3，均相器4，采樣器5，阻力元件6和回流管路7。
[0033]溫度傳感器一2需要沿主管路I的徑向插入到主管路I的中央，并固定安裝。溫度傳感器一 2可以采用PtlOO鎧裝熱電阻，也可采用精度相當(dāng)?shù)臒犭娕肌?br>[0034]流量計(jì)3采用的是與主管路I直徑大小一致的靶式流量計(jì)，與通過法蘭或者螺紋或者卡箍等連接方式安裝在主管路I上。
[0035]均相器4為漸縮管型的噴管，入口端的直徑為50mm，出口端的直徑為40mm，厚度為3_，長(zhǎng)度為150_。均相器4與主管路I處在同一軸線上，通過焊接或法蘭或螺紋或卡箍等連接方式安裝在主管路I上；均相器4出口端被一直徑為40mm，厚度為3mm的圓餅封口，其上開有25個(gè)直徑為4mm的均相孔19，如圖2所示。濕蒸汽流過均相器4流速會(huì)加快形成環(huán)狀流，通過均相孔19霧化均相后噴出。增加均相器4的長(zhǎng)度可以形成更均勻的環(huán)狀流，但是會(huì)增加整個(gè)裝置的長(zhǎng)度;一般控制長(zhǎng)度與入口端直徑的比值在3:1到10:1之間。減小均相孔19的直徑并增加數(shù)量可以得到更好的霧化均相效果，但是會(huì)增加整個(gè)均相器4的流動(dòng)阻力和加工難度;一般選用直徑小于等于5mm的均相孔19，并控制所有均相孔19的面積之和與主管路I流通截面積的比值在1: 1.5到1:5之間。
[0036]采樣器5為圓管狀，一端封口，長(zhǎng)15_，采樣器5封口端從主管路I的側(cè)面沿主管路I徑向插入主管路I，插入深度為封口端觸碰到主管路I管壁，采用焊接或法蘭或卡箍或螺紋等連接方式與主管路I相連;采樣器5插入主管路部分的側(cè)面開有采樣孔20;采樣孔20的直徑為1mm，在采樣器5的側(cè)面呈圓環(huán)狀均勻分布，每個(gè)圓環(huán)8個(gè)采樣孔，圓環(huán)均布在采樣器5插入部分上，一共三個(gè)圓環(huán)，如圖3所示。經(jīng)過均相器4霧化均相后的濕蒸汽從采樣孔20進(jìn)入采樣器5。采樣器5的內(nèi)徑，采樣孔20的直徑與采樣流量的大小有關(guān)，一般采樣器5的內(nèi)徑小于等于25mm，米樣孔20的直徑小于等于3mm。
[0037]均相器4的出口端和采樣器5軸線的距離為50mm。這一距離不宜過大，過大會(huì)導(dǎo)致均相后的濕蒸汽又重新恢復(fù)成均相前的狀態(tài)，一般控制該距離小于等于20倍的主管路I的內(nèi)徑。
[0038]阻力元件6為一個(gè)直徑20mm，厚3mm的圓片，通過四個(gè)支撐21，用焊接的方式固定在主管路I的正中央，如圖4所示;阻力元件6的直徑越大，主管路I的阻力損失越大，對(duì)應(yīng)采樣器5采集到的流量也越大。
[0039]回流管路7為內(nèi)徑與采樣器5—致的圓管，通過焊接或法蘭或卡箍或螺紋等方式固定在主管路I，主管路I在對(duì)應(yīng)的位置有開孔。
[0040]采樣器5，加熱模塊12，采樣流量測(cè)量模塊9，回流管路7按順序采用螺紋或焊接或卡箍或法蘭等方式首尾相連;加熱模塊12和采樣流量測(cè)量模塊9的連接處裝有絕熱墊片一11，采樣器5和加熱模塊12的連接處裝有絕熱墊片二 13;溫度傳感器二 10安裝在采樣流量測(cè)量模塊9的入口處，溫度傳感器三14安裝在采樣器5出口處;流量調(diào)節(jié)閥8安裝在回流管路7上。
[0041]絕熱墊片一11和絕熱墊片二 13可以選用石棉等導(dǎo)熱系數(shù)低的材料;溫度傳感器二10和溫度傳感器三14可以采用PtlOO鎧裝熱電阻，也可采用精度相當(dāng)?shù)臒犭娕肌Ａ髁空{(diào)節(jié)閥8選用針型閥。采樣流量測(cè)量模塊9可以選用管徑與采樣器5—致的靶式流量計(jì)，渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)或?qū)恿髁髁坑?jì)。
[0042]如圖5所示，加熱模塊12為一個(gè)內(nèi)徑為120mm，長(zhǎng)為250mm的圓筒，內(nèi)部裝有擾流片；加熱模塊12的側(cè)面有圓管狀入口，內(nèi)徑與采樣器5—致;加熱模塊12—端面為出口，出口經(jīng)過縮徑后內(nèi)徑與采樣器5—致;保護(hù)套筒22呈圓管型，內(nèi)徑為6mm，厚度為2mm，長(zhǎng)為200mm，一端有封口，封口端插入加熱模塊12內(nèi)，并通過焊接或法蘭或螺紋或卡箍等連接方式固定在加熱模塊12的另一端面上;保護(hù)套筒22的排列方式如圖5所示，一共20個(gè)。
[0043]電加熱器15采用電加熱管23，通過過盈配合或螺紋或膠粘或燒結(jié)等方式安裝在保護(hù)套筒22內(nèi)。這一安裝方式可以避免電加熱管23直接接觸高壓蒸汽，有利于管路密封設(shè)計(jì)，也有利于保護(hù)電加熱管23。電加熱管23采用單端電熱管，外徑為6mm，長(zhǎng)為200mm，單根額定功率為100kW，額定電壓為220V，通過過盈配合安裝在保護(hù)套筒22內(nèi)，一共20根電加熱管23，總額定功率為2kW。也可以選用單根額定功率更大的電加熱管23，在保證總功率不變的前提下電加熱管23和保護(hù)套筒22的數(shù)量和排列方式需要變化，加熱模塊12的尺寸也要隨之改變;加大單根電加熱管23的功率會(huì)導(dǎo)致電加熱管23的壽命下降。電加熱管23的總額定功率需要確保能夠在采樣流量最大，濕蒸汽的氣化潛熱最大時(shí)依然能夠?qū)裾羝訜岢蛇^熱蒸汽。
[0044]由采樣器5采樣得到的濕蒸汽進(jìn)入加熱模塊12后，由電加熱管23負(fù)責(zé)將其加熱成過熱蒸汽，然后送往采樣流量測(cè)量模塊9測(cè)量流量，然后通過回流管路7流回主管路I。
[0045]PLC17能夠采集溫度傳感器一 2、溫度傳感器二 10，溫度傳感器三14，流量計(jì)3，采樣流量測(cè)量模塊9的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，并能夠通過功率調(diào)節(jié)模塊16調(diào)節(jié)電加熱器15的實(shí)際加熱功率。
[0046]除了不耐高溫的電子元件外，整套測(cè)量裝置的表面均覆蓋有保溫材料18，保溫材料18可以選擇硅酸鋁等導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料。
[0047]本實(shí)用新型對(duì)于濕蒸汽干度和流量的測(cè)量精度可以達(dá)到3%、響應(yīng)速度快，并且測(cè)量完成后的采樣濕蒸汽會(huì)重新流回主管路I，不對(duì)環(huán)境排放，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
[0048]實(shí)施例二
[0049]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置可以采用的另一種技術(shù)方案為:
[0050]對(duì)于干度變化區(qū)間在85—100%以上的主管路I，在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置中流量計(jì)3可以采用渦街流量計(jì)。實(shí)施例二的具體方案參照實(shí)施例一。實(shí)施例二采用的技術(shù)方案可以達(dá)到實(shí)施例一同樣的效果，并且可以降低制造成本。
[0051 ] 實(shí)施例三
[0052]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置可以采用的另一種技術(shù)方案為:
[0053]在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置中，阻力元件6可以采用孔板結(jié)構(gòu)，通過改變孔的直徑尺寸來調(diào)整主管路I的流動(dòng)阻力，從而調(diào)整采樣流量。阻力元件6也可制作成其他形狀來達(dá)到在主管路I中增加流動(dòng)阻力的目的。實(shí)施例三的具體方案參照實(shí)施例一。實(shí)施例三采用的技術(shù)方案可以達(dá)到實(shí)施例一同樣的效果。
[0054]實(shí)施例四
[0055]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置可以采用的另一種技術(shù)方案為:
[0056]在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置中，阻力元件6可以采樣節(jié)流閥，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度來調(diào)整主管路I的流動(dòng)阻力，從而調(diào)整采樣流量。實(shí)施例一和二中阻力元件6的設(shè)計(jì)尺寸需要根據(jù)工況的不同進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，一旦確定后，主管路I的流動(dòng)阻力也隨之確定，無法再修改。采用本實(shí)施例中阻力元件6的方案，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度可以隨時(shí)改變主管路I的流動(dòng)阻力。實(shí)施例四的具體方案參照實(shí)施例一。實(shí)施例四的方案可以減少設(shè)計(jì)上的難度，但是會(huì)相應(yīng)增加制造成本。
[0057]實(shí)施例五
[0058]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置可以采用的另一種技術(shù)方案為:
[0059]在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置中，加熱模塊12為蛇形管狀，如圖6所示，內(nèi)徑與采樣器5—致。在折彎處固定有保護(hù)套筒22;保護(hù)套筒22為圓管狀，一端有封口，封口端插入加熱模塊內(nèi)；電加熱管23采用單端電熱管，通過過盈配合或螺紋或膠粘或燒結(jié)等方式安裝在保護(hù)套筒內(nèi)。單根電加熱管23的功率密度不宜太高，可以通過改變加熱模塊12的折彎數(shù)來改變電加熱管23的數(shù)量，從而調(diào)節(jié)電加熱管23的總功率，確保加熱模塊12能始終將采樣濕蒸汽加熱成過熱蒸汽。加熱模塊12也可以設(shè)計(jì)成其他形狀，滿足電加熱器15安裝需求并利于熱量向濕蒸汽的傳遞即可。實(shí)施例五的具體方案參照實(shí)施例一。實(shí)施例五采用的技術(shù)方案可以達(dá)到實(shí)施例一同樣的效果，并且制造難度更低。
[0060]實(shí)施例六
[0061]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置可以采用的另一種技術(shù)方案為:
[0062]在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置中，加熱模塊12為圓管狀，如圖7所示，內(nèi)徑與采樣器5—致，為金屬材質(zhì)；電加熱器15采用電磁加熱線圈24;電磁加熱線圈24纏繞在加熱模塊表面；電磁加熱線圈24和加熱模塊12之間有絕熱層25相隔；絕熱層25可以選用硅酸鋁等導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料。在電磁加熱線圈24中施加高頻交流電，加熱模塊12本身在高頻電磁場(chǎng)的作用下發(fā)熱，從而加熱濕蒸汽?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電磁加熱線圈24的匝數(shù)、纏繞密度等參數(shù)調(diào)整電磁加熱線圈24的總功率。實(shí)施例六的具體方案參照實(shí)施例一。同實(shí)施例一相比，由于實(shí)施例六采用的是讓加熱模塊12本身發(fā)熱的加熱方式，對(duì)濕蒸汽的加熱效果更快更好，響應(yīng)速度更快。
[0063]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于包括主管路(I)、溫度傳感器一(2)、流量計(jì)(3)、均相器(4)、采樣器(5)、阻力元件(6)、回流管路(7)、流量調(diào)節(jié)閥(8)、采樣流量測(cè)量模塊(9)、溫度傳感器二( 1)、絕熱墊片一(I I)、加熱模塊(I 2)、絕熱墊片二( 13)、溫度傳感器三(14)、功率調(diào)節(jié)模塊(16)、PLC( 17)、保溫層(18); 所述主管路(I)內(nèi)沿蒸汽進(jìn)入方向依次設(shè)置有溫度傳感器一(2)、流量計(jì)(3)、均相器(4)、采樣器(5)、阻力元件(6); 所述回流管路(7)設(shè)置在阻力元件(6)之后，與主管路(I)軸向垂直連接;所述回流管路(7)近主管路(I)端設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥(8); 所述采樣器(5)出口端依次設(shè)置有溫度傳感器三(14)、絕熱墊片二(13)，出口端與加熱模塊(12)連接； 所述采樣流量測(cè)量模塊(9) 一端與加熱模塊(12)連接，另一端與回流管路(7)連接；所述加熱模塊(12)與采樣流量測(cè)量模塊(9)之間設(shè)置有絕熱墊片一(11)、溫度傳感器二 (10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述溫度傳感器一(2)、溫度傳感器二(10)和溫度傳感器三(14)為熱電偶或熱電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述流量計(jì)(3)為靶式流量計(jì)或渦街流量計(jì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述采樣器(5)插入主管路的部分設(shè)置有采樣孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述阻力元件(6)為擋片或孔板結(jié)構(gòu)或節(jié)流閥。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述PLC(17)用于控制功率調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)并穩(wěn)定電加熱器的實(shí)際加熱功率。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述加熱模塊(12)為蛇形管狀，內(nèi)設(shè)置保護(hù)套筒(22)、電加熱器(15)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述加熱模塊(12)為圓筒狀，內(nèi)設(shè)有保護(hù)套筒(22)、電加熱器(15)。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述保護(hù)套筒(22)的一端封口，并與加熱模塊(12)固定連接。10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述電加熱器(15)設(shè)置在保護(hù)套筒(22)內(nèi)。11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種蒸汽干度流量測(cè)量裝置，其特征在于所述加熱模塊(12)為圓管狀;所述電加熱器(15)采用電磁加熱線圈(24)，纏繞在加熱模塊表面;電磁加熱線圈(24)和加熱模塊(12)之間設(shè)置有絕熱層(25)。
【文檔編號(hào)】G01N25/60GK205484157SQ201620025175
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日
【發(fā)明人】王澤元, 唐曉晨
【申請(qǐng)人】西安若水電氣設(shè)備有限公司