Спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора і пристрій для здійснення способу

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора, заснований на вимірюванні різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, мінусова камера котрого сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера через однокамерну зрівнювальну посудину сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, який включає вимірювання температури води в барабані парогенератора і обчислення рівня води, який відрізняється тим, що попередньо визначають і запам'ятовують значення густин води і пари як функцій від температури і тиску, вимірюють температуру пари в барабані парогенератора, тиск рідини в барабані парогенератора і температуру води в зрівнювальній посудині, після чого по заздалегідь визначеним функціональним залежностям густин води і пари від температури і тиску визначають поточне значення густини  води в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини  пари в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури пари і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини  води в зрівнювальній посудині, яке відповідає виміряним поточним значенням температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парогенератора, а рівень h води в барабані парогенератора обчислюють за формулою

де:

h - поточне значення рівня води в барабані парогенератора, м;

Н - максимальне значення рівня води в барабані парогенератора, м;

*Р - поточне значення різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, Па;

g - прискорення сили тяжіння, м/с2;

* - поточне значення густини пари в барабані парогенератора, кг/м3;

* - поточне значення густини води в барабані парогенератора, кг/м3;

* - поточне значення густини води в зрівнювальній посудині, кг/м3.

2. Пристрій для вимірювання рівня води в барабані парогенератора, який містить диференційний манометр, датчик температури води в барабані парогенератора і обчислювальний пристрій, перший вхід котрого сполучений з виходом диференційного манометра, причому мінусова камера диференційного манометра за допомогою імпульсної лінії приєднана до барабана парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному рівню води в барабані, а плюсова камера диференційного манометра приєднана через однокамерну зрівнювальну посудину до барабана парогенератора на висоті, що відповідає максимальному рівню води в барабані, який відрізняється тим, що введені датчик температури пари в барабані парогенератора, датчик тиску води в барабані парогенератора і датчик температури води в зрівняльній посудині, котрі своїми виходами сполучені відповідно з другим, третім і четвертим входами обчислювального пристрою, п'ятий вхід якого сполучений з виходом датчика температури води в барабані парогенератора, а вихід є виходом пристрою

Текст

Дивитися

1. Спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора, заснований на вимірюванні різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, мінусова камера котрого сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера через однокамерну зрівнювальну посудину сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, який включає вимірювання температури води в барабані парогенератора і обчислення рівня води, який відрізняється тим, що попередньо визначають і запам'ятовують значення густин води і пари як функцій від температури і тиску, вимірюють температуру пари в барабані парогенератора, тиск рідини в барабані парогенератора і температуру води в зрівнювальній посудині, після чого по заздалегідь визначеним функціональним залежностям густин води і пари від температури і тиску визначають поточне значення густини r в води в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини r п пари в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури пари і тиску води в барабані парогенератора, 2 3 85762 4 ходом датчика температури води в барабані паро генератора, а вихід є ви ходом пристрою. Група винаходів відноситься до вимірювальної техніки і може бути застосована в галузі енергетики для автоматизації контролю рівня рідини в апаратах високого тиску, робочим середовищем котрих є вода, пара і пароводяна суміш, а саме в парогенераторах, теплообмінних апаратах, підігрівачах високого тиску тощо, які працюють в стаціонарних і змінних режимах. Є відомим гідростатичний спосіб вимірювання рівня рідини в резервуарі, який включає вимірювання гідростатичного тиску контрольованої рідини в двох рівнях - нижньому і верхньому за допомогою двох вертикально рознесених датчиків тиску, які розміщують в додатковій посудині, сполученій з резервуаром [патент Російської Федерації №2153153, кл. G01F23/14, опубл. 2000р.]. Вимірювання рівня контрольованої рідини відомим способом здійснюють так. У додаткову посудину попередньо при закритих запірних вентилях заливають еталонну рідину і вимірюють її гідростатичний тиск в нижньому і верхньому рівнях еталонної рідини, після чого при закритих запірних вентилях із додаткової посудини еталонну рідину зливають. Запірні вентилі відкривають, після чого в додаткову посудину із резервуара подається контрольована рідина до встановлювання її рівнів в резервуарі і додатковій посудині. Потім тими самими датчиками і в тих самих рівнях вимірюють тиск контрольованої рідини, після чого рівень контрольованої рідини розраховують за формулою за допомогою обчислювального пристрою. Гідростатичний спосіб вимірювання рівня рідини в резервуарі здійснюють за допомогою пристрою, який містить два датчики тиску рідини, датчик тиску повітря над поверхнею рідини, обчислювальний пристрій, а також додаткову посудину з еталонною рідиною (етиловим спиртом чи дистильованою водою), сполучену з резервуаром з контрольованою рідиною за допомогою двох патрубків із запірними вентилями [патент Російської Федерації №2153153, кл. G01F23/14, опубл. 2000p.]. Датчики тиску рідини вертикально рознесені на конструктивно фіксовану відстань і розміщені в додатковій посудині, яка установлена по відношенню до резервуара з контрольованою рідиною так, щоб рівень вимірювання гідростатичного тиску нижнім датчиком співпадав з дном резервуара. При цьому верхній датчик розміщений в посудині з еталонною рідиною нижче від рівня врізання зливної труби резервуара (рівня „мертвої зони"). Виходи датчиків тиску рідини і датчика тиску повітря над поверхнею рідини сполучені з обчислювальним пристроєм, за допомогою якого обчислюється рівень рідини в резервуарі. Відомі гідростатичний спосіб вимірювання рівня рідини в резервуарі і пристрій для його здійснення забезпечують можливість вимірювання рівня рідини в резервуарі з достатньо високою точністю лише в стаціонарних режимах, коли температура і тиск рідини залишаються незмінними. Це зумовлене тим, що кожен цикл вимірювання передбачає певну кількість допоміжних операцій, як то заливання еталонної рідини у додаткову посудину і зливання еталонної рідини, подавання контрольованої рідини у додаткову посудину до встановлювання її рівнів в резервуарі і додатковій посудині, що не дозволяє здійснювати вимірювання рівня з високою точністю під час перехідних режимів, які характеризуються швидкими змінами температури і тиску рідини. Є також відомим спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора, який включає вимірювання різниці тисків за допомогою диференційного манометра, мінусова камера котрого сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера сполучається через однокамерну зрівнювальну посудину з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, а також операції з калібрування вихідного сигналу диференційного манометра [Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М., „Энергия", 1978г., с.534-536]. Відомий спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора здійснюють за допомогою пристрою, який містить диференційний манометр, мінусова камера якого за допомогою імпульсної лінії приєднана до барабана парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера приєднана через однокамерну зрівнювальну посудину до барабана парогенератора на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, при цьому вихід диференційного манометра є виходом пристрою [Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. Μ., „Энергия", 1978г., с.534-536]. Недоліком відомого способу вимірювання рівня води в барабані парогенератора і пристрою для його здійснення є невисока точність вимірювання в змінних режимах роботи парогенератора, а саме при значних відхиленнях температури і тиску робочих середовищ апарата від їх номінальних значень під час пусків і зупинок апарата, оскільки похибки, зумовлені змінами густин води і пари в барабані парогенератора і густини води в зрівнювальній посудині, зумовлені змінами тиску і температури, негативно впливають на точність вимірювання. За прототип групи винаходів обрано спосіб вимірювання рівня води в барабані парового котла і пристрій для здійснення способу [авторське свідоцтво СРСР №1368647, кл. G01F23/26, опубл. 1988]. Спосіб вимірювання рівня води в барабані парового котла згідно з прототипом засновано на вимірюванні різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, мінусова камера котрого сполучається з барабаном 5 85762 парового котла на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера через однокамерну зрівнювальну посудину сполучається з барабаном парового котла на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, вимірювання температури води в барабані парового котла і обчислення рівня води за формулами. Пристрій для вимірювання рівня води в барабані парового котла містить диференційний манометр, датчик температури води в барабані парового котла і обчислювальний пристрій. Мінусова камера диференційного манометра приєднана до барабана парового котла на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера диференційного манометра приєднана через однокамерну зрівнювальну посудину до барабана парового котла на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, при цьому вихід диференційного манометра підключений до входу обчислювального пристрою. Електричні вихідні сигнали диференційного манометра подаються на вхід обчислювального пристрою, вихід якого є виходом рівнеміра. При стаціонарних режимах роботи парового котла спосіб і пристрій, обрані за прототип, забезпечують достатньо високу точність вимірювання рівня води за рахунок компенсації похибки, зумовленої зміною густини води в барабані в залежності від температури (похибка в усьому діапазоні зміни тиску не перевищує 2%). Однак зазначені спосіб і пристрій не забезпечують таку саму точність вимірювання в перехідних режимах, які характеризуються відсутністю насичення й одночасною зміною температури і тиску води і пари в барабані парового котла, внаслідок чого змінюються густини зазначених середовищ. Крім того, зміни тиску і температури в барабані парового котла призводять до зміни густини води у зрівнювальній посудині, в результаті чого створюються похибки, які негативно впливають на точність вимірювання рівня. Завданням пропонованої групи винаходів є створення способу вимірювання рівня води в барабані парогенератора і пристрою для вимірювання рівня води в барабані парогенератора, котрі за рахунок усунення похибок, зумовлених змінами густин води і пари в барабані парогенератора і густини води в зрівнювальній посудині при зміні тиску і температури зазначених середовищ, забезпечували б високу точність вимірювання рівня води в барабані парогенератора як в стаціонарних, так і в перехідних режимах роботи апарата. Для досягнення зазначеного технічного результату в способі вимірювання рівня води в барабані парогенератора, який засновано на вимірюванні різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, мінусова камера котрого сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному вимірюваному рівню води в барабані, а плюсова камера через однокамерну зрівнювальну посудину сполучається з барабаном парогенератора на висоті, що відповідає максимальному вимірюваному рівню води в барабані, і який включає вимірюван 6 ня температури води в барабані парогенератора і обчислення рівня води, згідно з винаходом, попередньо визначають і запам'ятовують значення густин води і пари як функцій від температури і тиску, вимірюють температуру пари в барабані парогенератора, тиск рідини в барабані парогенератора і температуру води в зрівнювальній посудині, після чого по заздалегідь визначеним функціональним залежностям густин води і пари від температури і тиску визначають поточне значення густини r в води в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини r п пари в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури пари і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини r зр води в зрівнювальній посудині, яке відповідає виміряним поточним значенням температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парогенератора, а рівень h води в барабані парогенератора обчислюють за формулою ( ) 1 é DR ù + rзр - rп Hú, де: rв - rп ê g ë û h - поточне значення рівня води в барабані парогенератора, м Н - максимальне значення рівня води в барабані парогенератора, м; DР- поточне значення різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, Па; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; r п - поточне значення густини пари в барабані парогенератора, кг/м 3; r в - поточне значення густини води в барабані парогенератора, кг/м 3; r зр - поточне значення густини води в зрівнювальній посудині, кг/м 3. Для досягнення зазначеного технічного результату в пристрій вимірювання рівня води в барабані парогенератора, який містить диференційний манометр, датчик температури води в барабані парогенератора і обчислювальний пристрій, перший вхід котрого сполучений з виходом диференційного манометра, причому мінусова камера диференційного манометра за допомогою імпульсної лінії приєднана до барабана парогенератора на висоті, що відповідає мінімальному рівню води в барабані, а плюсова камера диференційного манометра приєднана через однокамерну зрівнювальну посудину до барабана парогенератора на висоті, що відповідає максимальному рівню води в барабані, згідно з винаходом, введені датчик температури пари в барабані парогенератора, датчик тиску води в барабані парогенератора і датчик температури води в зрівняльній посудині, котрі своїми виходами сполучені відповідно з другим, третім і четвертим входами обчислювального пристрою, п'ятий вхід якого сполучений з виходом датчика температури води в барабані парогенератора, а вихід є ви ходом пристрою. Пропонований спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора забезпечує високу точність, оскільки дозволяє визначати поточне знаh= 7 85762 чення густини води в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури і тиску води в барабані парогенератора, поточне значення густини пари в барабані парогенератора, яке відповідає виміряним поточним значенням температури пари і тиску води в барабані парогенератора, а також поточне значення густини води в зрівнювальній посудині, яке відповідає виміряним поточним значенням температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парогенератора, що дає змогу під час обчислення рівня води в барабані парогенератора усун ути похибки, зумовлені змінами густин води і пари в барабані парогенератора і густини води в зрівнювальній посудині при зміні тиску і температури зазначених середовищ. При цьому однаково висока точність вимірювання забезпечується як в стаціонарних режимах роботи парогенератора, коли існує фазова рівновага в системі вода-пара, а тиски і температури робочих середовищ в барабані парогенератора однакові, так і в перехідних режимах роботи апарата, коли температура пари може суттєво відрізнятися від температури води в барабані [див. Ю.Б. Румер, М.Ш. Рыбкин. Термодинамика, статистическая физика и кинетика. - М.: «Наука», 1972.-400с.]. Визначення поточного значення густини води в зрівнювальній посудині, що відповідає виміряним поточним значенням температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парогенератора, сприяє підвищенню точності вимірювання рівня води в барабані парогенератора насамперед в перехідних режимах його роботи, коли температура води в барабані досягає близьких до критичних значень і може перевищува ти температуру води в зрівнювальній посудині та імпульсних лініях на 100-200°С. Пропонований пристрій вимірювання рівня води в барабані парогенератора забезпечує високу точність вимірювання за рахунок використання датчиків температури води і пари в барабані парогенератора, температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парового котла, вихідні сигнали котрих обробляються обчислювальним пристроєм. Це дозволяє отримувати інформацію щодо поточних значень температури і тиску робочих середовищ в барабані парогенератора і температури води в зрівнювальній посудині, на основі цієї інформації визначати поточні значення густин води і пари і обчислювати значення рівня води в барабані без похибок, зумовлених змінами температури і тиску робочих середовищ. На кресленні подано принципову схему пристрою для вимірювання рівня води в барабані парогенератора. На схемі позначені барабан 1 парогенератора, однокамерна зрівнювальна посудина 2, диференційний манометр 3, датчик 4 температури води в барабані 1 парогенератора, датчик 5 температури пари в барабані 1 парогенератора, датчик 6 тиску води в барабані 1 парогенератора, датчик 7 температури води в зрівняльній посудині і обчислювальний пристрій 8. Мінусова камера диференційного манометра 3 з'єднана безпосередньо з нижньою частиною барабана 1, на висоті, що від 8 повідає мінімальному рівню води в барабані, а плюсова камера диференційного манометра 3 підключена через однокамерну зрівнювальну посудину 2 до барабана 1 парогенератора на висоті, що відповідає максимальному рівню H води в барабані. Виходи диференційного манометра 3, датчика 4 температури води в барабані 1 парогенератора, датчика 5 температури пари в барабані 1 парогенератора, датчика 6 тиску води в барабані 1 парогенератора і датчика 7 температури води в зрівняльній посудині підключені відповідно до першого, другого, третього, четвертого і п'ятого входів обчислювального пристрою 8, вихід якого є виходом пристрою. Елементи пристрою сполучені з барабаном 1 парогенератора за допомогою імпульсної лінії 9 і запірної арматури 10-13. Усі елементи пристрою є стандартними. В якості датчиків температури і тиску найкраще використовувати да тчики, які забезпечують неперервне перетворювання значень вимірюваних величин в уніфікований сигнал струму та/або цифровий сигнал, наприклад, датчики фірми МЕТРАН, Росія. Наприклад, в якості датчиків температури можуть бути використані датчики Метран-231; датчиками тиску можуть бути датчики Метран-55; диференційним манометром -Метран-150ДД. Функції обчислювального пристрою може виконувати програмований мікроконтролер, наприклад, SYSTEM 100V. Вимірювання рівня води в барабані парогенератора із застосуванням пропонованих способу і пристрою здійснюється наступним чином. В основу принципу дії пристрою покладено гідростатичний спосіб вимірювання рівня, згідно з яким рівень води в барабані 1 парогенератора визначається по перепаду повних тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра 3. Перед початком вимірювань попередньо визначаються [наприклад, з книги Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - Μ.: Физматгиз, 1963, - 420с.] значення густин води і пари як функцій від температури і тиску, наприклад, у діапазоні температур від 20 до 300°С з кроком, наприклад, 10°С, і діапазоні тисків від 0,5×105 до 2,5×107Па з кроком, наприклад, 100Па. Зазначені довідкові дані, наприклад, у табличній формі, запам'ятовуються в блоці пам'яті (на кресленні не показаний) обчислювального пристрою 8. У процесі роботи пристрою за допомогою диференційного манометра 3 і датчиків 4-7 здійснюються неперервні вимірювання наступних параметрів, відповідно: різниці тисків DР між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, температури води в барабані 1 парогенератора, температури пари в барабані 1 парогенератора, тиску води в барабані 1 парогенератора і температури води в зрівнювальній посудині 2. Вихідні електричні сигнали датчиків 4-7 і диференційного манометра 3 подаються на відповідні входи обчислювального пристрою 8, де відбувається обчислювання рівня рідини в барабані 1 в послідовності, яку передбачено пропонованим способом. 9 85762 Спочатку за даними щодо залежності густин води і пари від температури і тиску, які було заздалегідь визначено і збережено в пам'яті обчислювального пристрою 8, визначаються поточні значення густин води і пари r в і r п відповідно в барабані 1 парогенератора і густини r зр води в зрівнювальній посудині 2, які відповідають поточним значенням виміряних датчиками 4-7 параметрів. При цьому поточне значення густини r в води в барабані парогенератора визначається у відповідності до виміряних поточних значень температури і тиску води в барабані парогенератора; поточне значення густини r п пари в барабані парогенератора визначається у відповідності до виміряних поточних значень температури пари і тиску води в барабані парогенератора; поточне значення густини r зр води в зрівнювальній посудині визначається у відповідності до виміряних поточних значень температури води в зрівнювальній посудині і тиску води в барабані парогенератора. Після цього рівень h води в барабані парогенератора обчислюється за формулою Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 10 ( ) 1 é DR ù ê- g + rзр - rп Hú, rв - rп ë û DР- поточне значення різниці тисків між плюсовою і мінусовою камерами диференційного манометра, Па; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; r п - поточне значення густини пари в барабані парогенератора, кг/м 3; r в - поточне значення густини води в барабані парогенератора, кг/м 3; r зр - поточне значення густини води в зрівнювальній посудині, кг/м 3. Таким чином, пропонована група винаходів забезпечує високу точність вимірювання рівня води в барабані парогенератора як в стаціонарних, так і в змінних режимах роботи апарата завдяки усуненню похибок, зумовлених зміною густин води і пари в барабані парогенератора і густини води в зрівнювальній посудині. h= Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for measurement of water level in barrel of steam generator and device for implementation of the method

Автори англійською

Borbuliov Stanislav Ihorovych, Bruk Valerii Arkadiiovych, Vasyliev Valerii Matviiovych

Назва патенту російською

Способ измерения уровня воды в барабане парогенератора и устройство для осуществления способа

Автори російською

Борбулев Станислав Игоревич, Брук Валерий Аркадиевич, Васильев Валерий Матвеевич

МПК / Мітки

МПК: G01F 23/14

Мітки: пристрій, спосіб, води, рівня, барабані, вимірювання, парогенератора, способу, здійснення

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-85762-sposib-vimiryuvannya-rivnya-vodi-v-barabani-parogeneratora-i-pristrijj-dlya-zdijjsnennya-sposobu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб вимірювання рівня води в барабані парогенератора і пристрій для здійснення способу</a>

Подібні патенти