[发明专利]一种汽轮机排汽湿度在线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能对汽轮机排汽湿度进行高精度在线检测的装置，属测试技术领域。

背景技术

蒸汽湿度对汽轮机的安全性和经济性都有着重要的影响，因此有必要对汽轮机排汽湿度进行在线监测。目前，测量汽轮机排汽湿度的方法可分为热力学法和光学法。

热力学法的原理是将汽轮机排汽抽出一定质量的试样，对试样进行加热或冷凝，通过测量加热或放热量计算出汽轮机排汽的湿度。所有的热力学法，在进行汽轮机排汽湿度测量时都需要从汽轮机排汽汽流中抽取部分试样，因此，其测量精度不仅取决于对抽取试样的测量环节，还受抽吸取样环节的影响。而且该方法需要测量的参数多、测量过程复杂，难以实现工程现场的在线测量。

光学法测量蒸汽湿度是建立在光的散射原理基础上的，当光线通过含有水滴的湿蒸汽流时，受蒸汽中水滴光散射效应的影响，一部分光线产生散射现象，因此透射光强小于入射光强，通过测量湿蒸汽对光的散射或衰减从而求出湿蒸汽中水滴直径、水滴数量及蒸汽湿度。光学法成功的关键之一在于保持光学窗口的洁净，目前普遍采用通暖空气来保持窗口表面不与油污和水接触，但光学窗口较长时间暴露在测量汽流中，其表面受到污染是难以避免的，这在很大程度上限制了其在实际中的应用。

总之，现有的蒸汽湿度测量方法及其测量装置都存在着严重不足，设计一种结构简单、环境适应能力强、制造成本低廉、性能优良的蒸汽湿度测量装置，对提高汽轮机的安全性和经济性是十分必要的。

发明内容

本发明用于克服现有技术的缺陷、提供一种结构简单、操作方便的汽轮机排汽湿度在线测量装置。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种汽轮机排汽湿度在线测量装置，由微波谐振传感器Q、谐振频率检测电路、单片机U1和显示器XS组成，所述微波谐振传感器Q置于汽轮机排汽缸内，其微波信号传输接口通过波导接谐振频率检测电路，所述谐振频率检测电路的控制端和输出端接单片机U1，显示器XS接单片机U1的PORT1接口。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述谐振频率检测电路由谐振频率跟踪电路和混频电路组成，所述混频电路由晶体振荡器U5和混频器U6组成，混频器U6的RFin2端接晶体振荡器U5的Rfout端，Rfout端接单片机U1的P0.0端，所述谐振频率跟踪电路由压控振荡器U2、定向耦合器U3、环形器U4、检波器D和直流前置放大器F组成，压控振荡器U2的AFC端接单片机U1的P0.1端，Rfout端接定向耦合器U3的RFin端，定向耦合器U3的Rfout2端接混频器U6Rfin1端，环形器U4的一个接口接定向耦合器U3的Rfout1端，一个接口接微波谐振传感器Q，一个接口依次经检波器D和直流前置放大器F接单片机U1的P0.2端。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述微波谐振传感器Q为一个两端开口、中间设有微波信号传输接口的圆筒形腔体，在圆筒形腔体内部的两端分别设置一个圆环分隔器，所述圆环分隔器由1～4个与圆筒形腔体同轴的圆筒组成，它们靠近圆筒形腔体端口的一端与圆筒形腔体连接，圆环分隔器的膨胀系数比圆筒形腔体大。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，增设蒸汽温度传感器T，所述蒸汽温度传感器T固定于谐振腔的出口端外壁处，其信号输出端接单片机U1的P0.3端。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述圆筒形腔体气流流入端的壁面为楔形结构。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述圆环分隔器由金属细网构成。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述圆筒形腔体由依次通过螺纹连接的楔形圆筒1、中间圆筒3和调节套筒6构成，所述楔形圆筒1的壁面为楔形结构，所述调节套筒6与中间圆筒间利用定位螺钉5进行调整定位。

上述汽轮机排汽湿度在线测量装置，所述连接微波信号传输波导的接口为椭圆孔，椭圆孔长短轴半径比为1∶0.4，椭圆孔的长轴与谐振腔轴线方向相同。

本发明利用具有一定湿度的汽轮机排汽通过微波谐振传感器时，对微波谐振传感器产生微扰，谐振腔的谐振频率将随蒸汽湿度的变化而发生偏移这一规律，用谐振腔将蒸汽湿度信号转换成易于测量的谐振腔谐振频率信号，通过测量谐振腔谐振频率的偏移，实现对蒸汽湿度的测量。由于需要测量的参数少、不需要抽取试样、微波谐振传感器环境适应能力强，因而同现有测量装置相比，本发明不仅在结构上大大简化，制造成本大大降低，而且操作十分简单，测量精度高，特别适合于在工程现场对汽轮机排汽湿度进行在线检测。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1是本发明的结构框图；