[发明专利]热式蒸汽干度仪

说明书

技术领域

本发明涉及的是湿蒸汽流量测量领域，是一种热式蒸汽干度仪。

背景技术

湿蒸汽是气液两相流的混合物，其中包含纯气态的干饱和蒸汽和液态的饱和水， 湿蒸汽质量为干饱和蒸汽质量与饱和水质量之和。蒸汽干度简称为干度，是湿蒸汽的 重要品质参数，蒸汽干度定义为干饱和蒸汽质量与湿蒸汽质量之比。在热能动力、化 工、医药、食品加工、纺织、印染、卷烟、城市供热等领域中，都涉及到湿蒸汽。为 了有效地实施工艺监控和节能，需要测量湿蒸汽的干度和流量。

公布号为CN101082597.A的发明专利“一种凝结式蒸汽干度测量装置及测量方 法”，公开了一种冷却式测量蒸汽干度的装置和方法，这种方法在于分别将待测干度的 采样湿蒸汽和冷却水引入到绝热的间壁式换热器中，在间壁式换热器中冷却水将采样 湿蒸汽冷却为液态的凝结水，再通过测量采样湿蒸汽的压力、凝结水的流量和温度、 冷却水经过换热器的吸热量，由换热器的能量平衡方程得出采样湿蒸汽的干度。虽然 公布号为CN101082597.A的发明专利，提供了一种采用冷却的方法来测量蒸汽干度的 装置，然而该测量装置存在着如下三项技术缺陷，第一，工程应用性受限，因为测量 蒸汽干度的很多场合往往在室外，而且当地没有可供利用的冷却水；第二，测量精度 在工程上难于保证，因为该测量装置中需用电子天平测量凝结水的重量来保证测量精 度，而电子天平难于作为配件，做成工程上实用、密闭、坚固和可靠的测量装置；第 三，能量损失大，这是因为，该测量装置的采样湿蒸汽难于返回湿蒸汽主管道，只好 排放到湿蒸汽主管的外部，这样造成了采样湿蒸汽的能量浪费，另外，采样湿蒸汽在 换热器中所释放的热量，难于回收利用，这又造成湿蒸汽的能量损失。

由于现有技术存在着上述三项技术缺陷，还不能达到工程上对可靠性与实用性技 术要求，为解决现有技术存在的技术缺陷问题，本发明提出一种热式蒸汽干度仪。

发明内容

为克服现有技术中存在的工程应用性受限、测量精度在工程上难于保证，以及能 量损失大的不足，本发明提出了一种热式蒸汽干度仪。

本发明包括干度处理器、功率控制器、电功率表、采样管、蒸汽加热室、电加热 器、体积流量表、温度表、第二压力表、第二调节阀和蒸汽流出管。其中；所述电加 热器位于蒸汽加热室内；所述蒸汽加热室的一端为封闭端管，该蒸汽加热室另一端的 锥形管与蒸汽流出管连通；所述蒸汽流出管的另一端接入湿蒸汽主管；在所述蒸汽流 出管上依次串接有体积流量表、温度表、第二压力表和第二调节阀。电加热器的电源 火线和电源地线分别穿过所述蒸汽加热室的端盖并与功率控制器的火线端子和地线端 子连接。电功率表与电源火线和电源地线连接。在所述蒸汽流出管有端盖一端的壳体 上有与湿蒸汽主管连通的采样管，在该采样管上依次安装有第一调节阀和第一压力表。 干度处理器对电功率表、第一压力表、体积流量表、温度表、第二压力表进行实时监 测，对功率控制器进行实时监测与调控。

所述干度处理器包括显示器、CPU处理器、通信采集卡、AD转换器、以及内置有 干度测算模型与加热功率测控模型。CPU处理器分别与显示器和AD转换器采取数字信 号通信连接，AD转换器与通信采集卡之间通信连接，通信采集卡分别采集功率控制器、 电功率表、第一压力表、体积流量表、温度表和第二压力表所测的参数、并通过AD 转换器将其模拟信号转换为数字信号。

所述干度处理器由第一压力表所测的压力P₆、体积流量表所测的体积流量G_V、温 度表所测的温度T₁₃、第二压力表所测的压力P₁₄、电功率表所测的电功率W，以及内 置的干度测算模型，即蒸汽加热室的能量平衡方程

G_V×ρ₁₃×(h₁₃-h₆)＝W

以及公知的过热蒸汽密度ρ与温度T、压力P之间的函数关系，过热蒸汽比焓h与温 度T、压力P之间的函数关系，湿蒸汽比焓h与压力P、干度X之间的函数关系关系：