Доктор на науките, А. В. Коваленко
Използваните паромери за прегрята пара определят: налягане, температура и един"разходен параметър". Както вече беше отбелязано, тази информация не е достатъчна за определяне на топлината и масата на мократа пара.
За да се осигури възможност за контрол на топлината и масата на влажна пара за такива измервателни уреди, се планира да се използват компютри с възможност за въвеждане на корекция за параметъра „степен на сухота“. Въпреки това, такова решение на проблема с наблюдението на параметрите на мократа пара, въз основа на известното ниво на технология, трябва да се счита за недостатъчно ефективно.
В тръбопроводите за прегрята пара сигналът „параметър на потока“ на тези измервателни уреди съответства на масовия дебит на контролирания поток. Консумацията на прегрята пара може да бъде представена по следния начин математически израз:
, (1 .1)
където: - консумация на прегрята пара;
Плътност на прегрята пара;
Скорост на прегрята пара в паропровода;
Напречно сечение на контролиран поток.
Плътността на прегрятата пара е известна функция на налягането и температурата на парата в контролираната паропроводна линия.
За определяне на дебита на прегрята пара (), може да се използва всеки приемлив измервателен уред за „параметър на потока“, например измервателна диафрагма.
По този начин потокът от прегрята пара се определя от измерените сигнали на „параметъра на потока“, температура и налягане. Този изчислителен модел е идеален за определяне на параметрите на прегрята пара.
Въпреки това, прегрятата пара, в процеса на използване или загуба на своята топлинна енергия, неизбежно се превръща в мокра пара.
Дебитът на мократа пара може да бъде представен със следния математически израз:
, (1.2)
където: - консумация на мокра пара;
Скорост на потока на парната фаза на мократа пара (фаза наситена пара);
Консумация течна фазамокра пара;
Скоростта на движение на течната фаза на потока.
Наситена пара с температура наситени пари; - мокра пара; - вода при температура на наситени пари.
Плътностите на мокрите парни фази са известни функции на налягането на парата в контролираната паропроводна линия. Други параметри на мократа пара, например, като: , , , , , , не могат да бъдат определени от прегрятите паромери. В тази ситуация няма смисъл да се коригира сигналът „параметър на потока“ с измерената стойност на степента на сухота поради причината, че този сигнал физически не съответства на дебита или неговите фази. Такъв сигнал на “параметър на потока” не се нуждае от корекция, а от... настройка.
Идентифицираният проблем с контролирането на топлината и масата на мократа пара може да бъде показан подробно с помощта на конкретни примери.
Пример за система за измерване на потока. Система за измерване на потока на пара, използваща специално проектирани тръби под налягане съгласно патент за изобретение № 2243508 (RU). В тази система (устройство) за определяне на потока се измерват статичното налягане и разликата в налягането () между две тръби под налягане в контролиран поток на пара на изхода на реактора, приемният прозорец на една тръба под налягане е насочен към потока и други - надолу по течението.
От публикувани източници е известно, че резултатите от тестовете на тази система в паропроводи на атомни електроцентрали и топлоелектрически централи показват предимството на използването на тръби под налягане пред други измерватели на параметрите на парата. По-специално, тяхното предимство пред измервателните диафрагми се проявява в надеждността и простотата на дизайна, простотата и лекотата на инсталиране и практически отсъствието на загуби на налягане.
В паропровода на реактор, например енергоблок ВВЕР-1000, тече мокра пара със степен на сухота, която не надвишава 0,98. В тази връзка разликата в налягането (), измерена от двете напорни тръби на устройството, се формира от двете фази на контролирания поток. Зависимостта на този спад на налягането върху тръбите под налягане от параметрите на потока може да бъде представена чрез следния математически израз:
(1.3)
където: - коефициент на сигнала на две измервателни тръби;
Истинско обемно паросъдържание на потока мокра пара;
Скорост на движение на парната фаза на потока;
Скорост на движение на течната фаза на потока;
Плътност на парната фаза;
Плътност на течната фаза.
Горното уравнение (1.3) съдържатринеизвестни параметри на потока (, , ) и коефициент ( ) сигнал от измервателните тръби на устройството. Тази система не предоставя друга информация за разрешаване на проблема. В тази връзка проблемът с определянето на дебита на мокра пара не може да бъде решен без използване на допълнителна информация или въвеждане на ограничителни условия.
За въпросното устройство, за да се определи скоростта на потока на контролирания поток от мокра пара, е необходимо по някакъв начин да се определят или някъде да се вземат стойностите, , И .
Това устройство се използва в системата за контрол на нивото на охлаждащата течност в реакторите на атомни електроцентрали. Системата за обработка на информацията на устройството използва модел на еднофазен поток. Това следва от текста и формулите в описанието му. По този начин действителното присъствие на течната фаза в контролирания поток се игнорира от това устройство. Основната изчислителна формула на устройството съгласно патент за изобретение No. 2243508 (RU) може да се представи по следния начин:
(1.4)
Тоест уравнение (1.3) се използва при фиксирана стойност ( равно на едно) истинско обемно съдържание на пари ( ). Директно от уравнение (1.4) става ясно как това изкривява изчислената стойност на параметъра на скоростта на парната фаза на потока. Лявата страна на формулата е измереният параметър, образуван от две фази на потока, движещи се с различни скорости (непрекъсната пара и в обема си диспергирана течност). Дясната страна на формулата е произведението на плътността на парната фаза (функция на статичното налягане) и квадрата на скоростта на потока на парната фаза.
Още един пример. Устройството съгласно патент № 2444726 (RU) съдържа паропровод с измервател на „параметър на потока“, който е селективен към свойствата и параметрите на парната фаза (например тръба на Пито, чийто приемен прозорец е насочен по протежение на потока) , метър за статично налягане и метър за степен на сухота.
- По сигналстатично налягане () определя необходимите „таблични“ параметри на потока, например: плътности и специфично топлинно съдържание на неговите фази:
Плътност на парната фаза;
Плътност на течната фаза;
Енталпия на парната фаза;
Енталпия на течната фаза.
СЪС изпиукаДинамичен вакуумметър (ако коефициентът е предварително определен или взет някъде) ви позволява да определите скоростта на парната фаза на потока:
,(2.1)
където: - сигнал на динамичния вакуумметър;
Динамичен коефициент на сигнала на вакуумметъра;
Плътност на парната фаза;
Парна фазова скорост на потока мокра пара.
- По сигнал сухомеропределя съотношението на дебита на парната фаза (наситена парна фаза) към общия дебит на контролирания поток:
, (2.2)
Решаването на системата от две уравнения (2.1) и (2.2) с три неизвестни параметъра: , , , и четвърти неизвестен коефициент е възможно само с използването на допълнителна информация.
Такива допълнителна информацияПараметърът за приплъзване на фазата () може да се използва за решаване на проблема. Съотношението на „местната“ стойност (истинско обемно съдържание на пари) към „консумативната“ стойност (консумативно обемно съдържание на пари) в технологията, наречена параметър на приплъзване на фазата ( 
). Параметърът на приплъзване на фазата () е слаба функция на налягането и може да се определи чрез емпиричната формула ().
Така за решаване на проблема се получава третото уравнение:
, (2.3)
Ако по някакъв начин определим или вземем коефициентите ( , , ) някъде, системата от три уравнения (2.1), (2.2), (2.3) с три неизвестни параметъра на потока ( , , ) от сигналите на измервателните уреди (съгласно патент № 2444726) ни позволява да решим задачата за контролиране на топлината и масата на потока на мократа пара. Показаното решение изглежда много тромаво, но при някои условия на изпълнение отбелязаният недостатък е незначителен. Трябва също така да се има предвид, че параметрите на парата, определени от това устройство изостават от настоящия моментза времето на забавяне на определения параметър на степента на сухота (около 30-40 секунди).
В представената работа се използват конкретни примери е показано, че:
- Известенпрегрятите паромери не осигуряват възможност за създаване на система за наблюдение на топлината и масата на влажна и наситена пара.
Трябва да се признае, че топлината и масата на контролните модули за мокра пара, използващи прегряти паромери, са безполезни. Сами по себе си те не контролират топлината и масата на потока на мократа пара и когато са допълнени със средства за контролиране на степента на сухота, в най-добрия случай образуват тромава система за управление, която не осигурява необходимата точност със значително забавяне в определените параметри на парата.
Трябва да обърнете внимание на ниво на налична технология за решаване на проблеми с управлениетотоплина и маса на влажна пара: .
Предложените технически решения са ядрото (опцията) на система за наблюдение на текущите параметри на влажна пара, която осигурява възможност за стандартизиране на точността с помощта на еталонни сигнали на измервателни уреди за степен на сухота. Точността на наблюдението на истинското обемно съдържание на парите и фазовите скорости на потока е директно стандартизирана. Подробно описание на този вариант на системата за управление на топлинния и масов поток за мокра пара ще бъде представено по-късно. отделна работа.
Литература:
1. Коваленко А. В. Въпросът за създаване на система за управление на мокра пара за счетоводни задачи
и технологични цели. Статия на портала RosTeplo. Публикувана на 02/06/2012
2. А.Г. Агеев, Р.В. Василиева, Ю.С. Горбунов, Б.М. Королков. Тестване на система за измерване на разход на пара в паропроводите на парогенератори на енергоблок № 3 на АЕЦ „Балаково” в динамични режими. / Списание "Новото в руската електроенергетика", № 11, 2007 г./
3. Агеев А.Г. и др. RF патент за изобретение № 2243508. Устройство за измерване на потока на пара в паропровод. Бюлетин за изобретенията, 27 декември 2004 г. / Притежател на патент ENIC/
4. Коваленко А.В. RF патент за изобретение № 2444726 (RU). Устройство за контролиране на топлинната мощност, масовия поток, енталпията и сухотата на мокър парен поток. Бюлетин за изобретенията № 7, 2012 г
5. Tong L. Пренос на топлина по време на кипене и двуфазен поток. М.: Мир, 1969. -344 с.
6. Коваленко А.В. RF патент за изобретение № 2380694 (RU), MCP G 01N 25/60. Метод за контролиране на степента на сухота на влажна пара / A.V. Коваленко // Бюлетин за изобретения. 2010. № 3. № 2008119269. Приоритет 15.05.2008 г.
7. Коваленко А.В. RF патент за изобретение № 2459198 (RU), Устройство за контрол на степента на сухота, енталпия, топлинни и масови дебити на влажна пара. Бюлетин за изобретенията № 23, 2012 г
8. Коваленко А.В. Заявка за изобретение № 2011129977 (RU). Устройство за определяне на степента на сухота на поток от мокра пара. Приоритет от 19 юли 2011 г. Решение за издаване на патент за изобретение от 9 юли 2012 г.
9. Коваленко А.В. Заявка за изобретение № 2011120638 (RU). Метод за наблюдение на истинското обемно съдържание на пара и фазовите скорости на потока на мократа пара в паропровода на парогенератор. Приоритет от 20 май 2011 г. Решение за издаване на патент за изобретение от 12 октомври 2012 г.
10. Коваленко А.В. Заявка за изобретение № 2011121705 (RU). Метод за наблюдение на истинското обемно паросъдържание и скоростите на фазите на потока на мократа пара в паропровод по протежение на потока. Приоритет от 27 май 2011 г. Решение за издаване на патент за изобретение от 12 октомври 2012 г.
1. Измерване на потока на водната пара
Изчисляването на ограничителното устройство за измерване на дебита (Q 0) на водна пара се извършва съгласно следния метод
Определяне на липсващите данни за изчисления
Абсолютното налягане на измерваната среда пред ограничителното устройство се определя като сумата от барометричното и свръхналягането
където е барометрично налягане (P b = 1 kgf/cm 2 = 9,8066*10 4 Pa);
Излишно налягане ().
Плътност на измерваната среда при работни условия (и t=340 0 C).
Приложение 3
Определяме стойността на D, съответстваща на работната температура t = 340 0 C на веществото в тръбопровода, като използваме формулата:
където е вътрешният диаметър на тръбопровода пред ограничителното устройство при температура t = 20 0 C (D = 200 mm);
Среден коефициент на линейно топлинно разширение на материала на ограничителното устройство (тръбопровод) в диапазона от 20 до t°С, 1/deg
t е температурата на измерваната среда пред ограничителното устройство (t = 340 0 C).
Динамичен вискозитет на измерваната среда при работни условия
|
Температура, 0 С |
|||||||
|
Динамичен вискозитет, 10 -5 Pa*s |
Приемаме.
Приемаме адиабатичния индекс равен на k = 1,38.
Приемаме стесняващото устройство Дюза, като се ръководим от следните съображения
а) при същите стойности на модула и спада на налягането, дюзата позволява да се измери по-висок дебит от диафрагмата, а при D ? 300 mm също осигурява по-висока точност на измерване в сравнение с блендата (особено при малки модули);
б) при същите стойности на модула и дебита загубата на налягане в дюзата е значително по-малка, отколкото в диафрагмата;
в) точността на измерване на потока на газове и пара при използване на дюза е по-висока, отколкото при използване на диафрагма;
г) промяна или замърсяване на входния профил на отвора по време на работа засяга коефициента на потока на диафрагмата в много по-голяма степен, отколкото коефициента на поток на дюзата.
1.3. Горната граница на измерване на диференциалния манометър Q P (Q OP, Q NI, Q MP) се избира според определения най-голям измерен дебит Q max = 0,8 m 3 /s = 2880 m 3 /h, така че стандартната стойност на Q P е най-близкото по-голямо по отношение на стойността на Q m ax. По този начин приемаме Q P = 3200 m 3 / h.
1.4. Приемаме модула за ограничително устройство поради следните причини:
Когато се използват дюзи и дюзи на Вентури, неточността на корекцията на числото на Рейнолдс DQ има най-малко влияние върху коефициента на потока, когато 0,5 ? m? 0,65.
Така приемаме m = 0,5.
1.5. От стойността на m изчислявам:
Коефициент на разход a I по формулата:
a I = 0,9100 + 0,6258m - 1,4m 2 + 1,6667m 3, с m = 0,5 a I = 1,0812;
Стойността на коефициента на поток b по формулата:
a = a И *k 2,
където k 2 е корекционният коефициент за грапавостта на тръбата (k 2 = 1,005).
аналогов превключвател за налягане на парата
a = .0812*1.005 = 1.0866.
1.6. Определяме максималния номинален спад на налягането на диференциалния манометър DRn. Нека допустимата загуба на налягане в ограничителното устройство е дадена при най-високия измерен дебит Qmax.
Определяме допустимата загуба на налягане P PD при дебит, равен на избрания горна границадиференциални измервания на манометър Q P = 3200 m 3 /h.
Максималното диференциално налягане на диференциалния манометър DRn се избира от няколко стандартни числа. Следователно DRn = 250 kPa.
1.7. Определяме числото на Рейнолдс при дебит, равен на Q CP = 2520 m 3 /h.
защото изчисленото число на Рейнолдс > за даден модул m = 0,5, тогава продължаваме изчислението по-нататък.
1.8. Ние определяме най-големия спад на налягането в ограничителното устройство за пръстеновидни, силфонни и мембранни диференциални манометри, като използваме формулата:
1.9. Определяме коефициента на корекция по формулата:
1.10. Изчисляване на съотношението
1.11. Определяме коефициента на корекция по формулата:
1.12. Да броим (с четири значими фигури) желаната стойност d 20 на диаметъра на отвора на ограничителното устройство при 20 °C:
1.13. За поплавъчни диференциални манометри, напълнени с живак, над който има газ с плътност 14 kg/m 3, или с масло, над който има газ с плътност 0,9 kg/m 3, както и за пръстенови , звънцови, силфонни и мембранни диференциални манометри, ние определяме обемния дебит, съответстващ на най-високия спад на налягането
Влияние на комутационните вериги на нагревателите на енергийния блок върху топлинната ефективност на отоплението
Първият етап от изчисляването на PTS е да се определят състоянията на водната пара в етапите на турбината. За да направите това, изградете процеса на работа на пара в турбината в h, S-диаграма. Използваме метода...
Модернизация на електрозахранващата система на циментов завод
Извършва се топлинен баланс: В съответствие с VNTP 06-86 избираме параметри на парата: T=187.9 0C P=1.2MPa Където топлинният капацитет на мазута в kcal/(kg*0C) се изчислява по формулата cT=0.415 +0,0006*t, t е температурата на горивото, 0C. Средната температура на мазута е зимата - -20, лятото - 20...
Проект на 450 MW кондензационна електроцентрала в Назарово
Коефициентът на недоизвличане на топлинна мощност е равен на: За първо извличане: (4) където е енталпията на изхода от турбината, kJ/kg;
- енталпия на парата на входа на паропрегревателя, kJ/kg; - енталпия на парата на изхода на паропрегревателя, kJ/kg...
Когенерационен проект с мощност 500 MW
Коефициентът на недостатъчно използване на топлинната извличаща мощност: за първото извличане: (30) за второто извличане: (31) Консумацията на пара за мрежовите нагреватели ще се определи от уравнението на топлинния баланс: (32) (33) Като се вземе коефициентът на регенерация Кр = 1...
Проект на топлоелектрическа централа с разработване на инвариантни системи за автоматично управление
Дебитът на пара към турбината се определя по формулата: . След това: kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s. Генерирана мощност в турбината: =80 MW - мощност...
Проектиране на GRES
В този курсов проект методът за диференциално променливо налягане се използва за измерване на потока на пара. Този метод се основава на факта, че потокът пара, протичащ в тръбопровод...
Проектиране на системи за контрол на парния поток и температура
За измерване на температурата на парата използваме термоелектрически термометър - термодвойка XK (хромелни капки). Термодвойка представлява два проводника (термоелектрода), направени от различни метали, запоени в една точка...
Проектиране на топлинна схема на топлоелектрическа централа за промишлено предприятие и жилищен район
Измерването на дебита и масата на вещества (течни, газообразни, гранулирани, твърди, парообразни и др.) намира широко приложение както при инвентаризация и отчетност, така и при наблюдение, регулиране и управление на технологични процеси...
Разработване на диференциален разходомер с променливо налягане с тръба на Вентури
Необходимо е да се изчисли намалената температура на прегрятата водна пара tpr и пониженото налягане ppr, за да се определи коефициентът на динамичен вискозитет h. Според справочника: , където t е температурата на водната пара, ? t=500?C....
Изчисляване на основната топлинна схема и технико-икономическите показатели на електроцентралата (енергоблок с турбина ПТ-135/165-130/15)
енергоблок парна турбина деаератор Определяне на предварителния поток пара към турбината. Коефициент на неизползване на промишления добивен капацитет: ; където Hi=i0-ik, hpr=i0-i3 са използваните топлинни разлики на парния поток. Hi=3471.4-2063.26 =1408.14 kJ/kg. hpr=3471...
Изчисляване на ядрената работна верига електроцентрала
Количеството пара, взето за технологичните нужди на двуконтурните атомни електроцентрали (потреблението на пара за собствените нужди на SN) се определя от мощността на атомната електроцентрала, характеристиките на принципа на работа на атомната електроцентрала на атомната електроцентрала електроцентрала взети предвид и атомната централа като цяло...
Изчисляване на топлинната верига на турбината К-800-240
Изчисляването на основна топлинна диаграма по метода на последователните приближения се основава на предварителна оценка на потока пара към турбината с помощта на режимна диаграма или с помощта на приблизителни формули...
Изчисляване на цилиндъра с ниско налягане (LPC) на турбината K-300-240-1
Топлинният дизайн на инсталацията е възприет според прототипа. Броят на селекциите, налягането на парата в селекциите и потокът на парата във всяка селекция се избират според таблиците, представени в Приложение ...
Точността на измерване на парния поток зависи от редица фактори. Един от тях е степента на сухота. Този показател често се пренебрегва при избора на измервателни уреди и напълно напразно. Факт е, че наситената влажна пара е по същество двуфазна среда и това създава редица проблеми при измерването на нейния масов поток и топлинна енергия. Днес ще разберем как да разрешим тези проблеми.
Свойства на водната пара
Като начало, нека дефинираме терминологията и да разберем какви са характеристиките на мократа пара.
Наситената пара е водна пара, която е в термодинамично равновесие с водата, чието налягане и температура са взаимосвързани и разположени на кривата на насищане (фиг. 1), която определя точката на кипене на водата при дадено налягане.
Прегрятата пара е водна пара, нагрята до температура над точката на кипене на водата при дадено налягане, получена например от наситена пара чрез допълнително нагряване.
Сухата наситена пара (фиг. 1) е безцветен прозрачен газ, той е хомогенен, т.е. хомогенна среда. До известна степен това е абстракция, тъй като е трудно да се получи: в природата се среща само в геотермални източници, а наситената пара, произведена от парни котли, не е суха - типичните стойности на сухота за съвременните котли са 0,95- 0,97. Най-често степента на сухота е още по-ниска. В допълнение, сухата наситена пара е метастабилна: когато топлината идва отвън, тя лесно се прегрява, а когато топлината се отделя, тя става влажна наситена:
Фигура 1. Линия на насищане на водни пари
Мократа наситена пара (фиг. 2) е механична смес от суха наситена пара със суспендирана фина течност, която е в термодинамично и кинетично равновесие с парата. Колебанията в плътността на газовата фаза и наличието на чужди частици, включително такива, носещи електрически заряди - йони, водят до появата на кондензационни центрове, които са хомогенни по природа. С увеличаването на влажността на наситената пара, например поради топлинни загуби или повишено налягане, малките капчици вода се превръщат в центрове на кондензация и постепенно нарастват по размер, а наситената пара става хетерогенна, т.е. двуфазна среда (смес пара-кондензат) под формата на мъгла. Наситената пара, която представлява газовата фаза на парокондензатната смес, при движение предава част от своята кинетична и топлинна енергия на течната фаза. Газовата фаза на потока носи капчици от течната фаза в своя обем, но скоростта на течната фаза на потока е значително по-ниска от скоростта на неговата парна фаза. Мократа наситена пара може да образува интерфейс, например под въздействието на гравитацията. Структурата на двуфазен поток по време на кондензация на пара в хоризонтални и вертикални тръбопроводи се променя в зависимост от съотношението на дяловете на газовата и течната фази (фиг. 3): 
Фигура 2. PV диаграма на водна пара
Фигура 3. Структура на двуфазен поток в хоризонтален тръбопровод
Естеството на потока на течната фаза зависи от съотношението на силите на триене и гравитацията, а в хоризонтално разположен тръбопровод (фиг. 4) при висока скорост на пара потокът от кондензат може да остане като филм, както във вертикален тръба; при средна скорост тя може да придобие спираловидна форма (фиг. 5), а при ниска филмова струя се наблюдава само върху горната вътрешна повърхност на тръбопровода, а върху нея се образува непрекъснат поток, „поток“. долна повърхност.
По този начин, в общия случай, потокът от пара-кондензатна смес при движение се състои от три компонента: суха наситена пара, течност под формата на капки в сърцевината на потока и течност под формата на филм или струя върху стените на тръбопровода. Всяка от тези фази има своя собствена скорост и температура и при движение на пара-кондензатната смес се получава относително плъзгане на фазите. В работата са представени математически модели на двуфазен поток в паропровод на мокра наситена пара.
Фигура 4. Структура на двуфазен поток във вертикален тръбопровод
Фигура 5. Спирално движение на кондензата.
Проблеми с измерването на потока
Измерването на масовия поток и топлинната енергия на мократа наситена пара поставя следните предизвикателства:
1. Газовите и течните фази на мократа наситена пара се движат с различни скорости и заемат променлива еквивалентна площ на напречното сечение на тръбопровода;
2. Плътността на наситената пара се увеличава с увеличаване на нейната влажност, а зависимостта на плътността на мократа пара от налягането при различни степени на сухота е двусмислена;
3. Специфичната енталпия на наситената пара намалява с увеличаване на нейната влажност.
4. Определянето на степента на сухота на мократа наситена пара в поток е трудно.
В същото време увеличаването на степента на сухота на мократа наситена пара е възможно по два начина: по известни методи: „смачкване“ на пара (намаляване на налягането и съответно температурата на мократа пара) с помощта на редуцир вентил и отделяне на течната фаза с помощта на пароотделител и кондензатен уловител. Съвременните пароотделители осигуряват почти 100% изсушаване на мократа пара.
Измерването на дебита на двуфазни среди е изключително сложна задача, която все още не е надхвърлила изследователските лаборатории. Това важи особено за сместа пара-вода.
Повечето разходомери за пара са високоскоростни, т.е. измервайте дебита на парата. Те включват диференциални разходомери с променливо налягане, базирани на дюзови устройства, вихрови, ултразвукови, тахометърни, корелационни и струйни разходомери. Кориолисовите и термичните разходомери стоят отделно, те директно измерват масата на течащата среда.
Да видим как различни видоверазходомерите си вършат работата при работа с мокра пара.
Разходомери с променливо диференциално налягане
Дебитомерите с променливо диференциално налягане, базирани на отвори (диафрагми, дюзи, тръби на Вентури и други локални хидравлични съпротивления), все още са основното средство за измерване на потока на парата. Въпреки това, в съответствие с подраздел 6.2 на GOST R 8.586.1-2005 „Измерване на дебита и количеството на течности и газове с помощта на метода на диференциалното налягане“: Съгласно условията за използване на стандартни ограничителни устройства, контролирани „ средата трябва да е еднофазна и хомогенна физични свойства ":
Ако в тръбопровода има двуфазна среда от пара и вода, измерването на потока на охлаждащата течност чрез устройства с променливо диференциално налягане със стандартизирана точност не е осигурено. В този случай „бихме могли да говорим за измерената скорост на потока на парната фаза (наситена пара) на потока на мократа пара при неизвестен смисълстепен на сухота."
Следователно използването на такива разходомери за измерване на потока на мокра пара ще доведе до ненадеждни показания.
В работата беше извършена оценка на получената методологична грешка (до 12% при налягане до 1 MPa и степен на сухота 0,8) при измерване на влажна пара с разходомери с променливо налягане, базирани на дюзови устройства.
Ултразвукови разходомери
Ултразвуковите разходомери, успешно използвани при измерване на потока на течности и газове, все още не са намерили широко приложение при измерване на потока на пара, въпреки факта, че някои видове от тях се произвеждат в търговската мрежа или са обявени от производителя. Проблемът е, че ултразвуковите разходомери, които прилагат принципа на доплеровото измерване, базиран на честотното изместване на ултразвуковия лъч, не са подходящи за измерване на прегрята и суха наситена пара поради липсата на нехомогенности в потока, необходими за отразяване на лъча, и когато измерване на скоростта на потока на мокра пара, много показания са подценени поради разликите в скоростите на газовата и течната фази. Ултразвуковите разходомери от време-импулсен тип, напротив, не са приложими за мокра пара поради отразяването, разсейването и пречупването на ултразвуковия лъч върху водни капки.
Вихрови разходомери
Вихровите разходомери от различни производители се държат различно при измерване на мокра пара. Това се определя както от конструкцията на първичния преобразувател на потока, принципа на откриване на вихри, електронната схема, така и от характеристиките на софтуера. Влиянието на конденза върху работата на чувствителния елемент е фундаментално. При някои конструкции „възникват сериозни проблеми при измерване на потока на наситена пара, когато в тръбопровода съществуват както газова, така и течна фаза. Водата се концентрира по стените на тръбата и пречи на нормалното функциониране на сензорите за налягане, монтирани наравно със стената на тръбата." При други конструкции кондензът може да наводни сензора и да блокира напълно измерването на потока. Но за някои разходомери това практически няма ефект върху показания.
В допълнение, двуфазен поток, протичащ в блъфово тяло, образува цял спектър от вихрови честоти, свързани както със скоростта на газовата фаза, така и със скоростите на течната фаза (капкова форма на ядрото на потока и филм или струя област около стената) на влажна наситена пара. В този случай амплитудата на вихровия сигнал на течната фаза може да бъде много значителна и ако електронната схема не включва цифрово филтриране на сигнала с помощта на спектрален анализ и специален алгоритъм за идентифициране на „истинския“ сигнал, свързан с газа, фаза на потока, което е характерно за опростени модели разходомери, след това силно подценяване на показанията на потреблението. Най-добрите модели вихрови разходомери имат DSP (цифрова обработка на сигнала) и SSP (спектрална обработка на сигнала, базирана на бърза трансформация на Фурие) системи, които могат не само да увеличат съотношението сигнал/шум, да подчертаят „истинския“ вихров сигнал, но и елиминира влиянието на вибрациите на тръбопровода и електрическите смущения
Въпреки факта, че вихровите разходомери са предназначени за измерване на потока на еднофазна среда, работата показва, че те могат да се използват за измерване на потока на двуфазна среда, включително пара с водни капки, с известно влошаване на метрологичните характеристики.
Мокра наситена пара със степен на сухота над 0,9 експериментални изследвания EMCO и Spirax Sarco могат да се считат за хомогенни и поради „маржа“ в точността на разходомерите PhD и VLM (±0,8-1,0%), показанията на масовия поток и топлинната мощност ще бъдат в границите на грешката.
Със степен на сухота 0,7-0,9 относителна грешкаИзмерванията на масовия дебит на тези разходомери могат да достигнат десет процента или повече.
Други изследвания например дават по-оптимистичен резултат - грешката при измерване на масовия разход на влажна пара с дюзи на Вентури на специална инсталация за калибриране на разходомери на пара е в рамките на ±3,0% за наситена пара със степен на сухота над 0,84 .
За да се избегне блокиране на кондензат върху чувствителния елемент на вихров разходомер, като например чувствителното крило, някои производители препоръчват сензорът да бъде ориентиран така, че оста на чувствителния елемент да е успоредна на интерфейса пара/кондензат.
Други видове разходомери
Разходомери с променлив диференциал/променлива площ, разходомери с пружинен демпфер и целеви разходомери с променлива площ не позволяват измерване на двуфазна среда поради възможно ерозионно износване на потока по време на движение на кондензат.
По принцип само масови разходомери от тип Кориолис могат да измерват двуфазни среди, но изследванията показват, че грешките на измерване на разходомери на Кориолис до голяма степен зависят от съотношението на фазовите фракции и „опитите за разработване на универсален разходомер за многофазни среди вероятно ще доведат до в задънена улица.” В същото време разходомерите на Coriolis се развиват интензивно и може би скоро ще се постигне успех, но засега на пазара няма такива индустриални измервателни уреди.