一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置及方法

摘要

本发明涉及锅炉饱和蒸汽湿度测量的技术领域，具体涉及一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置及方法，工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置包括加热桶和保温组件，加热桶一端设有蒸汽入口，另一端设有蒸汽出口，蒸汽入口端设有开关阀，蒸汽出口端设有抽真空件，其内设有第一加热组件、第一温度测量组件和压力测量组件；保温组件包括保温套、第二加热组件和第二温度测量件，保温套环设所述加热桶外周，保温套与加热桶之间设有空腔，空腔内填充有导热液，第二加热组件和第二温度测量件位于空腔内。上述的测量装置采样方便，造价低廉，测量精度高，测试范围广，可在线或离线对工业锅炉的蒸汽湿度进行测量。

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉饱和蒸汽湿度测量的技术领域，具体涉及一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置及方法。

背景技术

蒸汽湿度是表征蒸汽品质的重要因素，它不仅影响锅炉运行的经济性和安全性，还会对后续工艺和产品质量产生影响。

目前，蒸汽湿度测量只是少量的应用于热电站末级汽轮机中，且测量装置造价昂贵，都为固定式装置导致测量不便。工业锅炉的蒸汽湿度变化快、变化范围广、初始条件变化较大且经常需要离线检测，上述多个因素致使现有的测量装置不适用于工业锅炉的蒸汽湿度测量，造成了工业锅炉在蒸汽湿度检测上的空缺。

因此需要设计一种自动化程度高，使用方便，可在线和离线测量工业锅炉饱和蒸汽湿度的设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置及方法，可对工业锅炉饱和蒸汽的湿度进行测量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置，包括加热桶和保温组件，所述加热桶一端设有蒸汽入口，另一端设有蒸汽出口，所述蒸汽入口端设有开关阀，所述蒸汽出口端设有抽真空件，其内设有第一加热组件、第一温度测量组件和压力测量组件；所述保温组件包括保温套、第二加热组件和第二温度测量件，所述保温套环设所述加热桶外周，所述保温套与所述加热桶之间设有空腔，所述空腔内填充有导热液，所述第二加热组件和所述第二温度测量件位于所述空腔内。

进一步地，所述第一加热组件采用若干加热丝，若干所述加热丝环设在所述加热桶的内壁上。

进一步地，若干所述加热丝沿所述加热桶内壁的纵向分布，且均匀环设在所述加热桶的内壁上。

进一步地，所述第一温度测量组件包括设置在所述加热桶内靠近顶端位置的至少两组第一温度测量件和设置在所述加热桶内靠近底端位置的至少两组第一温度测量件，且上下的第一温度测量件错位设置。

进一步地，所述压力测量组件包括至少两组压力测量件，且所述加热桶内靠近顶端和底端的位置至少设有一组所述压力测量件，且上下的所述压力测量件错位设置。

进一步地，所述加热桶内还设有对所述第一加热组件的电功率进行测量的功率测量组件。

进一步地，所述空腔内设有搅拌所述导热液的搅拌装置。

进一步地，还包括控制系统，所述控制系统分别与所述加热桶内的零部件和所述保温套内的零部件电连接。

进一步地，本发明还提供一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量方法，采用如上述所述的工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置，测量步骤如下：

通过抽真空件将加热桶内进行抽真空处理；

将工业锅炉饱和蒸汽通过管路连接导入到抽真空后的加热桶内，当进入加热桶内的蒸汽压力与锅炉内的蒸汽压力一致时，关闭开关阀；

第一加热组件对加热桶内的蒸汽进行加热，当达到指定过热度时停止加热，第一温度测量组件和压力测量组件开始测量；

第二加热组件对空腔内的导热液体行加热，使其温度与加热桶内相同。

进一步地，上述的测量过程完成后，通过真空泵排除加热桶内的蒸汽，当达到预先设置的时间间隔后，再开始下一次的测试。

本发明的有益效果在于：

1、先通过抽真空件将加热桶内进行抽真空处理；再将工业锅炉饱和蒸汽通过管路连接导入到抽真空后的加热桶内，当进入加热桶内的蒸汽压力与锅炉内的蒸汽压力一致时，关闭开关阀；最后第一加热组件对加热桶内的蒸汽进行加热，当达到指定过热度时停止加热，第一温度测量组件和压力测量组件开始测量。第二加热组件对空腔内的导热液体行加热，使其温度与加热桶内相同。上述的测量装置采样方便，造价低廉，测量精度高，测试范围广，可在线或离线对工业锅炉的蒸汽湿度进行测量。

2、加热桶采用细长型不锈钢材质，第一加热组件采用若干加热丝，若干加热丝沿加热桶内壁的纵向分布，且均匀环设在加热桶的内壁上。加热桶内环圆周方面多点均匀加热，保证测试精度。

3、空腔内设有搅拌导热液的搅拌装置，采用导热液搅拌加热方式，一方面可以使得导热液整体快速均匀升温，达到指定的温度，另一方面导热液整体搅拌流动，可以对加热桶外壁整体均匀加热保温，防止热量散失，保证保温效果以确保测量精度。

4、控制系统采用PCB自控系统来控制整个测试进程，输入初始测试条件，设置测量时间间隔，显示测量数据和最终结果，并对最终结果进行汇总分析，以适应工业锅炉蒸汽湿度变化较快且范围较广，初始条件相差较大等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、加热桶；11、蒸汽入口；12、蒸汽出口；13、连接管；14、加热丝；15、第一温度测量件；16、压力测量件；17、功率测量组件；2、开关阀；3、抽真空件；4、保温组件；41、保温套；42、第二加热组件；43、第二温度测量件；44、导热液；5、控制系统；51、连接线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

参照图1，作为本发明实施例提供的一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置，包括加热桶1和保温组件4，加热桶1一端设有蒸汽入口11，另一端设有蒸汽出口12，蒸汽入口11端设有开关阀2，蒸汽出口12端设有抽真空件3，其内设有第一加热组件、第一温度测量组件和压力测量组件；保温组件4包括保温套41、第二加热组件42和第二温度测量组件，保温套41环设所述加热桶1外周，保温套41与加热桶1之间设有空腔，空腔内填充有导热液44，第二加热组件42和第二温度测量组件位于空腔内。

先通过抽真空件3将加热桶1内进行抽真空处理；再将工业锅炉饱和蒸汽通过管路连接导入到抽真空后的加热桶1内，当进入加热桶1内的蒸汽压力与锅炉内的蒸汽压力一致时，关闭开关阀2；最后第一加热组件对加热桶1内的蒸汽进行加热，当达到指定过热度时停止加热，第一温度测量组件和压力测量组件开始测量。第二加热组件42对空腔内的导热液44体行加热，使其温度与加热桶1内相同；测试完成后，用抽真空件3排除蒸汽。上述的测量装置采样方便，造价低廉，测量精度高，测试范围广，可在线或离线对工业锅炉的蒸汽湿度进行测量。

具体地，加热桶1蒸汽入口11一端设有连接管13，连接管13采用3m的保温管路，连接管13内的温度保持与蒸汽温度一致，保证取样方便和蒸汽不会在取样过程中发生变化。本实施例中开关阀2采用电磁阀，抽真空件3采用真空泵，电磁阀和真空泵控制蒸汽的流动，保证测试精度。加热桶1采用细长型不锈钢材质，第一加热组件采用若干加热丝14，若干加热丝14沿加热桶1内壁的纵向分布，且均匀环设在加热桶1的内壁上。加热桶1内环圆周方面多点均匀加热，保证测试精度。第一温度测量组件包括设置在加热桶1内靠近顶端位置的至少两组第一温度测量件15和设置在加热桶1内靠近底端位置的至少两组第一温度测量件15，且上下的第一温度测量件15错位设置。压力测量组件包括至少两组压力测量件16，且加热桶1内靠近顶端和底端的位置至少设有一组压力测量件16，且上下的压力测量件16错位设置。温度和压力进行多点采集，保证了测试精度。加热桶1内还设有对第一加热组件的电功率进行测量的功率测量组件17。

进一步地，空腔内设有搅拌导热液44的搅拌装置。

具体地，第二加热组件42采用若干加热丝14，若干加热丝14均匀环设在保温套41的内壁上，空腔内设有两组第二温度测量件43，且两组第二度测量件错位设置。温度进行多点采集，保证了测试精度，使得导热液44加热后的温度与加热桶1内的温度基本一致。搅拌装置可以采用搅拌轴或搅拌蜗轮，采用导热液44边搅拌边加热方式，一方面可以使得导热液44整体快速均匀升温，达到指定的温度，另一方面导热液44整体搅拌流动，可以对加热桶1外壁整体均匀加热保温，防止热量散失，保证保温效果以确保测量精度。

进一步地，工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置还包括控制系统5，控制系统5通过连接线51，分别与加热桶1内的零部件和,保温套41内的零部件电连接。

具体地，控制系统5采用PCB自控系统来控制整个测试进程，PCB自控系统对整个测量过程的进行自动化控制，包括开关阀2的开启和关闭，第一加热组件、第二加热组件42加热的开启和关闭。另外PLC自控系统还能进行输入初始测试条件，设置测量时间间隔，显示测量数据和最终结果，并对最终结果进行汇总分析，以适应工业锅炉蒸汽湿度变化较快且范围较广，初始条件相差较大等情况。

实施例2

作为本发明实施例提供的一种工业锅炉饱和蒸汽湿度测量方法，采用实施例1中的工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置，测量步骤如下：

先通过抽真空件3将加热桶1内进行抽真空处理；

再将工业锅炉饱和蒸汽通过管路连接导入到抽真空后的加热桶1内，当进入加热桶1内的蒸汽压力与锅炉内的蒸汽压力一致时，关闭开关阀2；

最后，第一加热组件对加热桶1内的蒸汽进行加热，当达到指定过热度时停止加热，第一温度测量组件和压力测量组件开始测量；第二加热组件42对空腔内的导热液44体行加热，使其温度与加热桶1内相同。

具体地，本实施例中开关阀2采用电磁阀，抽真空件3采用真空泵，通过真空泵将加热桶1内抽真空，工业锅炉饱和蒸汽通过连接管13导入到加热桶1中，连接管13采用保温管路，连接管13内的温度保持与蒸汽温度一致，避免蒸汽温度受到外部环境影响导致温度变化，保证取样方便和蒸汽不会在取样过程中发生变化。第一加热组件采用若干加热丝14，且均匀环设在加热桶1的内壁上。在加热桶1内，当进入的蒸汽压力与锅炉内的蒸汽压力一致时通过电磁阀关闭，然后通过附着在加热桶1内壁纵向方向的多个根加热丝14对加热桶1进行加热，当达到过热度50℃时停止加热。第一温度测量组件包括四组第一温度测量件15，压力测量组件包括两组压力测量件16，四组第一温度测量件15，两组压力测量件16分别错位设置，且对加热桶1内蒸汽的温度和压力进行测量，并由设置的电功率测量组件17对加热功率进行测量。与此同时，在加热桶1外部空腔内，充满导热液44并设置搅拌装置，第二加热组件42采用加热丝14，加热丝14对导热液44进行加热，使导热液44温度与加热桶1内相同。通过外层保温套41，将整个测量值装置包裹起来。此时即可完成饱和蒸汽的相关数据测量，实现湿度的测量。

进一步地，上述测量过程完成后，通过真空泵排除加热桶1内的蒸汽，当达到预先设置的时间间隔后，再开始下一次的测试。

具体地，工业锅炉饱和蒸汽湿度测量装置还包括控制系统5，控制系统5采用PCB自控系统，所有的测试数据通过数据采集系统汇总到PCB自控系统，通过预先植入的公式计算得出最终的蒸汽湿度值。PCB自控系统还要对整个测量过程的进行自动化控制，包括电磁阀的开启和关闭，加热管线、加热桶1和导热油加热的开启和关闭。另外PCB自控系统还能进行测试初始条件的输入、测试时间间隔的设定、采集数据和最终测试结果的显示以及最终结果的汇总及曲线绘制等功能。

本发明实施例的饱和蒸汽湿度测量方法，经连接管13将蒸汽引入到加热桶1，采用电加热使蒸汽到一定的过热度。加热桶1外周设流动的导热液44对加热桶1进行保温，同时需加热导热液44使其保持与蒸汽温度相同，最后采集温度、压力、电功率等参数，经热力计算公式计算出蒸汽湿度值。测试完成后，用真空泵排除蒸汽。上述的测量方法误差可控制在±0.5％以内，自动化程度高，使用方便、可在线和离线测量工业锅炉饱和蒸汽湿度的设备。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。