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用于火电/核电汽轮机排汽焓(蒸汽湿度)在线监测的微波谐振腔测量装置

专利权人:华北电力大学

多年来,蒸汽湿度的精确测量一直是影响火电和核电汽轮机安全、经济运行的世界性难题。但是,鉴于汽轮机内湿蒸汽流的特殊状况,当前还没有一种合适的在线测量手段。随着计算机技术、电气测量技术和信号分析处理技术的迅速发展,多学科的融合与交叉,我们提供了谐振腔微扰技术测量蒸汽湿度新方法。微波谐振腔测量蒸汽湿的传感器结构简单,可靠性高,对测量环境要求不高,易于实现现场在线测量。气态水和液态水的介电常数差别很大,蒸汽湿度不同,其中液态水和干蒸汽所占的份额不同,汽液混合物的介电常数也就不同。当温度一定时,对于一定频率的微波,

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多年来,蒸汽湿度的精确测量一直是影响火电和核电汽轮机安全、经济运行的世界性难题。但是,鉴于汽轮机内湿蒸汽流的特殊状况,当前还没有一种合适的在线测量手段。随着计算机技术、电气测量技术和信号分析处理技术的迅速发展,多学科的融合与交叉,我们提供了谐振腔微扰技术测量蒸汽湿度新方法。微波谐振腔测量蒸汽湿的传感器结构简单,可靠性高,对测量环境要求不高,易于实现现场在线测量。气态水和液态水的介电常数差别很大,蒸汽湿度不同,其中液态水和干蒸汽所占的份额不同,汽液混合物的介电常数也就不同。当温度一定时,对于一定频率的微波,湿蒸汽的介电系数只与蒸汽的湿度有关,使湿蒸汽流过谐振腔,当腔内蒸汽湿度变化时,湿蒸汽的介电常数变化将引起谐振腔谐振频率的改变。以谐振腔作为传感器,通过测量谐振腔谐振频率的变化,可以实现对蒸汽湿度的精确测量。目前,该项研究取得研究成果如下:建立了准确的湿蒸汽等效复介电常数关系式,得到了湿蒸汽介电性质与压力(温度)、微波频率、湿度的关系;在湿蒸汽介电性质研究基础上,基于微波谐振腔微扰理论,建立了蒸汽湿度测量关系式,明确测量数据与蒸汽湿度的函数关系;设计了高精度微波湿度测量系统。分析了元器件精度、稳定性和响应速度对湿度测量的影响;改进了测量系统数据处理方法,采用数据滤波手段,改进了插值和拟合方法,提高了后处理的精度;定量分析了各种干扰因素对湿度测量的影响,相应提出了处理措施,从理论和技术手段上消除或减小其对测量结果的影响,提高了蒸汽湿度测量精度;开发了微波谐振腔蒸汽湿度测量装置,开展了汽轮机排汽湿度测量实验,测量结果与机组热力实验的排汽焓值吻合较好。