[發(fā)明專利]絕熱保溫測量容器和熱力學法測效率裝置及其使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210117358.3
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102636515A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 葛新峰;徐廣文;鄭源;黃青松;屈波;吳在強
• 申請（專利權）人: 河海大學;廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本發(fā)明涉及一種絕熱保溫測量容器及其使用方法，屬于熱力學測量技術領域。

背景技術

熱力學方法是將能量守恒定律(熱力學第一定律)應用在水力機械（如水輪機、水泵、可逆式水泵水輪機）的轉輪與流經它的水流之間的能量轉換的一種方法。當水流通過水輪機流道時，必將產生摩擦、旋渦脫流等一系列水力損失，這些損失將轉化為熱能，加熱水流，使水流流經水輪機進出口斷面產生一個溫度差，熱力學法正是通過測量該溫差從而實現水輪機效率測定的，它的主要優(yōu)點是不需要直接測量水輪機的流量，但是，該方法比較適用于高水頭的機組，而且對測量儀器、測量條件的要求較高。

下面以水輪機工況為例說明熱力學效率計算原理：

水力效率：水輪機轉輪輸出功率與輸入水流功率之比。

???????????（1）

式中：?為輸入功率，水輪機傳遞給發(fā)電機的軸功率；

水力功率修正項,?根據合同規(guī)定和電站具體情況必須修正的功率。

為輸出功率，水流傳遞給水輪機的功率；

為單位質量水體總能，水輪機高壓側（蝸殼進口）和低壓側（尾水管出）基準面之間的能量差；

為單位質量機械能，為流經機組的單位質量的水傳遞給水輪機主軸的能量，取決于機組進、出口特征變量（壓力、水溫、流速、水位）及水的熱力學性質，如見附圖1，高壓側斷面1-1和低壓側斷面2-1的單位質量機械能的表達式如下：

??????????（2）

式中：、為機組進出口斷面水溫，；

為水的比熱容，J/(Kg·K)；

為等溫系數，m³/kg；?

、為機組進、出斷面壓力，Pa；

、為機組進、出口斷面水流流速，；

為重力加速度m/s²；

、為機組進、出口斷面高程，m；??

為能量修正系數。當進、出口測量斷面之間無附加流量（如冷卻水）進出時，。

熱力學法測效率有兩種方法，一是直接測量法，即在斷面直接布置溫度、壓力等傳感器，直接在水輪機進、出口斷面測量各參數、、、、、，但種方法對傳感器布置比較困難；二是間接測量即將測量斷面的水體引出再測量，一般通過帶測量容器的取水樣裝置來測定溫度與壓力，如附圖1為測量容器布置圖，則單位機械能的計算式為：

（3）

式中：?、----高、低壓斷面測量容器中壓強，pa；

----高、低壓斷面測量容器中溫度，k，可以通過鉑電阻溫度傳感器和高精度測溫電橋來測量；

、----高、低壓斷面測量容器中流速，可以通過測定測量容器的流量來計算；

、----高低斷面測量容器中壓力測點的位置高程;

----單位機械能修正項，測量應全面考慮溫度變化與外部熱交換，其中，外部熱交換包括通過邊壁與外界的熱交換以及與周圍空氣的熱交換。

國標《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機水力性能現場驗收試驗規(guī)程》（GB?T?20043-2005）對這種方法現場測試的進出口斷面位置、測試傳感器精度、測量容器等方面技術要求都進行了規(guī)范。但目前的產品中的流速的測量方法是通過測重法，即將稱重某段時間內流出的水體，在將重量換成體積再除以時間，從而得出流速，但這中測量方法比較繁瑣，不經濟。同時產品的絕熱效果差，溫度場不穩(wěn)定，導致測量的誤差偏大，從而使計算得出的水輪機效率偏差大。并且由于結構特點，水體的速度場不穩(wěn)定，從而使測量誤差大。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述問題的不足，提出一種保溫絕熱、數據采集簡便、結構簡單且測量結果精確的一種絕熱保溫測量容器。

本發(fā)明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種絕熱保溫測量容器，包括外殼，所述外殼包括外層和內層，所述外層和內層之間設置有保溫層，所述外殼設有水流進口、壓力傳感器接口、溫度傳感器接口、水流出口以及排氣孔；所述水流進口、水流出口相對設置且位于等高的同一平面內，所述水流進口、水流出口、壓力傳感器接口以及溫度傳感器接口均位于排氣孔下方；所述壓力傳感器接口、溫度傳感器接口以及水流出口分別設置有壓力傳感器、鉑電阻傳感器以及流量計，所述水流進口、水流出口以及排氣孔均分別通過管道安裝有水流進口閥門、水流出口閥門以及排氣閥。

優(yōu)選的：所述壓力傳感器、鉑電阻傳感器、流量計均通過螺紋連接方式與壓力傳感器接口、溫度傳感器接口以及水流出口連接，且對各對接口均進行密封處理。