[發(fā)明專利]一種用于蒸汽在線濕度測量的壓力補償微波諧振腔

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610034482.1
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105548218B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李恒凡;韓中合;趙豫晉;錢江波
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于蒸汽在線濕度測量的壓力補償微波諧振腔，屬測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

濕蒸汽廣泛存在于火電站凝汽式汽輪機(jī)低壓缸的末幾級和水冷堆核電汽輪機(jī)的全部級，濕蒸汽的存在主要給汽輪機(jī)的運行帶來兩方面的問題：一是由于蒸汽的非平衡流動帶來的熱力學(xué)損失、濕汽損失、水滴與主流的相對流動和水滴與葉片的撞擊等會引起工作在濕蒸汽區(qū)的汽輪機(jī)級效率降低；二是濕蒸汽中的小水滴會侵蝕汽輪機(jī)的葉片，使葉片表面變得粗糙，出現(xiàn)凹坑，乃至斷裂，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運行。汽輪機(jī)排汽濕度的精準(zhǔn)測定，有助于了解濕度的分布，確定葉片加強防護(hù)的方式和位置，確保機(jī)組的安全運行；幫助確定濕蒸汽區(qū)級效率乃至整個機(jī)組效率，優(yōu)化機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運行；同時為濕蒸汽區(qū)汽輪機(jī)級的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)，并給濕蒸汽的形成機(jī)理和方式的研究提供幫助。因此，汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽濕度的準(zhǔn)確測量具有重要的理論意義和實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于蒸汽在線濕度測量的壓力補償微波諧振腔，它具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、測量精度高等特點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種用于蒸汽在線濕度測量的壓力補償微波諧振腔，包括諧振腔主體，諧振腔主體內(nèi)設(shè)有圓柱形腔室，諧振腔主體的左端設(shè)有與圓柱形腔室相連通的左端柵格隔離器，在諧振腔主體的右端設(shè)有與圓柱形腔室相連通的右端柵格隔離器，諧振腔主體與左端柵格隔離器具有諧振頻率調(diào)節(jié)及自動壓力補償功能的連接結(jié)構(gòu)：左端柵格隔離器外壁為與圓柱形腔室相適配的圓柱形，在左端柵格隔離器外壁中部設(shè)有環(huán)形凸臺，左端柵格隔離器的右端部滑配于圓柱形腔室內(nèi)，環(huán)形凸臺右端面與諧振腔主體左端面之間設(shè)有彈性墊圈，諧振腔主體設(shè)有左端外螺紋，還包括左端螺紋連接件，左端螺紋連接件的右端部設(shè)有與諧振腔主體左端外螺紋相適配的左端螺紋連接件內(nèi)螺紋孔，左端螺紋連接件內(nèi)螺紋孔的左端設(shè)有可使環(huán)形凸臺左右滑動的環(huán)形滑槽，環(huán)形滑槽的左端設(shè)有左端柵格隔離器滑配連接孔，環(huán)左端螺紋連接件左端面均布多個軸向通孔，通孔、環(huán)形滑槽和環(huán)形凸臺左端面構(gòu)成容積隨蒸汽壓力正相關(guān)變化的壓力補償室，圓柱形腔室內(nèi)壁、右端柵格隔離器的左端面和左端柵格隔離器的右端面構(gòu)成腔體軸長隨蒸汽壓力負(fù)相關(guān)變化的諧振腔，諧振腔側(cè)壁設(shè)有耦合件安裝孔。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于：

右端柵格隔離器與左端柵格隔離器結(jié)構(gòu)相同，右端柵格隔離器通過右端螺紋連接件與諧振腔主體的右端連接，諧振腔主體設(shè)有右端外螺紋，右端螺紋連接件的左端設(shè)有與諧振腔主體右端外螺紋相適配的右端螺紋連接件內(nèi)螺紋孔，右端螺紋連接件內(nèi)螺紋孔的右側(cè)設(shè)有右端柵格隔離器滑配連接孔。

左端螺紋連接件和右端螺紋連接件的外端部均為相對稱的楔形。

左端柵格隔離器和右端柵格隔離器的結(jié)構(gòu)為：包括三個同心薄壁圓筒，三個圓筒通過四個間隔90°角的徑向薄壁板固定連接。

左端螺紋連接件的通孔為三個圓周角為60°的扇形孔。

諧振腔主體、左端柵格隔離器、右端柵格隔離器、左端螺紋連接件、右端螺紋連接件和彈性墊圈均為低膨脹系數(shù)的相同材質(zhì)。

測量機(jī)理：

在一定壓力、溫度下，濕蒸汽的濕度不同其介電常數(shù)也不同，而且兩者一一對應(yīng)，介電常數(shù)的變化會影響諧振腔的諧振頻率，因此，可以通過測量諧振頻率即可間接測量蒸汽濕度。諧振腔一般采用易于加工的圓柱形諧振腔，如果諧振腔的結(jié)構(gòu)、尺寸一定，當(dāng)濕蒸汽的壓力和溫度已知時，濕蒸汽濕度不同，其介電特性不同，當(dāng)濕蒸汽流過諧振腔，諧振腔的諧振頻率會發(fā)生相應(yīng)的變化，通過監(jiān)測濕蒸汽的壓力、溫度和諧振腔的諧振頻率的變化，就可以間接得到濕蒸汽的濕度變化。

在測量過程中，當(dāng)不同流速的濕蒸氣流過諧振腔時，由于蒸汽的粘性耗散加熱，諧振腔的溫度會發(fā)生變化，且流速越大，腔體溫度變化越大，腔體在熱脹的作用下，尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而引起諧振頻率變化，影響蒸汽濕度的測量。因此，需要設(shè)計一種跟隨流速變化，利用滯止壓力，實現(xiàn)自動調(diào)整腔體有效尺寸，減少腔體變形的壓力補償微波諧振腔，以提高測量的精確性和準(zhǔn)確性。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：