用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，包括從前至后依此螺紋連接的汽流進(jìn)入管、諧振腔管和頻率調(diào)節(jié)管，汽流進(jìn)入管、諧振腔管以及密封墊片之間設(shè)有環(huán)形的液滴聚集腔，諧振腔管上設(shè)有與液滴聚集腔連通的液滴抽出口，汽流進(jìn)入管設(shè)有與液滴聚集腔連通的軸向孔，軸向孔通過汽流進(jìn)入管上設(shè)置的徑向孔與汽流進(jìn)入管的管孔連通；汽流進(jìn)入管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有前隔離管，頻率調(diào)節(jié)管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有后隔離管，諧振腔管管孔中位于前隔離管與后隔離管之間的部分構(gòu)成測量腔室，諧振腔管設(shè)有耦合件安裝孔，耦合件安裝孔端部與測量腔室連通；本實(shí)用新型是一種管境適應(yīng)能力強(qiáng)、成本低廉的用于可自動去除腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔。
【專利說明】用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于對蒸汽濕度進(jìn)行精確在線測量的可自動除去腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔，屬于測試【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]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(yùn)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(yùn)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(qiáng)防護(hù)的方式和位置，確保機(jī)組的安全運(yùn)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(yùn)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(shí)用價值。
[0003]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(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)濕蒸汽流過諧振腔時，由于液滴的沉積，在諧振腔內(nèi)表面會形成一層水膜，腔內(nèi)壁水膜對測量會產(chǎn)生兩方面的不利影響:增加介質(zhì)損耗，使諧振腔的品質(zhì)因數(shù)下降，降低測量的精度；使測量腔室的諧振頻率發(fā)生偏移，增大測量誤差。因此，需要設(shè)計一種可自動去除腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔，以提高測量地精確性和準(zhǔn)確性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、管境適應(yīng)能力強(qiáng)、成本低廉的用于可自動去除腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，包括從前至后依此螺紋連接的汽流進(jìn)入管、諧振腔管和頻率調(diào)節(jié)管，汽流進(jìn)入管和頻率調(diào)節(jié)管均設(shè)有用于連接諧振腔管的外螺紋，汽流進(jìn)入管后端面與諧振腔管之間夾設(shè)有環(huán)形的徑向的密封墊片，頻率調(diào)節(jié)管前端面與諧振腔管之間夾設(shè)有環(huán)形的徑向的后墊片，汽流進(jìn)入管、諧振腔管以及密封墊片之間設(shè)有環(huán)形的液滴聚集腔，液滴聚集腔環(huán)繞在密封墊片的外圈，諧振腔管上設(shè)有與液滴聚集腔連通并可連接抽氣管的液滴抽出口，汽流進(jìn)入管設(shè)有與液滴聚集腔連通的軸向孔，軸向孔為盲孔，軸向孔通過汽流進(jìn)入管上設(shè)置的徑向孔與汽流進(jìn)入管的管孔連通；汽流進(jìn)入管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有前隔離管，頻率調(diào)節(jié)管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有后隔離管，前隔離管后端以及后隔離管的前端均伸入諧振腔管的管孔內(nèi)，諧振腔管管孔中位于前隔離管與后隔離管之間的部分構(gòu)成測量腔室，諧振腔管設(shè)有耦合件安裝孔，耦合件安裝孔端部與測量腔室連通；所述汽流進(jìn)入管的前部外圈壁面以及頻率調(diào)節(jié)管后部外圈壁面均為錐形面。
[0006]汽流進(jìn)入管的管孔中由外至內(nèi)至少依次間隔套設(shè)兩個前隔離管，相鄰兩前隔離管之間以及汽流進(jìn)入管內(nèi)圈表面與相鄰前隔離管之間均分別通過徑向的平板固定連接。
[0007]頻率調(diào)節(jié)管的管孔中由外至內(nèi)至少依次間隔套設(shè)兩個后隔離管，相鄰兩后隔離管之間以及頻率調(diào)節(jié)管內(nèi)圈表面與相鄰后隔離管之間均分別通過徑向的平板固定連接。
[0008]所述液滴抽出口為環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置數(shù)個。
[0009]所述軸向孔為環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置數(shù)個。
[0010]本實(shí)用新型所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，主要解決了測量諧振頻率精度受腔體內(nèi)壁沉積水膜影響這一問題，是一種可自動去除水膜的微波諧振腔，該諧振腔的汽流進(jìn)入管的前部外圈壁面以及頻率調(diào)節(jié)管后部外圈壁面均為錐形面，減少了測量誤差；在前端汽流入口的汽流進(jìn)入管上加工有徑向孔和軸向孔，并結(jié)合液滴聚集腔和液滴抽出口，形成抽取水膜的通道，將形成的水膜盡快抽走，不影響測量腔室的正常工作，從而使?jié)穸葴y量不受沉積水膜的影響。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，配合測量電路和抽氣泵，可用于對流動濕蒸汽濕度進(jìn)行高精度在線測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1的左視圖；
[0013]圖3是諧振腔管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是圖3中的A-A視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]由圖1-圖4所示的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，包括從前至后依此螺紋連接的汽流進(jìn)入管1、諧振腔管3和頻率調(diào)節(jié)管5，汽流進(jìn)入管1、諧振腔管3和頻率調(diào)節(jié)管5均為前后通透的管體且三者管孔依次連通，汽流進(jìn)入管1、諧振腔管3和頻率調(diào)節(jié)管5為同軸設(shè)置。所述汽流進(jìn)入管I的前部外圈壁面以及頻率調(diào)節(jié)管5后部外圈壁面均為錐形面，并且汽流進(jìn)入管I的前部外圈壁面為前端向內(nèi)收縮的圓錐形面，頻率調(diào)節(jié)管5后部外圈壁面為后端向內(nèi)收縮的圓錐形面，汽流進(jìn)入管I上的圓錐形面和頻率調(diào)節(jié)管5上的圓錐形面的幾何參數(shù)相同，這樣可使進(jìn)出諧振腔的濕蒸汽兩相流參數(shù)與主流參數(shù)一致，最大限度地減少測量偏差。
[0016]汽流進(jìn)入管I的后部和頻率調(diào)節(jié)管5的前部均設(shè)有用于連接諧振腔管3的外螺紋，諧振腔管3的前端和后端均設(shè)有擴(kuò)孔，每個擴(kuò)孔上均設(shè)有內(nèi)螺紋，汽流進(jìn)入管I的后端外螺紋與諧振腔管3前端擴(kuò)孔中內(nèi)螺紋相配合，頻率調(diào)節(jié)管5的前端外螺紋與諧振腔管3后端擴(kuò)孔中內(nèi)螺紋相配合。
[0017]汽流進(jìn)入管I后端面與諧振腔管3之間夾設(shè)有圓環(huán)形的密封墊片2，密封墊片2徑向設(shè)置，密封墊片2具體位于汽流進(jìn)入管I的后端面與諧振腔管3前端擴(kuò)孔的孔底面之間，汽流進(jìn)入管1、諧振腔管3以及密封墊片2之間設(shè)有環(huán)形的液滴聚集腔6，即液滴聚集腔6由汽流進(jìn)入管I后端部、諧振腔管3前端擴(kuò)孔的擴(kuò)孔側(cè)面和擴(kuò)孔底面以及密封墊片2外圈表面圍設(shè)而成，液滴聚集腔6位于諧振腔管3前端的擴(kuò)孔內(nèi)，液滴聚集腔6環(huán)繞在密封墊片2的外圈。密封墊片2可防止?jié)裾羝魍ㄟ^汽流進(jìn)入管I和諧振腔管3之間的縫隙進(jìn)入液滴聚集腔6。諧振腔管3上設(shè)有與液滴聚集腔6連通并可連接抽氣管的液滴抽出口 3-1，液滴抽出口 3-1為設(shè)置在諧振腔管3前端擴(kuò)孔處的管壁上的徑向孔，液滴抽出口 3-1里端與液滴聚集腔6連通、外端口位于諧振腔管3外圈壁面上。所述液滴抽出口 3-1環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置八個。八個液滴抽出口 3-1均可接到諧振腔管3外部單獨(dú)設(shè)置的抽氣泵或汽輪機(jī)中的抽空氣管上。
[0018]汽流進(jìn)入管I設(shè)有與液滴聚集腔6連通的軸向孔1-2，軸向孔1-2為軸向前后延伸，軸向孔1-2位于氣流進(jìn)入管管孔的徑向一側(cè)，軸向孔1-2為盲孔，軸向孔1-2前端位于汽流進(jìn)入管I管體內(nèi)、后端與液滴聚集腔6連通，所述軸向孔1-2環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置八個。軸向孔1-2通過汽流進(jìn)入管I上設(shè)置的徑向孔1-1與汽流進(jìn)入管I的管孔連通，每個軸向孔1-2與汽流進(jìn)入管I管孔之間均設(shè)有四個沿軸向依次間隔設(shè)置的徑向孔1-1。
[0019]頻率調(diào)節(jié)管5前端面與諧振腔管3之間夾設(shè)有圓環(huán)形的后墊片4，后墊片4徑向設(shè)置，后墊片4具體位于頻率調(diào)節(jié)管5的前端面與諧振腔管3后端擴(kuò)孔的孔底面之間。密封墊片2和金屬墊片均為金屬墊片。
[0020]汽流進(jìn)入管I的管孔內(nèi)間隔設(shè)有軸向延伸的前隔離管1-3，并且汽流進(jìn)入管I的管孔中共由外至內(nèi)依次間隔同心套設(shè)兩個前隔離管1-3，相鄰兩前隔離管1-3之間以及汽流進(jìn)入管I內(nèi)圈表面與相鄰前隔離管1-3之間均分別通過徑向的平板1-4固定連接，相鄰兩前隔離管1-3之間通過四個周圈均布間隔設(shè)置的所述平板1-4連接在一起，汽流進(jìn)入管I內(nèi)圈表面與相鄰前隔離管1-3之間也通過四個周圈均布間隔設(shè)置的所述平板1-4連接在一起；頻率調(diào)節(jié)管5的管孔內(nèi)間隔設(shè)有軸向的后隔離管5-1，并且頻率調(diào)節(jié)管5的管孔中由外至內(nèi)依次間隔同心套設(shè)兩個后隔離管5-1，相鄰兩后隔離管5-1之間以及頻率調(diào)節(jié)管5內(nèi)圈表面與相鄰后隔離管5-1之間也均分別通過徑向的平板1-4固定連接，相鄰兩后隔離管5-1之間通過四個周圈均布間隔設(shè)置的所述平板1-4連接在一起，頻率調(diào)節(jié)管5內(nèi)圈表面與相鄰后隔離管5-1之間也通過四個周圈均布間隔設(shè)置的所述平板1-4連接在一起。前隔離管1-3和后隔離管5-1均為薄壁管，所述平板1-4為薄壁平板。
[0021]前隔離管1-3后端向后伸入諧振腔管3的管孔內(nèi)，后隔離管5-1的前端向前伸入諧振腔管3的管孔內(nèi)，前隔離管1-3與后隔離管5-1為間隔設(shè)置，前隔離管1-3后端與后隔離管5-1前端之間設(shè)有空隙，并且諧振腔管3管孔中位于前隔離管1-3與后隔離管5-1之間的部分構(gòu)成測量腔室4-1，諧振腔管3設(shè)有徑向的耦合件安裝孔3-2，耦合件安裝孔3-2的里端與測量腔室4-1連通，耦合件安裝孔3-2的外端口位于諧振腔管3的外側(cè)面，耦合件安裝孔3-2用以安裝耦合件，耦合方式可以是探針耦合、孔耦合或環(huán)耦合。濕蒸汽汽流在測量腔室4-1內(nèi)通過耦合件進(jìn)行濕度測量，前隔離管1-3和其上連接的平板1-4形成柵格，后隔離管5-1和其上連接的平板1-4也形成柵格，當(dāng)柵格間隙尺寸小于諧振腔內(nèi)微波波長時，可以實(shí)現(xiàn)對微波的隔離，保證諧振腔具有較高的品質(zhì)因數(shù)。
[0022]通過更換不同厚度的后墊片4，調(diào)整頻率調(diào)節(jié)管5中后隔離管5-1的后端旋進(jìn)諧振腔管3管孔內(nèi)的深度，從而調(diào)整諧振腔管3有效工作部分——測量腔室4-1的大小，來實(shí)現(xiàn)對諧振腔工作頻率的調(diào)節(jié)。
[0023]所述汽流進(jìn)入管1、密封墊片2、諧振腔管3、后墊片4和頻率調(diào)節(jié)管5均由低膨脹系數(shù)的相同材料加工而成。本發(fā)明不拘泥于上述形式，所述液滴抽出口 3-1、軸向孔1-2、徑向孔1-1、前隔離管1-3和后隔離管5-1均可根據(jù)需要設(shè)置數(shù)個。
[0024]本發(fā)明所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，當(dāng)其安裝在汽輪機(jī)末級排氣通道并進(jìn)行排汽濕度的測量時，濕蒸汽中的小水滴開始在汽流進(jìn)入管I管內(nèi)壁內(nèi)開始沉積，并且沿著蒸汽的流動方向，使諧振腔管3管內(nèi)壁沉積的水膜厚度也會逐漸增大，所以沉積在汽流進(jìn)入管I的內(nèi)壁面上的液膜如果不被去除，將會逐漸延伸到諧振腔管3的管內(nèi)壁上，影響諧振腔的諧振頻率，從而使?jié)穸葴y量結(jié)果產(chǎn)生誤差，而汽流進(jìn)入管I上的徑向孔1-1、汽流進(jìn)入管I上的軸向孔1-2、液滴聚集腔6和液滴抽出口 3-1依次連通并共同形成了抽取液膜的通道，沉積在汽流進(jìn)入管I內(nèi)壁上的水膜通過該抽取液膜的通道在外置抽氣泵或汽輪機(jī)中的抽空氣管的作用下被抽走，從而起到自動去除水膜的作用。
[0025]此外，當(dāng)濕蒸汽中的小水滴逐漸沉積在前隔離管1-3管壁上時，逐漸形成一個穩(wěn)定的水膜，水膜從前隔離管1-3后部又被重新流到測量腔室4-1中，作為蒸汽濕度的一部分被測量，即當(dāng)諧振腔穩(wěn)定工作時，沉積在前隔離管1-3上多少水膜，就有多少水膜重新進(jìn)入測量腔室4-1的內(nèi)部，從而不會影響對蒸汽濕度的測量?；谝陨系脑?，本發(fā)明所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，主要通過去除汽流進(jìn)入管I內(nèi)壁面上的水膜，防止水膜向諧振腔管3管內(nèi)壁面上積累，減少了諧振腔管3管內(nèi)壁沉積水膜對測量腔室4-1諧振腔頻率的影響，與微波信號處理電路配合，可以實(shí)現(xiàn)對流動濕蒸汽濕度的高精度在線測量。
【權(quán)利要求】
1.用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，其特征在于:包括從前至后依此螺紋連接的汽流進(jìn)入管、諧振腔管和頻率調(diào)節(jié)管，汽流進(jìn)入管和頻率調(diào)節(jié)管均設(shè)有用于連接諧振腔管的外螺紋，汽流進(jìn)入管后端面與諧振腔管之間夾設(shè)有環(huán)形的徑向的密封墊片，頻率調(diào)節(jié)管前端面與諧振腔管之間夾設(shè)有環(huán)形的徑向的后墊片，汽流進(jìn)入管、諧振腔管以及密封墊片之間設(shè)有環(huán)形的液滴聚集腔，液滴聚集腔環(huán)繞在密封墊片的外圈，諧振腔管上設(shè)有與液滴聚集腔連通并可連接抽氣管的液滴抽出口，汽流進(jìn)入管設(shè)有與液滴聚集腔連通的軸向孔，軸向孔為盲孔，軸向孔通過汽流進(jìn)入管上設(shè)置的徑向孔與汽流進(jìn)入管的管孔連通；汽流進(jìn)入管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有前隔離管，頻率調(diào)節(jié)管的管孔內(nèi)間隔設(shè)有后隔離管，前隔離管后端以及后隔離管的前端均伸入諧振腔管的管孔內(nèi)，諧振腔管管孔中位于前隔離管與后隔離管之間的部分構(gòu)成測量腔室，諧振腔管設(shè)有耦合件安裝孔，耦合件安裝孔端部與測量腔室連通；所述汽流進(jìn)入管的前部外圈壁面以及頻率調(diào)節(jié)管后部外圈壁面均為錐形面。
2.如權(quán)利要求1所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，其特征在于:汽流進(jìn)入管的管孔中由外至內(nèi)至少依次間隔套設(shè)兩個前隔離管，相鄰兩前隔離管之間以及汽流進(jìn)入管內(nèi)圈表面與相鄰前隔離管之間均分別通過徑向的平板固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，其特征在于:頻率調(diào)節(jié)管的管孔中由外至內(nèi)至少依次間隔套設(shè)兩個后隔離管，相鄰兩后隔離管之間以及頻率調(diào)節(jié)管內(nèi)圈表面與相鄰后隔離管之間均分別通過徑向的平板固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，其特征在于:所述液滴抽出口為環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置數(shù)個。
5.如權(quán)利要求1所述的用于蒸汽濕度測量的可除水膜的微波諧振腔，其特征在于:所述軸向孔為環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置數(shù)個。
【文檔編號】G01N22/04GK204101479SQ201420541341
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】葛挺, 劉靜宇, 張軍科, 韓中合, 錢江波 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)