用于蒸汽濕度測(cè)量的可除水膜的微波諧振腔的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于蒸汽濕度測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)量腔室連通；本發(fā)明是一種管境適應(yīng)能力強(qiáng)、成本低廉的用于可自動(dòng)去除腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于蒸汽濕度測(cè)量的可除水膜的微波諧振腔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)蒸汽濕度進(jìn)行精確在線測(cè)量的可自動(dòng)除去腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔，屬于測(cè)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(jí)和水冷堆核電汽輪機(jī)的全部級(jí)，濕蒸汽的存在主要給汽輪機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)兩方面的問(wèn)題:一是由于蒸汽的非平衡流動(dòng)帶來(lái)的熱力學(xué)損失、濕汽損失、水滴與主流的相對(duì)流動(dòng)和水滴與葉片的撞擊等會(huì)引起工作在濕蒸汽區(qū)的汽輪機(jī)級(jí)效率降低；二是濕蒸汽中的小水滴會(huì)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(cè)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(jí)效率乃至整個(gè)機(jī)組效率，優(yōu)化機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同時(shí)為濕蒸汽區(qū)汽輪機(jī)級(jí)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(cè)量具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)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(duì)應(yīng)，介電常數(shù)的變化會(huì)影響諧振腔的諧振頻率，因此，可以通過(guò)測(cè)量諧振頻率即可間接測(cè)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(shí)，濕蒸汽濕度不同，其介電特性不同，當(dāng)濕蒸汽流過(guò)諧振腔，諧振腔的諧振頻率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)監(jiān)測(cè)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(cè)量過(guò)程中，當(dāng)濕蒸汽流過(guò)諧振腔時(shí)，由于液滴的沉積，在諧振腔內(nèi)表面會(huì)形成一層水膜，腔內(nèi)壁水膜對(duì)測(cè)量會(huì)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(cè)量的精度；使測(cè)量腔室的諧振頻率發(fā)生偏移，增大測(cè)量誤差。因此，需要設(shè)計(jì)一種可自動(dòng)去除腔體內(nèi)壁上水膜沉積的微波諧振腔，以提高測(cè)量地精確性和準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、管境適應(yīng)能力強(qiáng)、成本低廉的用于可自動(dòng)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，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:用于蒸汽濕度測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(gè)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(guò)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(gè)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(guò)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(gè)。
[0009]所述軸向孔為環(huán)繞周圈均布間隔設(shè)置數(shù)個(gè)。
[0010]本發(fā)明所述的用于蒸汽濕度測(cè)量的可除水膜的微波諧振腔，主要解決了測(cè)量諧振頻率精度受腔體內(nèi)壁沉積水膜影響這一問(wèn)題，是一種可自動(dòng)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(cè)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(cè)量腔室的正常工作，從而使?jié)穸葴y(cè)量不受沉積水膜的影響。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，配合測(cè)量電路和抽氣泵，可用于對(duì)流動(dòng)濕蒸汽濕度進(jìn)行高精度在線測(cè)量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的左視圖；
圖3是諧振腔管的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3中的A-A視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]由圖1-圖4所示的用于蒸汽濕度測(cè)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(cè)量偏差。
[0013]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(gè)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。
[0014]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^(guò)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(gè)。八個(gè)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。
[0015]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(gè)。軸向孔1-2通過(guò)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(gè)軸向孔1-2與汽流進(jìn)入管I管孔之間均設(shè)有四個(gè)沿軸向依次間隔設(shè)置的徑向孔1-1。
[0016]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。
[0017]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(gè)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(guò)徑向的平板1-4固定連接，相鄰兩前隔離管1-3之間通過(guò)四個(gè)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(guò)四個(gè)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(gè)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(guò)徑向的平板1-4固定連接，相鄰兩后隔離管
5-1之間通過(guò)四個(gè)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(guò)四個(gè)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。
[0018]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(cè)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(cè)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(cè)量腔室4-1內(nèi)通過(guò)耦合件進(jìn)行濕度測(cè)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(zhǎng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微波的隔離，保證諧振腔具有較高的品質(zhì)因數(shù)。
[0019]通過(guò)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(cè)量腔室4-1的大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振腔工作頻率的調(diào)節(jié)。
[0020]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(gè)。
[0021]本發(fā)明所述的用于蒸汽濕度測(cè)量的可除水膜的微波諧振腔，當(dāng)其安裝在汽輪機(jī)末級(jí)排氣通道并進(jìn)行排汽濕度的測(cè)量時(shí)，濕蒸汽中的小水滴開(kāi)始在汽流進(jìn)入管I管內(nèi)壁內(nèi)開(kāi)始沉積，并且沿著蒸汽的流動(dòng)方向，使諧振腔管3管內(nèi)壁沉積的水膜厚度也會(huì)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(huì)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(cè)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(guò)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(dòng)去除水膜的作用。
[0022]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(shí)，逐漸形成一個(gè)穩(wěn)定的水膜，水膜從前隔離管1-3后部又被重新流到測(cè)量腔室4-1中，作為蒸汽濕度的一部分被測(cè)量，即當(dāng)諧振腔穩(wěn)定工作時(shí)，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(cè)量腔室4-1的內(nèi)部，從而不會(huì)影響對(duì)蒸汽濕度的測(cè)量?；谝陨系脑?，本發(fā)明所述的用于蒸汽濕度測(cè)量的可除水膜的微波諧振腔，主要通過(guò)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(duì)測(cè)量腔室4-1諧振腔頻率的影響，與微波信號(hào)處理電路配合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)濕蒸汽濕度的高精度在線測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.用于蒸汽濕度測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(cè)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(gè)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(guò)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(cè)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(gè)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(guò)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(cè)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(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于蒸汽濕度測(cè)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(gè)。
【文檔編號(hào)】G01N22/04GK104267047SQ201410482092
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)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(qián)江波 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)