Устройство для определения энтальпии перегретого пара

(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСК(54) УСТРОЙСТВОЭНТАЛЬПИИ ПЕРЕ 44 ежный центр "ИнициН. Наладка котлоагрега 76, с. 148, рис. 5 - 5, 3970832, кл. 235/151.3 ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИГРЕТОГО ПАРА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к тепловоиэнергетике, в частности может, быть использовано для систем регулирования и наладкитопочных режимов котлоагрегатов, контроля их теплотехнических параметров,В теплоэнергетике определение энтальпии перегретого пара или воспринятого поверхностями нагрева тепла является однойиз важнейших задач. По этой величине судят о правильности организации топочногорежима, о процессе шлакования, о распре-,делении тепловосприятия между различны- -,ми поверхностями нагрева, что, в своюочередь, позволяет правильно поддерживать соотношение "топливо-вора" во времяработы котел ьн ых агрегатов. П роблема определения воспринятого тепла заключаетсяв том, что энтальпия перегретого пара является функцией двух переменных: температуры и давления,Известно устройство для определенияэнтальпии перегретого пара в котельных агрегатах сверхкритического давления, содержащее напорные трубки, установленныев двух различных сечениях трубопровода,причем одна трубка установлена на участкес заранее известным значением энтальпии,(57) Использование: теплоэнергетика, для систем регулирования и наладки топочных режимов котлоагрегатов, контроля их теплотехнических параметров. Сущность изобретения; устройство содержит два блока динамических преобразований. На выходе сумматора получается сигнал 1= С - А Р, соответствующий энтальпии перегретого пара. 3 ил. а вторая - на участке, где требуется определить значение энтальпии. Трубки снабжены соответствующими датчиками, по показаниям которых с помощью таблиц определяется энтальпия среды.Недостаток такой конструкции очевиден: она не позволяетоперативноопределять значение энтальпии среды; процесс не автоматизирован, а установка напорных трубок на трубопроводе имеет свои сложности.Наиболее близким техническим решением, принимаемым за прототип, является устройство, содержащее датчики давления и температуры, последний из которых связан с первым и вторым функциональными генераторами, один из которых через умно- житель, соединенный также с датчиком давления, связан с сумматором, а второй функциональный генератор совместно с .третьим функциональным генератором, преобразующим сигналы датчика давления, подключены к входам дополнительного сумматора. Дополнительно к входам этого сумматора подключены: непосредственно датчик температуры и источник постоянного тока, пропорциональный определенной константе, На выходе основного сумматораобразуется сигнал, соответствующий энтальпии среды в точке измерения, которыйпреобразован устройством согласно формуле Коха. Наряду с тем, что данное устройство позволяет оперативно получать текущее значение энтальпии среды в заданной точке котлоагрегата, оно обладает и рядом недостатков. Формула Коха имеет достаточно сложный вид, и для реализации формулы с помощью доступного устройства, ее приводят к упрощенному виду, пренебрегая некоторыми ее членами, Это ведет к тому, что в интересуемом диапазоне (600 ккал/кг 1750 ккал/кг) точность показаний устройства (как это вытекает из текста описания прототипа) составляет около 100 , Кроме того, для определенных участков диапазона предусматривается до пол н ител ьна я корректирующая схема. Иными словами, данное устройство не обладает высокой точностью. Несмотря на существенные упрощения, вводимые в формулу Коха, устройство выполняет относительно много логических операций, что обусловливает наличие достаточно большого количества функциональных узлов с многочисленными связями, т.е. устройство имеет достаточно сложную структуру.Цель изобретения - повышение точности измерений при упрощении конструкции,Цель достигается тем, что в устройстве для определения энтальпии перегретого пара в заданных точках котлоагрегата, содержащем установленные в точке измерения датчик температуры, два функциональных генератора, выход одного из которых соединен с первым входом умножителя, и датчик давления, подключены к второму входу умножителя, выход которого соединен с отрицательным входом сумматора, дающего на выходе сигнал, пропорциональный значению энтальпии в точке измерения, в соответствии с изобретением, датчик температуры связан с функциональными генераторами через первый блок динамических преобразований, выход датчика давления дополнительно соединен со входом сумматора через второй блок динамических преобразований, а выход второго функционального генератора непосредственно соединен с положительным входом сумматора.На фиг, 1 приведены графики зависимости энтальпии пара от давления при разных значениях температуры пара; на фиг, 2 - зависимости величин начального значения энтальпии пара С и тангенса угла а наклона данной прямой температуры; на фиг, 3 - блок - схема устройства.Приведенные на фиг. 1 графики зависимости энтальпии пара от давления при раз ных значениях температуры средыпостроены по термодинамическим таблицам, Эти графики представляют собой прямые линии с разными углами наклона и разными начальными условиями. Аналити ческое выражение для данных графиков вобщем виде определяется формулой;=С - А Р,15 где - энтальпия перегретого пара, ккал/кг;С - постоянная величина для даннойтемпературы, ккал/кг;А - коэффициент пропорциональности,обусловленный температурой, равный тан генсу угла наклона прямой для данной температуры, ккал см /кг;Р - давление пара, кг/см .2В уравнении (1) С является условнымначальным значением энтальпии. Для раз личных значений температуры т значения Сбудут также различны, что видно из графика на фиг; 1, т.е. прямые пересекаются с осью ординат в различнь 1 х точках. Таким образом, С= т(т). Кроме того, из фиг. 1 видно, что 30 прямые имеют разный угол наклона к осиабсцисс, т.е. А= ф). Подставляя значения С и А получаем выражение= С(т) - А(т) Р. (2) 35Данная зависимость справедлива в диапазоне изменения температуры и давления пара, начиная от значений параметров, обеспечивающих минимальный перегрев, 40 Как видно из графика на фиг. 1, вспомогательные величины не зависят от давления, но их значения отличны при различных значениях температуры пара, т.е. как.уже было сказано45(3) (4)где т - температура пара, Со;50 а- угол наклонаданной прямой при заданной температуре.тд а можно легко определить графически или аналитически, а найденное по термодинамическим таблицам значение 55 энтальпии пара позволит определить С, Этодостигается путем решения уравнения (1) относительно С, Изменяя значение температуры и давления, пользуясь термодинамическими таблицами для определения10 15 1= С(т) - А(1) Р. 20 25 30 40 45 50 55 энтальпии и решая уравнение (1), определяют зависимости С и ща от температуры, которые представлены на графике фиг. 2. Реализуют выведенную зависимость с помощью функциональных блоков блок-схемы устройства, выходной сигнал которого пропорционален энтальпии перегретого пара в точке измерения температуры и давления. Устройство имеет датчик температуры 1 и датчик давления 2, установленные в точке измерения в котлоагрегате, Датчик температуры соединен через блок динамических преобразований 3, реализующий. функцию интегро-дифференцирующего звена, с первым 4 и вторым 5 функциональными генераторами. Выход второго функционального генератора 5 подключен на вход умножителя 6. Со вторым входом умножителя соединен выход датчика давления 2. Выход умножителя 6 подключен к отрицательному входу сумматора 8, К положительному входу сумматора непосредственно подключен выход первого функционального генератора 4. Датчик давления 2 также соединен со входом сумматора через второй блок динамических преобразований 7, реализующий функцию реально-дифференцирующего звена. На выходе сумматора получается сигнал 1, соответствующий энтальпии перегретого пара,Устройство работает следующим образом.В точке измерения с помощью датчиков 1 и 2 получают электрические сигналы, пропорциональные соответственно температуре т и давлению Р. Через блок 3 динамических преобразований, который реализует функцию интегро-дифференцирующего звена, сигнал т поступает одновременно к двум функциональным генераторам 4. и 5, Генератор 4 представляет собой нелинейный преобразователь, который реализует зависимость С=лт), а во втором генераторе 5, который также представляет собой нелинейный преобразователь, электрический сигнал преобразуется в соответствии с зависимостью А=ф). Сформированные таким образом величины справедливы для текущего значения температуры. Преобразованный во втором функциональном генераторе 5 сигнал поступает в умножитель, куда также подается сигнал от датчика 2, пропорциональный давлению. В результате обработки сигналов в блоке умножения на его выходе формируется электрический сигнал, пропорциональный А(т)Р. Этот сигнал совместно с сигналом С(1) с выхода первого функционального генератора 4 поступает на входы блока алгебраического суммирования 8. Сигнал от умножителя подается на отрицательный вход, а от первого функционального генератора 4 беэ каких-либо дополнительных преобразований подается на положительный вход сумматора. Дополнительно с датчика 2 через блок динамических преобразований 7, который реализует функцию реально-дифференцирующего звена, подается сигнал с сумматор, В результате алгебраического сложения указанных сигналов на выходе сумматора формируется сигнал 1, пропорциональный энтальпии пара в точке измерения, получаемый в. результате преобразования значений давления и температуры в соответстгии с зависимостью Приведенная блок-схема может быть реализована на аппаратуре Московского завода тепловой автоматики. Возмокно использование следующих функциональных блоков комплекса "Каскад - 2": в качестве функциональных генераторов 4 и 5 - блок нелинейных преобразователей Н 05; в качестве умножителя 6 - блок вычислительных операций А; в качестве сумматора 8 - блок суммирования и ограничения А - 05. В схеме также используются два блока динамических преобразований БДП, реализующие вышеуказанные функции. Кроме этого, данная блок - схема может быть реализована на аналогичных укаэанных блоках комплексов АКЭСР - 1 и АКЭСР - 2 производства Ивано-Франковского ПО "ГЕОФИЗПРИБОР",Устройство позволяет измерять энтальчию пара начиная от значений параметров, обеспечивающих минимальный перегрев, что дает возможность использовать его при наладке, в эксплуатации котельных агрегатов. По сравнению с прототипом устройство имеет большую точность в более широком диапазоне значений энтальпии, Точность измерений, которую обеспечивает устройство, реализующее вышеприведенную зависимость, обусловлена только классом точность всех входящих в него компонентов. Погрешность измерения составляет 1 -1,5%,Формула изобретения Устройство для определения энтальпии перегретого пара в заданных точках котлоагрегата, содержащее датчик температуры, два функциональных генератора, выход одного из которых соединен с первым входом умножителя, и датчик давления, подключенный к второму входуумножителя, выход которого соединен с входом сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит два блока динамических преобразований, а датчик температуры связан с функциональными генераторами через первый блок динамических преобразований, выход датчика давления соединен с входом сумматора через второй блок динамических преобразований, а выход второго функцио нального генератора непосредственно соединен с входом сумматора,