蒸汽湿度测量谐振腔的时间响应特性.pdf

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1、第５９卷第２期汽轮机技术Ｖｏｌ．５９Ｎｏ．２２０１７年４月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１７蒸汽湿度测量谐振腔的时间响应特性李恒凡，庞永超，赵豫晋，韩中合（电站设备状态监测与控制教育部重点实验室（华北电力大学），保定０７１００３）摘要：采用流固耦合法，分析计算了不同马赫数下，谐振腔在整个测量过程中的温度分布，进而分析了温度变化引起的热变形对谐振频率和湿度测量的影响。结果表明：在测量过程中，谐振腔温度发生缓慢且较大的变化，随着马赫数的增加，温升逐渐增大，当Ｍａ＝０．５时，温升可达１０℃以上，测量与非测量状态之间的温差达到１℃以上，且在两者之间切换时，需等待

2、６００ｓ以上，直至腔体温度稳定后，再进行湿度测量；随着马赫数的增加，频率偏差逐渐增５大，可达１０Ｈｚ，引起的湿度偏差最大为１６％左右。关键词：湿度测量；流固耦合；谐振腔；测量过程；热变形分类号：ＴＫ２６１文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１７）０２-０１０４-０３ＴｅｍｐｏｒａｌＲｅｓｐｏｎｓｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｎＲｅｓｏｎａｔｏｒｏｆＳｔｅａｍＷｅｔｎｅｓｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＬＩＨｅｎｇ-ｆａｎ，ＰＡＮＧＹｏｎｇ-ｃｈａｏ，ＺＨＡＯＹｕ-ｊｉｎ，ＨＡＮＺｈｏｎｇ-ｈｅ（ＫｅｙＬａｂｏｆＣｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｆ

3、ｏｒＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｙｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｃｏｕｐｌｅｄｆｌｕｉｄ-ｓｏｌｉｄａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｉｍｅａｎｄＭａｃｈｎｕｍｂｅｒ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｖｉｔｙｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅ

4、ｎｃｙａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｙｃｈａｎｇｅｓｓｌｏｗｌｙａｎｄｌａｒｇｅｌｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．ＴｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＭａｃｈｎｕｍｂｅｒ，ｗｈｅｎＭａｉｓ０．５，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｌｌｂｅｕｐｔｏ１０℃．Ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｓｍｏｒｅｔｈａｎ１℃ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｎｏｎ-ｍｅａ

5、ｓｕｒｅｍｅｎｔｓｔａｔｅａｎｄｉｔｎｅｅｄｓｔｏｗａｉｔｆｏｒｍｏｒｅｔｈａｎ６００ｓｕｎｔｉｌｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｓｔａｂｌｅｗｈｅｎｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｔａｔｅｂｅｆｏｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅ５ｓｔｅａｍｗｅｔｎｅｓｓ．ＡｓｔｈｅＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｖｉａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙｕｐｔｏ１０Ｈｚａｎｄｔｈｅｈｕｍｉｄｉｔｙｄｅｖｉａｔｉｏｎｉｓｕｐｔｏａｂｏｕｔ１６％．Keywords：wetnessmeasurement；fluid-solidcoup

6、ling；resonatorcavity；measuringprocess；thermaldeformation０前言１测量过程和物理模型湿蒸汽两相流广泛存在于凝汽式汽轮机和水冷堆核１．１测量过程及建模［１］电站汽轮机中，严重影响汽轮机的安全经济运行。近采用谐振腔微扰法对汽轮机排汽湿度测量的时候，通常在［２，３］年来相继提出改进了一系列蒸汽湿度的测量方法，汽轮机的末级叶片后２００ｍｍ～３００ｍｍ处安装谐振腔。如图１和主要包括热力学法、光学法、电特性测量法等，其中，谐振图２所示，推动与谐振腔相连的探针杆，改变腔体在径向的位置，腔微扰法的测量系统具有精度高、结构简单，还可以

7、实现分别测量谐振腔处于测量状态和非测量状态时的谐振频率f和［４，５］蒸汽湿度的在线连续测量等优点，得到了较快地发f，进一步结合当地当时的排汽条件，蒸汽的湿度方可确定［４，８］。０展。微波谐振腔是由具有热膨胀性的金属加工制作而成的，当将微波谐振腔安装在汽轮机末级叶片后进行湿度测量时，腔体和排汽之间进行能量交换，腔体温度发生变化，改变腔体的结构尺寸的变化，引起湿度测量误［６，７］差。由此可见，有必要研究谐振腔在整个测量过程中，不同测量条件下，谐振腔温度随时间的变化，分析其对谐振频率和湿度测量的影响，从而为整个测量过程和结果提供参考。图１测量状