电容式湿度传感器在汽–水系统中的静态响应特性分析

电介质的介电理论表明,同一压力和温度下的饱和水和饱和蒸汽,介电常数相差较大。基于此理论,该文利用电容法进行湿度标定实验研究,及对电容式湿度测量仪的静态特性进行分析。实验中采用向空气中喷雾化水滴的方式来模拟湿蒸汽,应用所设计的多电极同轴圆筒形电容传感器测量蒸汽湿度。测量电路以电容为测量参数,以电压为输出信号,通过输出与电容值成正比的电压值的大小来反应电容量的大小。实验结果表明,传感器电容值不随空气流量的增加而变化,其稳定性较好;在实验范围内该传感器的灵敏度不是一个定值,最大灵敏度为0.045nF/1%;湿度越小该传感器的可重复性越好,随着湿度的增加,其可重复性概率逐渐减小,其可重复性指标值为3.68%;随着汽流湿度的逐渐增加,传感器电容逐渐增大,湿度在小于12%的范围内,其线性度较差,而湿度范围在3%~8%时,其线性度较好。     

谐振腔微扰技术测量湿蒸汽两相流的理论分析

蒸汽湿度的准确测量对汽轮机的安全、经济运行和优化设计具有重要意义。根据湿蒸汽混合物的介电性质,采用微波谐振腔介质微扰理论,建立圆柱形谐振腔在TE011模式下测量蒸汽湿度的关系式。测量湿度与湿蒸汽的热物性、温度(压力)、谐振腔的谐振频率和相对频偏有关。湿蒸汽的温度(压力)降低、谐振腔的谐振频率升高、相对频偏升高,湿度测量结果会增大,反之减小。谐振频率降低、温度升高,湿度的测量精度提高。蒸汽湿度测量谐振腔的谐振频率建议在5~10 GHz。对某200 MW凝汽式汽轮机进行排汽湿度测量实验,湿度测量结果与理论计算值吻合,验证了微波谐振腔微扰法测量蒸汽湿度理论的正确性。     

高温高湿条件下薄膜电容器的寿命预测

在高温高湿环境中,应用于交流的薄膜电容器在长期运行时存在电容量损失的现象,而这对电容器工作会造成不利影响。本文以聚丙烯薄膜电容器为对象,建立了薄膜电容器的高温高湿加速老化试验平台,得到了不同温度和湿度条件下的薄膜电容器的寿命数据。研究采用两参数Weibull分布模型描述薄膜电容器的寿命分布,基于Arrhenius模型和逆幂律模型对不同温湿度下薄膜电容器的寿命预测进行研究。结果表明:当温度和湿度升高时,相同时间内薄膜电容器电容量的下降幅度会随之增大,电容器寿命Weibull分布则向寿命减小的方向迁移。通过不同温湿度条件下的电容器试验样品寿命数据计算得到寿命模型参数,从而可以针对薄膜电容器进行寿命预测。     

谐振腔内水膜和积盐厚度对蒸汽湿度测量的影响

微波谐振腔法测量蒸汽湿度时,谐振腔内壁面会沉积一层水膜和盐垢,计算在不同水膜和积盐厚度下谐振腔谐振频率的变化,进而分析介质沉积对蒸汽湿度测量的影响。研究结果表明:在水膜或积盐较薄时,其对湿度测量的影响较小,随着沉积介质厚度的增大其影响明显增加;相同水膜厚度时,湿蒸汽压力(温度)对测量结果的影响较小,且随着湿蒸汽压力(温度)的升高,水膜对测量结果的影响略有下降;沉积水膜对测量结果的影响要大于积盐影响,但在用于汽轮机排汽湿度测量时,谐振腔内壁沉积水膜厚度不到35μm,忽略水膜影响引起的湿度测量偏差不到1.262%。     

双层套管直接加热式流动湿蒸汽湿度测量仪

提出了一种以能量守恒定律为基础,用于加热法测量流动湿蒸汽湿度的计算表达式,并以此设计了一种彼此同心、相互绝热和绝缘的双层套管直接加热的实现流动湿蒸汽湿度测量的仪器。在该仪器中,双层套管的内、外层加热管均直接作为电加热元件。内层管用来加热湿蒸汽取样,使之变成过热蒸汽;外层管加热以维持内外层管壁具有相同的温度,实现内层管对湿蒸汽加热时的零散热损失。测出内层管对流动湿蒸汽取样的加热量、流动湿蒸汽的压力、湿蒸汽取样加热后得到的过热蒸汽的压力和温度以及湿蒸汽取样的流量,按照所提出的流动湿蒸汽湿度的计算表达式,可准确地测出流动湿蒸汽的湿度。     

高压脉冲电容器电容量漂移的研究

针对高压脉冲电容器的稳定性即电容量随贮存时间延长而增大导致产品失效的问题,对其电容量漂移进行了跟踪研究,发现在自然贮存条件下,其电容量的变化存在“保持-激增-再保持”几个特征明显不同的变化阶段。贮存初期,高压脉冲电容器的电容量变化<0.5×10-3,贮存中期,电容量激增,贮存后期,电容量逐渐趋于稳定。该结构的理论计算和分析表明:贮存初期电容量的变化主要原因是吸油和溶胀及应力调整等物理变化;贮存中期电容量的激增是由电容器内部的化学反应造成;贮存后期各种反应达到动态平衡状态,电容量缓慢增长。故提出高压脉冲电容器在使用前应进行8~12个月的自然贮存调整,以保证使用时其电容量的稳定性。     

彩色电视机电容器修复、代换技巧

一、代换时电容器的选择电视机电容器损坏,应根据实际电路进行代换,但对各调谐回路的槽路电容、AFC、APC等具有时间常数的滤波电容以及各种振荡器中的电容,各种检波器高频滤波电容的容量,选择同一规格的,特别是应注意行逆程电容不宜随意改变电容量,如该电容量用的太大,会使光栅幅度增大,甚至无光,如该电容量用得太小,     

布拉格光纤光栅测量湿蒸汽两相流温/湿度的理论数学模型

基于布拉格(Bragg)光纤光删(FBG)测量湿蒸汽两相流温度和湿度的物理模型,推导测量湿蒸汽两相流温度和湿度的数学模型,设计了新颖的测量结构和实验系统,并进行了分析。在同一光纤两段区域上写入不同中心反射波长的FBG,在一处FBG外面涂覆了湿敏材料(如PI材料),增强其感湿能力,把湿敏材料吸湿后发生湿膨胀引起的膨胀量当作产生湿应变来处理,同时还引入了湿敏材料与FBG的界面粘接系数,得出由于温度和湿度变化湿敏材料产生的应变使FBG波长发生漂移;把另一处FBG封装在温敏材料(如铝材料)中,只感受温度的响应,通过热应变对FBG作用,波长发生漂移,从而推导出测量的理论数学模型。     

基于相对测量的电容器组故障诊断和定位

并联电容器作为一种重要的无功补偿装置,对于改善电力系统的结构和提高电能质量起着重要作用。目前,并联补偿电容器的检测通常为离线测试,出现故障主要依靠保护装置动作切除。依据相关标准,电容器电容量变化超过一定值时认为电容器故障。电容器运行电流的变化将反应电容器电容量的变化,本文基于相对测量原理对并联补偿电容器的故障定位方法进行研究,通过模拟不同形式的电容器故障,计算电容器中电流的变化,尝试实现对故障电容器的判断和定位,并对方法的可行性进行了分析。     

电容式电压互感器介质损试验中的容升现象

由于一体式电容式电压互感器(简称CVT)的电容分压器与中间变压器在油箱内部连接,通常无中压抽头引出供测量,故测量主电容C1或分压电容C2的介质损和电容量时必须采用"自激法".即利用中间变压器低压侧进行励磁加压,标准电容器CN分别与C1 或C2相串联,组成标准电容臂,从而分别测量电容C2或C1的介质损和电容量.     

倒置微带贴片谐振器测量汽轮机湿度的研究

汽轮机蒸汽湿度的在线测量,对汽轮机的安全、经济运行具有重要的理论意义和实用价值。根据微扰法的基本理论,提出一种结构简单、灵敏度高的倒置微带贴片谐振器,实现汽轮机湿度的准确在线测量。湿蒸汽的湿度变化反应为谐振器介质层介电常数的变化,根据微带贴片谐振器的基本原理,仿真计算不同介电常数下的谐振频率,得到其变化关系曲线;讨论样本厚度、基质厚度和基质介电常数对频率偏移量的影响;设计微带贴片谐振器模型,并分别在HFSS和CST软件下进行仿真。研究及仿真结果表明,微带贴片谐振器模型适用于汽轮机蒸汽湿度的在线测量,蒸汽湿度每变化1%,谐振器频偏约为18 k Hz,约为微带缝隙谐振器频偏的3.6倍,有利于蒸汽湿度的准确测量。     

地表相对介电常数实时监测系统设计

在雷暴云定位中，地表相对介电常数的测量至关重要。为解决地表介质连续监测难的问题，分析同面极板电容传感器测量原理，建立同面极板电容传感器理论模型，结合实际地表监测应用环境，完成传感器设计；引入电介质的德拜弛豫关系，研究契合地表介质测量的最佳驱动信号频率；设计信号调理电路，进行温湿度补偿，利用最小二乘法线性拟合最佳数据匹配函数，提高测量精度。实验结果表明，该系统测量误差小于5%，能够有效的对地表相对介电常数进行实时监测。     

双区加热型汽轮机排汽湿度探针测量方法探讨

介绍了双区加热法测量蒸汽湿度的热力学基本原理,并对探针汽液两相区流动压降进行了计算,得出了判定探针蒸发段管长大于水滴汽化长度的热力学检测标准,为保证探针在测量汽轮机排汽湿度时的准确性提供了理论依据。     

Ways for Improving Efficiency and Reliability of Steam Turbines at Nuclear Power Stations

The current state and ways for improving the effectiveness of steam turbine units at nuclear power stations (NPS) are examined. The specifics of NPS turbines is described. The comparison of NPS steam turbine performance with the performance of steam turbines at thermal power stations (TPS) demonstrates that power units of NPSs are much poorer in effectiveness due to relatively low steam conditions at the inlet and the presence of wet steam already in the first stages of turbines. A decrease in the relative internal efficiency of NPS turbines results from the enhanced negative effect of wetness in the expansion process: in modern NPS turbines, more than two-thirds of the heat drop is spent in the two-phase region, while less than one fourth in TPS turbines. It is demonstrated that the effectiveness of NPS steam turbine units can be increased drastically in the future only through a considerable rise in the turbine inlet steam conditions. This can be achieved by using a heat carrier at supercritical conditions in the NPS reactor. The dependence of the effectiveness of NPS modern turbines on the turbine inlet steam conditions in the applicable pressure ranges of the saturated steam and vacuum in the condenser, as well as on the turbine exhaust area, is examined. For a 1000 MW turbine, increasing the inlet pressure from 6.0 to 8.0 MPa raises the turbine power and efficiency by 3.5%. At a condensing turbine outlet pressure ranging from 2.5 to 7.5 kPa and a constant velocity downstream of the last stage, the turbine power and efficiency can be increased by 7%. The importance of the exhaust area for the turbine effectiveness is revealed. Alternative designs of the flowpath in a low-pressure cylinder are analyzed. A unique configuration of a steam turbine unit with two-stage moisture separation is proposed. The comparison of high-speed turbines with low-speed ones was performed. It is demonstrated that the efficiency of the examined turbines is nearly the same within the accuracy of design calculations and the test results, and it is slightly higher for low-speed turbines due to lower losses with outlet velocity.     

Equations for calculating the properties of dissociated steam

The equations of state for dissociated steam have been developed in the temperature and pressure ranges of 1250–2300 K and 0.01–10.00 MPa for calculating thermodynamic processes in thermal power units operating on high-temperature steam. These equations are based on the property tables for dissociated steam derived at a reference temperature of 0 K. It is assumed that the initial substance is steam, the dissociation of which—in accordance with the most likely chemical reactions—results in formation of molecules of hydrogen, oxygen, steam, hydroxyl, and atoms of oxygen and hydrogen. Differential thermodynamic correlations, considering a change in the chemical potential and the composition of the mixture, during the steam dissociation are used. A reference temperature of 0.01°С used in the calculation of parameters of nondissociated steam has been adopted to predict processes in thermal power units without matching the reference temperatures and to account for transformation of dissociated steam into its usual form for which there is the international system of equations with the water triple point of 0.01°С taken as the reference. In the investigated region, the deviation of dissociated steam properties from those of nondissociated steam, which increases with decreasing the pressure or increasing the temperature, was determined. For a pressure of 0.02 MPa and a temperature of 2200 K, these deviations are 512 kJ/kg for the enthalpy, 0.2574 kJ/(kg K) for the entropy, and 3.431 kJ/(kg K) for the heat capacity at constant pressure. The maximum deviation of the dissociated steam properties calculated by the developed equations from the handbook values that these equations are based on does not exceed 0.03–0.05%.     

1000MW汽轮机缸效率能耗敏度分析

以东汽1 000 MW汽轮机为研究对象,采用汽轮机组定功率变工况计算方法,对汽轮机各汽缸效率在THA、70%THA、50%THA、40%THA滑压工况进行敏度分析,得到相应工况下各汽缸效率变化对汽轮机热耗率和机组发、供电煤耗率的影响规律。分析表明,缸效率的能耗敏度随缸效率变化基本呈线性关系;低压缸效率的能耗敏度最大,高压缸效率次之,中压缸效率较小;随机组负荷降低,高压缸效率的能耗敏度增加,中、低压缸效率的能耗敏度变化较小。在THA工况下低压缸效率下降1%,供电煤耗敏度绝对值增加1.246g/(kW h),相对值升高0.433%;高压缸效率下降1%,供电煤耗敏度的绝对值增加0.44g/(kW h),相对值升高0.154%;中压缸效率下降1%,供电煤耗敏度的绝对值增加0.352g/(kW h),相对值升高0.122%。分析结果可对同类型机组进行节能诊断,进而指导机组的优化运行。     

300 MW直接空冷汽轮机低压末级鼓风态流场及湿度测量

研制了基于多波长消光法和4孔楔形气动探头的改进型联合探针,用该探针测量了某电厂300 MW直接空冷机组低压汽轮机末级后在满负荷40 kPa背压运行时末级后的流场和湿蒸汽。测量结果表明该汽轮机在该工况运行时低压缸末级产生鼓风,并有叶片根部的回流,鼓风区域约占叶高的51%,在鼓风区蒸汽湿度为零,鼓风状态时末级平均湿度仅0.23%,低压缸效率84.9%,次末级也存在鼓风现象。鼓风时运行表计指示的第7级抽汽温度不是汽缸内汽流的真实温度,而是鼓风温度。     

汽轮机排汽湿度的在线监测方法及工业试验研究

蒸汽湿度对汽轮机的安全性和经济性有重要的影响.该文提出了可以在线监测汽轮机排汽湿度的双区加热方法,将加热段分为蒸发段和过热段,各段独立加热,通过过热段测量蒸汽流量,简化了测量装置,提高了探针的可靠性.湿度测量探针设计中仔细考虑了散热损失、汽化长度、热阻力的影响,提高了测量精度,实现了对汽轮机排汽湿度的长期在线监测.对采用双区加热法研制的湿度测量探针进行了工业试验,试验结果表明测量结果是可信的.