汽轮机排汽湿度谐振腔微扰测量法的研究

蒸汽湿度的准确测量对某些工业生产及指导电厂汽轮机安全经济运行具有重要意义。该文提出了采用微波谐振腔微扰法连续测量汽轮机内流动湿蒸汽湿度的方法,给出了计算汽轮机排汽湿蒸汽等效介电常数的模型,设计了适用于流动湿蒸汽湿度连续测量的谐振器及测量系统,其测量系统与现有的热力学法或光学法测量系统相比,不仅结构简单,而且能实现蒸汽湿度的在线连续测量。实际应用中,可以通过选择蒸汽在谐振器中的通流位置,选择高品质因数工作模式,提高系统对相对频偏的测量精度,以及采用低热胀材料和特殊谐振器端头结构的办法来提高测量精度。测量误差约为±1％。     

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。     

在相同相对介电常数情况下不同厚度的微带贴片天线设计与仿真验证

微带贴片天线的基板材料的相对介电常数和介质板厚度是影响天线性能的重要因素.为了验证在相同相对介电常数的情况下,改变介质基板的不同的厚度时微带矩形贴片天线的阻抗带宽的变化,通过HFSS软件设计和仿真了工作频率为1.95 GHz的4个矩形微带贴片天线,相对介电常数均为2.2,介质基板厚度分别设计为0.8、1.6、2.4、3.2 mm,比较其各自的S参数、方向图,通过仿真结果验证了相关文献所述的对于在给定的频率下,选用相同的基板材料时,厚度增大时阻抗带宽会变大的说法.     

基于微波谐振腔微扰法的汽轮机蒸汽湿度测量

汽轮机内蒸汽湿度的大小和分布状况直接影响汽轮机运行的经济性和安全性。以汽轮机内蒸汽湿度的准确测量为目的,设计了基于微波谐振腔微扰法的蒸汽湿度测量系统:自动频率跟踪系统和等精度频率测量系统。经实验测试,自动频率跟踪系统能够在9.6 GHz基础上检测出千赫兹的频率变化;等精度频率测量系统在标准频率为10 MHz时,分辨率可达到10-7,对于1～10 MHz的测量信号,能分辨出的频率范围为0.1～1 Hz。     

一种新型汽轮机排汽湿度在线监测仪

基于加热法湿度测量理论，通过在汽轮机内部安放蒸汽湿度测量探针，采用双区加热法测出模型参数，进而确定排汽湿度值，设计了一种汽轮机排汽湿度在线监测仪，它利用单片机实现测量值的采集、功率控制和自动监测功能，实时监测汽轮机内部蒸汽湿度状况，实现了在线测量。     

用于液膜厚度测量的开式同轴腔传感器结构设计

汽轮机低压缸的湿蒸汽区液膜在高速汽流拖拽撕裂下形成较大水滴,会造成动叶片的严重水蚀,实时监测液膜厚度对于叶片防护及机组的安全运行具有重要意义。对此,搭建了谐振腔等效电路,并推导液膜厚度的测量关系式,设计了电磁性能良好的开式同轴谐振腔传感器,仿真分析了同轴腔的谐振频率随水膜厚度的变化关系,确定了测量关系式中的待定系数;选择蒸馏水为液膜材料,介电常数为81,利用电磁仿真软件HFSS计算水膜厚度h从0变化到1 mm,单位增加0.02 mm时进行拟合仿真,结果表明:拟合相似度0.995,均方根误差0.022。可见,该测量关系式可靠性较高,该测量技术可用于测量汽轮机静叶片、汽缸壁、导流环等结构处的液膜厚度。     

基于谐振腔湿度测量系统的等精度频率测量系统设计

微波谐振腔的谐振频率随腔内介质的介电常数变化而发生偏移.当湿蒸汽流过微波谐振腔时,通过检测谐振腔谐振频率的偏移可以得到湿蒸汽的介电常数,由介电常数和蒸汽湿度的关系,进而确定蒸汽的湿度,频率测量的精度直接影响蒸汽湿度测量的精度.介绍了一种多周期同步与量化延时短时间间隔相结合的频率测量方法,在MSP430单片机的控制下完成宽频率范围内的等精度测量,消除了被测信号±1计数误差,使测量精度达到10e-7,满足蒸汽湿度测量精度的要求.给出了频率测量的硬件原理图,并利用可编程序逻辑器件CPLD来实现,使设计简单,集成度高,可靠性强.     

汽轮机内湿蒸汽测量系统研究

火电厂汽轮机内湿蒸汽的存在对汽轮机经济、安全、可靠运行造成了严重的影响。以汽轮机内蒸汽湿度的准确测量为目的,设计了以微处理器MSP430为处理核心的测量系统,包括自动频率跟踪系统和等精度频率测量系统。自动频率跟踪系统的跟踪频率达到2.44 kHz,等精度频率测量系统在标准频率为10 MHz时,分辨率可达到10-7,通过仿真验证,这两部分的设计能够使湿蒸汽测量的精度达到0.4%,甚至更小,证明方案具有可行性,满足系统需要。     

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%。     

空气湿度微波谐振腔测量方法

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法,并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型,设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔,对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29~38℃范围内能够实现±1.5%空气相对湿度的测量精度。     

电容法测量湿蒸汽湿度的可行性研究

由于在同温度、同压力下,水和水蒸气的相对介电常数存在很大差异,当一定压力的湿蒸汽通过电容传感器时,湿度的变化会引起传感器电容的变化,且相对变化只与湿度有关,与电容器的结构无关。以平板电容器为例,计算湿蒸汽通过时由于湿度变化引起的电容相对变化量,并探讨了含盐量的影响。蒸汽压力小于15 MPa范围内的计算结果显示：在同一湿度下,电容传感器电容量相对于湿度的变化率随着饱和蒸汽压力的增大而增大;在同一压力下,电容传感器电容量相对于湿度的变化率随湿度的增大而增大。根据计算结果并结合湿度测量的具体应用,分析了电容传感器用于测量湿蒸汽湿度的可行性。     

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。     

汽轮机低压缸排汽焓在线计算新模型的研究及应用

针对现有汽轮机低压缸排汽焓在线计算模型的缺点,提出一种排汽焓在线计算新模型.通过对不同容量汽轮机组的额度工况点和特定机组的不同工况点进行实例计算,结果表明:该计算模型不必对汽轮机回热系统和低压缸湿蒸汽区进行计算,计算模型简单,计算量小;所需测点少,测点积累误差小,计算精度高.     

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。     

汽轮机涉网模型参数不确定性的频域分析研究

汽轮机涉网模型的参数存在着不确定性,对于不同频率的电网扰动,同一参数的不确定性对该频段的影响不同。从频域的角度,在电力系统低频振荡的频段范围内,分析包括蒸汽容积时间常数,再热容积时间常数,回热器惯性时间常数,不等率,主蒸汽压力等的汽轮机涉网特性参数对电网稳定性的影响。     

低成本宽带高效率堆叠贴片天线

为克服合成孔径雷达中现有微带天线带宽窄、效率低、成本高的缺陷,提出了一种在低成本FR4基板上实现的X波段宽带高效堆叠微带贴片天线。天线通过多层FR4基板堆叠方式构成,通过空气腔的引入,天线的有效介电常数和介质损耗得到降低,天线的效率和带宽得到提升。利用寄生贴片在带内增加了谐振点,使得天线的带宽得到进一步增大。同时为补偿馈电探针的寄生电感,利用微带匹配器对天线的输入阻抗进行匹配。实测表明,天线输入驻波低于2.0的频率范围为7.7~11.7GHz,相对带宽大于40%。天线的增益为7.6dBi,效率为83%。与传统微带贴片天线相比,具有宽带、高效、低成本的特点,具有一定应用前景。