用于冷凝诱导的水冲击的预警系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在传输流体的部件，特别是管道(2)中对冷凝诱导的水冲击预警的装置(1)。流体的至少一个第一部分是蒸气相(2)，并且在冷凝形成的情况下第二部分呈冷凝物(4)的形式。所述装置包括至少两个温度传感器(7，8)和至少一个电子单元(11)，至少两个温度传感器(7，8)被布置在管道(2)中，并且由此接触流体。第一温度传感器(7)被布置成测量蒸气的温度(T

Early warning system for condensation induced water shock

The invention relates to a device (1) for a water shock warning of condensation induced in a component of a fluid transmission, in particular a pipe (2). The fluid at least one of the first part is the vapor phase (2), and in the formation of condensation under the condition two part (4) in the form of a condensate. The device includes at least two temperature sensors (7, 8) and at least one electronic unit (11), at least two temperature sensors (7, 8) are arranged in the conduit (2), and thereby contact the fluid. The first temperature sensor (7) is arranged to measure the temperature of the steam (T)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冷凝诱导的水冲击的预警系统
本专利技术涉及用于在输送流体的部件中对冷凝诱导的水力冲击预警的装置和方法。这种情况下，流体至少以第一部分呈现为蒸气相，并且在冷凝物形成的情况下以第二部分呈现为冷凝物的形式。
技术介绍
在水产生强机械冲击的情况下，术语“水力冲击(hydraulicshock、Wassereschlag)”涵盖了多种物理现象。这是因为水的可压缩性小。在呈蒸汽形式的蒸气系统的情况下，水力冲击以冷凝冲击的形式发生，冷凝冲击是可观测的，尤其在压力增加的情况下。原则上，在这方面区分三种现象，其均落入冷凝诱导的水力冲击的标签范围内。当蒸汽泡在水中内爆时，称为蒸汽锤。有时，该原理在文献中也称为水力冲击。相反，当液滴以高速度撞击于表面上时，液滴撞击也是存在的。而且，最后，气穴指的是微观形式的蒸汽锤。冷凝诱导的水力冲击在蒸气系统、含有冷凝气体的管道，尤其是蒸气管线中是重要的，然而，在锅炉或热太阳能发电厂中也是重要的。例如，在通过将蒸气定向引入至液体中来加热流体的情况下，它们能够发生。然而，还有在操作期间，当冷凝物没有充分地从相应的含介质部件，如容器、锅炉或管道中移除，并且热蒸气流入冷液体中时，不期望的冷凝诱导的水力冲击会发生。结果，高达数百巴(bar)的压力峰值可能给相应的部件带来严重损害的后果。例如在蒸汽动力发电厂或蒸汽锅炉发电厂中，冷凝诱导的水力冲击属于严重事故的最频繁诱因。从很多种出版物中该基础的机理是已知的。以下通过示例，将详细地描述蒸汽锤的发生。当蒸汽泡被夹带于更冷的冷凝物中时，蒸汽泡分别与进一步的蒸汽或能量供给切断，例如隔离。结果，蒸汽泡将其能量传递给冷凝物并冷却到冷凝物的温度。相应地，蒸汽泡中的压力也从数巴的开始值下降至几毫巴。由于蒸汽和冷凝物之间高的传热系数，该过程链在非常短的时间间隔中发生，通常在几毫秒内发生。该过程链中，包围蒸汽泡的冷凝物表面，向蒸汽泡中心塌陷。在中心处，从不同空间方向来的冷凝物的表面在彼此上撞击。相应地，高压峰值瞬间产生，这自发地，但是也是重复发生的结果，导致对相应的含介质部件以及可能安装于其中或其上的测量装置带来显著损坏，直至爆裂发生导致相应的介质逸出到环境中。在流体流经的管道中蒸汽锤发生的条件被列出，例如，在第8届核热水力、操作和安全国际专题会议记录中的作者为I.F.Barns、L.Varge和Gy.的题目为“SteamCondensationInducedWaterHammerSimulationforDifferentPipelinesinNuclearReactor”的论文(http：//www.kfki.hu/～barnai/N8P0220.pdf，下载于2014年8月1日)中：a)管线必须水平。b)蒸汽与冷凝物之间的温差必须是至少20K。c)管线的长径比必须大于24。d)Froude值必须小于1，Froude值为流体力学系统内惯性力与重力的比，。e)相邻蒸汽体积必须足够大。f)出现的压力峰值必须超出最大允许操作压力10巴以上，以带来显著损坏。该列表清楚地示出了，由冷凝诱导的水力冲击，特别是水锤的发生，通常取决于多个因素共同作用。相应地，预测冷凝诱导的水力冲击，特别是蒸汽锤将在什么时候发生绝不是轻易的事情。但是，因为由此引起的损坏可能是极大的，所以用于发生冷凝诱导的水力冲击的预警系统是期望的。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是提供一种装置，其能够可靠地且早期地检测冷凝诱导的水力冲击的可能发生。根据本专利技术，该目的通过用于在输送流体的部件，尤其是管道中对冷凝诱导的水力冲击预警的装置来实现，其中该流体至少以第一部分呈现为蒸气相，并且在冷凝物形成的情况下以第二部分呈现为冷凝物的形式，该装置包括至少两个温度传感器和至少一个电子单元，至少两个温度传感器被布置在管道中，并且因此是流体接触的，其中第一温度传感器被布置为使得第一温度传感器测量蒸气的温度(TD)，其中第二温度传感器被布置成使得第二温度传感器测量冷凝物的温度(TK)，其中至少一个电子单元被实现为使得至少一个电子单元确定蒸气的温度与冷凝物的温度之间的温差，并且当温差达到温差的预定极限值时生成报告。温差因此是用于冷凝诱导的水力冲击发生的可能性的度量。在达到与预定极限值对应的温差之后，相应地存在显著可能性，使得报告被生成。因此，本专利技术还包括其他类型的介质输送部件，如以上所描述的。评估蒸气与冷凝物之间的温差的原理基于对上面提到的管道中冷凝诱导的水力冲击的发生条件的以下分析。条件a)、c)和e)在通常的蒸气系统或蒸气分配系统中一般是满足的，因为相应的管道或管线在延伸距离上不可避免地基本水平地布置。这样，隐含地，蒸气体积也是很大的。通常，冷凝物位于管线的下部区域中。由于在基本水平布置的管线中通常低的梯度，冷凝物的流动速度非常小。因此，条件d)在很多情况下也是满足的。条件f)能够基本上导致立即损坏，例如，因为密封件被压出其密封位置，一旦密封缺失则会导致介质从管线逸出。甚至当条件f)不满足时，长时间段的多次重复的压力峰值会导致损坏，这能够例如通过测量设备的故障来证明自身。以上提到的管道中的条件几乎是不可避免的，然而，它们还不足以导致冷凝诱导的水力冲击的发生。这是由于剩下的条件b)。只有当蒸气(TS)和冷凝物(TK)之间的温差足够大时，那么冷凝诱导的水力冲击的风险变得显著。现在，情况是，确切地条件b)能够因而通过选择操作状态而被外部影响。因此，温度的监测足以对冷凝诱导的水力冲击做出预警。本专利技术能够具体为不同的形式，其为从属权利要求的主题。特别地，在管道上或中布置温度传感器的不同方式都是可能的。当第一温度传感器和第二温度传感器分别为具有第一壳体的第一温度检测器和具有第二壳体的第二温度检测器的子部件时是有益的，其中第一温度检测器和第二温度检测器被安装到管道的壁上并突出到管道的内部中，并且第一温度检测器和第二温度检测器在管道中被布置为使得第一温度传感器和第二温度传感器不接触管道的壁。因此，每个温度检测器包括温度传感器和壳体。此外，温度检测器当然还包括可能的电子部件，以读取和评估温度，给定情况中温度检测器还包括能量供给单元。优选的是，壳体提供与管道的壁的绝缘。绝缘以下述方式实现，使得壁的温度不影响两个温度传感器中的每一个的温度测量。例如，壳体可以具有圆柱体形状，其到管道中的穿透深度相应地与相应的几何形状适配，并且其材料具有低的热传导性。优选的实施方式中，第一温度检测器被安装于管道的上部区域中，使得第一温度传感器位于沿着通过管道的竖直、沿直径的连接线的上三分之一处，并且第二温度检测器被安装于管道的下部区域中，使得第二温度传感器在管道的下侧位于与管道的壁直接邻近处。如此，能够保证第一温度检测器安全地测量蒸气的温度(TD)，第二温度检测器安全地测量冷凝物的温度(TK)。可替换地，在其它优选的实施方式中，第一温度检测器被安装于管道的下部区域中，使得第一传感器元件位于沿着通过管道的竖直、沿直径的连接线的上三分之一处，并且第二温度检测器被安装于管道的上部区域中，使得第二温度传感器元件在管道的下侧位于与管道的壁直接邻近处。在该实施例中，第一温度检测器再次测量蒸气的温度(TD)，同时第二温度检测器再次测量冷凝物的温度(TK)。第一温度检测器从下部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在输送流体的部件，特别是管道(2)中对冷凝诱导的水力冲击进行预警的装置(1)，所述流体至少以第一部分呈现为蒸气相(3)，并且在冷凝物形成的情况下以第二部分呈现为冷凝物(4)的形式，所述装置(1)包括至少两个温度传感器(7、8)和至少一个电子单元(11)，所述至少两个温度传感器(7、8)被布置在所述管道(2)中，并且因此是流体接触的，其中，所述第一温度传感器(7)被布置为使得所述第一温度传感器(7)测量所述蒸气的温度(T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.07 DE 102014111263.61.一种用于在输送流体的部件，特别是管道(2)中对冷凝诱导的水力冲击进行预警的装置(1)，所述流体至少以第一部分呈现为蒸气相(3)，并且在冷凝物形成的情况下以第二部分呈现为冷凝物(4)的形式，所述装置(1)包括至少两个温度传感器(7、8)和至少一个电子单元(11)，所述至少两个温度传感器(7、8)被布置在所述管道(2)中，并且因此是流体接触的，其中，所述第一温度传感器(7)被布置为使得所述第一温度传感器(7)测量所述蒸气的温度(TD)，其中，所述第二温度传感器(8)被布置为使得所述第二温度传感器(8)测量所述冷凝物的温度(TK)，其中，所述至少一个电子单元(11)被实现为使得所述至少一个电子单元(11)确定所述蒸气的温度(TD)和所述冷凝物的温度(TK)之间的温差(ΔT)，并且当达到所述温差(ΔT)的预定极限值时生成报告。2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述第一温度传感器(7)和所述第二温度传感器(8)为具有第一壳体(9)的第一温度检测器(5)和具有第二壳体(10)的第二温度检测器(6)的子部件，其中，所述第一温度检测器(5)和所述第二温度检测器(6)被安装于所述管道(2)的壁上，并且突出到所述管道(2)的内部中，并且其中，所述第一温度检测器(5)和所述第二温度检测器(6)在所述管道中被布置为使得所述第一温度传感器(7)和所述第二温度传感器(8)不接触所述管道(2)的壁。3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，所述第一温度检测器(5)被安装于所述管道(2)的上部区域中，使得所述第一温度传感器(7)位于沿着通过所述管道(2)的竖直、沿直径的连接线的上三分之一处，并且其中，所述第二温度检测器(6)被安装于所述管道(2)的下部区域中，使得所述第二温度传感器(8)在所述管道(2)的下侧位于与所述管道(2)的壁直接邻近处。4.根据权利要求1或2所述的装置(1’)，其中，所述第一温度检测器(5’)被安装于所述管道(2)的下部区域中，使得所述第一温度传感器(7’)位于沿着通过所述管道(2)的竖直、沿直径的连接线的上三分之一处，并且其中，所述第二温度检测器(6’)被安装于所述管道(2)的上部区域中，使得所述第二温度传感器(8’)在所述管道(2)的下侧位于与所述管道(2)的壁直接邻近处。5.根据权利要求1或2所述的装置(1”)，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·赫克尔，奥利弗·波普，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH