火电汽轮机的末几级和核电汽轮机的全部级均工作在湿蒸汽区。湿蒸汽给汽轮机带来两方面问题:一是蒸汽凝结产生的水分使机组效率降低;二是湿蒸汽中的水分会导致汽轮机低压级动叶片的水蚀损坏,给机组运行带来巨大的安全隐患和经济损失。
而湿蒸汽处于饱和状态,其压力、温度不是独立参数,目前没有测量湿蒸汽状态的成熟技术。项目组基于微波谐振腔介质微扰技术开发了湿蒸汽两相流测量系统。湿蒸汽的介电常数是蒸汽湿度、温度和所处电磁场频率的函数;若温度已知,当湿蒸汽流过谐振腔,蒸汽湿度变化,引起腔体附近电磁场分布、损耗和相位变化,进而引起其谐振频率改变,通过测量频率变化可以间接实现对湿蒸汽状态的测量。
可发展电厂能耗分析和运行指导系统,有助于确定湿蒸汽级、低压缸的效率和工作状态,为汽轮机安全、经济运行提供指导。同时,也为汽轮机的叶片防护、除湿装置、湿蒸汽级以及通流结构设计提供参考。此外,对于推动存在湿蒸汽两相流的能源、化工、航空等诸多领域的基础及工程研究具有重要的实用价值。因此,该项成果具有良好的产业化推广前景。
该系统可以准确在线测量蒸汽湿度,以监测汽轮机的运行状态,为机组的安全、经济运行提供指导。该项成果填补了行业空白,具有广阔的市场前景。
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