一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用，包括船用蒸汽蓄熱器，其內部設有第二壓力傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，其筒體上設有水位計和安全閥、充汽管道、放汽管道、補水管道、排水管道，在充汽管道上安裝有充汽調節閥、充汽截止閥、孔板流量計、第一壓力傳感器與第一溫度傳感器，在旁通管道上安裝有旁通調節閥、旁通截止閥，在放汽管道上安裝有放汽速開閥、放汽截止閥和第四溫度傳感器，在補水管道上安裝有補水閥，在排水管道上安裝有排水閥。本發明可應用船用蒸汽蓄熱器前、后兩種排汽方式的實驗研究。本發明的有益效果是裝置簡單，通過該集成裝置可以進行船用蒸汽蓄熱器的前后兩種排汽方式的特性實驗。
【專利說明】一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于蒸汽蓄熱器【技術領域】，尤其涉及一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用。
【背景技術】
[0002]船用蒸汽蓄熱器是艦載彈射系統的重要部件，它可以瞬時向蒸汽彈射系統中的開槽氣缸提供大量蒸汽，推動活塞驅動組件以極大的加速度牽引艦載機加速起飛。它的應用不僅優化了鍋爐的容量，同時緩解了負荷擾動對于鍋爐的影響，提高了船舶的機動性。
[0003]對于船用蒸汽蓄熱器系統，目前主要有前排汽和后排汽兩種主流的排汽方式。所謂的前排汽方式是指在對蒸汽蓄熱器充汽的過程中，當蓄熱器達到設定的充熱壓力值時，充汽調節閥關閉，此時鍋爐產生的蒸汽全部由旁通閥排出；所謂的后排汽，最大的區別就在于當蓄熱器內壓力達到設定值時，充汽調節閥還會繼續充汽，這時為了維持蓄熱器內壓力穩定在設定值，多余的蒸汽由放汽閥排出。兩種排汽方式均有各自的特點，不同排汽方式下蒸汽蓄熱器的動態特性存在很大的差別。因此研究不同排汽方式船用蒸汽蓄熱器的動態特性及排汽方式對船用蒸汽蓄熱器熱力過程的影響，并確定一種適合我國航母的排汽方式至關重要。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用，旨在解決當前一種實驗裝置只能研究一種排汽方式，且現有設備建造周期長、結構復雜的問題。
[0005]本發明是這樣實現的，一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，包括船用蒸汽蓄熱器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、充汽調節閥、充汽截止閥、放汽截止閥、放汽速開閥、排水閥、補水閥、旁通截止閥、旁通調節閥、孔板流量計、控制器、充汽管道、放汽管道、補水管道、旁通管道以及排水管道;
[0006]其中，所述船用蒸汽蓄熱器筒體內部由水空間和位于水空間上方的汽空間構成，所述汽空間內設有第二壓力傳感器和第三溫度傳感器，所述水空間內設有第二溫度傳感器；所述充汽管道一端插入到水空間內，另一端從船用蒸汽蓄熱器筒體伸出，所述充汽管道從船用蒸汽蓄熱器筒體伸出部分設連接點與旁通管道連接，所述充汽管道的連接點與船用蒸汽蓄熱器筒體之間的管路上設有充汽調節閥、充汽截止閥、孔板流量計、第一壓力傳感器與第一溫度傳感器；所述旁通管道上設有旁通調節閥、旁通截止閥；所述放汽管道設于船用蒸汽蓄熱器筒體上且與汽空間相通，所述放汽管道上設有放汽速開閥、放汽截止閥和第四溫度傳感器；所述排水管道、補水管道均設于船用蒸汽蓄熱器筒體上且與水空間相通，所述補水管道上安裝有補水閥；所述排水管道上安裝有排水閥；
[0007]所述控制器的輸入與第一壓力傳感器和第二壓力傳感器連接，且所述控制器的輸出與充汽調節閥、放汽速開閥、旁通調節閥連接；所述充汽管道上的第一壓力傳感器的信號輸入至充汽調節閥與旁通調節閥，所述充汽調節閥的狀態信號輸入至旁通調節閥。
[0008]優選地，所述船用蒸汽蓄熱器筒體上還設有水位計。
[0009]優選地，所述船用蒸汽蓄熱器筒體上設有安全閥，所述安全閥與汽空間導通。
[0010]優選地，所述船用蒸汽蓄熱器為橫向擺放的圓柱形筒體。
[0011]本發明進一步提供了上述船用蒸汽蓄熱器實驗裝置在前后兩種排汽方式的船用蒸汽蓄熱器實驗測試中的應用。
[0012]本發明克服現有技術的不足，提供一種適用于前、后兩種排汽方式的船用蒸汽蓄熱器實驗裝置及其應用，通過本發明可以研究不同排汽方式對于船用蒸汽蓄熱器動態特性的影響，相比于建立兩套實驗裝置，本發明裝置節省了巨大的人力物力資源，縮短了研究周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明船用蒸汽蓄熱器實驗裝置的結構示意圖；
[0014]圖2是本發明船用蒸汽蓄熱器實驗裝置中控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0016]如圖1和2所示，其中，圖1是本發明船用蒸汽蓄熱器實驗裝置的結構示意圖；圖2是本發明船用蒸汽蓄熱器實驗裝置中控制系統的結構示意圖。
[0017]一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，包括圓柱形筒體狀且橫向擺放的船用蒸汽蓄熱器9，還包括第一壓力傳感器13、第二壓力傳感器15、第一溫度傳感器14、第二溫度傳感器18、第三溫度傳感器16、第四溫度傳感器17、充汽調節閥3、充汽截止閥5、放汽截止閥10、放汽速開閥8、排水閥11、補水閥7、旁通截止閥1、旁通調節閥2、孔板流量計4、控制器19、充汽管道、放汽管道、補水管道、旁通管道以及排水管道；其中，所述船用蒸汽蓄熱器筒體9內部由水空間和位于水空間上方的汽空間構成，所述汽空間內設有第二壓力傳感器15和第三溫度傳感器16，所述水空間內設有第二溫度傳感器18 ;所述充汽管道一端插入到水空間內，另一端從船用蒸汽蓄熱器筒體9伸出，所述充汽管道從船用蒸汽蓄熱器筒體9伸出部分設連接點與旁通管道連接，所述充汽管道的連接點與船用蒸汽蓄熱器筒體9之間的管路上設有充汽調節閥3、充汽截止閥5、孔板流量計4、第一壓力傳感器13與第一溫度傳感器14 ；所述旁通管道上設有旁通調節閥2、旁通截止閥I ;所述放汽管道設于船用蒸汽蓄熱器筒體9上且與汽空間相通，所述放汽管道上設有放汽速開閥8、放汽截止閥10和第四溫度傳感器17 ;所述排水管道、補水管道均設于船用蒸汽蓄熱器筒體9上且與水空間相通，所述補水管道上安裝有補水閥7 ;所述排水管道上安裝有排水閥11 ；
[0018]所述充汽管道上的第一壓力傳感器13的信號輸入至充汽調節閥3與旁通調節閥2，所述充汽調節閥3的狀態信號輸入至旁通調節閥2，所述第二壓力傳感器15的信號輸入至充汽調節閥3與放汽速開閥8，所述控制器19的輸出與充汽調節閥3、放汽速開閥8、旁通調節閥2相連。
[0019]在本發明的進一步實施例中，為便于確定水空間中水位，所述船用蒸汽蓄熱器9筒體上還設有水位計12，水位計12安裝在水位管道上，水位管道一端與水空間導通，另一端與汽空間導通。更具體的，為了保證裝置安全，所述船用蒸汽蓄熱器9筒體上設有安全閥6，所述安全閥6與汽空間導通。
[0020]在本發明實施例中，上述充汽截止閥5、放汽截止閥10、旁通截止閥1、排水閥11、補水閥7均為手動閥，上述充汽調節閥3、放汽速開閥8、旁通調節閥2均為氣動閥，上述控制器19為可編程邏輯控制器PLC。
[0021]上述船用蒸汽蓄熱器實驗裝置在前后兩種排汽方式的船用蒸汽蓄熱器實驗測試中的應用，具體工作過程如下:
[0022]對于前排汽工作方式:在初始狀態時旁通調節閥2開啟，來自鍋爐的過熱蒸汽全部通過旁通調節閥2排向大氣，充汽調節閥3與放汽速開閥8關閉。當要給船用蒸汽蓄熱器9充汽時，人為的通過控制器19給充汽調節閥3 —個充汽信號使其打開，此時充汽調節閥3的狀態信號將會傳遞給旁通調節閥2，旁通調節閥2接受信號后開始關閉(二者呈互鎖狀態，即充汽調節閥3開啟，旁通調節閥2則關閉；充汽調節閥3關閉，旁通調節閥2則開啟)，充汽調節閥3接受來自充汽管道上第一壓力傳感器13的信號自動調節閥門開度，進而保持鍋爐出口過熱蒸汽壓力穩定在設定的壓力值。當船用蒸汽蓄熱器9內壓力達到設定的充汽壓力時，充汽調節閥3接受來自船用蒸汽蓄熱器9內第二壓力傳感器15的關閉信號后，開始關閉，旁通調節閥2接受充汽調節閥3的狀態信號后自動開啟，同時接受充汽管道上的第一壓力傳感器13的信號自動調節閥門開度來維持鍋爐出口蒸汽壓力的穩定。當船用蒸汽蓄熱器9放汽時，人為的通過控制器19給放汽速開閥8 一個放汽信號，當船用蒸汽蓄熱器9的壓力降到設定值時，放汽速開閥8接受來自蓄熱器內部第二壓力傳感器18的關閉信號后關閉。在船用蒸汽蓄熱器9放汽時，鍋爐產生的過熱蒸汽全部通過旁通調節閥2排向大氣。對于后排汽工作方式:充汽過程與前排汽方式類似，不同的是旁通調節閥2自始至終均處于關閉狀態，當船用蒸汽蓄熱器9內壓力達到設定的充汽壓力時，放汽速開閥8逐漸開啟，此時由充汽調節閥3充入船用蒸汽蓄熱器9的蒸汽量全部由放汽速開閥8排出，控制器19通過控制放汽速開閥8的開啟與關閉使得船用蒸汽蓄熱器9內的壓力維持在設定值，當船用蒸汽蓄熱器9放汽時，放汽速開閥8受控全開，當放汽壓力降至設定值時，放汽速開閥8開度變小，這時控制器19會通過控制放汽速開閥8的開啟與關閉使得船用蒸汽蓄熱器9內的壓力維持在設定值。
[0023]相比于現有技術的缺點和不足，本發明具有以下有益效果:
[0024]1、本發明可以實現船用蒸汽蓄熱器前后兩種排汽方式的實驗研究，解決了當前一種實驗裝置只能研究一種排汽方式且現有設備建造周期長、結構復雜等問題，與此同時，由于實驗裝置的高度集成化，不僅節省了初投資與實驗場地，同時一套實驗裝置在實驗過程中能夠很好地克服由于環境等次要因素引起的誤差，使得在研究不同排汽方式對船用蒸汽蓄熱器動態特性影響時實驗結果更具可比性。
[0025]2、本發明設有旁通管道，在船用蒸汽蓄熱器9處于前排汽工作方式且船用蒸汽蓄熱器9不需要充汽時，來自鍋爐的多余的蒸汽可以經由旁通調節閥2排向大氣，旁通調節閥2還可以根據充汽調節閥3前的壓力自動調節閥門開度，這種結構可以很好地維持鍋爐出口蒸汽壓力，很大程度地減小了下游用汽波動對鍋爐的擾動。
[0026]3、本發明充汽調節閥3和旁通調節閥2呈互鎖狀態，即充汽調節閥3開啟，旁通調節閥2則關閉；充汽調節閥3關閉，旁通調節閥2則開啟，這樣的控制方式使得在實驗過程中蒸汽的流向具有一個優先選擇，不僅可以提高船用蒸汽蓄熱器9的充汽效率，同時還可以通過兩個閥門間的相互配合減小鍋爐汽包蒸汽壓力的擾動。
[0027]4、本發明放汽速開閥8的突開特性使得船用蒸汽蓄熱器9內的壓降迅速，能夠真實的模擬實際彈射過程中船用蒸汽蓄熱器的瞬時蒸汽產量大的特點，同時放汽速開閥具有自動調節能力，可以通過調節閥門的大小改變放汽速率，使得船用蒸汽蓄熱器9處于后排汽工作方式時，能夠維持船用蒸汽蓄熱器9內的壓力在設定值。
[0028]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，其特征在于，包括船用蒸汽蓄熱器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、充汽調節閥、充汽截止閥、放汽截止閥、放汽速開閥、排水閥、補水閥、旁通截止閥、旁通調節閥、孔板流量計、控制器、充汽管道、放汽管道、補水管道、旁通管道以及排水管道； 其中，所述船用蒸汽蓄熱器筒體內部由水空間和位于水空間上方的汽空間構成，所述汽空間內設有第二壓力傳感器和第三溫度傳感器，所述水空間內設有第二溫度傳感器；所述充汽管道一端插入到水空間內，另一端從船用蒸汽蓄熱器筒體伸出，所述充汽管道從船用蒸汽蓄熱器筒體伸出部分設連接點與旁通管道連接，所述充汽管道的連接點與船用蒸汽蓄熱器筒體之間的管路上設有充汽調節閥、充汽截止閥、孔板流量計、第一壓力傳感器與第一溫度傳感器；所述旁通管道上設有旁通調節閥、旁通截止閥；所述放汽管道設于船用蒸汽蓄熱器筒體上且與汽空間相通，所述放汽管道上設有放汽速開閥、放汽截止閥和第四溫度傳感器；所述排水管道、補水管道均設于船用蒸汽蓄熱器筒體上且與水空間相通，所述補水管道上安裝有補水閥；所述排水管道上安裝有排水閥； 所述控制器的輸入與第一壓力傳感器和第二壓力傳感器連接，且所述控制器的輸出與充汽調節閥、放汽速開閥、旁通調節閥連接；所述充汽管道上的第一壓力傳感器的信號輸入至充汽調節閥與旁通調節閥，所述充汽調節閥的狀態信號輸入至旁通調節閥。
2.如權利要求1所述的船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，其特征在于，所述船用蒸汽蓄熱器筒體上還設有水位計。
3.如權利要求2所述的船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，其特征在于，所述船用蒸汽蓄熱器筒體上設有安全閥，所述安全閥與汽空間導通。
4.如權利要求3所述的船用蒸汽蓄熱器實驗裝置，其特征在于，所述船用蒸汽蓄熱器為橫向擺放的圓柱形筒體。
5.權利要求1?4任一項所述的船用蒸汽蓄熱器實驗裝置在前后兩種排汽方式的船用蒸汽蓄熱器實驗測試中的應用。
【文檔編號】G01M99/00GK104165777SQ201410418054
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】孫寶芝, 郭家敏, 史建新, 劉尚華, 楊龍濱, 李彥軍, 張國磊, 李曉明, 宋福元, 張鵬, 韓懷志 申請人:孫寶芝