第３期 光学测量法和微波测量法在湿度测量中的应用 ５１ ），＝ ，ｎｆ十ｍ （２） 偶极子，在外电场作用下，水的极化程度远大于其它 物质。在微波频段，不同波长对应水的介电系数不 同。如表１所示。 表１不同波长下水的复介电系数 波ｆｑ／，￣ １．２６ ｅ ３０．８ ３５．２ 其中，ｍ ，ｍ 分别为流过散射区的蒸汽量和水 滴量，前者可由该点的蒸速度求得，后者可由下式进 行计算： ｍｆ＝ ３．２２５ ６１．５ ３１．４ ８．２２ ７６．３ １５．６ １０．００ ７７．２ １３．１ １７．２０ ７９．３ ７．９ ５２．９ ８ｏ．３ ２．７５ 去丌∑Ｄ Ｎｉ （３） 其中，』０ｆ为液相密度，Ｄ为水滴直径，Ⅳｉ为单位 我们知道，频率从３～３０ＧＨｚ范围内，即波长从 时间的水滴数。 ２光学法测量过程中需要考虑的问题 采用光学法能够实现迅速、准确、可靠的测量并 能够实施在线测量。不仅可以测量蒸汽湿度，还可 测量蒸汽中水滴的尺寸、数目和分布特征，最重要的 是基本可以实现非接触测量。但是光学法的测量还 有很多限制。１．光学法测量湿度时，由于光波长的 限制只能测量直径小于３，ｔｔｍ的水滴，故其测量范围 受到了限制；２．光学法测量汽流湿度时，探针的测 量头部仍需置于汽流中，对被测蒸汽流有一定的干 扰作用，并非完全实现非接触测量；３．光学法测量 对测量设备和环境要求很高，测量区的容积必须足 够小以保证每一瞬间只有一滴水滴流过。而在实际 过程中其流速很高，通过测量区的时间很短，故该方 法测量的精度取决于电子信号仪器的性能。可见光 学法对现场的测量条件和仪器配置要求很高。 ３蒸汽湿度的微波测量原理 微波波长在ｌｃｍ～ｌｍ之间，其频率在３００ＭＨｚ～ ３００ＧＨｚ之间。电磁波在电介质中传播时，不同的外 加电场频率使水分子消耗能量的原因各不相同。从 低频到超短波频段，主要为正负电荷迁移所引起的 导电损耗；微波频段主要为偶极子的取向极化损耗， 波长为ｌｃｍ时，这种损耗最大；红外频段时主要为离 子间的共振吸收损耗；光波段时主要是电子与原子 核间的共振吸收。 水是强极性分子，在外电场作用下将产生强取 向极化，同时还将产生位移极化。极化的结果将外 电场的能量转化成水分子的势能，意味着将从外电 场获得的能量存储起来，可以用复介电系数的实部 ￡ 表示。由于分子运行有惰性，转向极化运动相对 于外电场的变化有时间上的滞后即弛豫现象。弛豫 的宏观效果是使水分子产生损耗，这一损耗可用复 介电系数的虚部ｅ，，表示。水分子是一种极性很强的 １～１０ｃｍ，水的￡ 为７７．２～３０，ｔ 为０．１７～１．２；而其 它介质的￡ 为１～５，ｔ 为１×１０～～５×１０～。可 见，水的介电系数比其它物质的介电系数大得多。 因此，通过测量含水物质在微波场中的介电系数，便 能间接测得物质中含水量的多少。但是现实中微波 测湿往往不能直接测量出介电系数，而是测量微波 通过物料时的衰减常数、相移常数、谐振腔的谐振频 率等来间接的测量蒸汽的湿度。 ３．１衰减法微波测湿 所谓衰减法是指以测微波功率变化的大小来反 映待测物料含水量多少的方法。测湿装置方框图如 图１所示。 图１衰减法微波测湿装置框图 信号源发出的微波功率经过传感器时，被传感 器中的物料吸收掉一部分（主要是其所含有的水 量），在检波器之前增加一个高频校准衰减器，可以 始终保持电表指针指在同一位置，也就是当被测物 料的含水量增加时，则传感器中的微波衰减增加，检 波后的电平变小，表指针偏转角变小，此时可以调节 高频校准衰减器使其衰减量减小，指针恢复原来的 位置，此时传感器所增加的衰减量即等于高频校准 泵衰减器所减小的衰减量。衰减法测湿的分辨率不 高，但对信号源频率变化不太敏感，装置简单，故得 到了广泛的应用。 ３．２相位法微波测湿 相位法测量的原理是以魔Ｔ为核心所组成的微 波系统，在微波测湿中以魔Ｔ为主体组成一个失衡 式电桥测定低含水量物质的相位变化。其系统方框 图如图２所示。 其中隔离器接魔Ｔ的端口１；可变衰减器接端 口２。在端口２处设置衰减器的目的是为了消除系 维普资讯 http://www.cqvip.com ５２ 燃气轮机技术 第２ｏ卷 快速、连续、干扰小等优点。Ｔｏｒｏｐａｉｎｅｎ提出了一种 基于共振扰动技术的电磁湿度计，使用微波谐振腔 作为湿度传感器，通过测量谐振腔谐振频率的偏移 得到湿蒸汽的介电常数，进而确定湿蒸汽的湿度。 Ｊ．Ｆ．Ｒｏｕｌｃａｕ等提出了微波差分技术，即使用两个微 图２相位法微波测湿框图 波谐振腔，通过测量微波信号在两个谐振腔的反射 系数差测量气体的介电常数，进而由介电常数和湿 度的关系得到蒸汽的湿度。其它常用的微波测量方 法还有空间波法、传输线法、有源系统测湿法等。 统的反射波的幅度不平衡，两个检波器分别接魔Ｔ 的端口３和４。微波经隔离器送至魔Ｔ的端口１，信 号功率平分给端口２和端口３，当入射波到达终端 段路面以后，全部返回至魔Ｔ中央，若其行程相等， 则两路反射回来的相位完全相同，故端口４就不会 有微波输出，即指示器的读数为零。在魔Ｔ的端口 ３中通入湿蒸汽时，则其电长度增加，损耗增加，湿 度越大二者的增加量就越大。此时端口２的电长度 和损耗不变，故其反射波在端口４相减不为零，其不 平衡状态取决于被测物质的含水量，故为蒸汽湿度 的测量提供了依据。相位法对系统的温度和信号源 的频率要求较高。二者只要发生变化，测量就会引 入误差。 ３．３频率法微波测湿 此方法是将被测物质放于谐振腔内，此谐振腔 既是传感器，又是振荡器的一个组成部分，随着被测 物料的含水量的不同，振荡器的振荡频率与幅度都 在变化，其输出与含水量成线性关系。将被测蒸汽 放入放在环绕谐振传感器的电场里，谐振腔的频偏 △Ｃ与物料的介电系数￡ 有关，故振荡器的频偏△ｆ 也与△ 有关，测出△ｆ后就得知￡ 的大小。而振荡 器的功率输出的变化则是与物质的损耗因子ｅ 有关 的。用检波器测振荡器输出功率的变化就可以求出 ｅ”。故由介电系数即可间接求出含水量的多少。频 率法测量的最大优点是其分辨率高。 ４测量技术的新发展 ４．１进行光学探针的研究 光学法测湿是一种先进的技术，不仅可以测量 蒸汽的湿度，还可测蒸汽中水珠的尺寸、数目和在蒸 汽中的分布；可以实现非接触测量，对被测汽流干扰 小，测量结果较为可靠；装置简单，使用方便，可以实 现在线连续测量。但是其光学探针造价高，对测量 环境要求较高，又只能对一定直径范围的水珠进行 测量，现场的应用还有待进一步发展。 ４。２微波测湿的发展 微波测湿技术是湿度测量中的重要方法，具有 ４．３显微视频技术和微粒图像速度仪测蒸汽湿度 高速摄影仪可在线连续对湿蒸汽进行拍照，然 后把数据传给计算机，进而分析出湿蒸汽中水珠的 尺寸、数目和分布。法国电力局（ＥＤＦ）研制了用于 测量水滴直径大于１０ｔｍａ的基于显微视频技术的测 量系统，其用两个功率为１００Ｗ、脉冲宽度为５ｎｓ的 脉冲二极管激光器提供背光和测光照射被测区域， 通过显微镜和光纤传像束将被测湿蒸汽区的水滴图 像传给ＣＣＤ摄像机，并存入录像机，然后通过图像 分析系统处理，也可直接输入图像分析系统实时处 理。他们用这套探针对９００ＭＷ，６００ＭＷ核电站汽轮 机排汽沿叶高进行了实测。 ５结束语 目前，对汽轮机内湿蒸汽流动产生的复杂现象 及由此产生的对汽轮机运行效率的影响解决仍不够 理想。测湿技术要想获得实质性的进展，必须依赖 于水滴尺寸及湿度分布测试技术的质的发展。 （１）各类蒸汽测湿方法都有其局限性，都不能严 格的实施在线实时测量。 （２）随着图像处理技术的发展，显微视频技术将 会在蒸汽湿度及雾滴直径测量领域得到更好的发展。 （３）微波法不像热力学法那样要进行抽汽取样， 微波法又不像光学法那样对环境要求较为苛刻。微 波测湿具有快速、连续，不接触、无损伤、实时、灵敏 度高，不破坏被测物料形状，也不会使被测物料产生 化学变化，受湿汽中杂质的影响很小等优点。与采 用放射线的检测相比，微波法无损害、不污染环境、 维护方便、成本低廉、安全可靠。可见微波测湿法是 比较理想的方法。 参考文献： ［１］李绪益．电磁场与微波技术［Ｍ］．广州：华南理工大学出版社， （下转第６１页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第３期 西气东输天然气压缩机组的维护管理探讨 ６１ 另外，要加强同世界一些知名的燃气轮机技术 服务公司的沟通。引进先进的技术，建立压缩机组 专家诊断系统和设备性能监测系统，根据压缩机组 的现场运行情况，进行实时监测，采取实时维修方 式，可以帮助我们进一步搞好压缩机组的维护管理， 大。这类天然气压缩机组在国内还没有成功的维护 管理经验可以借鉴，我们在压缩机组的维护管理过 程中，必须进行不断的总结和分析，消化、吸收国外 引进的先进技术，总结出我们自己的维护管理经验， 探索出一套适合西气东输实情的压缩机组维护管理 模式，提高沿线压缩机设备的可靠性，确保沿线压缩 机组安全稳定运行，科学地维护和管理沿线的压缩 机组。 提高压缩机组的可靠性，确保西气东输压缩机组稳 定、正常地运行。 ３ 结束语 西气东输压缩机组多，机组设计压力高，流量 （上接第５２页） ［２］廖承恩．微波技术基础［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００４． ［３］罗秉铎，刘重光．微波测湿实用技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９９０． １５４—１５６． ［６］王涛，石林锁，陈新社，李亚奇．多谐振荡器在湿度测量中的应用 ［４］韩中合，杨昆．汽轮机中蒸汽湿度测量方法的研究现状［Ｊ］．华北电 力大学学报，２ＯＯ２，２９（４）：４４—４７． ［５］左春英，丁言镁．微波测湿原理及其应用［Ｊ］．微波学报，２００５，２１： ［Ｊ］．传感器技术，２００３，２２（９）：７２—７７． ［７］ａ５林锁，张振仁，尚玉沛．基于多谐振荡器的湿度测量方法研究 ［Ｊ］．国外电子测量技术，２００１，４：４—５． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｉｎ ｓｔｅａｍ ｗｅｔｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＺＨＵ Ｘｉａｏ—ｙａｈ，ＷＡＮＧ Ｊｉ—ｘｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ—ｔａｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎ舀ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｗｅｌ￣ｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｅｔ ｓｔｅａｍ ｉｎ ｔｕｒｂｉｎｅ ａｌｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｔｅａｍ ｗｅｔｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ，ｉｔ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｓｏｍｅ ｎｅｗ ｔｒａｎｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉａｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｗｅｔ ｓｔｅａｍ；ｗｅｔｎｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ 中国与联合国启动清洁发展机制开发合作项目 一项旨在推动实现联合国千年发展目标的中国清洁发展机制（ＣＤＭ）开发合作项目已在北京启动。中国 科学技术部、联合国开发计划署（ＵＮＤＰ）和中国国际经济技术交流中心联合举行“实现千年发展目标的中国 清洁发展机制开发合作项目”启动会。 中国清洁发展机制开发合作项目把实现联合国确定的消除贫困、促进可持续发展和通过全球合作促发 展等千年发展目标与减排温室气体和开展清洁发展机制项目有机结合起来，项目主要内容包括三方面：一是 将在２年内开展中国千年发展目标碳市场发展战略规划框架制定；二是中国内地１２个试点省区的清洁发展 机制能力建设和项目开发；三是加强公共部门与私营机构合作伙伴关系，拓展碳市场。 该项目将促进中国清洁发展机制项目开发和碳市场发展，使中国欠发达地区获得更多额外资金和先进 技术，促进经济和社会发展，加速消除贫困。该项目还特别重视加强公共部门与私营机构合作伙伴关系，通 过开展一系列这方面的活动推动碳市场在中国的发展，以加快潜在清洁发展机制项目的开发和在碳市场上 的成功合作，促进联合国千年发展目标的实现。 摘自《中国电力》２０Ｃｒ７．０４
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