JPS5814033A - 蒸気の湿り度計測装置 - Google Patents
蒸気の湿り度計測装置Info
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- JPS5814033A JPS5814033A JP11312981A JP11312981A JPS5814033A JP S5814033 A JPS5814033 A JP S5814033A JP 11312981 A JP11312981 A JP 11312981A JP 11312981 A JP11312981 A JP 11312981A JP S5814033 A JPS5814033 A JP S5814033A
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- Japan
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- light
- steam
- laser beam
- wetness
- measuring device
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
- G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は蒸気の湿り度を計測する蒸気の湿り度測定装
置に関する。
置に関する。
一般に、多段式蒸気タービンにおいて、蒸気タービン低
圧最終段付近の蒸気はほとんどの場合湿り埴にあり、蒸
気の流れ特性を把握する上で蒸気の湿り度を計測するこ
とが要求されている。蒸気の湿り度の計測は湿り蒸桑の
状態量を求める上で不可欠である。
圧最終段付近の蒸気はほとんどの場合湿り埴にあり、蒸
気の流れ特性を把握する上で蒸気の湿り度を計測するこ
とが要求されている。蒸気の湿り度の計測は湿り蒸桑の
状態量を求める上で不可欠である。
蒸気の湿り度を求める従来の計測方法には、湿り蒸りを
絞り過程により等エンタルピで膨張変化させ、過熱蒸気
にして蒸気の潜り度を求める方法や、湿り蒸気をヒータ
で加熱して過熱蒸気にする際、ヒータにより加えられる
熱量と過熱蒸気の状態量から蒸りの浸り度を求める方法
がある。
絞り過程により等エンタルピで膨張変化させ、過熱蒸気
にして蒸気の潜り度を求める方法や、湿り蒸気をヒータ
で加熱して過熱蒸気にする際、ヒータにより加えられる
熱量と過熱蒸気の状態量から蒸りの浸り度を求める方法
がある。
しかし、これらの蒸気の湿り変針測方法では。
計測される湿り蒸気の一部を抽槃し、それを乾き蒸気に
状態変化させる丸めに、損失熱量の見積り（２） や抽気蒸気量の計測に伴う誤差が、求める蒸気の湿り度
に大きく影響する。
状態変化させる丸めに、損失熱量の見積り（２） や抽気蒸気量の計測に伴う誤差が、求める蒸気の湿り度
に大きく影響する。
このため、最近、光散乱現象を利用して、湿り蒸気中に
含まれる水滴の径と潜り度を求める方法が開発された。
含まれる水滴の径と潜り度を求める方法が開発された。
これは、浸り蒸気中に光を投射することにより生じる散
乱光と入射光との強さの比が水滴の径と湿り度との関数
となることを利用したものであり、蒸気の湿り度を求め
るには水滴の径を仮定するか、入射光の波長を変えた試
験を行かわなければｉらない。
乱光と入射光との強さの比が水滴の径と湿り度との関数
となることを利用したものであり、蒸気の湿り度を求め
るには水滴の径を仮定するか、入射光の波長を変えた試
験を行かわなければｉらない。
この光散乱方式による従来の計測方法を、第７図および
第一図に示す。第１図に示されたものは、クセノンアー
クランプ／〃、らの光をフィルタコにより単一波長の光
にし、この光を計測部３を通過する湿り蒸気に投射し、
湿り蒸気の水滴から発せられる散乱光を光電子増倍管り
に入射させて電気信号に変換して検出するよう忙したも
のである。
第一図に示す。第１図に示されたものは、クセノンアー
クランプ／〃、らの光をフィルタコにより単一波長の光
にし、この光を計測部３を通過する湿り蒸気に投射し、
湿り蒸気の水滴から発せられる散乱光を光電子増倍管り
に入射させて電気信号に変換して検出するよう忙したも
のである。
入射光の波長はフィルタコの種類を変換することにより
、変えられる。
、変えられる。
また、第一図に示したものは、レーザ発振器Ｓから発振
されるレーザ光を利用したものであり、発振レーザ光は
計測部６を通過する潜り蒸気の水滴に投射されて散乱す
る。散乱光のうち、前方に散乱する光は反射鏡りで入射
方向に反射され、後方に散乱する光とともにプリズムｇ
により光電子増倍管ｔに集光される。
されるレーザ光を利用したものであり、発振レーザ光は
計測部６を通過する潜り蒸気の水滴に投射されて散乱す
る。散乱光のうち、前方に散乱する光は反射鏡りで入射
方向に反射され、後方に散乱する光とともにプリズムｇ
により光電子増倍管ｔに集光される。
このように光散乱方式を利用すれば、蒸気の潜り度を抽
気すること々く無接触で求めることができる。しかし、
第１図１に示された計測方法では光路中に設けられたフ
ィルタコを交換して波長の異なる単色光に変えているが
、フィルターの交換により光学系を変えてしまう恐れが
あり、またフィルタの交換だけでレーザ光のようにスペ
クトル幅の小さな単色光にすることが困難であるため、
渭り度の検出精度が悪化する恐れがあった。
気すること々く無接触で求めることができる。しかし、
第１図１に示された計測方法では光路中に設けられたフ
ィルタコを交換して波長の異なる単色光に変えているが
、フィルターの交換により光学系を変えてしまう恐れが
あり、またフィルタの交換だけでレーザ光のようにスペ
クトル幅の小さな単色光にすることが困難であるため、
渭り度の検出精度が悪化する恐れがあった。
普た。第一図に示された方法では、蒸気中に含まれる水
滴の径を仮定する必要があり、検出精度が要求される計
測には不向きであった。
滴の径を仮定する必要があり、検出精度が要求される計
測には不向きであった。
この発明は上述した点を考慮し、蒸気の湿り度を、蒸気
の水滴径を仮定したり特殊ガフィルタな使用することな
く、正確にかつ精度よく測足し得るようにした蒸気の湿
り度測定装置を提供することを目的とする。
の水滴径を仮定したり特殊ガフィルタな使用することな
く、正確にかつ精度よく測足し得るようにした蒸気の湿
り度測定装置を提供することを目的とする。
以下、この発明に係る蒸気の湿り度測定装置の実施例に
ついて添付図面を参照して説明する。
ついて添付図面を参照して説明する。
第３図は蒸気の潜り度測定装置の第ｌ実施例を示す。こ
の図において、符号１０はレーザ光を発振させるレーザ
発振器であって、このレーザ発振器１０から発振された
レーザ光の光路ｌ／上に超音波光変調器ｌコが設けられ
ている。超音波光変調器／コは比較的低い周波数（λ〜
ｌθＭｃｙｏｌｅ／θｅｃ）の超音波を使用したもので
あり、発振レーザ光はこの超音波変調器／２ＶＣよって
回折・変調される。超音波変調器／：１は超音波を発生
させる振動子と発生超音波を伝達する媒体（共に図示せ
ず）とからなり、発生された超音波は媒体中を伝わり、
変調器先端に取付けられた吸音材（図示せず）により吸
音される。振動子には発振器ｌダから電界が与えられ、
この電界の付与により超音波が発生し、その周波数は振
動子の厚さで特定される。
の図において、符号１０はレーザ光を発振させるレーザ
発振器であって、このレーザ発振器１０から発振された
レーザ光の光路ｌ／上に超音波光変調器ｌコが設けられ
ている。超音波光変調器／コは比較的低い周波数（λ〜
ｌθＭｃｙｏｌｅ／θｅｃ）の超音波を使用したもので
あり、発振レーザ光はこの超音波変調器／２ＶＣよって
回折・変調される。超音波変調器／：１は超音波を発生
させる振動子と発生超音波を伝達する媒体（共に図示せ
ず）とからなり、発生された超音波は媒体中を伝わり、
変調器先端に取付けられた吸音材（図示せず）により吸
音される。振動子には発振器ｌダから電界が与えられ、
この電界の付与により超音波が発生し、その周波数は振
動子の厚さで特定される。
しかして、超音波変調器／コは１発生した超音波により
媒体に密度変化を生じさせ、この媒体の密度変化が回折
格子と同じ作用するとともに、超音波が進行することに
より生ずるドツプラ効果により１周波数が偏移した回折
レーザ光／ｒが得られる。
媒体に密度変化を生じさせ、この媒体の密度変化が回折
格子と同じ作用するとともに、超音波が進行することに
より生ずるドツプラ効果により１周波数が偏移した回折
レーザ光／ｒが得られる。
したがって、第３図に示すように、超音波変調器／：ｌ
を通過したレーザ光は周波数の偏移のない基準レーザ光
／６と偏移のある回折レーザ光／ｇに分けられる。回折
レーザ光／３は基準レーザ光／６を中心に対称位置に数
本状われるのでマスク／りを置いて遮断する。
を通過したレーザ光は周波数の偏移のない基準レーザ光
／６と偏移のある回折レーザ光／ｇに分けられる。回折
レーザ光／３は基準レーザ光／６を中心に対称位置に数
本状われるのでマスク／りを置いて遮断する。
しかして、基準レーザ光１６および回折レーザ光／ｊを
ハーフミラ７ｇ、プリズム／９を通して計測部〃に選択
的忙入射させる。計測部〃内に形成される流路、２７に
湿り蒸気が流通せしめられるようになっている。基準レ
ーザ光１６および回折レーザ光／Ｓの選択は図示しない
マスクによりいずれか一方を遮断することにより行なわ
れる。
ハーフミラ７ｇ、プリズム／９を通して計測部〃に選択
的忙入射させる。計測部〃内に形成される流路、２７に
湿り蒸気が流通せしめられるようになっている。基準レ
ーザ光１６および回折レーザ光／Ｓの選択は図示しない
マスクによりいずれか一方を遮断することにより行なわ
れる。
一方、計測部にに入射された基準レーザ光／６および回
折レーザ光ｌ！が蒸気の水滴により反射され、散乱した
散乱光は直接あるいは反射鏡２２を介してプリズム１９
から検出装置としての光電子増倍管コ３に入力され、こ
こで検出される。
折レーザ光ｌ！が蒸気の水滴により反射され、散乱した
散乱光は直接あるいは反射鏡２２を介してプリズム１９
から検出装置としての光電子増倍管コ３に入力され、こ
こで検出される。
次に、湿り蒸気中に含まれる水滴の径および湿り度を計
測する方法について説明する。
測する方法について説明する。
潜り蒸気中に光（レーザ光）を入射させた場合。
光の透過法則（ｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏ
ｎ ａａｗ ）により、消衰度または濁り度（Ｆ！ｘｔ
ｉｎｃｔｉｏｎ ｏｒＴｕｒｂｌｄｉｔｙ ） ｇは次
式で一般的に表わされる。
ｎ ａａｗ ）により、消衰度または濁り度（Ｆ！ｘｔ
ｉｎｃｔｉｏｎ ｏｒＴｕｒｂｌｄｉｔｙ ） ｇは次
式で一般的に表わされる。
ここにお℃１て。
ｆＯ：入射光の強さ。
ｆ：水滴に当たって散乱した散乱光の強さ、
Ｏｎ：単位面積当りの水滴の個数。
１：水滴に尚たる光路長。
Ｄ：水滴径。
１１ｉ（１’）：Ｍｉｅの散乱理論に′よるＥｘｔｉｎ
ｃｔｉｏｎ係数、 ■ λ： α：水滴径のパラメータ（−＝下。
ｃｔｉｏｎ係数、 ■ λ： α：水滴径のパラメータ（−＝下。
光の波長）、
シ：波数（−Ｘ）、である。
上記（１）式において（４は光電子増倍管コ３により直
接測定される。
接測定される。
一方、単位体Ｎ邑りの水滴の質量なＯｍとすると。
・・・・・・・・・（コ）
ただし、ρ、：水滴の密度、■、：水滴の比容積。
で表わされる。
したかって、潜り度のＹとすると、湿り度の定義より
で表わされる。
この第（３）式より、蒸気の湿り度Ｙは単位体積当たり
の水滴の質量Ｃｍを計ることにより求めることができる
。（ただし、ＶＦは計測圧力により求まａ）また、水滴
の質ｔｏｍは第（コ）式より求めることができる。しか
し、第（萄式において、ｇおよびＶ、は計測したｆＯ／
ｆ 値および１測圧力により求めることができるが、
水滴径りおよびＦｉｘｔｉｎｃｔｉｏｎ係数Ｅを直ちに
求めることができない。
の水滴の質量Ｃｍを計ることにより求めることができる
。（ただし、ＶＦは計測圧力により求まａ）また、水滴
の質ｔｏｍは第（コ）式より求めることができる。しか
し、第（萄式において、ｇおよびＶ、は計測したｆＯ／
ｆ 値および１測圧力により求めることができるが、
水滴径りおよびＦｉｘｔｉｎｃｔｉｏｎ係数Ｅを直ちに
求めることができない。
πＤ２
そこで、第（１）式より、 Ｏｎ・１・Ｔは同じ計測状
態では一定であると考えられるので、＠（１）式はｇ（
ν）−に−ｉ（α） ・・・・・・ （ダ）と置き換
え得る。この第←）式より光の周波数（ν）を変化させ
ると、νとｇの関係およびｇとＥの関係を求めることが
でき、また、 Ｍｉｅの散乱理論によりＥとαの関係も
求めることができる。
態では一定であると考えられるので、＠（１）式はｇ（
ν）−に−ｉ（α） ・・・・・・ （ダ）と置き換
え得る。この第←）式より光の周波数（ν）を変化させ
ると、νとｇの関係およびｇとＥの関係を求めることが
でき、また、 Ｍｉｅの散乱理論によりＥとαの関係も
求めることができる。
これらより、νとαの関係を求めることが可能となる。
ただし、シー丁、α−茅であるから。
Ｄ−一となり、水滴径を求めることができる。
ν
したがって、光の周波数を変えることにより。
水滴の径りを求め得、さらに単位体積当りの水滴の質１
１０ｍが求まり、湿り度Ｙを求めることができる・ 次に、この発明の第λ実施例について説明する。
１０ｍが求まり、湿り度Ｙを求めることができる・ 次に、この発明の第λ実施例について説明する。
第コ実施例に示されたものは超音波変調器に使用される
超音波の周波数が１０〜：１００ ＭＯｙＱｌｅ／８６
０と甚い場合である。
超音波の周波数が１０〜：１００ ＭＯｙＱｌｅ／８６
０と甚い場合である。
この場合には、超音波変調器／２を光軸に対し。
λ
ψ＝口（ただし、λ〜光の波長、 ：超音波の波長）で
定義されるＢｒａｇｇ角に設置する。それ以外の構成は
第３図に示したものと同じである。
定義されるＢｒａｇｇ角に設置する。それ以外の構成は
第３図に示したものと同じである。
このように、１７１３音波変調器／２を設置すると、基
準レーザ光／６と回折レーザ光１５とは同時に現われな
いのど、基準レーザ光１６を利用する場合には。
準レーザ光／６と回折レーザ光１５とは同時に現われな
いのど、基準レーザ光１６を利用する場合には。
超音波を発生させず、レーサ発振器１０からの発振レー
ザ光をそのまま素通りさせて引測部２０に入射させる。
ザ光をそのまま素通りさせて引測部２０に入射させる。
また１回折レーザ光ｉｓを利用する場合には、超音波光
変調器ｌコをＢｒａｇｇ角圧設定することにより、発振
し・−ザ光とは周波数が異なる回折レーザ光が得られ、
このレーザ光／！が計測部ｍに入射され、濱１１定が折
力われる。
変調器ｌコをＢｒａｇｇ角圧設定することにより、発振
し・−ザ光とは周波数が異なる回折レーザ光が得られ、
このレーザ光／！が計測部ｍに入射され、濱１１定が折
力われる。
以上に述べたようにこの発明に係る蒸槃の湿り変針測装
置においては、光変調器を用いることにより、特別なフ
ィルタが不要となり１面倒なフィルタの交換作業が不要
となる。また、光変調器を用いるだけで周波数の異なる
基準レーザ光と回折レーザ光を得ることができるので、
基準レーザ光と回折レーザ光を選択的に計測部に入射さ
せ、湿り蒸気中に水滴に当て、計測される入射光と散乱
光の強さから蒸気の潜り度を正確にかつ精度よく求める
ことかできる。
置においては、光変調器を用いることにより、特別なフ
ィルタが不要となり１面倒なフィルタの交換作業が不要
となる。また、光変調器を用いるだけで周波数の異なる
基準レーザ光と回折レーザ光を得ることができるので、
基準レーザ光と回折レーザ光を選択的に計測部に入射さ
せ、湿り蒸気中に水滴に当て、計測される入射光と散乱
光の強さから蒸気の潜り度を正確にかつ精度よく求める
ことかできる。
図１ｉ１？１’ｉの簡単な許可
第１り１および第２図は元散乱埃象を利用した従来の蒸
（の湿り度測足装慣な示す図、第３図はこの発明にイ系
る蒸シの瀞り度測定装蓋の一実施例を示す図、第４図は
この発明の第コ実施例を示す図である。
（の湿り度測足装慣な示す図、第３図はこの発明にイ系
る蒸シの瀞り度測定装蓋の一実施例を示す図、第４図は
この発明の第コ実施例を示す図である。
／θ・・・レーザ発振器、／コ・・・高周波光変調器、
／Ｓ・・・回折レーザ光、 ／Ａ・・・基準レーザ光、
／９・・・プリズム。
／Ｓ・・・回折レーザ光、 ／Ａ・・・基準レーザ光、
／９・・・プリズム。
、２０・・計測部、２／・・・流路、２２・・・反射炉
１．２３・・・光電子増倍管。
１．２３・・・光電子増倍管。
出願人代理人 猪 股 清（／ｌ）
第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を発振させるレーザ発振器と１発振レーザ
光の光路上に設けられた光変調器と、光変調されたレー
ザ光の基準レーザ光と回折レーザ光とが選択的に投射さ
れる、潜り蒸気を含む被測定部と、被測定部の水滴から
の散乱レーザ光の強さを検出する検出装置とを有し、被
測定部への入射レーザ光と散乱レーザ光との強さの比か
ら蒸気の潜り度を測定するようにしたことを特徴とする
蒸気の湿り度測定装置。 コ、光変調器は超音波を利用した超音波光変論器である
特許請求の範囲第１項に記載の蒸槃の湿り度測定装置。 ３、超音波測定装置はレーザ発振器からの発振レーザ光
の光軸に対しＢｒａｇｇ角に設置ｇれた特許請求の範囲
第２項に記載の蒸槃の潜り度測定装（／）
１６７置Ｏ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11312981A JPS5814033A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 蒸気の湿り度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11312981A JPS5814033A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 蒸気の湿り度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814033A true JPS5814033A (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14604271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11312981A Pending JPS5814033A (ja) | 1981-07-20 | 1981-07-20 | 蒸気の湿り度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814033A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013092312A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Azbil Corp | 乾き度制御装置及び乾き度制御方法 |
| JP2013092457A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Azbil Corp | 乾き度測定装置及び乾き度測定方法 |
-
1981
- 1981-07-20 JP JP11312981A patent/JPS5814033A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013092312A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Azbil Corp | 乾き度制御装置及び乾き度制御方法 |
| JP2013092457A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Azbil Corp | 乾き度測定装置及び乾き度測定方法 |
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