Способ и система для контроля качества пара

Авторы патента:

ГУО Тао (US)

РОЙ Бинаяк (US)

G01N21/31 - путем исследования сравнительного воздействия материала на волновые характеристики особых элементов или молекул, например абсорбционная спектрометрия

Владельцы патента RU 2580380:

Дженерал Электрик Компани (US)

Изобретение относится к системам для контроля пара и определения распределения размеров капель. Способ определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины, включает излучение оптическим датчиком (52, 54) множества длин волн через влажный пар, измерение с помощью оптического датчика (52, 54) интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, пропускаемых через влажный пар, определение вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн, последовательное применение масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей, расчет подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей, определение минимальной разности из указанного множества разностей, определение распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности, и определение качества пара на основе распределения размера капель. Изобретение обеспечивает повышение эффективности компонентов паровых турбин. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение, раскрываемое в настоящем документе, относится к системам для контроля пара и, в частности, к системам и способам контроля качества пара и определения распределения размеров капель.

[0002] Пар широко используется в различных отраслях промышленности, таких как теплопередача, электроэнергетика и транспорт. Например, пар может использоваться в качестве движущей силы в паровой турбине для преобразования тепловой энергии в энергию вращения. Требования к качеству пара, которые могут соответствовать содержанию влаги в паре, варьируются в зависимости от применения. Например, для паровых турбин может потребоваться пар высокого качества, потому что пар низкого качества может привести к уменьшению эффективности и/или эрозии компонентов паровых турбин. Существующие приборы для контроля качества пара, как правило, используют оптические сигналы. К сожалению, точность существующих приборов для контроля качества пара может ухудшиться из-за воздействия крупных капель воды на оптические сигналы. Поэтому существует потребность в усовершенствовании системы контроля качества пара для устранения одного или более из указанных недостатков.

[0003] В документе US 7,381,954 описаны способ и система для определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины. В описанном способе излучение от двух лазеров с различными длинами волн пропускают через влажный пар, для каждой длины волны измеряют с помощью оптического датчика интенсивность излучения для влажного пара и определяют отношение интенсивности для влажного пара к интенсивности для окружающего воздуха. Указанные отношения интенсивностей используют при вычислении объема фазы водяного пара и объема фазы воды и на основе вычисленных объемов определяют качество пара. Однако в способе, описанном в документе US 7,381,954, при определении качества пара не учитывают распределение размера капель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Некоторые варианты выполнения, соответствующие первоначально заявленному изобретению, приведены ниже. Эти варианты выполнения не предназначены для ограничения рамок заявленного изобретения, а предназначены только для предоставления краткого обзора возможных форм изобретения. Действительно, изобретение может иметь различные формы, которые могут быть сходны с изложенными ниже вариантами выполнения или отличаться от них.

[0005] В первом варианте выполнения предложен способ определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины. Способ включает излучение оптическим датчиком множества длин волн через влажный пар, измерение с помощью оптического датчика интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, пропускаемых через влажный пар, определение вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн, последовательное применение масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей, расчет подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей, определение минимальной разности из указанного множества разностей, определение распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности, и определение качества пара на основе распределения размера капель.

[0006] Во втором варианте выполнения предложен один или более постоянных материальных машиночитаемых носителей, содержащих рабочие программы. Рабочие программы, когда они выполняются процессором, приводят к выполнению процессором действий, включающих измерение с помощью оптического датчика интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, испускаемых через влажный пар, определение вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн, последовательное применение масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей, расчет подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей, определение минимальной разности из указанного множества разностей, определение распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности, и определение качества пара на основе распределения размера капель.

[0007] В третьем варианте выполнения предложена система контроля качества пара. Система содержит оптический излучатель, выполненный с возможностью излучения света с множеством длин волн, оптический детектор, выполненный с возможностью обнаружения света с указанным множеством длин волн, и процессор, соединенный с оптическим излучателем и оптическим детектором. Процессор выполнен с возможностью выполнения программ, хранимых в памяти или устройстве хранения информации. Программы, когда они выполняются процессором, приводят к выполнению процессором действий, включающих определение с помощью оптического детектора интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, испускаемых оптическим излучателем через влажный пар, определение вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн, последовательное применение масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей, расчет подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей, определение минимальной разности из указанного множества разностей, определение распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности, и определение качества пара на основе распределения размера капель.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут лучше понятны из последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера позиций обозначают аналогичные элементы на всех чертежах и на которых:

[0009] фиг. 1 изображает продольный разрез варианта выполнения паровой турбины, имеющей несколько ступеней;

[0010] фиг. 2 изображает схематический вид варианта выполнения системы контроля качества пара;

[0011] фиг. 3 изображает график, показывающий отношения интенсивностей при наличии крупных капель как функцию длины волны;

[0012] фиг. 4 изображает график, показывающий количественные плотности при наличии крупных капель как функцию диаметра;

[0013] фиг. 5 изображает график, показывающий масштабированные отношения интенсивностей как функцию длины волны, в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;

[0014] фиг. 6 изображает график, показывающий количественные плотности как функцию диаметра в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;

[0015] фиг. 7 изображает блок-схему способа определения качества пара в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Один или более конкретных вариантов выполнения настоящего изобретения описаны ниже. При попытке предоставить сжатое описание этих вариантов выполнения, невозможно описать все свойства фактического воплощения изобретения в этом документе. Должно быть понятно, что при разработке любого такого фактического осуществления, как и в любом инженерном или конструкторском проекте, многочисленные реализации конкретных решений должны быть выполнены для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соблюдение ограничений, связанных с системнвми и коммерческими вопросами, которые могут меняться от одной реализации к другой. Кроме того, следует учесть, что такая разработка может быть сложной и может занимать много времени, но тем не менее может быть обычным выполнением проектирования, изготовления и производства для специалистов, использующих преимущества этого изобретения.

[0017] При введении элементов различных вариантов выполнения настоящего изобретения упоминание этих элементов в единственном числе означает, что имеется один или более таких элементов. Термины "содержащий", "включающий" и "имеющий" не являются исключающими и означают, что могут присутствовать дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов.

[0018] Фиг. 1 изображает продольный разрез паровой турбины 10, имеющей секцию 12 высокого давления и секцию 14 низкого давления. Паровая турбина 10 может использоваться везде, где имеется пар, для выработки электроэнергии, например, в электростанциях, работающих на угле, газификационном оборудовании, оборудовании, работающем на природном газе, ядерных установках и так далее. Паровая турбина 10 может включать вариант выполнения системы для контроля качества пара, подробно описанной ниже. Во время работы пар высокого давления поступает на вход 16 для пара высокого давления, который направляет пар высокого давления через ступени 18 турбины высокого давления, вызывая вращение турбинных лопаток для вращения общего вала ротора паровой турбины 10. Пример источника пара высокого давления включает, но не ограничивается, котел-утилизатор (HRSG) электростанции комбинированного цикла комплексной газификации (IGCC). Пар высокого давления выходит из секции 12 высокого давления паровой турбины 10 через выход 20 для пара высокого давления. В некоторых вариантах выполнения пар высокого давления может быть направлен обратно в котел-утилизатор для дальнейшего перегрева и затем использоваться в секции 14 низкого давления паровой турбины 10.

[0019] Аналогичным образом пар низкого давления, например из котла-утилизатора HRSG, поступает на вход 22 для пара низкого давления, который направляет пар низкого давления через ступени 24 турбины низкого давления, вызывая вращение турбинных лопаток для вращения общего вала ротора паровой турбины 10. Пар низкого давления выходит из секции 14 низкого давления паровой турбины 10 через выход 26 для пара низкого давления. В некоторых вариантах выполнения паровая турбина 10 также может содержать секцию среднего давления.

[0020] Паровая турбина 10 может содержать один или более оптических датчиков, используемых для определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины 10, как это описано ниже. В различных вариантах выполнения оптические датчики могут быть расположены в различных местах внутри всей паровой турбины 10. Например, оптические датчики могут быть расположены в секции 12 высокого давления, секции 14 низкого давления или секции среднего давления (если она есть). В других вариантах выполнения оптические датчики могут быть размещены там, где необходимо выполнять измерение качества пара внутри паровой турбины 10.

[0021] Фиг. 2 схематически изображает систему 50 контроля качества пара. В проиллюстрированных вариантах выполнения система 50 содержит оптический излучатель 52 и оптический детектор 54, которые вместе могут называться оптическим датчиком. Оптический излучатель 52 и оптический детектор 54 могут быть присоединены к внутренним неподвижным поверхностям паровой турбины 10. Кроме того, оптический детектор 54, как правило, расположен напротив оптического излучателя 52. Оптический излучатель 52 выполнен с возможностью излучения света 56 с одной или несколькими длинами волн. Например, указанная одна или более длин волн света 56 может генерироваться в виде белого света, либо в виде конкретных дискретных длин волн света. В некоторых вариантах выполнения оптический излучатель 52 может быть широкополосным источником света, выполненным с возможностью излучения света 56 с одной или несколькими длинами волн примерно от 500 нм до 650 нм. В таких вариантах выполнения длины волн света 56 могут отличаться друг от друга примерно на 5-10 нм. Таким образом, в этих вариантах выполнения широкополосный источник 52 света может быть выполнен с возможностью излучения различных длин волн света 56, примерно от 15 до 30 длин волн. Увеличение числа длин волн света 56, испускаемых широкополосным источником 52 света, может уменьшить величину шума в результатах измерения качества пара. В других вариантах выполнения оптический излучатель 52 может быть источником лазерного излучения.

[0022] Когда свет 56 испускается широкополосным источником 52 света, свет 56 может вступать в контакт с каплей 58 или каплями воды. Как видно на чертеже, капли 58 воды могут иметь в целом сферическую форму, хотя также возможны и другие формы. Капля 58 воды может перемещаться между оптическим излучателем 52 и оптическим детектором 54 потоком пара через внутреннюю часть паровой турбины 10 и попадать в луч света 56. Пар с более низким качеством может иметь большее количество капель 58 воды, чем пар высокого качества. То есть качество пара определяется как доля насыщенного пара в насыщенной смеси воды/пара. Таким образом, качество пара, составляющее 0, означает 100% воды, в то время как качество пара, составляющее 1 (или 100%), означает 100% пара. Капли 58 могут иметь диаметр 60, который может быть больше чем примерно 100 нм, 500 нм, 1000 нм, 2000 нм, 3000 нм, 4000 нм или 5000 нм. Распределение диаметров 60 в обычной паровой турбине 10 может быть N-модальным, где N=1, 2, 3, 4 или больше. Например, в проиллюстрированных вариантах выполнения распределение диаметров 60 может быть бимодальным, с небольшими первичными каплями 62 воды и крупными вторичными каплями 64 воды. Например, диаметр 60 первичных капель 62 может быть примерно от 200 до 1500 нм. Диаметр 60 вторичных капель 64 может быть от 5000 до 10000 нм. Первичные капли 62 могут соответствовать каплям воды, естественно присутствующим в паре. Вторичные капли 64 могут создаваться сбрасыванием влаги с кромок сопловых и рабочих лопаток паровой турбины 10. Таким образом, количество первичных капель 62 может быть больше, чем количество вторичных капель 64. Таким образом, в обычной паровой турбине 10 количество влаги от вторичных капель 64 может быть меньше количества влаги от первичных капель 62.

[0023] Свет 56, проникающий в каплю 58 воды, может передаваться в виде одного или нескольких рассеянных лучей 66. Различные рассеянные лучи 66 могут не достичь оптического детектора 54. Однако обнаруженный луч 68 может быть ориентирован так, что он обнаруживается оптическим детектором 54. Примером оптического детектора 54 является фотоприемник, который может быть выполнен в виде матрицы фотодиодов. В различных вариантах выполнения фотодетектор 54 может генерировать электрический сигнал в ответ на обнаруженный луч 68. Кроме того, фотоприемник 54 может быть выполнен с возможностью обнаружения того же самого диапазона длин волн света 56, который испускается широкополосным источником 52 света. Обнаруженный луч 68 может быть менее интенсивным, чем свет 56, из-за рассеянных лучей 66. Другими словами, поскольку не весь свет 56 достигает фотодетектора 54, обнаруженный луч 68 может иметь пониженную интенсивность. Таким образом, в некоторых реализациях работа системы 50 основана на теории рассеяния Ми, которая представляет собой аналитическое решение уравнений Максвелла для рассеяния электромагнитного излучения сферическими частицами.

[0024] Фиг. 3 изображает график отношения интенсивностей, показывающий эффект от затухания, вызванного вторичными каплями 64 воды. На графике 80 ось 82 абсцисс (ось х) представляет длину волн света 56, испускаемого широкополосным источником 52 света, выраженную в нанометрах. Ось 84 ординат (ось y) представляет отношение интенсивностей, которое определяется как интенсивность обнаруженного луча 68, деленная на интенсивность света 56, которая была бы обнаружена фотодетектором 54 в сухом паре (например, при качестве пара, составляющем 1 или 100%). Другими словами, меньшее отношение интенсивностей соответствует более низкому качеству пара. Отношения 86 интенсивностей, измеренные с помощью обычной системы контроля качества пара при различных длинах волн света 56, нанесены на график 80. На графике 80 на измеренные отношения 86 интенсивностей также нанесены точки, соответствующие линии 88 наилучшего соответствия. Как показано на графике, точки, соответствующие линии 88, могут находиться в диапазоне примерно от 0,55 до 0,72. Тем не менее, фактические, или реальные, отношения интенсивностей, основанные на физических предсказаниях, могут быть больше, чем те, которые получены обычными системами контроля качества пара. Расхождение между измеренными отношениями 86 интенсивностей и реальными отношениями интенсивностей могут быть частично объяснены влиянием вторичных капель 64 воды. В частности, вторичные капли 64 могут вызывать большее затухание света 56, чем первичные капли 62. Другими словами, влияние вторичных капель 64 на затухание света 56 пропорционально выше, чем содержание вторичных капель 64 в общем содержании влаги в паре. Таким образом, измеренные отношения 86 интенсивностей в типичных системах контроля качества пара могут быть меньше, чем такие же отношения, рассчитанные на основе физических предсказаний. Кроме того, качество пара, вычисленное на основе измеренных отношений 86 интенсивностей в типичных системах контроля качества пара, может быть хуже, чем фактическое качество пара. Такое неточное качество пара может создать нереальное представление об условиях внутри паровой турбины 10, тем самым препятствуя шагам, которые необходимо было бы предпринять для улучшения характеристик паровой турбины 10.

[0025] На фиг. 4 показан график 100 количественной плотности, показывающий эффект от затухания, вызванного вторичными каплями 64. На графике 100 ось 102 абсцисс представляет собой диаметр 60 капли 58 воды, выраженный в нанометрах. Ось 104 ординат представляет собой количественную плотность капель 58 воды, которая определяется как количество капель 58 на единицу объема. На графике 100 количественная плотность выражается как количество капель 58 в кубическом метре. Результаты, нанесенные на графике 100, основаны на измеренных отношениях 86 интенсивностей, показанных на фиг. 3. В частности, количественная плотность может быть рассчитана из измеренных отношений 86 интенсивностей с использованием уравнений теории рассеяния Ми. Первичная плотность 106 капель представляет собой количественную плотность первичных капель 62, а вторичная плотность 108 капель представляет собой количественную плотность вторичных капель. Как показано на фиг. 4, первичная плотность 106 составляет примерно 1,5×10¹⁵/м³, а вторичная плотность 108 составляет 9×10¹¹/м³. Используя эти значения и теорию рассеяния Ми, можно полагать, что первичные капли 62 и вторичные капли 64 вносят примерно 51 процент и 3 процента от общего содержания влаги, соответственно. Таким образом, кажется, что общее содержание влаги составляет примерно 54%, что больше, чем содержимое влаги, основанное на физических предсказаниях, а именно примерно 9 процентов.

[0026] Фиг. 5 изображает график масштабированных отношений интенсивностей, полученных с использованием способа, описанного ниже подробно, как функцию длины волны. Масштабированные отношения интенсивностей устраняют или уменьшают затухание, вызванное вторичными каплями 64. Масштабированные отношения 122 интенсивностей нанесены на график 120. На график 120 на масштабированные отношения 122 интенсивностей также нанесены точки, соответствующие линии 124 наилучшего соответствия. Как показано на чертеже, точки, соответствующие линии 88, могут находиться в диапазоне примерно от 0,90 до 0,94. Таким образом, масштабированные отношения 122 интенсивностей, показанные на фиг. 5, больше, чем измеренные отношения 86 интенсивностей, показанные на фиг. 3. Масштабированные отношения 122 интенсивностей примерно такие же, как истинные отношения интенсивностей, основанные на физических предсказаниях. В частности, затухание, вызванное вторичными каплями 64, устранено из масштабированных отношений 122 интенсивностей. Использование точных значений качества пара на основе масштабированных отношений 122 интенсивностей позволяет улучшить характеристики паровой турбины 10.

[0027] На фиг. 6 приведен график 140 количественных плотностей, полученных с использованием способа, описанного ниже подробно, как функция диаметра 60. Результаты, нанесенные на график 140, основаны на масштабированных отношениях 122 интенсивностей, показанных на фиг. 5. Правильная первичная плотность 142 капель представляет собой правильную количественную плотность первичных капель 62 воды, а правильная вторичная плотность 144 капель представляет собой правильную количественную плотность вторичных капель 64. Как отмечено выше, количественная плотность может быть рассчитана исходя из масштабированных отношений 122 интенсивностей, с использованием уравнений теории рассеяния Ми. Как показано на фиг. 6, правильная плотность 142 составляет примерно 1,5×10¹⁴/м³, а правильная плотность 144 составляет примерно 5,5×10¹¹/м³. Правильные первичная и вторичная плотности 142 и 144 меньше, чем первичная и вторичная плотности 106 и 108, показанные на фиг. 4. Используя эти значения и теорию рассеяния Ми, полагаем, что первичные капли 62 и вторичные капли 64 вносят около 6% и 3% от общего содержания влаги, соответственно. Таким образом, предполагается, что общее содержание влаги составляет около 9%, что примерно равно содержанию влаги, определенному на основе физических предсказаний, а именно примерно 9 процентов.

[0028] Фиг. 7 изображает блок-схему 160 способа определения качества пара в паровой турбине 10 с использованием системы 50. Вариант выполнения изобретения может быть выполнен в виде реализуемого компьютером процесса и устройств для осуществления на практике этих способов. Варианты выполнения настоящего изобретения также могут быть осуществлены в виде компьютерного программного продукта, имеющего компьютерную программу, содержащую рабочие программы, и выполненного в виде постоянного материального машиночитаемого носителя, такого как дискеты, CD-ROM, жесткие диски, USB (универсальная последовательная шина) устройства или любой другой компьютерный машиночитаемый носитель, причем, когда компьютерный программный код загружен в компьютер и выполняется им, компьютер становится устройством для практического воплощения вариантов выполнения изобретения. Варианты выполнения настоящего изобретения также могут быть осуществлены в виде компьютерной программы, например, сохраненной на носителе, загруженной в компьютер и/или выполняемой им, или передаваемой через несколько средств передачи, например, электрические провода и кабели, с помощью волоконной оптики или с помощью беспроводной передачи, причем когда компьютерная программа загружена в компьютер и выполняется с помощью компьютера, компьютер становится устройством для осуществления вариантов выполнения изобретения на практике. При реализации на основе процессора общего назначения, сегменты компьютерной программы конфигурируют процессор для создания конкретных логических схем.

[0029] В частности, система 50 может содержать компьютерный код, расположенный на машиночитаемом носителе или контроллере процесса, который содержит такой машиночитаемый носитель. Компьютерный код может включать программы для инициации функции управления для повышения качества пара, если выявленный уровень ниже порогового уровня качества пара, или для сообщения оператору о недостаточном качестве пара. В дальнейших вариантах выполнения код может включать программы для измерения рабочих параметров с помощью вычислительных устройств или для циклического повтора выполнения определенных программ.

[0030] На фиг. 7 на этапе 162 оптический датчик излучает свет 56 с одной или более длинами λ_i волн, до n длин волн, который пропускают через контролируемый влажный пар. Оптический датчик может включать в себя широкополосный источник 52 света и фотодетектор 54. На этапе 164 оптический датчик измеряет интенсивность I(λ_i) влажного пара, соответствующую каждой из n длин волн света 56, излучаемого через влажный пар. Как подробно обсуждалось выше, измеренная интенсивность влажного пара может быть ослаблена из-за вторичных капель 64 во влажном паре. На этапе 166 оптический датчик может получать интенсивность I₀(λ_i) сухого пара, соответствующую каждой из n длин волн света 56, излучаемого через сухой пар. Этап 166 можно проводить один раз, и величины интенсивности сухого пара можно использовать повторно в последующих вычислениях. Альтернативно значения интенсивности сухого пара могут быть получены с использованием физических моделей или могут быть доступны из локальной или удаленной базы данных, содержащей такие значения, полученные экспериментально или с использованием физических моделей. На этапе 168 вектор R отношения интенсивностей определяют путем деления интенсивности I(λ_i) влажного пара на соответствующую интенсивность I₀(λ_i) сухого пара для каждой длины волны света 56. Например, отношение интенсивностей как функция длины t(λ_i) волны может быть определена с помощью следующего уравнения:

N-мерный вектор R отношения интенсивностей может быть выражен с использованием следующего уравнения:

На этапе 170 к вектору R отношения интенсивностей последовательно применяют масштабные коэффициенты s для получения масштабированного вектора R отношения интенсивностей, как показано с помощью следующего уравнения:

Масштабные коэффициенты s могут быть больше 0 и меньше или равны 1. На этапе 172 рассчитывают подходящее значение для каждого масштабного коэффициента s для получения одной или нескольких разностей e(s), которые могут быть определены с помощью следующего уравнения:

где N(D) - количественная плотность, D_max - максимальный диаметр капли 58, D - диаметр 60, l - длина пути капли 58 и Е_λ(D) - коэффициент затухания. В некоторых вариантах выполнения количественная плотность N(D) может быть ограничена. Например, количественная плотность N(D) может быть ограничена каплями двух диаметров, а именно первичными каплями 62 и вторичными каплями 64. В других вариантах выполнения количественная плотность N(D) может быть ограничена каплями более чем двух диаметров.

[0031] В некоторых вариантах выполнения максимальный диаметр D_max может быть больше, чем примерно 1000 нм, 2000 нм, 3000 нм, 4000 нм или 5000 нм. Длина l пути определяется как расстояние между широкополосным источником 52 света и фотодетектором 54. Кроме того, коэффициент E_λ(D) затухания для капель 58 с диаметром 60 большим, чем примерно 5000 нм, не зависит от длины λ_i волны и диаметра D. Таким образом, затухание, вызванное каплями 58 с диаметром 60 большим, чем примерно 5000 нм, такими как вторичные капли 64, приблизительно постоянно. На этапе 174 определяют минимальную разность e_min из одной или нескольких разностей e(s), определенных на этапе 172. На этапе 176 определяют распределение размера капель путем вычисления количественной плотности N(D), соответствующей минимальной разности e_min, полученной на этапе 174. И, наконец, на этапе 178 определяют качество Y пара (или долю влаги) с помощью следующего уравнения:

где ρ_water - это плотность капель 58, a ρ_steam - это плотность пара.

[0032] В этом описании используются примеры для раскрытия изобретения, в том числе лучшего способа его осуществления, чтобы любой специалист мог осуществить изобретение на практике, в том числе изготовить и использовать любые устройства и системы и выполнить любые связанные с ними способы. Далее, иллюстративные варианты выполнения, представленные в описании, содержат признаки, которые могут быть объединены друг с другом и с признаками других раскрытых вариантов выполнения. Объем изобретения ограничен формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, которые могут быть предложены специалистами. Предполагается, что такие и другие примеры находятся в пределах формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального текста формулы изобретения, или если они включают эквивалентные конструктивные элементы с незначительными отличиями от буквального текста формулы изобретения.

1. Способ определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины (10), включающий:
излучение (162) оптическим датчиком (52, 54) множества длин волн через влажный пар;
измерение (164) с помощью оптического датчика (52, 54) интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, пропускаемых через влажный пар;
определение (168) вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн;
последовательное применение (170) масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей;
расчет (172) подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей;
определение (174) минимальной разности из указанного множества разностей;
определение (176) распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности; и
определение (178) качества пара на основе распределения размера капель.

2. Способ по п. 1, в котором указанное подходящее значение основано на функции , где e(s) - указанное множество разностей, N(D) - количественная плотность капель, R_s - масштабированный вектор отношения интенсивностей, D_max - максимальный размер капель, D - диаметр, l - длина пути и E_λ(D) - коэффициент затухания.

3. Способ по п. 2, в котором количественная плотность капель N(D) ограничена каплями (58) двух диаметров (60).

4. Способ по п. 2, в котором количественная плотность капель N(D) ограничена каплями (58) более чем двух диаметров (60).

5. Способ по п. 2, в котором максимальный размер капель D_max больше чем примерно 5000 нанометров.

6. Способ по п. 1, в котором указанное множество длин волн генерируют в виде белого света (56).

7. Способ по п. 1, в котором указанное множество длин волн содержит более чем приблизительно 15 длин волн.

8. Машиночитаемый носитель, включающий рабочие программы для определения качества влажного пара, находящегося внутри паровой турбины (10), которые, когда выполняются процессором, приводят к выполнению процессором действий, включающих:
измерение (164) с помощью оптического датчика (52, 54) интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, пропускаемых через влажный пар;
определение (168) вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн;
последовательное применение (170) масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей;
вычисление (172) подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей;
определение (174) минимальной разности из указанного множества разностей;
определение (176) распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности; и
определение (178) качества пара на основе распределения размера капель.

9. Машиночитаемый носитель по п. 8, в котором указанное подходящее значение основано на функции , где e(s) - указанное множество разностей, N(D) - количественная плотность капель, R_s - масштабированный вектор отношения интенсивностей, D_max - максимальный размер капель, D - диаметр, l - длина пути и E_λ(D) - коэффициент затухания.

10. Машиночитаемый носитель по п. 9, в котором количественная плотность капель N(D) ограничена каплями (58) двух диаметров.

11. Машиночитаемый носитель по п. 9, в котором количественная плотность капель N(D) ограничена каплями (58) более чем двух диаметров.

12. Машиночитаемый носитель по п. 9, в котором максимальный размер капель D_max больше чем примерно 5000 нанометров.

13. Машиночитаемый носитель по п. 8, в котором указанное множество длин волн генерируется в виде белого света (56).

14. Система (50) для контроля качества пара, содержащая:
оптический излучатель (52), выполненный с возможностью излучения света с множеством длин волн;
оптический детектор (54), выполненный с возможностью обнаружения света с указанным множеством длин волн;
процессор, соединенный с оптическим излучателем (52) и оптическим детектором (54) и выполненный с возможностью выполнения программ, хранимых в памяти или устройстве хранения информации, причем, когда указанные программы выполняются процессором, они приводят к выполнению процессором действий, включающих:
определение (164) с помощью оптического детектора (54) интенсивности влажного пара, соответствующей каждой из множества длин волн, испускаемых оптическим излучателем (52) через влажный пар;
определение (168) вектора отношения интенсивностей путем деления интенсивности влажного пара на соответствующую интенсивность сухого пара для каждой из множества длин волн;
последовательное применение (170) масштабных коэффициентов к вектору отношения интенсивностей для получения масштабированного вектора отношения интенсивностей;
расчет (172) подходящего значения для каждого из масштабных коэффициентов для получения множества разностей;
определение (174) минимальной разности из указанного множества разностей;
определение (176) распределения размеров капель путем вычисления количественной плотности капель, соответствующей минимальной разности; и
определение (178) качества пара на основе распределения размера капель.

15. Система (50) по п. 14, содержащая паровую турбину (10), причем оптический излучатель (52) и оптический детектор (54) расположены внутри паровой турбины (10).

Способ возбуждения и регистрации оптических фононов включает в себя нанесение на острие иглы кантилевера АСМ слой активного материала. В нём производят возбуждение активирующим импульсом фемтосекундного лазера оптических фононов.

Способ определения объема выбросов в атмосферу от природных пожаров // 2578515

Изобретение относится к области дистанционного мониторинга природной среды и касается способа определения объема выбросов в атмосферу от природных пожаров. Способ включает синхронную съемку поверхности установленными на космическом носителе цифровой видеокамерой и гиперспектрометром, выделение методами пространственного дифференцирования функции яркости видеоизображения контура пожара, калибровку яркости пикселей внутри контура, расчет по измерениям гиперспектрометра концентрации вредных выбросов от пожара по эталонному затуханию дважды прошедшего атмосферу светового луча в полосе поглощения кислорода 761…767 нм и его затуханию в видимом диапазоне.

Способ измерения концентрации урана в водном растворе методом спектрофотометрии // 2573445

Изобретение относится к способу измерения концентрации урана в водном растворе, включающему в себя следующие последовательные этапы: a) электрохимическое восстановление до валентности IV урана, присутствующего в водном растворе с валентностью выше IV, причем это восстановление осуществляют при pH<2 путем пропускания электрического тока в раствор; b) измерение оптической плотности раствора, полученного по завершении этапа a), на выбранной длине волны между 640 и 660 нм, а предпочтительно - 652 нм; и c) определение концентрации урана в водном растворе путем выведения концентрации урана валентности (IV), присутствующего в водном растворе, полученном по завершении этапа a), из результата измерения оптической плотности, полученного на этапе b).

Абсорбционный анализатор // 2565376

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к спектральному абсорбционному анализу с дифференциальной схемой измерения концентрации паров ртути и паров бензола.

Способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном // 2560692

Изобретение относится к медицине и описывает способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном. Способ характеризуется проведением ионометрии, титрометрии и спектрофотометрии, при этом ионометрические исследования проводят с использованием различных концентраций лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации идентифицируемого вещества в каждом последующем растворе кратно по сравнению с предыдущим, титрометрические зависимости измеряют в различных концентрациях идентифицируемого лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации в каждом последующем титруемом растворе ниже, чем в предыдущем, в кратное число раз, титрующий раствор вводят равномерно в течение всего процесса титрования, дополнительное измерение спектрофотометрических зависимостей проводят не менее чем в двух разных концентрациях: насыщенного раствора и разбавленного в 10-20 раз, а измерения спектрофотометрических зависимостей проводят в двух растворителях: бидистиллированной воде и ином растворителе из ряда спиртов.

Способ определения возраста штрихов красящих веществ реквизитов документов по динамике их выцветания // 2533315

Изобретение относится к экспертизе документов и может быть использовано в судебно-экспертной, криминалистической и судебной практике при технической экспертизе определения истинного времени выполнения реквизитов документов, выполненных пастами шариковых ручек, чернилами для капиллярных, гелевых, перьевых, «роллерного» типа ручек, чернилами для фломастеров и принтеров струйного типа, красящими веществами принтеров матричного типа, пишущих машин, а также оттисков печатей (штампов) и других материалов письма.

Ртутный монитор // 2521719

Изобретение относится к аналитическим системам автоматического измерения концентрации ртути и может быть использовано для мониторинга промышленной и сточной воды и дымовых газов.

Способ диагностики заболевания миокарда // 2519097

Изобретение относится к медицине, в частности к функциональной диагностике в кардиологии, и может быть использовано для диагностики заболевания миокарда, обусловленного хронической сердечной недостаточностью, или ишемической болезнью, или пороками сердца.

Способ определения концентраций хромофоров биологической ткани // 2506567

Изобретение относится к области лабораторного медицинского анализа, аналитического приборостроения. Способ заключается в том, что параметры преобразования для системы регистрации изображений с заданными аппаратурными функциями, включающие главные компоненты нормированных спектральных сигналов r(Λk)=V(Λk)/V(Λ0), где Λ0 - опорный спектральный участок, и коэффициенты нелинейных множественных регрессий между концентрациями хромофоров Cq и нормированными сигналами r(Λk) или их проекциями на пространство главных компонент, определяют путем моделирования переноса излучения в ткани с учетом характеристик используемой системы регистрации и возможных диапазонов вариаций структурных и биохимических параметров ткани.

Способ прогнозирования будущей характеристики // 2503948

Изобретение относится к способу измерения характеристик системы и применения измеренных характеристик для прогнозирования будущей характеристики указанной системы.

Способ получения нанокомпозитов на основе наночастиц золота, покрытых оболочкой из оксида кремния, и квантовых точек // 2583022

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении спазеров, плазмонных нанолазеров, при флуоресцентном анализе нуклеиновых кислот, высокочувствительном обнаружении ДНК, фотометрическом определении метиламина. Сначала приготавливают первый раствор, содержащий наночастицы золота с оболочкой из оксида кремния. Затем приготавливают второй раствор, включающий квантовые точки, покрытые лигандами, содержащими различные функциональные группы. Смешивают указанные растворы для получения результирующего раствора, содержащего наночастицы золота с оболочкой из оксида кремния, покрытой квантовыми точками. Количество квантовых точек определяют отношением диаметра оболочки к диаметру квантовой точки. Для получения требуемого количества квантовых точек на поверхности оболочки её толщину увеличивают после смешивания первого и второго растворов путём смешивания результирующего водного раствора с этанолом и добавления аммония и тетраэтоксисилана. Изобретение позволяет управлять количеством квантовых точек на поверхности оболочки. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах // 2587107

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при определении фазового состава нанопорошков из оксида иттрия. В способе определения моноклинной метастабильной фазы оксида иттрия по сдвигу полос оптического поглощения ионов Nd3+ или других редкоземельных элементов в нанокристаллитах для определения степени поглощения излучения в диапазоне длин волн 200-1100 нм изготовлены образцы из нанопорошка оксида иттрия в моноклинной и кубической фазах круглой формы диаметром 15 мм и толщиной 200÷600 мкм путем прессования под давлением 50-150 МПа без добавок. Максимум самой интенсивной полосы поглощения иона неодима Nd3+ в моноклинной фазе оксида иттрия смещен на 0,5 нм относительно кубической фазы. Изобретение позволяет выявить моноклинную фазу оксида иттрия в нанопорошке. 3 ил.

Система измерения концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного энергетического реактора // 2594364

Изобретение относится к области ядерной энергетики и касается системы измерения концентрации борной кислоты в первом контуре теплоносителя ядерного реактора. Система включает в себя два источника лазерного излучения, измерительную и эталонную кювету, фотоприемный блок, блок обработки сигналов, блок управления, блок измерения параметров лазерного излучения, два модулятора лазерного излучения, три оптических переключателя, три управляемых оптических ослабителя, управляемый спектральный фильтр, четыре волоконно-оптические линии, пять отражательных и пять полупрозрачных зеркал. Технический результат заключается в повышении оперативности, безопасности и точности измерений. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Способ определения наличия подрыва заряда взрывчатого вещества, содержащегося в объекте испытания, и задержки его подрыва от момента контакта объекта испытания с преградой и устройство для его осуществления // 2597034

Изобретения относятся к области испытательной и измерительной техники. Способ включает регистрацию оптического излучения в спектре чувствительности фотодиода, сопровождающего инициирование заряда взрывчатого вещества (ВВ), находящегося в объекте испытания (ОИ). Регистрацию оптического излучения, сопровождающего инициирование содержимого ОИ, осуществляют при помощи по крайней мере двух фотоприемников, содержащих фотодиоды, работающие в фотодиодном режиме. Первый фотоприемник устанавливают на измерительной площадке и регистрируют излучение перед и за преградой по направлению движения ОИ. Второй фотоприемник за преградой и регистрирует излучение в синей части спектра, что позволяет на фоне дополнительных "паразитных" засветок выделить начальный момент детонации ВВ, находящегося в ОИ. Фиксируют момент соударения ОИ с преградой. Устройство содержит установленные на измерительной площадке по крайней мере два фотоприемника с фотодиодами, работающими в фотодиодном режиме, подключенные к регистраторам. Первый фотоприемник регистрирует излучение в спектре чувствительности фотодиода перед и за преградой по направлению движения ОИ, контактный датчик пробойного типа, установленный на передней поверхности преграды по направлению движения ОИ. Второй фотоприемник размещен за преградой, при этом на входе измерительного канала второго фотоприемника установлен светофильтр. Изобретение позволяет подтвердить наличие подрыва заряда и определить промежуток времени между соударением объекта испытания с преградой и подрывом заряда. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Способ количественного определения стеринов в корневищах с корнями крапивы двудомной // 2599014

Изобретение относится к области аналитической химии и касается способа количественного определения стеринов в корневищах с корнями крапивы двудомной. Сущность способа заключается в том, что извлекают стерины из корневищ с корнями крапивы 70% этиловым спиртом и рассчитывают количественное содержание стеринов по оптической плотности в концентрированной серной кислоте при максимуме поглощения 328 нм в пересчете на эргостерин, и абсолютно сухое сырье в процентах (X) вычисляют по формуле где A - оптическая плотность испытуемого раствора; Aо - оптическая плотность раствора стандартного образца; M - точная навеска сырья, г; mo - точная навеска эргостерина, г; W - влажность сырья, %. В случае отсутствия рабочего стандартного образца эргостерина используют значение удельного показателя поглощения его раствора - 800; расчет содержания стеринов в пересчете на эргостерин и абсолютно сухое сырье в процентах (X) вычисляют по формуле где A - оптическая плотность испытуемого раствора; m - точная навеска анализируемого образца, г; W - влажность сырья, %. 800 - удельный показатель поглощения эргостерина. Использование способа позволяет с высокой точностью определять стерины в корневищах крапивы двудомной. 2 ил., 2 пр.

Способ разведки и система для обнаружения углеводородов с использованием подводного аппарата // 2608344

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано при поиске скоплений углеводородов. Предложен способ обнаружения углеводородов с использованием подводного аппарата, снабженного одним или несколькими измерительными компонентами. Способ включает в себя навигацию подводного аппарата в акватории; мониторинг водной массы измерительными компонентами, связанными с подводным аппаратом, для сбора данных измерений. При этом измерительные компоненты содержат масс-спектрометр и флуорометр для определения концентраций химических компонентов масс-спектрометром и флуорометром. Собранные данные из подводного аппарата используют для определения, присутствуют ли углеводороды, и определения местоположения их. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ получения гибридных плазмонно-люминесцентных маркеров // 2614245

Изобретение относится к способам синтеза гибридных наноструктурированных материалов, а именно к способу получения гибридных плазмонно-люминесцентных маркеров. Способ заключается в формировании металлических плазмонных наночастиц на поверхности неорганических люминесцентных наночастиц, предварительно активированных ионами редкоземельных металлов. Плазмонные наночастицы получают восстановлением из жидких растворов. При этом коллоидный раствор неорганических люминесцентных наночастиц в 1.2-дихлорэтане смешивают с раствором супрамолекулярного комплекса [{Au10Ag12(C2Ph)20}Au3(PPh2(С6Н4)3PPh2)3][PF6]5 в 1.2-дихлорэтане с получением жидкого раствора, а восстановление жидкого раствора проводят лазерным излучением с длиной волны, соответствующей полосе поглощения супрамолекулярного комплекса, плотностью мощности от 0.1 до 1 мВт/см2, при времени лазерного воздействия 10-60 мин. Изобретение позволяет обеспечить высокую химическую чистоту получаемых маркеров и малое количество технологических операций. 5 ил., 3 пр.

Устройство для измерения концентрации метана в смеси газов // 2615225

Устройство для измерения концентрации метана в смеси газов основано на одновременном измерении поглощения на большой совокупности линий колебательно-вращательного спектра. Указанное обеспечивается за счёт выполнения каналов дифракционного элемента в виде набора прозрачных оптических световодов и за счёт использования между выходами оптических световодов и сумматором оптического устройства управления амплитудами света, выполненного в виде транспаранта с пропусканием, соответствующим каждому из каналов для управления формой контуров линий сформированного суммарного сигнала. Технический результат заключается в увеличении чувствительности обнаружения метана в атмосфере и повышении точности измерения концентрации за счёт высокой спектральной селективности и возможности использования большинства линий молекулярного спектра. 9 ил., приложение.

Способ определения объема эмиссий газовых компонент в атмосфере // 2619837

Изобретение относится к дистанционным методам атмосферных исследований. Сущность: проводят синхронную съемку подстилающей поверхности, применяя следующие устройства, установленные на космическом носителе: видеокамеру ультрафиолетового диапазона, спектрозональную камеру видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, гиперспектрометр с рабочим диапазоном 190-790 нм. При этом гиперспектрометр устанавливают на космическом носителе таким образом, чтобы его входная щель располагалась соосно центральному участку кадров видеоизображений. Привязывают кадры к географическим координатам, полученным с помощью системы “ГЛОНАСС”. Рассчитывают средневзвешенное смещение спектра, энергию затухания и количество поглощенных квантов солнечного потока относительно эталонного по Планку солнечного потока. Вычисляют эмиссию газовых компонент в объеме луча зондирования спектрометра. Строят калибровочную характеристику тракта зондирования. Формируют синтезированную матрицу изображения путем попиксельного сложения яркости пикселей видеокамер. Выделяют методом программного расчета градиента контуры загрязнений на поле синтезированной матрицы. Вычисляют площади контуров загрязнений и средней яркости их пикселей. С использованием полученных данных определяют объем эмиссий газовых компонент в атмосфере по всей исследуемой площади. Технический результат: количественное определение эмиссии газовых компонент в атмосфере. 5 ил.

Способ определения потенциала ионизации молекул полициклических ароматических углеводородов // 2621470

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения потенциалов ионизации молекул полициклических ароматических углеводородов. Способ включает в себя регистрацию спектров поглощения в химически чистых растворах образцов в ультрафиолетовой и видимой области. Потенциал ионизации определяется по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру μ, представляющему собой отношение автокорреляционных функций, вычисленных по электронному спектру. Потенциал ионизации определяется по формуле: ПИ=6,0516+1,57*μ, где - относительный эмпирический автокорреляционный параметр, - интеграл автокорреляционной функции в УФ-области, - интеграл автокорреляционной функции в УФ и видимой областях спектра. Технический результат заключается в обеспечении возможности исследования сложных молекулярных, многокомпонентных и метастабильных веществ. 1 табл.