微波同轴谐振腔测量液膜厚度理论分析

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1、第57卷第2期汽轮机技术Vo1．57No．22015年4月TURBINETECHN0L0GYApr．2015微波同轴谐振腔测量液膜厚度的理论分析钱江波，严晓哲，韩中合，陈红健，翟新杰(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学)，保定071003)摘要：汽轮机低压缸湿蒸汽区中，静叶片、动叶片及汽缸壁表面存在水膜的沉积、流动，在高速汽流拖拽撕裂下形成的较大水滴，会造成动叶片的严重水蚀，实时监测液膜厚度，对于叶片防护及机组的安全运行具有重要意义。采用开式微波同轴谐振腔作为液膜厚度测量传感器，根据谐振腔等效电路，建立了水膜厚度测量数学

2、模型，推导了液膜厚度的测量关系式。设计了探针耦合同轴谐振腔传感器，仿真分析了谐振频率随水膜厚度的变化关系，确定了测量关系式中的待定系数，计算了不同温度条件下，液膜厚度随谐振频率的变化。关键词：微波测量；液膜厚度；同轴谐振腔；叶片去湿；汽轮机分类号：TK37文献标识码：A文章编号：1001—5884(2015)02-0089-04TheoreticalAnalysisofMicrowaveCoaxialResonantCavityTechniqueMeasuringThicknessofLiquidFilmQIANJiang-bo，YANX

3、iao—zhe，HANZhong—he，CHENHong-jian，ZhaiXin—jie(KeyLabofConditionMonitoringandControlforPowerPlantEquipment(NoahChinaElectricPowerUniversity)，MinistryofEducation，Baoding071003，China)Abstract：Statorblade，rotorbladeandcylinderwallofsteamturbinelowpressurecylinderexistdeposita

4、ndflowofliquidfilm．Thewaterfilmformslargerdropletswithhighspeedsteamflowdrag，whichcouldcauseseriouslywatererosionofrotorblade．Real—timemonitoringliquidfilmthicknessisimportanttoprotecttherotorbladeandhasasignificantguidemeaningtothesafeoperationofsteamturbine．Themathemati

5、calmodelofwaterfilmthicknessmeasurementisestablishedandthethicknessmeasurementequationisdeduced，basedonequivalentcircuitofresonantcavity．Therelationshipbetweenwaterfilmthicknessandresonance~equeneyissimulated，underdifferentliquidfilmthicknessconditions，andtheundeterminedc

6、oeficientsofthicknessmeasurementequationaredetermined．Withdifferenttemperatureconditions，thechangingcurveofliquidfilmthicknessandresonance~equencyiscalculated．Thethicknessmeasurementequationofliquidfilmisinconformitywiththechangingrelationshipofliquidfilmthicknessandreson

7、ancefrequencyacquiredbytheelectromagneticsimulation．Keywords：microwavemeasurement；thicknessofliquidfilm；coaxialresonantcavity；dryingofblade；steamturbine式测量，便于在生产线上连续监测厚度，能在水汽、灰尘较多0前言的生产现场使用，并且微波腔体具有高的品质因数Q值，传感器的精度较高。对于加载保护盖的同轴谐振腔，当保护盖汽轮机低压缸湿蒸汽动叶片的水蚀严重，不仅使级效率上的液膜厚度变化时，会对谐振

8、腔的电磁场分布和损耗产生明显下降，而且会引起叶片断裂、破坏。沉积在静叶表面上影响，腔体的谐振频率发生改变，因此，可通过测量谐振频率的水分所形成的水膜，在叶片出口边处破裂形成的大水滴撞间接得到液