本发明涉及蒸汽阀门内漏监测技术领域，具体涉及一种蒸汽阀门内漏监测装置及监测方法。
背景技术：
阀门是火力发电厂汽水系统中主要的流体控制部件，它用来调节介质的流量或压力。其功能包括切断或接通介质、控制流量、改变流量、改变介质流向、防止介质回流、控制压力或泄放压力等。
在电厂热力系统中，阀门内漏较为普遍，尤其是高低旁路阀门。由于阀门开启过程中，高速蒸汽带水滴冲刷密封面，阀门关闭前阀芯已经冲刷，阀芯密封面杂质卡涩、凡尔线无法准确贴合；阀门采用气动执行机构，关闭力较小；阀门采用石墨环平衡式密封，阀门开启几次后石墨磨损产生泄漏等因素，经常导致阀门内漏。
电厂阀门内漏数量多而且往往刚换过的新门运用几次就漏了导致检修人员疲于应付。阀门内漏严重影响了设备的运行安全和设备经济性。某些阀门处于高温高压工况，一旦出现泄漏，阀芯阀座即会被吹出沟槽使漏泄越来越严重，严重影响电厂能效水平，因此必须防微杜渐，当阀门一开始内漏就进行治理。而传统的方法都是在阀门内漏严重的情况下才能够发现，不能从根本上解决问题，更不能在线监测阀门内漏情况。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种能够及时发现阀门内漏问题的在线监测装置及监测方法，采用该装置，便可在线监测阀门内漏情况，给出具体的内漏量，从而及时对有问题的阀门进行改造，使得电厂保持在一个较好的能效水平。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种蒸汽阀门内漏监测装置，所述蒸汽阀门10安装在蒸汽管道11中，所述监测装置包括上游压力传感器1、上游温度传感器2、上游信号线3、下游压力传感器4、下游温度传感器5、下游信号线6、智能处理器7、环境温度传感器8和环境信号线9；所述上游压力传感器1和上游温度传感器2安装在蒸汽阀门10的上游入口段，所述下游压力传感器3和下游温度传感器4安装在蒸汽阀门的下游出口段，所述环境温度传感器8安装在蒸汽阀门10周边；所述上游信号线3连接上游压力传感器1和上游温度传感器2至智能处理器7，实现信号传输；所述下游信号线6连接下游压力传感器4和下游温度传感器5至智能处理器7，实现信号传输；所述环境信号线9连接环境传感器8至智能处理器7，实现信号传输。
所述智能处理器7是一种可编程的处理器，内置参数输入模块、热物性模块、内漏量计算模块。
所述参数输入模块中，需要输入的参数包括上下游管道的长度、内径、外径、材质及导热系数和保温材料的外径、材质及导热系数；所述热物性模块，含有蒸汽热物性表和空气热物性表；根据蒸汽的压力和温度，通过蒸汽热物性表，确定蒸汽的热物性参数，包括导热系数、密度、焓值、粘度、普朗特数；根据环境温度，通过空气热物性表，确定空气的热物性参数，包括导热系数、密度、粘度、普朗特数；所述内漏量计算模块，是根据输入参数及蒸汽的热物性参数和空气的热物性参数，计算得到内漏量。
所述的蒸汽阀门内漏监测装置的内漏监测方法，包括如下步骤：
步骤1：向智能处理器7的参数输入模块中输入参数，输入的参数包括上下游管道的长度、内径、外径、材质及导热系数和保温材料的外径、材质及导热系数；
步骤2：根据上下游管道的蒸汽的压力和温度，通过智能处理器7的热物性模块中的蒸汽热物性表，确定上下游管道的蒸汽的热物性参数，包括导热系数、密度、焓值、粘度、普朗特数；根据空气的热物性参数，通过智能处理器7的热物性模块中的空气热物性表，确定上下游管道的空气的热物性参数，包括导热系数、密度、粘度、普朗特数；
步骤3：根据输入参数及蒸汽的热物性参数和空气的热物性参数，计算得到内漏量
具体内漏量w计算的方程组如下：
上游管道：
nuuf＝0.023reuf0.8pruf0.3
下游管道：
nudf＝0.023redf0.8prdf0.3
能量守恒：
内漏量计算：
方程组中的变量含义如下：
‐db表示保温材料的外径，dp表示蒸汽管道的外径，d0表示蒸汽管道的内径，lu表示上游管道的长度，ld表示下游管道的长度，λb表示保温材料的导热系数，λp表示蒸汽管道的导热系数，这些参数属于输入参数；
‐ta表示环境温度，tuf表示上游蒸汽温度，tdf表示下游蒸汽温度，这些是通过温度传感器测量得到；
‐λa表示空气的导热系数，pra表示空气的普朗特数，μa表示空气的粘度，λuf表示上游蒸汽的导热系数，λdf表示下游蒸汽的导热系数，pruf表示上游蒸汽的普朗特数，prdf表示下游蒸汽的普朗特数，μuf表示上游蒸汽的粘度，μdf表示下游蒸汽的粘度，ρuf表示上游蒸汽的密度，ρdf表示下游蒸汽的密度，huf表示上游蒸汽的焓值，hdf表示下游蒸汽的焓值，这些参数都是通过热物性模块得到；
‐w表示内漏量，tub表示上游管道保温材料外表面的温度，tup表示上游管道内壁面温度，nuua表示上游管外空气侧的努塞尔数，nuuf表示上游管内蒸汽侧的努塞尔数，reuf表示上游内蒸汽的雷诺数，uuf表示上游管内蒸汽流速，tdb表示下游管道保温材料外表面的温度，tdp表示下游管道内壁面温度，nuda表示下游管外空气侧的努塞尔数，nudf表示下游管内蒸汽侧的努塞尔数，redf表示下游内蒸汽的雷诺数，udf表示下游管内蒸汽流速；这些参数通过计算上述方程组得到，便得知内漏量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
结合工程流体力学、传热学进行分析，及时有效地监测出存在内漏的阀门，以及内漏量，从而提前处理，避免阀门内漏严重无法修复的问题，保证设备安全经济运行。
附图说明
图1是本发明装置示意图。
图中，1上游压力传感器，2为上游温度传感器，3为上游信号线、4为下游压力传感器、5为下游温度传感器、6为下游信号线、7为智能处理器、8为环境温度传感器，9为环境信号线，10为蒸汽阀门，11为蒸汽管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，待测的蒸汽阀门10安装在运行的蒸汽管道11上，本实施例中，蒸汽阀门内漏监测装置包括上游压力传感器1、上游温度传感器2、下游压力传感器4、下游温度传感器5、环境温度传感器8以及智能处理器7。其中，上游压力传感器1和上游温度传感器2安装在蒸汽阀门10的上游入口段，并通过上游信号线3与智能处理器7相连；下游压力传感器4和下游温度传感器5安装在蒸汽阀门11的下游出口段，并通过下游信号线6与智能处理器7相连；环境温度传感器8安装在蒸汽阀门10的周边，并通过环境信号线9与智能处理器7相连。
本实施例中，智能处理器7是一种可编程的处理器，内置参数输入模块、热物性模块、内漏量计算模块。参数输入模块中，需要输入的参数包括上下游管道的长度、内径、外径、材质及导热系数和保温材料的外径、材质及导热系数；热物性模块，含有蒸汽热物性表和空气热物性表；根据蒸汽的压力和温度，，通过蒸汽热物性表，确定蒸汽的热物性参数，包括导热系数、密度、焓值、粘度、普朗特数；根据环境温度，通过空气热物性表，确定空气的热物性参数，包括导热系数、密度、粘度、普朗特数；内漏量计算模块，是根据输入参数及蒸汽的热物性参数和空气的热物性参数，计算得到内漏量。
本发明的工作原理如下：压力传感器和温度传感器测量得到的参数，被热物性模块调用，得到蒸汽和空气的热物性参数，进而结合参数输入模块中输入的参数，全部传输至内漏量计算模块，计算得到蒸汽内漏量。计算原理基于传热学的理论。管内流动的蒸汽比空气温度高，部分热量将通过管壁和保温材料传递到环境中，传热的过程是蒸汽‐管壁‐保温材料‐空气，蒸汽与管内壁间是流动传热，管壁和保温材料中是固体导热，保温材料外侧与空气间是流动传热。稳定状态下，根据能量守恒，上述传递过程中，所传递的热量是相等的。根据环境温度、空气热物性以及保温材料几何尺寸，可得到空气对流传热系数。根据蒸汽压力、温度、流速以及管道尺寸，可得到蒸汽对流传热系数。由此，便可建立传热方程组，计算得到管道内部蒸汽的流速，进而得到蒸汽流量，即为内漏量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。