摘要：火(huǒ)電廠機組的主蒸汽(qì)流量是機(jī)組進(jìn)行準确的(de)運行工況(kuàng)分析(xī)性能檢測、開展良好的經濟性分析和節能降(jiàng)耗工作的(de)基礎。從原理、應用、優(yōu)缺點(diǎn)以及(jí)誤差(chà)産生因素等方面對目前現有(yǒu)的兩(liǎng)種主流測量方法直(zhí)接測(cè)量法和(hé)間接測(cè)量法進(jìn)行了詳(xiáng)細(xì)比(bǐ)較分析。
　　火(huǒ)電廠(chǎng)機組(zǔ)的主蒸汽流量(liàng)是否(fǒu)能實現(xiàn)準确測(cè)量關(guān)系到機組(zǔ)是否可以進行(háng)準确(què)的(de)運行(háng)工況分析性(xìng)能檢測、是否可以開展良(liáng)好的(de)經濟性分析和節能(néng)降耗工作。目前(qián)對于(yú)火電(diàn)廠主(zhǔ)蒸汽(qì)流量(liàng)的測量方法(fǎ)主要有(yǒu)兩個大方向，直(zhí)接測量和間(jiān)接(jiē)測量。
1直接法測(cè)量
　　蒸(zhēng)汽(qì)流量直(zhí)接法(fǎ)計量(liàng)的研(yán)究從 差(chà)壓(yā)式流(liú)量計 發展(zhǎn)到現(xiàn)今的超(chāo)聲(shēng)波流(liú)量計已經(jīng)有100多(duō)年的(de)曆史。蒸汽(qì)流量(liàng)的計量儀表種類衆多但(dàn)卻沒有一(yī)種儀(yí)表可以适用所(suǒ)有工(gōng)況下的蒸(zhēng)汽測(cè)量。目前主(zhǔ)流的測試(shì)儀(yí)表主要有以 孔闆(pǎn)式流量計 爲代(dài)表的(de)差壓式流(liú)量計和以(yǐ) 渦街(jiē)流量(liàng)計(jì) 爲代表(biǎo)的其它類型流(liú)量計(jì)。針(zhēn)對直接(jiē)法測量僅對以下幾種(zhǒng)代表型(xíng)的測(cè)量方法進行比較(jiào)分析。
1.1孔(kǒng)闆式(shì)流量計原(yuán)理及特(tè)性分析(xī)
　　孔闆流量(liàng)計，即(jí)對蒸汽進行孔(kǒng)闆節流之(zhī)後利用蒸(zhēng)汽(qì)流過孔(kǒng)闆前後所形成(chéng)的(de)壓力差(chà)以及(jí)流動(dòng)連續性方(fāng)程（質(zhì)量守恒定(dìng)律）和伯努(nǔ)利方(fāng)程（能(néng)量守恒定律(lǜ)）計(jì)算出蒸汽(qì)流量[2]。
　　孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計具(jù)有以(yǐ)下優(yōu)點：使用(yòng)方便無(wú)需實(shí)流校準，經(jīng)久耐用，應用範(fàn)圍廣，價格(gé)較低。同時其使用上(shàng)也有些缺(quē)點需要注意：測量精(jīng)度有(yǒu)待(dài)提高；銳(ruì)角磨損與(yǔ)積污問題不可避免(miǎn)；單個孔闆的β=0.45～0.75，壓損太(tài)大，可達最大差壓的78%～47%；安裝(zhuāng)加工較困(kùn)難，例(lì)如孔闆(pǎn)的(de)開孔(kǒng)邊緣圓弧(hú)半徑在國(guó)标規定中(zhōng)需不大于(yú)0.0004d但實際中(zhōng)很難操(cāo)作(zuò)；孔闆流量(liàng)計的(de)流量(liàng)系數對雷(léi)諾數的變化十分(fèn)敏感因此其(qí)量程較小，一般(bān)常應(yīng)用的(de)量程(chéng)爲4:1～5:1，而火(huǒ)電廠蒸汽流(liú)量測量中流(liú)量上下限往(wǎng)往大(dà)于10:1偶(ǒu)爾高(gāo)達20:1，這對于(yú)孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)而言具(jù)有一定挑戰；導(dǎo)壓管易堵(dǔ)塞易(yì)洩漏易(yì)凍(dòng)結等。
1.2标準噴(pēn)嘴(zuǐ)式流(liú)量計原理及特性分(fèn)析
　　标(biāo)準噴嘴式流量(liàng)計的(de)測量原理(lǐ)與孔闆式類(lèi)似(sì)，同樣依靠測量(liàng)流體(tǐ)節流形成(chéng)的壓(yā)差(chà)進(jìn)而換算出(chū)流體的流量(liàng)，與孔闆(pǎn)式的不同(tóng)點在于(yú)其噴嘴由于采用圓弧(hú)形結(jié)構因(yīn)此相(xiàng)比于孔闆式(shì)流(liú)量計壓損較小測量精度(dù)更高。
　　同孔闆式(shì)流量計一樣，标準噴(pēn)嘴式流量計具(jù)有結構簡(jiǎn)單使(shǐ)用方便(biàn)無(wú)需實(shí)流校(xiào)準的(de)優點，其(qí)壓損更(gèng)小以(yǐ)及耐腐蝕性更(gèng)高是較孔(kǒng)闆式更優化的特點(diǎn)，同時(shí)由(yóu)于(yú)其噴嘴圓弧化(huà)的構(gòu)造特點，可(kě)進(jìn)行(háng)更廣範圍的氣(qì)體液(yè)體以及髒(zāng)污介質測量。但(dàn)其缺點(diǎn)與孔闆(pǎn)式相比也是顯而易見，即(jí)其加工工藝(yì)複雜整體造價較高，此外與孔闆式流(liú)量計相同(tóng)，噴(pēn)嘴(zuǐ)式流量計(jì)也存(cún)在導(dǎo)壓管易堵塞易(yì)洩(xiè)漏(lòu)易凍(dòng)結(jié)等(děng)問題。
1.3v錐式流量(liàng)計(jì)原理(lǐ)及(jí)特性分(fèn)析
　　v 錐式流量計 也(yě)是差(chà)壓式(shì)流量(liàng)計的(de)一種(zhǒng)，其主要結(jié)構形(xíng)式有(yǒu)精密(mì)測量(liàng)管(guǎn)型、維夫(fū)wafer型以及插(chā)入式(shì)型三(sān)種(zhǒng)，如圖1所(suǒ)示(shì)[3]。

　　v錐(zhuī)流量(liàng)計的主要部件(jiàn)有v型(xíng)錐體(tǐ)、導壓管、 差(chà)壓變送器(qì) 以及流量(liàng)積算儀等(děng)。它的測量原理(lǐ)類似(sì)孔闆和(hé)噴(pēn)嘴流量計(jì)，利用其内(nèi)流過(guò)的蒸汽流(liú)量與(yǔ)v型錐(zhuī)體前(qián)後蒸汽(qì)的(de)壓差(chà)的平(píng)方根(gēn)成線(xiàn)性關(guān)系，測(cè)量流過(guò)v型錐體前後(hòu)蒸汽(qì)的壓差以(yǐ)及相應(yīng)密(mì)度通(tōng)過代(dài)入流(liú)量計算公式計算出(chū)蒸汽(qì)流量。
　　v錐流(liú)量計(jì)的主(zhǔ)要優(yōu)點有：測量(liàng)穩定(dìng)性好(hǎo)精(jīng)度高；可(kě)測試(shì)介(jiè)質(zhì)種類多範(fàn)圍廣；可适(shì)用的雷諾(nuò)數範(fàn)圍較(jiào)寬即量程(chéng)大；壓損小；和孔闆與(yǔ)噴嘴式流(liú)量計(jì)相比需要(yào)的直管段短；具(jù)有自潔淨能力，可測(cè)易污(wū)易堵(dǔ)流體(tǐ)。其缺(quē)點同(tóng)孔闆式和噴嘴(zuǐ)式流量(liàng)計一(yī)樣(yàng)，也存在法蘭連(lián)接易洩漏，導壓(yā)管易(yì)洩漏易凍(dòng)結等問題。
1.4分流(liú)旋翼(yì)式流(liú)量計原理(lǐ)及(jí)特(tè)性分(fèn)析
　　分流(liú)旋(xuán)翼式(shì)流量計是利用分(fèn)流相(xiàng)似原理(lǐ)和節流原理(lǐ)進行流(liú)體流(liú)量的(de)測量。其組成部(bù)分有分(fèn)流孔闆(pǎn)、殼體、分流管、噴(pēn)嘴、葉(yè)輪、磁鋼和(hé)表頭等部件。當(dāng)進行(háng)蒸汽流量(liàng)測量時，蒸汽會被分爲兩(liǎng)路：一(yī)路流經孔闆形(xíng)成壓力差(chà)；另一(yī)路經噴嘴噴射到葉(yè)輪(lún)葉片上(shàng)以使其(qí)轉動。由(yóu)流體相似原理(lǐ)可知(zhī)在(zài)一定流(liú)量範圍(wéi)内兩路流體流(liú)量之比固定(dìng)即(jí)一定葉(yè)輪轉速(sù)對應一(yī)定流(liú)體流量，由(yóu)此便可得(dé)出待測蒸(zhēng)汽流量總(zǒng)量。分流(liú)旋翼式流量計結(jié)構簡(jiǎn)單使用方便、測(cè)量範圍廣，可自(zì)動跟(gēn)蹤補償壓力變(biàn)動，造價較(jiào)低。
1.5渦街(jiē)流量計(jì)原理及特(tè)性分(fèn)析
　　 渦(wō)街(jiē)流(liú)量計在20世(shì)紀(jì)60年代由(yóu)日本研究者率(lǜ)先提(tí)出，其主(zhǔ)要組成部分有傳感器(qì)、連(lián)杆、漩渦(wō)發生器和表體。其工(gōng)作原理是(shì)利用流體流經(jīng)圓柱(zhù)狀物(wù)體時(shí)會形成卡門渦街，而(ér)卡門渦街(jiē)的頻率(lǜ)與流體(tǐ)流速(sù)成正比，實(shí)際測量時(shí)可根(gēn)據檢測出的卡(kǎ)門渦街頻率由下(xià)式得出(chū)流體(tǐ)流速，繼而(ér)由(yóu)流(liú)速計算得出流體流(liú)量(liàng)。
f=st·v／d(1)
式中：f——渦(wō)街頻(pín)率；st——渦(wō)街流(liú)量(liàng)計系數(斯特(tè)羅哈(hā)數)；v——蒸(zhēng)汽流(liú)速；d——圓柱(zhù)體直徑。
　　渦街流量(liàng)計的(de)優點是其結構簡單可靠性高(gāo)，測量精度(dù)高響應快；量程大（10:1～30:1）；輸(shū)出結果爲脈沖(chòng)信号因(yīn)此無零(líng)點漂移導(dǎo)緻的誤差。但其缺點(diǎn)是其測量(liàng)結果(guǒ)易受信(xìn)号幹擾(rǎo)，主要有工業電磁(cí)波(bō)動造成的(de)幹擾和管道震(zhèn)動引(yǐn)起的幹擾(rǎo)。
2間接法測量
　　直接測(cè)量(liàng)雖然簡單方便直觀，但(dàn)如今(jīn)火電廠(chǎng)的(de)機組容量(liàng)日益擴大(dà)，相應的節(jiē)流元件體(tǐ)積也(yě)随之增大(dà)，這不(bú)僅對制造(zào)安裝(zhuāng)和檢(jiǎn)修造成了(le)一定(dìng)困(kùn)難(nán)，同時(shí)較大的節流元(yuán)件應用(yòng)于大型(xíng)機組的主蒸汽(qì)流量測量(liàng)時往(wǎng)往會引起壓損(sǔn)較大(dà)的情(qíng)況，從而導(dǎo)緻測量結(jié)果與(yǔ)實際(jì)流量偏差(chà)較(jiào)大，尤其(qí)是針對(duì)一些例如超(chāo)臨界機組(zǔ)之類的(de)高參數機組(zǔ)實現直接(jiē)測量非常困難(nán)，因此另(lìng)一種測(cè)量方法(fǎ)在(zài)實際中應用更多，即(jí)間接測量。間接測量主(zhǔ)蒸(zhēng)汽流(liú)量即(jí)利(lì)用汽輪機的(de)有關參數(shù)進行間接換算(suàn)最終得出結果(guǒ)。
2.1測量原理(lǐ)
　　目前間接(jiē)測量主要(yào)有兩(liǎng)種(zhǒng)實現方法(fǎ)：調(diào)節級後壓(yā)力溫度間(jiān)接測量法和(hé)利(lì)用壓力級組前後壓(yā)力、溫(wēn)度測量法(fǎ)。這兩種方法都(dōu)基于(yú)弗留格爾公式：

式中(zhōng)：g0（g1）——設計額定工況(kuàng)（變工(gōng)況）下的(de)蒸(zhēng)汽流(liú)量；p0，pz（p01，pz1）——在設計額定(dìng)工況(kuàng)（變(biàn)工況(kuàng)）下(xià)該級組前(qián)後的(de)壓力；t0（t01）——設(shè)計額定工況（變工況）下(xià)該級組前蒸汽(qì)溫度。
　　對于(yú)n級的(de)汽輪機在變工況狀(zhuàng)态(tài)下(xià)工作時如未達(dá)臨界值則(zé)可直接應(yīng)用上述弗留格(gé)爾公式但前提是整個汽輪機組級(jí)組葉片通(tōng)流面積不變。
　　當(dāng)機組級(jí)組較多(duō)且末級爲(wèi)凝汽(qì)式機(jī)組(zǔ)時,級組(zǔ)的排氣壓力（pz）遠小于(yú)級組進汽(qì)壓力（p0），因此(cǐ)上(shàng)式可簡化爲[4]：

　　式（3）是目前(qián)應用最廣(guǎng)的間接測量流(liú)量計算方法。式（3）和式（4）和(hé)弗留格(gé)爾公式一(yī)樣都需要(yào)保證在級(jí)數足夠多；葉片(piàn)流通面積不變(biàn)；各級組流量相(xiàng)同；各級組(zǔ)級前溫度變化(huà)率相(xiàng)同和(hé)不得有其(qí)他非線性元件(jiàn)幹擾(rǎo)等前提(tí)條件下應(yīng)用(yòng)。
　　對于級數足夠多這(zhè)一條件目(mù)前大多數(shù)火(huǒ)電廠的(de)汽輪發電機都可以滿足。對于(yú)保持葉片流通(tōng)面積(jī)不變這一(yī)條件，由于葉片(piàn)流通(tōng)面(miàn)積會随(suí)着級組(zǔ)調(diào)節閥門開(kāi)啓狀況不(bú)同而(ér)變化(huà)，當負(fù)荷降低時相應(yīng)會減少閥(fá)門的(de)開啓數從而使實際流通面積減小(xiǎo)因此會導(dǎo)緻如圖(tú)2所示的(de)p1值偏大于實際(jì)值，測(cè)量結(jié)果也(yě)因此偏大。

2.2影響(xiǎng)因素
　　除了上述葉片(piàn)流通面積(jī)會對測量(liàng)結果(guǒ)造成影響外還(hái)有以(yǐ)下(xià)幾大影(yǐng)響因(yīn)素。
1.再熱減溫水的(de)影響
　　 再(zài)熱減溫水(shuǐ)的注(zhù)入會成爲再熱器壓降和(hé)蒸汽(qì)流量兩者關系(xì)中不可控的一(yī)個因素，此外(wài)這(zhè)一部分減溫水由于(yú)全部流入(rù)中、低(dī)壓缸所以會對其壓(yā)降造(zào)成影響，這(zhè)一(yī)部(bù)分流量不(bú)算入(rù)主蒸汽流量但(dàn)卻會(huì)引起上圖中p2和p1值的增加(jiā)從而導緻測量(liàng)結果大于(yú)實際(jì)值。
2. 廠(chǎng)用(yòng)汽及對外供(gòng)熱的影響(xiǎng)
　　 火電廠發電汽(qì)輪機往往(wǎng)将其(qí)高壓缸的(de)排汽(qì)作爲廠用汽的汽源(yuán)同(tóng)時利用其餘熱供(gòng)熱，這(zhè)樣會相(xiàng)應的減少再熱(rè)器及中、低壓缸的蒸汽流量(liàng)從而導緻其(qí)壓(yā)力降低壓(yā)差減小即圖中(zhōng)p3、p2降低，p3、p2的降(jiàng)低最終緻使p1值降低(dī)，測量結果将偏小(xiǎo)。
3. 加(jiā)熱器、給水(shuǐ)泵及暖風機的(de)投、切影響
　　 各組(zǔ)加熱(rè)器在機組(zǔ)運行(háng)中會由于(yú)不同原因進行(háng)投、切(qiē)，其抽汽量(liàng)也會因此(cǐ)而變(biàn)化，而(ér)抽氣量直(zhí)接影響到(dào)p1值，例(lì)如(rú)高(gāo)壓加熱器(qì)被切除(chú)後前段抽汽量将明顯減少從而(ér)主蒸汽流量不變而(ér)p1值明(míng)顯提(tí)高緻(zhì)使測量結果偏(piān)高。汽動給(gěi)水泵和鍋爐暖風器(qì)的氣(qì)源都來自于中(zhōng)壓缸排汽(qì)，當汽動給水泵部分停用時或其工(gōng)作汽源改變時都會使抽(chōu)汽量減少從而(ér)也會導緻包括p1值在内的(de)各級(jí)壓力值(zhí)提高,緻(zhì)使測量結果偏高。冬季暖(nuǎn)風機(jī)的投入會引起(qǐ)抽汽(qì)量的(de)增加(jiā)，p1值因此(cǐ)降低，測量結果會偏低。
4.溫度補償的影(yǐng)響
　　主(zhǔ)蒸汽經過(guò)調節級(jí)後(hòu)在p1點(diǎn)會有(yǒu)一個(gè)明顯的溫(wēn)降，而且該(gāi)溫(wēn)降(jiàng)随閥門開(kāi)度、機組運(yùn)行方(fāng)式的(de)變化有所(suǒ)不同。但是到了(le)p3點卻由于再熱(rè)器的存在因此(cǐ)p1點的(de)溫降(jiàng)對(duì)此點并沒有(yǒu)太大(dà)的影(yǐng)響(xiǎng)。可是利(lì)用弗留格(gé)爾公式是以各級組(zǔ)級前溫度(dù)變化率相同(tóng)這一前(qián)提條件進(jìn)行溫(wēn)度補(bǔ)償的，因此(cǐ)會有一定誤差(chà)。
5. 動态(tài)特性的影(yǐng)響
　　 再熱系(xì)統的中、低(dī)壓(yā)缸動态(tài)運作時會有慣(guàn)性環節(jiē)特(tè)性呈(chéng)現，這(zhè)會導緻(zhì)p1和(hé)流量在(zài)機(jī)組變(biàn)工況(kuàng)運行(háng)時呈(chéng)非線(xiàn)性狀态，便(biàn)會(huì)産生動(dòng)态偏(piān)差。
2.3特性(xìng)分(fèn)析
與(yǔ)直接測量方法(fǎ)相比(bǐ)，基于(yú)弗留(liú)格爾公(gōng)式的間(jiān)接測(cè)量法具有(yǒu)以下優點：
(1)無需(xū)安裝特殊(shū)測量裝置(zhì)，隻需讀取(qǔ)汽輪(lún)機相(xiàng)關的(de)運行參(cān)數進行(háng)間接換算便可(kě)得出主(zhǔ)蒸(zhēng)汽流(liú)量，這一點上大大節(jiē)省(shěng)了初投資成本
(2)由于無(wú)需另外安裝(zhuāng)設(shè)備，因此不(bú)存在(zài)額外(wài)的壓(yā)力損失，因此得出的(de)蒸汽(qì)流量(liàng)數據(jù)更可靠；
(3)同樣由(yóu)于無需另外安(ān)裝設(shè)備，機組洩(xiè)漏點減少(shǎo)，這将(jiāng)系統(tǒng)維護(hù)和檢(jiǎn)修成本大大降(jiàng)低。此外，間(jiān)接測(cè)量無需(xū)直(zhí)接檢修機(jī)組，對于機(jī)組内部工況和問題缺陷可利(lì)用弗(fú)留格爾公(gōng)式直接進行計(jì)算确定，具體有以下兩方面應(yīng)用：利用不同流量下推算出的(de)機組各級(jí)級前(qián)壓力，求得(dé)各級(jí)壓(yā)差和比焓降(jiàng)，從而确定(dìng)機組效率及内(nèi)部零件受(shòu)力(lì)；已知流(liú)量或功率的前(qián)提下，利用(yòng)各級(jí)級前壓力反向驗證與(yǔ)弗(fú)留格(gé)爾公(gōng)式是否相(xiàng)符判(pàn)斷汽(qì)輪機(jī)内部是否正常(cháng)運作例如是(shì)否(fǒu)出現堵塞(sāi)或洩(xiè)漏引起的(de)流通(tōng)面積改變(biàn)。
利用(yòng)弗留(liú)格爾公式(shì)進行間接(jiē)測量(liàng)需注意以(yǐ)下幾點：
(1)由(yóu)于結垢、腐(fǔ)蝕等(děng)問題(tí)存在(zài)，因此爲了(le)将流(liú)量測(cè)量誤差(chà)控(kòng)制到最低(dī)，必須(xū)對機(jī)組(zǔ)進行定(dìng)期試(shì)驗(yàn)，檢查給(gěi)水流量是否與(yǔ)主蒸汽流(liú)量示(shì)值相對應以确(què)定是否有結垢(gòu)、腐蝕(shí)等問題存(cún)在和(hé)嚴重(zhòng)程度(dù)，同時定期試(shì)驗還可以(yǐ)做到對(duì)系統誤差進行(háng)校對；
(2)不(bú)可(kě)以一成不變地對弗(fú)留格爾(ěr)公(gōng)式進(jìn)行生(shēng)搬硬套的計算(suàn)，要(yào)靈活觀察系統熱力過(guò)程，根據過程特(tè)性不(bú)同選擇不(bú)同形式(shì)的(de)弗留格爾公式進行(háng)流量(liàng)計算。
3結語
　　傳統的直接測(cè)量蒸汽流量的(de)方法雖(suī)然在二(èr)次儀(yí)表(biǎo)的(de)配合(hé)下可(kě)以得到主蒸(zhēng)汽流量值，但(dàn)由于節流裝置(zhì)本身存在(zài)的技(jì)術問題(tí)和測量(liàng)精度(dù)等影響因(yīn)素(sù)，如(rú)今在大容(róng)量高參數(shù)單元(yuán)機組(zǔ)中越來越難以見其(qí)身影，與之(zhī)相(xiàng)對應的(de)間接(jiē)測量法在(zài)可靠性(xìng)、穩定性(xìng)、經濟性方(fāng)面的(de)表現(xiàn)更(gèng)爲優秀(xiù)。但目前(qián)仍(réng)由于熱力(lì)工況複雜(zá)多變往往(wǎng)需要(yào)對計算模(mó)型作(zuò)不同修正，目前并未研究出一(yī)種十(shí)分完善的(de)計算(suàn)模型，因此(cǐ)該領域(yù)還有待研究(jiū)工作者繼(jì)續探(tàn)索。

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