摘(zhāi)要：差壓式流(liú)量測量(liàng)是電廠流量測(cè)量(liàng)的重要方式(shì)，通過流(liú)量孔闆與 差壓變送(sòng)器(qì) 配合使(shǐ)用，可(kě)直(zhí)接産生(shēng)4madc～20madc的标準電流信号送控(kòng)制系統(tǒng)。一直以來，管道(dào)差壓式流量計 以其簡單、可靠的特(tè)性廣泛應用于各(gè)個系統(tǒng)的管(guǎn)線流量測(cè)量，本(běn)文結合秦(qín)二廠現場(chǎng)設備改造過程，深入(rù)分析了(le)差壓式(shì)流量計在對含氣泡(pào)液體流量(liàng)測量過程中産(chǎn)生波動(dòng)的具體(tǐ)原因(yīn)，并提出具有針(zhēn)對性的改(gǎi)進措施，有效提(tí)升了差(chà)壓(yā)式流(liú)量測量的(de)穩定性。
　　秦二(èr)廠(chǎng)安全殼噴淋系統（eas）噴淋(lín)流(liú)量變(biàn)送器，通過測(cè)得安(ān)噴管線(xiàn)上(shàng)流量孔(kǒng)闆兩側(cè)的差壓(yā)來實現噴淋流量的測量(liàng)及遠(yuǎn)傳功(gōng)能(néng)，該變(biàn)送(sòng)器爲(wèi)事(shì)故後監(jiān)測系統儀表。該(gāi)變送(sòng)器爲eas系統(tǒng)直接噴淋流量(liàng)與循環(huán)噴淋流(liú)量的差壓(yā)流量(liàng)測量變送器，現(xiàn)場測得參數并(bìng)經處(chù)理後(hòu)遠傳(chuán)至主控(kòng)室(shì)。
　　在進行涉及(jí)該流量(liàng)計的零(líng)流量現(xiàn)場試驗時，多次(cì)出現(xiàn)停泵(bèng)後流量數(shù)據波動的(de)情況，波(bō)動幅度(dù)超出(chū)誤(wù)差許可範圍。爲保證現(xiàn)場(chǎng)設備可用，本(běn)文從測量結果(guǒ)波動這(zhè)一問題着手，深入(rù)剖析(xī)波動(dòng)産生的原(yuán)因，并(bìng)提出(chū)對應的解(jiě)決方案，應(yīng)用至(zhì)現場(chǎng)後，取(qǔ)得了良(liáng)好的成(chéng)效
1故障(zhàng)現象及故障處理(lǐ)
1.1故障(zhàng)現象
　　安噴(pēn)系統(tǒng)零流(liú)量實(shí)驗期間，曾(céng)多(duō)次出現小流量指示波(bō)動的情況(kuàng)，曾有過1個(gè)月内(nèi)連(lián)續(xù)觸發(fā)3次波動的情況(kuàng)發(fā)生(shēng)，其波動方式爲在停(tíng)泵後出現短時(shí)間的(de)波動峰（如(rú)圖1所示）。圖(tú)1中綠色曲線爲流量，藍色(sè)曲線爲泵(bèng)軸承溫度，啓泵期間流量(liàng)指示正常，而在停泵後（藍色曲線開(kāi)始下(xià)行(háng)，證(zhèng)明已停(tíng)泵成功）又出(chū)現了兩次(cì)大(dà)的(de)波動(dòng)值，較(jiào)大的一次波動值約(yuē)爲正(zhèng)常(cháng)啓(qǐ)泵期(qī)間(jiān)流量值的1/4，明(míng)顯已(yǐ)遠超誤(wù)差(chà)許可範圍(wéi)。
 
1.2故障處理
　　針(zhēn)對(duì)這一故障(zhàng)，現場多采(cǎi)用充(chōng)水排氣方(fāng)式進(jìn)行處理，對儀表(biǎo)進行(háng)充水(shuǐ)排氣并校準後(hòu)，在一段(duàn)時間内儀(yí)表(biǎo)的測量穩(wěn)定性(xìng)會有所提(tí)高，然(rán)而在進行(háng)多次試驗(yàn)後（該(gāi)管線(xiàn)在機組運(yùn)行期(qī)間不(bú)投運(yùn)），流量波(bō)動(dòng)的情(qíng)況又會(huì)出現。經(jīng)統計，近(jìn)3年(nián)内對單個變送器校(xiào)驗(yàn)（含充水排氣(qì)）的工(gōng)作次數多(duō)達7次。從現(xiàn)場實際效(xiào)果來看，充(chōng)水排(pái)氣具有見(jiàn)效快(kuài)、操作容易(yì)等優點，但屬于(yú)一種治标不治(zhì)本的辦(bàn)法(fǎ)，對于(yú)應用(yòng)于(yú)事故期(qī)間及事故(gù)後處(chù)理的(de)安全殼噴(pēn)淋系統來(lái)說，每(měi)次使(shǐ)用(yòng)前進行(háng)人爲校驗的行(háng)爲(wèi)是(shì)不現實的(de)。
2背景介(jiè)紹
2.1差壓式流量計(jì)測量(liàng)原理
　　差壓式流量測量方(fāng)式基于伯努(nǔ)利(lì)方程(chéng)和連續性原(yuán)理，通過測量(liàng)液體流經節流元件(jiàn)時産(chǎn)生的壓力變化(huà)，從而計算(suàn)出流體(tǐ)流量[2]。推(tuī)導爲(wèi)：
　　已知(zhī)流體(tǐ)密度ρ；流體管道前後(hòu)截(jié)面積a1、a2；截(jié)面處流體流速(sù)v1、v2；壓強(qiáng)p1、p2。根據不(bú)可壓縮(suō)理想流體(tǐ)的伯努利方程：
 
和流體連(lián)續性(xìng)方程：
 
　　其中，a0爲孔(kǒng)闆開(kāi)孔面(miàn)積(jī)，μ爲流束收縮(suō)系數(shù)（a2=μa0），d爲節流孔(kǒng)直徑(jìng)，d爲管(guǎn)道内徑。
　　上述方程均建立(lì)在流體不可壓縮及流體(tǐ)動量守恒的(de)基(jī)礎之(zhī)上。事(shì)實上，由于(yú)流體存在摩擦(cā)力和(hé)黏性，其動量有(yǒu)所損失，而(ér)孔闆前(qián)後(hòu)流體(tǐ)由于(yú)具備可壓(yā)縮性，前後密度并不(bú)相同，故引(yǐn)入流量系數α和(hé)膨脹系數ε（對于(yú)不可壓縮流體(tǐ)，其ε爲1），并得(dé)到孔(kǒng)闆前後的(de)實(shí)際(jì)壓差(chà)爲(wèi)Δp=p1-p2，實際密(mì)度ρ2=ερ1=ερ，得到可壓縮(suō)的實(shí)際流體方(fāng)程：
 
可以(yǐ)看出：流(liú)量與差(chà)壓的(de)平(píng)方根成線性關系，即q∝√∆p。
　　上(shàng)述(shù)公式作爲(wèi)差(chà)壓(yā)式流(liú)量(liàng)測量的理論(lùn)基礎，其結論決(jué)定了差(chà)壓式流量計的硬件組(zǔ)成，對(duì)于現場應(yīng)用(yòng)來說，主要的(de)組成(chéng)元件(jiàn)包含(hán)節流元件、引壓管線(xiàn)及(jí)差壓變(biàn)送器。差壓式流量計可以(yǐ)采用(yòng)的節流(liú)元件包含标準孔闆、節流擋闆(pǎn)、文丘裏(lǐ)管等，而在現場(chǎng)使用的設備中(zhōng)則以(yǐ)标準孔闆(pǎn)居多。秦二廠安噴系統(tǒng)現場使(shǐ)用的正是 标準孔闆型(xíng)差壓流(liú)量計 。
2.2現(xiàn)場(chǎng)布置(zhì)情況
　　秦二(èr)廠安(ān)全殼噴(pēn)淋系統（eas）噴淋(lín)流量變送器，通(tōng)過測得安(ān)噴管線上流量孔闆兩側的差(chà)壓來實(shí)現噴淋(lín)流量的測量及遠傳(chuán)功能。
　　現場(chǎng)儀表安裝于管(guǎn)道側方，通過引(yǐn)壓管線自孔闆兩側(cè)接入管道(dào)，對孔闆前(qián)後兩(liǎng)側的(de)差壓值(zhí)進(jìn)行測量，并(bìng)送出4madc～20madc标準電流信号(hào)至控制(zhì)與(yǔ)監測(cè)系統，在控(kòng)制櫃(guì)系統中通過開方卡件與線性(xìng)運算卡(kǎ)件(jiàn)處理，即可直接得到(dào)流量值。
　　現場采(cǎi)用的(de)差(chà)壓式變(biàn)送器(qì)，測量範圍0kpa～60kpa，精度0.25，通過約6m長的引(yǐn)壓管(guǎn)線由(yóu)孔(kǒng)闆引入變送(sòng)器進行測(cè)量，如(rú)圖2所(suǒ)示。
 
　　對(duì)國内同類型電(diàn)廠該儀表的使用情況進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該問題(tí)在大(dà)部分同型(xíng)号電站中均有(yǒu)存在，屬于共性問題(tí)，解(jiě)決(jué)方案(àn)也多(duō)爲充(chōng)水排(pái)氣操作(zuò)。本文所(suǒ)讨(tǎo)論(lùn)的解(jiě)決方(fāng)案具(jù)備(bèi)推廣價(jià)值。
2.3不穩定性原(yuán)因分析
1）安噴泵(bèng)作用(yòng)原理分析(xī)
　　該表計(jì)用(yòng)于測(cè)量安噴管(guǎn)線内流量，安(ān)噴管線(xiàn)在機組正(zhèng)常運(yùn)行期(qī)間無流量(liàng)，隻(zhī)有在試驗期(qī)間，該表計才會起到測量(liàng)的作用，此時管線内(nèi)液體來源(yuán)爲安全殼(ké)噴淋(lín)泵泵(bèng)送的含硼(péng)水，安噴泵爲葉(yè)片式(shì)立式筒(tǒng)形泵，泵(bèng)揚程(chéng)爲131m，最大入(rù)口壓力0.385mpa，在(zài)試驗(yàn)過程中，因氫氧(yǎng)化鈉虹(hóng)吸(xī)管線(xiàn)破壞(huài)帶入空氣(qì)，噴射(shè)泵将氫氧化(huà)鈉(nà)輸送管線(xiàn)中的空(kōng)氣吸入安噴管線(xiàn)内，氣體以氣(qì)泡(pào)的形(xíng)式存(cún)在于液體(tǐ)管線(xiàn)中(zhōng)，并随着(zhe)液體進入引壓管線。考慮到對(duì)于儀(yí)表充水排(pái)氣可以短(duǎn)期消(xiāo)除儀表測量不(bú)穩定(dìng)問題的(de)情(qíng)況，不能排除測量不穩(wěn)定(dìng)的原(yuán)因爲(wèi)儀表管線(xiàn)中含氣(qì)泡。而事(shì)實上，爲消除(chú)儀表管線含氣泡對于(yú)儀表測量(liàng)穩定(dìng)性的(de)影響(xiǎng)，引壓(yā)管線上安(ān)裝有集氣罐，但(dàn)由于引壓管線(xiàn)長度較長(zhǎng)（約6m），集(jí)氣罐(guàn)并不(bú)能起(qǐ)到良好(hǎo)的除氣(qì)作用。
2）曆史故(gù)障(zhàng)記錄分析(xī)
　　經查(chá)詢曆史記錄，除(chú)了零流量(liàng)試驗停泵(bèng)後(hòu)該表波(bō)動外(wài)，也曾出(chū)現(xiàn)過機組(zǔ)正(zhèng)常運(yùn)行期(qī)間該表計(jì)出現(xiàn)小流量波(bō)動(dòng)的情況，如圖(tú)3所示。從圖3中可以看到，該(gāi)波動持續一(yī)段較長(zhǎng)時間後，經約5min的最大量程指示(shì)（故障處理(lǐ)工作(zuò)期間斷開儀表(biǎo)），儀表指示複原，期間管線(xiàn)内不(bú)存在液體流動(dòng)的情況（功率運(yùn)行期間安噴泵(bèng)不啓(qǐ)動(dòng)），查詢曆史工作記錄可(kě)以(yǐ)發現，對該故(gù)障采用充水排(pái)氣的(de)方法進行(háng)了處理，這一故(gù)障不(bú)同于(yú)大多(duō)數情況下(xià)的零(líng)流量(liàng)試驗停(tíng)泵(bèng)後流量波動的(de)産生條(tiáo)件，但其(qí)故障(zhàng)表現(xiàn)、故障(zhàng)處理方式及故(gù)障處理結(jié)果均(jun1)有相似之處。
 
3）引(yǐn)壓管線因素分(fèn)析
　　作爲差壓式(shì)流量計的測量(liàng)儀表(biǎo)，差(chà)壓式變(biàn)送器的測(cè)量範圍本身較(jiào)小（0kpa～60kpa），需要較高的(de)測量(liàng)精度(dù)與(yǔ)測量靈(líng)敏度，管線内氣(qì)體擾動(dòng)、氣(qì)體憋(biē)壓等情況均會(huì)造成(chéng)力變(biàn)送器(qì)的測量不穩定(dìng)，而在安噴管線(xiàn)中，氣體通(tōng)過氣(qì)泡的形式存在(zài)，氣泡流動(dòng)與彙聚(jù)均有(yǒu)可(kě)能引(yǐn)發管線内(nèi)壓力(lì)波動(dòng)。在安(ān)噴泵(bèng)正常工作(zuò)期間(jiān)，由于(yú)管線内流(liú)量較大，差(chà)壓本(běn)身較高，擾動造(zào)成的(de)影響(xiǎng)較小，而停(tíng)泵(bèng)後(hòu)主管(guǎn)線内液體停止流動(dòng)，引(yǐn)壓管線(xiàn)中的氣體開始(shǐ)移動，這一過程(chéng)中，氣泡(pào)的(de)流動(dòng)、彙聚(jù)與破(pò)裂均(jun1)有可能(néng)引發管(guǎn)線内(nèi)壓力波動(dòng)，殘留(liú)氣體引發的壓(yā)力波(bō)動與(yǔ)憋壓情況造成了(le)停(tíng)泵之後的(de)流量(liàng)波(bō)動(dòng)情(qíng)況[1]。
4）信号(hào)處理回路(lù)分析(xī)
　　在(zài)流量測量的(de)過(guò)程中，信(xìn)号經開方(fāng)卡件(jiàn)處理，開方卡件(jiàn)具有小信(xìn)号切(qiē)除功能，當輸入信号(hào)小于(yú)0.075v時，輸(shū)出保持(chí)爲(wèi)0。
　　由開(kāi)方運算關系式可知，對于輸入(rù)信号(hào)爲0.075～0.999之間的電壓值(zhí)，經開方(fāng)卡件處理(lǐ)後，其(qí)輸出(chū)值大于輸入值。換言(yán)之，輸(shū)入值低于滿量程1/10的(de)信号(hào)值經(jīng)由(yóu)開方卡件運(yùn)算後(hòu)，如有(yǒu)輸出(chū)，其輸(shū)出會大于(yú)原輸入值(zhí)，由于差壓(yā)值與變送(sòng)器(qì)輸出(chū)電(diàn)流之(zhī)間滿足(zú)線(xiàn)性輸(shū)出關系，且(qiě)i-v卡件(jiàn)爲線性(xìng)轉換關(guān)系，易知變(biàn)送器測(cè)量差(chà)壓值與(yǔ)開方卡件(jiàn)輸入(rù)端電壓滿足線(xiàn)性運算關(guān)系，對于波動誤差，開(kāi)方運(yùn)算會将其放大(dà)，這也是(shì)波(bō)動較爲(wèi)明(míng)顯的(de)原因之一。
　　綜合(hé)以上(shàng)故(gù)障情況分析，可以判斷(duàn)出流量測(cè)量不穩定(dìng)性的成因(yīn)與管道内存在氣體有(yǒu)密切關(guān)系。
2.4處理措(cuò)施
　　綜(zōng)上分析可知，小(xiǎo)流量(liàng)波動(dòng)産生的原(yuán)因爲管線(xiàn)内氣體産生的(de)壓(yā)力擾動，要解(jiě)決小流量(liàng)測量不穩定的情況(kuàng)，需要消除(chú)氣體(tǐ)造成(chéng)的影響，氣(qì)體由虹吸(xī)破壞(huài)作用帶出，根據(jù)該系統(tǒng)的(de)工作原理(lǐ)可知，無法(fǎ)做到從根(gēn)源消(xiāo)除管線氣，解決(jué)方法主要(yào)着手于消(xiāo)除引壓管(guǎn)線内(nèi)的(de)氣體擾(rǎo)動。根(gēn)據現(xiàn)場的(de)實際布置(zhì)，初步(bù)的解(jiě)決方案有(yǒu)3個：
1）在(zài)管(guǎn)線(xiàn)上布(bù)置氣(qì)體消除裝(zhuāng)置（集(jí)氣罐(guàn)等）。
2）修改變(biàn)送器及引(yǐn)壓管(guǎn)線所(suǒ)在位(wèi)置，消除引(yǐn)壓管(guǎn)線内(nèi)液體無法(fǎ)排空的問題。
3）采用毛細管(guǎn)差壓變送器，從根本(běn)上避免氣體波(bō)動。
　　對于1）、2）兩項解(jiě)決方案，有成本(běn)較(jiào)低、實施簡單(dān)的優勢(shì)，但(dàn)由于(yú)在安(ān)噴試驗進行的(de)過(guò)程中，還(hái)是有(yǒu)氣(qì)泡随虹(hóng)吸(xī)破壞(huài)進入管(guǎn)線，依然不能完全避免氣(qì)體影(yǐng)響，且加裝集氣(qì)罐會在(zài)管線中(zhōng)引入(rù)故(gù)障點，造(zào)成系(xì)統穩定(dìng)性(xìng)下降(jiàng)，其中(zhōng)集氣(qì)罐這一方(fāng)案已(yǐ)被證明效(xiào)果不(bú)佳，不考(kǎo)慮(lǜ)采用(yòng)。
　　考慮(lǜ)第(dì)3條方(fāng)案(àn)，由連(lián)通(tōng)器(qì)原理(lǐ)可知(zhī)，主(zhǔ)管線中的壓力變化對于差(chà)壓變送器(qì)來說不造成影響，主(zhǔ)要的(de)問題(tí)集中于(yú)引(yǐn)壓管(guǎn)線上(shàng)，毛(máo)細管變(biàn)送器通(tōng)過在封(fēng)閉毛(máo)細管内填(tián)充油進行引壓，可以避免主管(guǎn)線内(nèi)含氣(qì)泡液(yè)體進(jìn)入，達到從(cóng)根本上消(xiāo)除氣(qì)體影(yǐng)響因素的(de)效果。
　　綜(zōng)上考慮，采用(yòng)毛細管型差壓變送(sòng)器對(duì)現場(chǎng)變送器與(yǔ)引壓管線一同(tóng)更換(huàn)，對原變送(sòng)器、引(yǐn)壓(yā)管線及集氣罐進行拆(chāi)除，由(yóu)孔闆出口(kǒu)根閥後(hòu)全部換(huàn)爲毛細(xì)管(guǎn)進行引壓(yā)。改(gǎi)造後進行零流量(liàng)試驗(yàn)，啓停(tíng)泵前後(hòu)流(liú)量指示保持一緻，且(qiě)停泵後未(wèi)出現(xiàn)小(xiǎo)流(liú)量波動，改(gǎi)造(zào)效果良(liáng)好。改造前(qián)後測量效(xiào)果對比如(rú)圖4所示，其中綠(lǜ)色曲(qǔ)線爲(wèi)改造(zào)後(hòu)效果。
 
3總(zǒng)結
　　差(chà)壓式(shì)流量計作爲一種廣(guǎng)泛應(yīng)用于(yú)生産場所(suǒ)的流(liú)量測(cè)量模(mó)式，其(qí)結構簡單(dān)，測量回路易于搭建，對純(chún)流體(tǐ)的測量(liàng)結果精(jīng)度也讓人滿意。但(dàn)其受(shòu)流(liú)體密(mì)度與(yǔ)壓強影響(xiǎng)較大，特(tè)别(bié)是對于含氣泡(pào)液體(tǐ)來說，由(yóu)于測量值爲孔闆差壓(yā)，對于單側(cè)波動(dòng)影響(xiǎng)的敏感度(dù)較高，通(tōng)過(guò)将測量儀表(biǎo)更換爲(wèi)毛細管變(biàn)送器(qì)，将單側(cè)管(guǎn)線(xiàn)等(děng)效爲純液體測(cè)量，從根源上避(bì)免了氣(qì)體擾動(dòng)，對于含氣(qì)泡液(yè)體管(guǎn)線小(xiǎo)流量(liàng)測量穩定性改(gǎi)進有明顯(xiǎn)的功(gōng)效，對(duì)于現場其(qí)它類(lèi)似(sì)流量計(jì)以及國内同類(lèi)型電站(zhàn)均(jun1)具有(yǒu)廣泛的應(yīng)用與(yǔ)推廣(guǎng)前景。

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