摘要:本(běn)文分(fèn)析了(le)某巨型水(shuǐ)電站在用(yòng)流量(liàng)計 的運行(háng)現狀(zhuàng)，總結了各類流(liú)量計的原理功(gōng)能，結(jié)合(hé)管道測(cè)流技術的發展(zhǎn)，針(zhēn)對(duì)流量(liàng)計的(de)功能選用、安裝(zhuāng)要求等，打(dǎ)造滿足标準(zhǔn)要求的(de)水電站(zhàn)流量應用方(fāng)案，具有行(háng)業推(tuī)廣(guǎng)價值。
0引言
　　在(zài)生産和科(kē)學研究試驗中，流量是一個很(hěn)重要的參(cān)數，流(liú)量檢測的專用(yòng)儀表(biǎo)是(shì)安(ān)全生産、節(jiē)能降(jiàng)耗、提高經濟效益和管理(lǐ)水(shuǐ)平的重(zhòng)要工具。管道測(cè)流技(jì)術當(dāng)前發(fā)展成熟， 管道流量計 測量原理多種，可滿足不(bú)同生産工(gōng)況需(xū)求"。
　　當前巨型水電站(zhàn)各類(lèi)流量計種類繁多，流(liú)量計(jì)累(lèi)計有1900多(duō)台，就流量計(jì)的(de)測量原(yuán)理(lǐ)分有電磁式、差壓式(shì)、熱導式、超聲波(bō)多種，就測量的(de)介質(zhì)主要(yào)有(yǒu)油(yóu)、水兩種。其(qí)中油(yóu)流量主要是測(cè)量水輪發(fā)電機機組上(shàng)導、推導(dǎo)、水導(dǎo)軸承汽輪機油(yóu)管(guǎn)道流量(liàng)及機組高壓油(yóu)頂起(qǐ)系(xì)統的油(yóu)流量，水流(liú)量主(zhǔ)要是(shì)測量機(jī)組各部軸承(chéng)和主(zhǔ)變壓器的冷卻(què)水(江水)、主(zhǔ)軸密封(fēng)水(shuǐ)(清潔水)、發(fā)電機純(chún)水(不導(dǎo)電介質)流量等(děng)。因流量(liàng)計随不(bú)同主(zhǔ)機廠家機組(zǔ)配套，規格型(xíng)号不(bú)同，差(chà)異(yì)化(huà)較大，所(suǒ)以(yǐ)有着流量計的功能(néng)不明确(què)、配(pèi)置存(cún)在不(bú)合理、安裝(zhuāng)不符合産品安(ān)裝要求(qiú)的諸多(duō)問題(tí)，導(dǎo)緻流量(liàng)檢測(cè)的正确率(lǜ)有偏(piān)差，無(wú)法滿足機(jī)組流量檢(jiǎn)測的要求(qiú)。如測量機組(zǔ)冷卻水(shuǐ)的電磁式流量計管路的直管(guǎn)段較短，導(dǎo)緻(zhì)管(guǎn)路無法(fǎ)滿管測(cè)量;測(cè)量(liàng)機(jī)組水導外循(xún)環油的超聲(shēng)波(bō)流量計安裝(zhuāng)于油過濾(lǜ)器的後端(duān)，因油(yóu)經過(guò)濾(lǜ)器後産生氣泡，導緻 超聲波流量計 長(zhǎng)時間無法(fǎ)檢(jiǎn)測到流(liú)量;測(cè)量機(jī)組推(tuī)導(dǎo)軸(zhóu)承冷(lěng)卻水采(cǎi)用(yòng)熱導(dǎo)式流(liú)量計，因流(liú)量計的探頭長(zhǎng)期浸(jìn)泡于江水(shuǐ)中而(ér)結(jié)垢，導緻流量計測量值(zhí)遠(yuǎn)小(xiǎo)于(yú)實際值(zhí)2。
　　本文對主要流(liú)量計的測(cè)量原(yuán)理進行深入分(fèn)析，總結明确出(chū)各類流量(liàng)計的功能(néng)選型、正确(què)的安裝方(fāng)式等(děng)，打造(zào)出适用于巨型水電站的優(yōu)化流量應用(yòng)方案(àn)。
1流(liú)量(liàng)計測量原(yuán)理探究
1.1電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計(jì)
　　電磁(cí)流量計 的(de)測量原(yuán)理(lǐ)是基于法(fǎ)拉第電磁感應(yīng)定律，當被(bèi)測導(dǎo)電流(liú)體(tǐ)在磁場中沿垂直(zhí)磁力線方(fāng)向流動而(ér)切割磁力(lì)線(xiàn)時(shí)，在對稱安裝在(zài)流通管道(dào)兩側(cè)的電極上将産(chǎn)生感應電勢,此(cǐ)電勢與流(liú)體的(de)流速成正(zhèng)比(見(jiàn)圖1)。通過(guò)如下公(gōng)式計(jì)算出流量(liàng):
 
式中:
e一感應(yīng)電勢(shì);
k一與磁(cí)場分布及軸向(xiàng)相關的(de)系數;
b一磁感應(yīng)強度;
v-導電液體(tǐ)平均流速(sù);
d一電極間(jiān)距(流量計(jì)導管(guǎn)内徑(jìng))凹。
　　電磁流(liú)量計壓力(lì)損失小(xiǎo)、流(liú)量測(cè)量範圍大，反應(yīng)迅速。應(yīng)用(yòng)的局限性(xìng)是(shì)隻能測(cè)量導電介質的液體流量，在水(shuǐ)電站可測(cè)量機(jī)組各部(bù)軸(zhóu)承和主變壓(yā)器(qì)的冷(lěng)卻水(江水(shuǐ))和主(zhǔ)軸密(mì)封水(清潔(jié)水),因水(shuǐ)電站各(gè)部軸(zhóu)承冷(lěng)卻水都具有正反向(xiàng)供水功能，可選(xuǎn)用具(jù)備(bèi)正(zhèng)反向(xiàng)測量功能的電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計，并且(qiě)因江水(shuǐ)雜質較(jiào)多，易造成流量(liàng)計的檢測(cè)電極(jí)結垢(gòu)污染，将對(duì)測量造成(chéng)較大(dà)影響(xiǎng)，可(kě)選用電(diàn)極可清(qīng)洗(xǐ)的流(liú)量計，
1.2熱(rè)導式流(liú)量計
　　熱(rè)導式流(liú)量計采用熱交(jiāo)換原理，流量計探頭配置了發(fā)熱模(mó)塊和(hé)感熱模塊，根據示流(liú)器的(de)熱量(liàng)傳導(dǎo)與被(bèi)測流(liú)體流(liú)速(sù)的比例(lì)關系(xì)，檢測出(chū)流(liú)體的流速(見圖(tú)2)41。
 
　　熱導式流量(liàng)計一般(bān)爲插入式(shì)安裝(zhuāng)，适用(yòng)于多(duō)種流(liú)量計質，使用範圍較寬，量程比(bǐ)大于10:1。應用(yòng)的局限性(xìng)是測量的(de)精度(dù)較難以保(bǎo)證，因測量(liàng)的熱導部分被結垢(gòu)污染後(hòu)對測量(liàng)的精度影響加(jiā)大，在(zài)水(shuǐ)電(diàn)站可(kě)測量機(jī)組(zǔ)各部(bù)軸承的油流量(liàng)，作管路油流動(dòng)的基本示流開關用，因(yīn)測量精(jīng)度難以(yǐ)達到要求，不(bú)建議采用(yòng)爲如循環油泵(bèng)邏輯控制(zhì)的油(yóu)流條(tiáo)件，也不适(shì)用于測(cè)量(liàng)機組(zǔ)高壓(yā)油系統的(de)高速油(yóu)流圖。
1.3超(chāo)聲波流量(liàng)計
　　超(chāo)聲波(bō)流(liú)量計的(de)測量方法可分(fèn)爲:時差法(fǎ)、多譜勒效(xiào)應法(fǎ)、波束(shù)偏移(yí)法、相關法(fǎ)、噪聲(shēng)法。當前用(yòng)得最多的是時差法(fǎ)和多(duō)譜勒效應法(fǎ)間。
　　時差(chà)檢測法(fǎ)原理(lǐ)爲(wèi)超聲波脈(mò)沖在上下(xià)遊的兩側傳感器間來回(huí)傳播，當有流體(tǐ)流動時，由(yóu)于向(xiàng)下遊方向的信号傳(chuán)播時間比向.上(shàng)遊方向的短，根(gēn)據時(shí)差與(yǔ)流體速度成正(zhèng)比關系，檢(jiǎn)測出流體(tǐ)的(de)流速和(hé)方向，見圖(tú)3。
 
vm----介質流速(sù);
cm----介質中的(de)聲速(sù);
α----傳(chuán)感(gǎn)器a/b間(jiān)與管道水(shuǐ)平中(zhōng)心線間的夾角(jiǎo);
tb-a----傳感(gǎn)器b至a的時(shí)間;
ta-b----傳感(gǎn)器(qì)a至b的時間。
　　 超聲波流(liú)量計(jì)爲非接觸(chù)式測量方(fāng)式，傳感器(qì)不與被測介質接觸，無壓(yā)損，使(shǐ)用壽(shòu)命較長，設備維護量較小。既可管道固定(dìng)式安裝，也(yě)可移動便攜式(shì)測量(liàng)(必須爲金(jīn)屬管道、塑料管道及其(qí)他透聲(shēng)材料的(de)管(guǎn)道)。在水(shuǐ)電廠可用作(zuò)各類水(shuǐ)、油(yóu)管(guǎn)路(lù)的流量(liàng)測量，超聲波流(liú)量計不(bú)适用于測量管(guǎn)路(lù)中的流量介(jiè)質有(yǒu)氣泡的環(huán)境，所以不宜測(cè)量目數較細的(de)油過濾器(qì)管路(lù),同樣(yàng)也不适用(yòng)于測量機(jī)組高(gāo)壓油系統(tǒng)的高速油流。
1.4差(chà)壓流(liú)量計
　　 差壓流量(liàng)計 的測(cè)量原理(lǐ)爲在流量計的(de)管道中部配置(zhì)節流部(bù)件(jiàn)，當滿(mǎn)管的(de)流體流經節流件(jiàn)時，流束(shù)形成局部(bù)的(de)收(shōu)縮,流速增大，而(ér)靜壓力(lì)降低，在(zài)節流(liú)件前後産(chǎn)生(shēng)--定的壓(yā)力差(chà)。根據(jù)流體(tǐ)的流(liú)速與差壓值的比例關系，檢測出流(liú)體的流速(sù)。圖(tú)4爲差壓(yā)流量(liàng)計測量(liàng)原(yuán)理(lǐ)。
 
　　差壓(yā)流量計運用最(zuì)爲(wèi)廣泛，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長，其局(jú)限是壓損(sǔn)大(dà)，不太适(shì)用于(yú)小(xiǎo)流量的環境，範圍(wéi)度窄(zhǎi)，僅3:1-4:1。在水電(diàn)廠特别适(shì)用于(yú)有循環油(yóu)泵管路的(de)較大(dà)油流量測量，但也不适用(yòng)于對機組高壓油系(xì)統的(de)幾十兆帕的(de)高速油(yóu)流進(jìn)行(háng)油(yóu)流模拟量準确(què)測量(liàng)。
1.5活塞式(shì)流(liú)量(liàng)開關
　　活塞式流量(liàng)開關的檢測原(yuán)理是(shì)當流體按指示方向流過(guò)管道(dào)時，推動彈(dàn)簧支撐并(bìng)安裝(zhuāng)有永久(jiǔ)磁鐵的(de)活塞(sāi)，從而驅動幹簧管開關磁(cí)性開關在設(shè)定流量(liàng)上(shàng)動作,輸(shū)出開(kāi)關信号。活塞式流量開關(guān)設定流量範圍大、調(diào)整(zhěng)方便,廣(guǎng)泛用(yòng)于水(shuǐ)、氣、油(yóu)等介質(zhì)測量。有低壓降、耐(nài)壓高(gāo)等優點(diǎn)，狀态隻(zhī)取決于流(liú)量，而與壓(yā)力無(wú)關，并(bìng)且對壓力(lì)的峰(fēng)值不再敏感，在水電(diàn)廠‘可解決(jué)于機(jī)組高壓(yā)油(yóu)的高速油(yóu)流檢測難(nán)點(diǎn)。
2流量計的安(ān)裝标(biāo)準
　　當前巨(jù)型水電站(zhàn)流量計在低經(jīng)濟性(xìng)和(hé)附加值(zhí)下運行的原因(yīn)除了(le)功能(néng)不明(míng)确、配置不合理(lǐ)外，最主要就是(shì)安裝不(bú)符(fú)合産(chǎn)品安裝(zhuāng)要(yào)求和(hé)相關标準，導緻流量計故障率(lǜ)較高、測量(liàng)不準确。
2.1流量計的通(tōng)徑和量(liàng)程選擇(zé)
　　流量(liàng)計首先需要确定它的通(tōng)徑和(hé)測量範(fàn)圍(wéi)，即确定傳感器(qì)内流體的流速(sù)範圍，流量計量(liàng)程(chéng)範圍(wéi)的選擇(zé)對提高流量計(jì)工作(zuò)的可(kě)靠性(xìng)及精度有較大(dà)關系(xì)，根(gēn)據不低(dī)于(yú)預計的(de)最大(dà)流量值的原(yuán)則選擇滿量(liàng)程，正常常(cháng)用流量最(zuì)好不超(chāo)過滿量(liàng)程(chéng)50%，這樣(yàng)可獲得(dé)較高的測量精度”。
　　流(liú)量(liàng)計通常(cháng)選用(yòng)與工藝相同的通徑(jìng)或者(zhě)略小些，在流量(liàng)選定(dìng)的情況下(xià)，通徑的(de)選擇是(shì)根據(jù)不(bú)同(tóng)的測(cè)量對(duì)象以及流(liú)量計測(cè)量管内(nèi)流速的大小來(lái)确定。流量計所(suǒ)測流(liú)體的流速，需考慮管路中(zhōng)流體的(de)流速與壓頭損失的關(guān)系。在确定(dìng)流速後,流量計(jì)的通(tōng)徑可(kě)根據如"下關(guān)系式确(què)定:
 
式(shì)中:
d-流量計(jì)通(tōng)徑(jìng)，mm;
q一體積流量，m/s。
2.2流(liú)量計接地
　　流量計的(de)正确可靠(kào)接地對流量計的正常運行(háng)至關重要:
(1)給信号(hào)源參考用(yòng)的零電位;
(2)使被(bèi)測流體與可靠的接(jiē)地體相連通;
(3)滿足相應的安全性要求(qiú)(如雷擊等);
(4)抗(kàng)外界幹擾(rǎo)措施(如屏(píng)蔽等(děng))。
　　接地點(diǎn)離傳感(gǎn)器的距離盡可(kě)能短，必須與可(kě)靠接地體直接相連，不能與其(qí)他設備接地點(diǎn)相連接，接地電(diàn)阻≤10Ω,電磁流量計的外殼、電(diàn)纜屏(píng)蔽(bì)線、測量管路(lù)的兩端都需(xū)單獨可靠接地，絕(jué)不能(néng)接(jiē)在(zài)電動(dòng)機等公用(yòng)地線(xiàn)或(huò)上下水管道(dào)上，準(zhǔn)确接地(dì)如圖5所示;如流量(liàng)計的轉換器部分已通過電纜線接(jiē)地，就毋須(xū)再另行接地，以避免(miǎn)因電(diàn)位差而造(zào)成幹(gàn)擾。流(liú)量計配備接地(dì)環的接地方法(fǎ):如工藝管道爲(wèi)絕緣材質，則必(bì)須配置接地環可靠接地，來穩(wěn)定邊界條(tiáo)件，提(tí)高測量穩定(dìng)性(xìng)和精度，如(rú)圖6所(suǒ)示。
2.3流量計的安(ān)裝管(guǎn)路标準
　　流(liú)量計的精準測(cè)量必須(xū)保(bǎo)證滿(mǎn)管測(cè)量狀态，在(zài)水電站中(zhōng)，導緻非滿管的流量(liàng)計管路常見錯(cuò)誤安(ān)裝位置示(shì)意圖如圖7所示(shì)。圖中a爲(wèi)流量計(jì)直接安裝在閘(zhá)閥前(qián)後，圖中b爲(wèi)流量計安(ān)裝在(zài)放空(kōng)管路的長(zhǎng)水平管路(lù)上，圖中c爲(wèi)流量(liàng)計安(ān)裝在(zài)放空(kōng)管路(lù)高處和垂直排放段。此(cǐ)三(sān)種都(dōu)将導緻管路内(nèi)介質爲非滿管狀态，從而影響(xiǎng)測量的精(jīng)度(dù)圖。
　　在gb/t18659--2002《封閉管(guǎn)道中(zhōng)導電(diàn)液體流量(liàng)的測(cè)量電磁流(liú)量計(jì)性能》中規(guī)定上(shàng)遊10d(d爲流(liú)量(liàng)計通徑)，下遊5d。
 
　　在(zài)dl/t1107-2009《水電廠自動化(huà)元件基本(běn)技術(shù)條件》中(zhōng)規定:
(1)機(jī)械式流量(liàng)開關:上下遊5d;
(2)熱(rè)導式(shì)流量開(kāi)關:上下(xià)遊4d;
(3)電磁式流量(liàng)計:上(shàng)遊10d、下遊5d。
　　在(zài)iso和鑒定規格号(hào)中對各類(lèi)閥組(zǔ)、管路标準(zhǔn)如表(biǎo)i所示。
　　流量(liàng)計管(guǎn)路(lù)正(zhèng)确規範的(de)管路如圖8所示(shì)，圖中a爲保證流(liú)量計的.上下遊足夠的直管段(duàn);圖中b爲在長的(de)水平放空管道(dào)上，在流量計的(de)下遊側設計略(luè)微.上(shàng)升的管道(dào)部分再放空;圖(tú)中c爲敞開(kāi)式供水或排(pái)放，将流(liú)量計安(ān)裝在管道的較低或爬(pá)坡部分。三(sān)種安裝方(fāng)式以确保(bǎo)通過(guò)流(liú)量計的管道完(wán)全(quán)充滿(mǎn)液體(tǐ)，從而達到(dào)測量的正(zhèng)确率(lǜ)。
 
3結束語
　　在水電廠(chǎng)中(zhōng),流(liú)量信(xìn)号是水輪(lún)發電(diàn)機組(zǔ)重(zhòng)要(yào)的參(cān)考監視量，流量計數(shù)量(liàng)大，對各(gè)類型(xíng)流量(liàng)計進(jìn)行(háng)準(zhǔn)确選型和(hé)功能配置(zhì)，按安(ān)裝标準進行安(ān)裝,能保證流量(liàng)計的運行穩定(dìng)性,降低故(gù)障率(lǜ),穩定(dìng)可信的流(liú)量信号(hào)可參與(yǔ)到設備(bèi)的邏輯(jí)控制(zhì)中，流量計(jì)運行的穩定性(xìng)和經濟性較(jiào)高(gāo)，能保(bǎo)證機組安(ān)全穩(wěn)定(dìng)運行。

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