摘(zhāi)要：火電廠機(jī)組的主蒸汽(qi)流量是機組(zǔ)進行準确的(de)運行工況分(fen)析性能檢測(ce)、開展良好的(de)經濟性分⁉️析(xī)和節能降耗(hào)工作的基礎(chu)。從原理、應用(yong)、優缺點以及(jí)誤差産生因(yin)素等方面對(duì)目前現有✉️的(de)兩種主流測(cè)量方法直接(jie)測量法和間(jian)接測量法進(jin)行了詳細比(bǐ)較分析。
　　火電(diàn)廠機組的主(zhu)蒸汽流量是(shi)否能實現準(zhǔn)确測量📱關系(xì)到機組是否(fǒu)可以進行準(zhǔn)确的運行工(gōng)況分析♍性能(néng)檢測、是否可(kě)以開展良好(hǎo)的經濟性分(fèn)析和節能降(jiang)耗💋工作。目前(qián)對于火電廠(chang)主蒸汽流量(liàng)的測量方法(fa)主要有兩個(gè)大方向，直接(jiē)🈚測量和間接(jiē)測量。
1直接法(fa)測量
　　蒸汽流(liú)量直接法計(ji)量的研究從(cóng) 差壓式流量(liàng)計 發展到現(xian)今的超聲波(bo)流量計已經(jing)有100多年的曆(li)史。蒸汽流量(liang)的計量儀表(biǎo)種類衆多但(dan)卻沒有一種(zhong)儀表可以适(shi)用所有工況(kuang)下☔的蒸汽測(cè)量。目前主流(liu)的測試儀表(biao)主要有以 孔(kong)闆式流量計(jì) 爲代表的差(cha)壓式流量計(jì)和以 渦街流(liú)量計 爲代表(biao)的其它類型(xíng)流量計。針對(dui)直接法測量(liang)僅對以下🐆幾(jǐ)種🙇‍♀️代表型的(de)測量方法進(jin)行比較分析(xi)。
1.1孔闆式流量(liang)計原理及特(tè)性分析
　　孔闆(pǎn)流量計，即對(duì)蒸汽進行孔(kong)闆節流之後(hou)利用蒸汽流(liu)過💁孔♌闆前後(hou)所形成的壓(ya)力差以及流(liu)動連續性方(fang)程（質量守🐆恒(héng)定律）和☂️伯努(nǔ)利方程（能量(liang)守恒定律）計(jì)算出蒸汽流(liú)量[2]。
　　孔闆流量(liàng)計具有以下(xia)優點：使用方(fāng)便無需實流(liu)校準🧡，經久耐(nài)用，應用範圍(wéi)廣，價格較低(dī)。同時其使用(yòng)上也有些缺(quē)✍️點需要注意(yì)：測量精度有(yǒu)待提高；銳角(jiǎo)磨損與積污(wu)問題不可避(bì)免；單個孔闆(pǎn)的👅β=0.45～0.75，壓損太大(da)，可💚達最大差(cha)壓的78%～47%；安裝加(jiā)工較困難，例(li)如孔闆的開(kai)孔💃🏻邊緣圓弧(hú)半徑在國标(biao)規👄定中需不(bú)大于0.0004d但實際(jì)中很難操作(zuò)；孔闆流量計(ji)的流量系數(shu)對雷諾數的(de)變化十分敏(min)❓感因此其量(liàng)程較小，一般(bān)常應用的量(liàng)程爲4:1～5:1，而火電(diàn)廠蒸汽流量(liàng)測量中流量(liang)上下限往往(wǎng)大于10:1偶爾高(gao)達20:1，這對于孔(kong)闆流量計而(ér)言具有一定(dìng)挑戰；導壓管(guan)易堵塞易洩(xie)漏👅易凍結等(deng)。
1.2标準噴嘴式(shì)流量計原理(li)及特性分析(xī)
　　标準噴嘴式(shi)流量計的測(ce)量原理與孔(kong)闆式類似，同(tóng)樣依靠測量(liang)流體節流形(xing)成的壓差進(jin)而換算出流(liú)體的流量，與(yu)孔闆式的不(bu)同點在于其(qí)噴嘴由于采(cǎi)用圓弧形結(jié)構因此相❓比(bǐ)于孔闆式流(liu)量計壓損較(jiao)小測量精度(du)更高。
　　同孔闆(pǎn)式流量計一(yī)樣，标準噴嘴(zui)式流量計具(ju)有結構簡單(dan)🐕使用方便無(wú)需實流校準(zhun)的優點，其壓(ya)損更😄小以及(jí)耐腐蝕性更(geng)高是較孔闆(pan)式更優化的(de)特點，同時由(yóu)于其噴嘴圓(yuan)弧化的構造(zao)特點，可進行(hang)更廣⛹🏻‍♀️範圍的(de)氣體液體以(yǐ)💘及髒污介質(zhi)測量。但其缺(quē)點與孔闆式(shì)相比也是顯(xiǎn)而易見，即其(qi)加工工藝複(fú)雜整體造價(jià)較高，此外與(yu)孔闆式流量(liàng)計相同，噴嘴(zui)式流量計也(ye)存在導壓管(guǎn)易堵塞易洩(xiè)漏易凍結等(deng)問題💃🏻。
1.3V錐式流(liú)量計原理及(jí)特性分析
　　V 錐(zhui)式流量計 也(yě)是差壓式流(liú)量計的一種(zhong)，其主要結構(gòu)形式有精密(mi)測量管型、維(wei)夫Wafer型以及插(chā)入式型三種(zhǒng)，如圖1所示[3]。

　　V錐(zhui)流量計的主(zhǔ)要部件有V型(xing)錐體、導壓管(guan)、 差壓變送器(qì) 以及流量積(ji)算儀等。它的(de)測量原理類(lèi)似孔闆和噴(pen)嘴流量計，利(li)用其内流過(guò)的蒸汽流量(liàng)與V型錐體前(qián)後蒸汽的壓(ya)差的平方根(gēn)成線性關系(xì)，測量流過V型(xíng)錐體前🚶後蒸(zheng)汽🌈的壓差以(yǐ)及相應密度(du)通過代入流(liu)量計算公式(shi)計算出蒸汽(qì)流量。
　　V錐流量(liang)計的主要優(you)點有：測量穩(wěn)定性好精度(du)高；可🌈測🔅試💛介(jie)質種🤩類多範(fàn)圍廣；可适用(yòng)的雷諾數範(fàn)圍較寬即😘量(liang)程大；壓損小(xiao)；和孔闆與噴(pēn)嘴式流量計(jì)相比需要的(de)🐪直管段短；具(ju)有自潔淨🏃🏻能(néng)力，可測易污(wu)易堵流體。其(qi)缺點同孔闆(pǎn)式和噴嘴式(shì)流量計一樣(yàng)，也存✍️在法蘭(lan)連接易洩漏(lou)，導壓管易洩(xie)漏易凍結等(děng)問題👣。
1.4分流旋(xuán)翼式流量計(ji)原理及特性(xìng)分析
　　分流旋(xuan)翼式流量計(ji)是利用分流(liu)相似原理和(hé)節流原理🐉進(jìn)行流體流量(liàng)的測量。其組(zu)成部分有分(fèn)流孔闆、殼體(ti)、分流管、噴嘴(zuǐ)、葉輪㊙️、磁鋼和(he)表頭等部件(jiàn)。當進行蒸汽(qì)流量測量時(shí)，蒸☀️汽會被分(fen)爲兩路：一路(lu)流經孔闆形(xing)成壓力差；另(ling)一路經噴嘴(zui)噴射到葉輪(lún)葉片⚽上以使(shi)其轉👨‍❤️‍👨動。由流(liu)體相似原理(li)可知在一定(ding)流量💯範圍内(nèi)兩路🤩流👉體流(liu)量之比固🔞定(ding)即一定葉輪(lun)轉速對應一(yī)定流體流量(liàng)，由此便可得(de)出待測蒸汽(qì)流量總量。分(fen)流旋翼式流(liu)量計結構簡(jiǎn)單使用方便(biàn)、測量範圍廣(guǎng)，可自動跟蹤(zong)補償壓力變(bian)動，造價較低(di)💔。
1.5渦街流量計(ji)原理及特性(xing)分析
　　 渦街流(liu)量計在20世紀(ji)60年代由日本(ben)研究者率先(xian)提出🍉，其主要(yào)組成部分有(you)傳感器、連杆(gǎn)、漩渦發生器(qi)和表⛷️體。其💋工(gong)作⛱️原理👈是利(li)用流體流經(jing)圓柱狀物體(tǐ)時會形成卡(ka)門渦街，而卡(kǎ)門渦街的頻(pín)率與㊙️流體流(liú)速成正比，實(shí)際🙇‍♀️測量時可(kě)根據檢測出(chu)的卡門渦街(jiē)頻率由下式(shi)得出流體流(liu)速，繼而由流(liu)速計算得出(chū)流體‼️流量。
F=St·v／d(1)
式(shi)中：F——渦街頻率(lǜ)；St——渦街流量計(ji)系數(斯特羅(luo)哈數)；v——蒸汽流(liu)速；d——圓👅柱體直(zhí)徑。
　　渦街流量(liàng)計的優點是(shì)其結構簡單(dān)可靠性高，測(cè)量❄️精度高響(xiang)應快；量程大(da)（10:1～30:1）；輸出結果爲(wèi)脈沖信号因(yīn)此無零點漂(piāo)移導緻的誤(wù)差。但其缺點(dian)是其測量結(jie)果易受信号(hao)幹擾，主要有(yǒu)工業電磁波(bo)動造成的幹(gan)擾和管道震(zhen)動引起的幹(gàn)擾。
2間接法測(ce)量
　　直接測量(liàng)雖然簡單方(fang)便直觀，但如(ru)今火電廠的(de)機組容💚量🌈日(ri)益擴大，相應(ying)的節流元件(jiàn)體積也随之(zhī)增大，這👅不僅(jǐn)對制造安裝(zhuāng)和檢修造成(cheng)了一定困難(nán)，同時較大的(de)節流元件應(yīng)🤞用于大型機(jī)組的主蒸汽(qì)流量測量時(shí)往往會引起(qi)壓損較大的(de)情況，從而導(dǎo)緻🌈測量結果(guo)與實際流量(liang)偏差較大，尤(yóu)其是針對一(yi)些例如超臨(lín)界機組之類(lei)的高參數機(jī)組實現直接(jiē)測量非常困(kun)難，因此另一(yī)種測量方法(fǎ)在實際中應(ying)用更多，即間(jiān)接測量。間☀️接(jie)測量主蒸汽(qi)流量🌈即利用(yòng)汽輪機的有(you)關參數進行(hang)間接換算最(zui)終得出結果(guǒ)。
2.1測量原理
　　目(mu)前間接測量(liang)主要有兩種(zhong)實現方法：調(diào)節級後壓🍉力(li)溫度間‼️接🐇測(cè)量法和利用(yong)壓力級組前(qian)後壓力、溫度(dù)測💰量法。這兩(liǎng)種方法都基(ji)于弗留格爾(ěr)公式：

式中：G0（G1）——設(she)計額定工況(kuang)（變工況）下的(de)蒸汽流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在(zài)設計額定工(gong)況⁉️（變工況）下(xia)該級組前後(hòu)的壓力；T0（T01）——設計(jì)額定工況🥰（變(biàn)工🐅況）下該級(jí)組前蒸汽溫(wēn)度。
　　對于n級的(de)汽輪機在變(bian)工況狀态下(xia)工作時如未(wèi)達臨界值則(zé)可‼️直接應用(yong)上述弗留格(ge)爾公式但前(qián)提是整個汽(qì)⚽輪機組級組(zu)葉片通流面(miàn)積不變。
　　當機(ji)組級組較多(duō)且末級爲凝(níng)汽式機組時(shí),級組的排✊氣(qì)壓力（PZ）遠小于(yú)級組進汽壓(yā)力（P0），因此上式(shì)可簡化🌍爲[4]：

　　式(shi)（3）是目前應用(yòng)最廣的間接(jiē)測量流量計(jì)算方法。式（3）和(he)式（4）和弗留格(gé)爾公式一樣(yang)都需要保證(zhèng)在級數足😄夠(gou)多；葉片流通(tōng)面積㊙️不變；各(ge)級組流量相(xiàng)同；各級組級(ji)前溫度變化(hua)率相同🥵和不(bu)得有其他非(fei)線性元件幹(gàn)擾等前提條(tiáo)件下應用。
　　對(duì)于級數足夠(gou)多這一條件(jiàn)目前大多數(shu)火電廠的汽(qì)輪💚發電機都(dōu)可以滿足。對(dui)于保持葉片(pian)流通面積不(bu)變這一條件(jiàn)，由于葉片流(liú)通面積會随(sui)着級組調節(jie)閥門開啓狀(zhuàng)況不同而變(biàn)化，當負荷降(jiàng)低時相應✍️會(huì)減少閥門的(de)開啓數從而(ér)使💋實際流通(tong)面積減小因(yīn)此會導緻如(ru)圖2所示的P1值(zhi)偏大于實🌐際(jì)值，測量結🔴果(guo)也因此偏💋大(dà)。

2.2影響因素
　　除(chú)了上述葉片(pian)流通面積會(hui)對測量結果(guo)造成影響外(wài)還有㊙️以下幾(ji)大影響因素(su)。
1.再熱減溫水(shui)的影響
　　 再熱(re)減溫水的注(zhu)入會成爲再(zài)熱器壓降和(hé)蒸汽流量兩(liang)者關系🤩中不(bú)可控的一個(ge)因素，此外這(zhè)一部分減溫(wēn)水由于全✍️部(bù)流入中、低壓(ya)缸所以會對(duì)其壓降造成(chéng)影響，這一部(bu)分流量不算(suan)入主蒸汽流(liu)量但卻會引(yǐn)起上圖中P2和(he)P1值的增加從(cóng)而導緻測量(liàng)結果大于實(shi)際值。
2. 廠用汽(qi)及對外供熱(re)的影響
　　 火電(diàn)廠發電汽輪(lún)機往往将其(qi)高壓缸的排(pai)汽作爲廠用(yòng)汽的汽源同(tong)時利用其餘(yu)熱供熱，這樣(yang)會相應的減(jian)♍少再熱器及(ji)中、低壓缸的(de)蒸汽流量從(cóng)而導緻其壓(yā)力降低壓💃差(cha)減小即圖中(zhong)P3、P2降低，P3、P2的🐪降低(di)最終緻使P1值(zhí)降低，測量結(jié)果将偏小。
3. 加(jia)熱器、給水泵(beng)及暖風機的(de)投、切影響
　　 各(ge)組加熱器在(zài)機組運行中(zhōng)會由于不同(tong)原因進行投(tou)、切，其💯抽汽🌏量(liàng)也會因此而(ér)變化，而抽氣(qi)量直接影響(xiǎng)到P1值，例如高(gao)壓加熱器被(bèi)切除後前段(duan)抽汽量将明(míng)顯減少從而(ér)🥰主蒸汽流量(liang)不變而P1值明(ming)顯提高緻使(shi)測量結✏️果偏(piān)高。汽動給水(shuǐ)泵☂️和鍋爐暖(nuǎn)風器的氣源(yuán)都來自于中(zhong)壓缸排汽😍，當(dāng)汽動給水泵(bèng)部分停用時(shi)或其工作汽(qi)源改變時都(dōu)會使抽汽量(liàng)減少從而也(yě)會導緻包括(kuo)P1值在内的各(gè)級壓力⭐值提(tí)高,緻使測量(liang)結果偏高。冬(dong)季暖㊙️風機的(de)投入會引起(qǐ)抽汽量的增(zeng)加，P1值因此降(jiàng)低，測量結果(guǒ)會偏低。
4.溫度(dù)補償的影響(xiǎng)
　　主蒸汽經過(guò)調節級後在(zài)P1點會有一個(ge)明顯的溫降(jiàng)，而且該溫降(jiang)随閥門開度(du)、機組運行方(fang)式的變化有(yǒu)所不同。但是(shì)到了P3點卻由(you)于再熱器的(de)存在因此P1點(diǎn)的溫降對此(ci)點并沒有太(tai)大的影響。可(ke)是利用弗留(liu)格爾公式是(shì)以各級組級(ji)前溫🎯度變化(hua)率相同這一(yī)前提條件進(jìn)行溫度補償(cháng)的，因此會有(you)一定誤差。
5. 動(dong)态特性的影(yǐng)響
　　 再熱系統(tǒng)的中、低壓缸(gang)動态運作時(shi)會有慣性環(huán)節特性呈現(xian)，這會導緻P1和(he)流量在機組(zu)變工況運行(hang)時呈非線性(xìng)🤞狀态，便會産(chan)生動态偏差(chà)。
2.3特性分析
與(yǔ)直接測量方(fāng)法相比，基于(yu)弗留格爾公(gong)式的間接測(cè)量法🚶具有以(yǐ)下優點：
(1)無需(xū)安裝特殊測(ce)量裝置，隻需(xū)讀取汽輪機(ji)相關的運行(hang)參數進行間(jiān)接換算便可(ke)得出主蒸汽(qì)流量，這一點(dian)上大大節省(sheng)了初投資成(cheng)本
(2)由于無需(xū)另外安裝設(shè)備，因此不存(cún)在額外的壓(yā)力損失，因此(ci)👄得出的蒸汽(qi)流量數據更(gèng)可靠；
(3)同樣由(yóu)于無需另外(wài)安裝設備，機(ji)組洩漏點減(jiǎn)少，這将💃系統(tong)維護和檢修(xiu)成本大大降(jiàng)低。此外，間接(jiē)測量無需直(zhi)接檢修🏃🏻機組(zǔ)，對于機組内(nei)部工況和問(wèn)題缺陷可利(li)用弗留格爾(ěr)公式直接進(jin)行計算确定(dìng)，具體有以下(xià)兩方面應用(yòng)：利用不同流(liu)量下推算出(chu)的機組各級(ji)級前壓力，求(qiu)得各級壓差(cha)和比焓降，從(cong)而确🈲定機組(zu)效率及✌️内部(bu)零件受力；已(yi)知流量或功(gong)率的前提下(xià)，利用各級級(ji)前壓力反向(xiàng)驗證與弗留(liu)格爾公🧑🏽‍🤝‍🧑🏻式是(shi)否相符判斷(duàn)汽輪機内部(bù)是否正常運(yùn)作例如是否(fǒu)出現堵塞或(huo)洩漏引起的(de)流通面積改(gǎi)變。
利用弗留(liu)格爾公式進(jìn)行間接測量(liàng)需注意以下(xià)幾👨‍❤️‍👨點：
(1)由于結(jié)垢、腐蝕等問(wèn)題存在，因此(cǐ)爲了将流量(liang)測量誤差控(kong)制到最低，必(bi)須對機組進(jìn)行定期試驗(yan)，檢查✌️給水流(liú)量是否與主(zhǔ)蒸汽流量示(shi)值相對應以(yi)确定是否有(you)結垢、腐㊙️蝕等(deng)問題存在和(hé)嚴重程度，同(tong)時定㊙️期試驗(yàn)還可以做到(dào)對系統誤差(chà)進行校對；
(2)不(bú)可以一成不(bu)變地對弗留(liu)格爾公式進(jin)行生搬硬套(tào)的計算，要靈(líng)活觀察系統(tong)熱力過程，根(gen)據過程特👣性(xìng)不同選🔞擇不(bu)同形式的弗(fu)留格爾公式(shi)進行流量計(jì)算。
3結語
　　傳統(tong)的直接測量(liang)蒸汽流量的(de)方法雖然在(zai)二次儀表的(de)配合下👌可以(yi)得到主蒸汽(qì)流量值，但由(yóu)于節流裝置(zhi)本身存在的(de)技術問☀️題和(hé)測量精度等(deng)影響因素，如(ru)今在大容🚶量(liang)高參數單元(yuán)機組中🍓越來(lai)越難以見其(qi)身影，與之相(xiang)對應的間接(jiē)測量法在可(kě)靠性、穩定性(xing)、經濟性方面(mian)的表現更爲(wei)優秀。但目前(qián)仍由于熱力(lì)工況複雜多(duo)變往往需要(yao)對計算模型(xíng)作不同修正(zheng)，目前并未研(yan)究出一種十(shi)分完善的計(ji)算模型，因🔅此(cǐ)該領域還有(yǒu)待研究工作(zuo)者繼續探🧑🏾‍🤝‍🧑🏼索(suo)。

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