摘(zhāi)要：差壓(ya)式流量(liang)測量是(shi)電廠流(liú)量測量(liang)的重要(yao)方🚶式✨，通(tong)過流量(liang)孔闆與(yu) 差壓變(bian)送器 配(pei)合使用(yòng)，可直接(jiē)産生4mADC～20mADC的(de)标準電(dian)流信号(hào)送控制(zhi)系統。一(yī)直🥰以來(lái)，管道差(cha)壓式流(liu)量計 以(yǐ)其簡單(dān)、可靠的(de)特性廣(guang)泛應用(yong)于各個(gè)系統的(de)管線流(liu)量測量(liang)，本文結(jié)合秦二(èr)廠現場(chang)設備改(gǎi)造過程(chéng)，深入分(fen)析了差(chà)壓式流(liu)量計在(zài)對含氣(qi)泡液體(ti)流量測(ce)量過程(chéng)中産生(shēng)波動的(de)具體原(yuán)因，并提(ti)出具有(you)針對性(xìng)的改進(jin)措施，有(you)效提升(shēng)了差壓(yā)式流量(liang)測量的(de)穩定性(xìng)。
　　秦二廠(chǎng)安全殼(ke)噴淋系(xì)統（EAS）噴淋(lin)流量變(bian)送器，通(tong)過測得(de)安噴管(guǎn)線上流(liu)量孔闆(pǎn)兩側的(de)差壓來(lái)實現噴(pen)淋流量(liàng)的測❌量(liàng)及遠傳(chuán)功能，該(gāi)變送器(qì)爲事故(gù)後監測(cè)系統儀(yi)表。該變(bian)🌈送器爲(wèi)EAS系統直(zhí)接噴淋(lín)流量與(yǔ)循環噴(pen)淋流量(liàng)的差壓(yā)流量測(cè)量變送(sòng)器，現場(chang)測得參(cān)數🐉并經(jīng)處理後(hòu)遠傳至(zhì)主控室(shì)。
　　在進行(hang)涉及該(gāi)流量計(ji)的零流(liu)量現場(chang)試驗時(shi)，多次🚶出(chū)現停泵(beng)㊙️後流量(liàng)數據波(bo)動的情(qíng)況，波動(dong)幅度超(chao)出誤差(cha)許可🈲範(fàn)圍。爲保(bǎo)證現場(chang)設備可(kě)用，本文(wén)從測量(liàng)結果波(bo)動這一(yi)問題着(zhe)手，深入(rù)⁉️剖析波(bo)動産生(shēng)的原因(yīn)，并提出(chu)對應的(de)解決方(fāng)案，應用(yong)至現場(chǎng)後，取得(de)了㊙️良好(hao)的成效(xiào)😘
1故障現(xian)象及故(gu)障處理(li)
1.1故障現(xian)象
　　安噴(pen)系統零(líng)流量實(shí)驗期間(jiān)，曾多次(ci)出現小(xiǎo)流量指(zhǐ)👅示波動(dong)的🚩情況(kuàng)，曾有過(guo)1個月内(nei)連續觸(chu)發3次波(bō)動的情(qíng)況發生(shēng)，其波動(dong)方式爲(wei)在停泵(beng)後出現(xian)短時間(jiān)的波動(dong)峰（如圖(tú)1所🈚示）。圖(tú)1中綠色(sè)曲線爲(wèi)流量，藍(lán)色曲線(xian)爲泵軸(zhóu)承溫度(dù)，啓泵期(qi)間流量(liang)指示正(zhèng)常，而在(zai)停泵後(hou)（藍色曲(qu)線✊開始(shǐ)下行，證(zheng)明已停(ting)泵成功(gōng)）又出現(xian)了㊙️兩次(ci)大的波(bo)動值，較(jiào)大的一(yī)次波動(dòng)值約爲(wèi)正常啓(qǐ)💔泵期間(jian)流量值(zhí)的1/4，明顯(xiǎn)已遠超(chāo)誤差許(xǔ)可範圍(wéi)。
 
1.2故障處(chu)理
　　針對(dui)這一故(gù)障，現場(chǎng)多采用(yòng)充水排(pai)氣方式(shì)進行處(chu)🌈理，對儀(yí)表進行(háng)充水排(pai)氣并校(xiao)準後，在(zài)一段時(shí)間内儀(yi)表的測(ce)量穩🥵定(dìng)性會有(you)所提高(gāo)，然而在(zài)進行多(duō)次試驗(yan)後（該管(guǎn)線在機(ji)組運行(háng)期間不(bu)投運），流(liú)量波動(dong)的情況(kuang)又會出(chū)現。經統(tong)計，近3年(nián)内對單(dān)個變送(sòng)器校驗(yan)（含充水(shui)排氣）的(de)工作次(cì)數多達(dá)7次。從現(xian)場實際(ji)效❄️果來(lái)看，充水(shuǐ)☎️排🌂氣具(jù)有見效(xiao)快🛀、操作(zuo)容易等(deng)優點，但(dàn)屬于一(yi)種治标(biāo)不治本(ben)的辦法(fa)，對于應(ying)用于事(shì)故期間(jian)☁️及事故(gu)後處理(lǐ)的安全(quán)殼噴淋(lín)系統來(lái)說，每次(cì)使用前(qian)進行🐕人(rén)爲校驗(yan)的📧行爲(wei)是不現(xiàn)實的。
2背(bei)景介紹(shào)
2.1差壓式(shì)流量計(ji)測量原(yuán)理
　　差壓(yā)式流量(liang)測量方(fang)式基于(yú)伯努利(li)方程和(hé)連續性(xing)🌐原理，通(tōng)過測量(liang)液體流(liu)經節流(liú)元件時(shi)産生的(de)壓力變(biàn)化，從而(ér)計算出(chū)流體流(liú)量[2]。推導(dǎo)爲：
　　已知(zhī)流體密(mì)度ρ；流體(tǐ)管道前(qián)後截面(miàn)積A1、A2；截面(mian)處流體(tǐ)流速v1、v2；壓(ya)🤟強p1、p2。根據(jù)不可壓(yā)縮理想(xiang)流體的(de)伯努利(li)方程：
 
和(he)流體連(lian)續性方(fāng)程：
 
　　其中(zhong)，A0爲孔闆(pǎn)開孔面(miàn)積，μ爲流(liú)束收縮(suo)系數（A2=μA0），d爲(wei)節流孔(kǒng)直徑，D爲(wei)🔞管道内(nèi)徑。
　　上述(shu)方程均(jun)建立在(zai)流體不(bú)可壓縮(suo)及流體(tǐ)動量守(shǒu)恒的基(jī)✌️礎之👅上(shàng)。事實上(shàng)，由于流(liú)體存在(zai)摩擦力(lì)和黏性(xìng)，其動量(liang)有所損(sǔn)失，而孔(kong)闆前後(hòu)流體由(you)于具備(bei)可壓縮(suō)性，前後(hou)密度并(bìng)不相同(tong)，故引入(rù)流量系(xì)數α和膨(peng)脹系數(shu)ε（對于不(bú)可壓縮(suo)流體，其(qi)ε爲1），并得(de)到孔闆(pan)前後🍉的(de)實際壓(ya)差爲Δp=p1-p2，實(shí)際密度(dù)ρ2=ερ1=ερ，得到可(ke)壓縮的(de)實際流(liu)體🈚方程(cheng)：
 
可以看(kan)出：流量(liang)與差壓(yā)的平方(fāng)根成線(xiàn)性關系(xi)，即q∝√∆p。
　　上述(shu)公式作(zuo)爲差壓(ya)式流量(liang)測量的(de)理論基(jī)礎，其結(jié)論🌍決定(ding)了差壓(ya)式流量(liang)計的硬(yìng)件組成(chéng)，對于現(xiàn)場應用(yong)來說，主(zhǔ)要的組(zǔ)成元件(jian)包含節(jiē)流元件(jiàn)、引壓管(guan)線及差(chà)壓變送(sòng)器。差壓(yā)式流量(liàng)計可以(yǐ)采用的(de)節流元(yuán)件包含(han)标準孔(kong)闆、節流(liú)擋闆、文(wén)✌️丘裏管(guǎn)等，而在(zai)現場使(shǐ)用的設(shè)備中則(ze)以标準(zhǔn)孔闆居(ju)多。秦二(èr)廠安噴(pēn)系統現(xiàn)場使用(yong)的正是(shi) 标準孔(kǒng)闆型差(cha)壓流量(liàng)計 。
2.2現場(chǎng)布置情(qing)況
　　秦二(er)廠安全(quan)殼噴淋(lin)系統（EAS）噴(pen)淋流量(liang)變送器(qì)，通過測(ce)👅得🤟安噴(pēn)管線上(shang)流量孔(kong)闆兩側(ce)的差壓(ya)來實現(xiàn)噴淋流(liu)量的測(ce)量及遠(yuan)傳功能(néng)✌️。
　　現場儀(yi)表安裝(zhuang)于管道(dào)側方，通(tōng)過引壓(yā)管線自(zì)孔闆兩(liǎng)側接入(ru)🥰管道，對(dui)孔闆前(qian)後兩側(ce)的差壓(ya)值進行(hang)測量，并(bìng)送出4mADC～20mADC标(biāo)準電流(liu)信号至(zhi)控制與(yu)監測系(xì)統，在控(kong)制櫃系(xì)🌍統中通(tong)過開方(fang)卡件與(yǔ)線性運(yun)算卡件(jiàn)處理，即(jí)可直接(jie)得到流(liú)量值。
　　現(xian)場采用(yòng)的差壓(yā)式變送(sòng)器，測量(liàng)範圍0kPa～60kPa，精(jīng)度0.25，通過(guò)約6m長的(de)引壓管(guǎn)線由孔(kǒng)闆引入(ru)變送器(qi)進行測(ce)量，如圖(tu)2所示。
 
　　對國(guó)内同類(lei)型電廠(chǎng)該儀表(biao)的使用(yòng)情況進(jìn)行調研(yan)，發現該(gai)問🌈題在(zai)大部分(fèn)同型号(hào)電站中(zhōng)均有存(cun)在，屬于(yu)共性問(wèn)題，解決(jue)方案也(ye)多爲充(chōng)水排氣(qi)操作。本(ben)文所讨(tao)論🔞的解(jiě)決方案(an)具備推(tuī)廣價值(zhí)。
2.3不穩定(dìng)性原因(yin)分析
1）安(an)噴泵作(zuo)用原理(li)分析
　　該(gāi)表計用(yong)于測量(liàng)安噴管(guan)線内流(liu)量，安噴(pen)管線在(zai)機組正(zheng)👈常㊙️運🔆行(hang)⁉️期間無(wú)流量，隻(zhī)有在試(shì)驗期間(jiān)，該表計(jì)才會🏃起(qǐ)到測量(liàng)的作用(yong)，此時管(guǎn)線内液(ye)體來源(yuán)爲安全(quán)殼噴淋(lín)泵泵🌈送(sòng)的含硼(péng)水，安🥵噴(pen)泵爲葉(yè)片式立(li)式筒形(xíng)泵，泵揚(yáng)程爲131m，最(zuì)大入口(kou)壓力0.385MPa，在(zài)試驗🔞過(guo)程中，因(yīn)💯氫氧化(hua)鈉虹👅吸(xi)管線破(pò)壞帶入(ru)空氣，噴(pen)射泵将(jiang)氫氧化(hua)鈉輸送(song)管線⁉️中(zhōng)的空氣(qi)吸入安(ān)噴管線(xiàn)内，氣體(ti)以氣泡(pao)的形式(shi)存在于(yu)液體管(guan)線中，并(bing)随着液(yè)體進入(rù)引♍壓管(guǎn)線。考慮(lü)到對❄️于(yú)儀表充(chōng)水排氣(qi)可以短(duǎn)期消除(chú)儀表測(cè)量不穩(wěn)定問題(ti)的情況(kuang)，不能排(pái)除測🔞量(liang)不穩定(dìng)的原因(yīn)爲儀表(biǎo)管線中(zhōng)含氣泡(pào)。而事實(shi)上，爲消(xiāo)㊙️除儀表(biǎo)管線含(hán)氣泡對(duì)于儀😄表(biao)測量穩(wen)定性的(de)影響，引(yǐn)壓管線(xian)上安裝(zhuāng)有集氣(qì)🔴罐，但由(you)👅于引壓(ya)管線長(zhang)度🌈較長(zhang)（約6m），集氣(qì)罐并不(bu)能起到(dào)良好的(de)除氣作(zuò)用。
2）曆史(shi)故障記(jì)錄分析(xī)
　　經查詢(xún)曆史記(ji)錄，除了(le)零流量(liàng)試驗停(ting)泵後該(gai)表波👌動(dòng)⛱️外，也❗曾(ceng)出現過(guò)機組正(zheng)常運行(hang)期間該(gai)表計出(chū)現小流(liu)量波動(dong)的情況(kuang)🏃，如圖3所(suo)示。從圖(tú)3中可以(yi)看到，該(gāi)波動持(chí)續一段(duan)較長時(shí)🏃‍♀️間後，經(jing)約5min的最(zuì)大量程(cheng)指示👌（故(gù)障處理(li)工作期(qī)間⛱️斷開(kāi)儀表），儀(yí)表指示(shì)複原，期(qī)間🚶管線(xian)内不存(cun)在液體(ti)流動的(de)情況（功(gong)率運行(háng)期間安(an)噴泵不(bu)啓動），查(cha)🐕詢曆史(shi)工作記(jì)錄可以(yi)發現，對(duì)該故障(zhang)采用充(chong)水排氣(qi)的方法(fǎ)進行了(le)處理，這(zhè)一故障(zhang)不同于(yú)大多數(shù)情況下(xia)的零流(liu)量試驗(yàn)停泵後(hòu)流量波(bō)動的産(chǎn)生條件(jiàn)，但其故(gu)障表現(xiàn)、故障處(chu)理方式(shi)及故🧑🏽‍🤝‍🧑🏻障(zhang)處理結(jie)果均有(yǒu)相似之(zhi)🏃🏻處。
 
3）引壓(ya)管線因(yīn)素分析(xī)
　　作爲差(cha)壓式流(liú)量計的(de)測量儀(yi)表，差壓(yā)式變送(song)器的測(cè)量範圍(wei)本身較(jiào)小（0kPa～60kPa），需要(yào)較高的(de)測量精(jīng)度與測(cè)量靈敏(mǐn)度，管線(xiàn)内氣體(tǐ)🔴擾動、氣(qi)體憋壓(yā)等情況(kuang)均會造(zao)成力變(biàn)送器的(de)測量不(bú)穩定，而(er)在安噴(pen)管線中(zhong)，氣體通(tōng)過氣泡(pao)的形式(shi)存在，氣(qi)泡流動(dòng)與彙聚(ju)均有可(ke)能㊙️引發(fa)管線内(nèi)壓力波(bo)動。在安(an)噴泵正(zhèng)常🏃‍♀️工作(zuo)期間，由(you)于管線(xiàn)内流量(liang)較大，差(chà)壓本身(shēn)較高，擾(rao)動造成(chéng)✔️的影響(xiǎng)較小，而(ér)停泵後(hou)🔴主管線(xian)内液體(tǐ)停止流(liú)動，引壓(ya)管線中(zhōng)的氣體(tǐ)開始移(yi)🤩動，這一(yi)過程中(zhōng)，氣☎️泡的(de)流動、彙(hui)聚與破(pò)裂均有(you)可能引(yǐn)發管線(xiàn)内壓力(li)波動，殘(cán)留氣體(ti)引發的(de)壓力波(bo)動與憋(biē)♍壓情況(kuang)造成了(le)㊙️停泵之(zhi)後❄️的流(liu)量波動(dòng)情況[1]。
4）信(xin)号處理(li)回路分(fèn)析
　　在流(liu)量測量(liang)的過程(cheng)中，信号(hào)經開方(fāng)卡件處(chù)理，開方(fāng)卡🙇‍♀️件具(jù)有小信(xìn)号切除(chú)功能，當(dāng)輸入信(xin)号小于(yú)0.075V時，輸🔞出(chū)保💰持爲(wèi)0。
　　由開方(fang)運算關(guān)系式可(ke)知，對于(yu)輸入信(xìn)号爲0.075～0.999之(zhi)間的👅電(diàn)壓📞值，經(jing)❄️開方卡(kǎ)件處理(li)後，其輸(shu)出值大(dà)于輸入(rù)值♋。換言(yán)♌之，輸入(ru)值低于(yú)🈲滿量程(chéng)1/10的信号(hao)值經由(yóu)開方卡(kǎ)件運算(suan)💰後，如有(you)👄輸出，其(qí)輸出會(hui)大于原(yuan)輸入值(zhí)，由于差(chà)壓值與(yu)🔴變送器(qì)輸🌈出電(dian)流之間(jiān)滿足線(xiàn)性輸出(chu)關♈系，且(qie)I-V卡件爲(wèi)線性轉(zhuan)換關系(xi)，易知變(biàn)送器測(ce)量差壓(yā)值與開(kai)方卡件(jian)輸入端(duān)電壓滿(man)足線性(xing)運算關(guan)系，對于(yu)波動誤(wu)差，開方(fang)⛹🏻‍♀️運算會(hui)🏃‍♂️将其放(fang)大，這也(yě)是波動(dong)較爲明(míng)顯的原(yuan)因之一(yī)。
　　綜合以(yi)上故障(zhang)情況分(fèn)析，可以(yi)判斷出(chū)流量測(cè)量不穩(wěn)定性的(de)成因與(yu)管道内(nei)存在氣(qi)體有密(mi)切關系(xì)。
2.4處理措(cuò)施
　　綜上(shàng)分析可(kě)知，小流(liu)量波動(dòng)産生的(de)原因爲(wei)管線内(nei)😍氣體産(chǎn)生的壓(yā)力擾動(dòng)，要解決(jue)小流量(liang)測量不(bú)穩定的(de)情況，需(xū)🙇‍♀️要消除(chu)氣體造(zao)成的影(ying)響，氣體(tǐ)由虹吸(xī)破壞作(zuò)用帶出(chu)，根據該(gāi)系統的(de)工作原(yuan)理可知(zhī)，無法做(zuo)到從根(gēn)源☁️消除(chu)管線氣(qi)，解決方(fāng)📞法主要(yào)着手于(yú)消除✉️引(yin)壓管線(xian)内的氣(qì)體擾動(dòng)。根據現(xian)場的⭐實(shí)際布置(zhi)，初步的(de)解決方(fang)案有3個(gè)：
1）在管線(xian)上布置(zhì)氣體消(xiao)除裝置(zhi)（集氣罐(guan)等）。
2）修改(gǎi)變送器(qi)及引壓(yā)管線所(suǒ)在位置(zhi)，消除引(yǐn)壓管線(xian)🏃🏻‍♂️内液體(tǐ)無法排(pai)空的問(wèn)題。
3）采用(yong)毛細管(guan)差壓變(bian)送器，從(cong)根本上(shang)避免氣(qi)體波動(dòng)。
　　對于1）、2）兩(liang)項解決(jue)方案，有(you)成本較(jiào)低、實施(shī)簡單的(de)優勢，但(dan)由于在(zài)安噴試(shi)驗進行(hang)的過程(cheng)中，還是(shi)有氣泡(pao)随虹吸(xi)破壞進(jìn)入管線(xian)，依然不(bú)能完全(quan)避免氣(qì)體影響(xiang)，且加裝(zhuāng)集氣罐(guàn)會在管(guǎn)線中引(yin)入故障(zhang)點，造成(chéng)系統穩(wěn)定性下(xià)降，其中(zhong)集氣罐(guan)這一方(fang)案已被(bei)證明效(xiào)果不佳(jiā)，不考慮(lü)采用。
　　考(kǎo)慮第3條(tiao)方案，由(yóu)連通器(qì)原理可(ke)知，主管(guǎn)線中的(de)壓力變(biàn)化對于(yú)差壓變(biàn)送器來(lái)說不造(zao)成影響(xiǎng)，主要的(de)🔴問題集(ji)中♈于引(yin)壓管線(xiàn)上，毛細(xì)管變送(song)器通過(guo)在封閉(bì)毛細管(guǎn)内填充(chōng)油進行(hang)引壓，可(kě)以避免(miǎn)主管線(xian)内含氣(qì)泡液體(ti)進入，達(dá)到從根(gēn)本上消(xiāo)除氣體(ti)影響因(yīn)素的效(xiao)果。
　　綜上(shang)考慮，采(cai)用毛細(xì)管型差(cha)壓變送(song)器對現(xian)場變送(song)器與引(yǐn)🤩壓管線(xian)一同更(geng)換，對原(yuan)變送器(qi)、引壓管(guǎn)線及集(jí)氣罐進(jin)行拆除(chú)，由孔闆(pǎn)⛹🏻‍♀️出口根(gēn)閥後全(quan)部換爲(wei)毛細管(guan)進行引(yin)壓。改造(zào)後進行(hang)零🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流量(liàng)試驗，啓(qi)停泵前(qián)後流量(liang)指示保(bao)持一緻(zhi)，且停泵(bèng)後未出(chū)現♌小流(liú)量波動(dong)，改造效(xiào)果🔞良好(hǎo)。改造前(qián)後測量(liang)效果對(dui)比如圖(tú)4所示，其(qí)中綠色(sè)📧曲線爲(wèi)改造後(hòu)效果。
 
3總(zong)結
　　差壓(ya)式流量(liang)計作爲(wei)一種廣(guǎng)泛應用(yong)于生産(chan)場所的(de)流🌈量測(ce)量模式(shi)，其結構(gou)簡單，測(ce)量回路(lu)易于搭(da)建，對純(chún)流體的(de)測量結(jié)果精度(du)也讓人(ren)滿意。但(dan)其受流(liu)體密度(du)與壓強(qiang)影響較(jiào)大，特别(bié)是對于(yú)含氣泡(pào)液體來(lái)說，由于(yú)測量值(zhí)爲孔闆(pan)差壓，對(dui)于單側(ce)波動影(yǐng)響的敏(mǐn)感度較(jiào)高，通過(guò)将測量(liàng)儀表更(gèng)換爲毛(máo)細管變(biàn)送器，将(jiāng)單側管(guan)線等效(xiào)爲純液(yè)體測量(liang)，從根源(yuan)上避免(miǎn)了氣體(ti)擾動，對(duì)于含氣(qi)泡液體(ti)管線小(xiao)流量測(cè)量穩定(dìng)性改進(jin)有明顯(xian)的㊙️功效(xiao)，對于現(xian)場其它(tā)類似流(liú)量計以(yǐ)及國内(nèi)同類型(xing)電站均(jun1)具有廣(guang)泛的應(yīng)用🧑🏽‍🤝‍🧑🏻與推(tuī)⭐廣前景(jing)。

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