摘要:本文分析(xi)了某巨型水電站(zhan)在用流量計 的運(yùn)行現狀，總結了各(gè)類流量計的原理(lǐ)功能，結合管✨道測(ce)流技術的發展，針(zhen)對流量計的功能(neng)選用、安裝要求等(deng)😘，打造滿足👌标準要(yao)求的水電站流量(liàng)應用方案，具🥵有行(háng)業推廣價值。
0引言(yan)
　　在生産和科學研(yán)究試驗中，流量是(shi)一個很重要的參(can)數，流量檢測的專(zhuān)用儀表是安全生(sheng)産、節能降耗、提高(gao)經濟效益和管理(lǐ)水平的重要工具(ju)。管道測流技術當(dāng)前發展成熟， 管道(dào)流量計 測量原理(li)多種，可滿足不同(tong)生産工況需求"。
　　當(dang)前巨型水電站各(gè)類流量計種類繁(fán)多，流量計累計有(you)1900多台🈲，就流量計的(de)測量原理分有電(diàn)磁式、差壓式、熱導(dao)式、超聲波多✏️種，就(jiù)測量的介質主要(yào)有油、水兩種。其中(zhōng)油流🐅量主要是測(cè)量水輪發電機機(ji)組上導、推導、水💛導(dao)軸承汽輪機油管(guan)🔆道流量及機組高(gao)壓油頂起系統🐪的(de)油流量，水流量主(zhu)要是測量機組各(ge)部軸承和主變壓(yā)器的冷卻水(江水(shuǐ))、主軸密封水(清潔(jié)水)、發電機純水(不(bú)導電介質)流量等(děng)。因流量計随不同(tong)主機廠家機組配(pei)套，規格型号不同(tóng)，差異化較大，所以(yǐ)有着流量計的功(gōng)能不💋明确、配置存(cun)在🔞不合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻理、安裝不(bú)符合産品安裝‼️要(yao)求的諸多問題，導(dǎo)緻流🌂量檢測的正(zhèng)确率有偏差🐕，無法(fa)滿足機組流量檢(jian)測的要求。如測量(liàng)機組冷卻水的電(dian)磁式流量計管路(lù)的直管段㊙️較短，導(dǎo)緻管路無法滿管(guǎn)測量;測量機組水(shui)導外循環油的超(chāo)聲波流量計安🤩裝(zhuāng)于油過濾器的後(hou)端，因油經過濾器(qi)後産生氣泡，導緻(zhi) 超聲波流量計 長(zhang)時間無法檢測到(dào)流量;測量機組推(tuī)導軸承冷卻水采(cai)用熱🐇導☀️式流量計(jì)，因流量計的探頭(tóu)長期浸泡于江水(shuǐ)中🔅而結垢，導緻流(liú)量計測量值遠小(xiao)于實際值2。
　　本文對(dui)主要流量計的測(ce)量原理進行深入(rù)分析，總結💔明❤️确出(chū)各類流量計的功(gong)能選型、正确的安(an)裝方式等，打造🌏出(chu)适用于🏃‍♀️巨型水電(diàn)站的優化流量應(ying)用方案。
1流量計測(cè)量原理探究
1.1電磁(ci)流量計
　　電磁流量(liang)計 的測量原理是(shì)基于法拉第電磁(cí)感應定律，當被測(ce)導電流體在磁場(chang)中沿垂直磁力線(xiàn)方向流動而切割(ge)磁👨‍❤️‍👨力線時，在對稱(chēng)安裝在流通管道(dào)兩側的電極上将(jiang)産💘生感應電勢,此(cǐ)電勢與流體的流(liú)速成正比(見圖1)。通(tōng)過如下公式計算(suan)出流量:
 
式中:
E一感應電勢(shì);
K一與磁場分布及(ji)軸向相關的系數(shu);
B一磁感應強度;
V-導(dao)電液體平均流速(sù);
D一電極間距(流量(liang)計導管内徑)凹。
　　電(diàn)磁流量計壓力損(sun)失小、流量測量範(fàn)圍大，反應迅速。應(ying)用的局限性是隻(zhī)能測量導電介質(zhì)的液體流量，在水(shuǐ)電站可測量機組(zu)❌各部軸承和主變(bian)壓器的冷卻水(江(jiang)水)和主軸密封水(shuǐ)(清💃潔水),因水電站(zhàn)各部軸承冷卻🆚水(shuǐ)都具有正反向供(gòng)🐆水功能，可❗選用具(jù)備🧑🏾‍🤝‍🧑🏼正反向測量功(gōng)能的電磁流量計(ji)，并且因江水雜質(zhì)🥵較多，易造成流量(liàng)計的檢測電極結(jie)垢污染，将對測❓量(liang)造成較⛷️大影響🌈，可(kě)選用👄電極可清洗(xǐ)的流量計，
1.2熱導式(shi)流量計
　　熱導式流(liu)量計采用熱交換(huan)原理，流量計探頭(tóu)配置了發❗熱模塊(kuai)🈚和感熱模塊，根據(jù)示流器的熱量傳(chuan)導與被測流體流(liú)速的比例♌關系，檢(jiǎn)測出流體的流速(su)(見圖2)41。
 
　　熱導式流量計一(yi)般爲插入式安裝(zhuāng)，适用于多種流量(liang)計質，使用範圍較(jiào)寬，量程比大于10:1。應(ying)用的局限性是測(ce)量的㊙️精度較難以(yi)保證，因測量的熱(re)導部分被結垢污(wū)染後對測量的💯精(jīng)度影響加大，在水(shuǐ)電站可測量機組(zǔ)各部軸承🚶的油流(liu)量，作管路油流動(dong)的基✌️本示流開關(guan)用，因測量精🐪度難(nán)以達到要求，不建(jian)議📱采用爲如循環(huán)油泵邏輯控制的(de)油流條件，也不适(shì)♉用于測量機組高(gao)壓油系統的高速(su)油流圖。
1.3超聲波流(liu)量計
　　超聲波流量(liang)計的測量方法可(kě)分爲:時差法、多譜(pǔ)勒效應法、波束⭐偏(pian)移法、相關法、噪聲(sheng)法。當前用得最多(duo)❗的是時差法和多(duo)譜💜勒效應法間。
　　時(shí)差檢測法原理爲(wèi)超聲波脈沖在上(shàng)下遊的兩側傳感(gǎn)器間來回傳播，當(dāng)有流體流動時，由(yóu)于向下遊方向的(de)信号傳播時間比(bi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻向.上遊方向的短(duǎn)，根據時💚差與流體(tǐ)速度成正比關系(xì)，檢測出流體的流(liú)速和🔱方向，見圖3。
 
Vm----介(jiè)質流速;
Cm----介質中的(de)聲速;
α----傳感器A/B間與(yu)管道水平中心線(xiàn)間的夾角;
TB-A----傳感器(qì)B至A的時間;
TA-B----傳感器(qi)A至B的時間。
　　 超聲波(bō)流量計爲非接觸(chù)式測量方式，傳感(gan)器不與被測介質(zhì)接觸，無壓損，使用(yong)壽命較長，設備維(wei)護量較小。既可管(guǎn)道固定式安裝，也(yě)可移動便攜式測(ce)量(必須爲金屬管(guǎn)道、塑料管道及其(qí)他透聲材料的管(guǎn)道)。在水電☎️廠可用(yong)作各類水、油👨‍❤️‍👨管路(lù)的流量測量，超💰聲(shēng)波流量計不适用(yong)于測量管路中的(de)流量介質有氣泡(pào)的環境💚，所以不宜(yi)測量目數較細的(de)油過濾器管路,同(tong)樣也不适用于測(ce)量機組高💯壓油系(xì)統的高速油流。
1.4差(chà)壓流量計
　　 差壓流(liú)量計 的測量原理(lǐ)爲在流量計的管(guan)道中部配置節流(liu)部👣件😘，當♍滿管的💋流(liu)體流經節流件時(shí)，流束形成局部的(de)收縮,流速增大，而(ér)靜🔴壓力♌降低，在節(jie)流件前後産生--定(ding)的壓🐅力差。根據流(liu)體的流速與差壓(yā)值的比例關系，檢(jian)測出流體的流速(su)。圖4爲差💞壓流量計(ji)測量原理💛。
 
　　差壓流量計運(yun)用最爲廣泛，性能(neng)穩定可靠，使用壽(shou)命長✌️，其🈲局🍉限是壓(ya)損大，不太适用于(yu)小流量的環境，範(fan)圍度窄，僅3:1-4:1。在水電(diàn)廠特⭕别适用于有(yǒu)循環油泵管路的(de)較大油流量測量(liang)，但也不适用于對(duì)機組高壓油系統(tong)的幾十兆帕🤩的高(gao)速油⭐流進行油流(liú)模拟量準确測量(liàng)。
1.5活塞式流量開關(guan)
　　活塞式流量開關(guan)的檢測原理是當(dāng)流體按指示方向(xiàng)流過管道時，推動(dòng)彈簧支撐并安裝(zhuang)有永久磁鐵的活(huó)塞，從而驅動幹🔱簧(huáng)管開關磁性開關(guan)在設定流量上動(dong)作,輸出開關信号(hào)。活塞式流量💯開關(guan)設定流量範圍大(da)❓、調整方便,廣泛用(yong)于🏃‍♀️水、氣、油等介質(zhi)測量。有低壓降、耐(nài)壓高等優點，狀态(tai)隻取決于流量，而(er)與🌈壓力無關，并且(qiě)對壓力的峰值不(bu)再敏感，在水電廠(chǎng)‘可解決于🈲機組高(gao)壓油的高速油流(liú)檢測難點。
2流量計(ji)的安裝标準
　　當前(qian)巨型水電站流量(liang)計在低經濟性和(he)附加值下運行的(de)原因除了功能不(bú)明确、配置不合理(li)外，最主要就是安(an)🔞裝不符合🌈産品安(ān)裝要求和相關标(biāo)準，導緻流量計故(gu)障率較高、測量不(bu)準确。
2.1流量計的通(tōng)徑和量程選擇
　　流(liú)量計首先需要确(que)定它的通徑和測(ce)量範圍，即确定傳(chuan)感器内流體的流(liú)速範圍，流量計量(liang)程範圍的選擇對(duì)提高流量計工作(zuò)的可靠性及精度(dù)有較大關系，根👌據(jù)不低于預計的最(zuì)大流量值✉️的原則(ze)選擇滿量程，正常(cháng)常用流量最好不(bu)超過滿量程50%，這樣(yang)可獲得較高的測(cè)量精度”。
　　流量計通(tong)常選用與工藝相(xiang)同的通徑或者略(lue)小些，在流量💜選定(ding)的情況下，通徑的(de)選擇是根據不同(tong)的測量對象以及(ji)流量🈲計測量管内(nèi)流速的大小來确(què)定。流量計所測流(liu)體的流速，需考慮(lü)管路中流體的流(liú)速與壓頭損失的(de)關系。在确定流速(su)後🐕,流量計的㊙️通徑(jing)可根據如"下關系(xì)式确定:
 
式中:
d-流量(liàng)計通徑，mm;
Q一體積流(liu)量，m/s。
2.2流量計接地
　　流(liu)量計的正确可靠(kao)接地對流量計的(de)正常運行至💜關🌈重(zhòng)要:
(1)給信号源參考(kao)用的零電位;
(2)使被(bèi)測流體與可靠的(de)接地體相連通;
(3)滿(mǎn)足相應的安全性(xing)要求(如雷擊等);
(4)抗(kàng)外界幹擾措施(如(ru)屏蔽等)。
　　接地點離(lí)傳感器的距離盡(jìn)可能短，必須與可(kě)靠接地體直接相(xiang)連，不能與其他設(she)備接地點相連接(jie)，接地電阻≤10Ω,電磁流(liú)量計🚶‍♀️的外☎️殼、電纜(lan)屏蔽線、測量管路(lù)的兩端☁️都需單獨(du)可靠接地，絕不能(néng)接💔在電動機等公(gōng)用地線⛱️或上下水(shuǐ)管道上，準确接地(dì)如圖5所示;如流量(liàng)計的轉換器部分(fen)已通過電纜線接(jiē)地，就毋須再另行(hang)接地，以避免因電(dian)位差而造成幹擾(rao)。流量計配備接地(di)環的接✉️地方法:如(ru)工藝管道爲絕緣(yuan)材質，則必須配置(zhì)接地環可靠接地(dì)，來穩定邊界條件(jian)，提高測量穩定性(xing)和精度，如圖6所示(shi)。
2.3流量計的安裝管(guǎn)路标準
　　流量計的(de)精準測量必須保(bao)證滿管測量狀态(tai)，在水電站中，導緻(zhi)非滿管的流量計(jì)管路常見錯誤安(ān)裝位置示意圖如(rú)圖7所示。圖中A爲流(liú)量計直接安裝在(zài)閘閥前後，圖中B爲(wei)流量計安裝在放(fàng)空🤞管路的長水💔平(píng)管路上，圖中C爲流(liu)量計安裝在放空(kong)管路高處和🔅垂直(zhi)排放段。此三種都(dou)将導緻管路内介(jiè)質爲非滿管狀态(tai)，從而影響測量的(de)精度圖。
　　在GB/T18659--2002《封閉管(guan)道中導電液體流(liu)量的測量電磁流(liú)量計性能》中規定(ding)上遊10D(D爲流量計通(tong)徑)，下遊5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水電廠(chǎng)自動化元件基本(ben)技術條件》中規定(ding):
(1)機械式流量開關(guān):上下遊5D;
(2)熱導式流(liu)量開關:上下遊4D;
(3)電(diàn)磁式流量計:上遊(you)10D、下遊5D。
　　在ISO和鑒定規(guī)格号中對各類閥(fa)組、管路标準如表(biao)I所示。
　　流量計管路(lu)正确規範的管路(lu)如圖8所示，圖中A爲(wèi)保證流量計的.上(shang)下遊足夠的直管(guan)段;圖中B爲在長的(de)☔水平🌈放空管道上(shang)，在流量計的下遊(yóu)側設計略微.上升(sheng)的管道部分再放(fàng)空‼️;圖中C爲敞開式(shì)👈供水或排放，将流(liu)量計安裝在管道(dao)的較低㊙️或爬坡部(bù)分。三種安裝方式(shì)以确🆚保通過流量(liàng)計的管道完🏃🏻‍♂️全充(chōng)滿液體，從而達到(dào)測量的正确率。
 
3結束(shù)語
　　在水電廠中,流(liu)量信号是水輪發(fā)電機組重要的參(can)考監視量，流量計(jì)數量大，對各類型(xíng)流量計進行準确(què)選型和功能🌈配置(zhì)🤞，按安❄️裝标準進行(hang)安裝,能保證🙇‍♀️流量(liang)計的運行穩定性(xìng),降低故障率,穩定(ding)可信的流量信号(hào)可參與到設備的(de)邏輯控制中，流量(liang)計運行的穩定性(xing)和㊙️經濟性較高，能(neng)保證機組安全穩(wen)定運行。

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