摘要(yao)：火電廠機(ji)組的主蒸(zheng)汽流量是(shi)機組進行(hang)準确👣的☀️運(yun)行工況分(fen)析性能檢(jian)測、開展良(liang)好的經濟(ji)性分析和(he)節能降耗(hao)工作的基(ji)礎。從原理(li)、應用、優缺(que)點以及誤(wu)差産生因(yin)♉素等方面(mian)對目前現(xian)有的兩種(zhong)主流🏃🏻‍♂️測量(liang)方法直接(jie)測量法和(he)間接測量(liang)法進👈行了(le)詳細比較(jiao)分析。
　　火電(dian)廠機組的(de)主蒸汽流(liu)量是否能(neng)實現準确(que)測量🏒關💯系(xi)💰到機組是(shi)否可以進(jin)行準确的(de)運行工況(kuang)分析🍉性能(neng)檢測、是否(fou)可以開展(zhan)良好的經(jing)濟性分析(xi)和節能降(jiang)耗工作。目(mu)前對于火(huo)電廠主蒸(zheng)汽流量的(de)測量方法(fa)主要有兩(liang)個大🛀🏻方向(xiang)，直接測量(liang)和間💚接測(ce)量。
1直接法(fa)測量
　　蒸汽(qi)流量直接(jie)法計量的(de)研究從 差(cha)壓式流量(liang)計 發展到(dao)現今的超(chao)聲波流量(liang)計已經有(you)100多年的曆(li)史⛷️。蒸汽☂️流(liu)量的計量(liang)儀表種類(lei)衆多但卻(que)沒有一種(zhong)儀表可以(yi)适用所有(you)工況下👌的(de)蒸汽測量(liang)。目前主流(liu)的測試儀(yi)表主要有(you)以 孔闆式(shi)流量計 爲(wei)代表的差(cha)壓式流量(liang)計和以 渦(wo)街流量計(ji) 爲代表的(de)其它類型(xing)流量計。針(zhen)對直接法(fa)測量僅對(dui)以下幾✨種(zhong)代表型的(de)測量方法(fa)進行比較(jiao)分析。
1.1孔闆(pan)式流量計(ji)原理及特(te)性分析
　　孔(kong)闆流量計(ji)，即對蒸汽(qi)進行孔闆(pan)節流之後(hou)利用蒸汽(qi)流過孔闆(pan)前後所形(xing)成的壓力(li)差以及流(liu)動連續性(xing)方程（質量(liang)守恒定⛹🏻‍♀️律(lü)）和伯努利(li)方程（能量(liang)守恒定律(lü)）計算🌈出蒸(zheng)汽流量[2]。
　　孔(kong)闆流量計(ji)具有以下(xia)優點：使用(yong)方便無需(xu)實流校準(zhun)，經久⭐耐用(yong)，應用範圍(wei)廣，價格較(jiao)低。同時其(qi)使用上也(ye)有些缺點(dian)需要注意(yi)：測量精度(du)有待提高(gao)；銳角磨🈲損(sun)與積🛀污問(wen)題🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不可避(bi)😘免；單個孔(kong)闆的β=0.45～0.75，壓損(sun)太大，可達(da)最大差壓(ya)的78%～47%；安裝加(jia)工較困難(nan)，例如孔闆(pan)的開孔邊(bian)緣圓弧半(ban)徑在國标(biao)規定中需(xu)不大于0.0004d但(dan)實際中很(hen)難操作；孔(kong)闆流量計(ji)的流量系(xi)數對雷諾(nuo)數🔴的變⁉️化(hua)十分敏感(gan)因此其量(liang)程🔞較小，一(yi)般常應用(yong)的量程爲(wei)4:1～5:1，而火電廠(chang)蒸汽流量(liang)測量中流(liu)量上下🎯限(xian)往往大于(yu)10:1偶爾高達(da)20:1，這對于孔(kong)闆流量計(ji)而言具有(you)一🌈定挑戰(zhan)；導壓管易(yi)堵塞易洩(xie)漏易凍結(jie)等。
1.2标準噴(pen)嘴式流量(liang)計原理及(ji)特性分析(xi)
　　标準噴嘴(zui)式流量計(ji)的測量原(yuan)理與孔闆(pan)式類似，同(tong)樣依靠測(ce)量流體節(jie)流形成的(de)壓差進而(er)換算出流(liu)體的流量(liang)，與孔闆式(shi)的不🏃🏻‍♂️同點(dian)在于其噴(pen)嘴由于采(cai)用圓弧形(xing)結構因此(ci)相🍓比于孔(kong)闆式流量(liang)計壓損較(jiao)小測量精(jing)度更高。
　　同(tong)孔闆式流(liu)量計一樣(yang)，标準噴嘴(zui)式流量計(ji)具有結構(gou)簡單使用(yong)☁️方便無需(xu)實流校準(zhun)的優點，其(qi)壓損更小(xiao)以及耐❗腐(fu)蝕性更高(gao)是較孔闆(pan)式更優化(hua)的特點⭐，同(tong)時由于其(qi)噴嘴圓弧(hu)化的構🛀造(zao)特點，可進(jin)行更廣✔️範(fan)圍的氣🔆體(ti)液體以及(ji)髒污介質(zhi)測量。但其(qi)缺點與孔(kong)闆式相比(bi)也是顯而(er)易見，即其(qi)加工工藝(yi)複雜整📐體(ti)造價較高(gao)，此外與孔(kong)闆式流量(liang)計相同，噴(pen)嘴式流量(liang)計也存在(zai)導壓管易(yi)堵❌塞易洩(xie)漏易凍結(jie)等問題。
1.3V錐(zhui)式流量計(ji)原理及特(te)性分析
　　V 錐(zhui)式流量計(ji) 也是差壓(ya)式流量計(ji)的一種，其(qi)主要結構(gou)形式有精(jing)密測量管(guan)型、維夫Wafer型(xing)以及插入(ru)式型三種(zhong)，如圖1所示(shi)[3]。

　　V錐流(liu)量計的主(zhu)要部件有(you)V型錐體、導(dao)壓管、 差壓(ya)變送器 以(yi)及流量積(ji)算儀等。它(ta)的測量原(yuan)理類似孔(kong)闆和噴嘴(zui)流量計，利(li)用其内流(liu)過的蒸汽(qi)流量與V型(xing)錐體前後(hou)蒸🙇🏻汽的壓(ya)差的平🤟方(fang)根成線性(xing)關系，測量(liang)流過V型錐(zhui)體前☀️後蒸(zheng)汽🈲的壓差(cha)以及相應(ying)密度通過(guo)代入流量(liang)計算公🙇🏻式(shi)計算出蒸(zheng)汽流量。
　　V錐(zhui)流量計的(de)主要優點(dian)有：測量穩(wen)定性好精(jing)度高；可測(ce)試介質種(zhong)類多範圍(wei)廣；可适用(yong)的雷諾數(shu)範圍較寬(kuan)即量程🌈大(da)；壓損小；和(he)孔🐕闆與噴(pen)嘴式流量(liang)計相比需(xu)要的直管(guan)段短；具有(you)自潔淨能(neng)力，可測易(yi)污易堵流(liu)體。其缺點(dian)同孔闆式(shi)和噴嘴式(shi)流量計一(yi)樣，也存在(zai)法蘭連接(jie)⛹🏻‍♀️易洩漏，導(dao)壓管易洩(xie)漏易❗凍結(jie)等問題。
1.4分(fen)流旋翼式(shi)流量計原(yuan)理及特性(xing)分析
　　分流(liu)旋翼式流(liu)量計是利(li)用分流相(xiang)似原理和(he)節流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原理(li)進行流體(ti)流量的測(ce)量。其組成(cheng)部分有分(fen)流孔闆、殼(ke)體、分流管(guan)、噴嘴、葉輪(lun)、磁鋼和表(biao)頭等部件(jian)。當進行蒸(zheng)汽💋流量測(ce)量時，蒸汽(qi)會被分爲(wei)兩路：一路(lu)流經❌孔闆(pan)形成🔞壓力(li)差；另一路(lu)經噴嘴噴(pen)射到葉輪(lun)葉片💋上以(yi)使其轉動(dong)。由流體相(xiang)似原理可(ke)知📞在一定(ding)流量範圍(wei)内兩路流(liu)體流量之(zhi)比固定即(ji)一定葉輪(lun)☁️轉速對應(ying)一定流體(ti)流量，由此(ci)😄便可得出(chu)🏒待測蒸汽(qi)流量總量(liang)。分流旋翼(yi)式流量計(ji)結構簡單(dan)使用方便(bian)、測量範圍(wei)廣，可自動(dong)跟蹤補償(chang)壓力變動(dong)，造價較低(di)。
1.5渦街流量(liang)計原理及(ji)特性分析(xi)
　　 渦街流量(liang)計在20世紀(ji)60年代由日(ri)本研究者(zhe)率先提出(chu)，其主要組(zu)成⁉️部分有(you)傳感器、連(lian)杆、漩渦發(fa)生器和表(biao)體。其工作(zuo)原理是利(li)用流體流(liu)經圓柱狀(zhuang)物體時會(hui)形成卡♌門(men)渦街🤟，而卡(ka)門渦街的(de)頻率與流(liu)體流速成(cheng)❗正比，實際(ji)測量時可(ke)根據檢測(ce)出的卡門(men)渦街頻率(lü)由下式得(de)出流體流(liu)速，繼而由(you)流速計💋算(suan)得出流體(ti)☁️流量。
F=St·v／d(1)
式中(zhong)：F——渦街頻率(lü)；St——渦街流量(liang)計系數(斯(si)特羅哈數(shu))；v——蒸汽流速(su)；d——圓柱體直(zhi)徑。
　　渦街流(liu)量計的優(you)點是其結(jie)構簡單可(ke)靠性高，測(ce)量精度高(gao)響應快；量(liang)程大（10:1～30:1）；輸出(chu)結果爲脈(mo)沖信号因(yin)此無零點(dian)漂移導緻(zhi)的誤差。但(dan)其缺點是(shi)其測量結(jie)果易受信(xin)号幹擾，主(zhu)要有🏃‍♂️工業(ye)電✔️磁波動(dong)👄造成的幹(gan)擾⚽和管道(dao)震動引起(qi)的幹擾。
2間(jian)接法測量(liang)
　　直接測量(liang)雖然簡單(dan)方便直觀(guan)，但如今火(huo)電廠的機(ji)🌈組容量日(ri)🌐益擴大，相(xiang)應的節流(liu)元件體積(ji)也随之增(zeng)大，這不僅(jin)對制造安(an)裝和❤️檢修(xiu)造成了一(yi)定困難，同(tong)時較大的(de)節流元件(jian)應用于大(da)型機組的(de)主蒸汽流(liu)量測量時(shi)往往會引(yin)起壓損較(jiao)大的情況(kuang)🏒，從而導緻(zhi)測量結果(guo)與實際流(liu)量偏差較(jiao)大，尤其是(shi)針對一些(xie)例如超臨(lin)界🏃🏻機👣組之(zhi)類的高參(can)數機組實(shi)現直㊙️接測(ce)量非常困(kun)難，因此另(ling)一種測量(liang)方法在實(shi)際中應用(yong)📐更多，即間(jian)接測量。間(jian)🐅接測量主(zhu)蒸汽流量(liang)即利用汽(qi)輪機的有(you)關參數進(jin)行間接換(huan)算最終得(de)出結果。
2.1測(ce)量原理
　　目(mu)前間接測(ce)量主要有(you)兩種實現(xian)方法：調節(jie)級後壓🔞力(li)溫度間接(jie)測量法和(he)利用壓力(li)級組前後(hou)壓力、溫度(du)測量法⭕。這(zhe)兩㊙️種方法(fa)都基于弗(fu)留格爾公(gong)式：

式中：G0（G1）——設(she)計額定工(gong)況（變工況(kuang)）下的蒸汽(qi)流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在設(she)計額定工(gong)況（變工況(kuang)）下該級組(zu)前後的壓(ya)力；T0（T01）——設計額(e)定工況（變(bian)工況）下該(gai)級組前蒸(zheng)汽溫度。
　　對(dui)于n級的汽(qi)輪機在變(bian)工況狀态(tai)下工作時(shi)如未達臨(lin)界值則😍可(ke)直接應用(yong)上述弗留(liu)格爾公式(shi)但前提是(shi)整個汽輪(lun)機組級㊙️組(zu)葉片通流(liu)面積不變(bian)。
　　當機組級(ji)組較多且(qie)末級爲凝(ning)汽式機組(zu)時,級組的(de)排🌈氣壓力(li)（PZ）遠⚽小于級(ji)組進汽壓(ya)力（P0），因此上(shang)式可簡化(hua)爲[4]：

　　式（3）是目(mu)前應用最(zui)廣的間接(jie)測量流量(liang)計算方法(fa)。式（3）和式（4）和(he)弗留格爾(er)公式一樣(yang)都需要保(bao)證在級數(shu)足夠多；葉(ye)片流通🔞面(mian)積🌈不變；各(ge)級組流量(liang)相同；各級(ji)組級前溫(wen)度變化率(lü)相同和不(bu)得有其他(ta)非線性元(yuan)件幹擾等(deng)前提條件(jian)下應用。
　　對(dui)于級數足(zu)夠多這一(yi)條件目前(qian)大多數火(huo)電廠的汽(qi)💃輪發電機(ji)都可以滿(man)足。對于保(bao)持葉片流(liu)通面積⚽不(bu)變這一⚽條(tiao)件，由于葉(ye)片流通面(mian)積會随着(zhe)級組調節(jie)閥門開啓(qi)狀況不同(tong)而變化，當(dang)負荷降低(di)時相應會(hui)減少閥門(men)的開啓數(shu)從而使🌈實(shi)際流通面(mian)積減小因(yin)此會導緻(zhi)如圖2所示(shi)的P1值偏大(da)于實際值(zhi)，測量結果(guo)也因此偏(pian)🏃‍♀️大。

2.2影響因(yin)素
　　除了上(shang)述葉片流(liu)通面積會(hui)對測量結(jie)果造成影(ying)響💔外🏃還有(you)🛀以下幾大(da)影響因素(su)。
1.再熱減溫(wen)水的影響(xiang)
　　 再熱減溫(wen)水的注入(ru)會成爲再(zai)熱器壓降(jiang)和蒸汽流(liu)量兩者關(guan)系中不可(ke)控的一個(ge)因素，此外(wai)這一部分(fen)💰減溫水由(you)于全部流(liu)入中、低壓(ya)缸所以會(hui)對其壓降(jiang)造成影響(xiang)，這一部分(fen)流量不算(suan)入主蒸汽(qi)流量但卻(que)會引起上(shang)圖中P2和P1值(zhi)的增加從(cong)而導緻測(ce)量結果大(da)于實際值(zhi)。
2. 廠用汽及(ji)對外供熱(re)的影響
　　 火(huo)電廠發電(dian)汽輪機往(wang)往将其高(gao)壓缸的排(pai)汽作爲廠(chang)用汽🐕的📞汽(qi)🌂源同時利(li)用其餘熱(re)供熱，這樣(yang)會相應🔴的(de)減少再熱(re)器及中、低(di)壓缸的蒸(zheng)汽流量從(cong)而導緻♊其(qi)壓力👌降低(di)壓差減小(xiao)即圖中P3、P2降(jiang)低，P3、P2的降低(di)最終緻使(shi)P1值降低，測(ce)量結果💯将(jiang)偏小。
3. 加熱(re)器、給水泵(beng)及暖風機(ji)的投、切影(ying)響
　　 各組加(jia)熱器在機(ji)組運行中(zhong)會由于不(bu)同原因進(jin)行投、切☀️，其(qi)抽汽量也(ye)會因此而(er)變化，而抽(chou)氣量直接(jie)影響到P1值(zhi)，例如高壓(ya)加熱器被(bei)切除後前(qian)段抽汽量(liang)将明顯減(jian)少從而主(zhu)蒸汽流量(liang)不變而P1值(zhi)明顯提高(gao)緻使測量(liang)結果偏高(gao)。汽動給水(shui)泵和鍋爐(lu)暖🙇🏻風器的(de)氣源都來(lai)自于中壓(ya)缸排汽🏃，當(dang)汽動給水(shui)泵部分停(ting)用時或其(qi)工作汽💃源(yuan)改變時都(dou)會使抽汽(qi)量減少從(cong)而也會導(dao)緻💰包括P1值(zhi)在内的各(ge)級壓力值(zhi)提高,緻使(shi)測量結果(guo)偏高。冬季(ji)暖風機的(de)投入會引(yin)起抽汽量(liang)的增加，P1值(zhi)因此降低(di)，測量結果(guo)會偏低。
4.溫(wen)度補償的(de)影響
　　主蒸(zheng)汽經過調(diao)節級後在(zai)P1點會有一(yi)個明顯的(de)溫降，而🌂且(qie)該溫降随(sui)閥門開度(du)、機組運行(hang)方式的變(bian)化有所不(bu)同。但是到(dao)了P3點卻由(you)于再熱器(qi)的存在因(yin)此P1點的溫(wen)降🤟對此點(dian)并沒有太(tai)大的影響(xiang)。可是利用(yong)弗留🆚格爾(er)公式是以(yi)各級組級(ji)前溫✂️度變(bian)化率相同(tong)這一🌈前提(ti)條件進行(hang)溫度補償(chang)的，因此會(hui)有一定誤(wu)差。
5. 動态特(te)性的影響(xiang)
　　 再熱系統(tong)的中、低壓(ya)缸動态運(yun)作時會有(you)慣性環節(jie)🈲特👈性呈現(xian)，這會導緻(zhi)P1和流量在(zai)機組變工(gong)況運行時(shi)呈非❌線性(xing)狀态，便會(hui)産生動态(tai)偏差。
2.3特性(xing)分析
與直(zhi)接測量方(fang)法相比，基(ji)于弗留格(ge)爾公式的(de)間接測量(liang)法具有以(yi)下優點：
(1)無(wu)需安裝特(te)殊測量裝(zhuang)置，隻需讀(du)取汽輪機(ji)相關的運(yun)💃🏻行參數進(jin)行間接換(huan)算便可得(de)出主蒸汽(qi)流量，這🈲一(yi)點上大大(da)節🤩省了初(chu)投🎯資成本(ben)
(2)由于無需(xu)另外安裝(zhuang)設備，因此(ci)不存在額(e)外的壓力(li)損失，因此(ci)得出的蒸(zheng)汽流量數(shu)據更可靠(kao)；
(3)同樣由于(yu)無需另外(wai)安裝設備(bei)，機組洩漏(lou)點減少，這(zhe)将系統維(wei)⛱️護和檢修(xiu)成本大大(da)降低。此外(wai)，間接測量(liang)🈲無需直接(jie)檢修機組(zu)，對于機組(zu)内部工況(kuang)和問題缺(que)陷可利用(yong)弗留格爾(er)公式直接(jie)進行計算(suan)确定，具體(ti)有以下兩(liang)📐方面應用(yong)🚶：利用不同(tong)流量下推(tui)算出的機(ji)組各級級(ji)前壓力，求(qiu)得各級壓(ya)差和比焓(han)降，從而确(que)定機組效(xiao)率及内部(bu)零件受力(li)；已知流量(liang)或功率的(de)前提下，利(li)用各級級(ji)前壓力反(fan)向驗證與(yu)弗留格爾(er)公式是否(fou)相符判斷(duan)汽輪機内(nei)部是否正(zheng)常運作例(li)如是否出(chu)現堵塞或(huo)洩漏引起(qi)♍的流通面(mian)積改變。
利(li)用弗留格(ge)爾公式進(jin)行間接測(ce)量需注意(yi)以下幾點(dian)：
(1)由于結垢(gou)、腐蝕等問(wen)題存在，因(yin)此爲了将(jiang)流量測量(liang)誤差控🙇‍♀️制(zhi)到最低，必(bi)須對機組(zu)進行定期(qi)試驗，檢查(cha)給水流量(liang)是否與主(zhu)蒸汽流量(liang)示值相對(dui)應以确定(ding)♌是否有結(jie)垢、腐🔆蝕等(deng)問題存在(zai)和嚴重程(cheng)度，同時定(ding)❄️期試驗還(hai)可以做到(dao)對系統誤(wu)📱差進行校(xiao)對；
(2)不可以(yi)一成不變(bian)地對弗留(liu)格爾公式(shi)進行生搬(ban)硬套的計(ji)算，要靈活(huo)觀察系統(tong)熱力過程(cheng)，根據過程(cheng)特性不同(tong)選擇不同(tong)形式的弗(fu)留格爾公(gong)式進行流(liu)量計算。
3結(jie)語
　　傳統的(de)直接測量(liang)蒸汽流量(liang)的方法雖(sui)然在二次(ci)儀♈表的✨配(pei)合下可以(yi)得到主蒸(zheng)汽流量值(zhi)，但由于節(jie)流🛀🏻裝置本(ben)身存在🔴的(de)技術問題(ti)和測量精(jing)度等影響(xiang)因素，如今(jin)在大容量(liang)高參數單(dan)元🏒機組中(zhong)💰越來越難(nan)以見其身(shen)影，與之相(xiang)對應的間(jian)接測量法(fa)在可靠性(xing)、穩定性、經(jing)濟性㊙️方面(mian)的表現更(geng)爲優秀。但(dan)目前仍由(you)于👅熱力工(gong)況複雜🔴多(duo)變往往需(xu)要對計算(suan)模型作不(bu)同修正，目(mu)前⭐并未研(yan)究出一🈲種(zhong)十分完🏃‍♀️善(shan)的計算模(mo)型，因🌈此該(gai)領域還有(you)待🆚研究工(gong)作者繼續(xu)探索。

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