摘(zhai)要:多孔平(ping)衡流量計(ji) 是在傳統(tong) 孔闆流量(liang)計 的基礎(chu)上所研發(fa)出的新一(yi)代節流式(shi)流量計。通(tong)過介紹其(qi)基本工作(zuo)原理及優(you)化後的性(xing)能特點，并(bing)結合幾種(zhong)工況條件(jian)下的使用(yong)，對多孔平(ping)衡流量計(ji)的☔應用加(jia)以闡述。
0引(yin)言
　　節流式(shi)流量計 通(tong)常也被稱(cheng)之爲 差壓(ya)式流量計(ji) ，迄今爲止(zhi)仍因其制(zhi)造工藝标(biao)準化、使用(yong)技術成熟(shu)👣、适用範🌈圍(wei)📞廣🔞，而被水(shui)利、石油、化(hua)工等各行(hang)各業廣泛(fan)地應用，占(zhan)流量計使(shi)用總🐉數的(de)50%以上。但同(tong)時，其測量(liang)精度低、量(liang)程比🌈小、上(shang)下♍遊安裝(zhuang)直管段距(ju)離長、節流(liu)裝置後所(suo)産生的永(yong)久壓力損(sun)失大等諸(zhu)多不足也(ye)🏒日益趨顯(xian)。
　　随着儀表(biao)測量、制造(zao)技術的不(bu)斷發展，爲(wei)适應各種(zhong)過程控制(zhi)對于節流(liu)式流量計(ji)測量精度(du)及使用性(xing)㊙️能的❌更高(gao)要求節流(liu)👈式流量計(ji)，即多孔平(ping)衡流量計(ji)随之而誕(dan)生。多孔平(ping)衡🔞流量計(ji)誕生之初(chu)由美國國(guo)家航空航(hang)天局馬歇(xie)爾航空飛(fei)行中心最(zui)☁️先應用于(yu)航天飛機(ji)主發動機(ji)的液态氧(yang)流量測量(liang)，随後因其(qi)🚶‍♀️測量、使用(yong)性能✌️被更(geng)多行業所(suo)熟知并發(fa)展使🐇用。
1工(gong)作原理
　　多(duo)孔平衡流(liu)量計沿用(yong)了傳統孔(kong)闆流量計(ji)的組成形(xing)式，由節流(liu)裝置、傳輸(shu)差壓信号(hao)的引壓管(guan)路及測量(liang)信号所✨用(yong)的✉️差壓計(ji)這3個部分(fen)所組成。并(bing)巧妙地将(jiang)多孔整流(liu)器與傳統(tong)單孔節❌流(liu)孔闆的結(jie)構形式、性(xing)能特點相(xiang)結合，形成(cheng)了新型的(de)多孔節流(liu)整流器，用(yong)以替代原(yuan)🔴有的單孔(kong)孔闆作爲(wei)節流原件(jian)安裝于🌏流(liu)體管道上(shang)。多孔節流(liu)整流器上(shang)每個節流(liu)孔的尺寸(cun)大小及分(fen)布情況都(dou)是由特定(ding)的公式及(ji)實測數據(ju)計算所得(de)，故被稱之(zhi)爲函數孔(kong)。流量檢測(ce)時，所測介(jie)質在通過(guo)多孔節流(liu)整流器的(de)同時進行(hang)流㊙️體整🈲流(liu)，減小節流(liu)裝置後的(de)渦流，形成(cheng)較穩定💯的(de)紊流，從而(er)使引壓管(guan)路能夠獲(huo)取到較穩(wen)定的差壓(ya)信号，并進(jin)一步通過(guo)伯努利方(fang)程計算得(de)出工藝所(suo)需體積流(liu)量、質量流(liu)量等流量(liang)參數。
 
2多孔(kong)平衡流量(liang)計的性能(neng)優化
　　多孔(kong)平衡流量(liang)計是以傳(chuan)統孔闆流(liu)量計爲基(ji)礎，改變其(qi)節🈲流🔞孔🎯的(de)構成形式(shi)，從而極大(da)程度地優(you)化了💞使用(yong)🤞性能。
1)平衡(heng)流場，提高(gao)測量精度(du)
　　傳統孔闆(pan)流量計的(de)節流裝置(zhi)隻設有一(yi)個圓形節(jie)流孔，節流(liu)原件與管(guan)壁結合處(chu)成直角，在(zai)流體通過(guo)節流孔時(shi)，孔兩邊會(hui)有大面積(ji)的“死區”，從(cong)而産生持(chi)久的渦流(liu)，進而大量(liang)消耗流體(ti)的動能。同(tong)時，雜亂的(de)渦流所形(xing)成的流體(ti)波動和噪(zao)聲也會讓(rang)測量的線(xian)性度和正(zheng)确率降低(di)，并且🐇需要(yao)較長的直(zhi)管段來恢(hui)🚩複流體正(zheng)常🏃🏻‍♂️的壓力(li)和流場。多(duo)孔平衡流(liu)量計的節(jie)流裝置結(jie)合了多孔(kong)整流器的(de)整流☎️原理(li)，通過使用(yong)精密的計(ji)算，使多孔(kong)👌節流整流(liu)器可以最(zui)大程度地(di)減少死區(qu)🤩效應，避免(mian)渦💞流的産(chan)生，平衡流(liu)場，降低因(yin)🙇🏻渦流所引(yin)起的信✏️号(hao)波動，提高(gao)取壓點數(shu)據的正确(que)率，從而使(shi)檢🤞測精度(du)從傳統孔(kong)闆流量計(ji)的±1%~±2%提高至(zhi)±0.3%、±0.5%，能更好的(de)适用于如(ru)能量計量(liang)、貿易核算(suan)等有較高(gao)流量測量(liang)🌈精度要求(qiu)的場合。
2)減(jian)小永久壓(ya)力損失、縮(suo)短直管段(duan)安裝距離(li)
　　多孔平衡(heng)流量計的(de)節流裝置(zhi)采用了對(dui)稱式的流(liu)☀️通孔👄布局(ju)設計，提升(sheng)了流體通(tong)過的效率(lü)，最大程度(du)✏️地降低了(le)渦流的形(xing)☁️成，減少了(le)流體通過(guo)節流裝置(zhi)時造成的(de)紊流摩擦(ca)及動能的(de)損失，和傳(chuan)統孔闆流(liu)量計相比(bi)，既可獲得(de)更差壓信(xin)号，又降低(di)了1/3~1/2的永久(jiu)⭐性的壓力(li)損失。同時(shi)，節流裝置(zhi)後流體壓(ya)力較快的(de)☔平穩恢複(fu)又可縮短(duan)流量計安(an)裝時所需(xu)的上✂️下遊(you)👨‍❤️‍👨直管段距(ju)離。通常，多(duo)孔平衡流(liu)量計🛀🏻的上(shang)下遊安裝(zhuang)直管段隻(zhi)需0.5D~2D,是傳統(tong)孔闆流量(liang)計所需直(zhi)管段的1/7甚(shen)🎯至更短，很(hen)大程度上(shang)節🐇省了流(liu)㊙️體測量的(de)管道材料(liao)及安裝投(tou)入成本，這(zhe)一優勢也(ye)得到了各(ge)行業的廣(guang)泛認可。
3)量(liang)程比寬、穩(wen)定性更好(hao)
　　多孔平衡(heng)流量計特(te)殊的多孔(kong)節流裝置(zhi)極大程度(du)地提高了(le)流體測量(liang)量程比。美(mei)國某機構(gou)的實驗數(shu)據結果顯(xian)示，多孔平(ping)衡流⛹🏻‍♀️量計(ji)常規測量(liang)的量程比(bi)可以做到(dao)7:1~10:1，如果函數(shu)孔計算參(can)數選擇合(he)适，量程比(bi)可以達到(dao)30:1甚至更高(gao)，這一數據(ju)比傳統孔(kong)闆流量計(ji)要高出2~7倍(bei)。而且，傳統(tong)孔闆流量(liang)計的流量(liang)系數--般在(zai)雷諾數高(gao)于4000時才能(neng)趨于平穩(wen)，在雷諾數(shu)較低時受(shou)其影響較(jiao)大。但多孔(kong)平衡💁流量(liang)計的管道(dao)内基本無(wu)滞⭐留區，其(qi)流量系數(shu)受雷諾數(shu)的影響🏃🏻‍♂️很(hen)小。即使在(zai)較低雷諾(nuo)數的測量(liang)條件下，多(duo)孔平衡流(liu)量計的正(zheng)确率依然(ran)能夠得🆚到(dao)保證，從根(gen)本上提升(sheng)了流量檢(jian)✏️測時測量(liang)精度的穩(wen)定性。
3多孔(kong)平衡流量(liang)計的應用(yong)
　　多孔平衡(heng)流量計不(bu)僅适合在(zai)常見工況(kuang)條件下使(shi)用，在某些(xie)特殊工況(kuang)流量測量(liang)中也得到(dao)了很好的(de)❗應用🐇。
1)高量(liang)程比流量(liang)測量
　　在醫(yi)藥、化工等(deng)行業中，蒸(zheng)汽一般作(zuo)爲熱媒介(jie)質被🔞用㊙️于(yu)加熱💋或加(jia)濕工段，通(tong)常由于不(bu)同季節或(huo)一天🆚中的(de)不同時段(duan)♉所需加熱(re)、加濕量的(de)不同，造成(cheng)燕汽能源(yuan)計量時蒸(zheng)汽總管用(yong)汽流量有(you)較🌈大波動(dong)，往往🔆遠遠(yuan)超出傳統(tong)孔闆流量(liang)計3:1的量程(cheng)比範❤️圍。同(tong)樣,在🌍其他(ta)類似需要(yao)大量程比(bi)流量測量(liang)時,傳統孔(kong)闆流量計(ji)亦無法适(shi)用。而多孔(kong)平衡流量(liang)計可适用(yong)于10:1甚至更(geng)高的量程(cheng)比的流量(liang)測量,并且(qie)因其測量(liang)精度高，受(shou)雷諾數影(ying)響小，可進(jin)行較爲正(zheng)确的高量(liang)程比☁️流量(liang)檢測♌或能(neng)源計量🈚。
2)雙(shuang)向流流量(liang)測量
　　傳統(tong)孔闆流量(liang)計的節流(liu)裝置僅在(zai)下遊設有(you)斜角⭐，而多(duo)孔平㊙️衡流(liu)量計的節(jie)流裝置上(shang)下遊采取(qu)完全😘對稱(cheng)設計👉。這種(zhong)對稱的結(jie)🌈構形式使(shi)其在某些(xie)需要雙向(xiang)流流量檢(jian)🔱測的特殊(shu)工況條件(jian)下，可以實(shi)現隻使用(yong)一台流量(liang)儀表即可(ke)進行雙向(xiang)流流量檢(jian)測。
3)短直管(guan)段流量測(ce)量
　　受場地(di)大小、建築(zhu)尺寸等外(wai)在客觀條(tiao)件的限制(zhi)，在布置工(gong)藝管🔅道走(zou)向時往往(wang)無法爲流(liu)量測量預(yu)留⭕出足💰夠(gou)的直管🥵段(duan)安裝距離(li)，從而影響(xiang)測量精度(du)。特别是在(zai)特殊貴重(zhong)金屬如锆(gao)材、哈氏合(he)♍金、鉻钼合(he)金鋼等工(gong)藝管道上(shang)進行流量(liang)測❗量時，較(jiao)長的直管(guan)段需求意(yi)味着昂貴(gui)的建設成(cheng)本。在這種(zhong)情況下，多(duo)孔平衡流(liu)量計上下(xia)遊直管段(duan)距離僅需(xu)0.5D~2D的應用優(you)勢尤爲明(ming)顯，即可節(jie)🏒省工藝🏃🏻管(guan)道、安裝💋支(zhi)架等的鋪(pu)設成本，又(you)可滿足在(zai)短♌直管段(duan)流量測量(liang)時的精度(du)要求，是一(yi)種較爲經(jing)濟的流量(liang)檢測配置(zhi)方式。
4)大口(kou)徑流量檢(jian)測
　　在大口(kou)徑的流量(liang)檢測中，多(duo)孔平衡流(liu)量計亦有(you)其不可🚶‍♀️替(ti)代的獨特(te)優勢。隻需(xu)通過正确(que)計算對相(xiang)應節流孔(kong)的🔴尺寸、數(shu)量㊙️及分布(bu)情況進行(hang)調整，即可(ke)在較短的(de)管道距離(li)内進行大(da)口徑的流(liu)🏃量測量，無(wu)需🚩擔憂因(yin)管🤟道口徑(jing)較大而産(chan)生的15D甚至(zhi)更長的上(shang)下遊直管(guan)段距離。特(te)别是在高(gao)溫、低壓等(deng)各種嚴苛(ke)工況下，多(duo)孔平衡流(liu)量計也能(neng)保證大口(kou)徑流量測(ce)量精度的(de)穩定性。同(tong)時，可以👈使(shi)用多對✉️取(qu)壓孔進行(hang)取壓❌的冗(rong)餘配置，以(yi)确🌈保差壓(ya)信号被有(you)📧效傳輸，降(jiang)低大口徑(jing)流量檢測(ce)的後㊙️期維(wei)護、清掃、運(yun)營成本。
5)高(gao)溫及極低(di)溫流體測(ce)量
　　由于本(ben)體及法蘭(lan)材質選擇(ze)的多樣化(hua)，多孔平衡(heng)流❗量計擁(yong)‼️有較爲廣(guang)泛的工作(zuo)溫度。通過(guo)對不同材(cai)質的選用(yong)，多孔平衡(heng)流量計可(ke)測量850C甚至(zhi)更高溫度(du)的高溫流(liu)體介質,亦(yi)适用于液(ye)氮、液氧、液(ye)氫、液氩等(deng)極低溫流(liu)體的流量(liang)測量。
6)多種(zhong)管道連接(jie)方式選擇(ze)
　　多孔平衡(heng)流量計誕(dan)世至今，爲(wei)适應各種(zhong)工況的管(guan)道連接要(yao)求，逐步衍(yan)生出多種(zhong)連接方式(shi)以供選擇(ze)。如可用于(yu)‼️大多數:工(gong)況的管道(dao)式法蘭連(lian)接，可用于(yu)👄大口徑流(liu)量測量的(de)對💘夾式連(lian)接，适用于(yu)高溫高壓(ya)工況的焊(han)接式連接(jie)以及适用(yong)于黏稠、有(you)毒、強腐蝕(shi)🌏液體、髒污(wu)及粉塵氣(qi)體介質流(liu)量測量的(de)雙法蘭式(shi)連接等等(deng)。而節流裝(zhuang)置的外形(xing)也從最初(chu)便于管道(dao)連接的圓(yuan)管形節🔅流(liu)裝置✊，演變(bian)出方管式(shi)節流裝置(zhi)，以便于更(geng)簡便地與(yu)各種方形(xing)管道進行(hang)連接，可适(shi)用于空調(diao)🔴系統送、排(pai)風風量檢(jian)☁️測。
7)一體化(hua)
　　在檢測儀(yi)表一體化(hua)的發展趨(qu)勢帶動下(xia)，多孔平衡(heng)🐆流量計同(tong)樣化零爲(wei)整，将節流(liu)原件、引壓(ya)管路、閥組(zu)及差💯壓計(ji)等需分步(bu)安裝的儀(yi)表原件整(zheng)合爲一體(ti),從而減少(shao)安裝步驟(zhou),以🌈滿足适(shi)合工況條(tiao)件下快速(su)☁️安裝、使用(yong)的需求。
3核(he)電仿真機(ji)驗證
　　爲驗(yan)證上述分(fen)析,在某核(he)電站進行(hang)全方位仿(pang)真機驗證(zheng)🏒。試驗變量(liang)描述如表(biao)1所示。
　　仿真(zhen)結果如圖(tu)4所示。當電(dian)網頻率由(you)50Hz将至49.75Hz時，機(ji)組進👈行一(yi)次調🧑🏽‍🤝‍🧑🏻頻動(dong)作，産生約(yue)爲64MW的一次(ci)調頻補償(chang)量。汽機主(zhu)汽門在76s内(nei)由55%開度開(kai)啓至全開(kai)，汽機功率(lü)GRE0I2MY由1089MW上♍升至(zhi)1144MW,R棒RGL013QM在102s内提(ti)升了6步,C2報(bao)警信号出(chu)現，控制棒(bang)提升被閉(bi)鎖，熱功率(lü)爲3011MWt,這些都(dou)将導緻核(he)電機組無(wu)法安⭐全穩(wen)定的運行(hang)，并且超出(chu)了核電機(ji)組運行技(ji)術規範,根(gen)據規程📐,核(he)電操縱員(yuan)必須要避(bi)免此類狀(zhuang)🔴況的發生(sheng)，當發生此(ci)類功率，必(bi)須手動降(jiang)低反應堆(dui)的功㊙️率⛷️，是(shi)機組核功(gong)率穩🔞定在(zai)100%之内。
 

4一次(ci)調頻優化(hua)
　　由于反應(ying)堆的控制(zhi)模式是“堆(dui)跟機模式(shi)”，即反應堆(dui)的功率緊(jin)緊跟随汽(qi)輪機的功(gong)率。如果反(fan)應堆因爲(wei)汽輪機一(yi)次調頻功(gong)能而超功(gong)率,将會閉(bi)鎖控制棒(bang)，甚至會緊(jin)急停堆，反(fan)而❄️會加劇(ju)電網頻👈率(lü)異常事故(gu)。基于上述(shu)分析，核電(dian)機組的控(kong)制特性決(jue)定其參與(yu)一次調頻(pin)的能力有(you)限，核電一(yi)次調頻死(si)區設置太(tai)小，當電網(wang)發生故障(zhang)時，可能會(hui)對核電機(ji)組的安全(quan)🌈運行造成(cheng)影響，使機(ji)組停♍機，造(zao)成更大事(shi)故。因此綜(zong)合考慮，從(cong)以下方面(mian)考慮進行(hang)優化研究(jiu)。
根據核電(dian)機組的特(te)殊性，優化(hua)設置一次(ci)調頻限幅(fu)值。
　　優化設(she)置一次調(diao)頻死區值(zhi)，整個電網(wang)一次調頻(pin)動作💰分梯(ti)隊進行，進(jin)行水電、火(huo)電一次調(diao)頻動作，最(zui)後進行對(dui)穩定要♻️求(qiu)較高的🌈核(he)電機組一(yi)次調頻動(dong)作。
　　增加預(yu)警信号,在(zai)反應堆保(bao)護動作啓(qi)動前，增加(jia)一些預警(jing)信号，能更(geng)好的控制(zhi)汽輪機一(yi)次調頻動(dong)作。
5結束語(yu)
　　電網頻率(lü)是電網安(an)全穩定運(yun)行的關鍵(jian)參數，其控(kong)制主要依(yi)靠各發電(dian)機組的一(yi)次調頻和(he)二次調頻(pin)實現的，其(qi)中一次調(diao)頻尤爲重(zhong)要。針對核(he)電機組滿(man)功率情況(kuang)下，分析了(le)一次調頻(pin)動作存在(zai)的風險，并(bing)提出相應(ying)的方向，對(dui)核電機組(zu)一次調頻(pin)有重要的(de)指導意義(yi)。

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