摘要:本文分析(xi)了某巨型水電站(zhàn)在用流量計 的運(yùn)行現狀，總結了各(ge)類流量計的原理(li)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(děng)，打造⭐滿足标準要(yào)求的水電站流量(liang)應用方案，具有行(háng)業推廣價✉️值。
0引言(yán)
　　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(shēng)産、節能降耗、提高(gāo)經濟效益和管理(lǐ)水平的重要工具(ju)。管道測流技術當(dang)前發展成熟， 管道(dao)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(fan)多，流量計累計有(yǒu)1900多台，就♉流量計的(de)測量原理分有電(dian)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(zhong)油流量主要是測(ce)量水輪發電機機(jī)組上導、推導、水導(dǎo)軸承汽🔅輪機油管(guǎn)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(jie)水)、發電機純水(不(bú)導電介質)流量等(děng)。因流量計随不同(tóng)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(cún)在不合🥰理、安裝不(bú)符合産品安裝要(yào)求的諸多問題，導(dao)緻流🈲量檢測的正(zhèng)确率有偏差👄，無💃🏻法(fǎ)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(lu)🔞的直管段💋較短，導(dao)緻管路無法滿管(guǎn)測🐆量🈚;測量機組水(shuǐ)導外循環油的超(chāo)🌏聲波流量計安🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裝(zhuāng)于油過濾器的後(hòu)端，因油經過濾器(qi)後産生氣泡，導緻(zhì) 超聲波流量計 長(zhǎng)時間無法檢測到(dao)流量;測量機組推(tuī)導軸承冷卻水采(cǎi)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(xiǎo)于實際值2。
　　本文對(duì)主要流量計的測(ce)量原理進行深入(rù)分析，總結🏃🏻‍♂️明㊙️确出(chu)💘各類流量計的功(gōng)能選型、正确的安(ān)裝方式等，打造出(chū)适用于巨型水電(diàn)站的優化流量應(yīng)用方案。
1流量計測(ce)量原理探究
1.1電磁(ci)流量計
　　電磁流量(liàng)計 的測量原理是(shi)基于法拉第電磁(cí)感應定律，當被測(ce)導電☀️流體😘在磁場(chǎng)中沿垂直磁力線(xian)方向流動而切割(ge)磁力線時，在對稱(cheng)安裝在流通管道(dào)兩側的電極上将(jiāng)産生感應電勢,此(cǐ)☔電勢與流體的流(liu)速成正比❓(見圖1)。通(tōng)過如下公式計算(suàn)出流量:
 
式中:
E一感應電勢(shi);
K一與磁場分布及(ji)軸向相關的系數(shù);
B一磁感應強度;
V-導(dao)電液體平均流速(su);
D一電極間距(流量(liang)計導管内徑)凹。
　　電(dian)磁流量計壓力損(sun)失小、流量測量範(fan)圍大，反應迅速。應(yīng)用的局限性是隻(zhī)能測量導電介質(zhi)的液體流🈲量，在❓水(shui)電站可測量機組(zǔ)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(gong)水功能，可選用具(jù)備正反向測量功(gōng)能的電磁流量計(jì)，并且💯因江水雜質(zhi)較多，易造成流量(liang)計的檢測電極結(jié)垢污染，将⛱️對測量(liang)造成較大影響🏒，可(kě)選用電極可清✉️洗(xi)的流量計，
1.2熱導式(shi)流量計
　　熱導式流(liú)量計采用熱交換(huan)原理，流量計探頭(tou)配置了🔴發🎯熱模塊(kuài)和感熱模塊，根據(jù)示流器的熱量傳(chuán)導與被測流體流(liú)速的比例關系，檢(jian)測出流體的流速(sù)(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(jing)度影響加大，在水(shui)電站可測量機組(zǔ)各部軸承的油流(liu)量，作管路油‼️流動(dòng)的基🈲本示流開關(guan)🐇用，因測量精度難(nan)以達到要求，不建(jiàn)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(liàng)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(wei)超聲波脈沖在上(shàng)下遊的兩側傳感(gan)器間來回傳播，當(dang)有流體流動時，由(you)于向下遊方向的(de)信号傳播時間比(bǐ)向.上遊方向的短(duan)，根據時差與流體(ti)速度成正比㊙️關系(xi)，檢測出流體的流(liu)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(yòng)壽命較長，設備維(wéi)護量較小。既可管(guan)道㊙️固定式安裝，也(yě)可移動便攜式測(cè)量(必須爲金屬管(guǎn)道、塑料管道及🙇🏻其(qi)他透💃聲材料的管(guan)道)。在水電廠可用(yong)作各類水、油管路(lu)的流量測量，超聲(shēng)波流量計不适用(yòng)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(xi)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(li)爲在流量計的管(guǎn)道中部配置節流(liú)部件，當滿管☎️的流(liú)體流經節流件時(shí)，流束形成局部的(de)收縮,流速增大，而(er)靜壓力降低，在節(jiē)流件前後産生--定(dìng)的壓力差。根㊙️據流(liú)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(jì)測量原理✌️。
 
　　差壓流量計運(yun)用最爲廣泛，性能(néng)穩定可靠，使用壽(shou)⛹🏻‍♀️命長，其局限是壓(ya)損大，不太适用于(yú)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(you)循環油泵管路的(de)較大油流量測量(liàng)，但也不适用于對(dui)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(xiang)流過⭐管道時，推動(dòng)彈簧支撐并安裝(zhuang)有永久磁鐵的活(huo)塞，從而驅動幹簧(huang)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(guān)設定流量範圍大(dà)、調整方便,廣泛用(yong)于水、氣、油等介質(zhì)測量。有低壓降、耐(nai)壓高等優點，狀态(tai)隻取決🐅于流量，而(ér)與壓力無關，并且(qiě)對壓力的峰值不(bu)再敏感，在水電廠(chang)‘可解決于機組高(gao)壓油的高速油流(liu)檢測難點。
2流量計(ji)的安裝标準
　　當前(qián)巨型水電站流量(liàng)計在低經濟性和(hé)附加值下運行的(de)原因除了功能不(bu)明确、配置不合理(lǐ)外，最主要就🛀是安(an)♋裝不👉符合産品安(an)裝要求和相關标(biāo)準，導緻流量計故(gù)障率較高、測量不(bú)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(liu)速範圍，流量計量(liàng)程範圍的選擇對(dui)提高流✊量計🏒工作(zuò)的可靠性及精度(du)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(bú)超過滿量程50%，這樣(yang)可⭕獲得較高的測(cè)量精度”。
　　流量計通(tōng)常選用與工藝相(xiang)同的通徑或者略(luè)小些，在流💋量選定(dìng)的情況下，通徑的(de)選擇是根據不同(tong)的測量😄對象以及(jí)流量計測💋量管内(nèi)流速的大小來确(que)定。流量計所測流(liu)體的流速，需🈲考慮(lǜ)管路中流體的流(liu)速與壓頭損失的(de)👄關系。在确定流速(su)後,流量計的通徑(jìng)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(kào)接地對流量計的(de)正常運行至🤞關重(zhòng)🔴要:
(1)給信号源參考(kǎo)用的零電位;
(2)使被(bei)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(kang)外界幹擾措施(如(rú)屏蔽等)。
　　接地點離(li)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(jiē)，接地電阻≤10Ω,電磁流(liú)🚶量計的外殼、電纜(lǎn)屏蔽線、測量管路(lu)的兩端都需單獨(du)可靠接地，絕不能(neng)接在電動機等公(gong)用地線或上下水(shui)管道上，準确接地(dì)如圖5所示;如流量(liàng)計的轉換器部分(fèn)已通過電纜線接(jie)地，就毋須🆚再另行(háng)接地，以避免因電(dian)位差而造成幹擾(rǎo)。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(xìng)和精度，如圖6所示(shì)。
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(bǎo)證滿管測量狀态(tài)，在水電站中，導緻(zhi)非滿管的流量計(jì)管路常見錯誤安(an)裝位置示意圖如(ru)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(wèi)流量計安裝在放(fang)空管路的長水平(píng)管路上，圖中C爲流(liú)量計安裝在放空(kōng)管路高處和垂直(zhi)排放段。此三種都(dōu)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(guǎn)道中導電液體流(liu)量的測量電磁流(liú)量計性能》中規定(dìng)上遊10D(D爲流量計通(tong)徑)，下遊5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水電廠(chang)自動化元件基本(ben)技術條件》中規定(ding):
(1)機械式流量開關(guan):上下遊5D;
(2)熱導式流(liú)量開關:上下遊4D;
(3)電(dian)磁式流量計:上遊(you)10D、下遊5D。
　　在ISO和鑒定規(gui)格号中對各類閥(fá)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(shàng)，在流量計的下遊(you)側設計略微.上升(shēng)的管道部分再放(fang)空;圖中C爲敞開式(shì)供水或排放，将流(liú)量計安裝在管💰道(dao)的較低👨‍❤️‍👨或爬坡部(bù)分。三種安裝方式(shi)以确🧡保通過流量(liang)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(shu)語
　　在水電廠中,流(liú)量信号是水輪發(fa)電機組重要的參(can)💯考監視量，流量計(jì)數量大，對各類型(xing)流量計進行準确(què)選型和功能配置(zhi)，按安裝标準進行(háng)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(hao)可參與到設備的(de)邏輯⛷️控制中，流量(liang)計運行的穩定性(xìng)和經濟性較高，能(neng)保證機組安全穩(wěn)定運✂️行。

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