摘要：差(cha)壓式流(liu)量測量(liang)是電廠(chang)流量測(ce)量的重(zhong)要方式(shi)，通過流(liu)量孔闆(pan)與 差壓(ya)變送器(qi) 配合使(shi)用，可直(zhi)接産生(sheng)4mADC～20mADC的标準(zhun)電流信(xin)号送控(kong)制系統(tong)👉。一🏃‍♂️直㊙️以(yi)來，管道(dao)差壓式(shi)流量計(ji) 以其簡(jian)單、可靠(kao)的特性(xing)廣泛應(ying)用于各(ge)個系統(tong)的管線(xian)流量測(ce)量，本文(wen)結合秦(qin)二廠現(xian)場設備(bei)改造過(guo)程，深入(ru)分析了(le)差壓式(shi)流量計(ji)在對含(han)氣泡液(ye)體流量(liang)🐆測量過(guo)程中産(chan)生波動(dong)的具體(ti)原因，并(bing)💚提出具(ju)有針對(dui)性的改(gai)🏃‍♀️進措施(shi)，有效提(ti)升了差(cha)壓式流(liu)量測量(liang)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻穩定(ding)性。
　　秦二(er)廠安全(quan)殼噴淋(lin)系統（EAS）噴(pen)淋流量(liang)變送器(qi)，通過測(ce)得安噴(pen)🏒管⚽線🐪上(shang)流量孔(kong)闆兩側(ce)的差壓(ya)來實現(xian)噴淋🔱流(liu)量的測(ce)量及遠(yuan)傳功能(neng)，該變送(song)器爲事(shi)故後監(jian)測系統(tong)儀表。該(gai)變送器(qi)爲EAS系統(tong)直接噴(pen)淋流量(liang)與循環(huan)噴淋流(liu)量的差(cha)壓流量(liang)測量變(bian)送器，現(xian)場測得(de)參數并(bing)經處理(li)後遠傳(chuan)至主控(kong)室。
　　在進(jin)行涉及(ji)該流量(liang)計的零(ling)流量現(xian)場試驗(yan)時，多次(ci)出☎️現停(ting)泵後流(liu)量數據(ju)波動的(de)情況，波(bo)動幅度(du)超出誤(wu)差許可(ke)範圍。爲(wei)保證現(xian)場設備(bei)可用，本(ben)文從測(ce)量結果(guo)波動這(zhe)一問題(ti)着手，深(shen)入剖析(xi)波動産(chan)生的原(yuan)因，并提(ti)出對應(ying)的解決(jue)方案，應(ying)💘用至現(xian)場後，取(qu)得了良(liang)好的成(cheng)效
1故障(zhang)現象及(ji)故障處(chu)理
1.1故障(zhang)現象
　　安(an)噴系統(tong)零流量(liang)實驗期(qi)間，曾多(duo)次出現(xian)小流量(liang)指示波(bo)動的情(qing)況，曾有(you)過1個月(yue)内連續(xu)觸發3次(ci)波動的(de)🍓情況✂️發(fa)生🆚，其波(bo)動方式(shi)爲在停(ting)泵後出(chu)現短時(shi)間的波(bo)動峰（如(ru)圖1所示(shi)）。圖1中綠(lü)色曲線(xian)爲流量(liang)，藍色曲(qu)線♻️爲泵(beng)軸承🧑🏾‍🤝‍🧑🏼溫(wen)度，啓泵(beng)期間流(liu)量指示(shi)正常，而(er)在停泵(beng)後（藍色(se)曲線開(kai)始下行(hang)，證明已(yi)停泵成(cheng)功）又出(chu)現了🆚兩(liang)次大的(de)波🌈動值(zhi)，較大的(de)一次波(bo)動值約(yue)爲正常(chang)啓泵期(qi)間流🐪量(liang)值的1/4，明(ming)顯已遠(yuan)超誤差(cha)許可範(fan)圍。
 
1.2故障(zhang)處理
　　針(zhen)對這一(yi)故障，現(xian)場多采(cai)用充水(shui)排氣方(fang)式進行(hang)處🏃‍♂️理，對(dui)儀表進(jin)行充水(shui)排氣并(bing)校準後(hou)，在一段(duan)時間内(nei)♋儀表的(de)測量穩(wen)❌定性會(hui)有所提(ti)高，然而(er)在進行(hang)多次❄️試(shi)驗後（該(gai)管線在(zai)機組運(yun)行期間(jian)不投運(yun)），流量波(bo)動的情(qing)況又會(hui)出現。經(jing)統計，近(jin)3年内對(dui)單個變(bian)送器校(xiao)驗（含充(chong)水排氣(qi)）的工作(zuo)次數多(duo)達7次。從(cong)現場實(shi)際效果(guo)來看，充(chong)水♻️排🈲氣(qi)具有見(jian)效快、操(cao)作容易(yi)等優點(dian)，但屬于(yu)一種♈治(zhi)标不治(zhi)本的辦(ban)法，對于(yu)應用于(yu)事故期(qi)間及事(shi)故後處(chu)理的安(an)全殼噴(pen)淋系統(tong)🏃‍♂️來說，每(mei)次使用(yong)前進行(hang)人爲校(xiao)驗的行(hang)爲是不(bu)現實的(de)。
2背景介(jie)紹
2.1差壓(ya)式流量(liang)計測量(liang)原理
　　差(cha)壓式流(liu)量測量(liang)方式基(ji)于伯努(nu)利方程(cheng)和連續(xu)性原理(li)，通過測(ce)量液體(ti)流經節(jie)流元件(jian)時産生(sheng)的壓力(li)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼變化，從(cong)而計算(suan)❤️出流體(ti)流量[2]。推(tui)導爲：
　　已(yi)知流體(ti)密度ρ；流(liu)體管道(dao)前後截(jie)面積A1、A2；截(jie)面處流(liu)體流速(su)✍️v1、v2；壓💯強p1、p2。根(gen)據不可(ke)壓縮理(li)想流體(ti)的伯努(nu)利方程(cheng)：
 
和流體(ti)連續性(xing)方程：
 
　　其(qi)中，A0爲孔(kong)闆開孔(kong)面積，μ爲(wei)流束收(shou)縮系數(shu)（A2=μA0），d爲節流(liu)孔直徑(jing)，D爲管道(dao)内徑。
　　上(shang)述方程(cheng)均建立(li)在流體(ti)不可壓(ya)縮及流(liu)體動量(liang)守恒的(de)基礎之(zhi)上。事實(shi)上，由于(yu)流體存(cun)在摩擦(ca)力和黏(nian)性，其🍓動(dong)量有所(suo)損失，而(er)孔闆前(qian)後流體(ti)由于具(ju)備可壓(ya)縮性😘，前(qian)後密度(du)并不相(xiang)同，故引(yin)入流量(liang)系數α和(he)膨脹系(xi)數ε（對于(yu)不可壓(ya)縮流體(ti)，其ε爲1），并(bing)得到孔(kong)闆前後(hou)的實際(ji)壓差爲(wei)Δp=p1-p2，實際密(mi)度ρ2=ερ1=ερ，得到(dao)可壓縮(suo)的實際(ji)流體方(fang)程：
 
可以(yi)看出：流(liu)量與差(cha)壓的平(ping)方根成(cheng)線性關(guan)系，即q∝√∆p。
　　上(shang)述公式(shi)作爲差(cha)壓式流(liu)量測量(liang)的理論(lun)基礎，其(qi)結論決(jue)定了差(cha)壓式流(liu)量計的(de)硬件組(zu)成，對于(yu)現場應(ying)用來說(shuo)，主要的(de)組成元(yuan)件包含(han)節流元(yuan)件、引壓(ya)管線及(ji)差壓變(bian)送器。差(cha)壓式流(liu)量計可(ke)以采用(yong)的節流(liu)元件包(bao)含标準(zhun)孔闆、節(jie)流擋闆(pan)、文丘裏(li)管等，而(er)在現場(chang)使用的(de)設備中(zhong)則以标(biao)準孔闆(pan)居多。秦(qin)二廠安(an)噴系💯統(tong)現場使(shi)用的正(zheng)是 标準(zhun)孔闆型(xing)差壓流(liu)量計 。
2.2現(xian)場布置(zhi)情況
　　秦(qin)二廠安(an)全殼噴(pen)淋系統(tong)（EAS）噴淋流(liu)量變送(song)器，通過(guo)測得安(an)噴管線(xian)上流量(liang)孔闆兩(liang)側的差(cha)壓來實(shi)現噴淋(lin)流量的(de)測量及(ji)遠傳🤞功(gong)能。
　　現場(chang)儀表安(an)裝于管(guan)道側方(fang)，通過引(yin)壓管線(xian)自孔闆(pan)兩側接(jie)🛀入管道(dao)，對孔闆(pan)前後兩(liang)側的差(cha)壓值進(jin)行測量(liang)，并送出(chu)4mADC～20mADC标準電(dian)流信号(hao)至控制(zhi)與監測(ce)系統，在(zai)控制櫃(gui)系💃統中(zhong)通過開(kai)方🆚卡件(jian)與線性(xing)運算卡(ka)件處理(li)，即可直(zhi)接得到(dao)流量🔞值(zhi)。
　　現場采(cai)用的差(cha)壓式變(bian)送器，測(ce)量範圍(wei)0kPa～60kPa，精度0.25，通(tong)過約6m長(zhang)的引壓(ya)管線由(you)孔闆引(yin)入變送(song)器進行(hang)測量，如(ru)圖2所示(shi)。
 
　　對(dui)國内同(tong)類型電(dian)廠該儀(yi)表的使(shi)用情況(kuang)進行調(diao)研♍，發現(xian)該🌈問🤞題(ti)在大部(bu)分同型(xing)号電站(zhan)中均有(you)存在，屬(shu)于共性(xing)問🈚題，解(jie)㊙️決方案(an)也多爲(wei)充水排(pai)氣操作(zuo)。本文所(suo)讨論的(de)解決方(fang)案具備(bei)推廣價(jia)值。
2.3不穩(wen)定性原(yuan)因分析(xi)
1）安噴泵(beng)作用原(yuan)理分析(xi)
　　該表計(ji)用于測(ce)量安噴(pen)管線内(nei)流量，安(an)噴管線(xian)在機‼️組(zu)正💘常運(yun)行期間(jian)無流量(liang)，隻有在(zai)試驗期(qi)間，該表(biao)計才會(hui)起到測(ce)量⛹🏻‍♀️的作(zuo)用，此時(shi)管線内(nei)液體來(lai)源爲安(an)全殼噴(pen)淋泵泵(beng)🍓送的含(han)硼水，安(an)噴泵爲(wei)葉片式(shi)立式筒(tong)形泵，泵(beng)揚程爲(wei)131m，最大入(ru)口壓力(li)0.385MPa，在試驗(yan)過程中(zhong)，因🆚氫氧(yang)化鈉虹(hong)吸管線(xian)破壞帶(dai)入空氣(qi)，噴射泵(beng)将氫氧(yang)化鈉輸(shu)送管線(xian)中的空(kong)氣吸入(ru)安噴管(guan)線内，氣(qi)體以氣(qi)泡的形(xing)式存在(zai)于液體(ti)管線中(zhong)，并💃随着(zhe)液體進(jin)入引壓(ya)管線。考(kao)慮到對(dui)于儀表(biao)充水排(pai)氣可以(yi)短期消(xiao)除儀表(biao)測🔴量不(bu)穩定問(wen)㊙️題的情(qing)況，不能(neng)排除測(ce)量不🛀🏻穩(wen)定的原(yuan)因爲儀(yi)表管線(xian)中含氣(qi)泡。而事(shi)實上，爲(wei)消🏃🏻除儀(yi)表管線(xian)含氣泡(pao)對于⛹🏻‍♀️儀(yi)表測量(liang)穩定性(xing)的影響(xiang)🈲，引壓管(guan)線上安(an)裝有集(ji)氣罐，但(dan)由于引(yin)壓管線(xian)長度較(jiao)長（約6m），集(ji)🚩氣罐并(bing)不能起(qi)到良好(hao)的除氣(qi)作用。
2）曆(li)史故障(zhang)記錄分(fen)析
　　經查(cha)詢曆史(shi)記錄，除(chu)了零流(liu)量試驗(yan)停泵後(hou)該表波(bo)動外🏃‍♂️，也(ye)曾出現(xian)過機組(zu)正常運(yun)行期間(jian)該表計(ji)出現小(xiao)流量波(bo)♍動的情(qing)況，如圖(tu)3所示。從(cong)圖3中可(ke)以看到(dao)，該波動(dong)持續一(yi)段⚽較長(zhang)時間後(hou)，經約5min的(de)最大量(liang)程指示(shi)（故障處(chu)理工作(zuo)期間斷(duan)開儀表(biao)），儀表指(zhi)示複原(yuan)，期間👈管(guan)線内不(bu)存在液(ye)體流動(dong)的情況(kuang)（功率運(yun)行期間(jian)安噴泵(beng)不啓動(dong)），查詢曆(li)史工作(zuo)記🍉錄可(ke)以發現(xian)，對🤩該故(gu)🌈障采用(yong)充水排(pai)氣的方(fang)法🏃‍♂️進行(hang)了處理(li)，這一故(gu)障不同(tong)于大多(duo)數情況(kuang)下🌏的零(ling)流量試(shi)驗停✏️泵(beng)後流量(liang)波🐅動的(de)産生🧑🏾‍🤝‍🧑🏼條(tiao)件，但其(qi)故障表(biao)現、故障(zhang)處理方(fang)式及故(gu)障處理(li)結果均(jun)有相似(si)之處。
 
3）引(yin)壓管線(xian)因素分(fen)析
　　作爲(wei)差壓式(shi)流量計(ji)的測量(liang)儀表，差(cha)壓式變(bian)送器的(de)測量範(fan)⛷️圍本🐪身(shen)較小（0kPa～60kPa），需(xu)要較高(gao)的測量(liang)精度與(yu)測量靈(ling)敏度，管(guan)線内㊙️氣(qi)體擾動(dong)❌、氣體憋(bie)壓等情(qing)況均會(hui)造成力(li)變🔞送器(qi)的測量(liang)不穩定(ding)，而在安(an)噴💃🏻管線(xian)中，氣體(ti)通過氣(qi)泡的形(xing)式存在(zai)，氣泡流(liu)動與彙(hui)聚均有(you)可能引(yin)發管線(xian)内壓力(li)波動。在(zai)安噴泵(beng)正常工(gong)作期間(jian)，由👣于管(guan)線内流(liu)👌量較大(da)，差壓本(ben)身較高(gao)，擾動造(zao)成的影(ying)💚響較小(xiao)，而💔停泵(beng)後主管(guan)線内液(ye)體停🔆止(zhi)流動，引(yin)壓管👄線(xian)中的氣(qi)體開始(shi)移⚽動，這(zhe)一過程(cheng)中，氣泡(pao)的流動(dong)、彙㊙️聚與(yu)破裂均(jun)有可能(neng)引發管(guan)線内壓(ya)力波動(dong)，殘留氣(qi)體引發(fa)的壓力(li)波動與(yu)憋壓情(qing)況造成(cheng)了💋停泵(beng)之後的(de)流量波(bo)動情況(kuang)[1]。
4）信号處(chu)理回路(lu)分析
　　在(zai)流量測(ce)量的過(guo)程中，信(xin)号經開(kai)方卡件(jian)處理，開(kai)方卡💚件(jian)具有小(xiao)信号切(qie)除功能(neng)，當輸入(ru)信号小(xiao)于0.075V時，輸(shu)出保持(chi)爲🔆0。
　　由開(kai)方運算(suan)關系式(shi)可知，對(dui)于輸入(ru)信号爲(wei)0.075～0.999之間的(de)🤩電壓值(zhi)，經開⭕方(fang)卡件處(chu)理後，其(qi)輸出值(zhi)大于輸(shu)入值。換(huan)言之，輸(shu)入值低(di)于滿量(liang)程1/10的信(xin)号值經(jing)由開方(fang)卡件運(yun)算📐後，如(ru)有輸出(chu)，其輸出(chu)會大于(yu)原輸入(ru)值，由于(yu)差壓值(zhi)與👉變送(song)器輸出(chu)電流之(zhi)間滿足(zu)線性輸(shu)出關系(xi)，且I-V卡件(jian)爲線性(xing)轉換關(guan)系，易知(zhi)變送器(qi)測量差(cha)壓值與(yu)開方卡(ka)件輸入(ru)端電壓(ya)滿足線(xian)性運算(suan)關系，對(dui)于波動(dong)誤差，開(kai)方運算(suan)會将其(qi)放大，這(zhe)也是波(bo)動較🔴爲(wei)👣明顯的(de)原因之(zhi)一。
　　綜合(he)以上故(gu)障情況(kuang)分析，可(ke)以判斷(duan)出流量(liang)測量不(bu)穩定性(xing)的成因(yin)與管道(dao)内存在(zai)氣體有(you)密切關(guan)系。
2.4處理(li)措施
　　綜(zong)上分析(xi)可知，小(xiao)流量波(bo)動産生(sheng)的原因(yin)爲管線(xian)内氣體(ti)産✊生的(de)壓力擾(rao)動，要解(jie)決小流(liu)量測量(liang)不穩定(ding)的情況(kuang)，需要消(xiao)除氣體(ti)造成的(de)影響，氣(qi)體由虹(hong)吸破壞(huai)作用帶(dai)出，根據(ju)該系統(tong)的工作(zuo)原理✔️可(ke)知，無法(fa)做到從(cong)根源消(xiao)除管線(xian)氣，解決(jue)方法主(zhu)要着🛀手(shou)于消除(chu)引壓管(guan)線内的(de)氣體擾(rao)動。根據(ju)現場的(de)實際布(bu)置，初步(bu)的解決(jue)方案有(you)3個：
1）在管(guan)線上布(bu)置氣體(ti)消除裝(zhuang)置（集氣(qi)罐等）。
2）修(xiu)改變送(song)器及引(yin)壓管線(xian)所在位(wei)置，消除(chu)引壓管(guan)線内液(ye)體無法(fa)排空的(de)問題。
3）采(cai)用毛細(xi)管差壓(ya)變送器(qi)，從根本(ben)上避免(mian)氣體波(bo)動。
　　對于(yu)1）、2）兩項解(jie)決方案(an)，有成本(ben)較低、實(shi)施簡單(dan)的優勢(shi)，但由于(yu)在安噴(pen)試驗進(jin)行的過(guo)程中，還(hai)是有氣(qi)泡随虹(hong)吸破壞(huai)進入管(guan)線，依然(ran)不能完(wan)全避免(mian)氣體影(ying)響，且加(jia)裝集氣(qi)罐會在(zai)管線中(zhong)引入故(gu)障點，造(zao)成系統(tong)🔴穩定性(xing)下降，其(qi)中集氣(qi)罐這一(yi)方案已(yi)被🔴證明(ming)效果🥰不(bu)佳，不考(kao)慮采用(yong)。
　　考慮第(di)3條方案(an)，由連通(tong)器原理(li)可知，主(zhu)管線中(zhong)的壓🎯力(li)💯變化對(dui)于差壓(ya)變送器(qi)來說不(bu)造成影(ying)響，主要(yao)的問題(ti)集中于(yu)引💃🏻壓管(guan)線上☁️，毛(mao)細管變(bian)送器通(tong)過在封(feng)閉毛細(xi)管内填(tian)💜充油進(jin)行引壓(ya)，可以避(bi)免主管(guan)線内含(han)氣泡液(ye)💃🏻體進入(ru)，達💜到從(cong)根本上(shang)消除氣(qi)體影響(xiang)因素的(de)效果。
　　綜(zong)上考慮(lü)，采用毛(mao)細管型(xing)差壓變(bian)送器對(dui)現場變(bian)送器🍓與(yu)引壓管(guan)線一同(tong)更換，對(dui)原變送(song)器、引壓(ya)管線及(ji)集氣罐(guan)進行拆(chai)除，由孔(kong)闆出口(kou)根閥後(hou)全部換(huan)爲毛細(xi)管進行(hang)引壓。改(gai)造後進(jin)行零流(liu)量試驗(yan)，啓停泵(beng)前後流(liu)量指示(shi)保持一(yi)緻，且停(ting)泵後未(wei)出現🛀小(xiao)流量波(bo)❌動，改造(zao)效果💁良(liang)好。改造(zao)前後測(ce)量效果(guo)對比如(ru)圖4所示(shi)，其中綠(lü)色曲線(xian)爲改造(zao)後效果(guo)。
 
3總結
　　差(cha)壓式流(liu)量計作(zuo)爲一種(zhong)廣泛應(ying)用于生(sheng)産場所(suo)的流量(liang)測量模(mo)式，其結(jie)構簡單(dan)，測量回(hui)路易于(yu)搭建，對(dui)純流體(ti)的測量(liang)結果精(jing)度🏒也讓(rang)人滿意(yi)。但其受(shou)流體密(mi)度與壓(ya)強影響(xiang)較大，特(te)别是對(dui)于含氣(qi)泡液體(ti)來說，由(you)于測量(liang)值爲孔(kong)闆差壓(ya)，對于單(dan)側波動(dong)影響的(de)敏感度(du)較高🏃，通(tong)過将測(ce)量✊儀表(biao)更換爲(wei)毛細管(guan)變送器(qi)，将單側(ce)管線等(deng)效爲純(chun)液體測(ce)量，從根(gen)源上避(bi)免了氣(qi)體擾動(dong)，對于含(han)氣泡液(ye)體管線(xian)小流量(liang)測量穩(wen)定性改(gai)進有明(ming)顯的🍓功(gong)效，對于(yu)現場其(qi)它類似(si)流量計(ji)以及國(guo)内同類(lei)型電站(zhan)均具有(you)廣泛的(de)應用🥵與(yu)推✔️廣前(qian)景。

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