摘要:本文分析(xī)了某巨型水電(dian)站在用流量計(ji) 的運行現狀，總(zong)結了各類流量(liang)計的原理功能(néng)，結合管道♉測流(liú)技術的發展，針(zhēn)對流量計的功(gōng)能選用、安裝要(yao)求等🔆，打造滿足(zu)标準要求的水(shuǐ)電站流量應用(yong)方案，具有行業(yè)推廣價值。
0引言(yán)
　　在生産和科學(xué)研究試驗中，流(liú)量是一個很重(zhòng)要的參數，流量(liàng)檢測的專用儀(yí)表是安全生産(chan)、節能降耗、提高(gao)經濟效益🔱和管(guan)理水✏️平的重要(yao)工具。管道測流(liu)技術當前發展(zhan)成熟， 管道流量(liàng)計 測量原理多(duo)種，可滿足不同(tong)生産工況需求(qiu)"。
　　當前巨型水電(diàn)站各類流量計(ji)種類繁多，流量(liàng)計累計有1900多台(tái)，就流量計的測(cè)量原理分有電(dian)磁式、差壓式、熱(rè)導式、超聲波多(duo)種，就測量的介(jiè)質主要有油、水(shui)兩種。其🈲中油流(liu)量主要是測量(liàng)✂️水輪發🛀🏻電機機(ji)組上導、推導、水(shui)導軸承汽輪機(jī)油管道流量及(jí)🌐機組高壓油頂(dǐng)起系統的油流(liú)量，水流量主要(yào)是🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測量機組各(gè)部軸承和主變(biàn)壓器的冷卻水(shui)(江水)、主軸密封(fēng)水(清潔水)、發電(dian)機純水(不導電(dian)介質)流量等。因(yīn)流量計随不💋同(tong)主機廠家機組(zǔ)配套，規格型号(hào)不✉️同，差異化較(jiao)大，所以有着流(liú)量計的功能不(bu)明确、配置存在(zài)不合理、安裝不(bú)符合産品安裝(zhuang)🌍要求的諸多問(wèn)題，導緻流量檢(jiǎn)測的正确率有(yǒu)偏差，無法滿足(zu)機組流量檢測(ce)的要求。如測量(liàng)機組冷卻水的(de)電👨‍❤️‍👨磁式流量計(ji)管路✔️的直管段(duan)🥵較短，導緻管路(lù)無法滿📞管測量(liang);測量機組🚩水導(dao)外循環油的超(chāo)聲波流量計安(ān)裝于油過濾器(qì)的後端，因油經(jing)過濾器後産生(shēng)氣泡，導緻 超聲(shēng)波流量計 長時(shi)間無法檢測到(dao)流量;測量機組(zu)推導軸承冷卻(què)水🔴采用🔅熱🏃🏻‍♂️導㊙️式(shì)流量計，因流量(liang)計的探頭長期(qi)浸泡于江水中(zhōng)🔴而結垢，導緻流(liu)量計測量值遠(yuǎn)小于實際值2。
　　本(běn)文對主要流量(liang)計的測量原理(lǐ)進行深入分析(xi)，總結明确出各(gè)類流量計的功(gong)能選型、正确的(de)安裝方式等，打(da)造出适用于巨(jù)型水電站的優(you)化流量應用方(fāng)案。
1流量計測量(liàng)原理探究
1.1電磁(cí)流量計
　　電磁流(liú)量計 的測量原(yuán)理是基于法拉(lā)第電磁感應定(dìng)律，當被測導電(diàn)流體在磁場中(zhong)沿垂直磁力線(xiàn)方向流動而切(qiē)割磁力線💋時，在(zai)🐇對稱🔱安裝在流(liú)通管道兩側的(de)電極上将産👅生(shēng)感應電勢,此💚電(dian)勢與流體的流(liu)速成正比(見圖(tu)1)。通過⚽如下公式(shì)計算出流量:
 
式中(zhong):
E一感應電勢;
K一(yi)與磁場分布及(jí)軸向相關的系(xi)數;
B一磁感應強(qiáng)度;
V-導電液體平(píng)均流速;
D一電極(jí)間距(流量計導(dǎo)管内徑)凹。
　　電磁(ci)流量計壓力損(sǔn)失小、流量測量(liang)範圍大，反應迅(xun)速。應用的局💔限(xiàn)性是隻能測量(liàng)導電介質的液(yè)體流量，在水電(diàn)站可測量機組(zǔ)🏃各部軸承和主(zhǔ)變壓器的冷卻(què)水(江水)和主軸(zhou)密封水(清潔水(shuǐ)),因水電站各部(bù)❄️軸承冷卻水都(dou)具有♈正反向供(gong)水功能，可選用(yong)具備正反向測(ce)量💰功能的電磁(ci)流量計，并且因(yīn)江水雜質🈚較多(duo)，易造成流量計(jì)的檢測電極結(jié)垢污染，将對測(ce)量造成較大影(yǐng)響，可選用電極(ji)可清♍洗的流量(liang)計，
1.2熱導式流量(liàng)計
　　熱導式流量(liang)計采用熱交換(huàn)原理，流量計探(tan)頭配置了發熱(rè)模塊和感熱模(mó)塊，根據示流器(qi)的熱量傳導與(yǔ)被測流體流速(su)的比例關系，檢(jian)測出流體的流(liú)速(見圖2)41。
 
　　熱導式(shi)流量計一般爲(wei)插入式安裝，适(shi)用于多種流量(liang)計質，使用💞範圍(wéi)較寬，量程比大(dà)于10:1。應用的局限(xian)性🌏是測量的精(jīng)度較難🍓以保證(zhèng)，因測量的熱導(dǎo)部分被結垢污(wū)染後對測量的(de)精度影響加大(da)，在水電站可🐅測(cè)量機組各部軸(zhou)承的油流量，作(zuò)管路油🙇‍♀️流動的(de)基🈚本示流開關(guān)用，因測量精度(du)難以達到要求(qiu)，不建議采用爲(wei)如循環油泵邏(luó)輯控制的油流(liu)條件，也不适用(yòng)于測量💘機組高(gāo)壓油系🛀🏻統的高(gao)速油流圖。
1.3超聲(sheng)波流量計
　　超聲(shēng)波流量計的測(cè)量方法可分爲(wei):時差法、多譜勒(lè)效⛷️應法、波束‼️偏(pian)移法、相關法、噪(zào)聲法。當前用得(dé)最多的是時差(chà)💰法和多譜勒效(xiao)應法間。
　　時差檢(jiǎn)測法原理爲超(chao)聲波脈沖在上(shàng)下遊的兩側傳(chuán)💛感器間來回傳(chuán)播，當有流體流(liú)動時，由于向下(xia)遊方向的信号(hào)傳播時🚶‍♀️間比🐆向(xiàng).上遊方向的短(duan)，根據時差與流(liu)體速度成正比(bi)🚩關系，檢測出流(liu)體的流速和方(fang)向，見圖3。
 
Vm----介質流(liu)速;
Cm----介質中的聲(sheng)速;
α----傳感器A/B間與(yǔ)管道水平中心(xīn)線間的夾角;
TB-A----傳(chuán)感器B至A的時間(jiān);
TA-B----傳感器A至B的時(shí)間。
　　 超聲波流量(liang)計爲非接觸式(shi)測量方式，傳感(gǎn)器不與被測介(jie)質接觸，無壓損(sun)，使用壽命較長(zhǎng)，設備維護量較(jiao)小。既可管道固(gù)定式安裝，也可(kě)移動便攜式測(ce)量(必須爲金屬(shu)管道、塑料管道(dào)及其他透聲材(cái)料的管✨道)。在水(shui)電🛀廠可用作各(gè)類水、油💁管路的(de)流量測量，超聲(shēng)波流量計不适(shì)用于測量管路(lu)中的流量介質(zhì)有氣泡的環境(jìng)，所以不宜測量(liang)目數較細的油(yóu)過濾器㊙️管路,同(tóng)樣也不适👌用于(yu)測💛量機組高壓(ya)油系統的高速(sù)油流。
1.4差壓流量(liàng)計
　　 差壓流量計(jì) 的測量原理爲(wei)在流量計的管(guǎn)道中部配置節(jiē)流部☎️件㊙️，當滿管(guǎn)👈的流體流經節(jiē)流件時，流束形(xíng)成局部的收縮(suō),流速增大，而靜(jing)壓力降低，在節(jiē)流件前後産生(sheng)--定的壓力差。根(gēn)據流體📐的流速(su)與差壓🌈值的比(bi)例關系，檢測出(chū)流體的流速。圖(tú)4爲差壓流量計(ji)測量原理‼️。
 
　　差壓流(liú)量計運用最爲(wèi)廣泛，性能穩定(ding)可靠，使用壽命(mìng)長，其🆚局限🔞是壓(yā)損大，不太适用(yòng)于小流量的環(huán)境，範圍✏️度窄，僅(jǐn)3:1-4:1。在水電廠特别(bie)适用于有循環(huan)油泵管🎯路的較(jiào)大油流🏒量測量(liang)，但也不🌈适用于(yu)對機組高壓油(you)系統的🏃🏻‍♂️幾十兆(zhao)帕㊙️的高速油流(liu)進行油流模拟(ni)量準确測量。
1.5活(huó)塞式流量開關(guan)
　　活塞式流量開(kāi)關的檢測原理(li)是當流體按指(zhi)示方向流過管(guǎn)道時，推動彈簧(huang)支撐并安裝有(you)永久磁鐵✉️的活(huo)塞，從而驅動幹(gan)💯簧管開關磁性(xing)開關在設定流(liú)量上動作,輸出(chu)🌈開關信号。活塞(sai)式流量開關設(she)定流量範圍大(dà)、調整方便,廣泛(fàn)用于✉️水、氣、油等(deng)介質測量💃。有低(di)壓降、耐壓高等(děng)優點🔅，狀态隻取(qu)決于流量，而與(yǔ)壓力無關，并且(qie)對壓力的峰值(zhi)不再敏感，在水(shuǐ)電廠‘可解決于(yú)機組高壓油的(de)高速油流🛀🏻檢測(cè)難點。
2流量計的(de)安裝标準
　　當前(qián)巨型水電站流(liú)量計在低經濟(ji)性和附加值下(xià)運行🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原🚶‍♀️因除(chú)了功能不明确(què)、配置不合理外(wài)，最主要就是安(ān)裝不符合産品(pǐn)🌈安裝要求和相(xiàng)關标準，導緻流(liú)量計故障率較(jiao)高、測量不準确(què)。
2.1流量計的通徑(jing)和量程選擇
　　流(liu)量計首先需要(yào)确定它的通徑(jìng)和測量範圍，即(jí)确定傳感🔞器内(nei)流體的流速範(fàn)圍，流量計量程(cheng)範圍的選擇對(duì)提高流🏒量計工(gōng)作的可靠性及(jí)精度有較大關(guan)系，根據不低于(yu)預計的最大流(liú)量值的原則選(xuǎn)擇滿量程，正常(cháng)常用流量最好(hao)不超過滿量☔程(chéng)50%，這樣可獲得較(jiào)高的測量精度(dù)”。
　　流量計通常選(xuǎn)用與工藝相同(tong)的通徑或者略(lue)小些，在流㊙️量選(xuan)定的情況下，通(tōng)徑的選擇是根(gēn)據不同的㊙️測量(liàng)對象🌐以及流量(liàng)計測量管内流(liu)速的大小來确(què)🔴定。流量計所測(cè)流體的流速，需(xū)考慮管路中流(liu)體的流速與壓(ya)頭損失的關系(xì)。在确定流速後(hou),流量計的☁️通徑(jing)可根據如"下關(guān)系式确定:
 
式中(zhong):
d-流量計通徑，mm;
Q一(yi)體積流量，m/s。
2.2流量(liang)計接地
　　流量計(ji)的正确可靠接(jiē)地對流量計的(de)正常運行至關(guan)重㊙️要:
(1)給信号源(yuan)參考用的零電(diàn)位;
(2)使被測流體(tǐ)與可靠的接地(dì)體相連通;
(3)滿足(zú)相應的安全性(xing)要求(如雷擊等(deng));
(4)抗外界幹擾措(cuò)施(如屏蔽等)。
　　接(jie)地點離傳感器(qì)的距離盡可能(neng)短，必須與可靠(kao)接地體直接相(xiàng)連，不能與其他(ta)設備接地點相(xiang)連接，接🈚地電阻(zu)≤10Ω,電🥰磁流量計的(de)外殼、電纜屏蔽(bi)線、測量管路的(de)兩端都需單獨(du)可靠接地，絕✨不(bú)能接❓在電動機(jī)等公用地線或(huò)上下水管道上(shang)，準确接地如圖(tu)5所示;如流量計(ji)的轉換器部分(fen)已通過電纜線(xian)接地，就毋須再(zai)另行接地，以🙇🏻避(bi)免因電位差而(er)造成幹擾。流量(liàng)計配備接地環(huán)的接地方法:如(rú)工藝管道爲絕(jué)緣材質，則必須(xu)配置接地環🐆可(kě)靠接地，來穩定(ding)🔴邊界條件，提高(gao)測量穩定性和(he)精度，如圖6所示(shì)。
2.3流量計的安裝(zhuang)管路标準
　　流量(liang)計的精準測量(liàng)必須保證滿管(guan)測量狀态，在水(shuǐ)電站中，導緻⛹🏻‍♀️非(fei)滿管的流量計(jì)管路常見錯誤(wù)安裝位置💁示意(yì)圖如圖7所☎️示。圖(tu)♌中A爲流量計直(zhi)接安裝在㊙️閘閥(fá)前後，圖中💛B爲流(liú)量計安裝在放(fang)空㊙️管路的長水(shui)⁉️平管路上，圖中(zhōng)C爲流量計安裝(zhuang)在放空管路高(gao)處和垂直排放(fàng)段。此三種都将(jiāng)💛導緻管路内介(jiè)質爲非滿管狀(zhuang)态，從而影響測(cè)量的精度圖。
　　在(zài)GB/T18659--2002《封閉管道中導(dǎo)電液體流量的(de)測量電磁流量(liàng)計性能》中規定(ding)上遊10D(D爲流量計(ji)通徑)，下遊5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水(shui)電廠自動化元(yuán)件基本技術條(tiáo)件》中規定:
(1)機械(xie)式流量開關:上(shàng)下遊5D;
(2)熱導式流(liú)量開關:上下遊(yóu)4D;
(3)電磁式流量計(ji):上遊10D、下遊5D。
　　在ISO和(hé)鑒定規格号中(zhōng)對各類閥組、管(guan)路标準如表I所(suo)示♋。
　　流量計管路(lu)正确規範的管(guan)路如圖8所示，圖(tu)中A爲保證🌈流📱量(liàng)計的.上下遊足(zú)夠的直管段;圖(tu)中B爲在長的水(shui)平放空管道上(shàng)，在流量計的下(xià)遊側設計略微(wēi).上升的管💞道部(bu)分再放空;圖中(zhōng)C爲敞開式供水(shuǐ)或排放，将流量(liang)計安裝在管道(dào)的較低或爬坡(po)部分。三種安✍️裝(zhuang)方式以确✌️保通(tong)過流量計的管(guǎn)道完全充滿液(ye)體，從而達到測(cè)🆚量👌的正确率。
 
3結束語
　　在水電(diàn)廠中,流量信号(hào)是水輪發電機(jī)組重要的參考(kao)監視量，流量計(jì)數量大，對各類(lèi)型流量計進行(hang)準确選型和功(gōng)能配置🏃‍♂️，按安裝(zhuang)标準進行安裝(zhuāng),能保證流量計(jì)的運行🍉穩定性(xìng)💛,降低故障率,穩(wen)定可信的流量(liàng)信号可參與到(dào)設備的邏輯✏️控(kong)制中，流量計運(yùn)行的穩定性和(hé)經濟性較高🏒，能(neng)保證機組安全(quan)穩定運🔴行。

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