摘(zhāi)要:多孔(kong)平衡流(liu)量計 是(shi)在傳統(tong) 孔闆流(liu)量計 的(de)基礎上(shang)所研發(fa)出的新(xīn)一代節(jiē)流式流(liu)量計。通(tong)過介紹(shào)其基本(běn)工作原(yuán)理及優(you)化後的(de)性能特(te)點，并結(jie)合幾種(zhong)工況條(tiao)🔞件下的(de)使用，對(duì)多孔平(píng)衡流量(liang)計的應(yīng)用加以(yi)闡述。
0引(yǐn)言
　　節流(liú)式流量(liang)計 通常(cháng)也被稱(chēng)之爲 差(chà)壓式流(liú)量計 ，迄(qi)今爲止(zhǐ)仍因其(qí)制造工(gōng)藝标準(zhun)化、使用(yong)技術成(chéng)熟、适用(yong)範💚圍✌️廣(guang)，而被水(shui)利、石油(yóu)、化工等(deng)各行各(gè)業廣泛(fan)👅地應用(yong)，占🥰流量(liang)計使👄用(yòng)總數的(de)50%以上。但(dàn)同時，其(qi)測量精(jīng)度低、量(liang)程比小(xiǎo)、上下遊(you)安裝直(zhí)管段距(jù)離長、節(jiē)流👈裝置(zhì)後所産(chan)生的永(yǒng)🍓久壓力(li)損📧失大(dà)等諸多(duō)不足也(yě)🎯日益趨(qu)顯。
　　随着(zhe)儀表測(cè)量、制造(zào)技術的(de)不斷發(fa)展，爲适(shì)應各種(zhǒng)過程控(kong)制對👅于(yú)節流式(shi)流量計(ji)測量精(jīng)度及使(shi)用性能(neng)的更高(gao)要求節(jie)流式流(liu)量計，即(jí)多孔平(píng)衡流量(liang)計随之(zhī)而誕生(shēng)。多孔平(ping)衡流量(liàng)計誕生(shēng)之💛初由(you)美國國(guo)☀️家航空(kōng)航💘天局(ju)馬歇爾(ěr)航空飛(fei)行中心(xīn)最🏃🏻先應(yīng)用于航(hang)天飛機(ji)主發動(dòng)機的液(ye)态氧流(liu)量測量(liàng)，随後因(yīn)其測量(liàng)、使用性(xing)能被更(gèng)多行業(ye)所熟知(zhi)并發展(zhan)使用。
1工(gōng)作原理(lǐ)
　　多孔平(ping)衡流量(liàng)計沿用(yòng)了傳統(tǒng)孔闆流(liú)量計的(de)組成🔅形(xing)✔️式，由節(jie)流裝置(zhi)、傳輸差(chà)壓信号(hào)的引壓(yā)管路及(ji)測量信(xìn)号所🙇‍♀️用(yong)的差壓(ya)計這🌈3個(ge)部分所(suo)組成。并(bing)巧妙地(dì)将多孔(kong)整流器(qi)與傳統(tǒng)單孔節(jiē)🎯流孔闆(pan)的結構(gou)形式、性(xing)能特點(diǎn)相結合(he)，形🔴成了(le)新型的(de)多孔節(jie)流整流(liú)器🧡，用以(yi)替代原(yuán)有的單(dan)孔孔😄闆(pǎn)作爲節(jie)流🏃🏻原件(jian)安裝于(yu)✨流體管(guan)道上。多(duō)孔節流(liú)整流器(qi)上每個(gè)節流孔(kong)的尺💜寸(cùn)大小及(ji)分布情(qing)況都是(shì)由特定(dìng)的公式(shi)及實測(cè)數據計(ji)算所得(dé)，故被稱(cheng)💃🏻之爲函(hán)數孔。流(liú)量檢測(cè)時，所測(cè)介質在(zài)通過多(duo)孔節流(liu)❄️整流器(qi)的同時(shí)進行流(liu)體整流(liú)，減小節(jie)流裝置(zhì)後的渦(wo)流，形成(cheng)較穩定(dìng)的紊流(liú)，從而使(shǐ)引壓管(guǎn)路能夠(gou)獲取到(dao)較穩定(dìng)的差壓(yā)信号，并(bing)進一步(bu)通過伯(bó)努利方(fang)程計算(suan)得👉出工(gong)藝所需(xu)體積流(liú)量、質量(liàng)流量等(děng)流量參(cān)數。
 
2多孔(kong)平衡流(liú)量計的(de)性能優(yōu)化
　　多孔(kǒng)平衡流(liu)量計是(shì)以傳統(tong)孔闆流(liú)量計爲(wèi)基礎，改(gai)變🏃‍♂️其節(jiē)流孔的(de)構成形(xíng)式，從而(er)極大程(cheng)度地優(yōu)化了使(shi)用性能(neng)。
1)平衡流(liu)場，提高(gāo)測量精(jing)度
　　傳統(tong)孔闆流(liu)量計的(de)節流裝(zhuang)置隻設(shè)有一個(gè)圓形節(jie)流孔🙇🏻，節(jie)流🤞原件(jian)與管壁(bi)結合處(chu)成直角(jiǎo)，在流體(ti)通過👨‍❤️‍👨節(jiē)流孔時(shi)，孔兩邊(bian)會有大(da)面積的(de)“死區”，從(cong)而産生(shēng)持久的(de)渦流，進(jin)而大量(liang)消耗流(liu)體的動(dong)能。同時(shí)，雜亂的(de)渦流所(suo)形成的(de)流體波(bō)動和噪(zào)✏️聲也會(hui)讓測量(liang)的線性(xing)度和正(zhèng)确率降(jiàng)低，并且(qie)需要較(jiào)長的直(zhí)管段來(lai)恢🌈複流(liu)體正常(cháng)的🏃🏻‍♂️壓力(li)和流場(chǎng)。多孔平(ping)衡流量(liàng)計的節(jiē)流裝置(zhi)結合了(le)多孔整(zhěng)流🐪器的(de)整流原(yuan)理，通過(guò)使用精(jing)🈲密的計(ji)算，使多(duō)孔節流(liú)整流器(qì)可以💁最(zui)大程度(dù)地減少(shao)死區效(xiào)應，避免(mian)渦流的(de)産💜生，平(píng)衡流場(chǎng)，降✉️低因(yin)🛀🏻渦流所(suo)引起的(de)信号波(bō)動，提高(gao)取壓點(diǎn)數據的(de)正确率(lü)，從而使(shǐ)檢測精(jing)度從傳(chuan)💋統孔闆(pan)流量計(ji)的±1%~±2%提高(gāo)至±0.3%、±0.5%，能更(geng)好的适(shi)用于如(ru)能量👈計(ji)量、貿易(yi)核算等(děng)有較高(gāo)流量測(ce)量精度(du)要求的(de)場合。
2)減(jiǎn)小永久(jiu)壓力損(sǔn)失、縮短(duan)直管段(duàn)安裝距(ju)離
　　多孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)節流裝(zhuāng)置采用(yong)了對稱(cheng)式的流(liu)通✔️孔🍓布(bù)局設計(ji)，提升了(le)流體通(tōng)過的效(xiào)率，最大(da)程度地(di)降低了(le)渦流的(de)形成，減(jiǎn)少了流(liu)體通過(guò)節流裝(zhuāng)置時造(zào)成的紊(wen)流摩擦(ca)及⛹🏻‍♀️動能(neng)的👄損失(shī)，和傳統(tong)孔闆流(liú)量計相(xiang)比，既可(kě)獲得更(geng)差壓信(xin)号，又降(jiang)低了1/3~1/2的(de)永久性(xing)的壓力(lì)損失。同(tong)時，節流(liu)裝置後(hòu)流體壓(ya)力較快(kuai)的㊙️平穩(wen)恢複又(you)可縮短(duan)流量計(ji)安♍裝時(shi)所需的(de)上下遊(yóu)直管段(duan)距😍離。通(tong)常，多孔(kong)平衡流(liu)量計💔的(de)上下遊(you)安裝直(zhí)管段隻(zhī)需0.5D~2D,是傳(chuan)統孔闆(pǎn)流量計(ji)所需直(zhi)🐇管段的(de)1/7甚至更(gèng)短，很大(da)程度上(shàng)節♉省了(le)流㊙️體測(cè)量的管(guǎn)道材料(liào)及安裝(zhuāng)投入成(cheng)本，這一(yi)優勢也(ye)得到了(le)各行業(ye)的廣泛(fàn)認可。
3)量(liàng)程比寬(kuān)、穩定性(xing)更好
　　多(duo)孔平衡(héng)流量計(ji)特殊的(de)多孔節(jie)流裝置(zhì)極大程(cheng)度地🥵提(tí)高了流(liú)體測量(liang)量程比(bi)。美國某(mou)機構的(de)實驗數(shu)據結果(guo)顯示，多(duō)孔平衡(héng)流量計(ji)常規測(cè)量的量(liang)程比可(ke)以做到(dào)7:1~10:1，如果函(han)數孔計(ji)算參數(shù)選擇合(he)适，量程(cheng)比♋可以(yi)達到30:1甚(shèn)至更高(gāo)，這一數(shu)據比傳(chuan)統孔闆(pan)流量計(ji)要高出(chū)2~7倍。而且(qiě)，傳統孔(kǒng)闆流量(liang)計的流(liú)✔️量系數(shu)--般在雷(lei)諾數高(gāo)于4000時💔才(cai)能趨于(yú)平穩，在(zai)雷諾數(shù)較低時(shí)受✔️其影(ying)響較大(da)。但多孔(kǒng)平衡🌏流(liú)量計的(de)管道内(nei)基本無(wú)🔞滞💃留區(qū)，其流量(liang)系數受(shou)雷諾數(shù)的影響(xiǎng)很🌏小。即(jí)使在較(jiào)低雷諾(nuo)數的測(ce)量條✂️件(jian)下，多📞孔(kong)平衡流(liú)量計的(de)正确率(lǜ)依然能(néng)夠得⚽到(dao)保證🔴，從(cong)根本上(shàng)提升了(le)流量檢(jian)測時測(cè)量精度(dù)的穩定(ding)性。
3多孔(kǒng)平衡流(liú)量計的(de)應用
　　多(duō)孔平衡(héng)流量計(ji)不僅适(shi)合在常(chang)見工況(kuang)條件下(xia)使用，在(zai)🧡某些特(te)殊工況(kuang)流量測(cè)量中也(yě)得到了(le)很好的(de)應用。
1)高(gāo)量程比(bi)流量測(ce)量
　　在醫(yi)藥、化工(gōng)等行業(ye)中，蒸汽(qì)一般作(zuo)爲熱媒(méi)介質被(bei)🚶‍♀️用于🎯加(jiā)熱或👅加(jiā)濕工段(duan)，通常由(yóu)于不同(tóng)季節或(huo)一天中(zhong)的不同(tong)時段所(suǒ)需♍加熱(re)、加濕量(liang)的不同(tóng)，造成燕(yan)汽能源(yuán)計量時(shi)蒸汽總(zǒng)管用汽(qì)流量有(you)較✌️大波(bo)動，往往(wang)✏️遠遠超(chao)出傳統(tong)孔闆流(liú)量計3:1的(de)量程比(bǐ)範圍。同(tong)樣,在⁉️其(qí)他類似(si)需要大(da)量程比(bi)流量測(ce)量時,傳(chuan)統孔闆(pǎn)流量計(jì)亦無法(fa)适用。而(er)多孔平(píng)衡流量(liang)計可适(shi)用♌于10:1甚(shèn)至更高(gao)的量程(chéng)比的流(liu)量測量(liang),并且因(yin)其測量(liàng)精度高(gao)🔱，受雷諾(nuò)數影響(xiang)小🚩，可進(jin)行較爲(wei)正确🏒的(de)💚高量程(chéng)比流量(liàng)檢測或(huo)能源計(jì)量。
2)雙向(xiàng)流流量(liàng)測量
　　傳(chuán)統孔闆(pǎn)流量計(jì)的節流(liú)裝置僅(jǐn)在下遊(you)設有斜(xié)角，而多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)的節流(liu)裝置上(shàng)下遊采(cǎi)取完全(quan)對稱設(she)計。這種(zhong)對稱的(de)結構形(xíng)式使其(qi)在某些(xiē)需要雙(shuāng)向流流(liú)量檢測(cè)的特殊(shū)工況🔴條(tiao)件下💯，可(kě)以實現(xiàn)隻使用(yòng)一台流(liu)量儀表(biǎo)即可進(jin)行雙向(xiang)流流量(liàng)檢測。
3)短(duan)直管段(duan)流量測(cè)量
　　受場(chǎng)地大小(xiǎo)、建築尺(chi)寸等外(wai)在客觀(guān)條件的(de)限制，在(zài)布置工(gōng)藝管道(dao)走向時(shi)往往無(wú)法爲流(liu)量測量(liàng)預留出(chu)足夠的(de)直管段(duàn)安裝距(ju)離，從而(er)影響測(ce)量精度(du)。特别是(shi)在特殊(shu)貴重金(jin)屬📱如锆(gao)材🔴、哈氏(shì)合金、鉻(gè)钼合金(jin)🈲鋼等工(gōng)藝管道(dao)上進行(hang)流量測(ce)📐量時，較(jiao)長的直(zhí)管段需(xu)求意味(wei)着昂貴(gui)的建設(she)成本。在(zài)這種✏️情(qíng)況下，多(duo)孔平衡(heng)流量計(jì)上下遊(you)直管段(duàn)距離僅(jǐn)需0.5D~2D的應(ying)用優勢(shì)尤爲明(míng)顯，即可(ke)節省工(gōng)藝♊管道(dào)、安裝支(zhi)架等的(de)鋪設成(chéng)本，又可(kě)滿足在(zai)短直管(guan)段流量(liang)測量📧時(shi)的精度(du)要求，是(shi)一種較(jiào)爲經濟(jì)的流量(liàng)檢測配(pei)置方式(shì)。
4)大口徑(jìng)流量檢(jian)測
　　在大(dà)口徑的(de)流量檢(jian)測中，多(duo)孔平衡(heng)流量計(jì)亦有其(qi)不可替(tì)代的獨(du)特優勢(shi)。隻需通(tong)過正确(que)計算對(duì)相應節(jiē)流孔的(de)☎️尺寸、數(shù)量及分(fen)布情況(kuang)進行調(diao)整，即可(kě)在較短(duan)的管道(dào)距離内(nei)進🧡行大(dà)口徑的(de)流量測(cè)量，無需(xū)擔憂因(yin)管道口(kǒu)徑較大(da)而産生(shēng)的15D甚至(zhi)更長的(de)上下遊(you)直管段(duàn)距離。特(te)别是在(zài)📱高溫、低(di)壓等各(gè)種嚴苛(kē)工況下(xià)，多孔平(píng)🈚衡流量(liang)計也能(neng)保證大(da)口徑流(liú)量測量(liàng)精度的(de)穩定性(xing)。同時，可(ke)以使用(yòng)多對取(qǔ)壓孔進(jìn)行取壓(ya)的冗餘(yu)配置，以(yǐ)确保差(chà)壓信号(hao)被有效(xiào)✏️傳輸，降(jiàng)低✔️大口(kǒu)徑流🏃‍♂️量(liang)檢測的(de)後期維(wei)護、清掃(sao)、運營成(chéng)本🌈。
5)高溫(wēn)及極低(di)溫流體(tǐ)測量
　　由(yóu)于本體(tǐ)及法蘭(lán)材質選(xuǎn)擇的多(duo)樣化，多(duo)孔平衡(héng)流量計(ji)擁有💁較(jiào)爲廣泛(fàn)的工作(zuò)溫度。通(tong)過對不(bú)同材質(zhì)的選用(yòng)，多⭕孔平(píng)衡流量(liàng)計☎️可測(ce)量850C甚至(zhì)更高溫(wēn)度的✌️高(gāo)溫流體(ti)介質,亦(yì)适用于(yú)液氮、液(ye)氧、液氫(qīng)、液氩等(děng)極低溫(wēn)流體的(de)流量測(cè)量。
6)多種(zhǒng)管道連(lian)接方式(shi)選擇
　　多(duō)孔平衡(héng)流量計(jì)誕世至(zhi)今，爲适(shì)應各種(zhong)工況的(de)管道連(lian)接要㊙️求(qiu)，逐步衍(yan)生出多(duo)種連接(jie)方式以(yi)供選擇(ze)。如可用(yong)于大多(duo)‼️數:工🈚況(kuang)的管道(dao)式法蘭(lan)連接，可(ke)用于大(da)口徑流(liú)量測量(liàng)的對夾(jia)式連接(jie)，适用于(yú)高溫高(gao)壓工況(kuàng)的焊接(jiē)式連接(jiē)以及适(shi)用于黏(nián)稠、有毒(dú)、強腐蝕(shí)液體、髒(zāng)污及🛀粉(fen)塵氣體(tǐ)介質流(liú)量測量(liàng)的雙法(fǎ)蘭式連(lián)接等等(děng)。而☎️節流(liú)裝置的(de)外形也(ye)從最初(chu)便于管(guan)道連接(jiē)的圓管(guǎn)形節流(liú)裝置🛀，演(yan)變出方(fang)管式節(jiē)流裝置(zhì)，以便于(yú)更簡便(biàn)地與各(gè)種方形(xing)管道進(jin)行❓連接(jie)，可适用(yong)于空調(diào)系統送(song)、排風風(fēng)量檢測(cè)。
7)一體化(hua)
　　在檢測(cè)儀表一(yi)體化的(de)發展趨(qu)勢帶動(dòng)下，多孔(kong)平衡👌流(liu)量計同(tong)👌樣🍉化零(líng)爲整，将(jiāng)節流原(yuán)件、引壓(yā)管路、閥(fá)組及差(cha)壓計🚩等(deng)需分步(bu)安裝🔞的(de)儀表原(yuán)件整合(hé)爲一體(ti),從而減(jian)少安裝(zhuāng)步驟,以(yǐ)滿足适(shi)合工況(kuang)條件下(xia)快速安(ān)裝、使用(yòng)的需求(qiú)。
3核電仿(páng)真機驗(yan)證
　　爲驗(yàn)證上述(shù)分析,在(zài)某核電(diàn)站進行(háng)全方位(wei)仿真機(ji)🌐驗證☂️。試(shì)驗變量(liang)描述如(ru)表1所示(shì)。
　　仿真結(jie)果如圖(tu)4所示。當(dāng)電網頻(pin)率由50Hz将(jiāng)至49.75Hz時，機(ji)組進行(hang)一💰次調(diao)頻動作(zuò)，産生約(yue)爲64MW的一(yi)次調頻(pín)補償量(liang)。汽機主(zhu)汽門在(zài)76s内🔱由55%開(kai)㊙️度開啓(qǐ)至全開(kai)，汽機功(gōng)率GRE0I2MY由1089MW上(shang)💯升至1144MW,R棒(bang)✌️RGL013QM在102s内提(tí)升了6步(bu),C2報警信(xìn)号出現(xiàn)，控制棒(bàng)提升被(bèi)閉鎖，熱(re)👈功率爲(wei)3011MWt,這些都(dōu)将導緻(zhì)核電機(jī)組無法(fǎ)安🔴全穩(wen)定的運(yùn)行，并且(qiě)超出了(le)核電機(jī)組運行(háng)技術規(gui)☁️範,根據(jù)規程,核(he)電操縱(zòng)員必須(xu)要避免(miǎn)此類狀(zhuàng)況的發(fā)生，當發(fa)🈚生此類(lei)功率，必(bi)須手動(dòng)降低反(fǎn)應堆的(de)功率，是(shi)機組核(hé)功率穩(wěn)定在100%之(zhī)内。
 

4一次(ci)調頻優(yōu)化
　　由于(yu)反應堆(dui)的控制(zhì)模式是(shì)“堆跟機(jī)模式”，即(ji)反應堆(dui)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻功率(lü)緊緊🈲跟(gēn)随汽輪(lún)機的功(gōng)率。如果(guo)反應堆(duī)因爲🈚汽(qì)輪機一(yī)次調頻(pin)功能而(er)超功率(lü),将會閉(bì)鎖控制(zhì)棒，甚至(zhì)會緊急(jí)停🚩堆，反(fan)而會加(jia)劇電網(wang)頻率異(yì)常事故(gu)。基于上(shang)述分析(xi)，核電機(ji)組的控(kong)制特性(xìng)決定其(qi)參與☀️一(yi)次調頻(pin)的能力(li)有限，核(hé)電一次(cì)調頻死(sǐ)區設置(zhi)太💞小，當(dang)電網發(fa)生故障(zhang)時，可能(neng)會對核(he)電機組(zu)的安全(quán)運行造(zào)成影響(xiang)，使🐅機組(zǔ)停機，造(zào)成更大(dà)事故。因(yin)此綜合(he)考慮，從(cong)以下方(fang)面考慮(lü)進行優(you)化研☀️究(jiu)。
根據核(he)電機組(zǔ)的特殊(shū)性，優化(huà)設置一(yī)次調頻(pín)限幅值(zhi)。
　　優化設(she)置一次(cì)調頻死(sǐ)區值，整(zheng)個電網(wang)一次調(diao)頻動作(zuò)分🈚梯隊(duì)👄進行，進(jin)行水電(diàn)、火電一(yi)次調頻(pín)動作，最(zuì)後進行(háng)對穩定(dìng)要求較(jiào)高的核(he)電機組(zu)一次調(diào)頻動作(zuò)。
　　增加預(yù)警信号(hao),在反應(yīng)堆保護(hu)動作啓(qǐ)動前，增(zēng)加一些(xie)🏃🏻預警💃信(xin)号，能更(gèng)好的控(kong)制汽輪(lún)機一次(ci)調頻動(dong)作。
5結束(shu)語
　　電網(wǎng)頻率是(shì)電網安(an)全穩定(dìng)運行的(de)關鍵參(cān)數，其控(kòng)制主要(yào)依靠👄各(gè)發電機(jī)組的一(yi)次調頻(pín)和二次(ci)調頻實(shi)現👌的，其(qi)中一次(ci)調頻尤(you)爲重要(yào)。針對核(he)電機組(zu)滿❗功率(lü)情況下(xia)，分👉析了(le)一次調(diao)頻動作(zuo)存在的(de)風險，并(bing)⛹🏻‍♀️提出相(xiang)應的方(fāng)向，對核(hé)電機組(zǔ)一次調(diào)頻有重(zhong)要的指(zhǐ)導意義(yi)。

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