摘要(yao)：火電廠機(ji)組的主蒸(zhēng)汽流量是(shi)機組進行(hang)準确的運(yùn)行工況分(fèn)析性能檢(jian)測、開展良(liang)好的經濟(jì)性分析和(he)節能降耗(hào)🍓工作的基(ji)礎。從原理(lǐ)、應用、優缺(quē)點以及誤(wu)差産生因(yīn)素等方面(miàn)對目前現(xiàn)有的兩種(zhǒng)主流測量(liàng)方法直接(jiē)測量法和(he)間接測量(liàng)法進行了(le)詳細比較(jiào)分析。
　　火電(dian)廠機組的(de)主蒸汽流(liú)量是否能(néng)實現準确(que)測量㊙️關系(xì)到機❓組是(shì)否可以進(jin)行準确的(de)運行工況(kuang)分析性能(neng)檢測、是否(fou)可以開展(zhan)良好的經(jing)濟性分析(xī)和節能降(jiang)耗工作。目(mu)前對于火(huo)電廠主蒸(zhēng)汽流量的(de)測量方法(fǎ)主要有兩(liǎng)個大方向(xiang)，直接測量(liàng)和間接測(cè)量。
1直接法(fǎ)測量
　　蒸汽(qì)流量直接(jiē)法計量的(de)研究從 差(chà)壓式流量(liang)計 發展到(dào)現今的超(chāo)聲波流量(liang)計已經有(yǒu)100多年的曆(li)史。蒸汽流(liú)量的計量(liàng)儀表種類(lèi)衆多但卻(que)沒有一種(zhong)儀表可以(yi)适💘用所有(yǒu)工況下的(de)蒸汽測量(liàng)。目前主流(liú)的測試儀(yí)表主要有(yǒu)以 孔闆式(shì)流量計 爲(wèi)代表的差(cha)壓式流量(liàng)計和以 渦(wō)街流量計(jì) 爲代表的(de)其它類型(xíng)流量計。針(zhēn)對直接法(fǎ)測量僅對(duì)以下幾種(zhǒng)❤️代⛱️表型的(de)測量方法(fǎ)進行比較(jiao)分析。
1.1孔闆(pan)式流量計(jì)原理及特(tè)性分析
　　孔(kong)闆流量計(ji)，即對蒸汽(qì)進行孔闆(pǎn)節流之後(hòu)利用蒸👅汽(qì)流過孔🌏闆(pan)前後所形(xing)成的壓力(li)差以及流(liú)動連續🛀🏻性(xìng)方程（質🔴量(liang)守恒定律(lǜ)）和伯努利(li)方程（能量(liàng)守恒定律(lü)）計算出蒸(zhēng)汽✊流量[2]。
　　孔(kǒng)闆流量計(jì)具有以下(xià)優點：使用(yong)方便無需(xu)實流校♉準(zhun)，經久耐用(yong)，應用範圍(wéi)廣，價格較(jiao)低。同時其(qí)使用上也(ye)有些缺點(diǎn)需要注意(yì)：測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量精度(du)有待提高(gao)；銳角磨損(sǔn)與積🐕污問(wèn)題🈲不可避(bì)免；單個孔(kǒng)闆的β=0.45～0.75，壓損(sun)太大，可達(da)最大差壓(yā)的78%～47%；安裝加(jiā)工較困難(nán)，例如孔闆(pǎn)的開孔邊(biān)緣圓弧半(bàn)徑在國标(biāo)規㊙️定中需(xū)不大于0.0004d但(dàn)實際中很(hen)難操作；孔(kǒng)🎯闆流量計(jì)的流量系(xi)數對雷諾(nuo)數的變化(huà)十分敏感(gǎn)因此🐇其量(liàng)程較小，一(yi)般常應用(yòng)的量程爲(wei)4:1～5:1，而火電廠(chǎng)蒸汽流🌐量(liang)測量中流(liú)量上下限(xiàn)往往大于(yu)10:1偶爾高🏃‍♂️達(dá)20:1，這對于孔(kǒng)闆流量計(ji)而言具有(you)一定挑戰(zhan)；導壓管易(yì)堵塞易洩(xie)漏易凍結(jié)等。
1.2标準噴(pen)嘴式流量(liang)計原理及(jí)特性分析(xī)
　　标準噴嘴(zuǐ)式流量計(jì)的測量原(yuan)理與孔闆(pǎn)式類似，同(tóng)樣依☂️靠💰測(cè)量流體節(jie)流形成的(de)壓差進而(er)換算出流(liu)體的流量(liàng)💘，與孔闆式(shì)的不同點(diǎn)在于其噴(pen)嘴由于采(cǎi)用圓弧形(xíng)結構因此(ci)相比于孔(kǒng)🚶‍♀️闆式流量(liàng)計壓損較(jiào)小測量精(jing)度更高。
　　同(tóng)孔闆式流(liu)量計一樣(yang)，标準噴嘴(zuǐ)式流量計(jì)具有結構(gou)簡單使用(yòng)方便無需(xū)實流校準(zhun)的優點，其(qi)壓損更小(xiǎo)以🧑🏽‍🤝‍🧑🏻及耐腐(fu)蝕❗性更高(gāo)是較孔闆(pan)式更優化(huà)的特點🌐，同(tóng)時由于其(qi)噴嘴圓弧(hú)化的構造(zao)特點♈，可進(jin)行更廣範(fàn)圍的氣👅體(tǐ)液體以及(jí)髒污介❗質(zhì)測量。但其(qí)缺點與孔(kong)闆式相比(bi)也是顯而(ér)易見，即其(qi)加工工藝(yì)複雜整🌈體(tǐ)造價較高(gāo)，此外與孔(kong)闆式流量(liàng)計相同，噴(pen)嘴式流🏃‍♂️量(liàng)計也存在(zài)導壓管易(yì)堵塞易洩(xiè)漏易凍結(jié)等問題。
1.3V錐(zhui)式流量計(ji)原理及特(te)性分析
　　V 錐(zhui)式流量計(ji) 也是差壓(ya)式流量計(ji)的一種，其(qi)主要結構(gou)形式有精(jīng)‼️密測量管(guan)型、維夫Wafer型(xing)以及插入(rù)式型三種(zhong)，如圖1所示(shi)[3]。

　　V錐流(liu)量計的主(zhu)要部件有(yǒu)V型錐體、導(dǎo)壓管、 差壓(yā)變送器 以(yǐ)及流量積(ji)算儀等。它(ta)的測量原(yuán)理類似孔(kong)闆和噴嘴(zuǐ)流量計，利(lì)✂️用其内流(liú)過的蒸汽(qì)流量與V型(xíng)錐體前後(hòu)蒸汽的壓(ya)差的平方(fāng)根成線性(xìng)關系，測量(liang)流過V型錐(zhui)體前後蒸(zhēng)汽的壓差(chà)以及相應(yīng)密度通過(guò)代入流量(liàng)計算公式(shi)計算出蒸(zheng)汽流量。
　　V錐(zhui)流量計的(de)主要優點(diǎn)有：測量穩(wen)定性好精(jing)度高；可測(ce)試介🈚質種(zhong)類多範圍(wéi)廣；可适用(yòng)的雷諾數(shù)範圍較寬(kuān)即量程大(dà)；壓✔️損小；和(hé)孔闆與噴(pen)嘴式流量(liang)計相比需(xu)要的直管(guan)段短；具有(yǒu)✏️自潔淨✨能(neng)力，可測易(yi)污易堵❗流(liú)體。其缺點(diǎn)同孔闆式(shì)和噴嘴式(shi)流量計一(yī)樣，也存在(zài)法蘭連接(jie)易洩漏，導(dǎo)壓管易洩(xiè)漏易凍結(jie)等問題。
1.4分(fen)流旋翼式(shi)流量計原(yuán)理及特性(xìng)分析
　　分流(liú)旋翼式流(liu)量計是利(li)用分流相(xiang)似原理和(he)節流原理(lǐ)進行流體(tǐ)流量的測(cè)量。其組成(chéng)部分有分(fèn)流孔闆、殼(ké)體、分流管(guǎn)、噴嘴、葉輪(lún)、磁鋼和表(biao)頭等部件(jian)。當進行蒸(zheng)汽流量測(cè)🏃‍♂️量時，蒸汽(qì)會被分爲(wèi)兩路：一路(lù)流經孔闆(pan)形成壓力(li)差；另一路(lù)經噴嘴噴(pēn)射到葉輪(lún)葉片上以(yǐ)使其轉動(dong)。由流體相(xiang)似原理可(kě)知在一定(ding)流量🛀🏻範圍(wei)内兩路流(liú)體流量之(zhī)比固定即(ji)一定葉輪(lún)轉速對應(yīng)一定流體(tǐ)流👅量，由此(ci)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻便可得出(chū)待測蒸汽(qì)流量總量(liang)。分流旋翼(yi)式流量計(jì)結構簡單(dān)使用❓方便(biàn)、測量範圍(wei)廣，可自動(dòng)跟蹤補償(chang)壓力變動(dong)，造價較低(di)。
1.5渦街流量(liang)計原理及(ji)特性分析(xī)
　　 渦街流量(liang)計在20世紀(jì)60年代由日(ri)本研究者(zhe)率先提出(chū)，其主要組(zu)🐆成部分有(yǒu)傳感器、連(lian)杆、漩渦發(fa)生器和表(biǎo)體。其工作(zuò)♉原理是利(li)🚶‍♀️用流體流(liú)經圓柱狀(zhuang)物體時會(hui)形成卡門(mén)渦街，而卡(ka)門渦街的(de)頻率與⛹🏻‍♀️流(liú)體流速成(chéng)正比，實際(ji)測量時可(kě)根據檢測(cè)出的卡門(mén)渦街頻率(lǜ)由下式得(dé)出流體流(liu)速，繼而由(you)流速計算(suan)得出流體(ti)流量。
F=St·v／d(1)
式中(zhōng)：F——渦街頻率(lü)；St——渦街流量(liang)計系數(斯(sī)特羅哈數(shu))；v——蒸汽🍓流速(su)；d——圓柱體直(zhi)徑。
　　渦街流(liú)量計的優(yōu)點是其結(jie)構簡單可(ke)靠性高，測(cè)量精度高(gao)🍓響應快；量(liang)程大（10:1～30:1）；輸出(chu)結果爲脈(mò)沖信号因(yīn)此㊙️無零點(diǎn)漂移導🔆緻(zhi)的誤差。但(dan)其缺點是(shi)其測量結(jie)果易受信(xìn)号幹擾，主(zhǔ)要有工業(ye)電磁波動(dong)造成的幹(gàn)擾🔴和管道(dào)震動引起(qǐ)的幹擾。
2間(jiān)接法測量(liang)
　　直接測量(liàng)雖然簡單(dān)方便直觀(guān)，但如今火(huǒ)電廠的機(ji)💔組容量日(ri)益擴大，相(xiang)應的節流(liu)元件體積(jī)也随之增(zēng)大，這不僅(jin)對制造安(an)裝和🐉檢修(xiū)造成了一(yī)定困難，同(tong)時較大的(de)節流元件(jian)應用于大(dà)型機組的(de)主蒸汽流(liu)量測量時(shi)往往會引(yǐn)🐪起壓損較(jiào)大的情況(kuàng)，從而導緻(zhi)測量結果(guǒ)與👄實際流(liu)量偏差較(jiao)大，尤其是(shì)針對一些(xie)例如超臨(lin)界🤟機組之(zhī)類的高參(can)數機組實(shí)現直接測(cè)量非常困(kun)難，因此❌另(lìng)一種🐉測量(liang)方法🥵在實(shí)際中應用(yòng)更🔴多，即間(jian)接測量。間(jiān)接測量主(zhu)蒸汽流量(liang)🔴即利用汽(qi)輪機的有(yǒu)♊關參數進(jìn)行🙇🏻間接換(huàn)算最終得(de)出結果。
2.1測(cè)量原理
　　目(mù)前間接測(cè)量主要有(you)兩種實現(xiàn)方法：調節(jiē)級後壓㊙️力(li)溫度❌間接(jiē)👨‍❤️‍👨測量法和(hé)利用壓力(li)級組前後(hòu)壓力、溫✏️度(du)測量法。這(zhe)兩種方🥵法(fa)都基于弗(fú)留格爾公(gong)式：

式中：G0（G1）——設(shè)計額定工(gong)況（變工況(kuàng)）下的蒸汽(qi)流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在設(she)計額定💜工(gong)況（變工況(kuang)）下該級組(zu)前後的壓(ya)力；T0（T01）——設計額(é)定工況（變(bian)工況）下該(gāi)級🔅組前🔆蒸(zhēng)汽溫度。
　　對(dui)于n級的汽(qì)輪機在變(bian)工況狀态(tai)下工作時(shi)如未達臨(lín)界值則可(ke)🐕直接應用(yòng)上述弗留(liu)格爾公式(shi)但前提是(shì)整個汽輪(lun)機組級組(zǔ)葉片通流(liú)面積不變(bian)。
　　當機組級(jí)組較多且(qiě)末級爲凝(ning)汽式機組(zǔ)時,級組的(de)排氣壓力(li)💃（PZ）遠小于級(jí)組進汽壓(ya)力（P0），因此上(shang)式可簡化(huà)爲[4]：

　　式（3）是目(mu)前應用最(zui)廣的間接(jie)測量流量(liàng)計算方法(fa)。式（3）和⛹🏻‍♀️式（4）和(he)💚弗留🧡格爾(ěr)公式一樣(yang)都需要保(bǎo)證在級數(shu)足夠多❗；葉(ye)片流通面(mian)積不變；各(gè)級組流量(liàng)相同；各級(jí)組級前溫(wen)度變化🈲率(lü)相同和不(bú)得✌️有其他(tā)非線性元(yuán)件🌈幹擾等(děng)前🤩提條件(jian)下應用。
　　對(duì)于級數足(zú)夠多這一(yi)條件目前(qián)大多數火(huo)電廠的汽(qi)輪發電🈲機(ji)都可以滿(man)足。對于保(bao)持葉片流(liu)通面積🐇不(bú)變這一條(tiáo)件，由于葉(yè)片流通面(miàn)積會随着(zhe)級組調☎️節(jiē)閥門開啓(qǐ)狀況不同(tong)而變化，當(dang)負荷🏃🏻‍♂️降低(dī)時相應會(huì)減少閥門(men)的開啓數(shù)從而使實(shí)際流通面(miàn)積減小因(yin)此會導緻(zhi)如圖2所示(shi)的🐇P1值偏大(da)于實際值(zhí)，測量結⛱️果(guǒ)也因此偏(pian)大。

2.2影響因(yīn)素
　　除了上(shang)述葉片流(liu)通面積會(huì)對測量結(jié)果造成影(ying)響外還👉有(yǒu)以下幾大(da)影響因素(su)。
1.再熱減溫(wen)水的影響(xiang)
　　 再熱減溫(wen)水的注入(ru)會成爲再(zài)熱器壓降(jiang)和蒸汽流(liu)👈量兩者關(guan)系中不可(kě)控的一個(gè)因素，此外(wai)這一部分(fèn)減溫水由(you)于全部流(liu)入中、低壓(yā)缸所以會(hui)對其壓降(jiang)造成影響(xiang)，這一㊙️部分(fen)流量不算(suàn)☂️入主蒸汽(qì)流量但卻(què)會引起上(shang)圖中P2和P1值(zhí)的增加從(cóng)而導緻測(ce)量結果大(da)于實際值(zhí)。
2. 廠用汽及(jí)對外供熱(re)的影響
　　 火(huǒ)電廠發電(diàn)汽輪機往(wǎng)往将其高(gao)壓缸的排(pái)汽作爲🤩廠(chǎng)用汽🙇‍♀️的♈汽(qì)🐉源同時利(li)用其餘熱(re)供熱，這樣(yàng)會相應的(de)減少再熱(rè)器及中、低(di)壓缸的蒸(zhēng)汽流量從(cong)而導緻其(qí)壓力降低(dī)壓差減小(xiao)即圖中P3、P2降(jiàng)低，P3、P2的降低(dī)最終緻使(shǐ)P1值降低，測(ce)量結果将(jiang)偏小。
3. 加熱(rè)器、給水泵(beng)及暖風機(jī)的投、切影(yǐng)響
　　 各組加(jia)熱器在機(jī)組運行中(zhōng)會由于不(bú)同原因進(jìn)行投、切🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，其(qi)抽汽🍉量也(yě)會因此而(er)變化，而抽(chōu)氣量直接(jiē)影響到P1值(zhi)，例🐕如高壓(ya)加熱器🔴被(bèi)切除後前(qián)段抽汽量(liàng)将明顯減(jian)🥰少從而主(zhu)蒸汽🤞流量(liang)不🌍變而P1值(zhi)明顯提高(gāo)緻使測量(liàng)結果偏高(gāo)。汽動給水(shui)泵和鍋爐(lú)暖風器的(de)氣⛷️源都來(lái)自于😄中壓(yā)缸排汽，當(dāng)汽動給水(shuǐ)泵部分停(ting)用♉時或其(qi)工作汽源(yuan)改變時都(dōu)會使抽汽(qi)量減少🐪從(cong)而也會導(dao)緻包括P1值(zhí)在内的各(gè)級壓力❓值(zhi)提高,緻使(shi)測量結果(guo)偏高。冬季(jì)暖風機的(de)投入會引(yǐn)起🏃抽汽量(liang)的🚩增加，P1值(zhí)因此降低(di)，測量結果(guǒ)會偏低。
4.溫(wen)度補償的(de)影響
　　主蒸(zhēng)汽經過調(diào)節級後在(zài)P1點會有一(yī)個明顯的(de)溫降，而且(qiě)該溫降随(suí)閥門開度(dù)、機組運行(háng)方式的變(biàn)化有所不(bu)同。但是到(dao)了P3點卻由(yóu)👄于再熱器(qi)的存在因(yin)此P1點的溫(wēn)降對此點(diǎn)💞并沒有太(tài)大的影響(xiang)。可是利用(yòng)弗留格爾(er)公式🌂是以(yǐ)各級組級(ji)前溫度變(bian)化率相同(tong)這一💃前提(tí)條件進行(háng)溫度補償(chang)的，因此會(hui)有一定誤(wu)差。
5. 動态特(tè)性的影響(xiang)
　　 再熱系統(tong)的中、低壓(yā)缸動态運(yun)作時會有(you)慣性環節(jie)特性呈現(xian)，這會導緻(zhi)P1和流量在(zài)機組變工(gōng)況運行時(shi)呈非🌈線性(xìng)㊙️狀态，便會(hui)産生動态(tài)偏差。
2.3特性(xing)分析
與直(zhí)接測量方(fang)法相比，基(jī)于弗留格(ge)爾公式的(de)間接💜測🈲量(liang)法具有以(yi)下優點：
(1)無(wú)需安裝特(te)殊測量裝(zhuang)置，隻需讀(du)取汽輪機(jī)相關的運(yùn)行🌈參數進(jìn)行間接換(huan)算便可得(de)出主蒸汽(qì)流量，這一(yi)點👨‍❤️‍👨上大大(dà)節省了初(chu)投資成本(běn)
(2)由于無需(xū)另外安裝(zhuāng)設備，因此(ci)不存在額(é)外的壓力(lì)損失，因🤩此(ci)得👈出的蒸(zheng)汽流量數(shù)據更可靠(kao)；
(3)同樣由于(yu)無需另外(wai)安裝設備(bèi)，機組洩漏(lou)點減少，這(zhè)将系♈統維(wéi)護和檢修(xiū)成本大大(dà)降低。此外(wài)，間接測量(liang)無需直接(jie)檢修機組(zǔ)，對于機組(zu)内部工況(kuang)和問題缺(que)陷可利用(yòng)弗留格爾(ěr)公式直接(jie)進行計算(suàn)确定，具體(ti)有以下兩(liǎng)方面應用(yong)：利用不同(tóng)🔴流量下推(tui)💁算出的機(ji)組各級級(jí)前壓力，求(qiú)得各👅級壓(yā)差和比🍓焓(hán)降，從而确(que)✌️定機組效(xiao)率及内部(bu)零件受力(li)；已知流量(liàng)或功率的(de)前提下，利(lì)用各級級(jí)前壓力反(fǎn)向驗證與(yu)弗留格爾(ěr)公🐆式是否(fou)相符判斷(duàn)汽輪機内(nèi)部是否正(zhèng)常運作例(lì)如是否出(chū)現堵塞或(huò)洩🚶漏引起(qi)的流通面(miàn)積改✔️變。
利(lì)用弗留格(gé)爾公式進(jin)行間接測(ce)量需注意(yì)以下幾點(dian)：
(1)由于結垢(gòu)、腐蝕等問(wen)題存在，因(yin)此爲了将(jiang)流量測量(liang)誤差控制(zhi)到🏃🏻‍♂️最低，必(bi)須對機組(zǔ)進行定期(qī)試驗，檢查(chá)給水流量(liang)是否與主(zhǔ)蒸汽流量(liang)示值相對(duì)應以确定(dìng)是否有💁結(jie)垢、腐蝕等(děng)問🛀題存在(zai)和嚴重程(chéng)度，同時定(dìng)期試驗還(hái)可以做到(dao)對系統誤(wu)差進行校(xiao)✉️對；
(2)不可以(yi)一成不變(bian)地對弗留(liú)格爾公式(shì)進行生搬(ban)硬套的計(jì)算，要靈活(huo)觀察系統(tǒng)熱力過程(cheng)，根據過程(chéng)特❓性不同(tóng)選擇不同(tóng)形式的👅弗(fú)留格爾公(gōng)式進行流(liu)量計算。
3結(jié)語
　　傳統的(de)直接測量(liang)蒸汽流量(liàng)的方法雖(suī)然在二次(ci)儀表的👣配(pèi)合下可以(yǐ)得到主蒸(zheng)汽流量值(zhi)，但由于節(jie)流裝置本(ben)身⚽存在🍓的(de)技術問題(ti)和測量精(jīng)度等影響(xiǎng)因素，如今(jin)在大容量(liang)高參數單(dan)元機組中(zhong)越來越難(nan)以見其身(shen)影，與之相(xiàng)對應的間(jian)接測量法(fǎ)在可靠性(xing)、穩定性、經(jing)濟性方面(mian)的表現更(gèng)爲優秀。但(dan)目前仍由(you)于熱力工(gong)況複雜多(duo)變往往需(xu)要對計算(suan)模型作不(bú)同修正，目(mu)前并未研(yán)究出一💚種(zhong)十分完善(shan)的計算模(mo)型，因此該(gāi)領域還有(yǒu)待研究工(gong)作者繼續(xu)探索。

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