摘要：差(chà)壓式流量測(ce)量是電廠流(liú)量測量的重(zhong)要方式，通🔞過(guò)流🍓量孔闆與(yǔ) 差壓變送器(qi) 配合使用，可(ke)直接産生4mADC～20mADC的(de)标準電流信(xin)号送控制系(xì)統。一直🈲以來(lái)，管道差壓式(shì)流量計 以其(qí)簡單、可靠的(de)特性廣泛應(ying)用于各個系(xì)統的管線流(liu)量測🐕量，本文(wén)結合秦二廠(chang)現場設備改(gai)造過程，深入(rù)分析了差壓(yā)式流量計在(zài)對含氣泡液(yè)體流量測量(liàng)過程中産🤞生(shēng)波動的具體(ti)原因，并提出(chū)具有針♈對性(xing)的改進措施(shi)，有效提升了(le)差壓式流🔴量(liang)測量的穩定(dìng)性。
　　秦二廠安(ān)全殼噴淋系(xi)統（EAS）噴淋流量(liàng)變送器，通過(guo)測得安噴管(guan)線♋上流量孔(kǒng)闆兩側的差(cha)壓來實現噴(pen)淋流量的測(ce)量及遠傳功(gong)能，該變送器(qì)爲事故後監(jian)測系統儀表(biǎo)。該變送器爲(wei)EAS系統直🐅接噴(pēn)淋流量與循(xún)環✂️噴淋流量(liang)的差壓流👨‍❤️‍👨量(liang)測量變送器(qi)，現場測得參(cān)數并經處理(li)後遠傳至主(zhǔ)控室。
　　在進行(hang)涉及該流量(liang)計的零流量(liàng)現場試驗時(shí)，多次出現停(ting)泵後✌️流量數(shù)據波動的情(qing)況，波動幅度(dù)超出誤差許(xu)可㊙️範圍☎️。爲保(bǎo)證現場設備(bei)可用，本文從(cong)測量🐉結果波(bo)動這一問題(ti)着手，深入剖(pōu)析波動産生(sheng)的原因，并提(ti)出對應的解(jiě)🚶決方案，應用(yong)至現場後，取(qu)得了良好的(de)成效💃
1故障現(xiàn)象及故障處(chu)理
1.1故障現象(xiang)
　　安噴系統零(líng)流量實驗期(qī)間，曾多次出(chū)現小流量指(zhi)示波動的🙇🏻情(qing)況，曾有過1個(gè)月内連續觸(chù)發3次波動的(de)👄情況發生，其(qí)波動方式爲(wei)👈在停泵後出(chū)現短時間的(de)波動峰（如圖(tú)1所示）。圖1中綠(lü)色曲線爲流(liú)量，藍色曲線(xian)爲泵軸承溫(wēn)度，啓泵期間(jian)流量指示正(zhèng)常，而在停泵(beng)😘後（藍色曲線(xiàn)‼️開始下行，證(zhèng)😄明已停泵成(cheng)🔞功）又出現了(le)🥵兩次大的波(bo)動值，較大的(de)一次波動值(zhí)約爲正🐕常啓(qǐ)♌泵期間流量(liàng)值的1/4，明顯已(yǐ)☁️遠超誤差🌈許(xǔ)可範圍。
 
1.2故障(zhang)處理
　　針對這(zhe)一故障，現場(chǎng)多采用充水(shuǐ)排氣方式進(jìn)行處理，對儀(yi)表進行充水(shui)排氣并校準(zhǔn)後，在一段時(shi)間内儀表🥵的(de)測量穩定性(xìng)會有所提高(gāo)，然而在進行(hang)多次💋試驗後(hòu)（該管線在機(jī)組運行期間(jiān)不投♉運），流量(liàng)波動的情況(kuàng)又會出現。經(jīng)統計，近3年内(nei)對單個✍️變送(song)器校驗（含充(chōng)水排💃氣）的工(gōng)作次數多達(da)7次。從現場實(shí)際效果來看(kan)，充水排🔞氣具(jù)有見效快、操(cao)作容易等優(yōu)點，但屬于一(yī)種♈治标不治(zhi)本的🚶辦法，對(duì)于應用于事(shì)故期‼️間及事(shi)故後處理的(de)安全殼噴淋(lin)系統🍓來🌍說，每(měi)次使用前進(jin)行人爲校驗(yan)的行爲是不(bú)現實的。
2背景(jǐng)介紹
2.1差壓式(shì)流量計測量(liang)原理
　　差壓式(shì)流量測量方(fāng)式基于伯努(nu)利方程和連(lián)續性原理，通(tong)過測量液體(ti)流經節流元(yuan)件時産生的(de)壓力變化，從(cóng)而✍️計算🔅出流(liu)體流量[2]。推導(dǎo)爲：
　　已知流體(ti)密度ρ；流體管(guǎn)道前後截面(miàn)積A1、A2；截面處流(liu)體💯流速v1、v2；壓強(qiáng)🔴p1、p2。根據不可壓(ya)縮理想流體(tǐ)的伯努利方(fāng)程：
 
和流體連(lian)續性方程：
 
　　其(qí)中，A0爲孔闆開(kai)孔面積，μ爲流(liu)束收縮系數(shù)（A2=μA0），d爲節流孔直(zhí)徑，D爲管道内(nei)徑。
　　上述方程(chéng)均建立在流(liú)體不可壓縮(suo)及流體動量(liang)守恒的基礎(chǔ)之上。事實上(shàng)，由于流體存(cun)在摩擦力和(hé)黏性，其動量(liàng)🏒有所損失，而(er)孔闆前後流(liú)體由于具備(bèi)可壓縮性，前(qián)後密度并不(bu)🚶‍♀️相同，故引入(rù)流量系數α和(hé)膨脹系數ε（對(duì)于不可壓縮(suo)流體，其ε爲1），并(bing)得到孔闆前(qián)後的實際壓(yā)差🍓爲Δp=p1-p2，實際密(mi)度🏃🏻‍♂️ρ2=ερ1=ερ，得到可壓(ya)縮的實際流(liú)體方程：
 
可以(yǐ)看出：流量與(yu)差壓的平方(fang)根成線性關(guān)系，即q∝√∆p。
　　上述公(gōng)式作爲差壓(yā)式流量測量(liang)的理論基礎(chǔ)，其結🍉論決定(ding)了差🐉壓式流(liu)量計的硬件(jiàn)組成，對于現(xiàn)場應用來說(shuo)，主要的組成(cheng)元件包含節(jiē)流元件、引壓(yā)管線及差壓(ya)變送器。差壓(ya)式流量計可(kě)以采用的節(jie)流元件包含(han)标準孔闆、節(jie)流擋闆、文丘(qiu)裏管等，而在(zai)現場使用的(de)設備📞中則以(yi)标準孔闆居(ju)多。秦二廠安(an)噴系統現場(chǎng)使用的☎️正是(shì) 标準孔闆型(xíng)差壓流量計(jì) 。
2.2現場布置情(qing)況
　　秦二廠安(ān)全殼噴淋系(xì)統（EAS）噴淋流量(liàng)變送器，通過(guò)測得安📧噴管(guǎn)🌈線上流量孔(kǒng)闆兩側的差(cha)壓來實現噴(pēn)淋流量的測(cè)量及遠傳功(gōng)能。
　　現場儀表(biǎo)安裝于管道(dao)側方，通過引(yǐn)壓管線自孔(kǒng)闆兩側🧡接⭐入(ru)管道，對孔闆(pǎn)前後兩側的(de)差壓值進行(hang)測量，并送出(chu)4mADC～20mADC标準❗電流信(xin)号至控制與(yu)監測系統，在(zai)控制櫃系統(tǒng)中通🚩過開方(fang)卡件與線性(xìng)運算卡件處(chu)理，即可直接(jiē)得到流量㊙️值(zhi)。
　　現場采用的(de)差壓式變送(song)器，測量範圍(wéi)0kPa～60kPa，精度0.25，通過約(yuē)6m長的引壓管(guan)線由孔闆引(yǐn)入變送器進(jìn)行測量，如圖(tu)2所示。
 
　　對國内同(tóng)類型電廠該(gāi)儀表的使用(yòng)情況進行調(diao)研，發現該問(wen)題在大部分(fèn)同型号電站(zhan)中均有存在(zai)，屬于共性問(wen)題，解💞決方案(àn)也多爲充水(shuǐ)排氣操作。本(běn)文所讨論的(de)解決方案具(ju)備推廣價值(zhí)。
2.3不穩定性原(yuan)因分析
1）安噴(pēn)泵作用原理(li)分析
　　該表計(ji)用于測量安(ān)噴管線内流(liu)量，安噴管線(xian)在機組♌正常(chang)運❤️行期間無(wú)流量，隻有在(zài)試驗期間，該(gāi)表計⭐才會起(qǐ)到測量的作(zuo)用，此時管線(xiàn)内液體來源(yuan)爲安⭐全殼噴(pen)淋泵泵送的(de)含硼水，安🔱噴(pen)泵爲葉片式(shi)立式筒形泵(beng)，泵揚程爲131m，最(zui)大入口壓力(li)0.385MPa，在試驗過程(cheng)中，因氫氧化(hua)鈉虹吸管線(xian)破壞帶入空(kōng)氣，噴射泵将(jiang)氫氧化鈉輸(shu)送管線中的(de)空氣吸入安(an)噴管線内，氣(qi)體以氣泡的(de)形式存在✂️于(yú)液體管線中(zhong)，并❄️随着液體(ti)進入⭐引壓管(guan)線。考慮到對(duì)于儀表充水(shui)排氣可以短(duan)期消除儀表(biǎo)測💔量不穩定(ding)問❓題的情㊙️況(kuàng)，不能排除測(ce)量不穩定的(de)原因爲儀表(biǎo)管線👣中含氣(qì)泡。而事實上(shang)，爲消除儀表(biao)管線含氣泡(pào)對于🧑🏾‍🤝‍🧑🏼儀表測(ce)量穩定性的(de)影響❌，引壓🧡管(guan)線上安裝有(yǒu)集氣罐，但由(yóu)于引壓管線(xian)長度較長（約(yuē)6m），集氣罐并不(bú)能起到良好(hao)的除✂️氣作用(yong)。
2）曆史故障記(jì)錄分析
　　經查(cha)詢曆史記錄(lu)，除了零流量(liang)試驗停泵後(hou)該表波動外(wai)☀️，也曾出🌂現過(guò)機組正常運(yun)行期間該表(biao)計出現小流(liu)量波動的📱情(qing)況，如圖3所示(shi)。從圖3中可以(yi)看到，該波動(dòng)持續一段❗較(jiao)長時間後，經(jīng)約5min的最大量(liang)程指示（故障(zhang)處理工作期(qī)間斷開儀表(biǎo)😍），儀表指示🌂複(fú)原，期間管線(xiàn)内不存💞在液(yè)體流動的情(qíng)況（功率運行(háng)期間安噴泵(beng)不啓動🌈），查詢(xún)曆史工作記(jì)♈錄可以發現(xiàn)，對該故障采(cai)用充水排氣(qi)的方法進行(hang)了處🎯理，這一(yī)故障不同于(yú)大多數情況(kuang)下的零流量(liang)試驗停泵後(hòu)流量波動的(de)産生條件，但(dan)其故障表現(xiàn)、故障處理方(fāng)式及故障處(chu)理結果均有(you)相似之處。
 
3）引(yǐn)壓管線因素(su)分析
　　作爲差(chà)壓式流量計(ji)的測量儀表(biǎo)，差壓式變送(sòng)器的測量範(fan)圍本身較小(xiǎo)（0kPa～60kPa），需要較高的(de)測量精度與(yǔ)測量靈敏度(du)，管線内氣體(tǐ)⛱️擾動、氣體憋(bie)壓等情況均(jun)會造成力變(bian)送器的測量(liang)不穩定，而在(zài)安噴管線中(zhong)，氣體通過氣(qi)泡✍️的形式存(cún)在，氣泡流動(dong)與彙聚均有(you)可能引發管(guan)線内壓力波(bō)動。在安噴泵(bèng)正常工作期(qī)間，由📐于管線(xiàn)内流量較大(dà)，差壓本身較(jiào)高，擾動造成(cheng)的影響較小(xiǎo)，而停泵後主(zhǔ)管線内液體(ti)停止流動，引(yǐn)壓管線中的(de)氣體開始移(yí)動，這一過程(chéng)中，氣泡的流(liu)動、彙聚與破(pò)裂均有可能(néng)引☔發管線内(nei)壓力波動，殘(cán)留氣體引發(fā)的壓力波動(dong)與憋壓情況(kuàng)造成了停泵(beng)之後的流量(liang)波動👌情況[1]。
4）信(xin)号處理回路(lù)分析
　　在流量(liàng)測量的過程(chéng)中，信号經開(kāi)方卡件處理(lǐ)，開方卡件具(jù)有小信号切(qiē)除功能，當輸(shu)入信号小于(yu)0.075V時，輸🔞出保持(chí)爲❓0。
　　由開方運(yun)算關系式可(ke)知，對于輸入(rù)信号爲0.075～0.999之間(jiān)的電壓🐪值，經(jīng)🏃🏻開方卡件處(chù)理後，其輸出(chū)值大于輸入(rù)值🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。換言✏️之，輸(shū)入值低于滿(mǎn)量程1/10的信号(hao)值經由開方(fang)卡件運算後(hòu)，如有輸出，其(qí)輸出會🔅大于(yu)原輸入值，由(you)于差壓值與(yu)變送器輸出(chu)電流之💰間滿(mǎn)足線性輸出(chū)關系，且I-V卡件(jiàn)爲線性轉換(huan)關🍓系，易知變(bian)送器測量差(cha)壓值與開方(fāng)卡件輸入端(duan)電壓滿足線(xiàn)性運算關系(xì)，對于波動誤(wù)差，開方運算(suàn)會将其放大(da)，這也是波動(dong)較爲明顯的(de)原因之一。
　　綜(zōng)合以上故障(zhàng)情況分析，可(ke)以判斷出流(liú)量測量不穩(wěn)定性的成因(yin)與管道内存(cun)在氣體有密(mi)切關系。
2.4處理(li)措施
　　綜上分(fen)析可知，小流(liu)量波動産生(sheng)的原因爲管(guan)線内氣體産(chan)生的壓力擾(rǎo)動，要解決小(xiǎo)流量測量不(bú)穩定的情🈚況(kuàng)，需要消除氣(qì)體造成的影(ying)響，氣體由虹(hóng)吸破壞作用(yòng)帶出，根據該(gāi)系🏃‍♀️統的工作(zuo)原理可知，無(wú)法做✊到從根(gen)源㊙️消除管線(xiàn)氣，解決方法(fǎ)主要着手于(yú)消除引壓管(guǎn)線内的氣體(tǐ)擾動。根據現(xiàn)場的實際布(bu)置，初㊙️步的解(jie)決方案有3個(gè)：
1）在管線上布(bu)置氣體消除(chú)裝置（集氣罐(guan)等）。
2）修改變送(song)器及引壓管(guǎn)線所在位置(zhì)，消除引壓管(guan)線内液體🌈無(wu)法排空的問(wèn)題。
3）采用毛細(xi)管差壓變送(song)器，從根本上(shàng)避免氣體波(bō)動。
　　對于1）、2）兩項(xiang)解決方案，有(yǒu)成本較低、實(shí)施簡單的優(you)勢，但由于在(zai)安噴試驗進(jìn)行的過程中(zhōng)，還是有氣泡(pào)随✉️虹吸破壞(huai)進入管線，依(yi)然不能完全(quán)避免氣體影(ying)響，且加裝集(ji)氣罐☁️會在管(guan)線中引入故(gù)障點，造成系(xi)統💜穩定性下(xià)降，其中集氣(qì)罐這一方案(àn)已被證明效(xiào)果不佳，不考(kao)慮采用。
　　考慮(lü)第3條方案，由(you)連通器原理(li)可知，主管線(xian)中的壓力變(biàn)化對于差壓(ya)變送器來說(shuo)不造成影響(xiang)，主要的問題(ti)集中于引壓(ya)管線上，毛細(xì)管變送器通(tōng)過在封閉毛(máo)細管内填充(chong)油進行引壓(yā)❤️，可以避免主(zhǔ)管線内⭐含氣(qì)泡液體進入(rù)，達到從根本(ben)上消除氣體(ti)影響因素的(de)效果。
　　綜上考(kǎo)慮，采用毛細(xì)管型差壓變(bian)送器對現場(chang)變送🌏器與引(yǐn)壓🥰管線一同(tóng)更換，對原變(biàn)送器、引壓管(guǎn)線及集氣罐(guàn)進行拆🧑🏽‍🤝‍🧑🏻除，由(yóu)孔闆出口根(gen)閥後全部換(huàn)爲毛細管進(jin)行引壓。改造(zào)後進行零流(liú)量試驗，啓停(ting)泵前後流量(liàng)指示保持一(yi)緻，且停泵🤩後(hòu)未出現小流(liu)量波動，改造(zao)效果良好。改(gǎi)造前🥰後測量(liàng)效果對比如(rú)圖4所示，其中(zhong)綠色曲線爲(wei)改造後效果(guǒ)。
 
3總結
　　差壓式(shi)流量計作爲(wèi)一種廣泛應(yīng)用于生産場(chǎng)所的流量測(cè)量模式，其結(jie)構簡單，測量(liang)回路易于搭(dā)建，對純流❗體(ti)的👄測量🈲結果(guǒ)精度也讓人(ren)滿意。但其受(shou)流體✏️密度與(yu)☎️壓強影響較(jiào)大，特别是對(dui)于含氣泡液(ye)體來說，由于(yú)測量值爲孔(kǒng)闆差壓，對于(yu)單側波動影(ying)響的敏感度(du)較高，通過将(jiāng)測量儀表更(geng)換爲毛細管(guan)變送器，将單(dān)側管線❄️等效(xiào)爲純液體測(ce)量，從根源上(shang)避免了氣體(tǐ)擾☔動，對于🈲含(hán)氣泡液體管(guǎn)線小流量測(cè)量穩㊙️定🌐性改(gǎi)進有明顯的(de)功效，對于現(xian)場其它類似(sì)流量計以及(jí)國内同類型(xing)電站均具有(yǒu)廣泛的應用(yòng)與推廣前景(jǐng)。

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