摘要:本文分析(xi)了某巨型水電站(zhan)在用流量計 的運(yùn)行現狀，總結了各(gè)類流量計的原理(lǐ)功能，結合管🈚道測(cè)流技術的發展，針(zhēn)對流量計的功能(neng)選用、安裝要👅求等(deng)，打造滿足标準要(yào)求的水電站流量(liàng)應用方案，具有行(hang)業推廣價值。
0引言(yán)
　　在生産和科學研(yán)究試驗中，流量是(shì)一個很重要的參(cān)數，流♋量檢測的專(zhuan)用儀表是安全生(shēng)産、節能降耗、提高(gao)經濟效益🚩和管理(lǐ)水平的重要工具(ju)。管道測流技術當(dang)前發展成熟， 管道(dào)流量計 測量原理(lǐ)多種，可滿足不同(tong)生産工況需求"。
　　當(dāng)前巨型水電站各(gè)類流量計種類繁(fan)多，流量計累計有(you)1900多🥵台，就流量計的(de)測量原理分有電(diàn)磁式、差壓式、熱導(dǎo)式、超聲波多種，就(jiù)✍️測量的介質主要(yao)有油、水兩種。其中(zhong)油流量主要⛹🏻‍♀️是測(ce)量水輪發電機機(ji)組上導、推導、水導(dǎo)軸承汽☎️輪機油管(guan)道流量及機組高(gāo)壓❗油頂起系統🛀的(de)油流量，水流量主(zhu)要是測量機組各(gè)部軸承和主變壓(yā)器的冷卻水🌈(江水(shuǐ))、主軸密封水(清潔(jie)水)、發電🔅機純水(不(bu)導電介質)流量等(deng)。因流量計随不同(tong)主機廠家機組🐉配(pei)套，規格型号不同(tóng)，差異化較大，所以(yǐ)有着流量計的功(gōng)能不明确、配置存(cun)在🍉不合理、安裝不(bú)符合産品安裝要(yao)求的諸多問題，導(dǎo)緻流🏒量檢測的正(zhèng)确率有偏差，無法(fa)滿足機組流量檢(jian)測的要求。如測量(liang)機組冷卻水的電(dian)磁式流量計管路(lu)的直管段㊙️較短，導(dǎo)緻管路無法滿管(guan)測量;測量機組水(shui)導外循環油的超(chāo)聲波流量計安裝(zhuāng)于油過濾器的後(hòu)端，因油經過濾器(qì)後産生氣泡，導緻(zhì) 超聲波流量計 長(zhǎng)時間無法檢測到(dào)流量;測量機組推(tuī)導軸承冷卻水采(cǎi)用熱🈲導🈲式流量計(ji)，因流量計的探頭(tou)長期浸泡🤟于江水(shuǐ)中♈而結垢，導緻流(liu)量計測量值遠小(xiao)于實際值2。
　　本文對(dui)主要流量計的測(cè)量原理進行深入(rù)分析，總結⛹🏻‍♀️明确出(chū)各類流量計的功(gong)能選型、正确的安(ān)裝方式等，打造出(chu)适用于巨型水電(diàn)站的優化流量應(ying)用🏒方案。
1流量計測(ce)量原理探究
1.1電磁(cí)流量計
　　電磁流量(liang)計 的測量原理是(shì)基于法拉第電磁(cí)感應定律，當被測(cè)🌈導電流🏃‍♂️體在磁場(chang)中沿垂直磁力線(xiàn)方向流動而切割(ge)磁力線時，在💰對稱(chēng)安裝🐅在流通管道(dào)兩側的電極🏃🏻上将(jiāng)産生感應👄電勢,此(ci)電勢與流體的流(liú)速成正比(見圖1)。通(tōng)過如下公式計算(suan)出流量:
 
式中:
E一感應電勢(shi);
K一與磁場分布及(jí)軸向相關的系數(shu);
B一磁感應強度;
V-導(dao)電液體平均流速(su);
D一電極間距(流量(liang)計導管内徑)凹。
　　電(diàn)磁流量計壓力損(sun)失小、流量測量範(fan)圍大，反應迅速。應(ying)🌈用的♈局限性是隻(zhī)能測量導電介質(zhì)的液體流量，在水(shui)電🔞站可測量機組(zu)各部軸承和主變(bian)壓器的冷卻水(江(jiāng)水)和♍主軸密🤩封水(shuǐ)(清潔水),因水電站(zhàn)各部💋軸承冷卻水(shuǐ)都具有🌈正反向供(gong)水功能，可🚩選用具(jù)備正反向測量功(gōng)能的電磁流量計(jì)，并且👉因江水雜質(zhi)👌較多，易造成🐉流量(liang)計的檢測電極結(jie)垢污染，将對測量(liang)造成較大影響，可(kě)選用電極可清洗(xǐ)的流量計，
1.2熱導式(shi)流量計
　　熱導式流(liú)量計采用熱交換(huàn)原理，流量計探頭(tou)配置了發熱模塊(kuài)和感熱模塊，根據(ju)示流器的熱量傳(chuán)導與被測流體流(liu)速的🙇🏻比例關系，檢(jiǎn)測出流體的流速(sù)(見圖2)41。
 
　　熱導式流量計一(yi)般爲插入式安裝(zhuang)，适用于多種流量(liang)計質，使用範圍較(jiao)寬，量程比大于10:1。應(ying)用的局限性㊙️是測(cè)量的精度較難以(yi)保證，因測量的熱(rè)導部分被結垢污(wu)染後對測量的精(jing)度影響加大，在水(shui)電站可測量機組(zǔ)各部軸承的油流(liú)量，作管路油👄流動(dòng)的基本示流開關(guan)用，因測量精🏃🏻‍♂️度難(nán)以達到👈要求，不建(jian)議💘采用爲如循環(huán)油泵邏輯控制的(de)油流條件，也不适(shi)用于測量機組高(gao)壓油系統的高速(sù)油流圖。
1.3超聲波流(liu)量計
　　超聲波流量(liang)計的測量方法可(ke)分爲:時差法、多譜(pǔ)勒效應法🔞、波束偏(pian)移法、相關法、噪聲(sheng)法。當前用得最多(duō)的是時差法和多(duo)譜🥵勒效應法間。
　　時(shí)差檢測法原理爲(wei)超聲波脈沖在上(shàng)下遊的兩側傳㊙️感(gan)🔆器間來回傳播，當(dāng)有流體流動時，由(you)于向下遊方向的(de)信号傳播時㊙️間比(bi)☎️向.上遊方向的短(duǎn)，根據時差與流體(tǐ)速度成正比關系(xi)，檢測出流體的流(liú)速和方向，見圖🍉3。
 
Vm----介(jiè)質流速;
Cm----介質中的(de)聲速;
α----傳感器A/B間與(yǔ)管道水平中心線(xiàn)間的夾角;
TB-A----傳感器(qì)B至A的時間;
TA-B----傳感器(qì)A至B的時間。
　　 超聲波(bo)流量計爲非接觸(chu)式測量方式，傳感(gan)器不與被測介質(zhi)🐅接觸，無壓損，使用(yòng)壽命較長，設備維(wei)護量🌈較小📐。既可管(guan)道固定✉️式安裝，也(yě)可移動便攜式測(ce)量(必須爲金屬管(guǎn)道、塑料⭐管道及其(qi)他透💔聲材料的管(guǎn)道)。在水電廠可用(yong)作各類水、油管路(lu)的流量測量，超聲(sheng)波流量計不适用(yong)于測量管路中的(de)🌈流量介質有氣泡(pào)的環境，所以不宜(yí)測量目數較細的(de)油過濾器管路,同(tóng)樣🛀也不适用于測(cè)量機組高壓油系(xi)統的高速油流。
1.4差(chà)壓流量計
　　 差壓流(liu)量計 的測量原理(li)爲在流量計的管(guǎn)道中部配置節流(liu)部🌏件⁉️，當㊙️滿管🍉的流(liú)體流經節流件時(shí)，流束形成局部的(de)收縮,流速增大，而(er)靜🔆壓力降低，在節(jiē)流件前後産生--定(dìng)的壓力差。根據流(liú)體的流速與差壓(ya)值的比例關系，檢(jian)測出流體的流❄️速(su)。圖4爲差壓流量計(ji)🏃‍♂️測量原理。
 
　　差壓流量計運(yun)用最爲廣泛，性能(neng)穩定可靠，使用壽(shòu)命長🏃🏻，其局限是壓(ya)損大，不太适用于(yu)小流量的環境，範(fan)圍㊙️度窄🚶，僅3:1-4:1。在🔞水電(dian)廠特别适用于有(yǒu)循環油泵管路的(de)較大油流量測量(liang)，但也不适用于🈲對(duì)機組高壓☎️油系統(tǒng)的幾十兆帕的高(gao)速油⭐流進行油流(liu)模拟量🔴準确測量(liang)。
1.5活塞式流量開關(guān)
　　活塞式流量開關(guan)的檢測原理是當(dāng)流體按指示方🔞向(xiang)流🐪過管道時，推動(dòng)彈簧支撐并安裝(zhuang)有永久磁鐵💔的活(huó)塞，從而驅動幹簧(huang)管開關磁性開關(guan)在設定流✔️量上動(dòng)作,輸出開關信号(hao)。活塞式流量🏃🏻‍♂️開關(guān)設定流量範圍大(dà)、調整方便,廣泛用(yong)于水、氣、油等介質(zhì)測量。有低壓降、耐(nai)壓高等優點，狀态(tài)隻取決于流量，而(er)與🔅壓力無關，并且(qie)對壓力的峰值不(bú)再敏感，在水電廠(chang)🌈‘可解決于機組高(gao)壓油的高速油流(liú)檢測難點。
2流量計(jì)的安裝标準
　　當前(qian)巨型水電站流量(liang)計在低經濟性和(hé)附加值下運行的(de)原因🛀🏻除了功能不(bu)明确、配置不合理(li)外，最主要就🔅是安(an)裝不符合✊産品安(ān)裝要求和相關标(biāo)準，導緻流量計故(gu)障率較高♋、測量不(bú)準确。
2.1流量計的通(tong)徑和量程選擇
　　流(liu)量計首先需要确(què)定它的通徑和測(ce)量範圍，即确定傳(chuán)感器内流體的流(liú)速範圍，流量計量(liàng)程範圍的選擇🚶對(duì)提👌高流量計工作(zuò)的可靠性及精度(dù)有較大關系，根據(jù)不低于預計的最(zuì)大流量值🎯的原則(ze)選擇滿量程，正常(chang)常用流量最好不(bu)超過滿量程50%，這樣(yang)可獲得較高的❗測(cè)量精度”。
　　流量計通(tōng)常選用與工藝相(xiàng)同的通徑或者略(lue)小些🐇，在流量選🤟定(ding)的情況下，通徑的(de)選擇是根據不同(tóng)的測量對象以及(ji)流量計測量管内(nèi)流速的大小來确(que)定。流量計所測📐流(liú)體的流速，需考慮(lü)管路中流體的👄流(liú)速與壓🌈頭損失的(de)關系。在确定流速(sù)後👈,流量計的通徑(jing)可根據如"下關系(xì)式确定:
 
式中:
d-流量(liang)計通徑，mm;
Q一體積流(liu)量，m/s。
2.2流量計接地
　　流(liu)量計的正确可靠(kào)接地對流量計的(de)正常運行至關重(zhòng)要🍉:
(1)給信号源參考(kao)用的零電位;
(2)使被(bèi)測流體與可靠的(de)接地體相連通;
(3)滿(mǎn)足相應的安全性(xìng)要求(如雷擊等);
(4)抗(kang)外界幹擾措施(如(rú)屏蔽等)。
　　接地點離(li)傳感器的距離盡(jìn)可能短，必須與可(ke)靠接地☎️體直接相(xiàng)🔞連，不能與其他設(shè)備接地點相連接(jiē)，接地電阻≤10Ω,電🔱磁流(liú)量計的外殼、電纜(lǎn)屏蔽線、測量管路(lu)的兩端⭐都需單獨(du)可靠接地，絕不能(néng)接在電動機等公(gōng)用地線或上下水(shuǐ)♍管道上，準✌️确接地(di)如圖5所示;如流量(liàng)計的轉換器部分(fen)已通過電纜線💰接(jie)地，就毋須🔴再另行(háng)接地，以避免因電(dian)位差而造成幹擾(rao)。流量計配備接地(dì)環的接地方法🛀:如(ru)工藝管道爲絕緣(yuán)材質，則必須配置(zhi)接地環可靠接地(di)，來穩定邊界條件(jian)，提高測量穩定性(xing)和精度💜，如圖6所📞示(shì)。
2.3流量計的安裝管(guǎn)路标準
　　流量計的(de)精準測量必須保(bao)證滿管測量狀态(tai)，在水電👄站中，導緻(zhì)非滿管的流量計(ji)管路常見錯誤安(ān)裝位置示意圖如(ru)圖7所示。圖中A爲流(liú)量計直接安裝在(zài)⁉️閘閥前🐪後，圖中B爲(wei)流量計安裝在放(fàng)空管路的長水平(píng)管路上，圖中C爲流(liu)量計安裝🈚在放空(kong)管路高處和垂直(zhi)排放段。此三種都(dou)将導緻管路内介(jie)質爲非滿管狀态(tài)，從而影響測量的(de)精度圖。
　　在GB/T18659--2002《封閉管(guǎn)道中導電液體流(liú)量的測量電磁流(liú)量計性能》中規定(ding)上遊10D(D爲流量計通(tong)徑)，下遊5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水電廠(chǎng)自動化元件基本(ben)技術條件》中規定(ding):
(1)機械式流量開關(guan):上下遊5D;
(2)熱導式流(liu)量開關:上下遊4D;
(3)電(diàn)磁式流量計:上遊(you)10D、下遊5D。
　　在ISO和鑒定規(guī)格号中對各類閥(fá)組、管路标準如表(biǎo)I所示💋。
　　流量計管路(lu)正确規範的管路(lu)如圖8所示，圖中A爲(wèi)保證流量計的♋.上(shang)下遊足夠的直管(guǎn)段;圖中B爲在長的(de)水平🌈放空管道上(shang)，在流量計的下遊(yóu)側設計略微.上☁️升(sheng)的管道部分再放(fang)空;圖中C爲敞開式(shi)🐅供水或排放，将流(liú)量計安裝在管道(dào)的較低或爬坡部(bu)分。三種安裝方式(shì)以确⛷️保通過流量(liang)計的管道完全充(chong)滿液體，從而達到(dào)測量的正确率。
 
3結束(shù)語
　　在水電廠中,流(liu)量信号是水輪發(fā)電機組重要的參(cān)考監視量✍️，流量計(ji)數量大，對各類型(xíng)流量計進行準确(què)選型和功能配置(zhi)💚，按安裝标準進行(hang)安裝,能保證流量(liang)計的運行穩定性(xìng),降低故障率,穩定(ding)可信的流❄️量信号(hào)可💛參與到設備的(de)邏輯㊙️控制中，流量(liang)計運行⛷️的穩定性(xìng)和☀️經濟性較高，能(neng)保證機組❗安全穩(wěn)定運行。

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