摘(zhāi)要:多孔(kǒng)平衡流(liú)量計 是(shì)在傳統(tǒng) 孔闆流(liú)量計 的(de)基礎上(shàng)所研發(fā)出的新(xīn)一代節(jiē)流式流(liú)量計。通(tong)過介紹(shào)🔆其基本(ben)工作原(yuan)理及優(yōu)化後的(de)性能特(tè)點，并結(jié)合幾種(zhǒng)工況條(tiao)☂️件下的(de)使用，對(dui)多孔平(ping)衡流量(liang)計的應(yīng)用加以(yǐ)闡述。
0引(yin)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(cheng)熟、适用(yòng)範圍廣(guǎng)，而被水(shui)利、石油(you)、化工等(deng)各行各(ge)業廣泛(fàn)地應用(yong)，占流量(liang)計使用(yòng)總數的(de)50%以上。但(dàn)同時，其(qí)測量精(jing)度低、量(liàng)程比小(xiǎo)、上下遊(yóu)安裝直(zhi)管段距(jù)離長、節(jiē)流裝置(zhi)後所産(chan)生的永(yǒng)久壓力(li)損失大(da)等諸多(duo)不足也(ye)🤩日益趨(qu)顯。
　　随着(zhe)儀表測(cè)量、制造(zao)技術的(de)不斷發(fā)展，爲适(shì)應各種(zhǒng)過程控(kòng)制對🐉于(yu)節流式(shì)流量計(jì)測量精(jīng)度及使(shǐ)用性能(neng)的✌️更高(gao)要求節(jiē)流式流(liú)量計，即(jí)多孔平(ping)衡流量(liàng)計随之(zhī)而👣誕生(sheng)。多♍孔平(ping)衡流量(liang)計♉誕生(shēng)之初由(yóu)美國國(guo)家航空(kong)航天局(jú)馬歇📞爾(er)航空飛(fēi)行中心(xin)最先應(ying)用于✊航(hang)天飛機(ji)主發動(dòng)機的液(yè)态氧流(liu)量測❓量(liàng)，随後因(yīn)其測量(liàng)、使用性(xing)能⛹🏻‍♀️被更(geng)多行業(yè)所熟知(zhi)并發展(zhǎn)使用。
1工(gong)作原理(li)
　　多孔平(píng)衡流量(liàng)計沿用(yòng)了傳統(tong)孔闆流(liu)量計的(de)組成🈲形(xíng)式，由節(jie)流✨裝置(zhì)、傳輸差(chà)壓信号(hào)的引壓(yā)管路及(ji)測量信(xin)号所用(yong)的差壓(ya)計這3個(gè)部分所(suo)組成。并(bìng)巧妙地(dì)🐉将多孔(kǒng)整流器(qì)與傳統(tǒng)單孔節(jiē)流孔闆(pan)的結構(gou)形式、性(xìng)能特點(diǎn)相結合(hé)，形成了(le)新型的(de)多孔節(jiē)流整流(liú)器✌️，用以(yi)替代原(yuan)有的單(dān)孔孔闆(pan)作爲節(jie)流原件(jian)安裝于(yu)流體管(guan)道上。多(duo)孔節流(liú)整流器(qi)上每個(ge)節流孔(kong)☎️的尺寸(cùn)大小及(jí)分布情(qíng)🔞況都是(shì)🥰由特定(ding)的公式(shì)及實測(cè)數據計(ji)算所得(dé)，故被稱(chēng)💃🏻之爲函(hán)數孔。流(liú)量檢測(cè)時，所測(ce)介質在(zai)通過多(duō)孔節流(liu)整流器(qì)的同時(shi)進行流(liu)體整流(liu)，減小節(jiē)流裝置(zhi)⛹🏻‍♀️後的渦(wo)❤️流，形成(cheng)較穩定(dìng)的紊流(liu)，從而使(shǐ)引壓管(guan)路能夠(gòu)獲取到(dào)較穩定(ding)的差壓(ya)信号，并(bìng)進一步(bu)通過伯(bo)努利方(fang)程🍓計算(suan)得🏃🏻出工(gōng)藝所需(xū)體積流(liú)量、質量(liàng)流量等(deng)流量參(cān)數。
 
2多孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)性能優(you)化
　　多孔(kong)平衡流(liu)量計是(shi)以傳統(tǒng)孔闆流(liú)量計爲(wèi)基礎，改(gǎi)變其㊙️節(jie)流孔的(de)構成形(xíng)式，從而(er)極大程(chéng)度地優(you)化了使(shi)用🈲性能(néng)。
1)平衡流(liú)場，提高(gāo)測量精(jing)度
　　傳統(tong)孔闆流(liu)量計的(de)節流裝(zhuāng)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(jiao)，在流體(ti)通過節(jiē)流孔時(shí)，孔兩邊(biān)會有大(dà)面積的(de)“死區”，從(cóng)而産生(shēng)持久的(de)渦流，進(jin)而大量(liang)消耗流(liú)體的動(dong)能。同時(shí)，雜亂的(de)渦流所(suo)形成的(de)流體波(bo)動和噪(zào)聲也會(huì)讓🛀測量(liang)的線性(xing)度和正(zheng)确♈率降(jiàng)低，并且(qiě)需要較(jiao)長的直(zhí)管段來(lái)恢複流(liú)體正常(chang)的⁉️壓力(lì)和流場(chang)。多孔平(ping)衡流量(liang)計的節(jiē)📞流裝置(zhì)結合了(le)多孔整(zheng)流器的(de)整流👈原(yuan)理，通過(guo)使用精(jīng)密的計(jì)算，使多(duo)孔節流(liú)整流器(qi)可以最(zuì)🌍大程度(du)地減少(shao)死區效(xiào)應，避免(mian)渦🔴流的(de)産生，平(ping)衡流場(chǎng)，降低因(yin)渦流所(suo)引起的(de)信号波(bo)動，提高(gao)取壓點(dian)數👣據的(de)正确率(lǜ)，從而使(shi)檢測精(jīng)度從傳(chuan)統孔闆(pan)流量計(ji)的±1%~±2%提高(gao)至±0.3%、±0.5%，能更(gèng)好的适(shi)用于如(ru)能量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計(jì)量、貿易(yi)核算等(deng)有較高(gao)流量測(cè)量🐪精度(dù)要求的(de)場合。
2)減(jian)小永久(jiǔ)壓力損(sun)失、縮短(duan)直管段(duan)安裝距(ju)離
　　多孔(kǒng)平衡流(liu)量計的(de)節流裝(zhuang)置采用(yòng)了對稱(cheng)式的流(liú)通孔布(bu)局設計(jì)，提升了(le)流體通(tong)過的效(xiao)率，最大(da)程度地(di)降低了(le)渦流的(de)形成，減(jiǎn)少了流(liú)體通過(guò)節流裝(zhuang)置時造(zao)成的紊(wěn)流⭐摩擦(cā)及㊙️動能(neng)的損失(shi)，和傳統(tǒng)孔闆流(liu)量計相(xiàng)比，既可(ke)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(liú)裝置後(hou)流體壓(yā)力較快(kuài)的平穩(wen)恢複又(you)可縮短(duan)流量計(jì)安👌裝時(shi)所需的(de)上下遊(you)直管段(duàn)距👅離。通(tōng)常，多孔(kong)平衡流(liú)量計的(de)上下遊(yóu)安裝直(zhi)管段隻(zhī)需0.5D~2D,是傳(chuán)統孔闆(pǎn)流量計(jì)所需直(zhí)㊙️管段的(de)1/7甚😘至更(gèng)短，很🏃‍♂️大(dà)程度上(shang)節💃省了(le)流✉️體測(cè)量的管(guan)道✊材料(liào)✏️及安裝(zhuang)投入成(chéng)本，這一(yi)優勢也(yě)得到了(le)各行業(ye)的廣泛(fàn)認可。
3)量(liàng)程比寬(kuan)、穩定性(xing)更好
　　多(duō)孔平衡(héng)流量計(jì)特殊的(de)多孔節(jie)流裝置(zhì)極大程(chéng)度地🔞提(tí)高了流(liú)體測量(liang)量程比(bi)。美國某(mǒu)機構的(de)實驗數(shu)♊據結果(guo)顯示，多(duō)孔平衡(heng)流量計(ji)常規測(ce)量的量(liang)程比可(ke)以做🥵到(dào)7:1~10:1，如果函(han)數孔計(jì)算參數(shu)選擇👌合(he)适，量程(cheng)比可以(yi)達到30:1甚(shen)至更高(gao)，這一數(shu)據比傳(chuan)統孔闆(pan)流量計(ji)要高出(chu)2~7倍。而且(qiě)，傳統孔(kong)闆流量(liàng)計的流(liú)量系數(shù)--般在雷(léi)諾數高(gao)于💚4000時才(cái)能趨于(yu)平穩，在(zai)雷諾數(shu)較低時(shí)受其影(ying)響較♻️大(da)。但多孔(kong)平衡流(liú)量計的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管道内(nèi)基本無(wú)🔱滞留區(qu)，其流量(liang)系數🏃🏻‍♂️受(shou)雷諾數(shu)的影響(xiang)很小。即(ji)使在較(jiào)低雷諾(nuo)數的測(ce)量條📱件(jian)下，多孔(kǒng)平衡流(liu)量計的(de)正确率(lǜ)依然能(neng)夠得到(dào)保證，從(cong)根本上(shang)提升👌了(le)流量檢(jian)測時測(cè)量精👌度(du)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(jì)不僅适(shì)合在常(cháng)見工況(kuàng)條件下(xia)使🐕用，在(zài)某些特(te)殊工況(kuang)流量測(ce)量中也(ye)得到了(le)很好的(de)應用。
1)高(gao)量程比(bi)流量測(cè)量
　　在醫(yi)藥、化工(gong)等行業(ye)中，蒸汽(qi)一般作(zuo)爲熱媒(mei)介質被(bei)用❄️于加(jiā)熱或加(jia)濕工段(duan)，通常由(yóu)于不同(tong)季節或(huo)一天中(zhong)的不同(tong)時段所(suo)需加熱(rè)、加濕量(liàng)的不同(tong)，造成燕(yan)汽能源(yuán)計量時(shi)蒸汽總(zǒng)管用汽(qì)流量有(yǒu)較大波(bō)動，往往(wǎng)遠遠超(chao)出傳統(tǒng)孔闆流(liu)量計3:1的(de)量程比(bǐ)範圍。同(tóng)樣,在其(qí)他類似(sì)需要大(dà)量程比(bǐ)流量測(ce)量時🔞,傳(chuan)統孔闆(pan)流🌈量計(ji)亦無法(fa)适用。而(er)多孔平(ping)衡流量(liang)計可适(shì)用于10:1甚(shèn)至更高(gāo)的㊙️量程(cheng)比的流(liú)量測量(liang),并且因(yin)其測量(liang)精度高(gao)，受雷諾(nuo)數影響(xiang)小，可進(jin)行較爲(wei)正确的(de)高量程(chéng)比🏃🏻‍♂️流量(liang)檢測或(huò)能源計(jì)量。
2)雙向(xiang)流流量(liang)測量
　　傳(chuan)統孔闆(pan)流量計(jì)的節流(liu)裝置僅(jin)在下遊(yóu)設有斜(xié)角，而多(duō)⚽孔平衡(héng)流量計(ji)的節流(liu)裝置上(shàng)下遊采(cǎi)取完全(quán)對稱設(she)計。這種(zhǒng)對稱的(de)結構形(xíng)式使其(qí)在某些(xie)需要♻️雙(shuang)向流流(liu)量檢測(ce)的特殊(shu)工況🏃‍♀️條(tiáo)件下☀️，可(ke)以實現(xian)隻使用(yòng)一台流(liú)量儀表(biao)🔅即可進(jìn)行雙向(xiang)流流量(liang)檢測。
3)短(duan)直管段(duan)流量測(ce)量
　　受場(chǎng)地大小(xiao)、建築尺(chi)寸等外(wài)在客觀(guān)條件的(de)限制，在(zai)⭕布㊙️置🛀🏻工(gong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼藝㊙️管道(dào)走向時(shi)往往無(wú)法爲流(liú)量測量(liàng)預留🍉出(chū)足🙇🏻夠的(de)直管段(duàn)安裝距(jù)離，從而(ér)影響測(cè)量精度(dù)。特🌂别是(shi)在特殊(shu)貴重金(jin)屬如锆(gào)材、哈氏(shì)合金、鉻(gè)钼合金(jin)🔅鋼等工(gōng)藝管道(dao)上進㊙️行(háng)流量測(cè)量時，較(jiào)長♍的直(zhi)管段💔需(xu)求意味(wèi)着昂貴(guì)的建設(she)成本。在(zài)這種⭐情(qing)況下，多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)上下遊(yóu)直管段(duan)距離僅(jǐn)需0.5D~2D的應(ying)用🐉優勢(shi)💜尤爲明(míng)顯，即可(kě)節省工(gong)藝🎯管道(dào)、安裝支(zhi)架等的(de)鋪設成(cheng)⁉️本，又可(kě)滿足在(zai)短直管(guan)段流量(liàng)測量時(shi)的精度(dù)要求，是(shi)一種較(jiao)爲經濟(ji)的流量(liàng)檢測配(pei)置方式(shi)。
4)大口徑(jìng)流量檢(jiǎn)測
　　在大(da)口徑的(de)流量檢(jiǎn)測中，多(duō)孔平衡(heng)流量計(ji)亦有其(qi)💋不可替(tì)代的獨(dú)特優勢(shì)。隻需通(tong)過正确(que)計算對(duì)相應節(jie)流孔的(de)尺寸、數(shu)量及分(fen)布情況(kuàng)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(ce)量，無需(xū)擔憂因(yin)管道口(kǒu)徑較大(da)而産生(shēng)的15D甚至(zhì)更長的(de)上下😄遊(yóu)直管段(duan)距離。特(te)别是在(zai)高溫、低(dī)壓等各(ge)種嚴苛(ke)工況下(xià)，多孔平(píng)衡流量(liàng)計也能(néng)保證大(dà)口徑流(liú)量測量(liàng)精度的(de)穩定性(xìng)。同🌈時，可(kě)以使用(yong)多對取(qu)壓孔進(jin)行取💃壓(yā)的冗餘(yú)配置，以(yǐ)确⛷️保差(chà)壓信号(hao)被有效(xiào)🔱傳輸，降(jiàng)低大口(kou)徑流😄量(liang)檢測的(de)後期維(wéi)護、清掃(sao)、運營成(chéng)本。
5)高溫(wen)及極低(dī)溫流體(tǐ)測量
　　由(yóu)于本體(tǐ)及法蘭(lán)材質選(xuan)擇的多(duō)樣化，多(duō)孔平衡(héng)流量計(ji)擁有較(jiao)爲廣泛(fàn)的工作(zuo)溫度。通(tōng)過對不(bú)同材質(zhi)的選♍用(yòng)，多✔️孔平(ping)衡流量(liàng)計可測(ce)量850C甚至(zhi)更高溫(wen)度的高(gao)溫流體(tǐ)介質,亦(yì)适用于(yu)液氮、液(ye)氧、液氫(qīng)、液氩等(deng)極低溫(wēn)流體的(de)流量測(ce)量。
6)多種(zhǒng)管道連(lian)接方式(shi)選擇
　　多(duō)孔平衡(héng)流量計(ji)誕世至(zhi)今，爲适(shì)應各種(zhǒng)工況的(de)管道連(lián)接要求(qiu)，逐步衍(yǎn)生出多(duō)種連接(jiē)方式以(yi)供選擇(ze)。如可用(yong)于大多(duō)數:工況(kuang)的管道(dào)式法蘭(lan)連接，可(kě)用于大(dà)口徑流(liú)量測量(liang)的對💁夾(jiá)式連接(jiē)，适用于(yu)高溫高(gao)壓工況(kuàng)的焊接(jie)式連接(jiē)以及适(shi)用📧于黏(nian)稠、有毒(dú)、強腐蝕(shi)液體、髒(zang)污及粉(fěn)塵氣體(tǐ)介質流(liú)量測量(liang)的雙法(fǎ)蘭式連(lian)接等等(deng)。而節流(liú)裝置的(de)外形也(yě)從最初(chu)便于管(guan)道連接(jie)的圓管(guǎn)形節流(liu)裝置，演(yǎn)變出方(fang)😘管式節(jiē)流裝置(zhi)，以便于(yu)更簡便(bian)地與各(gè)種方形(xíng)管道進(jin)行連接(jie)，可适⛹🏻‍♀️用(yòng)于空調(diao)系統送(song)、排風風(fēng)量檢測(cè)。
7)一體化(huà)
　　在檢測(cè)儀表一(yi)體化的(de)發展趨(qu)勢帶動(dòng)下，多孔(kǒng)平衡流(liú)量計同(tóng)樣化零(ling)爲整，将(jiang)節流原(yuan)件、引壓(yā)管路、閥(fá)組及差(cha)壓計等(deng)需🏃‍♂️分步(bù)🐆安裝的(de)儀表原(yuán)件整合(hé)爲一體(ti),從而減(jian)少安裝(zhuang)步驟,以(yǐ)滿足适(shì)🌈合工況(kuàng)♊條件下(xia)快速安(ān)裝、使用(yòng)的需求(qiu)。
3核電仿(páng)真機驗(yan)證
　　爲驗(yàn)證上述(shu)分析,在(zai)某核電(diàn)站進行(háng)全方位(wei)仿真機(ji)驗證。試(shi)❤️驗變💔量(liang)描述如(rú)表1所示(shi)。
　　仿真結(jie)果如圖(tú)4所示。當(dāng)電網頻(pin)率由50Hz将(jiang)至49.75Hz時，機(jī)組進🙇🏻行(háng)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(zhǔ)汽門在(zai)76s内由55%開(kāi)💚度開啓(qi)至全開(kai)，汽機功(gong)率GRE0I2MY由1089MW上(shang)📞升至1144MW,R棒(bang)RGL013QM在102s内提(ti)⚽升了6步(bù),C2報警信(xin)号出現(xian)，控制棒(bang)提升被(bèi)閉鎖，熱(re)功率爲(wei)3011MWt,這些都(dōu)将導緻(zhì)核電機(ji)⛱️組無法(fǎ)安🔞全穩(wen)定的運(yun)🔞行，并且(qiě)超出了(le)核電機(jī)組💁運行(hang)技術規(guī)範,根據(ju)規程,核(hé)電操縱(zòng)員必須(xu)要避免(miǎn)此類狀(zhuàng)況的發(fa)生，當發(fā)生此類(lei)💁功率，必(bì)須手動(dòng)降📱低反(fǎn)應堆的(de)功率💜，是(shì)機組核(he)功率穩(wen)‼️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(duī)✂️的功率(lü)緊緊跟(gen)随汽輪(lun)機的功(gōng)率。如果(guo)反應堆(dui)因爲汽(qì)輪機一(yi)次調頻(pín)功能而(ér)🍓超功率(lü),将會閉(bi)鎖控制(zhi)棒，甚至(zhi)會緊急(jí)停堆，反(fǎn)而會加(jiā)劇電網(wǎng)頻率異(yì)常事故(gù)。基于上(shang)述分析(xī)，核電機(ji)組的控(kòng)制特性(xing)決定其(qi)參與🈲一(yī)次調頻(pin)的能力(lì)有限，核(he)電一次(cì)調頻死(sǐ)區設置(zhi)太小，當(dang)電網發(fā)生故障(zhàng)時，可能(neng)會❄️對核(he)電機組(zu)的安全(quan)運行造(zào)成影響(xiǎng)，使機組(zu)停機，造(zào)成更❄️大(da)事故。因(yin)此綜合(hé)考慮，從(cong)以下方(fāng)面考慮(lü)進行優(yōu)化研究(jiū)。
根據核(hé)電機組(zǔ)的特殊(shū)性，優化(huà)設置一(yī)次調頻(pin)限幅值(zhi)🎯。
　　優化設(she)置一次(ci)調頻死(sǐ)區值，整(zhěng)個電網(wang)一次調(diào)頻動作(zuò)分梯隊(dui)進行，進(jìn)行水電(dian)、火電一(yi)次調頻(pín)動作，最(zui)後👄進行(háng)對穩定(dìng)要⛱️求較(jiao)高的核(he)電機組(zǔ)一次調(diao)頻動作(zuo)🥰。
　　增加預(yu)警信号(hao),在反應(yīng)堆保護(hù)動作啓(qi)動前，增(zeng)加一些(xie)預警信(xìn)号，能更(gèng)好的控(kòng)制汽輪(lún)機一次(ci)調頻動(dong)作。
5結束(shu)語
　　電網(wang)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(yī)次調頻(pin)和二次(ci)調頻實(shí)現的，其(qí)中一次(cì)調頻尤(you)爲重要(yao)。針對核(he)電機組(zu)滿功率(lǜ)情🤞況下(xia)，分析了(le)一次調(diào)頻動作(zuò)存在的(de)風險，并(bing)提出相(xiang)應的方(fang)向，對核(he)電機組(zǔ)一次調(diào)頻有重(zhong)要的👨‍❤️‍👨指(zhǐ)導意義(yi)。

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