摘要(yao):本文分析(xi)了某巨型(xing)水電站在(zai)用流量計(ji) 的運行現(xian)狀，總結了(le)各類流量(liang)計的原理(li)功能，結合(he)❤️管道測流(liu)技術的發(fa)展，針對流(liu)量計的功(gong)能選用、安(an)裝要求等(deng)，打造滿足(zu)标準要求(qiu)的水電站(zhan)流量應用(yong)方案，具💯有(you)行業👈推廣(guang)價值。
0引言(yan)
　　在生産和(he)科學研究(jiu)試驗中，流(liu)量是一個(ge)很重要的(de)參數，流量(liang)檢測的專(zhuan)用儀表是(shi)安全生産(chan)、節能降耗(hao)、提高經濟(ji)效益和管(guan)理水平的(de)重要工具(ju)。管道測流(liu)技術當前(qian)發展成熟(shu)， 管道流量(liang)計 測量原(yuan)理多種，可(ke)滿足不同(tong)生産工況(kuang)需求"。
　　當前(qian)巨型水電(dian)站各類流(liu)量計種類(lei)繁多，流量(liang)計累計☂️有(you)1900多台⭐，就流(liu)量計的測(ce)量原理分(fen)有電磁式(shi)、差壓式、熱(re)導式✂️、超聲(sheng)波多🥰種，就(jiu)👌測量的介(jie)質主要有(you)油、水兩種(zhong)。其中油流(liu)量主要♻️是(shi)測量水輪(lun)發電機機(ji)組上㊙️導、推(tui)導、水導軸(zhou)承汽輪機(ji)油管道流(liu)量及機組(zu)高壓油頂(ding)起系統的(de)油流量，水(shui)🔞流量主要(yao)是😘測量機(ji)組各部軸(zhou)承和主🍉變(bian)壓器的冷(leng)卻水(江水(shui))、主軸密封(feng)水(清潔水(shui))、發電😘機純(chun)水(不導電(dian)介質)流量(liang)等。因流量(liang)計随不同(tong)主機廠家(jia)機組🚶‍♀️配套(tao)，規格型号(hao)不同，差異(yi)化較大，所(suo)以有💁着流(liu)量計的功(gong)能不明确(que)、配置存在(zai)不合理、安(an)裝不符合(he)産🔴品安裝(zhuang)要求的諸(zhu)多問題，導(dao)緻流🤩量檢(jian)測的正确(que)率有偏差(cha)，無法滿足(zu)機組流量(liang)檢測的要(yao)求。如測量(liang)機組冷卻(que)🐅水的電磁(ci)式流量計(ji)管路👉的直(zhi)管段較短(duan)，導緻管路(lu)無法滿管(guan)測量;測量(liang)機組✂️水導(dao)外循環油(you)的超🈲聲波(bo)流量計安(an)裝于油過(guo)濾器✏️的後(hou)端，因油經(jing)過濾☂️器後(hou)産生氣泡(pao)，導緻 超聲(sheng)波流量計(ji) 長時間無(wu)法檢測到(dao)流量;測量(liang)機組推導(dao)軸承冷卻(que)水采用👄熱(re)導式流量(liang)計，因流量(liang)計的探頭(tou)長期浸泡(pao)于江水中(zhong)💰而結垢，導(dao)緻流量計(ji)測量值遠(yuan)小于實際(ji)值2。
　　本文對(dui)主要流量(liang)計的測量(liang)原理進行(hang)深入分析(xi)，總結明确(que)出各類流(liu)量計的功(gong)能選型、正(zheng)确的安裝(zhuang)方式等，打(da)造出适用(yong)于🚶巨型水(shui)電站的優(you)化流量應(ying)用👣方案。
1流(liu)量計測量(liang)原理探究(jiu)
1.1電磁流量(liang)計
　　電磁流(liu)量計 的測(ce)量原理是(shi)基于法拉(la)第電磁感(gan)應定律，當(dang)被測🔴導電(dian)流☀️體💔在磁(ci)場中沿垂(chui)直磁力線(xian)方向流動(dong)而切割磁(ci)力線時，在(zai)🥰對稱安裝(zhuang)在流通管(guan)道兩側的(de)電極上将(jiang)産生感應(ying)電勢,此🔴電(dian)勢與流體(ti)的☂️流速成(cheng)正比(見圖(tu)1)。通過如下(xia)公式✉️計算(suan)出流👅量:
 
式中(zhong):
E一感應電(dian)勢;
K一與磁(ci)場分布及(ji)軸向相關(guan)的系數;
B一(yi)磁感應強(qiang)度;
V-導電液(ye)體平均流(liu)速;
D一電極(ji)間距(流量(liang)計導管内(nei)徑)凹。
　　電磁(ci)流量計壓(ya)力損失小(xiao)、流量測量(liang)範圍大，反(fan)應迅速。應(ying)用的局限(xian)性是隻能(neng)測量導電(dian)介質的液(ye)體流量，在(zai)水電站可(ke)測量機組(zu)各部軸承(cheng)和主變壓(ya)器的💞冷卻(que)水(江水)和(he)主軸密封(feng)水(清潔水(shui)),因水電站(zhan)各部軸承(cheng)冷卻水都(dou)具有正反(fan)向供水功(gong)能，可選用(yong)具備正反(fan)向測量功(gong)能的電磁(ci)流量計，并(bing)且因江水(shui)雜質💁較多(duo)，易造成流(liu)量計的檢(jian)測電極結(jie)垢污染，将(jiang)對測量造(zao)成較大影(ying)響，可選用(yong)電極可清(qing)洗的流量(liang)計，
1.2熱導式(shi)流量計
　　熱(re)導式流量(liang)計采用熱(re)交換原理(li)，流量計探(tan)頭配置了(le)發熱模塊(kuai)和感熱模(mo)塊，根據示(shi)流器的熱(re)量傳導與(yu)被測流體(ti)流速的比(bi)例關系，檢(jian)測出流體(ti)的流速(見(jian)圖2)41。
 
　　熱導式(shi)流量計一(yi)般爲插入(ru)式安裝，适(shi)用于多種(zhong)流🏃‍♀️量計質(zhi)，使用範圍(wei)較寬，量程(cheng)比大于10:1。應(ying)用的局限(xian)性是測♌量(liang)的精度較(jiao)難以保🌐證(zheng)，因測量的(de)熱導部分(fen)被結垢污(wu)染後對🐆測(ce)量的精度(du)影響加大(da)，在水電站(zhan)可測量機(ji)組❓各部軸(zhou)承的油流(liu)量，作管路(lu)油流動的(de)基本示流(liu)開關用，因(yin)測量精度(du)難以達到(dao)要求，不建(jian)議💛采用爲(wei)如循環💚油(you)泵邏輯控(kong)制的油流(liu)條件，也不(bu)适用于測(ce)量機組高(gao)🚶壓油系㊙️統(tong)的高速油(you)流圖。
1.3超聲(sheng)波流量計(ji)
　　超聲波流(liu)量計的測(ce)量方法可(ke)分爲:時差(cha)法、多譜勒(le)效應法🍓、波(bo)束偏移法(fa)、相關法、噪(zao)聲法。當前(qian)用得最多(duo)的是時差(cha)法和多譜(pu)勒效應法(fa)間。
　　時差檢(jian)測法原理(li)爲超聲波(bo)脈沖在上(shang)下遊的兩(liang)側傳感器(qi)間來回傳(chuan)播，當有流(liu)體流動時(shi)，由于向下(xia)遊方向☎️的(de)信👨‍❤️‍👨号傳🎯播(bo)時間比向(xiang).上遊方向(xiang)的短，根據(ju)時差與流(liu)🆚體速度成(cheng)正比👨‍❤️‍👨關系(xi)，檢測出流(liu)🔞體的流速(su)和方向，見(jian)圖3。
 
Vm----介質流(liu)速;
Cm----介質中(zhong)的聲速;
α----傳(chuan)感器A/B間與(yu)管道水平(ping)中心線間(jian)的夾角;
TB-A----傳(chuan)感器B至A的(de)時間;
TA-B----傳感(gan)器A至B的時(shi)間。
　　 超聲波(bo)流量計爲(wei)非接觸式(shi)測量方式(shi)，傳感器不(bu)與被測💜介(jie)質接🛀觸，無(wu)壓損，使用(yong)壽命較長(zhang)，設備維護(hu)量較小。既(ji)可管道固(gu)定式安裝(zhuang)，也可移動(dong)便攜式測(ce)量(必須爲(wei)金屬管⭐道(dao)、塑料管道(dao)及其他透(tou)聲材料的(de)管道)。在水(shui)電廠可用(yong)作各類水(shui)、油管路的(de)流量測量(liang)，超聲波流(liu)量計不适(shi)用于測量(liang)管路中的(de)🎯流量介質(zhi)有氣泡的(de)環境，所以(yi)不宜測量(liang)目🍓數較細(xi)的油過濾(lü)器管路,同(tong)樣也不适(shi)用于測量(liang)機組高壓(ya)油系統的(de)高🙇‍♀️速油流(liu)。
1.4差壓流量(liang)計
　　 差壓流(liu)量計 的測(ce)量原理爲(wei)在流量計(ji)的管道中(zhong)部配置節(jie)流部件，當(dang)滿管📞的流(liu)體流經節(jie)流件時，流(liu)束形成局(ju)部的💘收縮(suo),流速增大(da)，而靜壓力(li)降低，在節(jie)流件前後(hou)産生--定的(de)壓😘力差。根(gen)據流體的(de)流速與差(cha)壓值的比(bi)例關系，檢(jian)測出流體(ti)的流速。圖(tu)4爲差♋壓流(liu)量計測量(liang)原理。
 
　　差壓流(liu)量計運用(yong)最爲廣泛(fan)，性能穩定(ding)可靠，使用(yong)壽命長，其(qi)局📱限是壓(ya)損大，不太(tai)适用于小(xiao)流量的環(huan)境，範圍度(du)窄🚶‍♀️，僅3:1-4:1。在水(shui)電廠特别(bie)适用于有(you)循環油泵(beng)管路的較(jiao)大油流量(liang)測量💰，但也(ye)不适用于(yu)對機組高(gao)壓🤟油系統(tong)的幾十兆(zhao)帕♻️的高速(su)油流進行(hang)油流模拟(ni)量準确測(ce)量。
1.5活塞式(shi)流量開關(guan)
　　活塞式流(liu)量開關的(de)檢測原理(li)是當流體(ti)按指示方(fang)向⭐流⭐過管(guan)🏃🏻‍♂️道時，推動(dong)彈簧支撐(cheng)并安裝有(you)永久磁鐵(tie)的活塞，從(cong)而驅動幹(gan)簧管💜開關(guan)磁性開關(guan)在設定流(liu)量上動作(zuo),輸出開關(guan)信号。活塞(sai)式流量開(kai)關設定流(liu)量範圍大(da)、調整方便(bian),廣泛用于(yu)📱水、氣、油等(deng)介質測量(liang)。有低壓降(jiang)、耐壓高等(deng)優點，狀态(tai)隻取決于(yu)流量，而與(yu)壓力無關(guan)，并且✏️對壓(ya)力的峰值(zhi)不再敏感(gan)，在水電廠(chang)‘可解決于(yu)機組高🙇‍♀️壓(ya)油的高速(su)油流檢測(ce)難點。
2流量(liang)計的安裝(zhuang)标準
　　當前(qian)巨型水電(dian)站流量計(ji)在低經濟(ji)性和附加(jia)值下運行(hang)的原因除(chu)了功能不(bu)明确、配置(zhi)不合理外(wai)，最主要就(jiu)是安裝不(bu)符合産品(pin)👨‍❤️‍👨安裝要求(qiu)和相關标(biao)準，導緻流(liu)量計故障(zhang)率較高、測(ce)量不準确(que)。
2.1流量計的(de)通徑和量(liang)程選擇
　　流(liu)量計首先(xian)需要确定(ding)它的通徑(jing)和測量範(fan)圍，即确定(ding)傳感器🌈内(nei)流體的流(liu)速範圍，流(liu)量計量程(cheng)範圍的🌐選(xuan)擇對提🔴高(gao)流👣量計💞工(gong)作💁的可靠(kao)性及精度(du)有較大💘關(guan)系，根據不(bu)低于預計(ji)的最大流(liu)量值的原(yuan)則選擇滿(man)量程，正常(chang)常用流量(liang)最好不超(chao)過滿量程(cheng)50%，這樣可獲(huo)得較高的(de)測量精度(du)”。
　　流量計通(tong)常選用與(yu)工藝相同(tong)的通徑或(huo)者略小些(xie)，在流量📧選(xuan)定的情況(kuang)下，通徑的(de)選擇是根(gen)據不同的(de)測量對象(xiang)✏️以及💛流量(liang)計測✌️量管(guan)内流速的(de)大小來确(que)定。流量計(ji)所測流體(ti)的⚽流速，需(xu)考慮管路(lu)中流體的(de)流速與壓(ya)頭損失的(de)關系。在确(que)定流速後(hou),流量計的(de)通徑可根(gen)據🔴如"下關(guan)系式确定(ding):
 
式中:
d-流量(liang)計通徑，mm;
Q一(yi)體積流量(liang)，m/s。
2.2流量計接(jie)地
　　流量計(ji)的正确可(ke)靠接地對(dui)流量計的(de)正常運行(hang)至關重要(yao)🌈:
(1)給信号源(yuan)參考用的(de)零電位;
(2)使(shi)被測流體(ti)與可靠的(de)接地體相(xiang)連通;
(3)滿足(zu)相應的安(an)全性要求(qiu)(如雷擊等(deng));
(4)抗外界幹(gan)擾措施(如(ru)屏蔽等)。
　　接(jie)地點離傳(chuan)感器的距(ju)離盡可能(neng)短，必須與(yu)可靠接地(di)體🔞直接相(xiang)✊連，不能與(yu)其他設備(bei)接地點相(xiang)連接，接地(di)電💋阻≤10Ω,電磁(ci)流量計的(de)外🛀殼、電纜(lan)屏蔽線、測(ce)量管路‼️的(de)兩端都需(xu)單獨可靠(kao)接地，絕不(bu)能接在電(dian)動機等公(gong)用地線或(huo)上下水管(guan)道上，準确(que)接地如圖(tu)5所示;如流(liu)量計的轉(zhuan)🐇換器部分(fen)已㊙️通過電(dian)纜線⛹🏻‍♀️接地(di)，就毋須再(zai)另行接地(di)，以🔆避免因(yin)電位差而(er)造成幹擾(rao)。流❤️量計♻️配(pei)備接地環(huan)的接地方(fang)法:如工藝(yi)管道爲絕(jue)緣材質，則(ze)必須配置(zhi)接地環💞可(ke)靠接地，來(lai)穩定邊界(jie)條件，提❓高(gao)測量穩定(ding)性和精度(du)，如圖6所示(shi)。
2.3流量計的(de)安裝管路(lu)标準
　　流量(liang)計的精準(zhun)測量必須(xu)保證滿管(guan)測量狀态(tai)，在水電站(zhan)中🔞，導🔱緻非(fei)滿管的流(liu)量計管路(lu)常見錯誤(wu)安裝位置(zhi)示意圖如(ru)圖7所示。圖(tu)中A爲流量(liang)計直接安(an)裝在閘閥(fa)前後，圖中(zhong)B爲流量計(ji)安裝在放(fang)空管路的(de)長水平管(guan)路上，圖中(zhong)C爲流量計(ji)安裝在放(fang)空管路高(gao)處和垂直(zhi)排放段。此(ci)三種都将(jiang)導緻管路(lu)内介質爲(wei)非滿管狀(zhuang)态，從而🔱影(ying)響測量的(de)精度圖。
　　在(zai)GB/T18659--2002《封閉管道(dao)中導電液(ye)體流量的(de)測量電磁(ci)流量計🌂性(xing)能🐇》中規定(ding)👈上遊10D(D爲流(liu)量計通徑(jing))，下遊5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水(shui)電廠自動(dong)化元件基(ji)本技術條(tiao)件》中規定(ding):
(1)機械式流(liu)量開關:上(shang)下遊5D;
(2)熱導(dao)式流量開(kai)關:上下遊(you)4D;
(3)電磁式流(liu)量計:上遊(you)10D、下遊5D。
　　在ISO和(he)鑒定規格(ge)号中對各(ge)類閥組、管(guan)路标準如(ru)表I所示。
　　流(liu)量計管路(lu)正确規範(fan)的管路如(ru)圖8所示，圖(tu)中A爲保證(zheng)流量計🔞的(de)🈲.上下遊足(zu)夠的直管(guan)段;圖中B爲(wei)在長的🔞水(shui)平放空管(guan)道上，在流(liu)量計的下(xia)遊側設計(ji)略微.上❗升(sheng)的管道部(bu)分再放空(kong);圖中C爲敞(chang)開式供水(shui)或排放，将(jiang)流量計安(an)裝在管道(dao)的較低❌或(huo)爬坡部分(fen)。三種安🔞裝(zhuang)方式以确(que)⁉️保通過流(liu)量計的管(guan)道完全充(chong)滿液體🔞，從(cong)而達到測(ce)📱量的正确(que)率。
 
3結束(shu)語
　　在水電(dian)廠中,流量(liang)信号是水(shui)輪發電機(ji)組重要的(de)參考😄監視(shi)🔞量，流量計(ji)數量大，對(dui)各類型流(liu)量計進行(hang)準确選型(xing)和功能✂️配(pei)置，按安😄裝(zhuang)标準進行(hang)安裝,能保(bao)證流量計(ji)的運行穩(wen)定性,降低(di)故障率,穩(wen)定可信的(de)流量信号(hao)可參與到(dao)設備的邏(luo)輯🤟控制中(zhong)，流量計運(yun)行💜的穩定(ding)性和經濟(ji)性較高，能(neng)保證機組(zu)安全穩定(ding)運🐕行。

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