摘要：火電廠機(jī)組的主蒸汽流(liú)量是機組進行(háng)準确❓的運行工(gong)況分析性能檢(jian)測、開展良好的(de)經濟性分析和(he)節能降耗工作(zuò)✉️的基礎。從原理(lǐ)、應用、優缺點以(yi)及誤差産生因(yin)素等方面對目(mu)前現有的兩種(zhǒng)主流測量方法(fa)直接測量🔞法和(he)間接測量法進(jìn)行了詳細比較(jiào)分析。
　　火電廠機(ji)組的主蒸汽流(liu)量是否能實現(xian)準确測量關系(xi)到機組是否可(ke)以進行準确的(de)運行工況分析(xi)性能檢測、是否(fou)可以開展良好(hao)的經濟性分析(xī)和節能降耗工(gong)作。目前對于火(huǒ)電廠🔴主蒸汽♊流(liú)量的測量方法(fa)主要有兩個大(dà)方向，直接測量(liang)和間接測量。
1直(zhi)接法測量
　　蒸汽(qì)流量直接法計(jì)量的研究從 差(chà)壓式流量計 發(fā)展到現今的超(chao)聲波流量計已(yi)經有100多年的曆(li)史🐆。蒸汽流量的(de)計量儀表種類(lèi)衆多但卻沒有(you)一種儀表可以(yǐ)适⛷️用所有工況(kuàng)下的蒸汽測量(liang)。目前主流的測(ce)試儀表主要有(you)以 孔闆式流量(liàng)計 爲代表的差(cha)壓式流量計和(he)以 渦街流量計(ji) 爲代表的其它(tā)類型流量計。針(zhen)對直接法測量(liàng)僅對以下幾種(zhong)代表型的測量(liàng)方法進行比較(jiào)分析。
1.1孔闆式流(liu)量計原理及特(te)性分析
　　孔闆流(liu)量計，即對蒸汽(qì)進行孔闆節流(liú)之後利用蒸汽(qì)流☎️過孔闆前後(hou)所形成的壓力(lì)差以及流動連(lian)續性方程（質量(liang)守恒定律）和伯(bó)努利方程（能量(liang)守恒定律）計算(suan)出蒸汽流量[2]。
　　孔(kong)闆流量計具有(yǒu)以下優點：使用(yòng)方便無需實流(liu)校💛準，經久耐用(yong)，應用範圍廣，價(jià)格較低。同時其(qí)使用上📱也有些(xiē)缺點需要注意(yi)：測量精度有待(dài)提高；銳角磨損(sun)與積污問題不(bu)可避免；單個孔(kǒng)闆的β=0.45～0.75，壓損太大(dà)，可達最大差壓(ya)的78%～47%；安裝🙇🏻加工較(jiào)困難，例如孔闆(pǎn)的開孔邊緣圓(yuán)弧半徑在國标(biāo)規定中需不大(da)于0.0004d但實際中很(hen)難操作；孔闆流(liú)量計的流量系(xi)數對雷諾數的(de)變化十分敏感(gan)因此其量程較(jiao)小，一般常應用(yong)的量程爲☀️4:1～5:1，而火(huǒ)電廠蒸汽流量(liang)測量中流量上(shang)下限往往大于(yu)10:1偶爾高✊達20:1，這對(dui)于孔闆流量計(ji)而言具有一⚽定(ding)挑戰；導壓管易(yi)堵塞易洩漏易(yi)凍結等。
1.2标準噴(pen)嘴式流量計原(yuán)理及特性分析(xī)
　　标準噴嘴式流(liú)量計的測量原(yuán)理與孔闆式類(lèi)似，同樣依靠✏️測(cè)量🍓流體節流形(xíng)成的壓差進而(ér)換算出流體的(de)🌈流量，與孔闆式(shi)的不🚩同點在于(yu)其噴嘴由于采(cai)用圓弧形結構(gòu)🈲因此相比于孔(kǒng)闆式流量計壓(ya)損較小測量精(jīng)度更高。
　　同孔闆(pǎn)式流量計一樣(yàng)，标準噴嘴式流(liú)量計具有結構(gou)簡單使用方便(bian)無需實流校準(zhǔn)的優點，其壓損(sun)更小以及耐💃🏻腐(fu)蝕性更🔱高是較(jiao)孔闆式更優化(hua)的特點，同時由(you)于其噴嘴圓弧(hú)化的構造特點(dian)，可進行更廣範(fàn)圍的氣♋體液體(tǐ)以及髒污介質(zhì)測量。但其缺點(dian)與孔闆式相比(bǐ)也是顯而易見(jiàn)，即其加工工藝(yi)複雜整體造價(jià)較高，此外與孔(kong)闆式流量計相(xiàng)同，噴嘴式流🌈量(liang)計也存在導壓(yā)🔞管易堵塞易洩(xiè)漏💚易凍結等問(wen)題。
1.3V錐式流量計(jì)原理及特性分(fen)析
　　V 錐式流量計(jì) 也是差壓式流(liú)量計的一種，其(qi)主要結構形式(shì)有精密測量管(guǎn)型、維夫Wafer型以及(ji)插入式型三種(zhong)，如圖1所示[3]。

　　V錐流量計(ji)的主要部件有(you)V型錐體、導壓管(guan)、 差壓變送器 以(yi)及流量積算儀(yi)等。它的測量原(yuan)理類似孔闆和(he)噴嘴流♈量計，利(lì)🏃用其内流過的(de)蒸汽流量與V型(xing)錐體前後蒸汽(qi)的壓差的平方(fāng)根成線性關系(xi)，測量流過V型錐(zhui)體前後蒸汽的(de)壓差🥰以及相㊙️應(ying)密度💞通過代入(ru)流量計算公式(shì)計算出蒸汽流(liú)量。
　　V錐流量計的(de)主要優點有：測(ce)量穩定性好精(jing)度高；可♋測試介(jie)質種類多範圍(wei)廣；可适用的雷(léi)諾數範圍較寬(kuān)即量程大；壓損(sun)小；和孔闆與噴(pēn)嘴式流量計相(xiang)比需要的✉️直管(guan)段🈲短；具有自潔(jie)淨能力，可測易(yi)污易堵流體。其(qí)缺點同孔闆式(shì)和噴嘴式流量(liàng)計♋一樣，也存✔️在(zai)法蘭連接💋易洩(xie)漏，導壓管易洩(xie)漏易凍結等問(wèn)題。
1.4分流旋翼式(shì)流量計原理及(jí)特性分析
　　分流(liú)旋翼式流量計(jì)是利用分流相(xiàng)似原理和節流(liu)原理✌️進行流體(tǐ)流量的測量。其(qí)組成部分有分(fen)流孔闆、殼體、分(fen)流管、噴嘴、葉輪(lún)、磁鋼和表頭等(děng)部件。當進行蒸(zheng)汽流量測量時(shi)，蒸🌂汽會被分爲(wei)兩路：一路流經(jing)孔闆形成壓力(li)差；另一路經噴(pen)嘴噴射到葉輪(lun)葉片🈚上以使其(qí)轉動。由流體相(xiàng)似原理可知在(zài)一定流量範圍(wei)内兩路流體流(liú)量之比固㊙️定即(jí)一定葉輪✍️轉速(sù)對應一定流體(ti)流量，由此🈲便可(ke)得出✉️待測蒸汽(qì)流量總量。分流(liu)旋翼式流🤟量計(ji)結構簡單使用(yòng)方便、測量範圍(wéi)廣，可✉️自動跟蹤(zong)補償壓力變動(dòng)，造價較低。
1.5渦街(jie)流量計原理及(ji)特性分析
　　 渦街(jie)流量計在20世紀(jì)60年代由日本研(yan)究者率先提出(chū)，其🐆主要組成部(bù)分有傳感器、連(lián)杆、漩渦發生器(qi)和表⛹🏻‍♀️體。其工作(zuò)原理🔴是利用流(liú)體流經圓柱狀(zhuàng)物體時會形成(cheng)卡😄門渦街，而卡(kǎ)門渦街的頻率(lü)與流體流速成(cheng)正比，實際測量(liàng)時可根據檢測(cè)出的卡門渦街(jie)頻率💔由下式得(de)出流體流速，繼(jì)而由流速計算(suàn)得出流體流量(liàng)。
F=St·v／d(1)
式中：F——渦街頻率(lǜ)；St——渦街流量計系(xì)數(斯特羅哈數(shù))；v——蒸汽流速；d——圓柱(zhu)體直徑。
　　渦街流(liu)量計的優點是(shi)其結構簡單可(ke)靠性高，測量精(jing)度高響應快；量(liàng)程大（10:1～30:1）；輸出結果(guo)爲脈沖信号因(yīn)此無零點漂移(yí)導緻的🚶‍♀️誤差。但(dàn)其缺點是其測(cè)量結果易受信(xin)号幹擾，主要有(yǒu)工業電磁波動(dòng)造成的幹擾和(hé)管道震動引起(qǐ)的幹擾。
2間接法(fa)測量
　　直接測量(liàng)雖然簡單方便(bian)直觀，但如今火(huǒ)電廠的機組容(rong)量日益擴大，相(xiang)應的節流元件(jiàn)體積也随之增(zeng)大，這不僅對制(zhi)造安裝和檢修(xiū)造成了一定困(kun)難，同👨‍❤️‍👨時較大的(de)節流元件應用(yòng)于大型機組的(de)主蒸汽流量測(ce)量時往往會引(yǐn)起壓損較大的(de)情況，從而導緻(zhì)測量結果與實(shí)際流量偏差較(jiao)大，尤其⛹🏻‍♀️是針對(dui)一些例如超臨(lín)界🔴機🐉組之類的(de)高參數機組實(shi)現直接測量非(fei)常困難，因此🍉另(ling)一種測量方法(fǎ)在實際中應用(yòng)更多，即間接測(ce)量。間接測量主(zhǔ)蒸汽流量即利(lì)用汽輪機的有(you)❄️關參數進行間(jiān)接換算最終得(dé)出結果。
2.1測量原(yuan)理
　　目前間接測(cè)量主要有兩種(zhong)實現方法：調節(jiē)級後壓力溫度(dù)間🏃🏻接🈲測量法和(hé)利用壓力級組(zǔ)前後壓力、溫度(dù)測量法。這兩種(zhong)方法都基于弗(fú)留格爾公式：

式(shi)中：G0（G1）——設計額定工(gōng)況（變工況）下的(de)蒸汽流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在設(she)計額定工況（變(biàn)工況）下該級組(zu)前後的壓力；T0（T01）——設(she)計額定工況（變(bian)工況）下該級😘組(zu)前蒸汽溫度。
　　對(duì)于n級的汽輪機(ji)在變工況狀态(tai)下工作時如未(wei)達臨界值則可(kě)直接應用上述(shu)弗留格爾公式(shi)但前提是整個(ge)汽輪機組級🔞組(zu)葉片通流面積(ji)不變。
　　當機組級(ji)組較多且末級(ji)爲凝汽式機組(zǔ)時,級組的排氣(qì)壓力（PZ）遠🏃🏻‍♂️小于級(ji)組進汽壓力（P0），因(yin)此上式可簡化(hua)爲[4]：

　　式（3）是目前應(yīng)用最廣的間接(jie)測量流量計算(suan)方法。式（3）和式（4）和(he)弗留格爾公式(shì)一樣都需要保(bao)證在級數足夠(gou)多♊；葉片流通面(mian)積不變⁉️；各級組(zǔ)流量相同；各級(jí)組級前溫度變(biàn)化率相同和不(bu)得有其他非線(xian)性元件幹擾等(deng)前提條件下應(ying)用。
　　對于級數足(zu)夠多這一條件(jian)目前大多數火(huǒ)電廠的汽⛱️輪發(fa)電機都可以滿(mǎn)足。對于保持葉(yè)片流通面積不(bu)變這一🆚條件，由(you)于葉片流通面(mian)積會随着級組(zǔ)調💰節閥門開啓(qi)狀況不同而變(bian)化，當負荷降低(dī)時相應會減少(shǎo)閥門的開啓數(shu)從而使實際流(liú)通面積減小因(yīn)此會導緻如圖(tú)2所示的㊙️P1值偏大(dà)于實際值，測量(liang)結果也因此偏(piān)大。

2.2影響因素
　　除(chu)了上述葉片流(liu)通面積會對測(cè)量結果造成影(yǐng)響🎯外還有以下(xià)幾大影響因素(sù)。
1.再熱減溫水的(de)影響
　　 再熱減溫(wen)水的注入會成(cheng)爲再熱器壓降(jiang)和蒸汽流量兩(liang)者關🍓系中不可(kě)控的一個因素(su)，此外這一部分(fèn)減溫🙇🏻水由于全(quán)部流入中、低壓(ya)缸所以會對其(qí)壓降造成影響(xiang)，這一部分流量(liàng)不算入主蒸💞汽(qì)流量但卻🔅會引(yǐn)起上🔆圖中P2和P1值(zhi)的增加從而導(dao)緻測量結果大(da)于實際值。
2. 廠用(yòng)汽及對外供熱(re)的影響
　　 火電廠(chang)發電汽輪機往(wǎng)往将其高壓缸(gang)的排汽作爲廠(chǎng)用汽的汽源同(tóng)時利用其餘熱(re)供熱，這樣會相(xiang)應的減少再熱(rè)器及中、低壓缸(gang)的蒸汽流量從(cong)而導緻其壓力(li)降低壓差減小(xiao)即圖中💞P3、P2降低，P3、P2的(de)降低最終緻使(shi)P1值降低，測量結(jié)果将偏小。
3. 加熱(rè)器、給水泵及暖(nuǎn)風機的投、切影(yǐng)響
　　 各組加熱器(qì)在機組運行中(zhōng)會由于不同原(yuan)因進行🙇🏻投、切，其(qi)抽汽量也會因(yin)此而變化，而抽(chou)氣量直接影響(xiǎng)到P1值，例如高壓(yā)加熱器✏️被切除(chu)後前段抽汽量(liàng)将明顯減少從(cong)而主蒸汽❤️流量(liàng)不變而P1值明顯(xian)提高緻使測量(liang)結㊙️果偏高。汽動(dong)給水泵⚽和鍋爐(lu)暖風器的氣♋源(yuán)都來自于中壓(ya)缸排汽，當汽動(dòng)給水泵部分停(ting)用㊙️時或其工作(zuo)汽源改變時都(dōu)會使抽汽量減(jiǎn)少從而也會導(dǎo)緻包括P1值🏃‍♂️在内(nei)的各級壓力值(zhi)提高,緻使測量(liang)結果偏高。冬季(jì)暖🌈風機的投入(ru)會引起抽汽量(liang)的增加，P1值因此(cǐ)降低，測量☎️結果(guǒ)會偏低。
4.溫度補(bu)償的影響
　　主蒸(zheng)汽經過調節級(ji)後在P1點會有一(yi)個明顯的溫降(jiang)㊙️，而💋且該溫🚶‍♀️降随(suí)閥門開度、機組(zǔ)運行方式的變(bian)化有所不♊同。但(dàn)是到了P3點卻由(yóu)于再熱器的存(cun)在因此P1點的溫(wēn)降對此點并沒(méi)有太大的影響(xiang)。可是利用弗留(liú)格爾公式是以(yǐ)各級組級前溫(wen)度變化率👉相同(tóng)這一✉️前提條件(jian)進🙇🏻行溫度補償(cháng)💋的，因此會有一(yī)定誤差。
5. 動态特(tè)性的影響
　　 再熱(rè)系統的中、低壓(yā)缸動态運作時(shi)會有慣性環節(jiē)💃🏻特性呈現，這會(hui)導緻P1和流量在(zai)機組變工況運(yun)行時呈非⛷️線性(xing)狀态，便會産生(sheng)動态偏差。
2.3特性(xìng)分析
與直接測(cè)量方法相比，基(jī)于弗留格爾公(gōng)式的間接測⛹🏻‍♀️量(liang)法具有以下優(you)點：
(1)無需安裝特(tè)殊測量裝置，隻(zhi)需讀取汽輪機(ji)相關的運行參(cān)數進🧑🏽‍🤝‍🧑🏻行間接換(huan)算便可得出主(zhǔ)蒸汽流量，這一(yi)點上大大節省(shěng)了✉️初投資成本(běn)
(2)由于無需另外(wài)安裝設備，因此(cǐ)不存在額外的(de)壓力損失，因此(cǐ)得出的蒸汽流(liu)量數據更可靠(kao)；
(3)同樣由于無需(xū)另外安裝設備(bèi)，機組洩漏點減(jiǎn)少，這✍️将系統維(wei)護和檢修成本(běn)大大降低。此外(wài)，間接測量🌈無需(xū)直接檢修機組(zǔ)✉️，對于機組内部(bù)工況和問題缺(quē)陷可利用弗留(liu)格爾公式直接(jie)☔進行計算确定(ding)，具體🚩有以下兩(liang)方面應用🔞：利用(yong)不同流量下推(tui)💯算出的機組各(ge)級級前壓力，求(qiú)得各級壓差和(he)比焓降，從而确(què)定機組效率及(jí)内部零件受力(li)；已知流量或功(gong)率的前提下，利(li)用各級級前壓(yā)力反向驗🐆證與(yu)弗留格爾公🧡式(shì)是否相符判斷(duan)汽輪機内部是(shì)否正🧑🏽‍🤝‍🧑🏻常運作例(li)如是否出現堵(du)塞或洩🐉漏引起(qi)的流通面積改(gai)變。
利用弗留格(ge)爾公式進行間(jiān)接測量需注意(yì)以下幾點：
(1)由于(yu)結垢、腐蝕等問(wèn)題存在，因此爲(wei)了将流量測量(liàng)🥵誤🌏差控制到最(zuì)低，必須對機組(zu)進行定期試驗(yan)，檢查給水流量(liàng)是否與主🏃🏻‍♂️蒸汽(qi)流量示值相對(duì)應以确定💯是否(fǒu)有結垢、腐蝕等(deng)問題存在❄️和嚴(yán)重程度，同時定(ding)🐉期試驗還可以(yǐ)做到🈲對系統誤(wù)差進行校對；
(2)不(bu)可以一成不變(biàn)地對弗留格爾(ěr)公式進行生搬(bān)硬套的計❤️算，要(yao)靈活觀察系統(tong)熱力過程，根據(jù)過程特性不🔆同(tóng)選擇不同形式(shi)的弗留格爾公(gōng)式進行流量計(jì)算。
3結語
　　傳統的(de)直接測量蒸汽(qì)流量的方法雖(suī)然在二次儀表(biao)的配合🐕下可以(yǐ)得到主蒸汽流(liú)量值，但由于節(jie)流裝置👌本身存(cun)在😍的技術問題(tí)和測量精度等(deng)影響因素，如今(jīn)⛷️在大容量高參(can)🚶數單元機組中(zhong)越來越難以⭕見(jian)其身影，與之相(xiang)對💋應的間接測(ce)量法在可靠性(xing)、穩定性、經濟性(xìng)方面的表現🔞更(gèng)爲優秀。但目前(qián)仍由于熱力工(gōng)況複雜🔆多變往(wǎng)往需要對計算(suan)模型作不同修(xiū)正，目前并未研(yán)💰究出一㊙️種十分(fen)完👅善的計算模(mó)型，因此該領域(yù)還有待🍓研究工(gōng)作者繼續探索(suo)。

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