摘要:本文(wén)分析了某(mǒu)巨型水電(dian)站在用流(liu)量計 的運(yun)行現狀，總(zǒng)結了各類(lei)流量計的(de)原理功能(néng)，結合管道(dào)🥵測流技術(shu)的發展，針(zhēn)對流量計(ji)的功能選(xuan)用、安裝要(yào)求等，打造(zao)滿足标準(zhǔn)♊要求的水(shuǐ)電站流量(liàng)應用方案(àn)，具有行業(yè)推廣價值(zhí)。
0引言
　　在生(shēng)産和科學(xué)研究試驗(yàn)中，流量是(shì)一個很重(zhong)要的參數(shù)，流量檢測(cè)的專用儀(yi)表是安全(quan)生産、節能(neng)降耗、提高(gāo)經濟🥵效益(yì)和管理水(shuǐ)平的重要(yào)工具。管道(dào)測流技術(shù)當前發展(zhǎn)成熟， 管道(dao)流量計 測(ce)量原理多(duō)種，可滿足(zu)不同生産(chǎn)工況需求(qiú)"。
　　當前巨型(xing)水電站各(gè)類流量計(jì)種類繁多(duo)，流量計累(lèi)計有🌈1900多⛹🏻‍♀️台(tái)，就🛀🏻流量計(ji)的測量原(yuán)理分有電(dian)磁式、差壓(yā)式、熱🌈導式(shi)、超聲波多(duō)種，就測量(liang)的介質主(zhǔ)要有油、水(shui)兩種。其中(zhōng)油流量主(zhu)要是測量(liang)水輪發電(diàn)機機組上(shang)☎️導、推導、水(shuǐ)導軸承汽(qì)🔞輪機油管(guǎn)☔道流量及(ji)機組高壓(ya)油頂起系(xì)統的油流(liu)量，水流量(liang)主要是測(cè)量機組各(ge)部軸承和(hé)主變壓器(qì)的冷卻水(shuǐ)(江水)、主軸(zhóu)密封水(清(qing)♌潔水)、發電(diàn)機純水(不(bu)導電🤞介質(zhì))流量等。因(yin)流量計随(suí)不同主機(jī)廠家機組(zǔ)🚩配套，規格(gé)型号不同(tóng)，差異化較(jiao)大，所以有(yǒu)着流量計(ji)的功能不(bú)明确、配置(zhi)存在不合(hé)理、安裝不(bú)符合産✨品(pin)安裝要求(qiu)的諸多問(wen)題，導緻流(liú)量檢測的(de)正确率有(yǒu)偏差，無法(fa)滿足機組(zu)流量檢測(ce)🐇的要求。如(rú)測量機組(zu)冷卻水的(de)電磁式流(liú)量計管路(lu)的直管段(duàn)較短，導緻(zhi)管路無法(fa)滿❗管測👨‍❤️‍👨量(liang);測量機組(zu)水導外循(xun)環油的超(chāo)😘聲波流量(liàng)計安裝于(yú)油過濾器(qi)♉的後端，因(yin)油經過濾(lü)器後産生(shēng)氣泡，導緻(zhì) 超聲波流(liu)量計 長時(shi)間無法檢(jian)測到流量(liang);測量機組(zǔ)推導軸承(chéng)冷卻水采(cai)用❓熱導😍式(shì)流量計，因(yīn)流量計的(de)探頭長期(qī)浸泡于江(jiang)水中而結(jie)垢，導緻流(liu)🏃🏻量計測量(liàng)值遠小于(yú)實際值2。
　　本(běn)文對主要(yào)流量計的(de)測量原理(li)進行深入(ru)分析，總結(jié)明确出各(ge)☎️類流量計(jì)的功能選(xuǎn)型、正确的(de)安裝方式(shì)等，打造🎯出(chu)适✊用于巨(ju)型水電站(zhan)的優化流(liú)量應用方(fang)案。
1流量計(ji)測量原理(lǐ)探究
1.1電磁(ci)流量計
　　電(diàn)磁流量計(ji) 的測量原(yuán)理是基于(yu)法拉第電(dian)磁感應定(dìng)律，當被測(cè)導電🛀流體(ti)在磁場中(zhōng)沿垂直磁(ci)力線方向(xiàng)流動而切(qiē)割磁力線(xiàn)時，在對稱(chēng)安裝在流(liú)通管道兩(liǎng)側的電極(ji)上将産生(shēng)感應電勢(shi),此電勢與(yǔ)流體的流(liú)速成正比(bi)(見圖1)。通過(guò)如下公式(shi)計算出流(liu)量:
 
式中:
E一感(gan)應電勢;
K一(yī)與磁場分(fen)布及軸向(xiang)相關的系(xì)數;
B一磁感(gan)應強度;
V-導(dao)電液體平(ping)均流速;
D一(yi)電極間距(jù)(流量計導(dǎo)管内徑)凹(ao)。
　　電磁流量(liang)計壓力損(sun)失小、流量(liàng)測量範圍(wei)大，反應迅(xun)速。應用的(de)局✉️限性是(shì)隻能測量(liàng)導電介質(zhì)的液體流(liu)量，在水電(dian)站可測量(liàng)機組各部(bu)軸承和主(zhu)變壓器的(de)冷卻水(江(jiang)水)和主軸(zhóu)密封水(清(qīng)潔水),因水(shuǐ)電站各部(bù)軸承冷卻(que)水都具有(you)正反向供(gong)水功能，可(kě)選用具備(bèi)🏃🏻‍♂️正反向測(ce)量功能的(de)電磁流量(liang)計，并且因(yin)江水雜質(zhi)較多，易造(zao)成流量計(jì)的檢測電(dian)極結垢污(wū)染，将對測(cè)量造成較(jiào)大影響，可(ke)選用電極(jí)可清🛀🏻洗的(de)流量計，
1.2熱(rè)導式流量(liang)計
　　熱導式(shi)流量計采(cǎi)用熱交換(huan)原理，流量(liang)計探頭配(pei)置了發熱(re)模塊和感(gan)熱模塊，根(gen)據示流器(qi)的熱量傳(chuan)導與被測(ce)流體流✂️速(sù)的比例關(guan)系，檢測出(chu)流體的流(liu)速⛱️(見圖2)41。
 
　　熱(rè)導式流量(liang)計一般爲(wei)插入式安(ān)裝，适用于(yu)多種流🛀🏻量(liàng)計質，使用(yong)範圍較寬(kuān)，量程比大(da)于10:1。應用的(de)局限性是(shi)測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量的精(jīng)度較難⛷️以(yi)保證，因測(cè)量的熱導(dao)部分被結(jié)垢污染後(hou)對測量的(de)精度影響(xiǎng)加大，在水(shui)電站可測(cè)量機組各(ge)部軸承的(de)油流量，作(zuo)管路油流(liu)動的基🔴本(běn)示流開關(guān)用，因測量(liang)精度難以(yǐ)達到要求(qiu)，不建議采(cai)用爲如循(xún)環油泵邏(luó)輯控制的(de)油流條件(jian)，也不适用(yong)于測量機(jī)組高壓油(you)系統的高(gao)速油流圖(tu)。
1.3超聲波流(liu)量計
　　超聲(shēng)波流量計(ji)的測量方(fāng)法可分爲(wei):時差法、多(duo)譜勒效應(yīng)法、波束偏(piān)移法、相關(guān)法、噪聲法(fǎ)。當前用得(de)最多🔞的是(shì)時差☀️法和(he)多譜勒效(xiao)應法間。
　　時(shi)差檢測法(fǎ)原理爲超(chao)聲波脈沖(chong)在上下遊(you)的兩側傳(chuan)感器間來(lai)回傳播，當(dāng)有流體流(liu)動時，由于(yú)向下遊方(fang)向的信号(hào)傳播時間(jian)比向.上遊(you)方向的短(duǎn)，根據時❓差(chà)與流體速(su)度成正比(bi)關系，檢測(cè)出流體的(de)流速和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼方(fang)向，見圖3。
 
Vm----介(jiè)質流速;
Cm----介(jiè)質中的聲(shēng)速;
α----傳感器(qì)A/B間與管道(dào)水平中心(xin)線間的夾(jia)角;
TB-A----傳感器(qì)B至A的時間(jian);
TA-B----傳感器A至(zhi)B的時間。
　　 超(chao)聲波流量(liàng)計爲非接(jie)觸式測量(liàng)方式，傳感(gǎn)器不與🛀被(bei)測介🆚質🎯接(jiē)觸，無壓損(sǔn)，使用壽命(ming)較長，設備(bei)維護量✨較(jiao)小。既可管(guan)道固定💚式(shì)安裝，也可(ke)移動便攜(xie)式測量(必(bì)須爲金屬(shu)管道、塑料(liào)管道及其(qi)他透💛聲材(cái)料的管道(dao))。在水電廠(chang)可用作💜各(ge)類水、油🔴管(guan)路的流📞量(liàng)測量，超🎯聲(shēng)波流量計(ji)💜不适用于(yú)測量管路(lù)中的流量(liang)介質有氣(qì)泡的環境(jìng)，所以不宜(yí)測量目數(shù)較細的油(you)過濾器管(guǎn)路,同樣也(ye)不适用于(yu)測量機組(zǔ)高壓油系(xì)統的高速(su)油流。
1.4差壓(ya)流量計
　　 差(chà)壓流量計(jì) 的測量原(yuán)理爲在流(liú)量計的管(guan)道中部配(pèi)置節流部(bu)件，當⛹🏻‍♀️滿🌐管(guǎn)的流體流(liu)經節流件(jian)時，流束形(xing)成局部的(de)❄️收縮,流速(su)增大❄️，而靜(jìng)🌈壓力降低(dī)，在節流件(jiàn)前後産生(shēng)--定的壓力(li)差。根據流(liú)體的流速(su)與差壓值(zhi)的比例關(guān)系，檢測出(chu)流體的流(liú)速。圖4爲差(cha)壓流量計(jì)測量原理(lǐ)♻️。
 
　　差(cha)壓流量計(ji)運用最爲(wèi)廣泛，性能(neng)穩定可靠(kao)，使用壽命(ming)長✍️，其👨‍❤️‍👨局限(xian)是壓損大(da)，不太适用(yòng)于小流量(liang)的環境，範(fàn)圍度窄，僅(jin)3:1-4:1。在水電廠(chang)特别适用(yong)于有循環(huan)油泵管路(lù)的較大油(yóu)流量測量(liàng)，但也不适(shì)用于👅對機(jī)組高壓油(you)系統的幾(jǐ)十兆帕👄的(de)高速油🔅流(liu)進行油流(liú)模拟量準(zhun)确測量。
1.5活(huó)塞式流量(liang)開關
　　活塞(sai)式流量開(kāi)關的檢測(cè)原理是當(dang)流體按指(zhǐ)示方向流(liu)過管道時(shi)，推動彈簧(huáng)支撐并安(ān)裝有永久(jiu)磁鐵的活(huo)👌塞，從而驅(qū)☀️動幹簧管(guan)開關磁性(xing)開關在設(she)定流🔅量上(shang)動作,輸出(chū)👉開關信号(hào)。活塞式流(liú)量開關設(shè)定流量範(fan)圍大、調整(zhěng)方便❗,廣泛(fàn)用于💁水、氣(qì)、油等🛀介質(zhi)測量。有低(dī)壓降、耐壓(ya)高等優點(dian)，狀态隻取(qǔ)決于流量(liàng)，而與壓力(li)無關，并且(qie)對壓力的(de)峰值不再(zai)敏感，在水(shui)🌏電廠‘可解(jiě)決于機組(zǔ)高壓油的(de)🔴高速油流(liu)🏃‍♂️檢測難點(dian)。
2流量計的(de)安裝标準(zhǔn)
　　當前巨型(xing)水電站流(liú)量計在低(di)經濟性和(he)附加值下(xia)運行的🥵原(yuan)因除了功(gōng)能不明确(què)、配置不合(hé)理外，最主(zhu)要就是安(ān)🌈裝不符合(hé)産品安裝(zhuang)要求和相(xiang)關标準，導(dao)緻流量計(jì)故障率較(jiao)高、測量不(bú)準确。
2.1流量(liang)計的通徑(jìng)和量程選(xuǎn)擇
　　流量計(jì)首先需要(yào)确定它的(de)通徑和測(cè)量範圍，即(jí)确定傳感(gan)器内流體(tǐ)的流速範(fàn)圍，流量計(ji)量程範圍(wéi)的選擇對(dui)提高流量(liang)計工作⚽的(de)可靠性及(jí)精度有較(jiao)大關系，根(gen)據不低于(yú)預計📐的最(zui)大流量值(zhi)🏃‍♂️的原則選(xuan)擇滿量程(chéng)，正常常用(yòng)流量最好(hao)不🈚超過滿(man)量程50%，這樣(yang)可😍獲得較(jiao)高的測量(liang)精度”。
　　流量(liang)計通常選(xuan)用與工藝(yì)相同的通(tōng)徑或者略(lue)小些，在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liú)量✂️選定的(de)情況下，通(tong)徑的選擇(zé)是根據不(bú)同的測量(liang)對象以及(jí)流量計測(cè)量管内流(liú)速的大小(xiǎo)來确定。流(liú)量計所測(cè)🐅流體的流(liú)速，需考慮(lü)管路中流(liú)體的流速(sù)與壓頭損(sǔn)失的關系(xì)。在确定流(liu)速後,流量(liàng)計的通徑(jing)可根據如(ru)"下關系式(shi)确定:
 
式中(zhong):
d-流量計通(tōng)徑，mm;
Q一體積(ji)流量，m/s。
2.2流量(liàng)計接地
　　流(liu)量計的正(zhèng)确可靠接(jiē)地對流量(liang)計的正常(cháng)運行至關(guan)重要📞:
(1)給信(xìn)号源參考(kǎo)用的零電(diàn)位;
(2)使被測(ce)流體與可(kě)靠的接地(dì)體相連通(tōng);
(3)滿足相應(ying)的安全性(xìng)要求(如雷(lei)擊等);
(4)抗外(wai)界幹擾措(cuo)施(如屏蔽(bi)等)。
　　接地點(dian)離傳感器(qì)的距離盡(jìn)可能短，必(bì)須與可靠(kao)接地體直(zhí)接🌈相連，不(bu)能與其他(tā)設備接地(di)點相連接(jie)，接地電阻(zǔ)≤10Ω,電磁流❌量(liang)計的外殼(ké)、電纜屏蔽(bì)線、測量管(guan)路的兩端(duān)🤟都需單獨(du)可靠接地(dì)，絕不能接(jiē)在電動機(ji)等公用地(dì)線或上下(xià)水管道上(shang)，準确接地(dì)如圖5所示(shi);如流量計(ji)的轉換器(qì)部分已💁通(tong)過電纜線(xian)接地，就毋(wu)須再另行(hang)接地，以避(bì)免因電位(wei)差而造成(chéng)幹擾。流量(liàng)計配備接(jiē)地🥵環的接(jiē)地方法:如(ru)工藝管道(dao)爲絕緣材(cai)質，則必須(xu)配置接地(dì)環可靠接(jiē)地，來穩定(ding)邊界條件(jian)，提高測量(liàng)穩定性和(hé)精度，如圖(tú)6所示。
2.3流量(liang)計的安裝(zhuang)管路标準(zhun)
　　流量計的(de)精準測量(liàng)必須保證(zheng)滿管測量(liàng)狀态，在水(shuǐ)電站中，導(dǎo)緻非滿管(guan)的流量計(jì)管路常見(jian)錯誤安裝(zhuang)位置🌂示意(yì)圖如圖7所(suǒ)示。圖中A爲(wei)流量計直(zhi)接安裝在(zài)🏃🏻‍♂️閘閥前⛷️後(hou)，圖中B爲流(liu)量計安裝(zhuāng)在放空✏️管(guan)路的長水(shuǐ)平管路上(shàng)，圖中C爲流(liu)量計安裝(zhuāng)✉️在放空管(guan)路高處和(he)垂直排放(fang)段。此三種(zhǒng)都将導緻(zhì)管路内介(jie)質爲非滿(mǎn)管狀态，從(cóng)而影響測(ce)量的精度(dù)圖。
　　在GB/T18659--2002《封閉(bì)管道中導(dǎo)電液體流(liú)量的測量(liang)電磁流量(liang)計性能》中(zhōng)規定上遊(yóu)10D(D爲流量計(jì)通徑)，下遊(you)5D。
 
　　在DL/T1107-2009《水電廠(chang)自動化元(yuan)件基本技(jì)術條件》中(zhong)規定:
(1)機械(xiè)式流量開(kai)關:上下遊(you)5D;
(2)熱導式流(liú)量開關:上(shàng)下遊4D;
(3)電磁(ci)式流量計(ji):上遊10D、下遊(yóu)5D。
　　在ISO和鑒定(dìng)規格号中(zhong)對各類閥(fá)組、管路标(biāo)準如表I所(suo)示。
　　流量計(ji)管路正确(que)規範的管(guǎn)路如圖8所(suo)示，圖中A爲(wei)保🈲證流量(liang)🥰計的.上下(xià)遊足夠的(de)直管段;圖(tú)中B爲在長(zhǎng)的水平放(fang)空管道上(shang)，在流量計(jì)的下遊側(cè)設計略微(wei).上升的管(guǎn)道部分再(zài)放空;圖中(zhōng)C爲敞開式(shi)☁️供水或排(pái)放，将流量(liàng)計😘安裝在(zài)管道的較(jiao)低或爬坡(pō)部分。三種(zhǒng)安📐裝方式(shì)以确保通(tōng)過流量計(jì)的管道完(wán)⁉️全充滿液(yè)體，從而達(da)到測量的(de)正确率。
 
3結束語
　　在(zài)水電廠中(zhōng),流量信号(hào)是水輪發(fa)電機組重(zhong)要的參考(kao)監📱視量，流(liu)🈲量計數量(liàng)大，對各類(lei)型流量計(ji)進行準确(que)選💃🏻型和功(gong)能配置，按(àn)安裝标準(zhǔn)進行安裝(zhuang),能保證流(liu)量計的運(yun)行⭐穩定性(xìng),降低故障(zhang)率,穩定可(ke)信的流量(liàng)信号可⭐參(cān)與到設備(bei)的邏輯控(kong)制中，流❓量(liàng)計運行的(de)穩定性和(he)經濟性較(jiao)高✊，能保證(zheng)機組安全(quán)穩定運行(háng)。

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