摘要(yào):多孔平衡(héng)流量計 是(shì)在傳統 孔(kǒng)闆流量計(jì) 的基礎上(shang)所研發出(chu)的新一代(dai)節流式流(liu)量計。通過(guò)💋介紹其基(jī)本🔅工作原(yuan)理及優化(hua)後的性能(néng)特點，并結(jie)合幾種工(gōng)📱況條件下(xià)的使🌈用，對(dui)多孔平衡(heng)流量計的(de)應用加💯以(yi)闡述🐕。
0引言(yan)
　　節流式流(liu)量計 通常(cháng)也被稱之(zhi)爲 差壓式(shi)流量計 ，迄(qi)今爲止仍(reng)因其制造(zào)工藝标準(zhun)化、使用技(ji)術成熟、适(shì)㊙️用範圍廣(guǎng)，而被水利(lì)、石油、化工(gong)等各行各(ge)業廣泛地(di)應☂️用，占流(liú)量計使用(yòng)總數的50%以(yi)上。但同時(shi)，其測量‼️精(jing)度低、量程(cheng)比小、上下(xià)遊安裝🌂直(zhi)管段距離(lí)長、節流🌈裝(zhuang)置後所産(chan)生的永🥵久(jiǔ)壓力損失(shi)大等諸多(duō)不足也日(rì)益趨顯。
　　随(suí)着儀表測(ce)量、制造技(jì)術的不斷(duan)發展，爲适(shi)應各種過(guo)程控制✉️對(duì)于節流式(shì)流量計測(cè)量精度及(jí)使用性能(neng)的更高‼️要(yào)求節流式(shì)流量計，即(jí)多孔平衡(héng)流量計随(sui)之而誕生(shēng)。多⭐孔平衡(heng)流量計誕(dan)生之初由(you)美國國家(jiā)航空航天(tiān)局馬歇爾(ěr)航空飛行(háng)中心最先(xian)應用于✊航(háng)天飛機主(zhu)✌️發動機的(de)液🔴态氧流(liú)量測量，随(suí)後因其🏃🏻測(ce)量、使用性(xìng)能被更多(duō)行業所熟(shu)知并發展(zhan)使用。
1工作(zuò)原理
　　多孔(kǒng)平衡流量(liàng)計沿用了(le)傳統孔闆(pǎn)流量計的(de)組成形式(shì)，由節流裝(zhuang)置、傳輸差(cha)壓信号的(de)引壓管路(lù)及測量信(xin)号所用的(de)差壓🏃‍♂️計這(zhè)♌3個部分所(suo)組成。并巧(qiao)妙地将多(duō)孔整流器(qi)與傳統單(dan)孔節流孔(kong)闆的結構(gou)形式、性能(néng)特點相結(jie)合，形🧑🏾‍🤝‍🧑🏼成了(le)新型的多(duo)孔節🐇流整(zheng)流器，用以(yǐ)替代原有(you)的單孔孔(kǒng)闆作爲節(jiē)流原件安(ān)裝于💘流體(ti)管道上❓。多(duo)孔節流整(zheng)流器上每(mei)個節流孔(kǒng)的尺寸大(da)小及分布(bù)情況都是(shì)由特定的(de)公式及實(shí)測數據計(ji)算所得，故(gù)被稱之爲(wèi)函數孔。流(liú)量檢測時(shi)，所測介質(zhi)在通過多(duō)孔節流整(zheng)流器的同(tóng)時進行流(liú)體整流，減(jian)小節流裝(zhuāng)置後的渦(wo)流，形成較(jiào)穩定的紊(wěn)流，從🛀🏻而使(shi)引壓管路(lù)能夠獲取(qu)到較穩定(dìng)的差壓信(xin)号，并進一(yī)步通過伯(bo)努利方程(chéng)✉️計算💰得出(chū)工藝所需(xu)體積🈲流量(liàng)、質量流量(liang)等流量參(can)數。
 
2多孔平(píng)衡流量計(jì)的性能優(you)化
　　多孔平(píng)衡流量計(jì)是以傳統(tong)孔闆流量(liang)計爲基礎(chu)，改變其節(jie)流👈孔的構(gòu)成形式，從(cóng)而極大程(cheng)度地優化(hua)了使用性(xìng)能💃。
1)平衡流(liu)場，提高測(cè)量精度
　　傳(chuán)統孔闆流(liú)量計的節(jie)流裝置隻(zhī)設有一個(ge)圓形節流(liu)孔👣，節流🛀原(yuán)件與管壁(bì)結合處成(chéng)直角，在流(liu)體通過🌈節(jie)流孔時，孔(kǒng)兩邊會有(you)大面積的(de)“死區”，從而(er)産生持久(jiu)的渦流，進(jin)而🌈大量消(xiao)🔆耗流體的(de)動能。同時(shí)，雜亂的渦(wo)流所形成(chéng)的流體波(bō)動和噪聲(shēng)也會讓測(cè)量的線性(xìng)度和正确(que)率降低，并(bìng)且需要較(jiào)長的直管(guǎn)段來恢複(fu)流體正常(chang)的壓力和(he)流場。多孔(kǒng)平衡流量(liang)計的節流(liú)裝置結合(hé)了多孔整(zhěng)流器的整(zheng)流🙇‍♀️原理，通(tōng)過使用精(jīng)密的計算(suan)，使多孔🔞節(jiē)流整流器(qì)可以最💋大(dà)程度地減(jian)少死區效(xiào)應，避免渦(wō)流的産生(shēng)，平衡流場(chǎng)，降低因渦(wō)流所引起(qi)的信号波(bō)動💛，提高取(qǔ)壓點數據(jù)的正确率(lǜ)，從而使檢(jian)測精度從(cong)傳統📱孔闆(pǎn)流量計的(de)±1%~±2%提高至💋±0.3%、±0.5%，能(néng)更好的适(shì)用于如能(néng)量計量、貿(mào)💚易核算等(děng)有較高流(liu)量測量精(jing)度要求的(de)場合。
2)減小(xiao)永久壓力(lì)損失、縮短(duan)直管段安(an)裝距離
　　多(duo)孔平衡流(liu)量計的節(jiē)流裝置采(cai)用了對稱(cheng)式的流通(tong)孔🤟布局設(shè)計，提升了(le)流體通過(guo)的效率，最(zui)大程度地(di)降低了渦(wō)流⭕的形成(cheng)，減🏒少了流(liu)體通過節(jie)流裝置時(shi)造成的紊(wěn)流摩擦及(ji)動能的損(sǔn)失，和傳統(tǒng)孔闆流量(liang)計相比，既(jì)可獲得🐅更(gèng)差壓信号(hao)，又降低了(le)1/3~1/2的永久性(xìng)的壓力損(sǔn)🈲失。同時，節(jiē)流裝置後(hòu)流體壓力(lì)較快的平(ping)穩恢複又(you)可縮短流(liu)量計安裝(zhuang)時所需的(de)上下遊㊙️直(zhi)管段距離(lí)。通常，多孔(kǒng)平衡流量(liang)計的上下(xià)遊安裝🌈直(zhí)🏃‍♀️管段隻需(xū)0.5D~2D,是傳統孔(kǒng)闆流量計(ji)所需直管(guǎn)段的1/7甚🐕至(zhi)更短，很🔴大(dà)程度上節(jiē)省了流體(ti)測量的管(guan)道材料及(jí)安裝投入(ru)成本，這一(yī)優勢也得(de)到了各行(háng)業的廣🐅泛(fan)認可。
3)量程(chéng)比寬、穩定(ding)性更好
　　多(duō)孔平衡流(liu)量計特殊(shū)的多孔節(jie)流裝置極(jí)大程度地(dì)㊙️提高了流(liú)體測量量(liàng)程比。美國(guó)某機構的(de)實驗數據(ju)結果顯示(shi)，多孔平衡(heng)流量計常(cháng)規測量的(de)量程比可(kě)以做到7:1~10:1，如(rú)果函數孔(kong)計算參數(shù)選擇合适(shì)，量程比可(kě)以達到30:1甚(shen)至更高，這(zhè)一數據比(bi)傳統孔闆(pǎn)流量計🌈要(yào)高出2~7倍。而(ér)且，傳統孔(kǒng)闆流量計(ji)的流量系(xi)數--般在💋雷(léi)諾數高于(yú)4000時👣才能趨(qu)于平穩，在(zai)雷諾數較(jiào)低時受其(qí)影響較大(da)。但多孔平(ping)衡流量計(ji)的🈚管道内(nèi)基本無滞(zhì)♉留區，其流(liú)量系數受(shòu)雷諾數的(de)影響很小(xiǎo)。即使在較(jiào)低雷諾數(shu)的測量條(tiáo)🎯件下，多🐅孔(kong)平衡流量(liàng)計的正确(que)率依然能(neng)夠得到保(bǎo)證，從根本(ben)上提升了(le)流量檢🌈測(cè)時測量精(jing)度的穩定(dìng)性。
3多孔平(píng)衡流量計(jì)的應用
　　多(duō)孔平衡流(liú)量計不僅(jin)适合在常(cháng)見工況條(tiao)件下使用(yòng)，在某些特(te)殊工況流(liu)量測量中(zhōng)也得到了(le)很好的應(ying)用。
1)高量程(chéng)比流量測(ce)量
　　在醫藥(yao)、化工等行(hang)業中，蒸汽(qì)一般作爲(wèi)熱媒介質(zhi)被用于加(jiā)熱或⭕加濕(shī)工段，通常(cháng)由于不同(tong)季節或一(yī)天中的不(bu)同時段所(suo)需加熱、加(jia)濕量的不(bú)同，造成燕(yàn)汽能源計(jì)量時蒸汽(qì)總管🏒用汽(qi)流🥵量有較(jiao)大波動，往(wang)往遠遠超(chāo)出傳統孔(kǒng)闆流量計(ji)3:1的量程比(bǐ)範圍。同樣(yàng),在其他類(lèi)似需要大(dà)量程比流(liú)量測量時(shí),傳統孔闆(pǎn)流量計亦(yi)無法🌈适用(yong)。而多孔平(ping)衡流量計(ji)可适用于(yú)10:1甚至更高(gāo)的🙇🏻量程比(bi)的流量測(ce)量,并且因(yin)其測量精(jīng)度高，受雷(lei)諾數影響(xiang)小，可進行(háng)較爲正确(què)的高量程(cheng)比流量檢(jiǎn)測或能源(yuan)計量。
2)雙向(xiang)流流量測(ce)量
　　傳統孔(kǒng)闆流量計(jì)的節流裝(zhuāng)置僅在下(xià)遊設有斜(xié)角，而多🔴孔(kong)😍平衡流量(liang)計的節流(liu)裝置上下(xià)遊采取完(wán)全對稱設(she)計。這種對(dui)稱的結構(gòu)形式使其(qi)在某些需(xū)要雙向流(liú)🈲流量檢測(cè)的特殊工(gong)況🛀條件下(xia)，可以實現(xian)隻使用一(yī)台流量儀(yí)表即可進(jin)行雙向流(liu)流量檢測(cè)。
3)短直管段(duan)流量測量(liang)
　　受場地大(dà)小、建築尺(chǐ)寸等外在(zài)客觀條件(jiàn)的限制，在(zai)布😄置工藝(yi)管道走向(xiàng)時往往無(wu)法爲流量(liàng)測量預留(liú)出足夠的(de)直管段安(ān)裝距離，從(cong)而影響測(ce)量精度。特(te)别是在👣特(te)殊貴重金(jīn)屬☂️如锆材(cai)⭕、哈氏合金(jin)、鉻钼合金(jin)鋼等工藝(yì)管道上進(jìn)🛀🏻行流量測(ce)量時，較長(zhang)🔞的直管段(duan)需求意味(wei)着昂貴的(de)建設成本(běn)。在這種🏃🏻情(qing)況下，多孔(kǒng)平衡流量(liang)計上下遊(yóu)直管段距(ju)🛀離僅需0.5D~2D的(de)應用優勢(shi)尤爲明顯(xian)，即可節✔️省(shěng)工藝管道(dào)、安裝支架(jià)等的鋪設(shè)成本，又可(ke)滿足在短(duǎn)直管段流(liú)量測量時(shí)的精度要(yao)求，是一種(zhǒng)較爲經濟(jì)的流量檢(jiǎn)測配置方(fang)式。
4)大口徑(jìng)流量檢測(cè)
　　在大口徑(jing)的流量檢(jian)測中，多孔(kǒng)平衡流量(liàng)計亦有其(qi)⚽不可替代(dài)的獨特優(yōu)勢。隻需通(tōng)過正确計(ji)算對相應(ying)節流孔的(de)尺寸、數量(liàng)及分布情(qíng)況進行調(diao)整，即可在(zai)較短的管(guǎn)道距離内(nèi)進🔱行大口(kou)徑的流量(liàng)測量，無需(xu)擔憂因管(guǎn)道口徑較(jiào)✨大而産生(shēng)的15D甚至更(gèng)長的上下(xià)💯遊直管段(duàn)距離。特别(bie)是在高溫(wēn)、低壓等各(ge)種嚴苛工(gōng)✨況下，多孔(kong)平衡流量(liàng)計也能保(bao)證大口徑(jing)流量測量(liang)精度的穩(wen)定性。同🙇‍♀️時(shi)，可以使用(yòng)多對取壓(yā)孔進行取(qu)🐕壓的冗餘(yu)配置，以确(què)保差壓信(xin)号被有效(xiao)傳輸，降低(dī)大口徑流(liu)😄量檢測的(de)後期維護(hù)、清掃、運營(ying)成本。
5)高溫(wen)及極低溫(wen)流體測量(liang)
　　由于本體(ti)及法蘭材(cai)質選擇的(de)多樣化，多(duo)孔平衡流(liú)量計💰擁有(yǒu)較爲廣泛(fàn)的工作溫(wēn)度。通過對(duì)不同材質(zhi)的選用，多(duō)孔平衡流(liu)量計可測(cè)量850C甚至更(geng)高溫度的(de)高溫流✂️體(ti)介質☔,亦适(shi)用于液氮(dan)、液氧、液氫(qīng)、液氩等極(ji)低溫流體(ti)的流量測(cè)✊量。
6)多種管(guǎn)道連接方(fang)式選擇
　　多(duo)孔平衡流(liu)量計誕世(shì)至今，爲适(shi)應各種工(gōng)況的管道(dào)⛷️連接🔞要求(qiu)，逐步衍生(shēng)出多種連(lian)接方式以(yi)供選擇。如(ru)可用于大(da)多數:工況(kuàng)的管道式(shi)法蘭連接(jie)，可用于大(da)口徑流量(liàng)測量的對(dui)夾式連接(jiē)，适用于高(gāo)溫高壓工(gōng)況的焊接(jiē)式連接以(yi)及适用于(yú)黏稠、有毒(du)、強腐蝕🆚液(yè)體、髒污及(jí)🧡粉塵氣體(tǐ)介質流量(liang)測量的雙(shuāng)法蘭式🏃連(lián)接等等。而(ér)🈲節流裝置(zhi)的外形⛹🏻‍♀️也(ye)從最初便(bian)于管道🌐連(lián)接的圓管(guan)形節流裝(zhuāng)置，演變出(chu)方管式節(jie)流裝置，以(yi)便于更簡(jiǎn)便地與💰各(gè)種方形管(guan)道進行連(lián)接，可适用(yòng)于空調📞系(xi)統送、排風(fēng)風量檢測(cè)。
7)一體化
　　在(zài)檢測儀表(biao)一體化的(de)發展趨勢(shi)帶動下，多(duo)孔平衡流(liú)量計同樣(yang)化零爲整(zheng)，将節流原(yuán)件、引壓管(guǎn)路、閥組及(jí)差壓計等(děng)需分步安(ān)裝的儀表(biǎo)原件整合(hé)爲一體,從(cóng)而減少安(ān)裝步驟,以(yi)滿足适🌈合(hé)工況㊙️條件(jian)下快速安(ān)裝、使用的(de)需求。
3核電(dian)仿真機驗(yan)證
　　爲驗證(zheng)上述分析(xi),在某核電(dian)站進行全(quán)方位仿真(zhēn)機驗證。試(shì)✍️驗變量描(miao)述如表1所(suǒ)示。
　　仿真結(jie)果如圖4所(suǒ)示。當電網(wǎng)頻率由50Hz将(jiang)至49.75Hz時，機組(zǔ)進行☔一次(cì)調頻動作(zuo)，産生約爲(wei)64MW的一次調(diao)頻補償量(liang)。汽機主⚽汽(qi)門在76s内由(yóu)55%開度開啓(qǐ)至全開，汽(qi)機功率GRE0I2MY由(yóu)1089MW上🎯升至1144MW,R棒(bang)RGL013QM在102s内提升(sheng)了6步,C2報警(jing)信♉号出現(xiàn)，控制棒提(tí)升被閉鎖(suǒ)，熱😄功率爲(wèi)3011MWt,這些都将(jiāng)導緻核電(dian)機組無法(fǎ)安全穩定(ding)的運行，并(bìng)且超出🐉了(le)核電機組(zǔ)運行技術(shù)規⛱️範,根據(jù)規程,核🏃🏻電(diàn)操縱員必(bì)須要避免(miǎn)此類狀況(kuàng)的發生，當(dang)發生此類(lei)功率，必須(xū)手動降低(dī)反應堆的(de)功率，是機(jī)組核功率(lǜ)穩🐅定在100%之(zhi)内。
 

4一次調(diao)頻優化
　　由(you)于反應堆(dui)的控制模(mo)式是“堆跟(gen)機模式”，即(jí)反應堆的(de)功率🏃‍♀️緊緊(jin)跟随汽輪(lun)機的功率(lü)。如果反應(yīng)堆因爲汽(qi)輪機一次(ci)調頻功🤩能(neng)而超功率(lü),将會閉鎖(suǒ)控制棒🤞，甚(shen)至會🛀🏻緊急(jí)停堆，反而(ér)會加劇電(dian)網頻率異(yi)常事故💃。基(jī)于上述🔱分(fen)析，核電✨機(ji)組的控制(zhì)特性決定(ding)其參與一(yī)次調頻的(de)能力有限(xian)，核電一次(cì)調頻死區(qu)設置太小(xiǎo)，當電網發(fā)生故障時(shí)，可能會對(duì)核電機組(zu)的安全運(yun)行造成影(ying)響，使機組(zu)停機，造成(cheng)更🐉大事故(gù)。因此綜🔞合(he)考慮，從以(yi)下方面考(kǎo)慮進行優(yōu)化研究。
根(gen)據核電機(ji)組的特殊(shū)性，優化設(shè)置一次調(diao)頻限幅值(zhi)。
　　優化設置(zhi)一次調頻(pin)死區值，整(zheng)個電網一(yi)次調頻動(dòng)作分梯隊(duì)進行，進行(háng)水電、火電(dian)一次調頻(pín)動作，最後(hòu)進行㊙️對穩(wen)定要求較(jiào)🔱高的核電(dian)機組一次(cì)調頻動作(zuò)。
　　增加預警(jǐng)信号,在反(fan)應堆保護(hù)動作啓動(dong)前，增加一(yī)些預警💁信(xin)号，能更好(hǎo)的控制汽(qì)輪機一次(ci)調頻動作(zuo)👈。
5結束語
　　電(diàn)網頻率是(shi)電網安全(quán)穩定運行(hang)的關鍵參(cān)數，其控制(zhi)✨主要依靠(kào)各發電機(ji)組的一次(ci)調頻和二(èr)次調頻實(shí)現的，其中(zhōng)一次調頻(pin)尤爲重要(yào)。針對核電(diàn)機組滿功(gong)率情況下(xià)，分析了一(yī)次調頻動(dong)作存⁉️在的(de)風險，并提(tí)出相應的(de)方向，對核(he)電機組一(yi)次調頻有(yǒu)重要的👌指(zhi)導意義。

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