均速管流量計量表在電廠中的應(yīng)用

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

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介紹了差壓式流量測量裝置的測量原理，對差壓式流量測量裝置中的孔板與均速管做了深入比較，論述了插入式流量探頭在電廠運用的優(yōu)勢以及保證探頭安全精確使用的條件和注意事項。

關(guān)鍵字：流量測量孔板均速管

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各種高效率的新技術(shù)、新工藝不斷被投入使用。先進的工藝需要高精度的控制和測量相配合。對鍋爐及汽機中的蒸汽、水、煙、風(fēng)各種介質(zhì)流量的全面精確計量，是保證機組安全及經(jīng)濟運行的必要條件之一。

流量測量產(chǎn)品的種類繁多，按照zui廣泛的分類可以分為：容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計和質(zhì)量流量計等。各種流量計都有各自的特點，沒有一種測量方式或流量計能對各種流體及各種流動工況都能適應(yīng)。不同的測量方式和結(jié)構(gòu)，要求不同的測量操作、使用方法和使用條件。每種流量計都有它特有的優(yōu)缺點，因此，在對各種測量方式和儀表特性做全面了解比較的基礎(chǔ)上選擇適合于具體生產(chǎn)特點的、既安全可靠又經(jīng)濟耐用的zui佳流量測量產(chǎn)品。

1差壓式流量測量孔板與均速管的比較

1.1差壓式流量測量裝置種類

目前，工業(yè)測量中應(yīng)用zui廣泛的還是差壓式流量測量，差壓式的主流產(chǎn)品為節(jié)流式（孔板、文丘里管等）和動壓頭式（均速管）。

利用差壓原理進行流量測量是當(dāng)今工程領(lǐng)域中zui經(jīng)典可靠的流量檢測方式，差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量。差壓式流量計由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。通常以檢測件形式對差壓式流量計分類，如孔板流量計、文丘里流量計、均速管流量計等。

管道中流量檢測件產(chǎn)生的壓差越大，對于差壓變送器選型和成本越有益處，對于測量精度也有好處。但是由于流量測量裝置通常是根據(jù)流量大小選擇收縮比（孔板、噴嘴），因此提高差壓的同時也會產(chǎn)生壓損增加的問題。管道里的*壓力損失增加使得需要增加管道動力，這需要大功率的風(fēng)機、水泵等，增加了能源的消耗，使整個系統(tǒng)的運行成本增加。

差壓式流量計的代表產(chǎn)品為孔板，因為人們對它的安裝、使用、檢修非常熟悉，且孔板易于復(fù)制，簡單、牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉，因此長期來應(yīng)用普遍。但孔板使用時間一長，精度會急劇下降，需要進行定期檢測和清洗。

1.2均速管流量計測量原理

均速管流量計是通過測量某一直徑上的流速取代孔板的截面流速，隨著均速管截面技術(shù)和開孔技術(shù)的不斷發(fā)展，其測量精度不斷提高。德國的Systec-Controls公司與德國著名的Erlangen大學(xué)聯(lián)合推出的德爾塔巴均速管流量計采用了流線形管狀設(shè)計，流量檢測是通過插入介質(zhì)管道中均速管上的兩排不均勻分布的取壓孔來檢測由流體所產(chǎn)生的差壓，得出一個由平均流速所產(chǎn)生的平均差壓，并將這個差壓通過接口傳送給變送器。通過多個不均勻的取壓孔，能盡量真實地反映管道中的平均流速。使得其不僅在流量測量上保持了高精度、高強度和大量程比，還使得管道壓損大大降低。使用插入式流量探頭與使用孔板相比，由于管道壓損的降低，其經(jīng)濟效益非常明顯。同時特有的探頭設(shè)計能同時滿足壓損小和差壓大的要求，方便變送器的選型。

取單點信號的插入式流量傳感器（如插入式渦輪、渦街、電磁等）檢測管道中的某一點的流速，然后通過經(jīng)驗圖表上的流速剖面來分析這個檢測點，推斷出平均流速。管道、流體等綜合情況復(fù)雜多變，大多是非定型的速度剖面，用一點的測量值來代替平均流速是不準確的，直接導(dǎo)致測量精度差，重復(fù)性低。

1.3德爾塔巴流量探頭優(yōu)點

（1）可測量多種介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣，受物性及管道特性的影響極小?？趶椒秶梢詮?mm到15m；高溫高壓探頭可以工作在650℃，28MPa的蒸汽環(huán)境下，如選擇1.4828，X15CrNiSi20-12型探頭，其工作溫度可以高達1040℃；還可選擇1.4539（A904合金，X1NiCrMoCu25-20-5）和HC4型探頭，工作在具有SO，SO2的煙氣或者強酸強堿介質(zhì)中。

德爾塔巴流量探頭可用于：①各類氣體測量，包括空氣、潮濕氣體、凈化前和凈化后的各種煙氣、高溫?zé)煔?、壓縮空氣、一次風(fēng)、二次風(fēng)等；②各類蒸汽測量，包括蒸汽、飽和蒸汽、過熱蒸汽；③各類液體測量，包括水、燃油及苯類等。

（2）精度高，重復(fù)性好，量程比大（1：30）。德爾塔巴流量探頭開孔非均布，開孔點均基于計算軟件復(fù)雜的運算，根據(jù)管徑、介質(zhì)和主要工藝參數(shù)確定制造參數(shù)。探頭測量精度的提高使被測參數(shù)的調(diào)節(jié)更加精準。

（3）探頭取壓孔設(shè)計防堵特性。探頭開孔zui大8mm，只要介質(zhì)中塵?；蝾w粒不大于130mg/m3，就不需要維護及吹掃。加裝氮氣吹掃管路可對大管道的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、燒結(jié)煙氣等高含塵氣體進行準確計量。

（4）流線型探頭腔設(shè)計，測量信號穩(wěn)定、波動小。且前后取壓孔的數(shù)量和分布完全對稱，不怕裝反，還可以實現(xiàn)雙向測量。

（5）管道*性壓損很小，對直管段要求低。插入式流量探頭在很短的直管段內(nèi)（前4D，后3D）就能保證1%的精確度，且采用非收縮節(jié)流設(shè)計，比孔板的*壓損至少低了90%以上。

（6）安裝費用低，基本免維護，并可在線安裝維修。

2德爾塔巴流量探頭在主蒸汽測量和熱網(wǎng)改造的使用

德爾塔巴流量探頭應(yīng)用廣泛，在300MW/600MW大型火電機組中已大量使用，在田灣核電站上對飽和蒸汽的測量更證明了其安全性及測量精度。

德爾塔巴流量探頭在主蒸汽測量和熱網(wǎng)改造有其特有的微壓損節(jié)能的優(yōu)勢。

（1）主蒸汽流量的精確測量是為了滿足機組檢測和控制的要求，通過精確的蒸汽測量，來調(diào)節(jié)汽機的出力。一般300MW/600MW單元機組的主蒸汽流量是通過間接方法測量的，即測量汽機調(diào)節(jié)級壓力，根據(jù)主機生產(chǎn)廠家提供的數(shù)學(xué)模型來推導(dǎo)蒸汽的做功能力。主蒸汽流量測量精度不僅取決于數(shù)學(xué)模型的正確性和精度以及傳感器的精度，汽輪機設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其運行工況的變化、參數(shù)測點的安裝位置及測得參數(shù)是否具有代表性，都會影響到測量的準確程度，其計算精度很難滿足運行要求。

若設(shè)置主蒸汽流量測量，則其流量測量點要置于汽機前面，高溫、高壓和高流量，如果出現(xiàn)探頭斷裂，對后面汽輪機的損壞后果將不堪設(shè)想。德爾塔巴高溫高壓的流量測量元件zui高應(yīng)用場合是69MPa，1200℃，探頭選型是根據(jù)管道的zui高壓力和zui高溫度通過相應(yīng)的軟件在線計算自動生成，具有較高安全系數(shù)。在高溫高壓工況下，德爾塔巴探頭材料選用1.4828，其材料和制造工藝確保設(shè)計壽命可達到20萬h，可長期用于650℃以下的高溫蒸汽場合，完全可對汽輪機前的主蒸汽流量直接測量。對于主蒸汽流量測量，在探頭出口均配有冷凝壺，使高溫蒸汽在冷凝壺內(nèi)迅速降溫（下端為冷凝水，上端為蒸汽），在正常運行介質(zhì)溫度達到550℃時，能夠保護截止閥和差壓變送器免受高溫的影響，確保流量測量的可靠進行。由于出廠時就將冷凝壺焊接和試壓好，所以用戶對一體化的產(chǎn)品只需安裝三閥組和變送器，分體的產(chǎn)品則在截止閥之后焊接分體引壓管，這樣減少了高溫高壓引起的泄露現(xiàn)象和現(xiàn)場的工作量。德爾塔巴流量計由于壓損小，使鍋爐提高了產(chǎn)汽量，也使鍋爐和蒸汽輸送管道的運行更加安全可靠。

德爾塔巴流量計直接測量高溫高壓主蒸汽流量在歐洲已經(jīng)廣泛應(yīng)用，自從投用以來，已有數(shù)百個高溫高壓應(yīng)用實例，在國內(nèi)也逐步被認可并大量使用。

（2）流量儀表的測量是供熱系統(tǒng)計量收費的依據(jù)，因此要求流量計具有較高的測量精度。以往在熱網(wǎng)計量中使用較多的是孔板流量計和超聲波流量計，而近來德爾塔巴流量計在熱網(wǎng)蒸汽和循環(huán)水的應(yīng)用也越來越多。不僅由于其計量精度完全能滿足對熱網(wǎng)蒸汽和循環(huán)熱水的計量要求，而且當(dāng)管道溫度低于100℃、壓力小于1MPa時，可對現(xiàn)有管道實施帶壓開孔及安裝等操作，非常適合熱網(wǎng)等技術(shù)改造項目。德爾塔巴流量計可選用在線插拔的流量探頭，滿足了長期不能停氣的管線在線拆除和維修探頭的需要，解決了孔板等計量裝置安裝和維護困難的問題。

熱網(wǎng)應(yīng)用中常見的幾種流量計主要性能指標比較見表1。

3流量計安裝使用

均速管流量計是高精度傳感器，能在相當(dāng)復(fù)雜的工況下正常工作，并保持良好的性能。為了達到zui佳性能，需對流量計進行合理的安裝和維護。在選用該產(chǎn)品時一定要把測量管的內(nèi)徑提供準確。因為設(shè)計探頭取壓孔的分布是按管道中心計算的，管內(nèi)徑如有較大誤差時，會造成探頭與被測管道不同心而引起較大的測量誤差。作為計量用的流量計建議選用滿管插入的探頭，尤其在直管段不滿足要求時更應(yīng)這樣。均速管是通過測量某一直徑上的流速取代孔板的截面流速，而不同直徑線上的流速是不完全相同的（除非它所在位置的直管段足夠長），因此若安裝位置和方向不合適將導(dǎo)致無效測量或者沒有精度的測量，故在選型時，需根據(jù)安裝條件進行理論分析和計算，選擇合適的安裝位置和安裝方法，以達到zui佳效果。流量計探頭安裝建議在廠家指導(dǎo)下安裝，以防止由于探頭安裝原因引起測量大幅度誤差。

參考文獻：

[1]周群峰.德爾塔巴一體化均速管在大型火電廠流量測量方案和應(yīng)用[Z]。

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