流量测量技术综述
3.3 涡街流量计
涡街流量计是60年代末出现的新型流量仪表。具有精度高、量程比宽、使用寿命长、压力损失小等优点深受用户的欢迎,发展十分迅速。
涡街流量计是利用流体振荡的原理进行流量测量。在均匀流动的流体中,垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体,称为漩涡发生体,则在其两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡,当每两个旋涡之间的纵向距h和涡列间横向距离L满足一定的关系,即h/L=0.281时,这两个旋涡列将是稳定的,称之为“卡门涡街”,漩涡体产生频率与流速的关系:
d—漩涡发生体的特征尺寸。则流体体积流量公式如下:
由上式可知,在斯特罗哈尔数为常数的基础上,通过涡街流量计的体积流量与漩涡频率成正比。通过检测漩涡频率,就可以计算出流体积流量。
3.4 超声波流量计
超声波在流动的流体中传播时,就载上流体流速的信息,利用接收到的超声波信号即可测量流体的流速与流量。具有无压力损失、不扰流、输出线性、量程比大等优点。超声波流量计也存在些缺点:传感器的安装直接影响到计量的准确度,因此对安装的要求十分严格;准确度小及电磁流量计结构较为复杂;故障排除较困难;抗干扰性较差;对安装地点环境要求较高。
超声波入射到管道流体中,顺流传播时间与逆流传播时间之差与流体的流速有确定的对应关系。超声波测流量的作用原理有传播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪声法、相关法、流速—液面法等多种方法。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示系统组成。
4 流量测量技术在电厂中的应用
4.1 主蒸汽流量测量
火电机组主蒸汽流量的准确测量,对于机组的经济性分析和节能降耗工作均具有重要的价值。对于主蒸汽流量的测量,传统上主要采用直接测量法,即使用孔板流量计、涡街流量计等进行直接测量。直接测量主蒸汽流量的方法主要应用于小型的汽轮发电机组,对于高参数,特别是超临界机组,采用直接测量方案在工艺及误差控制方面都存在较大困难,并且节流损失也不容忽视。因此现今的大容量汽轮机组在系统设计时,为了减小节流损失,通常不设主蒸汽流量节流测量装置,而是利用汽轮机DAS系统的有关参数间接换算得出主蒸汽流量,即采用间接测量法。
采用间接换算法方案,源于汽轮机理论中著名的Flugel公式。对于具有n级的汽轮机组在变工况下未达临界时,级组前后参数与流量之间的关系可由下式表达:
当所取的级组较多且含凝汽式机组的末级时,由于排汽压力值与级组进汽压力值相比小得多,并且在级组前温度变化较小时,温度修正项接近于1,故上式可转为更简单的形式:
4.2 循环水流量测量
电厂循环水流量的测量,是测定冷却水泵性能以及实现冷却水泵优化调度的重要环节。目前,在测定凝汽器的冷却水流量时,通常采用超声波流量计或者根据凝汽器的热平衡推算冷却水流量。
在汽轮机凝汽器中,除汽轮机排汽外,还有低压加热器的疏水在凝汽器中放热。放出的热量被冷却水吸收。由于疏水量较小,而且其在凝汽器中放热量也较少,故忽略各种疏水在疑汽器中的放热量。则由凝汽器的热平衡,蒸汽凝结所放出的热量等于冷却水吸收的热量,即:
5 结论
尽管流量测量技术发展日趋成熟,但是在测量和应用方面依旧不尽人意,仪表种类繁多,不同场合要选不同类型的仪表,至今尚无一种仪表的可靠性和准确度能满足多类要求。因此在选用流量测量仪表时,在满足实际运行测量要求的基础上,还要仪表的经济型。总结仪表选用考虑的因素包括:测量环境、精确度、重复性、线性度、测量范围、压力损失、响应时间等。
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