摘要(yào)：火電廠機(ji)組的主蒸(zhēng)汽流量是(shi)機組進行(háng)準确的🌈運(yun)行工況分(fèn)析性能檢(jiǎn)測、開展良(liang)好的經濟(jì)性分析和(he)節能降耗(hao)工作的基(ji)礎。從原理(li)、應用、優缺(que)點以及誤(wù)差🧡産生因(yīn)素等方面(mian)對目前現(xian)有的兩種(zhǒng)主流💚測量(liang)方法直接(jiē)測量法和(he)間接測量(liàng)法進行了(le)詳細🏃🏻比較(jiào)分析。
　　火電(dian)廠機組的(de)主蒸汽流(liu)量是否能(neng)實現準确(que)測量關系(xì)到機組是(shi)否可以進(jìn)行準确的(de)運行工況(kuang)分析性能(neng)檢測、是否(fou)可以開展(zhǎn)良好的經(jīng)濟性分析(xī)和節💔能降(jiang)耗工作。目(mù)前對于火(huǒ)電廠💚主蒸(zheng)汽流量的(de)測量方法(fa)主要有兩(liang)個大方向(xiàng)，直接測量(liàng)和間接測(cè)量。
1直接法(fa)測量
　　蒸汽(qi)流量直接(jiē)法計量的(de)研究從 差(cha)壓式流量(liàng)計 發展到(dào)現今的超(chao)聲波流量(liàng)計已經有(you)100多年的曆(li)史。蒸汽流(liu)量的計量(liàng)儀表種類(lèi)衆多但卻(que)沒有一種(zhǒng)儀🐅表可🐇以(yǐ)适用所有(yǒu)工☂️況下的(de)蒸汽測量(liang)。目前主流(liu)的㊙️測試儀(yi)表主要有(yǒu)以 孔闆式(shi)流量計 爲(wei)代表的差(cha)壓式流量(liang)計和以 渦(wō)街流量計(jì) 爲代表的(de)其它類型(xing)流量計。針(zhēn)對直接法(fǎ)測量僅對(dui)以下幾種(zhǒng)代表型的(de)測量方法(fǎ)進行比較(jiao)分析。
1.1孔闆(pǎn)式流量計(ji)原理及特(te)性分析
　　孔(kǒng)闆流量計(jì)，即對蒸汽(qi)進行孔闆(pǎn)節流之後(hou)利用蒸汽(qì)流過🔞孔闆(pǎn)前後所形(xing)成的壓力(lì)差以及流(liu)動連續性(xìng)方🙇‍♀️程（質量(liang)守恒定律(lü)）和伯努利(li)方程（能量(liang)守恒定律(lü)）計算🍓出蒸(zheng)汽流量[2]。
　　孔(kǒng)闆流量計(ji)具有以下(xia)優點：使用(yong)方便無需(xū)實流校準(zhǔn)，經久🚩耐用(yong)，應用範圍(wéi)廣，價格較(jiào)低。同時其(qí)使用上也(ye)有些缺🌂點(dian)需要注意(yi)：測♍量精度(dù)有待提高(gāo)；銳角磨損(sun)與積污問(wen)題不可避(bi)免；單個孔(kong)闆的β=0.45～0.75，壓損(sun)太大，可達(da)最大差壓(ya)的78%～47%；安裝加(jia)工較困難(nan)，例如孔闆(pan)的開孔💔邊(biān)緣圓弧半(bàn)徑在國标(biao)規定中需(xū)不大于0.0004d但(dan)實際中很(hěn)難操作；孔(kǒng)闆流量計(ji)的流量系(xì)數對雷諾(nuo)數的變化(huà)十分敏感(gan)因此其量(liàng)程較小，一(yi)般常應用(yòng)的量程爲(wèi)4:1～5:1，而火電廠(chang)蒸汽流量(liàng)測量中流(liu)量上下限(xian)往往大于(yú)10:1偶爾高達(da)20:1，這對于孔(kong)闆流量⛱️計(ji)而言具有(you)一定挑戰(zhàn)；導壓管易(yì)堵塞易洩(xiè)漏易凍結(jié)等。
1.2标準噴(pēn)嘴式流量(liàng)計原理及(ji)特性分析(xi)
　　标準噴嘴(zuǐ)式流量計(ji)的測量原(yuán)理與孔闆(pǎn)式類似，同(tóng)樣依靠測(ce)㊙️量流體節(jiē)流形成的(de)壓差進而(ér)換算出流(liu)體的流量(liang)，與孔🔴闆式(shì)的不同點(diǎn)在于其噴(pēn)嘴由于采(cai)用圓弧形(xing)結構因此(cǐ)相比于孔(kong)闆式流量(liàng)計壓損較(jiào)小測量精(jīng)度更高。
　　同(tóng)孔闆式流(liú)量計一樣(yang)，标準噴嘴(zui)式流量計(jì)具有結構(gòu)簡單使用(yòng)方便無需(xu)實流校準(zhun)的優點，其(qí)壓損更小(xiǎo)以及耐腐(fǔ)蝕性更高(gāo)是較孔闆(pǎn)式更優化(hua)的特點，同(tong)時由于其(qí)噴嘴圓弧(hu)化的構造(zao)特點，可進(jìn)行更廣範(fàn)圍的氣🔞體(ti)液體以及(ji)髒污介👄質(zhì)測量。但🥵其(qí)缺點與♊孔(kong)闆式相比(bǐ)也是顯而(ér)易見，即其(qí)加工工藝(yi)複雜整✉️體(tǐ)造價較高(gao)，此外與孔(kong)闆式流♻️量(liàng)計相同，噴(pēn)嘴式流量(liàng)計也存㊙️在(zài)導壓管易(yì)堵塞易洩(xiè)漏易凍結(jie)等問題。
1.3V錐(zhui)式流量計(ji)原理及特(tè)性分析
　　V 錐(zhuī)式流量計(jì) 也是差壓(ya)式流量計(jì)的一種，其(qi)主要結構(gou)形式有精(jīng)💔密測量管(guan)🚶型、維夫Wafer型(xíng)以及插入(rù)式型三種(zhǒng)，如圖1所示(shi)[3]。

　　V錐流(liu)量計的主(zhǔ)要部件有(yǒu)V型錐體、導(dao)壓管、 差壓(yā)變送器 以(yi)及流量積(jī)算儀等。它(tā)的測量原(yuan)理類似孔(kǒng)闆和噴嘴(zuǐ)流量計，利(li)用其内流(liu)過的蒸汽(qi)流量與V型(xing)錐體前後(hou)蒸汽的壓(ya)差的平方(fang)根成線性(xing)關系，測量(liang)流過V型錐(zhui)體前後蒸(zhēng)汽的壓差(cha)以及相應(ying)密度通過(guò)代入流量(liang)計算公式(shi)計算出蒸(zhēng)汽流量。
　　V錐(zhuī)流量計的(de)主要優點(dian)有：測量穩(wěn)定性好精(jing)度高；可測(cè)試🈲介質種(zhǒng)類多範圍(wei)廣；可适用(yong)的雷諾數(shu)範圍較寬(kuan)即量程大(da)；壓損小；和(hé)孔闆與噴(pen)嘴式流量(liàng)計相比需(xu)要的直管(guan)段短；具有(yǒu)自潔淨能(neng)力，可📱測易(yì)污易堵流(liu)體。其缺點(dian)同孔闆式(shi)和噴嘴式(shi)流量計一(yī)樣，也存☀️在(zài)法蘭連接(jie)易洩漏，導(dao)壓管易洩(xie)漏易凍結(jié)等問題。
1.4分(fèn)流旋翼式(shì)流量計原(yuan)理及特性(xing)分析
　　分流(liu)旋翼式流(liu)量計是利(li)用分流相(xiang)似原理和(he)節流原理(li)進行流🌏體(tǐ)流量的測(cè)量。其組成(cheng)部分有分(fen)流孔闆、殼(ké)體、分💃流管(guan)、噴嘴、葉輪(lún)❤️、磁鋼和表(biǎo)頭等部件(jiàn)。當進行蒸(zheng)汽流量測(cè)量時，蒸汽(qì)會被分爲(wei)兩路：一路(lù)流經孔闆(pan)形成🐇壓力(li)差；另🙇🏻一路(lù)經噴嘴噴(pēn)射到葉輪(lun)葉片上以(yi)使其轉動(dòng)。由流體相(xiàng)似原理可(ke)知在一定(ding)流量範圍(wei)内兩路流(liú)體流量之(zhi)比固定即(ji)一定葉輪(lun)☀️轉速🔞對應(ying)一定流體(tǐ)流量，由此(cǐ)便可得出(chū)待測蒸汽(qì)流量總量(liàng)。分流旋翼(yi)式流量計(jì)結構簡單(dan)使用方便(bian)、測量範圍(wei)廣，可自動(dòng)跟蹤補償(chang)壓力變動(dong)，造價較低(dī)。
1.5渦街流量(liàng)計原理及(jí)特性分析(xi)
　　 渦街流量(liàng)計在20世紀(jì)60年代由日(rì)本研究者(zhe)率先提出(chu)，其主要⭕組(zǔ)成部分有(you)傳感器、連(lian)杆、漩渦發(fa)生器和表(biao)體。其工作(zuo)原理是利(lì)用流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體流(liú)經圓柱狀(zhuang)物體時會(huì)形成卡門(mén)渦街，而卡(ka)門渦街的(de)頻率與流(liú)體流速成(cheng)正比，實際(jì)測量時可(kě)根據檢測(ce)出的卡門(men)👅渦街頻率(lǜ)📐由下式得(dé)出流體流(liu)速，繼🐉而由(you)流速計算(suan)得出流體(tǐ)🔞流量。
F=St·v／d(1)
式中(zhōng)：F——渦街頻率(lǜ)；St——渦街流量(liàng)計系數(斯(si)特羅哈數(shù))；v——蒸汽流速(sù)；d——圓柱👌體直(zhi)徑。
　　渦街流(liu)量計的優(you)點是其結(jie)構簡單可(kě)靠性高，測(ce)量精♻️度高(gāo)響應快；量(liàng)程大（10:1～30:1）；輸出(chū)結果爲脈(mò)沖信号因(yīn)此無零點(dian)漂移導緻(zhì)的♈誤差♍。但(dàn)其缺點是(shi)其測量結(jie)果易受信(xìn)号幹擾📧，主(zhǔ)要有工業(yè)電磁波動(dòng)造成的幹(gàn)擾和管道(dào)震動引起(qi)的幹擾。
2間(jian)接法測量(liang)
　　直接測量(liàng)雖然簡單(dan)方便直觀(guan)，但如今火(huǒ)電廠的機(jī)組🌏容✉️量日(ri)益擴大，相(xiàng)應的節流(liú)元件體積(ji)也随之增(zeng)大，這不僅(jǐn)對制🛀🏻造安(an)裝和檢修(xiu)造成了一(yi)定困難，同(tong)時較大的(de)節流元件(jian)應🌈用于大(dà)型機組的(de)主蒸汽流(liú)量測量時(shi)往往會引(yǐn)起壓損較(jiao)📐大的情況(kuàng)，從而導緻(zhì)測量結果(guo)與實際流(liú)量偏差較(jiao)大，尤其是(shì)針對一些(xie)🔴例如超臨(lín)界機㊙️組之(zhī)類的高參(can)數機組實(shi)現直接測(cè)量非常困(kùn)難，因此🍓另(ling)一種🧡測量(liang)方法在實(shi)際中應用(yong)更多，即間(jiān)接測量。間(jiān)接測量主(zhǔ)蒸汽流量(liàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼即利用汽(qì)輪機的有(yǒu)關參數進(jìn)行間接換(huàn)算最終得(de)出結🚶‍♀️果。
2.1測(cè)量原理
　　目(mu)前間接測(ce)量主要有(you)兩種實現(xiàn)方法：調節(jiē)級後壓力(lì)溫度間接(jie)♻️測量法和(he)利用壓力(lì)級組前後(hou)壓力、溫度(dù)測量法。這(zhè)兩種方法(fa)都基于弗(fu)留格爾公(gong)式：

式中：G0（G1）——設(she)計額定工(gōng)況（變工況(kuang)）下的蒸汽(qì)流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在設(shè)計額定⛹🏻‍♀️工(gong)況（變❄️工況(kuang)）下該級組(zǔ)前後的壓(ya)力；T0（T01）——設計額(e)定工況👈（變(biàn)工況）下該(gai)級組前蒸(zhēng)汽溫度。
　　對(duì)于n級的汽(qì)輪機在變(bian)工況狀态(tai)下工作時(shí)如未達臨(lin)界值則可(ke)直接應用(yong)上述弗留(liú)格爾公式(shi)但前提是(shì)整個汽輪(lún)機組級組(zu)葉片通流(liú)面積不變(biàn)。
　　當機組級(jí)組較多且(qie)末級爲凝(níng)汽式機組(zǔ)時,級組的(de)排氣壓力(lì)⁉️（PZ）遠小于級(ji)組進汽壓(yā)力（P0），因此上(shàng)式可簡化(huà)爲[4]：

　　式（3）是目(mù)前應用最(zui)廣的間接(jie)測量流量(liang)計算方法(fǎ)。式（3）和式（4）和(he)弗留格爾(ěr)公式一樣(yàng)都需要保(bao)證在級數(shù)足🔞夠多；葉(ye)片流通面(mian)積不變；各(ge)級組流量(liàng)相同；各級(jí)組級前溫(wen)度變化率(lǜ)相同和不(bú)得有其他(ta)非線性元(yuán)件幹擾等(deng)前提條件(jiàn)下應用。
　　對(duì)于級數足(zú)夠多這一(yī)條件目前(qian)大多數火(huǒ)電廠的汽(qì)輪❤️發電機(jī)都可以滿(man)足。對于保(bao)持葉片流(liú)通面積不(bú)變這一條(tiao)件，由于🈲葉(yè)片流通面(miàn)積會随着(zhe)級組調節(jie)閥門開啓(qi)狀🙇🏻況不同(tong)而變化，當(dang)負荷降低(dī)時相應會(huì)減少閥門(mén)的開啓數(shu)從而使實(shi)際流通面(mian)積減小🐅因(yīn)此會導緻(zhì)如圖2所示(shi)的P1值偏大(dà)于實際值(zhi)，測量結🏃‍♂️果(guǒ)也因此偏(piān)大🤩。

2.2影響因(yīn)素
　　除了上(shàng)述葉片流(liu)通面積會(hui)對測量結(jié)果造成影(ying)響外還有(yǒu)以☎️下幾大(dà)影響因素(sù)。
1.再熱減溫(wen)水的影響(xiang)
　　 再熱減溫(wen)水的注入(ru)會成爲再(zai)熱器壓降(jiang)和蒸汽流(liú)量兩者☂️關(guan)系中不可(ke)控的一個(gè)因素，此外(wài)這一部分(fen)減溫水由(you)于全部流(liú)入中、低壓(yā)缸所以會(hui)對其壓降(jiàng)💛造成影響(xiǎng)，這一部分(fèn)流量不算(suan)入主蒸汽(qì)流量但卻(què)會引起上(shàng)圖中P2和P1值(zhi)的增加從(cóng)而導緻測(ce)⛱️量結果大(dà)💃于實際值(zhí)。
2. 廠用汽及(jí)對外供熱(re)的影響
　　 火(huo)電廠發電(dian)汽輪機往(wǎng)往将其高(gāo)壓缸的排(pai)汽作爲廠(chang)用⁉️汽的汽(qì)源同時利(lì)用其餘熱(rè)供熱，這樣(yang)會相應的(de)減少再熱(rè)器及中、低(dī)壓缸的蒸(zhēng)汽流量從(cong)而導緻其(qí)壓力降低(di)壓⛷️差減小(xiǎo)即圖中✂️P3、P2降(jiàng)低，P3、P2的降低(di)最終緻使(shǐ)P1值降低，測(cè)量結果将(jiang)偏小。
3. 加熱(re)器、給水泵(bèng)及暖風機(ji)的投、切影(ying)響
　　 各組加(jiā)熱器在機(jī)組運行中(zhōng)會由于不(bu)同原因進(jìn)行投🚶‍♀️、切🏃‍♂️，其(qi)抽汽量也(yě)會因此而(ér)變化，而抽(chou)氣量直接(jiē)影響到P1值(zhi)，例⭐如高壓(yā)加熱器被(bèi)切除後前(qián)段抽汽量(liàng)将💃明顯減(jian)少從而主(zhu)蒸汽流量(liàng)不變而P1值(zhí)明顯提高(gao)緻使測量(liàng)結果偏高(gao)。汽動給水(shuǐ)泵和鍋爐(lu)暖風器的(de)氣🙇‍♀️源都來(lai)自于🎯中壓(yā)缸排汽🐇，當(dang)汽動給水(shuǐ)泵部分停(tíng)用時或其(qí)工作汽源(yuán)改變時都(dōu)會使抽汽(qi)量減少從(cóng)而☁️也會導(dǎo)緻包括P1值(zhí)在内的🆚各(gè)級壓力值(zhí)提高,緻使(shǐ)測量結果(guo)偏高。冬季(jì)暖🧑🏽‍🤝‍🧑🏻風機的(de)投入會引(yin)✊起抽汽量(liàng)的增加，P1值(zhi)因此降低(dī)，測量結果(guo)會偏低。
4.溫(wen)度補償的(de)影響
　　主蒸(zheng)汽經過調(diào)節級後在(zai)P1點會有一(yi)個明顯的(de)溫降，而且(qiě)♊該㊙️溫降随(sui)閥門開度(du)、機組運行(háng)方式的變(bian)化有所不(bú)同。但是到(dao)了P3點卻由(you)于再熱器(qi)的存在因(yīn)此P1點的溫(wēn)降對此點(diǎn)并沒有太(tai)大的影響(xiang)。可是利用(yòng)弗留格爾(ěr)公式是以(yi)各級組級(ji)前溫度變(bian)化率相同(tong)這一💛前提(tí)條件進行(hang)溫度補償(cháng)的，因此會(hui)有📱一定誤(wu)差。
5. 動态特(te)性的影響(xiǎng)
　　 再熱系統(tong)的中、低壓(ya)缸動态運(yun)作時會有(yǒu)慣性環節(jie)特性💃呈🤩現(xiàn)，這會導緻(zhi)P1和流量在(zai)機組變工(gong)況運行時(shi)呈非線性(xìng)狀态，便會(huì)産生動态(tài)偏差。
2.3特性(xing)分析
與直(zhí)接測量方(fang)法相比，基(jī)于弗留格(gé)爾公式的(de)間接測量(liang)法具🔞有以(yǐ)下優點：
(1)無(wú)需安裝特(te)殊測量裝(zhuang)置，隻需讀(dú)取汽輪機(ji)相關的運(yùn)行參數進(jin)行間接換(huan)算便可得(dé)出主蒸汽(qi)流量，這一(yī)點上大大(da)節省了初(chū)投資成本(běn)
(2)由于無需(xu)另外安裝(zhuāng)設備，因此(ci)不存在額(é)外的壓力(lì)損失，因此(cǐ)得出的蒸(zhēng)汽流量數(shù)據更可靠(kào)；
(3)同樣由于(yu)無需另外(wài)安裝設備(bèi)，機組洩漏(lòu)點減少，這(zhè)将🐆系統維(wei)護和檢修(xiū)成本大大(dà)降低。此外(wài)，間接測量(liang)無需直接(jiē)㊙️檢修機組(zu)，對于機組(zu)内部工況(kuàng)和問題缺(quē)陷可利用(yòng)弗留格爾(ěr)公式直接(jie)💃🏻進行計算(suan)确定，具體(ti)有以下兩(liang)方面應用(yong)：利用不同(tóng)✉️流量下推(tuī)算出的機(jī)👅組各級級(ji)前壓力，求(qiu)得各級壓(yā)差和比焓(hán)降，從而确(que)定機組效(xiao)率及🏃内部(bu)零件受力(lì)；已知流量(liang)或功率的(de)前提下，利(li)用各級級(ji)前壓力反(fǎn)向驗🥰證與(yu)弗留格爾(ěr)公式是否(fou)相符判斷(duàn)汽輪機内(nèi)部是否正(zheng)㊙️常運作例(li)如是否出(chu)現堵塞或(huo)洩☔漏引起(qǐ)的流通面(mian)積改變。
利(li)用弗留格(ge)爾公式進(jin)行間接測(cè)量需注意(yi)以下幾點(diǎn)：
(1)由于結垢(gòu)、腐蝕等問(wen)題存在，因(yīn)此爲了将(jiāng)流量測量(liàng)誤差控制(zhì)到最低，必(bi)須對機組(zǔ)進行定期(qi)試驗，檢查(cha)給水🌈流量(liàng)是否與主(zhu)蒸汽流量(liang)示值相對(duì)應以确定(ding)是否有結(jié)垢、腐💰蝕等(děng)問題存在(zai)和嚴重程(cheng)度，同時定(ding)期試驗還(hái)可以做到(dào)對系統誤(wù)差進行校(xiao)對；
(2)不可以(yi)一成不變(bian)地對弗留(liu)格爾公式(shi)進行生搬(ban)硬套的計(ji)算，要😘靈活(huo)觀察系統(tong)熱力過程(chéng)，根據過程(cheng)特性不同(tóng)選擇不同(tong)形式的弗(fú)留格爾公(gong)式進行流(liú)量🐕計算。
3結(jié)語
　　傳統的(de)直接測量(liàng)蒸汽流量(liàng)的方法雖(sui)然在二次(ci)儀表的配(pei)合下💋可以(yi)得到主蒸(zheng)汽流量值(zhi)，但由于節(jie)流裝置本(běn)身存在的(de)技術問題(ti)和測量精(jing)度等影響(xiang)因素，如今(jin)在大容🐉量(liàng)高參數單(dān)元機組中(zhōng)越來越難(nán)以見其身(shen)影，與之相(xiang)對應的間(jian)接測量法(fa)在⛱️可靠性(xing)、穩定性、經(jīng)濟性🙇🏻方面(mian)的表現更(geng)爲優秀。但(dàn)目前仍由(yóu)于㊙️熱力工(gōng)況複雜多(duō)變往往需(xu)要對計算(suàn)模型作🔆不(bu)同修正，目(mu)前并未研(yan)♋究出一種(zhǒng)十分完💜善(shan)的計算模(mo)型，因此該(gāi)領域還有(you)待🍉研究工(gong)作者繼續(xu)探索。

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