摘(zhai)要：差壓(ya)式流量(liang)測量是(shì)電廠流(liú)量測量(liang)的重要(yào)方🐇式💘，通(tong)☁️過🔆流👨‍❤️‍👨量(liàng)📐孔闆與(yǔ) 差壓變(bian)送器 配(pèi)合使用(yong)，可直接(jiē)産生4mADC～20mADC的(de)标準電(diàn)流信号(hào)送控制(zhi)系✉️統。一(yī)直以來(lái)，管道差(chà)壓式流(liu)量計 以(yi)其簡單(dan)、可靠的(de)特性廣(guang)泛應用(yong)于各個(gè)系統的(de)管線流(liú)量🏃測👅量(liang)，本文結(jié)合秦二(èr)廠現場(chang)設備改(gǎi)造過程(cheng)👉，深入分(fèn)析了差(chà)🈲壓式💋流(liu)量計在(zai)對含氣(qi)泡液體(tǐ)流量測(cè)量過程(cheng)中産生(sheng)波動的(de)具體原(yuan)因，并🤞提(tí)出具有(you)針對性(xìng)的改進(jìn)措施，有(you)效提升(sheng)了差壓(yā)式流量(liang)測量的(de)穩定性(xing)。
　　秦二廠(chǎng)安全殼(ké)噴淋系(xì)統（EAS）噴淋(lín)流量變(biàn)送器，通(tōng)過測💘得(dé)⭐安噴管(guǎn)線✨上流(liú)量孔闆(pǎn)兩側的(de)差壓來(lai)實現噴(pēn)淋流量(liàng)✌️的測量(liàng)及遠傳(chuan)功能，該(gai)變送器(qi)爲事故(gu)後監測(cè)系統儀(yi)表。該變(biàn)送器爲(wei)EAS系統直(zhi)接噴淋(lín)流量與(yǔ)循環噴(pen)淋流量(liang)的差壓(yā)流量測(cè)量變送(sòng)器，現場(chǎng)測得參(cān)數并經(jīng)處理後(hòu)遠傳至(zhi)主控室(shì)。
　　在進行(háng)涉及該(gāi)流量計(jì)的零流(liú)量現場(chǎng)試驗時(shí)，多次出(chu)現停🈲泵(beng)後流量(liàng)數據波(bō)動的情(qing)況，波動(dong)幅度超(chao)出誤差(cha)許可範(fàn)圍。爲保(bao)證現場(chang)設備可(kě)用，本文(wén)從測量(liàng)結果波(bō)動這一(yī)問題着(zhe)手，深入(ru)剖析波(bō)🚶動産生(sheng)的原因(yin)，并提出(chu)對應的(de)解決方(fang)案，應🔴用(yong)至現場(chǎng)後，取得(de)了良好(hao)的成效(xiao)
1故障現(xian)象及故(gu)障處理(li)
1.1故障現(xiàn)象
　　安噴(pēn)系統零(ling)流量實(shi)驗期間(jian)，曾多次(ci)出現小(xiǎo)流量指(zhi)🈲示💁波動(dòng)的💚情況(kuang)，曾有過(guò)1個月内(nèi)連續觸(chu)發3次波(bō)動的情(qing)況發生(sheng)，其波💔動(dong)方🥰式爲(wei)在停泵(bèng)後出現(xian)短時間(jian)的波動(dong)峰（如圖(tu)1所示）。圖(tú)1中綠色(se)曲🏃‍♀️線爲(wei)流量，藍(lán)色曲線(xian)爲泵軸(zhou)承溫度(du)，啓泵期(qi)間流量(liàng)指示正(zhèng)常，而在(zai)停泵🤞後(hou)（藍色曲(qu)線🌈開始(shi)下行，證(zheng)明已停(ting)泵成功(gong)）又出現(xian)了兩次(cì)大的波(bō)🈲動值，較(jiao)大的一(yi)次波動(dong)值約爲(wèi)正常啓(qi)泵期間(jian)流❗量值(zhi)的1/4，明顯(xiǎn)已遠超(chao)誤差許(xu)可範圍(wei)。
 
1.2故障處(chù)理
　　針對(dui)這一故(gù)障，現場(chǎng)多采用(yòng)充水排(pái)氣方式(shi)進行處(chu)🥵理，對儀(yi)表進行(háng)充水排(pai)氣并校(xiao)準後，在(zài)一段時(shi)間内儀(yi)表的測(ce)量穩定(dìng)性❌會有(you)所提高(gāo)，然而在(zai)進行多(duō)次試驗(yan)後（該管(guǎn)線在機(jī)組運行(háng)期☔間不(bu)投運），流(liú)量波動(dòng)的情況(kuang)又會出(chū)現。經統(tong)計，近3年(nián)内對單(dān)個變送(sòng)器校驗(yan)（含充水(shuǐ)排氣）的(de)工作次(cì)數多達(da)7次。從現(xiàn)場實際(jì)效♉果來(lai)看，充水(shui)排🛀氣具(jù)有見效(xiao)快、操作(zuo)容易等(děng)優點，但(dàn)屬于一(yi)種治标(biao)不治本(běn)的辦法(fa)，對于應(ying)用于事(shì)故期間(jiān)及事故(gù)後處理(lǐ)的安全(quan)殼噴淋(lín)系統💛來(lai)說，每次(ci)使用前(qián)進行人(rén)爲校驗(yàn)的行爲(wèi)是不現(xian)實的。
2背(bei)景介紹(shao)
2.1差壓式(shi)流量計(jì)測量原(yuan)理
　　差壓(yā)式流量(liang)測量方(fāng)式基于(yú)伯努利(lì)方程和(he)連續性(xìng)原理🏃，通(tong)過測量(liàng)液體流(liú)經節流(liu)元件時(shi)産生的(de)壓力變(biàn)化，從而(er)計算✔️出(chu)流體流(liu)量[2]。推導(dao)爲：
　　已知(zhī)流體密(mì)度ρ；流體(tǐ)管道前(qián)後截面(mian)積A1、A2；截面(mian)處流體(ti)流速v1、v2；壓(yā)強p1、p2。根據(ju)不可壓(yā)縮理想(xiang)流體的(de)伯努利(li)方程：
 
和(hé)流體連(lian)續性方(fang)程：
 
　　其中(zhong)，A0爲孔闆(pan)開孔面(mian)積，μ爲流(liú)束收縮(suo)系數（A2=μA0），d爲(wei)節流孔(kǒng)直徑⭐，D爲(wèi)管道内(nèi)徑。
　　上述(shu)方程均(jun1)建立在(zai)流體不(bú)可壓縮(suo)及流體(tǐ)動量守(shou)恒的基(jī)礎之上(shang)。事實上(shàng)，由于流(liu)體存在(zai)摩擦力(li)和黏🌍性(xìng)，其動量(liang)🙇🏻有所損(sun)失，而孔(kong)🙇🏻闆前後(hou)流體由(you)于具備(bei)可❄️壓縮(suo)性，前後(hòu)密♊度并(bing)不相同(tóng)，故引入(ru)流量系(xi)數α和膨(peng)🌈脹系數(shu)ε（對于不(bu)可壓縮(suō)流體，其(qi)ε爲1），并得(de)到孔闆(pǎn)前後✉️的(de)實際壓(ya)差爲Δp=p1-p2，實(shi)際密度(dù)ρ2=ερ1=ερ，得到可(ke)壓縮的(de)實際流(liú)體方程(chéng)：
 
可以看(kàn)出：流量(liang)與差壓(yā)的平方(fang)根成線(xian)性關系(xi)，即q∝√∆p。
　　上述(shù)公式作(zuo)爲差壓(ya)式流量(liang)測量的(de)理論基(ji)礎，其結(jie)論🌏決⭐定(ding)🔴了差壓(yā)式流量(liang)計的硬(ying)件組成(chéng)，對于現(xiàn)場應用(yong)來說，主(zhǔ)要的組(zǔ)成元件(jiàn)包含節(jiē)流元件(jian)、引壓管(guǎn)線及差(chà)壓變送(song)器⛹🏻‍♀️。差壓(ya)式流量(liang)計可以(yǐ)采用的(de)節流元(yuán)件包含(han)标準孔(kong)闆、節💯流(liu)擋闆、文(wen)丘裏管(guǎn)等，而在(zài)現場使(shi)用的設(shè)備💰中則(zé)以标準(zhǔn)孔闆居(ju)多。秦二(er)廠安噴(pen)系統現(xian)場使用(yong)的🌈正是(shi) 标準孔(kong)闆型差(chà)壓流量(liàng)計 。
2.2現場(chǎng)布置情(qing)況
　　秦二(er)廠安全(quan)殼噴淋(lín)系統（EAS）噴(pen)淋流量(liang)變送器(qi)，通過測(ce)得安噴(pēn)管線上(shang)流量孔(kǒng)闆兩側(ce)的差壓(yā)來實現(xiàn)噴淋流(liu)量的測(ce)量及遠(yuan)傳功能(neng)。
　　現場儀(yí)表安裝(zhuāng)于管道(dào)側方，通(tōng)過引壓(ya)管線自(zi)孔闆兩(liang)🔴側接入(rù)管道，對(duì)孔闆前(qian)後兩側(cè)的差壓(ya)值進行(háng)測量，并(bing)送出4mADC～20mADC标(biāo)準電流(liu)❓信号至(zhi)控制與(yu)監測系(xi)統，在控(kong)制櫃系(xì)統中通(tong)過開方(fang)卡件與(yǔ)⭐線性運(yùn)算卡件(jiàn)處理，即(jí)可直接(jiē)得到流(liu)量值。
　　現(xian)場采用(yong)的差壓(ya)式變送(song)器，測量(liang)範圍0kPa～60kPa，精(jing)度0.25，通過(guò)約6m長的(de)引🆚壓管(guǎn)線由孔(kǒng)闆引入(ru)變送器(qì)進行測(cè)量，如圖(tú)2所示。
 
　　對國(guo)内同類(lei)型電廠(chang)該儀表(biao)的使用(yòng)情況進(jin)行調研(yán)🔅，發現該(gāi)問😄題在(zai)大部分(fen)同型号(hào)電站中(zhong)均有存(cun)在，屬于(yú)共性問(wèn)題，解決(jue)方案也(ye)☔多爲充(chong)水排氣(qi)操作。本(běn)文所讨(tǎo)論的解(jie)決方案(àn)具備推(tuī)廣價值(zhi)。
2.3不穩定(ding)性原因(yīn)分析
1）安(ān)噴泵作(zuò)用原理(lǐ)分析
　　該(gai)表計用(yong)于測量(liàng)安噴管(guan)線内流(liú)量，安噴(pen)管線在(zai)機組正(zheng)常運行(hang)期間無(wú)流量，隻(zhi)有在試(shì)驗期間(jiān)，該表計(jì)才會起(qi)到測量(liàng)的作用(yong)，此時管(guan)線内液(ye)體來源(yuan)爲安全(quán)殼噴淋(lin)泵泵送(sòng)的含✏️硼(peng)水，安噴(pēn)泵爲葉(ye)片式立(lì)式筒形(xíng)泵，泵揚(yáng)程爲131m，最(zui)大入口(kǒu)壓力0.385MPa，在(zài)試驗🍉過(guo)程中，因(yin)氫氧化(huà)鈉虹吸(xī)管線破(po)壞帶入(ru)空氣，噴(pēn)射泵将(jiāng)氫氧化(huà)鈉輸送(song)管線中(zhong)的空氣(qi)吸入安(ān)噴管線(xian)内，氣體(ti)以🏃‍♀️氣泡(pao)的形式(shi)存在于(yu)液體管(guǎn)線中，并(bìng)随着液(ye)體進入(rù)引壓管(guǎn)線。考慮(lü)到對♊于(yú)儀表充(chōng)水排氣(qì)可以短(duǎn)期消除(chú)儀表測(ce)量不穩(wěn)定問題(ti)的情況(kuàng)，不能排(pái)除測量(liàng)不⛹🏻‍♀️穩定(dìng)的原因(yin)爲儀表(biǎo)管線🔅中(zhōng)含氣泡(pao)。而事實(shi)上，爲消(xiao)除儀表(biǎo)管線含(hán)氣泡對(duì)于🐕儀表(biǎo)測量穩(wen)定性的(de)影響，引(yǐn)壓管線(xian)上安裝(zhuāng)有集氣(qi)❤️罐，但👌由(yóu)于引壓(ya)管線長(zhang)度較長(zhang)（約6m），集🍉氣(qi)罐并不(bú)能起到(dào)良好的(de)除氣作(zuo)用。
2）曆史(shǐ)故障記(jì)錄分析(xī)
　　經查詢(xun)曆史記(jì)錄，除了(le)零流量(liang)試驗停(ting)泵後該(gai)表波動(dòng)外🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，也曾(ceng)🧡出🧡現過(guo)機組正(zheng)常運行(hang)期間該(gai)表計出(chu)現小流(liú)量波動(dong)的情況(kuàng)㊙️，如圖💯3所(suǒ)示。從圖(tú)3中可以(yǐ)看到，該(gāi)波動持(chi)續一段(duan)較長時(shi)間後，經(jing)🔱約5min的最(zui)🧡大量程(chéng)指示🈲（故(gu)障處理(lǐ)工作期(qi)間斷開(kai)儀表），儀(yi)表指示(shì)複原，期(qī)間管線(xiàn)内不存(cún)🈲在液體(ti)流動的(de)情況（功(gong)率運行(háng)期間安(ān)噴泵不(bu)啓動），查(chá)‼️詢曆史(shǐ)工作記(ji)錄可以(yǐ)發現，對(duì)該故障(zhàng)采用充(chōng)水排氣(qi)😘的方法(fa)🎯進行了(le)處理，這(zhè)一故障(zhàng)不同于(yu)大多數(shu)情況下(xia)🐪的零流(liú)量試驗(yan)停泵後(hou)流量波(bō)❓動的産(chan)生條件(jiàn)，但其故(gù)🤟障表現(xian)、故障處(chù)理方式(shi)及故障(zhang)處理結(jie)果均有(you)相似之(zhī)處。
 
3）引壓(ya)管線因(yin)素分析(xi)
　　作爲差(cha)壓式流(liú)量計的(de)測量儀(yi)表，差壓(yā)式變送(sòng)器的測(ce)量範圍(wei)本身較(jiào)小（0kPa～60kPa），需要(yào)較高的(de)測量精(jing)度與測(cè)量靈敏(min)度，管線(xian)内氣體(tǐ)✊擾動、氣(qì)體憋壓(ya)等情況(kuàng)均會造(zào)成力變(bian)送器的(de)測量不(bú)穩定，而(ér)在安噴(pen)💰管線中(zhong)，氣體通(tong)過氣泡(pào)的形式(shi)存在，氣(qì)泡流動(dong)與彙聚(ju)💋均有可(ke)能引發(fā)管線内(nei)壓力波(bo)動。在安(ān)噴泵正(zhèng)常工作(zuò)期間，由(you)🔴于管線(xian)内流量(liang)較大，差(chà)壓本身(shen)較高，擾(rǎo)動造成(cheng)的影響(xiang)較小，而(er)停泵後(hòu)主管線(xiàn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻内液體(ti)停止流(liu)動，引壓(ya)管♈線中(zhōng)的氣體(ti)開始移(yi)動，這一(yī)過程中(zhōng)，氣🎯泡的(de)流動、彙(hui)聚與破(pò)裂均有(yǒu)可能引(yin)發管線(xian)内壓力(li)波動，殘(cán)留氣體(ti)引發的(de)壓力波(bō)動與憋(bie)壓情況(kuang)造成了(le)停泵之(zhi)後✊的流(liú)量波動(dòng)🔞情況[1]。
4）信(xin)号處理(li)回路分(fèn)析
　　在流(liu)量測量(liang)的過程(chéng)中，信号(hao)經開方(fang)卡件處(chu)理，開方(fāng)卡件具(ju)有小信(xìn)号切除(chu)功能，當(dāng)輸入信(xìn)号小于(yú)0.075V時，輸出(chu)保持爲(wei)0。
　　由開方(fang)運算關(guān)系式可(ke)知，對于(yu)輸入信(xin)号爲0.075～0.999之(zhi)間的🍉電(diàn)壓值，經(jīng)開方卡(kǎ)件處理(lǐ)後，其輸(shū)出值大(dà)于輸入(ru)值。換言(yán)之，輸入(rù)值低于(yú)滿量🙇‍♀️程(cheng)1/10的信号(hào)值經由(you)開方卡(kǎ)件運算(suan)後，如有(yǒu)輸出，其(qí)🍉輸出會(huì)大于原(yuan)輸入值(zhi)，由于差(chà)壓值與(yǔ)變送器(qi)輸😄出電(dian)流之間(jian)滿足線(xian)性輸出(chu)關系，且(qiě)I-V卡件爲(wei)線性轉(zhuan)換關系(xì)，易知變(bian)送器測(ce)量差壓(yā)值與開(kai)方卡⚽件(jiàn)輸入端(duan)電壓滿(man)♉足線性(xìng)運算關(guan)系，對于(yú)波動誤(wù)差，開方(fang)運算會(hui)将其放(fang)大，這也(ye)是波動(dòng)較爲明(ming)顯的原(yuán)因之一(yī)。
　　綜合以(yi)上故障(zhang)情況分(fèn)析，可以(yǐ)判斷出(chu)流量測(ce)量不穩(wěn)定性的(de)成因與(yu)管道内(nèi)存在氣(qi)體有密(mì)切關系(xì)。
2.4處理措(cuo)施
　　綜上(shang)分析可(kě)知，小流(liú)量波動(dong)産生的(de)原因爲(wei)管線内(nei)氣體産(chan)生的壓(yā)力擾動(dong)，要解決(jué)小流量(liàng)測量不(bú)穩定的(de)情況，需(xu)要消🍉除(chu)氣體造(zào)成的影(yǐng)響，氣體(tǐ)由虹吸(xi)破壞作(zuo)用帶出(chu)，根據該(gāi)系⛱️統的(de)工作原(yuán)理可知(zhi)，無法做(zuo)到從根(gēn)源消除(chú)管線🈲氣(qi)，解決方(fang)法主要(yào)着手于(yu)消除引(yin)壓管線(xian)内的氣(qì)體擾動(dòng)💛。根據現(xiàn)場的實(shi)際布置(zhì)，初步的(de)解決方(fāng)案有3個(ge)：
1）在管線(xiàn)上布置(zhi)氣體消(xiao)除裝置(zhì)（集氣罐(guàn)等）。
2）修改(gǎi)變送器(qì)及引壓(yā)管線所(suǒ)在位置(zhì)，消除引(yǐn)壓管線(xiàn)内液體(tǐ)🤟無法💁排(pai)空的問(wèn)題。
3）采用(yong)毛細管(guan)差壓變(biàn)送器，從(cong)根本上(shàng)避免氣(qi)體波動(dong)。
　　對于1）、2）兩(liang)項解決(jue)方案，有(yǒu)成本較(jiao)低、實施(shī)簡單的(de)優勢💃，但(dan)由于在(zai)♻️安噴試(shì)驗進行(háng)的過程(chéng)中，還是(shi)有氣泡(pao)随⁉️虹吸(xī)破壞進(jin)入管線(xian)，依然不(bú)能完全(quán)避免氣(qì)體影響(xiǎng)，且加裝(zhuāng)📞集氣罐(guàn)會在管(guan)💃🏻線中引(yin)入故障(zhang)點，造成(cheng)系統穩(wen)定性下(xia)降，其中(zhong)集氣罐(guan)這一方(fang)案已被(bei)證明效(xiao)果不佳(jiā)，不考慮(lü)采用。
　　考(kǎo)慮第3條(tiao)方案，由(you)連通器(qi)原理可(kě)知，主管(guǎn)線中的(de)壓力變(biàn)✌️化對于(yú)差壓變(bian)送器來(lai)說不造(zao)成影響(xiang)，主要的(de)問題集(jí)中于引(yin)壓管線(xian)上，毛細(xi)管變送(sòng)器通過(guò)在封閉(bi)毛細管(guǎn)内填充(chong)油進行(háng)引壓，可(ke)以避免(miǎn)主管線(xian)内含氣(qi)泡液體(ti)進入，達(da)㊙️到從根(gen)本上消(xiāo)除氣體(tǐ)影響因(yin)素的效(xiào)果。
　　綜上(shàng)考慮，采(cai)用毛細(xi)管型差(chà)壓變送(sòng)器對現(xian)場變送(sòng)器㊙️與引(yǐn)壓💃🏻管線(xiàn)一同更(gèng)換，對原(yuan)變送器(qì)、引壓管(guan)線及集(jí)氣罐進(jin)行拆除(chu)，由孔闆(pǎn)出口根(gēn)閥後全(quán)部換爲(wèi)毛細管(guǎn)進行引(yin)壓。改造(zao)後進行(hang)零流量(liàng)試驗，啓(qǐ)停泵前(qián)後流量(liang)指示保(bao)持一👈緻(zhi)，且停泵(bèng)後未出(chu)現小流(liu)量波💰動(dong)，改造效(xiao)果良好(hao)。改造前(qian)後測量(liang)效果對(dui)比如圖(tu)4所示，其(qi)中綠色(sè)‼️曲線爲(wèi)改造後(hòu)效🔞果。
 
3總(zǒng)結
　　差壓(ya)式流量(liàng)計作爲(wei)一種廣(guang)泛應用(yong)于生産(chǎn)場所的(de)🔞流量🐆測(ce)量🚶‍♀️模式(shi)，其結構(gòu)簡單，測(ce)量回路(lù)易于搭(da)建，對純(chun)流♋體的(de)測量結(jié)果精度(dù)也讓人(rén)滿意。但(dàn)其受流(liu)體密度(dù)與壓強(qiang)影📱響較(jiao)大，特别(bié)是👉對于(yu)含氣泡(pao)液體來(lái)說，由于(yu)測量值(zhí)爲孔闆(pǎn)差壓，對(dui)于單側(ce)波動影(yǐng)響的🌈敏(min)感度較(jiào)高🔅，通過(guò)将測量(liàng)儀表更(geng)換爲毛(máo)細管變(bian)送器，将(jiāng)單側管(guǎn)線等效(xiao)爲純液(yè)體測量(liàng)，從根源(yuán)上避免(miǎn)了氣體(ti)擾👄動，對(dui)于含氣(qi)泡☂️液體(tǐ)管線小(xiǎo)流量測(ce)量穩定(dìng)性改進(jin)有明顯(xiǎn)的功效(xiao)，對于現(xiàn)場其它(ta)類似流(liu)量🏃🏻計以(yǐ)及國内(nèi)同類型(xing)電站均(jun1)具有廣(guang)泛的應(ying)用與推(tuī)廣前景(jing)。

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