流量测量技术综述

式中：

d—漩涡发生体的特征尺寸。则流体体积流量公式如下：

式中：f—漩涡产生的频率；u—流体流速；d—直径，漩涡发生体的特征尺；St—斯特罗哈尔数；D—管道内径；A—在漩涡发生体处的流通截面积。

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：

上式中：Gr为变工况下的流量，G0为设计工况下的流量；T0、P0表示设计工况下的主蒸汽绝对温度和压力；T0r、P0r表示变工况下的主蒸汽绝对温度和压力；P2表示设计工况下的级后压力，P2r表示变工况下的级后压力。

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：

大容量汽轮机组数据采集系统（DAS）显示的主蒸汽流量是根据调节级压力等测量参数经过换算求得的。对上式的应用有着明确的条件限制：通流面积不变；级组内各级流量相同；级组内各级前温度变化率相同；级组内不得串有其他非线性元件。

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：

其中，Dw为冷却水流量；Dc为汽轮机的排气量；hc-hc'为1Kg排气在凝汽器中的放热量，其数值大小可由汽轮机的热力试验确定。通常，按照实用精确度的原则，hc-hc'可以认为是常量，对于中间再热式汽轮机为2300KJ/Kg，非中间再热式汽轮机为2200KJ/Kg；cp为冷却水的比热；Δt为冷却水在凝汽器中的温升，其数值可以冷却水入口及出口的温度表记直接得到。由于凝汽式汽轮机最末级处于超临界流动状态，故运行中汽轮机排汽量与汽轮机最末段回热抽汽压力成正比，即：

式中：Dc0为汽轮机设计工况下的汽轮机排汽量；pe0为设计工况下汽轮机最末段回热抽汽压力；pe1为运行过程中实测的汽轮机最末段回热抽汽压力，Dc0、pe0可以根据汽轮机制造厂家提供的汽轮机热力特性说明书中得到。

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。