摘要：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(yùn)用的優(yōu)勢以及保證探頭安全使用的條件和注意事項(xiàng)。
　　
　　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，各種率的新技術(shù)、新工藝不斷被投入使用。*的工藝需要高精度的控制和測量相配合。對鍋爐及汽機(jī)中的蒸汽、水、煙、風(fēng)各種介質(zhì)流量的全面計(jì)量，是保證機(jī)組安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。各種流量計(jì)都有各自的特點(diǎn)，沒有一種測量方式或流量計(jì)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(jì)都有它*的優(yōu)缺點(diǎn)，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(diǎn)的、既安全可靠又經(jīng)濟(jì)耐用的*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(jìn)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(jì)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(jì)算流量。差壓式流量計(jì)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(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)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(shí)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(jī)、水泵等，增加了能源的消耗，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本增加。
　　
　　差壓式流量計(jì)的代表產(chǎn)品為孔板，因?yàn)槿藗儗λ陌惭b、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(jià)格低廉，因此長期來應(yīng)用普遍。但孔板使用時(shí)間一長，精度會急劇下降，需要進(jìn)行定期檢測和清洗。
　　
　　1.2均速管流量計(jì)測量原理
　　
　　均速管流量計(jì)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公司與德國的Erlangen大學(xué)聯(lián)合推出的德爾塔巴均速管流量計(jì)采用了流線形管狀設(shè)計(jì)，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(gè)由平均流速所產(chǎn)生的平均差壓，并將這個(gè)差壓通過接口傳送給變送器。通過多個(gè)不均勻的取壓孔，能盡量真實(shí)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(qiáng)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(jì)效益非常明顯。同時(shí)*的探頭設(shè)計(jì)能同時(shí)滿足壓損小和差壓大的要求，方便變送器的選型。
　　
　　取單點(diǎn)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(diǎn)的流速，然后通過經(jīng)驗(yàn)圖表上的流速剖面來分析這個(gè)檢測點(diǎn)，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(diǎn)的測量值來代替平均流速是不準(zhǔn)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(diǎn)
　　
　　（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。口徑范圍可以從3mm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(dá)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(qiáng)酸強(qiáng)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)煔狻嚎s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(diǎn)均基于計(jì)算軟件復(fù)雜的運(yùn)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。
　　
　　（3）探頭取壓孔設(shè)計(jì)防堵特性。探頭開孔zui大8mm，只要介質(zhì)中塵埃或顆粒不大于130mg/m3，就不需要維護(hù)及吹掃。加裝氮?dú)獯祾吖苈房蓪Υ蠊艿赖母郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、燒結(jié)煙氣等高含塵氣體進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。
　　
　　（4）流線型探頭腔設(shè)計(jì)，測量信號穩(wěn)定、波動小。且前后取壓孔的數(shù)量和分布*對稱，不怕裝反，還可以實(shí)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%的度，且采用非收縮節(jié)流設(shè)計(jì)，比孔板的*壓損至少低了90%以上。
　　
　　（6）安裝費(fèi)用低，基本免維護(hù)，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(jī)組中已大量使用，在江蘇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*的微壓損節(jié)能的優(yōu)勢。
　　
　　（1）主蒸汽流量的測量是為了滿足機(jī)組檢測和控制的要求，通過的蒸汽測量，來調(diào)節(jié)汽機(jī)的出力。一般300MW/600MW單元機(jī)組的主蒸汽流量是通過間接方法測量的，即測量汽機(jī)調(diào)節(jié)級壓力，根據(jù)主機(jī)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(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行工況的變化、參數(shù)測點(diǎn)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(zhǔn)確程度，其計(jì)算精度很難滿足運(yùn)行要求。
　　
　　若設(shè)置主蒸汽流量測量，則其流量測量點(diǎn)要置于汽機(jī)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(jī)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(jì)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(jì)壽命可達(dá)到20萬h，可長期用于650℃以下的高溫蒸汽場合，*可對汽輪機(jī)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(yùn)行介質(zhì)溫度達(dá)到550℃時(shí)，能夠保護(hù)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(jìn)行。由于出廠時(shí)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(jì)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(yùn)行更加安全可靠。
　　
　　德爾塔巴流量計(jì)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(gè)高溫高壓應(yīng)用實(shí)例，在國內(nèi)也逐步被認(rèn)可并大量使用。
　　
　　（2）流量儀表的測量是供熱系統(tǒng)計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)，因此要求流量計(jì)具有較高的測量精度。以往在熱網(wǎng)計(jì)量中使用較多的是孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)，而近來德爾塔巴流量計(jì)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(jì)量精度完滿足對熱網(wǎng)蒸汽和循環(huán)熱水的計(jì)量要求，而且當(dāng)管道溫度低于100℃、壓力小于1MPa時(shí)，可對現(xiàn)有管道實(shí)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(xiàng)目。德爾塔巴流量計(jì)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(jì)量裝置安裝和維護(hù)困難的問題。
　　
　　熱網(wǎng)應(yīng)用中常見的幾種流量計(jì)主要性能指標(biāo)比較見表1。　　3流量計(jì)安裝使用
　　
　　均速管流量計(jì)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(dá)到*性能，需對流量計(jì)進(jìn)行合理的安裝和維護(hù)。在選用該產(chǎn)品時(shí)一定要把測量管的內(nèi)徑提供準(zhǔn)確。因?yàn)樵O(shè)計(jì)探頭取壓孔的分布是按管道中心計(jì)算的，管內(nèi)徑如有較大誤差時(shí)，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(jì)量用的流量計(jì)建議選用滿管插入的探頭，尤其在直管段不滿足要求時(shí)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*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(shí)，需根據(jù)安裝條件進(jìn)行理論分析和計(jì)算，選擇合適的安裝位置和安裝方法，以達(dá)到*效果。流量計(jì)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(xiàn)：
　　
　　[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]。