節能技術之三十 循環水流量熒光示蹤檢測方法

以水質不潔、大管徑和大流量為特征的循環水流量測量是機組冷端系統參數測試的難點之一，直接關系到相關設備性能評價及運行優化調整等工作。

問題提出：以300 MW等級機組為例，循環水管徑在1 800 mm左右，額定工況下每小時流量達3.2萬t左右，并且由于水源攜帶泥沙、冷塔填料脫落物等影響，流量測量不能采用傳統的節流孔板或流量噴嘴等方式測量。目前常用方法有3種，一是測速法，二是超聲波法，三是能量平衡法。其中測速法多使用Fechheimer和Keil皮托靜壓型傳感器以及摻入型的光纖激光多普勒測速儀（LDV），對流量角測量要求非常高；超聲波法采用超聲波流量計，一般需要在循環水設計和施工階段就做好循環水管中安裝超聲波測量系統的準備。另外由于循環水中淤泥和其他微粒或氣泡的出現對超聲波方法測量有不利影響，因此測試結果不確定度要遠高于測試儀器本身，個別電廠甚至很難測量到循環水流量數據；能量平衡法是根據汽輪機組的能量平衡計算，一般要求與汽輪機性能考核試驗同時進行，否則數據的準確性難以保證。

推薦方法：推薦采用熒光示蹤檢測法測量循環水流量，測量裝置包含熒光儀、計量泵、熒光物質、高精度天平、移液管、吸耳球、玻璃棒、洗瓶、取樣緩沖部分及便攜式計算機等。熒光示蹤法測量系統見圖1。

圖1 熒光示蹤法測量系統示意

對于穩定注入熒光物質的流量測量系統，在距離注入位置下游足夠長的位置，測量混合后液體中的熒光物質濃度，根據熒光物質質量守恒，可以列出公式：

Q1×C1＋Q2×C0＝（Q1＋Q2）×C2（1）式中：Q1為熒光物質注入流量；Q2為循環水流量；C0為加入熒光物質前循環水中熒光物質原有濃度；C1為熒光物質注入濃度；C2為熒光物質被循環水稀釋后濃度。對于大流量的循環水流量測量，由于注入熒光物質的濃度與稀釋混合后的濃度比非常大，C1的濃度值顯著高于C2值，有時比值高達107，同時循環水流量中一般不含有所注入的熒光物質，即C0＝0，因此式（1）可簡化為：

對于測量系統，只需要精確確定加入熒光物質的濃度及流量，以及混合后的熒光物質濃度，就可準確測量循環水流量。

建議：循環水流量熒光示蹤檢測方法適用于測定大管道流量，但在熒光物質選擇、示蹤劑配置、注入和采樣環節，以及檢測過程控制等方面尚需要深入研究，確定遵循的準則，以有效指導循環水流量的測量工作，并最大限度提高測量數據的準確性。

撰稿：

國網河北省電力公司電力科學研究院 郭江龍