大管徑低壓頭水流量在線測量方法研究

張榮超，趙國輝

(白音華金山發電有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026200)

循環水系統是火電廠重要的輔助系統,對電廠的安全、經濟運行起重要作用。循環水流量直接影響凝汽器真空,最終影響汽輪機電功率[1-3]。由于泵流體運行的復雜性以及機械、水力、容積等變量因素的影響[4],對于泵的實際出力及工作性能了解很少，火電廠尋求循環水泵最佳組合運行方式就遇到困難，因而準確測量循環水流量對機組的優化運行、改造等有重要意義。

循環水流量的測量方法主要有皮托管測速法、超聲波流量計和電磁流量計等[5-7]。皮托管需要在循環水管道上開孔，安裝維護量大；超聲波流量計對大管徑測量需要較長的直管段，由于精度差，還不能實現在線流量監測[8-9]；電磁流量計可以實現在線監測，但應用于管徑1 m以下的流量測量，而目前600 MW機組循環水管徑達2.2 m，應用受限制[10]。

對于小管徑流量測量有多種方法，而且精度也能達到要求，本文的基本思路是在循環水管道上引出一根細管道，通過測量細管道內的流量和推導出的計算公式得到主管道上的流量。

1 測量原理

取Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 2組測量截面，如圖 1所示，圖1中：D、d為直徑;L為間距；G為流量；M為電動門。根據黏性流體恒定總流的伯努利方程列出如下方程式。

圖1 計算示意圖

Ⅰ和Ⅱ截面為

(1)

Ⅲ和Ⅳ截面為

(2)

由于管道水平，zⅠ=zⅡ，zⅢ=zⅣ，同時兩截面距離相對較短且L1=L3，可以認為vⅠ=vⅡ，vⅢ=vⅣ。由式(1)、式(2)得到：

(3)

(4)

將式(3)、式(4)相除得到:

(5)

(6)

由式(5)、式(6)得到:

(7)

由式(7)得循環水流量為

(8)

G1=kG2

(9)

式中：k為與測量的兩截面差壓有關系的系數，實際工程中，因L1、L3長度相對較小，可通過熱平衡校核k值。

2 實際測量

如圖2所示，在循環水主管道加裝分支管路。分支管路粗細要適中，太細則測量的差壓值將會不明顯；太粗則增加測量分支管路流量的難度。通過伯努利方程推導出主、分管道流量關系，通過實驗室水力試驗驗證推導的正確性，通過測量分支管道流量達到測量循環水流量目的(可通過現場熱平衡試驗取得系數K)。

圖2 測量裝置結構

3 結論

a.通過本方法，可以獲得比較準確的在線循環水流量監測。加裝成本低，一次性投資，維護簡單，為機組冷端系統優化運行提供了必要的運行參數。

b.需要進一步研究加裝管徑的粗細和圖1中L1、L3距離才能更好的獲得流量測量結果。