大管径低压头水流量在线测量方法研究

张荣超，赵国辉

(白音华金山发电有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026200)

循环水系统是火电厂重要的辅助系统,对电厂的安全、经济运行起重要作用。循环水流量直接影响凝汽器真空,最终影响汽轮机电功率[1-3]。由于泵流体运行的复杂性以及机械、水力、容积等变量因素的影响[4],对于泵的实际出力及工作性能了解很少，火电厂寻求循环水泵最佳组合运行方式就遇到困难，因而准确测量循环水流量对机组的优化运行、改造等有重要意义。

循环水流量的测量方法主要有皮托管测速法、超声波流量计和电磁流量计等[5-7]。皮托管需要在循环水管道上开孔，安装维护量大；超声波流量计对大管径测量需要较长的直管段，由于精度差，还不能实现在线流量监测[8-9]；电磁流量计可以实现在线监测，但应用于管径1 m以下的流量测量，而目前600 MW机组循环水管径达2.2 m，应用受限制[10]。

对于小管径流量测量有多种方法，而且精度也能达到要求，本文的基本思路是在循环水管道上引出一根细管道，通过测量细管道内的流量和推导出的计算公式得到主管道上的流量。

1 测量原理

取Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 2组测量截面，如图 1所示，图1中：D、d为直径;L为间距；G为流量；M为电动门。根据黏性流体恒定总流的伯努利方程列出如下方程式。

图1 计算示意图

Ⅰ和Ⅱ截面为

(1)

Ⅲ和Ⅳ截面为

(2)

由于管道水平，zⅠ=zⅡ，zⅢ=zⅣ，同时两截面距离相对较短且L1=L3，可以认为vⅠ=vⅡ，vⅢ=vⅣ。由式(1)、式(2)得到：

(3)

(4)

将式(3)、式(4)相除得到:

(5)

(6)

由式(5)、式(6)得到:

(7)

由式(7)得循环水流量为

(8)

G1=kG2

(9)

式中：k为与测量的两截面差压有关系的系数，实际工程中，因L1、L3长度相对较小，可通过热平衡校核k值。

2 实际测量

如图2所示，在循环水主管道加装分支管路。分支管路粗细要适中，太细则测量的差压值将会不明显；太粗则增加测量分支管路流量的难度。通过伯努利方程推导出主、分管道流量关系，通过实验室水力试验验证推导的正确性，通过测量分支管道流量达到测量循环水流量目的(可通过现场热平衡试验取得系数K)。

图2 测量装置结构

3 结论

a.通过本方法，可以获得比较准确的在线循环水流量监测。加装成本低，一次性投资，维护简单，为机组冷端系统优化运行提供了必要的运行参数。

b.需要进一步研究加装管径的粗细和图1中L1、L3距离才能更好的获得流量测量结果。