節(jié)能技術(shù)之三十 循環(huán)水流量熒光示蹤檢測方法

以水質(zhì)不潔、大管徑和大流量為特征的循環(huán)水流量測量是機組冷端系統(tǒng)參數(shù)測試的難點之一，直接關(guān)系到相關(guān)設(shè)備性能評價及運行優(yōu)化調(diào)整等工作。

問題提出：以300 MW等級機組為例，循環(huán)水管徑在1 800 mm左右，額定工況下每小時流量達(dá)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(tǒng)的節(jié)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(huán)水設(shè)計和施工階段就做好循環(huán)水管中安裝超聲波測量系統(tǒng)的準(zhǔn)備。另外由于循環(huán)水中淤泥和其他微粒或氣泡的出現(xiàn)對超聲波方法測量有不利影響，因此測試結(jié)果不確定度要遠(yuǎn)高于測試儀器本身，個別電廠甚至很難測量到循環(huán)水流量數(shù)據(jù)；能量平衡法是根據(jù)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(jìn)行，否則數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(huán)水流量，測量裝置包含熒光儀、計量泵、熒光物質(zhì)、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(tǒng)見圖1。

圖1 熒光示蹤法測量系統(tǒng)示意

對于穩(wěn)定注入熒光物質(zhì)的流量測量系統(tǒng)，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(zhì)濃度，根據(jù)熒光物質(zhì)質(zhì)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(zhì)注入流量；Q2為循環(huán)水流量；C0為加入熒光物質(zhì)前循環(huán)水中熒光物質(zhì)原有濃度；C1為熒光物質(zhì)注入濃度；C2為熒光物質(zhì)被循環(huán)水稀釋后濃度。對于大流量的循環(huán)水流量測量，由于注入熒光物質(zhì)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(dá)107，同時循環(huán)水流量中一般不含有所注入的熒光物質(zhì)，即C0＝0，因此式（1）可簡化為：

對于測量系統(tǒng)，只需要精確確定加入熒光物質(zhì)的濃度及流量，以及混合后的熒光物質(zhì)濃度，就可準(zhǔn)確測量循環(huán)水流量。

建議：循環(huán)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(zhì)選擇、示蹤劑配置、注入和采樣環(huán)節(jié)，以及檢測過程控制等方面尚需要深入研究，確定遵循的準(zhǔn)則，以有效指導(dǎo)循環(huán)水流量的測量工作，并最大限度提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

撰稿：

國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院 郭江龍