大管徑低壓頭水流量在線測(cè)量方法研究

張榮超，趙國(guó)輝

(白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026200)

循環(huán)水系統(tǒng)是火電廠重要的輔助系統(tǒng),對(duì)電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起重要作用。循環(huán)水流量直接影響凝汽器真空,最終影響汽輪機(jī)電功率[1-3]。由于泵流體運(yùn)行的復(fù)雜性以及機(jī)械、水力、容積等變量因素的影響[4],對(duì)于泵的實(shí)際出力及工作性能了解很少，火電廠尋求循環(huán)水泵最佳組合運(yùn)行方式就遇到困難，因而準(zhǔn)確測(cè)量循環(huán)水流量對(duì)機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、改造等有重要意義。

循環(huán)水流量的測(cè)量方法主要有皮托管測(cè)速法、超聲波流量計(jì)和電磁流量計(jì)等[5-7]。皮托管需要在循環(huán)水管道上開孔，安裝維護(hù)量大；超聲波流量計(jì)對(duì)大管徑測(cè)量需要較長(zhǎng)的直管段，由于精度差，還不能實(shí)現(xiàn)在線流量監(jiān)測(cè)[8-9]；電磁流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，但應(yīng)用于管徑1 m以下的流量測(cè)量，而目前600 MW機(jī)組循環(huán)水管徑達(dá)2.2 m，應(yīng)用受限制[10]。

對(duì)于小管徑流量測(cè)量有多種方法，而且精度也能達(dá)到要求，本文的基本思路是在循環(huán)水管道上引出一根細(xì)管道，通過測(cè)量細(xì)管道內(nèi)的流量和推導(dǎo)出的計(jì)算公式得到主管道上的流量。

1 測(cè)量原理

?、窈廷颉ⅱ蠛廷?2組測(cè)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(dòng)門。根據(jù)黏性流體恒定總流的伯努利方程列出如下方程式。

圖1 計(jì)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(shí)兩截面距離相對(duì)較短且L1=L3，可以認(rèn)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(huán)水流量為

(8)

G1=kG2

(9)

式中：k為與測(cè)量的兩截面差壓有關(guān)系的系數(shù)，實(shí)際工程中，因L1、L3長(zhǎng)度相對(duì)較小，可通過熱平衡校核k值。

2 實(shí)際測(cè)量

如圖2所示，在循環(huán)水主管道加裝分支管路。分支管路粗細(xì)要適中，太細(xì)則測(cè)量的差壓值將會(huì)不明顯；太粗則增加測(cè)量分支管路流量的難度。通過伯努利方程推導(dǎo)出主、分管道流量關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)室水力試驗(yàn)驗(yàn)證推導(dǎo)的正確性，通過測(cè)量分支管道流量達(dá)到測(cè)量循環(huán)水流量目的(可通過現(xiàn)場(chǎng)熱平衡試驗(yàn)取得系數(shù)K)。

圖2 測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)

3 結(jié)論

a.通過本方法，可以獲得比較準(zhǔn)確的在線循環(huán)水流量監(jiān)測(cè)。加裝成本低，一次性投資，維護(hù)簡(jiǎn)單，為機(jī)組冷端系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行提供了必要的運(yùn)行參數(shù)。

b.需要進(jìn)一步研究加裝管徑的粗細(xì)和圖1中L1、L3距離才能更好的獲得流量測(cè)量結(jié)果。