测量流体流速的方法(水电站各类流量计的测量原理及应用方法)

Posted 2023-05-31

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测量流体流速的方法(水电站各类流量计的测量原理及应用方法)

当前水电站各类流量计种类繁多，流量计累计有1900多台，就流量计的测量原理分有电磁式、差压式、热导式、超声波多种，就测量的介质主要有油、水两种。其中油流量主要是测量水轮发电机机组上导、推导、水导轴承汽轮机油管道流量及机组高压油顶起系统的油流量，水流量主要是测量机组各部轴承和主变压器的冷却水（江水）、主轴密封水（清洁水）、发电机纯水（不导电介质）流量等。

流量计

1、电磁流量计

电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律，当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流体的流速成正比。

电磁流量计压力损失小、流量测量范围大，反应迅速。应用的局限性是只能测量导电介质的液体流量，在水电站可测量机组各部轴承和主变压器的冷却水（江水）和主轴密封水（清洁水），因水电站各部轴承冷却水都具有正反向供水功能，可选用具备正反向测量功能的电磁流量计，并且因江水杂质较多，易造成流量计的检测电极结垢污染，将对测量造成较大影响，可选用电极可清洗的流量计。

2、热导式流量计

热导式流量计采用热交换原理，流量计探头配置了发热模块和感热模块，根据示流器的热量传导与被测流体流速的比例关系，检测出流体的流速。

热导式流量计一般为插入式安装，适用于多种流量计质，使用范围较宽，量程比大于10：1。应用的局限性是测量的精度较难以保证，因测量的热导部分被结垢污染后对测量的精度影响加大，在水电站可测量机组各部轴承的油流量，作管路油流动的基本示流开关用，因测量精度难以达到要求，不建议采用为如循环油泵逻辑控制的油流条件，也不适用于测量机组高压油系统的高速油流。

3、超声波流量计

超声波流量计的测量方法可分为：时差法、多谱勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法。当前用得最多的是时差法和多谱勒效应法。时差检测法原理为超声波脉冲在上下游的两侧传感器间来回传播，当有流体流动时，由于向下游方向的信号传播时间比向上游方向的短，根据时差与流体速度成正比关系，检测出流体的流速和方向。

超声波流量计为非接触式测量方式，传感器不与被测介质接触，无压损，使用寿命较长，设备维护量较小。既可管道固定式安装，也可移动便携式测量（必须为金属管道、塑料管道及其他透声材料的管道）。在水电厂可用作各类水、油管路的流量测量，超声波流量计不适用于测量管路中的流量介质有气泡的环境，所以不宜测量目数较细的油过滤器管路，同样也不适用于测量机组高压油系统的高速油流。

4、差压流量计

差压流量计的测量原理为在流量计的管道中部配置节流部件，当满管的流体流经节流件时，流束形成局部的收缩，流速增大，而静压力降低，在节流件前后产生一定的压力差。根据流体的流速与差压值的比例关系，检测出流体的流速。

差压流量计运用最为广泛，性能稳定可靠，使用寿命长，其局限是压损大，不太适用于小流量的环境，范围度窄，仅3：1～4：1。在水电厂特别适用于有循环油泵管路的较大油流量测量，但也不适用于对机组高压油系统的几十兆帕的高速油流进行油流模拟量准确测量。

5、活塞式流量开关

活塞式流量开关的检测原理是当流体按指示方向流过管道时，推动弹簧支撑并安装有永久磁铁的活塞，从而驱动干簧管开关磁性开关在设定流量上动作，输出开关信号。

活塞式流量开关设定流量范围大、调整方便，广泛用于水、气、油等介质测量。有低压降、耐压高等优点，状态只取决于流量，而与压力无关，并且对压力的峰值不再敏感，在水电厂可解决于机组高压油的高速油流检测难点。