隨著(zhù)現代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化不斷興起和過(guò) 程控制要求的日益復雜，對現場(chǎng)設備安全及穩定輸 出要求越來(lái)越高，流量測量是生產(chǎn)過(guò)程監視和控制的重要參數，常用于表征被測對象的出力，重要壓 力容器液位調節的前饋變量，以及密封裝置泄漏量的監測等[1]。 常規的流量測量方法有：孔板、噴嘴及文 丘里管等。 重復性和趨勢穩定性是流量測量的目標。 

 

電站的流量測量方式多種多樣， 用途廣泛，主要是監測泵的出力情況；工藝系統流量分配，如冷卻水系統流量監測用于不同用戶(hù)的流量分配調節；參數調節，如上充、下泄流量是用于一回路冷卻劑 體積的控制，同樣主給水流量及主蒸汽流量則用于 蒸汽發(fā)生器的液位控制等。 

 

參與調節和表征出力的流量測量的一次元件 （節流裝置）的精度要求不低于 2%，基本上全部采 用標準孔板測量。 一些重要的密封裝置的泄漏量，如 主冷卻劑泵的密封軸瓦的泄漏量檢測等，需要檢測的是變化趨勢，測量方式則兼顧兩相流類(lèi)流體介質(zhì)。調試過(guò)程中，發(fā)現一些原設計的流量測量存在 一定問(wèn)題，主要集中在安全系統和重要用戶(hù)冷卻水流量測量系統。 通過(guò)與設計方人員的共同探討、分 析和試驗驗證，進(jìn)行局部參數調整和一次元件的替換等處理，滿(mǎn)足工藝系統要求。 

 

1 主要問(wèn)題

在流量測量發(fā)現的主要問(wèn)題有： 設計問(wèn)題，主 要集中在孔板計算錯誤導致量程不足；根閥選型和 安裝不合理造成取壓管口斷裂；角接取壓存在堵塞的測量隱患；測量孔板安裝位置不合理導致測量不準以及管道振動(dòng)對穩定測量的影響幾個(gè)方面。

 

1.1 設計問(wèn)題 

電站給水流量測量（KKS 編碼為 LAB10/20/30/40CF811/821/831/841）采用“一拖四”的設計，如圖 1所示，即一套孔板通過(guò)儀表測量管道連接了 4 臺流量變送器。 這樣的設計方式弊端較多，shou先，儀表管 任何一處發(fā)生堵塞、 泄漏等故障， 直接導致其它 3 臺流量變送器無(wú)法正常工作；其次，變送器正常運行時(shí)， 有一臺流量變送器的平衡閥發(fā)生內漏問(wèn)題， 必然會(huì )引起同一管線(xiàn)安裝的另外 3 臺流量計也無(wú) 法正常工作，從而導致相關(guān)保護動(dòng)作。 同時(shí)，這種設 計也給儀表的正常校驗、維護和故障處理帶來(lái)極大風(fēng)險。 而且，這樣的設計方式只實(shí)現了儀表信號的 冗余， 并沒(méi)有真正實(shí)現流量測量通道的冗余和隔 離，應改成 4 個(gè)好立的流量測量回路。

1.2 根閥選型和安裝不合理

現場(chǎng)調試發(fā)現安全殼噴淋變送器根閥與工藝 管道連接管被拉斷。 由于根閥設計布置的原則是盡量靠近被測介質(zhì)流過(guò)的管段取壓口或被測介質(zhì)冷 凝罐壁的取壓口， 確保儀表測量管線(xiàn)破裂后的隔 離，電站的根閥安裝遵循這一原則。 現場(chǎng)大量采用俄羅斯供貨的根閥有 3 種，重量分別為 11.8 kg，8.6 kg 和 6.3 kg，閥門(mén)本身相對脈沖 管線(xiàn)較重，現場(chǎng)安裝都用支架進(jìn)行固定。 因根閥與工藝管道的連接管道較短，工藝管道運行時(shí)振動(dòng)造 成脈沖管道疲勞而斷裂，后采用在根閥和工藝管道 之間用膨脹彎管道連接，對于根閥較輕的取消固定 支架。

 

1.3 環(huán)室取壓存在的隱患

在用角接取壓法測量含硼介質(zhì)的流量時(shí)，因儀 表根閥、儀表管、閥組和變送器工作環(huán)境溫度是常溫，在含硼水進(jìn)入測量系統后由于溫度低于硼結晶 溫度，必然造成硼的析出并產(chǎn)生結晶，引起儀表根 閥、儀表管與閥組的堵塞，影響流量的測量。 此外， 部分安全系統停運后， 安裝孔板的管段未充滿(mǎn)介 質(zhì)，在對其檢修時(shí)，勢必會(huì )造成孔板處硼晶體析出，影響環(huán)室狹縫的取壓阻尼。 用于“三廢”系統的部分流量測量系統，因測量 介質(zhì)含有雜質(zhì)，當其進(jìn)入流量測量系統很容易造成儀表測量管道及閥門(mén)的堵塞，造成流量系統無(wú)法正常工作。

 

1.4 安全系統流量測量的主要問(wèn)題

安全系統流量問(wèn)題主要有 3 個(gè)方面： （1）設計量程錯誤，產(chǎn)生大量的驗證工作和相 應的設計變更。 儀控主要是負責變送器的調整，包括差壓值調整，或變送器更換采購，以及重新設計所需配合的計算和驗證工作。 

 

（2）工藝管線(xiàn)振動(dòng)和循環(huán)管線(xiàn)孔板位置安裝不 合適，定期試驗期間，循環(huán)試驗管線(xiàn)內介質(zhì)發(fā)生汽 化，引起測量波動(dòng)和不穩定，導致定期試驗不合格。 解決辦法主要是從工藝設備和管線(xiàn)著(zhù)手改善。 

 

（3）現場(chǎng)調試發(fā)現中壓安注和安全殼噴淋等流量波動(dòng)大。 起初分析為內部壓頭波動(dòng)較大，故將所 對應的變送器阻尼時(shí)間（Damping time）在 1～5 s 的范圍內進(jìn)行調整試驗，通過(guò)試驗仍無(wú)法消除流量的 上下波動(dòng)。 多次查找后，對中壓安注和安全殼噴淋系統管線(xiàn)進(jìn)行測振試驗時(shí)，確認流量波動(dòng)大的根本原因是管線(xiàn)振動(dòng)大造成的，而且是管道振動(dòng)越強烈 流量波動(dòng)越大。 解決流量波動(dòng)大的根本辦法是根治 管線(xiàn)的劇烈振動(dòng)問(wèn)題，從而為流量測量創(chuàng )造一個(gè)正常的工作環(huán)境，這也是用孔板作為標準節流裝置測量流量的基本技術(shù)要求。

 

 

1.5 小流量切除

標準孔板和變送器組成的流量測量系統，是通過(guò)流體介質(zhì)流過(guò)標準孔板在孔板前后產(chǎn)生的差壓， 并且變送器開(kāi)方后顯示相應的流量值。 理論上流體停止流動(dòng)孔板前后差壓為 0，流量顯示為 0，但由于孔板安裝及工藝等原因，流體停止流動(dòng)孔板前后也 會(huì )產(chǎn)生微小的差壓，而由于變送器的輸出和差壓成 平方根關(guān)系，尤其是在小差壓低流量量程段，微小 的差壓就會(huì )引起很大的流量波動(dòng)，這是由于開(kāi)方特 性決定的。 舉例說(shuō)明差壓與流量在量程低段的對應 關(guān)系，如表 1 所示。

孔板差壓量程為 0～100 kPa， 對應流量量程為0～100 kg/s。 當系統停運時(shí)在孔板前后產(chǎn)生 1 kPa 的 微小差壓，由于差壓與流量成開(kāi)方關(guān)系，差壓 1/100開(kāi)方后是流量的 1/10， 即 1 kPa 的微小差壓對應的 流量是 10 kg/s。 為了克服小差壓對流量測量的影 響，利用智能變送器內置的小流量切除功能。 由于流量測量趨勢的重要性和流量顯示的準確范圍在30%～70%之間，調試時(shí)根據現場(chǎng)實(shí)際情況，對流量 變送器設置小于 10%的小信號切除。 

 

2 解決辦法

 

2.1 管道振動(dòng) 

管道振動(dòng)的主要原因是由于泵、管道、閥門(mén)等 都安裝在狹小的房間內，加上工藝管道設計布置不 合理，彎頭、閥門(mén)等節流件較多，以及支吊架設計不 合理造成的。 避免振動(dòng)影響的辦法是合理布置工藝 管道，減少彎頭，增加直管段的距離。 但對于已建電廠(chǎng)顯然比較困難，因此是逐步改造的過(guò)程。

 

2.2 管線(xiàn)節流裝置 

噴淋泵定期試驗流量循環(huán)期間， 由于流量低、 波動(dòng)大多次試驗不成功。 其根本原因是在部分泵， 如應急補水和安全殼噴淋泵的小流量循環(huán)管線(xiàn)，在 測量孔板前受節流設備的影響，在定期試驗中因介 質(zhì)汽化造成小流量和雷諾數變化，從而導致測量波 動(dòng)[2]。 解決的辦法是移動(dòng)測量孔板增加節流級數，提 高流量的穩定性。

 

2.3 環(huán)室取壓測量 

解決環(huán)室取壓測量存在問(wèn)題的方法是改變設 計，即改變取壓方式[3]。 但對于已建電站，會(huì )引起大 量的設計變更，并需要試驗驗證，此方法顯然是不 切實(shí)際的。 鑒于存在的測量問(wèn)題，可以采用濕吹掃 的辦法，即在工藝管線(xiàn)退出運行前，對安裝孔板管 線(xiàn)段立即進(jìn)行吹掃。 具體過(guò)程：在管線(xiàn)的介質(zhì)剛斷 流不久，用除鹽水向節流件對象連續沖洗，使有腐 蝕性、粘稠性、結晶性、熔融性及沉淀性等介質(zhì)不停 留在孔板環(huán)室內部以及儀表測量部件中，達到保護儀表和節流裝置的目的。 預防性維修期間，當在孔板對空后立即實(shí)施濕 態(tài)吹掃和預防性濕態(tài)吹掃，是降低常溫布置的含硼 管線(xiàn)測量孔板堵塞風(fēng)險#有效的辦法。 

 

3 其它測量方式的經(jīng)驗數據

關(guān)于風(fēng)量和飽和蒸汽流量測量還有一些經(jīng)驗數據可以借鑒，如皮托管測量暖通（HVAC）系統風(fēng) 量測量，風(fēng)量 60000 m3/h，管內壓力 100 kPa 下，對應 節流差壓一般在 1.5 kPa 以?xún)取?主蒸汽流量為飽和蒸 汽，對應 6.27 mPa，278 ℃，1600 t/h 的差壓為100 kPa左右，與風(fēng)量測量相差很大。 在介質(zhì)成分比較復雜的流體中，如“三廢”系統包含來(lái)自地坑的廢棄介質(zhì)， 含固體泥砂介質(zhì)等，測 量裝置可選擇用電磁流量計，即使這樣，表計也無(wú)法穩定工作。 利用設備固有的節流裝置，通過(guò)變工況下的參 數標定，獲得節流壓力和流量的對應關(guān)系，如在電站中主蒸汽流量測量，是一種很好的工程案例。 此外，冷凍機冷卻水流量測量還采用了超聲 波測量方式，該測量方現場(chǎng)無(wú)法標定，流量信號 參與冷凍機保護只能依靠其穩定性和重復性好的特點(diǎn)。

 

4 結語(yǔ)

流量測量孔板安裝管線(xiàn)的振動(dòng)問(wèn)題和環(huán)室角 接取壓是目前核電廠(chǎng)流量測量的#大問(wèn)題，其中振 動(dòng)問(wèn)題對流量測量準確性的影響是變化的。 通過(guò)改善管線(xiàn)的布置，降低振動(dòng)，可以提高準確度。 通過(guò)本文對上述這些問(wèn)題研究，采取針對性的解決措施，大大提高了流量測量的準確性，從而保證了電廠(chǎng)的儀控設備安全及可靠運行，取得了巨大 的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。 同時(shí)，流量的精que測量，一 方面可以為操作員提供可靠的工藝參數指示，減少系統誤動(dòng)作；另一方面可以提供電站運行的持續續航能力，減少人力、設備的投資，取得了巨大的經(jīng)濟效益。 同時(shí)上述改進(jìn)措施也可以用于其他同類(lèi)型流量測量?jì)x表的修正和改良， 可以做到良好實(shí)踐，也取得了巨大的社會(huì )效益。