插入式電磁流速計(jì)監(jiān)測(cè)循環(huán)水流量.docx

1、日插入式電磁流速計(jì)監(jiān)測(cè)循環(huán)水流量理金泉(華東電力科學(xué)技術(shù)情報(bào)所，上海200002)磁豆(華東電力試珍研完所，上海200437)TH8/*沼插入式電磁流速計(jì)的結(jié)構(gòu)，原珪祖使用特性，利用該儀器插入到距圓管壁0.238R處監(jiān)涎循環(huán)#流置的警和試驗(yàn)結(jié)果.關(guān)詢J循環(huán)水計(jì)母在線監(jiān)飽插人式電磁流速計(jì)/RecirculatingWaterFlowMonitoringwithInsertion-typeElectromagneticVelosityMeterFengJinQuan(EastChinaElectricPowerScience&TechnologyInformationInstitute,S

2、hanghai200002)TaoXufang(EastChinaElectricPowerTest&ResearchInstitute,Shanghai200437)KeyWordsrecirculatingwaterflowmeasurementon-linemonitoringinsertion-typeelectromagneticvelositymeter1插入式流速計(jì)的結(jié)構(gòu)原理和特性(a)(b)»1捅入式電碰流速計(jì)一次元件JK勇示船在火電廠中，為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)水的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，最好的方法是直接監(jiān)測(cè)循環(huán)水流量。但至目前為止，在運(yùn)行中監(jiān)測(cè)循環(huán)水流量還沒(méi)有較理想的方法，因?yàn)樵谒?/p>

3、質(zhì)較差的場(chǎng)合，差壓之類的測(cè)升方法易堵塞不適用，而采用管式電磁流量計(jì)或超聲波流量計(jì)價(jià)格太貴。用插入式電磁流速計(jì)測(cè)量循環(huán)水流量，實(shí)質(zhì)上是將插入式電磁流速計(jì)與單點(diǎn)法測(cè)死流:的原理相結(jié)合，它具有使用方便、精度高和價(jià)格低廉的特點(diǎn)1.1結(jié)物原理在圖la中，棒式電磁流速計(jì)探頭穿過(guò)密封裝置和球閥后，插入到循環(huán)水管內(nèi)的指1994年第3期定位置。揀頭的上部為支持桿，由表面拋光的空心橢圓形銅管制成8下部為電磁探頭，由高導(dǎo)磁鐵芯、勵(lì)磁徐圈電極及環(huán)氧破暗鋼套組成（見(jiàn)圖1b）e其中勵(lì)磁線圈通電后形成恒定的交變磁場(chǎng)，當(dāng)管道中的水流切割磁力線時(shí)，在探頭兩側(cè)的電極上就產(chǎn)生感應(yīng)電!土，i、感應(yīng)電IEE與水流流速W成正比亦即E=K

4、BLW10-5V（1）式中k系數(shù)；B磁感應(yīng)強(qiáng)度，niTjL切割磁力淺的水體長(zhǎng)度，cmjW水流流速，m/s。感應(yīng)電壓E經(jīng)二次儀表的前置放大器放大及采樣保持，傳給微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可顯示流速W,其中D/A變換器輸出與顯示值成正比例的交流信號(hào)，反饋至前置放大器輸入端與信號(hào)比較，當(dāng)差值為零時(shí)，顯示值穩(wěn)定下來(lái)，此時(shí)的顯示值為真實(shí)流速W,見(jiàn)圖2。它與理祖標(biāo)定線（45°轟），相交于流速為3m/s處（標(biāo)定時(shí)由儀器內(nèi)部調(diào)整電位器整定）從圖3來(lái)看，當(dāng)流速偏離交叉點(diǎn)越遠(yuǎn)，儀器顯示的流逑值偏離真值就越大，必須修正才能應(yīng)用。通常采用分段修正的辦法來(lái)求得流遍夏值，即按流速的基區(qū)段增加或減去某一增量，分段越多就

5、越精確,，但這種方法不免太麻煩。于是建議將標(biāo)準(zhǔn)值與儀器顯示值之間的相關(guān)關(guān)系直接擬合，既簡(jiǎn)單乂精確，辦法如下，將標(biāo)定的數(shù)據(jù)按散小二乘法作回歸分析，得出如表1的結(jié)果。圖2DC-LLJ電磁流速計(jì)籍算胃圖由上可見(jiàn)，插入式電磁流速計(jì)實(shí)質(zhì)上為一支電磁皮托管c根據(jù)單點(diǎn)法測(cè)量:流金的原理，將插入式電磁流速計(jì)插入到管內(nèi)指定位置，由它測(cè)出的流速乘以管道裁面積和某一系數(shù)，就可得出S道內(nèi)的瞬肘流量值.1.2儀蔑特性DCLLJ型電磁流速計(jì)經(jīng)702研究所在4350水沙試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定，結(jié)果如下，在流速為1-5m/s的范圍內(nèi)為一斜線（見(jiàn)圖3）。由表1可知，該標(biāo)定曲線有較大的相關(guān)系數(shù)最大為«1標(biāo)定皿臺(tái)結(jié)果匯總WWW項(xiàng)目試

6、驗(yàn)始果回歸方程相關(guān)系數(shù)，桁誰(shuí)離是s,（m/s）試驗(yàn)速度（m/s）；Wz=0.9635iry+0.t0760.98160.00708151）,同時(shí)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)離差較小，說(shuō)明該曲姚的線性度校好，因此，當(dāng)電磁流速計(jì)顯示出某個(gè)儀表流速W,后，只要經(jīng)過(guò)表1的回歸方程轉(zhuǎn)換，就可以得出流速的真值Wz,轉(zhuǎn)換的誤差也是極小的。量,一事實(shí)上，在DC-LLJ電磁流速計(jì)的微機(jī)中，輸入某些程序就能達(dá)到修正的目的l/n=0.250-0.0231gRejRe雷諾數(shù)。用該管道截面積去除流經(jīng)曾道的體積流可以得出管道截面的平均流速以訂表代Wx2r,drg/nR27(77772單點(diǎn)法測(cè)量流量的理論依據(jù)所謂單點(diǎn)法測(cè)量流量是指在管道截面

7、上只測(cè)一點(diǎn)流速以決定流髭的方法.它的使用前提條件是管道內(nèi)必須為規(guī)范化的速度分布充分發(fā)展素流下的速度分布，為此，循環(huán)水管測(cè)流斷面上下游應(yīng)有足夠長(zhǎng)度的直管段，直管段長(zhǎng)度與測(cè)點(diǎn)上游管件構(gòu)成有關(guān)，見(jiàn)表2。W2測(cè)點(diǎn)距上下湖管件小長(zhǎng)徑比（L/D）測(cè)點(diǎn)上游管件構(gòu)成情況上游下游1個(gè)90.彎頭或三通28同一個(gè)平面內(nèi)有2個(gè)禎彎頭36不同平面內(nèi)有2個(gè)90彎頭642D/ID（大變?。㎏度大于3ZJ26Q.5D/1D小變大）長(zhǎng)度大于1.5D26球閥全開(kāi)32閘閥全開(kāi)20當(dāng)管道內(nèi)獲得規(guī)范化的流速分布時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)1.2J的推薦，圓截面管道中的流速分布有如下關(guān)系wW.dWzJi-l/R5(2)式中R圓管半徑，m,T,流速測(cè)點(diǎn)與

8、管中6線距瓣，m心處的流速，m/sjWg管中心處的流速，m/sj”與雷諾數(shù)有關(guān)的系數(shù)，I(I-"”，®/ttRz2ax/ox=(嚀1)-(17函"25(3)合并(2)(3)式得W='IECl/n+l)(l/n+2)(1-賽J4式中fE亦沌鏟（5）該式的物理意義是，只需測(cè)址出圓管道任意半徑上的流速W“用式（4）變換，即可得出圓管俄面的平均流速能。根據(jù)平均流速乘以管道截面積F,即為所求流量Q«=WF=K,.W,F（6）由此，K也可以理解為折算平均流速系數(shù)。由表3可以看出，當(dāng)流速測(cè)點(diǎn)位置半徑偏離r=0762R越遠(yuǎn)時(shí)，折算平均流速系數(shù)K,受位置和雷諾數(shù)影

9、響越大j而當(dāng)r,=0.762R時(shí)，K*±l,相對(duì)變化僅為O.OOlo這就意味著，當(dāng)插入式電磁流速計(jì)探頭插入深度為）uO.238R時(shí)（由管壁起算，'=R-七，r,=0.762R）,K»近似為1而相對(duì)變化值極小，因此由該位置測(cè)點(diǎn)測(cè)出的流速即為截面平均流速，無(wú)需作任何修正。文獻(xiàn)3中提到不少研究單位及廠商都io1994年第3期不同位半徑，,的析鼻平均流瓊系敷K.WRe(m/s)X10#1/n。=。，盤R=0.238K，JR=0.5，JR=0.7，,/R=0.762，JR=570.11780.84480.87230.91670.9736I.00051.021

10、21).1150.11】0.85280.8790.9210.97471.000061.019622.2230.1040.8610.88570.92540.97590.999661.017933.3450.10.86580.88970.92790.97660.999451.0170KJ言時(shí)變化值0.02480.020.01220.0030.0010.004選擇y=0.238R附近作單點(diǎn)法測(cè)量流量，而1982年ISO/TC30通過(guò)的ISO7145則規(guī)定,管道截面平均流速位置選在？=0.242R±0.013處。綜上所述，如果將電磁流速計(jì)探頭插入到V=0.238R處測(cè)取流速，就可以解決循環(huán)水

11、管的流量測(cè)最和在線監(jiān)測(cè)問(wèn)題,它的突出優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)需更換被測(cè)管道，僅在管道頂部開(kāi)一個(gè)4）50孔加焊一個(gè)法蘭固定插入元件的球閥即可。它可在運(yùn)行中不斷流裝拆和維修，無(wú)堵塞，壓力損失小，價(jià)格相對(duì)較低（為超聲波流最計(jì)的1/7）。3試驗(yàn)及結(jié)果3.1試驗(yàn)系統(tǒng)及儀衰布試驗(yàn)系在楊樹(shù)浦電廠”6機(jī)露天式循環(huán)水管上進(jìn)行，該管道直管段長(zhǎng)約60m,內(nèi)管徑為1066mm,壁厚10mm。在距彎頭約30D處布置有DC-LLJ插入式電磁流速計(jì)，距該測(cè)點(diǎn)下游8D及9D處分別布置FLB超聲波流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)皮托管測(cè)點(diǎn)，以便同時(shí)焚測(cè)流量（見(jiàn)圖4）。皮托管選用NPL型，由交通大學(xué)水動(dòng)系制造和標(biāo)定，制造符合ISO-3966-1977技術(shù)要求，標(biāo)

12、定水速為0.23m/s,測(cè)量精度達(dá)1%,便攜式FLB型超聲波流量計(jì)由日本富士電機(jī)株式會(huì)社研制，銘牌精度為1.5%,經(jīng)開(kāi)封國(guó)家水流量標(biāo)定臺(tái)標(biāo)定，精度為1.5%。8.2試驗(yàn)結(jié)果及分析經(jīng)過(guò)初測(cè)，發(fā)現(xiàn)超聲波流量計(jì)與電磁流速計(jì)的測(cè)量值相當(dāng)接近,而皮托管量值偏大，據(jù)分析，按IS。要求，皮托管測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)采用粗分法確定流量，而本次試驗(yàn)均采用平均法求段流最，因而數(shù)值偏大役、故在鑒定試驗(yàn)時(shí)，僅采用超聲波流量計(jì)對(duì)DC-LLJ流速計(jì)進(jìn)行核定。試驗(yàn)分G個(gè)工況測(cè)量，每個(gè)工況測(cè)量3組數(shù)據(jù)，每組記錄20個(gè)讀數(shù)每15s抄1次，連續(xù)抄5mim)然后取平均值。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4,同時(shí)按最小二乘法修正電磁流速計(jì)的讀數(shù)(見(jiàn)表5*4超波流量

13、計(jì)與電夜測(cè)速計(jì)校核敗據(jù)E/S順序FLB型起聲波流量計(jì)平均速度DC-LLJ插入式電磁測(cè)速計(jì)平均速度經(jīng)最小二乘法修正的平均速度11.9721.991】.98821.9851.9701.96731.9801.9801.97741.7491.7401.74251.7471.7401.74261.7451.7601.762了1.5851.5891.59181.5951.606).61101.62。1.6。71.612101.2821.2591.272111.2821.2661.279121.269】.2521.265130.9390.9230.943140.9440.9280.9481S0.9410.9

14、040.925160.5950.5720.600170.6060,5730.601】80.6040.5860.614*5項(xiàng)B試驗(yàn)結(jié)果回歸方程相關(guān)系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)離差(m/s)試瞼速度范圍(m/s)FKz=0.9778Wy+0.04090.98880.010.5951.985由表4、表5可知：木次試驗(yàn)最大流速為W“.=1.985e/3故儀表的相對(duì)誤差為&=+_=.義2£94=1%'-1.985M作為傳遞的超聲波流量計(jì)精度6仍按銘牌數(shù)值1.5%計(jì)，由此，DC-LLJ儀表總體等級(jí)精度為N+禹2nJ.52+12=±1.8%這說(shuō)明用經(jīng)過(guò)國(guó)家水流量標(biāo)定站標(biāo)定的超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)傳遞給插入式電磁流速計(jì)后，所進(jìn)行的循環(huán)水流量測(cè)沮，是可以保證精度的。4結(jié)論1插入式電磁流速計(jì)經(jīng)楊樹(shù)浦電廠現(xiàn)場(chǎng)管道多次試驗(yàn)，得出插入位置距管壁在0.238R處的點(diǎn)流速與超聲波流量計(jì)測(cè)出的流富相關(guān)性最好，證明當(dāng)直管段長(zhǎng)徑比L/D為30時(shí)，在一定量程范圍內(nèi)可達(dá)到2%的等級(jí)精度.2) 由插入位置y=0.238R處所測(cè)出流速值，需要積累若干時(shí)段之后的平均流速值才能代表斷面的平均流速。巳建議707研究所進(jìn)一步探索合適的累計(jì)時(shí)段(顯示時(shí)間仍為45s)。