摘要：通過(guò)汽輪機(jī)凝汽器冷卻水流量的測(cè)量，分析了采用超聲波流量計(jì)與凝汽器熱平衡方法測(cè)量冷卻水流量的精確度及均值。指出采用超聲波流量計(jì)測(cè)量冷卻水流量的方差值比較小，但超聲波流量計(jì)的投資及測(cè)量費(fèi)用較大。從測(cè)量的精確度及測(cè)量經(jīng)濟(jì)性兩方面對(duì)兩種測(cè)量方法進(jìn)行了討論，提出凝汽器冷卻水流量的測(cè)量應(yīng)該結(jié)合測(cè)量精確度及經(jīng)濟(jì)性二者綜合決定應(yīng)該采用何種測(cè)量方法。

凝汽器冷卻水流量的測(cè)量，是測(cè)定冷卻水泵性能以及實(shí)現(xiàn)冷卻水泵優(yōu)化調(diào)度的重要環(huán)節(jié)。尤其是近幾年來(lái)，隨著社會(huì)上水資源保護(hù)意識(shí)的提高，水資源管理部門對(duì)冷卻水開始收取費(fèi)用，冷卻水流量的測(cè)量更受到了運(yùn)行部門的普遍重視。

由于火電機(jī)組單機(jī)容量的逐漸增大，火電廠的耗水量也逐漸增大，使得冷卻水泵的容量以及輸送管路的直徑也相應(yīng)增加。例如，對(duì)于國(guó)產(chǎn)300MW汽輪機(jī)，額定工況下冷卻水流量為37512t/h，冷卻水管直徑通常在1.5～2.2m范圍內(nèi)。如此高的流量以及冷卻水管直徑為安裝孔板等流量測(cè)量裝置帶來(lái)了一定的困難，從而為冷卻水流量的測(cè)量帶來(lái)了一定的困難。

目前，在測(cè)定凝汽器的冷卻水時(shí)，通常采用超聲波流量計(jì)或者根據(jù)凝汽器的熱平衡推算冷卻水流量，這兩種方法各有特點(diǎn)。為此，本文對(duì)兩種測(cè)量方法進(jìn)行了分析，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，為冷卻水流量測(cè)量方法的選擇，奠定了一定的基礎(chǔ)。

1、超聲波流量計(jì)測(cè)量方法及要求

超聲波流量計(jì)測(cè)量冷卻水流量，流體內(nèi)可以不必插入任何元件，對(duì)流體的流場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響，不會(huì)產(chǎn)生壓力損失。由于超聲波能穿透金屬，超聲波換能器只須裝在金屬管道外面，而不必對(duì)管道進(jìn)行特殊加工。適用于測(cè)量任何流體，特別是具有高粘度、強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電等流體的測(cè)量。對(duì)于大直徑管道的測(cè)量，不會(huì)因?yàn)橹睆降募哟蠖黾訙y(cè)量的投資。同時(shí)，量程范圍比較寬，可以達(dá)到5：1，準(zhǔn)確度等級(jí)是±2%，輸出與流量之間一般是線性的。由于超聲波流量計(jì)具有上述優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在流體流量測(cè)量中取得了廣泛的應(yīng)用。

但是，超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。而且，當(dāng)液體中含有氣泡或噪聲時(shí)，會(huì)影響聲波的傳播。另外，超聲波流量計(jì)實(shí)際上測(cè)量的是流體速度，其會(huì)受到流體速度分布的影響，雖然可以進(jìn)行速度分布校正，但目前仍然不是十分準(zhǔn)確，故測(cè)量時(shí)要求變送器前后分別有10和5倍管徑的直管段長(zhǎng)度，以便保證流體流場(chǎng)的均勻性。亦即對(duì)于直徑為1.5m的冷卻水管道來(lái)說(shuō)，要求變送器前后直管段長(zhǎng)度分別為15m和7.5m。顯然，汽輪機(jī)廠房?jī)?nèi)冷卻水管道的直管段無(wú)法滿足這樣的要求。而廠房外的冷卻水管路又通常埋在地下，為測(cè)量帶來(lái)一定的困難，從而導(dǎo)致冷卻水流量的測(cè)量費(fèi)用較大。

2、凝汽器熱平衡方法測(cè)量冷卻水流量的原理及方法

在汽輪機(jī)凝汽器中，除汽輪機(jī)排汽外，還有低壓加熱器的疏水在凝汽器中放熱。放出的熱量被冷卻水吸收。由于疏水量較小，而且其在凝汽器中放熱量也較少，故忽略各種疏水在凝汽器中的放熱量。則由凝汽器的熱平衡，蒸汽凝結(jié)所放出的熱量等于冷卻水吸收的熱量，即

Dc(hc-h′c) =DwcpΔt   (1)

則，冷卻水流量可以表示為

其中，Dw為冷卻水流量，t/s；Dc為汽輪機(jī)的排汽量，t/s；hc-h′c為1kg排汽在凝汽器中的放熱量，kJ/kg，其數(shù)值大小可由汽輪機(jī)的熱力試驗(yàn)確定。通常，按照實(shí)用精確度的原則，hc-h′c可以認(rèn)為是常量，對(duì)于中間再熱式汽輪機(jī)為2300kJ/kg，非中間再熱式汽輪機(jī)為2200kJ/kg；cp為冷卻水的比熱，kJ/kg·℃；Δt為冷卻水在凝汽器中的溫升，℃，其數(shù)值可以冷卻水入口及出口的溫度表記直接得到。

由于凝汽式汽輪機(jī)*末級(jí)處于超臨界流動(dòng)狀態(tài)，故運(yùn)行中汽輪機(jī)排汽量與汽輪機(jī)*末段回?zé)岢槠麎毫Τ烧?，?/div>