插入式电磁流速计监测循环水流量.docx

1、日插入式电磁流速计监测循环水流量理金泉(华东电力科学技术情报所，上海200002)磁豆(华东电力试珍研完所，上海200437)TH8/*沼插入式电磁流速计的结构，原珪祖使用特性，利用该仪器插入到距圆管壁0.238R处监涎循环#流置的警和试验结果.关询J循环水计母在线监饱插人式电磁流速计/RecirculatingWaterFlowMonitoringwithInsertion-typeElectromagneticVelosityMeterFengJinQuan(EastChinaElectricPowerScience&TechnologyInformationInstitute,S

2、hanghai200002)TaoXufang(EastChinaElectricPowerTest&ResearchInstitute,Shanghai200437)KeyWordsrecirculatingwaterflowmeasurementon-linemonitoringinsertion-typeelectromagneticvelositymeter1插入式流速计的结构原理和特性(a)(b)»1捅入式电碰流速计一次元件JK勇示船在火电厂中，为了实现循环水的经济调度，最好的方法是直接监测循环水流量。但至目前为止，在运行中监测循环水流量还没有较理想的方法，因为在水

3、质较差的场合，差压之类的测升方法易堵塞不适用，而采用管式电磁流量计或超声波流量计价格太贵。用插入式电磁流速计测量循环水流量，实质上是将插入式电磁流速计与单点法测死流:的原理相结合，它具有使用方便、精度高和价格低廉的特点1.1结物原理在图la中，棒式电磁流速计探头穿过密封装置和球阀后，插入到循环水管内的指1994年第3期定位置。拣头的上部为支持杆，由表面抛光的空心椭圆形铜管制成8下部为电磁探头，由高导磁铁芯、励磁徐圈电极及环氧破暗钢套组成（见图1b）e其中励磁线圈通电后形成恒定的交变磁场，当管道中的水流切割磁力线时，在探头两侧的电极上就产生感应电!土，i、感应电IEE与水流流速W成正比亦即E=K

4、BLW10-5V（1）式中k系数；B磁感应强度，niTjL切割磁力浅的水体长度，cmjW水流流速，m/s。感应电压E经二次仪表的前置放大器放大及采样保持，传给微机进行数据处理，即可显示流速W,其中D/A变换器输出与显示值成正比例的交流信号，反馈至前置放大器输入端与信号比较，当差值为零时，显示值稳定下来，此时的显示值为真实流速W,见图2。它与理祖标定线（45°轰），相交于流速为3m/s处（标定时由仪器内部调整电位器整定）从图3来看，当流速偏离交叉点越远，仪器显示的流逑值偏离真值就越大，必须修正才能应用。通常采用分段修正的办法来求得流遍夏值，即按流速的基区段增加或减去某一增量，分段越多就

5、越精确,，但这种方法不免太麻烦。于是建议将标准值与仪器显示值之间的相关关系直接拟合，既简单乂精确，办法如下，将标定的数据按散小二乘法作回归分析，得出如表1的结果。图2DC-LLJ电磁流速计籍算胃图由上可见，插入式电磁流速计实质上为一支电磁皮托管c根据单点法测量:流金的原理，将插入式电磁流速计插入到管内指定位置，由它测出的流速乘以管道裁面积和某一系数，就可得出S道内的瞬肘流量值.1.2仪蔑特性DCLLJ型电磁流速计经702研究所在4350水沙试验台标定，结果如下，在流速为1-5m/s的范围内为一斜线（见图3）。由表1可知，该标定曲线有较大的相关系数最大为«1标定皿台结果汇总WWW项目试

6、验始果回归方程相关系数，桁谁离是s,（m/s）试验速度（m/s）；Wz=0.9635iry+0.t0760.98160.00708151）,同时计算的标准离差较小，说明该曲姚的线性度校好，因此，当电磁流速计显示出某个仪表流速W,后，只要经过表1的回归方程转换，就可以得出流速的真值Wz,转换的误差也是极小的。量,一事实上，在DC-LLJ电磁流速计的微机中，输入某些程序就能达到修正的目的l/n=0.250-0.0231gRejRe雷诺数。用该管道截面积去除流经曾道的体积流可以得出管道截面的平均流速以订表代Wx2r,drg/nR27(77772单点法测量流量的理论依据所谓单点法测量流量是指在管道截面

7、上只测一点流速以决定流髭的方法.它的使用前提条件是管道内必须为规范化的速度分布充分发展素流下的速度分布，为此，循环水管测流断面上下游应有足够长度的直管段，直管段长度与测点上游管件构成有关，见表2。W2测点距上下湖管件小长径比（L/D）测点上游管件构成情况上游下游1个90.弯头或三通28同一个平面内有2个祯弯头36不同平面内有2个90弯头642D/ID（大变小）K度大于3ZJ26Q.5D/1D小变大）长度大于1.5D26球阀全开32闸阀全开20当管道内获得规范化的流速分布时，根据文献1.2J的推荐，圆截面管道中的流速分布有如下关系wW.dWzJi-l/R5(2)式中R圆管半径，m,T,流速测点与

8、管中6线距瓣，m心处的流速，m/sjWg管中心处的流速，m/sj”与雷诺数有关的系数，I(I-"”，®/ttRz2ax/ox=(咛1)-(17函"25(3)合并(2)(3)式得W='IECl/n+l)(l/n+2)(1-赛J4式中fE亦沌铲（5）该式的物理意义是，只需测址出圆管道任意半径上的流速W“用式（4）变换，即可得出圆管俄面的平均流速能。根据平均流速乘以管道截面积F,即为所求流量Q«=WF=K,.W,F（6）由此，K也可以理解为折算平均流速系数。由表3可以看出，当流速测点位置半径偏离r=0762R越远时，折算平均流速系数K,受位置和雷诺数影

9、响越大j而当r,=0.762R时，K*±l,相对变化仅为O.OOlo这就意味着，当插入式电磁流速计探头插入深度为）uO.238R时（由管壁起算，'=R-七，r,=0.762R）,K»近似为1而相对变化值极小，因此由该位置测点测出的流速即为截面平均流速，无需作任何修正。文献3中提到不少研究单位及厂商都io1994年第3期不同位半径，,的析鼻平均流琼系敷K.WRe(m/s)X10#1/n。=。，盘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言时变化值0.02480.020.01220.0030.0010.004选择y=0.238R附近作单点法测量流量，而1982年ISO/TC30通过的ISO7145则规定,管道截面平均流速位置选在？=0.242R±0.013处。综上所述，如果将电磁流速计探头插入到V=0.238R处测取流速，就可以解决循环水

11、管的流量测最和在线监测问题,它的突出优点是：无需更换被测管道，仅在管道顶部开一个4）50孔加焊一个法兰固定插入元件的球阀即可。它可在运行中不断流装拆和维修，无堵塞，压力损失小，价格相对较低（为超声波流最计的1/7）。3试验及结果3.1试验系统及仪衰布试验系在杨树浦电厂”6机露天式循环水管上进行，该管道直管段长约60m,内管径为1066mm,壁厚10mm。在距弯头约30D处布置有DC-LLJ插入式电磁流速计，距该测点下游8D及9D处分别布置FLB超声波流量计与标准皮托管测点，以便同时焚测流量（见图4）。皮托管选用NPL型，由交通大学水动系制造和标定，制造符合ISO-3966-1977技术要求，标

12、定水速为0.23m/s,测量精度达1%,便携式FLB型超声波流量计由日本富士电机株式会社研制，铭牌精度为1.5%,经开封国家水流量标定台标定，精度为1.5%。8.2试验结果及分析经过初测，发现超声波流量计与电磁流速计的测量值相当接近,而皮托管量值偏大，据分析，按IS。要求，皮托管测量数据应采用粗分法确定流量，而本次试验均采用平均法求段流最，因而数值偏大役、故在鉴定试验时，仅采用超声波流量计对DC-LLJ流速计进行核定。试验分G个工况测量，每个工况测量3组数据，每组记录20个读数每15s抄1次，连续抄5mim)然后取平均值。试验数据见表4,同时按最小二乘法修正电磁流速计的读数(见表5*4超波流量

13、计与电夜测速计校核败据E/S顺序FLB型起声波流量计平均速度DC-LLJ插入式电磁测速计平均速度经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项B试验结果回归方程相关系数，标准离差(m/s)试睑速度范围(m/s)FKz=0.9778Wy+0.04090.98880.010.5951.985由表4、表5可知：木次试验最大流速为W“.=1.985e/3故仪表的相对误差为&=+_=.义2£94=1%'-1.985M作为传递的超声波流量计精度6仍按铭牌数值1.5%计，由此，DC-LLJ仪表总体等级精度为N+禹2nJ.52+12=±1.8%这说明用经过国家水流量标定站标定的超声波流量计作为标准传递给插入式电磁流速计后，所进行的循环水流量测沮，是可以保证精度的。4结论1插入式电磁流速计经杨树浦电厂现场管道多次试验，得出插入位置距管壁在0.238R处的点流速与超声波流量计测出的流富相关性最好，证明当直管段长径比L/D为30时，在一定量程范围内可达到2%的等级精度.2) 由插入位置y=0.238R处所测出流速值，需要积累若干时段之后的平均流速值才能代表断面的平均流速。巳建议707研究所进一步探索合适的累计时段(显示时间仍为45s)。