1、日插入式電磁流速計監測循環水流量理金泉(華東電力科學技術情報所，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的結構，原珪祖使用特性，利用該儀器插入到距圓管壁0.238R處監涎循環#流置的警和試驗結果.關詢J循環水計母在線監飽插人式電磁流速計/RecirculatingWaterFlowMonitoringwithInsertion-typeElectromagneticVelosityMeterFengJinQuan(EastChinaElectricPowerScience&TechnologyInformationInstitute,S

2、hanghai200002)TaoXufang(EastChinaElectricPowerTest&ResearchInstitute,Shanghai200437)KeyWordsrecirculatingwaterflowmeasurementon-linemonitoringinsertion-typeelectromagneticvelositymeter1插入式流速計的結構原理和特性(a)(b)»1捅入式電碰流速計一次元件JK勇示船在火電廠中，為了實現循環水的經濟調度，最好的方法是直接監測循環水流量。但至目前為止，在運行中監測循環水流量還沒有較理想的方法，因為在水

3、質較差的場合，差壓之類的測升方法易堵塞不適用，而采用管式電磁流量計或超聲波流量計價格太貴。用插入式電磁流速計測量循環水流量，實質上是將插入式電磁流速計與單點法測死流:的原理相結合，它具有使用方便、精度高和價格低廉的特點1.1結物原理在圖la中，棒式電磁流速計探頭穿過密封裝置和球閥后，插入到循環水管內的指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，由高導磁鐵芯、勵磁徐圈電極及環氧破暗鋼套組成（見圖1b）e其中勵磁線圈通電后形成恒定的交變磁場，當管道中的水流切割磁力線時，在探頭兩側的電極上就產生感應電!土，i、感應電IEE與水流流速W成正比亦即E=K

4、BLW10-5V（1）式中k系數；B磁感應強度，niTjL切割磁力淺的水體長度，cmjW水流流速，m/s。感應電壓E經二次儀表的前置放大器放大及采樣保持，傳給微機進行數據處理，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，反饋至前置放大器輸入端與信號比較，當差值為零時，顯示值穩定下來，此時的顯示值為真實流速W,見圖2。它與理祖標定線（45°轟），相交于流速為3m/s處（標定時由儀器內部調整電位器整定）從圖3來看，當流速偏離交叉點越遠，儀器顯示的流逑值偏離真值就越大，必須修正才能應用。通常采用分段修正的辦法來求得流遍夏值，即按流速的基區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。于是建議將標準值與儀器顯示值之間的相關關系直接擬合，既簡單乂精確，辦法如下，將標定的數據按散小二乘法作回歸分析，得出如表1的結果。圖2DC-LLJ電磁流速計籍算胃圖由上可見，插入式電磁流速計實質上為一支電磁皮托管c根據單點法測量:流金的原理，將插入式電磁流速計插入到管內指定位置，由它測出的流速乘以管道裁面積和某一系數，就可得出S道內的瞬肘流量值.1.2儀蔑特性DCLLJ型電磁流速計經702研究所在4350水沙試驗臺標定，結果如下，在流速為1-5m/s的范圍內為一斜線（見圖3）。由表1可知，該標定曲線有較大的相關系數最大為«1標定皿臺結果匯總WWW項目試

6、驗始果回歸方程相關系數，桁誰離是s,（m/s）試驗速度（m/s）；Wz=0.9635iry+0.t0760.98160.00708151）,同時計算的標準離差較小，說明該曲姚的線性度校好，因此，當電磁流速計顯示出某個儀表流速W,后，只要經過表1的回歸方程轉換，就可以得出流速的真值Wz,轉換的誤差也是極小的。量,一事實上，在DC-LLJ電磁流速計的微機中，輸入某些程序就能達到修正的目的l/n=0.250-0.0231gRejRe雷諾數。用該管道截面積去除流經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單點法測量流量的理論依據所謂單點法測量流量是指在管道截面

7、上只測一點流速以決定流髭的方法.它的使用前提條件是管道內必須為規范化的速度分布充分發展素流下的速度分布，為此，循環水管測流斷面上下游應有足夠長度的直管段，直管段長度與測點上游管件構成有關，見表2。W2測點距上下湖管件小長徑比（L/D）測點上游管件構成情況上游下游1個90.彎頭或三通28同一個平面內有2個禎彎頭36不同平面內有2個90彎頭642D/ID（大變小）K度大于3ZJ26Q.5D/1D小變大）長度大于1.5D26球閥全開32閘閥全開20當管道內獲得規范化的流速分布時，根據文獻1.2J的推薦，圓截面管道中的流速分布有如下關系wW.dWzJi-l/R5(2)式中R圓管半徑，m,T,流速測點與

8、管中6線距瓣，m心處的流速，m/sjWg管中心處的流速，m/sj”與雷諾數有關的系數，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。由表3可以看出，當流速測點位置半徑偏離r=0762R越遠時，折算平均流速系數K,受位置和雷諾數影

9、響越大j而當r,=0.762R時，K*±l,相對變化僅為O.OOlo這就意味著，當插入式電磁流速計探頭插入深度為）uO.238R時（由管壁起算，'=R-七，r,=0.762R）,K»近似為1而相對變化值極小，因此由該位置測點測出的流速即為截面平均流速，無需作任何修正。文獻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言時變化值0.02480.020.01220.0030.0010.004選擇y=0.238R附近作單點法測量流量，而1982年ISO/TC30通過的ISO7145則規定,管道截面平均流速位置選在？=0.242R±0.013處。綜上所述，如果將電磁流速計探頭插入到V=0.238R處測取流速，就可以解決循環水

11、管的流量測最和在線監測問題,它的突出優點是：無需更換被測管道，僅在管道頂部開一個4）50孔加焊一個法蘭固定插入元件的球閥即可。它可在運行中不斷流裝拆和維修，無堵塞，壓力損失小，價格相對較低（為超聲波流最計的1/7）。3試驗及結果3.1試驗系統及儀衰布試驗系在楊樹浦電廠”6機露天式循環水管上進行，該管道直管段長約60m,內管徑為1066mm,壁厚10mm。在距彎頭約30D處布置有DC-LLJ插入式電磁流速計，距該測點下游8D及9D處分別布置FLB超聲波流量計與標準皮托管測點，以便同時焚測流量（見圖4）。皮托管選用NPL型，由交通大學水動系制造和標定，制造符合ISO-3966-1977技術要求，標

12、定水速為0.23m/s,測量精度達1%,便攜式FLB型超聲波流量計由日本富士電機株式會社研制，銘牌精度為1.5%,經開封國家水流量標定臺標定，精度為1.5%。8.2試驗結果及分析經過初測，發現超聲波流量計與電磁流速計的測量值相當接近,而皮托管量值偏大，據分析，按IS。要求，皮托管測量數據應采用粗分法確定流量，而本次試驗均采用平均法求段流最，因而數值偏大役、故在鑒定試驗時，僅采用超聲波流量計對DC-LLJ流速計進行核定。試驗分G個工況測量，每個工況測量3組數據，每組記錄20個讀數每15s抄1次，連續抄5mim)然后取平均值。試驗數據見表4,同時按最小二乘法修正電磁流速計的讀數(見表5*4超波流量

13、計與電夜測速計校核敗據E/S順序FLB型起聲波流量計平均速度DC-LLJ插入式電磁測速計平均速度經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B試驗結果回歸方程相關系數，標準離差(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：木次試驗最大流速為W“.=1.985e/3故儀表的相對誤差為&=+_=.義2£94=1%'-1.985M作為傳遞的超聲波流量計精度6仍按銘牌數值1.5%計，由此，DC-LLJ儀表總體等級精度為N+禹2nJ.52+12=±1.8%這說明用經過國家水流量標定站標定的超聲波流量計作為標準傳遞給插入式電磁流速計后，所進行的循環水流量測沮，是可以保證精度的。4結論1插入式電磁流速計經楊樹浦電廠現場管道多次試驗，得出插入位置距管壁在0.238R處的點流速與超聲波流量計測出的流富相關性最好，證明當直管段長徑比L/D為30時，在一定量程范圍內可達到2%的等級精度.2) 由插入位置y=0.238R處所測出流速值，需要積累若干時段之后的平均流速值才能代表斷面的平均流速。巳建議707研究所進一步探索合適的累計時段(顯示時間仍為45s)。