套管式流量计在水电厂供水系统中的应用研究

套管式流量计在水电厂供水系统中的应用研究

赵智

（九江新华水电开发有限公司江西九江332300）

摘要：计量管理是水电厂信息化建设与智能化改造的基础。在现阶段的建设实践过程中我们发现，其更多的是采用插入式流量计来进行具体实现的。此种模式虽然在改造与实现过程中具有一定的优势，但同时也存在功能单一、灵敏度不足、整合度不佳等问题，严重的影响了具体效能的发挥。针对这一情况，基于套管式流量计的应用成为了一种必然。本文以此为基础，系统探究套管式流量计在水电厂供水系统中的具体应用，并就存在的问题加以分析，给出可行的解决策略，希望能够为后续的技术改造与升级提供必要基础。

关键词：套管式流量计；水电厂；应用分析；策略研究

一、引言

随着我国对清洁能源的不断深入开发，水电厂的建设如火如荼。而在现代技术的客观要求下，数字化与自动化体系是各个水电厂建设与升级的方向之一。水电厂水量监控决定了其输入能源的总量，并为后续的调速、产能设定与表达等多个环节做出决策依据。基于上述背景，对水电厂供水管道加装流量计成为了一种必然。从实践经验来看，现阶段所应用的插入式流量计在精度、稳定性等方面存在一定的问题，且在同时将多元化数据整合到统一平台方面存在一定的困难与劣势。这一现状决定了较为新型的套管式流量计的应用能够极大的缓解上述问题，并产生较高的系统效能。因此，本文在系统探讨该设备与系统的特征与优越性同时对其应用中可能产生的问题与解决策略进行探讨。希望能够为后续实践提供必要遵循。

二、套管式流量计特征及其应用优势

从实际的使用效果来看，套管式流量计主要具有如下特征：一是与管道连接紧密，可以通过结头安装的方式与管道进行整合，其内的流量计设备采用一体化设计与施工的方式进行，避免了由于安装等问题而产生的可能漏水问题；二是对管道内部的承压效果先•贡献显著，其安装质量不随管道内部的压力等环境变化而产生显著地变化，故而在实际使用过程中适用范围更广；三是流量计数据测试更为精确，尤其是在低温、高压、高负载情况下的测量精确度相较于插管式流量计具有更高的优势。值得我们注意的是，此种流量计后续维护较为费劲，尤其是当其关键原件发生损坏时，往往需要换新，修复性相对较差。

基于其应用原理以及优势与弊端，套管式流量计在实际的应用过程中具有安装简便、集约化高、有利于水电站整体的信息化与自动化建设等诸多特点而受到广泛的关注。值得我们肯定的是利用该设备作为流量的统计方式已经成为新修水电工程的首选，在兼顾效果与场地布局等方面也表现出了较高的优越性。

三、传统流量计应用中存在问题

从现有的研究现状与应用实际来看，套管式流量计使用的优势也正是传统流量计（插入式）所存在的不足与问题。针对问题的分析能够为后续套管式流量计的具体应用测量提供必要的指导，并为其在后续使用过程中的不断实践过程及优化贡献资料。落实到具体插入式流量计使用方面的问题，本文认为其主要可以分为如下几个方面：

第一，插入式流量计配置过多，接线繁杂。大量的流量计没有提高水流测量的灵敏度、稳定性和可靠性，相反发生故障的情况却十分突出，增加了大量的运行维护工作。

第二，插入式流量计安装位置不合理。发电机推力冷却器和空气冷却器的插入式流量计全部安装在发电机组基坑内的各供水管路上，由于空气冷却器安装在发电机风洞内，各进出水支管都比较短，而且大多都是长30-50cm的弯曲管路，不能满足插入式流量计安装规程要求的直管段距离，测量位置的水流不稳定，测量结果不能满足生产要求。另外，发电机风洞属于发电机定子与转子的强磁场区域，极易破坏电子元件，因此这个区域并不适合这类自动化元件的安装和使用。发电机组基坑内插入式流量计一旦发生漏水，还有可能损坏发电机定子和转子。

第三，插入式流量计的性能单一、质量不稳定。该插入式流量计采用单传感器和低端处理器，仅能输出一路4-20mA的模拟量信号，而且对安装条件要求较高，灵敏度、稳定性及可靠性都较差。

第四，插入式流量计精确度相对较差。形成此种情况的根本原因来源于两个方面。一是在安装过程中插入式流量计的插入深度很难保障一致，尤其是在管道孔径不统一的情况下，更是为施工的遵从性带来了一定的挑战；二是由于受到安装模式的影响，插入式流量计对于管道内的压力、温度等环境参数响应敏感，故而在相对极端或者变化频繁的情况下容易形成系统性误差。上述两方面原因的存在严重的制约了插入式流量计检测结果的表达，同时也使得不同流量计所获得的数值之间的可比性相对较差。就具体实际效果而言，主线总流量与各支线流量之和的差距甚至超过20%。

四、基于套管式流量计的解决策略

通过上文的分析我们对套管式流量计的特征、应用优势进行了客观的总结，同时对传统流量计的使用中存在的问题进行了梳理。为了进一步保障流量监控的准确性，确保其在自动化建设过程中的效能。本文认为应用套管式流量计能够有效的对上述若干问题进行解决。按照不同的应用步骤以及具体应用方式和贡献，其大致过程分为如下几个方面：

第一，应用前评估。从现有的安装与使用情况来看，并不是全部的供水系统管道均需要提供完备的流量监控。如发电机基坑的空气冷却等非主要供水系统的管线流量监控意义缺失，从节约成本以及提高流量数据效能的角度可以考虑不安装流量计。与之相对的是对于干管以及重要支管（如各发电机组冷却水管）等核心部位需要构建流量计体系。

第二，设计流量计的具体安装位点。在实际的使用过程中套管式流量计要求管道具有较长的直管段，同时保障管道的水平并原理其他动力单元（如水泵、发电机组等），基于上述的相关要求，结合评估时的安装管线分布形成有效的分布特征位点确定。在实际的安装过程中一般进水总管流量计安装位点可以规划在电机基坑外；而出水管流量计则可以安装在汇聚点位前2m以上或者出口2m以上的非弯道水平部位。

第三，充分考量下，选择适宜的套管式流量计设备。从现有的设备提供方面来看，其设备参数决定了后续使用过程中的准确性与可靠性。在实际的应用过程中要根据水电站的实际建设与需求来确定适宜的型号，具体考量方面可以分为如下三个方面：一是对传感器数量进行确定，该指标一般反应了设备的准确性，就一般情况而言其传感器分布在2-10个不等，而根据水电厂的规模，及流量预估该指标确定为4或8为最佳；二是对传输方式进行确定，该参数决定了布线施工的便捷性，应该考虑插槽式综合布线的组织模式。值得我们注意的是市面上存在无线传感器，由于容易受到发电机组电磁场影响，不建议选择；三是需要对连接方式参数进行选择，在一般情况下多为法兰连接，保障了流量监控的灵敏度与稳定性。

第四，对传输环节进行优化。由于套管式流量计能够在灵敏度、稳定性及可靠性等方面提供可靠的保障，就一并取消了作为各个需要冷却部分辅助判据的压力变送器，计算机监控系统判定发电机组技术供水投入成功的条件也进行简化和优化。

五、总结

本文在总结套管式流量计特征、优势的基础上，对传统插入式流量计的使用弊端进行了分析。并以此为基础按照不同环节对该设备在水电厂供水系统中的应用进行梳理。希望能够为后续的技术改造提供必要参考。

参考文献

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