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LUX-40旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在田灣核電站發(fā)電機(jī)氫氣干燥系統(tǒng)上的改造應(yīng)用,，成功實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工況下低靜壓系統(tǒng)氫氣流量的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量，對(duì)國(guó)內(nèi)電站在同類工藝的儀表選型及應(yīng)用具有一定的參考意義,。
1概述
田灣核電站汽輪發(fā)電機(jī)采用水—氫—氫冷卻,，即：定子繞組采用水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組用氫氣冷卻,，鐵芯采用氫氣冷卻。
機(jī)組功率運(yùn)行時(shí)通過(guò)氫氣干燥器控制發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度在5%~20%范圍內(nèi),，其流程如圖1所示,。氫氣干燥器由兩路干燥罐組成，一路干燥罐干燥時(shí),，另一路干燥罐再生,，干燥罐再生時(shí)通過(guò)干燥罐內(nèi)的電加熱器蒸發(fā)干燥劑內(nèi)的水分，蒸發(fā)的水分隨氫氣通過(guò)再生管線排出,，干燥罐再生時(shí)通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)再生管線上流量計(jì)的流量在8~12m 3 /h范圍內(nèi),，從而使再生罐內(nèi)的干燥劑充分再生。系統(tǒng)中的磁力風(fēng)機(jī)用以提升氫氣的入口壓力,，原系統(tǒng)使用玻璃管浮子式流量計(jì)測(cè)量再生管線氫氣流量,。
由于氫氣系統(tǒng)內(nèi)含有大量密封油和水等雜質(zhì)，浮子流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定的流量測(cè)量,，同時(shí)玻璃管浮子流量計(jì)存在爆裂的風(fēng)險(xiǎn),，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行增加了風(fēng)險(xiǎn)。
2LUX-40旋進(jìn)旋渦流量計(jì)問題提出
氫氣干燥器系統(tǒng)原來(lái)使用的再生管線流量計(jì)為純機(jī)械顯示式的,，管內(nèi)有一浮子,，浮子根據(jù)流量計(jì)兩端介質(zhì)的壓差上下浮動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)氣體流量的測(cè)量,；機(jī)械式浮子流量計(jì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)以下問題：
（1）玻璃管流量計(jì)內(nèi)膽由玻璃管組成,，浮子位于管內(nèi)，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),，由于系統(tǒng)內(nèi)含有水和油等雜質(zhì),，造成玻璃管熱脹冷縮，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后流量計(jì)的玻璃管內(nèi)膽上會(huì)出現(xiàn)裂紋,，造成氫氣泄漏,，如遇火花或靜電時(shí)將造成氫氣爆炸的嚴(yán)重后果,。2010年5月4日田灣核電站1號(hào)機(jī)組功率運(yùn)行期間發(fā)生了玻璃管流量計(jì)內(nèi)膽破碎，造成大量氫氣泄漏到廠房?jī)?nèi),，機(jī)組快速甩負(fù)荷,；因此玻璃管流量計(jì)在氫氣干燥器上使用存在著巨大的工業(yè)安全隱患。
（2）氫氣干燥器正常運(yùn)行時(shí)有兩種工作模式：系統(tǒng)中的磁力風(fēng)機(jī)投運(yùn)和磁力風(fēng)機(jī)未投運(yùn),。當(dāng)氫氣濕度低于5%時(shí),，手動(dòng)停運(yùn)磁力風(fēng)機(jī)，此時(shí)氫氣的干燥循環(huán)由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力,，流量計(jì)兩端的壓差約為0.02MPa,；當(dāng)氫氣濕度大于20%時(shí)，手動(dòng)投運(yùn)磁力風(fēng)機(jī),，磁力風(fēng)機(jī)能夠提升流量計(jì)兩端的壓差約為0.015MPa,，因此流量計(jì)兩端的壓差約為0.035MPa。
田灣核電站發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣使用透平油進(jìn)行密封,，由于油壓大于氫壓,，氫氣在循環(huán)干燥過(guò)程中會(huì)將部分油質(zhì)帶入氫氣干燥器系統(tǒng)中，造成氫氣干燥系統(tǒng)內(nèi)含有大量的油質(zhì),，氫氣通過(guò)浮子流量計(jì)時(shí)氣體中的油質(zhì)會(huì)粘附在流量計(jì)內(nèi)的浮子上,，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間積累形成油垢，增加了浮子本身的重量,，浮子能夠正常浮起的小壓差也隨之增大,；當(dāng)浮子與油垢的重量增加到0.02MPa以上，在氫氣的濕度低于5%,，停運(yùn)磁力風(fēng)機(jī)的工作模式下,，浮子流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能；當(dāng)浮子與油垢的重量增加到0.035MPa以上,，即使投運(yùn)磁力風(fēng)機(jī),，浮子流量計(jì)無(wú)法測(cè)量出氫氣流量。
當(dāng)大量雜質(zhì)粘附在浮子上,，造成浮子流量計(jì)無(wú)法測(cè)量氫氣流量時(shí),，需在線隔離氫氣干燥器系統(tǒng)清洗浮子，降低了氫氣干燥器系統(tǒng)的可用率,，對(duì)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行增加了風(fēng)險(xiǎn),。
氫氣干燥系統(tǒng)使用的玻璃管式浮子流量計(jì)既無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)安全要求也無(wú)法實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)準(zhǔn)確測(cè)量氫氣流量的功能。為解決上述問題,，需使用合適的流量計(jì)替代玻璃管浮子流量計(jì),。
3LUX-40旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的選型
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)安全要求，首先選用了金屬管浮子流量計(jì)替代玻璃管浮子流量計(jì),，金屬管式浮子流量計(jì)由金屬管和浮子及指針組成,，當(dāng)有氣體流過(guò)時(shí),，浮子浮動(dòng)，通過(guò)磁性帶動(dòng)指針,，顯示當(dāng)前氣體流量,；將金屬式浮子流量計(jì)安裝到現(xiàn)場(chǎng)并驗(yàn)證，在氫氣干燥器剛剛投運(yùn)且磁力風(fēng)機(jī)未投運(yùn)模式下,，金屬管式流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量,；在磁力風(fēng)機(jī)投運(yùn)模式下，金屬管式流量計(jì)可以準(zhǔn)確測(cè)量氫氣流量,。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)結(jié)果,，由于金屬管式浮子流量計(jì)浮子重量超過(guò)了磁力風(fēng)機(jī)未投運(yùn)時(shí)流量計(jì)兩端的壓差，金屬管式浮子流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常測(cè)量,，因此金屬管式流量計(jì)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求,。
考慮到系統(tǒng)的靜壓差小的特點(diǎn)，重新選用了防爆型旋進(jìn)漩渦式流量計(jì),，旋進(jìn)漩渦流量計(jì)通流管道采用鑄鋁合金材料,，滿足系統(tǒng)的防爆安全要求；旋進(jìn)漩渦流量計(jì)由漩渦發(fā)生體,、殼體、智能流量計(jì)積算儀,、溫度傳感器,、壓力傳感器、壓電晶體傳感器,、消旋器7個(gè)基本部件組成,，流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線（圖2）。
在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片,，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時(shí),，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí),，旋渦流受到回流的作用,，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象,。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比,，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度,。信號(hào)經(jīng)前置放大器放大,、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號(hào),，然后再與溫度,、壓力等檢測(cè)信號(hào)一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理,，在液晶顯示屏上顯示出測(cè)量值。

4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)公稱直徑規(guī)格可在15~200mm選擇,，可實(shí)現(xiàn)1~3600m 3 /h的流量測(cè)量,；田灣核電站氫氣干燥器再生管線的流量要求在8~12m 3 /h范圍內(nèi)，為使儀表測(cè)量準(zhǔn)確,，選擇了公稱直徑20mm的旋進(jìn)漩渦式流量計(jì),，測(cè)量范圍1.5~15m 3 /h，儀表精度等級(jí)1.0,；為驗(yàn)證流量計(jì)的可用性,，在流量計(jì)安裝到氫氣干燥器再生管線后（如圖3），進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn),，為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,，在流量計(jì)安裝前委托有相關(guān)資質(zhì)的計(jì)量單位對(duì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果合格,，在流量計(jì)誤差精度范圍內(nèi),。
氫氣干燥器系統(tǒng)剛投運(yùn)：在磁力風(fēng)機(jī)停運(yùn)模式下，手動(dòng)調(diào)節(jié)流量計(jì)流量,，可以將再生流量調(diào)節(jié)到系統(tǒng)運(yùn)行要求的8~12m 3 / h范圍內(nèi),；在磁力風(fēng)機(jī)投運(yùn)模式下，手動(dòng)調(diào)節(jié)流量計(jì)流量,，再生流量能夠調(diào)節(jié)到8~12m 3 / h范圍內(nèi),。
從試驗(yàn)的結(jié)果可以驗(yàn)證旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)在氫氣干燥器系統(tǒng)剛投運(yùn)時(shí)能夠準(zhǔn)確測(cè)量?jī)煞N工作模式下再生管線的氫氣流量。
在氫氣干燥器系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月后,，對(duì)旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),，試驗(yàn)結(jié)果與氫氣干燥器系統(tǒng)剛投運(yùn)時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果一致，即在氫氣干燥器系統(tǒng)運(yùn)行3個(gè)月后,，旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)仍可準(zhǔn)確測(cè)量?jī)煞N工作模式下再生管線氫氣流量,。
為進(jìn)一步驗(yàn)證旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)的可用性，分別在氫氣干燥器系統(tǒng)投運(yùn)6個(gè)月,、9個(gè)月,、12個(gè)月對(duì)旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1,。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)在氫氣干燥器運(yùn)行的一年時(shí)間內(nèi),，工作情況穩(wěn)定，能夠滿足在復(fù)雜工況系統(tǒng)中準(zhǔn)確測(cè)量氣體的流量,；儀表運(yùn)行12個(gè)月后,，為驗(yàn)證儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行了重新標(biāo)定,，標(biāo)定結(jié)果合格,，說(shuō)明試驗(yàn)過(guò)程流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確,。因此旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)滿足了田灣核電站氫氣干燥器現(xiàn)場(chǎng)使用的要求，旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)選型是成功的
5  結(jié)束語(yǔ)
旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)在田灣核電站屬應(yīng)用,，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證旋進(jìn)漩渦式流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜低靜壓氣體系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)流量測(cè)量,，對(duì)于石油、化工,、電力,、冶金、城市供氣等行業(yè)各種氣體流量測(cè)量中特別是測(cè)量介質(zhì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)可參考使用,。

LUX-40旋進(jìn)旋渦流量計(jì)