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氣體流量計的原理及氣體的分辨及檢測技術

    由于發電機定子線圈水路堵塞而引起發電設備損壞的重大事故屢有發生，經濟損失巨大。為保證發電設備的安全、經濟、穩定運行，國家電網公司印發的（2000）589號文，《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中強調了發電機檢修中，必須進行各定子線棒的水流量測試。以往，在機組大修過程中，人工拆開發電機的絕緣引水管與匯水管的接管頭，用量杯測量單位時間內的水的流量，這種測量方法需要拆開發電機端部幾十根絕緣引水管，不僅耗時耗力，影響檢修工期，而且由于對原先良好的手包絕緣重新拆開再包裹，往往會損壞密封和絕緣，帶來新的事故隱患。氣體流量測量具有得天獨厚的優點：無需拆開被測的絕緣引水管，無機械損傷，無壓力損失，管外測量時不接觸被測流體；可以在發電機大修時測量與正常運行時相同條件下各個絕緣引水管的水流量，較真實地反映水管的實際流量。

一、氣體流量計測量原理

1.1時差法原理

    時差法測量流體流量的原理如圖1所示。它利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點，測量它的頁流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值，從而計算流體流動的速度和流量。

    設靜止流體中聲速為c，流體流動速度為ν，把一組換能器A1、A2安裝在管子的兩側，兩換能器軸向距離為d，其連線與管渠軸線安裝成角，換能器的距離為L。

    從A1到A2順流發射時，聲波的傳播時間t1為：

1.2氣體的分辨及檢測技術原理

    氣體在液體中傳播，受管道材質、壁厚、管徑及流體的影響，當從管道一側傳播到另一側時，信號不可避免的衰減，發生形變。同時現場的電噪聲、電磁干擾等干擾信號與氣體信號一起被氣體流量計的換能器所接收，這樣，準確的分辨和檢測氣體信號便成為氣體流量計的關鍵技術。一般氣體流量計采用跟蹤聲波最大峰值來檢測聲波信號并進行流量測量。在氣體流量計初始化時，氣體流量計根據從換能器接受到的信號給出流體中聲速的參考值，如果這個參考值與聲波在該流體當前溫度下傳播速度接近（如對20℃下純凈水中聲速大約為1480m/s，50℃下純凈水中聲速大約為1530m/s），表示此換能器接受的是正確的、所需的氣體信號;如果參考值與實際聲速相差較遠，說明此時換能器接受的可能是干擾信號，需要人工的輸入實際聲速，重新初始化，使換能器在2L/c時間間隔附近搜索氣體信號。實際證明，當氣體給出的參考聲速與實際聲速接近時，測量數據很快能達到穩定點，精度較高。