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流量测量范文1
关键词：过热蒸汽；饱和蒸汽；温度压力补偿；流出系数
1.引言
在我公司的蒸汽流量测量中，由于蒸汽的特殊性质，测量不准确是经常出现的问题。而提高蒸汽流量准确度，一直是人们追求的目标。目前我公司使用的蒸汽流量测量仪表有标准孔板，涡街流量计，弯管流量计等，使用最多的还是标准孔板流量计，因此本文主要从孔板流量计的测量误差展开分析，探讨引起测量误差的主要因素及其解决方法。
2.蒸汽流量测量中影响测量的主要因素及解决方法
2.1一次测量元件引起的误差
孔板流量计中的节流元件是尖锐的直角边缘，流体在节流元件的入口收缩，根据伯努力方程，流速增加，压力减小，孔板的测量原理就是根据孔板入口和出口的压差进行测量的。孔板平钝后流出系数增大，产生测量误差。流出系数对蒸汽流量测量的影响是普遍存在的。
测量管也是节流装置的组成部分，其结构尺寸对流体流动状态有重要的影响，测量管除满足前10D后5D的要求外，还对内表面的光滑度有要求。粗糙管的流速分布与光滑管是有区别的，流出系数也不相同，管道结垢、腐蚀，流出系数发生变化，产生测量误差。
对于孔板入口边缘磨损的问题，我们可以选用标准喷嘴，由于喷嘴入口是一个光滑的曲面，它的抗磨损，抗积污，抗变形程度远好于孔板，流出系数稳定性也比孔板好，压力损失也比孔板小得多，而且它的检定周期为4年，大大减少了维护费用。
对于测量管的问题，在管道安装时就尽量选用光滑度高，质量好的管道，必要时请专业厂家定制测量管道、连接法兰，冷凝器等，补偿用的温度和压力测量点也可以统一开工获取。虽说一次性投资高些，但由于投入使用后没有特别原因，一般不进行更换，还是使用周期越长越好，这样综合经济效益还是高些。
2.2测量信号的传递失真
测量信号传递是孔板前后的差压信号经导压管传递到差压变送器，由于结构的不同，孔板流量计不同于涡街流量计那样直接装在管道上，它需要进行信号传递。对于蒸汽流量测量而言，传递部分可由阀门，导压管，冷凝器等部件组成。对于信号传递部件来讲，应保证传递信号不失真。实际使用中的大部分故障，往往是信号传递失真引起的。差压信号产生的传递失真比作为补偿用的温度和压力信号失真影响更大，必须引起注意。冷凝器在信号传递中处于关键位置，冷凝器中的液面保持一定高度，多余的冷凝液要回流到蒸汽管道，既要保证冷凝器中蒸汽很好地冷凝，又要使冷凝液回流畅通无阻。
气相导压管的一次根部阀门应保证蒸汽气相进入冷凝器，冷凝器里面多余的冷凝液回流到蒸汽管道，否则两只冷凝器液面不能保持相平，会对差压信号产生附加误差。一次根部阀门尽量选用闸阀，保证压力信号传递通畅无阻，减少测量误差。
测量用的导压管要加保温伴热，否则冬季不能正常工作。不管采用电伴热还是蒸汽伴热，一定要保证两只导压管受热均等，不然会因导压管中的液体的密度不同而产生附加差压误差。
作为压力补偿用的变送器一般和压力取压口不在同一高度上，如果变送器比取压口低，所测出的压力为管道中蒸汽的压力加上导压管中冷凝液产生的压力，可在变送器中进行正迁移将这部分压力迁移掉。使变送器测出的压力为管道中实际蒸汽压力。
2.3蒸汽密度问题产生的误差
测量蒸汽质量流量时要根据蒸汽的密度进行计算，因蒸汽的密度计算不准确产生测量误差。我公司蒸汽流量测量仪表中涡街流量计是用工艺车间提供的蒸汽密度值为参考值，不是实际的密度值，得出的蒸汽流量会和实际流量有误差。选用涡街流量计时，最好选用能进行温度和压力补偿的型号，并且安装测温和测压元件取得温度和压力数值。我公司用的孔板式流量计测出的流量由DCS系统显示，没有进行温度压力补偿。为了提高测量的准确度，必须进行温度压力补偿。对于孔板流量计，取得差压信号的同时，还需测得温度和压力信号，通过DCS中的专用软件进行温度和压力补偿。
2.4相关系数的影响
流出系数C和可膨胀系数ε在一定范围内可看作常数，但是，当蒸汽的状况偏离设计状态时，其流出系数C和可膨胀系数ε就会发生变化，就不能视为常数。测量小流量时，随着雷诺数变小，流出系数C将产生较大的变化。测量高压时，则必须考虑气体的可膨胀系数ε的影响，如果我们只补偿密度变化的影响，即使实现了对密度的完全补偿，其它各参数变化累加后的最大误差仍达6%左右，其中，可膨胀系数ε引入的误差最大。所以，要想提高仪表的测量精度，除补偿密度外还应考虑整个补偿方程中其它参数变化的补偿问题。DCS中的蒸汽测量模块中，不仅有密度补偿方式，还有流出系数C和可膨胀系数ε的修正办法，只要我们选用合适的流量测量模块，就能提高蒸汽流量的测量准确度。
一般认为，蒸汽干度X较高（X≥95%）时流体可视为单相流体。温度压力补偿可按通常方法进行。但出现一定误差。干度越低密度越大。在蒸汽干度较低（X
3.结论
由于目前使用的流量仪表测量蒸汽，由于被测介质的特殊性，存在测量不准确的情况，我们只有对可能产生的误差原因进行认真分析，从一次检测元件的安装，到阀门、导压管、冷凝器及差压变送器的安装，再对蒸汽密度的温度压力补偿和相关参数的修正，都采取适当措施加以防止可能出现的问题，才能提高蒸汽流量测量的准确度。找到一条成功的蒸汽流量测量之路。
参考文献：
流量测量范文2
关键词 脱硝反应器 烟道流量 测量 流量计
中图分类号：U467.4+6 文献标识码：A 文章编号：
引言
目前国内外的大型燃煤机组，多采用选择性催化还原法，俗称氨气脱硝。是把NH3作为还原剂，经喷氨格栅喷入烟道的脱硝方法。SCR(selectivecatalyticreduction)的原理，是利用氨气与烟气充分混合后，进入催化剂层，在催化剂的作用下，把NOx还原为N2和H2O。
在SCR工艺中，需要根据烟气流量，计算和调节喷入烟道的NH3量，以达到脱硝效率的要求。烟气流量一般可通过锅炉燃料成分分析结果，以及锅炉燃烧的空气流量、燃料量等进行计算得出。但随着各地环保局对脱硝重视力度的加大，个别地区环保局要求脱硝反应器入、出口烟气流量以及NOx、O2均要上传至环保局实时监视，因此通过计算得出烟气量的方式无法满足环保局要求，取而代之的是利用流量计进行反应器入、出口烟气量的测量。
目前脱硝反应器大部分采用高尘布置，即布置在锅炉省煤器和空预器之间，锅炉除尘器之前。其布置位置的特殊性，决定了测量介质烟气具有高温、高尘、高腐蚀的特性，而设备布置的局限性，也直接导致了反应器入、出口烟道直管段较短，给流量计的正确选型带来更大的困难。不合理的测量方式，会使得流量计使用寿命变短、导致数据失真。实际操作中，脱硝反应器入口烟道流量测量值，受不同的测量方式和流量计的影响较大。选择合适的测量方式，可以在烟气含尘量高、测量直管短的客观条件下，突破仪表堵塞、磨损严重瓶颈，获取精确的烟道流量数据。因此，电站锅炉大型烟风道流速测量方式的选择非常重要。
常用烟气流量计的分类和性能
质量互变规律是事物联系发展的基本规律，流量测量是研究物质量变的科学。锅炉烟风道烟气流量计种类很多，型式各异。笔者根据实际工作经验，结合目前的文献资料，按照目前最流行、最广泛的分类法,来分别阐述各种流量计的原理、特点。
2.1分类
目前已投入使用的流量计已超过l00多种。从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。传统的流量计分类方法有两种。
2.1.1按流量计采用的测量原理进行归纳分类
①力学原理：利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；②利用牛顿第二定律的直接质量式；③利用流体动员原理的靶式；④利用角动员定理的涡轮式；⑤利用流体振荡原理的漩涡式、涡街式；⑥利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等；⑦电学原理：电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。⑧声学原理：利用声学原理的有超声波式、声学式(冲力波式)等。⑨热学原理：利用热学原理的有热量式、直接显热式、间接量热式等。
2.1.2按流量计的结构原理进行分类
①容积式流量计；②叶轮式流量计；③差压式流量计(变压降式流量计)④变面积式流量计(等压降式流量计)；⑤动量式流量计等。
笔者根据实际工作经验，发现人们平时对流量计分类和命名，是本着便利上口和视觉习惯，并没有严格按照某种规则来划分，而且存在很大的交叉和兼容性。本文以流量计在锅炉烟道测量方式的不同为研究对象。选择该测量方式中一种常见而有代表性的流量计为例，分别阐述各种流量计的特点。
2.2常见烟气流量计的测量方式和特点
2.2.1点式烟气流量计
2.2.1.1皮托管流量计
皮托管流量计利用差压原理来工作，由法国H.皮托发明而得名。其结构组成主要由一个垂直在支杆上的圆筒形流量头组成的管状装置。采用单点测量方式，监测烟气的流速。
①技术性能
优点：阻力损失小; 缺点：是不能直接测出平均速度，且压差读数小，常要放大才读得准确。探头容易腐蚀，需定期检查并涂抹防腐材料，维修能耗高。易堵塞取压孔。测量误差大。
②安装要求
必须保证测量点位于稳定均匀流段，前后段有约等于管路直径50倍长度的直管距离，最少也应在8-12倍；必须保证皮托管截面严格垂直于流动方向；皮托管直径d0应小于管径d的1/50，即d0 < (d/50)。
2.2.1.2热式流量计
热扩散式流量计是采用热传导原理测量气体的质量流量，即放在流体中的热源，在流体经过时，热源本身的热量将会损失，流体的质量流量越大，热源损失的热量越大。其典型传感元件包括两个带热套管保护的电阻式温度传感器（RTD），其中一个为参比元件，测量介质的温度作为参比温度；另一个为测量元件，测量流体流过加热器带走热量之后的温度。损失的热量与流体的质量流量成函数关系，即可测量气体的质量流量。通常热式流量计可分为恒温差和恒功率两种类型。
①技术性能
优点：压损小、响应快、灵敏度高、量程比宽；测量值为质量流量，不受被测介质温度、压力、密度、粘度的影响；较好的解决了烟气含尘量高，引起的取样管堵塞问题；克服了脱硝烟道大、烟气流速低等流量测量的难点。缺点：点式测量，测量结果准确性稍差；探头易腐蚀；直管段要求高；烟气湿度对该测量方式的准确性也稍有影响。
②安装要求：
前后直管段要求为：前10后5倍烟道直径；热式流量计插深应为管道内径的1/2+管厚。
2.2.2线式烟气流量计（匀速管）
均速管流量测量装置是基于皮托管测速原理发展而来的一种流量传感器。均速管流量测量装置是由一根中空的细金属管和两根引压管及管接头组成。在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压。根据伯努利方程原理，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压。流体从探头流过后在探头后部产生部分真空，并在探头的两侧出现旋涡。均速管流量测量装置探头在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔，使准确测平均流速成为可能，探头能精确地检测到由流体的平均速度所产生的平均差压。常见的均速管有威力巴、阿牛巴、超利巴、德尔塔巴等，本文以威力巴为例进行说明。
在火力发电厂中，威力巴流量测量装置适用于大多数风量的测量，对于风道截面积大、流速较低的风量测量，可采用多点测量求平均值的方法，消除测量偏差，达到测量目的。子弹头截面形状的探头能产生精确的压力分布，固定的流体分离点，位于探头侧后两边、流体分离点之前的低压取压孔，其开孔位置避开了杂质聚集区，在一定程度上有效的减少了堵塞。前表面粗糙处理减小流体牵引力，提高低流速时的测量精度。
图1 威力巴测量中流体分布示意图
①技术性能
优点：阻力损失小；结构简单、重量轻；安装、拆卸非常简单；维护方便；精度高，
量程比大。缺点：探头容易腐蚀；其次虽然对探头低压取样孔的设计进行了改进，但在此高尘环境下仍不可避免的存在堵塞取压孔的问题；探头安装直管段要求高，在反应器入、出口烟道处测量无法满足直管段要求。
②安装要求
必须保证测量点位于稳定均匀流段，前后段要求前7后5倍烟道直径。
2.2.3面式烟气流量计（横截面）
自清灰面式烟气流量计基于差压法测量原理，采用在烟道截面多点阵列布置的方式，将多个探头动压侧相互连接，静压侧相互连接，动压、静压侧综合后引至变送器，经温压补偿后获得流量值。通过增大装置有效测量面积，确保测量的准确。另外取压探头中的自清灰装置，可将流体的动能转换为机械能，敲打管壁，防止探头堵灰。
图2 自清灰面式流量计测点分布示意图
技术性能
优点：适用管型范围广，性能稳定好；无直管段要求，自身具有整流功能，较好解决脱硝反应器烟道无直管段的问题；测量灵敏度及准确性好；利用流体动能自动清灰，无需吹扫装置，较好解决烟尘堵塞的问题。缺点：在大截面烟道需根据烟道尺寸多组布置，设备费用相对较高。另外安装较其他流量计相对复杂。
安装要求
测量装置斜剖口正对迎风侧；安装位置直管段长度必须大于管道的当量直径；流量计相对于待测管道中心轴线永远垂直安装。测量装置中心线与管道中心线一致。
三、烟道流量计的选择与评价
3.1流量计方式选型原则
流量计测量方式及型式的选择是指按照不同烟风道及流速要求，从流量计的性能及企业经济的实际情况出发，综合地考虑测量的安全、准确和经济性，并根据脱硝烟气的性质及烟气流动情况，确定测量仪表的型式和规格。
3.1.1测量方式安全可靠原则
采用可靠的测量方式。保证流量计在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；其次是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响脱硝生产系统的安全。例如，大型燃煤机组脱硝反应器入口的烟气测量流量计，必须安装牢固，定期维护，以确保在强腐蚀、浓烟尘气流中不发生机构损坏。
3.1.2测量方式准确节能原则
在保证流量计安全运行的基础上，力求根据被测介质的特点选择合理的测量方式，提高仪表测量的准确性和经济性。为此，流量计不仅要选用最佳的测量方式，还应该选择合适的规格（量程），以保证满足准确度要求。
3.1.3 测量仪表易于维护原则
根据被测介质的要求，选择的流量计理应方便改进和维护。比如允许增加相应的辅助措施，如增加吹灰系统以防止堵塞，增加耐磨涂层以防止测量元件的磨损等。
3.2烟道测量方式（流量计型式）选择
勤劳智慧的人们，在生产应用中总结了各种长处和不足，并积极的进行改进。随着工业生产的需求和科技的发展，新式流量计的不断开发并广泛应用。传统意义上对流量计分类和评价，已经无法准确定义新式流量计的性能。
比如中科天融（北京）科技有限公司生产的新式皮托管流量计，其组成主要由皮托管检测头﹑差压变送器﹑信号采集单元、反吹控制单元等部件构成。
图3 皮托管流速单元探头管安装
图4 新式皮托管系统连接图
测量时将皮托管流速计探头插入管路中，并使全压和背压探头中心轴线处于过流断面中心且与流线方向一致，全压探头测孔正面应对来流，检测流体总压，并将其传递给差压变送器；同时背压探头测孔拾取节流静压也将其传递给变送器，变送器读取动﹑静压差值并将其转换成相应的流速比例电流（4～20mA）传送给显示仪表或计算机进行数据处理。
新式皮托管流量计装置自身配有内置和外置自清灰防堵装置，彻底改变原来粉尘堵塞过滤器局限，利用皮托管反吹箱能实时清灰，其清洁功能可以同时清洁外部粉尘和内部粉尘，无需空气吹扫，免维护。使长期、稳定、可靠的烟气测量成为可能。
3.3维护
日常维护是保证设备长期稳定工作的前提条件，特别是大型的大型燃煤机组，应有专门的工作人员负责设备的日常维护工作。流量计的日常维护工作主要包括：流量计的巡视、检查；更换、及时发现故障并排除等等。
小结
总之，没有一种测量方式或流量计对各种烟道结构及烟气流动情况都能适应的．不同的测量方式和结构，要求不同的测量操作、使用方法和使用条件。每种型式都有它特有的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上，选择适于具体的烟道结构和流量测量方式，满足既安全可靠又经济耐用的要求。
参考文献
[1] 张帆,成柏春.烟道气组成的快速测定[J].分析测试学报. 2009(03)
流量测量范文3
1 时差法流量测量原理
时差法是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。如图1，顺流换能器和逆流换能器分别安装本文由收集整理在流体管的两侧并相距一定距离，管线的内直径为d，超声波通过的路径长度为l。
超声波顺流传播时间为td，逆流传播时间为tu，超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因，超声波顺流传播l长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：
其中：c是超声波在非流动介质中的声速，v是流体介质的流动速度，tu和td之间的差δt为
式中x是两个换能器在管线方向上的间距，为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即：
上式简化为：
即，流体的速度为：
流量q可以表示为：
由此可见，时差法的测量精度主要取决于对微小时差δt的分辨率，即纳秒级的时标，所以时差法的测量精度受到许多方面的制约，小流量测量精度难以保证和提高。
2 频差法测量流量原理
频差法超声波流速测量是采用一种回波鸣环技术，在流体中产生两个超声波传播方向不同的鸣环频率，分别称为顺流鸣环频率ft1和逆流鸣环频率ft2。在静止流体中，ft1=ft2，而在流体流动时，ft1与 ft2之间产生频率差ft，而ft正比于流体流速。
在顺流方向，超声波的鸣环频率ft1为
在逆流方向，超声波的鸣环频率ft2为
式中，c为超声波在流体中传播速度，称为声速，在流体温度20°c时，声速c为1482.3m/s；v为流体流速；θ为声线与管道中心轴线之间的夹角，它与超声波入射角有关，l为超声波在固体和流体中的传播距离。
则频率差为
由以上公式可以看出，当两个超声波换能器安装位置一定时，l和θ也就确定，流速v仅与δft有关，而与声速c无关。
根据频差法测量原理，在静止流体中，v=0时，声传播鸣环频率为ft1=ft2 =c/l= ft0。在流体流动时，顺流与逆流的鸣环频率差正比于流体流速，被测流体流速v为
为了满足在低流速下的流量测量精度，应使测量频差的数目达到足够大，频差法可以采用锁相倍频技术，以使测量的频差扩大到n倍，这相当于提高了小流量时的测量精度。
3 频差法测量流量的实现方法
在启动超声波测量之前，超声波发射和接收回路处于休眠状态。一旦收到外部启动信号，由内部单片机发出一个启动脉冲，并通过同步触发电路激活超声波发射器产生第一次发射。发射脉冲通过流体传播到达接收器并输出回波信号，经回波检测和整形后，将回波脉冲反馈回同步触发器，以使发射器产生第二次发射，接收器接收的第二个回波脉冲再次反馈回发射端。这样周而复始，不断发射、接收和回波
反馈，从而在发射和接收回路上建立连续的的回波脉冲循环。
4 频差法测量流量的技术特征
频差法测量使用的回波鸣环技术是一种声波反馈技术，它是在超声波传播路径上，经过声波发射→流体传播→回波接收→再将回波反馈给发射，周而复始地建立声脉冲循环回路，由此产生连续的回波鸣环频率，当超声波在顺流体方向传播时，回波鸣环频率为f1，而在逆流体方向传播时，回波鸣环频率为f2，两者之间的频率差为δf。
在流体流动时，超声波的传播时间会随着流速变化增加或减小，把这种时间变化转换成频率变化，通过对频率差的测量就可以确定流体流速。这与时差法测量时间是等效的，但这两种测量方法对流速的分辨率和测量精度确有很大不同。
（1）频差法测量的是频率，而测量频差的最小单位是赫兹，这在频率测量中很容易实现。而时差法测量时差的最小单位是皮秒，要保证1ps的测量精度，在时间测量技术中很难实现。
（2）在流体流速相同的情况下，频率法测量的δf值要远高于时差法测量的δt值，所以频率法测量流速的分辨率要远高于时差法。
（3）因为频差法采用成熟的锁相倍频技术，要想提高小流速下的测量精度很容易实现，这是频差法的一大技术特征。而时差法只能依靠的提高时标精度已经到了极限，很难再提高。
流量测量范文4
Abstract： This paper systematically introduces the technology and policy background of flow measurement in the automatic monitoring of the pollution source in the thermal power plant， expounds the work principle of matrix flowmeter， and combining with the flow monitoring renovation project， analyzes and convinces the technical characteristics， advantages and application effect. Through the example comparison， it is found that the flow monitoring method with matrix measurement has obvious advantages compared with the traditional measurement method， whose flow monitoring results are accurate， representative and have a strong trend.
关键词： 火电厂；CEMS（烟气排放连续监测系统）；流量测量；矩阵式流量计
Key words： thermal power plant；CEMS （continuous emission monitoring system）；flow measurement；matrix flowmeter
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0122-03
0 引言
我国火电厂数量众多，污染物排放量巨大。目前，全国共1361家火电厂（包括自备电厂），共计4276台机组。火电厂在全国均有分布，其中占比居于全国前八的省份共占 56.5%，详见表1。根据“十二五”环境统计业务系统[1]，2015年火电厂烟尘、二氧化硫以及氮氧化物的排放量分别是381.7万吨、660.7万吨和646.5万吨，占当年废气污染物总排放量的比例依次为 22.5%、38.9%和 38.1%。
烟气污染物排放量以浓度与流量的乘积计，烟气浓度测量技术目前已十分成熟，而烟气流量监测还存在一些问题[2]。《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》[3]（HJ/T 75-2007）等对CEMS采样断面位置有明确的限制：对于流速的测定，要求尽可能避开弯头、断面等急剧变化的部位，并与这些部位的距离满足“前四后二”的要求[4]。实际生产中，受制于场地、经济性等因素，烟道普遍较短，且多变径、弯头，流速流量监测存在如下问题：烟气高温、高湿、高尘，内部流场紊乱，加之烟气、强振动，含酸、含浆液，环境较为恶劣，传统点测量及线测量式流量测量方法的效果较差[5]。
1 烟气流量自动监控政策背景
烟气流量自动监控数据的准确性直接关系到污染源自动监测数据的有效性，是国家污染源排放监管的重要依据。国务院办公厅[6]《关于转发环保部“十二五”主要污染物总量减排考核办法的通知》（[2013]4号）要求污染源自动监控数据传输有效率达到75%，对考核结果未通过的，实行“一票否决”。其中，数据传输有效率为数据传输率和数据有效率的乘积，要保证总体的数据有效性，就要重点解决烟气流量自动监控数据这一传统薄弱环节。
新形势下，十三五环保费改税启动，以污染物自动监控排放量数据作为计税依据，可提高执法效力，对CEMS流速测量的准确性提出了更高的监管和技术要求。由于火电厂烟气流量一直以来主要以传统点测量、线测量形式为主，监测数据准确性差、代表性弱等突出问题长期存在，而矩阵式流量计在实际应用中可有效解决以上问题，引起国家层面关注，环保部[7]《关于加强“十二五”主要污染物量减排监测体系建设运行情况考核工工作的通知》（环发[2013]98号）文件要求，对普遍存在的烟气流速（流量）测量不准等问题应按技术规范要求调整采样点位，不具备调整条件的，换装矩阵式流速仪等新型设备。江苏省作为全国火电机组最多的省份，也是全国范围内较早试点安装矩阵式流速仪的省份，试点开始以来，收效良好，目前CEMS烟气流量测量规范性改进工作正有序推进，污染源自动监控数据有效性稳中有升。
2 烟气流量自动监控技术介绍
2.1 火电厂烟气流量自动监控技术要求
火电厂烟气流量监测点位通常都设置在矩形烟道上。《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T 75-2007）、《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-2007）、《固定污染源排气中颗粒物测定与其态污染物采样方法》[8]（GB/T 16157-1996）对烟气流速流量测量采样点位和数目做出了明确规定。
为保证采样位置断面流场均匀、稳定，规范要求，采样位置应优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍直径（或当量直径）和距上述部件上游方向不小于2倍直径（或当量直径）处，此即采样位置选择的“前四后二”原则，如图1所示。
为保证采样点处测得的烟气流速具备代表性、准确性，规范要求将烟道截面分成适当数量的等面积小块，各块中心即为测点取样位置，如图2所示。
此外，烟道内的烟气高温、高湿、高尘，强振动，含酸、含浆液，环境较为恶劣，监测设备的防磨、防堵、防腐蚀性能必须满足长期稳定运行的要求。
2.2 现有流量自动监控技术现状
流速测量仪器很多，但适用于燃煤电厂烟道高温、高湿、含尘等恶劣环境的测量仪器并不多，主要有[9]皮托管流量计、巴类流量计、热平衡流量计、超声波流量计及矩阵式流量计等。表2给出了这几种类型的流量计的技术特点对比。
3 矩阵式流量测量应用
3.1 矩阵式流量测量原理
矩阵式流量计基于压差法流速（量）测量原理[10]。测量装置安装在烟道内，当烟道内内有烟气流动时，迎风面受气流冲击。在此处气流的动能转换成压力，因而迎面管内压力较高，其压力称为“全压”；背风侧由于不受气流冲压，管内的压力为风管内的静压力，其压力称为“静压”。全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速（量）有关，风速（量）越大，差压越大；风速（量）小，差压也小。因此，只有测量出差压的大小，再找出差压与风速（量）的对应关系，才能正确地测出管内风速（量）。
矩阵式流量计布点原理及结构示意图如图3所示。
实际烟道型式多样，且多尺寸巨大，测点前后直管段长度无法满足“前四后二”的采样要求，烟道内流场分布不均匀，单点流速无法准确代表整个烟道截面的平均流速，为准确测量烟气风量，在大风道截面上采用等截面多点测量流速[12，13]，将许多个测点等截面有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正、负端相连，测得截面的平均速度，然后计算出风量。
实际工程应用中，流量测点的布点原则严格遵循GB/T 16157-1996布点要求，并结合具体锅炉及烟道型式、生产工况，通过模拟计算予以调整、优化。
3.2 应用实例分析
2015年，由于原有的点式流速仪存在烟气流量与锅炉入口风量差额较大、与机组负荷相比趋势性差的现象，南京某电厂对其300MW机组脱硫净烟气烟道流量监测系统进行了升级改造，安装了矩阵式流量计，图4，图5分别为改造前后机组负荷与烟气流量的月度小时数据监控曲线（相关数据来源于江苏省电力企业锅炉烟气在线监控系统）。
由图4可知，2015年3月，机组负荷基本在210MW与300MW范围内、250MW上下浮动，但是相对于负荷的变化，烟气流量无明显变化，变化趋势未能与负荷的变化趋势保持跟随性、一致性。此外，在月初、月中，出现两次负荷下降但烟气流量不降反升的“反趋势”现象，严重背离实际生产工况。
2016年3月，机组负荷大体上较为平稳，基本在250MW与270MW范围内浮动，但也经历过两次负荷拉升至290MW左右又迅速回落至正常水平的过程。由图5可见，当负荷较为稳定时，烟气流量跟随负荷变化趋势，也较为平稳的在一定范围内波动；当负荷发生较大拉升、回落时，流量灵敏跟随随着负荷变化的趋势而变化，较为真实的反映了机组运行及烟气流量的实际情况。
表3给出了该机组在改造前后机组负荷与锅炉送风量、烟气排放量的月度统计数据。由表3可见，两个月机组总负荷大体一致，生产工况较为接近，具备可比性。由于脱硫、脱硝等工艺环节有少量新风送入，净烟气烟道烟气量总体上要大于锅炉送风量，但在流量测量改造之前，净烟气监测月总排放量及MW负荷均排放量均大幅低于锅炉送风水平，出现了“倒挂”现象；该问题在改造之后得到解决，监测数据显示，净烟气监测月总排放量及MW负荷均排放量均接近于锅炉送风水平，但在其基准水平上略有增加，真实反映了实际工况。
结合以上分析可知，传统点测量式流量监测方法存在趋势性差、总量不准确等突出问题，而矩阵式面测量方法有效解决了这些问题，流量监测结果真实、准确、趋势性强，作为排污计量的依据，真实、客观、相对准确。
4 结论与展望
结合国家节能减排政策与污染源自动监控的实际工作，对火电厂污染源自动监控工作中流量测量问题的技术、政策背景做了系统介绍，阐述了矩阵式流量计的工作原理，并结合流量监测改造项目的应用实例，对其技术特点、优势及应用效果进行了分析、论证。通过实例对比发现，矩阵式面测量流量监测方法较传统测量方法有明显优势，流量监测结果相对准确、代表性好、趋势性强。
建议将矩阵式面测量流量监测方法写入相关国家标准，并规范相关技术产品的认证和准入，促使该项技术的良性推广和应用，完善现有污染源自动监控烟气流量测量技术，以提高CEMS自动监控数据的准确性和可用度。
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流量测量范文5
关键词：泵管流量测定
Abstract: in order to quickly and accurately measuring methods, this paper will put forward the calculation method, through the real data on the formula of parameter calibration, is drawn into a water supply and distribution form, the use, very convenient to use.
Key words: pump, flow, determination
中图分类号：O348.3文献标识码：A 文章编号：
扬水是农业灌溉的重要组成部分，在山区渠灌中由于受地形的影响小型泵站、临时抽水点数量多、分布广是其主要特点。到目前为止对这些抽水点还没有统一的计量标准和简便的测量办法，成为影响灌区水正常运行调度的一个主要难题，阻碍了以费配水、计划用水的实现，因此，需要快速准确的计量方法以迫在眉睫，本文将提出的计算方法，通过实数据对公式参数的率定，绘制成表格，供配水人员使用，非常方便使用。
（一）、公式推导：
一般泵管尺寸较小，且管道较顺直，因此水在管道中的流速分布仅采用SBG模型中的准函数描述即可，并假定周边流速分布对称，因此得流速分布公式为：
V=P(Ln+(1－L)n－1) （1）
将式（1）中的坐标换算成为以管中心为零点的极坐标关系。即：将L=0.5－r/2代入（1）式得：
v=p((0.5-r/2)n+(0.5+r/2)n-1) (2)
其中：r为相对极半径(0—1)，零点在管中心。
流量微分方程为：
dQ=V2πRrd(Rr)
=2πR2Vrdr
=2πR2P((0.5－r/2)n+(0.5+r/2)n－1)rdr
其中:R为园管半径（绝对值）；
Rr为园管绝对极坐标值。
对上式进行积分得：
=(4(n+0.5n)/(n+1)(n+2)-1)pπR2
（二）、在园管测水中的应用：
1、测量方法
⑴将流速仪固定在管口中心测出管口心中点流速；
⑵距管口周边（距管边流速仪应能正常运转）等距离均匀测出几个点或水平方向测1个点的点流速，取其平均值作为一个计算点。
2、流量计算
a，根据式（2）式应用上述两个已知点求解p和n。
b，利用式（3）式求出泵管流量。
（三）、射流法计算泵管流量
灌区临时扬水站众多，每台泵都用流速仪测定费工费时，加之大量计算工作，施实困难。可根据泵管出水射程计算流量，并绘制成表格供配水人员查用，是十分方便的流量计量办法。
1、射流公式的导出：
如图（1）所示：
管口出射角为θ；射程为L；射差为H；管出口中心流速为V0；射时t=t1+t2，管口上沿到最高射高为H′。
管出口中心流速V0的水平分量Vx为：
Vx=cosθּV0
图（1）
管出口中心流速V0的垂直分量Vy为：
Vy=sinθּV0
射流达最高点的时间t1为
t1=Vy/g = sinθּV0/g
射高H′为：
H′= sinθּV0t1－gh2/2 = sin2θV02/2g
设从最高点到落点时间t2为：
t2=[2(H+H )/g]0.5
射程L为：
L = Vxt = Vx(t1+t2)
=cosθּV0 (sinθV0/g+(2H/g+sin2θV02/g2)0.5)
(2Hg+ sin2θּV02 /2)0.5 =gL/cosθV0－sinθּV0
两边同平方解得：
V0 = L(g/2(Hcos2θ+Lcosθsinθ))0.5（4）
其中：g为重力加速度，取9.81米/秒2。
射流系数ф为：
фi=V0i/Vi（5）
其中：i为被测泵管号：
V0i用（4）计算得到第i管中心流速；
Vi为用仪器实测第i管中心流速。
通过实测得下表：
扬水站流速系数表
通过上表可知ф与管径D有下图的函数关系：
取函数表达式为：
ф = CDn（6）
其中：C为待定常数；D为管径；n为待定指数。
图 （2）
将（6）式两边同取对数得方差表达式：
令dG/dLnc与dG/dn同时为零得：
（7）
利用上表实测数据通过（7）式解得：c=2.2209，n=0.4186
利用上表实测数据通过（7）式去掉胡家庄一个大值点解得：c=2.077；n=0.369，因此（6）式可写得：
ф=2.077D0.369（6’）
由（4）、（5）、（6）式可得泵管出水口流速V0（（5）式中的vi）为：
V0=1.0663L/D0.369/(H cos2θ+L cosθ sinθ)0.5（8）
由（2）式设r=0解得：
P=V0/(2×0.5n－1)（9）
将（9）式代入（3）式得水泵流量公式：
Q=NπR2V0 （10）
其中：N=(4(n+0.5n)/(n+1)(n+2)－1) /(2×0.5n－1)
铸铁、水泥管取n=0.113,N=0.95;
塑料管取n=0.02,N=0.98。
R为管出口半径（米）；
V0为（8）计算管出口流速（米/秒）；
流量Q的单位为米3/秒。
绘制表格时可取θ为零，即将泵管放水平测H和L，式（6）变为：
V0=1.0663L/D0.369/H0.5 （8’）
将（8’）代入（10）式得：
Q=0.8375ND1.631L/H0.5
Q=PLD1.631/H0.5（10’）
其中：流量系数P=0.8375N；
铸铁、水泥管取P=0.754；
胶管取P=0.796；
流量测量范文6
关键词：纸浆流量；软测量；稀疏分解
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0103-03
The Pulp Flow Soft Measurement Based on Sparse Decomposition
WU Yi 1，ZHOU Qiang 1， WU Wen-jun2
（1. School of Electrical and Information Engineering， Shaanxi University of Science and Technology， Xi'an 710021， China；2. Shaanxi Yanchang Petroleum Mining Industry Co.， Ltd， Yulin 719139， China）
Abstract： For the pulp flow measurement equipment cost is high， the measuring conditions demanding and low accuracy of measurement problem， put forward new pulp flow soft measurement method based on sparse decomposition. Using the sparse decomposition technology， based on the characteristics of the pulp concentration inherent noise， adaptive to establish a complete atom library， with a complete library and best atoms to sparse representation of the pulp concentration inherent noise， it is concluded that the pulp flow value. Experimental results show the feasibility of this method， real-time and accuracy.
Key words：paper pulp flow； soft measurement； sparse decomposition
纸浆流量是当前被检测最频繁的物理量，它的实时、精确测量不仅是控制流量的先决条件，而且对于提高洗浆、打配浆，保障纸张产品的质量等都非常重要。
目前测量纸浆流量使用最多的是电磁流量计[1]，它测量精度低，对管道清洁程度、安装精度要求过高等都限制了使用范围。数字图像技术（DIT）、核磁共振（NMR） 等也在研究中。但因测量对象、实时性等限制，均不满足流量测量新要求。
当前纸浆浓度测量技术成熟，研究发现，纸浆浓度信号中含流量信息。因此通过对纸浆浓度信号分析，意欲分离、提取出有用信息。目前流量软测量有基于WVD和小波变换的，但由于纸浆种类较多，这些方法的鲁棒性与稳定性较差，未能达到预期效果。
基于此提出基于稀疏分解的纸浆流量软测量，构建过完备原子库，利用软测量得出纸浆流量值。仿真实验证明了方法的可行性。
1 纸浆流量软测量机理
1.1 纸浆浓度信号模型
下式是纸浆浓度信号的构成：
[c（t）=d（t）+h（t）+α・h（t）・β（t）] （1）
式中：[c（t）]――纸浆浓度信号；
[d（t）]――纸浆浓度趋势项（低频成分）；
[β（t）]――纸浆浓度量测噪声；
[h（t）]――纸浆浓度固有噪声；
[β（t）・h（t）]――纸浆浓度信号中的乘性噪声；
对于纸浆浓度信号，一般会滤除量测噪声[β（t）]和固有噪声[h（t）]，保留纸浆浓度趋势项[d（t）]作为纸浆浓度均值。研究表明：以加性、乘性噪声形式存在的纸浆浓度固有噪声含有流量信息。所以希望通过研究纸浆浓度信号的结构特征，将有用信息分离、提取出来，供后续使用。
1.2 纸浆浓度信号的多普勒特性
纸浆浓度固有噪声信号一般具有高斯性、多普勒性（流速-频率特性）等性质[2]。由于流量信息包含在纸浆浓度固有噪声信号中，所以很有必要对纸浆浓度固有噪声的多普勒性进行研究。
公式（1）中[d（t）]只包含直流成分，功率谱集中在低频段，量测噪声[β（t）]的频率和纸浆流速无关系，二者均不能表现出多普勒性；纸浆浓度固有噪声[h（t）]的起伏波动代表纸浆纤维分布的不均匀，明显表现出多普勒性，频率同幅度增减。通过公式（2）表示：
[v1f1=v2f2] （2）
式中：
[v1]、[v2]――纸浆流速/m/s；
[f1]、[f2]――纸浆浓度信号中固有噪声的平均频率/Hz。
由于平均频率[f]位于峰值附近，且[fmax]和[f]二者比值恒定，而在时频分析中通过寻优获得[fmax]较为简单，即公式（2）可以进一步表示为：
[v1v2=f1maxf2max≈f1f2] （3）
1.3 基于纸浆浓度噪声分析的纸浆流量软测量原理
目前测量纸浆流量的主流设备是电磁流量计，测量精度较低、价格偏高，国内技术和国际水平相差甚远。而纸浆浓度测量技术发展成熟以及纸浆浓度固有噪声信号具有多普勒性，使得借助纸浆浓度值计算出纸浆流量的软测量思想具有理论上的可行性。
将公式（3）进一步推导得公式（4）
[v2=v1 f1maxf2max] （4）
对纸浆流速进行标定，当V1=0.36m/s，通过纸浆浓度固有噪声功率谱图得到[f1max]的值，进而代入公式（4），计算出[v1 f1max=Μ]，将[Μ]再代回公式（4），得到最终的软测量计算公式（5）。
[v2=Μf2max] （5）
利用公式（5），通过对纸浆浓度噪声的分析得出纸浆流速值，进而得出流量值。
2 基于稀疏分解的纸浆流量软测量
2.1 纸浆浓度固有噪声的数学模型
纸浆浓度固有噪声具有多普勒性，即应重点研究。由公式（1），纸浆浓度固有噪声以加性和乘性噪声存在纸浆浓度信号中，需进行信噪、噪噪分离。
通过研究纸浆浓度固有噪声可用公式（6）表示：
[h（t）=Ah（t+i=1nTi）+β（t）] （6）
式中：
[h（t）]――周期函数，[h（t）=h（t+Ti）]；
、――具有恒定数学期望的随机变量，且=1、常量正是[h（t）]的周期；
[β（t）]――高斯白噪声，[Eβ（t）=0]；
显然噪声中存在周期信息，通过测量时间间隔就能得到周期信息。计算公式如（7）：
（7）
式中：
、――待测浓度噪声信号的频率均值；
、――浓度噪声原子周期、的均值。
通过对重复测量和运算，测得许多并进行上述运算，再通过参数标定就可得到流量的精确值。
2.2 基于稀疏分解的流量软测量算法的原理
由于纸浆种类的多样性、造纸生产工艺、纸浆流量计的不同，造成了纸浆浓度噪声的多样性、奇异性和时变性，同时量测噪声和固有噪声间的非线性耦合关系，都使得小波变换、维格纳-威利[3]等分析方法也难以保证对纸浆浓度噪声中速度信息分析效果的鲁棒性和有效性。
稀疏表示意欲用尽可能少的非零系数来表示信号的主要信息，简化问题求解过程。因此根据稀疏分解技术，利用具有尺度特性的稀疏原子[4][5]从复杂的纸浆浓度信号中准确获取纸浆流速信息。软测量算法的原理图如图1：
图1 基于系稀疏分解的纸浆流量软测量算法原理图
计算过程为：
1）利用建立好的稀疏原子库，该原子库由多种小波及复指数函数组成且具有尺度特性的母小波组成集合，
= （8）
其中=1、2、…分别代表复指数函数及、Mexican Hat、Meyer等不同种类的母小波，代表小波的尺度。是二维参数的集合。
2）利用原子库中的原子（=1、2、…），对于浓度信号使用式（9）
（9）
3）获得最佳的原子hmax（a，b），使用原子对进行时频分析，得到公式（10）
（10）
4）获得原子hmax（a，b）的时-频谱，根据表现出的原子周期和（见图1所示），与流速的关系，即稀疏分解下表现出的多普勒效应
（11）
对稳定的纸浆流速和进行标定（），有
（12）
5）则根据稀疏分解的原子周期就可以计算出当前的纸浆流速。
2.3 基于稀疏分解的流量软测量实现
在工业现场采集纸浆流速稳定与不稳定多种情况下对应的纸浆浓度值与纸浆流量值，学习构建稀疏字典[6]，形成过完备原子库，通过算法评价标准选出最佳原子来表示。利用纸浆浓度固有噪声信号的多普勒性，计算出纸浆流量值。
纸浆浓度固有噪声信号稀疏分解的步骤为：
1）首先分析纸浆浓度噪声信号的特性，然后选取恰当的原子库，symlets、Morlet、Mexican Hat、Meyer等不同种类的母小波使原子库中原子的特性与纸浆浓度固有噪声信号的特性最相近；
2）确定稀疏分解的逼近误差[ε]，也是迭代循环运算停止的门限条件[7]；
3）将原信号与过完备原子库中的原子进行匹配运算，得到最佳原子并保存；
4）将最佳原子和原信号匹配后的信号残余与门限值进行比较，若残余值大于[ε]，则继续进行步骤3），反之则进行步骤5）；
5）将纸浆浓度噪声信号表示成最佳原子的线性表示；
6）迭代结束，保存数据。
经过以上步骤，即可对纸浆浓度固有噪声信号进行稀疏分解，得到稀疏表达。
3 实验效果
采集硬杂木浆、桉木浆两种纸浆，硬杂木浆与桉木浆相比，纤维平均长度、细小纤维含量大于桉木浆。抗张强度、耐破强度没有桉木浆好[8]。图2（a）、图3（a）是对应的浓度曲线图。进行稀疏分解，分别利用symlets与Mexican Hat作为最佳原子对纸浆浓度信号进行时频分析，频谱见图2（b）和图3（b），根据2.2的软测量方法获得 的纸浆流量软测量值见图图2（c）和图3（c）。
（a） 纸浆浓度（硬杂木浆）流速[v1]=0.22ms-1时的噪声曲线
（b） 纸浆浓度噪声基于symlets原子的稀疏分解
（c） 根据浓度噪声稀疏分解获得的纸浆流量
图2 纸浆（硬杂木浆）浓度噪声及其基于symlets
原子的稀疏分解
（a） 纸浆浓度（桉木浆）[v2]=0.41m/s时的噪声曲线
（b） 纸浆浓度噪声基于Mexican Hat原子的稀疏分解
（c） 根据浓度噪声稀疏分解获得的纸浆流量
图3 纸浆浓度噪声及其基于Mexican Hat原子的稀疏分解得到的纸浆流量
通过与真实值比较，两种纸浆的测量精度分别可达到0.40%和0.35%，高于电磁流量计的测量结果。
4 结束语
通过研究纸浆浓度信号得出纸浆浓度固有噪声的多普勒性，利用稀疏分解过完备原子库的自适应性和过完备性，与最优原子的稀疏性将纸浆浓度固有噪声进行稀疏表示。结合软测量公式，得出纸浆流量值。保证实时性与测量精度的同时，极大的降低了设备成本。不失为日后研究中，还需不断提高稀疏分解的自适应性和降低其计算复杂度，让稀疏分解在工业领域得到更多的应用。
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