本文主旨:根據(jù)美國 Accusonic 公司 18 聲路大口徑超聲波流量計的技術特點，并結(jié)合三峽水利樞紐地下電站 30 號機組和 31 號機組的測流需求，建立了一套實時有效的流量測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實現(xiàn)在線效率計算與分析，并給出了系統(tǒng)的整體設計方案及技術實現(xiàn);可在系統(tǒng)中對機組流量計裝置進行遠程控制，也可以通過獨立設計的切換箱控制現(xiàn)地單元來讀取其他機組流量計裝置的換能器所測量到的信號;同時還能結(jié)合人機界面進行在線計算水輪機效率、繪制效率曲線及管道流態(tài)分布圖等。運用該系統(tǒng)，對三峽水利樞紐電站機組進行了現(xiàn)場效率實驗，結(jié)果表明該系統(tǒng)的測流精度和所提供的數(shù)據(jù)完全能夠滿足試驗的要求。

1背景介紹

    三峽工程是世界上較大的水利樞紐工程，安裝有32臺700MW的巨型水輪發(fā)電機組［1］。為了保證這個大型水利工程能夠合理利用水資源和進行科學調(diào)度，必須獲取機組的水輪機效率。水輪機效率是保證水輪機高效運轉(zhuǎn)、也是水電站機組檢修后現(xiàn)場試驗的重要技術指標。實時流量、水頭等都是計算水輪機效率的重要參數(shù)。超聲波流量計是當前水電站流量測量的較好的技術手段，因其高精度、高可靠性、適用于大型圓形管道和矩形管道，而且原理上不受管徑的限制，因而在當前大流量測量中得到了廣泛應用［2］。與計算機、通信等信息技術相結(jié)合，可以建立一套有效的效率測量分析系統(tǒng)，以便對機組的長期運行進行監(jiān)測并提供反應機組特性的實時數(shù)據(jù)，達到科學用水和實現(xiàn)電廠經(jīng)濟運行的目的［3－5］。（相關產(chǎn)品推薦：磁翻板液位計）

2水輪機流量測量與效率計算

2．1水輪機效率計算公式

    首先，計算出機組的效率，機組效率計算公式如下

    式中，V為機組效率，%;P為機組的有功功率，W;ρ為水的密度，kg/m3;g為加速度，m/s2;Q為水輪機的過水流量，m3/s;H為工作水頭，m，其中，H=Hj+Hz，Hj為凈水頭，Hz為動水頭，單位均為m［6－7］。水輪機效率計算公式如下:

    式中，Y為水輪機的效率，%;V為機組的效率，%;η為發(fā)電機的效率，%。

    通過公式(1)中機組效率計算公式可以看出，水輪機的過水流量Q是計算水輪機效率的一個重要參數(shù)，也是流量測量系統(tǒng)的關鍵所在。

2．2水輪機流量測量裝置的選擇

    三峽水利樞紐中的流量過流斷面尺寸巨大，地下電站引水蝸殼壓力鋼管進口的較大直徑為12．4m。從進口開始，斷面逐漸縮小，截面半徑從6．2m到2．1m不等，尺寸及重量均為國內(nèi)之較，由壩體進水口延伸到下游水輪機蝸殼的前部，管內(nèi)的水流流速約為0～8．5m/s之間。三峽水利樞紐電站的初期水頭為61～94m，后期水頭為71～113m，每年汛前庫水位降到145m時，水頭變幅很大。地下電站水輪機的額定流量大約為900m3/s，較大流量約為1020m3/s。綜合考慮到地下電站現(xiàn)場的安裝條件及測量精度、流態(tài)多變等問題，較終地下電站30，31號機組采用了美國Accusonic公司生產(chǎn)的型號為7500的大口徑18聲路內(nèi)敷式超聲波流量計裝置來測流，并針對該裝置開發(fā)出了流量測量與效率分析系統(tǒng)軟件［8－9］。

 

 

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