本文主旨:根據(jù)美國(guó) Accusonic 公司 18 聲路大口徑超聲波流量計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，并結(jié)合三峽水利樞紐地下電站 30 號(hào)機(jī)組和 31 號(hào)機(jī)組的測(cè)流需求，建立了一套實(shí)時(shí)有效的流量測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)在線效率計(jì)算與分析，并給出了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案及技術(shù)實(shí)現(xiàn);可在系統(tǒng)中對(duì)機(jī)組流量計(jì)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，也可以通過獨(dú)立設(shè)計(jì)的切換箱控制現(xiàn)地單元來讀取其他機(jī)組流量計(jì)裝置的換能器所測(cè)量到的信號(hào);同時(shí)還能結(jié)合人機(jī)界面進(jìn)行在線計(jì)算水輪機(jī)效率、繪制效率曲線及管道流態(tài)分布圖等。運(yùn)用該系統(tǒng)，對(duì)三峽水利樞紐電站機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)效率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)的測(cè)流精度和所提供的數(shù)據(jù)完全能夠滿足試驗(yàn)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(tái)700MW的巨型水輪發(fā)電機(jī)組［1］。為了保證這個(gè)大型水利工程能夠合理利用水資源和進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，必須獲取機(jī)組的水輪機(jī)效率。水輪機(jī)效率是保證水輪機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)、也是水電站機(jī)組檢修后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的重要技術(shù)指標(biāo)。實(shí)時(shí)流量、水頭等都是計(jì)算水輪機(jī)效率的重要參數(shù)。超聲波流量計(jì)是當(dāng)前水電站流量測(cè)量的較好的技術(shù)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(dāng)前大流量測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用［2］。與計(jì)算機(jī)、通信等信息技術(shù)相結(jié)合，可以建立一套有效的效率測(cè)量分析系統(tǒng)，以便對(duì)機(jī)組的長(zhǎng)期運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)并提供反應(yīng)機(jī)組特性的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，達(dá)到科學(xué)用水和實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的［3－5］。（相關(guān)產(chǎn)品推薦：磁翻板液位計(jì)）

2水輪機(jī)流量測(cè)量與效率計(jì)算

2．1水輪機(jī)效率計(jì)算公式

    首先，計(jì)算出機(jī)組的效率，機(jī)組效率計(jì)算公式如下

    式中，V為機(jī)組效率，%;P為機(jī)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(jī)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(dòng)水頭，單位均為m［6－7］。水輪機(jī)效率計(jì)算公式如下:

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

    通過公式(1)中機(jī)組效率計(jì)算公式可以看出，水輪機(jī)的過水流量Q是計(jì)算水輪機(jī)效率的一個(gè)重要參數(shù)，也是流量測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

2．2水輪機(jī)流量測(cè)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(jìn)口的較大直徑為12．4m。從進(jìn)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(guó)內(nèi)之較，由壩體進(jìn)水口延伸到下游水輪機(jī)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(kù)水位降到145m時(shí)，水頭變幅很大。地下電站水輪機(jī)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(chǎng)的安裝條件及測(cè)量精度、流態(tài)多變等問題，較終地下電站30，31號(hào)機(jī)組采用了美國(guó)Accusonic公司生產(chǎn)的型號(hào)為7500的大口徑18聲路內(nèi)敷式超聲波流量計(jì)裝置來測(cè)流，并針對(duì)該裝置開發(fā)出了流量測(cè)量與效率分析系統(tǒng)軟件［8－9］。

 

 

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