三峽水利樞紐地下電站機組流量測量與效率分析（三）

發(fā)布時間：2019-04-09 發(fā)布作者：

4流量測量與效率分析系統實現功能

4．1系統對外通訊功能

系統中的通信方式全部采用Modbus標準通信協議［10－11］。

(1)作為Modbus主站，系統與流量計主機和從機進行通訊，獲取流量等數據;同時，可以向流量計裝置的主機寫入、修改控制參數，對流量計裝置實現遠程控制。

(2)作為Modbus從站，系統與機組LCU通訊，獲取來自機組的凈水頭、有功、無功、導葉開度以及蝸殼壓力差等數據。

(3)作為Modbus主站，系統與振擺通訊，獲取振擺輸出的凈水頭。

(4)作為Modbus從站，系統將采集到和計算出的幾個能反應機組特性的數據，比如水輪機效率、耗水率、累計流量，累計漏水量等傳送給機組LCU。

(5)在電廠現場進行效率試驗的時候，測流系統作為Modbus的主站，通過網絡方式將30號機組和31號機組的數據與28號機組流量計采集到的主要數據進行交換，把本機測量到的數據傳送給對方。

4．2人機界面功能

系統能夠提供方便、直觀的界面操作，實現以下功能:

(1)可通過界面直接對流量計裝置進行參數設置，實現對流量計裝置的遠程控制;

(2)可以在線計算水輪機效率，并實時顯示;

(3)根據獲取的數據，對機組水流斷面可以實時繪制出流態(tài)分布圖并顯示出來;

(4)實時監(jiān)控系統與所有外界設備進行通訊的通訊狀態(tài);

(5)在界面中可進行人工設置參數，自動繪制出各種能反映機組特性的曲線圖;

(6)在界面中完成歷史數據的查詢與導出;

(7)可以實時顯示每一臺機組的所有實時數據。

4．3數據存儲與檢索功能

系統中采用輕型的關系數據庫SQLite來管理數據的存儲、檢索、統計分析等，相比大型商用數據庫，其讀寫速度更快，便于維護。同時，還創(chuàng)建了以Mem-cached作為高速緩存與歷史數據庫協同工作的模式，將采集到的原始數據經過軟件內部計算、分析處理后寫入高速緩存，由相應的后臺服務端進行讀寫，即寫入歷史庫和前端界面顯示。

歷史庫提供豐富的數據記錄功能，以不同時間間隔提供兩種記錄數據的方式。一種是按照每一秒鐘存儲;一種是按照每小時存儲，以方便對不同的數據進行統計并生成報表。提供不同的數據查詢方式并以表格的方式導出，可按機組查詢，也可按與流量、效率相關的數據進行分類查詢。同時，為了數據能長期安全保存，系統會定時對歷史庫進行數據備份［12－13］。數據庫存儲過程如圖4所示。

5流量測量精度與模型數據對比

為了驗證該系統中流量計的測量精度和水輪機模型計算流量的試驗結果，在特定的工作水頭下，對31號機組進行了變負荷試驗，并由流量測量與效率分析系統記錄下整個過程的相關數據。通過人工設置后，系統會自動從數據庫中獲取到一定時間內穩(wěn)定工況狀態(tài)下的流量數據，從中選擇幾組特征數據進行實驗。通過對表1的試驗結果進行分析可知，在特定的試驗水頭下，流量測量與效率分析系統采集上來的流量數據和模型試驗計算出來的流量數據之間的誤差較小，在0．7%以內［14－15］。這也說明了模型計算流量試驗的準確度［16－18］。（相關產品推薦：金屬管轉子流量計）

另外，根據選取的31號機組在特定水頭下的實測9組流量數據和模型計算的流量數據，計算出了水輪機的效率，并繪制出了真機效率曲線和模型效率曲線的擬合圖，如圖5所示。由圖5可以看出，模型流量數據計算出來的水輪機效率和根據實測流量計算出來的水輪機效率非常接近，誤差很小。同時，也證實了機組流量測量的精度對效率計算的影響程度［19－20］。

6結語

三峽水利樞紐地下電站水輪機流量測量與效率分析系統是在采用了國外廠家生產的流量計裝置的基礎上設計開發(fā)出來的。該系統具有與機組監(jiān)控系統、振擺系統以及其他機組測流裝置進行通訊的功能，并可實現對機組流量計裝置的遠程控制，完成機組流量相關數據的采集、效率計算、流態(tài)分布的曲線繪制、數據分析以及導出等功能。系統需求和測量精度完全能夠滿足水輪機現場效率試驗的要求，具有通用性和擴展性。而且一臺機組的現地單元通過控制可以去讀取其他機組安裝的不同廠家流量計裝置的換能器的信號，可以實現不同機組、不同廠家流量計之間的互測。在國內的水電站機組測流中，該系統是較好的采用了該設計方式的。

系統在三峽水利樞紐地下電站安裝投運以來，運行狀況穩(wěn)定，數據測量準確，為電站的日常監(jiān)測和現場效率試驗提供了實時準確的數據，保障了電站科學合理的調度，實現了經濟運行。同時，三峽水利樞紐電站也是在國內首次使用了大口徑18聲路超聲波流量計進行測流的，它的成功運行，可為其他電站流量測量系統的建立提供技術參。

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