水轮机流量在线测量方法简介20140424

1、QQ:80094150 Email:3.一般测量方法一般测量方法1.水轮机流量测量的目的水轮机流量测量的目的2.测量难点测量难点4.常用测量方法常用测量方法1.水轮机流量测量的目的水轮机流量测量的目的1.水轮机流量测量的目的水轮机流量测量的目的多机组多机组/ /机型电站，负荷分配机型电站，负荷分配多机型水电机组开机选择的效益分析(Benefits Analysis of the Selection of Operated Unit for Multi-type Hydropower Plants)” ” Hydrovision2013 Denver USA2) 2) 水电站经济运行水电站经济运

2、行1.水轮机流量测量的目的水轮机流量测量的目的3) 机组合同保证值核定机组合同保证值核定 国际合同对水轮机真机效率的考核严格。国际合同对水轮机真机效率的考核严格。2.测量难点测量难点水轮机流量大，一般实验室方法不适用于真机水轮机流量大，一般实验室方法不适用于真机测量方法受到引水管道及机组布置形式的影响测量方法受到引水管道及机组布置形式的影响水轮机流道内流态复杂，且随水头、出力变化水轮机流道内流态复杂，且随水头、出力变化3.一般测量方法一般测量方法3.1 电磁流量计3.一般测量方法一般测量方法3.1 电磁流量计3.一般测量方法一般测量方法3.2 流速仪法1) 测量原理测量原理当水流作用到仪器的感

3、应元件旋桨时，旋桨即产生回转运动，其回转率当水流作用到仪器的感应元件旋桨时，旋桨即产生回转运动，其回转率“n”与流速与流速“V”之间存在着一定的函数关系之间存在着一定的函数关系Vf(n)(n)，此关系是通过，此关系是通过检定水槽的实验确定的。实验表明，当流速在检定水槽的实验确定的。实验表明，当流速在0.1m/s以上时，旋桨式流以上时，旋桨式流速仪的检定公式为一线性关系。速仪的检定公式为一线性关系。每架仪器检定结果均附有如下的检定公式每架仪器检定结果均附有如下的检定公式：V流速( (m/s) )n旋桨回转率，等于旋桨总转数旋桨回转率，等于旋桨总转数N与相应的测速历时与相应的测速历时T之比，即之比

4、，即n=N/T(1/s)；b水力螺距水力螺距( (m) )a仪器常数仪器常数( (m/s) )b值和值和a值与旋桨的螺距及支承系统的摩擦阻力等因素有关，因此，值与旋桨的螺距及支承系统的摩擦阻力等因素有关，因此，对该部分的零件必须小心地使用和仔细地养护，否则将会影响到流速仪对该部分的零件必须小心地使用和仔细地养护，否则将会影响到流速仪测验的准确度测验的准确度封闭圆断面：封闭圆断面：矩形断面：矩形断面：3.一般测量方法一般测量方法3.2 流速仪法3.一般测量方法一般测量方法3.2 流速仪法2) 适用范围适用范围流速流速v v：旋桨流速仪一般在：旋桨流速仪一般在0.030m/s15.000m/s之间

5、，水电厂一般不之间，水电厂一般不用旋杯流速仪用旋杯流速仪测量直管段：上游测量直管段：上游20DN20DN，下游，下游5DN深度：用测杆安装测量时的最浅水深应不大于深度：用测杆安装测量时的最浅水深应不大于0.2m;0.2m;用悬索悬挂测量时用悬索悬挂测量时的最大水深应不小于的最大水深应不小于20m含沙量：不小于含沙量：不小于10kg/m3 3。小于此含沙量时，应保证流速仪能达到各项。小于此含沙量时，应保证流速仪能达到各项性能指标。含沙量高时，需要加强清洗，以保证使用性能指标。含沙量高时，需要加强清洗，以保证使用盐度：不大于盐度：不大于2g/L。3) 测量精度：误差一般大于测量精度：误差一般大于1

6、.5%GB/T 11826-2002 GB/T 11826-2002 转子式流速仪精度要求转子式流速仪精度要求3.一般测量方法一般测量方法3.2 流速仪法4) 主要优缺点主要优缺点优点：优点： 测量断面尺寸较大测量断面尺寸较大 可测量不规则断面可测量不规则断面 较古老的流量测量技术，国际国内标准推荐方法较古老的流量测量技术，国际国内标准推荐方法缺点：缺点： 影响测量断面流态影响测量断面流态 测量精度较低测量精度较低 安装较为复杂安装较为复杂 不适合在线测量不适合在线测量3.一般测量方法一般测量方法3.2 水锤法3.一般测量方法一般测量方法3.2 水锤法2) 适用范围适用范围测压管段平直且为等截

7、面测压管段平直且为等截面两个测量断面距离两个测量断面距离10m，且等，且等截面有压管段总长度截面有压管段总长度10DN3) 测量精度：误差一般大于测量精度：误差一般大于1.5%4) 主要优缺点主要优缺点优点：优点： 可以适应较大管径的管路可以适应较大管径的管路缺点：缺点： 安装要求较高安装要求较高 测量精度较低测量精度较低 不适合在线测量不适合在线测量(需要阀门开启或关闭需要阀门开启或关闭) 计算较为复杂4.常用测量方法常用测量方法4.1 蜗壳差压法4.常用测量方法常用测量方法4.1 蜗壳差压法4.常用测量方法常用测量方法4.1 蜗壳差压法4) 测量精度测量精度大流量时，测量误差约为大流量时，

8、测量误差约为1%；小流量时，；小流量时，误差较大误差较大5) 主要优缺点主要优缺点优点：安装方便优点：安装方便 不影响测量断面流态不影响测量断面流态缺点：测压管路容易堵塞缺点：测压管路容易堵塞 测量精度不高，线性度不好测量精度不高，线性度不好4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计1)1)原理原理在水流中布置在水流中布置1对换能器，形成一个声路。在对换能器，形成一个声路。在水流的作用下，声波沿正向传播所经历的时间水流的作用下，声波沿正向传播所经历的时间（称为正向传播时间（称为正向传播时间T2 2 ）比逆向传播所经历的）比逆向传播所经历的时间（称为逆向传播时间时间（称为逆向传播时间T1

9、1）要小。）要小。 超声波测流正是利用这一时间差来计算声超声波测流正是利用这一时间差来计算声路流速，然后在测量断面上对流速进行面积分得路流速，然后在测量断面上对流速进行面积分得到测量断面的流量。正逆向传播时间可以表示为：到测量断面的流量。正逆向传播时间可以表示为：cos2vCLTcos1vCLTv v：流体速度；：流体速度；L L：声路长；：声路长；：声路与流：声路与流向的夹角；向的夹角；C C：静水中的声速：静水中的声速)11(cos221TTLvrrdrrvQ)(4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计3) 适用范围适用范围DNDN：

10、1m15m；0. .03m/s03m/s测量测量直管直管段：上游段：上游10DN10DN，下游，下游5DN；特殊情况可通过增加声路数；特殊情况可通过增加声路数量和采用交叉声路；量和采用交叉声路；泥沙泥沙含量：一般要求杂质含量含量：一般要求杂质含量10g/L，粒径，粒径1mm；特殊情况采用；特殊情况采用穿透能力强的探头穿透能力强的探头4) 测量精度及其影响因素测量精度及其影响因素标称：标称：5；一般误差；一般误差1%影响因素：传感器安装位置；影响因素：传感器安装位置； 测量断面圆度；测量断面圆度； 声路长的测量；声路长的测量； 声路数量声路数量5) 主要优缺点主要优缺点优点：不影响流态优点：不影

11、响流态; ; 测量精度较高测量精度较高; ; 适应管径较大适应管径较大; ; 适合在线测量，且能得到绝对流量适合在线测量，且能得到绝对流量 可用于有压管路，也可用于无压管路可用于有压管路，也可用于无压管路缺点：安装较为复杂，要求较高缺点：安装较为复杂，要求较高4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计6) 率定率定 实验室标定实验室标定( (多声路超声波流量计校准及相关问题探讨多声路超声波流量计校准及相关问题探讨) )主要结论：主要结论：DN1000DN1000管径，采用管径，采用4声路布置，精度小于声路布置，精度小于4(实际上第实际上第3个工个工况点，管路系统发生了共振，如果管路系统不共振，精度应该更高况点，管路系统发生了共振，如果管路系统不共振，精度应该更高) )4.常用测量方法常用测量方法4.2 超声波流量计6) 率定率定 与模型试验结果的对比与模型试验结果的对比( (三峡机组多声路超声波流三峡机组多声路超声波流量计实流校准数据分析及探讨量计实流校准数据分析及探讨) )主要结论：水轮机计算效率和查表值在出力主要结论：水轮机计算效率和查表值在出力420MW680MW运行区域运行区域比较接近比较接近(误差误差1%)，在大于，在大于680MW运行区域有一定的偏差。运行区域有一定的偏差。4.常用测量方法常用测量方法4.