超声波测流法在水轮机效率试验中的应用

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1、湖南电力第34卷第1期HUNANELECTRICP0WER2014年2月doi：10．3969／j．issn．1008—0198．2014．01．011超声波测流法在水轮机效率试验中的应用黄波。田海平，寇攀高(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)摘要：本文采用超声波测流法进行水轮机流量测量，并成功在某电站机组改造后的效率试验中应用，其结果表明该方法准确可靠。关键词：超声波：流量测量；水轮机效率中图分类号：TM730．2文献标志码：B文章编号：1008—0198(2014)01．0036．03Applicationofultraviolet

2、technologyinthehydraulicturbineeficiencytestHUANGBo，TIANHai—ping，KOUPan—gao(StateGridHunanElectricPowerCorporationResearchInstitute，Changsha410007，China)Abstract：Thedischargemeasurementisthemostdificultintheeficiencytestofhydraulicturbine．Inthispaper，hydraulicturbinedischargeismeas

3、uredbyultrasonictechnology．Ithasbeensuccessfldlyappliedintheeficiencytestofareconstructivehydraulicturbineandtheresultshowsthismethodisaccurateandreliable．Keywords：ultraviolet；dischargemeasurement；hydraulicturbineeficiency每提高0．1％水轮机的效率都会带来巨大的经于水电厂的超声波流量计一般都采用时差法。济效益，为了保障水轮机在高效率区工作，

4、在水轮时差法测流按布置形式可以分为“z”型、机组新投运或改造后．有必要对水轮机进行效率试“V”型、“N”型等。验。试验主要包括工作水头测量、功率测量、流量本文就“z”型布置方式进行讨论．其原理如测量。其中流量测量是效率试验中最重要的环节，图1。超声波传感器A与B径向对称外夹于压力钢同时测量难度最大。工作量最多。目前国内水轮机管外壁。钢管内径为d．钢管壁厚为。其中d>效率试验常采用的流量测量手段有流速仪法、蜗壳>占，传感器A与传感器B的传输距离为d／cosO。差压法、超声波测流法等¨j。超声波在管壁及传感器内部传输，需要一定时间，流速仪法可方便测出过水断面的各

5、个测点流速即为延迟时间，丁远小于超声波在钢管内的传输值，但前期安装及后期数据处理_丁作量大：蜗壳差时间。设超声波在水体内的传播速度为C，钢管水压法操作简单但率定流量系数困难，且在多次效率流速度为，钢管过流量为Q。传感器A试验中发现一些机组蜗壳差压均值较小。波动值却较大，难以保证测量精度：超声波测流法可以直接测量出水轮机流量，且安装方便，操作简单1超声波测流原理超声波测流法依据测量原理可以分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、噪声法、漩涡法、传感器B相关法，其中传播速度差法按测量物理量不同又可图1“Z”型布置原理图以分为时差法、相位差法和频差法]。目前应用收

6、稿日期：2013—06—17·36·第34卷第1期黄波等：超声波测流法在水轮机效率试验中的应用2014年2月超声波顺流由传感器A传输到传感器B。传输12I水压信号，并且尾水管出口直接人下游，因此将时间为t，：下游水位代替尾水管出口断面总能头tl=(d／cosO)／(C+Vsin0)+710(1)流量测量采用超声波测流法。通过现场勘查，超声波逆流由传感器B传输到传感器A，传输机组蝶阀前有一段明钢管，适合于进行超声波传感时间为t，：器测点布置。选用的超声波流量计，适用管径6～t2=(d／cosO)／(C—Vsin0)+丁0(2)6500mm，流速测量范围0．01

7、～25m／s，采集精度由式(1)和式(2)可得超声波顺流和逆流为1％。根据现场情况，决定采用“z”型布置方的时差△：式。现场测量出钢管外径1796．2mm．钢管壁厚At=t2一t1=(2dVtanO)／(c一sin0)(3)l3．7nlIn，计算出传感器探头安装轴向距离为564mill。由于C》v2sin0。可得：2．1．2试验情况V=(c△)／(2dtan0)(4)现场进行36．8m毛水头下不同负荷工况的效率试验。Q=(÷d2C2At)／(2dtan0)(5)叶在一个工况中，功率的波动值不超过平均功率因此通过测量超声波顺流和逆流的时间差即可的±1．5％．水

8、头的波动值不超过平均水头的±1％，以计算出钢管内的水