水轮机过机流量测量分析.pdf

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1、第33卷第6期华电技术Vo1．33No．62011年6月HuadianTechnologyJun．2011水轮机过机流量测量分析何小波(西华大学能源与环境学院，四川成都610039)摘要：利用差压变送器测量流量在水电站中非常普遍，该测量方式运用了水流在蜗壳中流动时遵循等速度矩规律，结合伯努利方程及水流相似定律求得流量与压力差间的关系，再经处理计算出流量。很多水电站使用差压变送器时效果并不理想，从经验安装和数据处理的角度出发，对测量值偏差的原因进行了分析，给出了相应的应对方法。关键词：差压变送器；流量测量；蜗壳；水库；等速度矩中图分类号．TV136．1文献标志码：A文章编号：1674—1951(

2、2011)06—0035—021问题的提出目前，电站自动化程度越来越高，对测量精度提出了更高的要求，只有掌握准确的测量结果才能精准控制。通过对水轮机过机流量的测试，能准确地得出机组的效率，为机组在高效区运行提供指导，为水库的调度提供依据。机组的过机流量通常使用差压变送器来测量，同时也有电站用超声波流量计来测量，由于超声波测量流量的成本太高，中、小电站难以承受，故很多中、小电站仍采用差压变送器测量蜗壳上两点压力差的方式来反映机组流量。目前，很多电站的差压流量计形同虚设，没有很好地使用，该流量计测量不准确且误差太大。部分人认为是产品质量的原因，其实很多误差是人为因图1测点分布简图2素带来的。本文结

3、合笔者的调试经验对这种流量测}，因此，蜗壳任一断面上距机组中心距离不同的g量方式进行分析，探究流量计测不准的原因。两点间存在着压力差。蜗壳测流原理就是利用差压2理论分析变送器测定蜗壳中两点的压力差，然后找到q与压差P之间的函数关系，再通过仪表把压差值转换为首先，对差压测流法的工作原理进行分析。在流量。若不计局部损失，则当流量为g时，P=P一蜗壳上取两点作为测量点，测点分布如图1所示。2221蜗壳中的水流是按等速矩定律分布的，即R×：p2一。c(式中：尺为水轮机中心到取压点的距离，即半径；．．，．．，一，为水流速度；C为常数)。这样，距机组中心愈近，根据水流相似条件有=：，由此可以11)2qV流

4、速愈大，反之，流速愈小。根据伯努利方程h+推得：g：K√p，这就是所需求解的q=p)关系22口，，+P：h：+，Y，_L+P(式中：，h：分别代表取压点式。式中，K是蜗壳压差计流量系数。5-6国内、外许多水电站的现场试验证明：对于水轮的高程；p，P为压力；，为速度；g为重力加速机蜗壳来说，无论是高水头的圆形金属蜗壳，或是低度)可知，速度越小压力越大，速度越大压力越小。水头的T形混凝土蜗壳，公式中流量g相当准确地f根据该方程可得两点间的压力差P：P一P：=一正比于不同半径上两点压力差P的平方根；蜗壳流量系数K对某一蜗壳上2个固定测压孔而言是一收稿日期：2011—03—08；修回日期：2011—0

5、3—25常数，对于不同机组蜗壳或同一蜗壳不同测压孔而·36·华电技术第33卷言，K是另一不同的常数。由于K是一常数，故流量15．8X16／(30000×9．12)=0．000924，此处明显是和压差就是图2所示的压差一流量曲线。虽然知道按照q=KXP来进行处理的，调试人员是按照线K值是一个常数，但对于一个已经安装好了的电站性变化来对待的，这样的结果在无流量时和达到试来说，K值如何计算和确定成了一个难题。很多电验点时是符合的。说明在图2中q为真实流量，q站因该问题而使测量结果偏差很大，导致使用效果为显示流量，中间段有了明显的偏离。笔者指出了不理想而最终让该套装置成为了摆设。数据处理上的错误，重新

6、计算了K值(笔者计算的K值是0．1208)，对数据处理过程也进行了修正，修正后显示数据和实际流量基本一致。在整个72h试运行中，流量表现都比较好，运行人员没有再提出异议。运行不久后电站导叶被卡，检修人员将蜗壳排空进入排除异物后，再次开机时发现流量明显异常，经检查是测压管道进入了空气，对其排气后进行测量，测量结果恢复正常。从流量差压曲线上可以看图2压差一流量曲线出，差压变大后，流量上升不太明显，前一段时间上首先，K值计算起来相当复杂，很多人不会计升得很快，根据前面的计算公式可知，压力差为0．1算；另外，即使通过流体力学原理计算出了K值，在kPa时流量为0．854m／s，1．0kPa时流量为2．7

7、02现场中也不一定实用。这是因为测点在布置时多数m／s，1．1kPa时流量为2．83311／s，30．0kPa时流量和图纸不完全一样而有一定的偏差。在计算时，大为14．798m／s，30．1kPa时流量为14．822m／s，根多是按照图纸上安装尺寸来进行计算的，自然就会据这些数据再来分析现场测量不准确的原因，据此和实际情况有所偏差，而各测点又是埋设在混凝土寻求对策。0．1kPa的压力相当于高度为1