水轮机流量的监测设计.pdf

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1、第33卷第10期华电技术Vo1．33No．102011年lO月HuadianTechnologyOct．2O11水轮机流量的监测设计邓耀坤(湖南省南津渡水电站，湖南永州425100)摘要：湖南省南津渡水电站灯泡贯流式水轮发电机组改用可编程控制器(PLC)监控系统后，在原有差压法测流的基础上重新调校各种水力参数，增设计算流量补充措施，建立有效的流量运算公式，充分利用机组现地控制屏PLC和通用监控系统(MCGS)触摸屏进行模拟量采集、运算和监测等程序设计，最终实现了水轮机流量的实时监测。关键词：可编程控制器；差

2、压传感器；流量；模拟量；监视与控制通用系统中图分类号：TK733．8文献标志码：B文章编号：1674—1951(2011)lO一0010—03△p，根据压差△p与流量g的关系式g=K△p计1湖南省南津渡水电站机组监控系统概况算出水轮机的流量。其中，参数K为管形壳流量系湖南省南津渡水电站建于20世纪90年代初，数，一般可预先通过绝对效率试验(如流速仪法、水装有3台从奥地利ELIN公司引进的单机容量20锤法等)来确定。MW的灯泡贯流式水轮发电机组，设计水头H=2．1增加计算流量补充措施的意义14．5m、设计流量

3、q=156．14m／s、水轮机效率水轮机流量不仅是机组运行的重要水力参数，叼i：93．96％、发电机效率叼d=97．95％。机组的控而且是现代电力调度的重要依据。湖南省南津渡水制采用了当时较先进的奥地利ELIN公司逻辑复式电站流量传感器正压测流管设在发电机灯泡头竖井连接器(LMC)控制系统。上，受到水的冲击，容易阻塞，当测量流量出现零点2008年该机组进行了综合自动化改造，改为国漂移或差压传感器的正压管堵塞时，发出测流故障电南京自动化股份有限公司的机组现地控制单元，报警并自动切换到计算流量，以确保流量监测的

4、持采用法国施奈德电气公司UnityPro编程的Premium续性。可编程控制器(PLC)和北京昆仑通态自动化软件科2．2流量计算公式技有限公司的通用监控系统(MCGS)嵌入式触摸水电站出力的大小(机组有功功率)取决于机屏，PLC设备具有网络通信接口，与MCGS嵌人式触组流量和有效水头，可用以下公式表达摸屏和中控室主控级计算机通信。原来机组流量测P：9．8qHr／，量算法被固化在LMC控制系统内，无法复制，现必式中：P为有功功率，kW；H为有效水头，m；叼为水须在PLC中实现流量测量。轮发电机组的综合效率。当

5、P单位为MW时，P=9．8qHrl／1000，其综2水轮机流量监测原理合效率叼=j叼d：93．96％×97．95％~--92．03％。湖南省南津渡水电站水轮机流量采用差压法进设=1000／(9．8×)=1000／(9．8×93．96％×行测量，差压法是测量通过水轮机水流量的一种简97．95％)=110．87，则计算流量q=1O00P／(9．8×单、实用的方法，是运行水电站最常用的一种流量测H×叼)=×P／H=110．87×P／H。量方法。3流量传感器的校验及原有数据测量湖南省南津渡水电站安装的是灯泡贯流式水

6、轮发电机组，具有一定流速的水流流经流道时，由于外流量传感器是量程为0～40kPa，4～20mA的管形壳呈喇叭状，在管形壳水流方向前、后2点断面差压传感器，工作电源为10～30VDC。处截面积不同，水流流速也不同，使得管形壳前、后3．1差压传感器的校验2点产生压力差，因此，通过测量管形壳前、后2点先将差压传感器拆下，使其正压端接在压力表的压力差就可以测定通过水轮机流量的相对值。即校验台上，在无压状态下调整零位电位器，使输出电用压差传感器测出管形壳前、后测流断面的压差流为4mA；再加压到40kPa，调整满刻度电

7、位器，使输出电流为20mA。通过反复调整零位电位器和满收稿日期：2011—06—15刻度电位器来校准差压传感器，若发现测量值不呈第10期邓耀坤：水轮机流量的监测设计线性，还要在传感器内部调整其线性补偿。校验结果见表1。，表1差压传感器的校验结果●量3．2原有数据测量图1流量与压羞平方根函数关系图综合自动化改造前做流量函数关系测量。在改换、PLC程序运算和通信、MCGS数据处理和结果显造前，开机运行，当时上游水位为113．0m，下游水位示等3大块构成，流程框图如图2所示。为97．4m，有效水头为15．2m。通

8、过不断增加负模拟量采样及A／D转换。荷，测得的差压、流量值见表2。(1)模拟量采样。连续变化的物理量称为模拟表2流量函数关系测量结果量，水轮机流量测量需要采集的模拟量有发电机有功功率、外管形壳前／后2点压力差、上游水位和下游水位。这些物理量的测量是通过传感器(或者说变送器)将其转换为0～20mA或4～2OmA直流电流信号。(2)有功功率变送器测量量程为0～25MW，对应∞∞加∞舳∞∞加0加输出0～20mA；上游水