大型混流水轮发电机组装设超声波流量计实现效率在线监测的节能实践.pdf

大型混流水轮发电机组装设超声波流量计 实现效率监测的节能实践 张继康汪亚军刘瑛 (安康水力发电公司陕西安康725000) 1安康水电站机组安装超声波流量计的必要性 发电效率是水轮发电机组最重要的性能参数，为了有效地利 用有限的水力资源和提高电力供应，需要对水轮发电机组的效率 特性进行精确的评估，这就需要进行效率试验有效的流量和效 率试验结果是水轮机交接验收、优化运行、设备改造评估和制定 检修计划的重要依据所以水电站都希望进行精确的流量测量和 绝对效率试验，近十几年来国际上这种需求在稳步增长 目前，随着安康水电站计算机监控系统的完善和机组监 测及状态检修系统的逐渐形成，对机组流量和效率的监测需要日 益迫切，这有助于电站的优化运行和机组性能的准确评估，为电 站降低运行成本，保证安全生产提供可靠的科学依据所以有必 要实现电站机组绝对流量监测 在安康水电站安装超声波流量计可以取得以下效果 1．1水轮机的交接验收和设备改造评估现场试验 对原形机组进行现场流量、效率试验，可以判断新机组的性 能是否达到合同规定要求和改造项目是否达到预期效果，是机组 交接验收和设备改造评估的重要依据大口径多声道超声波流量 计是水轮机现场流量试验的有效手段，并为国际电工委员会规程 IEC41((水轮机、水泵、水泵水轮机交接验收国际规程》和美国国家 规程ASME PTC18所认可，在国际上广泛应用。

1．2水电站的经济运行 在水电站(特别是大型电站)按机组效率特性进行负荷分配， 可以带来巨大的经济效益超声波流量计既可以进行定期的稳工 况流量效率试验，又能长期监测，为水电站的经济运行提供 可靠依据 1．3水电站的状态检修 水电站实行状态检修可以带来显著经济效益而机组的流量 效率特性是机组的重要运行状态标志，是判断机组是否需要检修 和检修质量的重要依据 1．4水电站设计评估和验证 装在电站压力钢管道蜗壳前的超声波流量计，除了能测得机 组的流量用于绝对效率试验外，还可同时测得大量过去无法得到 的进水口流速分布数据，如沿进水口的横向和垂向的流态分布、多 流道问的流量分配和随时间变化的流动特性这些数据对验证水 电站设计和确定水轮机性能是非常有用的，为今后的水电站优化 设计提供依据 2安康机组安装超声波流量计的可行性 安康水电站机组设计水头76m，水轮机型号HL220一LJ一 550，属中水头大型混流机组陕西电力科学研究院曾先后两次派 员到安康水电站进行考察和技术交流，经过现场调研、查阅图纸， 并将现场情况与有关流量计生产厂家进行了论证分析，认为可以 提供适合安康机组需要的超声波流量计和现场安装试验技术。

我 国对于中水头电站的流量效率监测已有很成熟的技术，完全有把 握实现安康水电站机组流量效率的监测 因此，针对安康水电站当前情况，采用交叉多声路超声波时 差测流法进行机组流量和效率监测完全可行 3安康机组流量效率监测方案 3．1流道概况 所测流道为直径7．2m的压力钢管直管段长度约1 lm 3．2流量测量方案 用八声路超声波流量计来监测流量由于引水管道为混凝土 内衬钢管，所以换能器都采用内装式换能器即所有换能器都安 装在管道内壁，换能器电缆沿钢管内壁附设，并用 30的不锈钢 管保护(不锈钢管焊接在管道内壁上)，换能器电缆从预埋的电缆 管或其它可引出电缆的地方引出，电缆的密封用专用的不锈钢穿 缆器来密封 超声波换能器采用65度的声路角来安装 3．2．1流量测量原理简介 TD2 _一一一——) 一一 J ，， ，， 』 ： 二7≥ ／ ／／ >＼ ＼… 蚯 图I流速测量原理 超声波流量计是利用超声波作为媒介来测量流体的流速，如 图1所示，TD1，TD2分别为安装在管道上下游的两个超声波换能 器v为水的流速，C为超声波在静水中的声速 当换能器TD1发射，TD2接收，顺着水流的传播时间 个一 L 12一 当换能器TD2发射，TD1接收，逆着水流的传播时间 1J 21一C+V*Cos 0 于是根据T12和T21两个传播时间，可以得到流速 v： f 一—L1 2Cos 0、T12 T2l 一般在管道中测量流量，需要布置多个声路，来测量多个流速。

《资源节约与环保》2013年第10期 。