6 水力机组参数的测量PPT.ppt

6.2.3水轮机流量测量 一、水轮机流量测量的意义与目的 1、测量意义 有利于实现水电站的经济运行。即在保证一定出力的情况下，使总的耗水量最小；或在一定流量下使机组的出力为最大。简言之：使机组在进行能量转换时总效率最高。 2、测量目的 准确获得原型机的真实效率； 制订机组之间或电站之间的优化运行方案； 准确掌握水库的运行情况，推求水库的漏水量。 二、水轮机流量测量的特点 水轮机流量大，实验室方法不适用于原型机，而且测量方法还受水轮机进水流道和出水流道的结构和布置的限制； 水轮机流道内流速分布曲线不规律，切随水轮机工框的变化而变化； 为保证电能的安全生产，安装时间和试验次数受到限制，给试验的组织与测定工作带来不便； 对测量精度的提高很困难。 三、水轮机流量测量的基本方法 容器法（重量法、容积法） 节流法（孔板、喷嘴、文丘里管、文丘里喷嘴等） 堰流法（直角三角形堰、矩形堰、全宽堰） 差压法（蜗壳差压,弯头差压,流道差压,尾水管差压） 流速面积法 水锤法 浓度法 超声波法 计量仪表法（电磁流量计,涡轮流量计,涡街流量计等） 6.2.3.1水轮机蜗壳测流 一、蜗壳测流的基本原理 蜗壳测流即蜗壳差压测流，是测量通过水轮机流量最简便的一种方法，大中型机组均采用此法测流。 蜗壳中的水流是按等速度矩定律分布的，这样距机组中心越近，流速越大，压力越低；反之，流速越小，压力越高。因此，蜗壳任一断面上距机组中心不同的两点间存在着差压。 蜗壳差压测流原理就是利用差压计测定蜗壳中两点的压力差，然后根据压差与流量之间的对应关系来确定水轮机的流量。 如图所示，假定在流量为Q时，点1和2处的压力（同一水平面）分别为P1和P2，流速分别为v1和v2；流量为Q’时，点1和2处的压力（同一水平面）分别为P1’和P2’，流速分别为v1’和v2’。 当忽略局部损失时，两点间压差分别为： (1) (2) 根据水流相似理论有： 即有： 带入式(2)有： (3) (4) (5) (6) (7) 由式(6)和式(7)有： (8) 或 由以上分析可知，流量与压差之间存在关系式 式中K为蜗壳流量系数，K具有如下特点： 对于某一蜗壳上两个固定测压孔，K是一个常数； 对于不同机组蜗壳或同一蜗壳上不同测压孔，K是另一个不同的常数； 在不同水头下K保持为一常数，但在水头不大于10m时，需进行必要修正。 二、测压孔的布置 为了得到准确的水轮机流量与蜗壳压差的关系，必须很好地选择测压断面和测压孔的位置。 测压断面：应选在蜗壳的前半部当水流旋转45~90度角的地方。 测压孔：可以布置在同一径向断面上，也可布置在蜗壳的任意两点，只要能符合所希望得到的压差值。一般低压测压孔应尽可能靠近水轮机旋转轴，设在两个固定导叶之间上方的蜗壳内缘壁上；高压测压孔应设在离旋转中心最远的地方，即蜗壳的外缘壁上，这样可获得较大的压差，且水的流态相对稳定，有利于提高测量精度。 三、蜗壳流量系数K的率定 蜗壳流量系数K在不同开度和不同水头下始终保持一个常数，这给蜗壳差压测流带来很大的便利。但K值只有通过机组的原型效率试验才能率定。 K值的率定通常是与机组原型效率试验同时进行的， 即在效率试验过程中实测各开度下的流量，同时用差压计测出相应流量下的蜗壳压差，根据不同开度下一系列实测的流量与压差值，就可绘制流量与压差均方根之间的关系曲线。 如已有原型水轮机的运转综合特性曲线和发电机的效率曲线，则可通过测量发电机组的出力Nf、水轮机的工作水头H以及蜗壳差压h，获得流量与压差间的关系。具体步骤如下： (1)由发电机出力Nf，在发电机效率曲线上查对应的效率ηf，根据下式获得水轮机出力N： (2)由水轮机出力N及机组工作水头H，在运转曲线上获得水轮机的效率ηt； (4)绘制流量Q与压差h均方根之间的关系曲线。 (3)由水轮机出力N、水头H和效率ηt，求得水轮机的流量Q； 6.2.3.2流速仪法测流 一、基本原理 流速仪法测流，是一种古老的测流方法，在最佳测试条件下可达到1~1.5%的精度，成果可靠，使用较广。我国绝大多数电站水轮机的效率试验都采用此法。 使用流速仪法测流，是将若干个流速仪布置在测流断面上，测出断面上各测点的流速，然后对断面流速分布进行积分，即可得到流量。 水轮机测流只能用旋桨式流速仪。 流速仪是利用螺旋桨转速测流速的仪器，它由螺旋桨、壳体、计数机构等部件所组成。螺旋桨承受水流速度而旋转，壳体内的计数机构有一小齿轮和桨叶转轴相连，当螺旋桨转动一圈，通过小齿轮带动计数齿轮转过一个齿，而当计数齿轮转完一周(10个齿或20个齿)时，电触头即接通一次，发出一个脉冲信号，经信号记录仪将其记录下来。根据记录时间内脉冲信号的次数，利用