測(cè)量水輪機(jī)流量

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1、第7章水輪機(jī)流量的測(cè)量?主要內(nèi)容1、流量測(cè)量的意義與目的2、流量測(cè)量的特點(diǎn)3、流量測(cè)量的方法?重點(diǎn)難點(diǎn)1、蝸殼差壓測(cè)流的原理2、蝸殼流量系數(shù)的特點(diǎn)3、流速儀測(cè)流的原理4、水錘法測(cè)流的原理第7.1節(jié)水輪機(jī)流量測(cè)量概述一、水輪機(jī)流量測(cè)量的意義與目的1、測(cè)量意義有利于實(shí)現(xiàn)水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。即在保證一定出力的情況下，使總的耗水量最??；或在一定流量下使機(jī)組的出力為最大。簡(jiǎn)言之：使機(jī)組在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)總效率最高。2、測(cè)量目的?準(zhǔn)確獲得原型機(jī)的真實(shí)效率；?制訂機(jī)組之間或電站之間的優(yōu)化運(yùn)行方案；?準(zhǔn)確掌握水庫(kù)的運(yùn)行情況，推求水庫(kù)的漏水量。二、水輪機(jī)流量測(cè)量的特點(diǎn)?水輪機(jī)流量大，實(shí)驗(yàn)室方法不適用于原型機(jī)，而

2、且測(cè)量方法還受水輪機(jī)進(jìn)水流道和出水流道的結(jié)構(gòu)和布置的限制；?水輪機(jī)流道內(nèi)流速分布曲線不規(guī)律，切隨水輪機(jī)工框的變化而變化；?為保證電能的安全生產(chǎn)，安裝時(shí)間和試驗(yàn)次數(shù)受到限制，給試驗(yàn)的組織與測(cè)定工作帶來(lái)不便；?對(duì)測(cè)量精度的提高很困難。三、水輪機(jī)流量測(cè)量的基本方法?容器法（重量法、容積法）?節(jié)流法（孔板、噴嘴、文丘里管、文丘里噴嘴等）?堰流法（直角三角形堰、矩形堰、全寬堰）?差壓法（蝸殼差壓、彎頭差壓、流道差壓、尾水管差壓）?流速面積法?水錘法?濃度法?超聲波法?計(jì)量?jī)x表法（電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)等）第7.2節(jié)水輪機(jī)蝸殼測(cè)流一、蝸殼測(cè)流的基本原理蝸殼測(cè)流即蝸殼差壓測(cè)流，是測(cè)量通過(guò)水輪

3、機(jī)流量最簡(jiǎn)便的一種方法，大中型機(jī)組均采用此法測(cè)流。蝸殼中的水流是按等速度矩定律分布的，這樣距機(jī)組中心越近，流速越大，壓力越低；反之，流速越小，壓力越高。因此，蝸殼任一斷面上距機(jī)組中心不同的兩點(diǎn)間存在著差壓。蝸殼差壓測(cè)流原理就是利用差壓計(jì)測(cè)定蝸殼中兩點(diǎn)的壓力差，然后根據(jù)壓差與流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)確定水輪機(jī)的流量。流量與壓差之間存在關(guān)系式Q=Kh式中K為蝸殼流量系數(shù)，K具有如下特點(diǎn)：?對(duì)于某一蝸殼上兩個(gè)固定測(cè)壓孔，K是一個(gè)常數(shù)；?對(duì)于不同機(jī)組蝸殼或同一蝸殼上不同測(cè)壓孔，K是另一個(gè)不同的常數(shù)；?在不同水頭下K保持為一常數(shù)，但在水頭不大于10m時(shí)，需進(jìn)行必要修正。二、測(cè)壓孔的布置為了得到準(zhǔn)確的水輪

4、機(jī)流量與蝸殼壓差的關(guān)系，必須很好地選擇測(cè)壓斷面和測(cè)壓孔的位置。?測(cè)壓斷面：應(yīng)選在蝸殼的前半部當(dāng)水流旋轉(zhuǎn)45~90度角的地方。?測(cè)壓孔：可以布置在同一徑向斷面上，也可布置在蝸殼的任意兩點(diǎn)，只要能符合所希望得到的壓差值。一般低壓測(cè)壓孔應(yīng)盡可能靠近水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)在兩個(gè)固定導(dǎo)葉之間上方的蝸殼內(nèi)緣壁上；高壓測(cè)壓孔應(yīng)設(shè)在離旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)的地方，即蝸殼的外緣壁上，這樣可獲得較大的壓差，且水的流態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，有利于提高測(cè)量精度。三、蝸殼流量系數(shù)K的率定蝸殼流量系數(shù)K在不同開(kāi)度和不同水頭下始終保持一個(gè)常數(shù)，這給蝸殼差壓測(cè)流帶來(lái)很大的便利。但K值只有通過(guò)機(jī)組的原型效率試驗(yàn)才能率定。K值的率定通常是與機(jī)組原型效率

5、試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的，即在效率試驗(yàn)過(guò)程中實(shí)測(cè)各開(kāi)度下的流量，同時(shí)用差壓計(jì)測(cè)出相應(yīng)流量下的蝸殼壓差，根據(jù)不同開(kāi)度下一系列實(shí)測(cè)的流量與壓差值，就可繪制流量與壓差均方根之間的關(guān)系曲線。如果已有原型機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線，則可通過(guò)測(cè)量機(jī)組出力與蝸殼差壓，即可有根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)曲線由出力求出機(jī)組流量，然后就可繪制流量與壓差均方根之間的關(guān)系曲線。第7.3節(jié)流速儀法測(cè)流一、流速儀法測(cè)流的基本原理?流速儀法測(cè)流，是一種古老的測(cè)流方法，在最佳測(cè)試條件下可達(dá)到1~1.5%的精度，成果可靠，使用較廣。我國(guó)絕大多數(shù)電站水輪機(jī)的效率試驗(yàn)都采用此法。?使用流速儀法測(cè)流，是將若干個(gè)流速儀布置在測(cè)流斷面上，測(cè)出斷面上各測(cè)點(diǎn)的流速，然后

6、對(duì)斷面流速分布進(jìn)行積分，即可得到流量。?水輪機(jī)測(cè)流只能用旋槳式流速儀。二、測(cè)流斷面的選擇采用流速儀法測(cè)流的主要條件是必須選擇良好的測(cè)流斷面，以保證最大可能的測(cè)流精度。?測(cè)流斷面應(yīng)具有一定的尺寸，以確保測(cè)流的精度；?測(cè)流斷面必須具有規(guī)則的幾何形狀，并能進(jìn)行幾何丈量；?測(cè)流斷面應(yīng)與水流方向垂直；?測(cè)流斷面應(yīng)位于管道的直線段；?測(cè)流斷面與水輪機(jī)進(jìn)口（或出口）斷面間不允許存在流量損失；?必須防止冰塊、臟物、懸浮物進(jìn)入測(cè)流斷面。三、流速儀臺(tái)數(shù)及其布置方式的確定測(cè)流斷面選定后，須進(jìn)一步確定斷面測(cè)速點(diǎn)數(shù)及其布置方式。?測(cè)速點(diǎn)數(shù)的多少應(yīng)以能反映斷面上流速分布的全貌為原則。測(cè)點(diǎn)過(guò)少，每點(diǎn)流速代表的面積較大，

7、影響測(cè)流精度；測(cè)點(diǎn)過(guò)多，擾亂水流速度的自然分部，也影響精度。?對(duì)矩形或梯形斷面，測(cè)點(diǎn)位置的布置主要根據(jù)斷面流速分布情況來(lái)確定，在斷面中部流速分布較均勻，測(cè)點(diǎn)間距可大些；在側(cè)壁、底部和水面附近，流速變化較大，測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)小些；?對(duì)圓形斷面，測(cè)點(diǎn)常布置在通過(guò)斷面圓心的互相垂直且與水平呈45度的直徑測(cè)桿上，并對(duì)稱于圓心，流速儀的間距用等面積法來(lái)確定。第7.4節(jié)水錘法測(cè)流水錘法，又稱壓差-時(shí)間法，由美國(guó)人N.R.吉普遜于1923年