水輪機流量的監(jiān)測設(shè)計.pdf

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1、第33卷第10期華電技術(shù)Vo1．33No．102011年lO月HuadianTechnologyOct．2O11水輪機流量的監(jiān)測設(shè)計鄧耀坤(湖南省南津渡水電站，湖南永州425100)摘要：湖南省南津渡水電站燈泡貫流式水輪發(fā)電機組改用可編程控制器(PLC)監(jiān)控系統(tǒng)后，在原有差壓法測流的基礎(chǔ)上重新調(diào)校各種水力參數(shù)，增設(shè)計算流量補充措施，建立有效的流量運算公式，充分利用機組現(xiàn)地控制屏PLC和通用監(jiān)控系統(tǒng)(MCGS)觸摸屏進行模擬量采集、運算和監(jiān)測等程序設(shè)計，最終實現(xiàn)了水輪機流量的實時監(jiān)測。關(guān)鍵詞：可編程控制器；差

2、壓傳感器；流量；模擬量；監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)中圖分類號：TK733．8文獻標(biāo)志碼：B文章編號：1674—1951(2011)lO一0010—03△p，根據(jù)壓差△p與流量g的關(guān)系式g=K△p計1湖南省南津渡水電站機組監(jiān)控系統(tǒng)概況算出水輪機的流量。其中，參數(shù)K為管形殼流量系湖南省南津渡水電站建于20世紀(jì)90年代初，數(shù)，一般可預(yù)先通過絕對效率試驗(如流速儀法、水裝有3臺從奧地利ELIN公司引進的單機容量20錘法等)來確定。MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，設(shè)計水頭H=2．1增加計算流量補充措施的意義14．5m、設(shè)計流量

3、q=156．14m／s、水輪機效率水輪機流量不僅是機組運行的重要水力參數(shù)，叼i：93．96％、發(fā)電機效率叼d=97．95％。機組的控而且是現(xiàn)代電力調(diào)度的重要依據(jù)。湖南省南津渡水制采用了當(dāng)時較先進的奧地利ELIN公司邏輯復(fù)式電站流量傳感器正壓測流管設(shè)在發(fā)電機燈泡頭豎井連接器(LMC)控制系統(tǒng)。上，受到水的沖擊，容易阻塞，當(dāng)測量流量出現(xiàn)零點2008年該機組進行了綜合自動化改造，改為國漂移或差壓傳感器的正壓管堵塞時，發(fā)出測流故障電南京自動化股份有限公司的機組現(xiàn)地控制單元，報警并自動切換到計算流量，以確保流量監(jiān)測的

4、持采用法國施奈德電氣公司UnityPro編程的Premium續(xù)性?？删幊炭刂破?PLC)和北京昆侖通態(tài)自動化軟件科2．2流量計算公式技有限公司的通用監(jiān)控系統(tǒng)(MCGS)嵌入式觸摸水電站出力的大小(機組有功功率)取決于機屏，PLC設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)通信接口，與MCGS嵌人式觸組流量和有效水頭，可用以下公式表達摸屏和中控室主控級計算機通信。原來機組流量測P：9．8qHr／，量算法被固化在LMC控制系統(tǒng)內(nèi)，無法復(fù)制，現(xiàn)必式中：P為有功功率，kW；H為有效水頭，m；叼為水須在PLC中實現(xiàn)流量測量。輪發(fā)電機組的綜合效率。當(dāng)

5、P單位為MW時，P=9．8qHrl／1000，其綜2水輪機流量監(jiān)測原理合效率叼=j叼d：93．96％×97．95％~--92．03％。湖南省南津渡水電站水輪機流量采用差壓法進設(shè)=1000／(9．8×)=1000／(9．8×93．96％×行測量，差壓法是測量通過水輪機水流量的一種簡97．95％)=110．87，則計算流量q=1O00P／(9．8×單、實用的方法，是運行水電站最常用的一種流量測H×叼)=×P／H=110．87×P／H。量方法。3流量傳感器的校驗及原有數(shù)據(jù)測量湖南省南津渡水電站安裝的是燈泡貫流式水

6、輪發(fā)電機組，具有一定流速的水流流經(jīng)流道時，由于外流量傳感器是量程為0～40kPa，4～20mA的管形殼呈喇叭狀，在管形殼水流方向前、后2點斷面差壓傳感器，工作電源為10～30VDC。處截面積不同，水流流速也不同，使得管形殼前、后3．1差壓傳感器的校驗2點產(chǎn)生壓力差，因此，通過測量管形殼前、后2點先將差壓傳感器拆下，使其正壓端接在壓力表的壓力差就可以測定通過水輪機流量的相對值。即校驗臺上，在無壓狀態(tài)下調(diào)整零位電位器，使輸出電用壓差傳感器測出管形殼前、后測流斷面的壓差流為4mA；再加壓到40kPa，調(diào)整滿刻度電

7、位器，使輸出電流為20mA。通過反復(fù)調(diào)整零位電位器和滿收稿日期：2011—06—15刻度電位器來校準(zhǔn)差壓傳感器，若發(fā)現(xiàn)測量值不呈第10期鄧耀坤：水輪機流量的監(jiān)測設(shè)計線性，還要在傳感器內(nèi)部調(diào)整其線性補償。校驗結(jié)果見表1。，表1差壓傳感器的校驗結(jié)果●量3．2原有數(shù)據(jù)測量圖1流量與壓羞平方根函數(shù)關(guān)系圖綜合自動化改造前做流量函數(shù)關(guān)系測量。在改換、PLC程序運算和通信、MCGS數(shù)據(jù)處理和結(jié)果顯造前，開機運行，當(dāng)時上游水位為113．0m，下游水位示等3大塊構(gòu)成，流程框圖如圖2所示。為97．4m，有效水頭為15．2m。通

8、過不斷增加負(fù)模擬量采樣及A／D轉(zhuǎn)換。荷，測得的差壓、流量值見表2。(1)模擬量采樣。連續(xù)變化的物理量稱為模擬表2流量函數(shù)關(guān)系測量結(jié)果量，水輪機流量測量需要采集的模擬量有發(fā)電機有功功率、外管形殼前／后2點壓力差、上游水位和下游水位。這些物理量的測量是通過傳感器(或者說變送器)將其轉(zhuǎn)換為0～20mA或4～2OmA直流電流信號。(2)有功功率變送器測量量程為0～25MW，對應(yīng)∞∞加∞舳∞∞加0加輸出0～20mA；上游水