小型水电站水轮机流量的测量方法

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1.概述

枣庄市当前灌溉水量的计量，一般都是通过水文站设在河道或渠道上的流量站或水文观测进行测量的，水电站没有测定流量的装置，作为发电调度用水，在河道上或渠道上测得的流量值是很不精确的，得到的也不是连续的数值，而且得到的数据也很不及时，根本不能依次确定水轮发电机组在各种运行工况下发电流量、水头和机组效率之间的关系，也更不能依靠这些数值进行水电站的优化调度和保证机组的安全经济运行。如果能够较精确的测定出水轮机的流量就可以依据设备厂家提供的机组运转特性曲线，确定水轮机在各种运行工况下的效率值，从而对发电进行优化调度。近几年，经按厂家提供的水轮机运转特性曲线，对岸堤水库水电站进行过粗略的发电调度，取得了很好的经济效益。

2.测量方法

对水轮机的流量测量，在国际电工委员会的水轮机实验标准中提出了若干方法，但比较常用的是：流速仪测量法、蜗壳压差测量法和超声波测量法。鉴于山东省小型水电站的实际情况，笔者建议，对于具有金属蜗壳或混凝土蜗壳的水轮机应优先采用蜗壳压差测量法。此种方法流量测量精度完全能够满足发电运行的需要，而且方法简单，装置费用低廉。

L.A.Winter和.A.M.Kennedy发现，在蜗壳外圆与靠近水轮机座环两点处的压力差可以可靠地确定水轮机流量，且流量是其压差平方根的函数，其压力可以从设于蜗壳上的W—K测流管确定。确定水轮机的流量的一般公式为：

Q=K（P）n

式中：Q为水轮机流量：K为率定常数：P为W—K测压管的压差；n是指数，一般等于0.5（一些原型试验表明，对于金属蜗壳上安装的侧管，其n值可在0.49～0.51间变化；对于混凝上蜗壳，其值约0.48～0.52）。

由W—K测管测流的精度取决于K值率定方法的精度。目前多采用较先进的超声波流量计来率定K值，精度可达±0.5%，同时还能测出机组在某一水头下的出力（N）和效率（）曲线，机组的最大过流量，每台机组导叶和阀门的漏量等，为水电站优化运行及水库优化调度提供第一手的资料。

测量蜗壳压差法的方式通常有：U型玻璃管，压力变送器，压差变送器等。经比较，可采用压差变送器。