大型泵站流量測量方法的比較

大型泵站流量測量方法的比較

現(xiàn)在，大型站的流量測量方法分為兩種：直接法和間接法。直接法是通過流量計測試流道內(nèi)過流量,測試手段主要有:電磁流量計法、超聲波流量計法、差壓式流量計法等。間接法是通過測試其他量推求流道內(nèi)的流量,測試手段主要有:水位流量法、流速儀法、鹽水濃度法、五孔球型探針法等。直接法最大優(yōu)點是精度較高,能夠?qū)Ρ谜玖髁孔骶_的在線測量,但存在著現(xiàn)場測流需要難以滿足的缺點。大口徑的電磁流量計、超聲波流量計價格昂貴。對于泵站而言,若采用電磁流量計,為保證其一定長度的直管段這一使用條件,還將改變泵站出水的土建結(jié)構(gòu),增大土建投資。水位流量法是根據(jù)水泵的水力性能中揚程與流量的關(guān)系,通過查性能曲線的方法確定泵站的流量,方法簡單,操作方便,便于計算機自動監(jiān)測。但是水位與流量關(guān)系的標定是十分困難的,并且花費很大,同時該法只能測得泵站的流量和出水量,而不能得到每臺機組的流量和出水量。流速儀法是采用在泵站的進水流道進口斷面設(shè)置多個流速儀,通過測量各點處的流速,運用流速面積法計算泵站流量。該法不僅測試精度較低,而且測流費用和設(shè)備費用較高,很難實現(xiàn)長期運行中的同步量測。鹽水濃度法又稱混合稀釋法,即在泵站進水流道內(nèi)摻混一定濃度的鹽,在出口取樣檢驗,根據(jù)鹽在水中的濃度推算泵站流量。該法精度較高,但該法技術(shù)要求高,測流費用較高,且不能實現(xiàn)泵站運行實時同步量測。五孔球型探針法采用流速面積法,測流斷面選擇在水泵葉輪進口前附近,流速分布較為均勻,已經(jīng)得到數(shù)值計算和大量模型實測資料的驗證。通過五孔測針可以很準確地測得水泵葉輪進口前的三維流速分布,繼而求得軸向流速分布,由此再經(jīng)數(shù)學積分就可計算出測流斷面的過流量,即單機流量。該方法符合泵站現(xiàn)場測試規(guī)程等有關(guān)規(guī)范的基本要求,經(jīng)多次模型試驗測試結(jié)果表明,該裝置測得的流量與高精度文丘里流量計(精度為±0.3%)測得的流量相比,相差±(1.6%～2.0%),具有較高精度,高于現(xiàn)有大泵測流采用的流速儀和鹽水濃度法的精度。同時該法具有一個突出的優(yōu)點是實用性強,僅需在水泵葉輪進口前的座環(huán)上沿圓周方向鉆小孔,稍加處理即可安裝測針進行測量,十分簡便,對生產(chǎn)無任何影響,隨時可以實施。1次量測設(shè)備五孔測針測流裝置如圖1所示。測流斷面布置在泵葉輪的進水側(cè),位于葉輪室進口法蘭下方22cm處的水平面,如圖2,在東西兩側(cè)布置2根測針。直接和水流接觸的一次量測設(shè)備選用東方汽輪機廠生產(chǎn)標定的直頭五孔測針,球頭直徑為Φ5mm,感受孔直徑為Φ0.35mm,測桿長度為600mm,測桿直徑為Φ8mm。測量時,將球頭上的5個孔正對著來流方向,測出5個孔的壓力,即可求得球心處的壓力和三維流速。為了在盡量短的量測時間里,增加測點數(shù)量,提高測流精度,設(shè)計了計算機數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。用高精度(0.2%)差壓變送器來感受各孔之間的差壓,信號的采集處理及結(jié)果輸出均由計算機完成。2測流系統(tǒng)誤差流量計算公式:Q=ΣViAi式中:V為軸向流速;A為過流面積。流量測試誤差主要由流速和過流面積測量誤差引起,由東方汽輪機廠標定,五孔測針流速測試誤差δv為±1%,過流面積由實測半徑求得,半徑測量采用鋼尺,誤差δl為0.2%,則當軸向流速均勻分布時,該量測誤差:δQ=±δ2v+2δ2l???????√=±12+2×0.22√100=±1.039%δQ=±δv2+2δl2=±12+2×0.22100=±1.039%根據(jù)模型試驗實測結(jié)果分析,軸向流速分布不均勻時,引起的流量計算誤差δQr為±1.3%,測量系統(tǒng)隨機誤差δr為1.0%,因此測流系統(tǒng)誤差為:δ=±δ2Q+δ2Qr+δ2Qt????????????√=±(±1.039%)2+(±1.3%)2+(1.0)2???????????????????????????√=±1.942%δ=±δQ2+δQr2+δQt2=±(±1.039%)2+(±1.3%)2+(1.0)2=±1.942%五孔球型探針法測試精度比傳統(tǒng)的流速儀和鹽水濃度法要高,但略低于流量計法測試精度,見表1所示。3改造前后泵的現(xiàn)場測試方法1995年在江都一站更新改造第一期工程完成后,分別對新老機組進行測試。1996年6月12月更新改造第二期2個階段工程相繼完成后,1998年11月和1999年11月對改造后二站進行了2次現(xiàn)場測試。圖3為某測試斷面的流速分布圖,從圖中可知,該斷面流速分布較均勻,滿足流量測試的要求。改造前后泵裝置現(xiàn)場測試結(jié)果見表2,新、老水泵的設(shè)計工況點參數(shù)見表3。根據(jù)以上的分析,比較更新改造前后的經(jīng)常運行情況,以新泵+2°葉片角運行與老泵+5°葉片角運行相比,新泵比老泵的單臺流量增加3m3/s,16臺共增加48m3/s。裝置效率提高9%以上。如果按相同葉片角性能比較,則新泵比老泵流量增加更多。4高效機組改造測試(1)五孔球型探針測流方法測試方便,測試精度高。(2)采用五孔球型探針現(xiàn)場測流