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三峡电厂右岸23#机组

 一、项目简介




      三峡右岸电站共装设12台700MW水轮发电机组,其中23#机组由哈尔滨电机厂有限公司供货。引水压力钢管直径为12.4m,压力钢管与蜗壳通过伸缩节连接,其形式为波纹管式,布置在伸缩节室内,伸缩节室长5.0m,其高度为17m,宽度为16.0m。伸缩节室底板高程EL.48.0m,通过EL.44.0m高程电站上游操作廊道可进入压力钢管伸缩节室内。

       超声波流量计的换能器布置在压力钢管下平段的伸缩节下游侧。下平段的上游为压力钢管下弯段,下游为水轮机蜗壳进口段,下平段长度约为13.64m,其中,伸缩节长度约为2.2m。

       换能器采用内贴式安装,为满足测流精度,超声波测流装置采用16声道方案,共计32只换能器,换能器底板通过焊接方式固定在压力钢管内壁上,压力钢管内焊装电缆保护管,电缆通过设在伸缩节下游侧钢管上的穿缆器引出至伸缩节室。超声波流量计的现地测量单元布置在伸缩节室内(EL.48.0m高程),工控机机箱布置在水轮机层(EL.67.0m高程)。


电站压力钢管技术条件

压力钢管内径: φ12400

钢管壁厚: 58mm 

材料(JIS标准): SUMITEN610F

屈服极限(σs): 460MPa

强度极限(σb): 600~720MPa 

弹性模量: 210GPa 

泊松比: 0.3 

线膨胀系数:     1.2×10-5/℃ 

压力钢管通过的平均水流速范围: 0~8.5 m/s 


二、技术亮点


1、交叉16声道(2E16P)换能器布置,内贴式安装,伸缩节室内通过穿缆器将电缆引出管外。         

2、直管段较短,通过CFD模拟仿真技术,进行换能器声道位置及流量积分优化。

3、经纬仪定位,全站仪复测安装几何数据。

4、管径大(管径12.4m),流速高(最高断面平均流速至8.5m/s)。

5、提供了兼顾流量测量及效率监测的软件系统。

6、产品寿命:稳定运行超过15年。

7、综合误差评估为:±0.6%(积分误差±0.51%,换能器突出误差±0.3%,几何误差±0.2% ,电子误差±0.1% )


·  2E16P声道布置,内贴式换能器安装。2008年安装,系统稳定运行超过15年。


 


·  CFD模拟仿真,换能器安装位置优化。

       声学流量测量方法重点关注的是测量区域的速度分布,两个弯道对速度分布有主要的影响,速度组成在笛卡尔坐标系[x, y, z]下简化为[u, v, w]。

      右图为轴向(u向)流速分布图。

       8层流速,交叉声道面布置,声道角均为70°。计算机仿真积分误差为±0.51%。




·  经纬仪辅助定位,全站仪复测安装几何数据。

       “超声流量计几何参数测算系统”根据流道的圆柱面、轴线、各换能器点、各声道的位置自动计算出①声道长、②声道角、③换能器突出、④声道高度、⑤断面高度等参数。利用该方法可以充分得到现场安装的几何参数的准确值,控制几何参数误差在允许范围之内。




·  管径大,流速快。

       搭建8层脚手架,全覆盖换能器安装断面;搭建经纬仪操作平台及靶板,微调脚手架避免遮挡经纬仪激光点。 换能器电缆护管采用防冲击的设计。




·  配套效率监测软件系统。

监测软件用于在线监测流量,同时自动采集工作水头、有功功率,导叶开度等辅助参数,兼顾监测水轮机和机组效率,保证水轮机运行于高效率区。




·  基于模拟仿真的误差评估分析。

综合误差评估为:±0.6%(积分误差±0.51%,换能器突出误差±0.3%,几何误差±0.2% ,电子误差±0.1% )。




三、方案设计


换能器16声道安装,2E16P布置;

压力钢管平直段较短,声道角度选用70°;

内贴式安装换能器,换能器电缆由伸缩节室引出;

引出电缆采样具有自主专利的穿缆器进行密封;

现地主机安装于伸缩节室内,该处湿度较大,主机箱选用IP68密封等级设计;

流量与效率监测软件系统安装在位于水轮机层的工控机内,从工控机内输出相应的信号到电站监控系统。


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