常熟水利枢纽泵站机组性能现场测试报告.PPT

大型泵站流量现场测试 周济人 2008年3月 1 试验的目的和意义 某泵站自建成以来, 在抗击洪涝灾害和改善当地水环境、保障流域供水安全等方面发挥了重要作用,发挥了巨大的社会效益和经济效益。 由于流域水情、工情发生了变化，该站引水运行工况也发生了较大的变化，引水工况下扬程不断提高，运行中也暴露出水泵机组严重损坏等问题，存在严重的安全隐患，为深入了解泵站目前的运行性能，提出改造方案，为我国大型泵站建设与改造提供经验或借鉴，我校对该泵站进行了现场测试。 大型泵站测试中, 难度最大的当属流量测试。 通过测试水泵流量、电机输入电功率及装置扬程，按下式可计算机组效率。 式中： η——机组效率； ρ——水密度； g——重力加速度； Q——水泵流量； H——装置扬程； N——电机输入功率。 2 测试工况 由于该泵站一侧为长江，另一侧为内河。内河水位变化很小，因此，利用长江侧潮位变化测试相关工况下的机组性能效率。 3 流量测试方法比较 如下页图。 4 技术路线 通过三维紊流数值模拟方法研究进水流道在流量测试范围内的流速分布，结合测试断面流速分布均匀的原则及流量计声路布置要求，确定超声波流量计换能器布置位置。 5 超声波流量计测量原理 时差法超声波流量计工作原理： 利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。 6 泵站进水流道三维紊流数值模拟 数值模拟以进水流道为计算对象，进水池和进水流道外形轮廓为计算边界，取整个进水流道包围的水体为计算区域，如前图所示。 为分析声路布置及各流量下权重系数对测试结果的影响,计算了Q=15m3/s、Q=20m3/s、Q=25m3/s三个流量下的进水流道流场。 7 断面流速均匀性分析及断面设置分析 引入基于质量加权的流速均匀度目标函数，均匀度越高表明断面流速分布均匀性越好。公式如下： 8 超声波流量计声路布置方式确定与流量计算 声路考虑以下四种布置方式： 流量计算 各声路布置方案超声波流量计理论计算值精度表 由上表的理论计算成果可知，2E8P布置方式可获得最高的测试精度，1E4P及1E2P布置方式测试精度也较高。综合考虑安装工作量和精度，现场测试采用1E4P布置方式。换能器安装位置位于3 、4断面。 换能器安装在水泵进水流道侧壁上，由于有隔墩分开，因此在隔墩两侧各安装一组流量计。根据流道数值模拟结果，换能器具体安装位置见下图。 9 现场测试步骤 谢 谢 各 位！ * * -0.061~2.411 m 11日17：00~12日1：20 第二方案 0.926~2.39 m 28日19：00~29日2：30 第一方案 扬程测试范围 测试时间 方 案 注：两方案叶片角度均为+2° 测量 大型水泵 流量的 方法 流速仪法 盐水浓度法 电磁流量计法 ADCP法 超声波流量计法 五孔测针测断面流速法 精度相对较低、测试工作量很大 装置结构复杂 、代价高 对测流断面要求高、精度偏低 要求比较长的直圆管，流态均匀 调节时间长，杂质易堵塞测针孔 安装灵活 性能稳定 C——超声波在非流动介质中的声速 X——两个换能器在管线方向上的间距 时差法超声波流量测量原理示意图 进口 进水池 进水流道 喇叭口 流向 用于比较的5个断面 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 ——断面质量加权平均轴向流速 ——为计算断面质量面平均值 ——计算单元轴向流速分量 ——计算断面单元个数 ——计算单元质量 横向流速 轴向流速 各断面轴向流速分布均匀度 1E2P声路布置示意图 2E4P声路布置示意图 2E8P声路布置示意图 1E4P声路布置示意图 式中： ——沿声路从管壁到管壁之间的距离； ——矩形断面高度； ——矩形断面中与垂直的管道的尺寸； ——加权系数，取决于所用的通道数和加权技术； ——沿声路的平均轴流速，由所测的传播时间计算得出； ——在一个平面中的声路数；