一种新型水轮机流量效率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种新型水轮机流量效率测量装置，包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，第一压力传感器与蜗壳上的第一测点连接，第二压力传感器与蜗壳上的第二测点连接，第三压力传感器与水轮机下方椎管处的第三测点。连接，第一测点与第二测点位于蜗壳前同一水平面且不同横截面的位置；第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器信号输出端与控制器，控制器还分别与机组有功功率信号端和输出信号端连接；本实用新型专利技术可以简单易实行地测量水轮机流量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型水轮机流量效率测量装置
本技术涉及水轮机测量设备
，具体地指一种新型水轮机流量效率测量装置。
技术介绍
水轮发电机组在运行过程中，水轮机将水流的能量转化为水轮机动能，发电机将动能转化成电能。水轮机效率指水轮机输出功率与水流功率的比值。水轮机效率计算的过程中，将机组的有功功率作为水轮机输出功率，而水流功率则根据水头和流过水轮机的水流流量计算。水头的测量方法多种多样，测量过程也很简单，而流量的测量方法较少，测量过程复杂，对环境的要求较高，目前主要的测量为间接测量法，使用的传感器有电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。近年来，我国水电站机组呈现巨型化的趋势，机组的水头高，流量大，蜗壳直径也越来越大。机组运行过程中蜗壳水流情况复杂，水中杂质、气泡等使得流量测量遇到了前所未有的困难。传统的电磁流量计和涡轮流量计无法满足测量要求，目前我国水电机组测量水轮机流量的设备只有巨型超声波流量计，然而巨型超声波流量计结构复杂，制造成本昂贵，运行维护困难。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提供一种新型水轮机流量效率测量装置，以简单易实行地测量水轮机流量和效率。本技术为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种新型水轮机流量效率测量装置，包括第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，所述第一压力传感器与蜗壳上的第一测点连接，所述第二压力传感器与蜗壳上的第二测点连接，所述第三压力传感器与水轮机下方椎管处的第三测点连接，所述第一测点与第二测点位于蜗壳前同一水平面且不同横截面的位置；所述第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器信号输出端与控制器连接，所述控制器还分别与机组有功功率信号端和输出信号端连接。优选地，所述第一测点、第二测点和第三测点均穿设有测压水管，第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器位于测压水管内并分别检测其所对应位置的压力。优选地，所述控制器为PLC控制器。本技术的有益效果：本技术通过测量水轮机和蜗壳三个位置的水压，根据伯努利方程求出流量和水头，从而计算出水流出力，再根据外部提供的机组有功功率计算出水轮机效率；其测量装置结构简单、灵活性高、测量准确。附图说明图1为一种新型水轮机流量效率测量装置的结构示意图；图中，第一压力传感器1、第二压力传感器2、第三压力传感器3、控制器4、第一测点5、第二测点6、第三测点7、机组有功功率信号端8、输出信号端9、蜗壳10、水轮机11。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细描述。如图1所示，一种新型水轮机流量效率测量装置，包括第一压力传感器1、第二压力传感器2和第三压力传感器3，所述第一压力传感器1与蜗壳10上的第一测点5连接，所述第二压力传感器2与蜗壳10上的第二测点6连接，所述第三压力传感器3与水轮机11下方椎管12处的第三测点7连接，所述第一测点5与第二测点6位于蜗壳10前同一水平面且不同横截面的位置；所述第一压力传感器1、第二压力传感器2和第三压力传感器3信号输出端与控制器4连接，所述控制器4还分别与机组有功功率信号端8和输出信号端9连接。优选地，所述第一测点5、第二测点6和第三测点7均穿设有测压水管，第一压力传感器1、第二压力传感器2和第三压力传感器3位于测压水管内并分别检测其所对应位置的压力。通过测压水管接通蜗壳10及椎管12内外，第一压力传感器1、第二压力传感器2和第三压力传感器3通过测量测压水管内的水压即是测量第一测点5、第二测点6和第三测点7的水压。优选地，所述控制器4为PLC控制器。本实施例中的控制器4能接收和输出4-20mA电流，能执行人工编写的逻辑判断和计算程序，实现压力信号和功率信号的接收、处理以及计算，最后输出水头、流量和水轮机效率信号。本实施例中，控制器4选用西门子公司生产的PLC控制器，PLC端加信号处理能有效解决传感器测值不稳定、故障排查困难等问题；而且使用PLC作为控制器具有程序优化方便灵活、可时时监视等优点。本实施例工作原理如下：当水流流过蜗壳10前同一水平面同横截面的第一测点5和第二测点6时，因为横截面不同，相应的水流速也不同，从而压力也不同，根据伯努利方程可知，流量与两点压力差的开方成正比，因此根据第一压力传感器1和第二压力传感器2的压差计算出流入水轮机的流量Q，具体为K1为常数，ΔP1为第一压力传感器1和第二压力传感器2的压差；水流流过水轮机时水的能量通过水轮机转化为动能，由能量守恒和伯努利方程可知，水流流过水轮机前后的水头与水轮机前后压差成正比，根据第二压力传感器2和第三压力传感器3的压差可计算出水头H，具体为H＝K2ΔP2，K2为常数，ΔP2为第二压力传感器2和第三压力传感器3的压差。计算出流量Q和水头H后便可以计算水流功率Pn＝9.81QH，机组有功功率与水流功率Pn相除便可得到水轮机效率。上述的实施例仅为本技术的优选技术方案，而不应视为对于本技术的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本技术的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型水轮机流量效率测量装置，包括第一压力传感器（1）、第二压力传感器（2）和第三压力传感器（3），其特征在于：所述第一压力传感器（1）与蜗壳（10）上的第一测点（5）连接，所述第二压力传感器（2）与蜗壳（10）上的第二测点（6）连接，所述第三压力传感器（3）与水轮机（11）下方椎管（12）处的第三测点（7）连接，所述第一测点（5）与第二测点（6）位于蜗壳10前同一水平面且不同横截面的位置；所述第一压力传感器（1）、第二压力传感器（2）和第三压力传感器（3）信号输出端与控制器（4）连接，所述控制器（4）还分别与机组有功功率信号端（8）和输出信号端（9）连接。

【技术特征摘要】
1.一种新型水轮机流量效率测量装置，包括第一压力传感器（1）、第二压力传感器（2）和第三压力传感器（3），其特征在于：所述第一压力传感器（1）与蜗壳（10）上的第一测点（5）连接，所述第二压力传感器（2）与蜗壳（10）上的第二测点（6）连接，所述第三压力传感器（3）与水轮机（11）下方椎管（12）处的第三测点（7）连接，所述第一测点（5）与第二测点（6）位于蜗壳10前同一水平面且不同横截面的位置；所述第一压力传感器（1）、第二压力传感器（2）和第三压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天雄，吴潇，张辉，任刚，徐龙，蒋承峰，
申请(专利权)人：中国长江电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42