[发明专利]一种用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法，其中，压力主管与前池相通，旁通管包括相互相通连接的弯管和直管，弯管通过三通管与压力主管相通连接，节流阀安装于三通管与弯管之间，用于测量直管内水流量的流量计安装于直管上，直管的出水口与溢流池相通连接。本发明公开了一种上述装置采用的测量方法，在所述旁通管内部液体流动的雷诺数Re≥1.3×10⁵的前提下，通过以下公式计算压力主管流量：ΔH＝K₁Q²+K₂q²。本发明所述用于水电站压力主管流量测量的装置可以通过调节节流阀，使得旁通管的雷诺数可以达到一定条件，以使压力主管与旁通管内水的流量之间不随流态变化，从而可以通过测量旁通管内水的流量计算得到压力主管内水的流量。

技术领域

本发明涉及一种水电站压力主管流量测量设备，尤其涉及一种用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法。

背景技术

水电站的水轮机效率和状态在线监测是实现电站技术指标考核、实现经济运行和节能降耗的手段，将逐渐体现其实用性和对电站的重要意义，而流量是效率测量中的主要参数，但流量测量已经成为该工作陷入困境的主要原因和瓶颈问题，制约了水轮机效率测量工作的开展。

然而，为了能够对液体进行准确的测量，在测量装置的前后，必须敷设规定的直管段，在不满足此条件时，就会产生明显的误差。直管段的长度决定于管道的直径，且为直径的10～60倍。考虑到水电站压力主管的管径比较大，流量计安装位置前后需的直管段长度很难满足要求，因此，即使采用超声波流量计进行测量，测量结果的准确度也很低，从而给水电站机组优化运行带来困难。

专利申请号为“201210140121.7”的发明专利申请公开了一种大管径低压头水流量测量装置及方法，其测量装置包括水塔、循环水流量管道及凝汽器，在流量装置内的循环水流量的管道上设有旁通管道，在旁通管道前的主管道上设有取压孔；在旁路区间内的主管道上设有取压孔。该发明申请对现有流量测量装置进行了改造，并结合测量方法进行理论推导，目的在于解决管径大、压头低等现场循环水流量无法进行在线测量的问题。

但是，上述发明申请没有给出旁通管管径的确定方法，不能够进行作为产品规格化生产，缺少实用性；另外，该发明申请的测量方法中k值并未说明是常数，也没有说明是常数的条件，随着压差的不同会发生变化，每次使用时都需要测定，且过程较为复杂，导致整个方法的可实施性较差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构确定且便于实施的用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于水电站压力主管流量测量的装置，包括前池、压力主管、三通管和旁通管，所述压力主管是管径在1m以上的引水压力管道，所述压力主管与所述前池相通，所述旁通管包括相互相通连接的弯管和直管，所述弯管通过所述三通管与所述压力主管相通连接，所述用于水电站压力主管流量测量的装置还包括节流阀、流量计和溢流池，所述节流阀安装于所述三通管与所述弯管之间，用于测量所述直管内水流量的所述流量计安装于所述直管上，所述直管的出水口与所述溢流池相通连接。

优选地，所述旁通管的内径满足以下条件：

其中，q表示旁通管内的设计流量，单位是kg/s，ν表示旁通管内水的流速，单位是m/s，d表示旁通管的内径，单位是m，υ表示流体运动粘度，单位是m²/s，ρ表示水的密度，单位是kg/m³。只有满足该公式的旁通管，其流阻系数才和流速无关。

优选地，所述流量计为涡街流量计。