套管式流量計在水電廠技術供水系統的應用

李世朝，李濤

（云南華電魯地拉水電有限公司，云南大理 671611）

套管式流量計在水電廠技術供水系統的應用

李世朝，李濤

（云南華電魯地拉水電有限公司，云南大理 671611）

云南華電魯地拉水電有限公司機組的技術供水系統配置了大量的插入式流量計，運行維護工作量大，流量計性能單一、質量不穩定，降低了機組自動化開機的成功率。通過分析論證，取消不必要的流量計，將插入式流量計更換為響應靈敏度高、測量精度高、穩定性好且安裝工藝簡單的套管式流量計，并對發電機組技術供水投入成功的條件進行了簡化和優化，可縮短水輪發電機組開機時間，保證發電機組安全穩定運行。

水電廠；技術供水系統；套管式流量計

0 引言

云南華電魯地拉水電有限公司位于云南省大理白族自治州賓川縣與麗江地區永勝縣交界的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段8個梯級水電站的第7級電站，上接龍開口水電站，下臨觀音巖水電站。電站以發電為主，總裝機容量為2 160 MW，裝設6臺單機容量為360 MW的混流式水輪發電機組，正常蓄水位為1 223.0 m，電站總庫容為17.18億m3，水庫為周調節水庫，屬一等大（1）型工程。

電站設計單機由壓力鋼管取水經減壓閥減壓后提供發電機組技術供水，發電機組技術供水主要承擔發電機組上導瓦、推力瓦、下導瓦、水導瓦透平油及發電機空氣冷卻器的冷卻降溫。機組技術供水穩定是保障發電機組各部位溫度維持在允許范圍的必要條件，也是發電機組安全穩定運行的重要保障。

1 設備概況

魯地拉水電有限公司原設計中，技術供水流量計是判斷機組技術供水系統是否正常運行的唯一手段，其中空氣冷卻器共14組，進出水支管上共安裝28只插入式流量計，推力冷卻器共5組，安裝5只插入式流量計，上導與下導排水管各安裝1支插入式流量計，水導進、排水管各安裝1只插入式流量開關，插入式流量計和插入式流量開關共計37只。

在計算機監控系統的各發電機組自動開機流程中，發電機組技術供水投入成功是必要條件，否則自動開機流程將退出，自動開機失敗。計算機監控系統判定發電機組技術供水投入成功的條件較為復雜，改造前技術供水開機成功判據如圖1所示。

圖1 改造前技術供水開機成功判據

技術供水開機成功判據為：空氣冷卻器進水支管14只電磁流量計有5只判為有流，空氣冷卻器出水支管14只電磁流量計有5只判為有流；推力冷卻器5只電磁流量計有3只有流；上導、下導及水導冷卻器各有1只電磁流量計有流。發電機組自動開機的成功率完全取決于這些判斷水流的流量計，因此，靈敏、穩定、可靠的流量計是提高自動開機的成功率、縮短開機時間的先決條件。

2 存在的問題及分析

魯地拉水電有限公司技術供水系統流量計存在的主要問題可以歸結為以下幾點。

（1）插入式流量計配置過多，接線繁雜。大量的流量計沒有提高水流測量的靈敏度、穩定性和可靠性，相反發生故障的情況卻十分突出，增加了大量的運行維護工作。

（2）插入式流量計安裝位置不合理。發電機推力冷卻器和空氣冷卻器的插入式流量計全部安裝在發電機組基坑內的各供水管路上，由于空氣冷卻器安裝在發電機風洞內，各進出水支管都比較短，而且大多都是長30～50 cm的彎曲管路，不能滿足插入式流量計安裝規程要求的直管段距離，測量位置的水流不穩定，測量結果不能滿足生產要求。另外，發電機風洞屬于發電機定子與轉子的強磁場區域，極易破壞電子元件，因此這個區域并不適合這類自動化元件的安裝和使用。發電機組基坑內插入式流量計一旦發生漏水，還有可能損壞發電機定子和轉子［1－2］。

（3）插入式流量計的性能單一、質量不穩定。該插入式流量計采用單傳感器和低端處理器，僅能輸出一路4～20 mA的模擬量信號，而且對安裝條件要求較高，靈敏度、穩定性及可靠性都較差。

魯地拉水電有限公司發電機組自投運以來，機組技術供水插入式流量計及相關附件產生了大量缺陷，引起上位機頻發某冷卻器支管水流有流動作復歸，甚至同一個信號在計算機監控系統簡報窗口刷屏，導致運行人員難以獲取更多有效信息，而且需要耗費大量的人力去處理這些問題，同時還降低了機組自動化開機的成功率，延長了開機時間，對電廠的經濟效益造成一定影響［3］。

3 解決措施

（1）根據機組投運以來的運行工況，對技術供水系統中流量計的必要性和合理性進行分析論證，取消原設計中發電機機坑內空氣冷卻器、上導冷卻器、下導冷卻器、推力冷卻器的進出水支管與支管上的插入式流量計，改為僅在發電機組需要冷卻部位進出水總管上各安裝1只流量計。

（2）由于發電機組需要冷卻部位進出水總管均位于發電機基坑外，有足夠長的直管段可以使用，流量計安裝位置的問題也一并解決［1－2］。

（3）對流量計重新選型，充分考慮新流量計對靈敏度、穩定性、可靠性及安裝工藝的要求，同時參照新流量計在其他行業（如化工行業）的使用情況，選用了國際知名品牌的套管式流量計。該套管式流量計的傳感器是在工廠內組裝一體成型的產品，采用法蘭連接，保證了測量的可靠性；流量計管內安裝4對傳感器，使用高檔的信號處理器，保證了流量測量的靈敏性、穩定性；另外，該套管式流量計的變送器采用模塊化設計，可同時輸出開關量和模擬量，減少了中間環節，接線更加簡單方便，更加適合現場情況［4］。

（4）由于套管式流量計能夠在靈敏度、穩定性及可靠性等方面提供可靠的保障，就一并取消了作為各個需要冷卻部分輔助判據的壓力變送器，計算機監控系統判定發電機組技術供水投入成功的條件也進行簡化和優化，圖2為改造后技術供水開機成功判據。

圖2 改造后技術供水開機成功判據

4 改造效果

經過1年的觀察，對比相同時間段內改造前后發電機組的運行情況，改造后的發電機組有明顯的優勢，在調度時是首選的開機發電機組，發電機組流量計改造前后對技術供水的影響對比見表1。

表1 發電機組流量計改造前后對技術供水的影響

5 結束語

水電廠具有開機速度快、調度靈活的優勢，發電機各部位冷卻水的開啟時間占發電機組開機時間的將近50%，因而響應靈敏度高、測量精度高、穩定性好的自動化元件對縮短開機時間有至關重要的作用，而套管式流量計不僅具有這些優點，且具有安裝工藝簡單、維護成本低及維護工作量少的特點，滿足水電廠發電機組對冷卻水測量的要求。套管式流量計在該電廠的成功應用，可為同類電廠在解決相似問題時提供參考。

［1］王玲花.水輪發電機組安裝與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2012.

［2］水電廠自動化元件（裝置）及其系統運行維護與檢修試驗規程：DL/T 619—2012［S］.

［3］邢春芳.自動控制原理［M］.北京：北京大學出版社，2013.

［4］蔡武昌.流量計應用指南：電磁流量計［M］.北京：中國石化出版社，2004.

（本文責編：劉芳）

TV 674

B

1674－1951（2016）10－0031－02

李世朝（1986—），男，湖北老河口人，助理工程師，從事計算機監控系統及自動化工作（E-mail：470163337＠qq.com）。

2016－07－18；

2016－09－30

李濤（1972—），男（彝族），云南蒙自人，水輪機檢修技師，助理工程師，注冊安全工程師，從事水電廠設備維護、檢修工作（E-mail：196056826＠qq.com）。