一种用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。本发明专利技术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≥1.3×10

Device and method for measuring flow of pressure head of hydropower station

The invention discloses a device for pressure of the main station of flow measurement and measurement method for hydropower, pressure head and the pool before the bypass pipe is communicated mutually communicated, including bent tubes and straight tubes connected by pipe, three way pipe and the pressure head is connected, the throttle valve is arranged between the three pipe and pipe flow meter for measuring the water flow pipe installed in the pipe, the water outlet pipe is communicated with the overflow tank. The invention discloses a method for measuring the device using the tube internal liquid flow in the bypass of the Reynolds number Re = 1.3 x 10

【技术实现步骤摘要】
一种用于水电站压力主管流量测量的装置及测量方法
本专利技术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。
技术介绍
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”的专利技术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。该专利技术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，上述专利技术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，该专利技术申请的测量方法中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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。优选地，所述用于水电站压力主管流量测量的装置还包括用于将水流进行平稳处理的整流束和溢流窗，所述整流束安装于所述直管内且位于所述流量计与所述弯管之间，所述溢流窗设于所述直管的出水口并置于所述溢流池内。所述用于水电站压力主管流量测量的装置还包括安装于所述旁通管上的阀门。根据应用需要，阀门可以为手动阀门或电磁阀门，一般安装在溢流窗与流量计之间，不测量时阀门常关，仅在测量时将其打开，避免浪费水资源，充分利用流体能量。一种用于水电站压力主管流量测量的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其中，K1和K2为常数，ΔH为前池与溢流池液面的高差，其值不大于10米，避免旁通管内发生水力振动，保证测量精度，Q为压力主管流量，q为旁通管流量。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述用于水电站压力主管流量测量的装置通过设置从压力主管中取出部分水的旁通管并增加节流阀，可以通过调节该节流阀，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，小管径的旁通管易于生产、成本低，且流量测量所需的直管长度也相应减小，其市场应用前景和社会效益可观；通过本专利技术所述测量方法，能够只需通过前池与溢流池液面的高差的测量即可实现根据测量旁通管内水的流量计算压力主管内水的流量的目的，而且测量精度高，解决了目前水电站压力主管流量测量准确度较低的问题，为水电站机组的经济稳定运行提供了必要的运行参数，对节能减排的大目标具有一定的实际意义。附图说明图1是本专利技术所述用于水电站压力主管流量测量的装置的结构示意图；图2是本专利技术所述用于水电站压力主管流量测量的装置采用的测量方法的理论推导示意图；图3是本专利技术所述压力主管与旁通管的流量关系曲线示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术所述用于水电站压力主管流量测量的装置包括前池11、压力主管12、三通管3、旁通管、节流阀4、整流束6、涡街流量计8、阀门13、溢流窗9和溢流池10，压力主管12与前池11相通，所述旁通管包括相互相通连接的弯管5和直管7，弯管5通过三通管3与压力主管12相通连接，节流阀4的一端与压力主管12连接，节流阀4的另一端与弯管5的一端连接，用于测量直管7内水流量的涡街流量计8安装于直管7上，用于将水流进行平稳处理的整流束6安装于直管7内且位于涡街流量计8与弯管5之间，用于将水流进行平稳处理的溢流窗9设于直管7的出水口并置于溢流池10内，阀门13安装在涡街流量计8与溢流窗9之间的直管7上；包括弯管5和直管7的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/m3，一般取为1000。如图1所示，运行时，开启阀门13，流体(水电站的水)从前池11进入压力主管12，部分流体通过三通管3和节流阀4流入旁通管。节流阀4是整个装置内流动阻力最大的元件，它决定着旁通管内的流量q的大小，因此它也是决定旁通管内的流量q和压力主管12内的流量Q的比例关系，也即是旁路系数的大小的关键部件。流体接着流过弯管5，使流体的流动方向发生了90度的转变，然后进入直管7内。为了提高流体经过弯管5后的稳定性，便于更准确地测量流量q，在涡街流量计8前安装有整流束6。流体流过整流束6后到达涡街流量计8所在位置，流体在涡街流量计8处产生一系列的涡漩，涡街流量计8借此测量出旁通管内的流量q(旁通管内的流量q与直管7和弯管5内的流量相同)。流体最后经过溢流窗9后比较平稳的进入到溢流池10内。测量结束后，关闭阀门13，节约水资源。如图1和图2所示，本专利技术所述用于水电站压力主管流量测量的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其中，K1和K2为常数，ΔH为前池与溢流池液面的高差，其值不大于10米，Q为压力主管流量，q为旁通管流量。为了对本专利技术的可实施性和创造性进行说明，下面将本专利技术所述测量方法的具体推导过程详细描述如下：如图1和图2所示，以0—0断面为基准面建立1—1断面到2—2断面之间的能量方程：其中，Z表示流体所具有的位置能头，表示流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的用于水电站压力主管流量测量的装置，其特征在于：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。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋占宽，曾永忠，刘小兵，龙驹，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51