1、項目簡介

浙江浙能華光潭水電站作為杭州電網(wǎng)的調峰電站，其在保障電網(wǎng)安全方面起了重要的作用，是杭州電網(wǎng)進行“黑啟動”的首選電源。華光潭水電站為引水式水電站，位于臨安市分水江干流昌化江上游的巨溪，是浙江省人民政府決策興建的省重點工程，也是浙江省能源集團有限公司成立后控股并建設管理的首座水電站工程?！?/span>

水輪機流量是機組運行效率監(jiān)測和經(jīng)濟運行的重要參數(shù)，華光潭水電站采取庫容變化或額定水頭倒推的方法來估算機組的過流流量，但此種方法測量精度偏低、無法實時反映真實工況。為對水輪機補足流量監(jiān)測，實時測算運行效率指標反映其運行性能，清萬水承擔了1#機組蝸殼前壓力鋼管內超聲時差法流量計的供貨及安裝。

2、測流工況

設備類型：封閉（有壓）管道8聲道超聲時差法流量計；

安裝地點：檢修閥門后、蝸殼前的壓力鋼管直管段，長度2.5m；

安裝方式：內貼式換能器安裝，1E8P布置，聲道角度為65°；

管道類型：DN1750，壁厚25mm；

運行壓力：2.3MPa

3、換能器定位

清萬水具有自主產權的超聲換能器自動測算系統(tǒng)是借助全站儀三維掃描+非線性最小二乘法空間圓柱的擬合算法，依據(jù)國家標準GB/T35717-2024《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機流量的測量超聲傳播時間法》，結合流道形狀和尺寸，進行換能器精準、合理定位。

系統(tǒng)對于管道圓柱面建模的誤差可控制在0.5mm之內；根據(jù)模型理論位置計算，驅動全站儀自動搜尋相應換能器的坐標點位，實現(xiàn)快速定點標記。（定位操作時間可壓縮在15分鐘之內，而傳統(tǒng)換能器定位方法操作時長一般大于3小時）

圖1 流量計安裝段

圖2 換能器布置圖

3、換能器定位

清萬水具有自主產權的超聲換能器自動測算系統(tǒng)是借助全站儀三維掃描+非線性最小二乘法空間圓柱的擬合算法，依據(jù)國家標準GB/T35717-2024《水輪機、蓄能泵和水泵水輪機流量的測量超聲傳播時間法》，結合流道形狀和尺寸，進行換能器精準、合理定位。

系統(tǒng)對于管道圓柱面建模的誤差可控制在0.5mm之內；根據(jù)模型理論位置計算，驅動全站儀自動搜尋相應換能器的坐標點位，實現(xiàn)快速定點標記。（定位操作時間可壓縮在15分鐘之內，而傳統(tǒng)換能器定位方法操作時長一般大于3小時）

圖3 管道擬合

圖4 換能器現(xiàn)場定位

圖5 換能器安裝完成圖

4、安裝數(shù)據(jù)復測

超聲波時差法流量計的測量準確與否，除了取決于流量計主機的流量計算算法的是否先進外，換能器的現(xiàn)場定位及數(shù)據(jù)復測的精準度也至關重要。

安裝后復測數(shù)據(jù)與理論值吻合度達99.7%；換能器安裝位置偏差＜±0.3mm，角度誤差＜±0.05°，聲道長度誤差< ±0.1mm，幾何數(shù)據(jù)的復測準確度可確保設備長期測量的穩(wěn)定性。

圖6 安裝復測數(shù)據(jù)

5、項目總結

本項目的實施驗證了空間建模技術在大型壓力管道流量監(jiān)測設備安裝中的優(yōu)越性，為水電行業(yè)高精度流量測量提供了可復用的技術范式。