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電磁流量計

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電磁流量計在水電站供水控制系統中的角色扮演

來源:作者:發表時間:2021-12-23 10:20:35

 整體模型設計包括,系統A為供水控制系統,系統B為流道系統,系統C為閘門控制系統,系統D為尾水控制系統,系統E為監測系統等部分。

 
供水控制系統主要由智能水泵機組、水箱、上游液位傳感器、電磁流量計、溢流管及智能監控閥門組成。其中,電磁流量計和上游液位傳感器主要將監測流量、水位信息上傳至智能水泵機組,后者依據數據信息實時進行自我調控,并同時對智能監控閥門作出開度調控指令,以控制輸水流量及上游水箱水位,滿足閘前試驗水位需求。流道系統包含連接上游水箱的流道和布置于流道出口處的門槽,主要作用是承接上游水流及支撐閘門。通過設計螺釘連接的支撐板,門槽在順水流方向的寬度可調,便于各種比尺和厚度的閘門運行,滿足多種實驗工況需求。
 
閘門控制系統由閘門啟閉機構、閘門排架、閘門動力總成、步進電機、減速機、編碼器、手搖柄、門葉和壓力傳感器等組成。其中,閘門排架固定于門槽兩機電墎子上,排架橫梁中心位置吊裝閘門動力總成并用鋼絲繩輪連接閘門門葉,通過安裝于尾水池一側的智能控制柜調控閘門開度,保證閘門安全運行。模型設計中閘門的門葉與閘門動力總成系統通過鋼絲繩相連接,承受閘門的全部啟閉力。門葉的底主梁腹板與中縱梁連接設計為一個整體,不與面板固定連接,通過中縱梁的導槽螺栓連接,調整螺栓位置可無級調控底主梁高度,適用于不同工況條件下平面閘門水力特性試驗研究。底主梁翼緣通過螺釘安裝于底主梁腹板上,調整螺釘于底主梁腹板上的位置,改變底主梁翼緣的相對高度,便于調整不同門底角度。底縱梁腹板和底縱梁翼緣均可通過螺釘固定安裝,底縱梁翼緣的安裝角度根據底主梁腹板和底主梁翼緣的相對位置關系進行不同角度的調整。但不僅限于此,閘門的結構以及安裝結構可根據試驗需要進行平面閘門的具體結構調整。
 
尾水控制系統主要包括設置在尾水池下游側的溢流堰板,以及與溢流堰板驅動連接的溢流堰啟閉機構。其中,溢流堰啟閉機構固定于尾水池排水口處,結構組成包括布置于尾水池外的智能控制柜Ⅱ和溢流堰動力總成。溢流堰動力總成通過螺栓固定安裝于溢流堰排架橫梁中心處,并與活動嵌設在排水口上的溢流堰板通過鋼絲繩輪驅動連接。試驗過程中,為滿足下游尾水池水位要求,可通過智能控制柜Ⅱ對溢流堰動力總成進行調控,進而控制溢流堰板的相對開度,滿足閘后試驗水位要求。
 
監測系統由智能控制柜、電磁流量計、上下游液位傳感器和安裝于門葉不同位置處的壓力傳感器系統組成。其中,壓力傳感器固定安裝于閘門主梁、次梁、迎水面、背水面等不同位置,可根據試驗需求改變壓力傳感器在不同工況下的測流頻率,提高試驗可靠性的同時豐富試驗數據。上、下游液位傳感器分別安裝于上游水箱內壁穩水管和閘門旁側尾水池內壁的穩水管內,監測閘門不同開度、不同流量條件下的水位信息,并將監測水位數據信息實時上傳至智能水泵機組以調控流量的大小。智能控制柜固定于尾水池外墻壁一側,通過顯示屏的閘門開度信息、上下游水位信息,實時對閘門開度、溢流堰板開度及水位信息進行調控。試驗模型系統,見圖1。
監測水位試驗模型系統
 
試驗模型按照重力相似準則設計,采用正態整體模型,長度比尺為1∶10。閘門、門槽、門葉及流道等水工建筑物采用有機玻璃制作,模型邊墻、庫區、下游河道、尾水池等采用紅磚砌筑,鋪設防水面料,混凝土抹面模擬,通過施工工藝控制試驗模型與原型的阻力相似。試驗模型采用智能水泵機組和閘閥控制流量,電磁流量計和上下游液位傳感器監測流量及水位,智能監控閥門和尾水溢流堰板調控水位。
 
試驗模型整體設計、制作安裝、量測儀器和測試方法等依據《水工(常規)模型試驗規程》(SL155-2013)要求執行。
 
2試驗機理
試驗前調整試驗系統初始狀態,打開智能控制柜調控閘門控制系統,運用閘門啟閉機構將閘門調至固定開度,設定尾水控制系統中溢流堰板角度為初始零狀態,智能監控閥門全關狀態,檢測壓力傳感器、電磁流量計等監測系統元件的工作狀態后進行試驗。
 
試驗時首先啟動智能水泵機組將水引入上游水箱,同時記錄輸水管上電磁流量計監測輸水流量值及上游水位傳感器監測水位值。水流通過流道系統經閘門進入尾水池內,待尾水池充滿水后通過下游尾水控制系統下泄至回水池。
 
試驗過程中,溢流堰板角度可根據下游液位傳感器監測水位值實時進行調控。當水流流經閘門控制系統和尾水控制系統時,如未滿足試驗要求,則調控智能控制柜,通過溢流堰啟閉機構改變溢流堰板的相對開度,滿足上游水位和下游水位的試驗要求,并記錄初始穩定狀態下的試驗數據。智能水泵機組依據上、下游液位傳感器監測的水位值及電磁流量計監測值實時調控流量大小及水箱內智能監控閥門相對開度,同時滿足在不同上下游水位、不同閘門開度的多種工況條件下不同流量及水位需求,實現全渠聯動、協同調水。待水流穩定后,設定安裝在門葉主梁等不同位置的壓力傳感器的監測時間及測流頻率,記錄和存儲驗數據,研究閘門在不同工況下動水啟閉的水力特性規律。
 
3總結
(1)本模型為模擬貫流式機組水電站尾水事故閘門動水啟閉規律設計,其優點在于調控試驗模型的系統組成結構,可形成全渠聯動控制系統,協同調水,且運用電磁流量計、壓力傳感器等高精度測量儀器,降低人工讀取試驗數據造成的誤差,為后期試驗數據分析提供有力保障。
(2)通過水工模型試驗研究,對電站尾水事故閘門在設計中存在的問題提出相應的解決措施及優化方案,為下一階段的設計選型奠定了基礎。
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