Современные технологии, постоянная модернизация производства, грамотная инвестиционная политика, умелый менеджмент и забота о людях. Это лишь малая часть факторов, которые в своей работе применяет АО «ТАИФ-НК». При всем внимании к техническому оснащению нефтеперерабатывающего производства, на первом плане здесь все-таки люди, создание комфортных, а главное, безопасных условий для их работы.

Статья находится в свободном доступе благодаря АО «ТАИФ-НК»
Украинский Олег Вячеславович, руководитель Государственной инспекции труда —  главный государственный инспектор труда в Пермском крае

Государственная инспекция труда в Пермском крае ведет активную деятельность в условиях действия ограничительных мер из-за распространения коронавируса. Об изменениях в работе, вызванных ситуацией, и результатах   рассказал руководитель Гострудинспекции Олег Вячеславович Украинский.

Статья находится в свободном доступе благодаря Журнал «ПЭБОТ»

АО «Сетевая компания» проводит  масштабную реконструкцию ПС 110 кВ «Прикамская». Цель работы – многократно повысить надежность электроснабжения жителей Елабуги и Елабужского района Республики Татарстан.

Статья находится в свободном доступе благодаря Сетевая компания

Свежий номер

№ 11 (164), ноябрь, 2020
В номере: .

Теги

Измерение расхода воды гидроагрегатов русловых ГЭС акустическим способом

Номер журнала: 

Рубрика: 

Одной из сложных и важных проблем гидроэнергетики является разработка расходоизмерительных систем, отвечающих требованиям надежности и необходимой точности определения величин расходов и объeмов водопотребления.

 


Каримов Альберт Музагитович,
главный инженер Нижнекамской ГЭС

Харчев Юрий Константинович
, начальник турбинного цеха Нижнекамской ГЭС

Практически все отечественные ГЭС оснащены спиральными турбинными расходомерами, действующими по принципу измерения перепада давления в спиральной камере по методу Винтера-Кеннеди.
Расход по данному методу вычисляется в виде: Q=K·hn где: 
K -  постоянный коэффициент;
h – перепад давления в двух точках спиральной камеры;
n – показатель степени.
Этот метод рекомендован отечественными и международными стандартами [1, 2], однако имеет существенные недостатки, к которым, в первую очередь, следует отнести:
- значительный разброс величин K и n даже на однотипных гидротурбинных установках многоагрегатных гидроэлектростанций;
- инерционность измерительной системы при изменении нагрузок агрегата;
- потерю со временем герметичности импульсных трубок, соединяющих ниппели отбора давлений с вторичной аппаратурой;
- восстановление работоспособности  импульсных трубок практически исключено, поскольку они прокладываются в бетонном массиве и недоступны для ремонта;
- кроме того, такая система обладает, помимо низкой надежности, высокой погрешностью.
В настоящее время штатные спиральные расходомеры утратили работоспособность на более чем 90% гидроэнергетических объектов РФ, и инструментальное измерение расхода турбин практически не производится, что не отвечает требованиям энергосбережения и рациональной эксплуатации гидроэнергетического оборудования.
В связи с этим в последние годы стали получать распространение ультразвуковые системы определения расхода, лишенные недостатков традиционных спиральных расходомеров.
Особая проблема возникает при применении ультразвуковых расходомеров на гидроэлектростанциях русловой компоновки. Особенность таких объектов  заключается в том, что они не имеют водоводов, разделяющих водоприемник и спиральную камеру  (рис.1). Это исключает возможность использования ультразвуковых расходомеров методами, применяемыми для установок с достаточно длинными трубопроводами постоянного сечения.

Рис.1 Поперечный разрез по зданию ГЭС
Известен способ применения ультразвуковых расходомеров на низконапорных гидроэлектростанциях, не имеющих подводящих водоводов [5]. При этом способе ультразвуковой расходомер устанавливается на раме, размещаемой в пазах сороудерживающих решеток или в пазах аварийно-ремонтных затворов. Такой способ может быть использован только для испытаний гидротурбинного оборудования и не может являться эксплуатационным, когда требуется выполнять непрерывный контроль за величинами расхода и объемом стока в течение длительного времени, так как пазы сороудерживающих решеток и аварийно-ремонтных затворов не могут быть длительно заняты посторонним оборудованием.
В настоящее время на Нижнекамской ГЭС впервые в практике отечественной гидроэнергетики произведено оснащение гидроагрегата русловой ГЭС акустической расходоизмерительной системой.
Нижнекамская ГЭС имеет типичную компоновку русловой ГЭС. Штатные спиральные расходомеры большинства агрегатов Нижнекамской ГЭС были неработоспособны практически с самого начала эксплуатации ГЭС и в настоящее время выведены из эксплуатации. Ультразвуковой расходомер установлен в спиральной камере на одном из  гидроагрегатов. Работа была выполнена ОАО «НИИЭС» при активном участии специалистов Нижнекамской ГЭС.
Ультразвуковой расходомер УЗР-2 разработан ОАО «НИИЭС».
В состав расходомера входят:
- два акустических преобразователя (АП);
- электронный блок, изготовленный на базе микроконтроллера промышленного типа;
- линии связи.
Расходомер может работать в автономном режиме, а также передавать результаты измерений в автоматизированную систему измерений через интерфейс RS485 и токовый выход 4+20 мА.

Рис.2 Разрез спиральной камеры
На рис. 2 приведена схема размещения акустических преобразователей в спиральной камере.
Один из акустических преобразователей АП1 устанавливается  на стенке спиральной камеры, второй преобразователь АП2 - на одной из статорных колонн. Выбор мест установки акустических преобразователей определился исходя из оптимального сочетания условий расположения акустического луча в области спиральной камеры со стабильно сформировавшимся потоком и минимальной протяженности кабелей при выводе их из проточной части. После проведения обследования спиральной камеры было установлено, что таким условиям отвечает створ, проходящий через входную кромку статорной колонны №11.
Акустический преобразователь  АП2 устанавливался в торце статорной колонны таким образом, чтобы акустический луч был направлен горизонтально на стенку спирали с углом установки статорной колонны. В месте пересечения оси акустического луча с бетонной стенкой спирали устанавливался акустический преобразователь АП1. Длина акустического луча составила около 6 м.
АП2 монтировался в накладную крепежную конструкцию, прикрепляемую к статорной колонне с помощью сварки. Преобразователь АП1 устанавливался на бетонной стенке спиральной камеры в накладную крепежную конструкцию, прикрепляемую к бетонной поверхности анкерами.
Прокладка кабелей на бетонной поверхности выполнялась в стальных защитных трубах, привариваемых к металлической полосе. Полосы закреплялись к бетонной поверхности анкерами. Вывод кабелей из спиральной камеры в помещение здания ГЭС производился через неиспользуемую закладную трубу пьезометра спиральной камеры.
Электронный блок ультразвукового расходомера устанавливался на панели гидротехнических сооружений агрегатного щита управления.
Оценка работоспособности расходомера производилась в процессе энергетических испытаний.
 Энергетические испытания были выполнены при двух значениях напора турбины 8,2м и 11,5 м. Испытания проводились при работе агрегата по существующей комбинаторной зависимости и в пропеллерных режимах.

Рис. 3 Энергетические характеристики турбины при напоре турбины 10,9 м
Результаты  измерений расхода стабильны, опытные точки не имеют большого разброса и образуют плавные, типичные для поворотно-лопастных турбин зависимости (рис. 3). Отмечено существенное отличие характеристик, полученных  при оптимальной и проектной комбинаторных зависимостях. При проектной комбинаторной зависимости для некоторых режимов отмечено снижение КПД от 2 до 4%, а завышение величины расхода более чем на 10%. Подобные результаты характерны для поворотно-лопастных турбин и объясняются тем, что проектные комбинаторные зависимости определяются на основе результатов испытаний на модели. 
В первые годы эксплуатации Нижнекамской ГЭС НИС’ом Гидропроекта (ныне ОАО «НИИЭС») в 1982-1983 гг. проводились испытания турбин индексным методом с использованием традиционного спирального расходомера практически при таких же напорах. Эти результаты подобны полученным с применением ультразвукового расходомера, обеспечивающим стабильное и более точное измерение величины расхода. Отсюда следует, что ультразвуковой расходомер можно использовать не только при энергетических испытаниях с целью определения оптимальных комбинаторных зависимостей, но и в качестве штатного расходомера.
Ультразвуковой расходомер прошел пробную эксплуатацию в компьютерной сети Нижнекамской ГЭС. Замечаний по работе не выявлено. Прибор надежно работал при разных гидравлических режимах, пусках, наборах и снижениях нагрузки на гидроагрегате. По результатам применения ультразвукового расходомера на русловой низконапорной гидроэлектростанции можно сделать выводы и рекомендации.

Выводы
1. Впервые в отечественной практике на русловой ГЭС реализовано измерение расхода турбины акустическим способом с помощью ультразвукового расходомера, установленного в спиральной камере.
2. Применение ультразвукового расходомера позволяет оптимизировать комбинаторную зависимость, что повышает КПД турбины на 2-4%.
3. Ультразвуковой расходомер в спиральной камере функционально полностью заменяет традиционный спиральный расходомер, имея при этом ряд преимуществ:
• акустическая система монтируется накладным способом в короткие сроки и при необходимости может быть отремонтирована или заменена;
• ультразвуковой расходомер отвечает современным требованиям автоматизации измерений.
4. Опытная эксплуатация ультразвукового расходомера показала возможность его использования  для постоянного учета расхода и стока воды с передачей показаний в компьютерную сеть.


 

Список литературы:
1. СО 153-34.20.161-2003. Рекомендации по проектированию технологической части гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций.
2. Международный стандарт IEC 41:1991.
3. Золотов Л.А., Клабуков В.М., Владимирский В.М., Дмитриев С.Г. Натурные испытания турбины Братской ГЭС //Сборник трудов Гидропроекта, 1986 г., выпуск 109.
4. Брайцев В.В., Дмитриев С.Г., Клабуков В.М., Северов А.П. Автоматизированная система определения КПД гидромашин. //Гидротехническое строительство, 1999 г., №11.
5. Estimating uncertainties in discharge measurements at low-head powerplants. LemonD. D., Lampa J. Int. J. Hydropower and Dams. 2002.9, №2. Точное измерение расхода на низконапорных ГЭС.
6. Способ измерения расходов воды в гидравлических установках, Патент №2201579, 2003 г.
7. Михайлов И.Е., Турбинные камеры гидроэлектростанций, Издательство «Энергия», 1970 г.

Все статьи рубрики