1、16 水力機組參數監(jiān)測水力機組參數監(jiān)測26 水力機組參數監(jiān)測水力機組參數監(jiān)測3 1概述2機組水力參數的測量3 3水力機組非電量狀態(tài)參數的監(jiān)測4水力機組監(jiān)測系統(tǒng)36.1 概述概述?6.1.1水力機組參數監(jiān)測的目的和內容水力機組參數監(jiān)測的目的和內容?6.1.2機組參數的測量方法機組參數的測量方法?6.1.3機組參數的測量工具機組參數的測量工具46.1. 水力機組參數測量的目的和內容水力機組參數測量的目的和內容1、測量目的 為保證電站的安全運行和實現經濟運行；為考查已投入運行機組的性能，促進水力機械基礎理論的發(fā)展，提供和積累必要的數據資料，就必須對水電站及機組的有關水力參數進行測量監(jiān)視。其中有些是經

2、常的連續(xù)的監(jiān)測，有些則是為某種特定的目的在試驗時進行的測量。水電站必須設置先進的而完整的水力監(jiān)測裝置。2、測量內容 對大中型水電站來說，需對攔污柵前、后壓差，水電站上、下游水位及裝置水頭，水輪機工作水頭和引用流量等水力參數進行測量，根據需要還要在某些機組上設置水輪機汽蝕、壓力脈動、真空度、振動與軸向位移的測量裝置。56.1.2非電量電測法非電量電測法1、概念 在描述水電站及水力機組工作狀態(tài)的參數中多數為非電量，傳統(tǒng)的機械式測量方法，無法滿足水電站的自動化要求，為此都采用電氣的方法來測量，即非電量電測法。2、優(yōu)點1測量范圍大 、靈敏度好、精度高；2可連續(xù)測量且便于顯示和記錄；3能對測量結果進行數

3、學分析和處理；4慣性小，特別適應測量過渡過程；5便于測量元件的標準化和系列化。63、原理框圖 典型的非電量電測系統(tǒng)原理方框圖如圖所示，它由傳感器、電氣測量儀表、測量電路和穩(wěn)壓電源四部分組成。傳感器被測參數測量電路穩(wěn)壓電源電氣測量儀表1傳感器：用于將非電量變換為電量，這是所有非電量電測系統(tǒng)必不可少的單元；2測量電路：用于將傳感器輸出的電量轉化為電氣測量儀表所能直接接收的電量；3電氣測量儀表：根據測量電路輸出的電量，顯示被測參數的大小或動態(tài)記錄被測參數的變化過程；4穩(wěn)壓電源：用于為測量系統(tǒng)提供優(yōu)質可靠的電源。76.1.3傳感器傳感器1. 傳感器定義 傳感器是一種借助檢測元件將一種形式的信息轉換為另

4、一種形式信息的裝置。從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號按一定函數關系（一般為線性）轉換成電信號，以便采用電氣儀表進行測量的裝置，它是非電量電測系統(tǒng)中的核心元件。 目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。物理量物理量電量電量82. 傳感器的構成 傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測物理量，并對信號進行轉換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 dV3 3、分類、分類1按是否需外加能源分；自源、它源2按被測參數類型分：壓力、位移、振動、溫度3按測量的原理分：電阻、電容、電感、壓電96.1.4機組參數的測量工具機組參數的測量工具?6.

5、1.4.1壓力壓差傳感器壓力壓差傳感器?6.1.4.2位移傳感器位移傳感器?6.1.4.3振動傳感器振動傳感器?6.1.4.4溫度傳感器溫度傳感器106.1.4.1壓力壓差傳感器壓力壓差傳感器 壓力壓差傳感器可將被測介質的壓力或壓差轉換為電信號輸出。一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉換成電阻、電荷量等電量的變化。其主要類型有：u應變式：基于電阻應變原理，利用應變片配合適當的彈性元件而工作，其特點是精度高、體積小、重量輕、測量范圍廣和固定頻率高等；u電感式：利用位移電感變換器在位移因壓力變化而變化時，其輸出電壓相應變化的原理來工作的；u壓電式：以某些電介質的壓電效應為基礎進行工作的。所謂壓電效應是

6、指當晶體發(fā)生機械變形時，它們的相對兩面上將發(fā)生異號電荷。（不能用于靜態(tài)測量，只能用于動態(tài)測量）11名稱名稱MPM480A型壓阻式壓力變送器使用對象使用對象石油、化工、冶金、電力、水文等工業(yè)過程現場壓力測量和控制使用方法使用方法兩線制特點特點采用數字補償技術，精度更高、穩(wěn)定性更好，免調校量程量程-0.100.01100MPa供電電壓供電電壓1230VDC輸出信號輸出信號420mADC精度等級精度等級0.1%FS12名名稱稱MPM482型LCD數字顯示壓力變送器使用使用對象對象用于環(huán)境較惡劣，同時需進行壓力顯示和輸出的場合，適用于各種有或無腐蝕性的液體、氣體的壓力測量使用使用方法方法用M201.5

7、的壓力接口直接安裝于測量點上特點特點放大電路安裝于鋁合金殼體內，傳感器元件封裝于不銹鋼殼體內。兩線制，3位半液晶現場顯示量程量程-0.100.01100MPa任意選擇供電供電電壓電壓2040VDC輸出輸出信號信號420mADC精度精度等級等級0.1%FS | 0.25%FS | 0.5%FS13名名稱稱MDM4951DP型差壓變送器使用對象使用對象液體、氣體和蒸氣的差壓測量使用方法使用方法特特點點量量程程07.5kPa、037.4kPa、0186kPa供電電壓供電電壓輸出信號輸出信號420mADC精度等級精度等級14420mADC名名稱稱MDM4951DP型P差壓流量變送器使用對象使用對象液體

8、、氣體和蒸氣的差壓測量使用方法使用方法特特點點量量程程07.5kPa、037.4kPa、0186.8kPa供電電壓供電電壓輸出信號輸出信號精度等級精度等級輸出電流信號與流量成正比156.1.4.2位移傳感器位移傳感器 位移傳感器可將位移量轉換為電量。按位移的特征，分為線位移和角位移。常用的位移傳感器有：u電位器式：屬于電阻式的一種，它可將位移或其他能夠轉換為位移的物理量變換為電阻值的變化。其結構簡單，采取補償措施后線性度也較好，且可用于對大位移的測量；u電感式：它是根據電磁感應的原理，把被測位移轉換為自感系數或互感系數的變化，再將自感系數或互感系數接入一定的轉換電路，最后變?yōu)殡娦盘栞敵?。其具?/p>

9、結構簡單、工作可靠、靈敏度高和輸出功率大等優(yōu)點u差動變壓器式：屬于電感式的一種，它利用線圈的互感作用而工作。具有靈敏度高和線性范圍廣等優(yōu)點。u感應同步式：它是根據電磁耦合原理將位移轉變成電信號。16176.1.4.3振動傳感器（又稱拾振器）振動傳感器（又稱拾振器）1根據測量參考坐標的不同，分為兩類。u相對式：有兩個相對運動的部分，一個固定在相對靜止的物體上作為參考點，另一個用彈簧壓緊在振動物體上，將振動直接刻劃在記錄紙上或轉換成電量輸送給測振儀；（適于在一定的頻率和振幅范圍內工作）u絕對式（或慣性式）：通常是一個由質量塊、彈簧組成的慣性系統(tǒng)，整個傳感器裝在被測物體上，由于慣性力、彈力和阻尼力的

10、組合作用而使質量塊對殼體做相對運動，來反映被測振動（水電站常用的形式）；2根據測量原理分為磁電式、應變式、壓電式等。磁電式速度傳感器：其感應電動勢正比于被測振動的速度；應變式加速度傳感器：應變片電阻值的變化正比于被測振動的加速度壓電式加速度傳感器：傳感器產生的電荷正比于被測振動的加速度18196.1.4.4溫度傳感器溫度傳感器1熱電阻傳感器熱電阻：利用電阻與溫度呈一定函數關系的金屬導體或半導體材料制成的感溫元件。 當被測件溫度發(fā)生變化時，感溫元件的電阻也隨之發(fā)生變化。當我們知道其變化規(guī)律后，設法測出感溫元件的電阻值，就可獲得感溫元件的溫度，從而獲得感溫元件所在的環(huán)境溫度。2熱電偶傳感器熱電偶：

11、由兩種成分不同的導體A和B連接在一起構成的感溫元件（當導體A和B的兩個接點存在溫差時，回路中將產生溫差電勢）。 利用熱電偶的特性，可獲得被測環(huán)境溫度與基準溫度之間的差值，從而獲得被測環(huán)境的實際溫度。206.2 機組水力參數的測量機組水力參數的測量?6.2.2水電站水位和水頭的測量水電站水位和水頭的測量?6.2.1壓力與壓差的測量壓力與壓差的測量?6.2.3水輪機流量測量水輪機流量測量216.2.1壓力與壓差的測量壓力與壓差的測量1測量目的(1)根據水位庫容曲線按測定的水庫水位確定水庫的蓄水量，以制定水庫的最佳運行方案；(2)按水位確定水工建筑物、機組及其附屬設備的運行條件，以確保安全運行和指導

12、經濟運行；(3)按水位對梯級電站實行集中調度；(4)對有通航要求的河流，可按水位指導通航，以保證航運安全，在汛期可按上游水位制定防洪措施；(5)按下游水位推算水輪機吸出高度，為分析水輪機汽蝕原因提供資料；(6)根據上、下游水位之差求出的毛水頭在能夠同時測出水輪機工作水頭的情況下，確定引水系統(tǒng)的水力損失；(7)對轉槳式水輪機可根據電站水頭調節(jié)協(xié)聯機構，實現高效率運行。226.2.1.1進水口攔污柵前后壓力差監(jiān)測進水口攔污柵前后壓力差監(jiān)測 攔污柵在清潔狀態(tài)時，其前后的水位差只有24cm。當被污物堵塞時，其前后壓力差會顯著增加，輕則會影響機組出力，重則導致攔污柵被壓垮的事故。因此，一般水電站要設置攔

13、污柵前后水位差監(jiān)測設備，以便隨時掌握攔污柵的堵塞情況，并及時進行清污，確保水電站的安全和經濟運行。攔污柵前后壓力差監(jiān)測設備可選擇與裝置水頭測量相似的設備，并考慮壓力差超標時具有自動報警功能。英布魯電站采用投入式液位變速器進行測量。236.2.1.2蝸殼進口壓力的測量蝸殼進口壓力的測量 在水輪機引水系統(tǒng)中，蝸殼進口斷面的特性具有較大的意義。在正常運行時，測量蝸殼進口壓力可得到壓力鋼管末端的實際壓力水頭值以及在不穩(wěn)定流作用下的壓力波動情況；在機組做甩負荷試驗時，可測量水錘壓力的上升值及其變化規(guī)律；在做機組效率試驗時，可測量水輪機工作水頭中的壓力水頭部分；在進行機組過渡過程研究試驗中，可用來與導葉后

14、測點壓力進行比較，以確定在一定運動規(guī)律下導葉的水力損失變化情況，此時蝸殼進口壓力相當于導葉前的壓力。因此，所有機組都毫不例外的裝設蝸殼進口壓力測量裝置。 測量蝸殼進口壓力所需的儀表一般選用精度較高的壓力表或壓力變送器。英布魯電站同時采用壓力變送器和壓力表測量蝸殼進口壓力246.2.1.3水輪機頂蓋壓力的測量水輪機頂蓋壓力的測量 在水輪機頂蓋壓力測量的目的是了解止漏環(huán)的工作情況，為今后改進止漏環(huán)的設計提供依據。在正常運行條件下，轉輪上止漏環(huán)的漏水經由轉輪泄水孔和頂蓋排水管兩路排出。當止漏環(huán)工作不正常時泄漏的水量增多，或泄水孔與排水管發(fā)生堵塞現象時，均導致頂蓋壓力增大，從而引起推力軸承負荷的超載，

15、惡化推力軸承運行環(huán)境。測量水輪機頂蓋壓力所需的儀表可選用壓力表或壓力變送器。英布魯電站同時采用采用壓力變送器和壓力真空表測量頂蓋壓力脈動真空。256.2.1.4尾水管進口真空的測量尾水管進口真空的測量 測量尾水管進口斷面的真空度及其分布，其目的是分析水輪機發(fā)生汽蝕和振動的原因，還可檢驗補氣裝置的工作效果。由于尾水管的水流具有一定程度的不均勻性，因此要準確的測出尾水管進口斷面上的壓力分布，就必須沿測壓斷面半徑上的各個點對流速和壓力進行測量。這種測量只能在模型水輪機中可以近似地做到，在原型機組上是不可行的。因此，實際電站在測量尾水管進口真空度及其分布時，只測邊界上的平均壓力和流速。為了得到壓力和流

16、速的平均值，往往在尾水管進口斷面上將各測點用均壓環(huán)管連結起來然后再由導管接至測壓儀表。測量尾水管進口真空度所需的儀表可選用壓力表或壓力變送器，在選擇量程時，需考慮尾水管進口斷面可能出現的最大真空度以及最高壓力值。英布魯電站同時采用采用壓力變送器和壓力真空表測量尾水管壓力脈動和尾水管進口壓力。266.2.2水電站水位和水頭的測量水電站水位和水頭的測量1水電站水位測量目的(1)根據水位庫容曲線按測定的水庫水位確定水庫的蓄水量，以制定水庫的最佳運行方案；(2)按水位確定水工建筑物、機組及其附屬設備的運行條件，以確保安全運行和指導經濟運行；(3)按水位對梯級電站實行集中調度；(4)對有通航要求的河流，

17、可按水位指導通航，以保證航運安全，在汛期可按上游水位制定防洪措施；(5)按下游水位推算水輪機吸出高度，為分析水輪機汽蝕原因提供資料；(6)根據上、下游水位之差求出的毛水頭在能夠同時測出水輪機工作水頭的情況下，確定引水系統(tǒng)的水力損失；(7)對轉槳式水輪機可根據電站水頭調節(jié)協(xié)聯機構，實現高效率運行。276.2.2.1水電站上、下游水位與裝置水頭的測量水電站上、下游水位與裝置水頭的測量2水電站水位測量方法(1)直讀水尺：最簡單的水位測量裝置是直讀水尺，直讀水尺通常裝在上游水庫進水口附近(引水式水電站則設在調壓井或壓力前池)和下游尾水渠附近明顯而易于觀測的地方。優(yōu)點是直觀而準確，缺點是觀測不夠方便，故

18、多用于中小型水電站的水位測量，在大中型電站中，一般作為水位測量的輔助裝置。(2)液位計： 大中型水電站都應利用自動裝置對上、下游水位進行測量，常用的測量方法是采用浮標式遙測液位計和聲波液位計。 目前水電站多采用投入式液位變送器測量電站上下游水位。投入式液位變送器為標準化和系列化產品，可根據使用環(huán)境、測量量程和輸出信號的類型等選擇合適的產品型號。283水電站裝置水頭測量方法 電站裝置水頭的獲得主要有兩種途徑：u根據對電站上下游水位的測量結果，通過計算獲得u將上下游的壓力水引至一差壓測量裝置，所獲得的測量結果即為電站的裝置水頭。296.2.2.2水輪機工作水頭的測量水輪機工作水頭的測量1概述 水輪

19、機的工作水頭是機組運行中一個重要參數，即真正作用于水輪機使其作功的全部水頭。在數值上等于水輪機進出口水流的總比能之差，一般由位置水頭、壓力水頭和速度水頭三部分組成。反擊式水輪機的工作水頭可表示成：沖擊式水輪機有：gvvPPZZH2)(10)(2221214212211411)210(zgvPazH302 2、水輪機工作水頭的測量方法 水輪機的工作水頭一般由位置水頭、壓力水頭和速度水頭三部分組成。w位置水頭：實際上是指蝸殼進口和尾管出口處的兩壓力水頭的測量儀表位置之差，一旦測量儀表安裝完畢，位置水頭即為常數；w壓力水頭：采用壓力表測量蝸殼進口和尾管出口處的壓力，二者之差即為壓力水頭，或采用差壓計

20、直接測量蝸殼進口和尾管出口處的差壓，該值即為壓力水頭；w速度水頭：根據差壓測流原理（參見第九章），在獲得蝸殼進口與尾管出口的壓差后，即可求得機組的流量，再由相應的斷面面積，即可求出相應斷面的速度，從而求得速度水頭。313233346.2.3水輪機流量測量水輪機流量測量 一、水輪機流量測量的意義與目的一、水輪機流量測量的意義與目的1、測量意義 有利于實現水電站的經濟運行。即在保證一定出力的情況下，使總的耗水量最??；或在一定流量下使機組的出力為最大。簡言之：使機組在進行能量轉換時總效率最高。2、測量目的w 準確獲得原型機的真實效率；w 制訂機組之間或電站之間的優(yōu)化運行方案；w 準確掌握水庫的運行情

21、況，推求水庫的漏水量。35二、水輪機流量測量的特點二、水輪機流量測量的特點w 水輪機流量大，實驗室方法不適用于原型機，而且測量方法還受水輪機進水流道和出水流道的結構和布置的限制；w 水輪機流道內流速分布曲線不規(guī)律，切隨水輪機工框的變化而變化；w 為保證電能的安全生產，安裝時間和試驗次數受到限制，給試驗的組織與測定工作帶來不便；w 對測量精度的提高很困難。36三、水輪機流量測量的基本方法三、水輪機流量測量的基本方法w 容器法（重量法、容積法）w 節(jié)流法（孔板、噴嘴、文丘里管、文丘里噴嘴等）w 堰流法（直角三角形堰、矩形堰、全寬堰）w 差壓法（蝸殼差壓,彎頭差壓,流道差壓,尾水管差壓）w 流速面積

22、法w 水錘法w 濃度法w 超聲波法w 計量儀表法（電磁流量計,渦輪流量計,渦街流量計等）376.2.3.1水輪機蝸殼測流水輪機蝸殼測流 一、蝸殼測流的基本原理一、蝸殼測流的基本原理 蝸殼測流即蝸殼差壓測流，是測量通過水輪機流量最簡便的一種方法，大中型機組均采用此法測流。 蝸殼中的水流是按等速度矩定律分布的，這樣距機組中心越近，流速越大，壓力越低；反之，流速越小，壓力越高。因此，蝸殼任一斷面上距機組中心不同的兩點間存在著差壓。 蝸殼差壓測流原理就是利用差壓計測定蝸殼中兩點的壓力差，然后根據壓差與流量之間的對應關系來確定水輪機的流量。38gvgvrPrPh22212221gvgvrPrPh2221

23、2221 如圖所示，假定在流量為Q時，點1和2處的壓力（同一水平面）分別為P1和P2，流速分別為v1和v2；流量為Q時，點1和2處的壓力（同一水平面）分別為P1和P2，流速分別為v1和v2。 當忽略局部損失時，兩點間壓差分別為：(1)(2)39cQQvvvv2211根據水流相似理論有：即有：11cvv 22cvv cQQ 帶入式(2)有：hcgvvch2212222(3)(4)(5)(6)(7)由式(6)和式(7)有：hhQQ(8)或hKQ 40hKQ 由以上分析可知，流量與壓差之間存在關系式式中K為蝸殼流量系數，K具有如下特點：w對于某一蝸殼上兩個固定測壓孔，K是一個常數；w對于不同機組蝸殼

24、或同一蝸殼上不同測壓孔，K是另一個不同的常數；w在不同水頭下K保持為一常數，但在水頭不大于10m時，需進行必要修正。41二、測壓孔的布置二、測壓孔的布置 為了得到準確的水輪機流量與蝸殼壓差的關系，必須很好地選擇測壓斷面和測壓孔的位置。w測壓斷面：應選在蝸殼的前半部當水流旋轉4590度角的地方。w測壓孔：可以布置在同一徑向斷面上，也可布置在蝸殼的任意兩點，只要能符合所希望得到的壓差值。一般低壓測壓孔應盡可能靠近水輪機旋轉軸，設在兩個固定導葉之間上方的蝸殼內緣壁上；高壓測壓孔應設在離旋轉中心最遠的地方，即蝸殼的外緣壁上，這樣可獲得較大的壓差，且水的流態(tài)相對穩(wěn)定，有利于提高測量精度。4243三、蝸殼

25、流量系數三、蝸殼流量系數K K的率定的率定 蝸殼流量系數K在不同開度和不同水頭下始終保持一個常數，這給蝸殼差壓測流帶來很大的便利。但K值只有通過機組的原型效率試驗才能率定。 K值的率定通常是與機組原型效率試驗同時進行的，即在效率試驗過程中實測各開度下的流量，同時用差壓計測出相應流量下的蝸殼壓差，根據不同開度下一系列實測的流量與壓差值，就可繪制流量與壓差均方根之間的關系曲線。44 如已有原型水輪機的運轉綜合特性曲線和發(fā)電機的效率曲線，則可通過測量發(fā)電機組的出力Nf、水輪機的工作水頭H以及蝸殼差壓h，獲得流量與壓差間的關系。具體步驟如下：(1)由發(fā)電機出力Nf，在發(fā)電機效率曲線上查對應的效率f，根

26、據下式獲得水輪機出力N：ffNN45(2)由水輪機出力N及機組工作水頭H，在運轉曲線上獲得水輪機的效率t；ftftHNHNQ(4)繪制流量Q與壓差h均方根之間的關系曲線。(3)由水輪機出力N、水頭H和效率t，求得水輪機的流量Q；466.2.3.2流速儀法測流流速儀法測流 一、基本原理一、基本原理w流速儀法測流，是一種古老的測流方法，在最佳測試條件下可達到11.5%的精度，成果可靠，使用較廣。我國絕大多數電站水輪機的效率試驗都采用此法。w使用流速儀法測流，是將若干個流速儀布置在測流斷面上，測出斷面上各測點的流速，然后對斷面流速分布進行積分，即可得到流量。w水輪機測流只能用旋槳式流速儀。47 流速

27、儀是利用螺旋槳轉速測流速的儀器，它由螺旋槳、殼體、計數機構等部件所組成。螺旋槳承受水流速度而旋轉，殼體內的計數機構有一小齒輪和槳葉轉軸相連，當螺旋槳轉動一圈，通過小齒輪帶動計數齒輪轉過一個齒，而當計數齒輪轉完一周(10個齒或20個齒)時，電觸頭即接通一次，發(fā)出一個脈沖信號，經信號記錄儀將其記錄下來。根據記錄時間內脈沖信號的次數，利用流速儀的傳動系數，可以計算出螺旋槳的轉速。再由轉速計算出水流流速。48二、測流斷面的選擇二、測流斷面的選擇 采用流速儀法測流的主要條件是必須選擇良好的測流斷面，以保證最大可能的測流精度。w 測流斷面應具有一定的尺寸，以確保測流的精度；w 測流斷面必須具有規(guī)則的幾何形

28、狀，并能進行幾何丈量；w 測流斷面應與水流方向垂直；w 測流斷面應位于管道的直線段；w 測流斷面與水輪機進口（或出口）斷面間不允許存在流量損失；w 必須防止冰塊、臟物、懸浮物進入測流斷面。49三、流速儀布置及流量計算三、流速儀布置及流量計算 選定斷面后，須進一步確定測速點數及其布置方式。 測速點數的多少應以能反映斷面上流速分布的全貌為原則。測點過少，每點流速代表的面積較大，影響測流精度；測點過多，擾亂水流速度的自然分部，也影響精度。 按流速分布測量流量時，一般采用等截面積加權平均法。對圓形斷面，將其分成若干個等面積的同心圓環(huán)，在兩條相互垂直的直徑上與圓環(huán)的分界線各個交點上布置流速儀；對于矩形管

29、道，則將整個斷面分成若干等面積的小矩形，在各個小矩形的對角線交叉點上布置流速儀或用其他方式布置。最后根據相應的計算準則求出平均流速。501、相關規(guī)程w圓形過水斷面 圓形過水斷面直徑不得小于1.4m，測點常布置在兩根互相垂直的（與水平呈45度）或有相同圓心角的同心圓直徑上，下圖分別為4個、6個和8個半徑支臂時，支臂的布置形式。支臂上的流速儀的間距用等面積法來確定，每個半徑不少于3臺，中心必須有1臺。51每一半徑測點Z為：IEC 60041:1991 建議JEC 157:1980 建議每個半徑測點位置，JEC 157:1980建議 式中： 自圓心至第n號測點的距離； 圓管半徑 除圓心外每個半徑的測

30、點數目RZR54323243RZRNnRrn212 nrRN注：邊壁流速儀距管壁至少應為流速儀旋轉直徑的0.75倍，相鄰流速儀的間距應大于流速儀直徑的1.2倍。52 JEC 157:1980推薦圓形斷面測點布置如右圖，各測點所在圓的半徑如下表所示。 斷面各測點的權值相等，每一直徑上的平均流速等于該直徑上各測點流速的算術平均值，整個斷面的平均流速為各測點流速的算術平均值。53w矩形或梯形斷面 對矩形或梯形斷面，測點位置的布置主要根據斷面流速分布情況來確定。在斷面中部流速分布較均勻，測點間距可大些；在側壁、底部和水面附近，流速變化較大，測點間距應小些；測量斷面測點布置數Z為：IEC 60041:1

31、991 建議 IEC規(guī)定：在矩形斷面上至少需要布置25個測點，分布在5條水平線與5條垂直線的交點上。JEC 157:1980 建議式中： 測流斷面的面積；333624AZA334020AZAA注：近自由水面布置的流速儀距水面至少應等于流速儀的旋轉直徑。54 上述等截面積加權平均方法是建立在管道斷面上流速分布呈線性關系的基礎上。實際上不論層流還是紊流，壁面附近的速度梯度遠遠大于中心處的梯度。同時工程上按此方法對大斷面的測量還受諸多限制。國際標準ISO 3966推薦使用“對數線性”和“對數切比雪夫”方法。551、對數線性法w圓形過水斷面 斷面各測點的權值相等。每一半徑上的平均流速等于該半徑上各測點

32、流速的算術平均值，整個斷面的平均流速為各半徑上平均流速的算術平均值。56iiimeankvkvw矩形過水斷面 對矩形斷面流速儀的布置，國家標準規(guī)定用26點法，各測點的位置如圖，圖中L、H為矩形的長與寬，x為沿矩形長邊L方向，測點與一短邊的距離。整個斷面的平均流速由以下公式計算，其中權值如表所示。572、對數切比雪夫w圓形過水斷面 斷面各測點的權值相等。整個斷面的平均流速為各測點流速的算術平均值。58w矩形過水斷面 測點布置在若干條平行于矩形的長邊和短邊的直線的交點上，平行于短邊的直線數目e和平行于長邊的直線數目f都不得少于5，各測點在以矩形斷面中心為原點的直角坐標中的相對位置如下表，取各測點的

33、權值相等，則斷面的平均流速等于各測點流速的算術平均值。596061對矩形斷面流速儀的布置， JEC 157:1980 建議626364656.2.3.3水錘法測流水錘法測流 水錘法，又稱壓差-時間法，由美國人N.R.吉普遜于1923年提出，故又稱吉普遜法。本方法主要記錄導葉關閉過程中，包括導葉關閉前后壓力波傳送過程的壓力-時間關系來實現流量測量的。 這種流量測量方法的依據是牛頓第二運動定律。當機組突然甩掉負荷、水輪機導葉迅速關閉時，壓力鋼管中水流速度很快減小到零，水流的動量轉變成沖量，從而引起鋼管內水壓的升高（水錘現象）。水壓力的升高與水流速度變化快慢有關，即與導葉關閉時間長短有關。導葉關閉時

34、間越短，水流速度變化越快，因而水壓力升高也越大。如能測出壓力鋼管中水壓力變化的數值與過程，就可算出水流速度，從而可求出導葉關閉前通過水輪機的流量。66676.2.3.4超聲波法測流超聲波法測流 一、基本原理 超聲波測流根據其測量原理可分為：傳播速度差法、多普勒法、超聲束偏位法和聽音法。目前應用最廣泛的是傳播速度差法。 超聲波在大多數媒質中具有很強的穿透能力，當超聲波在流動媒質中傳播時，相對于固定座標系統(tǒng)來說，超聲波的傳播速度與媒質的流動速度有關。也就是說，超聲波測流的物理實質是聲能在流體中的傳播速度受到該流體流速的影響，此即攜帶效應，順流時傳播速度快，逆流時傳播速度慢。傳播速度差法就是通過測量

35、超聲波在流動流體中傳播速度的變化來測量流量的方法。68 根據其檢測量的不同，傳播速度差法又分為時間差法、相位差法和頻率差法。 時差法是測量超聲波在順流和逆流傳播時的時間差。設超聲波在靜止流體中的傳播速度為C，水流在聲道線上的平均速度為V，超聲射線與水流方向之間的夾角為 ，則順流和逆流時超聲波的傳播速度分別為C+Vcos和C-Vcos，若發(fā)射器到接收器之間的距離為L，則順流發(fā)射傳播時間為：逆流發(fā)射傳播時間為：69在常溫下，C1500m/s左右，而V只有每秒數米，考慮到CV，故順流和逆流傳播時間差為對一定的換能器位置和媒質而言， 和C是已知的，L實測求得，所以只要測出t，就可求得聲道線上的平均流速

36、V，進而求出流量。傳感器部分主機部分706.2.3.5 電磁流量計電磁流量計 一、基本基本原理 電磁流量計是以電磁感應定律為基礎而工作的，如圖所示。由非磁性材料制成的管道2內流過導電液體3(若流動方向為)，它相當于長度為直徑D的導體切割磁力線，在兩個電極間產生的感應電動勢E為1210 BDvE由平均流速與管道流通截面積的乘積可得斷面流量為：12104DBESvQ71二、適用范圍 電磁流量計適用于測量導電液體的流量，如水、污水、紙漿、礦漿、酸、堿及鹽溶液等，它壓力損失小，可以測量脈動流量和雙向流量。測量中流量計讀數不受介質密度、強度、溫度、壓力等影響，抗干擾能力強。但電磁流量計一般用于小尺寸管道的流量測量，而且造價比較高。檢測器轉換器72三、檢測器與轉換器 檢測器由磁路系統(tǒng)、測量導管、電極、外殼和正交干擾調整裝置等組成。 磁路系統(tǒng)有直流磁場和交流磁場兩種。直流磁場的缺點是電極容易產生極化現象，使檢測器內阻增加，信號降低甚至斷路。所以直流磁場一般僅用于測量不易發(fā)生極化現象的非電解性液體，如液態(tài)金屬介質等。工業(yè)用檢測器一般采用交流勵磁的交變磁場，相應地在電極上產生交流信號，送至轉換器轉換為直流信號，以供顯示、記錄和調節(jié)、控制。但交變磁場的干擾較大。 轉