高壓電磁流量計在供水系統(tǒng)中的技術(shù)改造與實施
點擊次數(shù)：1812 發(fā)布時間：2021-01-01 13:30:31
摘要：技術(shù)供水系統(tǒng)是水電廠輔助設(shè)備中*基本的系統(tǒng)之一。水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)包括技術(shù)供水、消防供水和生活供水。為準確監(jiān)視機組技術(shù)供水水管流量，提高機組安全運行指標，大化電廠結(jié)合技術(shù)供水現(xiàn)況，研究決定進行技術(shù)改造 , 增設(shè)帶現(xiàn)場顯示的高壓電磁流量計，解決技術(shù)供水水管流量實時監(jiān)視問題，便于運行人員及時掌握機組技術(shù)供水情況及日常巡回檢查。經(jīng)過改造 , 達到了預(yù)期目的。
1 概述
大化水力發(fā)電總廠位于紅水河中游，是紅水河流域 10 個梯級電站中的*六級，下轄大化電廠和百龍灘電廠，總裝機容量為 758MW。大化電廠一期工程在右岸，共有 4 臺水輪發(fā)電機組，二期工程在左岸，1 臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量 566MW，設(shè)計多年平均發(fā)電量為 28.63 億 kW.h。1998 年起用 4 年時間進行增容改造，改造后總裝機容量為4×11.4 萬千瓦，二期工程于 2007 年 7 月 26 日正式開工建設(shè)，在原大壩左岸增加了 1 臺 11 萬千瓦的機組 , 2009 年 6 月底投產(chǎn)發(fā)電。
2、右岸技術(shù)供水情況
大化電廠技術(shù)供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸 3 號機技術(shù)供水系統(tǒng)增設(shè)帶現(xiàn)場顯示高壓電磁流量計技術(shù)改造方案為例進行分析說明。右岸技術(shù)供水系統(tǒng)（見圖 1）由各機組單元蝸殼取水主水源、濾水器、主供水泵、正反向切換閥（3202 閥與 3204 閥開為反向取水，3203 閥與 3205閥開為正向取水，運行時只開其中一種）、備用水源、備用濾水器、備用供水泵和備用總水管構(gòu)成一個整體，并通過 0211 閥與廠房消防水系統(tǒng)相連接，可通過主水源自流供水、主水源水泵增壓供水、備用水源自流供水、備用水源水泵增壓供水等不同供水方式向機組推力軸承冷卻器和發(fā)導(dǎo)軸承冷卻器、水導(dǎo)軸承冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器提供冷卻水源。機組技術(shù)供水正常運行采用單元蝸殼取水的供水方式運行，以備用水源供水為輔。機組主軸密封用水分別取自生活供水水源和技術(shù)供水備用總管水源，向機組大軸提供可調(diào)水壓端面密封水源。在現(xiàn)場配置一個技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜，實現(xiàn)對機組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備自動控制、故障保護及報警。柜內(nèi)配置可編程 PLC 控制系統(tǒng)，電控柜對主供增壓泵、3202 至 3208 電動碟閥進行流程控制。
由技術(shù)供水現(xiàn)地單元觸摸屏或監(jiān)控上位機進行開、關(guān)閥操作。機組正常運行時，技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜控制把手應(yīng)置于“遠控”方式運行，由監(jiān)控上位機進行遠程操作，把手置于“現(xiàn)地”方式，由技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜觸摸屏進行操作。設(shè)定機組停機 10 分鐘后自動關(guān)閉技術(shù)供水，該功能由開停機啟停技術(shù)供水壓板控制。自流供水時，濾過器前壓力小于 0.25MPa，應(yīng)清掃蝸殼取水口；水泵供水時，濾過器前壓力小于 0.20MPa，應(yīng)改用備用供水，進行蝸殼取水口的清掃。機組檢修恢復(fù)前，技術(shù)供水系統(tǒng)必須進行耐壓試驗 , 合格后方可投入運行。耐壓參數(shù)：P=0.3MPa，t=30 分鐘。
3、技術(shù)供水改造原因
機組自動開機時，會自動下發(fā)指令開啟技術(shù)供水，機組冷卻水中斷信號作為開機條件之一，其中冷卻水中斷信號包括推力冷卻水中斷及水導(dǎo)冷卻水中斷。大化電廠是水庫無調(diào)節(jié)的水電廠，水位落差變化快，而原大化電廠右岸技術(shù)供水示流器無流量顯示，無法監(jiān)視到供水水管流量大小，對開機及監(jiān)視機組安全運行非常不利，影響機組備用可靠性，對電網(wǎng)系統(tǒng)緊急斷面調(diào)峰調(diào)頻有惡劣影響。為了方便運行人員掌握機組技術(shù)供水實時情況 , 確保機組正常開啟及安全穩(wěn)定運行，研究決定增設(shè)帶現(xiàn)場顯示的高壓電磁流量計。
4、改造方案及實施
技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)有主、備用水源。主水源是蝸殼取水，作為機組技術(shù)供水的主用水源。備用水源有兩個，一個是設(shè)在 1 號機段的壩前取水，取水口高程為 145m，另一個是同 4 號機組蝸殼取水共用取水口的蝸殼備用取水。兩路備用水源均接到備用總水管，并通過 X207 閥分別與各臺機組的技術(shù)供水系統(tǒng)相連通（見圖 2）。
4.1、改造原則
本次改造采用寶得 burkert8045 型高壓電磁流量計 , 是集溫度、壓力、流量傳感器和智能流量積算儀于一體的新一代高精度、高可靠性的精密計量儀表。一體式高壓電磁流量計包括一個流量傳感器和一個帶顯示器的發(fā)送器，外殼為 IP 65 防濺。具有與流量成正比的 4~20mA 標準輸出信號，電子線路故障時提供 22mA 的故障信號。
4.2、安裝說明
現(xiàn)場安裝時應(yīng)注意遠離可能對其產(chǎn)生干擾的大型設(shè)備，防止長期的熱輻射和其他如磁場直射等環(huán)境影響。為確保高測量精度和較好的零點穩(wěn)定性，進行校正前，高壓電磁流量計應(yīng)裝入工藝介質(zhì)中至少 24 小時電*鈍化。安裝的管路設(shè)計應(yīng)確保管道始終充滿流體，防止測量誤差，管路設(shè)計圖見圖 3。
垂直安裝時確保流向由下而上，如圖 4 中箭頭所示，應(yīng)與管道水平中心線成 45 度角安裝高壓電磁流量計。
測量流向取決于高壓電磁流量計的安裝方位，將高壓電磁流量計在接頭上旋轉(zhuǎn) 180 度即可反向。正流向時，高壓電磁流量計的突耳應(yīng)在上游方向。流量顯示總是正的，而累加器可以根據(jù)流向增加或者減少。安裝中確認管路設(shè)計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差（見圖 5）。
4.3、安裝位置
右岸廠房 3 號機推力冷卻供水管安裝 3 組高壓電磁流量計，分別位于 3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3259 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3263 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3267 閥后；發(fā)導(dǎo)冷卻供水管安裝 2 組高壓電磁流量計，位于 3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻器正向供水（反向排水）3271 閥、3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻器反向供水（正向排水）3270 閥門后； 水導(dǎo)冷卻供水管安裝 1 組高壓電磁流量計, 位于 3 號機水導(dǎo)正向供水（反向排水）3217 閥門后，高壓電磁流量計安裝位置要保證上游直管長度為 10DN，下游直管長度 5DN（見圖 6）。安裝在推力冷卻供水管的 3 組高壓電磁流量計和水導(dǎo)冷卻供水管 1 組高壓電磁流量計取代原有的示流器。
請確認管路設(shè)計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差。
推力冷卻水高壓電磁流量計：3 個高壓電磁流量計開關(guān)量和 3 個原示流器開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)作為機組開機條件判斷依據(jù)。發(fā)導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計：2 個高壓電磁流量計開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機組開機條件判斷依據(jù)；
水導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計：1 個高壓電磁流量計開關(guān)量送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機組開機條件判斷依據(jù)；
以上均采用模擬量三線制接法，上送至監(jiān)控系統(tǒng)用于運行人員監(jiān)視。
增加 3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻水流量通斷測點作為機組開機條件中技術(shù)供水是否正常的判斷依據(jù)。
5、改造效果
5.1 技改后通過監(jiān)控上位機
畫面可以實時監(jiān)控推力、水導(dǎo)、發(fā)導(dǎo)流量，當水流量過低時發(fā)報警信號到監(jiān)控上位機，掌握水流量實時數(shù)據(jù)。帶現(xiàn)場顯示高壓電磁流量計無機械可動部件，穩(wěn)定可靠，壽命長，在安裝正確的條件下傳感器是免維護的，長期運行無須特殊維護 , 維護成本低。
5.2 實現(xiàn)了機電一體化，如在使用過程中傳感器被污染或阻塞可用水或其他與 PVDF 和SS316L 相容的清洗劑清洗。建議在清洗電*后 24小時或流體改變后進行零點校正。
5.3 日常的計量過程不需人工值守，測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳。流量測量范圍較寬 , 可在孔板和渦街流量計無法涉足的部分小流量區(qū)域進行有效工作，體積小、重量輕，離線標定較為方便，工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板和渦街流量計大大縮短。
5.4 具有優(yōu)異的量程比，在低流速或流量變化幅度較大的流域具有良好的適用性。
5.5 技術(shù)供水改造后 , 機組因技術(shù)供水流量中斷引起的開機不成功率降低，減少了因供水流量低對機組各軸承冷卻的影響，運行可靠，對機組安全運行提供一定的保障。
6、結(jié)語
本次技改解決了原大化電廠技術(shù)供水示流器無流量顯示、無法監(jiān)視到供水水管流量大小、無法調(diào)整低流量報警定值功能難題。便于運行人員巡回監(jiān)視，免于維護，提高效益，確保機組安全穩(wěn)定運行。
關(guān)于高壓電磁流量計的結(jié)構(gòu)測量原理與信號檢測
高壓電磁流量計的結(jié)構(gòu)原理與安裝注意事項及運行維護
水力發(fā)電廠供水系統(tǒng)增設(shè)高壓電磁流量計的技術(shù)改造方案
容積法校驗出廠高壓電磁流量計的應(yīng)用探討
優(yōu)化Modbus協(xié)議系統(tǒng)便捷高壓型電磁流量計的數(shù)據(jù)采集
高壓電磁流量計在供水系統(tǒng)中的技術(shù)改造與實施
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在石油化工中高壓型電磁流量計的應(yīng)用與過程控制
水平注水井高壓電磁流量計注入剖面測井技術(shù)試驗研究
1 概述
大化水力發(fā)電總廠位于紅水河中游，是紅水河流域 10 個梯級電站中的*六級，下轄大化電廠和百龍灘電廠，總裝機容量為 758MW。大化電廠一期工程在右岸，共有 4 臺水輪發(fā)電機組，二期工程在左岸，1 臺水輪發(fā)電機組，總裝機容量 566MW，設(shè)計多年平均發(fā)電量為 28.63 億 kW.h。1998 年起用 4 年時間進行增容改造，改造后總裝機容量為4×11.4 萬千瓦，二期工程于 2007 年 7 月 26 日正式開工建設(shè)，在原大壩左岸增加了 1 臺 11 萬千瓦的機組 , 2009 年 6 月底投產(chǎn)發(fā)電。
2、右岸技術(shù)供水情況
大化電廠技術(shù)供水包括右岸和左岸供水，本文以右岸 3 號機技術(shù)供水系統(tǒng)增設(shè)帶現(xiàn)場顯示高壓電磁流量計技術(shù)改造方案為例進行分析說明。右岸技術(shù)供水系統(tǒng)（見圖 1）由各機組單元蝸殼取水主水源、濾水器、主供水泵、正反向切換閥（3202 閥與 3204 閥開為反向取水，3203 閥與 3205閥開為正向取水，運行時只開其中一種）、備用水源、備用濾水器、備用供水泵和備用總水管構(gòu)成一個整體，并通過 0211 閥與廠房消防水系統(tǒng)相連接，可通過主水源自流供水、主水源水泵增壓供水、備用水源自流供水、備用水源水泵增壓供水等不同供水方式向機組推力軸承冷卻器和發(fā)導(dǎo)軸承冷卻器、水導(dǎo)軸承冷卻器、發(fā)電機空氣冷卻器提供冷卻水源。機組技術(shù)供水正常運行采用單元蝸殼取水的供水方式運行，以備用水源供水為輔。機組主軸密封用水分別取自生活供水水源和技術(shù)供水備用總管水源，向機組大軸提供可調(diào)水壓端面密封水源。在現(xiàn)場配置一個技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜，實現(xiàn)對機組技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)備自動控制、故障保護及報警。柜內(nèi)配置可編程 PLC 控制系統(tǒng)，電控柜對主供增壓泵、3202 至 3208 電動碟閥進行流程控制。
由技術(shù)供水現(xiàn)地單元觸摸屏或監(jiān)控上位機進行開、關(guān)閥操作。機組正常運行時，技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜控制把手應(yīng)置于“遠控”方式運行，由監(jiān)控上位機進行遠程操作，把手置于“現(xiàn)地”方式，由技術(shù)供水現(xiàn)地單元柜觸摸屏進行操作。設(shè)定機組停機 10 分鐘后自動關(guān)閉技術(shù)供水，該功能由開停機啟停技術(shù)供水壓板控制。自流供水時，濾過器前壓力小于 0.25MPa，應(yīng)清掃蝸殼取水口；水泵供水時，濾過器前壓力小于 0.20MPa，應(yīng)改用備用供水，進行蝸殼取水口的清掃。機組檢修恢復(fù)前，技術(shù)供水系統(tǒng)必須進行耐壓試驗 , 合格后方可投入運行。耐壓參數(shù)：P=0.3MPa，t=30 分鐘。
3、技術(shù)供水改造原因
機組自動開機時，會自動下發(fā)指令開啟技術(shù)供水，機組冷卻水中斷信號作為開機條件之一，其中冷卻水中斷信號包括推力冷卻水中斷及水導(dǎo)冷卻水中斷。大化電廠是水庫無調(diào)節(jié)的水電廠，水位落差變化快，而原大化電廠右岸技術(shù)供水示流器無流量顯示，無法監(jiān)視到供水水管流量大小，對開機及監(jiān)視機組安全運行非常不利，影響機組備用可靠性，對電網(wǎng)系統(tǒng)緊急斷面調(diào)峰調(diào)頻有惡劣影響。為了方便運行人員掌握機組技術(shù)供水實時情況 , 確保機組正常開啟及安全穩(wěn)定運行，研究決定增設(shè)帶現(xiàn)場顯示的高壓電磁流量計。
4、改造方案及實施
技術(shù)供水系統(tǒng)設(shè)有主、備用水源。主水源是蝸殼取水，作為機組技術(shù)供水的主用水源。備用水源有兩個，一個是設(shè)在 1 號機段的壩前取水，取水口高程為 145m，另一個是同 4 號機組蝸殼取水共用取水口的蝸殼備用取水。兩路備用水源均接到備用總水管，并通過 X207 閥分別與各臺機組的技術(shù)供水系統(tǒng)相連通（見圖 2）。
4.1、改造原則
本次改造采用寶得 burkert8045 型高壓電磁流量計 , 是集溫度、壓力、流量傳感器和智能流量積算儀于一體的新一代高精度、高可靠性的精密計量儀表。一體式高壓電磁流量計包括一個流量傳感器和一個帶顯示器的發(fā)送器，外殼為 IP 65 防濺。具有與流量成正比的 4~20mA 標準輸出信號，電子線路故障時提供 22mA 的故障信號。
4.2、安裝說明
現(xiàn)場安裝時應(yīng)注意遠離可能對其產(chǎn)生干擾的大型設(shè)備，防止長期的熱輻射和其他如磁場直射等環(huán)境影響。為確保高測量精度和較好的零點穩(wěn)定性，進行校正前，高壓電磁流量計應(yīng)裝入工藝介質(zhì)中至少 24 小時電*鈍化。安裝的管路設(shè)計應(yīng)確保管道始終充滿流體，防止測量誤差，管路設(shè)計圖見圖 3。
垂直安裝時確保流向由下而上，如圖 4 中箭頭所示，應(yīng)與管道水平中心線成 45 度角安裝高壓電磁流量計。
測量流向取決于高壓電磁流量計的安裝方位，將高壓電磁流量計在接頭上旋轉(zhuǎn) 180 度即可反向。正流向時，高壓電磁流量計的突耳應(yīng)在上游方向。流量顯示總是正的，而累加器可以根據(jù)流向增加或者減少。安裝中確認管路設(shè)計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差（見圖 5）。
4.3、安裝位置
右岸廠房 3 號機推力冷卻供水管安裝 3 組高壓電磁流量計，分別位于 3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3259 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3263 閥、3 號機推力冷卻器正向供水（反向排水）3267 閥后；發(fā)導(dǎo)冷卻供水管安裝 2 組高壓電磁流量計，位于 3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻器正向供水（反向排水）3271 閥、3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻器反向供水（正向排水）3270 閥門后； 水導(dǎo)冷卻供水管安裝 1 組高壓電磁流量計, 位于 3 號機水導(dǎo)正向供水（反向排水）3217 閥門后，高壓電磁流量計安裝位置要保證上游直管長度為 10DN，下游直管長度 5DN（見圖 6）。安裝在推力冷卻供水管的 3 組高壓電磁流量計和水導(dǎo)冷卻供水管 1 組高壓電磁流量計取代原有的示流器。
請確認管路設(shè)計不允許在介質(zhì)中產(chǎn)生氣泡或空腔，否則將引起測量誤差。
推力冷卻水高壓電磁流量計：3 個高壓電磁流量計開關(guān)量和 3 個原示流器開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)作為機組開機條件判斷依據(jù)。發(fā)導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計：2 個高壓電磁流量計開關(guān)量串接，送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機組開機條件判斷依據(jù)；
水導(dǎo)冷卻水高壓電磁流量計：1 個高壓電磁流量計開關(guān)量送至監(jiān)控系統(tǒng)，作為機組開機條件判斷依據(jù)；
以上均采用模擬量三線制接法，上送至監(jiān)控系統(tǒng)用于運行人員監(jiān)視。
增加 3 號機發(fā)導(dǎo)冷卻水流量通斷測點作為機組開機條件中技術(shù)供水是否正常的判斷依據(jù)。
5、改造效果
5.1 技改后通過監(jiān)控上位機
畫面可以實時監(jiān)控推力、水導(dǎo)、發(fā)導(dǎo)流量，當水流量過低時發(fā)報警信號到監(jiān)控上位機，掌握水流量實時數(shù)據(jù)。帶現(xiàn)場顯示高壓電磁流量計無機械可動部件，穩(wěn)定可靠，壽命長，在安裝正確的條件下傳感器是免維護的，長期運行無須特殊維護 , 維護成本低。
5.2 實現(xiàn)了機電一體化，如在使用過程中傳感器被污染或阻塞可用水或其他與 PVDF 和SS316L 相容的清洗劑清洗。建議在清洗電*后 24小時或流體改變后進行零點校正。
5.3 日常的計量過程不需人工值守，測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳。流量測量范圍較寬 , 可在孔板和渦街流量計無法涉足的部分小流量區(qū)域進行有效工作，體積小、重量輕，離線標定較為方便，工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板和渦街流量計大大縮短。
5.4 具有優(yōu)異的量程比，在低流速或流量變化幅度較大的流域具有良好的適用性。
5.5 技術(shù)供水改造后 , 機組因技術(shù)供水流量中斷引起的開機不成功率降低，減少了因供水流量低對機組各軸承冷卻的影響，運行可靠，對機組安全運行提供一定的保障。
6、結(jié)語
本次技改解決了原大化電廠技術(shù)供水示流器無流量顯示、無法監(jiān)視到供水水管流量大小、無法調(diào)整低流量報警定值功能難題。便于運行人員巡回監(jiān)視，免于維護，提高效益，確保機組安全穩(wěn)定運行。
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