大唐陈村水力发电厂水耗系统升级方案介绍

大唐陈村水力发电厂水耗系统升级方案介绍

赵昊磊

（大唐安徽陈村水力发电厂安徽宣城242500）

摘要：随着管理精细化的不断深入开展，水力发电企业的机组耗水率、机组实时效率等关键指标有着重要的发电指引作用，在相同的发电条件下尽量取得更多的发电效益是电力企业追求科学发展的前进方向、针对目前大环境下对水电企业有关水耗等指标的重视，同时也利于电厂优化调度更加合理的使用水能资源，在对本单位实际工作环境及现场要求的前提下，重新建立水耗数据监测系统，为本单位优化调度提高机组效率奠定了科学指导。

关键词：发电厂;水系统;新旧型改造

1概述

大唐陈村水力发电厂位于皖南山区青弋江上游，电厂以发电为主，兼备防洪、灌溉、旅游、养殖等综合利用效益的枢纽工程。总装机容量18.4万千瓦，分为二级开发，一级陈村站，装机3台，总容量15万千瓦，二级纪村站，利用陈村下游尾水筑坝壅水发电的径流式水电站，装机2台，总容量3.4万千瓦。随着精细化管理的不断深入，对发电成本实现了比以往更严厉的控制措施，对于火电机组来说，煤耗率较为直观易计算，相比较而言，水电机组的耗水率计算一直都是较为笼统，计算方法粗糙不利于实际需要。在此基础上，陈村发电厂引进新设备，在硬件设施的完善下，重新对水耗值做了修订，使得取值更加科学、精细，有助于本厂实现优化调度。

2水系统方案的制定及原理

2.1耗水率系统架构

耗水率统计分析系统在本单位现有的机组超声波流量测量系统的基础上增加后台服务器来实现。后台服务器接收监控系统上送的机组水头、有功等信号和超声波流量测量系统上送的机组流量信号。通过软件处理实现对机组效率、发电耗水率等统计分析功能。

2.2水力发电的原理

以具有位能或动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。

2.3惯常水力发电流程

惯常水力发电的流程为：河川的水经由拦水设施攫取后，经过压力隧道、压力钢管等水路设施送至电厂，当机组须运转发电时，打开主阀(类似家中水龙头之功能)，后开启导翼(实际控制输出力量的小水门)使水冲击水轮机，水轮机转动后带动发电机旋转，于发电机加入励磁后，发电机建立电压，并于断路器投入后开始将电力送至电力系统。如果要调整发电机组的出力，可以调整导翼的开度增减水量来达成，发电后的水经由尾水路回到河道，供给下游的用水使用。

3原有采样模型简介

传统的计算方式为在河道内设定流速装置，用流速乘以截面积的简单方法得到单位流量，由于受到多种因素限制，其数据偏差较大。局限性包括以下几点：

模型过于理想化，但实际上河道走廊宽窄不一，模型与实际成型有较大区别受水流、速度及测量元件的限制，采样精度不高。外部环境恶劣，极易对测量精度产生影响。

4新型计算模型介绍

相对于以往的粗放型计算方式，各项数据偏差过大，存在许多设计不合理的地方，陈村厂与南瑞厂家接触后，细化了计算方式，重新布局了计算环境，更加精细、合理的对水耗值及机组效率等进行了计算。此次改造，首先在钢管内安装了流量计来获取相关数据，流量计及钢管参数如下具体参数如下：采用南瑞UF―911型多声路超声波流量计，具体参数如下：

利用此装置，可以采集到机组各钢管内的流量、漏水量、累计流量、累计工作流量、累计漏水量及断面状态。其中，各项数据实际设定如下：

流量：指流过该断面的瞬时流量，瞬时流量等于流速乘以断面面积，即每秒钟流过该断面的流体的体积。

漏水量：是指机组阀门关闭时，由于不能完全密封，流过断面的瞬时流量。在本厂，采用的是当机组有功小于等于2MW时，认为就是停机状态，此时流过的流量就是机组漏水量。

累计流量：等于累计工作流量加上累计漏水量。

然后利用串口232通讯，将本厂监控系统的机组有功、水位等信息传输到流量计服务器，方便计算机组效率、水耗等数据。如果想数追求数据更加准确，可将机组电量采集系统的数据引入服务器，本厂无此需求，故只将监控系统数据传送至服务器。

最后，因南瑞公司以前无此需求，故与南瑞自动化厂家一同开发水耗监测系统。在取得精准数据的基础上，开始根据现场情况对水耗、机组效率进行计算。其中主要数据计算方式如下：

机组效率：

式中：

Ng为发电机功率即机组出力，可通过电压互感器和电流互感器进行三相的功率测量和计算。

γ为水的容重，γ=ρg近似计算取9810N/m3

Q为机组实测流量，可根据效率在线监测装置中测量的流速ν计算得出，Q=νS，S为蜗壳进水口压力表处钢管截面积，ηg为发电机效率。

H为工作水头，是指蜗壳进口与尾水出口单位重能水流能量之差，陈村尾水出口单位重量水流能量可用下游水位近似计算。

H=Z1+P1/γ+αV12/(2g)-Z2

式中，Z1——蜗壳进口压力表中心高程。它是由机组压力测量面高程（即标记所在地面高程）加上地面距表计高度得到，本厂为压力测量面高程61米加上表计高度1.6米，共62.6米。

P1——蜗壳进口压力表读数。直接由监控系统实时传递数据进行计算。

V1——蜗壳进口断面平均流速。流速由流量计服务器提供。

Z2——下游水位。由监控系统实时传递数据进行计算。

α——动能修正系数，一般取α=1。

这样，可以得到一个效率曲线，就可以根据效率曲线判断在什么水位下，机组功率为多少时，是机组的最优效率。

耗水率计算：

单位时间向水耗监测系统送入数据，则用耗水量除以功率，则为水耗值。而日/月/年累计值，则是以日/月/年为单位的累计值计算出来。

5结语

采用了新式的采集装置及计算方法，使得数据更加精准、可靠，与旧的采集方法对比，精度提高了16%，且各项数据可以保存在系统内以备查阅。同时根据在不同水头下，每个机组效率的不同，合理安排发电机计划，提升单位效益。

随着精细化管理的不断深入，水力发电厂作为一个涉及主体众多、环节繁复的大型生产系统，每一个环节设计、监管的不到位都会导致水资源的不合理利用。所以为了避免水资源的浪费情况，就需要从技术手段、管理体系中严格实行水资源的开源节流，同时，在实践中不断创新优化并引进应用先进的技术，争取机组效率的最大最优化，在不变的工况下有规划的提升发电水平，创造更大的价值。

参考文献：

[1]电力行业职业技能鉴定指导中心编．除灰设备检修技术[M].中国电力出版社，2012．

[2]尹立新主编．锅炉设备检修[M].中国电力出版社，2015．

[3]吴智淼主编．火电厂循环冷却水处理技术[M].吉林科技出版社．

[4]国家环境保护总局科技司主编．污废水处理设施运行管理[M].北京出版社，2012.