超声流量计在三峡工程中的应用

    随着水资源的全球性缺乏，节约和合理利用成为必须，而水量的计量就成为合理利用的重要评估手段。以三峡工程和南水北调工程为标志，一批关系国计民生的大型水利工程和引水调水工程在我国迅速建设，由于这些工程中的流量过流断面尺寸巨大，常规流量计无法适用。近年来开发应用的多声路超声流量计，较好地解决了大口径水流量测量的技术难题，流量计制造不再受管道口径的限制多声路配置可以适应较为复杂的流道结构和流态分布，还可在已有管道上现场安装。因此，超声流量计已成为大口径水流量测量的最佳技术选择。

三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程，总装机容量为2250万千瓦时，设计年发电量为847亿千瓦时。水轮机效率是水电站的重要技术指标，对其经济运行具有重要意义。如果水轮机效率下降2%，每年将少发15亿千瓦时的电。因此，水轮机机组效率评价及最佳工作点调整就非常重要，而发电流量是其中最重要的测量参数。三峡电站右岸共装配12台700MW的水轮发电机组，引水压力钢管直径为12.4m，水轮机额定流量为970m^3/s，最大流量为1020m^3/s，压力钢管内水流平均流速范围为(0一8.5 )m/s ，综合考虑安装难度、测量准确度、价格等因素，三峡电站选择在右岸3台机组上利用超声流量计来测量其发电流量，但受限于现场条件，只能将流量计安装在压力钢管的末端。

三峡电站3台超声流量计来自3个不同的厂家，均采用时差法测量原理。由超声流量计的基本原理可知，声路速度测量的准确度直接依赖于时间量和几何量测量的准确度，而流量加权积分的准确度则依赖于流场的扰动情况。与之相对应地，三峡流量计的准确度评估包含3个因素的影响量:几何测量、时间测量和流场扰动。经过模型实验表明，三峡特殊流道将导致超声流量计示值偏高0.3%，由于模型超声流量计采用与三峡流量计相同的声路布置方案，且现场得的声路速度分布规律与模型流量计的实验结果非常接近，所以可以认为三峡流量计也具有0.3%的正误差。考虑三峡流量计为0.5级表，且特殊流道使之具有0.3%的正误差(扩展不确定度为0.4% )，这样三峡流量计的准确度将优于1%，满足现场要求。

 如三峡电站特殊管道中流量计前后儿乎没有直管段，将造成流量计很大的测量误差，又由于涉及巨大的经济利益，更加引起人们的关注。正是由于各种环境中对流量测量的不同要求，对超声流量计的研究和应用也越来越引起人们的关注。