4．1系統(tǒng)對(duì)外通訊功能

系統(tǒng)中的通信方式全部采用Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議［10－11］。

(1)作為Modbus主站，系統(tǒng)與流量計(jì)主機(jī)和從機(jī)進(jìn)行通訊，獲取流量等數(shù)據(jù);同時(shí)，可以向流量計(jì)裝置的主機(jī)寫入、修改控制參數(shù)，對(duì)流量計(jì)裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

(2)作為Modbus從站，系統(tǒng)與機(jī)組LCU通訊，獲取來自機(jī)組的凈水頭、有功、無功、導(dǎo)葉開度以及蝸殼壓力差等數(shù)據(jù)。

(3)作為Modbus主站，系統(tǒng)與振擺通訊，獲取振擺輸出的凈水頭。

(4)作為Modbus從站，系統(tǒng)將采集到和計(jì)算出的幾個(gè)能反應(yīng)機(jī)組特性的數(shù)據(jù)，比如水輪機(jī)效率、耗水率、累計(jì)流量，累計(jì)漏水量等傳送給機(jī)組LCU。

(5)在電廠現(xiàn)場進(jìn)行效率試驗(yàn)的時(shí)候，測(cè)流系統(tǒng)作為Modbus的主站，通過網(wǎng)絡(luò)方式將30號(hào)機(jī)組和31號(hào)機(jī)組的數(shù)據(jù)與28號(hào)機(jī)組流量計(jì)采集到的主要數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，把本機(jī)測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳送給對(duì)方。

4．2人機(jī)界面功能

系統(tǒng)能夠提供方便、直觀的界面操作，實(shí)現(xiàn)以下功能:

(1)可通過界面直接對(duì)流量計(jì)裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量計(jì)裝置的遠(yuǎn)程控制;

(2)可以在線計(jì)算水輪機(jī)效率，并實(shí)時(shí)顯示;

(3)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組水流斷面可以實(shí)時(shí)繪制出流態(tài)分布圖并顯示出來;

(4)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與所有外界設(shè)備進(jìn)行通訊的通訊狀態(tài);

(5)在界面中可進(jìn)行人工設(shè)置參數(shù)，自動(dòng)繪制出各種能反映機(jī)組特性的曲線圖;

(6)在界面中完成歷史數(shù)據(jù)的查詢與導(dǎo)出;

(7)可以實(shí)時(shí)顯示每一臺(tái)機(jī)組的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

4．3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索功能

系統(tǒng)中采用輕型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQLite來管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、統(tǒng)計(jì)分析等，相比大型商用數(shù)據(jù)庫，其讀寫速度更快，便于維護(hù)。同時(shí)，還創(chuàng)建了以Mem-cached作為高速緩存與歷史數(shù)據(jù)庫協(xié)同工作的模式，將采集到的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件內(nèi)部計(jì)算、分析處理后寫入高速緩存，由相應(yīng)的后臺(tái)服務(wù)端進(jìn)行讀寫，即寫入歷史庫和前端界面顯示。

歷史庫提供豐富的數(shù)據(jù)記錄功能，以不同時(shí)間間隔提供兩種記錄數(shù)據(jù)的方式。一種是按照每一秒鐘存儲(chǔ);一種是按照每小時(shí)存儲(chǔ)，以方便對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)表。提供不同的數(shù)據(jù)查詢方式并以表格的方式導(dǎo)出，可按機(jī)組查詢，也可按與流量、效率相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類查詢。同時(shí)，為了數(shù)據(jù)能長期安全保存，系統(tǒng)會(huì)定時(shí)對(duì)歷史庫進(jìn)行數(shù)據(jù)備份［12－13］。數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程如圖4所示。

5流量測(cè)量精度與模型數(shù)據(jù)對(duì)比

為了驗(yàn)證該系統(tǒng)中流量計(jì)的測(cè)量精度和水輪機(jī)模型計(jì)算流量的試驗(yàn)結(jié)果，在特定的工作水頭下，對(duì)31號(hào)機(jī)組進(jìn)行了變負(fù)荷試驗(yàn)，并由流量測(cè)量與效率分析系統(tǒng)記錄下整個(gè)過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過人工設(shè)置后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫中獲取到一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定工況狀態(tài)下的流量數(shù)據(jù)，從中選擇幾組特征數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)表1的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，在特定的試驗(yàn)水頭下，流量測(cè)量與效率分析系統(tǒng)采集上來的流量數(shù)據(jù)和模型試驗(yàn)計(jì)算出來的流量數(shù)據(jù)之間的誤差較小，在0．7%以內(nèi)［14－15］。這也說明了模型計(jì)算流量試驗(yàn)的準(zhǔn)確度［16－18］。（相關(guān)產(chǎn)品推薦：金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)）

另外，根據(jù)選取的31號(hào)機(jī)組在特定水頭下的實(shí)測(cè)9組流量數(shù)據(jù)和模型計(jì)算的流量數(shù)據(jù)，計(jì)算出了水輪機(jī)的效率，并繪制出了真機(jī)效率曲線和模型效率曲線的擬合圖，如圖5所示。由圖5可以看出，模型流量數(shù)據(jù)計(jì)算出來的水輪機(jī)效率和根據(jù)實(shí)測(cè)流量計(jì)算出來的水輪機(jī)效率非常接近，誤差很小。同時(shí)，也證實(shí)了機(jī)組流量測(cè)量的精度對(duì)效率計(jì)算的影響程度［19－20］。

6結(jié)語

三峽水利樞紐地下電站水輪機(jī)流量測(cè)量與效率分析系統(tǒng)是在采用了國外廠家生產(chǎn)的流量計(jì)裝置的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)出來的。該系統(tǒng)具有與機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)、振擺系統(tǒng)以及其他機(jī)組測(cè)流裝置進(jìn)行通訊的功能，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組流量計(jì)裝置的遠(yuǎn)程控制，完成機(jī)組流量相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、效率計(jì)算、流態(tài)分布的曲線繪制、數(shù)據(jù)分析以及導(dǎo)出等功能。系統(tǒng)需求和測(cè)量精度完全能夠滿足水輪機(jī)現(xiàn)場效率試驗(yàn)的要求，具有通用性和擴(kuò)展性。而且一臺(tái)機(jī)組的現(xiàn)地單元通過控制可以去讀取其他機(jī)組安裝的不同廠家流量計(jì)裝置的換能器的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)不同機(jī)組、不同廠家流量計(jì)之間的互測(cè)。在國內(nèi)的水電站機(jī)組測(cè)流中，該系統(tǒng)是較好的采用了該設(shè)計(jì)方式的。

系統(tǒng)在三峽水利樞紐地下電站安裝投運(yùn)以來，運(yùn)行狀況穩(wěn)定，數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確，為電站的日常監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場效率試驗(yàn)提供了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，保障了電站科學(xué)合理的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)，三峽水利樞紐電站也是在國內(nèi)首次使用了大口徑18聲路超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)流的，它的成功運(yùn)行，可為其他電站流量測(cè)量系統(tǒng)的建立提供技術(shù)參。

 

 

更多相關(guān)內(nèi)容：三峽水利樞紐地下電站機(jī)組流量測(cè)量與效率分析（一）