Алексей Евстифеев,
управляющий директор ООО «ИТЦ Взлет»
В основе эффективного использования водных ресурсов лежит их бесперебойный и безошибочный учет. Сегодня у российских пользователей имеется реальная возможность для его организации.
В современном мире контролю над рациональным использованием водных ресурсов придается огромное значение. В гидроэнергетике – одном из крупнейших водопользователей – эффективность использования водных ресурсов определяется значением удельного расхода – количества воды, необходимого для выработки 1 кВт•ч электроэнергии. Значительное внимание в настоящее время уделяется и экологическим аспектам эксплуатации крупных гидроэлектростанций, связанных с регулированием стока воды через створ гидроузла.
Оценка эффективности использования водных ресурсов, регулирование водного стока на ГЭС невозможны без определения расхода воды. На сегодняшний день на большинстве ГЭС учет стока воды осуществляется расчетным путем. Расчетный метод, основанный на использовании эксплуатационных характеристик гидроагрегатов, существенно проигрывает в точности прямым измерениям расхода воды с применением современных расходомеров. Кроме того, действующие «Правила учета стока воды на ГЭС», Водные кодексы Российской Федерации и ряда стран СНГ, постановления правительств этих государств обязывают водопользователей оснащать свои объекты узлами учета расхода воды.
Необходимость измерения расхода ставит вопрос о выборе расходомера. Краткий сравнительный анализ расходомеров разных типов, применяемых для измерения расхода воды через водоводы ГЭС, позволяет сделать вывод о том, что из всего многообразия для применения в составе узлов учета расхода воды на водоводах больших размеров выбор ультразвуковых расходомеров является оптимальным. Подробное описание акустического метода измерения расхода, в контексте его использования в гидроэнергетике, содержится в межгосударственном стандарте IEC 60041 и ГОСТ 28842-90.
Принципы работы системы
Лидером направления ультразвуковой расходометрии в России является ГК «Взлет», основанная в 1990 г. С 2004 г. фирма занимается разработкой, изготовлением, монтажом и пуско-наладкой оборудования, входящего в состав узлов учета расхода воды через водоводы ГЭС. На базе ультразвуковых расходомеров-счетчиков ВЗЛЕТ МР, исполнение УРСВ-544Ц, была разработана Информационно-измерительная система ВЗЛЕТ ИИС-Учет, внесенная в федеральный реестр средств измерений.
Информационно-измерительная система (ИИС) включает в себя первичный преобразователь расхода (ПП) и вторичный измерительный преобразователь (ВП). ПП состоит из датчиков (ПЭА – преобразователей электроакустических), устанавливаемых в измерительных сечениях водовода и преобразующих электрический сигнал в акустический и обратно, и измерительного участка (ИУ) – участка водовода между измерительными сечениями. ВП состоит из электронного оборудования, которое осуществляет управление ПЭА, производит измерения, вычисления, обработку, регистрацию и индикацию результатов, диагностику системы.
Монтаж ПП – разметка ИУ, монтаж ПЭА и прокладка линии связи ПЭА–ВП является наиболее сложным, трудоемким этапом монтажа ИИС. Для обеспечения необходимой точности измерений разметка мест расположения ПЭА и обмер параметров ИУ производятся с применением лазерных приборов и приспособлений, таких как лазерный дальномер, построитель плоскостей, тахеометр.
В состав ВП ИИС могут входить как два расходомера УРСВ-544Ц, которые осуществляют зондирование потока по восьми лучам и
объединены с измерительно-вычислительным комплексом ВЗЛЕТ, исполнения ИВК-544, в локальную сеть по интерфейсу RS-485, так и один расходомер УРСВ-544Ц, который осуществляет зондирование потока по четырем лучам. Цифровая обработка сигнала, применяемая в УРСВ-544Ц (исполнение для ГЭС), обеспечивает стабильную, устойчивую работу расходомеров при наличии промышленных помех, источником которых является работающее оборудование ГЭС. ИВК-544 считывает с расходомеров первичную измерительную и диагностическую информацию и производит вычисление скорости.
Комплекс ИВК-544 обеспечивает:
- индикацию результатов измерений на встроенном дисплее;
- архивирование объема воды, прошедшей по водоводу за час, сутки, месяц и за интервал, заданный пользователем;
- контроль, индикацию и архивирование наличия неисправностей комплекса и состояния измерений по каждому из восьми лучей;
- вывод измерительной и диагностической информации по интерфейсам RS-232, RS-485, Ethernet и в виде частотно-импульсных и логических сигналов;
- защиту архивных и установочных данных от несанкционированного доступа.
Система обеспечивает измерения расхода воды в водоводах с погрешностью 1–2%.
Разработанная специалистами ГК «Взлет» линейка монтажных устройств позволяет устанавливать ПЭА на водоводах различных типов, на внутренней или наружной поверхности водовода.
В качестве примеров можно привести смонтированные ГК «Взлет» узлы учета на следующих ГЭС.
- Усть-Илимская ГЭС – стальные водоводы круглого сечения, диаметр 7800 мм, ПЭА установлены на внутренней поверхности водовода.
Иркутская ГЭС – железобетонные водоводы прямоугольного сечения, размером 8000 × 12000 мм, ПЭА установлены на внутренней поверхности водовода. - Капчагайская ГЭС (Казахстан) – железобетонные водоводы круглого сечения, диаметр 8000 мм, ПЭА установлены на внутренней поверхности водовода.
- ГЭС Balimela (Индия) – стальные водоводы круглого сечения, диаметр 2400 мм, ПЭА установлены на наружной поверхности
водовода. - Баксанcкая ГЭС – стальные водоводы круглого сечения, диаметр 1820 мм, ПЭА установлены на наружной поверхности водовода.
Изготовлено оборудование для ГЭС Los Caracoles (Аргентина) – стальные водоводы круглого сечения, диаметр 4300 мм, установка ПЭА на наружной поверхности водовода. - Зарагижcкая ГЭС – стальные водоводы круглого сечения диаметр 4400 мм, ПЭА установлены на внутренней поверхности водовода.
Широкий спектр возможностей
Помимо обеспечения достоверными данными о расходе воды через водоводы ГЭС, система обеспечивает высокоточные измерения в системах охлаждения гидротурбин.
В этом случае канал измерения расхода состоит из расходомера-счетчика электромагнитного ВЗЛЕТ ТЭР и комплекса измерительно-вычислительного ВЗЛЕТ, исполнения ИВК-ТЭР. Погрешность измерений – от 0,35%. Установка измерительных устройств в системы охлаждения турбин резко повышают безопасность эксплуатации ГЭС – становится доступна система мониторинга работы турбин.
Еще одной из возможных точек учета на ГЭС является установка расходомеров ВЗЛЕТ ТЭР с систему дренажа плотины ГЭС. В частности, нами разработан проект учета дренажных вод на Иркутской ГЭС.
Таким образом, установка системы учета ВЗЛЕТ ИИС-УЧЕТ на ГЭС позволяет точно определять фактическое количество воды, использованной для производства электроэнергии, оценивать эффективность работы каждого гидроагрегата, предоставляет оперативному персоналу информацию о текущих расходах воды через гидроагрегаты.
Планы дальнейшего развития системы предусматривают возможность организации учета расхода воды через холостые водосбросы и оснащение ГЭС системой измерения уровней бьефов, установку системы обнаружения утечек (СОУ), работа которой основана на объемно-балансовом методе. Для реализации данного метода необходимо измерять расход в начале и в конце контролируемого участка трубопровода. При образовании утечки расход на входе в контролируемый участок становится больше расхода на выходе из этого участка. При этом количественные характеристики утечки оцениваются по разнице измеренных расходов.
Все оборудование и программное обеспечение, входящее в состав ИИС, разрабатывается в ГК «Взлет», что дает возможность оперативно модернизировать аппаратную часть и программное обеспечение, откликаясь на пожелания заказчика.
Группа компаний «Взлет»
198097, Санкт-Петербург, ул. Трефолева, д. 2 , лит. БМ
Тел.: 8 (800) 333-888-7
E-mail: mail@vzljot.ru
www.vzljot.ru