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随州站电站发电综合效率系数率定
随州水文水资源勘测局：朱泽文
摘要;利用发电机组综合效率进行推流是目前水电站流量测验中应用最广泛的一种推流方法，而综合效率系数的正确率定是影响推流精度的重要因数。本文以随州站（电站），探讨发电综合效率系数率定，通过成果检验分析得出适合随州站（电站）推流综合效率系数。
关键词：综合效率系数 流量测验
通过水工建筑物推流是目前流量测验的主要方法之一。对于水电站推流，目前主要有逐步图解法、电功率比水头与流量相关法、单机电功率与效率相关法等。但在诸多方法中利用发电机组综合效率进行推流的方法应用更为广泛。在这种方法中，综合效率系数的率定是其关键所在。现以随州站电站）实测流量资料和实测电功率对其综合效率系数进行率定并检验其成果。
1、 效率系数率定方法
根据《水工建筑物测流规范》（SL20－92）中所述，水电站多机流量计算公式为：
Q＝Ns/9.8ηh （1）
式中：Q－流量m3/s
Ns－各机的总电功率KW
η－各台机组的平均效率 %，包括水轮机、发电机、变压器及传动装置等。
h－实测水头m，反击式水轮机为电站上下游水位差、冲击式水轮机为站上水位与叶轮中心轴高程之差（随州站为冲击式水轮机）。
将公式（1）变换后得出效率系数计算公式为：η＝Ns/9.8 hQ （2）式中各符号意义相同。
水电站在满负荷运行发电情况下，效率系数值η变化不大。但当发电功率未达到额定功率N1与限制出力功率N2相差较多时，则效率系数值η随实际发电功率和额定功率百分比（P1＝N/ N1），或实际发电功率与限制功率百分比（P2＝N/ N2）而变化。根据《水文资料整编规范》（SL247－1999）3.5.4.1条，如果多机的各单机功率容量相同，可以直接用单机功率Ns与η建立关系线或关系方程，因此通过采用实测流量计算效率系数η值，再将其与功率建立Ns~η关系线，对水电站发电综合效率系数进行率定。
2、 随州站（水电站）发电综合效率系的率定
随州水电站位于随州站基本断面上游约380m，共有4台装机容量为160KW发电机组，发电机组叶轮中心轴高程60.76m，总装机容量640KW，各发电机机组功率相同单机额定功率160KW，单机发电流量 6.00 m3/s。
本站综合效率系数率定选用该站2009－2012年4年共30次实测电站流量资料和电站在相应时间内的实际发电功率资料。
综合效率系数率定步骤：（1）结合实测流量和电功率采用公式（2）计算各次平均效率系数值η和发电功率值Ns；（2）在方格纸上以η为横坐标，Ns为纵坐标数据点绘散点图；（3）根据绘散点图的分布趋势，通过点群中心绘制一条平滑曲线，其结果见图1；（4）根据纵座标Ns值，从关系线上查出相应的效率系数值，并记录成相应关系表格。综合效率系数率的率定成果见表1
表1随州站（电站）η~Ns功率关系计算表
序号
水头
电功率Ns
开机台数
单机电功率Ns
9.8Qh
实测流量
综合效率η
m
Kw
Kw
m3/s
系数%
1
2.10
90
2
45
181
8.79
49.8
2
2.38
165
3
55
303
13
54.4
3
2.54
220
3
73
356
14.3
61.8
4
2.59
290
3
97
388
15.3
74.7
5
2.61
155
3
52
289
11.3
53.6
6
2.27
80
2
40
154
6.92
52.0
7
2.30
55
2
28
144
6.41
38.1
8
2.52
280
3
93
378
15.3
74.1
9
2.58
150
3
50
265
10.5
56.5
10
2.60
295
3
98
418
16.4
70.6
11
2.57
310
3
103
421
16.7
73.7
12
2.51
250
3
83
362
14.7
691
13
2.48
30
3
10
205
8.44
14.6
14
2.42
70
2
35
172
7.26
40.7
15
2.53
170
4
43
377
15.2
45.1
16
2.64
50
4
13
300
11.6
16.7
17
2.34
150
3
50
271
11.8
55.4
18
2.59
260
3
87
404
15.9
64.4
19
2.42
220
4
55
417
17.6
52.7
20
2.49
150
3
50
286
11.7
52.5
21
2.51
85
2
43
184
7.49
46.1
22
2.56
80
3
27
228
9.1
35.0
23
2.56
80
3
27
226
9.02
35.4
24
2.48
110
2
55
189
7.78
58.2
25
2.45
200
4
50
399
16.6
50.2
26
2.41
200
4
50
392
16.6
51.0
27
2.39
160
4
40
356
15.2
44.9
28
2.36
90
4
23
338
14.6
26.7
29
2.46
100
4
25
325
13.5
30.7
30
2.30
70
2
35
174
7.72
40.2

图1随州站（电站）η~Ns功率关系图

3、 成果检验与分析
3.1根据《水文资料整编规范》（SL247－1999）要求，关系线为单一曲线，且测点在10个以上应做符号检验、适线检验和偏离数值检验，随州站（水电站）η~Ns综合关系线三项检验。检验结果见表2（符号检验显著水平α取0.25；适线检验显著水平α取0.10；偏离数值检验显著水平α取0.20）。
表2随州站（电站）η~Ns关系线三项检验成果表
序号
施测号数
功率( Kw )
计算效率
率定效率
偏差 P (%)
P(i) - P(平)
[P(i) - P(平) ]2
1
13
10
14.6
14.6
0
0.39
0.15
2
16
13
16.7
17.9
-6.7
-6.31
39.82
3
28
23
26.7
29.4
-9.18
-8.79
77.26
4
29
25
30.7

32.1
-4.36
-3.97
15.76
5
22
27
35
33.9
3.24
3.63
13.18
6
23
27
35.4
33.9
4.42
4.81
23.14
7
7
28
38.1
34.7
9.8
10.19
103.84
8
14
35
40.7
41.7
-2.4
-2.01
4.04
9
30
35
40.2
41.7
-3.6
-3.21
10.3
10
27
40
44.9
45.8
-1.97
-1.58
2.5
11
6
40
52
45.8
13.54
13.93
194.04
12
15
43
45.1
47.7
-5.45
-5.06
25.6
13
21
43
46.1
47.7
-3.35
-2.96
8.76
14
1
45
49.8
49.5
0.61
1
1
15
26
50
51
52.8
-3.41
-3.02
9.12
16
9
50
56.5
52.8
7.01
7.4
54.76
17
17
50
55.4
52.8
4.92
5.31
28.2
18
20
50
52.5
52.8
-0.57

-0.18
0.03
19
25
50
50.2
52.8
-4.92
-4.53
20.52
20
5
52
53.6
53.8
-0.37
0.02
0
21
2
55
54.4
55.8
-2.51
-2.12
4.49
22
19
55
52.7
55.8
-5.56
-5.17
26.73
23
24
55
58.2
55.8
4.3
4.69
22
24
3
73
61.8
64
-3.44
-3.05
9.3
25
12
83
69.1
66.9
3.29
3.68

13.54
26
18
87
64.4
69
-6.67
-6.28
39.44
27
8
93
74.1
71.9
3.06
3.45
11.9
28
4
97
74.7
72.9
2.47
2.86
8.18
29
10
98
70.6
72.9
-3.16
-2.77
7.67
30
11
103
73.7
74.3
-0.81
-0.42
0.18
样 本 容 量：
N =30
正号个数： 11.5
符号交换次数： 15
符 号 检 验：
u=1.10
允许：1.15(显著性水平 a=0.25)
合格
适 线 检 验：
U=-0.37
免检

偏离数值检验：
|t|=0.41
允许：1.31(显著性水平 a=0.20)
合格
标 准 差：
Se(%)=5.3
随机不确定度(%)：10.6
系统误差(%)：-0.4
说 明：
3.2采用实测流量资料检验
选取随州站（电站）2011年实测资料和发电功率资料，根据计算单机电功率，在η~Ns综合关系线中查找对应的效率系数值，采用公式（1）计算各测次的相应流量值，并将与实测结果进行比较，其结果见表3
表3随州站（电站）2011年实测流量与计算流量对照表
序号
功率Kw
实测流量(Q测)m3/s
单机计算流量(Q计)m3/s
计算流量m3/s
开机台数
相对误差%
1
45
8.79
4.2
8.48
2
7.2
2
55
13.0
4.1
12.2
3
20.3
3
10
8.4
2.7
8.1
3
11.8
4
97
15.3
5.0
15.1
3
3.9
5
52
11.3
3.6
10.9
3
11.4
6
40
6.92
3.8
7.54
2
-16.5
7
28
6.41
3.4
6.88
2
-13.6
8
93
15.3
5.0
15.1
3
4.2
9
50
10.5
3.6
10.8
3
-8.1
10
103
16.7
5.3
15.9
3
15.9
对实测流量Q实和计算流量Q计的均值分别采用t检验，显著水平α取0.05检验结果见表4

表4随州站（电站）均值检验成果表
第一组测点
第二组测点
序号
施测号数
实测值
线上值
偏差 P (%)
[P(i) - P(平) ]2
施测号数
实测值
线上值
偏差 P (%)
[P(i) - P平) ]2
1
1
3.23
3.28
-1.52
2.53
1
8.79
8.48
3.66
8.53
2
2
3.15
3.00
5.00
24.30
2
13.0
12.2
6.56
33.87
3
3
2.67
2.80
-4.64
22.18
3
8.40
8.10
3.70
8.76
4
4
2.63
2.80
-6.07
37.70
4
15.3
15.1
1.32
0.34
5
5
2.58
2.67
-3.37
11.83
5
11.3
10.9
3.67
8.58
6
6
2.74
2.58
6.20
37.58
6
6.92
7.54
-8.22
80.28
7
7
2.74
2.57
6.61
42.77
7
6.41
6.88
-6.83
57.30
8
8
2.54
2.54
0.00
0.00
8
15.3
15.1
1.32
0.34
9
9
2.36
2.49
-5.22
27.98
9
10.5
10.8
-2.78
12.39
10
10
2.49
2.40
3.75
13.54
10
16.7
15.9
5.03
18.40
第一组平均相对偏离值(%)：
0.07
第二组平均相对偏离值(%)：
0.74
第一、第二组测点综合标准差 (%)：
4.9
统 计 量 |t| =
-0.31
临界值：
2.09
显著性水平 a=0.05
检 验 结 果：
通过假设检验，两组样本属于同一总体系列。
说 明：
表3、4可见实测流量和计算流量均相差不大，均值t检验结果不显著，可认为计算流量在总体上与实测流量无明显差异，即η~ Ns综合关系线具备一定精度，其推流结果可靠。
4、 结论
利用实测流量资料和发电功率资料对随州电站发电综合效率系数进行率定，其成果具备一定精度，满足规范要求，可以用来推算随州站水电站发电流量。
5