Merenje protoka na prilazima cevnih turbina uz pomoć EM senzora brzine: Unapređenje metodologije proračuna merne nesigurnosti

U periodu od 2020. do 2023. godine korišćen je inovativni sistem za merenje i proračun protoka na prilazima cevnih turbina, na 6 (od 10) agregata HE Đerdap 2. Merenja su deo šireg skupa aktivnosti sa ciljem definisanja hidrauličke efikasnosti agregata, pre i posle revitalizacije. Međutim, upravo je merenje protoka tehnički najzahtevniji zadatak gde su i same merne nesigurnosti veće nego kod merenja ostalih hidrauličkih ali i električnih veličina. Kompleksnost mernog procesa u kome se koriste elektromagnetni senzori (EM) brzine kao i veći broj drugih merila fizičkih veličina koji funkcionišu na različitim radnim principima, diktira i složenost postupka proračuna merne nesigurnosti. Pored EM senzora, u mernom procesu se koriste i dva redudantna akustična Dopler senzora brzine, merila položaja rama i merila nivoa. Sva merenja su sinhronizovana sa lokalnim SCADA sistemom, tako da se u konačnom obračunu protoka koriste i odgovarajući podaci o radu turbine. Originalno je, na osnovu standardizovane procedure za procenu nesigurnosti u merenju protoka u otvorenim tokovima pomoću hidrometrijskih krila, razvijena specifična procedura za određivanje merne nesigurnosti protoka dobijenog primenom inovativnog mernog sistema. Međutim, iskustva sa terena su ukazala da je varijacija nivoa slobodne površine, tokom jedne merne sesije, zanemarljiva, pa je predložena nova procedura za proračun merne nesigurnosti koja se oslanja na standardizovanu metodu obračuna nesigurnosti pri merenju protoka u zatvorenim tokovima, primenom hidrometrijskih krila. U ovom radu je predstavljena novorazvijena metoda, a posebno su apostrofirane razlike u odnosu na prethodno korišćen pristup. Analizirani su i rezultati dobijeni za merenja sprovedena u 2023. godine, sa osvrtom na dominantne komponente merne nesigurnosti.
From 2020. to 2023. an innovative discharge measurement system, based on electromagnetic (EM) velocity sensors, was used on 6 (out of 10) turbines of HPP Iron Gate 2. Discharge measurements were a part of a group of activities used to define the turbine hydraulic efficiency, before and after the revitalization. However, performing discharge measurements is technically most complex activity, where the measurement uncertainty values are higher than within the measurement of other hydraulic and electrical parameters. The complexity of the measurement process, associated with the larger number of different sensors measuring different parameters, imposes the complexity of the uncertainty assessment procedure. In the measurement process, besides EM sensors, two redundant acoustic Doppler velocimeters, shaft encoders and level sensors are used. The measurements are synchronized with local SCADA system, hence in the final discharge value assessment, data from turbine monitoring system are utilized. During the first measurement campaign a specific uncertainty procedure was tailored for the flow measurements, based on the standard uncertainty assessment procedure used for the discharge measurements in rivers with current meters. However, field data implied that the free surface level variations during one measurement are negligible, hence an additional procedure was proposed, now based on the standard procedure for current meter discharge measurements in full closed conduits. In this paper, the newly developed procedure is described with particular emphasis on the differences between the two methods. Discharge measurement results from 2023. are analyzed and key uncertainty contributing components are identified.