南水北调东中线工程

一、项目简介

         南水北调工程是中华人民共和国的战略性工程，分东、中、西三条线路，东线工程起点位于江苏扬州江都水利枢纽。中线工程起点位于汉江中上游丹江口水库，受水区域为河南、河北、北京和天津。

         南水北调东中线一期工程累计调水突破700亿立方米，相当于黄河多年平均天然径流量的1.5倍，沿线7省市1.76亿人从中受益，提升了40多座大中城市经济社会高质量发展空间。

二、项目简介

2006 年 唯一获得1.0级检定合格的厂家

南水北调万年闸泵站流道模型测流检定试验

检定单位和地点｜国家水大流量计计量站、开封市

检定结果｜

青岛清万水流量计1.0合格

基本误差：±0.85%

重复性：0.20%

是唯一获得1.0级检定合格的厂家。

2021 年 设备改造测流装置升级

根据《水利工程施工质量检验与评定规范》并结合项目实际情况，施工单位按照有关评定标准及规程对项目的单元工程、分部工程的质量进行了自评，监理单位对单元工程、分部工程的质量进行了复核，经建设单位确认，10个分部工程中优良9个，35个单元工程中优良26个。清万水实施的9个分部工程及33个单元工程全部合格，以规范化的施工流程完成作业。

三、技术亮点

·  产品性能流量稳定，重复性好。

以邳州泵站，2022年5月20-26安装的八声道时差式超声波流量计测得的数据为例，通过数据可以看出，测得流量数据稳定，重复性高，流量变化的震动幅度不超过5%。青岛清万水技术有限公司提供的超声波时差式超声波流量计产品稳定可靠。

·  清万水的产品符合技术指标要求

超声波流量计测量流量数据与同步ADCP实测差值在-3.5%~3.7%，青岛清万水技术有限公司提供的流量计符合测验精度与相关技术指标要求。

· 国内首创变断面安装方法和建模算法。

软件对渐变流道模型进行自动分析，清万水流量计通过内置算法，根据分析的数据自动计算出实际的准确断面参数及积分权系数，流量计使用内部计算的参数及系数进行流量的积分计算，只有保证参数和系数的准确才能提高超声流量计的测量精度。

·  产品寿命长超过15年以上。

南水北调东线济平干渠超声波流量计安装于2003年，至今仍在稳定运行

南水北调中线惠南庄泵站京石段应急供水超声波流量计安装于2007年。

通过清万水的专业性运维服务保障产品使用寿命均能达到15年以上。

·  准确性保证。

 建模软件利用点坐标值自动生成特征线，壁面上点的最小二乘法拟合建立流道的各个壁面，进而对壁面进行拟合，分析流道过水断面内的各种参数，流道过水断面是超声流量计进行流量测算的重要参数。

模拟分析软件根据流道的虚拟断面、轴线、及各声道的位置关系自动计算出①声道长、②声道角、③声道处断面宽、④换能器突出、⑤声道高度、⑥断面高度等参数。

上述得到的参数输入流量计主机，主机进一步按照内置算法计算各声道的权重系数，利用该权重进行加权求和计算流量以保证流量计所测出精确流量。

四、解决难题

1.首次解决在没有调节库的情况下，为长距离水流量调度提供调度依据，保证工程安全和运行安全。

项目背景：南水北调中线干线全长1432公里，是目前世界上最长距离的调水工程，该工程完全靠自流且中间没有任何调节库，完全靠闸门监控系统实现长距离跨流域调度运行。流量、水位的精准稳定监测是保障工程安全及运行安全的核心。

解决方案：

1.沿线所有节制闸安装超声波时差法流量计，保障进出口水量平衡。

2.沿线所有节制闸、工作闸、分水口安装压感式水位计，保障闸前后水位稳定。

3.沿线所有分水口安装超声波时差法流量计，保障分水口门贸易精准计量。    

4.沿线所有强排泵站安装压感式水位计，保障岸堤强排泵站安全运行。

2.1解决了南水北调中线北段冰期运行的难题。

项目背景：由于北方冬季温度低，早晨有凝霜现象。温度传感器无法反应真实水温。致使融冰闸、碎冰闸无法按要求启动，对长距离输水安全运行具有极大挑战。

解决方案：

南水北调中线京石段闸控系统接入超声波流量计，水下换能器不间断发射超声波信号。依据国际章程ISO9014——超声波在水中传播的速度与水温温度的高低呈正向关系，因此设备传输的温度数据可实时反应实际水温，以此作为融冰闸、碎冰闸启动依据。2023年3月，央视栏目《朝闻天下·传感中国》报道，水下的8声道超声波流量计对水流实时感知，确保了南水度过重重难关输送到千家万户，直接受益人口达1.5亿+。

3.1解决了南水北调无法停水，设备带水安装及检修的难题。

项目背景：

南水北调东中线及各省市配套工程自2014年12月12日正式通水以来，惠及沿线各省市生活用水及农业用水，该工程自经运行无法停水，对设备的安装及检修产生极大困难。

解决方案：

1.清万水自主研发超声波换能器带水安装支架，采用不停水作业的模式，顺利完成于水深超过7.5米，边破延伸长度超高40米断面的8超声波流量计的安装工作。本次安装解决了通水状态线下的换能器模拟对准及安装、不涉水作业的安全施工方案、大流量冲击下稳固安装等难题。

2.清万水自主研发超声波换能器带水检修工具，针对明渠、管道、涵洞、渐变面安装在不同工况下的超声波流量计均有带水检修的技术及方案，可以在保证正常供水的情况下，对设备进行相关的养护、检修工作，确保流量计精准、稳定运行。

4.1 解决了南水北调多点位流量计全时段运维工作难题。

项目背景：

南水北调中线超声波流量计运维实施365*24全时段当地化运维服务，运维人员需要到现场对每台超声波流量计及压感水位计进行运行维护工作。超声波流量计单站操作，无法多站联动。恶劣天气时，如现场设备出现问题，无法保证到现场处理问题的时效性，同时也对人员安全产生威胁。

解决方案：成功应用流量计远程智能诊断维护平台，此平台连接沿线所有流量计设备，可实现多站点联合运维调控，异站点问题解决，同时兼备数据整合、数据报送、数据存储、异常报警记录、运行维护记录等功能。大大地提高了运行维护效率，实现无人值守。

5.1解决了南水北调东线泵站不规则断面精准测量的难题。

项目背景：

南北北调东线是亚洲最大的泵站集群的引调水工程，泵站因泵后管道短，没有合适安装位置，泵站流道断面不规则、流态不稳定，致使大部分断面无法使用测流设备进行稳定监测。

解决方案：清万水采用CFD模拟仿真技术，还原流道进口真实进水流态，通过精准的定位与埋设施工技术，最大程度上减少换能器对流态的影响，实现泵站流道不规则断面流量在线监测。

6.1解决了高低温恶劣工况下设备平稳运行的难题。

项目背景：南水北调中线室外主机冬季低温时运行环境温度达到﹣20°，夏季高温时主机运行温度达到85°。高低温的恶劣工况对设备平稳运行、使用寿命、测量精度产生巨大挑战。

解决方案：

在主机运行温度达到过热时，超声波流量计配备的自动温控系统实时采集主机温度开启散热模式，保证主机在温和的温度下持续运行。在低温环境下，硬件性能耐寒防凝霜，清万水的超声波流量计仍然能稳定准确的测量。

7.1解决了测流井积水后的稳定运行的难题。

项目背景：南水北调各省市配套工程大部分为管道输水，超声波流量计采用管道外插式将换能器安装在测流井内，因降雨或农田灌溉的影响，容易在井内形成积水，积水最深时淹没测流管道及换能器。对超声波流量计运行产生影响。

解决方案：

清万水自主研发的换能器具备IP68的防护等级，通过柔性粘合的装配技术，使得换能器发射面与壳体在不同环境温度下皆能保持紧密的粘合，有效隔绝外界环境影响因素，达到防水防尘的使用效果，保证设备全天候工作，为客户节省了后期检修维护费用。