GBT22140-2008小型水轮机现场验收试验规程.pdf 89页

'lCS29．160．40K55囝雪中华人民共和国国家标准GB／T22140—2008小型水轮机现场验收试验规程Codeforfieldacceptancetestofsmallhydroturbines(IEC62006：2001，Hydraulicmachines--Acceptancetestsofsmallhydroturbines，MOD)2008-06-27发布2008-10-01实施宰瞀粥紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仪1” 标准分享网www.bzfxw.com免费下载目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘‘l范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯2规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3术语、定义、符号及单位⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．1下标⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··3．2几何术语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．3主要物理量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯·3．4流量⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．5转速⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．6压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·3．7m(头·····-·--········-··⋯·⋯··················⋯············3．8功率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．9损失⋯⋯⋯⋯··-⋯··⋯·⋯⋯·⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．10效率⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3．1l其他参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯··3．12误差和其他术语符号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．13水轮发电机组示意图···⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯3．14典型小型水轮机水头的定义⋯⋯⋯····⋯⋯⋯⋯⋯··3．14．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．14．2上下游均为自由水面的水轮机⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．14．3上游具有压力引水管而下游为自由水面的水轮机3．14．4上下游均为具有压力引水管和排水管的水轮机·3．15瞬时转速上升的定义-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．16压力上升的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-4保证的性能和范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯··4．1规定和要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4．1．1合同规定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-··4．1．2电站条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯-⋯⋯⋯⋯·4．1．3试验仪器设备的技术要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·4．2主要性能保证⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯·--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-4．2．1最大输出功率⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·4．2．2水轮机绝对效率⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯·4．2．3水轮机相对效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-⋯-4．3保证的范围⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·4．3．1保证的试验等级(A、B、C三级)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·4．3．2试验等级的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-⋯⋯··4．3．3水温的比尺效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·4．3．4保证期⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··GB／T22140—2008Ⅶ●●，，000，08如加加u¨地地挖¨碍HMM坫¨● www.bzfxw.comGB／T22140—20084．3．5安全故障、试运行条件和性能试验⋯⋯⋯5试运行前的安全验收试验⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯5．1启动前试验(无水试验)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5．1．1通则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯-5．1．2流道充水前的检查(无水试验)⋯⋯⋯⋯⋯5．1_3流道充水时的检查(充水试验)⋯⋯⋯⋯⋯5．2关闭装置(无水与充水试验)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5．2．1一般要求⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯5．2．2进水口闸门或阀门⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5．2．3进水主阀⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯-．⋯⋯⋯⋯⋯··5．2．4活动导叶(混流式和轴流转桨式水轮机)⋯5．2．5针形阀和折向器(水斗式和斜击式水轮机)5．3试车和控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯·5．4轴承在额定转速下运行···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···5．5紧急停机(空载)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···5．6电气保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯···⋯⋯⋯·5．7过速试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·5．8飞逸试验⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·5．9甩负荷试验⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯·5．9．1一般要求··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯·5．9．2试验程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5．9．3测量值⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6试运行和可靠性试验⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯6．1通则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·6．2旋转部件的温度稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．2．1一般要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯6．2．2与合同保证值的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．3控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·6．3．1说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．3．2不带调速装置的机组运行⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．3．3带有调速装置的机组运行⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．3．4带有上游水位控制装置的机组运行⋯⋯⋯6．3．5带有功率控制装置的机组运行⋯⋯⋯⋯⋯6．3．6带有电子负荷调节装置的机组运行⋯⋯⋯6．4在试验控制系统时的测量⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯·6．5设置静压基准标记⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6．6协联关系试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7性能保证和试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯·7．1一般要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯····⋯⋯⋯··7．2在净水头下发电机的最大输出功率⋯⋯⋯⋯7．2．1测量方法⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-7．2．2保证的结果和范围⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯·7．2．3试验的实施⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·Ⅱ坫¨三2¨¨¨¨¨邛"""¨”MMM¨均均珀∞∞∞∞肋加加n组打龃毖毖毖毖船勰孙船船船 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载7．3发电机输出功率与净水头和水轮机导叶(或喷针)开度的关系7．3．1测量方法⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’’⋯’7．3．2保证的结果和范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．3．3试验的实施⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．4指数试验·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7．4．1一般要求⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···7．4．2定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯’’⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．4．3保证的应用和范围⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．4．4试验的实施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯·7．5根据流量测量进行的效率试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯·7．5．1一般要求⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯··7．5．2流量测量的选择⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-7．5．3保证的应用和范围⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯·⋯⋯⋯·-7．5．4试验的实施··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯7．6根据热力学法进行的效率试验⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·7．6．1原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．6．2测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7．6．3适用条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯··7．6．4试验的实施⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8计算、评估和误差分析⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．1计算和评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘‘8．1．1通则⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’’⋯⋯⋯’8．1．2原型水轮机在现场条件下的物理、几何和静压值(常数)⋯8．1．3测量值(变量)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·8．1．4发电机输出功率(P。)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯8．1．5水轮机输出功率(P。)⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯一8．1．6绝对流量(Q)··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯8．1．7相对流量(指数试验)(Q。)·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·8．1．8毛水头、静水头和净水头(H。／H。。／H)⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯8．1．9水轮机绝对效率(71。)⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯-8．1．10水轮机相对效率(舢。)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯8．1．11水电站装置效率(口pLant)⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯··8．2误差分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．2．1导言⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．2．2系统误差评估⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．2．3随机误差评估⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘‘8．2．4性能测量的不确定度⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9试验结果与保证值的比较⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯··⋯·9．1水轮机特性的偏移⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．9．2输出功率⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9．3效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯9．3．1一般要求··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯一9．3．2指数试验的相对效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．GB／T22140—2008孔驰筋舱舫拈孙孙孙孙孙孙孙卵胛盯朗凹盯卯卯胛肝勰鹅船曲约∞∞∞∞∞∞∞弛弘踮踮∞％弘盯Ⅲ www.bzfxw.comGB／T22140—20089．3．3根据流量测量或热力学法得到的绝对效率10其他保证⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·10．1空蚀和磨损的检查⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·10．1．1空蚀保证·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·10．1．2空蚀测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．1．3空蚀检查结果与规定的保证值比较⋯⋯10．1．4磨损⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．1．5磨损检查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．1．6磨损的评定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lo．2水轮发电机组噪声试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．2．1测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．2．2验收准则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯lo．3水轮发电机组振动试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯·10．3．1一般要求⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯--10．3．2固定支持部件的振动⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯·10．3．3轴的相对振动⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--11试验的组织⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1lt1试验步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2现场试验的实施⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯·-11．3试验结果的评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-··11．4试验报告⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯·12数据采集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··12．1数据采样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12．2模拟与数字(A／D)的转换·--⋯⋯⋯⋯⋯-·12．3人工读数··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯附录A(资料性附录)物理数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯A．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··A．2重力加速度与纬度和海拔高程的关系·⋯··A．3水的密度⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··A．4空气的密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯··A．5水银的密度⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯·附录B(规范性附录)附录C(规范性附录)c．1转速测量⋯··水头定义的标示⋯··转速和水头测量方法c．1．1功率直接测量时转速的测量c．1．2间接测量功率时转速的测量C．2水头测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯C．2．1概述⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯··c．2．2压力测量断面的选择⋯⋯C．2．3上游测量断面⋯⋯⋯⋯⋯C．2．4下游测量断面⋯⋯⋯⋯⋯c．2．5测压孔布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯C．3压力测量仪器⋯⋯⋯⋯⋯··Ⅳ船∞弘船娼弘∞∞∞们∞姐蛆u铊档蛆躬¨““蛎蛎蛎蛎拍蛎蝎拍曲曲∞弘％弱％弱弘明弘弘弘卯 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载C．4水位测量仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录D(规范性附录)输出功率测量⋯⋯⋯····⋯⋯··D．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯··D．1．1发电机最大输出功率(见7．2)⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯·D．1．2发电机输出功率与水轮机导叶开度之间的关系D．1．3指数试验(见7．4)⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··D．1．4效率试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯·D．2同步发电机输出功率测量的间接法⋯⋯⋯⋯⋯D．2．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯D，2．2发电机损耗的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯D．2．3在发电机出线端测量的有功功率应保持一致D．3异步发电机输出功率测量的间接法⋯⋯⋯⋯⋯D．4输出功率测量的直接法(水轮机轴力矩)⋯⋯D．5发电机损失⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·附录E(规范性附录)流量测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯‘E．1．1选择测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．1．2水流的稳定性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯’E．1．3泄漏、渗透和分流·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··E．2流速仪测量法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯··E．2．1流速仪⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．2．2明渠的流量测量⋯⋯⋯E．2．2，1测量断面的选择⋯·-·E．2．2．2测点数目⋯⋯··⋯⋯·E．2．2．3测点布置⋯⋯⋯⋯⋯E．2．2．4水流稳定——水位检测E2．3圆形封闭管道的流量测量E．2．3．1测量断面的选择⋯⋯E．2．3．2测点数目⋯⋯⋯⋯⋯E．2．3．3测点布置⋯⋯⋯⋯⋯E．2．4流量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．3压力一时问法(Gibson法)⋯GB／T22140一2008卯盯盯强鼹弘∞∞∞∞∞∞∞∞∞阻舵∞∞％诣∞踮％∞∞％∞∞∞∞明盯卵盯盯卯盯盯卯瞄昭∞v器仪器计计计量感力力力测传压压压级力力簧柱原压重弹液12345孔乱文乱孔’．、r"．"”～粗～式装定时件型安率样布条仪仪仪采分用速速速量速使流流流测流i45621．^"^r_^1．^1i，k www.bzfxw.comGB／T22140--2008E．3．1方法原理E．3．2使用条件E．3．3方法的实施E．4E．5堰测法⋯⋯···⋯1测量原理⋯⋯2测量装置⋯⋯3安装条件·⋯”4溢流层高度测量5流量计算公式毕托管法1概述E．5．2标准静压毕托管⋯⋯·”E．5．3非标准毕托管·⋯⋯⋯··E．6容积法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．7声学法⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯··E．7．1方法原理⋯⋯··⋯⋯⋯·E．7．2使用条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．7．3圆管中声学法的实施⋯E．7．4小型水轮机的声学测流法E．8电磁流量计⋯⋯⋯⋯⋯⋯E．8．1概述·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯·E．8．2原理与基本公式⋯⋯⋯E．8．3使用条件⋯⋯⋯⋯⋯···附录F(规范性附录)效率试验F．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯F．2效率试验(绝对流量法)F．2．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯F．2．2试验过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯F．3效率测试的热力学法⋯⋯F．3．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯F．3．2试验过程·⋯⋯⋯⋯⋯··Ⅵ∞∞加加加加儿饥他他记陀他他他伯他M珀％伯％伯”””丌鸺弛他加 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载如下刚舌GB／T22140--2008本标准修改采用IEC62006：2001{小型水轮机验收试验》，本标准与IEC62006：2001的主要差异——第10章空蚀和磨损的检查中对空蚀保证期进行了修改；——10．1．2空蚀测量方法中，IEC原文中系数k的取值较大，根据GB／T15469--1995{反击式水轮机空蚀评定》对表4中h的取值进行了调整；——第10章空蚀和磨损的检查中补充了磨损检查和磨损评定的相关内容；——第11章试验的组织中增加了11．4试验报告一节内容；——增加了第12章数据采集的相关内容；——附录E流量测量方法中补充了毕托管法和堰测法。此外，还按我国规定对文字、单位和图表进行了规范化处理。本标准的附录B、附录C、附录D、附录E和附录F为规范性附录，附录A为资料性附录。本标准由中华人民共和国水利部提出并归口。本标准起草单位：中国水利水电科学研究院。本标准主要起草人：孟晓超，潘罗平，杨弄玉。 小型水轮机现场验收试验规程GB／T22140—20081范围本标准规定了小型水轮机进行现场验收试验的有关试验、测量方法，以及合同保证条件的评价方法。本标准适用于单机输出功率小于(等于)15Mw和转轮直径小于(等于)3．3m的水轮机现场验收试验。本标准不涉及水轮机的具体结构和各种部件的机械性能。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB／T10292005三相同步电机试验方法GB／T78942001水轮发电机基本技术条件(neqIEC60034：1996)GB／T15469--1995反击式水轮机空蚀评定GB／T17189--2007水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程DI．50611996水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范ISO14381应用堰和文杜里水槽在明渠中测流——第一部分：薄壁堰ISO3364：1988封闭管路清洁水的流量测量—～在满管中和固定流量条件下使用测速仪的速度截面法ISO3455明渠的流量测量——转子式流速仪在直线明渠中的标定ISO3966封闭管道中流体流量测量——采用皮托静压管的速度面积法ISO4373明渠水流测量——水位测量设备ISO7194封闭管道中流体流量测量—～利用流速仪或皮托静压管对圆形管道中不均匀流或旋涡流流量测量的速度面积法IEC60041：1991水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验IEC60193水轮机、蓄能泵和水泵水轮机——模型验收试验3术语、定义、符号及单位下列术语、定义、符号及单位适用于本标准。3．1下标3．1．1高压基准断面1highpressurereferencesection(1)确定高压侧的起始断面(或高程)，见图1。3．1．2低压基准断面2lowpressurereferencesection(2)确定低压侧的起始断面(或高程)。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—20083．1．3高压测量断面17highpressuremeasuringsection(17)测压管所在断面如果与高压基准断面1不一致，其测量值应换算到高压基准断面1。3．1．4低压测量断面27lowpressuremeasuringsection(27)测压管所在断面如果与低压基准断面2不一致，其测量值应换算到低压基准断面2。3．1．5规定值specified(S。)符号表示的量值亦代表其他保证的量值。3．1．6测量值measured(N)符号表示试验时的量值。3．1．7变换值transposed(R)符号R表示在保证(或规定)条件下通过换算重新设定的量值。3．1．8加权值weighted(W)按照规定的权值得出的计算值。3．1．9指数index(ix)在水轮机相对效率试验中，用来表示水轮机的相对效率与压差方次关系的数。3．2几何术语3．2．1面积area(A)垂直于来流方向的过流净面积(单位：m2)。3．2．2导叶开度guidevaneopening(aD)导叶背面出水边上给定点至相邻导叶体之间的最短距离(单位：mm)。3．2．3喷针开度needleopening(s)从关闭位置开始测得的喷针平均行程(单位：mm)。3．2．4转轮叶片安放角度runnerbladeangle(p)叶片外缘进、出水边上两点的轴向距离除以该两点间的弧长为其正弦值的角度(单位：度)。3．2．5高程level(z)系统中某一点位于规定的参考基准面(通常指平均海平面)以上的高程(单位：m)。3．2．6水轮机基准高程turbinereferencelevel(zT)在水轮机中所规定的某一点到参考基准面的高程(单位：m)。2 GB／T22140—20083．3主要物理量3．3．1重力加速度accelerationduetogravity(g)试验地点的g值，它是纬度和海拔的函数(单位：m／s2)，参见第A．2章。3．3．2温度temperature(T)热力学温度(单位：K或℃)。3．3．3密度density(p)单位体积的质量。水的密度值～(单位：kg／m3)，参见第A．3章。空气的密度值P。(单位：kg／m3)，参见第A．4章。3．3．4运动粘性系数coefficientofkinematicviscosity(v)动力粘性系数与密度之比(单位：m／s2)。3．4流量3．4．1流量discharge(Q)单位时间流过系统任何一断面水的体积(单位：m3／s)。3．4．2相对流量relativedischarge(Qh)用指数试验方法计算得出的流量(单位：m3Is)。3．5转速3．5．1转速rotational，speed(n)每分钟的旋转次数(单位：r／min)。3．5．2瞬时转速momentaryspeed(n。)暂态过渡过程中，某指定时刻(或瞬间)的转速(见图3)。3．5．3最大瞬时转速‘maximummomentaryoverspeed(n⋯)机组在甩规定负荷的暂态过程中达到的最大转速(在某些情况下最大瞬时转速超过最大稳态飞逸转速)。3．5．4最大稳态飞逸转速maximumsteadystaterunawayspeed(H。)在最大水头下，发电机甩负荷或与电网解列发生的暂态过程波动消失后，喷针或导叶或转轮叶片所处的位置恰使转速达到最大值的转速。对高比转速的水轮机，其飞逸转速还受空化性能的影响，因而还取决于有效的吸出高程(H。)值。3．5．5最终转速finalspeed(nf)水轮机在所有暂态过程波动消失后的稳态转速。3 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140一20083．6压力3．6．1表计压力gaugepressure(p)高于或低于环境压力的表计显示压力(单位：Pa)。3．6．2环境压力ambientpressnre(pmb)周围空气的大气压力(单位：Pa)。3．6．3绝对压力absolutepressure(p,h．)表计压力和环境压力的代数和(单位：Pa)。3．6．4瞬时压力momentarypressure(p+一。)系统中指定点在规定的暂态过程中指定时刻出现的表压力(单位：Pa)，见图4。3．6．5最大／最小瞬时压力maximum／minimummomentaryoverpressure(p+～～)机组在甩或增加规定负荷的暂态过程中出现的最高／最低瞬时压力(单位：Pa)。3．6．6最终压力finalpressure(pf)系统中指定点所有暂态过程波动消失后的稳态表压力(单位：Pa)，见图4。3．7水头3．7．1水轮机水头turbinehead(H)水轮机做功用的有效水头，为水轮机高压基准断面1与低压基准断面2之间包含动态能量的总压力差。净水头H--E／g(单位：m)。3．7．2额定水头ratedhead(H，)水轮机在额定转速下，输出额定功率时的最小净水头(单位：m)。3．7．3毛水头grosshead(日o)水电站上游水位与尾水位之差(单位：m)。3．7．4静水头statichead(Hm。)水轮机高压断面与低压断面之间的静压力差(单位：m)。3．7．5动水头dynamichead(Hdvn)用水柱高度表示的速度水头，其值等于在水轮机某一流量下通过高压基准断面或低压基准断面时的平均流速的平方除以两倍重力加速度：Ha，。一。2／(29)(单位：m)。3．7．6总水头totalhead(H。。)总水头为静水头与动水头之和：H。一H。：+Hm(单位：m)。d GB／T22140—20083．8功率3．8．1水轮机输入功率hydraulicpowerofturbine(Ph)水轮机进口水流可产生电能的水力功率(单位：w)：Ph--E(PQ)一gH(PQ)，其中(PQ)可以是(PQ)或(pQ)2。3．8．2水轮机输出功率mechanicalpowerofturbine(Pt)水轮机主轴输出的机械功率(单位：w)：P．一Pn×聃。3．8．3发电机输出功率electricalpowerofgenerator(PⅫ)发电机母线出口处测得的输出功率(单位：W)。3．8．4电站输出功率electricalpowerofthepowerplant(Po“)电站输出接线测得的功率(单位：w)：P。。。一P。一PL．“3．9损失3．9．1传输损失lossesoftransmission(PLt，)齿轮或其他传递部件(包括调速轮)传输的机械损失(单位：w)。3．9．2发电机损失10ssesofgeaerator(PL，口)发电机内部损失(包含发电机的轴承损失)(单位：w)。3．9．3变压器损失lossesoftransformer(PLtr)变压器输入端与输出端的功率差(单位：w)。3．9．4用于辅助设备的功率powerforauxiliarydevices(PL，。)电站辅助设备系统耗用的功率(单位：w)。3．10效率3．10．1水轮机绝对效率absoluteturbineefficiency(qt)水轮机输出功率与水轮机输入功率之比：口。一P．／Ph—P。／(Pn×_。。)。3．10．2水轮机相对效率relativeturbineefficiency(¨，)采用指数试验得到的流量计算得出的水轮机效率。3．10．3发电机效率generatorefficiency(r／#)发电机输出功率除以发电机输出功率与发电机损失之和：瑰。。=P。。。／(P。。。--PL。)。3．10．4变压器效率transformerefficiency(mf)电站输出功率除以发电机输出功率：m—P。／P。。。一(P，PL．tr)／P。。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—20083．10．5传输效率transmissionefficiency(町订)发电机输出功率、发电机损失和用于辅助设备的功率之和除以水轮机输出功率：仇，一(P。+PL，。。+PL，。。)／P。。3．10．6水电站装置效率plantefficiency(I／pht)电站输出功率除以水轮机输入功率：舢。。=P。。：／(H。×gXpXQ)。3．11其他参数3．11．1单位比能specifichydraulicenergyofwater(E)电站上游水位与尾水位之间可以利用的单位质量流体的能量(单位：J／kg)。3．11．2平均流速illeallvelocity(v)流量除以面积A(单位：m／s)。3．{1．3流道损失lossesofwaterpassage(h“)水轮机上、下游流道断面间的水头降低(损失)(单位：m)。3．11．4净吸出高度netpositivesuctionhead(H。)水轮机规定的基准面至尾水位的高度(单位：m)。3．11．5．空化系数cavitationcoefficient(c)水轮机的空化系数是表示在水轮机运行过程中转轮内部动力真空的相对值：一一H。／H。3．12误差和其他术语符号见表1和表2。表1误差符号项目符号压力测量pressuremeasurementf。净水头nethead，H流量discharge|q发电机输出功率generatorpoweroutput^。。能量逆变energycounter，wH电压互感器potentioltransformer，PT电流互感器currenttrans{ormer，cT计时器timerft发电机损失lossesofgenerator，L．。转速rotationalspeedf、不带变压器的水轮发电机组输出功率poweroutputonhydroelectricunitwithouttransformer^一水轮机主轴的输出功率poweroutputonturbineshaft，P．。水轮机效率turbineefficiency^，t 表1(续)GB／T22140—2008项目符号用热力学法得到的水轮机效率efficiencyofturbineusingthermodynamicmethod^．th机械传输效率efficiencyofmechanicaltransmission^巾变压器效率efficiencyoftransformer^“总偏差sumofbiaserrors总精度误差sumofprecisionerrorseDre。全部测量的总误差overallerrorsofthewholemeasurement表2其他术语符号项目符号活动导叶wicketgateWG固定导叶stayvaneSV转轮叶片runnerbladeRB喷针开度needleopeningN0上游水位headwater1evelHWL下游水位tailwater1evelTWL流体动力学计算calculationflowdynamicsCFD初步验收证明preliminaryacceptancecertificatePAC电压互感器potentialtransformerPT电流互感器currenttransformerCT3．13水轮发电机组示意图水电站的流道由三个不同的部分组成(见图1)：·上游流道；·水轮机性能保证范围通流流道(在高压基准断面1与低压基准断面2之间)；·下游流道。在高压基准断面1以外的上游流道和在低压基准断面2以外的下游流道的水力损失不应归于水轮机，但有可能影响水轮机流道范围内的水力条件和水轮机的效率。因此，当考虑水轮机效率时，仅考虑水轮机保证范围内的能量损失。如果在高压基准断面1和低压基准断面2的能量测量不可能进行时，供需双方协议改变测量断面。最常见的小型水轮机的高压基准断面1和低压基准断面2以及净水头和比能的定义见3．14。性能保证范围：a)最大输出功率：1)水轮机输出功率P。；2)发电机输出功率P。。；3)水电站输出功率P。⋯b)特性曲线形状的控制1)发电机功率与水轮机开度的函数关系P。。一／(wG)；2)水轮机绝对效率与水轮机输出功率的函数关系目。一f(P。)；水轮机绝对效率与流量的函数关系聩一，(Q)；3)水轮机相对效率与水轮机输出功率的函数关系轨，一一，(Pt)；水轮机相对效率与流量的函数关系仉。t一，(Q)。所有保证都基于高压基准断面1和低压基准断面2(水轮机保证范围)以及相对应的净水头。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008上游水位0与下游水位3没有定义参考面积或有效的过流断面，上游水位0与下游水位3的水位差代表着电站的毛水头，仅作为参考资料。图1水轮发电机组示意图(水电系统)3．14典型小型水轮机水头的定义3．14．1概述在这个标准中，术语H、H。、H。：和H。主要用于能量和压力。这些通常用于小型水轮机，如果必要，比能E能够很容易地用E—g×H计算得出。H。。和H。。分别代表水轮机高压基准断面1和低压基准断面2的静压力水头。总压力H。。。和H。，。分别包含了高压基准断面1的速度水头w。2／29和低压基准断面2的速度水头"22／29。水轮机净水头H的一般定义为：H一垒二丝+旦二；兰￡+(。。’一。：7)或H一(^，7～矗?)+塑≯+(。j一。?)gP69‘g注：P—P。h户。b。对于小型水轮机，其环境压力P。m的影响非常小，因此可忽略。在水轮机净水头H中从高压基准断面1到低压基准断面2的流道损失比毛水头H。小很多。因此，H可以定义为(见图2和附录B)：H—H1，tot—H2，tm8 GB／T22140—2008懈冰g哪猎岬冰*舟犀眯*乓莘．眯*忡隧双他盆眯*N匝 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140--20083．14．2上下游均为自由水面的水轮机3．14．2．1灯泡贯流式水轮机(见第B．I章)和立式轴流式水轮机(见第B．2章)H¨。t—zj一^j+若H2,tot—z；一^zt十I"Oi2zH—H¨。t—H轴ot注：卧式和立式轴伸式水轮机可分别参见灯泡贯流式和立式轴流式水轮机水头的定义。3．14．2．2立式开敞混流式水轮机(见第B．3章)：H¨。。一卸t--h(Hz，。。一z；-h；+F"o2H—HlI。。一H2．。og注：立式开敞轴流式水轮机可参见立式开敞混流式水轮机水头的定义。3．14．3上游具有压力引水管而下游为自由水面的水轮机3．14．3．1卧式混流式水轮机(见第B．4章)和立式混流式水轮机(见第B．5章)Hi,tot—zl，+hH若‰t—z；h；+若H—Hm。t_‰t3．14．3．2卧式冲击式水轮机(见第B．6章)：z。。是所有Z2X值的平均值。对于两喷嘴的冲击式水轮机％。一(zz，+％)／2-"Hl,tot=Zmj+若‰t—z。3．14．3．3立式冲击式水轮机(见第B．7章)：H”。t—zj+h，t1。jVil2Hz，t。t—zt3．143．4卧式斜击式水轮机(见第B．8章)和立式斜击式水轮机(见第B．9章)Hm。t—zj+^-t+iVil2Hz，m—zt3．14．3．5A型带尾水管的卧式双击式水轮机(见第B．10章)(起始低水头)：Hi,tot2z，’+^·t1。瓦vlzHz,tot—z．j^zpl。西V2H—H¨。tHz，t。t3．14．3．6B型不带尾水管的卧式双击式水轮机(见第B．11章)(起始高水头)：Hi．tOt—ZI"+卅若3．14．4上下游均为具有压力引卧式混流式水轮机：‰。t—z1，．^，’-__Vzgl210水管和排水管的水轮机H2,tot一2．；一^；+茜H一‰t一地”t 3．15瞬时转速上升的定义GB／T22140—2008——突然甩负荷时水轮机转速的变化⋯关闭装置不动作时的飞逸转速3．16压力上升的定义a)图3瞬时转速上升的定义b)、．V＼／^P。lI水轮机参考面——(a)突然甩负荷——(b)突然增负荷图4在水轮机高压参考断面的压力变化 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—20084保证的性能和范围4．1规定和要求4．1．1合同规定水轮机保证的性能和范围应在合同中予以规定。验收试验应规定·试验范围，见表3；●试验方法；·测量仪器设备的等级；·考虑不利的测量条件所允许的不确定度。表3试验范围C等级B等级A等级测量等级常规试验参考章节全面试验扩展试验(仪表盘测量)安全验收试验(投入运行)5启动前试验(无水试验)是51关闭装置(无水和充水试验)是52试车和控制系统(过水试验)是5．3轴承在额定转速下运行是5．4紧急停机(空载)是5．5电气保护是5．6过速试验是57b逸试验不／选择5．8甩负荷试验是5．9试运行和可靠性试验6旋转部件的温升是6．2控制系统是／选择63设置静压基准是是／选择5，5协联关系是是／选择不6．6性能试验7在净水头下发电机的最大输出功率是8是72发电机输出功率与净水头和水轮机导叶开度的关系是73指数试验是／选择是不74效率试验·采用流量测量是不7．5●采用热力学法是6不7．6计算、评估和误差分析是8其他保证10宅蚀是／选择10．1 表3(续)GB／T22140—2008C等级B等级A等级测量等级常规试验参考章节全面试验扩展试验(仪表盘测量)噪声是／选择10．2振动是／选择103注：是：合同要求；是／选择：通常进行试验或选择进行(这取决于水轮机型式和现场条件)；不／选择：通常不进行试验或选择进行(这取决于水轮机型式和现场条件)；不：不需要。a包含在其他试验中。b可选择其他替代。4．1．2电站条件为了电站设计和投标的目的，需方应提供作为保证基础的各种数据和参数。上下游过水流道通常由需方负责，需方因此应及时提供水轮机供方所必需和要求的数据。主要要求如下：a)最高／最低上游水库水位；b)最高／最低下游水位；c)可利用的水力能量：·额定水头和额定流量；·水轮机工作水头范围；d)需方在合同中应明确下列参数：·水轮机安装高程；·最小允许尾水位，关系到空化性能和尾水管出El的淹没深度(反击式水轮机)；·尾水管出口至尾水明渠的最小距离(反击式水轮机)；·最高尾水位(水斗式水轮机)；e)水质：·每立方米水中含泥沙的重量，单位：kg／m3；·悬浮物(草、水藻、工业垃圾等)；·化学成分；●水温；f)整个过水流道可预计的水力损失：·引水系统；●进口；·拦污栅；·压力管道，进水主阀；·下游过水流道；g)来流条件：在上下游流道中任何有干扰的流速分布都会对水轮机的效率和装置性能产生明显的影响。因此，在设计流道时，水轮机高压基准断面1和低压基准断面2之间的流速分布应该符合水轮机供方的要求，特别是对于低水头水电站的水轮机。4．1．3试验仪器设备的技术要求仪器设备应正确地选择，并适用于下列试验：]3 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008a)试运行期间试验：对于测量压力、温度和转速所使用仪表盘和外接商业仪器仪表的精度应高于±1％；b)验收试验：对于测量的不利结果，参与验收试验的各方应对测量的不确定度取得一致意见，采用的测量仪器精度要求参见8．2。．4．2主要性能保证4．2．1最大输出功率当在合同(或协议)规定的水头和转速下测量得到的输出功率等于或大于保证功率时(测量结果满足测量误差要求)，即认为满足保证值。上述保证值可在不同水头下分别予以保证。对于规定的水头，输出功率的保证可采用：a)水轮机主轴(包含水轮机轴承)：水轮机输出功率P。；b)发电机：发电机输出功率P。；c)水电站性能：电站输出功率P。“d)作为水轮机导叶(或喷针)开度函数的发电机输出功率：发电机功率P。一f(WG)。4．2．2水轮机绝对效率应对合同(或协议)规定的功率和流量范围内测量得到的效率值给予评估，且当评估效率值不小于效率保证值时，即认为满足合同规定。效率保证可采用如下形式：a)保证加权平均效率值；b)保证一个或多个规定水头下的水轮机效率曲线。一般不对单独的效率点进行保证，因为单独效率点并不代表水轮机的整体特性性能。4．2．3水轮机相对效率水轮机相对效率见7．4。对测量得到的相对效率特性与保证值进行比较，见9．3．2。4．3保证的范围4．3．1保证的试验等级(A、B、C三级)不论保证的范围怎样，水轮发电机组及其相关设备的安全和运行，都应在试运行中进行检验(见第5章和第6章)。主要保证值的试验被分为A、B、C三个等级，见表3。对于每一个等级的试验费用由供、需和试验单位三方商定。试验等级的区别仅涉及试验的范围，而不涉及试验和试验设备的质量和精度，试验的误差分析在每一等级中都要进行。A等级：常规试验(用仪表盘测量)使用电站已装设的仪表盘仪表，应在使用前进行检查是否满足试验要求和目的(在电站设计中需考虑，避免以后安装外部仪器设备)，否则在试验时就得使用外接设备。B等级：扩展试验等级B包含了水轮机的附加特性的试验。C等级：全面试验包含水头、流量、水轮机和发电机输出功率绝对值的测量，通过测量值对水轮机绝对效率进行计算。4．3．2试验等级的应用对于基本保证试验等级的应用：a)试验等级A适用于：给出水轮机效率特性，但不予保证，只保证在额定水头下发电机的最大输出功率；b)试验等级B适用于：给出水轮机特性作为开度的函数，但不予保证，只保证在额定水头下发电机的最大输出功率；c)试验等级C适用于：对一个或多个规定水头形式下的水轮机效率曲线提供保证，效率保证曲14 GB／T22140—2008线覆盖整个水头和流量运行区域，可以给出或不给出保证点。4．3．3水温的比尺效应通常在实验室所得的结果是基于水的标准温度。如果真机与保证条件下水温不同且大于±5℃时，应根据第A．3章进行修正。4．3．4保证期如果没有特殊规定，保证期应至少为初步验收合格后12个月或最多为交货后24个月之内。4．3．5安全故障、试运行条件和性能试验4．3．5．1安全验收试验(见第5章)如果机组运行存在隐患，则不能交付下一步的运行，直至找出故障所在，并予以评估和修复为止。4．3．5．2试运行和可靠性试验(见第6章)如果某些试验结果超出规定的限制，机组可在特殊监测下交付运行(例如温升)。如果执行的全部试验都在允许的限制范围内，即可按规定的时问内开始试运行。当水轮机和发电机准备投入商业运行时，双方应签署初步验收合格协议，协议应全面说明机组的实际状态和上述各项目成果。4．3．5．3性能试验(见第7章)如果输出功率和(或)水轮机效率的初步试验计算结果(在现场)明显表示出没有满足合同保证值时，应在拆除仪器设备之前完成下列步骤：1)在现场应做如下检查：·检查所有的数据有无计算错误，如果发现有误，应重新计算；·检查所有仪器的连接、率定是否正确，检查测量管路中是否有空气，以及不规则的脉动等等；·检查在流道中的水力隐患，例如进口水流条件；·检查在水轮机流道中的悬浮物，例如水草、水藻和工业垃圾等；●检查基准水位，见6．5；·检查机组存在不正常的水力和(或)电气现象；·意外的振动和(或)噪声；·几何尺寸检验：——水轮机导叶开度，在关闭位置时的偏离；——转桨式水轮机的协联关系；——冲击式水轮机的协联关系；——转轮型线，等等。在进行完以上全部检查后，试验方负责人应提供有关试验报告及分析。此时，供方有权检查排完水后的水轮机，以及上下游流道。2)供方应做如下工作：·在给出和测量数据的基础上尽可能使用流动分析软件(CFD)进一步计算；·研究是否可以修复或更换机组的某些部件。需方有权要求根据规定的电站条件所预期的性能(见4．1．2)。水轮发电机组的输出功率或效率不能满足合同保证值时的处理，应在供需双方的合同中规定。由于发电时间延后等造成的各项经济损失的索赔应在合同中规定。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载CB／T22140—20085试运行前的安全验收试验5．1启动前试验(无水试验)5．1．1通则在试验开始之前，供需双方应向试验方提交所有有关文件、说明、资料和为了校验与安全启动所需要进行的全部试验项目(独立于合同条款)。供需双方应根据工程项目的特点将下述启动前与启动步骤纳入整体程序之内。5．1．2流道充水前的检查(无水试验)在水轮机蜗壳充水前，应对发电机、水轮机、辅助设备和备用设备进行检查。并对所完成的不同试验和试验结果作详细的记录。应根据理论计算或根据经验对所有元件和设备进行全面的预调整。完成无水试验后，所有阀门和闸门都应关闭(包括活动导叶或针阀)，并且投入制动系统。5．1．3流道充水时的检查(充水试验)当按规定完成所有流道充水前的检查后，并且机组已经具备充水的条件，试验指挥可以发出给流道中充水的指令。可能的充水顺序如下：先开启尾水阀门或尾水闸门，对漏水进行首次检查，之后，上游流道应该通过旁通管路或开启部分阀门或进水闸门缓慢充水，最好由手动操作并对漏水连续进行监视。如果可能，流道的充水不应引起水轮机旋转，如果旋转是不可避免的，应该控制流量以维持转速在可接受的范围内。这种情况下，应监视轴承的运行情况。水轮机蜗壳应缓慢增压。同时检查任何非正常漏水(静态和动态密封)和可见变形。各种截止阀和流量控制部件的操作试验应在静水下重复进行操作，以检验这些设备不应引起任何非正常现象。然后分别对操作机构(活动导叶、转轮叶片、喷针和折向器以及减压阀等)和机组主阀或闸门的开启和关闭时间进行有水调整。对关闭装置的摩擦力和密闭性进行检查。5．2关闭装置(无水与充水试验)5．2．1一般要求对于安全运行，主关闭装置是最重要的部件。应通过多次在不同条件下的试验证明该装置能够在任何情况下关闭和切断水流，包括正常关闭程序和快速关闭程序，以及紧急事故关闭。常规的操作系统如下：·重力关闭、单向油压开启的接力器；·用压力钢管内的水压操作的双接力器；·油压操作的双接力器。所有操作试验都应分别在无水条件下和有水条件下进行。由于在水轮机使用过程中摩擦力是有所增加的，因此，油压装置(压力罐、油管和油泵等)应该有可靠的安全余量(最大操作压力的10％～20％)。应对以下关闭装置进行关闭特性试验：a)进水阀门；b)活动导叶；c)喷针。5．2．2进水口闸门或阀门这一部分可能不包括在水轮机部件中，但进水口闸门或阀门的运行总是包含在控制系统里。进水I：_：I闸门或阀门通常设计可在任何条件下关闭，包括漏水或压力钢管破裂。关闭时问设置应考虑对电站上游渠道或鹾力前池水力波动的影响。】6 GB／T22140—20085．2．3进水主阀进水主阀的设计应保证在水轮机飞逸状态下最大流量时能够关闭。并根据水击影响最小的原则来确定关闭特性和关闭时间。5．2．4活动导叶(混流式和轴流转桨式水轮机)活动导叶是主要的凋节装置，它应能在正常条件下和紧急事故满流条件下关闭。应在所有可能的运行条件下进行活动导叶的操作试验。关闭特性和关闭时间一般由减少过压(水击)和过速的不利影响来确定。对双调节轴流转桨式或灯泡式水轮机运行中产生的过速，通常也同时靠增大转轮ilr片安放角来调控。在这种情况下应该记录转轮叶片接力器的开启和关闭压力。在蜗壳无水时，导叶和轮叶操作机构的最低操作油压，一般不大于额定油压的16％。5．2．5针形阀和折向器(水斗式和斜击式水轮机)喷针应在正常条件下和在紧急事故满流条件下关闭。折向器(如果安装)也应设计能拦截满流，在某些系统中折向器也可用做调节装置。喷针的关闭特性和关闭时间一般由减少过压(水击)来确定，而折向器用于控制过速，见5．5和5．7。如装设凸轮来控制喷针和折向器的相互协联关系，为了得到机组安全过速值，应对喷针和折向器的协联关系在没有任何干扰情况下进行验证。5．3试车和控制系统如果全部启动前的试验满足要求，试验指挥可决定机组可以起动，解除锁定和制动装置。最初的运转应保持稳定的转速，用手动缓慢开启导叶(或喷针)控制转速在所要求的安全运行范围内，且低于额定转速，但高于推力和导轴承需要的最低转速(保持油膜的稳定等)。在进行上述试车或任何其他下述试验期间，如果观察或听到任何非正常现象(如发现任何非正常的噪声、刮蹭等)，或根据供方代表的要求，试验指挥应命令立刻停机。下述项目应予以记录和观察：a)轴承温度及压力；b)水轮机和发电机主轴摆度值；c)油管路中是否有水；d)水轮机、发电机、阀门及尾水管周围的噪声水平。应通过关闭导叶(或喷针)实现停机，机组的主要部件应按照供方的说明书进行检查(如通常要对轴承间隙进行检查)。上述测量记录项目可采用电站正常安装或在安装期间使用的测量设备(如用千分表来检查主轴摆度)，或由供需双方商定。测量设备的精度由供需双方商定。5．4轴承在额定转速下运行按5．3，启动机组到最小启动转速后，如未检测发现明显的问题，转速应在较短时间内逐步增加到正常值。所需逐级增大的转速值的数量应事先由各方商定，根据供需双方的要求应观察每一转速时最重要的参数。水轮机在每一转速下停留的时间应保持到足以获得所有轴承的温度上升已达到稳定值，从而可确定最终温度上升值，该温度值须由供需双方代表和试验方负责人认定，并满足正常运行的要求。测量和观察的项目可能是(除在试车期间已经考虑的项目外)：a)试运行前，没有条件进行试验的所有装置的运行条件；b)冷却系统的运行(温度、压力及流量的相关值)；c)润滑系统的油泵和操作条件下的油位；d)顶盖和支持架的变形和位移； 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008e)轴承座和轴的径向振动；f)油管路系统中是否有水；g)每一传感器或安装在设备上测量仪器的输出信号}h)水轮机、发电机、阀门及尾水管周围的噪声水平；i)轴承、密封及润滑油(或润滑水)的温度上升。如果任何部位的温度过高或增加过快，机组应立即停机，及时研究并消除造成此现象的原因。如果观察到在油中有水或泡沫，应找出并消除其引起的原因。当调速器运行正常，且能操作机组运行时，此时应检查调速系统的正常性能(见第6章)。上述测量记录项目可采用电站正常安装或在安装期间使用的测量设备(如用千分表来检查主轴摆度)，或由供需双方商定。测量设备的精度由供需双方商定。测量设备的不确定度应在±1oA以内，温度传感器的不确定度应好于±1K，并且其滞后时间应小于5S。上述值应在评估试验时予以考虑。5．5紧急停机(空载)如果启动增速试验得到满意的结果，应该进行空载的机械紧急停机试验。应监视主油路阀门的正常关闭操作，应测量接力器油缸的油压和水轮机进出El的水压，应测量导叶(或喷针)的关闭时间，根据5．2，检测其设计值与测量值的差异。应检查停机所需时间和检验正常的制动力的作用。所使用的测量设备应能够测量每一参数的最大和最小值。因此，需将压力传感器连接到检测器上进行最大和最小值检测。如果满足精度的要求，可以从正常安装在电站设备上获得信号(例如转速、导叶开度等)。如果可能或供需双方要求，应采用具有连续记录瞬态值的设备。测量设备的不确定度应在±1％以内(相对于每一个测量量满量程)。5．6电气保护如果机械试验获得满意的结果，应根据合同条款和供需双方要求进行电气保护试验，试验结果应予以记录。对于并网的小型水轮发电机组，为保证由于事故而跳闸时发电机的安全性，电气保护是必需的。电气事故可能发生在发电机上，也可能发生在电网中。当电网进行检修时，保护装置应保证发电机可以脱离电网。保护系统的通用元件是继电器，用来监测低电压及过电压，监测低频或超频，以及监测频率的变化率。当地电网调度人员应详细规定继电保护器的要求和验收试验的性质。正常的电气保护试验应在所有电气设备与电网连接及并网送电之前完成。验收试验通常应包括事故时(在试验期间进行模拟)，电流断路器动作时间与动作程序的试验。5．7过速试验当完成额定转速下空载试验后，在手动控制下使水轮机转速缓慢增加，此时检查过速保护装置的动作(机械和电气)，每一过速装置设置的转速都应进行测量及必要的调整。此时还应对双调节轴流转桨式或灯泡式水轮机转轮叶片安放角度调节装置进行检查。5．8飞逸试验水轮机可进行全部的飞逸转速试验，特别是水轮机有稳态飞逸转速的保证时，但稳态飞逸试验仅在合同中有明确规定时才进行。如果必需进行此项试验，各方须要进行深入的分析和评估，并考虑各种可能出现的危险。如果能够预测到可能要发生的事故，并采取了相应的措施，那么尽管在很小的水电站也应进行飞逸试验。飞逸试验的时间应满足合同规定的时间限制内。当所有关闭调节装置在全开位置失灵的最坏情况下，各种型式水轮机的预期最大飞逸转速：·混流式水轮机：n⋯一160％”。～210％n，；】8 GB／T22140—2008·水斗式水轮机：n⋯一200％"。；·斜击式水轮机：‰。一200％珥；·双击式水轮机m。。一170％m；·轴流定桨式水轮机：n。。=300％n。；·双调节轴流转桨式或灯泡式水轮机：”。。一300％Z／，～360％珥。对于双调节轴流转桨式或灯泡式水轮机，当活动导叶在全开位置失控，且桨叶正在关闭时，可以根据模型试验结果预测此时的飞逸转速，并且将其限制在规定的最小限度内。如果要求进行该项飞逸试验，飞逸转速试验的时间应限制在商定的最小时间内。除非供需双方有特殊的要求，上述检查采用电站正常安装的仪器设备即可，而不需要特殊仪器设备(例如转速和开度信号可从调速器上获得)。转速测量的不确定度应小于±1％(按额定转速计算)。通常飞逸转速保证值是指在最大水头下的飞逸转速，如飞逸转速试验不在最大水头下进行，可根据下面公式进行换算：”s。一n(Hs。／H)“2式中：／一／$p——换算到飞逸转速保证规定水头下的飞逸转速；”——在试验水头下的飞逸转速；H。。——飞逸转速保证规定的水头；H——试验水头。5．9甩负荷试验5．9．1一般要求如果根据5．6所进行的电气试验得到满意的结果，应根据供方的技术说明对励磁系统进行试验和调整，然后进行并网，先不带任何负荷。在同步转速下对轴承运行重新进行观察和测量(见5．4)。如果与电网连接后机组空载运行一切正常，负荷应分级逐步增加到最大值。在增大负荷过程中，对每级负荷在稳定状况下应反复进行观察和测量，并且利用水轮发电机组控制装置证明水轮机能保持运行的稳定。在允许带的负荷条件下，对水轮发电机组每一级负荷进行甩负荷试验(通常为1／4、1／2、3／4和4／4的额定负荷)。水轮发电机组具有不同形式的暂态运行工况，包括紧急停机(由于电气或机械事故)、正常停机或正常关闭返回到空载和不回到空载的运行方式。出于安全因素，应首先进行紧急关闭试验。试验程序应包括在保证运行范围内的最不利条件，相当于从导叶全开、部分开度(带有减压阀)或低负荷状态甩负荷。如果电站的几台机组共用一个引水系统，最不利情况可能出现在所有机组同时关闭断流装置，而不是同时甩负荷。如果可能，试验应在最高水头和额定水头下进行。5．9．2试验程序出于安全因素，试验应从最有利的条件开始到最不利条件分阶段进行，在进行下一步试验前，应对前期试验结果进行详细分析。每一次试验条件都应由合同双方商定(主要包括甩负荷前的功率或开度)。继续试验、中断试验或调整控制元件设定值的决定应由合同双方代表来确定。试验方负责人应对有关技术建议进行协商以及对测量和试验结果作出解释。如果调速器有关参数被调整，所有因调整而可能被影响的试验应重新进行。5．9．3测量值如果必要，根据在甩负荷期间的速率上升值，过速保护装置应将原计算设定值调整到更接近实际测量值。重新调整须经需方同意。压力应利用安装在水轮机进出口尽可能接近上下游压力基准断面处的测压装置测量。]9 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008推荐采用能够采集和准确记录瞬态压力上升和下降的压力传感器。采用的设备应具有与所需进行分析研究压力脉动频率的响应时间。为此目的，传感器应安装在最直接和最接近压力测点的地方。转速可利用转速表或调速器信号来测量，并进行记录。应利用调速器信号或位移传感器记录控制部件的位移(导叶、桨叶、喷针和折向器等)。附加测量包括：发电机功率、油系统和接力器的压力、空气补气装置或空放阀的动作、主轴摆度、主阀动作和轴向力(如果可能)。’测量压力或高程的仪器设备的不确定度尽可能小于总测量值的±1％，转速测量的不确定度应小于额定转速的±1％。6试运行和可靠性试验6．1通则水轮发电机组应进行试运行，以便在整个运行负荷范围内进行必要的调整。全部设备的连续试运行应设有限制时间(72h)，其中至少应在相应水头下最大负荷连续运行48h，或根据供需双方的合同规定。当确认每一设备项目在试运行期间能按规定的运行特性连续运行时，试运行可以认定是成功的。应对运行时间进行记录，在连续运行期间中断最小时间(持续时间不应超过2h)不应影响总的试运行持续时间。如需方认为中断时间过长，试运行应延长或重新开始。试验方应准备包含各种测量记录的试运行报告。报告应详细记录所有在试运行期间发生的中断、所做的任何调整及任何微小的修改。试运行报告除了包含在试运行期间各种详细的观测记录外，还应包括试运行开始和结束的日期，并由供需双方及试验方代表签字。在各种运行方式，包括在正常运行范围内最不利的运行条件下，水轮发电机组需有足够的时间才能获得运行温度的稳定。径向轴承、推力轴承、发电机铁心以及所有其他电路或机械部件都应可靠地承受温升的增加。6．2旋转部件的温度稳定性6．2．1一般要求可采用下列方法进行测量：·利用电站已安装好的温度传感器；o利用可拆卸式传感器或接触式温度计。监视温度的变化作为时间的函数，测量的不确定度应在±1％以内，温度传感器的不确定度应好于±】K，并且其时间滞后应小于5S。在评估试验结果时应考虑不确定度、时间响应和温度传感器的实际安装位置。6．2．2与合同保证值的比较在试验期间，环境及冷却水温度不应高于合同中的提供值(需方提供)。否则各方应协商设置新的可允许最高温度，在任何状态下要确保合理的安全界限。温升值和实际温度值应与最大允许值进行比较(合同规定值或双方商定值)，但要考虑测量的不确定度。有关对旋转部件温升的限值见GB／T7894--2001。6．3控制系统6．3．1说明这部分试验只有在完成了相关安全试验后进行，在5．9甩负荷试验时已可能进行了部分试验。这部分试验涉及水轮机控制系统。可以有多种控制方法，但应选择适合本机组具体条件的控制方式。控制方式可能为下述多种方式的结合，但有些控制方式是不能共存的：·转速依靠电网频率确定而不能调整；·调速器或上游水位控制装置，调节进入水轮机的流量；20 GB／T22140—2008·上游水位控制装置，维持进口和出口的水位；·功率控制装置，维持给定的输出功率；·电子负荷调节装置，消耗发电机多余输出功率。6．3．2不带调速装置的机组运行不采用调速器，直接驱动异步发电机能够并到电网上。该控制方式中的控制系统应能增加水轮机转速。当发电机转速稍高于同步转速时就可并入电网，转速偏差大约是l％～2％的额定同步转速。控制系统应能承受并网时出现的冲击电流。通过齿轮箱驱动的同步发电机和异步发电机，当并人大的电网而不设置调速器时，水轮机转速应通过同步装置的频率限制使发电机频率缓慢的摆动。与此同时，发电机电压也应维持在电网限制之内，同步应在合理的时间内完成(大约5rain)，或在合同中说明。6．3．3带有调速装置的机组运行6．3．3．1试验目的和要求试验的性质将根据调速器的作用和所需要的精度而变化。如果希望调速器提供稳定运行，在合同中应说明可接受的频率变化范围。不带外部负荷，用变速试验来调整调速器，以达稳定运行。试验应证明当控制装置迅速开启或关闭时，转速应在一个转速变化周期范围内返回到设定点。6．3．3．2小型水轮发电机组配置调速器的可能原因6．3．3．2．1同步的需要当小型水轮机需要连接到大电网时采用此模式。调速器可借助于功率或开度给定装置通过永态转差回路增加水轮机负载或转换到其他控制系统，例如水位控制。调速器应在合适的时间内控制水轮机转速完成同步，或按合同要求。一旦同步，调速器应自动转换到正常的运行方式。6．3．3．2．2独立系统频率控制小型水轮机在一个独立电网中改变负荷而不引起大的频率波动可能是有困难的。合同中应说明所预期的负荷大小和类型，以及可以接受的频率偏差。由单一水轮发电机组供电所构成的电网，在合同中应约定将负荷分级以便增加负荷和启动机组。6．3．3．2．3在与柴油发电机并联时频率稳定性一个小型地方电网可能包含水轮机和其他原动机，例如柴油发电机。合同中应说明对所提供的小型水轮发电机组所期望的作用。原动机之一应定义为主调节机组，其他则为附属调节机组。水轮机提供稳定频率的能力取决于与其他发电机容量的相对大小，以及它的响应速度。应正确设置水轮机调速器的永态转差系数，以便调速器能够满足稳定性需要。调速器应通过试验来证明在合同规定的频率允差内能够满足所预期的负荷变化。6．3．4带有上游水位控制装置的机组运行上游水位控制装置是通过维持在流道进水口的水位来调节通过水轮机的流量。进口的流量应在整个运行范围内有所变化，以此证明控制装置能以稳定的方式操作。如果有两台或更多的水轮发电机组，或具有多喷嘴的单机连接到相同的供水管路上，应设有总水力管理系统以维持上游水位。如果在合同中对运行条件给予了规定，应对上游水位变化进行测量。6．3．5带有功率控制装置的机组运行功率控制装置维持发电机的功率输出。控制装置应在整个允许的运行范围内以稳定的方式运行。电压和水又的变化将影响其控制，发电机允许的功率输出变化范围应在合同中规定。如果在合同中对运行条件给予了规定，应从设置点开始对负荷变化进行测量。21 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140--20086．3．6带有电子负荷调节装置的机组运行电子负荷调节装置接收系统中的直接负荷与目前发电机功率输出之差。调速器应具有水轮发电机组在整个日常运行范围内稳定运行的能力。负荷调节装置利用发热消耗所接受的功率，但应能够运行在由供方规定的温度范围内。因此，在负荷试验和甩负荷试验期间应对调节装置的运行温度进行监测。当切换负荷时，负荷调节装置可能发射无线电频率干扰，如果在合同对运行条件给予了规定，应测量发射能级。6．4在试验控制系统时的测量水轮发电机组的稳定性应在整个运行范围内进行试验，如果观察到频率、。电压或功率有不稳定现象，应进行下述项目的测量：·接力器的所有位置；·电网频率或水轮机转速；·发电机母线电压；·有功与无功功率或定子电流；●上下游水位}●管路进出口压力。通常可利用标准控制设备测量记录运行参数的变化，但使用数据检测设备记录仪记录参数随时间的变化更便于进行分析。如果在合同中对运行条件给予了规定，应详细说明电网频率或电压可允许的变化范围。下述测量结果或报告应在试运行结束时提交给需方。·为机组设置的全部预瞀和跳闸值；·进行的全部测量及测量结果(过压、过负荷、轴承温度、关闭设备的时间等)。6．5设置静压基准标记设置基准通常由需方负责。应提供下列基准：·水轮机安装高程：zT(<土2tara)；●水轮机进口基准水位‰(<土5ram)；●上游基准测量水位％’(<土5ram)；·下游基准测量水位：2。’(<±5ram)；·空化最小尾水位控制：<土20iniTl；·补气最小尾水位控制(冲击式、斜击式水轮机)：<±20rfliTl。6．6协联关系试验应用指数试验试验程序检验双调节轴流转桨式或灯泡式水轮机的协联关系，目的是通过调整活动导叶开度与桨叶角度之间的关系来获得最好的机组性能。优化的协联关系是随水头而变化的。如果所设计的电站在较宽的水头范围内运行，则需要确定三维协联关系(叶片、活动导叶和水头)。协联关系试验的目的是：·取得最高效率，优化水轮机运行；·为非最优来流条件提供研究的基准。协联关系由相似的模型试验结果换算而来。但由于模型试验一般并不能准确地重现原型进口条件，以及由于比尺效应和加工制造等因素的影响，需在现场进行验证或修正。当出现以下情况时应进行试验：·没有完全相似可用的模型试验；●没有相似可用的原型；·有理由怀疑真机过水流道不同于模型。22 GB／T22140--2008协联关系试验应在全部效率试验前进行(见7．4)。在协联关系试验期间应考虑其他量的测量(例如振动、噪声等)。协联关系试验可采用指数试验方法。将获得的相对效率曲线根据9．3中的规定与保证值进行比较。试验应在转轮桨叶的几个不同固定角度下分别进行。在每一个转角下，对不同活动导叶开度进行测量，以获得每一转轮桨叶转角的相对效率曲线。活动导叶和转轮桨叶的最优的协联关系为对应效率峰值的包络线。7性能保证和试验7．1一般要求性能试验的目的是验证输出功率、最佳的运行范围和效率的合同保证值。验证试验应在合同规定的条件下进行。对于小型水电机组，可采用7．3和7．4描述的方法进行初步试验，这些试验属于A等级。如果在分析了试验结果后，有理由怀疑水轮机性能，可根据7．5和7．6描述的内容进行附加试验。为了验证水轮机性能，在7．5或7．6(除7．3和7．4外)描述了有关B等级或c等级所需要进行的试验项目。为了正确地在机组上设置适当的传感器和测试装置，以及能在预期的时间内完成所有必需的试验项目，试验项目的内容供需双方应在合同中规定，或事先得到双方的同意。电站在实际运行过程中，由于负荷(流量)的变化，将会引起水头损失，特别是对于装有多台水轮发电机组的电站，运行时产生的运行水头偏离见示意图5。供需双方应在合同中明确规定试验时所采取的运行方式。7．2在净水头下发电机的最大输出功率7．2．1测量方法测量发电机输出功率的方法见附录D。7．2．2保证的结果和范围试验目的是验证当水轮机运行在参考净水头下(台同中定义的设计水头)发电机的最大输出功率，并作为初步试验来检查水轮机性能。试验结果应给出下列数据：·规定水头下发电机最大输出功率的绝对值；·流量与水头和开度的函数关系，可选用综合特性曲线的理论值，并作为参考资料。7．2．3试验的实施为决定额定水头下的最大输出功率，须对净水头有明确的定义。估算净水头有两个不同的可能步骤：a)用静压测量和估算净水头h，7(p。7)采用在上下游断面的普通压力传感器测量静态压力值：1)在断面1和断面2测量静水头(见图1)；2)估计初步水头(静水头)；3)根据实际的水轮机输出功率和水头，由综合特性曲线上读取流量；4)采用在步骤3决定的流量估算速度水头；5)重新计算净水头，且重复进行直至获得通过净水头计算出的流量偏差达到规定的范围内，允许偏差可参考效率试验精度确定；6)采用在8．1给出的公式计算在额定水头下保证的最大输出功率。b)用总压力测量和估算净水头h。。。’(户”。，’)如果直接测量进口压力作为总压力，不需进行速度水头的计算。这种方法通常可更准确地估计净水头，在这种情况下获得的流量应作为资料参考：23 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008o删攮1)采用毕托管(单孔或多孔)直接测量基准断面1的压力作为总压力；2)在低压参考断面，速度水头来自于综合特性曲线。对于高水头水轮机，水轮机出口速度水头的修正是非常小的；3)通过总水头H。。：减去Hm。。来计算净水头(见图2)；4)采用在8．1中给出的公式计算在额定水头下保证的最大输出功率。由于是在原型真机上直接测量了进口压力，净水头的估算比a)更为准确。实际水头的测量点靴运r／厂里；：黼保证值点＼＼／／且F-一：够』—功乒7一／虢新—_，———一—————一、＼么二乡●‘—j／r《≮＼＼i1；，—／多√，一-b：卜■●≥一／3／二二；、?——／—’一—。一＼卜＼＼lr——————～L二二—o曩rh——～～．、t＼R、———～j7———～、里~．[一、——r一——————一、～——＼^————————————一—～———～＼o——j_————一、—～——～一r!—————————一一————dlr!一1丑k’冰I*jH窖N∞球坟泳琳*埘*心辖*州心鞲鞴鞲净水头H图5对于具有一台和两台机组运行水头偏离的综合特性曲线示意图(混流式水轮机)7．3发电机输出功率与净水头和水轮机导叶(或喷针)开度的关系7．31测量方法这种性能试验通常与在7．2中介绍的内容结合进行，发电机输出功率的测量方法见附录D。 GB／T22140—20087．3．2保证的结果和范围试验的目的是验证合同规定的发电机最大输出功率以及功率随活动导叶(或喷针)开度变化曲线的连续性和重复性。在保证范围内应针对不同负荷进行试验，并应提供下述结果：·在额定净水头下发电机输出功率的绝对值与水轮机导叶(或喷针)开度的函数关系。7．3．3试验的实施当水力系统在稳定状态时(导叶或喷针开度不变)，下述参量应进行测量：a)发电机输出的电功率；b)净水头；c)下游水位；d)转速；e)活动导叶(或喷针)开度。如果在试验期间没有规定测量流量，可按7．2所描述的方式来估算(A等级)或测量(B等级)净水头。在这种情况下获得的流量仅供参考。7．4指数试验7．4．1～般要求指数试验用于检验和优化双调节水轮机的导叶开度和桨叶转角之间的协联关系。指数试验验证所有型式水轮机的效率曲线，并且验证在电站装置条件下原型水轮机效率曲线是否与模型试验所预期的结果相似。试验目的是得出相对效率与功率或活动导叶开度(或喷针)的关系曲线，并不需要确定效率的绝对值，但获得效率曲线的形状应能与保证曲线进行比较。采用水头和功率的绝对测量值，以及根据指数试验计算的流量(蜗壳压差和指数流量之间关系未经率定)来计算指数效率。相对效率通常表示为测量的指数效率与最大值之比。由于没有测量绝对流量，可以根据水轮机运转特性估算流量值来推算速度水头。试验应提供下述结果：·在额定水头下发电机输出功率的绝对值与水轮机导叶(或喷针)开度的关系曲线；·在额定水头下水轮机输出功率的绝对值与水轮机导叶(或喷针)开度的关系曲线(见图13)；·在额定水头下机组相对效率与水轮机导叶(或喷针)开度的关系曲线最终能够和保证值进行比较；·在额定水头下水轮机相对效率与水轮机导叶(或喷针)开度的关系曲线最终能够和保证值曲线在一张图上进行对照比较(见图14)；·绝对流量测量中至少有一个测量点能够证明绝对效率有效时，指数试验也将提供绝对效率结果。7．4．2定义指数试验用于确定水轮机相对效率，或运行机组的相对效率包络线以及在多台水轮机运行的全部损失的影响。指数值是任意规定的比例值，相对值由指数值推导得出，在规定的条件下相对值与指数值成比例。本规程中功率输出和水头可采用任何方法测量，流量可借助于流量计来测量，相对效率以其指数效率与最高指数效率的比值表示。7．4．3保证的应用和范围除非双方同意，指数试验结果不能用于罚款、奖励或任何其他涉及合同保证值内容的评定。如果要验证保证值，则必需决定采用获得绝对流量值的测量方法。可以采用有效的综合特性曲线、相似模型试验、相似原型试验或保证值来定义在参考水头下的预期最高效率。指数试验作为现场试验的一部分，可用于下述任何目的：a)确定转轮桨叶角度与活动导叶开度之间协联关系，优化双调节机组的运行。这一过程可以大25 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008量地减少确定实际效率所需要的测量点数以及验收试验所需要的时间；b)确定机组特性、水轮机输出功率、发电机输出功率以及相对效率。这些性能特性可以与相似模型试验或基于适当的模型试验结果，根据流体动力学计算(cFD)设计的原型水轮机性能预期进行比较。能确定保证值为：·水轮机特性形态偏移(峰值效率相对保证效率峰值的偏移)；·在额定水头下水轮机和／或发电机最大输出功率；注：对于采用流体动力学计算(CFD)设计的水轮机，应对特性形态与最大输出功率予以保证。c)确定运行工况点的包络线，定义最有效运行范围，获得比性能试验更广阔的净水头、流量以及功率输出运行范围内的有关性能；d)评估由于磨损、检修或改型所引起的设备效率和功率的变化。当为此目的进行指数试验时，必需注意改型有可能影响测量断面的流态；注：因需要知道初始值和改型值之间的差别，改型前后都应进行指数试验。e)评估由于尾水位和／或净水头的改变引起的空化状况变化而造成的效率和功率变化；注：空化保证条件下对空化和运行限制范围的检查。对于通过流动分析计算(CFD)设计的转轮(合同要求)，应能根据电站测量条件来确定新的空化限制。f)为监测整个保证范围内的流量，应在一或两个不同水头下测量，其余点可从综合特性曲线中插值获得。只有指数试验计算值经过率定，流量值才能给予保证；g)监测在性能试验中的流量数据。由于性能试验方法产生的误差可能引起流量或运行工况点的改变而造成不同的峰值效率；h)通过假设水轮机在某些运行工况点的绝对效率，为其他流量测量设备提供测量依据，或为现场效率试验提供率定结果；-)确定水轮机效率随输出功率的变化并优化多台机组的运行。估算多台水轮机共用一个压力水管而造成的损失。7．4．4试验的实施试验的实施见附录c、附录D和附录E。7．5根据流量测量进行的效率试验7．5．1一般要求为在现场条件下确定原型水轮机的效率，应测量下述参数作为整个保证范围的绝对值：·水头绝对值，进行水头、尾水水位与水轮机安装高程进行比较，并且检查空化限制；·水轮机和／或发电机输出功率绝对值，包括所有损失；·流量测量可按此规程提到的任何方法；·活动导叶(或喷针)开度值；转轮桨叶安放角度。只有选用了满足规定要求的测量方法才能按期望的精度完成流量测量。因此，所有涉及参与验收试验的各方在电站早期设计阶段就应选择测量方法。因为滞后的选择和设置可能会增加试验成本，甚至是不可能实现的。建议准备两种方法，一个用于毛流量测量的常规方法，另一个则以流量分布图给出并作为参考资料。7．5．2流量测量的选择不同流量测量方法的应用和条件见附录E。7．5．3保证的应用和范围采用绝对流量测量进行的保证效率试验，可用于下述目的：a)在电站装置条件下测量整个保证范围内效率的绝对值，并与保证值进行比较；b)在额定水头下测量水轮机和／或发电机的输出功率；c)利用水轮机作为水消耗、灌溉和饮用水再利用等的流量计量。?^ GB／T22140--20087．5．4试验的实施试验的实施见附录C、附录D和附录E。7．6根据热力学法进行的效率试验7．6．1原理热力学法来自于能量守恒原理的应用(热力学第一定律)，通过转轮水流的水力能量在向机械能的转换中，所有没有转换成机械能量的水力能量变换成热量，这意味着在水轮机出口的水温稍高于进口的水温。在水轮机进口和出口间增加的温度△T可根据下式估算，单位以摄氏度CC)计：△T一高温度测量仪器设备应具有至少0．001K的精度和灵敏度，才能有效提供出测量点之间的温差。7．6．2测量方法有两个可实施的测量方法：a)直接操作法(测温法)；b)局部膨胀操作法(测压法)。7．6．3适用条件7．6．3．1此方法既适用于反击式水轮机，亦适用于冲击式水轮机。试验实施时，在整个保证范围内无需测量流量而直接测量水轮机效率。但此方法只能测得水轮机的水力效率。7．6．3．2试验机组的水头大于100m。7．6．3．3适用于周围环境热量稳定的场合。7．6．3．4功率输出一般不需要高精度测量，如果保证在额定净水头下的功率输出，这必需分开确定。7．6．3．5流量能够间接通过参数H、P和口计算得出。注：误差分析见8．2．4．5；此方法详细介绍参见IEC60041。7．6．4试验的实施试验的实施见附录c、附录D和附录E。8计算、评估和误差分析8．1计算和评估8．1．1通则在选择测量点期间或之后，应进行初步的计算来验证试验过程。重要的测量量应与活动导叶开度或接力器行程作相应的关系曲线，这对于分析误差、发现遗漏和无规律性测量结果很有帮助。所需要的参数取决于性能试验的种类。8．1．2原型水轮机在现场条件下的物理、几何和静压值(常数)试验前，应注意下述数据需确定和验证：示例：a)水温：b)水轮机层和尾水渠道混凝土墙周围空气温度(热力学法)：c)重力加速度取决于海拔高程和纬度(计算和参照表参见附录A表A．1)：2一(z。+铂)／Zg一9．7803×[1+o0053×sin(to)2I--z×3x106d)水的密度取决于水温和绝对压力p，的平均值(参见附录A表A．2)；e)为计算速度水头，需要流量和断面面积●高压基准断面面积T。一4．o[℃]n一[℃]Tc一[℃]P一48[degree]z—102Em]g一9．8077[m／s2]pl一10[bar]p=l000．4[kg／m3]A1—1．259[m2] 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008●低压基准断面面积A2—2．500Era2]f)为空化和补气要求而计算水头应注意和控制下述水位：·高压测量断面的参考水位z’，=44．370[m]·低压测量断面的参考水位27z=44．000[m]·水轮机安装高程ZT一45．700Em]对于有空化要求的反击式水轮机：·尾水管末端的参考水位(水轮机供方要求)：——最大流量时的最小空化线z‘z，，=43．200[m]——最小流量时的最小空化线z’z，z一42．700[m]——最小流量时最低尾水位z’Ⅲ一42．350[m]对于有补气要求的冲击式水轮机：·出I：1渠道末端——最大流量时的最小尾水位z’¨一Em]——预期最大渠道／河流水位：’m=[m]进口损失、毛水头和率定检查所需资料：·上游水库或引水管路进口渠道水位(当时流量)‰一160800[m]·最小尾水位、渠道、河流和／或堤水位(水轮机当时流量)％一42．280Em]如果是惩罚性测量，应标注和证明在进口和出口断面测量仪表的安装高程，上游和下游水位的人工和测量仪表读数应与零流量条件下(机组停转)读数进行比较。8．1．3测量值(变量)使用经过率定的仪器，测量每一工况的测量量读数，记录其平均值和／或修正值都应用于结果的计算。任何值得怀疑的读数误差应根据标准离散准则进行分析，见8．2．3。在拆除任何仪器仪表前，应完成和汇集所有试验记录，并且进行常规性检查，以防止和修正或消除无规律性数据。此时应确定是否已超出对规定运行条件所允许偏离的限制和／或所允许波动值的限制。读数快速检查可能发现水轮机或试验设备是否需要检验和调整。因此，少量的测量次数可能造成测量值是无效的，需要重复测量。对于每一仪器利用试验前后率定曲线的平均值，加上多次零点调整，来修正所有数据的平均值。如果在预备试验之后必须要做某些调整，这次试验结果将作为零试验，并且作为资料附在最终报告中作为备注和参考。推荐：为控制和检查全部仪器设备和仪表的波动，客观上，如果具有良好的运行条件，在水轮机输出功率70％到90％之间进行初步零试验是有益的。8．1．4发电机输出功率(P。)直接测量发电机输出功率见附录D中的图D．1和D．2。应注意，在连接电流互感器和电压互感器之间的回路上不能有任何电气和／或机械损耗，例如辅助设备和其他分支系统(风扇驱动、油或水泵)，否则应予以修正。如果发电机输出功率是合同中的一部分，见7．1和7．2，试验结果应根据下述公式换算到额定水头下的形式：‰。一咋。×f鲁1158．1．5水轮机输出功率(P。)如果依靠直接测量发电机输出功率确定水轮机输出功率，则水轮机输出功率是发电机输出功率和损失的总和。P。一P。+PL．；。+PL，。。+PL，。。如果水轮机输出功率是合同中的一部分，见7．1和7．4，试验结果应根据下述公式换算到额定水头 GB／T22140—2008下的形式：Pt．n—Pt×(音)注；如果现场的水温超过规定值5℃，测量的输出功率应作修正，修正公式见IEC60995。8．1．6绝对流量(Q)如果采用绝对流量测量方法测量流量，应根据水轮机的综合特性曲线进行初步检查，以指出任何无规律性变化误差。推荐同时记录指数信号，以便利用计算数据进行插值来减少绝对流量测量点。能够根据Q与相对流量(Q。)或Q与log(Ap)陆线图分辨出其无规律性变化。通常在部分负荷到满负荷测量期间水头会有变化，测量水头与额定保证水头下的流量(Q。)可按下述公式进行换算：QR—Q×f鲁)058．1．7相对流量(指数试验)(Q。)8．1．7．1依据指数方法测量相对流量8．1．7．1．1根据规程推荐方法测量流量。试验时测量蜗壳压差Ap，同时设定k和z。则相对流量满足以下幂指数关系：Q．。一^×Ap28．1．7．1．2如果流量不能根据原级的方法进行率定，可参照保证效率曲线进行调整。系数k和指数幂z按下述方法确定：水轮机在最优工况点测量的最优相对效率与最优预期效率对应一致(见图6)：Q。一kX伍和Q。。一k×Ap7式中：Q．。——相对流量；△p——蜗壳压差测量值；^——对应最优保证效率点与测量值的比例因数；z——如果流量Q。与蜗壳压差△户平方根的函数关系不准确，可能引起测量曲线形状的改变。应用指数计算公式时，指数z应在0．48到O．52之间的范围内，这相对于最优60％流量时，效率的变化存在大约土2％的差异。8．1．7．1．3调整测量压差指数值以适合水轮机性能曲线形状的过程见示意图6。60调整测量最高效率点至保证效率的犀优点＼保证值点d—：：歹’——’‘i专》≥∥一N海～≯”。／保证隹范围髟．7，／＼设置不同指教幂重新计算指数效率点的值＼x=048和／7‘—～——＼／。、／x=O．52(最适合)／并通过改变比例系数使测量效率最高点等于最优点14161820图6验证相对水轮机特性与保证值形态的指数试验结果流量Q(m3／s)∞喜；鲫褂鞋麓g辱靛罂幂辞* 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—20088．1．7．2采用其他装置测量相对流量可采用未经率定的超声波或电磁流量计。系数k的调整测算与8．1．7．1．1中相同。测量水头下的流量Q。可按下述公式换算到保证水头下的流量：T05Q。n—Q，。×f百FIRl、11，8．1．8毛水头、静水头和净水头(日o／Ⅱ。／H)确定水头时，通常在进口和出口断面的压力是分别测量的，需要检查和分析每一信号的规律性(脉动和波动)，并且估计随机误差。计算净水头时，根据高压基准断面l和低压基准断面2的速度水头修正测量的静水头。毛水头：H。一HwL—TWL(用于信息资料)静水头；H。。一(z’。+^’，)一(z7。--h7。)(用于信息资料和正常的仪表盘监视)净水头：H—H¨。。一Hz。对于不同水轮机型式的定义，见3．3。8．1．9水轮机绝对效率(坼)实际测量水头下的水轮机绝对效率7／,．按下式计算，数值以％计：p毕2币专渤赳008．1．10水轮机相对效率(ff一)利用指数试验方法测量流量得到的水轮机相对效率rb,i,按下式计算，数值以％计：P"x2币百蕊则008．1．11水电站装置效率(q¨。)在实际装置条件下，电站的装置效率以装置效率的形式显示出来，这包括从进水口、拦污栅、引水管、分叉管、水轮机、发电机、辅助设备、变压器以及在尾水管末端的动能损失的所有损失。结果可以用来优化整个机组的协联控制，结果数值以％计。D枷一面磊莉则00这种评估是非常有用的，特别是对于多台机组运行。可在装置条件下找出水轮机最适当的组合运行方式，使电站年发电量在给定条件下最大化。8．2误差分析8．2．1导言尽管所采用的方法、仪器设备以及计算都满足本标准的要求，但每次测量不可避免地存在测量不确定度。当试验结果与保证数据进行比较时，必须以适当的方式考虑其不确定度。但应明确指出，不确定度仅涉及测量本身，而不涉及被测试设备的性能或质量。误差定义为等于两倍评估标准偏差值。如实际误差的评估值不超过两倍评估标准偏差值，则其具有95％的置信度。8．2．2系统误差评估在正常的试验条件下，采用率定设备，系统误差可获得95％置信度。当连接好仪器设备，就应评估系统误差的量值。具有95％置信度的测量值系统误差评估表示如下：a)流量(f。)1)流速仪法●明渠·直径从1m到1．5m的封闭管路●直径大于1-5m的封闭管路1．5％1．2％1．0％能应用的等级C GB／T22740—20082)压力一时问法·不独立的系统1．0％B，C●独立的系统1．3％B，C3)容积计量法1．0％B，C4)超声波法·便携式仪器2．5％A，B·两交叉平面，四通道I．5％B，C·四交叉平面，四通道1．0％B，C5)电磁流量计1．5％B，C6)毕托管1．5％～2．5％A，B，C注：毕托管精度取决于毕托管和安装断面的数量，以及管路直径和预期的流速分布(见第E5章)。b)自由水位(，H)自由水位的水头测量：1)人工读数：水准仪、钢板尺、立管(可应用于A，B，c等级)；2)电子读数：水位传感器、超声波探测器(可应用A，B，c等级)。通常不确定度受尾水管末端的水位波动所影响。图7中的曲线图基于下述参数：AB·系统误差——仪器设备(仪表、水位传感器)土o．100％±0．100％●随机误差——安装静水位基准点(HWL、TwL)±0．004m±0．004m——测量高压侧水位±0．O]0m±0，008】]]——测量低压侧水位±0．025In±0．015m如果存在不希望的水头波动，个别误差应作记录和评估，见8．2．3。一15兰、籍茬loO5L＼＼Ia)人工读教＼r、＼l、木～厂＼l—＼～-"-’-一]b)电子仪器设备读数图7水头测量的不确定度比较c)压力测量(厂p)1)弹簧压力计(现场率定)2)传感器3)活塞压力计d)发电机输出功率(^。。)1)仪表盘测量f。一±O．5％^一±0．2％，p—i0．1％10水头／／(m)12AA．B．CCA31 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008不例：电压互感器(PT)和电流互感器(CT)为1．0％(o．5级)·同步发电机^。。一士1．5％(1．O％)·异步发电机厶=士1．8％(1．3％)2)外部仪器设备(可应用A，B，c等级)确定发电机损失取决于采用的方法，假如采用大直流电的分流器，^。。可能会增加。反之采用精确的现代电子设备，^。。可能会很小。示例：在试验点功率输出的偶然系统误差可能是：·功率计量器(2或3瓦特表法)，wH一士0．20％·电压互感器误差(PT)fit一士o．50％·电流互感器误差(cT)fcT一±0．50“·时间误差(忽略)，T=±0．01％·测量发电机损失误差示例：枷，一96％斗发电机损失是4％。示例：计算发电机功率输出的不确定度：f,o。=、／7磊弭了矛干瓦■巧i。一0．74％e)转速电子记数器或其他转速测量装置：fo一±0．05％(可应用于A，B，C等级，通常可忽略)。f)机械传递如果发电机不是直接驱动(靠齿轮，皮带)：^。=±0．05％(可应用于A，B，c等级)口g)变压器假如是水冷却方式：^“一±0．2％(可应用于A，B，C等级)。8．2．3随机误差评估8．2．3．1A等级、单一运行工况点下的测量8．2．3．1．1测量参数表现为典型的随机现象。这种情况仅应用于其运行条件能够维持在持久不变的常量。测量精度的不确定度可能是由测量系统的特性所决定，也可能受测量量的变化所影响，或受两方面因素同时影响，并且直接表现为测量的离散度。并不像系统不确定度，靠增加在相同运行条件下的同一量测量的次数能减少测量精度的不确定度。各工况采集次数如果采用流速仪测量流量，不应少于三次。对于每一运行工况点的运行时问至少应能分割成三个均等独立的读数时间段。8．2．3．1．2测量参数表现为典型的周期现象。这种情况适用于测量值表现为连续地波动或摆动现象。典型值如蜗壳的输入压力，这种波动对于水轮机效率能够产生影响。标准偏差及其趋势可参见图8及下述公式计算。8．2．3．1．3标准偏差s(y)是平均测量值偏差的算术平方根，很难准确地知道其精确值。因此，要对可利用的测量值进行评估。对于Y进行T1次单独的测量，Y的标准偏差评估表示为：如，一"、，／趔n--1m，一絮乒罢产示例：——测量时问：t2f1—1105——最大值：p。⋯一62．48m——最小值㈨P，。一6177m——平均值：p。一62．13m——标准离散：5(y)一o．16m一±0．264％ ——趋势：6(f)一0．064m／rain趋势6(￡)通常并不直接影响水轮机效率，但它可显示具有较好的稳定条件。{i督景GB／T22140～2008测量时间，(s)l九，＼注烈蒯札喇矬垦丹]’I、rII’1JVyVUr’y＼VUo趔槲癌岛雪掣纛}蜷棚6080100120圈8随机误差(压力钢管压力波动举例)时间(s)8．2．3．2B等级、对整个运行范围的测量8．2．3．2．1通常希望获得测量变量与相关工况参数的关系，例如水头、流量以及在整个运行条件下的输出功率。根据拟合光滑曲线来检查数据规律。对于采集得到的z和y数据，通过假设和拟合可能形成许多不同的光滑曲线，通常限制选择一阶、二阶或三阶多项式。选择取决于其相关关系，例如，水力损失通常采用二阶多项式。拟合曲线不必通过所有测量数据点，拟合光滑的曲线取决于采集数据的数量和检查的方法；8．2．3．2．2对于选择和定义离异点，实用的方法就是以线性和／或对数坐标方式绘制有波动的数据(流量、压力、功率及压差)与稳定值(活动导叶开度、喷针行程)的关系图(图9，图10)；∥／?》f／厂▲＼竽霉。／I禹散误差r_Ly。Pj／r～f离散误差{l／≮；}误差I20406080100活动导叶开度WG㈣)活动导叶开度WG(％)图9线性和对数坐标方式离异点示意图举例O5O505O。直警0I机旷，。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008日≥卜越*哑／≯。夕。∥。／夕‘／?-—／010ZO304050流量Q(mVs)圈10采用二阶函数离散点举例8．2．3．2．3建立的数据点经常表现出不连续性。这种现象不容易采用数学的方法来解释，也不能用分析的方法来光滑。每一侧不连续的数据点应分别对待，并且将各个拟合曲线段根据目测尽可能光滑地连接起来(见图11)。950一鬟々*90．0樱嚣辑苌850L多F=扒4哆爹嗲／、弋这／、彩罗删曩l÷雹■彭保证范围5·O流量口(m31s)6·O图11相邻段分别光滑拟合分离点示意图8．2．4性能测量的不确定度8．2．4．1总测量不确定度采用系统误差(钆。。)和随机误差(％。。)平方和的平方根来计算所有测量量的总测量不确定度‰。。．。一以=呵；：了8．2．4．2水轮机和发电机最大输出功率(见7．2)由发电机输出功率和净水头H评估不确定度，水轮发电机组的性能不包含变压器。，P。。一、／7=q了了^。。一以≮≯干万7千瓦7干7：=734 GB／T22140—20088．2．4．3指数测量(见7．4)根据指数测量的性质，当采用相对于预期水轮机最优效率点流量的相对值对真机保证值进行评估时，只能与下述值比较：a)绝对值水头：，H功率：，P．。b)相对值流量：，。。——从模型试验换算的流量(综合特性曲线)；效率：^。——仅能比较效率曲线的形态。8．2．4．4根据流量测量的效率试验(见7．5)水轮机效率依赖于评估各个分量(水头、流量、功率、转速以及传递)，并且按下述公式通过计算来确定水轮机效率的不确定度：^．。一~／，q2+，H2+^。。28．2．4．5根据热力学法的效率试验(见7．6)采用这种方法直接测量水轮机效率。效率的评估不确定度可取为：^，m；士1．0％。系统不确定度的计算举例参见IEC60041：1991第A．2章和第A．3章。如果对水轮机主轴功率有合同要求，不确定度可按下式计算：}¨一o}0斗hj0七}。?0如果流量有合同要求，不确定度可按下式计算：fQ一~／^，。h2+，H2+，P．。29试验结果与保证值的比较9．1水轮机特性的偏移测量的效率口作为纵坐标，对应的是换算到额定水头(和转速)下的水轮机输出功率P。或流量Q。当试验结果表示水轮机输出功率(或流量)大于由供方提出的保证值时，是否更改原有保证值需供需双方商定，并考虑由于改变保证值对其他相关条件的影响。如果认可新的最大输出功率或流量，这将形成新的保证值基础。对于新构成的特性，新测量的最大功率和流量改变了最初的水轮机特性，见示意图12。曲线上的每一点是以相同百分数偏移得出更大的功率或流量，最大偏移的限制是额定流量或额定功率的10％。新选择的参考功率(流量)应满足于在合同中所规定的任何限制，并作为与其他规定水头对应的参考功率(流量)。一；一弋：≮、、＼、、’△P测量曲线图12常规水轮机特性偏移示意图P 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140--20089．2输出功率实际试验水头下和换算到额定水头下输出功率的比较示意图见图13，通过试验应提供以下函数关系：a)发电机最大输出功率与净水头的关系；b)发电机最大输出功率与净水头和水轮机导叶(或喷针)开度的关系。叠，尊，C最大输I出功率^P岬：‰的保证值，d一／·一＼彩j<％赫么／塞际试验水墨!_∥舭1出功奉L，一。．夕／--工堑?卧{＼么矽／．＼相对测量的葶确定度∥／-●必)f●-绝对效率试验的结果只(口)图16保证值与绝对效率试验结果的比较10其他保证1．1空蚀和磨损的检查10．1．1空蚀保证空蚀保证期的期限通常定义为水轮机最后一个部件交货后三年，或投入运行后两年，或水轮机投入运行时间h～，以先到期限为准。应在合同规定的保证期末对空蚀破坏进行检查。空蚀保证仅适用于在保证期内机组在规定的保证运行范围内运行的情况。在合同中应规定出水头、吸出高度。(或a系数)的运行限制条款。应记录在保证期内的运行参数(开度、上游水位、尾水位、功率等)，以便确定机组是否正常运行。关于反击式水轮机转轮，到保证期结束，由空蚀造成的破坏面积不应超过叶片总表面面积的％(正压面和负压面)。空蚀保证不包括由于水中含有泥沙或化学成分所造成的磨损和腐蚀。泥沙和水中含有腐蚀性化学成分的存在将影响水力机械表面，同时对效率和性能也可产生影响。在签署合同时必需知道有关水质的资料。10．1．2空蚀测量方法给定周期内的空蚀量可按下述方法测量：a)测量所损坏部件的体积或失重；b)测量空蚀表面所要修理填充物的质量。10．1．3空蚀检查结果与规定的保证值比较在保证期末期，按下式计算由空蚀对水轮机通流部件所造成的质量损失值(不包括磨损)：38 GB／T22140—2008M—kD2t／8000式中：M——是以公斤表示的质量损失；￡——在保证期间内的运行小时数；D——公称直径(单位：m)，对于混流式和双击式水轮机是指转轮的出口直径，对于轴流转桨式或轴流定桨式水轮机是指转轮室内径，对于水斗式和斜击式水轮机是指水斗的宽度；女——按表4给出的系数。表4k的取值混流式水轮机轴流转桨式水轮机水斗式水轮机转轮材料双击式水轮机轴流定浆式水轮机斜击式水轮机碳钢1．81．203不锈钢0．80．50．110．1．4磨损水轮机的磨损与通过水轮机的泥沙的特性(数量、粒径、形状、成分等)，泥沙颗粒作用于水轮机部件上的特性(速度、冲角等)，材质及运行条件(工况、运行时数等)等一系列因素有关。水中含有腐蚀质以及水轮机遭受空蚀时，均将促进磨损的加剧。不同类型水轮机磨损的特点与水轮机各个部件遭受磨损的情况不完全相同。轴流式水轮机磨损最严重的部件通常是转轮的叶片和转轮室，混流式水轮机为转轮、导水叶和抗磨板(低水头混流式水轮机转轮的磨损往往重于导水机构，高水头混流式则相反)和止漏装置。较小的混流式水轮机的顶盖如设计不良或材质较差，常将很快遭到磨损甚至磨穿。冲击式水轮机首先磨损的是喷嘴和喷针，其次才是水斗。反击式水轮机的主轴密封也是易磨损的部件之一，对此应采用经实践证明适合于浑水中运行的结构和材质。10．1．5磨损检查为分析和研究水轮机的磨损，需对水轮机运行期间影响磨损的各项因素进行观测和记录，包括：1)过机泥沙的测定：需注意通过水轮机的泥沙量并不等于上游河道或水轮机进口前的泥沙。为了较准确掌握过机泥沙的数量，在泥沙高峰期以及变化较大的时段，应设法加密测量间隔，泥沙变化平缓或数量很少时，则可适当减少测量次数；2)过机泥沙需取样进行分析。除含沙量(浓度)外，应设法进行粒径和矿物成分的分析，或请有关单位协助进行分析确定；3)详细记录运行条件(水头、下游水位、出力等)，以及运行小时数。磨损的检查可采用目测观察，直接测量和整体测定等方法。1)目测观察即对磨损部位及其严重状况进行目测观察记录；2)直接测定即采用仪器工具对破坏状况进行测量。必须注意的是磨损往往是大面积的，整个表面都已磨去一层，所以不能把已遭受磨损的表面作为原始的表面来衡量已被磨去的深度；3)整体测定是指当水轮机转轮较小，以及一些零部件易于拆出，可采用整体称重和测量的办法来确定磨去的质量以及各部分尺寸的变化。为此需在新机安装前，对各部件的质量、尺寸等予以测量记录。以上几种测定检查方法可同时采用，也可单独采用。在磨损观察记录中应注意磨损与空蚀的区别。一般而言，空蚀典型的外貌为针孔、麻面、蜂窝和海绵状(初期可能仅表现为变色)，空蚀破坏常表现为孤立的小块，局限在小块面积上，通常发生在水轮机压力较低的部位，如叶片背面等。磨损的典型外貌为：材料表面出现大面积的波纹、鱼鳞或沟槽。在水39 标准分享网www.bzfxw.com免费下载流发生急剧变化如或流道不平整部位、如凸起、缝隙等处，常可能出现受冲刷而形成的局部较深的坑穴与深沟。如无法可靠确定所观察到的破坏为磨损或空蚀，应将破环的表面特征与破坏状况如实描绘记录，以作为进一步分析研究的依据。10．1．6磨损的评定由于影响磨损的因素十分众多，不同条件下水轮机磨损程度的差别将十分巨大，因此允许磨损的程度只能根据各个电站的具体的条件和要求，考虑经济等因素进行综合比较后确定。例如采用较低参数的转轮，较好的材质等将有利于减轻磨损，但将增加机组造价。如选用常规的用于清水条件的设备，则可以节省初期投资，但需考虑频繁检修或备品等损失与费用。因此允许的磨损程度与保证方法，只能在考虑上述各项因素后由双方在合同中商定。为了估计水轮机可能的磨损程度，在电站设计阶段，除可参考有关的经验公式或图表外，应设法对同河段上已有水力机械和其他河流相近型式的水轮机的使用与磨损情况进行调查了解。作为合同中确定磨损要求的基础。有关空蚀和泥沙磨损的规定参见GB／T154691995。10．2水轮发电机组噪声试验10．2．1测量方法噪声试验测量结果应参照DL5061l996规程进行。声级计采用A加权的平均模式滤波，声级计率定的精度应在±ldBA之内，总测量不确定度不超过±2dBA。参考表面是假想的包围声源(机器)的简单表面(六面体、圆柱体等)终止于反射平面(楼板、墙等)。测量点应布置在离参考表面1m对应的1m×1m网格的节点上，见图17。40强关键测点位置-—生—J．．_————4生———卜—生一●角测点位置(如果上>lm或H>2．5m)平面图，、附加测点位置V如果L>2d，测点位置与关键测点和角测点的间距相等图17测量点的位置由于需要测量的声源在自由场内的发射，故任何环境的影响都应从测量值中减去。背景噪声以及房间边界反射的影响应根据图18从测量值中减去。 GB／T22140—20080o。ok＼、＼足=lOlog[1+4／R1、＼‘＼。h～ 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GBIT22140—20081032固定支持部件的振动轴承体或机架绝对振动的测量应在稳定运行状态下进行。当采用速度型传感器时．传感器应刚性固定在机组结构上，当采用位移型传感器时，传感器需固定在基础上。在衰减小于2dB的条件下，传感器』、t具有从05，．到200^(^是机组的转速频率)的带宽。传感器的选择可参考GB／T171892007上的建议。如果振动信号大于2Hz，可采用速度型传感器；如果振动信号大于10Hz，也可采用加速度计。对于筒谐振动，加速度、速度和位移幅值间的关系为：n一ⅢFo×z‰z式r|_1w——角频率，单位为赫旌(Hz)，等于2”／；“——加速度，单位为米每二次方秒(m／s2)；u——速度，单位为米每秒(m／s)；i-——位移，单位为微米(Izm)。相应的，速度超前位移n／2相位角，加速度超前速度“／2相位角。通常允许位移转换到速度和速度转换到加速度，而加速度转换到速度或转换到位移可能引起低频率噪声被放大的问题。因此，不建议用加速度计进行振动测量。如果采用加速度计，测量信号不能采用数学的方法进行转换，事先应将保证值转换到加速度值。所测晕的混频速度的有效值(rms)应与速度限值进行比较。信号的混频峰值可转换成位移，并与位移限值进行比较。主轴轴承的绝对振动示意图见网20。图20主轴轴承的绝对振动如果所测量的位移或速度(或加速度)均在“良好”区，推荐采用每年进行一次振动检查。如果测量结果是在“及格区”范围，建议除年检外进行连续监视。如果测量结果在“接近及格区”范围，除进行连续的监视外，须进一步调查振动的原因。如果测量结果在“不及格区”范围，机组不能运行，必须采取降低d2× GB／T22{40一2008振动水平的措施。1033轴的相对振动如果合同要求，应在稳定状态运行下进行轴相对于轴承的相对振动测量。测量应采用非接触式位移传感器，并刚|生固定在机组结构件上。z方向和，方向的振动矢量可同时测量，取其大值或取轴心轨迹最大值S⋯值进行评价，见图21。1j^M√，、^J．‰l试验的组织／—广7√／N【f>＼“fl峄I＼I彳土一{涉沁、妄爿J√0J一，／X#n#Ⅻ)(／1＼∥×106m图21相对于轴承体的主轴振动频率分析111试验步骤试验方负责人应准备试验大纲和程序，提交其他参与试验的各方审查，并应留有充足的时间以便进行修改。所有与试验有关的图纸和文件应提供给试验方。试验程序应规定试验范围，应注意下述常规导则：a)保正范围内的性能曲线至少要有7个电，必要时可增加附加点以确定保证值；b)每一点是在不改变运行条件下，3次或更多次有救记录的算术平均值。如果试验点出现异常43m× 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008现象，应给出较为合理的解释(如引水管路压力变化等)；c)每一次记录包含一定数量的读数，读数的数量取决于所采用的测量方法和数据采集方法。所有读数的算术平均值作为每一次记录的数据。对一次记录中全部读数的分析方法的规定见第8章。对所采用记录仪(模拟或数字)或自动数字采集系统要作必要的说明，最基本要求是能够满足所要求的精度。对于直接读数的仪器仪表，应在规定的时间间隔内同时读数；当读取多组数据时，应考虑在不同的时间间隔内读取，以防止与周期性摆动现象的偶然巧合。在水轮发电机组试运转前，应在现场准确地测量流道中所有测量断面的尺寸，应建立高程基准，并且作为用于水头测量的次级基准的基准(参考水位)。所有基准应保留到最终试验结束且报告通过为止。11．2现场试验的实施在试验开始之前，试验方负责人应仔细检查水轮发电机组及其他试验设备，确保水轮机组的正常运行。应证实下述情况：a)水轮发电机组完整且与参数相符；b)过水流道没有阻塞物或外来的障碍物；c)在转轮、活动导叶、喷针、抗磨环、迷宫密封或过水部件上没有可能影响效率的磨损；d)所有压力测头和连接管路在正确的位置，且没有阻塞和泄漏。压力仪表和传感器应经过率定；e)如果采用流量计，应安装在流道的正确位置并且经过率定；f)机械和电气标尺或测量活动导叶、喷针或其他控制装置开度的传感器应有足够的分辨率。开度控制装置的实际开度应按照水轮机供方的规定进行校核；g)供方名称、产品系列号和任何其他每一设备的相关数据应作记录。应作出草图表示压力仪表和传感器的位置；h)观察记录表上应清楚地标明每一项测量所需要的准备工作。在记录表上应有试验电站名称、仪器仪表系列号和其他辨认仪器仪表和测量地点的必要资料。指定观测人应在记录表上签字。11．3试验结果的评估11．3．1所有参与试验的各方都应检查数据和记录，尽可能地获取每一次试验结果，并且在现场对有代表性试验结果进行临时的计算，应对所有误差和不合理的结果进行调查。如果有必要，数据应重新读取。所有参与试验的各方应对数据和初步试验结果签字，并保留其复印件。113．2如果对试验结果或数据存在争议，持异议的一方有权要求进行补充试验。如经协商仍不能使某一方消除异议时，任何一方有权对试验的最终结果持有不同意见。如果最后双方不能达成重新试验的协议，则应提交双方都可以接受的仲裁代理人。11．3．3如果不能满足保证值，所有参与试验各方应准许对水轮机进行检查。11．4试验报告最终试验报告至少包括以下内容：a)试验的目的；b)与试验有关的全部原始协议记录；c)参加试验人员；d)水轮机和发电机规格及主要特性；e)有关配套设备的说明书，例如管道系统，阀门、闸门等；f)从机组投入运行到正式试验开始时的运行时间和运行条件；g)合同规定的性能保证条款；44 h)全部试验设备，包括型号，性能及率定结果；i)至少对一个测点给出从原始数据到最终曲线的详细计算；J)列表汇总全部测量结果；k)对每一测量参量进行随机误差和系统误差分析，给出总的测量不确定度；1)文字描述和图解说明主要试验结果；m)分析和结论。12数据采集GB／T22140一200812．1数据采样12，1．1分辨率：根据数据采集的精度要求确定。12．1．2采样率：对于稳定量的采集，数据采样率为20Hz～50Hz；对于振动、脉动量的采集，数据采样率应为最高有用频率的5倍以上。12．1．3滤波：为避免数据采样中的信号混叠现象，在采样过程中应设置低通滤波，低通滤波截止频率应大于信号最高有用频率，数据采样率应至少为低通滤波截止频率的2倍。12．2模拟与数字(A／D)的转换模拟数字转换条件：数据采集系统A，／D转换器的分辨率应满足试验精度的要求，原则上应在12位(含12位)以上。12．3人工读数在没有数据采集系统的情况下，经供需双方商定，可采用人工读数方式，具体方式供需双方商定。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008附录A(资料性附录)物理数据A．1概述应用本规程中所提到的各种公式应事先知道其工程物理量的数值，下面的表格或公式给出了以下物理量的数值：a)重力加速度及其与纬度和海拔高程的关系；b)水的密度；c)空气的密度；d)水银的密度。A．2重力加速度与纬度和海拔高程的关系表A．1不同纬度及海拔高程下重力加速度值(g)单位为米每二次方秒纬度p海拔高程z／m(。)010002000400009．7809．7779．7749768109．7819．77897759．769209．7869．78397809．774309．7939．7909．7879．780409．8019．7989．7959．789509．8109．8079．8049．798609．8199．81698129．8067098269．82298199．813重力加速度按下式计算：g一9．7803(1+0．0053sin2o)z×3×10_6F的国际标准值为9．806m／s2。A．3水的密度中间值可通过线性插值法求得，这些中间值插值按Herbst和R09ener公式计算。 CB／T22140--2008表A．2不同温度下清水的密度值(p)单位为千克每立方米温度／绝对压力／lO5Pa℃1102030405060700999．81000．31000．810013100181002310028l0033199991000．41000．91001．410019100241002．9l003．421000．01000．41000．91001．410019100241002．91003．431000．01000．4100091001．41001910024100291003．441000．01000．41000．91001．41001．9l0024100291003．45999．91000．41000．9l00141001．91002．4100281003．3699991000．41000．91001．41001．81002．3100281003．37999．91000．31000．810013100181002．310027100328999．9100031000．81001．21001．71002．21002．7l003．29999．810002100071001．21001．61002．11002．61003．110999710001000．61001．11001．61002．01002．51003．0119996100001000．51001．01001．1i1001．91002．410029129995999．91000．41000910013100181002．310027139994999．81000．3100071001．21001．71002．11002614999．2999710001000610011001．51002．01002．41599919995100001000．4100091001．41001．81002．3]6998．9999，4999．81000．3100071001．210017l002．117998．8999．2999．610001000．6100101001．51001．918998．6999．0999．5999．91000．410008l00l3100171999849988999．3999．71000．21000610011Of)1520998299869991999．51000．01000．41000．910013219980998．4998．99993999．81000．2100071001l229978998．2998．69991999．51000．0100041000．923997．5997．9998．4998．89993999．7100021000S24097．3997．7998．1998．69990999．5999．91000．425997．099749979998．3998．8999．2999．71000．126996．8997．29976998．1998．5999．0999．4999．9279965996．99974997．8998．39987999．1999．6289962996．6997l997．5998．0998．4998．9999329995999639968997．29977998．19986999030995．7996．1996．599699974997．89983998．73l995．3995．79962996．6997199759979998．432995099549959996．3996899729976998l339947995．1995．5996．099649969997．3997．7349944994．8995．29957996．19965997．0997．43599409944994999539958996．2996．6997．136993．7994．1994．59950995499j．89963996．73799339937994．29946995．0995．5995．9996．33899309934993．8994．2994．7995．19955996039992699309934993．99943994．7995299564099229926993．19935993．999449948995．247 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008表A．2(续)单位为千克每立方米温度／绝对压力／10。Pa℃809010011012013014015001003．8100431004．810053100581006．31006．81007．321003．91004．41004．81005．3100581006．31006．81007．331003．91004．41004．81005．31005．81006．31006．81007．341003．8l004．31004．81005．3100581006310067100721003．81004．31004．8l005．31005．71006210067100726100381004．21004．7】005．21005．7100621006．61007．17l00371004．21004．71005．11005．610061006．51007．081003．61004．11004．6100501005．5100601006．5100691003．51004．0100451005．0i005．4100591006．41006810100341003．9100441004．81005．3I005．8I006210067111003．31003．8100431004．71005．21005．61006．110066121003．21003．710041004．6100501005．5l006．010064131003．1100351004．01004．4100491005．41005．81006．3141002．9l0034100381004．3100471005．21005．71006．1151002．710032100371004．1100461005．01005．51005．9161002．6l00301003．51003．910044100481005．31005．8171002．4100281003．31003．8100421004710051005．6181002．2100271003．1100361004．01004．5100491005．419100201002．41002．9100331003．81004．21004．71005．1201001．8100221002．71003．11003．61004．01004．51004．92l100161002．01002．51002．9100331003．81004．210047221001．3100181002．21002．71003．11003．5100401004．4231001．11001．5100201002．4100291003．3l00371004．224100081001．3100171002．2100261003．01003．51003．9251000．61001．01001．51001．91002310028100321003．7261000．3100071001．21001．610021002．5100291003．4271000．0100051000．91001．31001．81002．21002．71003．128999．7100021000．610011l001．510019I002．41002．829999．4999．91000．3100081001．21001．61002．11002．530999．1999．6100001000．41000．91001．31001．71002．23l998．8999．3999．71000．11000．61001．01001．41001．932998．5998．9999．4999．81000．21000．71001．11001．533998．29986999．09995999．9】000310008100l23499789983998．79991999．610000100041000．935997．5997．9998．49988999．2999．71000．11000536997l9976998．0998．4998．9999．3999．71000．237996．89972997．6998．1998．5998．9999．4999．838996．49968997．3997．79981998．6999．0999．439996．09965996．99973997．89982998．6999．040996．79961996．5996．99974997．89982998748 GB／T22140—2008A．4空气的密度空气的密度po(kg／m3)按下式计算：风一皇警×3．4837×10—3m一—矿“’t4式中：m“。——绝对压力，单位为帕斯卡(Pa)；日——温度，单位为开尔文(K)。A．5水银的密度下表中给出的水银密度P。。(kg／m3)为在海平面的大气压力(舢--101325Pa)下的数值。表A．3不同温度下水银的密度值温度／℃密度／(kg／m3)温度／℃密度／(kg／m3)01359525135345135833013521101357035135091513558401349720135464513485中问值按下式计算：PH。一(135952．468)[1+3．85X10“(p—P。)]式中：8——测点的温度，单位为摄氏度(℃)；p——测点的压力，单位为帕斯卡(Pa)；Po一～海平面的大气压力，单位为帕斯卡(Pa)。49 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008水头定义的标示见图B．1至图B．11。附录B(规范性附录)水头定义的标示占鲎垫查煎堂一·查篓垫堡堑苎堕一一王塑塾查煎堂．游水位(HWL)II水头测量基准高程①，j．‘h}I一—≯：”．，f：’封封j＼闰械泳髋))≤尾水位测量基，佳高程*8样止：／／尾水水位@封H，,tot4墨(TWL)l‘了瓣刽i吲『卜≮k坩，’÷w譬j÷啊一％‘：：{j、≮矗大流i时最小空化线圆I曲盗‘A2”2l＼堆小流量时最小空化线譬／匿牛毒世鼍露瑶；‘瑚：i_i革’曩■孵：图B．1灯泡贯流式水轮机的水头定义々水位(HWL)I水头测量基准高程①，’『o．T昶T一麟R。戒球r～、书竽越瞧尾水位测量基隹高程*钾尾水水位、。等警通||!!坠芦蹋l‘龠备I胁．。／／／摩憾擞．．菇仨K弋焉意"时岳+二。。’。。：“’誊，”-?--v簿jr●霸一＼、Ⅷ㈤⋯’ng舳岁．＼最小流量时最小空化绩黎麓逐哆够一：豢藩＼s百苜、0，一⋯一，一，图B．2立式轴流式水轮机的水头定义 水头测量基准面HItoIGB／T22140一2008水*盎≈冰*钾值当、曩太煎薹蹬量尘窑焦些＼最小流量时最小空化线图B．3立式开敞混流式水轮机的水头定义纛芦釜0}乩tm一。}々》o!F13删匹／≤《i3、馨崔箬摆％／忡《≤诫糕《*“．压力表＼、^承头测量基准高程盘柙；运歹锄。尾水位测量基准高程、．1心妣删囝f掌广③_瞄．‘一～、蜥鹣q喜f乃∥●／口彩仇U弋扣摹专磊螽赢、空甜：线∽‘∥L＼最小流量时晟小空化线·()?’∥强害飞∥：锄i恒、笺警∥∥蔷～拦辅出蝗图B．4卧式混流式水轮机的水头定义51囊． GB／T22140—2008(苇堆圣)oH释l搿◆≈(诱掣般)Dr；解夕g蕊毋西30，孑nR胖iV牡寸莩n一』恒熟耐2神聋鐾曩¨?一一U熊删出嚣蘧l趟*衄≮剖q‘慧和Ij。墨啦q1i州7∈乜∥”J≮垮咚襄q：{，矗j·制Ⅵ／，_～—巷’P。t；|jtIlt≯‘‘，11V督绷一：。}＼、一／l靶i扣一韵—、一●__—bI孑一。I皿堋私霉田掣氢／(一班v华田晕替一’杪lz魅”印⋯Ⅵ㈣|瓣面圃≯-．／黼l虻黪≤；。，夕叁拶‘／／蠢／哆。恒l‘”52双心冰*S毒习毒繁懈瑗首}懈制富捌蔼缸嫩斟旺熏∞．∞圃标准分享网www.bzfxw.com免费下载 GB／T22140—2008萨●Ht‘m一虱喜删蟑，《’百、器量雾1炒盼象球{膏*蔷盎钾咄彳．压力表＼(=、≈近檀水头测量基准高程瓣暂渤彩奴‰。坦祷咄’{拳、E》×6m至少4在来流速度很小且流速分布很有规律的情况下，测点数可减少到至少2个。各测点测量的溢流层高度的差值应小于0．5％，否则，应通过安装稳流栅、稳流板或稳流阀来满足这一条件。计算流量时，应取溢流层全部测点测量值的算术平均值。可用带有光学观测器或电触头的点式测针、钩性测针或浮子计来测量溢流层高度。这些装置应安装在渠道旁边的稳流井中，稳流井通过专用压力管与渠道边壁上的孔相连通并与孔口齐平，孔口直径为3rfln]～6mm，长度应至少为其直径的两倍。稳流井中的水应经常排出，以保证其井水与临近渠道内水流的温度差在±2。C范围内。如果不采用稳流井，则可在渠道内直接使用点式测针，但测点数应为使用稳流井时测点数的两倍。对每个测点都要在确定的时间间隔内测量几次溢流层高度，以检查水流是否达到稳定流态。在每次试验前后，都应精确地检查零位标高。为此，应设一个与堰顶严格齐平的指示器，设在f临近71 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140—2008堰板的渠道或稳流井或浮子井中。当水流切断时，可用定镜水准仪进行零位调整和检查。当渠道放空时，则可用标尺或直尺和酒精水准仪进行校核，若水位在堰顶以下时，可使用直接固定到堰顶上面的专用装置对零位进行检测。按零流量时的水位进行零位检测易受表面张力的作用而引起较大误差，因此，不宜采用这种方法。E．4．5流量计算公式流量的计算可按下式计算：LQ一(o．4077+0．0497÷)“29(^)“2一式中：Q——流量，单位为立方米每秒(m3／s)；^一测量的堰顶溢流层高度，单位为米(m)；p一堰顶至上游渠道底部的高度，单位为米(m)；b一堰顶长度(与水流成直角)，单位为米(m)；g一当地重力加速度，单位为米每二次方秒(m／s2)。在ISO1438—1中推荐了一些表示溢流层高度与流量关系可供参考的经验公式，这些公式是在特殊试验条件下得出的，因此要根据各公式的试验条件来确定其应用范围。E．5毕托管法E．5．1概述毕托管可用于测量动压，从而计算出局部流速。在一个横断面上布置足够数量的毕托管测点，就可以用流速面积法计算出流量。由于动压随速度的平方而变化．钡4量精度将随流速的减小而迅速降低。因此，毕托管法只能用于流速不太低(通常要求管道中的流速大于1m／s)和没有悬浮颗粒的封闭管道中。E．5．2标准静压毕托管标准静压毕托管有一个全压孔和一个或多个静压孔，它无须进行率定，采用标准静压毕托管可假定流速系数为i，局部流速玑可用下式计算：u。一J2zlp，／p式中：,Ap。——毕托管在测点i位置的全压(或驻点压力)与静压之差，单位为米水柱；p一水的密度。标准静压毕托管的选择、安装、测量断面的选择、流量及其精度的计算可参考标准ISO3966。E．5．3非标准毕托管根据静压毕托管的基本原理制作的毕托管都是可以使用的。其中有：——只有一个全压孔的简单毕托管。由在其管壁均布的4个测压孔测出平均静压，这样静压的测量将不受毕托管支架的影响，但必须考虑总压与静压测量断面问的能量损失；——将其一个测压孔设置在低压区域以增加测量压差的毕托管(或设置朝下，或设在一小文吐里管的喉部)；——自身支撑的管状杆，其上开设有全压、静压或尾压测孔。所有非标准毕托管的流速系数都必须经过率定才能使用。率定应包括试验中流速的变化范围。同使用流速仪和标准静压毕托管一样，可用相同的积分法计算流量。E．6容积法传统的容积测流法用于实验室。由于测量中所需的容积箱或容积池的尺寸限制，实际上容积法只限于小流量测量，因此，它不适用于现场流量测量。72 GB／T22140—2008但是，由容积法派生出的一种测量方法可用来测量大流量。其要点是根据水位的变化测定前池或尾水池中水体积的变化。如果水池不能与外界水体绝缘，则在测试过程中任何流人或流出水池的水量都应在计算流量时予以考虑。采用容积测量方法，在一个测程中，如果水头的变化小于1％(除非另有协议)，则对所测流量的大小没有限制。在测量水位变化的整个时期内，要随时测量确定效率所要测定的其他参数。采用容积法测量的具体要求可参考标准IEC60041：1991。E．7声学法E．7．1方法原理流量测量的声学法至今已经使用了20多年了。从原理上讲，这种测量方法是绝对测流法。但当协议规定或双方同意时，方可采用这种测量方法。声学法测流量的原理是将声波(通常为超声波)的传播速度和水流速度进行矢量叠加为基础。因此，声波向上游传播时比向下游传播时的绝对速度稍低(见图E．3)。水流方向图E．3声学法原理示意图通过测量声波向上下游两个基本方向的传播时间，便可得出流体沿着声道的平均轴向流速。有两种方法测定声波传送时间。第一种方法是直接测量在两个传感器之间的每个方向声波传送时间，另一种方法是测量向上下游同时发送信号的接收时间差。第二种方法，即所谓“声循环法”，根据传送时间确定传送信号的频率，因为到达接受器的每个信号都能在同一方向的对面发送器中激发一个新的脉冲，这样可以测定两种脉冲系列的频差。为了沿给定的声道进行流量测量，在用上述方法布置发送器和接收器时，要使信号向上、下游传送的方向与管道轴向成≠角。由于通常传感器既可作为发送器，又可作为接收器，故传送时间差可用同一传感器测定。因此，沿声道的平均轴向流速为：”一丽L(一1td一丢)⋯一甄面(一一i)式中t。和￡。分别为声脉冲向下、上游方向传送的时问。这两个时间应考虑电缆和电子电路的滞后时间，如果需要的话还应考虑声脉冲通过管道边壁和死水区的时间。如果声学法的所有测试条件都满足要求，则其最终结果实际E与流体的成分、温度及压力无关。要获得较好的测试精度，稳定的水流条件是十分重要的。了解流速分布规律是确保流量计算准确性的基础。E．7．2使用条件在任何情况下都应消除可能干扰声学法流量测量系统操作的气泡或悬浮物。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140--2008应避免测量小于1．5m／s的流速或小于0．25m的管道直径。为了获得较好的测量精度，测量断面与管道轴向的夹角应在45。～75。之间。如果采用两个四声道测量平面(见图E．4)，则所选的测量断面应尽可能远离任何扰动区，如远离可引起流速分布不均匀、旋涡或紊流的弯管处。根据流体理论，建议从测量断面到任何有严重扰动处的上游管段的直管长度至少为10倍管径，同样，从测量断面到任何有严重扰动处的下游管段的直管长度至少为3倍管径。如果只采用单个测量平面，则上述直管长度应增大一倍。≮压飞，p““(＼／""""／，，．．．。’＼＼／／L笾’、．＼——b堕坠Jj平面图传癌嚣／f＼A1．B1一o⋯⋯⋯⋯e⋯A7．Bj＼水流方向＼A：．B：．o⋯一一⋯⋯_。“；一8；＼／／＼A3．e。o⋯⋯．⋯⋯⋯o．A；．时＼。jA4,B4一o⋯⋯⋯⋯o一“Bj＼／仰视图水流方向么磊，蠢一：。≯”⋯⋯!：一一^一一丫哥l厂<声道2丫～厶⋯⋯⋯⋯⋯⋯』≥≥jY声道3∑声道4⋯匕≮二‘截面图图E．4圆型封闭管道中传感器的典型布置E．7．3圆管中声学法的实施如果流速分布为完全轴对称，则沿分布在轴平面上的单声道测得的平均流速可假定与管道内的平均流速成正比。实际上，为了考虑实际流速分布，在位于与管道轴线成一定角度并与该轴对称分布的一些测量面上，在这些声道的两端需安装几对传感器。为了精确测量流量，必须最少采用四声道测量。此外，为了减小因横向流动分量而引起的系统误差，建议采用两个分别与管道轴线成+中角和一中角的对称测量平面。根据测得的沿声道各点的流速进行积分计算出流量。积分方法有很多，最适用是GaussLegendre和Gauss—Jacobi积分法，对该积分法的声道布置位置，加权系数以及修正系数见表E．2。假如了解其他积分方法的理论基础及其精度的误差估计，也可使用其他积分方法。相应的有关要求可参考标准IEC60041：1991：测量断面的选择和传感器的安装条件；安装几何尺寸的测量；——测量仪器及数据采集和处理系统的性能要求；——计算流量的数值积分方法；不同因素的误差分析。 表E．2从中心线到声道的距离GB／T22140—2008Gauss—Legendre法Gaus$一Jacobl法项目声道1和4声道2和3声道1和4声道2和3声道布置位置占乞土0．861136士0．339981土0．8090174-0．309017加权系数叫O347855O．652145O．369$17O．597567修正系数k09941．000E．7．4小型水轮机的声学测流法与其他声学测流法相比，小型水轮机现场试验在考虑仪器和安装费用时，可选用双平面四声道的超声波流量计进行测量。根据标准IEC60041：1991，也可选用单声道、双平面单声道和双平面双声道的布置方式(见图E5)。传盛器，／，．夕(＼二{【。。。。。。。。。。。。。。。。。。一＼水流方向、＼～(、。j，夕)单测量平面单声道布置厂—弋／／(?＼÷一j阻么≮i，、．．．．．．．．．．．．．．．．．．●{，-．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．_／单测量平面双声道布置—g二一／：：：：／(、’、、、"＼水流方向’．J／＼／1∥7。、、＼弋)二---—-———(》———一——————(>——————-J双涮量平面双声道布置／，。、＼，／／，、＼／‘||．，，A。<。_。)||图E．5圆型封闭管道中传感器的典型布置(小型水轮机) 标准分享网www.bzfxw.com免费下载CB／T22140一2008超声波流量计在使用前最好按标准IEC60193中描述的原级测量方法进行率定，率定用的管路系统条件应与试验时相同。如果超声波流量计永久安装在试验装备上，应尽可能定期对它进行率定。如果超声波流量计能直接提供电信号，那么可以很容易地将它连接到自动采集设备上。E．8电磁流量计E．8．1概述电磁流量计在使用前应按标准IEC60193中描述的原级测量方法进行率定。率定用的管路系统条件应与试验时相同，否则不能使用。如果电磁流量计永久安装在试验装备上，应尽可能定期对它进行率定。如果电磁流量计能直接提供电信号，那么可以很容易地将它连接到自动采集设备上。E．8．2原理与基本公式当流体流过磁场时，根据法拉第定律将产生电压。如果磁场与充满流动液体的电绝缘管道垂直且流体的导电率不是很低，则可以测量到安装在管壁上的电极之间的电压(见图E．6)。这个电压与磁通密度、流体的平均流速及电极间的距离成比例，于是可得出流体的流速及流量。Q，=kf(V；B)式中：Q。——体积流量，单位为立方米每秒(m3／s)；女——系数；B一～磁通密度，单位为特斯拉(T)；V——水流电磁感应信号，单位为毫伏(mv)。图E．6电磁流量计原理图E．8．3使用条件对于大多数电磁流量计，为避免水流扰动的影响，电极板距离上游弯管处的直管段长度至少为10倍管径。当怀疑水流可能出现涡流时，应在上游进口处安装稳流栅，稳流栅类型参见ISO7194。 F．1概述附录F(规范性附录)效率试验GB／T22140—2008水力机械现场验收试验的目的在于将电站现场测试的水轮机效率或水轮发电机组效率与供方给出的保证值进行比较。效率验收试验可提供最全的水力性能参数。效率验收试验通常按C等级精度进行。水轮机效率、机组效率的定义见3．5。通常水轮发电机组的效率仉为水轮机、发电机及传送部件效率的乘积，计算公式如下：啪一班nX聃×和水电站装置效率包括水轮发电机组的效率、变压器效率和流道的水力损失，其计算公式为：舢。一玑X孙×景式中：氇。一一发电机效率；刁。一水轮机效率；7]tr--齿轮或其他传送部件(包括凋速轮)的传输效率；m——变压器效率；H净水头；H。毛水头。效率保证值由合同规定。F．2效率试验(绝对流量法)F．2．1概述效率根据输出功率(电气的或机械的)与由水流转换的水能(毛的或净的)的比值来计算，电气功率、机械功率和水轮机输入功率的定义见3．4。水轮发电机组效率为：玑一鲁一未×鲁×岳孺。×孕孙式中：P。一机组功率5Pgen-发电机功率5P。——水轮机输出功率，P。t水轮机输入功率；k。发电机效率；n水轮机效率；珊——齿轮或其他传送部件(包括调速轮)的传输效率。水轮机效率为：．一旦～—里。一7／,Php×Q×gXH 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140一2008式中：P。一一水轮机输出功率；Ph——水轮机输入功率；p——水的密度；Q——水轮机流量；g——当地重力加速度；H——净水头。试验应提供如下结果：a)在指定的水轮机净水头下，发电机输出功率值与水轮机导叶开度的关系；b)在指定的水轮机净水头下，水轮机机械能与水轮机导叶开度的关系；c)在指定的水轮机净水头下，机组效率与水轮机导叶开度的关系，根据这一关系最终与保证值作比较；d)在指定的水轮机净水头下，水轮机效率与水轮机导叶开度的关系，根据这一关系最终与保证值作比较，可以用图的形式表示。F．2．2试验过程在保证值范围内，必须试验8个～10个不同负荷。在水流稳定的状况下(活动导叶开度稳定)测量如下参数：a)按照附录D中推荐的测量方法测量发电机输出端的电功率；b)按附录C测量水轮机净水头(或水能)；c)按附录C测量水轮机吸出高程(H。)；d)按附录C测量水轮机转速；e)导叶(或喷针)开度；f)按附录E测量水轮机绝对流量。F．3效率测试的热力学法F．3．1概述水轮机效率也可采用热力学法进行测试(见7．6)，此时水轮机水力效率"7Il按机械能与水能的比值来计算。机械能和水能的详细定义参考IEC60041：1991。。一生一一!!一￡兰里圣兰!一—坠”P。p×Qxg×HpXQ×g×Hg×H于是水轮机效率为：P孕一伽×子‘m式中：P。／P。——机械能与转轮获得的轴功率的比值，这一比值反映了水轮机的机械损失(轴承等的摩擦损失)。机械损失的测量和计算方法，必须在试验进行前，双方协商确定(例如轴承摩擦损失的修正方法)；P。——水轮机输出功率；Ph——水轮机输入功率；P。——转轮的机械功率；E。——转轮的单位机械功率；p——水的密度；Q——水轮机流量；g——当地重力加速度；78 GB／T22140—2008H——净水头。注意发电机效率和变压器效率的重要性。假如采用热力学法，这些效率在获得水轮机效率是第二位的，而对计算机组效率则是十分重要的。当采用直接流量测量(绝对效率试验)时(见7．5)，这些效率在计算水轮机效率是十分重要的，而对计算机组效率则是次要的。热力学法效率试验应提供如下试验结果：a)在指定的水轮机净水头下，发电机输出功率值与水轮机导叶(或喷针)开度的关系；b)在指定的水轮机净水头下，水轮机机械能与水轮机导叶(或喷针)开度的关系；c)在指定的水轮机净水头下，机组效率与水轮机导叶(或喷针)开度的关系，根据这一关系最终与保证值作比较；d)在指定的水轮机净水头下，水轮机效率与水轮机导叶(或喷针)开度的关系，根据这一关系最终与保证值作比较，可以用图的形式表示。F．3．2试验过程在保证值范围内，必须试验8个～10个不同负荷。在水流稳定的状况下(活动导叶开度稳定)测量如下参数：a)按照附录D中推荐的测量方法测量发电机输出端的电功率；b)按附录c测量水轮机净水头(或水能)；c)按附录C测量水轮机吸出高程(H。)；d)按附录c测量水轮机转速；e)导叶(或喷针)开度；f)按照第7章及IEC60041：1991规程中规定的测量方法测量上游基准测量断面和下游基准测量断面之间的温度差；g)通常还需一些附加试验以确定探针插槽的热交换或其他意想不到的影响(见IEC60041：1991)。在小水电水轮机中，通过金属边壁(涡壳、尾水管等)进行的热交换不应被忽略，应在试验前确定其修正值，如果在IEC60041：1991中没有相应的修正值双方协商确定修正值。保证值的效率试验参见图F．1、图F．2、图F．3。效率(“)净水头为常数I堡堡笪lT声；——一i—r＼DTI—于、Fl1、／r＼}测量值i测量加权效肆t+效率测量误差《}>保证加权效率功率图F．1满足保证值的效率试验79 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T22140一200880效率(“)挣水头为常数保证值l／rIYV——————～1}～～匕／测量值f二>卜＼li测量加权效：袒+效率测量误差带<保证加权效率功率图F．2没有满足保证值的效率试验效率(蹦)净水头为常数I测量值lKT—4’’。一T心l—√_，一1·一女，一9——一’／^．———-——～．／但正值Ir一一r测龉加权效率+教率柳0量误差带>保证加权效率功率图F．3满足并超过保证值的效率试验 中华人民共和国国家标准小型水轮机现场验收试验规程GB／T221402008*中国标准出版社出版发行北京复兴门外j里河北街16号邮政编码：100045网址www．spc．net．cn电话：6852394668517548中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销*开本880×12301／16印张575字数167千字2008年10月第一版2008年10月第一次印刷*书号：l55066·133796定价52．00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话：(010)68533533'