（免費(fèi)下載）GB/Z 32585-2016 1000MW級(jí)混流式水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn)導(dǎo)則
1 范圍
1 范圍
本指導(dǎo)性技術(shù)文件規(guī)定了驗(yàn)證主要水力性能的合同保證值是否得到滿足所進(jìn)行的1000MW級(jí)混流式水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn)。
本指導(dǎo)性技術(shù)文件適用于在試驗(yàn)室條件下所進(jìn)行的1000MW級(jí)混流式水輪機(jī)模型同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)和模型驗(yàn)收試驗(yàn)。
本指導(dǎo)性技術(shù)文件的1000MW級(jí)混流式水輪機(jī)是指額定功率(或銘牌功率)為水輪機(jī)額定功率(或銘牌功率)為862MW～1100MW，且額定水頭范圍在100m～300m之間的混流式水輪機(jī)。
只要機(jī)械的結(jié)構(gòu)或部件不影響模型的性能或模型與原型間的相互關(guān)系，那么本指導(dǎo)性技術(shù)文件既不涉及機(jī)械的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，也不涉及機(jī)械部件的機(jī)械性能。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB／T 10969-2008 水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)通流部件技術(shù)條件
GB／T 15613.1-2008 水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn) 第一部分：通用規(guī)定(IEC 60193：1999，NEQ)
GB／T 15613.2-2008 水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn) 第二部分：常規(guī)水力性能試驗(yàn)(IEC 60193：1999，NEQ)
GB／T 15613.3-2008 水輪機(jī)、蓄能泵和水泵水輪機(jī)模型驗(yàn)收試驗(yàn) 第三部分：輔助性能試驗(yàn)(IEC 60193：1999，NEQ)
3 術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)
3.1
模型同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn) model compare test at the same test stand
電站水輪機(jī)招標(biāo)過(guò)程中，根據(jù)買方要求，為評(píng)價(jià)不同賣方投標(biāo)用模型水輪機(jī)水力性能水平，在第三方同一座試驗(yàn)臺(tái)對(duì)賣方提供的模型水輪機(jī)分別進(jìn)行的水輪機(jī)模型性能試驗(yàn)，由第三方對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。
3.2
模型驗(yàn)收試驗(yàn) model acceptance test
電站水輪機(jī)簽訂合同后，買方對(duì)賣方最終設(shè)計(jì)完成的模型水輪機(jī)在賣方試驗(yàn)臺(tái)或指定的第三方試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行的水力性能試驗(yàn)。
3.3
電站空化基準(zhǔn)面 cavitation reference level of plant
Zcp
水輪機(jī)導(dǎo)葉中心水平面的高程，單位為米(m)。
3.4
模型空化基準(zhǔn)面 cavitation reference level of model
Zcm
模型水輪機(jī)導(dǎo)葉中心水平面的高程，單位為米(m)。
3.5
空化系數(shù)1(臨界空化1) thoma number one
σ1
與無(wú)空化工況下相比，水力效率下降1％時(shí)所對(duì)應(yīng)的空化系數(shù)。
3.6
初生空化系數(shù) incipient thoma number
σi
在轉(zhuǎn)輪葉片上出現(xiàn)可見(jiàn)氣泡時(shí)對(duì)應(yīng)的空化系數(shù)，通常以3個(gè)葉片出現(xiàn)可見(jiàn)氣泡時(shí)為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
3.7
樣本總數(shù) number of sum samples
N
用于計(jì)算的總樣本數(shù)。
3.8
樣本數(shù) number of samples
Nw
用于時(shí)間窗分析的樣本數(shù)。
3.9
97％置信度對(duì)應(yīng)下的峰峰值 peak-to-peak value with a 97％ confidence interval
△Xpp,97％
按照概率統(tǒng)計(jì)分析，取置信度97％下最大值與最小值的差值。
3.10
采樣時(shí)間間隔 sampling time interval
△t
兩次采樣之間間隔的最短時(shí)間，單位為秒(s)。
3.11
采樣頻率(采樣率) sampling frequency(sampling rate)
fs
采樣時(shí)間間隔的倒數(shù)，單位為赫茲(Hz)。
3.12
時(shí)間窗 time window duration
tw
選定的用于傅里葉變換頻率分析的時(shí)間段，單位為秒(s)。
tw＝Nw·△t
3.13
頻率分辨率 frequency resolution
△f
離散傅里葉變換中兩個(gè)連續(xù)值之間最小頻率間隔(采樣頻率與樣本數(shù)比值)，單位為赫茲(Hz)。
3.14
信號(hào)記錄時(shí)長(zhǎng)(采集時(shí)間) signal record time duration(Acquisition time)
tr
信號(hào)總的采集時(shí)長(zhǎng)，單位為秒(s)。
注1：信號(hào)記錄時(shí)長(zhǎng)tr內(nèi)的壓力脈動(dòng)時(shí)域信號(hào)，每個(gè)tr應(yīng)至少包括5個(gè)時(shí)間窗(tw)；
注2：采用傅里葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析，根據(jù)試驗(yàn)水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率選定合適的頻率分辨率△f；
注3：使用概率統(tǒng)計(jì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，表征壓力脈動(dòng)特性的特征值為取97％置信度下的峰峰值。
圖1 壓力脈動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析示意圖
4 水力性能
4.1 水力效率換算
水輪機(jī)的原型效率值根據(jù)模型試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的效率值換算確定，若模型試驗(yàn)?zāi)軌蛟诠潭ǖ睦字Z數(shù)ReM*下進(jìn)行，可以直接和模型保證值進(jìn)行比較。若模型試驗(yàn)不能在雷諾數(shù)為常數(shù)下進(jìn)行，各工況點(diǎn)具有不同的雷諾數(shù)ReM，則將測(cè)出的不同ReM下的模型試驗(yàn)點(diǎn)效率值轉(zhuǎn)換到固定雷諾數(shù)ReM*下的效率值，換算式如式(1)、式(2)、式(3)所示：
式中：
(△ηh)M→M*——ReM下?lián)Q算至ReM*下的效率值；
Reref——參考雷諾數(shù)；
ReoptM——模型最優(yōu)效率點(diǎn)的雷諾數(shù)；
Vref——可按比尺效應(yīng)的損失與總損失的比值。
模型試驗(yàn)效率值經(jīng)過(guò)上述換算后，參照固定的雷諾數(shù)ReM*，將固定雷諾數(shù)下的模型效率值ηhM*換算到原型雷諾數(shù)Rep下，換算式如式(4)、式(5)所示：
建議取ReM*＝7×106或其他合理數(shù)值，在模型試驗(yàn)報(bào)告中，同時(shí)提供ReM下和ReM*下的效率值，和模型效率保證值的比較采用ReM*下的效率值。
4.2 流量、水頭和功率的換算
流量、水頭和功率的換算式如式(6)、式(7)、式(8)所示：
式中：
PmM＝ρMQMHMηhMgM。
4.4 空化性能和觀測(cè)試驗(yàn)
在選定的工況下，改變空化系數(shù)，同時(shí)依靠觀測(cè)設(shè)備記錄空化現(xiàn)象，分析空化對(duì)水力性能的影響，確定電站運(yùn)行范圍內(nèi)的臨界空化系數(shù)和初生空化系數(shù)。
在電站空化系數(shù)下，觀測(cè)水輪機(jī)渦帶、轉(zhuǎn)輪葉道渦的初生和發(fā)展、葉片頭部正背面脫流(空化)、轉(zhuǎn)輪出口脫流、葉片卡門渦初生等現(xiàn)象，記錄試驗(yàn)工況點(diǎn)參數(shù)，同時(shí)采用手工繪圖、拍照、錄像等方式對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行記錄。
4.6 拓展的運(yùn)行范圍內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)
水輪機(jī)的水力性能的全面描述用圖2中象限1和象限4表示，除進(jìn)行常規(guī)水力性能試驗(yàn)和飛逸試驗(yàn)外，還應(yīng)進(jìn)行水輪機(jī)制動(dòng)、零流量和反轉(zhuǎn)水泵試驗(yàn)。
圖2 水輪機(jī)象限1、象限4運(yùn)行圖的示例
5 試驗(yàn)的執(zhí)行
5.1 對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的要求
模型試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)滿足以下基本要求：
a) 試驗(yàn)臺(tái)模型效率綜合測(cè)試誤差應(yīng)不大于±0.25％；
b) 壓力脈動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率應(yīng)不小于每通道2kHz，其A／D轉(zhuǎn)換器分辨率不小于16位；壓力脈動(dòng)傳感器的頻率響應(yīng)范圍應(yīng)能覆蓋被測(cè)信號(hào)的全部有用頻率，分辨率應(yīng)小于0.1kPa；
c) 具備水輪機(jī)制動(dòng)、飛逸、零流量和反轉(zhuǎn)水泵工況特性試驗(yàn)的能力，在上述工況區(qū)域能夠穩(wěn)定的采集足夠多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)；
d) 試驗(yàn)臺(tái)還應(yīng)滿足GB／T 15613.1-2008中5.1.2的要求。
5.2 模型尺寸和試驗(yàn)條件
模型轉(zhuǎn)輪的尺寸和試驗(yàn)條件應(yīng)滿足表1規(guī)定的模型轉(zhuǎn)輪最小尺寸及最低試驗(yàn)參數(shù)，其他要求參照GB／T 15613.1-2008～GB／T 15613.3-2008執(zhí)行。
表1 模型尺寸最小值及最低試驗(yàn)參數(shù)
| 雷諾數(shù)Re |
水頭H（m） | 直徑D2/m |
| 4×106 | 30/300 | 0.25 |
6 模型同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)
6.1 概述
模型同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)是由招標(biāo)人組織在指定的第三方同一座試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，目的是通過(guò)模型對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證模型初步試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果，評(píng)價(jià)不同投標(biāo)人模型水輪機(jī)水力性能。對(duì)比試驗(yàn)內(nèi)容包括模型的各種主要水力性能的測(cè)試。用于同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)滿足5.1中要求。
6.2 同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)的實(shí)施
同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)按以下規(guī)則實(shí)施：
a) 除轉(zhuǎn)動(dòng)部分和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)外，模型水輪機(jī)其他部件的安裝和調(diào)試由同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)方負(fù)責(zé)，投標(biāo)人應(yīng)派技術(shù)代表協(xié)調(diào)指導(dǎo)安裝工作，并檢查安裝質(zhì)量；
b) 招標(biāo)人可派代表參加同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)；
c) 投標(biāo)人可派代表參與同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)。
6.3 模型水輪機(jī)要求
模型水輪機(jī)整個(gè)流道自蝸殼進(jìn)口到尾水管出口應(yīng)與原型水輪機(jī)幾何相似。用于水頭測(cè)量的蝸殼進(jìn)口和尾水管出口測(cè)量斷面位置應(yīng)與原型幾何相似，蝸殼進(jìn)口測(cè)量斷面應(yīng)在蝸殼進(jìn)口段圓斷面附近，尾水管出口測(cè)量斷面應(yīng)放在尾水管出口附近。
模型水輪機(jī)包括蝸殼、座環(huán)、頂蓋、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)、底環(huán)和尾水管在內(nèi)的整個(gè)流道，應(yīng)在模型水輪機(jī)適當(dāng)位置設(shè)置窗口或透明部分。
模型水輪機(jī)的幾何尺寸偏差不得大于GB／T 10969-2008規(guī)定允許偏差的較小值。
6.4 同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)內(nèi)容
在試驗(yàn)前應(yīng)擬定同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)大綱，同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)應(yīng)包括以下內(nèi)容：
a) 效率試驗(yàn)
首先進(jìn)行最優(yōu)效率點(diǎn)的測(cè)試，在能量工況下進(jìn)行，試驗(yàn)方應(yīng)給出該工況點(diǎn)的算例。
在電站空化系數(shù)下，按水輪機(jī)加權(quán)因子表所列工況點(diǎn)進(jìn)行效率試驗(yàn)，并計(jì)算出加權(quán)平均效率。
b) 出力試驗(yàn)
在電站空化系數(shù)下進(jìn)行水輪機(jī)功率保證值試驗(yàn)。
c) 空化試驗(yàn)
空化試驗(yàn)進(jìn)行臨界空化系數(shù)試驗(yàn)，并對(duì)初生空化進(jìn)行觀測(cè)和記錄。
d) 壓力脈動(dòng)試驗(yàn)
壓力脈動(dòng)試驗(yàn)在對(duì)應(yīng)原型特征水頭和電站空化系數(shù)下進(jìn)行，試驗(yàn)工況點(diǎn)應(yīng)覆蓋原型整個(gè)運(yùn)行范圍。
e) 飛逸試驗(yàn)
應(yīng)獲取原型最大穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速，按4.3執(zhí)行。
f) 觀測(cè)試驗(yàn)
在電站空化系數(shù)下對(duì)渦帶、葉道渦、卡門渦和轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口邊正背面脫流等現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)并記錄。
g) 其他試驗(yàn)
試驗(yàn)大綱規(guī)定的其他試驗(yàn)。
6.5 同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告
模型同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告參照GB／T 15613.1-2008中5.3.3.5執(zhí)行，通常還包括以下內(nèi)容：
a) 分別對(duì)賣方模型水輪機(jī)同臺(tái)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果和其模型初步試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果進(jìn)行比較；
b) 對(duì)不同賣方模型水輪機(jī)相同試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較；
c) 如可能，給出參與對(duì)比的模型水輪機(jī)水力性能進(jìn)一步優(yōu)化的方向；
d) 對(duì)每一個(gè)參與同臺(tái)對(duì)比的賣方模型水輪機(jī)水力性能給出綜合評(píng)價(jià)；
e) 根據(jù)招標(biāo)文件中性能要求，對(duì)所有參與同臺(tái)對(duì)比的賣方模型水輪機(jī)水力性能給出結(jié)論性意見(jiàn)。
7 模型驗(yàn)收試驗(yàn)
7.2 模型驗(yàn)收試驗(yàn)內(nèi)容
根據(jù)買方審核確定的驗(yàn)收試驗(yàn)大綱進(jìn)行模型驗(yàn)收試驗(yàn)，應(yīng)包括以下試驗(yàn)內(nèi)容：
a) 效率試驗(yàn)
首先進(jìn)行最優(yōu)效率點(diǎn)的測(cè)試，在能量工況下進(jìn)行，應(yīng)給出該工況點(diǎn)的算例。
在電站空化系數(shù)下，按水輪機(jī)加權(quán)因子表所列工況點(diǎn)進(jìn)行效率試驗(yàn)，并計(jì)算出加權(quán)平均效率。
b) 出力試驗(yàn)
在電站空化系數(shù)下進(jìn)行水輪機(jī)功率保證值試驗(yàn)。
c) 空化試驗(yàn)
空化試驗(yàn)進(jìn)行臨界空化系數(shù)試驗(yàn)，并對(duì)初生空化進(jìn)行觀測(cè)和記錄。
d) 壓力脈動(dòng)試驗(yàn)
壓力脈動(dòng)試驗(yàn)在對(duì)應(yīng)原型特征水頭和電站空化系數(shù)下進(jìn)行，試驗(yàn)工況點(diǎn)應(yīng)覆蓋原型整個(gè)運(yùn)行范圍。
e) 飛逸試驗(yàn)
應(yīng)獲取原型最大穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速，按4.3執(zhí)行。
f) 觀測(cè)試驗(yàn)
在電站空化系數(shù)下對(duì)渦帶、葉道渦、卡門渦和轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口邊正背面脫流等現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)并記錄。
g) 力特性試驗(yàn)、指數(shù)試驗(yàn)和拓展的運(yùn)行范圍內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)
參照GB／T 15613.1-2008～GB／T 15613.3-2008相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行。
h) 其他試驗(yàn)
試驗(yàn)大綱規(guī)定的其他試驗(yàn)。
7.3 模型幾何尺寸檢查
模型驗(yàn)收試驗(yàn)結(jié)束并經(jīng)買方確認(rèn)后，進(jìn)行模型水輪機(jī)所有水力通道上重要尺寸的測(cè)量和記錄，測(cè)量結(jié)果作為設(shè)計(jì)和制造原型水輪機(jī)的依據(jù)，模型尺寸檢查按GB／T 10969-2008適用條款進(jìn)行。
7.4 模型驗(yàn)收試驗(yàn)日志和紀(jì)要
模型驗(yàn)收試驗(yàn)日志和紀(jì)要參照GB／T 15613.1-2008中5.3.3.3.9執(zhí)行。
7.5 最終模型試驗(yàn)報(bào)告
最終模型試驗(yàn)報(bào)告參照GB／T 15613.1-2008中5.3.3.5執(zhí)行。
