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小型水轮机现场验收试验规程
小型水轮机现场验收试验规程 已作废
Code for field acceptance test of small hydro turbines
标准号：GB/T 22140-2008
基本信息
标准号：GB/T 22140-2008
发布时间：2008-06-27
实施时间：2008-10-01
首发日期：2008-06-27
出版单位：中国标准出版社查看详情>
起草人：孟晓超、潘罗平、杨弄玉
作废日期：2018-12-01
出版机构：中国标准出版社
标准分类： 水轮机及其辅助设备
ICS分类：发电机组
提出单位：中华人民共和国水利部
起草单位：中国水利水电科学研究院
归口单位：中华人民共和国水利部
发布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会
主管部门：水利部
标准简介
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）１５ ＭＷ 和转轮直径小于（等于）３．３ ｍ 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。 本标准修改采用ＩＥＣ６２００６：２００１《小型水轮机验收试验》，本标准与ＩＥＣ６２００６：２００１的主要差异如下：———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 原文中系数犽的取值较大，根据ＧＢ／Ｔ１５４６９—１９９５《反击式水轮机空蚀评定》对表４中犽的取值进行了调整；———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。
标准目录
| 前言……………………………………………………………………………………………………………………Ⅶ １ 范围………………………………………………………………………………………………………………１ ２ 规范性引用文件…………………………………………………………………………………………………１ ３ 术语、定义、符号及单位………………………………………………………………………………………１ ３．１ 下标…………………………………………………………………………………………………………１ ３．２ 几何术语……………………………………………………………………………………………………２ ３．３ 主要物理量…………………………………………………………………………………………………３ ３．４ 流量…………………………………………………………………………………………………………３ ３．５ 转速…………………………………………………………………………………………………………３ ３．６ 压力…………………………………………………………………………………………………………４ ３．７ 水头…………………………………………………………………………………………………………４ ３．８ 功率…………………………………………………………………………………………………………５ ３．９ 损失…………………………………………………………………………………………………………５ ３．１０ 效率………………………………………………………………………………………………………５ ３．１１ 其他参数…………………………………………………………………………………………………６ ３．１２ 误差和其他术语符号……………………………………………………………………………………６ ３．１３ 水轮发电机组示意图……………………………………………………………………………………７ ３．１４ 典型小型水轮机水头的定义……………………………………………………………………………８ ３．１４．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………８ ３．１４．２ 上下游均为自由水面的水轮机 …………………………………………………………………１０ ３．１４．３ 上游具有压力引水管而下游为自由水面的水轮机………………………………………………１０ ３．１４．４ 上下游均为具有压力引水管和排水管的水轮机…………………………………………………１０ ３．１５ 瞬时转速上升的定义 …………………………………………………………………………………１１ ３．１６ 压力上升的定义 ………………………………………………………………………………………１１ ４ 保证的性能和范围 ……………………………………………………………………………………………１２ ４．１ 规定和要求 ………………………………………………………………………………………………１２ ４．１．１ 合同规定 ……………………………………………………………………………………………１２ ４．１．２ 电站条件 ……………………………………………………………………………………………１３ ４．１．３ 试验仪器设备的技术要求 …………………………………………………………………………１３ ４．２ 主要性能保证 ……………………………………………………………………………………………１４ ４．２．１ 最大输出功率 ………………………………………………………………………………………１４ ４．２．２ 水轮机绝对效率 ……………………………………………………………………………………１４ ４．２．３ 水轮机相对效率 ……………………………………………………………………………………１４ ４．３ 保证的范围 ………………………………………………………………………………………………１４ ４．３．１ 保证的试验等级（Ａ、Ｂ、Ｃ 三级）……………………………………………………………１４ ４．３．２ 试验等级的应用 ……………………………………………………………………………………１４ ４．３．３ 水温的比尺效应 ……………………………………………………………………………………１５ ４．３．４ 保证期 ………………………………………………………………………………………………１５ ４．３．５ 安全故障、试运行条件和性能试验 ………………………………………………………………１５ ５ 试运行前的安全验收试验 ……………………………………………………………………………………１６ ５．１ 启动前试验（无水试验） ………………………………………………………………………………１６ ５．１．１ 通则 …………………………………………………………………………………………………１６ ５．１．２ 流道充水前的检查（无水试验） …………………………………………………………………１６ ５．１．３ 流道充水时的检查（充水试验） …………………………………………………………………１６ ５．２ 关闭装置（无水与充水试验） …………………………………………………………………………１６ ５．２．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………１６ ５．２．２ 进水口闸门或阀门 …………………………………………………………………………………１６ ５．２．３ 进水主阀 ……………………………………………………………………………………………１７ ５．２．４ 活动导叶（混流式和轴流转桨式水轮机） ………………………………………………………１７ ５．２．５ 针形阀和折向器（水斗式和斜击式水轮机） ……………………………………………………１７ ５．３ 试车和控制系统 …………………………………………………………………………………………１７ ５．４ 轴承在额定转速下运行 …………………………………………………………………………………１７ ５．５ 紧急停机（空载） ………………………………………………………………………………………１８ ５．６ 电气保护 …………………………………………………………………………………………………１８ ５．７ 过速试验 …………………………………………………………………………………………………１８ ５．８ 飞逸试验 …………………………………………………………………………………………………１８ ５．９ 甩负荷试验 ………………………………………………………………………………………………１９ ５．９．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………１９ ５．９．２ 试验程序 ……………………………………………………………………………………………１９ ５．９．３ 测量值 ………………………………………………………………………………………………１９ ６ 试运行和可靠性试验 …………………………………………………………………………………………２０ ６．１ 通则 ………………………………………………………………………………………………………２０ ６．２ 旋转部件的温度稳定性 …………………………………………………………………………………２０ ６．２．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………２０ ６．２．２ 与合同保证值的比较 ………………………………………………………………………………２０ ６．３ 控制系统 …………………………………………………………………………………………………２０ ６．３．１ 说明 …………………………………………………………………………………………………２０ ６．３．２ 不带调速装置的机组运行 …………………………………………………………………………２１ ６．３．３ 带有调速装置的机组运行 …………………………………………………………………………２１ ６．３．４ 带有上游水位控制装置的机组运行 ………………………………………………………………２１ ６．３．５ 带有功率控制装置的机组运行 ……………………………………………………………………２１ ６．３．６ 带有电子负荷调节装置的机组运行 ………………………………………………………………２２ ６．４ 在试验控制系统时的测量 ………………………………………………………………………………２２ ６．５ 设置静压基准标记 ………………………………………………………………………………………２２ ６．６ 协联关系试验 ……………………………………………………………………………………………２２ ７ 性能保证和试验 ………………………………………………………………………………………………２３ ７．１ 一般要求 …………………………………………………………………………………………………２３ ７．２ 在净水头下发电机的最大输出功率 ……………………………………………………………………２３ ７．２．１ 测量方法 ……………………………………………………………………………………………２３ ７．２．２ 保证的结果和范围 …………………………………………………………………………………２３ ７．２．３ 试验的实施 …………………………………………………………………………………………２３ 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 ……………………………………２４ ７．３．１ 测量方法 ……………………………………………………………………………………………２４ ７．３．２ 保证的结果和范围 …………………………………………………………………………………２５ ７．３．３ 试验的实施 …………………………………………………………………………………………２５ ７．４ 指数试验 …………………………………………………………………………………………………２５ ７．４．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………２５ ７．４．２ 定义 …………………………………………………………………………………………………２５ ７．４．３ 保证的应用和范围 …………………………………………………………………………………２５ ７．４．４ 试验的实施 …………………………………………………………………………………………２６ ７．５ 根据流量测量进行的效率试验 …………………………………………………………………………２６ ７．５．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………２６ ７．５．２ 流量测量的选择 ……………………………………………………………………………………２６ ７．５．３ 保证的应用和范围 …………………………………………………………………………………２６ ７．５．４ 试验的实施 …………………………………………………………………………………………２７ ７．６ 根据热力学法进行的效率试验 …………………………………………………………………………２７ ７．６．１ 原理 …………………………………………………………………………………………………２７ ７．６．２ 测量方法 ……………………………………………………………………………………………２７ ７．６．３ 适用条件 ……………………………………………………………………………………………２７ ７．６．４ 试验的实施 …………………………………………………………………………………………２７ ８ 计算、评估和误差分析 ………………………………………………………………………………………２７ ８．１ 计算和评估 ………………………………………………………………………………………………２７ ８．１．１ 通则 …………………………………………………………………………………………………２７ 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） ……………………………………２７ ８．１．３ 测量值（变量） ……………………………………………………………………………………２８ ８．１．４ 发电机输出功率（Pｇｅｎ）………………………………………………………………………２８ ８．１．５ 水轮机输出功率（Pｔ） ………………………………………………………………………… ２８ ８．１．６ 绝对流量（Q）………………………………………………………………………………………２９ ８．１．８ 毛水头、静水头和净水头（Ho／Hｓｔａｔ／H） ………………………………………………３０ ８．１．９ 水轮机绝对效率（ηｔ） …………………………………………………………………………３０ ８．１．１０ 水轮机相对效率（ηｔ，ix） …………………………………………………………………３０ ８．１．１１ 水电站装置效率（ηｐｌａｎｔ） ……………………………………………………………３０ ８．２ 误差分析 …………………………………………………………………………………………………３０ ８．２．１ 导言 …………………………………………………………………………………………………３０ ８．２．２ 系统误差评估 ………………………………………………………………………………………３０ ８．２．３ 随机误差评估 ………………………………………………………………………………………３２ ８．２．４ 性能测量的不确定度 ………………………………………………………………………………３４ ９ 试验结果与保证值的比较 ……………………………………………………………………………………３５ ９．１ 水轮机特性的偏移 ………………………………………………………………………………………３５ ９．２ 输出功率 …………………………………………………………………………………………………３６ ９．３ 效率 ………………………………………………………………………………………………………３６ ９．３．１ 一般要求 ……………………………………………………………………………………………３６ ９．３．２ 指数试验的相对效率 ………………………………………………………………………………３７ ９．３．３ 根据流量测量或热力学法得到的绝对效率 ………………………………………………………３８ １０ 其他保证 ……………………………………………………………………………………………………３８ １０．１ 空蚀和磨损的检查 ……………………………………………………………………………………３８ １０．１．１ 空蚀保证 …………………………………………………………………………………………３８ １０．１．２ 空蚀测量方法 ……………………………………………………………………………………３８ １０．１．３ 空蚀检查结果与规定的保证值比较 ……………………………………………………………３８ １０．１．４ 磨损 ………………………………………………………………………………………………３９ １０．１．５ 磨损检查 …………………………………………………………………………………………３９ １０．１．６ 磨损的评定 ………………………………………………………………………………………４０ １０．２ 水轮发电机组噪声试验 ………………………………………………………………………………４０ １０．２．１ 测量方法 …………………………………………………………………………………………４０ １０．２．２ 验收准则 …………………………………………………………………………………………４１ １０．３ 水轮发电机组振动试验 ………………………………………………………………………………４１ １０．３．１ 一般要求 …………………………………………………………………………………………４１ １０．３．２ 固定支持部件的振动 ……………………………………………………………………………４２ １０．３．３ 轴的相对振动 ……………………………………………………………………………………４３ １１ 试验的组织 …………………………………………………………………………………………………４３ １１．１ 试验步骤 ………………………………………………………………………………………………４３ １１．２ 现场试验的实施 ………………………………………………………………………………………４４ １１．３ 试验结果的评估 ………………………………………………………………………………………４４ １１．４ 试验报告 ………………………………………………………………………………………………４４ １２ 数据采集 ……………………………………………………………………………………………………４５ １２．１ 数据采样 ………………………………………………………………………………………………４５ １２．２ 模拟与数字（Ａ／Ｄ）的转换 ………………………………………………………………………４５ １２．３ 人工读数 ………………………………………………………………………………………………４５ 附录Ａ（资料性附录）物理数据 …………………………………………………………………………………４６ Ａ．１ 概述 ………………………………………………………………………………………………………４６ Ａ．２ 重力加速度与纬度和海拔高程的关系 …………………………………………………………………４６ Ａ．３ 水的密度 …………………………………………………………………………………………………４６ Ａ．４ 空气的密度 ………………………………………………………………………………………………４９ Ａ．５ 水银的密度 ………………………………………………………………………………………………４９ 附录Ｂ（规范性附录）水头定义的标示 …………………………………………………………………………５０ 附录Ｃ（规范性附录）转速和水头测量方法 ……………………………………………………………………５６ Ｃ．１ 转速测量 …………………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．１．１ 功率直接测量时转速的测量 ………………………………………………………………………５６ Ｃ．１．２ 间接测量功率时转速的测量 ………………………………………………………………………５６ Ｃ．２ 水头测量 …………………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．２．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．２．２ 压力测量断面的选择 ………………………………………………………………………………５６ Ｃ．２．３ 上游测量断面 ………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．２．４ 下游测量断面 ………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．２．５ 测压孔布置 …………………………………………………………………………………………５６ Ｃ．３ 压力测量仪器 ……………………………………………………………………………………………５７ Ｃ．３．１ 原级测量仪器 ………………………………………………………………………………………５７ Ｃ．３．２ 压力传感器 …………………………………………………………………………………………５７ Ｃ．３．３ 重力压力计 …………………………………………………………………………………………５７ Ｃ．３．４ 弹簧压力计 …………………………………………………………………………………………５８ Ｃ．３．５ 液柱压力计 …………………………………………………………………………………………５８ Ｃ．４ 水位测量仪器 ……………………………………………………………………………………………５８ 附录Ｄ（规范性附录）输出功率测量 ……………………………………………………………………………５９ Ｄ．１ 概述 ………………………………………………………………………………………………………５９ Ｄ．１．１ 发电机最大输出功率（见７．２） ………………………………………………………………５９ Ｄ．１．２ 发电机输出功率与水轮机导叶开度之间的关系 …………………………………………………６０ Ｄ．１．３ 指数试验（见７．４） ……………………………………………………………………………６０ Ｄ．１．４ 效率试验 ……………………………………………………………………………………………６０ Ｄ．２ 同步发电机输出功率测量的间接法 ……………………………………………………………………６０ Ｄ．２．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………６０ Ｄ．２．２ 发电机损耗的测量 …………………………………………………………………………………６０ Ｄ．２．３ 在发电机出线端测量的有功功率应保持一致 ……………………………………………………６１ Ｄ．３ 异步发电机输出功率测量的间接法 ……………………………………………………………………６２ Ｄ．４ 输出功率测量的直接法（水轮机轴力矩） ……………………………………………………………６３ Ｄ．５ 发电机损失 ………………………………………………………………………………………………６３ 附录Ｅ（规范性附录）流量测量方法 ……………………………………………………………………………６５ Ｅ．１ 概述 ………………………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．１．１ 选择测量方法 ………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．１．２ 水流的稳定性 ………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．１．３ 泄漏、渗透和分流 …………………………………………………………………………………６５ Ｅ．２ 流速仪测量法 ……………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．２．１ 流速仪 ………………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．２．１．１ 使用条件 ………………………………………………………………………………………６５ Ｅ．２．１．２ 流速仪型式 ……………………………………………………………………………………６６ Ｅ．２．１．３ 流速仪安装 ……………………………………………………………………………………６６ Ｅ．２．１．４ 流速仪率定 ……………………………………………………………………………………６６ Ｅ．２．１．５ 测量采样时间 …………………………………………………………………………………６６ Ｅ．２．１．６ 流速分布 ………………………………………………………………………………………６６ Ｅ．２．２ 明渠的流量测量 ……………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．２．１ 测量断面的选择 ………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．２．２ 测点数目 ………………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．２．３ 测点布置 ………………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．２．４ 水流稳定———水位检测 ……………………………………………………………………６７ Ｅ．２．３ 圆形封闭管道的流量测量 …………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．３．１ 测量断面的选择 ………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．３．２ 测点数目 ………………………………………………………………………………………６７ Ｅ．２．３．３ 测点布置 ………………………………………………………………………………………６８ Ｅ．２．４ 流量计算 ……………………………………………………………………………………………６８ Ｅ．３ 压力?时间法（Ｇｉｂｓｏｎ法） ……………………………………………………………………６９ Ｅ．３．１ 方法原理 ……………………………………………………………………………………………６９ Ｅ．３．２ 使用条件 ……………………………………………………………………………………………６９ Ｅ．３．３ 方法的实施 …………………………………………………………………………………………７０ Ｅ．４ 堰测法 ……………………………………………………………………………………………………７０ Ｅ．４．１ 测量原理 ……………………………………………………………………………………………７０ Ｅ．４．２ 测量装置 ……………………………………………………………………………………………７０ Ｅ．４．３ 安装条件 ……………………………………………………………………………………………７１ Ｅ．４．４ 溢流层高度测量 ……………………………………………………………………………………７１ Ｅ．４．５ 流量计算公式 ………………………………………………………………………………………７２ Ｅ．５ 毕托管法 …………………………………………………………………………………………………７２ Ｅ．５．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………７２ Ｅ．５．２ 标准静压毕托管 ……………………………………………………………………………………７２ Ｅ．５．３ 非标准毕托管 ………………………………………………………………………………………７２ Ｅ．６ 容积法 ……………………………………………………………………………………………………７２ Ｅ．７ 声学法 ……………………………………………………………………………………………………７３ Ｅ．７．１ 方法原理 ……………………………………………………………………………………………７３ Ｅ．７．２ 使用条件 ……………………………………………………………………………………………７３ Ｅ．７．３ 圆管中声学法的实施 ………………………………………………………………………………７４ Ｅ．７．４ 小型水轮机的声学测流法 …………………………………………………………………………７５ Ｅ．８ 电磁流量计 ………………………………………………………………………………………………７６ Ｅ．８．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………７６ Ｅ．８．２ 原理与基本公式 ……………………………………………………………………………………７６ Ｅ．８．３ 使用条件 ……………………………………………………………………………………………７６ 附录Ｆ (规范性附录）效率试验 …………………………………………………………………………………７７ Ｆ．１ 概述 ………………………………………………………………………………………………………７７ Ｆ．２ 效率试验（绝对流量法） ………………………………………………………………………………７７ Ｆ．２．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………７７ Ｆ．２．２ 试验过程 ……………………………………………………………………………………………７８ Ｆ．３ 效率测试的热力学法 ……………………………………………………………………………………７８ Ｆ．３．１ 概述 …………………………………………………………………………………………………７８ Ｆ．３．２ 试验过程 ……………………………………………………………………………………………７９ |
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