GB/T 15613.1-2008 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验 第一部分：通用规定

ICS27．140

K55

囝园

中华人民共和国国家标准

15613．1—2008

GB／T

水轮机、蓄能泵和水泵

水轮机模型验收试验

第一部分：通用规定

Modeltestsofand

acceptancehydraulicturbines，storagepumps

1：Generalrules

pump—turbines--Part

(IEC60193：1999，NEQ)

2008—06-30发布

丰瞀鹃紫瓣警箍警瞥鐾发布中国国家标准化管理委员+会仪1”

GB／T15613．1—2008

目次

……………

前言……………．

1范围……-………

1．1范同…………………．．

1．2目的·········…．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2规范性引用文件……●-____1

3术语、定义、符号和单位………………q

31总则…………-…··…-．…．…．．．……．．．

…·…

3．2单位……………

3．3术语、定义、符号和单位表……………

4水力性能保汪值的性质币¨范围…………．

4．1概述………………．．

4．2通过模型试验验证的主要水力性能的保证值……………．．

1．3模型试验不能验证的保证值…………．

4．4辅助性能数据…………………．

……

5试验的执行………………

5．1对试验台和模型的要求……………．

j．2模型和原型尺、j的检杳…………．．．…．．

5．3水力相似、试验条件和试验程序…．．

5．4测量方法的介绍……………………

5．5物理特性……………

附录A(资料性附录)无量纲项…………………．

…………．．

附录B(规范性附录)物理特性、数据…

附录C(资料性附录)机械水力比能公式的推导……………．

附录D(资料性附录)义际用水的密度p。。对测量和标定的影响……··

附录E(资料性附录)试验和计算步骤的综述………-…．

．．

附录F(规范性附录)反。Ii式机械水力效率的比尺效廊…………

附录(j(规范件附录)

考虑机组摩擦损失和风损的原型飞逸特性的计算

附录H(资料性附录)确定最光滑曲线的示例：独立区段法…………．．

附录J(资料性附录)误筹和不确定度砰估的示例--……-……．

附求K(规范性附录)水斗式水轮机效率的比尺效应…

附录I，(规范性附录)在固定运行条件下试验时随机不确定度分析-…-

附录M(舰范性附录)

机组窄化系数∞1的计算……．

附录N(资料性附求)水力比能、流量和功率的详细流程图…………

一

附录P(资料性附录)参考文献……-

附录Q(资料性附录)本部分与IECq㈡q如肋舶盟弛盟盟孔踮船∞幅"弭弱盯阻％∞∞他％阳跎钳％

60193：199l技术性差异及其原因

GB／T15613．1—2008

刖罱

GB／T15613《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》分为三部分：

——第一部分：通用规定；

——第二部分：常规水力性能试验；

——第三部分：辅助性能试验

60193：1999({水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验

本部分是GB／T15613的第1部分，对应于IEC

601

收试验》的第一章和第二章。本部分与IEC93：1999的一致性程度为非等效采用，主要差异如下：

按GB／T1．卜2000的要求，对书写格式进行了修改；

——用小数点“．”代替作为小数点的逗号；

——删除了IEC前言；

——将规范性引用文件的内容进行了调整，将原1EC标准中有对应的国家标准的均予更换。

1j6131

本部分替代GB／T995((水轮机模型验收试验规程》。

15613

本部分与GB／T1995《水轮机模型验收试验》相比主要变化如下：

——根据IEC60193：1999((水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验》的第一章和第二章对水轮

机模型验收试验的内容、方法和原则进行了修改，增减了部分内容，并对规程名称、章条结构和

顺序进行了调整，使之尽可能与1EC60193保持一致；

——对文字、单位和图表进行了规范化处理。

本部分的附录B、附录F、附录G、附录K、附录I，、附录M是规范性附录。

本部分的附录A、附录c、附录D、附录E、附录H、附录J、附录N、附录P、附录Q是资料性附录。

本部分由中国电器工业协会提出。

l

本部分由全国水轮机标准化技术委员会(SAC／TC75)归口。

本部分起草单位：哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学研究院、东方电机股份有限公司。

本部分主要起草人：覃大清、孟晓超、胡江艺、赵越、潘罗平、温国珍。

本部分所代替标准的历次版本发布情况为：

156131995。

——GB／T

15613．1—2008

GB／T

水轮机、蓄能泵和水泵

水轮机模型验收试验

第一部分：通用规定

1范围

1．1范围

本部分适用于在试验室条件下所试验的各种类型的冲击式和反击式的水轮机、蓄能泵或水泵水轮机。

本部分适用于机组功率大于10MW或公称直径大于3．3m的原型所对应的模型。如将本部分所

规定的步骤完全地应用于机组功率或直径较小的水轮机，一般来讲并不合适，但若供需双方协议认可，

此类机械上也可采用本部分。

在本部分中，术语“水轮机”包括作水轮机方式运行的水泵水轮机，术语“水泵”包括做水泵方式运行

的水泵水轮机。

除了必须与试验有关的事项之外，本部分不包括纯商业利益的事项。

只要机械的结构或部件不影响模型的性能或模型与原型间的相互关系，那么本部分既不涉及机械

的详细结构，也不涉及机械部件的机械性能。

1．2目的

本部分包括为了验证主要水力性能的合同保证值是否得到满足所进行的水轮机、蓄能泵和水泵水

轮机的模型验收试验。

如果对试验的任何步骤持异议，那么可参看本部分，它包含了指导试验进行的规则和描述了所采取

的测量方法。

本部分的主要目的是：

——定义使用的术语和参数；

——为了确定模型的水力性能，规定试验方法和所涉及的测量参数；

——规定结果的计算方法和与保证值的比较方法；

——决定本部分所规定的范围内的合同保证值是否得到满足；

——定义最终报告的范围、内容和结构。

保证值可以以下列一种方式给出：

一一由考虑了比尺效应的模型试验结果计算出原型水力性能的保证值；

——模型水力性能的保证值。

15613．2

此外，为了水轮机原型的设计或运行，也需要确定一些辅助性能数据(见4．4)。与GB／T

对主要水力性能的要求不同，GB／T15613．3给出的有关辅助性能数据的信息对使用者仅具有建议或

指导性质。

20043)的预期条件不能验证原型的给定保证值的性能，那么更应进

如果现场验收试验(见GB／T

行模型验收试验。

本部分也适用于其他目的模型试验，例如比较试验和研究及开发性的工作。

20043第8章)

如果模型验收试验已经完成，现场试验呵以仪限于进行指数试验(见GB／T

2规范性引用文件

1561

下列文件中的条款通过GB／T3的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文

GB／T15613．1—2008

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部分，然而，鼓励根据本部分达成

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

部分。

GB／’F15613．2

2008水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验第二部分：常规水力性能试

601

验(IEC93：1999，MOD)

GB／T

15613．3-2008水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验

第三部分：辅助性能试验

(IEC

60193：1999，MOD)

GB／T

j0969水轮机通流部件技术条件(neq1EC60193：1977)

GB／T17189

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

GB／T2004320043

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程(GB／T2005，

1EC60041：1991，MoD)

Is()31—3：1

992参数和单位第3部分：机械

Is()31、12：1992参数和单位第12部分：特性数值

1SO

2533标准大气压

IS()4185：1980封闭管道中的液流测量重量法

1SO

5168：1

978液流的测量流速测量置信度的估计

VIM：1993计量用基本和一般术语的国际词?L(BIPM—IEC—ISO—OIMI．)

3术语、定义、符号和单位

3．1总则

本部分中将采用下列通用的术语、定义、符号和单位，特殊术语将在出现处给予解释。

供需双方在试验前应对有异议的术语、定义或度量单位做出澄清。

3，1．1

试验点point

试验点是由在不改变运行条件和设置情况下，由一个或多个连续一组读数和／或记录组成，它足以

计算出在该运行条件和设置下机械的性能。

3．1．2

试验test

试验是整个规定运行范围内足以计算出机械性能的一系列试验点和结果。

3．1．3

水力性能hydraulicperformance

由于流体动力作用于机械的各种性能参数。

3．1．4

主要水力性能数据roainhydraulicdata

performance

一组水力性能参数，如：功率、流量和／或比能、效率、稳态飞逸和／或流量。这里必须考虑空化的影响。

3．1．5

data

辅助性能数据additional

一组水力性能数据，它可从模型试验得出(见4．4)，然而由于只能应用粗略的相似规则，由此得出

的相应原型数据预测精度要低于由主要水力性能数据得出的结果。

3．1．6

保证值grarantees

合同中商定的规定性能数据。

9

15613．1—2008

GB／T

3．2单位

3：1992)。

本部分采用国际单位制(S1，见Is()31

所有术语都由sI基本单位或由此导出的相关单位给出”。使用这些单位的基本等式均是有效的，

如某些数据使用与sI非相关的其他单位时也必须考虑这种情况(例如，功率中千瓦代替瓦，压力中千帕

或巴代替帕斯卡、以每分钟转速中每分钟代替每秒钟等)。因为绝对温度(以凯尔文表示)很少需要，所

以温度以摄氏度给出。

仅在供需双方以书面形式同意的情况下，可以使用任何其他单位制。

3．3术语、定义、符号和单位表

3．3．1下标和符号

子项术语定义下标和符号

高压基准断面”性能保证所指定的机械高压侧断面

3．3．1．11

referencesection(见图1)

highpressure

低压基准断面”性能保证所指定的机械低压侧断面

3．3．1．22

10wreferencesection(见图1)

pressure

高压测量断面这些断面应尽可能与断面1一致，

3．3．1．31’，1“．…

sections

highpressuremeasuring或其测量值可换算到断面1

低压测量断面这些断面应尽可能与断面2一致，

33．1．427．2”．…

lowsections

pressuremeasuring或其测量值可换算到断面2

规定值带有下标的量值，如转速、流量等，

3．3．1．5

sp

specified以其用以保证其他量值

最大值／最小值表明任何术语的最大与最小值的下

3．3．1．6

maxlmum／mlnimum标

合同规定值

极值／／／

3．3．】．7不应超出值

limits口或／／／／

——应达到值

3．3．1．8原型prototype与原型有关值的下标P

3．3．1．9模型model与模型有关值的下标M

雷诺数为常数下的模型

与模型在雷诺数为常数下有关值的

3．3．1．】0modelatconstantM+

下标

number

reynolds

3．3．】．11基准reference与规定基准条件有关值的下标ref

3．3．】．12最优optimum最优效率点的下标opt

3．3．1．13环境ambient指在周围大气条件下的下标amb

3．3．1．14电站plant与电站原型运行条件有关值的下标p1

3．3．115《逸rtlnawsy与飞逸条件有关值的下标R

1)术语“高压”和“低压”定义为机械的两侧并与水流方向无关，因此它们与机械的运行方式也无关。

1·s2，J—kg·Iil2·s2．W—kg·F11’·s

1)N—kg·m·s2．P。i—kg·m

15613．1—2008

GB／T

进口／出口断面

／

／

进口／出口断面

图1水力机械示意图

3．3．2几何术语

子项术语定义符号单位

3．3．2．1面积Area垂直于主流流动方向的净面积Am2

导叶开度相邻导叶间的平均最短距离(若必

3．3．2．2

Guidevane

opening要可指规定断面处)(见图2)

3．3．2．3vane

导叶角度Guideangle从关闭位置算起的平均导叶角度

喷针行程(冲击式水轮机)从关闭位置开始测得的喷针平均

3．3．2．4

Needleturbine)行程

stroke(impulse

转轮／叶轮叶片角度从给定位置算起测得的转轮叶片的

3．3．2．5口

blade平均角度

Runner／impellerangle

公称直径

3．3．2．6如图3给出的水力机械的公称直径D

Referencediameter

转轮／叶轮进出口开度转轮／叶轮相邻叶片间的平均最短

3．3．2．7a1·“2

Runnerinletwidth10969)

outlet／Impeller距离(见GB／T

水斗宽度冲击式水轮机水斗斗内最大宽度

3．3．2．8B

Bucketwidth(见图3)

15613．1—2008

GB／T

子项术语定义符号单位

原型和模型间有代表性的尺寸比

尺寸比值；正常情况下是机械的直径比，在

3．3．2．9^L

scaleratio确认此为基准值有困难的情况下，

I．ength

也可采用其他重要长度的比值

高程系统中某一点位于规定的基准面

3．3．2．10

Level(通常指海平面)以上的高程

关闭位置：u06或a=0mill

图2导叶开度和角度

x局部放大图

b)

d

图3公称直径和水斗宽度

15613．1—2008

GB／T

秽≯譬

f)g)

a)径向机械，公称直径D为D·或D2，D·为叶片高压边与下环交点的直径，D2为叶片低压边与下环交点的直径

D1和D2的单位同D}

b)斜流式(混流，半轴流)机械带固定转轮／nl-轮叶片和转轮／叶轮下环；

c)斜流式(混流，半轴流)机械带固定转轮／叶轮叶片，不带转轮／叶轮下环；

d)斜流式(混流，半轴流)机械带可调节转轮／nf轮叶片}

e)轴流式机械，例如定桨式水轮机，贯流式水轮机”，轴流泵和水泵水轮机，带固定转轮／叶轮叶片；

f)轴流式机械，例如转桨式水轮机，贯流式水轮机，轴流泵和水泵水轮机带可调节转轮／叶轮叶片；

g)水斗式水轮机。

图3(续)

3．3．3物理量和特性

子项术语定义符号单位

重力加速度试验地点的g值(见5．5．2)；作为纬度和2

3．3．3．1rn·S

g

AccelerationduetO海拔函数的理论值见附录B中的表B．1

gravity

热力学温度

温度@K

3．3．3．2摄氏度

lemperature疗℃

0一@一273．15

3

单位体积的质量pk·gm

3

a)水的密度p”k·grn

通常，用P代替P。，蒸馏水的P。d见

密度5．5．3．1．3和附录B中的表B．2

3．3．3．3

3

DensitYh)空气密度P8k·gm

空气值见5．5．4．1和附录B中的表B．5

3

C)水银密度PHgk·gm

水银值见5．5．5和附录B中的表B．7

在热力学平衡条件下，在液气混合物中

汽化压力(绝对)饱和蒸汽的绝对分压力。汽化压力只与

3．3．3．4声vaPa

Vapourpressure(absolute)温度有关。蒸馏水的汽化压力见

5．5．3．4和附录B中的表B．4

动力黏度表征液体一种机械性能的量

3．3．3．5PaS

∥

DynamiCviscosity(见ISO31-3：1992)

2)术语“贯流式水轮机”包括灯泡式、竖井贯流式、全贯流式和s型机组

15613．1—2008

GB／T

子项术语定义符号单位

动力黏度与密度之比。以温度作为函数

运动黏度

1

3．3．3．6的蒸馏水的运动黏度见5．5．3．3和附录m2。S

Kinematic

viscosity

B中的表B．3

表面张力表征两种液体间界面机械性能的量(见

2

3．3．3．7d+J·m

SurfacetensionISO313：1992)

3．3．4流量、速度和转速术语

子项术语定义符号单位

流量(体积流量)单位时间内流过系统的任一断面的水

3．3．4．1Qn13·s-l

flowrate)

Discharge(volume的体积

单位时间流过系统中任一断面的水的

质量。p和Q必须在同一断面及该断

质量流量

3．3．4．2(pQ)

面现有条件下确定kg·S一1

rate

Massflow

注：如果在两断面之间没有注入或取出水，

则其质量流量不变。

测量流量单位时间内流过任一测量断面如1嘲

3．3．4．3Q1，或Q2一m3·s-1

Measured

discharge水的体积(见3．3．1．3和3．3．1．4)

基准断面流量单位时间内流过基准断面1或2处的

1

3．3．4．4m3·S

Ql或Q2

atreferencesection

Discharge水的体积

相对于环境压力条件下单位时间内流

过的基准断面水的体积(见3．3．5．2)，

基准断面处修正后的流量

例如

atreferITl3·S--1

3．3．4．5CorrectedQ1。或Q2。

discharge

Q1。一(pQ)1／pamb

eneesection

正常条件下的模型试验，可以假定

Ql。一Q1

稳态飞逸流量

3．3．4．6atstaterun在nR条件下的流量(见3．3．4．12)QRm3·s-l

Dischargesteady

awayspeed

空载流量水轮机在规定转速、规定单位比能及

3．3．4．7Q0m3·s一1

No—loadturbine空载下且发电机无励磁时的流量

discharge

漏水流量

3．3．4．8如图6所示的体积损失qm3。s一1

flowrate

I。eakage

平均流速

3．3．4．9流量Q除以面积Am。S

Mean

velocitY

圆周速度公称直径处的圆周速度(见图3)

l

3．3．4．10131‘S

Peripheralvelocity“一ⅡDn

转速

I

3．3．4．11单位时间的转速S

Rotational

Speed

15613．1—2008

GB／T

子项术语定义符号单位

在规定水力条件和规定导叶／叶片／喷

稳态飞逸转速

1

3．3．4．12针开度和零机械功率条件下的稳态转nRS

state

Steadyrunawayspeed

速值

最大稳态飞逸转速在规定水力条件下的稳态飞逸转速的

Maximumruna——nR…S1

3．3．4．13最高值(对于原型机，详细定义见

steady--state

wayspeedGB／T20043)

3．3．5压力术语

子项术语定义符号单位

绝对压力

3．3．5．1所测流体相对于理想真空的静压力户absPa

Absolute

pressure

周围空气的绝对压力(见5．5．4．2)。

环境压力

3．3．5．2以海拔为函数的标准大气值见附录声ambPa

Ambient

pressure

6

B中的表B

在同一测量地点和测量时间，流体

表计压力

3．3．5．3的绝对压力与环境压力之差户Pa

Gaugepressure

P2Pabs—pamb

3．3．6比能术语

在国际单位制中，质量(kg)是基本单位之一，单位质量的能量，即比能，作为本部分的主要术语，以

代替早期出版物每单位重量的能量，即以水头表示的术语。

后一术语(水头)有一个缺点，即重量取决于重力加速度g，而它要随着纬度和海拔高度不同而变

化。尽管如此，因为水头这一术语使用很广泛，因此在这里仍然加以应用。这两个有关能量的术语都列

入表中，即本条的术语比能和3．3。7中的水头术语。它们的区别只是g这一因素，这里g是与所处地

点有关的重力加速度有关。

子项术语定义符号单位

比能

1

3．3．6．1任意断面处每单位质量的水具有的能量J·kg

Specificenergy

机械的高压侧和低压侧基准断面1和2之

间的水具有的比能，其中要考虑到水的可

压缩性1’2’

机械的水力比能E一幽言丝+罕+(r剐g1

3．3．6．2ofE

SpecifichydraulicenergyJ·kg

machine式中：i一旦妄丝并假设g—g。一g。

P1和＆可分别由Pabs，和Pabs2计算并考虑

吼或Oz对两值的影响，这里温度对p的影

响可忽略不计

8