GB/T 15468-2006 水轮机基本技术条件

ICS27.140

K55荡昌

中华人民共和国国家标准

GB/T15468-2006

代替GB/T15468-1995

水轮机基本技术条件

Fundamentaltechnicalrequirementsforhydraulicturbines

2006-03-06发布2006-08-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T15468-2006

目次

m

HUaW

1范围·，，·····················，，·······，··········，，·································································……1

2规范性引用文件··········，·········································································，，······……1

3术语、定义和符号·············2

4技术要求···························································，···········································……13

5性能保证·，·····。。。。··，········。····1···················，，，·，，·······1·，，，·，，·········，，，，，，，··。·……18

6供货范围和备品备件··，·，，，····································，·，··························，·················……2。

7资料与图纸··················，··················，························，······································……21

8工厂检验及试验························..······21

9铭牌、包装、运输及保管·，··············，，，，，··‘··················································，···········……25

10安装、运行、维护及验收试验·································，··············，·······················，，····……26

附录A(规范性附录)反击式水轮机效率修正公式····························，，·······················……27

附录B(规范性附录)冲击式水轮机效率修正公式·········，············································……29

附录C(资料性附录)水轮机设备的仪表·····································，···················，········……32

附录D(规范性附录)主轴相对振动位移峰一峰值推荐评价区域·························，·，······……33

附录E(规范性附录)水轮机备品备件表，··············，，，························……34

GB/T15468-2006

月U吕

本标准代替GB/T15468-1995水《轮机基本技术条件》与GB/T15468-1995版比较有以下一

些主要变化:

—将灯泡贯流式水轮机纳人本标准;

—对引用文件进行了更新，增加了近年来在招标中经常使用的IEC标准和国外先进标准;

—对术语、定义和符号进行了修订，与国际标准及国内相关标准相适应;

—对技术要求进行了细化和归类，增加了贯流式水轮机方面的内容和水轮机振动方面的有关

规定;

—对配套仪表、备品备件方面的内容也作了调整

本标准自实施之日起代替GB/T15468-1995

本标准的附录A、附录B,附录D、附录E为规范性附录;附录C为资料性附录。

本标准由中国电器工业协会提出。

本标准由全国水轮机标准化技术委员会((SAC/TC175)归口。

本标准主要起草单位:哈尔滨电机厂有限责任公司、中国水电昆明勘测设计研究院、东方电机股份

有限公司、中国水利水电科学研究院

本标准主要起草人:宫让勤、曾镇铃、吴新润、陈丁、钟苏、吴培豪、李伟刚

本标准由全国水轮机标准化技术委员会负责解释。

本标准于1995年01月27日首次发布，本次为第一次修订。

GB/T15468-2006

引言

本标准是根据国家标准化技术委员会《2002年制修订国家标准项目计划》中计划编号20021288-T-

604的安排，对GB/T15468-1995水《轮机基本技术条件》进行的修订。

GB/T15468-1995实施以来，在我国水电机组的招标、订货、设计、制造等工作中起到了很大作

用。近年来，我国通过引进技术和装备，水轮机的设计、制造水平有了很大提高，有关标准也发生了变

化。为适应水电建设的需要，有必要对原标准进行修订。

本标准是水轮机产品的设计、制造依据，可供水轮机招标、订货使用。当对水轮机产品的性能、结

构、运行等方面有其他特定要求时，可在供需双方签订合同的技术文件中商定。

GB/T15468-2006

水轮机基本技术条件

范围

本标准规定了水轮机产品设计制造方面的性能保证、技术要求、供货范围和检验项目，并提出了其

包装、运输、保管和安装运行维护应遵守的规定。

本标准适用于符合下列条件之一的水轮机产品:

a)功率为10MW及以上;

b)混流式、冲击式水轮机，转轮公称直径1.0m及以上;

C)轴流式、贯流式水轮机，转轮公称直径3.3m及以上。

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部分。

GB150钢制压力容器

GB/T191包装储运图示标志(GB/T191-2000,egvISO780:1997)

GB/T2900.45电工术语水轮机、蓄能泵和水泵水轮机

GB/T3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级

GB/T6075.5-2002在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第5部分:水力发电厂和泵

站机组(idtISO10816-5:2000)

GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范

GB/T9239刚性转子平衡品质许用不平衡的确定(GB/T9239-1988,egvISO1940-1:1986)

GB/T9797-1997金属覆盖层镍+铬和铜+镍+铬电沉积层(eqvISO1456:1988)

GB/T10969水轮机通流部件技术条件(GB/T10969-1996,neqIEC60193-1:1977)

GB11120-1989L-TSA汽轮机油(neqISO8068:1987)

GB/T11345-1989钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级

GB/T11348.5-2002旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分:水力发电厂和泵站机组

QdtISO7919-5:1997)

GB/T11805-1999水轮发电机组自动化元件(装置)及其系统基本技术条件

GB/T12469-1990焊接质量保证钢熔化焊接头的要求和缺陷分级(neqDIN8563T3:1979)

GB/T15469反击式水轮机空蚀评定(GB/T15469-1995,neqIEC60609:1978)

GB/T17189水力机械振动和脉动现场测试规程(GB/T17189-1997,neqIEC60994:1991)

GB/T19184-2003水斗式水轮机空蚀评定(IEC60609-2:1997,MOD)

DL/T443水轮发电机组设备出厂检验一般规定

DL/T507-2002水轮发电机组启动试验规程

DL/T710-1999水轮机运行规程

JB/T127。水轮机、水轮发电机大轴锻件技术条件

JB4730-1992压力容器无损检测

JB/T6061-1992焊缝磁粉检验方法和缺陷磁痕分级

JB/T6062-1992焊缝渗透检验方法和缺陷迹痕分级

GB/T15468-2006

JB/T8660-1997水电机组包装、运输和保管规范

IEC60041水轮机蓄能泵和水泵水轮机现场验收规程

IEC60193水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收规程

IEC60545-1976水轮机验收、运行和维护说明

CCH-70-3水力机械铸钢件检验规范

3术语、定义和符号

GB/T2900.45确立的以及下列术语、定义和符号适用于本标准。

3.1水电站水位

3.1.1

校核洪水位maximumfloodlevel

ZFL...

水库遇到大坝校核洪水时，坝前达到的最高水位;即水库在非常运行情况下，允许临时达到的最高

洪水位。

单位:m

3.1.2

设计洪水位designfloodlevel

ZFI..d

水库遇到大坝设计洪水时，坝前达到的最高水位;即水库在正常运行情况下，允许达到的最高水位。

单位:M

3.1.3

正常蓄水位normalpoolwaterlevel

ZPL.n

水库在正常运用的情况下，满足兴利要求允许充蓄并能保持的高水位(也称:正常高水位或设计蓄

水位)

单位:m

3.1.4

最低蓄水位minimumpoolwaterlevel

ZPL.min

在满足兴利要求的条件下，正常运行时，允许水库消落的最低水位(也称:死水位)。

单位:m

3.1.5

最高尾水位maximumtailwaterlevel

ZTL

在水电站校核洪水流量时，尾水管出口断面处出现的最高水位。

单位:m

3.1.6

设计尾k7位designtailwaterlevel

Zn..a

确定水轮机安装高程所用的尾水管出口断面处出现的水位。

单位:m

GB/T15468-2006

3.1.7

最低尾水位minimumtailwaterlevel

ZFLmin

相应水电站给定最小流量时，水轮机尾水管出口断面处出现的水位。

单位:m

3.2水电站水头

3.2.1

电站最大水头(毛水头)maximumheadofplant(grosshead)

HR...

水电站上下游水位在一定组合下出现的最大水位高程差

单位:m

3.2.2

电站最小水头(毛水头)minimumheadofplant她Tosshead)

Hgmj.

水电站上下游水位在一定组合下出现的最小水位高程差。

单位:m

3.3水轮机水头

3.3.1

水轮机水头head

H

水轮机做功用的有效水头，为水轮机进、出口断面的总单位能量差

单位:m

3.3.2

最大水头maximumhead

H...

电站最大水头减去一台机空载运行时引水系统所有水头损失后的水轮机水头。

单位:m

3.3.3

最小水头minimumhead

H

电站最小水头减去水轮机输出允许功率时，引水系统所有水头损失后的水轮机水头。

单位:m

3.3.4

加权平均水头weightedaveragehead

H

在规定的运行条件下，考虑功率和工作历时的水轮机水头的加权平均值。

单位:讯

13.5

设计水头desinghead

Hd

水轮机最优效率的水头。

单位:m

GB/T15468-2006

3.3.6

额定水头ratedhead

H,

水轮机在额定转速下，输出额定功率时所需的最小水头。

单位:m

3.3.7

水轮机输出遥大功率的水头requiredminimumheadofmaximumoutput

Hom,.

水轮机输出设计规定的最大功率时所需的最小水头。

单位:m

3.3.8

最高瞬态压力maximummomentarypressure

P

系统中指定点在规定的过渡过程下的最高表计压力。

单位:MPa或kPa

3.3.9

最低瞬态压力minimummomentarypressure

P，二】n

系统中指定点在规定的过渡过程下的最低表计压力。

单位:MPa或kPa

3.4水轮机流，

3.4.1

单位流funitdischarge

Qu

在1m水头下，转轮公称直径为1m的水轮机通过的流量。

3.4.2

水轮机Ykfturbinedischarge

Q

单位时间内流过水轮机水的体积。

单位:m3/s

3.4.3

额定流frateddischarge

Q

水轮机在额定水头、额定转速下输出额定功率所需的流量。

单位:m'/s

3.4.4

水轮机翰出最大功率时的流fdischargeofgeneratingmaximumpower

Q,-.

水轮机输出设计规定的最大功率时所需的最小水头下的流量。」

单位:m'/s

14.5

水轮机空栽流fn-oloaddischarge

Qo

GB/T15468-2006

水轮机在额定转速下空载运行时的流量。

单位:m'/s

水轮机转速

:.:.1

单位转速unitspeed

刀n

在1m水头下，转轮公称直径为1m的水轮机的转速。

2

额定转速ratedspeed

n,

水轮机按电站设计选定的稳态同步转速。

单位:r/min

3

比转速specificspeed

n,

指水轮机水头为1m,输出功率为1kW时水轮机的转速。

现定义(米千瓦制)的比转速按下式计算:

nX丫F

··…‘·…‘···········……(1)

(H)令

式中:

n,—水轮机比转速;

n—水轮机转速，单位为转每分(r/min);

P—水轮机功率，单位为千瓦((kW);

H—水轮机水头，单位为米(m).

3.5.4

额定比转速ratedspecificspeed

n,,

水轮机按额定工况计算得出的比转速。

3.5.5

最优比转速optimumspecificspeed

刀sd

水轮机按最优工况计算得出的比转速

3.5.6

飞逸转速runawayspeed

凡run

轴端负荷力矩为零时水轮机可能达到的最高稳态转速

单位:r/min

3.5.7

最高瞬态转速maximummomentarvoversoeed

刀m印日x

在过渡过程下达到的最高转速。

单位:r/min

GB/T15468-2006

3.6水轮机功率

3.6.1

单位功率unitpower

尸n

在1m水头下，转轮公称直径为1m的水轮机输出的功率

3.6.2

水轮机输入功率turbineinputpower

尸h

通过水轮机的水流所具有的水力功率。

单位:kW

3.6.3

转轮输出功率runneroutputpower

尸m

转轮与轴连接处传递的机械功率。

单位:kW

3.6.4

水轮机机械功率损失turbinemechanicalpowerloss

P,m

水轮机的导轴承推力轴承(按推力负荷比例分担的部分)和主轴密封中损失的机械功率。

单位:kW

3.6.5

水轮机功率turbinepower

P

转轮输出功率扣除水轮机机械功率损失(P,二)后的功率(P=PM-P,.).

单位:kW

3.6.6

额定功率ratedpower

尸「

在额定水头和额定转速下由设计或合同规定的水轮机铭牌功率。

单位:kW

3.6.7

最优工况功率optimumoperatingconditionpower

Poo

在最优工况下运行时的水轮机功率。

单位:kW

3.6.8

水轮机最大功率maximumturbinepower

P...

在规定的运行水头范围内，设计或合同规定的最大水轮机功率。

单位:kW

3.7水轮机效率

3.7.1

水)l效率hydraulicefficiency

叭

GB/T15468-2006

转轮输出功率与水轮机输人功率之比rk=Pm/P,,

3.7.2

机械效率mechanicalefficiency

聪

水轮机功率与转轮输出功率之比9m=P/Pm

3.7.3

水轮机效率turbineefficiency

I

水轮机功率与其输人功率的比值。

I=(P/P0X(Po,/P,,)=叭Xry,··，··4·。。·‘····，:(2)

3.7.4

加权平均效率weightedaverageefficiency

7w

计算公式如下:

p.=(W,},+Wzzh+W,},十…/习W.

=(习w刀/习W(3)

式中:

Ik—根据电站具体条件确定的不同水头与不同负荷下水轮机效率;

W—;与各'7相对应的负荷历时或电能加权系数，艺W=100

表1W,值

P,/MW

H/m

X,XzX,X,Xs

H,XXXXX

H,XXXXX

H,XXXXX

H,XXXX交

H,XXXXX

注:H,,H-HHH:为不同的水轮机水头，XXz,X-XX:为额定功率的百分比。

3.7.5

最优效率optimumefficiency

从,

水轮机各工况中效率的最大值。

3.8流道主要尺寸

3.8.1

混流式转轮公称直径francisturbinerunnernominaldiameter

D,或D2

D指转轮叶片进水边正面和下环相交处的直径(见图1所示)。

D，指转轮叶片出水边正面和下环相交处的直径(见图1所示)。

单位:m

GB/T15468-2006

3.8.2

轴流式、斜流式和贯流式转轮公称直径kaplan,deriazandbulbturbinerunnernominaldiameter

D1

轴流转桨式、斜流转桨式和贯流转桨式指转轮叶片轴线外缘处转轮室的内径(见图1所示)。

轴流定桨式指水轮机叶片外缘圆柱形转轮室的内径。

斜流定桨式指水轮机叶片出水边外缘对应的转轮室的内径。

单位:m

3.8.3

冲击式转轮公称直径impulseturbinerunnernominaldiameter

D,

指转轮水斗和射流中心线直径相切处的直径(即节圆直径见图1所示)。

单位:m

e)

图1水轮机公称直径示意

GB/T15468-2006

3.8.4

导叶开度guidevaneopening

a,

相邻导叶中间断面之间的最短距离。

单位:mm

3.8.5

导叶转角guidevanerotatingangle

Y

从导叶全关位置开始，导叶转动的角度。

单位:(。)

3.8.6

喷嘴开度needlestroke

距离喷针关闭位置的喷针行程。

单位:mm

3.8.7

叶片转角bladeangle

中

转轮叶片从设计规定的位置开始绕其轴线转动的角度。

单位:()“

3.9空化空蚀磨损

3.9.1

空化cavitation

在流道中水流局部压力下降到临界压力(一般接近汽化压力)时，水中气核发展成长为气泡。空化

为气泡的积聚、流动、分裂、溃灭过程的总称。

3.9.2

空蚀cavitationerosion

由于空化造成的过流表面的材料损坏。

3.9.3

磨损sanderosion

含沙水流对水轮机通流部件表面所造成的材料损失。

3.9.4

磨蚀combinedcavitationerosionandabrasion

在含沙水流条件下，水轮机通流部件表面由空蚀和泥沙磨损联合作用所造成的材料损失。

3.9.5

空化基准面cavitationreferencelevel

工程上确定空化系数所采用的基准面，对于立轴混流式水轮机为导叶中心线的高程;对于立轴轴流

转桨式水轮机为转轮叶片轴线处的高程;对于立轴轴流定桨式水轮机为转轮叶片出水边外缘处的高程:

对于立轴斜流转桨式水轮机为转轮叶片轴线与转轮叶片外缘交点处的高程;对于立轴斜流定桨式水轮

机为转轮叶片出水边外缘处的高程;对于卧轴或斜轴反击式水轮机为转轮叶片最高点处的高程。

3.9.6

水轮机空化系数cavitationcoefficientofhydraulicturbine

GB/T15468-2006

表征水轮机空化发生条件和性能的无量纲单位系数。过去称作“气蚀系数”。

3.9.7

临界空化系数criticalcavitationcoefficient

a}

与规定的能量下降值相联系的空化系数。可以取。,(a}镇ao。其中of为效率下降1%时的空化系

数，Co为效率开始下降时的空化系数。

洲

口1丙

伟1

一一曰

︷日

1

。!

d)

图2as、a、民的确定

3.9.8

初生空化系数incipientcavitationcoefficient

GB/T15468-2006

在反击式水轮机模型试验中，由目测观察到转轮三个叶片上同时开始产生气泡时的空化系数。

9.9

吸出高度suctionheight

H

水轮机所规定的空化基准面至尾水位的高程差。

单位:m

9.10

电站空化系数plantcavitationcoefficient

as

在电站运行条件下的空化系数。过去称为“装置空化系数”又W;=100“电站装置空化系数”。

P,/Y一P,/Y一H,

又W。··。。··················……(4)

H

3.9.11

允许吸出高度permissiblesuctionheight

H_

满足反击式水轮机空化和其他性能要求所需的最大吸出高度。

单位:m

3.9.12

排出高度dischargeheight

H,d

竖轴冲击式为转轮节圆平面到设计尾水位的高度;横轴冲击式为转轮节圆直径最低点到设计尾水

位的高度。

单位:m

3.9.13

安装高程settingelevation

Z

水轮机安装时作为基准的某一水平面的海拔高程。立式反击式水轮机安装时的基准为导叶中心高

程;立式冲击式水轮机安装时的基准为喷嘴中心高程;卧式水轮机安装时的基准为主轴中心高程。

单位:m

3.10水轮机试验

3.10.1

模型试验modeltest

为预测原型水轮机性能而利用模型水轮机进行的试验。

3.10.2

模型验收试验modelacceptancetest

由需方见证、为验证水轮机性能是否达到合同保证和有关标准而进行的模型试验

3.10.3

比尺scaleratio

原型转轮公称直径与模型转轮公称直径的比值。

3.10.4

综合特性曲线hilldiagram

绘在以单位转速和单位流量为纵横坐标系统内，表示模型水轮机效率等性能的等值曲线。对于特

定电站应表示出运行范围

11

GB/T15468-2006

对于混流式水轮机还应表示出导叶开度、空化系数的等值线。在电站装置空化系数已确定时，还可

表示出尾水管的等压力脉动线、叶片进水边正背面初生空化线、叶道涡初生线和叶道涡发展线等。

对于定桨式水轮机还应表示出导叶开度、空化系数的等值线。在电站装置空化系数已确定时，还可

表示出尾水管等压力脉动线。

对于导叶和桨叶双调节的水轮机还应表示出协联工况下导叶开度、叶片转角和空化系数的等值线。

对于冲击式水轮机还应表示出喷嘴开度的等值线。

3.10.5

运转特性曲线performancecurve

绘在以水头和输出功率(或流量)为纵横坐标系统内，表示在某一转轮直径和额定转速下，原型水轮

机的性能(如效率、吸出高度、压力脉动等)的等值曲线及功率限制线。

3.11压力脉动

3.11.1

压f1脉动pressurefluctuation

在选定时间间隔△，内液体压力相对于平均值的往复变化

3.11.2

压力脉动峰一峰值peak-peakvalueofpressurefluctuation

△H

流道中某特定测点时域压力脉动最大值与最小值的代数差。按97%置信度取值。

单位:MWC

3.11.3

压力脉动相对值relativevalueofpressurefluctuation

AH/H

流道中某特定测点时域压力脉动的峰峰值与该测量水头之比

3.11.4

压力脉动均方根值root-mean-squarevalueofpressurefluctuation

(pH/H)-

流道中某特定测点压力脉动峰值平方的平均值的平方根。模型的取值按照IEC60193，原型取值

按照GB/T17189

(塑}H坐·“.··。。···············……(5)

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AHH1.阎

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r，}f，、则

(11{’Vh

)囚厂N叭

图3压力脉动均方根值的确定

11.5

叶道涡channalvorties

发生在混流式水轮机转轮叶片与上冠交接处并从叶片间流出的涡带。

12

GB/T15468-2006

技术要求

4.1一般要求

4.1.1水轮机的设计、制造应根据水电站的特点和基本参数优选水轮机的型式和主要参数，保证水轮

机安全、可靠、稳定运行。

4.1.2水轮机的设计必须考虑到水电站厂房布置、运行检修、运输条件、制造