GB/T 15613.2-2008 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验 第二部分：常规水力性能试验

ICS27．140

K55

囝国

中华人民共和国国家标准

GB／T

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型

验收试验第二部分：常规水力性能试验

Modeltestsofand

acceptancehydraulic

turbines，storagepumps

2：Maintest

pump—turbines--Parthydraulicperformance

(IEC60193：1999，NEQ)

2009-04-0

2008-06—30发布1实施

丰瞀鳃紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19

GB／T

目次

前言……………··…·……………

1范围………………·…………·

2规范性引用文件……………··

3术语、定义、符号和单位……··

3，l总则………··

3．2单位………··Ⅲ，●，●2

3，3术语、定义、符号和单位表一0

4数据采集和数据处理………··0

4．1引言和定义………………··0

4．2基本要求…--0

4．3数据采集……··……………0

4．4部件要求…··

4．5数据采集系统的检查……··

5流量的测量………………·…0，o

5，l概要………．．

5．2原级方法……一

5．3次级方法……

6压力测量………

6．1概述…………

6．2压力测量断面的选择………·

6．3测压头和连接管线…………-

6．4压力测量仪器-………………

6．5压力测量仪器的标定……···一

6，6真空测量……·

6，7压力测量的不确定度………·

7自由水位的测量………………·

7．1概要……………·…-………·

7．2水位测量断面的选择………·

7．3测量断面处的测点数………·

7．4测量仪器………………·……

7．5自由水位测量的不确定度…·

8E和NPSE的确定…………

8，l概要………·

8．2水力比能E的确定………-

8．3E的简化公式………………·

8．4净正吸人比能NPSE的确定

9主轴力矩的测量………………·

9．1概要…………-

●趴趴∞孙弘驰驰弘船船毖毖船毖拢匏”¨圬坫坫¨加0

15613．2—2008

GB／T

9．2力矩的测量方法……………………

9．3吸收功率／输出功率的方法………一

9．4布置原理图……………--………一

9．5系统检查……………一

9．6标定···-···············-·-·-··…······-······--…················…·-······

9．7力矩测量的不确定度……--………一

10转速测量…………--……………-……

10．I概要……--……………-……………

10．2转速测量的方法……………………

10．3检查……·……………………··

lo．4测量的不确定度……………………

11试验结果的计算……………………···

11．1概要……·-……………-…………一

11．2保证范围内功率、流量和效率的计算………………

11．3稳态飞逸转速及流量的计算………

12误差分析…………-·…·

5168：1978)…………………

12．1基本原理(见ISO

12．2模型试验中不确定度的确定………

13与保证值的比较…--…………-………

13．1概要…………--……·

13．2插值曲线和总不确定度带宽………

13．3功率、流量和／或水力比能和效率的保证范围……

13．4飞逸转速和飞逸流量………………

13．5空化保证……………

60193：1弛弛弛弘弘孙卯”盯盯黯髂弘北弛耶弘卯盯盯盯∞∞∞盯

附录A(资料性附录)本部分与IEC999技术性差异及其原因

Ⅱ

GB／T

刖吾

GB／T

15613《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。

本部分为GB／T15613的第二部分，对应于IEC

收试验》的第1章和第3章。本部分非等效采用IEC60193：1999，主要差异如下：

——根据国标GB／T1．1—2000的编写规定，在编制格式上进行了规范化处理。

——对章条结构进行了调整，将原第3章分解为lo个章节。

——本部分不包括附录部分，附录部分统一收录在本部分的第1部分：通用规定中。

有关技术差异在它们所涉及的条款的页边空白处用垂直单线标识。在附录A中给出了这些技术

性差异及其原因的一览表以供参考。

本部分的附录A为资料性附录。

本部分由中国电器工业协会提出。

1

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：东方电机有限公司、哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学研究院。

本部分主要起草人：胡江艺、赵越、盂晓超、潘罗平、温国珍、覃大清。

Ⅲ

15613．2—2008

GB／T

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型

验收试验第二部分：常规水力性能试验

1范围

GB／T15613的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。

Mw或公称直径大于3．3

本部分适用于机组功率大于10ITI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”包括作水泵方式运行

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。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB／T15613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。

15613．1

GB／T15613．1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(GB／T

601

2008，IEC93：1999，MOD)

GB／T15613．3

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

1

(GB／T5613．32008，1EC60193：1999，MOD)

20043

GB／T水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程

ISO

31-3：1992参数和单位第3部分：机械

ISO1438—1：】980用堰板和文吐里法测量明渠中的水流量第1部分：薄堰板法

Is()2186：1973封闭管道中的液流测量原级和次级之中间传递压力信号的联接

ISO

4185：1980封闭管道中的液流测量重量法

ISO

4373：1995明渠中的液量测量水位测量装置

ISO

5168：1978液流的测量流速测量置信度的估计

ISO

6817：1992封闭管道中导电液体的测量电磁流量计法

ISO

7066—1：1997流量测量装置标准和使用中不确定度的估计第1部分：线性校准关系

7066

ISO2：1

988流量测量装置校准和使用中不确定度的估计第2部分：非线性校准关系

ISO

8316：1987封闭管道中液流的测量容积法

Is(j9104：199I

封闭管道中液流的测量电磁流量计测量液体的性能评价方法

IEC

5167—1：1991通过压差装置测量液流的方法第l部分在充满液体的圆形横断面的管道

中插入孔板，喷嘴和文吐里等

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。

15613．2—2008

GB／T

合同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hydraulic

performance

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maindata

hydraulicperformance

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

辅助性能数据additionaldata

一组水力性能数据，它可从模型试验得出(参见GB／T15613．3)，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guarantees

合同中商定的规定性能数据。

3．2单位

313)。

本部分采用国际单位制(SI，见ISO

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。

仅在合同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

GB／T

15613．1中确立的术语、定义、符号和单位适用于本部分。

4数据采集和数据处理

4．1引言和定义

数据采集和处理包括把测量信号转化为适当的工程量的一个测量过程，该测量过程由若于个测量

环节组成，这些测量环节依次为：传感器、多路转换器、信号转换器或信号调理器、数据存储器和计算机。

最终输出的参数为有意义的性能数据。

尽管测量对象的数值是波动的，但在确定模型主要水力性能时，主要是关心测量对象的平均值。

定义：

测量对象：被测量的量。

3

1·s

1)N—kg·m·s2，Pa—kg·m2，J=kg·m2·s2，W=kg·m2·S

GB／T

传感器：测量设备，提供输出量，该输出量与输入量保持一定的相互关系。

带数字量输出的传感器：带内置电路、提供数字量输出的测量设备。

多路转换器(MUX)：用于切换两路或多路信号的设备，以期能共享同一套模数转换器A／D、频率

计数器或电缆系统。

模数转换器(A／D转换器)：将连续的模拟量信号转换为非连续的数字信号的设备。

计数器：测量频率、时问周期或脉冲数的设备。

幅频转换器(V／F转换器)：按一定的相互关系将电压电平转换为频率的设备。

失真：当模拟信号的采样频率少于两倍最高信号频率或噪声分量(尼奎斯特频率)时，该测量过程将

产生一个干扰低频信号(失真)，该干扰低频信号不能与源信号分离。

计算机接口：计算机对其他兼容设备进行控制和通讯的通讯端口。

4．2基本要求

数据采集和处理系统的输出必须是测量对象的真实反映。

对于使用中的所有仪器，其标定过程的资料应当保留。用于检验符合某项规定要求的所有测量标

准和测量设备的过程记录也应保留。

只要可能，数据采集和处理系统应能够允许通过并行的连接设备对所有测量环节的仪器进行原位

见证标定，通过原级方法检验整个数据采集系统是否在规定范围内再现了测量量。这通常意味着在标

定和性能试验过程中应使用同样的信号路径、同样的硬件和同样的软件结构。

性能试验时，应保证每一个参数求平均值的测量量都在同样的时间区间内获得。

应配备能对所有测量环节进行检查的并列仪器。最好能在机械试验的运行条件下，具有将数据采

集系统的结果与参照仪器进行比较的能力。

4．3数据采集

数据采集系统可以按多种方式配置(包括人工方式)，配置方式可根据现有的硬件设备和平均值的

取值方法来确定。

以下列出了各种数据采集系统可能的配置及示例。通常实际采用的是不同系统的组合。

4．3．1多路分时系统

在多路分时数据采集系统中(见图1)，测量对象被通过多路转换器进行测量。多路转换器在给定

测量周期内，按一定的时间长度顺序扫描有关通道。

将计算所得的测量对象平均值用于后续的数据处理。

4．3．2并行测量系统

在并行测量系统中(图2)，测量对象被计算机直接通过各通道进行采集。这种配置使高速数据记

录和所有通道的同步采样成为可能(见4．4．4)。

4．4部件要求

测量环节中的有关部件应能适应相关频率范围的要求。

将测量对象的信息传递到传感器的那些部件，如压力管路，能在测量时产生干扰效应和误差。

对于所有测量环节中的部件，应注意它们所在环境温度的变化，当温度超出一定范围时也会导致测

量误差。

标定时，部件的特性，如线性、迟滞等应记录在案。

4．4．1传感器

用于性能参数测量的传感器应当在稳定的温度环境下工作。这些传感器应位于不受温度变化影响

的地方，如远离阳光直射、散热板和通风道等。

应当了解测量对象的动态特性，因为传感器只能在设计的频率范围内使用。

GB／T15613．2—2008

对使用具有特殊的固有阻尼特性或可调响应时问的传感器及传感器具有超高偏移的敏感单元时，

应非常小心。这些传感器在测量平均值和动态测量时均会导致错误的测量。

4．4．2电缆及接线端子

在传感器与放大器的信号路径设计时，应使外界对信号的影响最小(如远离电力线、避免温度变化

等)。应当注意正确的屏蔽和接地。接头和接线端子应有稳定、可靠的机械和电气特性。

尽管采取了上述所有预防措施，还需注意电网对测量结果的干扰影响。

4．4．3信号调理

传感器的模拟量输出通常需要在信号调理单元中进行放大和滤波。

4．4．3．1放大器

为提高A／D转换器的分辨率，放大器的输出范围应与转换器的工作范围相匹配。

放大器的布置应尽可能靠近传感器，以减少电缆拾取噪声的干扰。

图1多路分时数据采集系统

GB／T

图2并行操作数据采集系统

4．4．3．2滤波器

在选择滤波器时，应特别注意其以下特性：

一交流信号：截止频率、衰减(等级)和时间延时；

…一直流信号：零漂、温漂和线性度。

两个或多个测量对象分析中若同步测量对分析非常重要时，应当注意信号调理和数据采集系统的

时间延时。滤波器会导致延时(相位漂移)，这种时间延时与滤波器的类型和截止频率有关(图3)。

弧∥帅8

U＼＼／／

心∥

图3时间延时

15613．2—2008

GB／T

为了避免失真，低通滤波器的截止频率应最大不得超过采样频率的一半，详见于图4。然而工程

中，通常使截止频率小于采样频率的1／3。

)

笔

锋

槲--3dB

心

逛

通过频带，m‘●…减_频率／Hz

^：有关部件的最大频率；

^：低通滤波器的截止频率；

^：采样频率；

要获得预期的频率含量，。>“；

要避免通过频率带的失真^≥2^。

图4滤波器和采样频率

4．4．4多路转换器

多路转换器的有效切换速率应与每一个测量对象的要求进行比较。因为A／D转换器是对多个通

道进行顺序采样，每一通道的采样速率将随着通道数的增加而减少。

切换系统通常为继电器，或是固态切换器。继电器通常比固态切换器更精确，但其切换速率低。当

在不同电压电平间进行切换时，应注意相邻通道的干扰效应。通常，这种误差随着切换速率增加而

增加。

4．4．5模拟量／数字量(A／D)转换器

连续的模拟量信号必须转换为数字量后才能为计算机读取。

模数转换器的重要参数有：转换时间，分辨率，精度，输入范围、温漂和线性度。

模数转换器A／D的分辨率定义为转换器用于描述模拟量信号的位(T-节)数。一个3位的转换器

将范围划分为2。一l一7个等分。

对于性能试验，至少要求分辨率为14位的A／D转换器。对于动态测量，分辨率低一些也是可以接

受的。

在A／D转换中，如果要进行同步测量，应当对每一通道使用一个A／D转换器或采用一个同步采样

保持设备。

4．4．6计算机

计算机是数据采集系统的控制器。它应具备以下功能：配置和协调同步数据连接、控制数据的转

换、与外设进行通讯联系、完成计算和结果表达。

计算机接口应有一个可选择的数据传输频率(波特率，位／秒)，使其能通过总线与各种不同的设备

进行通讯和对其进行控制。

4．4．7数据处理

典型的软件任务包括：

——数据采集系统的控制；

6

GB／T

——标定系数的计算；

——由电量到工程量的转换；

——平均值和其他统计值的计算；

一一眭能参数的计算；

——随机不确定度的评估；

——结果的表达；

——数据的存储。

在模型验收试验中，在对某一试验点进行确认评估时，应提交该工况点的所有参数的原始数据，以

便进行人工计算和校验计算机程序。

如果可能，试验时应连续显示主要的性能参数，以便对模型的性能以及它连接的水力系统的性能有

一个全面的了解。

采样的数目和采样频率应当反映全部测量环节的特性，具体如下：

～对性能测量，能给出精确的平均值；

——对波动测量，能满意地确定必要的波动特征。

4．5数据采集系统的检查

每--N量链路均应提供完整的系统图，以反映其主要部件。这有助于有关各方在出现特殊问题时，

用于确定须检测的部位；或可对波动信号进行更为细致的研究。图5给出了～些典型的测量链路，其上

标有建议的试验项目和检测点。

4．5．1模拟量输出的传感器

图5中，点l为检测点，用以判断测量对象的动态特性。

通过比较A点的输入信号和检测点3的输出，可以确认信号调理系统工作是否正常。

通过比较A点的输入信号和检测点2的输出，可以确认放大器工作是否正常。

通过比较B点的输入信号和检测点3的输出，可以确认滤波器工作是否正常。

通过在c点输人基准信号，并与检测点5的输出进行比较，可以确认多路转换器和A／D转换器工

作是否正常。

4．5．2频率或比例脉冲输出的传感器

检测点4的信号质量应予以控制，以保证计数器的正确触发。在D点输人基准信号来检查计数器

的时基。

4．5．3数字化输出的传感器

此类传感器和测量链路最好在标定中检查。

4．5．4偏移效应的检查

要检查信号调理器没有任何偏移效应，系统的输出信号可与输入信号一致。输入信号呵以是由独

立电源产生的基准信号。检测点在图5中为点A和点3。

4．5．5软件

将控制点5读出的原始数据进行另外的计算，将其结果与计算机的输出结果进行比较，通过这种方

式来对软件程序进行检查。

通过在E处输入一些数值来得到已知的性能结果来检查软件的性能算法。

标定测量链路的算法应和那些用于性能计算的算法一样应作为资料保存。

15613．2—2008

GB／T

(：：](铡量对象]另一套涮量系统

L／

f]

厂、，r、

传感器传感器

模拟量输出频率篮甓豢冲输出数字量输出

L／

＼／／＼

么∑

o

午放窑三①Jb

li

多踌计数器

①]I，n

u

一lp／＼

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滤波器蛳

蛆

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O]b

+l

牲

fA螂／DJ鲻

／∑

l【

<夕＼7≮7

＼／～。＼／＼／

数据采集软件

原始数据

o]

甲。

标定软件／计算软件

基准信号，仿真输入。试验点／信号输出

图5各种测■链路及其推荐的检测点

8

GB／T

5流量的测量

5．1概要

在机械和流量测量仪器之问，应尽可能不要有水的流失和增加。但如果存在附加流量，应对其进行

单独测量。

5．1．1测量方法的选择

模型验收试验可采用的流量测量方法可分为原级方法和次级方法。

5．1．1．1原级方法

原级方法为那些仅需测量基本量(如长度，质量和时间)的方法。本部分应用的原级方法包括：

——重量法；

——容积法；

——移屏法。

上述原级方法最为精确。为此，尽管这些方法还有其固有的一些缺点(如笨重的设备、时间的测量

等等)，但任何模型设施都应包括使用上述原级方法中的一种的可能性。不过，为了便于使用，通常应辅

助以次级方法。

5．1．1．2次级方法

模型试验中基于各种各样原理用于流量测量的许多其他方法，可认为为次级方法。尽管其中有一

些次级测量方法已标准化，但为了满足本部分要求的高精度，这些测量设备必须在正常试验状态下，利

用上述原级方法进行原位标定。由于重复性是对次级流量测量设备要求的最重要的因素，因此不必要

求次级方法满足有关标准中的所有要求。

在试验设施的设计阶段时就应考虑能在不拆卸或修改测量管路情况下进行定期标定。

流量测量的次级方法主要有：

——流速面积法。通过流速仪或皮托管和示踪法测量流速。这种方法在模型试验中很少采用，因

此在以下的条款中将不作阐述。

——薄板堰法和差压计法(}L板，喷嘴，文吐里管)。即使按ISO有关的标准进行设计、安装和使

用，如果直接采用标准的流量系数，其精度也不能满足模型试验要求。为此，必须依法对其进

行定期原位标定。

——各种各样的流量计，如涡轮流量计、电磁流量计、超声波或涡流流量计。这些流量计能够快速

测量，输出信号易于为数据采集系统识别，且大多数流量计对流动的扰动小，因此使用特别方

便。目前，由于安装条件对其响应的影响还不具备足够精度以满足模型试验的要求。为此，流

量计必须进行原位标定，对其所应满足的所有流量范围内的重复性应定期进行检查。

5．1．2测量精度

5．1．2．1参照ISO标准

以下条款中，仅对在别处无标准测量过程的方法进行详细说明。只要可能，还列出了可参考的现有

标准，特别是ISO标准，它特别适合本部分的精度要求。

5．1．2．2不确定度的评估

以下条款中列出的系统不确定度数值仅作为指南，这仅在满足以下条件时方才有效：

——测量处于最佳状态；

——本部分和有关标准的所有要求均得到满足，且

——试验和分析由具有资格和经验的人员来完成。

如果上述条件不能满足，则流量的系统和随机误差的增加将难于预测。

对于每一特定试验，使用者都应当评估系统和随机不确定度的实际值，评估时应充分考虑所有测量

系统和试验设施的运行状况。

9

15613．2—2008

GB／T

与每一误差源相关的随机和系统不确定度的合成在12．2，2．4中说明。这样，所表达的最终结果的

不确定度的置信度约为95％。

5．1．2．3流动的稳定性

不管采用何种流量测量方法，对于模型验收试验的每一工况点，只有在流动稳定或接近稳定时，流

量的测量结果方为有效。

一般而言，原级方法要求测量的时间相当长，其结果仅为这一段时间内的平均值。所以仅能得到发

15613．1中的5．3．2．3)。

生于2次测程之间的流量变化，而不能得到波动值(见GB／T

在5．1．1．2中提到的大部分次级方法，将可以得到准瞬态读数，通过这些读数可以得到该工况点的

平均值，而且通过绘图法和统计法，可以得到流量波动的特性和幅值。这也是试验设施应当同时具备原

级方法和次级方法的原因。

5，2原级方法

5．2．1重量法

5．2．1．1重量法的基本原理

ISO

4185：1980给出了所有与重量法流量测量有关的必要要求，它包括测量仪器、测量步骤、与测

4185：1980提到了2种方法，“静态”法和“动态”

量有关的流量及其不确定度的计算方法等。虽然ISO

法，但本部分只推荐采用静态重量法，即在一定时间内将水流切人称重筒，然后称出切人的质量。

重量法，即通过收集一定时间内一定质量的水，从而仅能给出该时间内流量的平均值，这种方法可

认为是流量测量最精确的方法。

正如ISO

器应至少每年检查一次。如果标定历史资料表明结果稳定，上述检查周期还可适当延长。

5．2．1．2测量的不确定度

影响重量法的误差有：称重，测量充水时间，密度的确定，考虑流体温度和偏流器的影响等。此外还

必须对空气浮力进行修正，因为大气压对被称重流体的向上推力不等于其对称重设备标定时作用于参

考质量的向上推力。

如果装置的制造、维护和使用都十分小心，则流量测量的系统不确定度(对应95％置信概率)可望

在±0．1％和_--4-0．2％之间。

5．2．2窖积法

5．2．2．1容积法的基本原理

ISO

8316：1987给出了所有与容积法流量测量有关的必要要求，它包括测量仪器、测量步骤、与测

量有关的流量及其不确定度的计算方法等。

虽然ISO8316：1987提到了2种方法，“静态”法和“动态”法，但本部分只推荐采用静态表记法。

容积法与重量法具有同样的精度。同样是通过收集一定时间内一定质量的水，从而仅能给出该时间

内流量的平均值。

8316：1

正如ISO987所述，标定用的容积筒应定期检查，对于混凝土容积简应至少每5年检查一次，对

金属容积筒应至少每3年检查一次。如果标定历史资料表明结果稳定，上述检查周期还可适当延长。

5．2．2．2测量的不确定度

影l响容积法的误差有：容积简(水池)标定，测量水位，充水时间和偏流器的影响等。应当检查容积

筒的密封性能，必要时应对漏水进行修正。

如果装置的制造、维护和使用都十分注意，则流量测量的系统不确定度(x,-i应95％置信度)可望在

±0．】％和±02％之间。

5．2．3移动屏幕法

5．2．3．1移动屏幕法的基本原理

该方法的原理与容积法相似，可以认为是容积法的延伸。它的原理是通过一个屏幕随水移动的方

10

15613．2—2008

GB／T

法，确定明渠中断面A和断面B之间水流的移动体积(见图6)。则流量通过下式计算

V—b·d·f。

Q一…Vbd．L—b．d．u

fZ

式中：

V——水的移动体积；

L——断面A和断面B之间的距离(测量断面长度)；

6——测量断面之间明渠的平均宽度；

d——测量断面之间明渠水流的平均深度；

￡——屏幕在断面A和断面B之间的移动时间；

Q在移动时间t内的平均流量；

”——在明渠断面A和断面B之间的流速。

横断面@和①

1稳流装置；

2移动屏幕及小车；

3水位的测量；

4——测井；

5移动时闯的测量；

6试验回路的增压泵；

7试验台需标定的流量计；

8降低下游自由水面的盖板

9与测井连通的孔板。

图6移动屏幕法

15613．2—2008

GB／T

5．2．3．2测量设备

5．2．3．2．1明渠

测量明渠的底平面应笔直水平，而且在整个屏幕移动经过的范围内，其断面为矩形且须进行精确标

m／s～1m／s。

定。明渠宽度和深度应满足流量的测量要求，即应使明渠中的平均流速为0．05

明渠中的水流应保证流速分布规则、无旋涡、无非对称流动和明显的扰动。这样的水流条件可通过

在明渠中的稳流装置(如孔板、蜂窝装置等)来实现。

明渠的总长包括：

——进流断面：屏幕由此导入水中并达到匀速运动。

——测量断面：需要精确确定的一段明渠长度。

——出流断面：屏幕由此移出水流。

一定水平面与其对应的明渠断面的面积关系可通过几何测量来确定。所有有关的几何尺寸应定期

检查，推荐每5年检查一次。在极坏条件下，还应考虑水重量引起热膨胀和变形对尺寸的影响。

5．2．3．2．2屏幕

屏幕通常悬挂在小车上，该小车能在沿明渠的轨道或液体润滑的滑块上移动，浮动屏幕的使用应尽

量避免。

屏幕通常采用轻质刚性材料制成并安装在轻质构架上。小车和屏幕装配应尽可能轻，使摩擦力减

小到最小，或用一驱动马达来抵消，使屏幕移动速度能迅速等于水流的平均速度并能在最低流速条件下

屏幕也能顺利移动。

屏幕移动法的一个基本要求是：当屏幕导人明渠时对水流的扰动应尽可能小，并不应产生导致严重

误差的波纹和波浪。为保证达到这些要求，一个可行的办法是：通过电动驱动单元，在屏幕导入水流之

前，使屏幕小车加速到与水流速度大致相等。

为减小泄漏，屏幕与明渠边壁和底部的间隙应尽可能小。较好的做法有：在屏幕边沿加装合适的柔

性唇缘密封，要使摩擦力做到可忽略不计或通过驱动马达以消除摩擦力的影响。

5．2．3．2．3行走时间的测量

屏幕行走时间是在测量截面开始和结束处的两固定点之间进行测量的。当屏幕通过这些点时，由

电气机械开关、光学或磁性开关触发电子计时器。

5．2．3．2．4水位的测量

水位应在测量前、后和过程中进行测量，测量是在上、下游测量截面各侧面的测井中进行的。水位

由测针、钩形测针或高精度的传感器定出(测量仪表见第7章)。

mm之内)，这样能认为移动屏幕的速

屏幕前方和后方的水位保持为常数是十分重要的(如在o．5

度等于水流速度。

为了获得高精度减少标定槽中缓慢的质量波动很重要(通过调节流量)。为监视此类波动应尽

量减少测量截面下游处的自由水表面，从而可将可表示状态是否稳定的水位变动状况视作质量波动

状况。

5．2．3．2．5测程开始前和过程中的控制

一个测程开始前，检查水位是否为常数十分重要，这样以便可确保在槽中无波动。

波纹和波浪能明显增加测量不确定度应予避免，这对屏幕的匀速运动十分重要。可在沿测程均匀

地布置一些附加的开关以便确定其中间过程中的行走时间。

应使屏幕一侧至另一侧的泄漏量尽量小也很重要。这可用靠墙和底部密封处注入一种有色液体进

行检查。

不过，屏幕前后有轻微的扰动或存在很少的泄漏，特别是在邻近自由表面处经常可以见到，这并不

说明仪器的运行出现毛病。

两次连续进行测程之间的时间间隔应该是足以平息上次测量中造成的扰动。

19

GB／T

5．2．3．3测量的不确定度

若装置的建造、维护和使用是仔细的，且上述要求得到满足，则其流量测量的系统误差(95％置信

度)可达到±0．2％～±0．3％之间。

5．3次级方法

5．3．1基本要求

在下述条件下，可商定采用各种不同形式的流量计。

——所选设备具有最好质量，特别在其重复性及其对一些影响量的敏感程度方面(环境温度、供电

的频率和电压等)；

15613．1

——流量计及其相应的测试系统应在实际的运行条件下用原级方法进行标定(参见GB／T

2008中的5．3．3．2．3和本规程的5．3．8)；

——应在所测量的整个流量范围内检查其重复性。

虽然这些流量计的应用并非强制性的，但有关的各种标准及制造商的使用手册均对如何使安装和

测量条件达到最好给出了有益的建议。

常用流量计的类型见5．3．2～5．3．7。

5．3．2堰扳

只有长方形和三角形带刃的薄壁堰可在本部分范围内使用。堰板的设计及其安装和堰板之上水位

外，堰板还对靠近处速度分布的任何变化以及堰板的状况(上游面的粗糙度、清洁度以及刃边的锐角度

等)都非常敏感。

通常堰板位于机械的低压侧，应注意确保进入槽中的水流是平稳流动(无旋涡，无表面扰动或无大

量空气卷入等)。

当堰板位于所试验机械的出口侧，应离开机械有足够远的距离或应使流道出口处在达到堰板前能

释放水中的空气泡。当需要在整个断面处有均匀均速度分布，应采用静水栅和导流板。若有被扰动的

水表面或存在潜流或存在任何性质的不对称均应采用适当的栅板给予纠正。

5．3．3差压流量计

在}L板、喷嘴或文吐里管可作为流量测量的模型试验设备，特别是在无自由水面的闭合环路中工作。

5167

差压设备的设计，包括其测压头，其安装和工作条件参见IEC1：199l。然而其标准化了，的流

5167

量系数不能达到本部分所需的精度要求(见5．1．1．2)。除了IEC1：1991描述的流量计之外，其他

形式的差压设备也可使用。

差压流量计常常具有很高的可靠性，但对流态非常敏感，且压力损失大，特别是}L板和喷嘴更是如此。

由差压设备产生的差压应按6．4进行测量。

原级方法的设备和压力计之间的连接管路应符合ISO2186：1973。

应注意避免发生空化。

5．3．4涡轮流量计

涡轮流量计通常包括一导流器，在其上、下游需要有一直管段，流量计仅产生非常小的水流扰动，但

产生一些高的压力损失。其输出信号为易于测量的频率，不存在影响精度因素，需注意使其轴承处于良

好状态，并保持涡轮叶片的清洁。每次维修后至少应标定一次。

由于在低压条件下转轮叶片上能发生空化，故应于最低压力条件下检查标定状况。

5．3．5电磁流量计

9104：1

电磁流量计属ISO6817：1992和ISO991的内容。

电磁流量计的主要优点乃是既不引起水流干扰也无压力损失，且对磨损不太敏感。流量计能给出

一即时的读数，因此特别适用于观察流量的波动。应注意电子回路输出中是否存在漂移，还应注意电极

表面的状态，每次维修后应至少检查一次其标定状况。

】3

GB／T15613．2—2008

5．3．6声学流量计