DL/T 446-1991 水轮机模型验收试验规程

水轮机模型验收试验规程页码，���

中华人民共和国电力行业标准

DL446—91

水轮机模型验收试验规程

中华人民共和国能源部1991-10-28����������批准1992-04-01实施

1�总则

1.1�为验证水轮机招标书及合同中所规定的水轮机水力性能的各项指标，特制定本规程作为水轮机模型验

收试验的准则。

1.2�本规程适用于反击式水轮机，包括混流式、轴流式、斜流式及贯流式的模型验收试验。冲击式水轮机

可作参考。

1.3�本规程仅限于水轮机水力性能的模型验收试验，不涉及水轮机的结构、强度、材料及其他方面的问

题。

1.4�验收试验通常包括以下项目：

1.4.1�水轮机能量特性(包括效率和输出功率特性)。

1.4.2�水轮机气蚀特性。

1.4.3�水轮机飞逸转速特性。

1.4.4�水轮机水压脉动特性。

1.4.5�水轮机的力特性。

1.5�用户提出的其它需要验收试验的项目，由双方协商进行。

1.6�本规程的解释权属于能源部水电站水轮机标准化技术委员会。

2�名词术语、定义、符号及计量单位

名�词�

序号定����义符�号计�量�单�位

术�语

立方米每秒，

2.1水轮机流量每秒钟流过水轮机的水的体积Q

m3/s

水轮机在额定水头、额定转速下发出额定功率立方米每秒，

2.2额定流量Q

时所需要的流量rm3/s

转轮直径为1m，在1m净水头下，水轮机所通过立方米每秒，

2.3单位流量Q′

的流量1m3/s

2.4过流面积与水流方向相垂直的过流断面积A平方米,m2

水轮机进口

2.5指蜗壳进口商定的断面积A平方米,m2

面积1

水轮机出口反击式水轮机取尾水管出口的断面积。冲击式

2.6A平方米,m2

面积水轮机出口面积假定为无限大2

2.7平均流速流量除以过流面积V米每秒，m/s

牛顿每平方米，

2.8压力(压强)系统中任意点单位面积所受的力P

aPa

水轮机进口牛顿每平方米，

2.9水轮机进口中心处的压力P

压力1Pa

水轮机出口牛顿每平方米，

2.10水轮机出口中心处的压力P

压力2Pa

牛顿每立方米，

2.11水的重度单位体积的水在空气中的重量Õ

N/m3

2.12位置水头平均海平面或指定的基准面到测点的高程差z米，m

压力水头用水柱高度表示的系统中任意点的压力H米，

2.13pm

用水柱高度表示的平均速度的平方除以两倍重

速度水头力加速度h米，

2.14vm

h=v2/2g

v

指定断面的位置水头、压力水头和速度水头

2.15总水头H米，m

的总和(图1)

净水头指水轮机作功用的有效水头H米，

2.16nm

h

2.17大气压折合成试验水温下的气压水柱高度a米，m

2.18汽化压力试验水温下与汽化压力相应的水柱高度h米，m

va

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吸出高度水轮机规定的基准面至尾水位的高度图H米，

2.19(2)sm

水轮机输入瓦，W；千瓦，

2.20通过水轮机的水流所具有的水力功率P(N)

功率idkW

水轮机输出瓦，W；千瓦，

2.21水轮机轴传递的机械功率P(N)

功率OtkW

瓦，W；千瓦，

转轮直径为1m，在1m净水头下，水轮机发P′

2.22单位功率1kW

出的功率(N′)

1

2.23水轮机效率水轮机输出功率与输入功率的比值ç%

加权平均效率

是在保证功率或流量下用模型效率换算的ç、ç

1

、ç、⋯和加权因子w、w、w3、⋯用算术法

2312

水轮机加权求出。对应这些功率或流量的加权平均效率以

2.24ç%

平均效率下式计算w

w1η1+w2η2+w3η3+LLSwiηi

ηw==

w1+w2+w3+LLSwi

2.25转速水轮机轴每分钟的旋转次数n转每分，r/min

当甩去全部负荷，水轮机轴端负荷力矩为零时

2.26飞逸转速n转每分，r/min

的最大转速r

单位转速

2.27转轮直径为1m，在1m净水头下，水轮机的转速n′转每分，r/min

1

米，毫米，

2.28转轮直径水轮机模型转轮规定部位的直径D

m,mm

在1m净水头下，输出功率为1kW，水轮机的转

速

水轮机比转

n

2.29sm·kW

速nP0

ns=5/4

Hn

图1

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��(a)反击式水轮机�立轴、梯形蜗壳、弯尾水管

(v2­v2)

H=(z­z)+12

n122g

��(b)反击式水轮机�立轴、圆断面蜗壳、弯尾水管

22

pg1(v­v)

H=(z+a­z)+10+12

n112γ2g

��(c)反击式水轮机�卧轴

22

pg1(v­v)

H=(z+a­z)+10+12

n112γ2g

��(d)冲击式水轮机

A：单喷嘴

pv2

H=(z+a­z)+10g1+1

n112Iγ2g

B：双喷嘴

QⅠ

Hn=(z1+a1­z2I)

QⅠ+QⅡ

2

QⅡpg1v1

+(z1+a1­z2Ⅱ)+10+

���������QⅠ+QⅡγ2g

图2

(a)低比速混流式；(b)高比速混流式；(c)转桨式、定桨式；

(d)正吸出高度；(e)负吸出高度

3�模型验收试验台

3.1�模型验收试验台的要求及选择应由用户在合同中提出。试验台要能满足验收试验项目、各种试验参数

的测量精度和运行稳定的要求。

3.2�能量特性、气蚀特性和其它特性的验收试验应在同一试验台进行。特殊情况下经双方协商同意也可分

别在不同的试验台进行。

3.3�试验水头：

3.3.1�反击式水轮机的能量特性、气蚀特性及其它特性的试验可以使用不同的试验水头。

3.3.2�能量试验水头：轴流式不小于4m；混流式、斜流式不小于20m；冲击式不小于40m。

3.3.3�气蚀试验水头：轴流式不小于10m(在偏离最优运行区可适当降低水头)；混流式、斜流式不小于

20m；轴流式及贯流式若原型水头低于10m时，可按原型水头进行试验。

3.3.4�水压脉动的试验水头，应不低于气蚀试验水头。

3.4�雷诺数Re的最小值及计算公式见表1。

表1

型��式轴�流�式混流式、斜流式冲��击��式

Re*大于

min

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2×1062.5×1063.5×106

2gH2gH

ReR=DR=B

esve1v

D*(尾水管最小进口直

smin中高比速混流式、轴流式、斜流式及贯流

水斗式水斗宽度B≥80mm

径)式1

B(水斗最小宽度或最小D≥350mm斜击式水斗高度B≥80mm

min*1

低比速混流式���≥

高度)D250mm

3.5�试验水头必须是稳定的。要求测量流量、转速及力矩的过程中，水头波动的最大与最小之差，不得大

于±0.5%。

3.6�试验水头上下游测量点布置：为能准确地测定水轮机的净水头，上游测点应布置在蜗壳进口断面，下

游测点应布置在尾水管出口断面。参照图1(a)、(b)、(c)、(d)所示。流速水头可按断面的平均流速值计算。

3.7�为防止进入空气，进口处淹没水深，水面应高出进口断面最高点1m以上。

��出口处淹没水深，水面应高出尾水管出口断面最高点0.5m以上。

3.8�模型水轮机进口水流应是无旋的，流速应是均匀分布的。

3.9�模型水轮机组和流量测定装置之间不得另有进水或漏水。

3.10�试验用水质应是清洁透明不含有固体杂质。试验过程中最高水温不得超过35℃。

3.11�气蚀试验过程中产生气泡和析出气体时，应保证水头、流量测量仪表的正常工作不受影响。全封闭

试验系统在每次更换或补充新水后，为了尽可能地排除游离的气体分子和气泡，一般应在真空度7～

8mHO(1mHO≈9.8kPa)下运行约1h，方可进行正式试验。

22

3.12�气蚀试验过程中最大真空度一般不超过8mHO。在标准大气压力为0.1MPa、水温为20℃时水中空气

2

总含量不得低于0.2%的水容积。

3.13�用于模型验收的试验台，必须经过正式鉴定，并持有鉴定合格证明。试验台的精度，应达到模型效

率的综合误差不大于±0.3%，重复误差不大于±0.15%；用户根据需要也可选择综合误差为±0.3%～±

0.5%，重复误差为±0.15%～±0.25%。凡综合误差大于±0.5%，不作为验收试验之用。

3.14�试验台的实际精度，依模型验收试验时率定结果为准。

4�模型水轮机组

4.1�模型水轮机组，应由制造厂提供包括自蜗壳进口至尾水管出口的全部通流部件。

4.2�模型转轮直径，轴流式、斜流式、贯流式及中高比速混流式D≥350mm。低比速混流式D≥±

250mm；水斗式的水斗宽度及斜击式的水斗高度B≥80mm。

1

��不同型号的水轮机转轮直径D取以下部位作为基准值：

��a.轴流式及贯流式：D=D，D为转轮叶片轴线外缘处的最大直径(图3)。

11

��b.斜流式：D=D，D为转轮叶片轴线外缘处的最大直径(图3)。

11

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图3

��c.混流式：D=D，D为转轮叶片出水边和下环相交处的直径(图4)。

22

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图4

��d.冲击式：D=D，D为转轮节圆直径(图5)。

11