水电站水轮机模型验收试验及分析

于伟

摘 要 本文主要就水电站水轮机模型的验收试验，展开了相关的分析与研究工作，首先就模型试验台的标定予以了详细的介绍说明，进而针对水轮机验收试验展开了深入的研究，结合本次研究，最终提出了一些具体的验收指标，主要包括了效率验收、水轮机出力以及流量验收、空化、压力脉动、补气、导叶水力矩、圆筒阀以及其它相关验收指标。最终希望借助于本次研究的内容，能够为水电站水轮机模型的验收试验，提供一些实际的指导帮助。

关键词 水电站 水轮机模型 验收试验 圆筒阀

中图分类号：TK730.7 文献标识码：A

伴随着我国社会经济的快速发展，社会的整体用电需求正在急剧攀升，而传统的火力发电存在诸多的弊端问题，因此大力发展水电项目已经成为满足我国社会用电需求的重要举措内容。然而在水电站项目的建设过程当中，水轮机的设计施工至关重要，因此对水轮机采取模型验收试验便具有十分重要的作用与价值，能够十分有利地促进水轮机的设计合理性，据此下文之中将首先就模型试验台的标定，进行简要的介绍，而后主要对水轮机验收试验的具体指标进行详细的阐述。

1模型试验台标定

在本次水轮机模型的验收试验当中，所采用的模型试验台具备有水头、流量以及力矩等多方面参数的原位率定系统，经过了国家相关权威检测部门的检验，符合模型试验台的标准要求。其对于水轮机模型效率的检测误差率，可被控制在低于0.25%的范围之内。在试验实施之前，应当对水头传感器、电磁流量计、力矩传感器等相关测量仪器，要予以原位率定，并在试验结束之后对电磁流量实行二次审核，对于模型误差通常存在于两方面的原因，其一为设备与试验台之间的率定差；其二为在最佳工况环境下，模型效率存在有一定的随机性误差。

2水轮机验收试验

2.1效率验收

在水轮机的效率验收当中，本次试验所采取的水头为30m，时间60s。对于模型水轮机的最佳工况位置选取了10个采集点，并给予了相应的实际运算工例，经过运算最终求得模型的最佳效率值为 mMax=96.14%，其所对应的原型机最佳效率 pMax=97.12%，同初次试验的最终所得数据基本相符，确保了设计的标准要求，在原型机当中最佳的工况点为：HP=205.2m，开度75%，出力P=558.54MW。

2.2水轮机出力以及流量验收

对设计标准要求当中的10个水头出力保障值采取了见证试验，原型水头HP=166.2m～216.8m，在水头204.6m以及205.8m之时，试验的验收功率值相对于保障值较低，其他功率值则均符合保障值的标准要求。

2.3空化

空化情况最初出现在螺旋桨叶当中，水轮机当中的空化情况在出现了一段时期的发展之后，其叶片的绕流状况则会变差，因而也就直接导致了水力矩的降低，使得水轮机的功率出现明显的降低，电能转化的效率从而也就会降低。由于空化情况的产生，无法避免地将会在水轮机当中的过流部件上产生出空蚀情况，这将会直接影响到水轮机组的正常运转。加强水轮机的空蚀能力目前已成为了相关机械设计与日常维护人员关注的重心，应当对此引起足够的重视。在空化试验当中通常包含了空化观测，与外特性两方面的试验内容。

2.4压力脉动

在水轮机的整体运转过程当中，应当在空化系数中采取压力脉动试验。试验的水头高度为30m。首先在压力脉动试验的检测点位置布设当中，应当于蜗壳进口、顶盖及转轮上冠间、肘管的上下游进出口及其凹凸处，分别布设检测点。其次在导叶开度的选取当中，以此选取了12～28mm之间，每间隔1mm选取一点，HP=167m～217.3m之间的8个特征水头采取了验收试验，其结果同初次试验所得数据大致相同，压力脉动值基本符合设计标准的要求，未出现较高部分的负荷压力脉动。

2.5补气

借助于模型试验来明确自主补气的必要性，以及探寻减少尾水管的压力脉动及其相关位置的载负荷，以促使水轮机能够正常平稳的运转。试验的水头为20m，在空化系数条件下，补气试验采用了压力脉动最大位置处，以及在额定功率的最大值50%之时，采取中心孔补气与边缘壁垒补气措施，检测布设点位置选取与椎管之下的0.3D2、以及肘管上端45€坝胂露？5€按Α？

2.6导叶水力矩

在导叶开度9～28mm之间，测量水轮机模型的运转力矩。可于蜗壳的四个象限之中测定导叶力矩的运转状况。同时为了测量不同导叶间在不同步的情况下，产生的水力不平衡状况，应当测定导叶在独立运转情况下，同相邻导叶间的力矩大小。

2.7圆筒阀

通过对于圆筒阀的测量，能够显示出圆筒阀对于静态力所产生的影响，导叶的实际开度大小对于静态力所造成的影响。对于圆筒阀的测量共选取了9～28mm之间共8个导叶开度，并对于不同开度情况下的轴向拉力予以了测量，在验收试验当中选用了HP=250m，4个导叶开度，以及6个圆筒阀开度进行了测量。

3结语

综上所述，在水电站水轮机模型的验收试验当中，首先需对模型试验台的标定予以确认，而后在验收试验的结果证实，水轮机的效率验收、水轮机出力以及流量验收、空化、压力脉动、补气、导叶水力矩、圆筒阀以及其它相关验收指标均满足了设计的需求，同工程合同当中的标准要求也基本吻合，因此在实际水电站水轮机的建设当中，可采用该模型水轮机进行相关的建设施工。最终希望通过本文的分析研究，能够为相关的水电站水轮机建设提供一些参考、借鉴。

参考文献

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