IEC 60193 水泵水轮机模型验收规程 标准译文 (1)

目录前言

目次

1总则

1.1范围和目的

1.1.1范围

1.1.2目的

1.2引用文献

1.3术语、定义、符号和单位

1.3.1概述

1.3.2单位

1.3.3术语、定义、符号和单位表

1.4与水力性能有关的保证值的性质和范围1.4.1概述

1.4.2模型试验法验证的主要水力性能保证值1.4.3模型试验法不能验证的保证值

1.4.4附加性能数据

2试验的执行

2.1试验安装和模型的要求

2.1.1试验室选择

2.1.2试验装置安装

2.1.3模型要求

2.2模型和真机的尺寸检查

2.2.1概述

2.2.2需检查的模型和真机的尺寸

2.2.3表面的波浪度和粗糙度

2.3水力相似、试验条件和试验程序

2.3.1水力相似

2.3.2试验条件

2.3.3试验程序

2.4测量方法介绍

2.4.1主要水力性能保证值的测量

2.4.2附加数据与测量

2.4.3数据的采集和处理

2.5物理性质

2.5.1概述

2.5.2重力加速度

2.5.3水的物理性质

2.5.4大气的物理性质

2.5.5水银密度

国际标准IEC60193由IEC TC4即水轮机技术委员会编制。

第二版IEC60193将取消和替代1965年出版的第一版IEC60193及其补充1（1977），IEC60193A（1972）以及IEC60497（1976）和IEC60995（1991）。

本标准的第1至第3章覆盖了上述出版物，第十章给出。

3附加内容

本标准的文本基于下列文献：

上表的表决报告给出了本标准表决标准的所有情况。

附录B、F、G、K、L和M内容是本标准不可分割的一部分。

附录A、C、D、E、H、J、N和P是供参考内容。

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验

1总则

1.1范围和目的

1.1.1范围

本国际规程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。

本规程适用于的机组功率大于5MW或名义直径大于3米的原型机所对应的模型。将该规程所规定的程序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。然而，该规程可以应用在买主和卖主协议认可的一类机器上。

在本规程里，术语“水轮机”包括做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。

如果验收试验（见IEC60041）的预期现场条件不能验证原型机的给定保证值的性能，那么特别建议应该进行模型验收试验。

本规程也适用于其它目的模型试验，例如比较试验和研究及开发性的工作。

如果模型验收试验已经完成，现场试验可以仅限于进行指数试验（见IEC60041，15章）

除了一般不可必免地与试验的指导相联系的事项之外，本规程不包括纯商业利益的事情。

只要机器的结构或部件不影响模型的性能或模型与真机间的相互关系，那么本规程即不涉及机器的详细结构，也不涉及机器部件的机械性能。

1.1.2目的

本规程包括了为了验证合同保证值的重要水力性能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的安排。

如果对试验的任何步骤持异议，那么可参看本规程，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。

本标准的主要目的是：

――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。

――决定本规程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：

――由考虑了比尺效应的模型试验结果计算出原型机水力性能的保证值。

――模型水力性能的保证值。

而且对于水轮机原型机的设计或运行，额外的性能数据也是需要的。

与对到3章的要求不同，第4章给出的额外数据的信息对使用者仅是一个建议或指导。

如果发现本标准与任何其它标准相矛盾，那么本标准优先。

1.2引用标准

下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所出版本均为有效。所有标准都会被修订，使用标准的各方应探讨、使用下列标准最新版本的可能性。IEC和ISO的成员都保存有现行国际标准的登记表。

IEC60041：1991，水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验。

IEC60609：1978，水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定。

IEC60994：1991，水力机械（水轮机、蓄能泵和水泵水轮机）振动和脉动现场测量导则

IEC61364，水力机械名词术语

ISO31－3：1992，参数和单位――第3部分：机械

ISO31－12：1992，参数和单位――第12部分：特性数值

ISO468－1982，表面粗糙度――特殊要求的参数，数值和一般规则

ISO1438－1：1980，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

ISO2186：1973，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件

ISO2533：1975，标准大气压

补充1：1985

ISO4006：1991，封闭管道中的液流测量――词汇和符号

ISO4185：1980，封闭管道中的液流测量――重量法

ISO4373：1995，明渠中的液量测量测量――水位测量装置

ISO5167－1：1991，通过压差装置测量液流的方法――第1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。

ISO5168：1978，液流的测量――流速测量不确定时的估计

ISO6817：1992，封闭管道中导电液体的测量――电磁流量计法

ISO7066－1：1997，流量测量装置标准和使用中不确定度的估计――第1部分：线性标准关系

ISO7066－2：1988，流量测量装置校准和使用中不确定度的估计――第2部分：非线性标准关系

ISO8316：1987，封闭管道中液流的测量――容积法

ISO9104：1991，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

VIM：1993，计量基本和一般术语的国际词汇（BIPM－IEC－ISO－OIML）1.3术语、定义、符号和单位

该国际标准将采用下列等同的术语、定义，符号和单位，特殊术语将在出现处给予解释。

无疑地合同双方在试验前应对测量的术语、定义或单位做出书面澄清。

1.3.1.1

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，在该运行条件和设置下，它足可以计算出机器的性能。

1.3.1.2

试验是整个规定运行范围内足可以计算出机器性能的一系列点和结果。

1.3.1.3

水力性能

由于流体动力高效应引起的与机器有关的所有性能参数。

1.3.1.4

主要水力性能数据

水力性能参数的集合，例如：功率，流量和/或比能、效率、稳态飞逸和/或流量。必须考虑空化的影响。

1.3.1.5

附加数据形式

模型试验上水力性能数据的集合，由它可以得出一些数据（见1.4.4.），然而由于一些近似规则的使用，由此行业的相应原型机数据预测精度低于由主要水力性能数据得出的结果。

1.3.1.6

保证值

合同中同意的指定性能数据。

1.3.2单位

本标准完全采用国际单位制（SI，见ISO31－3）

所有术语都由SI基本单位或导出的相关单位给出（1）。使用这些单位的基本等式是有效的，在某些数据使用其它相关SI单位时，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、转速中每分钟代替每秒种等）。因为绝对温度（以开尔文表示）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，可以使用任何其它单位制。

1.3.3术语、定义、符号和单位表

(1)术语“高压”和“低压”定义为机器的两侧并与水流方向无关，因此它们与

机器的运行方式也无关。

图1：水力机械典型示意图

水轮机

进口断面/出口断面

高压参考断面

高压测量断面

机器

低压测量断面

低压参考断面

进口断面/出口断面

泵

图2：导叶开度和角度

关闭位置：α＝0°或a=0mm

图3：参考直径和水斗宽度

详细X

a）径向机器，例如混流式水轮机，径向（离心式）泵和水泵水轮机；对于多级机器：低压级

b）斜流式（混流，半轴流）机器带固定转轮/叶轮叶片和转轮/叶轮下环。

c）斜流式（混流，半轴流）机器带固定转轮/叶轮叶片，不带转轮/叶轮下环。

d）斜流式（混流，半轴流）机器带可调节转轮/叶轮叶片。

e）轴流式机器，例如转浆式水轮机，贯流式水轮机（1），轴流泵和水泵水轮机，带固定转轮/叶轮叶片。

f）轴流式机器，例如卡普兰式水轮机，贯流式水轮机（1），轴流泵和水泵水轮机带可调节转轮/叶轮叶片。

g）冲击式水轮机

（1）术语“贯流式水轮机”包括灯泡式，（），全贯流式和S型机组。

1.3.3.6 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，作为本标准的主要术语，以代替早出版物每单位重量的能量，即水头术语。

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1.3.3.7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。

1）子项3.5图解说明了关于单位能量基本公式的应用情况2）关于E的误差，见附录C

3）见1.3.3.3.4

1）也可以给出空化系数的相似定义（见图4）

图4：σ0和σ1的定义

σ0，σ1，σnD0，σnD1，没定义1.3.3.7 高度和水头术语

图5：机器基准面

机器基准面

基准面

1.3.3.8 功率和力矩术语

图6 功率和流量的流程图

水轮机，水泵

转轮/叶轮和主轴联接法兰

水轮机，水泵

容积效率，水力效率（注3），效率

注释：1）公式未计及水的可压缩性

2）内部损失的详细分析，参见附录Ⅳ

3）圆盘摩擦损失和漏水损失（容积损失）在此公式中可看作是水力损失。

该“圆盘摩擦损失”是与实际液流Qm无关的转轮/叶轮外表面的摩擦

损失。

1）圆盘损失和漏水损失（容积损失）被包括其中，并在此可看作是水力损失。圆盘损失是转轮/叶轮外表面的摩擦损失，并与经过叶片的流动无关。

1.3.3.10 与振动量有关的一般术语

IEC60994提供了这些术语的意义，下表列出了一些补充术语，其中的一些

图7：与振动量有关值定义的说明

注(1) 见ISO31-12

(2) 在其它科学手册中也可以查到这些参数的定义

(3) 见2.3.1.2

1.3.3.12 无量纲术语

机器性能可以由基于比能和直径单位（例如E=1，D=1和ρ=1）或转速和直径单位（例如：n=1，D=1，ρ=1）的无量纲方式表示。

注：参考值由转轮/叶轮的机械功率决定。

1.3.3.13 与振动量有关的无量纲术语

对于测量的振动量的表达和分析公式，建议使用1.3.3.12所定义的无量纲术语。它们由带有机器部件和单位数量的角标的测量值的符号构成。例如T G1ED定义为导叶力矩因子，即基于机器等于单位值的机器的比能和参考直径的作用在导

叶上的力矩。用于定义测量的符号如下：

·测量量

－F 力

－M 力矩

－P 压力

－T 力矩

·机器部件的角标代号是：

－B 转轮叶片

－D 冲击式导流板

－P 压力

－T 力矩

·力和力矩分量的角标代号是：

－a 轴向

－r 径向

－x，y，z 与机器有关的座标轴

1.4 水利性能保证值的性质和范围

1.4.1 概述

1.4.1.1 设者数据和一致性

买者必须对基于保证值的，如参考断面，水位，比能，比能损失等专门数据负责（见 1.3.3.6.2）。买者也必须对决定机器的管道、电气和机器部分相互作用的一致性负责。

买者应向机器供应者提供下列精确，详细充分的数据：

－水库的水位运行范围

－以进口至出口水管的每一部分水利损失

－包括阀门和闸门与水利机器相连续的水利管道的设计图纸

－管道中与流态相关的情况，例如管道的模型试验结果

－对于是已存机器的修复情况,要特别注意已存机器的限制条件(例如开口)。

应注意模型进出口的流态条件（见1.2.4和2.1.3.3）。多数情况下,模型范围应充分包括高压和低压基准断面。模型试验应包括这些断面是本标准的要求。如果原型机的安装存在着通过水力管道的总的流态不能完全再现模型情况时，合同中应规定采取的步骤，这其中包括规定水力通道范围的模拟。在一些其他情况下，近似条件的有效性必须由买者在模型试验之前通过电站的部分模拟试验进行验证。

1.4.1.2 水力性能保证值的定义

对于可调节和不可调节原型机机器，合同中应包括最小保证覆盖的功率，流量和/或比能，效率，最大暂态飞逸转速，最大/最小暂态压力和最大稳态飞逸转速（对于水泵为反转飞逸）以及与空化相关的保证.

对于水泵，保证范围也包括最大比能（扬程）和零流星功率，后者指叶轮在规定转速下在水或空气中的旋转。

保证值也可以在一个或各个运行点给出(见1.4.2.2)。这些点属于机器的性能曲线，通常由读者提供。在一些情况下（如小水轮机），一个表就足够了。

技术的目前状态允许一些原型机保证值通过模型试验（见1.4.2），另一些则通过模型试验不能验证。然而，通过模型获得的特性数据可作为预测原型机运行的指示（见1.4.4）。

注：（1）本标准的可调节是指通过导叶开口，喷针和/或转轮/叶轮叶片角度的变化控制流量。

1.4.1.3 相关量的保证

建议合同不只适用于一种相关量的保证，例如，对于可调节水轮机工况，效率可与流量或功率做出保证，但不都是。

1.4.1.4 保证格式

当基于模型试验的原型机的性能被接受时，可以采用下列两种保证格式的一种：

a）在考虑了比尺效应后，由模型试验结果计算原型机水力性能的保证值。对于反击式水轮机，根据3.8考虑比尺效应。对于冲击式水轮机，与合同中协议同意时，可依据附录K考虑比尺效应。

b）考虑雷诺数的模型水力性能的保证值须在合同中做出规定（对于冲击式水轮机，包括雷诺数、佛汝德数、韦伯数）。

对于任一情况，2.3.1的模拟条件必须满足。

1.4.2 通过模型试验验证的主要水力性能的保证值

1.4.

2.1 任意机器的保证量

通过模型试验验证原型机或模型主要水力性能保证值的详细叙述见下面的1.4.2.1.1到1.4.2.1.5。

1.4.

2.1.1 功率

术语“功率”通常指转轮/叶轮的机械功率（见1.3.3.8.3）。对于原型机，当考虑机器的机械功率时（见 1.3.3.8.2），机械功率损失就必须进行考虑（见

1.3.3.8.4）

1.4.

2.1.2 流量和/或比能

这也指参考断面的流量（见1.3.3.4.4），当机器在规定比能运行下获得的流量，或指机器在规定流量下获得的比能。

1.4.

2.1.3 效率

除非有另外规定，术语“效率”是指水力效率（见 1.3.3.9.1）。当保证原型机效率时（见1.3.3.9.3），机械功率损失（见1.3.3.8.4）或机械效率（见1.3.3.9.2）必须给予考虑。

对于冲击式水轮机，在最优点附近，由于雷诺数比尺效应形式的模型和原型机效率间的关系，在3.8中给予解释。目前接受的做法是将此关系应用到整个效率保证范围内（见附录F），然而，逐渐认识到远离最优点的可靠性下降。

1.4.

2.1.4 稳态飞逸转速和/或流量

最大稳态飞逸转速（见1.3.3.4.12）的保证是必须的（水泵工况反飞逸转速），在飞逸条件下最大流量的附加保证也是需要的。

水轮机运行时，无负荷流量构成了飞逸特性曲线的一部分。

1.4.

2.1.5 空化对水力性能的影响

对于水力性能的保证，合同中应清楚地陈述水力条件（比能和净吸出高度）。

原型机水力性能的保证应包括空化的影响。根据目前工程经验，该影响可以依据2.3.1.5.1，2.3.3.3.6，3.8.2.3.7和3.8.3.2，通过模型试验决定。

根据3.8.2.4.2，考虑雷诺数的效率比尺换算的应用受σ值范围的限制。如果σpL落在这个范围之外，合同中应规定使用程序。

在一些情况下，合同在空化规定方面可能包含一些附加条款，由于安全裕量考虑，作为标准选择的托马数的测量值将低于电站的托马数σpL（见3.10.5），合同中应对标准和安全裕量做出规定。

1.4.

2.2 规定方面

1.4.

2.2.1 可调节水轮机（见

3.10.3.1）

功率：在一个或多个比能下达到

效率：在一个或多个如下比能下需要保证：

－一个或多个规定的功率或流量

或

－整个规定的功率或流量范围内加权平均效率

或

－整个规定的功率或流量范围内算术平均效率（1）

飞逸转速：当运行在最大或任何规定的比能下，稳态飞逸转速值没有被超过。

在双调节水轮机情况下，也应指明保证值是指导叶开度和转轮叶片安效角间关系保持最优（协联）或/和最大飞逸转速发生在最坏非协联条件。

空化：如1.4.2.1.5.7所示的保证值在一个或多个比能，流量或功率下是需要的，通常相应于最小的σpL值。

1.4.

2.2.2 不可调节水轮机（见

3.10.3.2）

功率：在整个比能范围内功率达到或未超过（1）。

流量：在整个比能范围内，流量达到和/或没有超过，该值通常由相应的功率保证值代替。

效率：需保证的值如下：

－一个或多个比能下

或

－在规定的比能范围内的加权平均效率

或

－在规定的比能范围内的算术平均效率

飞逸转速：当机器运行在最大比能下，稳态飞逸转速值没有被超过。

空化：如1.4.2.15所述，一个或多个比能下的保证值是需要的，通常相应于最小的σpL值。

1.4.

2.2.3 不可调节/可调节水泵（见

3.10.3.3）

功率：在整个比能或流量范围内，功率没有被超过流量和/或比能：在比能规定范围内的流量或规定流量范围内的比能，包括达到和/或没有超过。

效率：在如下一个或多个比能或流量下的保证值是必要的：

－在一个或多个比能或流量下

或

－在整个规定比能或流量范围内的加权平均效率

或

－在整个规定比能或流量范围内的算术平均效率（2）

飞逸转速：当水泵运行在最大比能下，最大稳态反飞逸转速没有被超过的保证值。

在双调节机器情况下，应明确保证值是在导叶开度和转轮叶片安效角保持最优（协联）或/和非协联最坏的情况下的最大飞逸转速。

注（1）：相应于比能的功率的合同限制，见3.10.3.2

（2）：加权或算术平均效率和一系列单个效率不能同时做出保证。

空化：如1.4.2.1.5所述，一个或多个比能，流量或功率下的保证值是必要的，通常相应于最小的σpL值。

1.4.3 模型试验不能验证的保证值

某些保证值不能通过模型试验验证，它们是：

1.4.3.1 空化磨蚀的保证

对于原型机，只保证空化坑的数量。原型机上这一保证值的评价将依据IEC60609的建议进行。

模型试验中通过可视检查可以发现一些空化磨蚀的潜在区域（见2.3.3.3.6）1.4.3.2 最大暂态过速和最大暂态压力上升的保证值

暂态过速（包括暂态飞逸转速）和压力上升主要取决于水管道的几何尺寸（钢管长度、调节井等），机组旋转部件的惯性和导叶的操作规律。因此他们不能由模型上的动态试验直接决定，因为模型试验即不能再现应用管道的所有范围，机组的惯性，也不能再现调速器的特性。然而，转换到原型机的稳态模型试验数据可以提供数值，这些数值使瞬时现象的计算带有足够精度。

1.4.3.3 噪声和振动的保证值

通过模型试验决定原型机的噪音和振动超出了本规程的范围。本规程仅用于指导这些现象的水力根源的模拟（例如，通过决定压力脉动或其它功态负荷）。

1.4.4 特性性能数据

可以从模型试验中获得特性数据并可以做为原型机运行的指导：

a）压力脉动（见4.3）

b）轴力矩波动（见4.4）

c）水推力，包括轴向和径向（见4.5）

d）在整个运行范围内，导叶和可调节转轮/叶轮的水力矩或作用在喷针和反射板上的水作用力。

e）泵的叶轮在水或空气中旋转，零流量（关闭条件）时的功率和比能等四象限运行特性（见4.7）

f）与原型机指数试验有关的差压测量（见4.8）

g）双调节机器情况下，最优性能协联关系（导叶和转轮/叶轮叶片开口的关系）（见3.8）

也可以规定其它特性数据，例如机器不同部件速度或压力的分布等。

2 试验的执行

2.1 试验装备和模型的要求

2.1.1 试验室的选择

任何一个在总体设计，能力和仪器数量方面满足本规程的标准都被认为是适合的，有时选择一个中立试验室是合适的，特别是对不同制造厂的模型进行比较试验时。

2.1.2 试验装备

2.1.2.1 试验管路的一般特性

当模型出现空化现象的时候，试验管路其它部位不应发生影响设备稳定或满意运行或模型性能测量的情况。

模型试验中由于空化导致的汽泡不应影响测量仪器的性能，特别是流量和压力测量装置。

在流量测量仪器和模型之间，试验管路应设计成不漏水或额外水进入的状态，该情况应易于验证。

2.1.2.2 试验设备的能力

试验设备能力（例如功率、压力、比能、流量和NPSE）应适合于模型尺寸最小值和满足表2.3.2.2中的试验条件。

试验的运行应是稳定和稳态的、而没有振动或波动效应（见2.3.2.3）。

2.1.2.3 水的条件

试验用水应是洁净、清澈的，任何固体悬浮物和化学物质可能影响象粘度和汽化压力等特性，试验前应尽可能排除自由气体和汽泡。

试验时应记录试验台用水中的气体含量（见 2.3.1.6.2），包括存在和溶于水的气体，特别是空化试验结果的重复性和以比较为目的方面。测量时应在接近于模型的进口处（见2.5.3.2）

封闭管路的经验表明，水中溶解的空气可以产生核，核的含量在空化传输中扮演了主要角色（1）。它明显地影响了空化行为和导致空化特性（见 2.3.1.5，2.3.1.6.2和图71及图72）。

通过使用相近的比能或/和核注入完成的试验来考虑空化模拟。

（1）核是半径小于50μm的小气体或汽泡，空化的传输必须有汽泡随水流的运动。在混流式水轮机的出口，空化的传输是典型的现象（见附录P参考文献（1））。

原则上水温不应超过35℃，并且在试验期间不应有显著的变化（例如每天5℃）。水温和仪器的环境温度间的大的差别应该避免，因为他们可能影响测量精度。

2.1.2.4 由设备确定的流动条件

在模型进口，试验设备应确保水力条件有利于远离涡带，过分湍流和不稳定

贯流式水轮机的特点

贯流式水轮机的特点 贯流式水电站是开发低水头水力资源较好的方式,一般应用于25m水头以下。它低水头立轴的轴流式水电站相比,具有如下显著的特点。 1．电站从进水到出水方向基本上是轴向贯通。如灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯,形状简单,过流通道的水力损失减少,施工方便。 2．贯流式水轮机具有较高的过流能力和大的比转速,所以在水头和功率相同的条件下,贯流式水轮机直径要比转桨式小10%左右。 3．贯流式水电站的机组结构紧凑,与同一规格的转桨式机组相比其尺寸较小,可布置在坝体内,取消了复杂的引水系统,减少厂房的建筑面积,减少电站的开挖量和混凝土量,根据有关资料分析,土建费用可以节省20%一30%。4．贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行,由于进出水流道没有急转弯,使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。如应用于潮汐电站上可具有双向发电、双向抽水和双向泄水等六种功能。因此,很适合综合开发利用低水头水力资源。 5．贯流式水电站一般比立轴的轴流式水电站建设周期短,,收效快。 贯流式机组布置型式 贯流式水电站的型式一般采用河床式水电站布置，电站厂房是挡水建筑物的一部分，厂房顶有时也布置成泄洪建筑。由于水头较低，挡水建筑大部分采用当地材料，以土石坝为主。广东的白垢贯流式水电站则采用橡胶坝作为挡水建筑物，在洪水期则作为泄洪建筑，降低了工程投资。有的电站由于河流地形、地质条件的特点，也采用引水式布置，如我国四川安居、湖南南津渡水电站则采用明渠引水式的布置。贯流式水电站也常有航运、港口通航的要求，枢纽中设有船闸、升船机等建筑。 贯流式水电站一般处于地形比较平坦，离城镇比较近，水量比较丰富的

水轮机、水泵及辅助设备课程考核说明及期末复习指导(精)

水轮机、水泵及辅助设备课程考核说明及期末复习指导 (水利水电工程专业专科) 中央广播电视大学 2003.5

一、关于课程考核的有关说明 《水轮机、水泵及辅助设备》是中央广播电视大学水利水电工程专业专科限修的一门专业课。本教材针对水利水电工程专业的各不同专业方向所编写，适合于水利水电动力工程、水利建筑工程与农业水利工程方向，各专业方向根据要求选学不同的内容。具体要求参考文字教材的使用说明。 1. 考核对象 中央广播电视大学高等专科水利水电工程专业开放教育试点的学生。 2. 考核方式 本课程采用平时作业考核和期末考试相结合的考核方式，满分为100分，及格为60分。其中期末考试成绩占考核总成绩的80%；平时作业考核成绩占考核总成绩的20%。 平时作业以各章的自我检测题和习题为主，由辅导教师按完成作业的质量进行评分。学员平时作业的完成、阅改情况由中央电大和省电大分阶段进行检查。 期未考试由中央电大统一命题，统一组织考试。 3. 命题依据 本课命题依据1999年6月审定通过的{开放教育试点水利水电工程专业(专科)水轮机、水泵及辅助设备课程教学大纲}和为本专业编写的多种媒体教材，包括：文字教材：由陈德新、杨建设主编的《水轮机、水泵及辅助设备》；录像教材：由杨建设主讲的录像教材，共20讲，10学时；CAI课件(光盘)：《水轮机、水泵及辅助设备辅助教学课件》。 本考核说明是考试命题的基本依据。 4. 考试要求 本课程考核的要求与课程教学总体要求相一致。即：牢固掌握基本概念，充分理解基本工作原理，正确掌握基本计算方法。 本考核说明对各章内容规定了考核知识点和考核要求，考试按了解、理解和掌握三个层次提出学生应达到的考核标准。 5. 命题原则

水轮机的结构和原理(+笔记)

水轮机 水轮机+ 发电机：水轮发电机组 功能：发电 水泵+ 电动机：水泵抽水机组 功能：输水 水泵+ 水轮机：抽水蓄能机组。 功能：抽水蓄能 水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。 第一节水轮机的工作参数 水轮发电机组装置原理图 定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。 由水能出力公式：N=9.81ηQH可知，基本参数：工作水头H(m)、流量Q(m3/s)、出力N(kw)、效率η，工作力矩M、机组转速n。 一、水头(head)：作用于水轮机的单位水体所具有的能量，或单位重量的水体所具有的势能，更简单的说就是上下游的水位差，也叫落差。142米 1. 毛水头(nominal productive head) H M=E U-E D=Z U - Z D 2. 反击式水轮机的工作水头

毛水头 - 水头损失=净水头 H G =E A - E B =H M - h I -A 3. 冲击式水轮机的水头 H G =Z U - Z Z - h I-A 其中Z U 和Z Z 分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。 4. 特征水头(characteristic head) 表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。 最大工作水头： H max =Z 正-Z 下min -h I-A 最小工作水头： H min =Z 死-Z 下max -h I-A 设计水头(计算水头) H r ：水轮机发额定出力时的最小水头。 平均水头： H av =Z 上av -Z 下av 二、流量(m 3/s)(flow quantity)：单位时间内通过水轮机的水量Q 。单机12.2m 3/s Q 随H 、N 的变化：H 、N 一定时， Q 也一定； 当H =H r 、N =N 额时，Q 为最大。 在H r 、n r 、N r 运行时，所需流量Q 最大，称为设计流量Q r 三、出力 (output and)：水轮机主轴输出的机械效率。N(KW)： 指水轮机轴传给发电机轴的功率。 水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量),即水流效率，与a.作用于水轮机的有效水头；b.单位时间通过水轮机的水量，即流量Q ；c.水体容重γ成正比。其公式为：QH QH N w 8.9==γ γ指水体容重（即单位容积水所具有的重力，比重）： 水的比重=1000kg/m 3、G=9.8N/Kg γ=9800N/m 3 )(8.9)/(9800)/(9800)()/()/(33kw QH s J QH s m N QH m H s m Q m N N w ==?=??=γ 水轮机的输出功率：ηηQH N N w 8.9== 四、效率(efficiency )：输入水轮机的水能与水轮机主轴输出的机械能之比，又叫水轮机的机械效率、能量转换效率。η

水泵水轮机资料

宁蓄电站水泵水轮机 采用单级、单速、混流可逆式水泵水轮机。由瑞士苏尔寿爱雪维斯（SEWZ）设计、制造和配套供应。 一水泵水轮机主要参数： 转轮直径： 2248 mm 转轮叶片数： 9 最大毛水头： 271 m 最小毛水头： 240 m 极端运行最小毛水头： 236.6 m 额定水头： 240 m 额定流量： 19.6 m3/s 额定转速： 600 r/min 额定出力： 41.5 MW 瞬态飞逸转速： 885 r/min 稳态飞逸转速： 830 r/min 吸出高度： -23 m 水轮机工况最优比转速： 90.3 mkw 水泵工况最优比转速：144.6 mkw 机组俯视旋转方向：水轮机工况逆时针方向；水泵工况顺时针方向 最大轴向水推力： 113t（包括所有转动部分的重量） 二水泵水轮机主要结构特征 1总体布臵形式 1.1 水泵水轮机型式为立轴、单级、混流可逆式水泵水轮机，水轮机轴通过中间轴与发电电动机连接。 1.2 和常规水轮机类似，本电站水泵水轮机也是由可拆卸部件既转轮、主轴、水导轴承、轴承支座、顶盖、导水叶、导水叶操作机构、接力器、主轴密封装臵和预埋部件既蜗壳、座环/底环、尾水管、机坑里衬等组成。其中可拆卸部件可利用厂房内起吊设备及机坑内起吊设备通过水轮机机坑旁侧通道进行拆卸，既能实现“中拆”方式。 下面将介绍上述各组成部件的构造、作用、工作原理、参数、安全监测装臵等内容：2.1 转轮 我厂水泵水轮机是立轴、单级、混流可逆式。它是水能转变为机械能又是将机械能转变为水能的部件。其主要尺寸材料如下： 转轮直径： 2248mm 材料： A743CrCA6NM 叶片数： 9片水轮机工况转向：逆时针方向 重量： 5.25吨上迷宫环间隙: 0.8 mm 下迷宫环间隙: 0.8 mm 转轮采用不锈钢铸焊结构,另外在转轮的上冠和下环设有止漏环,止漏环采用与转轮一同整体铸造的结构,转轮拆装用厂家提供的专用工具。 2.2 主轴 水泵水轮机轴和中间轴的直径均为Ф500mm，用优质锻钢锻制而成。材料为A688CL.D。水轮机轴重量为3.15吨，中间轴重量为3.95吨。 水泵水轮机轴一端联接转轮，另一端联接中间轴；中间轴两端都带有连接发兰，分别与水轮机轴和发电机轴联接。所有连接面均涂有金刚砂以增加摩擦，所有联接螺栓均经预应力处理并用LOCTITE粘接剂固定以防松脱。 水泵水轮机轴与中间轴的接合面高程为34.98m，中间轴与发电机轴的接合面高程为37.05m。水泵水轮机轴与中间轴配有拆装专用工具，可以从水轮机机坑侧道拆出。 2.3主轴密封 主轴密封是水轮机结构中重要组成部分，它的作用是通过顶盖在主轴处设臵主轴密封，以防止水泵水轮机转动部件与固定部件之间的漏水。主轴密封分工作密封和检

水泵水轮机特点

天荒坪抽水蓄能电站 水泵水轮机特点 华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司游光华 浙江安吉313302 摘要天荒坪抽水蓄能电站的水泵水轮机组由挪威KVAERNER公司提供，是我国较早从国外引进的大型可逆式机组，自首台机组投产至今已有7年多。本文总结分析了水泵水轮机7年多的运行中出现了一些问题，以供参考借鉴。 主题词天荒坪抽水蓄能水泵水轮机性能“S”形特性不稳定轴向水推力抬机导叶关闭规律 天荒坪抽水蓄能电站安装有6台300MW水泵水轮机组，为单级、立轴、混流可逆式，额定净水头为526米，运行毛水头（扬程）为526米~610.2米，水轮机安装高程为225米，淹没深度为-70米，是目前国内已投产运行的水头和变幅最大的单级可逆式机组，在国际上也较罕见，为使其达到满意的效率和良好的运行稳定性，设计难度大，没有现成的经验可供借鉴。水泵水轮机的参数如下： 水轮机工况：水泵工况：额定容量：306MW 333MW 最大轴出力（入力）：338MW 333MW 额定流量：67.7m3/s 58.80m3/s（最大） 43.00m3/s（最小） 额定转速：500RPM 500RPM 旋向（俯视）：顺时针逆时针 转轮水轮机进口直径：4030mm 转轮水轮机出口直径：2045mm

最大瞬态飞逸转速：720 r/min 最大稳态飞逸转速：680 r/min 水泵水轮机及其辅助设备由挪威GE 公司提供。水泵水轮机大修拆卸方式采用中拆方式。首台机组于1998年9月30日投入运行，2000年12月25日所有机组投产，投产以来运行情况表明，机组性能良好，效率较高，但也出现了一些问题，在技术人员的努力下，通过采取措施，相关问题已得到了较好的解决。 1水泵水轮机的性能和结构特点 1.1效率 按照合同规定，水泵水轮机的效率按照模型试验来验收，合同要求水轮机工况的最高效率≥92.20％，加权平均效率≥90.41％，水泵工况最高效率≥ 91.70％，加权平均效率≥ 91.52％。根据模型试验报告，水轮机工况的模型最优效率为90.61%，折算为原型其整个运行范围内的最优效率为92.28%，加权平均效率为90.317%，而水泵工况下模型最优效率为89.84%，折算原型最优效率为92.17%，加权平均效率为92.01%，除水轮机工况加权平均效率略低于保证值0.083％外，其余均达到合同要求。为了检验真机效率，我们于2001年5月在5号机组上进行了部分水头（扬程）的热力法效率试验，测得水轮机工况下在试验平均净水头566.23 m时，机组出力为210~304.06 MW,水轮机最高效率为92.11％，相应机组出力272.00 MW；水泵工况试验平均净扬程为542.09 m，水泵平均效率为88.99％。从上述结果可以看出，水轮机工况的最高效率已接近模型推算值，水泵工况效率偏

水轮机、水泵及辅助设备模拟卷(精选)

试卷代号：2051 福建广播电视大学2015—2016学年度第1学期“开放专科”模拟卷 水轮机、水泵及辅助设备试题纸（开） 请将答案写在答题纸上 2016年1月 一、判断题(共20分，每小题2分，对的打√，锚的打×) 1、水轮机工作水头是水电站库水位与尾水位之差。（） 2、混流式水轮机应用水头在几十米到数百米之间。（） 3、50-200m的水电站既可使用混流式水轮机，也可使用斜流式水轮机。（） 4、灯泡式水轮机不是一种全贯流式水轮机。（） 5、.双击式水轮机是反击式水轮机的一种。（） 6、斜流式水轮机是冲击式水轮机的一种。（） 7、反击式水轮机的流道可以是开敞式的。（） 8、对于同系列水轮机尺寸越大效率越高。（） 9、水轮机等开度线的形状与其比转速有关。（） 10、甲水轮机空化系数与水轮机的装置空化系数是同一个概念。（） 二、选择题(共20分，每小题2分) 1、冲击式水轮机是靠( )做功的。 A水流的动能B水流的动能与势能 2、反击式水轮机转轮是( )。 A整圆周进水B部分圆周进水 3、水轮机输出有效功率的必要条件是( )。 A进口环量必须大于0 B进口环量必须大于出口环量 4、轴流式水轮机中水流的( )转轮的轴线方向一致。 A绝对速度B轴面速度 5、水轮机的空化系数。是水轮机( )的相对值。A动态真空B静态真空 6、尾水管补气的目的是( )。 A减轻尾水管的压力脉动B消除叶片空化 7、低水头电站采用混凝土蜗壳的原因是( )。 A水流状态好B径向尺寸小，经济 8、混凝土蜗壳的断面为( )。 A圆形断面B梯形断面 9、导水机构调节流量的实质是( )。 A改变导叶出口面积B改变导叶出口水流角度 10、水头高于40米的水轮机采用( )。 A混凝土蜗壳B金属蜗壳 三、简答题（共36分，每题6分） 1、简述水电站的生产过程及主要设备的名称及作用？ 2、轴流转桨式水轮机有哪些主要部件？其作用是什么？ 3、高比转速水轮机用于高水头电站有什么问题？ 4、水电站中使用哪些油品？其作用是什么？ 5、定桨式水轮机与转桨式水轮机有什么区别？ 6、简述间隙空化原因及易生部位？ 四、计算题（共24分，每题12分） 1、某水电站上游水位=1000m ? 上 ，下游水位=950m ? 下 ，水轮机的单位流量3 Q=20m/s，引水管损头h=1m ?，假定水轮机的效率=90% η，发电机的效率g =0.96 η，试求该水轮机的出力P与发电机的出力 g P。注：水轮机的工作水头g H=H h -?， g H为毛水头。 2、水电站水轮机的工作水头为100m，流量为2303 m/s，机组的出力为 201.35MW，发电机的效率 g =0.97 η，求水轮机的出力P与效率η。 《水轮机、水泵及辅助设备》试题第1页（共2页）《水轮机、水泵及辅助设备》试题第2页（共2页）

水轮机英语

2.1 水力机械 hydraulic machinery 2.2 水轮机 hydraulic turbine 2.3 蓄能泵 storage pump 2.4 水泵水轮机 reversible turbine，pump-turbine 2.5 旋转方向 direction of rotation 2.6 机组 unit 2.13 立式、卧式和倾斜式机组 vertical，horizontal and inclined unit 2.14 可调式水力机械 regulated hydraulic machinery 2.15 不可调式水力机械 non-regulated hydraulic machinery 2.16 主阀 main valve 3.1 水轮机 3.1.1 反击式水轮机 reaction turbine 3.1.2 混流式水轮机 Francis turbine，mixed-flow turbine 3.1.3 轴流式水轮机 axial turbine 3.1.4 轴流转桨式水轮机Kaplan turbine，axial-flow adjustable blad propeller turbine 3.1.5 轴流调桨式水轮机 Thoma turbine 3.1.6 轴流定桨式水轮机 Propeller turbine 3.1.7 贯流式水轮机 tubular turbine，through flow turbine 3.1.8 灯泡式水轮机 bulb turbine 3.1.9 竖井贯流式水轮机 pit turbine 3.1.10 全贯流式水轮机 straight flow turbine，rim-generator unit 3.1.11 轴伸贯流式水轮机（S形水轮机） tubular turbine（S－type turbine） 3.1.12 斜流式水轮机 diagonal turbine 3.1.13 斜流转桨式水轮机 Deriaz turbine 3.1.14 斜流定桨式水轮机 fixed blade of Deriaz turbine 3.1.15 冲击式水轮机 impuls turbine，action turbine 3.1.16 水斗式水轮机 Pelton turbine，scoop turbine 3.1.17 斜击式水轮机 inclined jet turbine 3.1.18 双击式水轮机 cross-flow turbine 3.2 蓄能泵 3.2.1 混流式（离心式）蓄能泵 centrifugal storage pump，mixed-flow storage pump 3.2.2 轴流式蓄能泵 propeller storage pump，axial storage pump 3.2.3 斜流式蓄能泵 diagonal storage pump 3.2.4 多级式蓄能泵 multi-stage storage pump 3.3 水泵水轮机（又称可逆式水轮机） 3.3.1 单级水泵水轮机 singal stage pump-turbine 3.3.2 多级水泵水轮机 multi-stage pump-turbine 3.4 主阀与阀门 3.4.1 蝴蝶阀 butterfly valve 3.4.2 平板蝶阀 biplane butterfly valve，through flow butterfly valve 3.4.3 圆筒阀 cylindrical valve，ring gate 3.4.4 球阀 rotary valve，spherical valve 3.4.5 盘形阀 mushroom valve，hollow-cone valve，howell-Bunger valve

水泵水轮机全特性..

水泵水轮机全特性 1．水泵水轮机全特性曲线 抽水蓄能电站的水泵水轮机均设有活动导叶，通过导叶调节水轮机运行时的流量，故水泵水轮机的特性曲线一般为一组不同导叶开度下的全特性曲线，其区域的划分与水泵的全特性区域划分一样，只是习惯上以正常水轮机运行工况的各参数为正。同时抽水蓄能电站一般H 也总是正值，即在实际工程中实用也就是5个工况区，即水轮机工况、水轮机制动工况、水泵工况、反水泵工况、水泵制动工况。 水泵水轮机全特性曲线表示方法通常采用1111~n Q 和1111~n M 来表示。图3-7和图3-8所示为某抽水蓄能电站水泵水轮机的四象限特性曲线。 图3-7 水泵水轮机流量特性曲线 图3-8 水泵水轮机力矩特性曲线

2．水泵水轮机全特性曲线的特点 通过对不同水泵水轮机的全特性分析可以看出，水泵水轮机全特性有着下述的规律与特点： （1）在水泵工况，大开度等导叶开度曲线汇集成一簇很窄的交叉曲线，说明在此区域水泵扬程与导叶开度的关系不大，开度的改变不会造成单位转速及单位力矩的很大的变化。当导叶开度较小区域时随着导叶开度的减小其流量曲线及力矩曲线则加速分又，说明此时的导水机构可看作是节流装置，水头损失急剧增大，从而对水泵的力矩及流量产生较大的影响。在水泵实际运行中导叶开度将随着扬程的变化而沿各导叶开度特性曲线的外包络线变化，使得水力损失最小，也即使得水泵的效率在此工况最高。此外，随着单位转速的增大，也即水泵扬程的减小，水泵的流量及水力矩将快速增大，所以在水泵及电动机设计时应充分考虑此时水泵的力矩特性，电动机容量应根据可能的正常运行最低扬程工况进行设计，并留有一定的裕量；同时根据导叶小开度区域力矩分散的特性，在异常低扬程起动时（如初次向上水库异常低扬程充水时）可采取关小导叶开度来限制其水力矩，即限制水泵的入力在一定范围以内。

水泵、水轮机讲义资料

第一章 概述 1．基本概念 （1）什么叫水轮机？ 答：将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。 （2）冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。 答：工作原理方面： 利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。 流动特征方面： 反击式水轮机转轮流道有压、封闭、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。 结构特征方面也显著不同。如转轮的差别，有无喷嘴、尾水管。 （3）反击式水轮机的过流部件及其作用 引水室：作用是引水流进入导水机构。 导水机构：作用是调节水轮机过流量，并使水流能按一定方向进入转轮。 转轮：将水流能量转换为固体旋转机械能量的部件。 尾水管：作用是将水流排下下游，并回收转轮出口的剩余动能。 （4）冲击式水轮机的主要部件 喷嘴：水轮机自由射流的形成装置。 喷针：与喷嘴共同完成流量控制（以行程变化喷嘴控制喷嘴出口过流面积）。 转轮：由轮盘和轮盘外周均匀排列的水斗构成的组件，转换水流能量为固体旋转 机械能。 折向器：自由射流流程内部件，可遮断射流，以防止转轮飞逸。 （5）我国关于水轮机标准直径的定义 混流式：转轮叶片进水边上最大直径。 浆叶式（轴流式、斜流式、贯流式）：浆叶转动轴线与转轮室相交处直径。 冲击式：射流中心线与转轮相切处节圆直径。 （6）水轮机工作参数 工作水头H ：水轮机的进口和出口处单位重量水流的能量差值。 流量Q ：单位时间内通过水轮机的水流体积。 转速n ：水轮机转轮单位时间内旋转的次数。 出力P ：水轮机轴端输出的功率。 效率η：水轮机的输入与输出功率之比。 2．基本计算 （1）水电站的毛水头g H ： d u g Z Z H －= 其中：u Z ，d Z 分别为电站上、下游水位高度。 （2）水电站的工作水头H ：

水泵水轮机选型(已看)

国产抽水蓄能机组水泵—水轮机选型中 若干问题探讨 高道扬 天津市天发重型水电设备制造有限公司 摘要：本文着重分析了可逆式水泵—水轮机模型转轮及抽水蓄能电站水泵—水轮机主要技术参数的特点，并在此基础上提出根据抽水蓄能电站水泵—水轮机的技术要求初步筛选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案的方法。 随着我国社会主义建设事业的发展，特别是电力工业的飞速发展，抽水蓄能电站的建设高潮已经到来，在国家有关政策的坚强支持下，抽水蓄能机组国产化、本土化的工作业已全面展开。因此如何根据可逆式水泵—水轮机模型转轮的主要技术特点并在抽水蓄能电站对水泵—水轮机技术要求的基础上优选水泵—水轮机模型转轮及水泵—水轮机方案已成为众多水泵—水轮机选型工作者的首要工作，作者根据多年工作经验对选型工作中的若干问题作一初步探讨。 1 水泵—水轮机模型转轮主要技术参数特点 叶片式水力机械具有可逆性，即它既可以做水轮机运行也可以做水泵运行，但是由于中、高比速的水轮机进口角β1T较大，当它反向旋转做水泵工况运行时，由于出口角太大，导致水流的不稳定，在H-Q曲线上出现多处大驼峰并且泵工况的效率比正常水轮机工况大幅下降，因而中、高比速水轮机显然不适合作为可逆式水泵——水轮机转轮的研究基础（70年代初北京密云电站曾用HL211-LJ-225水轮机做反向旋转的泵工况现场实验未能取得满意效果）。理论分析和实验证明具有较长叶片和缓慢扩散流道的离心泵叶轮，其泵的叶片出口水流角β2P较小，出口相对流速W2P和绝对流速V2P都较小，因而水流进入涡壳后水力损失较小，当离心泵反转做水轮机运行时进口相对流速W1T也比较小，符合常规水轮机要求，因而离心泵叶轮在水泵工况和水轮机工况都有较好的性能，现代可逆式水泵—水轮机转轮就是以离心泵叶轮为基础逐步发展起来的。 1.1水泵—水轮机模型转轮与常规水轮机模型转轮相比具有以下特点：由于混流式水轮机的β1T较大，其（V1u/U1）T约为0.9，而离心泵的β2P较小，（V2u/U2）P约为0.6，由此可以推算出在同样的水头和转速条件下，可逆式水泵—水轮机的转轮直径约为常规水轮机转轮直径的 1.4倍，即：D P/D T=1.4。在同一额定水头下，水泵—水轮机与水轮机模型转轮比转速n s(m kw)相近，但单位转速为水轮机的1.25～1.3倍，而单位流量为水轮机的0.6～0.65倍。 1.2水泵—水轮机模型转轮的水泵工况与水轮机工况相比，在通常条件下，由于高压边速度三角形既不相等亦不相似（泵工况出口因为水流的偏转出口水流角β2p比安放角βd小一些，而水轮机工况进口在无撞击的条件下，进口角βIT与βd相等），因而经实验研究及理论分析证明两种工况具有以下特点： 1.2.1 在最优工况点，水泵工况的单位转速是水轮机工况的单位转速 1.10～1.18倍，即n10P/n10T=1.10～1.18（理论分析为1.12～1.16）。 139

IEC 60193 水泵水轮机模型验收规程 标准译文 (1)

目录前言 目次 1总则 1.1范围和目的 1.1.1范围 1.1.2目的 1.2引用文献 1.3术语、定义、符号和单位 1.3.1概述 1.3.2单位 1.3.3术语、定义、符号和单位表 1.4与水力性能有关的保证值的性质和范围1.4.1概述 1.4.2模型试验法验证的主要水力性能保证值1.4.3模型试验法不能验证的保证值 1.4.4附加性能数据 2试验的执行 2.1试验安装和模型的要求 2.1.1试验室选择 2.1.2试验装置安装 2.1.3模型要求 2.2模型和真机的尺寸检查 2.2.1概述 2.2.2需检查的模型和真机的尺寸 2.2.3表面的波浪度和粗糙度 2.3水力相似、试验条件和试验程序 2.3.1水力相似 2.3.2试验条件 2.3.3试验程序 2.4测量方法介绍 2.4.1主要水力性能保证值的测量 2.4.2附加数据与测量 2.4.3数据的采集和处理 2.5物理性质 2.5.1概述 2.5.2重力加速度 2.5.3水的物理性质

2.5.4大气的物理性质 2.5.5水银密度 国际标准IEC60193由IEC TC4即水轮机技术委员会编制。 第二版IEC60193将取消和替代1965年出版的第一版IEC60193及其补充1（1977），IEC60193A（1972）以及IEC60497（1976）和IEC60995（1991）。 本标准的第1至第3章覆盖了上述出版物，第十章给出。 3附加内容 本标准的文本基于下列文献： 上表的表决报告给出了本标准表决标准的所有情况。 附录B、F、G、K、L和M内容是本标准不可分割的一部分。 附录A、C、D、E、H、J、N和P是供参考内容。

水利水电专业水轮机水泵及辅助设备试题

水利水电专业水轮机、水泵及辅助设备试题一、判断题(对打√，错打X，共15分) 注：水动方向做全部(每题1分)；其他专业方向做1—10题(每题L 5分) 1. 水轮机的工作水头等于水电站的毛水头。( ) 2．水轮机的效率是水轮机的轴功率与输入水轮机的水流功率之比。( ) 3．反击式水轮机流道中的压力是保持不变的。( ) 4．冲击式水轮机流道中的压力保持不变。·( ) 5．水轮机转轮中的水流运动是牵连运动与相对运动的合成。( ) 6．空化是在高温状态下由于液体内部发生的汽化现象。( ) 7．翼型空化只发生在反击式水轮机中。( ) 8．泥沙多的水流容易发生空化，( ) 9．水轮机尺寸越大效率越高。( ) lo．蜗壳中实际的水流不是轴对称的。( ) 11．水泵出口水流环量必须大于进口环量才能向高处扬水。( ) 12．水泵的相似率与水轮机的相似率实质是相同的。( ) 13．任何水电站都必须设置机组的进水阀。( ) 14．水电站的用油分透平油与绝缘油两类。( ) 15。水轮机调速器能调节机组有功功率，也能调节无功功率。( ) 二、单项选择题(每小题L 5分，共15分) 1．冲击式水轮机是靠( )做功的。 A．水流的动能B．水流的动能与势能 2．反击式水轮机转轮是( )。 A．整圆周进水的B．部分圆周进水 3．水轮机输出有效功率的必要条伺：是( )。 A．进口环量必须大于0 B．进口环量必须大于出口环量 4．轴流式水轮机中水流的( )和转轮的轴线方向一致。 A．绝对速度 B. 轴面速度 5．水轮机的空化系数。是水轮机( )的相对值。 A．动态真空 B. 静态真空 6．尾水管补气的目的是( )。 A．减轻尾水管的压力脉动 B．消除叶片空化 7．水轮机模型综合特性曲线以( )作为坐标参数。 A．n11，Q11B．H，P 8．混凝土蜗壳的断面为( )。 A. 圆形断面B．梯形断面 9．导水机构调节流量的实质是( )。 A．改变导叶出口面积 B. 改变导叶出口水流角度 10．尾水管相对损头与( )。 A. 水轮机的比转速有关 B．水轮机工作水头有关 三、简答题(每小题10分，共30分) 注：水动方向可从中任选三题，其他专业方向做前三题 1．简述水电站的生产过程及主要设备的名称及作用? 2．轴流转桨式水轮机有哪些主要部伺：?其作用是什么? 3．简述间隙空化原因及易发部位? 4．水电站中使用哪些油品?其作用是什么? 5．机械式水轮机调速器由哪几大部分构成?其作用各是什么? 四、计算题(每小题20分，共40分) 一、判断题(对打√，错打X，共15分)

叶片式水力机械的全特性(Q-H)

叶片式水力机械的全特性（Q ~H 坐标） （1）转速为正（n >0）时轴流式机组特性曲线。如图3-3（a ）所示，曲线AB 段的H 、Q 、n 、M 均为正值，则QH >0，ωM P =>0，由工况定义知，AB 为水泵工况。BC 段的Q 、n 、M 为正，H 为负，则QH <0，水流经过转轮后能量减少，ωM P =>0，转轮输入功率，此为制动工况。C 点M =0，亦即P =0，QH <0，为飞逸工况，水流流经转轮减少的能量用于克服飞逸时的机械损耗。C 点以下的Q 、n 为正，H 、M 为负，则QH <0，水流能量减少，ωM P =<0，转轮向外输出功率，此为水轮机工况。不过这时的水流由尾水管流向蜗壳，是倒冲式水轮机工况，一般称为反水轮机工况。A 点以左，Q 为负值，其它参数均为正值，则QH <0，ωM P =>0，亦为制动工况。所以n 为某一正值时，水力机组自左至右经历了制动工况、水泵工况、制动工况及反水轮机工况四个工作状态。 图3-3 三种转速下水力机组的全特性曲线 （2）转速为零（n =0）时轴流式机组的特性曲线。此时水力机组在循环管道上实际上就成为局部阻力，因此，不管流量是正还是负，水流流经转轮后能量总是减少的，也不管扭矩是正还是负，因为转速为零，所以功率也必为零。故当转速为零时，整个特 性曲线上的工况均为制动工况，转轮处的局部损失22 2KQ g v h ==?ζ，所以()Q f H =曲线亦为抛物线，又因QH <0，则H 为正时，Q 必为负，反之亦然，故()Q f H =曲线贯穿于Ⅱ、Ⅳ象限，如图3-3（b ）所示，但此抛物线不是水力机组相似工况点的抛物线。水流对转轮的作用力矩等于水流进出转轮的动量（mv ）的变化量，由此可知，力矩的大小与流量的平方成正比，所以()Q f M =亦是一抛物线，其方向当n =0时，水头为正，

水泵水轮机结构介绍(精)

广州蓄能水电厂水泵水轮机结构介绍 肖苏平 一.简介 广州蓄能水电厂分二期建设,一、二期工程分别安装4×300MW可逆式水泵水轮机,单机容量(发电工况300MW,总装机容量2400 MW。一期(称A厂工程于1994年全部建成。二期(称B厂工程于1999年全部建成。一、二期工程于2000年3月全部投产。8×300MW 机组投产后,已成为当今世界最大的抽水蓄能电厂。 可逆式水泵水轮机在抽水、发电起动,停机操作灵活方便,在电网峰荷时放水发电,在低谷负荷时利用系统多余的电能抽水,在电网中起到了填谷调峰的积极作用,使系统中的所有各种电站的负荷趋于均匀,提高了整个电力系统的经济运行。 本电站两期工程共装设八台可逆式水泵水轮机。每台机组设备包括:水泵水轮机、调速系统、进水球阀、尾水事故闸门以及相应的操作控制系统,各种连接管路、阀门、管件、表计、自动化元件、控制电缆、备品、专用工具、实验设备等。A厂水泵水轮机由法国Neyrpic 公司承制、供货,B厂由德国Voith承制、供货。 电站工程主要特征数据如下: 上库水位:正常蓄水位 816.8 m 最低蓄水位 797.0 m 下库水位:正常蓄水位 287.4 m 最低蓄水位 275.0 m 电站毛水头:最大水头 541.8 m 额定水头 522.0 m

最小水头 509.6 m 二.水泵水轮机基本参数 水泵水轮机为竖轴单级、可逆、法兰西斯式,具有可调导水机构,与电动发电机轴直接连接。A、B厂水泵水轮机主要参数如下: A厂 B厂 额定转速:水轮机工况 500 r/min 500 r/min 水泵工况 500 r/min 500 r/min 旋转方向(俯视:水轮机工况为顺时针 水泵工况为反时针转轮直径:进口直径 3886mm 3802 mm 出口直径 2312mm 2090 mm 额定出力:水轮机工况 306 MW 308 MW 水泵工况 330 MW 330 MW 水轮机最大出力: 306 MW 352 MW 水轮机额定流量: 62.88m/s 65.95m/s 水轮机最大流量: 68.7m/s 72.92m/s 水泵最大流量: 60.03m/s 57.3m/s 水泵最小流量: 53.73m/s 50.6m/s 水泵水轮机总重: 450 t 转动惯量GD2: 3600t.m2 轴向最大水推力:正常运行时,水轮机工况 1500 kN 水泵工况 1500 kN

IEC60193水泵水轮机模型验收规程标准译文

目录 前言 目次 1 总则 1.1 范围和目的 1.1.1 范围 1.1.2 目的 1.2 引用文献 1.3 术语、定义、符号和单位 1.3.1 1.3.2 1.3.3 概述 单位 术语、定义、符号和单位表 1.4 与水力性能有关的保证值的性质和范围 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 概述 模型试验法验证的主要水力性能保证值 模型试验法不能验证的保证值 附加性能数据 2 试验的执行 2.1 试验安装和模型的要求 2.1.1 2.1.2 2.1.3 试验室选择 试验装置安装 模型要求 2.2 模型和真机的尺寸检查 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 水力相似、试验条件和试验程序 2.3.1 2.3.2 2.3.3 概述 需检查的模型和真机的尺寸 表面的波浪度和粗糙度 水力相似 试验条件 试验程序 2.4 测量方法介绍 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 物理性质 2.5.1 2.5.2 2.5.3 主要水力性能保证值的测量 附加数据与测量 数据的采集 和处理 概述 重力加速 度 水的物理性质

2.5.4大气的物理性质 2.5.5水银密度 国际标准IEC60193由IEC TC4即水轮机技术委员会编制。 第二版IEC60193将取消和替代1965年出版的第一版IEC60193及其补充1 （1977），IEC60193A（ 1972）以及 IEC60497（ 1976）和 IEC60995（ 1991）。 本标准的第1至第3章覆盖了上述出版物，第十章给出。 3附加内容 本标准的文本基于下列文献： 上表的表决报告给出了本标准表决标准的所有情况。 附录B、F、G、K、L和M内容是本标准不可分割的一部分。 附录A、C、D、E、H、J、N和P是供参考内容。

水泵水轮机型式及比转速选择

水泵水轮机型式及比转速选择 作者：福建省水利水电勘测设计研究院陈绍钢 摘要：长泰抽水蓄能电站装机1 800 MW，最大动扬程896 m，如采用单级混流可逆水泵水轮机并按统计公式计算其水泵比转速为27.59 m．m3／s，显然偏低。当采用2级水泵水轮机时水泵比转速可达37.3 m．m3／s，此时机组的效率可进步、尺寸减小、土建投资也可减少。2级可调导叶混流可逆水泵水轮机比不可调导叶的机组出力可进步15%；水泵起动时可封闭导叶，起动功率只有最大功率的15%，而不可调导叶的将达65%～70%。长泰抽水蓄能电站经综合比较初步推荐2级可调导叶混流可逆式水泵水轮机，单机容量300 MW。该种机组目前国内外尚无实例。在建的韩国一抽水蓄能电站，水头816 m，装机4台，单机容量为250 MW，选用2级可调导叶混流式可逆机组，将于2001年投产。 关键词：水泵水轮机；比转速；超高水头；长泰抽水蓄能电站 1工程概况 长泰抽水蓄能电站位于福建省漳州市长泰县陈港镇，距漳州市35 km，上库位于吴田山顶部，下库利用已建活盘水库，上、下库水平间隔3 887 m，高差871 m，电站一期装机600 MW，二期再装机1 200 MW。 2单机容量选择 电站装机规模大，若采用单机容量200 MW，则总装机需9台，一般情况台数多设备多土建投资也大。目前国内制造高水头大容量的抽水蓄能机组尚有困难，主机设备需从国外引进，这种水头高、单机容量大于300 MW的机组在国外也较少，故一期工程初拟单机容量300 MW，装机2台。 3机组机型选择 电站一期净水头为849～880 m，动扬程871～882 m，最大动扬程与最小净水头之比为882／849＝1.039；二期工程最大动扬程与最小净水头之比为869／847＝1.058。根据电站净水头和动扬程的变幅，初拟机型为单转速混流可逆式水泵水轮机。 采用2级水泵水轮机可以减少转轮沉没深度，可采用较高的比转速以获得较高的效率。2级可调水泵水轮机在国外80年代初已完成模型试验，但由于结构复杂和设备价格较贵，一般要比单级可调贵30%～40%。所以尚未在实际工程中应用。90年代随着科学技术水平的进步及结构的改进，2级可调水泵水轮机在技术上的难度已逐渐减小，设备的差价也逐渐缩小，已进进实用期阶段。 日立公司以为单级转轮的应用水头上限为800～900 m，超过此限度后转轮的结构强度难于保证，但目前超800 m水头的还未实践过。一般水头超过600～700 m 以上时，单级水泵水轮机效率已经较低，但由于高水头综合效率较高，700 m左右仍有采用单级水泵水轮机的。采用2级水泵水轮机主要优点在于把机组每级水头降低，由于每一级水头只是总水头的一半，可以减小脉动压力；转轮圆周速度也大大降低，对转轮强度设计将更有利；转轮直径也可以减小，叶片高度可以增大，更有利于转轮叶片的加工制造；吸出高度Hs值与单级水泵水轮机相比可差15 m左右，即可以进步机组安装高程15 m；由于转轮直径减小，厂房总体尺寸也可减少30%左右，土建投资可大量减少。 选用2级可调水泵水轮机与采用2级不可调固定导叶的水泵水轮机设备相比价格约贵10%，成套机组设备约贵5%，但2级可调水泵水轮机还具有很多优点：在水轮机工况运行时，能根据系统需要调节水轮机的出力；机组可以利用超发来获得

水轮机专用中英文对照

水轮机、蓄能泵和水泵水轮机的专用中英文对照术语及简单名称解释 2一般术语 2.1水力机械 hydraulic machinery 2.2 水轮机 hydraulic turbine 2.3 蓄能泵 storage pump 2.4 水泵水轮机 reversible turbine，pump-turbine 2.5 旋转方向 direction of rotation 2.6 机组 unit 2.13立式、卧式和倾斜式机组vertical，horizontal and inclined unit 2.14可调式水力机械 regulated hydraulic machinery 2.15不可调式水力机械 non-regulated hydraulic machinery 2.16主阀 main valve 3.1水轮机 3.1.1反击式水轮机 reaction turbine 3.1.2 混流式水轮机 Francis turbine，mixed-flow turbine 3.1.3 轴流式水轮机 axial turbine 3.1.4 轴流转桨式水轮机 Kaplan turbine，axial-flow adjustable blad propeller turbine 3.1.5 轴流调桨式水轮机 Thoma turbine 3.1.6 轴流定桨式水轮机 Propeller turbine 3.1.7贯流式水轮机 tubular turbine，through flow turbine 3.1.8灯泡式水轮机 bulb turbine 3.1.9竖井贯流式水轮机 pit turbine 3.1.10全贯流式水轮机 straight flow turbine，rim-generator unit 3.1.11轴伸贯流式水轮机（S形水轮机） tubular turbine（S－type turbine） 3.1.12 斜流式水轮机 diagonal turbine 3.1.13 斜流转桨式水轮机 Deriaz turbine 3.1.14斜流定桨式水轮机fixed blade of Deriaz turbine 3.1.15冲击式水轮机impuls turbine，action turbine 3.1.16水斗式水轮机Pelton turbine，scoop turbine 3.1.17斜击式水轮机inclined jet turbine 3.1.18双击式水轮机cross-flow turbine 3.2蓄能泵 3.2.1混流式（离心式）蓄能泵centrifugal storage pump，mixed-flow storage pump 3.2.2轴流式蓄能泵 propeller storage pump，axial storage pump 3.2.3斜流式蓄能泵 diagonal storage pump 3.2.4多级式蓄能泵 multi-stage storage pump 3.3水泵水轮机（又称可逆式水轮机） 3.3.1单级水泵水轮机 singal stage pump-turbine 3.3.2多级水泵水轮机 multi-stage pump-turbine 3.4主阀与阀门 3.4.1蝴蝶阀butterfly valve 3.4.2 平板蝶阀 biplane butterfly valve，through flow butterfly valve 3.4.3 圆筒阀 cylindrical valve，ring gate 3.4.4 球阀 rotary valve，spherical valve 3.4.5 盘形阀 mushroom valve，hollow-cone valve，howell-Bunger valve 3.4.6 针形阀 needle valve

抽水蓄能电站水泵水轮机设计浅析概要

抽水蓄能电站水泵水轮机设计浅析 王泉龙 （哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨 150040） [摘要] 本文根据哈尔滨电机厂有限责任公司近年来抽水蓄能技术引进和技术创新以及在多个项目工程实践经验，简要分析了水泵水轮机与常规水轮机相比从水力设计到机械设计等方面的技术特点。 [关键词] 水泵水轮机水力设计机械设计 1 前言 目前国外投入运行的单级混流式水泵水轮机的最大扬程已经达到778m （日本葛野川），最大单机容量已经达到470MW （日本神流川）。可变速的抽水蓄能机组单机最大容量已经达到412MW （日本葛野川）。我国发电设备制造行业对抽水蓄能技术的开发起步较晚，已陆续建成的300MW 级大型抽水蓄能机组全部为进口设备。为弥补这方面的空白，哈电自1977年起就与清华大学等单位合作进行了部分水头段水泵水轮机的水力研究，取得了一些较好的试验成果。2000年哈电获得了2台60MW 回龙抽水蓄能机组的供货合同，2002年又获得了2台150MW 白山抽水蓄能机组的供货合同。2002年哈电作为GE 公司的分包方承接了2台300MW 韩国青松水泵水轮机、进水阀门及其辅助设备(BOP机械部分的制造任务，两台机组中除转轮和主轴密封外，其余部分均由哈电供货，设计方面GE 公司只提供概念设计，哈电完成施工设计。2003年国家发改委又以惠州、宝泉和白莲河抽水蓄能机组为依托工程，以哈电和东方电机股份有限公司作为技术受让方引进了法国阿尔斯通公司在抽水蓄能机组设计制造方面的关键技术。通过技术引进、消化吸收和技术再创新，以及近期几个项目的工程实践，国内设备制造公司已经具备了300MW 等级的抽水蓄能机组设计、制造、系统集成和现场调试的能力。 2 水力设计技术