水電站水輪機模型驗收試驗及分析

于偉

摘 要 本文主要就水電站水輪機模型的驗收試驗，展開了相關的分析與研究工作，首先就模型試驗臺的標定予以了詳細的介紹說明，進而針對水輪機驗收試驗展開了深入的研究，結合本次研究，最終提出了一些具體的驗收指標，主要包括了效率驗收、水輪機出力以及流量驗收、空化、壓力脈動、補氣、導葉水力矩、圓筒閥以及其它相關驗收指標。最終希望借助于本次研究的內容，能夠為水電站水輪機模型的驗收試驗，提供一些實際的指導幫助。

關鍵詞 水電站 水輪機模型 驗收試驗 圓筒閥

中圖分類號：TK730.7 文獻標識碼：A

伴隨著我國社會經濟的快速發展，社會的整體用電需求正在急劇攀升，而傳統的火力發電存在諸多的弊端問題，因此大力發展水電項目已經成為滿足我國社會用電需求的重要舉措內容。然而在水電站項目的建設過程當中，水輪機的設計施工至關重要，因此對水輪機采取模型驗收試驗便具有十分重要的作用與價值，能夠十分有利地促進水輪機的設計合理性，據此下文之中將首先就模型試驗臺的標定，進行簡要的介紹，而后主要對水輪機驗收試驗的具體指標進行詳細的闡述。

1模型試驗臺標定

在本次水輪機模型的驗收試驗當中，所采用的模型試驗臺具備有水頭、流量以及力矩等多方面參數的原位率定系統，經過了國家相關權威檢測部門的檢驗，符合模型試驗臺的標準要求。其對于水輪機模型效率的檢測誤差率，可被控制在低于0.25%的范圍之內。在試驗實施之前，應當對水頭傳感器、電磁流量計、力矩傳感器等相關測量儀器，要予以原位率定，并在試驗結束之后對電磁流量實行二次審核，對于模型誤差通常存在于兩方面的原因，其一為設備與試驗臺之間的率定差；其二為在最佳工況環境下，模型效率存在有一定的隨機性誤差。

2水輪機驗收試驗

2.1效率驗收

在水輪機的效率驗收當中，本次試驗所采取的水頭為30m，時間60s。對于模型水輪機的最佳工況位置選取了10個采集點，并給予了相應的實際運算工例，經過運算最終求得模型的最佳效率值為 mMax=96.14%，其所對應的原型機最佳效率 pMax=97.12%，同初次試驗的最終所得數據基本相符，確保了設計的標準要求，在原型機當中最佳的工況點為：HP=205.2m，開度75%，出力P=558.54MW。

2.2水輪機出力以及流量驗收

對設計標準要求當中的10個水頭出力保障值采取了見證試驗，原型水頭HP=166.2m～216.8m，在水頭204.6m以及205.8m之時，試驗的驗收功率值相對于保障值較低，其他功率值則均符合保障值的標準要求。

2.3空化

空化情況最初出現在螺旋槳葉當中，水輪機當中的空化情況在出現了一段時期的發展之后，其葉片的繞流狀況則會變差，因而也就直接導致了水力矩的降低，使得水輪機的功率出現明顯的降低，電能轉化的效率從而也就會降低。由于空化情況的產生，無法避免地將會在水輪機當中的過流部件上產生出空蝕情況，這將會直接影響到水輪機組的正常運轉。加強水輪機的空蝕能力目前已成為了相關機械設計與日常維護人員關注的重心，應當對此引起足夠的重視。在空化試驗當中通常包含了空化觀測，與外特性兩方面的試驗內容。

2.4壓力脈動

在水輪機的整體運轉過程當中，應當在空化系數中采取壓力脈動試驗。試驗的水頭高度為30m。首先在壓力脈動試驗的檢測點位置布設當中，應當于蝸殼進口、頂蓋及轉輪上冠間、肘管的上下游進出口及其凹凸處，分別布設檢測點。其次在導葉開度的選取當中，以此選取了12～28mm之間，每間隔1mm選取一點，HP=167m～217.3m之間的8個特征水頭采取了驗收試驗，其結果同初次試驗所得數據大致相同，壓力脈動值基本符合設計標準的要求，未出現較高部分的負荷壓力脈動。

2.5補氣

借助于模型試驗來明確自主補氣的必要性，以及探尋減少尾水管的壓力脈動及其相關位置的載負荷，以促使水輪機能夠正常平穩的運轉。試驗的水頭為20m，在空化系數條件下，補氣試驗采用了壓力脈動最大位置處，以及在額定功率的最大值50%之時，采取中心孔補氣與邊緣壁壘補氣措施，檢測布設點位置選取與椎管之下的0.3D2、以及肘管上端45€壩胂露？5€按Α？

2.6導葉水力矩

在導葉開度9～28mm之間，測量水輪機模型的運轉力矩。可于蝸殼的四個象限之中測定導葉力矩的運轉狀況。同時為了測量不同導葉間在不同步的情況下，產生的水力不平衡狀況，應當測定導葉在獨立運轉情況下，同相鄰導葉間的力矩大小。

2.7圓筒閥

通過對于圓筒閥的測量，能夠顯示出圓筒閥對于靜態力所產生的影響，導葉的實際開度大小對于靜態力所造成的影響。對于圓筒閥的測量共選取了9～28mm之間共8個導葉開度，并對于不同開度情況下的軸向拉力予以了測量，在驗收試驗當中選用了HP=250m，4個導葉開度，以及6個圓筒閥開度進行了測量。

3結語

綜上所述，在水電站水輪機模型的驗收試驗當中，首先需對模型試驗臺的標定予以確認，而后在驗收試驗的結果證實，水輪機的效率驗收、水輪機出力以及流量驗收、空化、壓力脈動、補氣、導葉水力矩、圓筒閥以及其它相關驗收指標均滿足了設計的需求，同工程合同當中的標準要求也基本吻合，因此在實際水電站水輪機的建設當中，可采用該模型水輪機進行相關的建設施工。最終希望通過本文的分析研究，能夠為相關的水電站水輪機建設提供一些參考、借鑒。

參考文獻

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