《水力机组现场测试手册 上》求取 ⇩

总论3

一．水力机组现场试验的目的和意义3

1．水力机组现场试验的概念3

2．水力机组现场试验的特点3

3．水力机组现场试验的主要作用二．现场试验的内容和分类3

1．内容5

2．分类5

三．水轮发电机组的类型5

1．水轮机的分类和型号9

2．发电机的分类和型号9

3．调速器的分类和型号9

四．水轮机的特性参数9

1．水头16

2．水轮机流量16

3．水轮机转轮的标称直径16

4．水轮机的额定转速16

5．单位参数16

6．真机效率16

7．飞逸转速16

8．轴向水推力16

9．汽蚀系数16

10．水轮机的安装高程及吸出高度11．比转速五．现场试验的主要测试参数和测试方法16

1．主要测试参数19

2．测试方法19

六．现场测试技术的发展19

1．测试技术的发展情况21

2．先进的测试技术的应用21

七．水力机组现场测试误差分析与数据处理的原则21

4．实测数据的表示及综合误差计算第一篇 水轮机效率试验第一章 概论21

1．现场测试误差35

2．现场测试误差的组成及原因35

3．试验结果的误差估计35

1—1 原型水轮机效率试验的意义与目的35

一．原型效率试验的意义35

二．原型效率试验的目的36

1．提供最基础最重要的技术资料2．鉴定水轮机的效率特性3．率定蜗壳流量计的流量系数4．鉴定水轮机的其他特性36

1—1—2 试验原理概述37

一．水轮机效率的测取37

二．测试内容37

三．效率、耗水率的计算38

1—1—3 试验方法的种类与选用38

1—1—4 通用试验条件41

1—1—5 试验的前期工作41

一．技术资料的准备42

二．察看试验现场、进行试验方法的选取42

三．草拟试验大纲及技术准备工作42

四．试验工作的准备及检查43

1—1—6 试验的现场工作43

一．试验现场的组织工作43

1．成立试验领导小组44

2．试验指挥机构44

3．测试人员44

二．测点的设置与专用装置的安装44

1．测点47

2．指挥台47

3．测点设置的一般原则47

4．工作照明、指挥信号与通讯联络装置5．试验专用装置的安装三．测量时间和次数47

四．开机前的工作47

五．现场测试程序47

六．试验后期的现场工作48

1—1—7 试验资料整理与试验报告编写48

一．试验资料的整理工作48

1．原始资料三大类型49

2．整理试验资料工作的步骤49

3．整理资料工作的原则49

二．试验成果内容49

1．得到机组特征参数50

2．为电站经济运行目的的试验要整理得到机组特性曲线3．以验收机组为目的的试验要整理得到的曲线三．试验报告的编写工作50

1．试验报告的内容53

2．试验成果的分析与评价的主要内容3．主要表格的荐用格式四．试验报告的审核53

五．试验成果产生争议时的处理程序53

第二章 水头与功率的测量59

1—2—1 水头测量的方式59

一．三种水头的定义59

1．电站水头HC60

2．机组段水头HD60

3．水轮机工作水头H60

二．三个水头之间的关系60

三．水头的计算基础60

四．水头的测量方法63

五．水轮机工作水头的测量参数63

1．对于反击式水轮机65

2．对于冲击式水轮机65

1—2—2 上下游水位的测量65

一．水位测量的基本要求65

二．测量仪器——水位计66

1．固定水尺70

2．活动测针与钩头水尺70

3．平板水尺70

4．浮筒水位计70

5．液面测压水位计70

6．比压式水位计70

7．其它型式水位计70

三．水位的测量70

1．测量的准备工作71

2．测量71

1—1—3 管道的水压测量71

一．压力测量的特点71

二．静压测量的一般要求71

1．取压孔的要求73

2．取压段的要求73

3．均压装置73

4．被测断面的要求73

5．测压管路引出的要求73

三．静压测量的仪表73

四．施测的要求74

1—2—4 水头测量的误差分析74

一．水头实测值的差异与换算74

二．误差分析74

1—2—5 发电机有功功率的测量75

一．测量条件75

二．测量方法76

1．三相有功功率的测量方法79

2．水轮发电机有功功率的测量79

三、施测要点79

1—2—6 有功功率测量误差分析80

第三章 流量测量80

1—3—1 流速仪法80

一．概述80

1．原理81

2．特点81

3．流速仪法适用状况81

二．流量测量的原则和要求81

1．水流的稳定性85

2．漏水和渗水85

3．试验测次和测量时间85

4．水流流态的改善装置85

5．流速仪的使用要求85

三．测流断面的选择85

1．断面的选择89

2．断面面积的测量89

四．测点数目的确定和布置89

1．测点数目确定和布置原则97

2．圆断面管道97

3．矩形或梯形断面管道97

4．明渠渠道97

五．流速仪支架的设计和安装97

1．测流支架设计的一般原则110

2．测流支架的安装要求110

3．测流支架的强度和刚度计算110

4．圆断面管道110

5．矩形或梯形断面管道110

6．明渠渠道110

7．流速仪安装与引线110

六．排挤效应（堵塞修正）110

1．概述112

2．堵塞修正公式112

七．流速分布图的绘制和流量计算112

1．流速分布图的绘制127

2．边界流速计算127

3．流量计算127

八．流量测量的误差分析127

1．系统误差129

2．随机误差129

1—3—2 压力—时间法（水锤法）129

一．测流原理129

1．测流原理简介134

2．流量计算公式的含义134

3．流量计算公式的运用134

4．单个测压法与双断面差压法134

二．测流条件134

1．测流段及测流断面135

2．漏失流量135

3．压力测嘴135

4．测压管道135

5．压力测量值的校核135

三．漏水流量测量135

1．导叶漏水流量的测量136

2．导叶前闸门漏水流量的测量136

四．测流准备136

1．现场准备140

2．仪表准备140

3．其他准备140

五．测流实施140

1．测流工作要求141

2．测流预备性试验141

3．测流工作的进行141

4．测流工作的衡量141

六．流量计算141

1．压力—时间图的边界143

2．压力—时间图的第一次近似面积3．试定回复水头时间线4．确定压力—时间图的终止边5．压力—时间法的流量七．测流成果143

1．测流成果判断要求145

2．测流误差145

1—3—3 示踪法145

一．概述145

二．等速注入法146

1．原理158

2．示踪剂的选择158

3．注入持续时间的确定158

4．混合距离的确定158

5．喷射栅的设计158

6．测量方法158

7．流量计算158

8．测量误差158

三．积分法（突然注入法）158

1．原理165

2．测量方法165

3．对注入溶液特性的要求165

4．测量渠段的选择165

5．测量渠段长度的确定165

6．注入和取样的持续时间165

7．取样165

8．测量误差165

四．传输时间法165

4．注入点位置及其溶液的配制和注入5．检测断面的布置与安装6．流量计算7．测量误差165

1．原理172

2．试验条件172

3．测量长度的选择172

1—3—4 超声波法172

一．概述172

二．测量原理173

1．时差法177

2．相位差法177

3．频差法177

三．装置安装与调整177

四．测量误差178

五．7400超声波流量计及效率监测系统179

1．技术条件182

2．试验系统的构成和主要设备182

3．试验准备和要求182

1—3—5 蜗壳压差法182

一．概述182

二．测流原理183

三．差压的选取184

1．测压断面的选取185

2．测压孔位置的选取185

四．测量装置185

1．差压测量管道190

2．稳压措施及稳压筒设计190

3．测量仪器190

五．蜗壳压差测量190

1．蜗壳压差的估计与选择193

2．差压的测量工作193

六．蜗壳流量计的率定及误差分析193

1—3—6 其他方法194

一．堰测法194

1．原理197

2．测量装置197

3．测量条件197

4．溢流高度的测量197

5．测量误差197

二．毕托管法197

1．原理204

2．测量断面204

3．毕托管设计与使用原则204

三．差压装置法204

1．原理205

2．标准差压装置205

3．非标准的差压装置205

第四章 相对效率测定205

1—4—1 概述205

1—4—2 测试原理206

1—4—3 测量装置与成果计算207

一．相对流量测量装置207

1．蜗壳流量计210

2．进口管流量计210

3．弯管流量计210

4．文丘里流量计210

5．水头损失流量计210

6．其他形式的流量计210

二．测量方法210

三．成果计算210

1．流量的计算212

2．水头的计算212

3．发电机有功功率的计算212

4．效率的计算212

1—4—4 误差分析212

一．测量误差212

二．计算误差212

1．指数流量计算误差213

2．水头计算误差213

1—4—5 用相对法求取最优协联关系213

一．原理概述213

二．试验工况214

1．定桨工况试验214

2．定叶工况试验214

三．施测要点214

四．最优协联关系的求取215

五．数据计算与成果整理217

1．水轮机指数效率的计算218

2．相对效率的计算218

3．试验成果整理218

4．协联关系分析218

第五章 热力学法218

1—5—1 原理及特点218

1—5—2 计算公式及说明218

一．定义、符号及单位218

二．符号说明220

1—5—3 测量方法和要求221

一．测量方法221

1．单位质量能量的测量223

2．温度计的标定223

二．测量要求223

1．测量条件224

2．断面选择224

三．测量装置的要求224

1．主要测量设备225

2．辅助测量设备225

3．热力学法测定效率225

1—5—4 测量修正项225

一．局部流量测量225

二．进口总能量的不稳定性226

三．壁与外界热交换226

四．水与周围空气的热交换226

五．其他影响因素227

1—5—5 测量精度227

一．误差（fem）1的估算228

二．（fem）2误差估计229

三．（fem）3误差估算229

第六章 试验结果的计算与误差分析229

1—6—1 试验结果的计算235

一．效率试验有关曲线的计算235

1．效率的计算237

2．额定转速指定水头下效率试验曲线的计算3．计算数据修约凑整书写的主要规定二．率定蜗壳流量计常数值的计算237

1．常数项为零系数Ka239

2．求系数Kb及常数项C239

3．求系数Ka及指数d239

4．蜗壳压差方根与流量相关关系的判定三．按二次抛物线进行曲线的拟合的计算239

1．选择合适的曲线拟合241

2．二次抛物线型拟合曲线的计算四．水轮机效率试验成果表241

1—6—2 试验结果的误差分析241

一．效率试验中有关误差的说明241

二．水轮机效率中的误差计算242

1．一般计算方式246

2．标准偏差246

3．离散点246

4．综合误差246

三．蜗壳流量计测流率定常数值的误差246

1．常数值对流量影响的系统误差2．常数值对流量影响的随机误差3．常数值对流量影响的综合误差4．蜗壳压差法测流的流量误差第二篇 水力机组的稳定性试验第一章 概述一．稳定与不稳定概念253

1．静不稳定254

2．动不稳定254

3．表征水力机组稳定运行的参数二．有关振动的术语254

三．水力机组振动、摆度规范255

四．水力机组运行稳定性的试验目的、意义257

五．现场测量振动、摆度、压力脉动的几种方法257

第二章 用应变测量技术测振动、摆度、压力脉动257

1．用指示仪表进行人工目测267

2．电测267

3．用微机进行监测267

2—2—1 应变片电测技术简介267

一．原理267

二．测振动用应变片结构269

1．基底271

2．敏感元件271

3．引线271

三．应变片的工作特性271

1．应变片与试件贴合要求272

2．灵敏系数K272

3．横向灵敏度272

四．测量电路图272

2—2—2 试验前的准备工作273

一．测点布置273

二．测点支架、信号电缆274

1．对测点支架的要求275

2．信号电缆型号、规格275

3．信号电缆敷设275

三．应变梁制作及安装275

1．测振动、摆度用应变梁结构原理2．应变片粘贴技术3．应变梁夹具制作四．压力传感器配置276

五．模拟试验276

1．仪器检查、调试281

2．系统标定比例系数281

3．求比例系数M281

2—2—3 现场稳定性试验281

一．目的281

二．试验条件282

三．试验方法282

第三章 试验结果整理、分析283

2—3—1 振幅分析283

一．基频及载频波振幅分析283

1．基频波确定284

2．幅值测量、计算284

二．各参数随工况变化实测数据汇总表284

2—3—2 振频分析285

一．振频计算285

二．主振频及各种频率的确定285

三．频率变化规律分析286

2—3—3 相位分析286

一．各信号相位的确定方法286

二．各测量值间相位差分析287

1．测点安装的相位差288

2．各信号间实际存在的相位差288

三．相位变化规律分析288

2—3—4 综合分析288

1．试验结果汇总表290

2．动态轴线图290

3．振动、摆度、压力脉动随时间或随工况变化曲线4．机组受力状态分析及振动原因的确定2—3—5 误差分析290

一．稳定性试验误差特点290

二．稳定性试验可能产生误差的因素291

1．传感器292

2．测量仪器292

3．成果分析292

4．偶然误差292

三．综合误差及对成果分析的影响292

四．减少动态测试误差的方法293

第四章 静平衡和动平衡293

2—4—1 概念293

一．静平衡293

二．动平衡293

三．平衡原理294

1．平衡原则295

2．不平衡量大小的表达方式295

3．水力机组现场动平衡技术295

四．动平衡的基本公式295

1．试加重量估算296

2．配重计算所用的基本方程296

3．校正平面误差296

2—4—2 静平衡296

一．试验条件296

二．试验用仪器、工具297

三．试验方法297

2—4—3 动平衡299

1．试验条件301

2．试验用仪器、工具301

3．试验方法301

第五章 引起机组振动的可能原因及其处理301

第六章 噪声测量301

2—6—1 基本概念301

一．噪声301

二．有关噪声的规定301

三．机械设备中噪声起因305

四．评价噪声的技术参数305

1．噪声的强度307

2．噪声频谱307

2—6—2 噪声测量方法307

1．原理、测量仪器及方框图311

2．测量方法311

第三篇 调速系统及机组过渡过程试验主要定义、术语、符号及单位一．一般定义和术语311

二．水轮机调速系统的专门术语和定义314

第一章 水轮机调速器调整试验概述314

3—1—1 水轮发电机调速器系统典型框图322

3—1—2 水轮机调速器系统的静特性及品质指标324

一．调速器静特性及静态调差率324

二．调速系统的静特性及速度调整率325

三．调速器转速死区及不灵敏度326

四．调速器不准确度327

五．接力器不动时间327

3—1—3 水轮机调速器系统的动态特性及其品质指标328

一．水轮机调速系统的稳定性329

二．调速系统的速动性329

三．调速器系统的准确性330

3—1—4 国产水轮机调速器的分类、命名及主要产品型号330

一．分类330

1．按水轮机调速器工作容量分类2．按调速系统的结构原理分类3．按水轮机类型进行调速器分类二．水轮机调速器的命名、符号331

第二章 调速器现场测试技术及常用设备331

3—2—1 概述333

3—2—2 水轮机调速器试验中常用传感器及其性能335

一．线位移测量传感器335

1．电阻式位移传感器340

2．差动变压器式位移传感器340

3．电涡流位移传感器340

二．压力、压差及真空测量传感器340

1．扩散硅压阻或压力（压差、真空）传感器2．金属丝电阻应变片式压力传感器3．压力变送器三．机械转速测量转换部件及仪表343

1．利用永磁发电机电压的转速模拟转换2．应用机组PT频率信号模拟转速的测试电路3．其它模拟转速测量仪表343

3—3—3 调速系统中主要参数的电测接线方式346

第三章 机械液压调速器的调整试验346

3—3—1 飞摆的调整与试验347

一．飞摆的调整347

二．飞摆的逸速试验347

三．飞摆静特性试验348

3—3—2 缓冲器特性试验及调整351

一．概述351

二．缓冲器初步调整试验352

三．缓冲器静特性试验352

1．电测法358

2．目测法358

3．缓冲强度bt的整定358

3—3—3 传动杠杆及调整机构的调整试验358

一．传递杠杆的空程测量358

二．传递杠杆的水平位置调整359

三．调差机构的调整试验359

1．调差机构零刻度校正361

2．bP值实际刻度的校正361

3—3—4 主配压阀和主接力器的调整试验361

一．主配压阀的调整361

1．调速器充油前的初步调整361

2．调速器充油后的中间位置调整二．主配压阀和主接力器特性试验361

1．接力器两腔油压差与主配压阀行程的关系2．主配压阀漏油量测量3．导叶主接力关闭时间Tf值和开启时间TK值的测定4．导叶开度与接力器行程、桨叶角度与接力器行程的关系测定5．导叶分段关闭动作规律及调整试验3—3—5 控制机构的整试验调368

一．开度限制螺母的调整368

二．导叶开度指示红针、黑针协调动作调整368

三．启动装置的调整及试验368

四．变速机构的调整试验370

1．变速机构的调整371

2．变速机构工作范围的规定371

五．调速器电气接点联动试验及控制电机的动作时间测定371

1．缓冲器切除装置调整371

2．开停机电磁铁动作试验371

3．限位开关接点调整371

4．控制电机动作时间的测定371

3—3—6 机械协联机构的调整试验协联关系的校正试验371

3—3—7 调速器静特性试验374

第四章 电液调速器静态调整试验374

3—4—1 DT—100型电调各电气调节部件的调整试验375

一．测频回路静特性试验375

1．测频回路空载幅频特性和谐振频率调整试验2．测频回路的相频特性试验3．放大器静特性试验二．旋转变压器输出静特性试验及调整380

三．缓冲回路的调整试验382

四．频率给定范围及50赫芝位置的整定383

五．调差回路的极性和刻度校验385

3—4—2 JST—100型电调的部分电气环节静特性试验386

一．测频回路静特性试验386

二．缓冲回路bt值，负载、空载切换比ξ及Td值校正试验388

三．电气协联装置的调整试验389

3—4—3 电液转换器的调整试验389

一．电液转换器的调整391

二．电液转换器静特性试验391

三．电液转换器油压特性试验396

3—4—4 DT型电液调速器静特性试验397

3—4—5 DT—100型电调的机械液压平衡试验398

3—4—6 接力器反应时间常数TY值的测定399

第五章 水轮机调速系统的动态特性试验399

3—5—1 水轮机调速系统的参数整定401

一．测速元件的单位比例度bf1和电液转换器行程放大比K401

二．局部反馈系数α402

三．永态调差系数bP403

四．缓冲时间常数Td和缓冲强度bK403

五．机组过水系统的水流加速时间常数TW404

六．机组加速时间常数Ta404

3—5—2 机组启动试验405

一．蜗壳充水前的模拟开、停机试验405

二．蜗壳充水后的开、停机试验405

3—5—3 空载扰动试验406

3—5—4 并网试验409

一．配合自动准同期装置的并网试验409

二．增减负荷试验410

三．带负荷的扰动试验410

四．无差调频试验411

3—5—5 甩负荷试验411

3—5—6 低油压紧急停机试验412

3—5—7 导叶二段关闭装置投入甩负荷停机试验414

第六章 机组的过渡过程试验416

3—6—1 概述416

一．试验的意义和目的416

1．机组过渡过程的特征416

2．对机组过渡过程进行研究的目的二．试验工况的种类416

1．正常运行工况下的过渡过程试验2．非常运行工况下的过渡过程试验三．对机组过渡过程的主要技术要求417

1．调节时间TP418

2．最大转速偏差B1和超调量δ418

3．超调次数m418

4．衰减系数？418

四．瞬时工况下水力机组参数的近似转换418

3—6—2 机组过渡过程现场试验420

一．试验的特点与总要求420

二．试验准备及注意事项420

三．过渡过程试验的内容、方法与试验资料的分析整理421

1．机组起动试验447

2．机组停机试验447

3．空载扰动试验447

4．负荷扰动试验447

5．甩负荷试验447

6．水泵工况断电试验447

3—6—3 影响机组过渡过程的诸因素447

一．调节规律的影响447

1．调节规律对机组起动过程的影响2．调节规律对甩负荷过程的影响3．调节规律对水泵断电过程的影响二．起始和终了运行条件对机组过渡过程的影响453

三．转轮室补气对机组过渡过程的影响454

四．水力机械参数对机组过渡过程的影响454

五．调节参数对机组过渡过程的影响455

3—6—4 过渡过程常见故障及其处理456

一．机组起动异常456

二．空载扰动过程中出现大波动456

三．甩负荷后接力器的大幅度摆动456

四．机组上抛456

五．蓄能机组水泵工况运行时不能抽水457

六．过渡过程中的强水压脉动457

七．机组稳定性异常458