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第四篇 机组的力特性试验5

第一章 概述5

4—1—1 力特性试验的意义、目的和内容5

4—2—2 实验应力分析方法及测量原理6

1．电测法8

2．光弹贴片法8

3．脆性涂层法8

4．激光散斑干涉法8

4—1—3 电测法在力特性试验中的优点与国产应变仪的主要数据8

1．力学试验中电测法具有的优点8

2．现在生产的国产应变仪主要数据表8

4—1—4 力特性试验中电阻应变片的选择8

1．按试验环境选择11

2．按测试应变的性质选择11

3．按试件状况选择11

4．按测试精度选择11

4—1—5 力特性试验中应变片粘贴剂的选择及粘贴工艺11

1．粘贴剂选择的一般原则15

2．水力机组力特性试验对粘结剂的一些具体要求15

3．力特性试验中常用的市售成品胶及其粘贴工艺15

4．部份应变片与粘结剂的组合特性15

5．应变片的粘贴质量检查15

4—1—6 动态应变测试过程中部分测试置的标定15

1．应变量的标定17

2．应变——外力关系的标定17

3．水压和油压的标定17

4．大基数（静应变或静压力）小变化量（动应变或动压力）测量时的标定5．用应变梁系统测置部件振动或摆度时的标定工作6．用电涡流或振幅位移测量仪测量振幅、位移时的标定工作4—1—7 力特性试验中测试量的修正17

1．导线电阻影响的修正18

2．灵敏系数影响的修正18

3．应变片电阻值影响的修正18

4．零点漂移的修正18

5．减少应变效应的方法18

6．测试量的总修正18

4—1—8 力特性试验中一般的测试结线方法及相应的应力计算公式18

1．构件形状简单、受力简单时应力、应变测量结线及计算23

2．用应变花测量主应力的结线与计算23

3．主应力的计算方法23

4—1—9 应变片及应变花的防冲、防潮处理23

1．防潮剂的配置27

2．应变片、应变花粘贴部位防潮处理的要求及防潮剂的涂抹工艺27

3．应变片、应变花的防冲、防压力水浸入的专用防冲防潮盒27

第二章 非旋转部件的力特性测量27

4—2—1 金属蜗壳的应力测量27

一、测试目的及原理27

1．测试目的28

2．测试原理28

二、测试方法28

1．应变花种类的选择29

2．测点布置29

3．测试仪器、仪表的选择29

三、浇注混凝土前金属蜗壳的应力及变形测量29

1．试验前的准备工作35

2．测试仪器仪表的选择35

3．试验步骤35

4．试验要求及注意事项35

5．试验结果的分析整理35

四、运行前机组蜗壳的应力测量35

1．试验方法35

2．升压、稳压、降压措施35

3．采用的仪器仪表35

4．测试步骤35

5．试验结果的分析整理35

五、运行蜗壳的应力测量35

1．稳定工况测量36

2．动态测量36

4—2—2 大部件的刚度、强度测量36

一、试验目的及原理36

二、试验方法36

1．测点布置39

2．测量仪器仪表的选择39

3．试验步骤39

4．测试注意事项及测量结果分析39

4—2—3 水斗式机组引水总管的应力测量39

一、试验目的及原理39

二、安全性分析及强度复核计算40

1．水锤压力计算41

2．受力分析41

三、试验方法41

1．测试仪器仪表的选择46

2．测量仪表与测点的布置46

3．水下测点应变信号的引出46

4．试验前的准备46

5．试验的安全措施46

6．试验中安全控制指标的制定46

7．试验中紧急情况的处理46

8．试验步骤46

四、试验结果的分析整理46

1．根据录波所得资料计算出标定比例尺51

2．静水压试验测得的静应力值计算51

3．动应力计算51

4．绘制实测得的曲线51

5．测试结论51

4—2—4 水轮机导叶及轴流转桨式桨叶的力特性试验51

一、测试目的及原理51

二、试验方法51

三、导叶力特性的测量与计算51

1．导叶力特性的计算方法53

2．试验步骤53

3．测试结果的分析整理53

四、浆叶力特性的测量与计算53

1．测量与计算方法55

2．试验步骤55

3．试验成果整理与分析55

4—2—5 导叶的自关闭试验55

一、试验目的及原理55

二、试验方法56

1．自关闭系统的装设58

2．自关闭系统的工作过程58

3．试验仪器仪表的选择58

4．试验步骤58

三、试验成果的分析整理58

第三章 旋转部件的应力应变测量58

4—3—1 引电器58

一、旋转部件测试的要求58

二、引电器的分类及要求59

三、引电器的应用简况59

四、接触式引电器结构介绍59

1．刷环式引电器63

2．水银引电器63

3．拉线式引电器63

五、改善接触式引电器性能的一些方法63

4—3—2 主轴力特性的测量63

一、主轴水推力的测量63

1．测试原理66

2．试验方法66

3．测试仪器仪表的选择66

4．引电器的制作与安装66

5．应变花粘贴66

6．试验步骤66

7．试验结果的分析整理66

二、主轴扭矩的测量66

1．测试原理及目的67

2．测试方法67

3．结论67

三、轴身与法兰联接部位局部应力的测量67

四、步进继电器在多点测试中的应用69

五、主轴力特性的近程遥测70

4—3—3 混流式转轮的应力测量70

一、测试目的及原理70

二、试验方法70

1．试验前的准备工作75

2．测试仪器的选择与调试75

3．试验步骤75

4．测试的主要要求75

四、测试结果的整理分析75

4—3—4 轴流式转轮的应力测量77

一、测试目的和原理77

二、测量信号的引出及测点布置77

三、试验仪器、仪表的选择78

四、对试验水头及协联情况的要求78

五、试验程序79

1．协联工况试验79

2．非协联工况试验79

六．试验结果的计算分析整理79

4—3—5 力特性试验中近程遥测技术的应用81

一、工作原理81

二、遥测系统的分类81

三、应变遥测中的几个问题83

1．天线84

2．正负极性的区分和标定84

3．电源84

四、使用情况与测试实例84

第四章 水轮机进水阀门的动启闭试验85

4—4—1 蝴蝶阀的动水启闭试验85

一、试验目的及原理85

二、试验的可行性分析与加固减振措施85

1．蝶阀动水启闭的可行性分析87

2、各主要受力部件的强度分析87

3．减振措施87

三、试验方法87

1．测试仪表的选择与测点布置93

2．试验的安全措施93

3．试验组织与联络信号93

4．试验步骤93

四、测试结果的分析计算93

1．活门水力矩和摩擦矩的计算96

2．核算活门水力矩系数μ（α），水力系数λ（α），阻力系数ζ（α）3．蝶阀前的联接钢管应力计算4．资料整理与成果分析4—4—2 球型阀的动水启闭试验96

一、试验目的及原理96

二、试验前的分析计算工作96

1．球阀动水启闭时阀前压力钢管压力上升值的估算97

2．动水开启范围的测算97

三、试验方法97

1．仪器仪表的选择99

2．测点布置99

3．特殊注意事项99

4．试验的安全措施99

5．试验步骤99

四、试验结果的分析整理99

第五章 力学测量的计算机数据处理简述99

4—5—1 简介99

一、联机方式100

二、脱机方式100

4—5—2 静态应力、应变测量数据计算机处理简介100

4—5—3 动态力学测量数据处理简介101

一、讯号分类101

二、数据处理框图102

第五篇 机组轴承试验107

第一章 概述107

5—1—1 轴承试验的目的和意义107

1．检查机组推力轴承运行特性109

2．鉴定机组其他特性109

3．改进轴承结构109

5—1—2 轴承运行故障一般原因109

1．结构设计的影响111

2．机组运行特性的影响111

3．安装和运行的影响111

5—1—3 机组轴承分类111

一、机组导轴承111

1．上下导轴承114

2．水导轴承114

二、推力轴承114

1．按支承型式划分115

2．按油循环冷却方式划分115

3．按推力瓦冷却方式划分115

5—1—4 轴承试验的基本要求115

1．对试验机组的要求116

2．对被试瓦的选择和要求116

3．对轴承试验工况的要求116

4．对试验仪器和测量数据的要求116

5—1—5 机组轴承试验的项目和内容116

一、轴承试验的项目和内容116

1．机组导轴承117

2．推力轴承117

3．主轴力特性试验117

4．机组稳定性试验117

二、轴承试验的有关参数117

1．导轴承主要技术数据118

2．推力轴承主要技术数据118

第二章 油膜厚度的测试118

5—2—1 轴承油膜厚度的一般概念118

5—2—2 轴承油膜厚度的测试目的和意义122

5—2—3 油膜厚度的测试原理及方法122

一、油膜厚度测试原理122

二、油膜厚度测试方法122

1．测点布置130

2．测点安装130

3．仪器设备130

4．测量系统标定和比例尺130

5—2—4 油膜厚度的测试准备130

1．拟定试验大纲132

2．测试仪器的选择和检验132

3．现场准备132

4．测量准备132

5—2—5 试验工况与程序132

1．试验工况132

2．试验程序132

5—2—6 资料整理与分析计算132

一、资料整理133

1．数据整理136

2．录波图选择136

3．实测曲线的绘制136

二、分析计算136

1．轴瓦进出口油膜厚度138

2．反映轴瓦油膜特性的三个参数138

3．轴瓦的变形138

第三章 轴承温度的测试138

5—5—1 轴承温度测试的目的和意义138

5—3—2 轴承温度测试的原理及方法138

一、轴承温度测试原理138

1．热电偶工作原理139

2．轴承温度测试原理139

二、轴承温度测试方法139

1．测点布置146

2．测点安装146

3．轴承温度测量系统的标定、选比例尺146

5—3—3 轴承温度的测试准备146

一、拟定试验大纲146

二、测试仪器的选择和校验146

1．热电偶传感器147

2．标定装置147

3．测量仪器和设备147

三、现场测试准备147

四、测量准备147

5—3—4 轴承温度测试工况和程序147

一、试验工况147

二、试验程序147

5—3—5 资料整理和成果分析148

一、资料整理148

1．数据整理150

2．绘制轴承温度变化曲线150

二、成果分析150

1．轴瓦温度场151

2．轴瓦的温度梯度和瓦的热变形151

三、误差分析151

四、附录153

第四章 轴承油膜压力的测试158

5—4—1 油膜压力的一般概念158

5—4—2 油膜压力测试的目的和意义159

5—4—3 油膜玉力的测试原理及方法159

一、测试原理159

1．应变式压力传感器测试原理160

2．高精度大输出应变式压力传感器测试原理160

二、测试方法160

1．测点布置165

2．测点安装165

3．仪器设备165

4．测量系统的标定和比例尺165

5—4—4 油膜压力测试准备165

一、拟定试验大纲165

二、测试仪器的选择和检验165

1．传感器166

2．屏蔽线166

3．标定台166

4．测量仪器166

三、现场准备166

四、测量准备166

5—4—5 油膜压力试验工况与程序166

一、试验工况166

二、试验程序167

5—4—6 资料整理与成果分析167

一、资料整理167

1．数据整理168

2．录波图选择168

3．实测曲线的绘制168

二、成果分析168

第五章 推力轴承（导轴承）负荷试验170

5—5—1 推力轴承（导轴承）负荷的一般概念170

5—5—2 推力轴承（导轴承）负荷测量的目的和意义170

5—5—3 测试项目和内容171

5—5—4 测试原理及方法171

一、轴承负荷171

1．轴承负荷的测试原理177

2．轴承负荷的测试方法177

二、轴向水推力177

1．集流环法测量轴向水推力的原理184

2．测试方法184

3．遥测应变仪使用及测试方法184

三、镜板镜面不平度的测试184

5—5—5 试验准备184

一、试验仪器准备184

1．专用工具和材料185

2．仪器设备185

二、现场准备185

三、测量准备185

5—5—6 试验工况程序186

一、试验工况186

二、试验程序186

5—5—7 资料整理和成果分析186

一、资料整理186

1．数据整理189

2．数据换算189

3．录波图选择189

4．实测曲线的绘制189

二、成果分析189

1．静态载荷分析191

2．镜板镜面不平度191

附录一191

附录二192

第六章 推力轴承高压油顶起装置和水冷瓦的效率试验192

5—6—1 试验的意义和作用192

5—6—2 试验项目和内容193

5—6—3 试验设备及测量方法193

一、试验设备193

1．油室形式和结构195

2．水冷瓦的冷却形式和结构195

二、测试方法195

1．高压油顶起装置水冷瓦的测点布置198

2．高压油顶起装置测量方法198

3．水冷瓦的效率测量方法198

4．高压油顶起装置投入轴承启动摩擦系数的测量198

5—6—4 高压油顶起装置和水冷瓦的试验准备198

一、拟定试验大纲198

二、试验仪器设备的准备198

1．专用工具和材料199

2．主要仪器设备199

三、现场准备199

四、测量准备200

5—6—5 试验工况和程序200

一、试验工况200

二、试验程序201

5—6—6 资料整理与计算分析202

一、资料整理202

1．数据整理202

2．数据换算202

3．录波图选择202

4．实测曲线的绘制202

二、计算分析202

第六篇 汽蚀磨损及防护211

第一章 汽蚀和磨损的观测211

6—1—1 概述211

一、汽蚀和磨损的定义211

1．汽蚀211

2．磨损211

二、汽蚀和磨损对水力机械的危害性211

三、汽蚀和磨损观测的目的意义211

6—1—2 汽蚀的观测方法212

一、声学法212

1．噪声法218

2．超声波法218

二、电阻法218

1．欧姆汽蚀指示仪法221

2．校正电阻法221

三、易损覆盖层法——快速破坏法221

1．易损涂层法223

2．易损软金属覆盖层223

6—1—3 汽蚀的检查评定223

一、资料积累223

1．设计、制造原始数据225

2．运行、检修资料225

二、汽蚀损坏量的测量和计算225

1．面积测量226

2．深度测量226

3．失重量的测量和计算226

三、汽蚀损坏评定标准226

6—1—4 磨损的观测、磨损量的测量和评定228

一、资料积累228

1．设计、制造、检修、运行数据及水质分析231

2．过机泥沙分析231

二、磨损的观测方法231

1．外观检查234

2．电镜法234

三、磨损量的测量和评定234

1．磨损量的测量236

2．磨损量的评定236

第二章 叶型测绘和修型236

6—2—1 目的意义236

6—2—2 叶片型线的测绘236

一、混流式水轮机叶型测绘236

1．测绘工具、仪器的准备240

2．用三角形法测绘叶型步骤240

二、转桨式水轮机叶片型线的测绘240

1．测绘仪器及工具准备241

2．测绘步骤241

6—2—3 叶片修型241

一、修型样板的确定241

1、选择依据242

2、修型样板的布置及制作242

二、修型工艺及要求242

第三章 汽蚀和磨损的防护措施243

6—3—1 概述243

一、防护的目标244

二、防护的主要方法244

1．汽蚀的防护245

2．泥沙磨损的防护245

6—3—2 常规方法——堆焊245

一、堆焊工艺245

1．补焊区的确定260

2．补焊区的铲削260

3．焊条260

4．焊条性能及使用说明260

5．焊条使用注意事项260

6．水轮机堆焊工艺措施260

二、堆焊变形260

1．转轮变形分析263

2．变形的监测263

3．抑制变形的方法263

4．变形的处理263

三、质量标准263

1．对转轮变形的要求264

2．对转轮补焊的要求264

6—3—3 金属保护层264

一、氧乙炔焰合金粉末喷焊264

1．工作原理274

2．喷焊设备及工具274

3．粉末配方及性能指标274

4．喷焊工艺274

5．涂层质量检查274

6．缺陷的消除274

7 后处理274

8．安全技术274

9．一般安全要求274

10．应用效果274

二、等离子喷涂274

1．基本工作原理及特点276

2．等离子喷涂设备276

3．影响等离子喷涂质量的主要工艺参数276

4．应用情况276

三、渗铝及表面硬化276

四、抗磨焊条277

1．焊条配方及性能指标279

2．工艺要求279

3．应用效果279

4．注意事项279

五．金属陶瓷279

1．成份及性能指标280

2．工艺280

3．应用效果280

6—3—4 非金属涂层280

一．环氧金刚砂281

1．配方及涂层特性285

2．施工工艺285

3．注意事项285

4．应用效果285

二、复合尼龙285

1．涂层配方及技术指标286

2．主要设备及施工工艺286

3．注意事项286

4．应用效果286

三、聚氨酯286

1．J2型浇注聚氨酯291

2．XCA—2聚氨酯复合涂料291

3．53—A聚氨酯涂料291

四、搪瓷291

1．特点及配方292

2．工艺292

3．应用效果292

6—3—5 其它措施292

一、合理选材292

1．选材的基本要求和材质状况296

2．材料的性能及使用情况296

3．我国水轮机转轮用材的方向296

二、结构改进296

1．修型299

2．改变间隙几何参数299

3．导流板299

4．阻水肋299

5．补气299

三、制造工艺改进与表面光洁度299

四、合理运行及维修300

第四章 裂纹的检查及处理300

6—4—1 概述300

一、裂纹形成的主要原因303

二、裂纹的危害性303

三、裂纹检查及处理的意义304

6—4—2 裂纹检查的方法304

一、磁粉探伤法304

1．基本原理308

2．磁化方法及设备308

3．操作方法308

4．注意事项308

二．渗透探伤法308

1．基本原理311

2．测试方法311

3．配方311

4．注意事项311

三、超声波探伤法311

1．超声波探伤的特点313

2．试块的作用313

3．超声波探伤仪的类型313

4．探头的选择313

5．操作要求313

6—4—3 裂纹处理313

一、准备工作313

1．处理前的检查与分析314

2．工具材料的准备314

3．对焊工的要求314

4．阻止裂纹延伸314

二、坡口形式及要求314

三、预热315

四、焊补工艺315

五、消除内应力的措施及质量检查316