GBT19184-2003水斗式水轮机空蚀评定.pdf

G B / T 1 9 1 8 4 -2 0 0 3 前言 本标准是 水轮机、 蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定 系列标准的第二部分。该系列标准的结构及名 称预计如下: 水轮机、 蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定; 水斗式水轮机空蚀评定。 本标准修改采用I E C 6 0 6 0 9 - 2 : 1 9 9 7 水轮机、 蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定第2 部分: 水斗式水 轮机的评定 ( 英文版) 。 本标准保留了I E C标准的主要框架和主要内容， 如， 标准的目的和范围， 术语的定义， 空蚀的测量 和评定方法; 同时也结合我国的国情. 对I E C标准进行了修改， 保持与我国标准体系的联系， 如取消了 引用标准， 对一些名词术语， 语言表达方式也参照我国习惯进行了表述。最后对I E C的表示不清的符 号进行了改正。具体如下: 1 ) 在1 . 2 中， 增加了第6 段“ 我国另行商定” 。 2 ) 在1 . 3 中， 增加T“ G B / T 1 5 4 6 9 -1 9 9 5 ， 反击式水轮机空蚀评定， 。 3 ) 在第2 章术语、 符号和定义中， 将2 . 2 . 9 和2 . 2 . 1 1 进行了位置交换; 增加了2 . 2 . 1 8 ， 定义了短 期非正常低负荷运行范围; 增加了2 . 2 . 2 3 ， 对原文中2 . 2 . 2 3 a ) 的定义的错误在2 . 2 . 2 4中进行了订正。 在2 . 2 . 2 1 中的第3 段中增加了“ 水斗对应的轮毅部分( 图2 中的部位8 ) “ 0 本标准的附录 A是标准的附录。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国水轮机标准化技术委员会归口。 本标准主要起草单位: 哈尔滨大电机研究所、 中国水利水电科学院水力机电所。 本标准主要起草人: 覃大清、 吴培豪。 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 G B / T 1 9 1 8 4 -2 0 0 3 水 斗 式 水 轮 机 空 蚀 评 定 总则 1 . 1 范围和目的 本标准给出了水斗式水轮机转轮空蚀保证规范并作为水斗式转轮空蚀量测量评定的基础， 该水斗 式水轮机的功率、 水力比能( 水头) 、 转速、 材料和运行条件应在合同中规定。 本标准中空蚀量的测量和评定条款是根据给定时间内和规定的运行条件下， 基于材料失重来进 行的。 当水斗式水轮机在全部或某些运行范围内有可能发生空蚀时， 有必要在合同中规定的运行期结束 时的空蚀程度以保证的形式加以限制。这种保证应包括对运行范围的限制， 该运行范围与规定的运行 条件一致。 1 . 2 不包括的内容 本标准适用的基本条件是: 水质无明显的化学腐蚀作用， 水中基本上不含固体磨粒。 空蚀保证应根据商定的水质分析来确定。如果在实际分析中证明水的腐蚀性明显高于商定值时， 则在判断是否满足空蚀保证时， 应将此因素考虑在内。 水轮机进口前的不规则流动将影响水轮机进口的来流条件， 其结果不仅影响到水力性能， 使水轮机 效率降低， 同时还会导致空蚀。因此规定了空蚀保证的来流条件应为良好的匀速流动和无旋流动。如 果来流条件不能保证， 则在判断是否满足空蚀保证时， 也应将此因素考虑在内。 本标准现阶段还不能包括由于泥沙磨损引起的破坏。水中固体物质( 如沙粒) 造成的磨损不应看作 是空蚀。水中的泥沙含量、 矿物成分、 泥沙粒径和形状应在水质分析中予以说明。如果磨损与空蚀相 比， 所占比例较大， 则有关各方应达成专门的协议， 而不是直接采用本标准。 另外， 磨损可导致喷针、 喷嘴及水斗几何形状的改变， 从而导致空蚀。这种情况属于磨损造成的二 次损坏。因此这类破坏不属于直接空蚀破坏， 因而也不应包括在本标准中。 我国河流大多含有泥沙， 需要一个能将泥沙磨损包括在内的评定标准。但由于泥沙情况千差万别、 磨损机理复杂、 现场统计结果少等原因， 现阶段还不能专门制定有关泥沙磨损的标准。基于这种情况， 对于泥沙较多的水斗式水轮机的空蚀保证可参照本标准另行商定。 如果空蚀是由于非正常的化学或电化学腐蚀、 磨损或机械撞击等诸如此类损坏引起的二次损坏， 则 该空蚀不应包括在本标准的空蚀评定之中。 如果化学或电化学效应超出商定水质， 其超出部分引起的空蚀区增加部分也不应包括本标准的在 空蚀评定之中。 尽管本标准不能包括由于泥沙磨损、 化学及电化学腐蚀引起的空蚀， 但对于这种情况应特别注意材 料选择和采取其他应对措施 转轮以外的过流部件， 如喷嘴、 喷针等的空蚀保证由合同双方商定， 空蚀保证不包括水轮机运行后 表面暴露出的材料缺陷。 空蚀保证不包括一些特殊运行工况， 例如折向器排流或切人折向器。 1 . 3 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 G B / T 1 5 4 6 9 -1 9 9 5 反击式水轮机空蚀评定( n e q I E C 6 0 6 0 9 : 1 9 7 8 ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 G B / T 1 9 1 8 4 -2 0 0 3 2 术语、 符号和定义 2 . 1 单位 本标准采用国际单位制( S D， 空蚀的尺寸单位以厘米( m m) 计。 2 . 2 术语 本标准采用的术语、 符号及其定义列出如下 ， : 2 . 2 . 1 空化c a v i t a t i o n 当流道中水流局部压力下降至临界压力( 一般接近汽化压力) 时， 水中气核成长为气泡， 气泡的聚 积、 流动、 分裂、 溃灭过程的总称。过去称作“ 汽蚀” 。 2 . 2 . 2 空蚀c a v i t a t i o n p i t t i n g 由于空化造成的过流表面的材料损坏。过去称作“ 气蚀” 或“ 气蚀破坏” 。 2 . 2 . 3 点蚀d rop e r o s i o n 由于运动水滴冲击而引起的材料损坏( 液体冲击侵蚀， 射流冲击) 。 2 . 2 . 4 磨损a b r a s i o n 由于悬浮固体( 如沙粒) 侵蚀材料表面而引起的材料损坏( 磨损、 泥沙磨损) 。 2 . 2 . 5 空蚀保证期c a v i t a t i o n g u a r a n t e e 对水轮机运行做出空蚀有效保证的月数或年数。 2 . 2 . 6 空蚀保证运行时间 c a v i t a t i o n g u a r a n t e e d u r a t i o n o f o p e r a t i o n 空蚀保证有效的水轮机运行小时数。 2 . 2 . 7 基准运行时间t ( h ) r e f e r e n c e d u r a t i o n o f o p e r a t i o n 用来作为确定空蚀保证基准值的小时数。 2 . 2 . 8 实际运行时R t p ( h ) a c t u r a l d u r a t i o n o f o p e r a t i o n 在空蚀保证期内， 水轮机空蚀检查时的水轮机实际运行小时数 2 . 2 . 9 H ( m) 水轮机水头， 见 I E C 6 0 0 4 1 0 2 . 2 . 1 0 g ( m s z ) 重力加速度 ， 。 2 . 2 . 1 1 E ( J k g - ) 水轮机的水力比能， E =g H， 见2 . 2 . 9 和z ) 2 . 2 . 1 2 P ( W) 功率， 水轮机输出功率 2 . 2 . 1 3 P c u 各种水力比能下规定的水轮机连续正常运行的功率上限( 见图1 ) , 2 . 2 . 1 4 P T各种水力比能下规定的水轮机短时非正常运行的功率上限( 见图1 ) e 2 . 2 . 1 5 P u c 各种水力比能下规定的水轮机正常运行的功率下限a ) ( 见图1 ) , 2 . 2 . 1 6 连续正常运行范围 c o n t i n u o u s n o r m a l o p e r a t i n g r a n g e 由P w和 P c限定( 见图1 ) e 2 . 2 . 1 7 短期非正常高负荷 运行 范围 h ig h t u r b i n e l o a d t e m p o r a r y a b n o r m a l o p e r a t in g r a n g e 由P c u 和P T ) 限定( 见图1 ) 。图中为一般建议值， 如有特殊要求， 有关各方应事先达成一致。 2 . 2 . 1 8 短期非正 常低负 荷运行范围 l o w t u r b i n e l o a d t e m p o r a r y a b n o r m a l o p e r a t in g r a n g e 由空载和P C ,_ 限定( 见图1 ) .图中为一般建议值， 如有特殊要求， 有关各方应事先达成一致。 I ) 有关内容参见 I E C 6 1 3 6 4 0 2 )详见 I E C 6 0 0 4 1 0 3 ) P ,可由限定的喷针行程确定; 如果没有另外的约定， 则为最大喷针行程的 1 5 %0 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 G B / T 1 9 1 8 4 -2 0 0 3 功率 P 水轮机短期非正常高负荷运行范围 PN， M ex4 00hPru 连续正常运行的功率上限 连续正常运行范围 连续正常运行的功率下限 P a .漆姗 l 豁 水轮机短期非正常低负荷运行范围 石 水力比能 图 1 运行范围 2 . 2 . 1 9 空蚀深度S ( c m) 从母材表面量起的任一空蚀面积的最大绝对深度; 进一步的解释见 2 . 3 ; ( 最大保证空蚀深度= S . . . ) . 2 . 2 . 2 0 空蚀深度S ; , 等 第 个水斗单个水斗第i 部位( 定义见图2 ) 空蚀面积的最大深度。 2 . 2 . 2 1 转轮总空蚀面积A ( c m ) A为整个转轮总空蚀面积， 由每个水斗的空蚀面积A , ( 定义见 2 . 2 . 2 2 ) 组成， 每个水斗的空蚀面积 包括 : 水斗内侧( 图2 中的3 , 4 , 5 和6 部位) ; 分水刃( 图2 中的部位 1 , 1 a ) , 缺口背面范围内水斗内侧( 图2中的部位2 ) 、 背面外缘侧( 图2 中的部位 7 ) 、 水斗对应的轮毅部分( 图2 中的部位 8 ) . 整个转轮空蚀总面积选择以下其中之一来定义: a ) 因空蚀破坏需要修复的总面积( 包括只需打磨的那些面积) ， 或 b ) 只是超过双方商定深度的那部分面积， 或 c ) 只需焊接修复的那部分面积( 最大保证空蚀总面积=A ， 二 ) 。 2 . 2 . 2 2 总空蚀面积A , ( c m 2 ) 由2 . 2 . 2 1 定义的第i 个水斗单个水斗的总空蚀面积。 2 . 2 . 2 3 空蚀面积A 等( c m 2 ) 第i 个水斗单个水斗第J 部位( 定义见图2 ) 空蚀面积。 2 . 2 . 2 4 偏差系数 a 单个水斗最大允许空蚀面积A ,， 二 与最大空蚀保证值之间的偏差系数( a =A- , / A 。 二 / Z z ) ) ; 显然a 1 ( 见 3 . 2 ) . 2 . 2 . 2 5 单个水斗最大允许空蚀面积A, 单个水斗最大允许空蚀面积浅. 、 ， 即单个水斗的空蚀面积A ; 不得大于A , 。 2 . 2 . 2 6 空蚀体积V( c m ) 整个转轮的空蚀材料体积( 最大空蚀保证总体积=V - . ) . 2 . 2 . 2 7 体积计算系数k , k k 2 , k 3 等 体积近似计算所用的系数， 如4 . 2 . 3 6 ) 所示。 2 . 2 . 2 8 C G, ( c m, c m , c m ) 基准运行期间的空蚀保证极限值( 味=S m, A 。 二 ， V _) 4 e 2 . 2 . 2 9 C A ( c m, c m 3 , c m ) 4 ) 在基准运行时间( 8 0 0 0 h ) 内的最大允许空蚀保证值实例: 见图A . 1 ， 其值为水斗内侧宽度 B的函数， 也见3 . 2 , 3 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 G B / T 1 9 1 8 4 -2 0 0 3 空蚀保证期内， 实际时间对应的空蚀保证极限值。 2 . 2 . 3 0 B( m) 水斗内侧宽度( 见图2 ) . 2 . 2 . 3 1 Z : 水斗数 2 . 3 冲击式水斗破坏的部位和类型 可观察到的因空蚀造成的冲击式水斗各种损坏部位， 大多发生在水斗内表面。部位的分类可参见 图2的定义。 空蚀量的评定以空蚀深度 S 、 面积A或体积V表示( 见3 . 2 至4 . 2 ) 而与空蚀破坏起因无， 即无论空 蚀是由空化冲击或是由射流冲击引起的。 深度S可作如下规定: a ) 在三个确定空蚀量的参数( 深度 S ， 面积A和体积V ) 中， 最大深度S的绝对值是重要的， 因为 它可能会因发生部位的不同而对结构强度产生不同影响。 b ) 确定空蚀深度的面积至少要。 . 2 c m ， 不包括可能由非空化现象产生的单个小孔。 c ) 接近或位于敏感部位， 例如图2中的1 , 2 和3 处的水斗缺口处， 其空蚀坑的最大深度不应大于 图A . 1 所示的最小值。若因制造原因产生的缺口处掉块， 则应在修复后重新计算保证期。 乡 a ) 水斗内侧 1 一 一 分水刃头部背面; l a 一 一 分水刃背面; 2 -缺口背面; 3 一一分水刃头部正面; 4 分水刃中部正面; 5 水斗底部; 6 水斗壁内 侧上部; 7 水斗壁外侧上部; 8 水斗对应轮毅部分 b ) 水斗外侧 图 2 空蚀部位 3 空蚀保证的性质和范围 3 . ! 空蚀保证期 除非另有协议， 空蚀保证期定为机组正式投产后 2 a 或运行 8 0 0 0 h ， 以先到为准。不足或超过 8 0 0 0 h 应按5 . 1 中的公式换算。 3 . 2 空蚀量的确定 供货合同应包括以下条款: a ) 依据3 . 3 . 1 商定的基准运行时间， 空蚀