（高清版）GBT 43595-2023 水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则

水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则2023-12-28发布2025-01-01实施IGB/T43595—2023/IEC6054前言 2规范性引用文件 3术语和定义 3.1机组与设备 3.2试验、周期及运行模式 24运行条件 44.1一般规定 44.2文件、资料及指导说明 54.3启动试验前的最后安装阶段 65启动试验 65.1一般规定 65.2启动试验总指挥与组织机构 85.3启动前准备 95.4首次启动 5.5启动试验阶段 5.6启动试验结束 6.1一般规定 6.2考核运行期 6.3商业运行 附录A(资料性)可逆式水泵水轮机不同运行工况下的转换 A.1一般规定 A.2从备用(准备就绪)到备用(辅助系统已运行)(01和10) A.3从备用(辅助系统已运行)到空载(同期并网)(12) A.4从空载(同期并网)到备用(21) A.5从空载到水轮机运行(23) A.6从水轮机运行到空载(同期并网)(32) A.7从空载到同步调相运行(水轮机方向)(24) A.8从同步调相运行(水轮机方向)到空载(42) A.9从同步调相运行(水轮机方向)到水轮机运行(43:=42&.23) 27A.10从水轮机运行到同步调相运行(水轮机方向)(34:=32&.24) A.11从备用(辅助设备已运行)到同步调相运行(水轮机方向)[14或(12&.14)] ⅡGB/T43595—2023/IEC60545:2021A.12从同步调相运行(水轮机方向)到备用(41) A.13从备用(辅助设备已运行)到同步调相运行(水泵方向)(15) A.14从同步调相运行(水泵方向)到水泵运行(56) A.15从水泵运行到同步调相运行(水泵方向)(65) A.16从同步调相运行(水泵方向)到备用(51) A.17从机组运行(水泵方向)到备用(61) A.18从备用到水泵运行(16) A.19从水轮机满负荷运行到水泵运行(36) A.20从水泵运行到水轮机满负荷运行——快速转换(63) A.21水力短路工况 附录B(资料性)配置双馈发电机/发电电动机的可调(可变)速水力机械的试验 B.1试验条件和运行区域 B.2试验项目 附录C(资料性)启动试验表格 参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件等同采用IEC60545:2021《水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行指南》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：——将标准名称改为《水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则》;请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国水轮机标准化技术委员会(SAC/TC175)归口。本文件起草单位：中国长江三峡集团有限公司、湖北能源集团股份有限公司、中国长江电力股份有限公司、雅砻江流域水电开发有限公司、中国水利水电科学研究院、水利部农村电气化研究所、东方电气集团东方电机有限公司、中国葛洲坝集团机电建设有限公司、重庆水轮机厂有限责任公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、长江勘测规划设计研究有限责任公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、安德里茨(中国)有限公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、东芝水电设备(杭州)有限公司、浙江富春江水电设备有限公司、广东蓄能发电有限公司。1水轮机、水泵水轮机和蓄能泵启动试验及试运行导则本文件给出了一般情况下水轮机、水泵水轮机、蓄能泵启动试验及试运行的程序，并为上述设备启动试验与试运行提供指导。本文件未对水轮机、水泵水轮机和蓄能泵所属辅助设备的启动试验与试运行进行详细描述，认为辅助设备的启动试验与试运行是单独完成的。本文件适用于容量15MW及以上或公称直径3m及以上的机组设备，容量15MW以下或公称直径3m以下的机组设备参考IEC62006执行。本文件仅在各缔约方同意的情况下才具有约束力。本文件不包括纯商业利益的事项，除非该事项与调试和试运行工作密切相关。本文件不涉及流道、闸门、排水泵、冷却水设备、发电机、发电电动机、电气装置(如断路器、变压器)等单项调试，除非其调试与水轮机、水泵水轮机和蓄能泵的启动试验不可分离。本文件规定的相关文件、图纸或信息由一个(或多个)供应商提供时，每个供应商提供与自己业务相关的资料。本文件没有规范性引用文件。下列术语和定义适用于本文件。水力机械设备hydraulicmachinery水电站和抽水蓄能电站使用的水轮机、蓄能泵、水泵水轮机、阀、推力轴承和导轴承等。注1:包括水力转换装置和各类型的进水主阀。注2:不包括水轮机调节系统，水轮机调节系统相关术语见IEC60308。冲击式或反击式水轮机、蓄能泵或水泵水轮机。将水能转换为机械能的设备。2注1:包括作为水轮机使用的水泵水轮机。注2:不包括进出口阀以及发电机和调速器相关设备。将机械能转换成水能的设备，以便蓄水用于后续发电。注1:包括作为水泵使用的水泵水轮机和蓄能泵。注2:不包括进出口阀以及发电机及其相关设备。用于发电电动机或电动机启动的装置。示例2:启动水轮机；示例3:变频器；示例4:水力变矩器；示例5:背靠背。注：示例代表了水力机械作为泵启动时的不同方法。开度装置openingdevice反击式水轮机的活动导叶或冲击式水轮机的喷针及其驱动部件(调节装置)。电气设备electricalmachine同步/异步发电机(或发电电动机)及其励磁设备。辅助设备associatedequipment保证水力机械正常运行的所有附加设备(若适用)。示例1:进出口闸门或阀门、尾水管闸门、圆筒阀(筒形阀);示例2:调压阀；示例3:联轴器；示例4:齿轮传动；示例5:制动系统；示例7:供气系统；示例8:冷却水系统；示例9:厂房渗漏排水系统；示例10:调相压水系统；示例11:供油系统。3.2试验、周期及运行模式启动试验commissioning为检验新设备或大修后的设备是否符合合同技术要求或检修质量要求而进行的试验，包括买方在3正式验收前开展的设备运行试验。利用设备进行能量转换或设备处于为能量转换而备用的状态。维护maintenance使设备保持在最佳运行状态所进行的工作。从机组安装完毕到首次启动之间进行的试验。机组安装完毕后第一次运转。测试运转testrun为测得专项试验数据而进行的运行。试验运行testoperation为达到试验目的所进行的设备运行。试验运行期testoperationperiod从首次启动到考核运行前的试验阶段。注：包括为检查电站设备而进行的空载/负载运行、甩负荷运行以及抽水蓄能机组的抽水和断电试验。空载试验no-loadtest机组未并网状态下运转的试验。零流量试验no-dischargetest水泵工况时，高压侧进水阀关闭状态下的运行试验。考核运行期testserviceperiod约定好的某一段设备运行时间。注：在此运行期间内，设备安全通常由供应商负责。由运行单位负责的设备运行。商业运行期commercialserviceperiod从设备验收后开始，包括后期运行及停机维护、检查和修理等阶段。质保期guaranteeperiod商业运行期开始后约定的一段时间，在此期间内，供应商有义务对其所提供设备的缺陷进行修4注：为达到质保目的，依据中相关规定进行的试验已执行。设备状态的查验。磨损或损坏后的修复。为提高设备性能所实施的改造。恢复机组容量和/或设备效率，使其达到“新设备的性能”;通过重塑设备性能延长使用寿命。提供与机组有关的设备或服务的实体(如制造商、合同方、安装单位、总承包人)。注：用户所在的组织也可作为自己的供应商。负责运行设备的实体(业主或业主委托的单位)。4运行条件4.1一般规定本章给出了供应商提供给运行单位的资料。运行单位掌握机组及辅助设备知识，是正确运行和维护机组的基本要求。各供应商应向运行单位交付所有必要的文件、说明和资料。至少应包括：——总体布置图(如机组、厂房布置图等);——主要部件的材料明细表、使用说明书和合格证；——设备特性曲线；——设备的运行指导书(特别是运行范围)、检查和维护说明书；——安装说明书；——合同中规定的备件清单；——其他注意事项。上述文件即使不是最终版本(但试验后应更新并最终确定),也应在机组首次启动前尽早提交给运运行单位应明确其他需要注意的事项(如河道航运、边坡稳定、公共安全等)。5供应商提交的文件应包括以下资料，部分资料可根据启动试验结果加以修正：括转轮叶片或折向器动作范围(如有),特性图有泵的特性曲线图、水轮机综合运转特性曲线b)合同要求的模型与原型的相似性说明文件；c)机组进出口闸门(或阀门)以及调压阀的操作与安全指导书，阀门与闸门之间的闭锁条件；d)运行工况转换(发电、抽水、同步调相运行、备用)以及各种电气、机械故障发生后的动作流e)在开机、空载及空化限制条件下，导叶开度(或冲击式水轮机喷针开度)与水头和尾水位的关系，部分情况下还包括转轮叶片角度或折向器位置；f)合同要求的过渡过程计算报告(计算模型、输入数据、设计标准/计算控制值、计算工况，以及压力、转速、流量、安全裕度及参考值的最大值和最小值说明);注1:包含主阀密封的开启和关闭时间。g)调速器和接力器特性(如活动导叶转角与接力器行程关系，协联关系等);h)压水系统或转轮室充、排水系统说明文件，压气罐参数(包括气罐容量、控制压力等),空压机、阀门、自动控制装置(包括排水系统和补气系统)、尾水管内最高和最低水位等说明文件(如有);i)过速保护装置调整说明，定值设置(过速停机参数)信息；j)水轮机(水泵水轮机)轴与发电机(发电电动机)轴之间的连接类型和同步调整说明(如有);k)调速系统油品指标，油过滤器净化频率与方法说明；1)控制和伺服系统说明文件，包括主阀、导水机构及水轮机可转桨叶片(如有)的类型与控制系统，以及主阀、导叶和转轮叶片的开启/关闭规律；m)在特定水头(最大、最小及额定水头等)安全运行的最大稳态飞逸转速、最高瞬时转速和压力注2:为确保机组安全，机组运行时转速值低于最大转速。n)机组最低连续运行转速(根据推力轴承和其他轴承的设计);o)首次启动的最小运行水头/扬程；p)润滑系统说明，包括润滑油油量、油品及更换频率等；q)推力轴承高压油减载系统说明(如有)r)推力轴承高压油减载系统投/退的转速或时间要求；s)机械和电气制动投/退的最大、最小转速(如有);t)油压装置启动或报警的油位、油压，报出信号及保护动作的定值参数；u)机组轴承、密封及液压回路的最高和最低温度(报警值和动作停机值);v)液压系统及轴承润滑系统最大和最小压力、流量和液位(报警值和动作停机值);w)受油器最高和最低温度、最大和最小压力值(报警和停机值)(如有);x)推力轴承可承受的最大推力负荷(如需要);y)机组安装标准的设计值和允许偏差(轴承和密封的间隙，垂直度、圆度、同心度等);z)冷却器最大和最小压力、流量值(报警值和动作停机值);aa)集水井最高水位(报警和动作停机值);ab)电动机、泵及其他辅助设备参数；ac)试验及操作人员的安全指导；ad)运行单位或供应商认为对设备安全操作和个人指导有必要的其他重要数据(如轴向水推力，水轮机/水泵水轮机、发电机/发电电动机旋转部件的重力)。64.3启动试验前的最后安装阶段在安装的最后阶段，供应商应对运行人员提供指导，并按4.2的要求提供运行设备相关信息。在安装的最后阶段以及开机、调试运行和考核运行期间，运行单位应安排人员接受供应商的指导和培训，以确保运行人员具备正确操作机组和相关设备的能力。轴承油箱和液压系统首次充油完成后，宜采集并保存油样，作为启动试验前的参考样本。对于水润滑的轴流转桨式水轮机，建议首次充水完成后采集并保存水样(水及相关添加剂),作为启动试验前的参考样本。建议准备好关键的备品备件(如运输时间很长的备品备件)。5启动试验5.1一般规定本章描述了水力机械设备启动试验相关内容。对启动试验(前提)条件、测量、健康与安全、组织机构等给出了指导和建议，并推荐了启动试验的项目和最终记录文件内容。在水力机械的全生命周期中，启动试验阶段是供应商向运行单位(业主)证明设备性能满足设计要求并可投入商业运行的时间段。由于设备首次带负荷运行，各方应谨慎配合确定机组启动试验流程。典型的启动试验流程见图1。准备就绪准备就绪流道充水前检查流道充水机组充水逐步增加转速轴承温度控制振动控制逐渐增负荷带负荷和甩负荷试验甩负荷零流量试验转速和压力增加控制(若有)具备考核运行条件试运行期运行工况转换启动试验前首次同期空转运行首次启动图1启动试验流程7启动试验期从新机组安装完成后开始，到考核运行期开始前结束。试验流程也可用于机组检修或改造后的验收试验。5.1.3启动试验期运行条件启动试验期应符合本文件第4章的运行条件要求，若电站运行条件不能满足机组启动试验要求，运行单位和供应商应协商确定可接受的启动试验条件，并就试验流程达成一致意见。为正确分析异常现象发生的原因，试验中有必要同步记录重要数据(如蜗壳及尾水管压力，控制机构开度，机组转速，主轴、导叶及顶盖的位移和振动，轴承受力和温度，接力器油压等),记录工作宜在首次启动及后续运行中持续开展。每次记录应注明试验内容、机组编号以及时间和日期等。运行单位负责协商相关单位和部门取得试验许可条件(电网、水头、流量等)。5.1.6启动试验前提条件机组启动试验前，所有属于机组安装阶段以及有关机组安全启动的工作均应完成并做好记录。运行单位和供应商应协商同意开始启动试验，并签订“已做好启动试验准备”文件。管理与组织包括：——任命启动试验总指挥；——成立启动试验委员会，成员包含各相关方(各供应商的启动试验工程师),明确参与调试各方角色和职责；——启动试验委员会建立工作许可制度以确保工作安全开展(如设备闭锁、区域封闭、标识管理制度); 武验各方应协商制定试验计划时间表——启动试验方案(示例见附录C中表C.1)。有效文件包括：——所有相关的最终安装文件(如固定部件与旋转部件之间的间隙记录);——各供应商提供的“已做好启动试验准备”相关协议文件；——所有与启动试验相关的指导和说明文件。若启动试验期间出现任何突发事件，应防止水淹厂房(或阻止水进入流道和机组)。下列设备应具备紧急关闭条件： 进口闸门：8——出口闸门；——进出口阀；——可动水关闭的叠梁门。可用系统包括：——主用电源和应急电源；——辅助电源；——排水系统；——压水系统；——冷却系统；——压缩空气系统；——水轮机监测系统；——发电机监测系统；——励磁系统；——气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、母线和馈线的电气保护；——主变压器，包括保护和监测装置；——同期并网装置；——通信系统；——自动化系统；——照明系统；——火灾探测与消防系统；——供热、通风与空调系统(HVAC);——接地装置；——电厂其他适用的系统。5.1.7启动试验期间的健康与安全启动试验期间，设备具备运行条件(带压、带电、区域内其他设备正常运行等),应强化风险意识，宜告知所有参与启动试验人员风险情况，并依据最新的健康和安全规定开展培训。建议针对消防、疏散、紧急救护等内容开展演练。启动试验期间，可临时安装消防及紧急停机按钮。启动试验前宜对试验设备周围区域完成清理，并在试验设备周围区域设置围栏。为限制人数，只有经授权参加启动试验的人员才可出入试验区域。5.2启动试验总指挥与组织机构启动试验总指挥应由运行单位、主要承包商、供应商共同任命。启动试验总指挥负责启动试验工作，组织编制启动试验方案，方案包含相关的承包商/供应商在每个流程中的具体工作。试验流程可设计成分步流程，并在每一步签字认可。试验前及试验期间，如确需变更流程，应由运行单位和供应商共同审核后批准。启动试验组织机构示例见图2。启动试验总指挥的职责是在考核运行期开始前完成所有试验项目。运行和试验人员对设备进行的9所有操作均应向启动试验总指挥报告。启动试验过程中每个供应商对其提供的设备负责，并对其合同约定的试验项目的执行负责。如部分设备未包含在供应商负责试验的范围内，建议安排现场试验协调员协助启动试验总指挥完成该部分设备的试验。宜任命专人作为开关操作监督员，负责所有开关操作和工作许可。开关操作监督员直接对启动试验总指挥负责。项目经理启动试验总指挥开关操作监督员现场试验协调员(若需要)承包商/供应商启动试验工程师承包商/供应商启动试验工程师承包商/供应商启动试验工程师图2启动试验组织机构示例5.3启动前准备启动前的准备工作包括利用高压侧和低压侧的阀门和/或闸门对流道充水，再完成机组充水。若机组高压侧和低压侧的阀门和/或闸门操作需与机组调试同步进行，则机组启动试验包含阀门和/或闸门调试。流道充水不是本导则详细阐述的内容，启动试验总指挥应协调运行单位完成流道充水工作。因流道充水对水力机械和设备设施的安全至关重要，启动试验总指挥可要求运行单位开展必要的检查试验，确认流道充水无异常。若水力机械上游侧和下游侧的阀门和/或闸门操作需要与机组调试同步进行，则该设备的调试应由启动试验总指挥统一协调完成。在流道充水及液压系统建压前，启动试验总指挥应审查相关文件和记a)阀门和/或闸门设备(包括操作机构与辅助设备)安装、校准、测试完成，方可对设备升压；b)阀门和/或闸门、进人孔应按规程关闭并锁定；c)做好应急预案与应急设备设施准备，确保可在不损坏水力机械和设备设施的前提下有效处置意外泄漏事件；d)流道充水后很难或不可能开展的运行检查和测试工作应已完成；e)流道应具备在特定时限内排空的条件。启动试验总指挥应确认所有专用测试仪器均已按照供应商和运行单位的要求安装到位(和/或调试完成),包括水力机械支撑部件的位移测量、强度测试和/或支撑结构的共振数据测量仪器。完成所有流道检查、异物清除和连接部件紧固，各检查参与方确认流道清洁度检查情况，并在检查文件中签字。流道充水流程取决于电站设计情况，包括以下情况。——机组上游、下游流道未设置具有隔离功能的阀门或闸门的电站(常见于低水头电站),流道充水即机组充水，充水步骤应符合5.3.4和5.3.5的规定。——机组上游、下游流道设置具有隔离功能的阀门或闸门的电站，机组充水前应先完成尾水充水和上游流道充水。——机组上游流道设置具有隔离功能的阀门或闸门，下游流道未设置的电站，机组充水前应先完成上游流道充水。若出于结构和/或流程等原因，需在上游流道充水前从尾水侧进行机组充水，应注意在不同尾水位条件下，如果阀门或闸门下游有水压而上游没有水压，则机组上游流道阀门或闸门可能受到下游反向水压影响。机组充水时，应符合5.3.4和5.3.5的规定。——机组上游流道未设置具有隔离功能的阀门或闸门，而下游流道设置的电站，机组充水前应先完成尾水流道充水。若下游闸门或阀门设计上不能承受上游压力，则应将其打开以避免过压。对于上述每一种情况，在进行上游流道充水前，均应符合5.3.4和5.3.5的规定。注：上游位于机组高水压侧，下游位于机组低水压侧。机组充水前应检查发电机/发电电动机以及辅助设备、备用设备情况。启动试验总指挥应至少安排检查以下项目(如适用),并记录检查结果。a)检查所有流道，清除异物并紧固松动部件(这些异物和部件可能引起设备设施损坏),流道清洁度检查情况宜记录到文件中。如有必要，应检查后续水轮机验收试验所需的水轮机测量断面和测压头并确认其符合要求，视情况做好尺寸记录。b)控制装置校准，如导叶开度和转轮叶片角度校验(如适用),喷针和折向器包括其协联关系检查。c)油压装置、截止阀、调压阀、调速器、自动/手动操作启动和停止装置及信号装置检查。d)调速系统油位、油压，所有油过滤器状态检查。e)所有保护装置检查，如油位、油压和油温的报警及继电器检查，必要时应调整定值。f)调节系统各部件的开启和关闭时间及其功能检查，如导叶、转桨式水轮机叶片、冲击式水轮机的喷针和折向器、调压阀及其故障保护装置、控制信号死区(如有)等。g)阀门或闸门开启与关闭时间(如可能)及其功能试验。h)渗漏排水泵、润滑泵的运行状态。i)需润滑或冷却的所有轴承和密封装置的润滑油、润滑脂及供水系统检查。j)机组制动系统的动作情况。k)各孔盖紧固情况(如进人孔等)。1)调整转桨式水轮机的叶片至某一特定开度，避免流道充水后因漏水导致水轮机旋转。m)压水系统和充水系统及其控制装置运行情况。n)可分离的耦合装置运行情况。o)排水系统运行情况。注1:排水泵、相关管道系统和设备采用永久电源进行调试。若使用临时设备(临时排水泵、临时电源)调试，则临时设备要在真实环境下进行测试，证实其具备与厂房永久设备相同的性能和可靠性。p)节流孔板清单。注2:详细列出机组上安装的所有节流孔板(油、水回路中)的实际直径和理论参数。节流孔板是保证安全的重要部件，其参数决定了阀门或调节机构(喷嘴、导水机构等)的操作时间，需重点关注(节流孔板的任何变化或技改均在清单中详细记录，并由专家评估可能带来的安全风险)。q)滤水器注3:所有滤水器(无论是冷却水系统上的滤水器，还是控制装置回路上的滤水器)均处于清洁状态，并检查关闭和紧固情况。滤水器充水前完成无水调试。r)闭锁装置。注4:所有闭锁装置(无论是进气阀、导水机构的机械闭锁，还是排水阀、排气阀单独的闭锁)均处于正常位置。负责闭锁装置的人员调整好闭锁装置的实际安装位置并与理论值对比。闭锁装置钥匙(如有)由专人保管。s)检修密封。注5:空压机及充气式检修密封可用并试验正常(如有)。检查完成后，主阀或闸门应在关闭位置并锁定(如适用),机组应处于停机状态(如适用，导叶或喷针处于加压状态并锁定)。制动装置投入，控制系统运行。所有工作准备完成后，启动试验总指挥可下令机组充水。机组充水通常宜从尾水充水开始。机组充水应缓慢进行，优先选用手动模式通过旁路(尾水闸门的)充水或小开度开启闸门或叠梁闸门充水。如适用，活动导叶宜打开3%～5%的开度。应根据尾水充水进程检查渗漏情况，宜对排气功能进行检查并且功能正常，主轴密封漏水量宜在规定范围内。机组充满水或机组内的水与尾水平压时，应关闭活动导叶、打开主阀或闸门(或吊出叠梁门)。随后将机组内水压缓慢增至水头压力。对于下游设计有可以承受上游水压的主阀或闸门的低水头电站，机组上游充水过程中，主阀或闸门应保持关闭直至机组内水压增至水头压力。若水轮机设置有主进水阀，机组蜗壳应谨慎地充水和升压。蜗壳设计有导水机构的机组，应通过旁通阀、充水阀或小开度开启闸门(开度仅为小缝隙)进行充水升压，并在主阀打开或闸门全开前进行检查。同时应检查旁通阀自动保护装置运行情况，测试功能正常。蜗壳没有设计活动导叶的机组，只能通过尾水充水部分升压。应检查触发进出口闸门(或阀门),特别是事故闸门(或阀门)动作的自动保护装置情况，检查自动锁定装置情况。若保护装置和事故闸门(或阀门)工作正常，且未观察到异常渗漏或变形，则可进行下列操作试验：a)调压阀(如有);b)冲击式水轮机喷针(含折向器);c)冲击式水轮机尾水压水系统(若适用)。若适用，应进一步开展压水和再充水调试、控制装置调整等其他试验。5.3.6使用蓄能泵及水泵水轮机为压力钢管充水不宜使用蓄能泵及水泵水轮机的水泵工况向压力钢管充水工作，较大的振动和空化可能损坏水力机械设备。5.4首次启动首次启动的目的是检查转动和固定部件之间是否存在异常(如噪声、刮擦或卡阻),检查紧固件水轮机首次启动由启动试验总指挥许可。如可能，首次启动前宜通过手动操作机组转动进行检查。采用手动模式投入高压油减载系统(如有)后，手动模式撤除制动系统(高压油减载系统、制动系统宜保持在手动模式)。此时最大瞬时转速仅为每分钟几转，宜根据轴承类型考虑轴承润滑情况。应控制转速不应过高以尽量减少水流或通风产生的噪声，但转速也不宜过低以避免轴承(如卧式机组)或推力轴承(如无高压油系统)润滑失效。注1:对于自润滑轴承，在首次启动前进行人工润滑，以避免转动部件和固定部件发生干摩擦。对于可调节角度的转轮叶片，首次启动前宜确定叶片位置，并考虑特殊状况风险(如推力轴承负载、抬机风险)。机组启动采用以下方式：——水轮机模式，采用手动操作点动开机或采用启动装置开机(若有);注2:无活动导叶的水泵水轮机开启主阀门和/或旁通阀。——水泵模式，采用启动装置点动开机。转动和固定部件间隙较小的部位(通常靠近主轴的轴承和密封)应安排人员观察并做好记录，包括电气设备内部气隙(如允许，宜打开盖板检查)以及转轮和机壳之间的间隙。若无异常现象，机组自行惰性停机。如漏水量较大，机组有加速旋转的趋势，则应投入制动系统并进行记录。注3:试验过程中需考虑轴承情况。若观察到异常情况或泄漏现象，应立即停机并投入锁定。缺陷处理完成后宜重新开始启动试验，若转动正常，则以相同或稍高的转速进行后续试验。5.5启动试验阶段启动试验阶段是指机组首次转动之后至考核运行期之前的阶段。对于多机组电站，机组启动试验宜逐台进行。后续机组启动试验可根据首台机组试验情况进行空载试验期间机组在未并网状态下运行。注：由于空载运行会增加转轮疲劳损耗，因此尽量缩短测试时间。试验的目的是验证轴承性能和转动部件的轴线调整/质量平衡情况，测试/校验转速控制与自动化系统。试验转速通常为25%、50%、75%及100%额定转速。水轮机的工况下，水轮机的旋转扭矩由导水机构控制流量提供，先采用手动控制，然后尽快切换至自动控制。水泵工况下，泵的旋转扭矩由启动装置提供，如条件具备，转轮应压水运行并冷却迷宫环，否则应控制泵的转速或泵内水的温升。试验应测量并记录以下内容：——开度装置信号；——水力机械设备的静态压力，包括压力钢管(靠机组侧)、尾水管。试验应测试验证以下内容。——轴承：温度(稳态)、油循环状态、润滑及冷却系统的压力、自润滑功能(如有)。如发现油面出现泡沫或气味异常，应查明原因并消除缺陷。——检查旋转部件动平衡情况，必要时进行调整。——转速控制：功能正常，速度设定值校验。——主轴密封性能。——辅助系统：供水泵及阀门功能，测量装置控制功能。——启动/停机流程，安全装置及紧急停机。——宜记录机组停机曲线并与理论值对比。通常在额定转速下完成空载试验后，应选取特定转速检查制动系统(冲击式水轮机制动喷嘴)功能。若发生温度过高或增速过快且运行一段时间后仍不稳定，应立即停机，分析原因并处理。在额定转速下完成机械部分空载试验后，如已安装过速保护装置，在手动模式下缓慢增加水轮机转速，检查过速保护装置功能和动作情况。试验前，宜确定水轮机的开启速度(如导叶)和加速幅度。宜尽量缩短试验时间，避免机组应力过大。宜首先检验电气过速保护功能(由调速器或辅助转速表触发)。为避免机组转动应力过大，可暂时调低电气过速保护动作的设定值，检查其动作是否有效，然后再按正常的设定值试验。在校验机械过速装置前，电气过速保护动作值可暂时设置为稍高于机械过速保护动作值几个百分机组试验期间应仔细监视机组状况(噪声、振动、温度、压力脉动、导叶开度曲线……)。应测量每个装置的设定动作时间，必要时应对其进行调整。对于大型立轴机组，过速保护试验完成后应对转轮(和发电机)进行外观检查(若发现异常现象，见注1:在某些特定情况下，机械过速保护试验推后进行。如对于低比转速水泵水轮机，由于空载运行不稳定，很难在空载状态下达到过速值。该情况下，运行单位与供应商协商将该试验推迟到甩负荷试验期间进行。推迟的这段时间内，预先按照上述调低电气过速保护动作设定值的方法完成试验后，机组将受到电气过速保护装置的保护。注2:导叶关闭过快可能发生抬机现象(特别是极低水头的混流式水轮机和轴流定桨式水轮机)。试验的目的是验证励磁系统、继电保护装置和其他电气设备的性能。试验转速通常为额定转速的90%～110%,并在水轮机工况下采用自动模式控制。设置活动导叶的可逆式机组，水泵工况启动时通常转轮处于空气中，需对转轮密封/迷宫环、主轴密封进行冷却。冷却系统调试应在机组空载试验前完成。未设置活动导叶的水力机组，水泵工况启动时通常转轮在水中。对于耦合连接的可逆式抽水蓄能机组或蓄能泵，机组应由启动装置带至额定转速并同期并网。若三元机组(发电电动机与水轮机和蓄能泵的组合)与蓄能泵设置有可分离的耦合装置，则应开展下列两种试验：a)静止状态下耦合：先耦合连接，然后发电电动机由水轮机带至额定转速；b)转动状态下耦合：先断开连接，通过增加变频器功率逐渐增加液压力矩等方式，使蓄能泵逐步达到额定转速，然后耦合连接至发电电动机，发电电动机同时由水轮机带动开机。若观察到异响、刮擦及其他异常现象，或供应商提出异议，应立即停机。5.5.3首次同期并网试验的目的是验证机组电气系统和电网电气系统的性能，机组同期并网。5.5.4甩负荷试验和负载运行本条描述了机组带稳定负荷运行的性能试验以及机组甩负荷时相关安全响应的验证内容。注：甩负荷试验在稳态试验完成之后，下一阶段升负荷试验之前开展。试验应采取必要的控制措施，避免由于流道中水流时间和流速的变化，可能导致的压力和水位过高或者过低情况(如调压室等部位)。试验的主要目的是验证在甩负荷暂态条件下设备运行数据的变化情况，并与暂态模拟计算值、合同值对比，包括压力钢管和/或蜗壳内的压力、机组转速、转轮抬机量(可能产生)和尾水管压力。还涉及不同设计速率下，对调速器或节流孔参数的调整。当对调速器或节流孔的参数进行调整时，所有可能受调整影响的试验项目应重新进行。宜采用新技术手段，将甩负荷试验测量结果与甩负荷前的测量结果(如可能)进行比较。此外，应检查水轮机调速器在甩不同负荷时的响应时间和性能。注1:适用于所有类型的水力机械。对于暂态试验，包括运行模式转换过程中，应开展以下工作：——检查调速器和调节装置功能，检查机组整体情况；——记录机组转速变化和瞬时压力变化情况，记录转速和压力的极值；注2:要考虑主阀密封的开启和关闭时间，该时间会影响测量的动态值(如压力)。——调整导叶、喷针、转轮叶片、折向器的关闭时间和调压阀的开启时间，在压力变化允许范围内将机组过速降到最低。应将测量结果与计算值比较，如差异较大，应修正计算值；——对其他液压和电气设备(如断路器、变压器)进行操作测试，包括保护装置和其他自动装置。甩负荷试验过程中应逐步增加机组负荷直到机组当前允许的最大负荷(如在25%、50%、75%和100%额定功率以及在各方商定的最大负荷下进行甩负荷试验)。若机组在某个闸门位置或喷针位置出现剧烈振动，应补充该工况点试验项目(如水斗式水轮机在喷针小开度或不同关闭规律的工况下试验)。注1:暂态试验会增加水轮机疲劳损坏的风险，尽量减少试验时间。可用以下方式代替：在较小负载下进行暂态试验，以完成数值模拟校核；然后在最大负载或极端条件下进行数值模拟，以确认是否满足设计标准。在每个设定的负荷下，宜进行两种情况的甩负荷试验：一是由调速器控制甩负荷至空载开度；二是通过动作紧急停机电磁阀甩负荷至停机状态。如有规定，还应通过紧急关闭事故闸门(或阀门)或其他紧急装置进行甩负荷试验。每次甩负荷试验完成后，应分析试验中水压上升和水轮机转速上升的数据，确保下一次以更高负荷开展甩负荷试验时不会超过安全极限值。注2:甩负荷试验完成后通常进行发电机满负荷热稳定试验。甩负荷(断电)试验前宜先完成零流量试验。水泵工况试验从零流量状态开始：——未设置导水机构的机组，根据开机曲线开启主阀；——设置有导水机构的机组，根据开机曲线通过规定顺序开启主阀和导水机构。若机组转轮叶片可调节，应先将叶片设定在合适角度。宜在不同水库水位以及不同水泵扬程下开展流量试验。一般情况下，先完成水泵正常停机试验，再开展闸门(活动导叶或主阀)小开度甩负荷(断电)等各类甩负荷试验。至少宜开展高水泵扬程和低水泵扬程两种工况下的甩负荷(断电)试验。对设置有活动导叶的水泵水轮机，应开展导叶小开度试验和最佳导叶开度试验，并对比计算结果确定是否开展其他试验。如有规定，还应通过紧急停机流程、模拟导叶失控开展上述试验。应重复开展试验和调整工作，直至所有流程和自动控制结果均符合要求，满足正常运行条件。每次甩负荷试验后，应分析压力和水泵转速的变化。注：甩负荷试验完成后通常进行发电电动机满负荷热稳定试验。.4多台机组共用同一引水管道的试验步骤对于多台机组共用同一引水管道，宜在过渡过程计算的最不利工况(如压力、转速等)下进行甩负荷试验，试验结果应与计算值对比。应采用合理的试验步骤逐步逼近计算得到的最不利工况。对于机组稳态运行试验(包括同步调相运行试验),应检查以下内容：——以各方认可的测量精度检查机组输出(输入)功率、压力和流量，并与4.2列出的内容对比；——检查机组在保证运行范围内的稳定性、振动、空化及压力脉动情况。机组在保证运行范围以外运行时，不宜在较高振动区域和空化高风险区域运行。注：机组在保证运行范围外开展性能试验，目的是验证机组运行极限，扩大机组运行范围。零流量试验(仅对水泵或水泵水轮机)对于可逆式水泵水轮机，零流量试验的目的是检验发电电动机启动系统和水泵水轮机转轮室排水/充水系统。对于三元机组，零流量试验的目的是检验启动系统、加速系统和水泵转轮的耦合/断开情况。零流量试验时，泵应在主阀或活动导叶关闭状态下运行，该零流量情况下，应在短时间内(通常小于1min)完成试验以避免泵内的水温升过高。试验所需的时间取决于机组的设计、泵的扬程和输入功率，应提前设定试验时间。超过设定的零流量试验时间时，机组应停机。注：活动导叶和主进水阀的开启顺序不同，蜗壳压力也随之变化。发电电动机应并网并以额定转速运行，应连续记录各部轴承、油、冷却水的温度，若温度过高或上升试验时注意以下内容：——转轮在水中启动的机组，应关闭主阀和旁通阀；——转轮在空气中启动的机组应再次充水，充水过程应谨慎开展，确保压力和输入功率缓慢增加，避免产生过大的压力或功率峰值。应记录达到零流量运行所需的时间和零流量扬程(蜗壳内或活动导叶前的压力)。零流量试验应重复进行以便对不同启动装置进行调整，如耦合装置、排水和充水阀等。零流量试验测量、调试的内容和要求与空载试验(见)一致，此外还应测量：——顶盖和轴承座的振动和变形；试验期间，现场试验协调员应确保做好下列参数的观察、测量和记录。稳态运行(包括同步调相运行)和甩负荷试验期间：——上游和尾水水位(或压力);——发电电动机输出/输入功率；——水轮机/水泵进出口断面压力；——轴向推力(如有);——液压系统的油位和压力；——压油泵的运行时间；——导叶或喷针打开和关闭时接力器的压差(检查安全裕度)、事故闸门/阀门动作的压力设定值(如有)、转轮叶片或折向器紧急动作的压力设定值(如适用);——轴承和密封的温度；——主轴密封功能参数(如压力、密封水量、漏水量),如适用；——噪声等级(若合同规定了具体值);——异响；——旋转部件和固定部件的振动和位移(例如轴承支架振动、大轴径向和/或轴向位移以及导叶的振动);——补气装置功能(如有);——压水系统补气时间间隔(如适用)。暂态过程(包括运行工况转)期间：——进水口和调压塔水位变化；——时间和机组转速的关系；——最大和最小轴向推力，如适用；——调压阀开启行程和开启/关闭时间(如有);——调节过程中油压系统压降和压油罐油位变化情况；——真空破坏阀功能(如有);——动水情况下事故阀门或事故闸门的性能(如有规定);——工况模式转换的顺序和时间；——压水过程中的耗气量。注：为提高设备使用寿命，有必要测量分析高负载部件的应变情况(见IEC62256)。若条件具备，甩负荷试验后宜评估活动导叶(或喷针)全关时的导叶(喷针)处漏水量。建议试验运行期结束后，对机组进行全面检查，如检查机组是否存在刮擦现象等。若试验运行期间发现异常现象或有潜在风险的振动，或者飞逸转速试验完成后，应对机组进行全面宜根据机组振动和噪声水平、电网频率变化、输入功率限制等因素，划分机组运行限制区域和制定控制措施。5.5.5配置双馈发电机/发电电动机的可调(可变)速水力机械的附加试验对于可变速水力机械，有两个控制对象：有功和转速。根据“能量守恒定律”,有功和转速之间有一定的关系，有功和转速均可以作为控制的目标。对于水泵运行工况，由于水泵输入功率主要取决于转速，因此很难通过控制活动导叶开度来控制水泵输入功率。电机输入功率由励磁装置控制。电机输入功率与水泵输入功率不一致时转速也将发生变化，当电机输入功率与水泵输入功率平衡后，形成新的稳定转速值。控制方式通常有两种：功率控制和转速控制。通过励磁装置控制电机输入功率，使机组达到设定的功率或转速。控制活动导叶开度，使其保持在与泵的输入功率和扬程协同的最佳开度。对于发电工况，水轮机输出功率主要依靠水轮机调速器控制导叶开度来调整，同时励磁装置控制发电机输出功率。励磁装置的响应时间要远远小于调速器的响应时间。一种是励磁装置控制发电机输出功率，而调速器控制机组转速。另一种是励磁装置控制转速，而调速器控制水轮机输出功率。通常，为优化运行，两种控制模式会依据不同运行条件交替实施。双馈变转速水泵水轮机机组附加试验内容见附录B。5.5.6运行工况和工况转换宜对机组运行工况和工况转换进行测试，并在测试期间记录中的参数值。试验前，宜明确每个设备供应商(水力机械、发电机、控制系统等)的职责，并在试验中验证各自设备性能。根据机组类型，可采用不同运行方式。从下列两种工况开始：——备用-准备就绪；—备用-辅助系统已运行。单方向旋转的水轮机可开展以下运行工况试验：——空载；——同步调相运行(SCO)-水轮机方向；——水轮机运行(从空载到满负荷)。注1:“线路充电”为一种特殊工况(见5.5.8)。可在水泵方向和水轮机方向转换的可逆式水泵水轮机，还可增加以下工况试验：——同步调相运行(SCO)-水泵方向；——水泵运行。带有独立的水轮机和水泵转轮的三元机组，还可开展以下工况试验：——水力短路。注2:“水力短路”工况允许三元机组在系统中以水泵方式运行，甚至在电网功率小于水泵所需功率的条件下运行。不足的动力由同轴的水轮机提供。水泵抽出的部分水用于驱动水轮机(见附录A中A.21)。可逆式水泵水轮机运行的不同工况见图3,带有数字的箭头描述了可能的工况转变方向。备用-准备就绪(0)备用-准备就绪(0)备用-辅助系统已运行(1)空载(2)同期并网水轮机-满负荷(3)SCO(4)水轮机方向SCO(5)水泵方向水泵-运行(6)图3可逆式水泵水轮机运行工况不同工况转换的描述见附录A。对于组合的工况转换，如从备用到水轮机满负荷运行(13:=12&.23)或从水轮机运行到同步调相运行(水轮机方向)(34:=32&.24),即使过程中的空载运行短时间单独存在，也可跳过以减少工况转换的总时间。IEC60308描述了不同控制模式的试验，适用时可参考，否则供应商和业主应协商一致。对不属于水轮机的其他相关系统开展附加调试对水力机组调试是有利的。具有特殊作用的运行模式如下。——说明：机组在没有电网供电的情况下以水轮机工况启动，电源由自供电机组、应急柴油发电机或电池提供；——试验：在所有装置以辅助电源供电的情况下启动机组(未连接电网),再将电气开关连接至空母线，然后对电压和频率控制装置进行试验，最后将机组同期并网。线路充电：——说明：高压电气系统在空载或低负荷情况下充电(如带输电线路或电缆线路的变压器),受费兰梯效应影响，系统受端电压可能明显高于供端电压，并可能引起设备的电磁暂态现象；——试验：机组启动或黑启动后，将电气开关连接至高压系统母线，应对电压和频率控制装置进行试验(在高压系统两端均进行测量),最后将电气系统同期并网。水泵水轮机低水头运行：——说明：低比转速的水泵水轮机低水头运行可能存在不稳定区域(S曲线),特别是当机组在小开度情况下，应采取措施提高机组稳定性，如采用单个导叶不同步的方法；—试验：若条件具备，应在该区域进行机组运行测试，如进行空载、同期并网和断电等试验；若多台机组共用一条压力管道，宜研究其他机组对S曲线的稳定性影响。通常调速系统设计了多种安全措施以避免机组飞逸，因此机组在其使用寿命内达到飞逸转速的概率很小。若运行单位决定现场进行稳态飞逸试验，或在合同中约定进行飞逸试验，该试验应非常慎重地开展。对于多机组电站，宜只进行一台机组的飞逸试验。除特殊情况外，电站宜只进行一次飞逸试验。运行单位宜在项目早期评估机组飞逸试验的必要性(包括效益、寿命影响和风险),并将其要求写入水力机械和发电机合同中。只能对新机组或完全更新改造的机组开展飞逸试验。飞逸试验前应采取所有必要的预控措施，试验各参与方应就试验条件、试验步骤达成一致意见。并至少应考虑以下因素：——所有辅助设备应运行良好；——手动紧急停机装置应处于可操作状态并试验正常；——试验只能在启动试验期间进行；——试验前应完成空气间隙、温度、振动等定值整定；——逐步增加机组转速，同时监测机组主要运行参数(振动、温度、气隙等),并尽可能缩短转速增加的时间；——试验后应全面检查机械和电气设备，确认设备是否有损坏或不正常的情况。特殊条件下的运行参考6.3.3。5.6启动试验结束启动试验完成后应编制试验报告记录调试情况。报告内容宜包括相关的记录数据及重要参数(如孔板尺寸等),以及列出的参数、值和记录(如适用)。初步试验结果数据宜及时提供给运行单位，以便及时开始考核运行期。建议记录启动试验结束和考核运行期开始的时间。6.1一般规定本章内容涉及水力机械设备的运行，对考核运行期和商业运行期设备的运行进行了描述，并给出相应的建议。运行期包含以下部分：——考核运行；——商业运行，分为质保期和质保期后。考核运行期和质保期的相关条款应被用于首次安装并调试的新机组，也用于维修或大修后的机组。6.2考核运行期考核运行期的时间宜足够长，以便运行单位验证所有设备运行状态良好。对于大修或技改后的机组，考核运行期可适当缩短甚至取消。考核运行期的时间通常在合同中约定，在考核运行期内，运行单位应严格按照规程运行设备。若试验运行期未发现异常，机组应直接进入考核运行期。通常情况下，在考核运行期内，设备供应商仍需对其设备及运行状况负责。运行单位应制定运行计划。在考核运行期间，建议运行单位运行人员在供应商的指导下运行设备。考核运行期允许中断或设备跳闸的条件宜在合同中约定。在考核运行期间，运行单位运行人员应定期组织培训，掌握设备功能，并记录设备运行状况(至少每天一次，初期每小时一次或以更高频次记录，在水头、流量、功率变化时均应记录),大部分数据可采用数据采集系统连续采集，应记录以下内容：——上下游水位；——机组进出口断面水压；——输出/输入功率和功率波动；——流速(若可能);——导叶或喷针开度、转轮叶片转动角度(如适用)、折向器位置；——高压油系统的油压、油温；——机组转速(对于可变速机组)。还应观测以下内容：——调速器控制系统补气装置和压油装置运行情况、辅助系统运行情况；——闭锁装置的动作和信号反馈情况；——水轮机蜗壳或水轮机顶盖变形；——补气系统(补气范围和效果);——油液气味；——润滑油、冷却水的循环情况；——各部位的润滑效能、过滤器及冷却器的工作情况；——油质；——集水井水位及设备漏油收集情况；——机组负载能力；——环境温度与周围设备的表面温度(如发电电动机周围);——轴承振动及大轴摆度。环境情况。6.2.5考核运行期结束机组通过考核运行期后将进入由运行单位负责的商业运行期，同时质保期开始，合同各方应记录该时间点。运行单位宜做好重要备件的储备工作(如采购周期较长的备件)。6.3商业运行质保期内，未经设备供应商允许，设备不应超出合同规定的范围运行。商业运行期间，应按6.2规定的内容开展测量和巡检工作。大多数设备状态的测量间隔可根据机组实际运行情况适当延长。应记录每次测量和巡检的日期和时间。机组运行中，出现如轴承温度陡升或压力油系统油压陡降等不能立即消除的故障时，应立即停机。质保期内，若检查出设备缺陷需要进行维修时，维修方案宜征得供应商同意。验收试验按照下列要求完成：——效率、功率和流量试验宜参考IEC60041(如适用)执行，或由业主和设备供应商协商开展；——宜考虑运行的限制和约束条件，如振动和噪声水平、频率波动、入力限制和/或效率下降等情况；——对于转桨式水轮机，宜采用指数试验法校验协联机构的协联关系，如有必要尽快完成校正。若能实现稳定的压差测量，则可用指数法校验机组相对效率。供应商和业主在合同中约定的其他试验，宜在本阶段实施。本条只适用于合同中约定的质保项目。在业主和供应商约定的时间(一般在质保期即将结束前),应对机组进行质保检查。尤其是检查所有对空蚀有质保要求的部件(见IEC60609-1:2004中的第4章)。质保检查宜由业主和/或运行单位，以及业主邀请的供应商共同完成。质保检查宜包括运行(操作改为运行)和检查，检查内容如下。a)稳态运行期间：1)所有机械部件运行情况(敲击声、异响、异常振动、温升);2)漏油和/或漏水；3)润滑水、冷却水及厂房渗漏排水系统状态(液位、流量、压力、进出口温度);4)调速系统及辅助液压系统；5)安全装置动作设定值，并与初始值比较；6)水轮机输出功率及流量、水泵输入功率及流量(或指数流量)、水头、水泵工况下导叶开度或发电工况下喷针开度，包括空载和零流量工况下的上述参数。b)暂态过程期间：1)最大瞬时转速和压力的变化值；2)压力钢管中最大压力变化值；3)油压系统中压力变化值，活动导叶、喷针、调压阀和主阀的关闭时间；4)停机时间；c)备用状态：1)压力值；2)润滑油系统和调速系统的油位和温度；3)导叶、喷针、折向器、转轮叶片、进出口闸门或阀门、调速器控制装置及接力器的关闭位置，并与初始值比较(如适用);4)活动导叶、喷针、进出口闸门或阀门的渗漏量，并与初始值比较(如适用);为检查控制机构的动作情况，在质保期检查前宜甩满负荷(100%)试验后停机。注：甩满负荷试验会增加机组疲劳损伤。该试验为选做项目，由运行单位与供应商协商。检查完成后应提交检查报告，报告应记录所有相关设备的状态及合同保证性能的检查结果。应列出为使机组符合合同要求而采取的各项措施，如有可能，还应列出措施实施方及相关费用的承担方。若质保期检查不能与最终验收同时进行(如涉及运行磨损需要维修),则最终验收可推迟进行。质保期后，可继续进行6.2规定的测量和巡检内容。测量周期和范围由业主确定。若发现或记录到异常现象，宜由业主决定机组继续运行或停机检查处理。6.3.3特殊运行条件机组在寒冷环境中运行时，应注意检查管径较小，特别是通过寒冷区域的供水管路，若管道中的水流速低或管道没有实施保温措施，则管道可能发生冰冻堵塞。注：冰可能堵塞大的水流通道，特别是在拦污栅和活动导叶处。机组运行中损耗产生的热量通常可维持润滑油的良好性能。若机组在低温环境下停机时间较长，应对轴承和调速系统中的油进行加热以降低其黏度。机组调相运行应特别注意冷却系统的运行要求。应对主轴密封单独冷却，特别是对于水头高、转轮间隙小和转速高的机组。供应商应对该工况提供运行指导。对于径流式电站，保证电站过流连续性非常重要。电站过流的连续性使电站上、下游水位相对恒定，这对满足公共安全和通航要求至关重要。低水头电站机组(如轴流转桨式水轮机或灯泡贯流式水轮机)的泄水运行是一种特殊的运行方式，可以确保机组甩负荷后过流的连续性，该泄水运行方式还包括机组在非并网状态下通过水轮机适当下泄一定的水量。作为一种非常特殊的运行方式，可用不同方法实现机组在空载状态下下泄流量的连续性。高于同步转速的协联运行或低于同步转速的非协联运行，泄水运行时，可使用掺气装置或尾水闸门来降低水头。根据所需下泄流量的要求，机组泄水运行也可与旁通阀或大坝的泄水闸门相结合运用。机组因检修需连续长时间处于备用或停机状态(通常大于4个月),若需在短时间内安全恢复至可并网运行状态，则考虑以下因素：——防止设备状态恶化，如锈蚀等原因；——防止部件污损导致恢复运行时造成受损，如主轴密封处沉积的泥沙；——防止水淹机组及周围区域。采取具体应对措施时宜考虑以下情况：——机组备用/停机的预计持续时间；——机组结构、材质与设计形式；——水质；——电站整体布局。长期停运的机组重点考虑是否需要排水，通常情况下，至少关闭进口闸门或阀门以减小机组承载的压力。不论是机组排水还是尾水平压，排水泵宜始终保持在正常运行状态。应采取必要的加热、通风或其他措施防止电气装置、电气设备受潮。宜确保排水泵、加热及通风系统可靠供电。宜防止液压系统和轴承的油质受到污染。应避免轴承无油膜运行。安全和闭锁装置应可靠投入。应开展定期检查工作。同时还需考虑以下工作：——定期转动水平放置的大轴，避免发生永久变形；——定期启动轴承高压油系统，人工转动转子；——开展顶转子工作；——其他设备的定期维护。此外，还宜关注本文件未涉及的如发电机、变压器及其他设备的维护工作。根据公共安全或环境保护的特殊运行要求，电站可能需要将机组甩负荷后的部分流量或全部流量消能下泄。根据不同机组类型和厂房结构，可通过以下几种方式实现消能：——水斗式水轮机机组可采用折向器消能；——采用阀门、喷嘴或空心射流装置等专用机构消能。对于以上方式，长时间消能会导致机组发生空化、不稳定、振动、啸叫、机械部件的应力变化和疲劳等现象，宜根据具体情况评估和处理。电网调度有时会要求机组在非常小的流量下运行。对于混流式水轮机，小流量运行可能导致机组运行不稳定、功率波动、转轮高应力、空化等。对于水斗式水轮机，小流量运行可能导致机组运行不稳定、产生压力峰值；对于轴流式水轮机，小流量运行可能导致机组运行不稳定。 1)方括号中的数字指的是参考文献。为使机组能够在小流量状态下持续运行，可设置部分特殊装置，如尾水管稳流板、机组补气装置或转轮特殊(加长)泄水锥等。泥沙磨损工况下运行可能严重损坏水轮机，当水中泥沙颗粒超过一定含量时，应特别关注水轮机运行状态。水中泥沙含量较高和/或含有大量粗颗粒泥沙时，宜考虑短时停机或关闭进水口，通常情况下泥沙含量为1g/L～10g/L及以上时宜停机。若高泥沙含量的水长时间静止在压力钢管中，泥沙可能沉积在压力钢管底部。机组开机前宜先冲洗沉积物。若磨损已威胁到机组的安全运行，则机组不应再开机运行。特殊情况下，若机组在高泥沙环境下运行，主轴密封水应使用清洁水。对于水斗式水轮机，机组最优的发电与泥沙磨蚀比率是在一个或多个喷嘴全开的工况。与其他类型水轮机不同，水斗式水轮机允许通过全关单个喷嘴降低负荷以减少泥沙磨蚀。水斗式水轮机喷嘴，以及混流式水轮机和轴流转桨式水轮机的导叶关闭后，泄漏水流可能对密封环和间隙产生严重的局部磨蚀。为防止磨蚀，机组备用状态下可关闭上游进水阀。对于轴流转桨式水轮机和混流式水轮机，机组最优的发电与泥沙磨蚀比率是在导叶最大开度的工况。应尽可能避免机组在空载或低负荷状态运行。在特殊环境条件下，机组可能要下泄水质较差的水，如海水、废水或含有腐蚀成分的水(如水库首次蓄水后库区植被分解物等)。建议根据水质的影响，仔细研究选择水轮机、阀门及辅助设备的材质和保护涂层材料。还应考虑其他水质参数的影响，如：——较高水温对间隙变化和冷却效果的影响；——水中有机生物(如细菌、贻贝)对设备加速腐蚀或使过滤器/冷却器结垢(流量减小)等影响。水轮机作为启动装置对于特定的抽水蓄能电站，水轮机采用特殊配置后可用作水泵的启动装置(如启动水泵并将其加速至同步转速零流量状态):——对于三元机组，水轮机与泵同轴并机械连接；——对于可逆式机组，水轮机和泵通过“电气轴”耦合连接(即水轮发电机与水泵电动机通过电气耦对于上述两种情况，宜研究并评估启动装置和泵的特定状态和约束条件(如机械力矩、发热影响、不稳定性、水轮机飞逸转速等),这些条件对水轮机和/或泵的设计影响较大。在水电站运行的初期，机组可能在较低/高的水头下运行，宜在相应的合同条款中予以说明。可采用水力机械过流方式排空上游导水渠、流道或压力钢管内的大量积水。机组在正常运行范围内运行：——机组可并网发电并在稳定运行范围内运行(功率、温度、摆度、速度、压力、流量均正常),处于正常的自动运行和监控状态。机组在水轮机最小水头以下运行：——宜在设计阶段从技术上明确排水运行的限制条件。否则，供货商和压力钢管设计方应综合考虑运行的需求和电站安全情况，共同确定运行限制条件。通过开机方式排水的排水速度应考虑以下几个方面：——应控制压力钢管内外压差小于压力钢管的设计值，避免发生衬砌或岩石垮塌；——应控制排水的速度不大于压力钢管的通风速度；——应维持机组转速不小于导轴承和推力轴承产生油膜的最小转速，防止轴承损坏或过热；——应确定并控制机组最大转速，防止机组损坏；——应明确机组可以运行的上游最低水位，防止空气和泥沙进入水轮机；——保证开机排水运行中冷却水的最小流量(冷却水取自上游的机组);——流经水轮机的最小流量，以防止喷针、折向器或活动导叶损坏；——机组振动情况；——整个排水过程中应监视机组的运行状态(轴承温度、振动、压力、转速等);——对于水斗式水轮机，应使用折向器改变水流方向。注：若发生异常状况，立即停止通过机组排水，改用其他方式(如采用厂房集水井)排放剩余的水。对于在进水渠或前池有泥沙沉积的电站，特别是当设备存在水力磨损的情况时，不宜在上游水位较低时运行机组并利用机组来排除淤积的泥沙。这种方式可能导致活动导叶、转轮叶片和轮毂磨损，造成过滤器堵塞、转轮密封间隙堵塞或磨损、阀门堵塞、主轴密封污染等问题。若不能避免，运行人员应降低流量以控制流经机组的泥沙量并考虑相关建议。注意检查因压力钢管压力降低而受到影响的设备，如依靠压力钢管压力进行关闭操作的主进水(资料性)可逆式水泵水轮机不同运行工况下的转换电网需要稳定运行。可逆式水泵水轮机或三元机组能够提供快速的能量存储和灵活的有功、电压调节等辅助服务。为提供辅助服务，运行工况转换时间应满足电网要求。由于工况转换时间越短可能获得的收益更大，因此缩短工况转换时间也是当前机组设计的目的之一。A.2从备用(准备就绪)到备用(辅助系统已运行)(01和10)这两种工况下，机组处于静止状态(大轴未旋转)。由运行人员决定两种模式下需要运行的辅助设备。第一种备用工况下大多数辅助设备不投入运行，在某些机组中配置有自动闭锁系统来阻止机组启动。只有必要的辅助水轮机运行的系统投运。第二种备用工况下为保障水轮机能快速启动，一些需要较长时间才能启动的辅助设备已预先投入运行。这两种备用工况转换的时间取决于辅助系统的启动时间。采用并行启动代替顺序启动辅助设备可缩短工况转换时间。A.3从备用(辅助系统已运行)到空载(同期并网)(12)这种工况转换时，机组转速会快速从零加速到空载转速，发电机同期并网。在此期间，进水阀(如有)应开启，轴承润滑应满足转速上升的要求，冷却系统、调速系统和励磁系统应投入运行。这种工况转换的时间取决于水流惯性、旋转系统的惯性质量以及同期并网时间。A.4从空载(同期并网)到备用(21)导叶关至空载位置，断开发电机出口断路器，机组解列。导叶关闭后，机组转速下降。为缩短机组减速时间，先投入电气制动，在设定的转速值(≤30%额定转速)投入机械制动使机组停机。在此过程这种工况转换的时间主要取决于电气制动、机械制动的容量和转动部件的摩擦损失。对于水斗式水轮机机组可使用制动喷嘴，因为水斗式水轮机机组转轮在空气中转动的摩擦损失很小。A.5从空载到水轮机运行(23)发电机同期并网后，调速器开启导叶或喷针，功率按照调速器设定的速率逐步增加。这种工况转换的时间主要取决于水流惯性、过渡过程限制值以及电网调度规定。A.6从水轮机运行到空载(同期并网)(32)逐步关闭导叶或喷针到空载位置，机组有功按照设定速率逐步减少进入空载状态。这种工况转换的时间主要取决于过渡过程限制值和电网要求。A.7从空载到同步调相运行(水轮机方向)(24)同步调相运行工况(SCO)是调节电力输送条件的一种运行方式。SCO既可发出也可吸收无功功率，目的是调节电网系统电压或改善功率因数。因此，转动部件需在无水条件下旋转。为进入这种运行工况，转轮需在机组同步之后压水运行。可通过压水系统向转轮室与尾水管中注入空气，或将转轮室中的水在重力作用下自流排出。转轮室内的水位应保持在转轮以下，可根据需要使用水位传感器控制需要进入转轮室的压水空气量以保持水位来实现，使得转轮室水位保持在转轮以下。根据机组类型或SCO操作人员的安全理念，进水阀可关闭或保持打开。进水阀关闭的优点是蜗壳只承受较低的尾水压力，但转轮室空气可能扩散到蜗壳内，蜗壳内积聚的空气应使用蜗壳排气管排出。另一种SCO操作是关闭进水阀，但使用一个较小的进水阀旁通管。这将增加蜗壳的压力，但转轮室的空气不会通过活动导叶的间隙进入蜗壳。在进水阀开启或没有安装进水阀时，同步调相运行需要更多的空气和更高的调相功率。若进水阀或进水阀旁通阀在SCO操作期间是打开的，则可以使用排水阀排出可能通过活动导叶间隙泄漏的水以及在转轮圆周方向区域堆积的水。这种工况转换的时间主要取决于机组类型、结构尺寸、压水系统的压力以及重力排空设备的效率。这种运行工况下迷宫环和主轴密封(如有)的冷却系统应投入，冷却水应从转轮室排出。机组从同步调相运行转换至空载运行，转轮室应再次充水，导叶打开至空载开度，通过水流代替电能驱动机组旋转。首先关闭压水系统，然后排出尾水管、转轮室和蜗壳中的空气，再从机组尾水管侧完成上述部位充水，使转轮完全浸没水中(即所谓的造压)。造压完成后，开启导叶和主阀，同时关闭迷宫环冷却水。这种工况转换的时间主要取决于充水和排气的时间。A.9从同步调相运行(水轮机方向)到水轮机运行(43:=42&23)机组从同步调相运行转换至水轮机运行，蜗壳应完全充满水并避免空气进入压力钢管。建议这种工况转换在步骤42完成后接着执行步骤23来进行。若蜗壳已充水且压力钢管无空气，则无需等待平压，可直接依次开启进水阀和导叶。A.10从水轮机运行到同步调相运行(水轮机方向)(34:=32&24)关闭导叶至空载开度，有功相应降低，按照规定步骤进行工况转换(34:=32&.24)。A.11从备用(辅助设备已运行)到同步调相运行(水轮机方向)[14或(12&24)]这种工况转换可遵循步骤12和步骤24。但为了加快工况转换速度，也可使用静态频率转换器(SFC)。在这种情况下，机组静止或未加速过程中均可启动压水流程。通常情况下，SFC没有足够容量使转轮室已充水的机组达到额定转速。在使用SFC升速的过程中，转轮室和尾水管中的水应按步骤24的描述压低。当机组达到额定转速时，SFC将实现同期并网。这一过程的时间取决于压水的时间、SFC的功率及同期并网时间。A.12从同步调相运行(水轮机方向)到备用(41)机组首先同电网解列，转轮室逐步充水以降低机组转速，电气和机械制动装置应投入以缩短工况转换时间。更多工况的描述见步骤21。A.13从备用(辅助设备已运行)到同步调相运行(水泵方向)(15)这种工况转换时，机组在水泵方向下转速从零加速到额定转速。为加速机组，可使用静止变频器、水轮机或同轴电动机，在机组静止的条件下进行压水。通常情况下，启动装置无法将转轮室充满水的机组加速到额定转速。在加速或静止的过程中，转轮和尾水管应按照步骤24所述进行压水。机组到达额定转速后，发电电动机并网。这种工况转换的时间取决于压水时间、启动装置的功率以及同期并网时间。A.14从同步调相运行(水泵方向)到水泵运行(56)这种工况转换过程中应排空转轮室空气，将转轮室中的压力增加至活动导叶前压力，实现造压。在排气的过程中主阀将开启。平压完成后由调速器操作导叶，机组进入水泵工况运行，导叶开启过程中逐渐增加水泵功率。该工况转换时间主要取决于排气和造压时间。A.15从水泵运行到同步调相运行(水泵方向)(65)这种工况转换过程从关闭进水阀和导叶开始，导叶关闭后，压水系统压低转轮和尾水管内上部的水。水被压出后，水泵的功率会减小到同步调相运行所需要的功率。这种工况转换时间取决于压水时间和减压时间。A.16从同步调相运行(水泵方向)到备用(51)为使机组停机，机组先与电网解列，然后向转轮室充水降低机组转速。应投入电气制动和机械制动装置缩短停机时间。更多工况的描述见步骤21。A.17从机组运行(水泵方向)到备用(61)这种工况转换从关闭导叶开始，导叶关至空载开度，断开断路器，发电机解列。在转速下降过程中，关闭进水阀，投入电气和机械制动以缩短额定转速到停机所需的时间。该工况转换的时间取决于电气和机械制动性能以及旋转部件的摩擦特性。A.18从备用到水泵运行(16)从备用状态进入水泵运行(16:=15&.56)模式，机组同步调相运行这一中间步骤可省略(尽管该运行方式短时存在),这样可缩短工况转换的总时间。这种组合工况转换，应在机组静止后再改变转轮转动的方向。但是尽管过程中的工况，如水轮机空载-静止状态-同步调相运行(水泵方向)短时存在且均是独立的运行工况，仍然可以忽略，以缩短工况转换的总时间。A.20从水泵运行到水轮机满负荷运行——快速转换(63)这种运行方式允许机组从水泵运行快速切换到