DL/T 2749-2024 抽水蓄能电站水泵水轮机模型验收试验导则

　　ICS 27.140 CCSP59

　　中 华 人 民 共 和 国 电 力 行 业 标 准

　　DL/T 2749—2024

　　抽水蓄能电站水泵水轮机模型 验收试验导则

　　Guide for model acceptance tests of pump-turbines of pumped-storage power station

　　2024-05-24发布 2024-11-24实施

　　国家能源局 发 布

　　DL/ T 2749—2024

　　目 次

　　前 言 Ⅱ

　　1 范 围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 基本规定 1

　　5 仪器设备 3

　　6 验收试验大纲 5

　　7 验收试验准备 5

　　8 水泵工况能量特性试验 6

　　9 水泵工况空化特性试验 7

　　10 水泵工况压力脉动特性试验 7

　　11 水泵工况零流量试验 8

　　12 水泵工况异常低扬程试验 8

　　13 水轮机工况能量特性试验 8

　　14 水轮机工况空化特性试验 8

　　15 水轮机工况飞逸特性试验 9

　　16 水轮机工况压力脉动特性试验 9

　　17 水轮机工况异常低水头试验 9

　　18 四象限特性试验 9

　　19 差压测流试验 9

　　20 导叶水力矩特性试验 10

　　21 水推力试验 10

　　22 顶盖压力试验 10

　　23 尺寸测量 10

　　24 效率测试不确定度分析 1

　　25 验收试验成果评价 1

　　附录A (资料性)验收日志 12

　　附录B (资料性)试验结果统计表 13

　　团 中国电力出服社

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　　I

　　DL/T 2749—2024

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—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。

　　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。

　　本文件由中国电力企业联合会提出。

　　本文件由中国电力企业联合会抽水蓄能标准化技术委员会(CEC/TC 03)归口。

　　本文件起草单位：国网新源集团有限公司、国网新源控股有限公司抽水蓄能技术经济研究院、中国 水利水电科学研究院、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、东方 电气集团东方电机有限公司、南方电网储能股份有限公司。

　　本文件主要起草人：肖微、倪晋兵、于辉、胡清娟、魏春雷、刘殿海、叶宏、张海平、张建光、 张昊晟、葛军强、桂中华、郑冬飞、易忠有、陈莹、田侃、周振忠、张飞、王瑞栋、张韬、林方舟、 钟雪辉、訾士才、章亮、韩文福、朱雷、李世勇。

　　本文件为首次发布。

　　本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条 一号，100761)。

　　Ⅱ

　　DL/T 2749—2024

　　抽水蓄能电站水泵水轮机模型验收试验导则

　　1 范围

　　本文件规定了抽水蓄能电站水泵水轮机模型验收试验的基本规定、仪器设备、验收试验大纲、验收 试验准备及试验项目等。

　　本文件适用于机组功率大于5MW 或转轮公称直径大于3m 的水泵水轮机的模型验收试验。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文 件 。

　　GB/T 15613 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机模型验收试验

　　IEC 60193 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机 模型验收试验 (Hydraulic turbines,storage pumps and pump-turbines—Model acceptance tests)

　　3 术语和定义

　　GB/T 15613或 IEC60193 界定的术语和定义适用于本文件。

　　4 基本规定

　　4.1 验收试验条件

　　4.1.1 验收试验前应提交初步模型试验报告，初步模型试验报告应包括下列内容：

　　a) 模型试验台及测试系统，应包括试验台构成、主要参数、参数测量设备及校准方法、数据采集 和处理系统、测量仪器一览表、原级测试设备检定校准证书、模型效率综合测试误差分析等。

　　b) 模型水泵水轮机主要参数及图纸，应包括主要参数，模型装置总装图、导叶布置图、模型转轮 图、蜗壳及尾水管流道图、压力和压力脉动测点布置图等。

　　c) 模型试验参数计算方法及完整算例。

　　d) 模型试验主要项目。

　　e) 模型初步试验成果，应包括试验条件，模型及换算成原型的试验结果，与合同保证值或要求值 对比表、试验结果图表、试验原始数据等。试验结果图表应包括下列内容：

　　1)模型水泵水轮机的水轮机综合特性曲线上，横轴以换算成单位流量Q 表示，纵轴以换算成 单位转速n₁ 表示。等效率曲线应为参考雷诺数Re 下的模型效率，在水泵水轮机正常运行 工况范围，高效率区曲线不应大于0.5%的间隔递增。导叶开度线间隔不应大于5%模型最 大导叶开度。应包括等临界空化系数曲线、等初生空化系数线和等压力脉动幅值线。

　　2)模型水泵水轮机在水轮机工况综合特性曲线上应标出水轮机实际运行区域。

　　3)模型水泵水轮机的水泵特性曲线上，横轴以换算成流量系数q 表示，纵轴表示有不同导叶 开度下压力系数ψ₁、水泵效率ηM、功率系数7、空化系数、压力脉动参数的关系曲线， 和原型水泵水轮机水泵工况实际运行区域。模型水泵特性应包括频率为49.8 Hz 、50 Hz 、 50.5 Hz的运行范围。各频率的水泵特性曲线应绘制在不同的图中。

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　　4)四象限全特性图中，不同导叶开度曲线横轴以单位转速n₁ 表示，纵轴以Q、M 表示。最 大导叶开度间隔不应大于最大模型导叶开度的10%,S 区附近不应大于5%最大导叶开度， 并应包括导叶开度为0和5%时的曲线。

　　5)应绘制导叶开度与单位飞逸转速之间的关系曲线。并对原型飞逸转速计算，绘制原型水轮 机在最小、平均及最大净水头下的导叶开度和飞逸转速曲线。

　　6)应绘制总数不少于5个同步与异步导叶数，且其中一个应作为异步导叶的导叶在不同开度 时的力矩特性曲线。

　　7)表示原型水泵水轮机运行参数的运行特性曲线图。原型水轮机运行特性曲线以净水头为纵 坐标、功率为横坐标以及以净水头为纵坐标、流量为横坐标两种格式表示。原型运行特性 曲线应包括等导叶开度线、等效率线、最高效率、等空化系数线、等压力脉动线、水轮机 运行范围、飞逸特性曲线等。原型水泵运行特性曲线应包括流量扬程曲线、流量效率曲线、 流量输入功率曲线、协联曲线、运行范围、含正常频率变化的初生空化系数线、零流量工 况扬程和输入功率曲线、压力脉动曲线等。

　　f) 初步模型试验总结及结论。

　　4.1.2 验收试验前应提交依据初步试验四象限试验结果计算的水泵水轮机的过渡过程成果，过渡过程的 结果应满足合同与设计要求。

　　4.1.3 验收试验大纲应通过需方审查。

　　4.2 试验程序

　　4.2.1 准备阶段

　　准备阶段应按下列规定执行：

　　a) 应提交初步模型试验报告及数据等;

　　b) 应编制和审查验收试验大纲;

　　c) 验收试验开始前宜组建验收组。

　　4.2.2 验收试验阶段

　　验收试验应按下列规定执行：

　　a) 测量本文件规定的模型数据，试验结果应作为与合同保证值比较的基础。

　　b) 各相关方确认试验结果并归入最终试验报告中。

　　c) 应对试验全过程监督和见证。

　　d) 应编写验收日志。验收日志见附录A。

　　e) 应对试验结果签字确认。

　　f) 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值进行对比，并如实描述是否满足合同要求。

　　4.3 试验台

　　4.3.1 试验台在总体布置、能力和仪器质量等方面应满足试验要求。

　　4.3.2 试验回路应具备下列特征：

　　a) 当模型出现空化现象时，试验回路其他部位不应影响试验台或模型性能测量的稳定性或正常 运行;

　　b) 模型中夹带的气泡不应影响流量和压力测量等仪器性能;

　　c) 流量测量仪器和试验模型间，应无外部流量补入，可能产生流量泄漏的部位应设置检测验证 装置。

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　　4.3.3 功率、压力、水力比能、流量和净正吸入比能等试验台能力应满足合同和相关标准的要求。

　　4.3.4 试验台运行应稳定和稳态。

　　4.3.5 试验用水应满足试验要求。

　　4.3.6 试验水温宜为8℃~35℃,并且每天的温差不应超过5℃。

　　4.3.7 试验台水力条件应满足试验要求。

　　4.3.8 溶解氧含量值宜为(3～6)×10⁻³kg·m⁻³。

　　4.4 模型装置

　　4.4.1 影响原型性能的进出口流道等水力流道宜包括在模型中。

　　4.4.2 水泵水轮机模型转轮低压侧出口直径(D₂) 不应小于250 mm, 与主要水力性能保证值和空化影 响相关的试验应使用同一模型。

　　4.4.3 模型布置和结构设计除应符合规定的试验项目外，还应符合下列规定：

　　a) 应减少在选定试验水力比能下荷载引起变形的影响。

　　b) 轴承系统主轴和固定部件应避免在正常试验时转轮与迷宫环擦碰。密封迷宫间隙宜大于

　　0.15 mm。

　　c) 流道宜为水力光滑表面。

　　d) 应与连接部位匹配。

　　e) 应选择抗氧化和电化学腐蚀材料，试验期间，过流表面应保持良好状态。

　　f) 应设透明锥管或观察窗。

　　g) 压力脉动、导叶水力矩试验时，模型应便于安装并检查相应的测量设备。

　　h) 出现转轮下环/上冠厚度、密封设计差异等不模拟条件时，应商定对差异采取的分析评定方法。

　　4.4.4 在4.4.1规定范围内，模型和原型过流部件，以及可能对性能测量有影响的部件应几何相似。无 法避免与相似性存在微小偏差时，应协商对结果修正。

　　4.5 试验检查与确认

　　4.5.1 试验期间，应检查模型装置、仪器设备等，模型装置、仪器设备等应保持正常状态。

　　4.5.2 试验期间，应整理和确认当天试验数据。

　　4.5.3 必要时应重新试验。

　　4.5.4 必要时应根据初步试验和验收试验结果做补充试验，补充试验结果也应归入最终试验报告中。

　　5 仪器设备

　　5.1 总则

　　5.1.1 测量设备应满足本文件的规定。

　　5.1.2 主要仪器标定应溯源到国家计量基准。

　　5.1.3 测量仪器环境温度应在测量仪器的允许范围内。

　　5.2 传感器

　　5.2.1 一般要求

　　传感器应符合下列规定：

　　a) 用于性能参数测量的传感器应当在稳定的温度环境中工作，不应置于受阳光直射、加热板和通

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　　风管道等影响而产生温度变化的地方;

　　b) 应了解测量对象的动态特性，传感器应在设计频率内使用;

　　c) 传感器以及传感器的感应元件具有较大形变时，应采取避免传感器在平均值测量和动态测量中 可能产生错误测量结果的措施，并评估测量的可靠性。

　　5.2.2 电磁流量计

　　电磁流量计应符合下列规定：

　　a) 应检测电子回路输出中不存在漂移以及电极表面的状态，应至少在每次试验前进行标定。

　　b) 电磁流量计可采用称重法或容积法等原级法标定，采用原级法时，向称重容器内或容积池内充 水时间不得少于100s, 分流装置的切换和充水过程计时应准确，计时允许误差为±0.01%。

　　c) 流量测量允许误差(fo) 应为±0.20%。

　　5.2.3 压力传感器

　　压力传感器应符合下列规定：

　　a) 应根据试验相应的测量范围选取满足测量量程的压力传感器。

　　b) 压力传感器应具有下列特性：

　　1)应具有标定稳定性;

　　2)应具有高重复性，迟滞现象可忽略不计;

　　3)应具有零漂小、温度灵敏度低的特性;

　　4)施压时应不受偏移效应的影响。

　　c) 压力传感器系统应在试验压力条件下标定。应使用原级法进行标定，允许在试验期间检查传感 器系统的测量值。

　　d) 测量水头的传感器或仪表原位标定应采用原级设备或高精度压力校验仪等标准仪器。

　　5.2.4 力传感器

　　力传感器应符合下列规定：

　　a) 确定总力矩时，宜通过标定过的砝码平衡作用在测功臂上的部分力;

　　b) 应根据试验相应的测量范围选取满足测量量程的力传感器;

　　c) 力矩传感器的允许误差 (fr) 为±0.15%。

　　5.2.5 压力脉动传感器

　　压力脉动传感器应符合下列规定：

　　a) 压力脉动测量应采用高分辨率的动态压力传感器，传感器应具有±0.1%pE(pE 表示根据试验工 况点水力比能换算得到的压差值)及以上的灵敏度，测量压力范围不应小于70kPa, 上升时间 不应大于5 μs, 频率响应范围应能覆盖被测信号的全部有用频率，谐振频率不应小于200 kHz, 低频响应应小于1 Hz, 分辨率应小于0.1kPa, 非线性度应不大于1.0%FS(FS 表示全量程)。

　　b) 压力脉动传感器的模拟量输出应在信号调理单元中放大和滤波，低通滤波器的截止频率fc 应小 于采样频率的1/3,放大器的布置宜靠近传感器。

　　c) 宜采用阶跃压力标准仪器标定传感器，校准仪器的压力幅值不确定度不应大于0.1%。

　　d) 宜采用并行操作数据采集系统，应包括动态压力传感器、信号调理单元、高速数据采集模块和 计算机等部件，并应符合下列规定：

　　1)采集系统测量链的最大允许误差应小于测量范围的±5%;

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　　2)信号处理装置的最大允许误差应小于振幅的±1%且相位差应小于±10°;

　　3)A/D 转换器分辨率不应小于16位，采样频率应达到每通道2kHz 以上。

　　6 验收试验大纲

　　6.1 验收试验大纲宜包括下列内容：

　　a) 试验目的和范围;

　　b) 试验标准及依据;

　　c) 试验台的描述;

　　d) 模型试验装置与原模型基本参数;

　　e) 试验日程安排;

　　f) 验收试验项目及试验条件;

　　g) 水泵水轮机模型的检查及测量仪器标定;

　　h) 验收试验工况点的选定;

　　i) 原型参数换算和保证值修正方法;

　　j) 验收成果，应包括各种特性曲线、数据、图表和通流部件的几何形状及尺寸的检查结果。

　　6.2 试验台描述应包括试验台主要参数和功能。

　　6.3 验收试验应包括下列内容：

　　a) 水泵工况能量特性试验;

　　b) 水泵工况空化特性试验;

　　c) 水泵工况压力脉动特性试验;

　　d) 水泵工况零流量试验;

　　e) 水泵工况异常低扬程试验;

　　f) 水轮机工况能量特性试验;

　　g) 水轮机工况空化特性试验;

　　h) 水轮机工况飞逸特性试验;

　　i) 水轮机工况压力脉动特性试验;

　　j) 水轮机工况异常低水头试验;

　　k) 四象限特性试验;

　　1)差压测流试验;

　　m) 导叶水力矩特性试验;

　　n) 水推力试验;

　　o) 顶盖压力试验;

　　p) 尺寸测量。

　　6.46.3验收试验内容中的导叶水力矩特性试验、水推力试验和顶盖压力试验的验收形式可协商确定。

　　6.5 大纲中应明确验收方式和试验条件，主要性能保证值点应包含在试验工况点中。

　　7 验收试验准备

　　7.1 试验前应检查并确认水泵水轮机模型和试验台之间连接良好，管道连接段无泄漏，以及水泵水轮机 模型与测功装置同轴度、转轮与密封环间隙等满足试验要求。

　　7.2 试验前应复核确认基准断面、水库上游和下游水位、输水系统水力损失等保证值的基础数据。

　　7.3 应采用原级方法标定数据采集仪器设备。标定前应确定标定范围、方法、重新标定条件等，标定后 应确认结果。

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　　7.4 验收试验前可选择部分试验工况点试验，检查确认测试设备和数据采集系统正常工作。

　　7.5 试验前应检查确认压力脉动传感器测点位置符合合同或表1的规定。

　　表 1 压力脉动传感器测点

　　测点序号 测点位置描述 备注 pl 蜗壳进口

　　p2、p3 转轮与导叶之间的无叶区，宜在水轮机工况额定导叶开度下导叶出水

　　边内切圆直径与转轮上冠外径之间的1/2处的分布圆上，分别布置在机 组+X和+Y方向附近

　　关键测点 p4、p5 尾水管锥管，距转轮低压侧0.4倍D₂处，上下游侧各布置1个测点 关键测点 p6、p7 尾水管肘管段 p8 顶盖与转轮上冠之间1个测点 p9 底环与转轮下环之间1个测点 8 水泵工况能量特性试验

　　8.1 试验条件

　　8.1.1 在保证范围内，水泵工况性能试验宜在恒定转速下，且试验条件应满足水力比能E 不小于300 J/kg 和雷诺数Re 不小于4.0×10⁶的要求。

　　8.1.2 水泵工况最优效率试验应在高空化系数条件下试验，其余工况试验宜在电站空化系数下试验。

　　8.1.3 水泵效率试验应覆盖整个水泵运行范围内的保证工况点。

　　8.2 试验流程

　　8.2.1 试验开始前，应对电磁流量计、差压传感器、主轴力矩传感器、绝压传感器、压力脉动传感器等 仪器仪表标定。

　　8.2.2 试验时测功机转速恒定，在每个导叶开度下通过调节试验台流量调节装置获得模型每个工况点的 扬程、流量、效率和输入功率等参数，根据相似换算公式可获得原型相应参数。相应换算方法及公式应 按照GB/T 15613或 IEC60193 的规定执行。

　　8.2.3 水泵工况能量特性试验应包括效率和输入功率试验、驼峰试验、流量特性试验和最大输入功率试 验 等 。

　　8.2.4 高空化系数条件下，应在初步试验结果的最优工况附近选择3个导叶开度试验，确定水泵工况最 优效率点;并在最高效率点工况重复采集不应少于10次数据，取最接近平均值的试验点为最优工况点， 该点相关数据用于原型水泵工况效率修正。

　　8.2.5 对采集数据进行复核计算，应验证计算机试验程序及输入参数正确性。

　　8.2.6 试验过程中应选定不少于2个导叶开度的η=f(φ) 曲线验证重复性，其中1个导叶开度在最优 效率点附近区域，其他需要验证的工况由需方在效率与流量系数φ关系曲线上选定。

　　8.2.7 完成开度试验后应确定水泵协联运行曲线和最小协联角度，其中最小协联角度应为在最高毛扬程 下、频率f 为50 Hz 的协联导叶开度。

　　8.2.8 在相应电站空化系数op下，应按合同规定的加权因子点进行效率试验，并计算加权平均效率。

　　8.2.9 水泵工况最大输入功率试验宜在最低毛扬程工况、输水系统最小水力损失系数、最小电站空化系 数op下进行，通常需考虑电网频率正常变化范围以及原模型可能的换算偏差。

　　8.2.10 驼峰区余量应在水泵最小协联开度下测试。驼峰工况点宜按H-Q 特性曲线选取，应以流量减小

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　　方向扬程曲线上正斜率区的最低点作为驼峰工况点，出现多个正斜率区应取最大流量驼峰工况点，并 以流量扬程曲线和最大管路损失曲线的交点为基准扬程，计算驼峰点扬程和基准扬程的差值，确定驼峰 裕量。

　　8.2.11 最高毛扬程或最低毛扬程流量特性试验宜在频率f=50 Hz 下试验，最小流量应为最高毛扬程下 同一水道的所有机组满抽时的原型流量，最大流量应为最低毛扬程下同一水道的一台机组满抽时的原型 流量，平均流量应为最大流量和最小流量的算术平均值。

　　8.3 试验数据整理

　　8.3.1 水泵工况运行范围内最高效率点试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见 附录B 的 B.1。

　　8.3.2 水泵工况加权因子点效率试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.2 和 B.3。

　　8.3.3 水泵工况最大输入功率试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.4。

　　8.3.4 水泵工况流量特性试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.5。

　　8.3.5 驼峰区余量试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.6。

　　9 水泵工况空化特性试验

　　9.1 水泵工况空化试验宜在恒定转速下进行，水泵工况空化特性试验条件应满足8.1.1的规定。

　　9.2 空化试验时宜采用活动导叶中心高程作为空化基准面。

　　9.3 试验前宜排除系统中的自由气体和气泡。

　　9.4 试验时应记录试验台用水中的气体含量。

　　9.5 水泵工况空化试验应在正常电网频率变化范围进行最高扬程和最低扬程试验。

　　9.6 空化特性试验的曲线以横坐标为空化系数o, 纵坐标为效率η;以横坐标为流量系数φ、纵坐标为 空化系数σ;以横坐标为原型流量Qp 、纵坐标为净正吸入水头NPSH, 绘制出以下三条曲线：η=f(ø)、

　　σ=f(φ) 和 NPSH=f(Qp)。

　　9.7 临界空化系数o。选取宜以η=f(σ) 曲线为依据， σc根据效率曲线的下降值0.2%～0.5%确定。

　　9.8 初生空化宜使用闪频仪观察转轮低压侧进口的流态确定，大于最优流量的运行区域，可采用噪声法 或反面抛光法确定初生空化，初生空化系数oi 宜按2个转轮叶片表面开始出现可见气泡确定。

　　9.9 电站空化系数、初生空化系数和临界空化系数等状态下宜采用拍照、摄像或绘图方法记录空化流动 状态。

　　9.10 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.7。

　　10 水泵工况压力脉动特性试验

　　10.1 水泵工况压力脉动特性试验应获取运行范围内压力脉动的相对幅值、周期或随机性压力脉动特征 以及压力脉动主频等信息。

　　10.2 水泵工况压力脉动特性试验宜在恒定转速和相应电站空化系数下试验。

　　10.3 水泵工况压力脉动特性试验应在正常电网频率变化范围进行最高扬程、最低扬程及加权点试验， 且试验工况点应在水泵协联曲线上的特征水头中选取。

　　10.4 压力脉动传感器测点位置应符合7.5的规定。

　　10.5 压力脉动曲线以相对振幅△HIH 表示，△H 为混频状态下97%置信度的峰峰值。

　　10.6 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.8。

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　　11 水泵工况零流量试验

　　11.1 水泵工况零流量试验宜在高空化系数下进行，并应记录扬程、输入功率和压力脉动等数据。

　　11.2 试验时，导叶开度应自近似零度开始，测量各工况点下水泵扬程和输入功率，并与初步特性曲线 比较，验证吻合性。

　　11.3 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.9 和 B.10。

　　12 水泵工况异常低扬程试验

　　12.1 异常低扬程试验工况应根据初步试验结果确定的首台机组首次启动或上水库放空后的条件进行 验证。

　　12.2 试验应在相应的导叶开度下进行，内容应包括流量、输入功率、空化特性、压力脉动等。

　　13 水轮机工况能量特性试验

　　13.1 试验开始前，仪器仪表应参照8.2.1执行，并进行水轮机工况的电磁流量计标定。已标定的仪器仪 表，可不重复标定。

　　13.2 保证范围内，水轮机工况能量特性试验宜在恒定水头下进行，且试验条件应满足8.1.1。试验水头 宜符合下列规定：

　　a) 当额定水头为200m 及以下时，试验水头不宜低于30m;

　　b) 当额定水头为200 m～400 m (含)之间时，试验水头不宜低于45m;

　　c) 当额定水头在400 m～500m (含)之间时，试验水头不宜低于55m;

　　d) 当额定水头为500m 以上时，试验水头不宜低于60m。

　　13.3 保持试验台试验水头恒定的条件下，应通过调整活动导叶开度获得模型试验中水头、流量和功率 等参数，根据相似换算公式可获得原型相应参数。相应换算方法及公式应按照GB/T 15613或IEC 60193 执行。

　　13.4 高空化系数条件下，应在最优工况附近选择3个导叶开度试验，确定水轮机工况最优效率点;并 应在最高效率点工况重复采集不少于10次数据，以最接近平均值工况为最优工况点，该点相关数据应 用于原型水轮机工况效率修正。

　　13.5 对采集数据进行复核计算，应验证计算机试验程序及输入参数正确性。

　　13.6 在电站空化系数op下进行运行范围内最高效率试验，应在初步试验结果确定的工况点附近寻找最 高效率点，采集数据，试验结果与初步试验结果对比，试验结果见附录B 的 B.11。

　　13.7 水轮机工况额定点试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B的 B.12。

　　13.8 水轮机工况各加权因子点效率试验应在相应电站空化系数op下进行，并计算加权平均效率。试验 结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.13 和 B.14。

　　13.9 水轮机工况输出功率保证试验应在相应电站空化系数op 下进行。试验结果应与初步模型试验报告 及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.15。

　　14 水轮机工况空化特性试验

　　14.1 水轮机工况空化试验宜在恒定水头下进行，且试验条件应满足8.1.1。

　　14.2 空化基准面的选取应按照9.2执行。

　　14.3 试验前应按照9.3执行，试验过程中应按照9.4执行。

　　14.4 空化试验宜包括下列工况点：

　　a) 额定水头额定输出功率点;

　　b) 最大水头额定输出功率点或超负荷点;

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　　c) 最小水头最大输出功率点。

　　14.5 空化特性试验的曲线应以空化系数σ为横坐标，水轮机效率η、单位转速n11及单位流量Q₁ 为纵 坐标，绘制η=f(σ) 、n₁=f(σ) 和 Q=f(σ) 曲线。

　　14.6 临界空化系数oc选取参照9.7执行。

　　14.7 初生空化的确定参照9.8执行。

　　14.8 电站空化系数、初生空化系数和临界空化系数等状态下空化流动状态的记录方法参照9.8执行。

　　14.9 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.16。

　　15 水轮机工况飞逸特性试验

　　15.1 宜降低模型水轮机的试验水头。

　　15.2 在设定的开度下，应从稳定工况点开始逐步调整水轮机参数至转轮输出的主力矩TM=0 时达到稳态 飞逸工况，该点的单位转速n11R即为单位飞逸转速，可根据试验结果换算至原型水头下确定飞逸转速nR。

　　15.3 稳态飞逸转速试验导叶开度宜从接近全关至110%额定开度范围内间隔2°~3°测量，并应绘制飞 逸转速和导叶开度、单位流量的关系曲线。

　　15.4 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.17。

　　16 水轮机工况压力脉动特性试验

　　16.1 水轮机工况压力脉动特性试验应获取运行范围内压力脉动相对幅值、周期或随机性压力脉动特征 以及压力脉动主频等信息。

　　16.2 水轮机工况压力脉动特性试验应在相应电站空化系数下进行。

　　16.3 试验水头宜从加权因子点水头中选择，宜包括最大水头、额定水头、最小水头，且每个水头下的 试验工况点宜与相应水头的加权因子点相同。此外，宜增加每个水头的空载工况点。

　　16.4 水轮机工况压力脉动特性试验测点应符合9.4的规定。

　　16.5 压力脉动曲线表示方法参照10.5执行。

　　16.6 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.18。

　　17 水轮机工况异常低水头试验

　　17.1 异常低水头试验工况应根据初步试验结果确定的上水库排空时可发电的最低水头的条件进行验证。

　　17.2 水轮机工况异常低水头试验宜在相应电站空化系数op下进行。

　　17.3 试验工况点应选择初步模型试验中推荐的水头和导叶开度，验证该工况下的能量、空化特性、压 力脉动特性等的吻合性。

　　18 四象限特性试验

　　18.1 水泵水轮机应进行四象限全特性试验，试验应涵盖水泵、水泵制动、水轮机、水轮机制动和反水 泵等工况四个象限的完整运行模态。

　　18.2 四象限特性试验宜选择2个～4个开度进行水轮机工况、飞逸、水轮机制动工况、反水泵工况、 水泵工况制动和水泵工况试验。且每个开度试验点的数量应与初步模型试验相当。试验结果应与初步试 验报告对比。

　　18.3 应对从水轮机工况飞逸点经制动工况至反水泵工况的S 特性区进行试验，并确定S 特性区的裕度。 试验结果应与初步模型试验报告及合同保证值对比，试验结果见附录B 的 B.19。

　　19 差压测流试验

　　19.1 水轮机工况试验宜在蜗壳上设置压差测点，水泵工况试验宜在尾水管上设置压差测点。

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　　19.2 水泵水轮机模型上宜采用压差测流试验方法确定流量和压差之间指数关系，并分别与初步模型报 告提供的拟合公式进行对比。

　　19.3 差压测流试验可与主性能试验同步进行。

　　19.4 应采用公式(1)对压差测量试验数据进行线性回归分析，确定流量系数 kM 和流量指数n; 原型 流量系数kp应由公式(2)确定。

　　lg(Qm)=n·lg(△pm)+1g(km) ( 1)

　　(2)

　　式中：

　　n ——流量指数;

　　Q ——模型流量，单位为立方米每秒 (m³/s);

　　△pn ——模型压强差，单位为帕斯卡 (Pa);

　　kw、kp——模型和原型的流量系数;

　　nmnp—— 模型和原型的转速，单位为转每分 (r/min)。

　　20 导叶水力矩特性试验

　　20.1 测量导叶水力矩宜采用应变法。

　　20.2 如果在验收试验时对导叶水力矩进行验收试验，可对水轮机工况和水泵工况初步模型试验报告中 的导叶同步试验结果进行抽查，检查水力矩随开度变化情况、水力矩最大值和水轮机工况的自关闭能力。

　　20.3 同步与异步导叶总数不应少于5个，其中一个应作为异步导叶。

　　20.4 水轮机工况宜选择一个特征水头及飞逸工况、水泵工况宜选择协联工况进行导叶同步水力矩试验。

　　20.5 水轮机工况应选择一个特征水头、水泵工况应选择一个协联点分别进行导叶异步水力矩试验，且 异步导叶开度不应少于3个角度。

　　21 水推力试验

　　21.1 如果在验收试验时进行水推力验收试验，轴向水推力试验工况应涵盖水泵水轮机的运行范围、预 期可能出现最大轴向力工况和飞逸工况等，转轮轴向水推力宜通过模型测量并换算至原型水轮机。

　　21.2 轴向水推力试验宜分别在平衡管全关和全开状态下进行。当模型与原型密封与平压结构不完全几 何相似时，原模型轴向力换算应按照GB/T 15613或 IEC60193 的规定进行。

　　21.3 径向水推力测量应计及动压效应的影响。测量径向水推力有困难时，应提供模型和原型径向水推 力计算结果。

　　22 顶盖压力试验

　　22.1 顶盖压力试验测点布置应满足合同要求。

　　22.2 顶盖压力试验可与其他试验项目同时进行。

　　23 尺寸测量

　　23.1 尺寸测量应测量通流部件几何形状及尺寸，并检查重复性部件的一致性，并应记录尺寸测量结果。

　　23.2 转轮尺寸测量可选用三坐标测量仪、光学测量仪器或样板等方法。

　　23.3 模型尺寸测量项目宜包括下列内容：

　　a) 蜗壳、座环、导水机构、尾水管等主要尺寸;

　　b) 转轮进出口直径、进口高度、上冠和下环等主要尺寸;

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　　c) 固定导叶、活动导叶及转轮的叶片数量和最大厚度;

　　d) 转轮间隙和导叶间隙;

　　e) 所有过流部件的表面粗糙度，宜试验前测量。

　　23.4 原型和模型水泵水轮机最大允许一致性偏差和相似性偏差应符合GB/T 15613或 IEC 60193的规 定，原型尺寸测量时应以模型尺寸为基准。

　　23.5 当原型和模型几何相似性要求得到满足时，可用理论值代替相应的平均值;当原型和模型的几何 相似性偏差超过了相似性容差时，双方应协商确定采取修正模型并重新试验等措施。

　　23.6 尺寸测量结果封存应采用安全方式，宜采用密封于信封的纸质文件或采用NIST FIPS 180-4或者 SHA-3 等安全加密算法保存并电子签名数字文件，原型测量时应按封存文件验证原模型尺寸相似性。

　　24 效率测试不确定度分析

　　24.1 测量结果应进行误差分析，并根据系统和测量误差评估不确定度，试验不确定度评估方法可按照 GB/T 15613或IEC 60193执行。

　　24.2 测量综合误差应包括系统误差和随机误差，其中系统误差取决于测量方法及测量仪表的标定结果， 随机误差按统计学方法确定，应保证同一工况点有10次及以上的测量次数。

　　24.3 模型效率系统误差应按公式(3)确定，最优点效率试验系统允许误差应为±0.25%。模型效率试 验随机允许误差应为±0.1%,且在此范围内取上限值±0.1%。

　　24.4 水泵水轮机效率合成不确定度应根据系统误差和测量随机误差合成，应按公式(4)确定。

　　(3)

　　E₁ = √B 品+E² (4)

　　25 验收试验成果评价

　　25.1 验收试验结果评价应根据合同及验收试验大纲，分别对模型验收试验结果与初步模型试验报告的 吻合性和是否满足合同保证值要求给出结论。需要验证的保证值应包括下列内容：

　　a) 水泵工况最优点效率、加权平均效率、最大输入功率、最高扬程流量和最低扬程流量的平均流 量、驼峰区裕量;

　　b) 水泵工况初生空化安全裕量;

　　c) 水泵工况蜗壳进口、转轮与导叶之间、锥管的压力脉动幅值;

　　d) 水泵零流量工况转轮与导叶之间的压力脉动幅值;

　　e) 水轮机工况运行范围内最优点效率、额定工况点效率、加权平均效率;

　　f) 水轮机工况最大飞逸转速;

　　g) 水轮机工况蜗壳进口、转轮与导叶之间、锥管的压力脉动幅值;

　　h)S 特性安全裕量。

　　25.2 模型验收试验后应完成模型验收试验报告，并应包括下列内容：

　　a) 试验项目;

　　b) 验收日志;

　　c) 测试仪器仪表标定结果及原始标定文件、模型验收试验见证结果;

　　d) 模型几何尺寸检查记录;

　　e) 模型验收试验图表;

　　f) 会议纪要。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　验 收 日 志

　　验收日志可参照表A.1。

　　表A.1 验收日志

　　日期 地点 验收项目 验收内容 人员名单 验收组代表 姓名 单位 签字 验收组代表 姓名 单位 签字

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　试验结果统计表

　　试验结果统计表可参照表B.1～表 B.19。

　　表B.1运行范围内水泵最高效率验收试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 运行范围内模型水泵最高效率 % 运行范围内原型水泵最高效率 % 表B.2水泵加权平均因子工况数据点效率验收试验结果

　　扬程

　　m 加权因子 模型效率

　　% 初步试验值 验收试验值 原型效率

　　% 初步试验值 验收试验值 表B.3水泵工况加权平均效率验收试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 水泵模型加权平均效率 % 水泵原型加权平均效率 % 表B.4水泵工况最大输入功率验收试验结果

　　项 目 电网频率f

　　Hz 流量Qp m³s 扬程Hp m 输入功率Pp

　　MW 最大输入功率Pmax

　　MW 效率ηhp

　　% 合同保证值 初步试验值 验收试验值 表B.5水泵工况流量特性试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 最大扬程流量 m³/s 最小扬程流量 m³/s 平均流量 m³/s

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　　表B.6 水泵驼峰裕量试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 导叶开度a

　　(°) 正斜率裕度

　　% 表B.7 水泵工况空化特性验收试验结果

　　扬程Hp

　　m 流量Qp m³/s 电网频率f

　　Hz 电站空化系

　　数 p 初生空化系数q 临界空化系数o。 合同 保证值 初步 试验值 验收 试验值 合同 保证值 初步 试验值 验收 试验值 表B.8 水泵工况压力脉动特性验收试验结果

　　测点位置 运行工况 合同保证值△HIH % 初步试验值△HIH % 验收试验值△HIH % 表B.9 水泵零流量扬程与输入功率试验结果

　　项 目 导叶开度a

　　(°) 电网频率f

　　Hz 扬程Hp

　　m 输入功率Pp

　　MW

　　初步试验值

　　验收试验值 表B.10 零流量试验压力脉动试验结果

　　测点 合同保证值△HIH % 初步试验值△HIH % 验收试验值△HIH % 表B.11 运行范围内水轮机工况最高效率验收试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 模型最高效率

　　% 原型最高效率 %

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　　表B.12水轮机工况额定点验收试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 模型效率

　　% 原型效率 % 表B.13水轮机工况加权平均效率验收试验结果

　　净水头

　　m 参数 输出功率 50%P 60%P 70%P 80%P 90%P 100%P 权重

　　初步试验值 模型效率

　　% 原型效率

　　%

　　验收试验值 模型效率

　　% 原型效率

　　% 注：P₁为额定输出功率。 表B.14水轮机加权平均效率验收试验结果

　　项 目 合同保证值 初步试验值 验收试验值 模型效率

　　% 原型效率

　　% 表B.15水轮机额定工况输出功率验收试验结果

　　模型试验 开度

　　(°) 水轮机输出功率

　　MW 合同保证值 初步试验值 验收试验值 表B.16水轮机工况空化特性验收试验结果

　　水头Hp

　　m 输出功率Pp

　　MW 电站空化系 数cp 初生空化系数o 临界空化系数 合同 保证值 初步 试验值 验收 试验值 合同 保证值 初步 试验值 验收 试验值

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　　表B.17水轮机工况飞逸特性验收试验结果

　　初步试验值 验收试验值 合同保证值 a

　　(°) N11R

　　r/min nR

　　r/min a

　　(°) N11R

　　r/min nR

　　r/min nR

　　r/min 表B.18水轮机工况压力脉动特性验收试验结果

　　测点位置 运行工况 合同保证值△HIH % 初步试验值△HIH % 验收试验值△HIH % 表B.19 S特性区裕度试验结果

　　项 目 单位 初步试验值 验收试验值 合同保证值 电网频率f Hz 稳定区域边界临界负斜率点单位 转速n1 r/min 稳定区域边界临界负斜率点水头 Hp m 稳定区域水头相对于Hmin的裕度 m

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