1、水轮机基本技术条件中华人民共和国国家标准水轮机基本技术条件Fundamental technical requirementsfor hydraulic turbinesGB/T1546819951 主题内容与适用范围本标准为水轮机产品的基本标准，规定了水轮机产品的技术要求与保证、设备供货范围与备品备件、检验与验收、包装、运输及保管、安装、运行和维护等方面的基本要求，是水轮机产品的设计、制造的依据。可供水轮机招标、订货、签订合同条款或技术协议使用。本标准适用于容量为10MW及以上，转轮直径为1m及以上的混流式、斜流式水轮机以及转轮直径为2m及以上的轴流式水轮机，还适用于容量为10MW及以上的冲
2、击式水轮机。尺寸及容量小于上述条件的可逆式、贯流式水轮机可参照使用。当水轮机产品的性能、结构、运行等方面超出本标准时，按供需双方签订的技术条款或技术协议的规定执行。2 引用标准GB19190 包装储运图示标志GB/T2423.493 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法GB253781 汽轮机油GB856488 水轮发电机组安装技术规范GB723387 铸钢件超声探伤及质量评级标准GB944488 铸钢件磁粉探伤及质量评级方法GB1180589 大中型水电机组自动化元件及其系统基本技术条件GB/T154691995反击式水轮机空蚀评定JB316082 水轮机通流部件技术条件3
3、 术语、符号3.1 水位3.1.1 正常蓄水位 normal pool level （Zx）是指水库在正常运行的情况下满足设计兴利要求，在开始供水时应蓄到的高水位。3.1.2 死水位 dead water level （Zs）是指在正常运行的情况下，允许水库消落的最低水位。3.1.3 设计洪水位 design flood level （Zsh）系遇到大坝设计标准洪水时水库达到的最高水位。3.1.4 最高尾水位 maximum tailwater level （Zwmax）在水电站设计洪水流量时，尾水管出口断面处出现的最高水位。3.1.5 最低尾水位 minimum tailwater leve
4、l （Zwmin）相应水电站给定最小流量时，水轮机尾水管出口断面处出现的水位。3.1.6 设计尾水位 design tailwater level （Zshw）系确定水轮机安装高程所用的尾水管出口断面处出现的水位。3.2 电站水头3.2.1 电站最大水头（毛水头） maxhead of plant（gross head） （Hgmax）指水电站上游正常蓄水位与最低尾水位之间的水位高程差。3.2.2 电站最小水头（毛水头） minhead of plant（gross head） （Hgmin）指水电站上下游水位在各种组合下出现的最小水位高程差。3.3 额定值 rated value表征水轮机特
5、性，指水轮机在额定工作条件下水轮机铭牌的各项参数值。3.4 水轮机水头3.4.1 水轮机水头（净水头） head（net head） （H）水轮机做功用的有效水头，为水轮机进、出口断面的总水位差。3.4.2 最大水头（净水头） maximum head（net head） （Hmax）指电站最大水头减去一台机空载运行时引水系统所有水头损失后的工作水头。3.4.3 最小水头（净水头） minimum head（net head） （Hmin）指电站最小水头减去水轮机发出允许功率时，引水系统所有水头损失后的工作水头。3.4.4 加权平均水头（净水头） weighted average head（n
6、et head） （Hw）在规定的运行条件下，考虑功率和工作历时的水轮机水头的加权平均值。3.4.5 设计水头（净水头） design head（net head） （Hd）水轮机具有最高效率的水头。3.4.6 额定水头（净水头） rated head（net head） （Hr）发电机发出额定功率时，水轮机所需的最小工作水头。3.4.7 发电机发出最大功率的水头（净水头） head of generating maxoutput（net head）发电机发出设计规定的最大功率时，水轮机所需的最小水头。3.5 水轮机流量3.5.1 单位流量 unit discharge （Q1）转轮直径为1m
7、，在1m净水头下，水轮机所通过的流量。3.5.2 水轮机流量 turbine discharge （Q）单位时间内流过水轮机水的体积。3.5.3 额定流量 rated discharge （Qr）水轮机在额定水头、额定转速下输出额定功率所需的流量。3.5.4 发电机发出最大功率时的流量 discharge of generating maxoutput （Qf）水轮机在满足发电机发出设计规定的最大功率时所需的最小水头下的流量。3.5.5 水轮机空载流量 no-load discharge （Qo）水轮机在额定水头和额定转速下，空载运行时的流量。3.6 水轮机功率3.6.1 单位功率 unit
8、power （P1）转轮直径为1m，在1m净水头下，水轮机发出的功率。3.6.2 水轮机输入功率 turbine input power （Pd）通过水轮机的水流所具有的水力功率。3.6.3 水轮机输出功率 turbine output power （Pt）水轮机轴传递的机械功率。3.6.4 额定功率 rated power （Pr）由设计或合同规定的铭牌功率。3.6.5 最优工况功率 optimum operating condition power （P）水轮机在最优工况下运行时的输出功率。3.7 水轮机转轮公称直径3.7.1 混流式转轮公称直径 Francis turbine runne
9、r diameter D1（逐步向国际标准D2过渡）指转轮叶片出水边正面和下环相交处的直径（见图示）。3.7.2 轴流式转轮公称直径 Kaplan turbine runner diameter （D1）图1水轮机公称直径示意指转轮叶片轴线外缘处的最大直径。（包括：斜流式和贯流式）3.7.3 冲击式转轮公称直径 impulse turbine runner diameter （D1）指转轮水斗和射流中心线直径相切处的直径（即节圆直径）。3.8 水轮机效率3.8.1 效率 efficiency （）水轮机输出功率与其输入功率的比值。3.8.2 加权平均效率 weighted average ef
10、ficiency （w）计算公式如下：w=（W11+W22+W33+）/Wi=（Wii）/Wi式中：i根据电站具体条件确定的不同水头与不同负荷下水轮机效率； Wi与各相对应的负荷历时对电能加权系数。Wi值 H（m）P（MW）100%PX%PX%PX%PX%PHmaxHWHdHrHminWi=100注：P为不同水头下，水轮机受功率限制或发电机容量限制可能发出的最大功 率，若电站水头变化很小，也可用Hw一个水头进行加权平均效率计算。即： H（m）P（MW）100%PX%PX%PX%PX%PHWWi=1003.8.3 最优效率 optimum efficiency （max）水轮机各效率中的最大值。
11、3.9 水轮机转速3.9.1 单位转速 unit speed （n1）转轮直径为1m，在1m净水头下水轮机的转速。3.9.2 额定转速 rated speed （n）水轮发电机组按电站设计选定的稳态同步转速。3.9.3 比转速 specific speed （ns）当净水头为1m，输出功率为1kW时水轮机的转速。ns=n（P）1/2/（H）5/4式中：ns水轮机比转速；n水轮机转速；P水轮机功率；H水轮机水头。3.9.4 额定比转速 rated specific speed （nsr）水轮机按额定工况计算得出的比转速。3.9.5 设计比转速 design specific speed （nsd
12、）水轮机按最优工况计算得出的比转速。3.9.6 飞逸转速 runaway speed （nR）当甩去全部负荷，水轮机轴端负荷力矩为零时的昂高稳态转速。3.10 气蚀磨损3.10.1 气蚀 cavitation在流道中水流局部压力下降到临界压力（一般接近汽化压力）时水流中气核成长、积聚、流动、溃灭、分裂现象的总称。3.10.2 气蚀损坏 cavitation erosion气蚀汽泡溃灭或分裂时，造成的材料损坏。3.10.3 磨损 wear含沙水流对水轮机通流部件表面所造成的材料损失。3.10.4 磨蚀 abrasion在含沙水流条件下水轮机通流部件表面受气蚀和泥沙磨损联合作用所造成的材料损失。3
13、.10.5 临界气蚀系数 critical cavitation factor （m）按水轮机模型试验规程用能量法确定的气蚀系数。3.10.6 装置气蚀系数 plant cavitation factor （z）电站确定水轮机安装高程所采用的气蚀系数，z=km。3.10.7 吸出高度 suction height （Hs）水轮机规定的基准面至设计尾水位的高度。3.10.8 排出高度 discharge height （Hp）竖轴冲击式为转轮节圆平面到设计尾水位的高度；横轴冲击式为转轮节圆直径最低点到设计尾水位的高度。3.10.9 安装高程 setting elevation水轮机基准点的海拔高程，竖轴反击式水轮机的基准点，指导叶中心高程；竖轴冲击式水轮机指喷嘴中心高程；横轴水轮机的基准点为主轴中心高程。3.11 水轮机试验3.11.1 模型试验 model test为预测原型水轮机性能而利用模型水轮机进行的试验。3.11.2 模型验收试验 model acceptance test为验证模型水轮机各项性能，以达到验收目的的一种试验。3.11.3 综合特性曲线 hill diagram绘在以单位转速和单位流量为纵横坐标系统内，表示几何相似水轮机的性能（如开度、效率、气蚀、压力脉动等）的一组等值曲线。3.11.4
