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大广坝水电站水轮机提效增容改造研究王钊宁;罗兴锜;郭鹏程;程宦;王亚林【摘要】基于海南大广坝水电站水轮机改造项目，通过分析电站运行中存在的水力不稳定现象和水轮机效率水平偏低的原因，提出了水轮机的改造方案和目标；讨论了水力参数和设计理念；介绍了改造前后转轮流道的本质差异。
通过全流道数值仿真计算，定性评估了改造后水轮机的稳定性，定量标定了水轮机的效率水平，预期了模型水轮机的综合特性曲线。
结论认为，改造后模型水轮机最优效率大于93．8％，额定效率91％，加权平均效率89．3％；原型水轮机最优效率95．1％，额定效率92．4％，加权平均效率90．8％；与改造前相比，加权平均效率增幅可达2．0％。
%A new retrofitting method and target are presented by means of analyzing the phenome‐non of hydraulic instability and the reason of relatively low turbine efficiency based on the trans‐formation project referring to Daguangba Hydropower station inHainan ,meanwhile ,hydraulic parameters selection and design conception are discussed in details .Also ,this paper introduces the essential difference of runner channel between pre‐and‐post retrofit .According to the full passage numerical simulation computation ,the hydraulic stability of retrofitted Francis runner is qualitatively evaluated and the efficiency level is quantitatively indicated .Finally ,the paper has predicted the comprehensive feature curves of the model water‐turbine .The conclusions indicate that the model turbine optimum efficiency exceeds 93 .8% ,the rated efficiency and weighted aver‐age efficiency are respectively 91% and 89 .3% compared with 95 .1% optimum efficiency ,92 .4%ratedefficiency ,and 90 .8% weighted average efficiency originating from the prototype turbine ;the weighted average efficiency of the model turbine significantly increases 2 .0% by contrast with the one of the prototype turbine .【期刊名称】《西安理工大学学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】大广坝水电站;混流式水轮机;改造;水力设计;效率;稳定性【作者】王钊宁;罗兴锜;郭鹏程;程宦;王亚林【作者单位】西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048;西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048;东方电气集团东方电机有限公司，四川德阳618000;东方电气集团东方电机有限公司，四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TP311.11大广坝水电站位于海南省东方市昌化江上，装有4台单机容量为60 MW的混流式水轮发电机组，机组额定转速nr=214.3 r/min，额定水头Hr=73 m，最高水头Hmax=87.4 m，额定流量Qr=92.9 m3/s，水轮机转轮型号为D85。
卡里巴HLA801-LJ-500水轮机效率试验摘要：通过卡里巴水轮机的效率试验，介绍了效率试验的方法、数据采集、计算分析、不确定性分析，并生成简单直观的图表形式，验证水轮机的效率是否满足合同保证值的要求，为同类型水轮机效率试验提供借鉴。
关键词：效率；保证值；流量；水头；误差分析一、概况赞比亚卡里巴水电站修建在南部非洲第一大河赞比西河上，50年代修建的地下厂房安装有4台150MW机组，2008年由中国水电以EPC合同形式承建的2台180MW新机组于2014年发电。
卡里巴水电站水轮发电机机组由哈尔滨电机厂有限责任公司（HEC）生产制造，为复核和校验水轮机是否满足合同文件和保证值中关于水轮机效率的有关规定，由中国水电和HEC组成的联合团队针对卡里巴水电站机组进行了水轮发电机组的效率试验，本文介绍水轮机效率试验。
二、试验方法及各参数测量1.试验及计算方法进行水轮机真机效率试验，实际上是测定水轮发电机组的效率，然后求得水轮机的效率。
水轮机效率试验采用超声波法测量水轮机流量，效率计算及各参数测量均按照IEC60041-1991《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验》的有关规定进行。
水轮机的效率通过下式计算：三、试验参数测量2.1水轮机水头H的测量水轮机水头的测量方法根据IEC60041(第三版)1991《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验》关于“单位水能的确定”方法。
水轮机水头的计算公式如下：量断面进行计算得出，高压侧、低压侧的测量断面面积可由设计图纸得出。
2.2水轮机流量Q的测量超声波法测量流量实际上是以超声波的传播速度和水流速度进行矢量叠加为基础的。
超声波脉冲向上游传播时比向下游传播的绝对速度稍低。
通过测量超声波脉冲在上下游两个方向的传播时间，便可确定脉冲区声道上液流的平均轴向流速，进而即可计算出流量。
卡里巴机组引水洞直径D为6.5m，安装有内装式换能器的超声波流量计供机组流量测量和效率试验用，此超声波流量计是8声道测量系统，采用交叉声路布置方式，在同一高程上的两个声路以相反的倾角安装来提高测量精度，其测量精度满足水轮机效率试验要求。
水轮机效率试验水轮机是一种将水的动能转化为机械能的装置，广泛应用于水力发电等领域。
水轮机的效率是衡量其能量转换效率的重要指标，也是评估其性能优劣的重要依据。
本文将以水轮机效率试验为主题，介绍水轮机效率试验的目的、原理、方法和数据处理等内容。
一、试验目的水轮机效率试验的主要目的是测定水轮机在特定工况下的能量转换效率，对水轮机的性能进行评估。
通过试验可以了解水轮机的实际工作状态及其能量转换效率，为水轮机的设计、选型和运行提供可靠的依据。
二、试验原理水轮机的效率是指输入的水能与输出的机械能之间的比值，通常以百分比表示。
水轮机的效率受到多种因素的影响，如水轮机的类型、结构、工况以及水质等因素。
在试验中，需要控制水轮机的进口流量、出口压力和转速等参数，通过测量出口功率和进口功率来计算水轮机的效率。
三、试验方法1.准备工作：对试验设备进行检查和调试，确保各部分工作正常。
准备试验所需的测量仪器和设备，如流量计、压力计、转速计等。
2.试验前准备：根据试验要求设置水轮机的工况参数，包括进口流量、出口压力和转速。
根据试验要求选择合适的试验点，确保试验数据的可靠性。
3.试验过程：按照预定的工况参数进行试验，记录进口流量、出口压力和转速等数据。
同时测量并记录进口功率和出口功率。
4.数据处理：根据试验数据计算水轮机的效率。
首先计算水轮机的输入功率和输出功率，然后根据功率的比值计算水轮机的效率。
四、数据处理水轮机的效率计算公式为：效率=输出功率/输入功率×100%。
根据实际测量数据，将出口功率和进口功率代入公式，计算出水轮机的效率值。
五、结果分析根据试验结果分析水轮机的效率情况。
效率越高，说明水轮机的能量转换效率越高，性能越好。
如果效率较低，可能是由于水轮机的设计不合理、结构损坏或工况参数设置不当等原因导致的，需要进行进一步的分析和改进。
六、结论水轮机效率试验是评估水轮机性能的重要手段。
通过试验可以了解水轮机在特定工况下的能量转换效率，为水轮机的设计、选型和运行提供参考依据。
水力机械的效率分析与性能改善水力机械是利用流体动力学原理，将水力能转化为机械能的装置。
它们在水力发电、农田灌溉以及工业生产中都起着重要作用。
本文将从效率分析与性能改善两个方面探讨水力机械的相关问题。
一、效率分析水力机械的效率是指输入和输出之间的能量转化比例，通常以百分比表示。
水力机械的效率与水轮机的设计、制造、安装以及运行状态等因素密切相关。
首先，要分析水力机械的效率，就需要了解其工作原理和能量转化过程。
在水力机械中，水轮机是最常见的一种。
它通过叶片受水压力推动旋转，将水流的动能转化为轴功。
然而，水轮机的效率并非是恒定不变的，而是随着工况的变化而改变。
例如，当水流速度较低或压力较小时，水轮机的效率会降低。
因此，合理设计水轮机的流道形状以及叶片角度等参数是提高水轮机效率的重要措施。
除了设计参数的影响外，水力机械的效率还与运行状态有关。
对于长期运行的水力机械，随着使用时间的增长，一些零部件会磨损或老化，从而影响效率。
因此，定期的维护保养工作是确保水力机械效率稳定的关键。
二、性能改善为了提高水力机械的性能，可以采取以下措施：1. 优化设计：在水轮机的设计过程中，可以通过数值模拟和实验验证的方法，找到最佳的流道形状和叶片角度。
这样可以减小水力损失，提高水轮机的效率。
同时，在设置水轮机时应考虑水量波动的情况，避免流量过大或过小对水轮机性能的影响。
2. 使用先进材料：选择合适的材料可以提高水力机械的耐磨性和抗腐蚀性。
例如，使用高强度合金材料可以增加水轮机的寿命，并减少由于磨损引起的效率下降。
3. 加强维护保养：定期进行水力机械的检修和维护工作，及时更换磨损严重的部件，以保持水力机械的最佳工作状态。
此外，应制定合理的运行管理制度，提高运行效率。
4. 应用智能化技术：利用传感器、自动控制和远程监控等智能化技术，可以实时监测水力机械运行状态，以及时发现和解决问题，保证水力机械的正常运行。
总结：水力机械的效率分析与性能改善是保障水力机械正常运行的重要环节。
第四章 水轮机的特性曲线与选型第一节 水轮机的相似律一、水轮机的相似条件在进行模型试验时，模型与原型水轮机之间应满足的条件称为水轮机的相似条件。
模型和原型水轮机之间应满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。
1.几何相似（必要非充分）（同轮系）几何相似是指两个水轮机的过流部件形状相同（即过流部件几何形状的所有对应角相等），尺寸大小成比例。
即：===m m m a a b b D D 000011式中 ：01b D 、、0a ——水轮机的转轮直径、导叶高度、导叶开度。
满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。
只有同轮系的水轮机才能建立起运动相似或动力相似。
2.运动相似（等角工作状态）运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流通道中对应点的同名流速方向相同，大小成比例，即相应点的速度三角形相似。
即两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。
3.动力相似动力相似是指同一轮系水轮机在等角工作状态下，水流在过流部件对应点的作用力（惯性力、重力、粘滞力、摩擦力等），同名力的方向相同，大小成比例。
二、轮机的相似律在满足相似条件的基础上原型与模型水轮机各参数之间的相互关系称为水轮机的相似律，也称为水轮机的相似公式。
1.转速相似律s m s m m H D H D n nηη11= s H D n η11∝2.流量相似律 sm m m s vm m v H D H D Q Q ηηηη2121= s V H D Q ηη21∝式中：v Q η—有效流量。
称为水轮机的流量相似律，亦称为流量方程式。
在应用中，直径m D 1、1D 、水头m H 、H 为定值，若效率vm η、sm η、v η、s η为已知时，则可由测得的m Q 求得原型水轮机的流量Q 。
3.出力相似律()()jm sm m m js m H D H D N Nηηηη23212321= 2321s H D N η∝ 称为水轮机的出力相似律，亦称出力方程式。
第５１卷第３期２０２０年３月㊀㊀人㊀民㊀长㊀江Ｙａｎｇｔｚｅ㊀Ｒｉｖｅｒ㊀㊀Ｖｏｌ.５１ꎬＮｏ.３Ｍａｒ.ꎬ２０２０收稿日期:２０１９－０８－２８作者简介:张㊀鹏ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ主要从事水电站机电技术管理工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｚｈａｎｇ＿ｐｅｎｇ１０＠ｃｔｇ.ｃｏｍ.ｃｎ㊀㊀文章编号:１００１－４１７９(２０２０)０３－０１８５－０４玛依纳水电站现场水轮机效率试验张㊀鹏ꎬ佘伟威ꎬ余㊀强(中国水利电力对外有限公司ꎬ北京１００１２０)摘要:水轮机效率是水轮机性能的重要指标ꎬ流量测量是原型水轮机效率试验中最重要㊁测试难度最大㊁测点较多的环节ꎮ介绍了流量测量的常用试验方法㊁测量原理㊁综合误差ꎬ并以哈萨克斯坦玛依纳水电站(采用冲击式水轮机)为例ꎬ重点介绍了相对法和超声波法的试验原理㊁现场应用情况㊁试验结论及注意事项ꎮ研究结果表明:对于在不具备热力学法和内置式超声波流量计测量流量的玛依纳水电站ꎬ应当采用相对法和外夹式超声波流量计来测量流量ꎮ根据该建议ꎬ成功实现了大管径㊁大壁厚管道流量的准确测量ꎬ取得的原型水轮机效率试验结果ꎬ得到了业主方的认可ꎮ关㊀键㊀词:水轮机效率ꎻ流量测量ꎻ外夹式超声波流量计ꎻ冲击式水轮机ꎻ玛依纳水电站中图法分类号:ＴＶ７３４㊀㊀㊀文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１６２３２/ｊ.ｃｎｋｉ.１００１－４１７９.２０２０.０３.０３３１㊀研究背景水轮机效率是评价水轮机性能的重要指标ꎬ通常按模型试验来验收ꎬ由模型试验结果推算出原型机的效率ꎬ并可在真机上进行验证ꎮ水轮机效率试验主要包括工作水头测量㊁功率测量和流量测量等内容ꎮ其中ꎬ流量测量是原型水轮机效率试验中最重要㊁测试难度最大㊁测点较多的环节ꎬ它对整个效率测量精度起着主要影响作用[１]ꎮ目前ꎬ国际公认的直接测量流量的方法有流速仪法㊁压力－时间法(又称水锤法)㊁示踪法和超声波法等ꎮ此外ꎬ还有测量相对流量的相对法和直接测量水轮机效率的热力学法[１－２]ꎮ各种试验方法的使用条件和优缺点各不相同ꎬ需要根据水轮机型式㊁水头高低㊁输水系统状况以及其他一些实际情况来选择[３]ꎮ对于中高水头的水电站ꎬ目前国内现场效率试验多采用超声波法或热力学法ꎮ２㊀常用试验方法(１)流速仪法ꎮ流速仪法是建立在过流断面流速分布测量的基础上ꎬ适用于直径为１.１ｍ以上的压力钢管或明渠ꎬ其应用广泛ꎬ工艺成熟ꎬ但前期安装及后期整理计算成果的工作量大[３]ꎮ采用高精度流速仪ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.０％~ʃ１.５％(封闭管道)或ʃ２.０％(进水口或明渠)[１]ꎬ曾用于新丰江㊁柘林等水电站[４－５]ꎮ(２)压力－时间法ꎮ压力－时间法也称水锤法ꎬ是建立在有压管道瞬变流水锤压力升高的基础上ꎬ适用于具有等径或收缩型的有压管道的中高水头水电站ꎬ测流工作方便[３]ꎮ采用高精度压差传感器ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.５％~ʃ２.０％[１]ꎬ曾用于龚咀㊁柘林等水电站[６－７]ꎮ(３)超声波法ꎮ超声波法是建立于声波在流动介质中传波速度与介质速度成线性关系的基础上ꎬ适用于有压管道或明渠ꎬ安装方便㊁操作简单[３]ꎮ采用现代高精度换能器ꎬ置信概率９５％ꎬ流量测量精度约ʃ１.０％~ʃ２.０％[１]ꎬ曾用于丰满㊁官地㊁蒲石河等水电站[８－１０]ꎮ超声波流量计分外夹式和内插式两类ꎬ外夹式精度一般ꎬ多声道内插式精度较高ꎬ但需在建设期间预先打孔安装ꎬ实施工程量较大[１１]ꎮ(４)热力学法ꎮ热力学法是建立在水流摩擦㊁旋涡㊁脱流等各种水力损失转换为热能的基础上ꎬ适用于水头在１００ｍ以上的水轮机ꎬ其特点是可不进行流量测定ꎮ采用１/１０００Ｋ高精度测温装置ꎬ置信概率９５％ꎬ效率测量精度约ʃ１.０％~ʃ１.５％ꎬ曾用于以㊀㊀人㊀民㊀长㊀江２０２０年㊀礼河㊁天荒坪抽蓄㊁张河湾抽蓄等高水头电站[１２－１４]ꎮ上述方法中ꎬ当平直段不满足要求时ꎬ可采取增加布置流速仪的半径数㊁增加超声波测量声道等方法[１]ꎬ或适当降低测量精度ꎮ对于特别重要的测试ꎬ可同时采用两种方法来测量机组的绝对效率ꎬ以便进行对比ꎮ３㊀项目基本情况３.１㊀概述玛依纳水电站位于哈萨克斯坦共和国东南部阿拉木图州莱姆别克区的恰伦河(伊犁河支流)上ꎬ采用混合式开发ꎬ引水隧洞长约９.２ｋｍꎬ安装有２台１５０ＭＷ冲击式水轮发电机组ꎮ工程由中国水利电力对外公司(以下简称 中水对外 )承建ꎬ水轮发电机组由哈尔滨电机厂设计㊁制造ꎬ其中转轮和喷针的设计㊁制造由安德里茨公司分包ꎮ３.２㊀水轮机基本参数型号额定出力额定转速飞逸转速额定水头最大水头最小水头额定流量ＣＪ１０８５Ｘ－Ｌ－３５０/６ˑ２９.０１５３.５ＭＷ２５０ｒ/ｍｉｎ４８０ｒ/ｍｉｎ４７１.４ｍ５２１.７ｍ４５８.２ｍ３６.２５ｍ３/ｓ３.３㊀发电机基本参数型号额定功率额定功率因数额定频率ＳＦ１５０－２４/７１２０１５０ＭＷ０.８５(滞后)５０Ｈｚ４㊀试验方法选择试验方法的选择需要考虑专用试验装置的采购或制造费用㊁测量时间的长短㊁实施的难易程度㊁测量的精度等问题ꎬ在综合考虑㊁全面分析的基础上择优选取[３]ꎮ项目ＥＰＣ合同中未明确要求进行原型水轮机效率试验ꎬ电站投产发电后业主要求进行原型水轮机效率㊁稳定性等试验内容ꎮ鉴于现场不具备热力学法试验和安装内装式超声波流量计的条件ꎬ经协商ꎬ采用 管道水头损失相对法 进行原型水轮机相对效率验收ꎮ现场测试时ꎬ还采用外夹式超声波流量计来测量水轮机的流量ꎬ最终获得了成功ꎬ并得到了业主和咨询方的认可ꎮ５㊀试验原理５.１㊀相对效率试验相对效率试验又称指数试验ꎬ其实质是不测量流量绝对值ꎬ而以Ｑ＝ＫˑΔｈｎ代替ꎬ假定ｎ值ꎬ实测Δｈ值ꎬ流量系数Ｋ在相对效率计算中被消掉[１５]ꎮ一般来讲ꎬ只要是压差与流量具有固定关系的机组都能应用相对效率试验ꎮ对于具有蜗壳的混流式或轴流式水轮机ꎬ可采用 蜗壳差压法 ꎻ对于贯流式和冲击式水轮机ꎬ可采用 管道水头损失相对法 ꎮ相对效率试验简单易行㊁费用低ꎬ但只有通过其他方法率定流量系数后才能测量绝对流量ꎮ部分机组的蜗壳差压值较小㊁波动值却较大ꎬ测量精度难以得到保证ꎮ相对效率试验结果虽然不能用于水轮机性能验收ꎬ但仍非常实用[１６]:(１)可以用于了解水轮机的性能状况ꎬ监测水轮机的相对效率ꎬ指导优化运行ꎻ(２)对于转桨式或水斗式水轮机ꎬ还可用来调整导叶与桨叶或喷嘴间的协联关系ꎻ(３)可以用于同一水电站不同机组的性能相对比较ꎬ如差异过大ꎬ可以查找原因ꎻ(４)可以用于水电站机组改造或其大修前后性能的比较ꎬ检查机组改造或检修效果等ꎮ５.２㊀超声波法超声波法测量流量的方法有多种ꎬ目前水电厂一般都采用时差法[１]ꎬ通过重复测量超声波在上下游两个方向的传播时间ꎬ确定脉冲区声道上液流的平均轴向流速ꎮ超声波法要求测量断面的流速分布均匀ꎬ当测点前有弯管㊁泵㊁阀等ꎬ会形成紊流ꎬ此时需要采用多声路测量ꎬ必要时可以采用交叉声路测量ꎬ消除横流对流量计算所产生的影响ꎮ传感器常用的安装方式有 Ｚ 型和 Ｖ 型布置ꎬ最常用的 Ｚ 型布置如图１所示ꎬ其关系式分别见式(１)和式(２)[１７]ꎮ图１㊀测点布置示意Ｆｉｇ.１㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓＶ＝Ｄｓｉｎ２θ１Ｔ１－１Ｔ２()(１)Ｑ＝Ｄ２２ðｎｉ＝１ＷｉＶｉ(２)６８１㊀第３期㊀㊀㊀张㊀鹏ꎬ等:玛依纳水电站现场水轮机效率试验式中ꎬＶ为流速ꎬｍ/ｓꎻＱ为流量ꎬｍ３/ｓꎻＴ１㊁Ｔ２分别为波束从下游传播至上游㊁从上游传播至下游的时间ꎬｓꎻＤ为管道直径ꎬｍꎻｎ为测量断面声路数ꎻＷｉ为第ｉ声路的加权系数ꎻＶｉ为第ｉ声路上的线平均流速ꎬｍ/ｓꎻ其余参数含义分别如图１所示ꎮ６㊀现场应用６.１㊀超声波法玛依纳水电站水轮机效率试验选用ＺＲＮ－１００Ｆ型分体式超声波流量计ꎬ传感器采用标准Ｌ１型(外夹式)ꎬ适用管径ＤＮ３００~６０００ｍｍꎬ测量精度为ʃ１％ꎬ最大测量流速为６４ｍ/ｓꎮ通过现场勘查ꎬ只有进水球阀下游侧明管段适合进行外夹式传感器测点布置ꎬ实测管道外径为２４３９ｍｍ㊁壁厚为６５ｍｍꎮ上游测点位置距压力钢管岔管较远(约６０ｍ)ꎬ下游侧点位于配水环管进口段ꎬ有一定的扩散角ꎬ且距离配水环管第１个支管较近(约４ｍ)ꎬ对测量精度有一定影响ꎮ输入管道外径㊁壁厚㊁材质㊁流体种类㊁传感器类型㊁安装方式等参数后ꎬ流量计内部计算传感器探头轴向安装距离(即理论距离)Ｓ１为１４２０ｍｍꎬ实际信号最强点的轴向距离(即实测距离)Ｓ２为１３１２ｍｍꎮ根据Ｓ２/Ｓ１－１＝－０.０７６进行估算ꎬ流量计显示的流量比水轮机实际流量小７.６％左右ꎮ经与模型水轮机试验结果换算过来的原型机运转特性曲线进行对比ꎬ业主同意按１.０７的系数对超声波流量计显示的流量进行修正ꎮ根据修正后的流量数据绘制出机组出力与流量㊁效率等关系曲线ꎬ这些关系曲线圆顺光滑ꎬ变化趋势符合一般规律ꎬ且与模型水轮机试验结果吻合度较高ꎬ试验结果得到了各方的认可ꎮ在试验平均水头５０３.１４ｍ下ꎬ２号机组的出力与流量关系曲线如图２所示ꎬ效率试验结果如图３所示ꎮ图２㊀２号机组出力与流量关系曲线Ｆｉｇ.２㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆＵｎｉｔ２ｏｕｔｐｕｔａｎｄｆｌｏｗｃｕｒｖｅ６.２㊀引水管道水头损失试验在全厂２台机组全部停机条件下ꎬ测量水轮机进口压力ꎬ实测值为Ｐ０＝５０７.９７ｍꎻ１号机组进行效率试验(２号机停机)ꎬ测量不同流量时水轮机进口压力ＰｉꎬΔＰｉ＝Ｐ０－Ｐｉ即为不同流量时引水管路水头损失值ꎮ0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120130 140 150 160 170/MW2 3 4 6/%图３㊀玛依纳水电站２号水轮机效率试验结果Ｆｉｇ.３㊀ＳｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆＵｎｉｔ２㊀ｉｎＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ实测的水轮机流量与引水管路水头损失之间关系如图４所示ꎬ拟合曲线公式如式(３)所示ꎮＱ＝１１.０６ˑΔＰｉ()０.５７(３)图４㊀实测流量与管道水头损失关系曲线ｉｇ.４㊀Ｓｋｅｔｃｈｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｆｌｏｗａｎｄｐｉｐｅｈｅａｄｌｏｓｓｃｕｒｖｅ６.３㊀现场测试应注意的事宜(１)安装外置式超声波传感器时ꎬ应该将管壁外壁打磨光滑ꎬ传感器表面应涂上足够的声耦合剂ꎬ并固定使其与管壁紧密接触ꎬ确保传感器与管壁之间无气泡ꎮ(２)试验过程中ꎬ水头㊁功率及频率需保持基本稳定ꎮ(３)为克服机械死行程对测试精度的影响ꎬ试验过程中接力器开度的调整应以单方向为宜ꎮ(４)对于在测点后取水的技术供水流量应予以测量并扣除ꎬ同时应避免测点后的旁通管㊁测压管等出现渗漏ꎬ以保证试验精度ꎮ７㊀结论(１)实测的效率特性曲线光滑ꎬ每一工况下流量７８１㊀㊀人㊀民㊀长㊀江２０２０年㊀数据的离散性较小ꎬ且出力由小到大与由大到小变化时的测试结果一致性高ꎬ因此ꎬ可以认为获得的试验数据及计算成果是可信的ꎮ(２)试验水头下机组最佳运行工况点为７０ＭＷ(３喷嘴)㊁１００ＭＷ(４喷嘴)㊁１３５ＭＷ(６喷嘴)ꎬ机组在４０ＭＷ以上均处于运行指标优良的高效区ꎬ机组在２０~４０ＭＷ区间振动较大ꎬ因此应避免在该不稳定运行区的连续运行ꎮ(３)根据试验结果推算ꎬ水电站单机设计流量时引水管路水头损失为７.３ｍꎬ引水系统水力性能优良ꎮ(４)从图４可以看出:一些流量下管道水头损失试验数据的离散性较大ꎬ说明采用 管道水头损失相对法 进行相对效率试验时ꎬ试验结果偏差较大ꎮ(５)与内置式超声波流量计相比ꎬ外夹式超声波流量计虽测量精度略低ꎬ但具有安装简便㊁不干扰流场㊁测试费用低等优点ꎬ可以在大管径㊁大壁厚环境下应用于水轮机效率试验ꎮ参考文献:[１]㊀中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局ꎬ中国国家标准化管理委员会.水轮机㊁蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程:ＧＢ２００４３－２００５[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２００６. [２]㊀ＩＸ－ＩＥＣ.Ｆｉｅｌｄａｃｃｅｐｔａｎｃｅｔｅｓｔｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｅｒｆｏｒｍ￣ａｎｃｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｕｒｂｉｎｅｓꎬｓｔｏｒａｇｅｐｕｍｐｓａｎｄｐｕｍｐ￣ｔｕｒｂｉｎｅｓ:ＩＥＣ６００４１－１９９１[Ｓ].[３]㊀刘晓亭ꎬ李维藩.水力机组现场测试手册[Ｍ].北京:水利水电出版社ꎬ１９９３.[４]㊀张巍ꎬ王琳.新丰江水电厂机组效率测试及结果分析[Ｊ].广东水利水电ꎬ２００８ꎬ２(４):７６－７８.[５]㊀王邦旭ꎬ蔡家林ꎬ蒙淑平ꎬ等.基于流速仪法的柘林水电厂Ａ１号机组效率试验研究[Ｊ].中国农村水利水电ꎬ２０１７(１０):１３６－１３９.[６]㊀欧学修.水轮机效率微机测试装置在龚咀发电厂１号水轮机上的应用[Ｊ].大电机技术ꎬ１９８９(３):５１－５４.[７]㊀林泰举.用水锤法㊁流速仪法测量水轮机组效率及用惰行法㊁量热法测量发电机效率的精确试验[Ｊ].华东电力ꎬ１９８１(１０):４３－５６.[８]㊀张恩博.丰满发电厂４号水轮机效率测试研究[Ｊ].东北电力技术ꎬ１９９９(１１):１０－１４.[９]㊀王浩ꎬ文习波ꎬ汤浩.官地水电站水轮机效率试验研究[Ｊ].人民长江ꎬ２０１５ꎬ４６(１８):８６－８８.[１０]㊀陶迎新ꎬ任青旭.蒲石河抽水蓄能电站水泵水轮机效率试验分析[Ｊ].水电与抽水蓄能ꎬ２０１６ꎬ２(４):３４－３７.[１１]㊀周叶ꎬ潘罗平ꎬ曹登峰ꎬ等.基于流速仪法的水轮机绝对效率试验研究[Ｊ].大电机技术ꎬ２０１９(３):４８－５２.[１２]㊀董鸿魁ꎬ舒荣ꎬ丁永胜ꎬ等.水轮机热力学法效率试验中若干问题的探讨[Ｊ].云南电力技术ꎬ２００３ꎬ３１(２):１７－１９.[１３]㊀李金伟ꎬ于纪幸ꎬ谷振富.张河湾抽水蓄能电站水泵水轮机热力学法效率试验[Ｊ].水电站机电技术ꎬ２０１７ꎬ４０(５):５６－５９. [１４]㊀游光华ꎬ周喜军ꎬ喻鹤之.天荒坪抽水蓄能电站水泵水轮机热力法效率现场测试[Ｊ].华东电力ꎬ２００５ꎬ３３(１２):４０－４１.[１５]㊀陈造奎.水电站测试技术[Ｍ].北京:中国水利水电出版社ꎬ１９９８.[１６]㊀梁维燕ꎬ邴凤山ꎬ饶芳权ꎬ等.中国电气工程大典.第５卷.水力发电工程[Ｍ].北京:中国电力出版社ꎬ２００９.[１７]㊀郭振业ꎬ戴勇峰ꎬ李德忠ꎬ等.水电厂超声波测流试验及ＣＦＤ验算[Ｊ].人民长江ꎬ２０１８ꎬ４９(１６):１１８－１２２.(编辑:赵秋云)引用本文:张鹏ꎬ佘伟威ꎬ余强.玛依纳水电站现场水轮机效率试验[Ｊ].人民长江ꎬ２０２０ꎬ５１(３):１８５－１８８.ＦｉｅｌｄｔｅｓｔｓｏｆｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎＺＨＡＮＧＰｅｎｇꎬＳＨＥＷｅｉｗｅｉꎬＹＵＱｉａｎｇ(ＣｈｉｎａＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷａｔｅｒ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｒｐ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１００１２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓａｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｔｕｒｂｉｎｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ.Ｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓｏｆｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｄｕｅｔｏｍａｎｙｔｅｓｔｐｏｉｎｔｓａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｔｈｅｃｏｍｍｏｎｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓꎬｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｒｒｏｒｓｏｆｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＰａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙꎬｗｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄｏｎｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓꎬｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎꎬｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅＰｅｌｔｏｎｔｕｒｂｉｎｅｓｏｆＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ.ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｓｏｍｅｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｉｎｔｒｕｓｉｖｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒａｒｅｎｏｔａｐｐｒｏｐｒｉ￣ａｔｅｆｏｒＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ.Ｉｎｓｔｅａｄꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒｍｉｇｈｔｗｏｒｋ.Ａｔｌａｓｔꎬｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｕｓｅｄｉｎａｃｃｕｒａｔｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｐｉｐｅ￣ｌｉｎｅｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ.ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｈｉｇｈｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｂｙｔｈｅｏｗｎｅｒｏｆＫａｚａｋｈｓｔａｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｔｕｒｂｉｎｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎻｃｌａｍｐ－ｏｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｆｌｏｗｍｅｔｅｒꎻＰｅｌｔｏｎｔｕｒｂｉｎｅｓꎻＭｏｉｎａｋＨｙｄｒｏｐｏｗ￣ｅｒＳｔａｔｉｏｎ８８１。
水轮机效率试验水轮机是一种将水能转化为机械能的装置，其效率测试是评价其转化效率的重要手段。
本文将介绍水轮机效率试验的目的、试验内容、试验方法以及试验结果等方面。
首先，水轮机效率试验的目的是为了评估水轮机的转化效率。
水轮机的效率是指输入的水能与输出的机械能之间的转化比例。
通过试验可以了解到水轮机在实际运行中的效率情况，为优化水轮机的设计和运行提供依据。
其次，水轮机效率试验的内容主要包括两方面：一是测量水轮机的输入功率和输出功率，二是计算出水轮机的效率。
输入功率可以通过测量水流的流速和流量，以及水流与水轮机之间的高度差来计算；输出功率则可以通过测量水轮机轴上的扭矩和转速来计算。
根据输入功率和输出功率的测量数据，就可以计算出水轮机的效率。
在进行水轮机效率试验时，需要采取相应的试验方法。
首先需要选择合适的试验设备，包括水流测量仪器、扭矩测量仪器和转速测量仪器等。
然后，在试验过程中需要准确测量各项参数，并保持试验条件的一致性，如保持水流的流速、流量和高度差等。
同时还需要记录试验过程中的数据，并进行数据处理和分析。
通过水轮机效率试验，可以得到水轮机在不同条件下的效率曲线。
效率曲线是描述水轮机效率与流量或转速之间关系的曲线。
通过分析效率曲线，可以得到水轮机的最佳运行点，进而优化水轮机的设计和运行。
综上所述，水轮机效率试验是评价水轮机性能的重要手段。
通过该试验可以了解水轮机在实际运行中的效率情况，并为优化水轮机的设计和运行提供依据。
因此，水轮机效率试验对于水轮机的研发和应用具有重要意义。
水轮机效率试验是对水轮机性能进行全面评估的重要手段之一。
在试验过程中，除了测量水轮机的输入功率和输出功率以计算效率之外，还可通过进一步分析数据，了解水轮机的负荷特性、运行稳定性以及对流量和转速的响应等方面的信息。
在较为细致的水轮机效率试验中，可以根据试验需求在不同工况下进行测试。
例如，在一定范围内改变流量、水头或转速等参数，并记录相应的输入功率和输出功率数据。
