《水輪機模型驗收試驗規(guī)程》

ICSxx.xx.xx

xxxNB

中華人民共和國能源行業(yè)標準

NB/TXXXXX-202X

代替DL/T446-1991

水輪機模型驗收試驗規(guī)程

Codeformodelacceptancetestofhydraulicturbines

(征求意見稿)

請將你們發(fā)現(xiàn)的有關專利的內(nèi)容和支持性文件隨意見一并返回

202X–XX–XX發(fā)布202X–XX–XX實施

國家能源局發(fā)布

NB/TXXXXX-202X

前??言

本標準按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。本標準代替DL/T446-1991。

本標準的主要技術內(nèi)容是：對模型試驗臺的規(guī)定、對模型水輪機的規(guī)定、試驗的組織和實施，參數(shù)

測量的規(guī)定、試驗內(nèi)容（包括水輪機的效率、功率、空化、飛逸轉(zhuǎn)速、壓力脈動和力特性等）、性能保

證值換算方法等。

本標準修訂的主要技術內(nèi)容是：

——修訂了第3章“術語和定義”；

——修訂了“試驗內(nèi)容和方法”的內(nèi)容，對相似性要求和試驗內(nèi)容進行了完善（見第6章，1991年

版的第5章）；

——將“水輪機基準面”的規(guī)定調(diào)整到附錄A；

——增加了附錄B“物理特性和數(shù)據(jù)”和附錄C“壓力脈動數(shù)據(jù)采集”；

——修正了原模型水輪機效率換算方法的規(guī)定，將換算方法由“胡頓公式”和“莫迪公式”修改為

“考慮比尺效應的換算方法”和“考慮比尺效應和粗糙度的換算方法”（見7.1.3~7.1.7，1991

年版的5.3）；

——修訂了壓力脈動試驗的內(nèi)容，補充了力脈動試驗的要求、測點位置和數(shù)據(jù)采集方法等規(guī)定（見

6.4.1，1991年版的5.3）；

——補充了流態(tài)觀測試驗的內(nèi)容，對尾水管渦帶、葉片頭部脫流和葉道渦的觀測、記錄方法進行了

規(guī)定（見6.3.3）。

本標準由國家能源局負責管理，由水電水利規(guī)劃設計總院提出并負責日常管理，由能源行業(yè)水電水

力機械標準化委員會負責具體技術內(nèi)容的解釋。執(zhí)行過程中如有意見和建議，請寄送水電水利規(guī)劃設計

總院（地址：北京市西城區(qū)六鋪炕北小街2號，郵編：100120）。

本標準起草單位：中國水利水電科學研究院、中國長江三峽集團有限公司機電技術中心、國網(wǎng)新源

控股有限公司抽水蓄能技術經(jīng)濟研究院、哈爾濱電機廠有限責任公司、東方電氣集團東方電機有限公司。

本標準主要起草人：朱雷、孟曉超、張海平、張建光、陳瑩、馬智杰、劉潔、肖微、劉德民、趙偉、

馬兵全、孫崧皓。

本標準歷次版本：

DL/T446-1991

IV

NB/TXXXXX—202X

水輪機模型驗收試驗規(guī)程

1范圍

本規(guī)程規(guī)定了水輪機模型驗收試驗的準則，用于驗證水輪機的水力性能指標是否達到合同中的保證

值。

本規(guī)程適用于原型出力不小于5MW或參考直徑不小于3.0m的水輪機和水泵水輪機的水力性能模型驗

收試驗，既包括混流式、軸流式、斜流式、貫流式等反擊水輪機，也包括沖擊式水輪機，以及運行在水

泵模式下的水泵水輪機。

本規(guī)程不涉及水輪機和水泵水輪機的結(jié)構(gòu)、強度、材料等其他方面性能，除非這些性能影響水力性

能的測量和保證值驗證。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2900.45-2020電工術語水電站水力機械設備

GB/T10969-2008水輪機、蓄能泵和水泵水輪機通流部件技術條件

GB/T15613-1水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗.第1部分:通用規(guī)定

GB/T15613-2水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗.第2部分:常規(guī)水力性能試驗

GB/T15613-3水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗.第3部分:輔助性能試驗

IEC60193:2019水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗（HydraulicTurbines,Storage

PumpsAndPump-Turbines-ModelAcceptanceTests）

IEC62097:2019徑流式和軸流式水力機械從模型到原型的水力性能換算方法（Hydraulic

machines,radialandaxial-Methodologyforperformancetranspositionfrommodeltoprototype）

IECTS62882:2020水力機械混流式水輪機壓力脈動換算（Hydraulicmachines-Francis

turbinepressurefluctuationtransposition）

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

有關水輪機和水泵水輪機的其他術語和定義按照GB/T2900.45-2020和GB/T10969-2008中的規(guī)定

執(zhí)行。

3.1一般術語

3.1.1

模型驗收試驗modelacceptancetest

1

NB/TXXXXX-202X

由需方見證、為驗證水輪機性能是否達到合同保證和有關標準而進行的模型試驗。

3.1.2

保證值guarantee

合同約定的指定性能的數(shù)據(jù)。

3.1.3

模型見證試驗modelwitnesstest

有需方（或其代理人）參加的對水輪機模型性能進行觀測檢驗的模型試驗。

注：在試驗過程中，需方可以在驗室現(xiàn)場或以遠程見證之一的方式對試驗進行見證，但是無論采用何種見證試驗方

式，試驗的數(shù)據(jù)和結(jié)果都需要經(jīng)過需方簽字確認。

3.1.4

第三方驗收試驗third-partacceptancetest

由既獨立與供方又獨立于需方的實驗室或機構(gòu)所執(zhí)行的模型驗收試驗。

3.1.5

模型綜合特性曲線modelhillchartdiagram

以單位流量和單位轉(zhuǎn)速分別為橫坐標和縱坐標，表示模型水輪機效率等性能的等值線。

3.1.6

（原型）運轉(zhuǎn)特性曲線prototypeperformancecurve

繪在以水頭和輸出功率為縱橫坐標的系統(tǒng)內(nèi)，表示在規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑和額定轉(zhuǎn)速下原型水輪機的性

能（效率、吸出高度、壓力脈動等）的等值線和功率限制線。

3.2機械的特征斷面

3.2.1

高壓基準斷面highpressurereferencesection

性能保證所指定的水輪機高壓側(cè)斷面，下標符號以1表示，見圖A.1。

3.2.2

高壓測量斷面highpressuremeasuringsection

高壓側(cè)測壓管所在斷面，下標符號以1’表示，見圖A.1。

3.2.3

低壓基準斷面lowpressurereferencesection

性能保證所指定的水輪機低壓側(cè)斷面，下標符號以2表示，見圖A.1。

3.2.4

低壓測量斷面lowpressuremeasuringsection

低壓側(cè)測壓管所在斷面，下標符號以2’表示，見圖A.1。

3.3機械的特征尺寸

3.3.1

公稱直徑refferencediameter

D

模型規(guī)定部位的直徑，不同類型機械的公稱直徑如圖A.2所示。

2

NB/TXXXXX—202X

在進行原型機械的保證值和效率換算時應選擇公稱直徑D作為機械的特征尺寸。

在確定機械的特性曲線時，宜選擇公稱直徑D作為機械的特征尺寸，經(jīng)供需雙方協(xié)商一致也可選擇

GB/T15468-2020中的規(guī)定的轉(zhuǎn)輪直徑D1作為特征尺寸。

注：單位為米（m）。

3.3.2

水斗寬度bucketwidth

B

沖擊式水輪機水斗內(nèi)部最大寬度，見圖A.2所。

注：單位為米（m）。

3.3.3

尺寸比lengthscaleratio

λL

原型和模型特征尺寸的比值，通常是機械直徑的比值。

3.4機械的的基準面

3.4.1

參考基準面referencelevelofthemachine

zr

機械安裝時作為基準的位置點所在的高程，不同類型機械的基準面見圖A.3。

3.4.2

空化基準面cavitaitonreferencelevel

zc

試驗中用于空化計算的位置點所在的高程。

不同型式水輪機的空化基準面定義如下：

——立軸混流式水輪機：導葉中心線所在水平面；

——立軸軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機：轉(zhuǎn)輪葉片軸線處的水平面；

——立軸軸流定槳式水輪機：轉(zhuǎn)輪葉片軸線與葉片外緣交點所在水平面；

——立軸斜流定槳式水輪機：轉(zhuǎn)輪葉片出水邊外緣處所在水平面；

——臥軸或斜軸反擊式水輪機：轉(zhuǎn)輪葉片最高點所在水平面；

——貫流式水輪機：轉(zhuǎn)輪室最高點以下0.25D1所在水平面。

水泵水輪機應根據(jù)機械的型式參照水輪機確定空化基準面。

特殊情況下，水輪機的空化基準面也可由供需雙方協(xié)商確定。

注：對于立軸混流式水輪機，IEC60193規(guī)定以轉(zhuǎn)輪葉片出口最低點所在平面作為空化基準面。

3.5量值、符號和單位

水輪機模型驗收試驗中涉及參數(shù)的量值、符號和單位的定義見表1。

3

NB/TXXXXX-202X

表1參數(shù)、符號和單位

條款術語定義/描述符號單位

3.5.1流量單位時間流過系統(tǒng)任何一斷面水的體積。Qm3/s

discharge(volumetricflow

rate)

3

3.5.2額定流量水輪機在額定水頭、額定轉(zhuǎn)速下，輸出額Qrm/s

rateddischarge定功率時的流量。

3.5.3面積垂直于主流流動方向的凈面積。Am2

area

3.5.4平均流速流量除以過流面積。vm/s

meanvelocity

3.5.5轉(zhuǎn)輪(或葉輪)圓周速度uDn/60um/s

3.5.6絕對壓力以完全真空為參考測量的流體靜壓力，數(shù)pabsPa

absolutepressure值上為表計壓力和環(huán)境壓力的代數(shù)和。

3.5.6環(huán)境壓力周圍空氣的絕對壓力。pambPa

ambientpressure

3.5.7表計壓力在測量處的相同時間和位置，流體的絕對pPa

gaugepressureppp

靜壓力與環(huán)境壓力之差:absamb。

3.5.8比能單位質(zhì)量水所具有的機械能，是壓力比能、eJ/kg

specificenergy速度比能和位置比能之和。

3.5.9速度比能單位質(zhì)量流體相對于基準面所具有的動ekJ/kg

specifickineticenergy2

能，ekv/2。

3.5.10機械的水力比能1）高壓側(cè)和低壓側(cè)基準斷面1、2之間比能的EJ/kg

specifichydraulicenergy差值：

ofthemachineppv2v2

Eabs1abs212(zz)g

212

式中，(12)/2且假設gg1g2。

3.5.11總水頭單位重量水所具有的機械能，是壓力水頭、htotm

totalhead速度水頭和位置水頭之和：

hhhh

pvz。

3.5.12壓力水頭he/gp/(g)hpm

pp。

pressurehead

3.5.13速度水頭2hvm

hvev/gv/(2g)。

kinetichead

3.5.14位置水頭hzm

hzez/gz。

potentialhead

3.5.15靜水頭hhhhstatm

在某測量/基準斷面上:stattotdyn；

staticheadHstat

Hhh

兩斷面之間:statstat,1stat,2。

3.5.16毛水頭（揚程）2）水電站上下游水位的高程差：Hgm

grossheadHHWLTWL

g。

4

NB/TXXXXX—202X

表1參數(shù)、符號和單位(續(xù))

3.5.17凈水頭（揚程）3）1）水輪機進口與出口測量斷面的總水頭Hm

nethead差，即水輪機做功用的有效水頭；

2）水泵出口與進口測量斷面的總水頭

差：

H(e1e2)/g。

3.5.18額定水頭水輪機在額定轉(zhuǎn)速下，額定輸出功率的Hm

r

ratedhead最小凈水頭。

3.5.18水泵零流量（關閉）揚程在額定轉(zhuǎn)速運行時，流量為零時水泵的m

Hp,0

Zerodischarge（shut-off）揚程。

ofpump

3.5.19汽化壓力所在海拔高程和當時溫度下，水發(fā)生汽pvaPa

vapourpressure化時的絕對壓力。

3.5.20吸出高度反擊式水輪機中所規(guī)定的空化基準面和Hsm

stasitcsuctionhead尾水位的高差。

3.5.21凈正吸出比能斷面2的絕對比能減去水輪機基準面處NPSEJ/kg

netpositivesuction的汽化壓力比能：

specificenergyppv2

abs2va2。

NPSEg(zrz2)

22

3.5.22凈正吸出水頭NPSHNPSE/g。NPSHm

netpositivesuctionhead

3.5.23空化數(shù)無量綱數(shù)，表面機械運行時的空化情況，-

thomanumberNPSH/H。

3.5.24臨界空化數(shù)與所規(guī)定空化開始狀態(tài)有關的空化系-

c

criticalThomanumber數(shù)，如規(guī)定能量下降值。在模型試驗中

一般規(guī)定效率從未發(fā)生空化的狀態(tài)下降

0.5%或1.0%作為臨界空化狀態(tài)，此時空

化系數(shù)為臨界空化系數(shù)。

3.5.25初生空化數(shù)試驗中目測可見到轉(zhuǎn)輪葉片上出現(xiàn)不可-

i

incipientThomanumber移動氣泡時的最大空化數(shù)，其中：

1）混流式水輪機以觀察到2~3個葉片同

時出現(xiàn)空泡為判定依據(jù)；

2）軸流和貫流式水輪機以觀察到1個葉

片出現(xiàn)空泡為判定依據(jù)。

3.5.26電站空化數(shù)原型水輪機在運行條件下的空化系數(shù)。-

pl

plantThomanumber

3.5.27水輪機輸入（或水泵輸出）水輪機進口（或水泵出口）水流所具有PhW

功率的水力功率：

hydraulicpower

PhgH(Q)。

3.5.28水輪機輸出（或水泵輸入）水輪機主軸輸出（或水泵主軸輸入）的PW

功率機械功率，包括了由機械有關軸承和軸

mechanicalpowerofthe密封分擔的損失。

machine

3.5.29轉(zhuǎn)輪（或葉輪）機械功率通過水輪機轉(zhuǎn)輪（或水泵葉輪）和主軸PmW

mechanicalpowerof的連接法蘭所輸出的機械功率。

runner（orimpeller）

5

NB/TXXXXX-202X

表1參數(shù)、符號和單位(續(xù))

3.5.30水泵零流量（關閉）功率水泵在額定轉(zhuǎn)速下流量為零時的輸入功W

Pp,0

zerodischarge（shut-off）率。

powerofthepump

3.5.31軸力矩作用在水輪機（或水泵）軸上且相應TNm

shafttorque于水輪機輸出（或水泵輸入）功率的

力矩。

3.5.32轉(zhuǎn)輪力矩通過轉(zhuǎn)輪（或葉輪）和軸的連接傳遞TmNm

runnertorque且相應于轉(zhuǎn)輪（或葉輪）機械功率的

力矩。

3.5.33摩擦力矩機械的導軸承、推力軸承和軸密封中TfNm

frictiontorque的摩擦力矩。

3.5.34效率機械輸出功率與輸入功率的比值。η-

efficiency1）水輪機：；

P/Ph

2）水泵：。

Ph/P

3.5.35水力效率1）水輪機轉(zhuǎn)輪機械功率與水輪機輸入功ηh-

hydraulicefficiency率的比值：；

hPm/Ph

2）水泵輸入功率與葉輪機械功率與的比

值：。

hPh/Pm

3.5.36最優(yōu)效率機械最優(yōu)工況下的效率，即最高效率點。ηopt-

optimumefficiency

3.5.37加權(quán)平均效率規(guī)定運行工況點水輪機效率的加權(quán)平均ηw-

weightedaverage值：

efficiencywwww

112233ii。

w

w1w2w3wi

3.5.38轉(zhuǎn)速機械軸每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)。nr/min

rotationalspeed

3.5.39水輪機飛逸轉(zhuǎn)速當甩去全部負荷，水輪機軸端負荷力矩nRr/min

runawayspeedofturbine為零時的最大轉(zhuǎn)速。

3.5.40水泵反向飛逸轉(zhuǎn)速當電動機斷電，水泵處于失控狀態(tài)以反nR，pr/min

Reverserunawayspeedof方向旋轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速。

pump

3.5.41水輪機單位轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)輪直徑為1m，在1m凈水頭下水輪機n11r/min

unitspeedofturbine的轉(zhuǎn)速：

nD

n。

11H

3

3.5.42單位流量當轉(zhuǎn)輪直徑為1m、水頭為1m時的流量：Q11m/s

unitdischargeofturbineQ

1）反擊式水輪機：Q；

11D2H

Q

2）沖擊式水輪機：Q。

11B2H

3.5.43單位功率轉(zhuǎn)輪直徑為1m，在1m凈水頭下，水輪P11kW

unitpowerofturbine機輸出的機械功率：

P

P。

11

D2H3

6

NB/TXXXXX—202X

7

NB/TXXXXX-202X

表1參數(shù)、符號和單位(續(xù))

3.5.44水泵流量系數(shù)vQ-

m

dischargecoefficientofu4D2u

pump

3.5.45水泵揚程系數(shù)H-

headcoefficientofpumpu2（/2g）

3.5.46水泵功率系數(shù)P-

powercoefficientofpump11

D2u3

24

3.5.47水輪機比轉(zhuǎn)速幾何相似的水輪機當凈水頭為1m，輸出nsmkW

specificspeedofturbine功率為1kW時的轉(zhuǎn)速：

P

nnout。

sH54

3.5.48雷諾數(shù)質(zhì)量力和粘性力的比值：Re-

ReynoldsnumberuD

a)反擊式水輪機：Re；

uB

b)沖擊式水輪機：Re。

3.5.49弗勞德數(shù)質(zhì)量力和重力比值的平方根：Fr-

FroudenumberE

a)反擊式水輪機：Fr；

gD

E

b)沖擊式水輪機：Fr。

gB

3.5.50歐拉數(shù)壓力力和慣性力的比值：Eu-

Eulernumberp

Eu。

v2

3.5.51韋伯數(shù)慣性力和表面張力比值的平方根：We-

12

WebernumberLv2

We。

注1：IEC60193中優(yōu)先使用術語“比能”表示單位流體的能量，優(yōu)點是該參數(shù)與當?shù)刂亓铀俣龋ㄓ僧數(shù)亟?jīng)度和緯

度確定）無關，缺點是物理意義不直觀。國內(nèi)通常采用與該術語物理意義一致的“水頭（揚程）”來表示。

注2：該術語在水輪機工況下稱為“水頭”，在水泵工況下稱為“揚程”。

注3：術語“水頭”的單位是m，與上下游水位、安裝高程、吸出高度等參數(shù)相同，具有直觀的物理意義，因此在工

程中廣泛使用?！八^”的表達式中含有重力加速度項g，一般情況下實驗室所在地的重力加速度gM和水電站

所在地的重力加速度gP不同，計算水頭時應事先確定gM和gP。

4試驗臺和模型水輪機

4.1模型驗收試驗臺

4.1.1執(zhí)行模型驗收試驗的試驗臺應滿足試驗項目、各種試驗參數(shù)的測量精度和運行穩(wěn)定的要求。當

對不同制造廠的模型進行對比試驗時，宜選擇中立性的或第三方實驗室的試驗臺進行試驗。

4.1.2模型驗收試驗臺應具備合格的計量檢定資質(zhì)或經(jīng)過正式鑒定，并持有有效期內(nèi)的證書。

4.1.3試驗臺應為閉式循環(huán)試驗臺，水輪機主特性試驗和附加特性試驗應在同一試驗臺進行，若需要

在不同的試驗臺進行應經(jīng)過供需雙方協(xié)商一致后確定。

8

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4.1.4試驗室應具有高精度的量值溯源和和原位標定能力，應確保所有測量儀器及其標準設備可溯源

至相應的國家基準。

4.1.5驗收試驗應在穩(wěn)定的試驗條件下進行，在原型的保證運行范圍內(nèi)的工況點應獲得可重復的穩(wěn)定

運行條件，模型試驗的單位轉(zhuǎn)速、單位流量或單位功率的測量值與規(guī)定值之間偏差不應超過±0.5%，空

化數(shù)（σ）的偏差不應超過±3.0%。

4.1.6試驗水頭上下游測量斷面1'和2’應布置在與高低壓基準斷面1和2一致的斷面上，否則其測

量值應換算到相應的基準斷面，水頭的測量和試驗方法按照GB/T15613的規(guī)定執(zhí)行。

4.1.7模型水輪機進口水流應是無旋的，流速應是均勻分布的，模型水輪機組和流量測定裝置之間不

得有進水或漏水。

4.1.8試驗用水質(zhì)應是清潔透明不含有固體雜質(zhì)或化學物質(zhì)，試驗過程中水溫應保持在8℃~35℃范圍

內(nèi)，且在試驗期間水不應有顯著的變化（≤5℃/天）。

4.1.9應保證水頭、流量等儀表的正常工作不受空化的影響，封閉試驗系統(tǒng)在每次更換或補充新水后，

宜在真空條件下（約-70～-80kPa）運行30min以上方可進行正式試驗。

4.1.10空化試驗應控制水中氣核含量以保證運行范圍內(nèi)空化曲線不受含氣量的影響。水中溶解氧含量

值應在3.0×10-3kg·m-3~6.0×10-3kg·m-3范圍內(nèi)，且保證試驗水力比能滿足4.2.2的要求，以確保良

好的空化試驗條件。

4.1.11試驗臺的精度應滿足模型效率試驗的綜合不確定度不大于0.25%且重復性不大于0.15%。

4.2模型和原型水輪機

4.2.1模型范圍和基準斷面位置應在合同中明確規(guī)定，模型水輪機應由制造廠提供包括自蝸殼進口至

尾水管出口的全部通流部件。

4.2.2模型轉(zhuǎn)輪直徑（或水斗寬度）應大于對應機組型式的最小值并滿足試驗雷諾數(shù)的要求，以獲得

足夠的測量精度和保證值換算條件，表2規(guī)定了模型尺寸、雷諾數(shù)和比能的最小值要求。

表2模型尺寸最小值規(guī)定

水輪機型式

參數(shù)

徑（混）流式斜流式軸流式（含燈泡式）沖擊式

公稱直徑D（m）0.250.300.30--

水斗寬度B（m）------0.08

雷諾數(shù)Re（-）4.0×1064.0×1064.0×1062.0×106

單位比能E（J/kg）1005030500

4.2.3模型和原型的過流部件應滿足幾何相似要求，應檢查并比較模型和原型所有與水流接觸部件的

幾何尺寸和表面粗糙度以確保兩者相似。出現(xiàn)一些較小的相似性偏差時，供需雙方應就是否需要修正試

驗結(jié)果達成一致。

4.2.4對于原型水輪機，應對制造或安裝過程中可能出現(xiàn)的不相似或偏差進行評估，并就糾正措施達

成協(xié)議，以減少對水力性能的影響。

4.2.5模型與原型的測量斷面應一致，否則雙方應就是否需要修正試驗結(jié)果達成一致。

4.2.6模型機組的通流部件，包括蝸殼、座環(huán)、導葉、底環(huán)及轉(zhuǎn)輪等，應嚴格按設計圖紙加工制造，

轉(zhuǎn)輪和導葉等部件的加工精度應保證流道是水力光滑的表面。

4.2.7模型機組尾水管上部應設有透明的錐管或觀察窗以觀測轉(zhuǎn)輪出口的空化及尾水管渦帶等水流流

態(tài)，透明區(qū)域可用非金屬材料制作，但應保證部件表面的粗糙度及加工精度，并有足夠的剛度。

4.2.8可調(diào)式槳葉水輪機在改變槳葉角度時，應保持葉片軸線位置不變動，不得另行調(diào)整葉片和轉(zhuǎn)輪

室的間隙，單個葉片轉(zhuǎn)角與理論值的偏差不得大于±0.25°。

4.2.9模型機組各通流部件的連接處應保持表面平整、光滑，以避免產(chǎn)生局部流動干擾。

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4.3尺寸檢查

4.3.1尺寸檢查應檢查通流部件的幾何形狀及尺寸以確定模型和原型的主要尺寸、原型和模型之間的

幾何相似性以及檢查模型和原型活動導葉等重復性部件的一致性，尺寸檢查的結(jié)果應記錄。

4.3.2在模型試驗階段，原型還沒有進行加工時，模型尺寸可與設計值比較以確定是否滿足相似性要

求。

4.3.3在進行原型尺寸檢查時，應以模型驗收試驗時的幾何形狀及尺寸作為檢查原型水輪機幾何相似

的依據(jù)。

4.3.4供需雙方應在合同中或驗收實驗前協(xié)商確定尺寸檢查的方法，可選擇采用坐標測量儀（CMM）、

光學測量儀器或樣板等方法。

4.3.5對于全蝸殼混流式水輪機和水泵水輪機，如果采用考慮表面粗糙度的性能換算方法確定機械的

水力性能保證值，則應按照IEC62097的規(guī)定對過流部件的表面粗糙度和間隙尺寸進行檢查。

4.3.6供需雙方應就模型尺寸檢查的范圍達成一致，檢查的項目宜包括以下方面：

——蝸殼、座環(huán)、導水機構(gòu)、尾水管等主要尺寸；

——轉(zhuǎn)輪的進出口直徑、進口高度、上冠和下環(huán)和轉(zhuǎn)輪體等主要尺寸；

——固定導葉、活動導葉及轉(zhuǎn)輪的葉片數(shù)量和最大厚度；

——轉(zhuǎn)輪間隙和導葉間隙；

——沖擊式水輪機的水斗分流管、外殼和噴嘴的主要尺寸，水斗和噴嘴的數(shù)量；

——所有過流部件的表面粗糙度；

——固定導葉、活動導葉及轉(zhuǎn)輪的波形度。

4.3.7原型和模型水輪機的最大允許一致性偏差和相似性偏差應符合GB/T15613的規(guī)定，當模型機械

測量值和理論值的偏差超過了0.5倍的最大允許容差，應修改原型水輪機的加工以保證偏差在允許范圍

內(nèi)。

4.3.8在原模型幾何相似性要求得到滿足的條件下，如果雙方同意可用理論值代替相應的平均值。如

果偏差超過了相似性容差，則雙方應協(xié)商下一步的措施，包括修正模型并重新試驗。

4.3.9尺寸檢查應遵守保密規(guī)定并保護供方的知識產(chǎn)權(quán)，在驗收試驗階段供方可只提供測量結(jié)果和理

論型線差異值，檢查點的CAD圖和坐標的知識產(chǎn)權(quán)屬于制造方，不要求提供給需方。

4.3.10尺寸檢查結(jié)果應以安全的方式封存，如密封于信封的紙質(zhì)文件或采用安全加密算法（如NIST

FIPS180-4或者SHA-3）保存并電子簽名的數(shù)字文件，原型檢查時應依據(jù)封存的文件驗證原模型尺寸的

相似性。

5試驗組織和實施

5.1試驗組織

5.1.1用戶應根據(jù)模型驗收試驗的需要成立驗收小組，選擇并確定合格的試驗室，必要時可聘請各方

同意的技術專家或監(jiān)督仲裁人。

5.1.2在模型驗收試驗規(guī)劃階段，需方、供方及實驗室（第三方）等試驗的參與方應明確并就試驗的

準備、組織和實施等事宜達成一致意見。

5.1.3在組織試驗階段，試驗的各參與方應就試驗規(guī)范、試驗日程、試驗參與人員和職責、模型設計

和試驗安裝準備、儀器設備和試驗數(shù)據(jù)處理、模型尺寸檢查等方面內(nèi)容達成一致。

5.1.4試驗的各參與方應任命各自的負責人并明確其責任和權(quán)利，以協(xié)調(diào)處理試驗準備和實施期間出

現(xiàn)的技術問題，供方可派技術表參與試驗并負責解答技術問題。

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5.1.5供需雙方應在試驗前確定模型驗收試驗大綱及其相關合同保證值，試驗大綱依據(jù)技術規(guī)范和供

貨合同制定。

5.1.6驗收試驗大綱宜包括以下主要內(nèi)容：

——試驗的目的和范圍；

——試驗標準；

——模型驗收試驗臺的描述；

——試驗日程；

——模型驗收試驗項目；

——模型水輪機組的檢查及測量儀器標定；

——各項驗收試驗工況點的選定；

——原型參數(shù)換算和保證值修正方法；

——要求完成的驗收成果，包括各種特性曲線、數(shù)據(jù)、圖表和通流部件的幾何形狀及尺寸。

5.1.7試驗日程應包括各階段的時間節(jié)點或持續(xù)時間，包括圖紙的提交、模型水輪機的提交、試驗設

備資料的提交、儀器標定、模型尺寸檢查、初步試驗、驗收（見證）試驗和試驗報告提交。

5.1.8模型驗收試驗的數(shù)據(jù)應得到各方的認同，試驗中產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)、標定結(jié)果以及其他必要的文

件資料應由各方授權(quán)代表簽字，驗收會議紀要及驗收結(jié)論等重要的文件記錄應由各方負責人簽字，以上

數(shù)據(jù)和文件各方保存完整一份。

5.1.9驗收試驗報告宜包括以下內(nèi)容：

——有關模型驗收試驗的各項記事、文件及資料；

——驗收試驗項目；

——參加驗收試驗人員名單；

——試驗臺及模型水輪機的說明；

——試驗過程及測量儀器標定方法的介紹；

——不少于一個詳細的算例；

——測量儀表的標定結(jié)果，各種試驗參數(shù)測量誤差的分析；

——試驗數(shù)據(jù)的記錄；

——試驗成果及其評價；

——經(jīng)各方簽字的驗收試驗結(jié)論。

5.2試驗實施

5.2.1以下工作應在模型驗收試驗之前完成：

a)需方應提交確定保證值的基礎數(shù)據(jù)，如基準斷面、水庫水位范圍、進口至出口管路各部分水力

損失等；

b)供方應提交被檢測的水輪機模型及相關的設計資料，初步模型試驗數(shù)據(jù)等；

c)試驗負責人同供需雙方代表一起檢查試驗臺、模型水輪機、測試儀器和設備、數(shù)據(jù)采集和處理

系統(tǒng)，以確保試驗結(jié)果不受模型或試驗系統(tǒng)的機械、結(jié)構(gòu)或其他方面缺陷的影響；

d)模型尺寸檢查，見4.3；

e)模型安裝，應保證模型水輪機和試驗臺之間連接良好，管路連接段無泄漏，模型水輪機與測功

裝置同軸度、葉片端部間隙和密封間隙等滿足試驗要求。

5.2.2驗收試驗中用于數(shù)據(jù)采集的儀器設備應采用原級方法進行標定，標定前應確定標定的范圍、方

法、重新標定的條件等，標定的結(jié)果應得到供需雙方的認可。

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5.2.3試驗方應進行預試驗以驗證試驗臺不會對能量和空化性能產(chǎn)生不利的影響，并檢查測試設備和

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是否正常工作，預試驗的結(jié)果不用提交給需方。

5.2.4在正式驗收試驗之前需方應進行初步模型試驗以檢驗模型水輪機的能量、空化等性，初步試驗

的結(jié)果根據(jù)供需雙方的約定可做如下處理：

a)試驗結(jié)果僅供參考，不涉及合同值，該結(jié)果僅供內(nèi)部使用；

b)試驗結(jié)果被正式采用并作為合同值，該結(jié)果作為正式驗收試驗的組成部分應在驗收試驗期間被

雙方確認。

5.2.5正式驗收（見證）試驗應測量、驗證和檢查技術規(guī)范或大綱所規(guī)定的全部模型數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)

作為與保證值或合同規(guī)定值進行比較的依據(jù)，所有結(jié)果應作為合同性質(zhì)的值存入最終試驗報告。

5.2.6必要的附加性能試驗應由供需雙方協(xié)商確定，試驗結(jié)果作為初步和驗收試驗結(jié)果的補充存入最

終試驗報告。

6試驗內(nèi)容和方法

6.1一般規(guī)定

6.1.1驗收試驗通常包括主性能試驗和附加性能試驗，用戶提出的其它驗收試驗的項目由相關各方協(xié)

商確定。

6.1.2主性能試驗應依據(jù)比較明確的相似準則進行，試驗結(jié)果應考慮空化的影響并具有較高的測量精

度，內(nèi)容主要包括：

——水輪機能量特性(包括效率和輸出功率特性)；

——水輪機空化特性；

——水輪機飛逸轉(zhuǎn)速特性；

——水泵能量特性(包括效率和駝峰特性)；

——水泵空化特性。

6.1.3附加性能試驗宜依據(jù)近似的相似準則進行，試驗結(jié)果的精度可低于主性能試驗結(jié)果，內(nèi)容主要

包括：

——水輪機壓力脈動特性；

——水輪機的水推力試驗；

——導葉和槳葉水力矩；

——蝸殼壓差試驗（用于原型水輪機指數(shù)試驗）；

——水泵壓力脈動特性；

——尾水管壓差試驗（用于原型水泵指數(shù)試驗）；

——水泵水輪機全特性（四象限）試驗。

6.1.4水輪機（或水泵）的功率、流量和/或水頭（或揚程）、效率、穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速和流量、空化對水

力性能的影響等水力性能保證值宜采用模型試驗的方法驗證；最大瞬態(tài)過速和壓力上升、空蝕、振動和

噪聲等其他保證值不宜采用模型試驗的方法驗證。

6.2相似性要求

6.2.1模型試驗應滿足幾何相似和水力相似條件，在模型試驗中規(guī)定相似工況點應具有相同的單位流

量、單位轉(zhuǎn)速和空化系數(shù)（如果空化對性能產(chǎn)生影響）。

6.2.2反擊式水輪機模型試驗的相似性要求應滿足：

a）當ReM<ReP，在保證范圍內(nèi)應考慮雷諾數(shù)Re對效率和功率的影響，并對效率和功率值予以修正；

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b）對于選定的工況點，應在合同規(guī)定的σpl條件下進行性能試驗以消除空化可能對能量、水頭、

效率和功率的影響，并通過變空化試驗進行校核；

c）空化試驗應考慮弗勞德數(shù)Fr和雷諾Re對水質(zhì)的影響。

6.2.3沖擊式水輪機模型試驗的相似性要求應滿足：

a）能量試驗應遵守Fr相似準則；

b）通常不考慮效率比尺效應，如果合同中要求或相關各方同意，可考慮弗勞德數(shù)Fr、韋伯數(shù)We

和雷諾數(shù)Re對效率和功率的影響并予以修正，修正方法見附錄D；

c）飛逸試驗可在Fr數(shù)不相似條件下進行，對于多噴嘴沖擊式水輪機（水斗式水輪機），最大穩(wěn)態(tài)

飛逸轉(zhuǎn)速的測量要考慮到噴嘴運行中最不利的配合情況。

6.3主性能試驗

6.3.1能量特性試驗

6.3.1.1能量特性試驗應按以下要求進行：

a）在無空化條件下進行最優(yōu)效率試驗并確定最優(yōu)效率點，該點效率ηhoptM用于原型水輪機（或水泵）

效率修正；

b）在保證范圍內(nèi)，水輪機性能試驗應在恒定水頭下進行，水泵的性能試驗應在恒定轉(zhuǎn)速下進行，

且試驗水頭應滿足4.2.2所規(guī)定的最低試驗水頭要求，如果受模型或試驗臺限制無法滿足，則

應由需方、供方和實驗室協(xié)商確定；

c）反擊式水輪機性能試驗應在電站空化系數(shù)σpl條件下進行；

d）效率和功率試驗宜選取額定工況導葉開度40%～110%的范圍，導葉開度間隔為10%左右，根據(jù)

需方的要求也可以擴大試驗范圍；

e）可調(diào)葉片水輪機的葉片槳葉角間隔一般定為5°左右，在必要的范圍內(nèi)經(jīng)各方協(xié)商一致可以適

當減小槳葉角間隔（如間隔2°），對最優(yōu)效率的轉(zhuǎn)角及水電站的額定工況點、設計工況點應進

行重復驗證；

f）沖擊式水輪機效率和功率試驗應覆蓋水輪機整個運行范圍，應考慮影響水輪機性能的尾水位高

程，并在雙方選定的滿負荷工況下通過改變尾水位來進行核驗。

g）試驗過程中應至少選定2個導葉或噴嘴開度的η=f（n11）曲線進行重復性驗證，其中1個導葉

開度在最優(yōu)效率點附近區(qū)域，其他需要驗證的工況由需方在綜合特性曲線上選定。

6.3.1.2水泵的能量特性試驗宜包括駝峰試驗、流量特性試驗和最大入力試驗等試驗內(nèi)容，試驗要求

如下：

a）在完成所有開度的試驗完成后確定水泵的協(xié)聯(lián)運行曲線和駝峰角度，駝峰角度為最高毛揚程(頻

率f=50Hz)對應的協(xié)聯(lián)導葉角度；

b）駝峰試驗的導葉角度應選取原型運行范圍內(nèi)最高揚程和最小流量對應的角度，試驗流量范圍應

涵蓋最小流量值，且應從大流量開始逐漸減小流量，驗證駝峰機組性能；

c）流量特性試驗宜在最大毛揚程或最低毛揚程（電網(wǎng)頻率f=50Hz）下進行，最小流量為最大毛揚

程下的原型流量，最大流量為最小毛揚程下的原型流量，平均流量為最大流量和最小流量的均

值，流量換算應考慮模型與原型之間的偏差；

d）最大入力試驗宜在最低毛揚程下進行，通常為正常電網(wǎng)頻率變化范圍內(nèi)且考慮原模型換算偏差

的功率最大值。

6.3.2空化試驗

水輪機或水泵的空化試驗應按以下要求進行：

a）空化試驗的最低水力比能宜滿足：

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1）低比轉(zhuǎn)速混流式水輪機：300J·kg-1；

2）高比轉(zhuǎn)速混流式水輪機：200J·kg-1；

3）軸流式式水輪機（包括轉(zhuǎn)槳和定槳）：50J·kg-1；

4）燈泡貫流式水輪機：30J·kg-1；

5）水泵水輪機：300J·kg-1；

b）在選定的運行工況下，通過試驗系統(tǒng)改變空化數(shù)σ來確定空化對水輪機性能（效率、流量或比

能、功率）的影響；

c）在空化試驗時應保持工況參數(shù)不變，單位水頭或單位流量之一應保持恒定；

d）空化特性試驗的曲線以橫坐標為空化系數(shù)σ，縱坐標為水輪機效率η、單位轉(zhuǎn)速n11及單位流量

Q11繪制出以下三條曲線：η=f(σ)、n11=f(σ)和Q11=f(σ)。

e）臨界空化數(shù)σc的選取宜以η=f(σ)曲線為依據(jù)，并參考n11=f(σ)和Q11=f(σ)曲線，σc根據(jù)效

率曲線的下降特性參考圖1（a）~（d）中的方法之一確定。

f）初生空化宜采用閃頻儀觀察轉(zhuǎn)輪低壓側(cè)出口的方法確定，初生空化系數(shù)σi根據(jù)氣泡發(fā)生情況可

由雙方協(xié)商確定，在電站空化數(shù)、初生空化數(shù)和臨界空化數(shù)時的空化狀態(tài)宜拍照或攝像記錄；

g）水輪機初生空化數(shù)宜按以下準則確定：

——對于混流式水輪機，宜按3個轉(zhuǎn)輪葉片表面開始出現(xiàn)可見氣泡為依據(jù)來確定σi；

——對于軸流和貫流式水輪機，