GB T 19184-2003 水斗式水轮机空蚀评定.pdf

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1、前百主ZZ司GB/T 19184-2003 本标准是水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定系列标准的第二部分。该系列标准的结构及名称预计如下2一水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定;一水斗式水轮机空蚀评定，本标准修改采用IEC60609-2，1997(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定第2部分:水斗式水轮机的评定)(英文版)。本标准保留了IEC标准的主要框架和主要内容，如，标准的目的和范围，术语的定义，空蚀的测量和评定方法$同时也结合我国的国情，对IEC标准进行了修改.保持与我国标准体系的联系，如取消了引用标准，对一些名词术语，语言表达方式也参照我国习惯进行了表述。最后对IEC的表示不清的符号进行了

2、改正。具体如下:1) 在1.2中，增加了第6段我国另行商定。2) 在1.3中，增加了GB/T15469-1995.反击式水轮机空蚀评定。3) 在第2章术语、符号和定义中，将2.2.9和2.2. 11进行了位置交换;增加了2.2.18，定义了短期非正常低负荷运行范围;增加了2.2.23.对原文中2.2. 23a)的定义的错误在2.2. 24中进行了订正。在2.2.21中的第3段中增加了水斗对应的轮载部分(图2中的部位的。本标准的附录A是标准的附录。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国水轮机标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位g哈尔滨大电机研究所、中国水利水电科学院水力机电所本标准主要起

3、草人z罩大清、吴培豪。田GB/T 19184-2003 水斗式水轮机空蚀评定1 总则1. 1 范围和目的本标准给出了水斗式水轮机转轮空蚀保证规范并作为水斗式转轮空蚀量测量评定的基础，该水斗式水轮机的功率、水力比能(水头)、转速、材料和运行条件应在合同中规定。本标准中空蚀量的测量和评定条款是根据给定时间内和规定的运行条件下，基于材料失重来进行的。当水斗式水轮机在全部或某些运行范围内有可能发生空蚀时，有必要在合同中规定的运行期结束时的空蚀程度以保证的形式加以限制。这种保证应包括对运行范围的限制，该运行范围与规定的运行条件一致。1. 2 不包括的内容本标准适用的基本条件是:水质无明显的化学腐蚀作用，

4、水中基本上不含固体磨粒。空蚀保证应根据商定的水质分析来确定。如果在实际分析中证明水的腐蚀性明显高于商定值时，则在判断是否满足空蚀保证时，应将此因素考虑在内。水轮机进口前的不规则流动将影响水轮机进口的来流条件，其结果不仅影响到水力性能，使水轮机效率降低，同时还会导致空蚀。因此规定了空蚀保证的来流条件应为良好的匀速流动和无旋流动。如果来流条件不能保证，则在判断是否满足空蚀保证时，也应将此因素考虑在内。本标准现阶段还不能包括由于泥沙磨损引起的破坏。水中固体物质(如沙粒)造成的磨损不应看作是空蚀。水中的泥沙含量、矿物成分、泥沙粒径和形状应在水质分析中予以说明。如果磨损与空蚀相比，所占比例较大，则有关各

5、方应达成专门的协议.而不是直接采用本标准。另外，磨损可导致喷针、喷嘴及水斗几何形状的改变，从而导致空蚀。这种情况属于磨损造成的二次损坏。因此这类破坏不属于直接空蚀破坏，因而也不应包括在本标准中。我国河流大多含有泥沙，需要一个能将泥沙磨损包括在内的评定标准。但由于泥沙情况千差万别、磨损机理复杂、现场统计结果少等原因，现阶段还不能专门制定有关泥沙磨损的标准。基于这种情况，对于泥沙较多的水斗式水轮机的空蚀保证可参照本标准另行商定。如果空蚀是由于非正常的化学或电化学腐蚀、磨损或机械撞击等诸如此类损坏引起的二次损坏，则该空蚀不应包括在本标准的空蚀评定之中。如果化学或电化学效应超出商定水质，其超出部分引起

6、的空蚀区增加部分也不应包括本标准的在空蚀评定之中。尽管本标准不能包括由于泥沙磨损、化学及电化学腐蚀引起的空蚀，但对于这种情况应特别注意材料选择和采取其他应对措施。转轮以外的过流部件，如喷嘴、喷针等的空蚀保证由合同双方商定，空蚀保证不包括水轮机运行后表面暴露出的材料缺陷。空蚀保证不包括一些特殊运行工况，例如折向器排流或切人折向器。1. 3 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于

7、本标准。GB/T 15469 1995 反击式水轮机空蚀评定(neqIEC 60609 , 1978) 1 GB/T 19184-2003 2 术语、符号和定义2. 1 单位本标准采用国际单位制(SI)，空蚀的尺寸单位以厘米(mm)汁。2.2 术语本标准采用的术语、符号及其定义列出如下l:2. 2. 1 空化cavitation 当流道中水流局部压力下降至临界压力(一般接近汽化压力)时，水中气核成长为气泡，气泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。过去称作汽蚀。2.2.2 空蚀cavitation pitting 由于空化造成的过流表面的材料损坏。过去称作气蚀或气蚀破坏。2.2.3 点蚀drop

8、 ero币。n由于运动水滴冲击而引起的材料损坏(液体冲击侵蚀，射流冲击)。2.2.4 磨损abrasion 由于悬浮固体(如沙粒)侵蚀材料表面而引起的材料损坏(磨损、泥沙磨损)。2.2.5 空蚀保证期cavitation guarant四对水轮机运行做出空蚀有效保证的月数或年数。2.2.6 空蚀保证运行时间cavitation guarantee duration of operation 空蚀保证有效的水轮机运行小时数。2.2.7 基准运行时间tR(h) reference duration of operation 用来作为确定空蚀保证基准值的小时数。2.2.8 实际运行时间tA(h) a

9、cturaI duration of operation 在空蚀保证期内，水轮机空蚀检查时的水轮机实际运行小时数。2.2.9 H(m) 水轮机水头，见IEC60041, 2.2.10 g(m2) 重力加速度1)。2.2. 11 E (J kg-1) 水轮机的水力比能，E=gH，见2.2.9和2气2.2. 12 P(W) 功率，水轮机输出功率。2.2.13 Pcu 各种水力比能下规定的水轮机连续正常运行的功率上限(见图1)。2.2.14 PTU 各种水力比能下规定的水轮机短时非正常运行的功率上限(见图1)。2.2. 15 PCL 各种水力比能下规定的水轮机正常运行的功率下限(见图1)。2. 2.

10、 16 连续正常运行范围continuous normal operating range 由PCU和PCL限定(见图1)。2. 2. 17 短期非正常高负荷运行范围high turbine load temporary abnormal operating range 由PCU和PTU限定(见图1)。图中为一般建议值，如有特殊要求，有关各方应事先达成一致。2. 2. 18 短期非正常低负荷运行范围low turbine load temporary ahnormal operating range 由空裁和PCl限定(见图1)。图中为一般建议值，如有特殊要求，有关各方应事先达成一致。2 )有

11、关内容参见IEC613640 2)详见IEC600410 3) PCL可由限定的喷针行程确定s如果没有另外的约定，则为最大喷针行程的15%。GB/T 19184-2003 功率p水轮机短期非正常高负荷运行革闺P，阳l cu Pu 连揍正常运行的功率上限连续正常运行范围连肇正常运行的功率下限水轮机短期非正常低负荷运行植囤J!.rrun E,x E水力比能图1运行范围2. 2. 19 空蚀深度S(cm) 从母材表面量起的任一空蚀面积的最大绝对深度;进一步的解释见2.3; (最大保证空蚀深度=Srn.翼)。2.2.20 空蚀深度5，.)等第z个水斗单个水斗第1部位(定义见图2)空蚀面积的最大深度。2

12、.2.21 转轮总空蚀面积A(cm2) A为整个转轮总空蚀面积，由每个水斗的空蚀面积A;(定义见2.2.22)组成，每个水斗的空蚀面积包括z一一-水斗内侧(图2中的3、4、5和6部位); 分水刃(图2中的部位1、1a)、缺口背面范围内水斗内侧(图2中的部位2)、背面外缘相u(图2中的部位7)、水斗对应的轮毅部分(图2中的部位8)。整个转轮空蚀总面积选择以下其中之一来定义2a) 因空蚀破坏需要修复的总面积(包括只需打磨的那些面积)，或b) 只是超过双方商定深度的那部分面积，或。只需焊接修复的那部分面积(最大保证空蚀总面积=Amax)。2.2.22 总空蚀面积A;(cm2)由2.2. 21定义的第

13、2个水斗单个水斗的总空蚀面积。2.2.23 空蚀面积A川等(cm2)第2个水斗单个水斗第1部位(定义见图2)空蚀面积。2.2.24 偏差系数单个水斗最大允许空蚀面积Ailll8.x与最大空蚀保证值之间的偏差系数(a A;=.1 A=./ Z2) ;显然al(见3.2)。2.2.25 单个水斗最大允许空蚀面积AilDllx单个水斗最大允许空蚀面积A.町，即单个水斗的空蚀面积儿不得大于A咄川2.2.26 空蚀体积V(cm) 整个转轮的空蚀材料体积(最大空蚀保证总体积=Vmax)。2.2.27 体积计算系数k.k!、是3等体积近似计算所用的系数，如4.2.3b)所示。2.2.28 CH Ccm ,c

14、m2 ，cm丁基准运行期间的空蚀保证极限值CCR=Smax ,Amax V max)4lo 2.2.29 CACcm ,cm2,cm3) 的在基准运行时间(8000h)内的最大允许空蚀保证值实例z见图A.1.其值为水斗内侧宽度B的函数，也见3.2. 3 GB/T 19184-2003 空蚀保证期内，实际时间对应的空蚀保证极限值。2.2.30 B(m) 水斗内侧宽度(见图2)。2.2. 31 Z2水斗数2.3 冲击式水斗破坏的部位和类型可观察到的因空蚀造成的冲击式水斗各种损坏部位，大多发生在水斗内表面。部位的分类可参见图2的定义。空蚀量的评定以空蚀深度5、面积A或体积V表示(见3.2至4.2)而

15、与空蚀破坏起因无，即无论空蚀是由空化冲击或是由射流冲击引起的。深度S可作如下规定=a) 在三个确定空蚀量的参数(深度旦，面积A和体积V)中，最大深度5的绝对值是重要的，因为它可能会因发生部位的不同而对结构强度产生不同影响。b) 确定空蚀深度的面积至少要0.2c时，不包括可能由非空化现象产生的单个小孔。c) 接近或位于敏感部位，例如图2中的1、2和3处的水斗缺口处，其空蚀坑的最大深度不应大于图A.l所示的最小值。若因制造原因产生的缺口处掉块，则应在修复后重新计算保证期。 3 ) B a) 水斗内侧l一牛分水刃头部背面g1.-分水刃背面32 缺口背面;3 分水刃头部E面$4 分水刃中部E面$5 水

16、斗底部g6一-j(斗壁内侧上部$7 水斗壁外侧上部;8 革斗对应轮鼓部分。3 空蚀保证的性质和范围3. 1 空蚀保证期 b) 水斗外侧困2空蚀部位除非另有协议，空蚀保证期定为机组正式投产后2a或运行8000 h.以先到为准。不足或超过8000 h应按5.1中的公式换算。3.2 空蚀量的确定供货合同应包括以下条款2a) 依据3.3. 1商定的基准运行时间，空蚀量不应被超过;b) 按4.2规定的测量和计算方法进行检查。4 GB/T 19184-2003 所保证空蚀量的极限值可以是最大空蚀深度S(如2.2. 19的规定)、或空蚀面积A(如2.2.21任选a)、b)或c)的规定)、或空蚀体积V(如2.

17、2.26的规定)或任选其中两个或全部三个量值。图A.1中给出了基准运行时间CR(见2.2. 28和5.1)条件下允许的空蚀保证极限值5mBll Ama 和Vmax Q 破坏面积也可以增加单个水斗的总破坏面积Ad在考虑到每个水斗之间空蚀的不均匀性、制造差异后，人应满足以下条件:一-A，l / cm 900 B1 300 B1 vmax/cm1 240 B 60. B2 注式中且以m计。7 水斗式水轮机空蚀最大允许值示例(基准运行时间8000 hJ 固A.1 GB/T 19184-2003 图中提出各损坏参量指标的理由如下:经过两年的运行之后，如果出现不超过图A.l所示的空蚀量，其修复工作量是合理的。而指标的提出不考虑上述材料的种类。应强调指出，给出的面积A和体积V对整个转轮都是有效的，而并非仅对水斗有效(见2.2. 20和2.2.26)。水轮机其他部件如机壳内的导流板和保护罩的损坏不包括在图A.l所示的值内。应该指出，这些数值只是一个示例，应根据具体情况协商选用更大或更小的值。正常情况下选取的值应位于给定的边界线内。上部边界说明容易发生空蚀，若有以下情况，应加以考虑z多喷嘴;高水力比能水轮机(E8000 Jkg-); 水力比能的运行范围宽(在接近Ernin处运行，见图I，易发生空蚀)。深度S对敏感部位结构强度的潜在不利影响已在2.3讨论。8