GB T 20043-2005 水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验规程.pdf

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1、ICS 27.140 K 55 华共五|GB/T 20043 2005 能Field acceptance test to determine the hydraulic performance of hydraulic turbine ,storage pumps and pump-turbines (lEC 60041:1991 ,MOD) 2005-09-08发布2006-06-01实施中华人民共和国国家电雪7中国国家标准化检验检菇总局理委员会发布一(GB/T 20043-2005 目占7t入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . 前言第1篇总则. 1 一般要求. . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 术语、定义、符号及计量单位水力性能保证的性质和范围4 试验. . . . . . . . . . . . . . . . . . 第2篇稳态性能试验的实施5 测试程序和条件. E I I 2 9 11 13 13 6 测试结果的计算与分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 7 测量不确定度. . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 8 与保证值的比对. 第3篇测量

3、方法综述9 效率. . 10 水力功率. . . . . 11 机械功率.12 流量. . 第4篇电功率测量13 概述14 测量方法. . . . . . 15 仪用互感器16 误差分析. . . 第5篇水力比能的测量17 概述18 水力比能的确定19 有效吸入比能的确定20 压力测量. 21 压差测量22 真空测量23 自由水面水位测量24 测量水井和静水箱. . . . . . 25 误差分析. . . . . . . 第6篇流量测量. . 26 概述27 流速仪法. . . . . 28 毕托管法29压力时间法. . 30 示踪法. . . . . . . . . 31 堪板. . 19

4、 25 25 25 26 26 26 26 26 32 32 33 33 33 40 41 48 49 49 50 51 51 51 52 62 62 68 69 I GB/T 20043一2005前本标准是根据国际电工委员会IEC60041 ;1991(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验标准制定的。为统一国内水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能现场验收试验方法，规范水力设备招投标及验收规则，维护各方合法权益，适应加入WTO后需求，本标准在整体技术内容和商贸相关条款上修改采用了该国际标准，在内容编排上作了适当调整，同时在正文和附录中采用了部分国际标准化组织ISO3354 ;1988(

5、封闭管道清洁水流的测量采用流速仪在稳定流条件下全满流管道的速度面积法和日本电气学会EC157:1980 (水轮机及水泵水轮机效率试验方法相关标准的内容，以利于方便应用。本标准按篇章、节、点结构编写，共分正文9篇45章和11个附录，相对独立的内容成为篇，层次比较分明。将机组暂态过程特性试验的实施放在正文最后一篇(第9篇)。将热力学法、声学法以及指数试验法独立成篇。将发电机功率损耗及水轮机的份额分担移至附录中。声学法仍在附录中。这与原IEC的篇、章、节、点结构相比更加一日了然。本标准增加了部分内容，如功率测量中增加了日本EC157的误差分析方法及示例，流速仪法中增加了国际ISO3354流量计算方法

6、，压力时间法中增加了日本EC水头恢复曲线和导叶关闭后漏水量的计算方法，指数试验中增加了近期国外专家在国内电站试验的一些经验，以及日本和中国在流速仪法中的一些经验。本标准还增加了具体内容:如流速仪在半径上的测点数增加在规则流态下的限定，即流向偏角50 ，流速非对称(0.05;流速仪法直管段长度在25D时称为理想测量状态，但现实电站均难以满足，因此须视电站具体条件，由供需双方在合同中规定增加测量半径及测点数等问题;声学法测量断面直管段最短不小于6.5D.断面椭圆度 E= E句Em c)水泵注z通常这里仅画出所要求的保证部分.图1-6保证曲线10 GB/T 20043-2005 c) 流道是否畅通$

7、d) 通流部件有否磨损空蚀;e) 测压孔、测压管及连接管形状位置是否正确，是否畅通无阻。4.6.3 根据测流方法，机组投入试验前应精确测出测试段管道几何尺寸。确定高程基准点，以此传递到水力比能测量系统。在扭tl取发电机/电动机功率间接9!tl取水轮机/水泵功率时，事先给出发电机/电动机效率现场试验结果或厂家给定值。4.7 试验程序4.7. 1 试验负责人提出试验大纲和程序，提前交需方和供方，最后由双方提出审定结果。4.7.2 试验日期，需方根据电站运行情况和水流条件确定具体试验日期，验收试验应在合同保证期内，最好在移交给需方6个月内进行，除非双方另有协议。4.8 试验大纲试验大纲由试验负责人编

8、写，至少应包括下列有关细节:a) 验收试验的水力比能值，在多个水力比能值下给定保证值时，大纲中说明由需方给寇在哪一个或哪几个水力比能值下进行验收。b) 验收试验的机组，根据合同大纲应规定某一台或某几台机组进行效率测试，若仅对一台机组进行测试，则由供需双方共同来确定。试验测点和持续时间，测点数目及其运行条件要根据其水力特性及保证范围由试验负责人确定。4.9 仪器设备4. 9. 1 仪器标记，应注明型号、量程、精度制造厂、编号、出厂日期、有效使用期e4.9.2 仪器的率定，全部仪器包括电气测量的互感器，试验前均应按有关标准进行率定。无论是在现场或试验室率定，供需双方均有人员在场见证，而且全部率定结

9、果需经试验负责人认可方为有效。如不在现场率寇，则应有供需双方认可的有效检验证书.所有仪器的率定曲线和必须的修正，都应在试验前提出方为有效。除非双方商定，试验结束后全部率定项目应复核一次。校验部门应以书面形式说明试验前后两次率定偏差是否在规定范围内，若在规定范围内，则最后结果计算采用算术平均值。反之则需专门协商确定或重新试验。4. 10 观测4. 10. 1 观测记录表至少应包括以下内容ga) 电站名称和机组编号及仪表编号pb) 导叶、轮叶、喷针开度;c) 观测点读数及时间，以及环境值得注意的事项gd) 观测者签字，校核者签字。4. 10.2 直接读数的仪表在读数时的时间间隔要相同，读的次数出试

10、验负责人确定。读数间隔不要与仪表或被测值振动周期相重合或成倍数关系。当数值波动时一般不采用直观平均值，因为会带来人为偏差，宜采用直读最大最小值的平均值。4. 10. 3 仪表自动记录读数(模拟量或数字量)时，仪表的精确度和分辨率应与直读式仪表相当或更高。4. 10.4 初步核对，试验完成后，读数和记录应由合同双方审查，并在现场按试验前的率定值对代表性的结果进行校核计算，发现错误或矛盾应予消除，只有这样试验才算结束，试验仪表才可拆除。4. 10.5 对有争议或要求重复试验时，持异议的方应以书面形式提出，若双方达不成协议时，则可提交双方认可的仲裁人最后仲裁。合同应规定重复试验费用的承担者。4. 1

11、1 试验后的检测合同任何一方或试验组长可以要求在完成试验后2天内对机组和所有试验设备进行检查。这一要12 GB/T 20043-2005 在i卖取瞬时i主数和仪器记录过程中，每个工况点测取读数的时间间隔应相同，唯压力时间法测量流量时，是在稳态工况读完最后一个瞬时读数后15s.开始导叶快速关闭记录压力时间曲线。5.3 测试程序推荐二种测试程序。第-种程序(方法A)在全部运行范围内mtl取测点连成光滑性能曲线p第二种程序(方法即是对单个或几个规定测点进行测试，给出典型测点的性能数据。必要时两种方法都可以增加指数试验测点。方法A.测试的质量要根据测点与通过这些测点连成的光滑曲线的偏离程度来判断。方法

12、B.测试的质量要根据测点单个测量结果与其算术平均值的偏差来判断。在保证值中的最高效率点对应的工况未知或未作规定时，应进行初步的指数试验以确定最高效率点的运行工况，然后进行全测程试验。初步试验可检验全部仪器设备运行是否正常，测得的性能数据是否符合一般规律，是否存在需进一步改进校准消除误差的方面，同时使全体参加人员明确各自的职责。5. 3. 1 方法A本方法用于必须求得整个运行工况范围的性能曲线的情况，或只能在短时间内保持试验工况不变的场合。试验大纲应规定-a) 试验包括的运行工况范围pb) 试验点数目和试验顺序;c) 导叶(喷针)开口、轮叶转角变化范围pd) 需进行的补充指数试验。5.3.2 方

13、法B本方法用于在规定的单个或几个运行工况下，而且在测定机器性能所需时间内运行工况保持不变的场合。每一运行工况如l程不得少于5次，若在个以上运行工况测试时，则每个运行工况测程数应相等。试验大纲还应规定a) 试验点的数目和试验顺序;b) 导叶(喷针)开口，轮叶转角的各试验值;c) 需要进行补充的指数试验。5.4 双调水轮机/水泵特殊试验程序双调水轮机/水泵的效率和功率测试，应在导叶开口与轮叶转角的最优协联关系控制下进行。最优协联关系按模型验收试验或真机预先至少6个轮叶转角定桨工况下进行的指数法试验确定。现场验收试验至少应在包括额定功率和最优效率在内的至少6个以上轮叶转角及导叶开口最优协联点下进行。

14、5.5 应满足的试验条件当满足下列试验条件时测试结果才认为是有效的。5.5. 1 测程中参数的变化波动量。波动量定义为，水力比能、流量、功率及转速值对于其平均值的变量。为消除这种波动，使变量维持在平均值位置上，使用各种线性阻尼措施是有效的，若发生突变，则该测程数据认为元效。现l程内数值波动应在下列范围内a) 功率变化不应超过平均值的士1.5%;b) 水力比能变化不应超过平均值的土1.0%;0 转速变化不应超过平均值的土0.5%; 5.5.2 测程中水力比能和转速的平均值与规定值的偏差。测程中测得的平均水力比能E和转速n相对于规定值E中n的偏离量，在所有情况下都必须在下式范围内:14 GB/T

15、20043一2005a) 关系式n/lEn，/.JE.;不能满足，在E*E时调整转速n.或在n:;i:nsl时调整水力比能E.使上式得到满足时，效率甲可不修正，但流量Q及功率P按下式换算:些旦二/EEItQE飞EJ 去(号)可E叩佣二甲E，b) 当不能进行上述调整，但0.99rJLE-C1.01时，则效率甲可不修正，而Q、P按a)条公、n呻IIE一飞式换算。c) 当不能进行a)条所述调整，又不能满足b)条的范围，则除Q、P.按a)条换算外，还要进行效率甲的必要修正。在包括试验的最大水力比能和最小水力比能的综合特性曲线上，首先按(6.2.1)将测点A，换算到AP(对应E，、Qnp)，然后按等开口

16、曲线将Anp点移到对应的E，(A2点)上，见图22.则甲E.p飞p=甲+l;市式中zr一实测的效率gMr一A2点效率与A，点效率的差值。可调水轮机E Emm 甫一、号hwed-E . A , E, 在n叩常重时的保证值曲线A呵.，-A， Q=常盖世AP A2=常暨A，甲一-A，=常量Emm Q，甲QE事n甲图22测点效率在规定条件下的修正值已知E用上述方法求出QE.pn.p和E呻n最终可求出PE，psp0 16 GB/T 20043-2005 同一量重复条件下的测量尹tly;1，2，3，的其标准差5，按贝塞尔法(Besse!)。SYE2(yzEY/(n1式中.y n次测量的平均值。置信概率为预

17、期值的总数包含在其范围的程度。在重要的观测工作中通常都取95%置信概率，作为确定测量不确定度的根据。在观测次数足够多的条件下，观测值随机误差符合正态分布规律。置信概率和随机误差的关系可按t(Stu巾d由度=1的关系见表2乙-10。表2-1自由度v与t、t/.Jii关系自由度Student民tt/.fn 自由度Student氏tt/.fn =-1 相应于95%置信度=n-l 相应于95%置信度1 12.706 8.984 11 2.201 0.635 2 4.303 2.484 12 2. 179 0.604 3 3. 182 1. 591 13 2. 160 0.577 4 2.776 1.

18、Z41 14 2.145 0.554 5 2.571 1. 050 15 2. 131 0.533 6 2.447 0.925 20 2.086 。.4557 2.365 0.836 30 2.042 0.367 8 2.306 O. 769 60 2.000 0.256 9 2.262 O. 715 90 1. 960 。10 2.228 0.672 可见增加同量观测组数可降低随机误差的数值，甚至可降低到小于标准差，如观测组数n=10，则tj，而O.715，(山二士0.7155，0 若在单次不重复观测中，标准差5，独立己知时，可理解为仪器设备的系统误差，则测量精确度与置信概率的关系见表2-2

19、0置信度95%时精确度为士1.96玩。表2-2精确度与置信度关系表精确度置信度土0.6745，0.50 +0.9545, O. 66 土1.960Sy 0.95 士2.5765，0.99 7.5 总不确定度系统误差通常比高质量现场试验的随机误差大得多。系统不确定度由率定后的残留部分及不可知变化方向误差构成，是各个参数单项系统不确定度的方和根值，效率的系统不确定度，(f,), + (fQ); + (fE);十(fp); 效率的随机不确定度为同一工况下多次测量的可值按t分布计算。(fR二士lu，5，1.效率试验的总不确定度为f亨=士(f，);十(f，)18 GB/T 20043-2005 8. 1

20、. 3 可调/不可调水泵图2-5所示为相对于水力比能的功率保证曲线和与实测曲线进行比较的结果，并考虑到总精确度带的宽度。在这个示例中.A区域内不满足功率保证。P E皿E吨图2-5水泵8.2 流量8. 2. 1 可调水轮机Q 满足保证值Emio E 呵P因2-6可调水轮机20 EmD Em:u E fQ. Q fQ. Q E E oE n=nl-常盖世一一测量曲线X 测量点比o )且2.1.7Jk n n，p=常重保证值曲线-测量曲线X 测量点G/T 20043-2005 Q可以根据需要换算到相应的水力比能和转速。如果试验测得的功率或流量超出保证值，需方则可以有选择地提出一个功率或流量，但其值不

21、得大于功率或流量保证值10%，将此值作为计算平均效率的基础值(见图2的。该新的功率或流量基准值服从合同中有关的限定条件。这些重新选择的功率或流量值可以减少罚款，但不能增加奖金。新选用的功率或流量值可以考虑作为选择其他保证值的基准值(最大暂态过速，最大/最小暂态压力，空蚀等)。所选择的保证值的增加率要适用于其他水力比能相应的所有功率(流量)，除非由于电机的原因不允许。22 a) 假如给定一个或多个单独的规定功率或流量的保证值或一条保证值曲线(见3.2.4.1a门，在规定的转速和水力比能上，单个保证值或保证值曲线在整个规定功率(或流量)范围内低于总精度带的上限值，贝tl认为满足保证值(见图2-9心

22、、b)和c门。 M P 图2-9可调水轮机满足惺证值 图2-9a)可调水轮机P n n矿常鼓E E，p=常盘保证值曲线-测量曲线X 测量点-._ 新的保证值曲线fpPfp.p 或(10 Q 10 Q) f叮叮f. p (或Q)n n，p=常靠E-乓，-常盘保证值曲线-测量曲线X 测量点GB/T 20043-2005 E骂E. E 精且敷率但证值E罩f, . f, . E E 图2-10不可调水轮机n-n唔=常瞌保证值曲线-测量曲线X 测量点与规定转速的关系曲线.a) 如果给定一个或多个单独规定的水力比能保证值或一条保证值曲线，在规定的转速下，单个保证值或保证值曲线在整个规定水力比能范围内低于总

23、精度带的上限，则认为满足保证值(见图2-11)。b) 另外，如果以效率加权平均值或算术平均值作为保证值，在规定的转速和同样的水力比能下，根据总精度带的上限计算的平均效率超过了保证的效率平均值，则认为满足保证值。 A E 效率保证值不在A和B区域内E同PB E 图2-11水泵f, . n nsp=常盘保证值曲线-测量曲线X 测量点E 8.4 罚款与奖励如果在合同中对效率的降低(或提高)有罚款(或奖励)的规定，其罚款(或奖励)的多少要根据保证效率曲线或效率保证的平均值与总精度带的上限(或下限)之间的差来进行计算。这个差考虑了保证曲线仅位于保证值在精度带以外的那部分范围内的情况(见图2-11A区和B

24、区)。24 GB/T 20043-2005 须专门测量，在合同中应予规定。当用热力学法试验计算效率时，不需要水力功率，然而如果有水流传递时，则必须考虑水力功率。水的密度应采用环境压力和温度下的具体数据。11 机械功率机器机械功率通常采用电气方法通过测量发电机输出功率来确定。必须计入发电机的各项损失(即发电机的效率。这种方法称为间接法。对一些小功率机器可采用直接测量法，即直接测量水轮机的轴扭矩和转速，再考虑相应的损失。12 流量12. 1 只有满足流量测量方法的具体要求时，水电站的流量测量才能达到预期的精确度。因此在电站设计时，对选择测流方法应给以足够重视，避免建成后补救时费力耗资。12.2 测

25、量方法的选择测量方法的选择主要受电站水道布置、测试设备的安装及费用以及机器运行条件等的限制。IEC规定流量的测量应采用绝对法，借助相对法可补充一些数据。绝对法通过测量压力、流速、容积、重量、液位等得到绝对值;相对法通过测量压差得到相对值，采用原位绝对法率定后，又可变为绝对值。12.3 测量精确度对所选择的测量方法的不确定度只有在具体电站试验结果分析之后确定。IEC所列流量测量误差范围只是个参考指南。第4篇电功率泯g量13 概述水轮机轴功率通过测取发电机出线端电功率，并考虑发电机的各项损失，以间接法求取。电功率的测量应尽可能在电机出线端进行，如果作不到这一点，则应考虑到出线端与测量断面之间的损耗

26、，对功率进行修正。电功率测量仪表的选择与其他参数测量方法如流量测量方法有关，积分式电气仪器适合进行积分流量测量的场合，压力时间法流量测定，则试验开始前就得记录功率值。电功率测量可以选用瓦特表或功率传感器，也可用电度表或电能传感器，功率、电流、电压、相角采用电子仪器更适用于计算机数采系统。若测量采用永久性的电流电压互感器，则安装前应进行与试验条件相同的原位率定，若测量采用暂时安装的电流电压互感器，也应安装前进行与使用条件相同的原位率定，为提高仪用电流电压互感器的测量精度，应尽量使发电机功率因数COS9=1运行。14 测量方法下述给出了单相和三相系统的电功率测量方法。在三相系统测量方法中介绍了双瓦

27、特表法和三瓦特表法。三瓦特表法和双瓦特表法应用场合略有不同.但对减少功率测量误差来看二者差别可忽略不计，因而大多数场合下双瓦特表法因减少所需设备而得到广泛应用。当功率因数低于O.85(滞后).双瓦特表每一仪表测得功率之比Pj/P2.式中w=1w十2w+3w三瓦特表的综合相对修正值，10 =1 +l 凡二+ 系统1.2. 3电压互感器和电流互感器变换比综合修正值;3c =3u + 3i 01c = 01i - 1u 02c =占2i叫系统1.2. 3电流互感器和电压互感器综合相位修正值，弧度。83, = 8 - 83 30 GBjT 20043-2005 定的，常有下面不稳定现象。a) 功率非常

28、缓慢的摆动，对读取真实数据影响不大，可能是由于水力比能的变化引起的。b) 快速随机摆动，二只瓦特表指针朝相同方向摆动，这是典型的机组有功功率摆动现象，此时应同时读取几组最大值和最小值取其平均数据.C) 快速随机摆动二只瓦特表指针朝相反方向运动，这是由于电网运行电压微小变化引起的，此时应同时读取各个仪表的读数。得到一个正确的数据往往需要较长时间，且人易疲劳造成人为误差。碰到上述情况可采用0.2级或更高的数字式功率表以计算机采样求时均的办法。14.4.4 双瓦特表使用过程中还可能出现下述三种情况2a) 当相电流与线电压间相位角伊0瓦特表读数为正p第2只瓦特表12- 300读数也为正:且指针相同方向

29、偏转。b) 当相电流与线电压相位角I60。时，如j第1只瓦特表队+30 90 , C05C 1，十30)O，读数为0，第2只瓦特表12- 30 = 30, cosC 12 - 30) 0，则三相功率完全由第2只瓦特表i卖出，此时P，/P2O，应采用三瓦特表法。当160。时第1只瓦特表读数为负，第2只瓦特表读数为正，三相功率为其绝对值之和，此时应调换仪表电流输入C+)(-)端子。14.4.5 仪用互感器若有可能应使用专供试验的互感器，每一互感器均有分离的导线连至测量设备，率定时要包括这些导线在内的实际负荷影响。电压互感器选择的导线横断面积应使总电压降小于0.1%。电流互感器要把负载调到额定值，这

30、样可使用工厂给出的率定值，试验后不须再率定。14.4.6 磁场电机、互感器、汇流排等附近可能产生磁场并影响仪器工作，必须采取措施避免产生这种漏磁。15 仪用互感器15. 1 用于交流电路的仪用电压互感器和电流互感器可扩大仪器的测量范围，同时可使测量仪器回路与高压大电流回路绝缘开来保障仪器和人身的安全。15.2 电压互感器和动力变压器原理完全一样。原边绕组电压队，副边绕组电压叭，若忽略绕组内很小的电压降，贝UU，/U2之比与匣数之比W，/W2相等，即K，U，/U2二W，/W2称变比。由于绕组内电压降不可能为零，变比不可能完全为阻数比，这就产生一定的变比误差儿，它与绕组的电抗、电阻、无载电流、负载

31、大小、频率等有关。变比误差与互感器出厂标称的精确度等级相一致。相角误差是原边电压向量与转过180后副边电压向量间的夹角孔，为安全起见副边绕组磁铁应是接地的。15.3 电流互感器是用来扩大测量电流的范围，由闭合铁芯和绕在其上的两个绕组组成。原边绕组线圈匣数W，较少，并接入被测电流回路，副边绕组线图阻数W，较多并接至测量仪表。被测电流I，通过原边绕组产生的磁化力I，W，绝大部分被iU边绕组磁化力12W2所补偿。I，/W, 12月叭，称电流互感器变流比。同样存在很少部分磁化力形成铁芯磁迢，带来变比误差f，和相角误差哉。变比误差与出厂标称的精确度等级相一致。互感器副绕组必须与仪表串联接通，不接仪器时必

32、须短路，否则开路时铁芯磁通会大大超过设计的正常磁遇而过热，同时在副绕组产生的感应电势会达到危险的程度，造成厂内事故。16 误差分析根据三相电路双瓦特表法功率测量公式PCP, + P2 )k, k, (1 +) ; 2只瓦特表型号相同，读数可能32 GB/T 20043-2005 接近水轮机高压基准面的胡蝶阀是导致测量断面选择困难的另一个因素，因为胡蝶阀引起的水力损失与其对测量的影响一样都是很难确定。另一个比较困难的情况是当水轮机高压测量断面不能选择在拦污栅进口的下游时。在这种情况下，试验前应就水力比能损失的计算达成协议。当没有开设测压孔，并在试验中不能加设测压孔时，有必要将测量断面设置在水流出

33、人口处，对于具有自由水面流动的情况，通常这样选择测量断面。特别是，如果很难测定尾水管内的压力，应测量尾水管出口(水轮机)/进口(水泵正上方或尽可能临近的尾水渠内的尾水位(见图5-7)18. 1. 2 移位的测量断面水力比能的修正值当测量断面未选在基准面时，则应考虑测量断面与基准断面间的水力比能损失，同时也应考虑流动方向，流速分布，两断丽的相对位置以及发生在两断面间的实际动能恢复。测量断面与基准断面间的水力比能损失可通过理论计算和实际经验确定。在决定是否采用移位的测量断面之前，应该考虑损失汁算的精确度并与因基准面不良的测量条件下引起的测量误差的增大进行比较。18.2 基准平面18.2. 1 基准

34、面高程必须以某一作为基础的基准平面为基础确定，如平均海平面。18.2.2 基准点在每一水力机械装置上应选择或给定固定的高程基准点，称为主基准点.该基准点的高程应相对于已选定的基础基准平回来确定。由国家测定的平均海平面以上的某高程，通常用作正式的基准点。为了避免任何可能的失误，必须清楚地标明主基准点。如果没有合适的基准点，那么机器的基准平面可选做主基准点。为确定测量仪器的基准平面可以设置辅助基准点。试验前，应准确地确定辅助基准点相对于基准点的高程。所有基准点应原封不动地保留到最终试验报告获得批准为止。18.2.3 仪器的基准平面每个压力或自由水位测量仪器应有一事先固定的标志，这个标志的高程ZM称

35、为仪器的基准平面。仪器基准平面与基准点的差值为ZM二ZM-ZB(见图5-1a) 图5-1b给出了主高程与高度的关系。18.2.4 离程差精确地计算高程差是非常重要的。而精确地计算主基准点的重要性居次要地位。为扭量高程差(高度).必须使用高精度的水位仪。在测量较小的高程差时，可以采用测压孔以水柱测量。18.3 水的密度根据定义，水的平均密度可根据两个基准平面的密度平均值来计算。由于机器迸出口的温差很小，因此可用低压测基准断面水的温度来计算包括在p值计算中的水的密度。18.4 速度比能任何断面上的速度比能可根据该断面上水的平均流速来确定。平均流速是通过测量断面的实际体积流量除以该断面的面积求得的。

36、如果速度比能所占水力比能的比重很小，那么可根据结构设计图来测量或推导该断面的面积。按照惯例，基准断面的速度比能为:dE 一千e 34 GB/T 20043-2005 18.5 简化表述公式18. 5. 1 采用测压孔进行测量18.5. 1. 1 差压测量法图5-2给出了采用差压计测量机器水力比能的测量装置示意图。该方法主要适用于低水头轴流式或超低水头贯流式机器。E N 仪器的基准平面剧N 基准平面5-2 采用差压法确定机器的水力比能一Fd 一E 且卫生主+仨兰+g(z，一岛)p 根据压差计测量可得g生旦平主旦二坦+g(zz -ZM)生(Zl-ZM)皂P P P P 对于低水头机器(t.P N

37、N N 这种型式的压力计利用环形管(普通的或螺旋线形的)或膜片的机械变形来指示压力。根据待测压力的大小选择相应量程的弹簧压力计。如果压力计具有适当的精度，且在最优测量范围内(通常为满量程的60%-100%)使用，并在试验前后采用可靠的标准压力计对该压力计在现场进行率定，经双方协商后采用这种压力计。20.6.4 压力传感器46 压力传感器是机械电气装置，它把由压力产生的机械作用转变成电信号。根据待测压力的大小选择相应量程的压力传感器。利用压力传感器的优点是-一一容易与电子数据采集系统连接。要求通过l!tl压孔的液体体积小到可忽略的程度，因而提供了迅速而准确的响应。GB/T 20043-2005

38、a) 绝对静压力P.b = P,bmoo + p g (z, - z,) = P.bmoo + P gz 0 b) 压力测量值Pabsl = PM +户ahmbM- Pl gl Z 式中2PM为压力计指示的表计压力通常可认为g=g，在户，b，;:;4X105Pa时可写作p=p，p = (p，十p，)/2 g = (go + g ,) 12 上述两种方法a)和b)测得的22队的差值应小于0.1%。压力测量精度几乎完全取决于高程町、z，和平均水温的测量精度。水的物理特性(平均密度等)可从附录E中查出，密度值亦可在现场测量得到1.利用已经率定的压力测量装置，可以按照本节中给出的程序确定水的密度。20

39、.7.2 与原级测量仪器的比较弹簧压力计或压力传感器在试验过程中应至少在整个测量范围内用原级测量仪器检验或与水位计进行比较。20.7.3 运行率定在每个现l程之间用原级测量仪器与测试仪器进行比较，即所谓的运行率定，如图5-14所示。将待率定的弹簧压力计或压力传感器与原级测量仪器重力压力计(或其他原级仪器)并联，并通过交界容器连接至进水管。这样，在试验的每测程前后，所有当事人都能检测压力计读数或检查所记录的结果是否与原级的测量仪器结果一致。间B21 压差测量窥测孔压力计或传感器间F进水管E力交界容器、|抽-水阀A重力压力计仪器基准平面ZM军, 图5-14弹簧式压力计或压力传感器的运行率定在中低水

40、头水电站中，在水力比能测量中，为避免由于压力仪表中心和水位仪表零点高程测量引起的误差，并减少测量仪器的误差，可采取直接测取迸出口断面的压差的办法，见18.5.1.1, 48 J GB/T 20043-2005 率为土0.005m。直径200mm的浮子用于250mm见方的静水箱内比较合适，这通常也是设置在叠梁闸门。仪器基准平面ZMZ=ZM- (x+a) 也水位z图5-16针形水位计与钩形水位计23.4:4 浸水式压力传感器军问浸水式压力传感器可用来确定测量井中的水位，传感器读数必须在没有水流动时进行测取。24 测量水井和静水箱如果自由水面不易接近或水面不够平静，应设立测量井，其面积约为OIm20

41、测量井能方便而准确的进行水位测量。所有连接部分应垂直测量断面的壁，而且最好用光滑的多孔板盖住(孔径5mm 10 mm)。为了减少局部干扰，这种盖板必须与测量断面边壁平齐(见图5-17)。测井与测量断面的连通管面积至少应0.01m2，孔口总面积为其25%。每一测量断面对称二侧各设一个例井。面积=tju|-L(y+y，)一-L(yJ叩+Y;工1)I 云1V; L12 Jt+1J , .,.,1 12 .u-t-;:) U-J) J +1.7.l铸1叫叫EY十12Y卢-P问+m?13;2T7怪11VpL;?仲DfTEZZ;TEY12Yj-1)J 当水平线上测点数为户=5时，上面等式中的第二行仅计算i

42、=3一项，若p=6时则要计算i=3.4. ，依此类推。56 GBjT 20043-2005 该结构引起进口水流流态的变化对机器的性能可能产生很小的影响;一一紊流边界层的厚度可能小于管壁到最近处流速仪的距离。该厚度须经试验或计算确定，而且边壁区域的流量应根据实际流速分布计算。注2紊流边界层厚度S按下式计算:占二O.37x/(ux/沪2式中gx-一沿管道进口到测量断面的距离gu-一平均流速;r一一流体运动粘性系数。27.4.3 收缩形流动的测量a=测量断面图6-3低水头水轮机进口安装的临时喇叭管当收缩管道中流速方向与横断面不垂直形成一倾角时，只有经过试验有关方面达成共识时，才允许进行测量。这里提出

43、一些提高精度的测量方法。采用垂直于流线的一个等势面代替过流横断面。该等势面可用水力或空气动力模拟或电技拟方法确定。然后使流速仪的轴线在每个担l点上与流线方向保持一致。27.4.4 直接积分法该方法在ISO3354的7.2. 2和7.3. 2中作了说明，它只有在试验有关各方协商同意之后方可采用。在矩形流道的流量测量中，可在横断面上沿垂直或水平方向布置成组的流速仪且能使其匀速移动(见图6-4)。测量中，通过改变支持架的运动方向和把支持架固定在几个典型位置上，然后用将测量结果进行对比的方法来估计横向流速对测量的影响。这些对比过程应该在几个不同的流量下进行。该方法需要一些专用设备，因为流速仪不仅须匀速

44、移动，还须防止振动。如果运动支架不能扫过顶部或底部，应对这些区域补充进行稳定测量。这种测量方法通常只有在大横断面进口流迈的测量中才能显出其优越性.58 GB/T 20日43-200527.5.3 测点的公布断面测点数应在下列范围内24非互户-Q/Ts-. E1/2 对转速变化:.n-P.Ts-a. E;3 /2.-.p2E-3!2 上述关系式与E=KE E.p .P=Kp pP联立就可得到b.Psp fU .n.p的表达式。45.2 与保证值的比较45.2. 1 保证的类别和范固要给出水力机械在水力比能E的整个变化范围内最恶劣工况下(见3.2.们的瞬态压力极限保证值见2.5.6和2.5. 7)和瞬态过速的极限保证值(见2.4.13和2.4.14)。45.2.2 保证值的满足94 考虑到测量总精度(44.2.2和44.2.3)和总偏差，如果符合下列条件，则满足了保证值。a) 在最