DL 444-1991 反击式水轮机气蚀损坏评定标准.pdf

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1、DL 中华人民共和国电力行业标准1991-10一28发布反击式水轮机气蚀损坏评定标准中华人民共和国能源部发布DL 444-91 1992-04-01实施目录1 总则.”（1 ) 2 术语、定义”“.（1 ) 3 气蚀损坏保证的内容、条件.（2 ) 4 气蚀损坏量的测量、计算及修理”.”.”.( 2 ) 5 气蚀损坏的评定.”.( 3 ) 附录A国内水电站水中含有泥沙或其它杂质，气蚀损坏轻微的例子（参考件），”.（5 ) 附录B有关标准的几点说明（参考件）”.“.（6 ) 中华人民共和国电力行业标准DL 444-91 反击式水轮机气蚀损坏评定标准1 总则1. 1 本标准旨在明确水轮机气蚀损坏的评

2、定条件和测量方法，确定气蚀损坏保证量。1. 2 本标准仅对水轮机的气蚀损坏作出评定。因气蚀而引起对机组的出力、效率、振动、噪音等影响，不包括在本标准中。1.3 本标准以一般水质为评定基础，特殊情况可参照本规程研究决定。1. 4 部件表面由其它非气蚀原因暴露出来的材料横陷，不应算作气蚀损坏，应设法予以扣除。1. 5 本标准适用于单机容量大于6MW或转轮直径大于2m的大中型水轮机。小型水轮机亦可根据情况参照使用。I昆流式水轮机转轮出口直径大于6m.轴流式水轮机转轮直径大于8m，气蚀损坏保证量可参照本标准另行商定。1. 6 本标准自批准公布之日起实施，有放期五年。2 术语、定义2. 1 气蚀：气蚀是

3、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、愤灭、分裂现象的总称。Z.2 气蚀损坏：气蚀汽泡愤灭或分裂时造成的材料损坏。2.3 气蚀损坏深度（h ）；从原始表面量起的任何气蚀区的气蚀损坏深度。Z.4 气蚀损坏面积（A）：按规定测得的实际气蚀损坏面积。2.5 气蚀损坏体积（V) ：被气蚀损坏的材料体积。Z.6 气蚀损坏重量（W)：气蚀损坏的金属重量。2.7 气蚀损坏保证量CC,)：相应于基准运行时间的气蚀损坏量的保证值（指重量或体积、面积、深度）。2.8 换算的气蚀损坏保证量（Ca）：根据实际运行时间换算所得的气蚀损坏保证量（指重量或体帜、面积、深度。2.

4、9 气蚀损坏量保证期限z水轮机投入运行后，气蚀损坏量保证有效的期限。2.10 基准运行时间(fr)：制定水轮机气蚀损坏保证量的标准运行小时数。2. 11 实际运行时间(ta）：水轮机投入运行后至检查时为止的实际运行小时数。2. 12 水轮机正常运行的出力下限（PCL) ：在各个水头及其相应的允许尾水位下，水轮机允许连续运行的最小允许出力。中华人民共和国能源部1991-10-28批准1锦2-04-01实施DL 444-91 2. 13 水轮机正常运行的出力上限（Pcu）：在各个水头及其相应的允许尾水位下，水轮机允许连续运行的最大保证出力。2.14 水轮机正常运行区z水轮机正常运行的出力下限与正常

5、运行的出力上限之间的运行区。2.15 水轮机超负荷非正常运行区：水轮机正常运行的出力上限与最大可能出力之间的运行区。2. 16 水轮机低负荷非正常运行区z水轮机正常运行的出力下限至空载之间的运行区。2. 17 转轮直径（D)：轴流式（斜流式、贯流式）为转轮叶片中心线外镰最大直径，j昆流式水轮机为转轮出口直径（即转轮叶片出水边和下环相交的直径。S气蚀损坏保证的内容、条件3. 1 气蚀损坏保证的内容包括气蚀损坏量保证期限与气蚀损坏保证量。3. 1. 1 气蚀损坏量保证期限为：水轮机投入正式运行后二年，或实际运行时间达1.moon，以先到期为准（不足或超过8000h时，可按本标准5.1条换算）。a.

6、 1. 2 气蚀损坏保证量，可参照本标准第5章的规定。水轮机气蚀损坏保证量主要是重量（体积）和深度自如有需要，也可同时要求气蚀损坏面积作为气蚀损坏保证量。3.2 水轮机气蚀损坏保证的条件包括运行区和运行时间。3. 2. 1 水轮机正常运行区应根据转轮模型气蚀试验、汽泡观测与运行实践经验确定。一般情况下，水轮机正常运行的出力下限可取为z混流式z为该水头下水轮机最大保证出力的40%;轴流转桨式：为该水头下水轮机最大保证出力的30%;轴流定架式z为该水头下水轮机最大保证出力的75%。3.2.2 运行时间3.2.2.1 基准运行时间定为8000h。3.2.2.2 在8000h内，允许超负荷运行时间为2

7、%，低负荷运行时间为10%；实际运行时间不足或超过8000h，其允许超负荷与低负荷运行时间也按上述同样百分比计算。3.2.2.3 在上述时间内，水轮机应满足各运行点吸出高度（Hs）的要求，不满足吸出高度（Hs ）要求的时间不得超过5%。3.2.3 特殊情况：3.2.3.1 水轮机启动和停机过程中所用全部时间应包括在实际运行时间中。3.2.3.2 水轮机转轮在空气中旋转的时间不包括在实际运行时间中。3.2.3.3 轴流转桨式水轮机如因设备缺陷原因只能按定桨式运行，则运行时间应计入实际运行时间3但应尽快通知制造厂进行缺陷处理和调整协联关系。4 气蚀损坏量的测量、计算及修理4. 1 检查气蚀损坏的时

8、间在水轮机气蚀损坏量保证期限期满之前，用户与制造厂共同确定检查时间和方法，并共同对水轮机的气蚀损坏进行测量和评定。4.2 气蚀损坏的预修在水轮机运行一段时间征得用户同意后，制造厂可对水轮机的气蚀损坏进行检查及修理，检修费用由制造厂承担。制造厂对气蚀损坏部件进行修理或改变部件形状后，气蚀损坏量保证期限应从再投入时算起。4.3 气蚀损坏量的测量与计算测量前，测量部位的损坏面应清扫干净。4.3.1 气蚀损坏深度的刷量2 DL 444-91 将样板（或其它适当的工具）支持在未受损坏的表面上，用测深尺或其它双方同意的办法进行测量，其误差不得超过最大深度的10%或最大误差不得超过lmm。4.3.2 气蚀损

9、坏面积的测量对各个气蚀损坏面，分别用油漆或其它办法划出边界，并临摹至tl纸上P或用其它双方同意的办法，量出气蚀损坏面积。测量误差不得超过10%。变色区面积不计。4.3.3 气蚀损坏体积的测量和重量的计算4.3.3.1 直接测量法：将气蚀损坏面清除到母材后，用一定的塑性物质填塞到未损坏时的表面形状，直接测量剩余的塑性物质体积或重量，即可求得气蚀损坏体和拌换算成气蚀损坏量。测量误差不手导超过15%。4.3.3.2 近似计算法：可将气蚀区分成各个小块，采用以下公式近似计算气蚀损坏体积：V=l:V, =I:言h1 max A 1 1 ) 式中h,m A，一一各个气蚀区的面积。体积换算至重量时：W= V

10、.（2) 式中一一钢材的密度，可取等于7.85g/cm3。& 气蚀损坏的评定&. 1 产品气蚀损坏量的合格标准z水轮机气蚀的检查，一般应在投入运行后6000lOOOOh内进行，如果在水轮机通流部件上测得的气蚀损坏量，没有超过按时间换算的气蚀损坏保证量，则产品的气蚀损坏保证量认为合格。根据实际运行时间换算的气蚀损坏保证量计算方法如下：Ca= C，马I1, .( 3 ) 式中C一换算的气蚀损坏保证量（指重量或体积、面积、深度）; c，一一气蚀损坏保证量（指重量或体积、面积、深度）；la一一实际运行时间；fr一一基准运行时间。5.2 水轮机气蚀损坏保证量，可按下式计算z最大深度thmax = Kh

11、D213 面积zA= KAD413 重量：式中h.nax气蚀损坏最大深度，mm;A一一一气蚀损坏面积，cm2;W一一一气蚀损坏重量，kg;D一一水轮机转轮直径，m。水轮机转轮的Kh,KA, Kw系数见下表z转轮型式材质不锈钢混流式不锈钢加碳钢碳钢不锈钢轴流式不锈钢加碳钢碳钢w二KwD2Kh 3 4 5 3 4 5 KA Kw 300 o. 8 375 1. 2 450 1. 6 200 o. 5 250 0.75 300 1.0 3 DL 444-91 ？昆流式水轮机转轮的气蚀损坏量包括z叶片4上冠、下环和泄水锥之和。轴流式水轮机转轮的气蚀损坏量包括z叶片、转轮体、泄水锥之和。5.3 单个叶片

12、的气蚀损坏重量W，不得大于全部叶片平均损坏量的二倍。5.4 气蚀区采用不锈钢或其它耐气蚀的材料保护时，护面脱落处按气蚀损坏面积计算。5.5 水轮机固定部件气蚀损坏保证量为25.5.1 轴流转桨式或走桨式的水轮机的固定部件包括：导水机构、转轮室和尾水营。全部国军部件的气蚀损坏量之和（重量或体积和面积，其允许值不大于转轮气蚀损坏保证量的一半，深度的允许值与转轮同5.5.2 1昆流式水轮机的固定部件包括导水机构与尾水管。全部固定部件气蚀损坏量之和（重量或体积阳面积），其允许值不大于转轮气蚀损坏保证量的1/4，深度的允许值可取转轮的1/2。4 质杂录挝考或hy 附洒有含中水站电水由川国A 。严立晶ig

13、气蚀损坏轻微的例子序机组水轮机水头投入检查时按本标准实际失重额定m H. 运行8000h 换算歪年平均电站水轮机型号出力小时数允许失重8000h ) 转轮材质含沙量备注号号Hmax m 年份MW H11. Hmin h k& kg kg/m 10000 叶片表面有轻微波纹1 八盘峡3、4、5K V-55 37 22 18 8 -7 1975 15.1 O C rl3 Nil 3.5 状及个别小点，无气蚀20000 痕迹2 葛洲坝1、2ZZ560-LH-1130 175. 3 27 18 .6 8.3 -8 1981 24470; 63 .8 2. 4; 8. 6 OCrl3Ni6MO 1.17

14、 13000 、3 葛洲坝4、7ZZ500-LH-1020 129.0 27 18.6 8.3 -7 19821 203051 52 o. 151 o.a 。crt3Ni4MO t.17 1983 8692 4 大化1 .ZZ440-LH-850 103 .o 39 .5 22 13 -6 1983 8033 36.l 0 。crt3Ni4Mo 。.67为初期投入时，检查5 峡秀湾3 H LOo2-LJ-410 46.7 66 54 47 -0.5 1972 1700 20.2 12 .1 20Cr5C u复面o. 74 发现流道已有一定磨损痕迹，但气蚀破坏轻微6 六郎洞1 HL160-L1-

15、140 13 .1 117 109 97 -1 1982 5444 1. 7 0.17 。cr13Ni4MORe 0.19 7 吴词1、2HL 110-LJ-110 10.5 210 205 200 1983 87271 0.56 。.071OCr13Ni4Mo o. 06 -3.8 11978 0.11 件（参注z年平均含沙量为天然两道多年平均值，非过机泥沙实测值。六郎洞为石灰岩溶洞水。六郎稠、吴洞均为电站新更换的转轮。实际失重当运行超过lOOOOh，或不足6000h时，上表所列钢种的时间指数暂按1.5次方折算。映秀湾失重根据补焊焊条数量估算，假定失重为补焊量的3/4。U唱BJ 编制的目的与

16、方针DL 444一91附录B有关标准的几点说明（参考件本标准主耍供水电部门在国内进行水轮机订货、商谈合同时使用，旨在保证水轮机产品的气垠性能。本标准是以国内外水电站水轮机民期运行实践为基础制定的，主要参考了国际电工委员会。EC609一1978水轮机，蓄能泵，案一水轮机的气蚀损坏评定标准（以下简称IEC标准），瑞典申工委员会SEN268010-72水轮机气蚀损坏评定标准妙，以及国内外各有关气蚀损坏的允许标准、规定等，力求与JEC标准及国际惯例相适应，并考虑到当前水轮机的技术进步，以利于促进水轮机产品质量的稳步发展与不断提高。本标准主要采用我国法定计量单位。由标准适用的水轮机范围对于同样的气蚀损坏

17、标准，丸机组的检修工作量将成倍增长，同时它们在电力系统中的技术经济影响远比中小型机组为大。因此，对大中小型机组采用同一标准是不恰当的。IEC标准也提出，对6m直径以上水轮机的气蚀损坏保证量要恃别加以注意。但如何划分大中小型机组尚无统一规定。IEC规定电站容量小f5MW为小水电，联合国工业组织的“国际小水电会议”确定装机12MW为小水电，但二者单机容量是多少未明确。按照目前国内情况，本标准暂以单机容量6MW或转轮直径为2m作为界线；小于上述参数的机组，气蚀标准可放宽p而对特大型机组，即1昆流式转轮出口直径大于6m，轴流式转轮直径大于8m，则需按照具体情况慎重研究确定，以保证水轮机运行的安全。B3

18、 气蚀损坏保证量的确定应该指出水轮机的气蚀损坏保证量不仅取决于水跄机机型与直径，还与加工制造的水平，所选用的安装高程，运行条件（水头、负荷以及下游水位的变化等），以及水质等条件。标准中建议的数字是一般正常条件的要求，在条件有利时，气蚀损坏保证量还可以允许比标准小些，相反则可能要允许大些。84 水中含有混沙时的气蚀损坏保证量这是在标准制定中长期引起争议的问题。国内外大量水电站的运行实践经验表明，水中含有少量泥沙或磨损强度不大时，在通常规定的气蚀评定的时间内（例如8000胁，常常未发现对水轮机气蚀损坏有明显的影响。但要准确给出基本t不影响气蚀损坏评定的泥沙含量，目前尚有一定困难，还需要进行长期大量

19、的研究工作，因此本标准在附录A中列出国内一些含有少量泥沙，在气蚀损坏量保证期限内，气蚀破坏仍十分轻微的水电站，以供参考。但不能将附录A作为泥沙磨损的评定标准，或说明对这样数量的泥沙可以忽视或不采取任何预防措施。总之，在电站机组标书设计中确定泥沙对气蚀的影响时，应综合考虑水轮机采用的各种水力参数运行工况及泥沙特征等条件。BS水轮机正常运行区过去国内习惯，水轮机正常运行区是以铭牌出力（额走出力）为基准推算的。超过额走出力或低于额定出力的某一百分数，就作为非正常运行区。而国外有的习惯，超过额定水头后，水轮机允许超6 DL 444-91 发，仍算作正常运行区（不超过发电饥最大允许出力）；而低负荷非正常

20、运行区则以水轮机在各种水头下相应的最大出力的百分数计算。近年来国内的一些水电站与机组的设计也逐渐改用后一种办法。为了适应这一新的情况与向国际习惯接近，本标准对正常运行区采用了后一种规定；但对于已有的水电站或仍采用过去习惯设计的机组，需在合同中加以说明，本条款也仍可以适用。B6 眼出高度Hs的保证问题过去国内水轮机习惯t按一台机组运行条件下确定安装高程，不考虑、多机组或下游水位变化的具体情况，致使有的水电站投入运行后，下游水位长期超过设计要求过多，造成埋深过大，补气困难等问题。而国内大量实践表明，很多水轮机气蚀大多不是Hs不够造成的。国外有的电站初期一台机运行时可以允许降低水位，有的则按下游水位

21、的保证率选择确定。本标准根据大多数水电站运行实践经验，确定下游水位在各种运行条件下，满足吸出高度的保证率应不低于95%。87 气蚀损坏量与时间的析算关系曾考虑过气蚀损坏应按时间成军指数关系换算从理论上讲是合理的，但目前还缺乏足够可靠的数字，从IEC标准以及国外其它标准、合同条款等看，都按线性换算。根据上述情况，标准提出当偏离基本的气蚀评定时间8000叼三多时（标准中规定为600010000旬，仍按线性换算。BS转轮直径国内过去习惯，棍流式水轮机的转轮直径以进口直径D1（即转轮叶片进水边和下环相交处的直径）作为基准。而IEC标准以及很多国家，1昆流式水轮机取转轮出口直径Di（即转轮叶片出水边和下

22、环相交处的直径）为基准。为了尽可能与国际习惯相适应，便于对比分析气蚀损坏保证量的水平，本标准中决定j昆流式水轮机取出口直径Di作为计算气蚀损坏保证量的基准。附加说明：本标准由能摞部水电站水轮机标准化技术委员会提出并归口。本标准由水利水电科学研究院水力机电所负责起草。本标准主要起草人：吴培豪、程则久。7 （京新登字115号中华人民共和国电力行业标准反击式水轮机气蚀损坏i平芫标准DL 444-91 * 水利电力出版社出版、发行（北京三里洞路6号）水利电力出版社印刷厂印刷* 8801230毫米16开本0.75印张14千字1992年4月第一版1992年4月北京第次印刷印数0001-2240册* 何号15120 6791 定价0.95元mll守守守，。l51206791 JC 0.95 号价书一定