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文檔簡介
ICS27.140
=K55
中華人民共和國國家標準
GB/T22581—XXXX
代替GB/T22581-2008
混流式水泵水輪機基本技術條件
Fundamentaltechnicalrequirements
forFrancispump-turbines
20xx-xx-xx發(fā)布20xx-xx-xx實施
國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布
國家標準化管理委員會
1
目次
前言........................................................................4
1范圍.......................................................................5
2規(guī)范性引用文件..............................................................5
3術語、定義和符號............................................................6
3.1抽水蓄能電站水庫水位.............................................................6
3.2電站毛水頭/毛揚程................................................................7
3.3水頭和揚程.......................................................................7
3.4流量.............................................................................8
3.5轉(zhuǎn)速.............................................................................9
3.6功率和轉(zhuǎn)矩......................................................................11
3.7效率............................................................................12
3.8轉(zhuǎn)輪公稱直徑D..................................................................13
3.9空化、空蝕、磨損...............................................................13
3.10水泵水輪機模型試驗.............................................................16
3.11壓力脈動......................................................................16
3.12S區(qū)裕度S-zonemargin........................................................17
3.13駝峰區(qū)裕度Humpzonemargin...................................................18
3.14水力激振Flow-inducedPulsationandvibration.................................18
3.15動靜干涉Rotor-statorinteraction.............................................18
3.16相位共振Phaseresonance......................................................18
4技術要求..................................................................18
4.1一般要求............................................................................19
4.2主要部件的結(jié)構和材料................................................................21
4.2.1結(jié)構設計的一般要求.......................................................................................................................21
4.2.2工作應力和安全系數(shù).........................................................................................................................23
4.2.3制造一般要求.....................................................................................................................................24
4.2.4壓水回水系統(tǒng)......................................................................................................................................24
4.2.5水泵水輪機的設計、安裝應適應各種工況下的下沉量。..............................................................25
5性能保證..................................................................25
5.1頻率范圍............................................................................25
5.2保證期..............................................................................25
5.3穩(wěn)態(tài)水力性能........................................................................25
5.4水泵水輪機運行穩(wěn)定性................................................................25
5.5振動................................................................................25
6供貨范圍和備品備件........................................................26
6.1供貨范圍............................................................................26
6.2備品、備件..........................................................................27
7資料與圖紙................................................................27
7.1交付時間和數(shù)量......................................................................27
7.2主要項目............................................................................27
8工廠檢驗及試驗............................................................27
9銘牌、包裝、運輸及保管....................................................29
9.1水泵水輪機銘牌......................................................................29
9.2包裝及運輸..........................................................................30
9.3保管................................................................................30
10安裝、運行、維護及驗收試驗...............................................30
10.1安裝和試運行.......................................................................30
10.2運行與維護.........................................................................30
10.3驗收試驗...........................................................................31
附錄A資料性水泵水輪機設備的儀表及自動化元件................................32
附錄B(資料性附錄)水泵水輪機備品備件表......................................34
3
混流式水泵水輪機基本技術條件
1范圍
本文件規(guī)定了既可作水泵運行又可作水輪機運行的單級混流式水泵水輪機的技術要求、性能保證、
供貨范圍和備品備件、資料與圖紙、工廠檢驗及試驗的基本技術條件，并提出了其銘牌、包裝、運輸及
保管、安裝、運行、維護及驗收試驗應遵守的一般規(guī)則。
多級水泵水輪機和斜流式水泵水輪機可參照使用。
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/T150壓力容器
GB/T191包裝儲運圖示標志
GB/T2900.45電工術語水電站水力機械設備
GB/T3323.1焊縫無損檢測射線檢測第1部分：X和伽瑪射線的膠片技術
GB/T8564水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范
GB/T9239.1機械振動恒態(tài)(剛性)轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)要求第1部分：規(guī)范與平衡允差的檢驗
GBT9797金屬及其他無機覆蓋層鎳、鎳+鉻、銅+鎳和銅+鎳+鉻電鍍層
GB/T10969水輪機、蓄能泵和水泵水輪機通流部件技術條件
GB/T11120渦輪機油
GB/T11345焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定
GB/T11805水輪發(fā)電機組自動化元件（裝置）及其系統(tǒng)基本技術條件
GB/T15468水輪機基本技術條件
GB/T15469.2水輪機、蓄能泵和水泵水輪機的空蝕評定第2部分：蓄能泵和水泵水輪機的空蝕評定
GB/T15613水輪機、蓄能泵和水泵水輪機模型驗收試驗
GB/T17189水力機械（水輪機、蓄能泵和水泵水輪機）振動和脈動現(xiàn)場測
GB/T18482可逆式抽水蓄能機組啟動試運行規(guī)程
GB/T20043水輪機、蓄能泵和水泵水輪機水力性能現(xiàn)場驗收試驗規(guī)程
GB/T28546大中型水電機組包裝、運輸和保管規(guī)范
GB/T32584水力發(fā)電廠和蓄能泵站機組機械振動的評定
GB/T32894抽水蓄能機組工況轉(zhuǎn)換技術導則
DL/T1760可逆式水輪發(fā)電機組及其附屬設備出廠檢驗導則
DL/T293抽水蓄能可逆式水泵水輪機運行規(guī)程
JB/T1270水輪機、水輪發(fā)電機大軸鍛件技術條件
JB/T7349水輪機不銹鋼葉片鑄件
JB/T10264混流式水輪機焊接轉(zhuǎn)輪上冠、下環(huán)鑄件
NB/T47013.2承壓設備無損檢測第2部分：射線檢測
NB/T47013.3承壓設備無損檢測第3部分：超聲檢測
NB/T47013.4承壓設備無損檢測第4部分：磁粉檢測
5
NB/T47013.5承壓設備無損檢測第5部分：滲透檢測
NB/T47013.10承壓設備無損檢測第10部分：衍射時差法超聲檢測
ASMEVIII鍋爐及壓力容器規(guī)范第VIII卷壓力容器建造規(guī)則
CCH-70-4水力機械鑄鋼件檢驗規(guī)范（SpecificationforInspectionofSteelCastingsforHydraulic
Machines）
IEC60041測定水輪機、蓄能泵和水泵-水輪機水力性能的現(xiàn)場驗收試驗（Fieldacceptanceteststo
determinethehydraulicperformanceofhydraulicturbines,storagepumpsandpump-turbines）
IEC60193水輪機蓄能泵和水泵水輪機.模型驗收試驗(Hydraulicturbines,storagepumpsandpump-
turbines-Modelacceptancetests)
IEC60545水輪機、水泵水輪機和蓄能泵的調(diào)試和運行指南（Guidelinesforcommissioningand
operationofhydraulicturbines,pump-turbinesandstoragepumps）
3術語、定義和符號
GB/T2900.45、GB/T15468和GB/T15613中界定的以及下列術語、定義和符號適用于本文件。
3.1抽水蓄能電站水庫水位
3.1.1
上水庫設計洪水位Upperreservoirdesignfloodlevel
上水庫遇到設計標準洪水時在壩前達到的最高水位。
量的符號:ZupFLd
單位:m
3.1.2
上水庫正常蓄水位Upperreservoirnormallevel
上水庫在正常運用情況下，為滿足儲能、發(fā)電等興利要求允許蓄到的最高水位。
量的符號:ZupLn
單位:m
3.1.3
上水庫死水位Upperreservoirminimumlevel
上水庫在正常運用情況下，為滿足儲能、發(fā)電等興利要求允許消落的最低水位。
量的符號:ZupLmin
單位:m
3.1.4
下水庫設計洪水位Lowerreservoirdesignfloodlevel
下水庫遇到設計標準洪水時在壩前達到的最高水位。
量的符號:ZlowFLd
單位:m
3.1.5
下水庫正常蓄水位Lowerreservoirnormallevel
下水庫正常運用時，滿足儲能、發(fā)電等興利要求允許蓄到的最高水位。
量的符號:ZlowLn
單位:m
3.1.6
下水庫死水位Lowerreservoirminimumlevel
下水庫正常運行時，在滿足儲能、發(fā)電等興利要求允許消落到的最低水位。
量的符號:ZlowLmin
單位:m
3.2電站毛水頭/毛揚程
3.2.1
電站最大毛水頭/最高毛揚程Maximumgrossheadofplant
上水庫正常蓄水位、下水庫死水位時，上、下水庫進/出水口斷面的水位差。
量的符號:Hgmax
單位:m
3.2.2
電站最小毛水頭/最低毛揚程Minimumgrossheadofplant
上水庫死水位，下水庫正常蓄水位時，上、下水庫進/出水口斷面的水位差。
量的符號:Hgmin
單位:m
3.3水頭和揚程
3.3.1
水頭Turbinehead
水泵水輪機作水輪機工況運行時的有效水頭，為水泵水輪機高、低壓基準斷面的單位水體的能量
差。
量的符號:Ht
單位:m
3.3.2
最大水頭Maximumturbinehead
水泵水輪機作水輪機工況運行時，電站最大毛水頭減去一臺機空載運行時水頭損失最小的輸水系統(tǒng)
總水頭損失后的水頭。
量的符號:Htmax
單位:m
3.3.3
最小水頭Minimumturbinehead
水泵水輪機作水輪機工況運行時，電站最小毛水頭減去同一水力單元內(nèi)所有水泵水輪機該水頭下允
許最大輸出功率時水頭損失最大的輸水系統(tǒng)總水頭損失后的水頭。
量的符號:Htmin
單位:m
3.3.4
額定水頭Ratedturbinehead
水泵水輪機作水輪機工況運行時，在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時所需的最小水頭。
量的符號:Htr
單位:m
3.3.5
異常低水頭Extremelyminimumturbinehead
采用水泵水輪機對上水庫進行放空時，允許運行的極限最低水頭。
量的符號:Htemin
單位:m
3.3.6
揚程Pumphead
水泵水輪機作水泵工況運行時，其高、低壓基準斷面的單位水體的能量差。
量的符號:Hp
單位:m
7
3.3.7
最高揚程Maximumpumphead
水泵水輪機作水泵工況運行時，電站最大毛揚程加上同一水力單元的所有水泵水輪機在額定轉(zhuǎn)速下
按照協(xié)聯(lián)關系運行時輸水系統(tǒng)總水力損失后的揚程。
量的符號:Hpmax
單位:m
3.3.8
最低揚程Minimumpumphead
水泵水輪機作水泵工況運行時，電站最小毛揚程加上水力損失最小的一臺水泵水輪機在額定轉(zhuǎn)速下
按照協(xié)聯(lián)關系運行時輸水系統(tǒng)總水力損失后的揚程。
量的符號:Hpmin
單位:m
3.3.9
最優(yōu)揚程Optimalpumphead
水泵工況最優(yōu)效率點所對應的揚程。
量的符號:Hpopt
單位:m
3.3.10
零流量揚程Pumpheadatzerodischarge
水泵水輪機轉(zhuǎn)輪在水泵工況下以額定轉(zhuǎn)速在水中運行，輸出流量為零時的揚程。
量的符號:Hpzero
單位:m
3.3.11
異常低揚程Extremelyminimumpumphead
水泵水輪機向上水庫充水時允許運行的極限最低揚程。
量的符號:Hpemin
單位:m
3.3.12
最高瞬態(tài)壓力Maximummomentarypressure
系統(tǒng)中指定部位在過渡過程中的最高壓力。
量的符號:Pmmax
單位:MPa或kPa
3.3.13
最低瞬態(tài)壓力Minimummomentarypressure
系統(tǒng)中指定部位在過渡過程中的最低壓力。
量的符號:Pmmin
單位:MPa或kPa
3.4流量
3.4.1
單位流量Unitdischarge
在1m水頭/揚程下，轉(zhuǎn)輪公稱直徑為1m的水泵水輪機運行時的流量。
量的符號:Q11
單位:m3/s
3.4.2
水輪機流量Turbinedischarge
水輪機工況運行時，單位時間內(nèi)通過高壓基準斷面的水的體積。
量的符號:Qt
單位:m3/s
3.4.3
水輪機額定流量Turbinerateddischarge
水輪機工況運行時，水泵水輪機在額定水頭、額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時的流量。
量的符號:Qtr
單位:m3/s
3.4.4
空載流量No-loaddischargeofturbine
水輪機工況運行時，發(fā)電電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出有功功率為零時的流量。
量的符號:Qt0
單位:m3/s
3.4.5
水泵流量Pumpdischarge
水泵工況運行時，單位時間內(nèi)通過高壓基準斷面的水的體積。
量的符號:Qp
單位:m3/s
3.4.6
水泵最小流量Pumpminimumdischarge
水泵工況協(xié)聯(lián)運行時，在額定轉(zhuǎn)速、最高揚程下的流量。
量的符號:Qpmin
單位:m3/s
3.4.7
水泵最大流量Pumpmaximumdischarge
水泵工況協(xié)聯(lián)運行時，在額定轉(zhuǎn)速、最低揚程下的流量。
量的符號:Qpmax
單位:m3/s
3.5轉(zhuǎn)速
3.5.1
單位轉(zhuǎn)速Unitspeed
在1m水頭/揚程下，轉(zhuǎn)輪公稱直徑為1m的水泵水輪機運行時的轉(zhuǎn)速。
量的符號:n11
單位:r/min
3.5.2
額定轉(zhuǎn)速Ratedspeed
水泵水輪機按電站設計選定的同步轉(zhuǎn)速。
量的符號:nr
單位:r/min
3.5.3
水輪機比轉(zhuǎn)速Turbinespecificspeed
水泵水輪機在水輪機工況運行時，水頭為1m、輸出功率為1kW時的轉(zhuǎn)速。
量的符號:ns
量的單位制：m·kW
水輪機比轉(zhuǎn)速按下式計算：
9
1
×（）2
nrPt
ns=5
4
（H）t
3.5.4
水輪機額定比轉(zhuǎn)速Turbineratedspecificspeed
水泵水輪機在水輪機工況運行，額定水頭、額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時的比轉(zhuǎn)速。
量的符號:nsr
3.5.5
水輪機比速系數(shù)Turbinespecificspeedcoefficient
水輪機工況比轉(zhuǎn)速與水頭開方的乘積。
1
2
Kt=ns×(Ht)
量的符號:Kt
3.5.6
水泵比轉(zhuǎn)速Pumpspecificspeed
水泵水輪機在水泵工況運行時，揚程為1m、流量為1m3/s時的轉(zhuǎn)速。
量的符號：nq
量的單位制：m·m3/s
水泵工況比轉(zhuǎn)速按下式計算：
1
×2
nr(QP)
nq=3
4
(Hp)
3.5.7
水泵最優(yōu)比轉(zhuǎn)速Pumpoptimumspecificspeed
水泵工況最優(yōu)點對應的比轉(zhuǎn)速。
量的符號:nqopt
3.5.8
水泵比速系數(shù)PumpSpecificspeedcoefficient
水泵工況比轉(zhuǎn)速與揚程3/4次方的乘積。
31
42
Kp=nq×(Hp)=nr×（Qp）
量的符號:Kp
3.5.9
飛逸轉(zhuǎn)速Runawayspeed
在規(guī)定水力條件和規(guī)定導葉開度下，水泵水輪機軸端輸出力矩為零時可能達到的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速值。
量的符號:nrun
單位:r/min
3.5.10
最高飛逸轉(zhuǎn)速Maximumrunawayspeed
在規(guī)定的運行范圍內(nèi)，飛逸轉(zhuǎn)速的最大值。
量的符號:nrunmax
單位:r/min
3.5.11
最高瞬態(tài)轉(zhuǎn)速Maximummomentaryoverspeed
在過渡工況運行過程中，機組達到的最高轉(zhuǎn)速。
量的符號:nmommax
單位:r/min
3.6功率和轉(zhuǎn)矩
3.6.1
單位功率Unitpower
轉(zhuǎn)輪公稱直徑為1m的水泵水輪機在1m水頭/揚程下運行時，轉(zhuǎn)輪與軸連接處的輸出/輸入功率
量的符號:P11
單位：MW或kW
3.6.2
單位轉(zhuǎn)矩Unittorque
轉(zhuǎn)輪公稱直徑為1m的水泵水輪機在1m水頭/揚程下運行時，作用于轉(zhuǎn)輪與軸連接處的力矩。
量的符號:T11
單位:Nm
3.6.3
水輪機水力功率Turbinehydraulicpower
水輪機工況運行時，通過水泵水輪機高壓基準斷面的水流所具有的水力功率。
量的符號:Pth
單位:MW或kW
3.6.4
轉(zhuǎn)輪輸出功率Runnermechanicaloutputpower
水輪機工況運行時，轉(zhuǎn)輪與軸連接處傳遞的機械功率。
量的符號:Ptm
單位:MW或kW
3.6.5
水泵水輪機機械功率損失Pump-turbinemechanicalpowerloss
推力軸承(按推力負荷比例分擔的部分)以及水泵水輪機的導軸承、主軸密封中損失的機械功率。
量的符號:Plm
單位:MW或kW
3.6.6
輸出功率Turbineoutputpower
水輪機工況水力功率扣除水泵水輪機水力損失（Plh）和機械功率損失(Plm)后的功率(Pt=Pth–Plh-
Plm)。
量的符號:Pt
單位:MW或kW
3.6.7
額定輸出功率Turbineratedoutputpower
水輪機工況運行時，在額定水頭和額定轉(zhuǎn)速下由設計或合同規(guī)定的水輪機輸出功率。
量的符號:Ptr
單位:MW或kW
3.6.8
最大輸出功率：Maximumturbineoutputpower
在規(guī)定的運行水頭下，設計或合同規(guī)定的水泵水輪機最大輸出功率。
量的符號:Ptmax
單位:MW或kW
3.6.9
水輪機調(diào)相輸入功率：TurbineSCOinputpowerinair
11
轉(zhuǎn)輪在空氣中以額定轉(zhuǎn)速在水輪機方向運行時所需的有功功率。
量的符號:Ptair
單位:MW或kW
3.6.10
水泵水力功率Pumphydraulicpower
水泵工況運行時，水流通過水泵水輪機時所需要的功率。
量的符號:Pph
單位:MW或kW
3.6.11
轉(zhuǎn)輪輸入功率Runnerinputpower
水泵工況運行時，軸傳遞給轉(zhuǎn)輪的機械功率。
量的符號:Ppm
單位:MW或kW
3.6.12
輸入功率Pumpinputpower
水泵工況運行時，水泵水輪機的軸輸入功率。
量的符號:Pp
單位:MW或kW
3.6.13
最大輸入功率Maximumpumpinputpower
水泵工況運行時，在規(guī)定的運行范圍內(nèi)，所需的最大輸入功率。
量的符號:Ppmax
單位:MW或kW
3.6.14
零流量輸入功率Pumpinputpoweratzerodischarge
水泵工況運行時，轉(zhuǎn)輪在水中以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，輸出流量為零時所需的輸入功率。
量的符號:Ppzero
單位:MW或kW
3.6.15
水泵調(diào)相輸入功率PumpSCOinputpowerinair
轉(zhuǎn)輪在空氣中以額定轉(zhuǎn)速在水泵方向運行時所需的輸入功率。
量的符號:Ppair
單位:MW或kW
3.7效率
3.7.1
水力效率Hydraulicefficiency
水輪機水力效率：水輪機工況運行時，轉(zhuǎn)輪輸出功率與水輪機水力功率之比。
ηth=Ptm/Pth
水泵水力效率：水泵工況運行時，水泵水力功率與轉(zhuǎn)輪輸入功率之比。
ηph=Pph/Ppm
量的符號:ηth，ηph
3.7.2
機械效率Mechanicalefficiency
水輪機機械效率：水輪機工況運行時，水輪機輸出功率與轉(zhuǎn)輪輸出功率之比。
ηtm=Pt/Ptm
水泵機械效率：水泵工況運行時，轉(zhuǎn)輪輸入功率與水泵輸入功率之比。
ηpm=Ppm/Pp
量的符號:ηtm，ηpm
3.7.3
水泵水輪機效率Pump-turbineefficiency
水輪機效率：水輪機功率與水輪機水力功率之比。
ηt=Ptm/Pth
水泵效率：水泵水力功率與水泵輸入功率之比。
ηp=Pph/Ppm
量的符號:ηt，ηp
3.7.4
加權平均效率Meanweightedefficiency
在規(guī)定的運行范圍內(nèi)，效率的加權平均值。
計算公式如下：
η=(Wη+Wη+Wη+...+Wη)/